【专利解密】虹软科技打造加强型、高效率屏下指纹解锁方案

【嘉勤点评】虹软科技发明的应用于屏下指纹解锁方案的指纹图像增强、识别方案，可以减少指纹采集次数和指纹采集的繁琐度，同时提高指纹图像的质量以及指纹解锁效率，从而带给用户更好的使用体验。

伴随着移动智能设备从功能机向智能机的发展转变，智能设备的解锁方式也在不断发生改变，从最早的以数字密码或图案为主的解锁方式，向以指纹、人脸、虹膜等为主的生物识别解锁方式转变。

如今，屏下指纹解锁方案拥有美观、便捷、解锁速度快、符合用户习惯等优点，成为当下手机解锁的主流方式之一，在该技术不断突破的同时，利用屏下指纹解锁的便捷性与安全性也得到大幅提升。

但是，目前绝大多数的屏下指纹解锁方案中，由于采集的指纹图像不清晰、不完整或变形等原因，使得用户在注册时需要反复将手指放置到指纹采集区域，采集多次局部指纹，较为繁琐，并且在解锁时由于指纹图像的质量问题也导致解锁效率低。

为了提高屏下指纹解锁的解锁效率，带给用户更好的使用体验，虹软科技在2019年3月15日申请了一项名为“一种指纹图像增强、指纹识别和应用程序启动方法”的发明专利（申请号：201910198302.7），申请人为虹软科技股份有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。

如上图，为该专利中发明的指纹图像增强方法的流程示意图，首先，系统需要消除当前帧指纹图像的背景纹理，从而获取纯指纹图像，这是因为在屏下指纹解锁的过程中，由于屏下采集的光学指纹图像较弱，使得解锁过程中通常需要多次采集指纹图像进行验证，这样会增加用户操作的繁琐度，并降低用户的体验感。

因此，需要先对当前帧的指纹图像进行预处理，因为通常采集到的图像中不仅包含指纹，同时也包含有指纹图像的背景纹理，例如屏幕自身的纹理、残留的指纹图像等，因此在增强处理中可以先对指纹和背景纹理进行分离，以得到纯指纹图像。

其次，需要对纯指纹图像进行第一预处理，从而获得第一预处理图像，第一预处理通常包括例如对纯指纹图像进行对比度增强、去噪的操作，这些算法可以对原始纯指纹图像进行对比增强，以及对指纹图像的噪声进行抑制、对边缘信息进行保留等效果。再选取质量较好的区域的图像为有效区域，并对有效区域进行方向场估计和方向场校正，方向场是指纹图像的一个固有属性，它定义了指纹的脊线和谷线在局部邻域内的不变坐标，该步骤可以对初始方向场中错误的部分进行纠正，得到更加准确的方向场结果。

如上图，为这种采用方向场字典的方法对有效区域的初始方向场中错误的部分进行纠正的方法流程图，首先，将有效区域划分成多个区块，并计算每个区块中的方向分布特性；其次，将每个区块中的方向分布特性与预设的方向场字典进行比较，得到相似度参数；最后，将相似度参数大于预设的相似性阈值的方向场字典中的区块作为参考区块，根据参考区块中的方向分布特性，校正所述有效区域中的相应区块的方向分布特性。

最后，对经过方向场校正的所述有效区域进行第二预处理，就可以获得指纹增强图像，对于第二预处理的过程，如上图所示。首先，需要对有效区域进行去噪，再获取二值化图像，并将二值化图像中的指纹脊线进行细化，获得指纹增强图像。

最后，我们再具体来看看该专利中发明的指纹识别方法的流程图，首先，对采集的当前帧指纹图像进行增强处理，对当前帧指纹图像进行背景纹理消除以获得纯指纹图像；其次，对指纹增强图像进行特征提取，以获取特征数据；最后，即可根据特征数据与指纹模板的特征数据的比对完成指纹识别。

以上就是虹软科技发明的应用于屏下指纹解锁方案的指纹图像增强、识别方案，借助于该方案，可以减少指纹采集次数和指纹采集的繁琐度，同时可以提高指纹图像的质量以及指纹解锁效率，从而带给用户更好的使用体验。

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