CN110490160B - 一种多镜头模组的指纹信息采集系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多镜头模组的指纹信息采集系统及电子设备，包括OLED屏，多镜头模组，CMOS阵列、融合算法模块、辨别判断模块；本技术方案通过设置多镜头模组采用多个微距镜头阵列排布而成，每个微距镜头在OLED屏上表面的有效识别区域与相邻微距镜头的有效识别区域部分重叠，且重叠区域的面积大于微距镜头有效识别区域面积的20％，经过后续的处理，获得完整图像信息，从而对该指纹信息进行识别判断，增大了使用了过程中录入和解锁的识别面积，利于增强指纹解锁用户的体验感。
Description
技术领域
本发明涉及图像识别技术领域，具体涉及一种多镜头模组的指纹信息采集系统及电子设备。
背景技术
随着科技发展，手机行业中“全面屏”的应用越来越广泛，OLED屏在全面屏手机中广泛运用，并且屏下指纹解锁也成为了全面屏手机指纹的主流。
在屏下指纹识别的发展中，有使用一只微距镜头模组的方案，将微距镜头镶嵌在OLED屏下方。使用微距镜头的指纹识别模组，其视场角决定识别区域的外延范围，其畸变决定采集指纹图像的准确性。受限于手机本身的厚度，使用一只微距镜头模组的屏下光学指纹识别系统在手机屏上的识别区域很小，导致在使用过程中指纹信息的录入和解锁都只能够在小面积区域进行，严重影响屏下指纹解锁的用户体验。
基于上述提出的缺陷，现提供一种多镜头模组的指纹信息采集系统及电子设备。
发明内容
本发明提供一种多镜头模组的指纹信息采集系统及电子设备，针对现有多模组镜头中的微距镜头，使用一个时，屏下光学指纹识别系统在手机屏上的识别区域很小，不便于指纹信息的录入和解锁，采用由OLED屏、多镜头模组、CMOS阵列、融合算法模块和辨别判断模块组成指纹识别系统，多镜头模组和CMOS阵列的结合使用，增大了指纹采集区域，且提高了识别面积，解决了现有指纹信息采集过程出现的识别区域面积很小等技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多镜头模组的指纹信息采集系统，包括OLED屏，多镜头模组，CMOS阵列、融合算法模块、辨别判断模块，多镜头模组，OLED屏，CMOS阵列、融合算法模块、辨别判断模块依次通过电连接；OLED屏的有效识别区域集合多镜头模组中每个微距镜头的有效识别区域的识别信息，CMOS阵列接收OLED屏的有效识别区域的图像信息，融合算法模块对CMOS阵列中接收到的图像信息进行融合计算，得到多镜头模组全部有效识别区域的图像信息，辨别判断模块对从CMOS阵列得到的信息与原始录入的图像信息进行对比辨别，对是否符合指纹识别的标准进行判断和处理结果的输出。
本技术方案中所述的屏幕为OLED屏。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述多镜头模组由大于等于两个微距镜头阵列排布组成。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述多镜头模组由大于等于两个微距镜头阵列排布组成。其中，所述微距镜头为成像镜头，微距镜头的物面在OLED屏的上表面，即为微距镜头的有效识别区域，其像面为CMOS的Active Area。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述微距镜头视场角90°＜Fov＜140°，其焦距0.2mm＜f＜0.8mm，其相对照度RI大于25％，其F数小于2.4。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述CMOS阵列与多镜头模组中每个微距镜头一一对应，且每个CMOS阵列的中心与微距镜头的光轴对齐。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述多镜头模组中每个微距镜头在OLED屏上对应一个有效识别区域。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述多镜头模组中的每个微距镜头在OLED屏上对应一个有效识别区域，对每个微距镜头的有效识别区域求取并集，构成该所述多镜头模组的总有效识别区域。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述多镜头模组中的相邻的微距镜头在OLED屏上的有效识别区域部分相交，相交部分的面积大于单个微距镜头的有效识别区域面积的20％。对所有微距镜头的有效识别区域的求并集，得到整个多镜头模组的总有效识别区域。在多镜头模组中，每个微距镜头均对应一只CMOS传感器。
即由于每两个相邻微距镜头的有效识别区域的相交，则相交部分重叠区域的图像信息会在相邻的两个CMOS传感器上体现。
CMOS传感器的有效识别区域与微距镜头的光轴对齐，并且CMOS传感器与微距镜头之间有1片IR-Cut滤光片。CMOS传感器的有效识别区域位于微距镜头的物面位置。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述融合算法模块对CMOS阵列中采集到的指纹图像信息进行解码计算，并将CMOS阵列所采集到的所有信息进行图像加权融合，得到多镜头模组的有效识别区域的图像信息，所述辨别判断模块对融合算法模块中采集的指纹信息与原始录入的指纹信息进行对比辨别，判断是否符合要求。
具体为：所有CMOS传感器接收到的图像信息在融合算法模块中进行融合加权处理，通过算法控制，减去CMOS阵列中的对重叠区域的多余信息之后，并将所有的CMOS传感器将接收到的有效信息进行加权融合，拼接成总的多镜头模组的有效识别区域的图像信息，从而完成指纹图像信息的识别。
本技术方案还提供一种电子设备，电子设备包括上述所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统的结构，所述电子设备亦成为指纹电子识别设备。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本技术方案通过使用多镜头模组和CMOS阵列，多镜头模组采用多个微距镜头阵列排布而成，每个微距镜头在OLED屏上表面的有效识别区域与相邻微距镜头的有效识别区域部分重叠，且重叠区域的面积大于微距镜头有效识别区域面积的20％，经过后续的处理，获得完整图像信息，从而对该指纹信息进行识别判断，增大了使用了过程中录入和解锁的识别面积，利于增强指纹解锁用户体验感。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中多镜头模组的有效识别区域示意图；
图3为多镜头模组的有效识别区的重叠区域示意图；
图4为多镜头模组的成像光路图；
图5为实施例2的结构示意图；
图6为实施例3的结构示意图；
其中：1-OLED屏，2-多镜头模组，3-CMOS阵列，4-融合算法模块，5-辨别判断模块，6-IP-Cut滤光片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1—图4所示，一种多镜头模组的指纹信息采集系统，包括OLED屏1，多镜头模组2，CMOS阵列3、融合算法模块4、辨别判断模块5，多镜头模组2，OLED屏1，CMOS阵列3、融合算法模块4、辨别判断模块5依次通过电连接；OLED屏1的有效识别区域集合多镜头模组2中每个微距镜头的有效识别区域的识别信息，CMOS阵列3接收OLED屏1的有效识别区域的图像信息，融合算法模块4对CMOS阵列3中接收到的图像信息进行融合计算，得到多镜头模组全部有效识别区域的图像信息，辨别判断模块5对从CMOS阵列3得到的信息与原始录入的图像信息进行对比辨别，对是否符合指纹识别的标准进行判断和处理结果的输出。
其中，所述多镜头模组2由三个微距镜头阵列排布组成，微距镜头视场角90°＜Fov＜140°，其焦距0.2mm＜f＜0.8mm，其相对照度RI大于25％，其F数小于2.4。
其中，所述CMOS阵列3与多镜头模组2中每个微距镜头一一对应，且每个CMOS阵列3的中心与微距镜头的光轴对齐。
其中，所述多镜头模组2中每个微距镜头在OLED屏1上对应一个有效识别区域。
其中，所述多镜头模组2中的每个微距镜头在OLED屏1上对应一个有效识别区域，对每个微距镜头的有效识别区域求取并集，构成该所述多镜头模组2的总有效识别区域。
其中，所述多镜头模组2中的相邻的微距镜头在OLED屏1上的有效识别区域部分相交，相交部分的面积大于单个微距镜头的有效识别区域面积的20％。
整个三镜头模组的成像光路示意图如图4，在图4的三镜头成像光路示意图中，两个相邻的微距镜头在物面上存在部分重叠，即使用该多镜头模组的指纹识别的电子设备，其在屏幕上的有效识别区域存在部分重叠，重叠区域的示意图如图3所示，其重叠区域301的面积大于单个微距镜头的有效识别区域300面积的20％。
具体来说，如图3所示，单个微距镜头的有效识别区域面积300，相邻两个微距镜头的有效识别区域存在部分重叠，则对三只微距镜头的有效识别区域求并集，得到整个三镜头模组的有效识别区域200。
其中，所述融合算法模块4对CMOS阵列3中采集到的指纹图像信息进行解码计算，并将CMOS阵列3所采集到的所有信息进行图像加权融合，得到多镜头模组2的有效识别区域的图像信息。
其中，所述辨别判断模块5对融合算法模块4中采集的指纹信息与原始录入的指纹信息进行对比辨别，判断是否符合要求。
在三镜头模组的每个微距镜头像面位置处，均有一个CMOS传感器，其作用是将每个微距镜头的物面的图像信息转转成数据，以便于后续的传输、存储、计算等。在微距镜头与CMOS之间还存在有一片IR-Cut滤光片6，滤除不需要的长波信号干扰，使整个电子设备的信息录入更加准确。
本实施例中所述的三镜头指纹识别系统，相比传统的单个微距镜头的指纹识别系统，其有效识别区域显著增加，符合大面积识别区域的屏下指纹解锁的发展趋势，并且能够在同样的单位时间内采集图像的帧数是单镜头模组的三倍，其采集到的数据量也显著增加，有利于图像信息的快速采集，减少解锁所需要的时间。大面积的有效识别区域和更少的图像采集时间，将大幅提升用户在屏下指纹识别的体验感。
手指按压OLED屏的有效识别区域，对于每次按压，三只微距镜头分别采集三张指纹图像，这三张图像拥有一定的重叠区域，通过重叠区域的图像进行匹配，可以将三张指纹图像拼接成一张指纹图像。
由于三只微距镜头本身在生产工艺上的偏差，三只镜头采集到的图像之间除了左右偏移，还会有轻微的旋转，对于每个模组来说，三只镜头之间的相互平移和旋转是固定的，所以每个模组内三只镜头的旋转和平移参数是通过现有技术获得的，具体操作方法如下，如图6所示：
具体工作流程如下，如图6所示：
1、通过拥有固定图案的chart图覆盖在指纹识别区域进行图像采集，得到三张具有重叠区域的图像701、图像702、图像703；
2、进行图像匹配，得到图像701相对于图像702的旋转和平移参数，以及图像703相对于702的旋转和平移参数；
3、分别通过其得到的平移和旋转的参数对图像701、图像703进行旋转和平移，与图像702进行拼接和融合，再对多余的部分其进行裁剪，得到最终的拼接图像得到一张完整的指纹图像700。
实施例2：
本实施例相对于实施例1来说，将多镜头模组修改为两镜头，即采用两个微距镜头相邻排布500，整个模组的有效识别区域501中存在一个重叠区域，其重叠区域面积大于单个微距镜头的有效识别区域的20％，CMOS采集的图像传输到融合算法模块，该模块对通过两个微距镜头的图像信息进行算法上的处理融合，得到两镜头模组有效识别区域的图像信息，并在辨别判断模块进行判定和结果输出。
实施例3：
在本实施例中，以四个微距镜头组成为多镜头模组为例来说明，如图6所示。
本实施例中，镜头的规格与系统进行的过程与实施例1相仿，其不同在于其采用四个微距镜头呈2×2排布600，整个模组的有效识别区域601中存在较多的重叠区域，其行列相邻的两个微距镜头的有效识别区域的重叠区面积大于单个微距镜头的有效识别区域的20％，CMOS采集的图像传输到融合算法模块，该模块对所有微距镜头的图像信息进行算法上的处理融合，拼接得到四镜头模组有效识别区域的图像信息，并在辨别判断模块进行判定和结果输出。
实施例4：
本实施例提供了一种电子设备，包括实施例1-3中任一所述的指纹信息采集系统。电子设备亦称为电子指纹识别设备。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多镜头模组的指纹信息采集系统，其特征在于：包括OLED屏(1)，多镜头模组(2)，CMOS阵列(3)、融合算法模块(4)、辨别判断模块(5)，多镜头模组(2)，OLED屏(1)，CMOS阵列(3)、融合算法模块(4)、辨别判断模块(5)依次通过电连接；OLED屏(1)的有效识别区域集合多镜头模组(2)中每个微距镜头的有效识别区域的识别信息，CMOS阵列(3)接收OLED屏(1)的有效识别区域的图像信息，融合算法模块(4)对CMOS阵列(3)中接收到的图像信息进行融合计算，得到多镜头模组全部有效识别区域的图像信息，辨别判断模块(5)对从CMOS阵列(3)得到的信息与原始录入的图像信息进行对比辨别，对是否符合指纹识别的标准进行判断和处理结果的输出，所述多镜头模组(2)由大于等于两个微距镜头阵列排布组成，所述微距镜头的视场角90°＜Fov＜140°，焦距为0.2mm＜f＜0.8mm，相对照度RI为大于25％，F数为小于2.4。
2.根据权利要求1所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统，其特征在于：所述CMOS阵列(3)与多镜头模组(2)中每个微距镜头一一对应，且每个CMOS阵列(3)的中心与微距镜头的光轴对齐。
3.根据权利要求2所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统，其特征在于：所述多镜头模组(2)中每个微距镜头在OLED屏(1)上对应一个有效识别区域。
4.根据权利要求3所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统，其特征在于：所述多镜头模组(2)中的每个微距镜头在OLED屏(1)上对应一个有效识别区域，对每个微距镜头的有效识别区域求取并集，构成该所述多镜头模组(2)的总有效识别区域。
5.根据权利要求4所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统，其特征在于：所述多镜头模组(2)中的相邻的微距镜头在OLED屏(1)上的有效识别区域部分相交，相交部分的面积大于单个微距镜头的有效识别区域面积的20％。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统，其特征在于：所述融合算法模块(4)对CMOS阵列(3)中采集到的指纹图像信息进行解码计算，并将CMOS阵列(3)所采集到的所有信息进行图像加权融合，得到多镜头模组(2)的有效识别区域的图像信息。
7.根据权利要求6所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统，其特征在于：所述辨别判断模块(5)对融合算法模块(4)中采集的指纹信息与原始录入的指纹信息进行对比辨别判断。
8.一种电子设备，其特征在于：包括权利要求1至7任意一项所述的一种多镜头模组的指纹信息采集系统。
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