本發(fā)明涉及共享設備，尤其涉及一種共享設備系統(tǒng)及用于共享設備的指紋識別方法。
背景技術：
指紋，由于其具有終身不變性、唯一性和方便性，已成為重要的生物特征識別對象。指紋是指人的手指末端正面皮膚上凸凹不平產生的紋線。紋線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。紋線的斷點和分叉點，稱為指紋的細節(jié)特征點。指紋識別即指通過比較不同指紋的細節(jié)特征點來進行鑒別。由于每個人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定。
指紋識別讀取是模式識別和生物識別領域研究最早也是最為成熟的技術，人們使用指紋進行個人身份鑒定己經有很長的歷史。指紋識別讀取主要包括指紋采集和指紋比對兩個階段。其中，指紋采集階段的主要過程包括指紋圖像采集、指紋特征提取、指紋模板生成并保存。指紋比對階段主要過程包括指紋圖像采集、指紋特征提取、指紋特征與指紋模板的比對。隨著信息技術和網絡技術的飛速發(fā)展，到目前為止，指紋自動識別這種身份認證技術除了在傳統(tǒng)的刑事偵緝領域之外，在銀行、股市和電子商務、家居等領域的應用也日趨廣泛。
指紋識別讀取系統(tǒng)對采集到的指紋圖像質量十分敏感，指紋圖像質量的好壞和整個系統(tǒng)的性能有著直接關系。但由于指紋采集技術的不完善性，通常采集過程中存在以下幾方面問題：
⑴手指自身問題，如干、濕、臟、老化和嚴重磨損的指頭。
⑵按壓力度問題，當按壓力度過小時，指紋的前景面積小，而力度過大卻會造成指紋扭曲變形。
⑶手指放偏，不能獲得足夠的信息量進行后續(xù)的指紋處理工作。
⑷指紋傳感器本身特性也可能會影響采集到的指紋圖像質量，例如，一些cmos傳感器會產生背景噪聲；光學傳感器較之coms傳感器雖然可以采到質量較好的圖像，但是其采集時間較長，往往導致傳感器還未采集完圖像，手指便離開傳感器，從而造成采集到的指紋圖像不完全，信息量過少。
由于以上原因造成的指紋圖像問題大大降低了指紋識別的速度和精度。
然而本領域現有的指紋識別方法或裝置，如果出現指紋無法識別的情況，用戶根本不能察覺圖像問題所在并有目的地調整手指，只能憑猜測低效地隨機調整。因此，本申請?zhí)岢隽艘环N用于共享設備的指紋識別方法，當指紋識別系統(tǒng)無識別結果時，可提供直觀的視覺圖像，讓用戶看到輸入指紋與最相近基準指紋的圖像匹配情況，自行發(fā)現問題，并及時調整指紋的輸入，提高了指紋識別效率。
技術實現要素：
本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下：
一種共享設備系統(tǒng)，包括：設有指紋識別讀取器的共享設備，所述共享設備包括貨物掃描器、貨物柜和計費單元；其中，所述貨物掃描器和計費單元均連接一控制單元；貨物放置在所述貨物柜內，所述貨物掃描器掃描貨物，獲取貨物信息并傳輸至所述控制單元內；用戶使用手指通過指紋識別讀取器打開所述共享設備；用戶取完貨物關閉共享設備的柜門后，所述貨物掃描器掃描貨物，獲取貨物信息并傳輸至所述控制單元內；所述計費單元通過所述控制單元進行計費，并從用戶移動端進行扣費。
優(yōu)選的，所述共享設備內設有ups電源。
此外，還提出了一種用于共享設備的指紋識別方法，包括：
s1、采集用戶的指紋輸入，獲取待識別的指紋圖像；
s2、對待識別的指紋圖像進行預處理；
s3、對預處理后的圖像進行特征提取，提取端點以及分叉點；
s4、完成特征提取的待識別指紋圖像與指紋庫中的基準指紋圖像進行匹配，判斷是否存在匹配度是否滿足條件的基準指紋圖像；
s5、如果存在，則得到指紋庫中相匹配的基準指紋圖像，并輸出于指紋采集區(qū)域周邊的顯示屏；
s6、如果不存在，則用戶對指紋的輸入進行調整，并判斷s1執(zhí)行的次數是否超過閾值，若未超過則重新采集執(zhí)行s1；否則退出。
優(yōu)選地，所述s6、如果不存在，則用戶對指紋的輸入進行調整具體包括：
s4-1、獲取s4中進行圖像匹配后匹配度最高的基準指紋圖像，最為最相似的基準指紋圖像；
s4-2、將所述待識別指紋圖像和最相似基準指紋圖像覆蓋顯示形成覆蓋圖像，所述覆蓋圖像輸出于指紋采集區(qū)域周邊的顯示屏；
s4-3、用戶通過觀察覆蓋圖像來對指紋的輸入進行調整。
優(yōu)選地，所述s4-2、將所述待識別指紋圖像和最相似基準指紋圖像覆蓋顯示形成覆蓋圖像具體包括：
s4-2-1、降低所述待識別指紋圖像的分辨率，使其低于基準指紋圖像，獲得低分辨率待識別指紋圖像，對所述低分辨率待識別指紋圖像半調化，轉化為半調圖像，具體過程為：
定義a(i,j)和b(i,j)分別為待識別指紋圖像和其半調圖像在像素點坐標(i,j)處的像素值；定義基準矩陣m是一個l×l矩陣，其矩陣元素(i',j')為從1到l2的整數；
定義待識別指紋圖像中的像素點坐標(i,j)與矩陣元素(i',j')的位置映射關系為：
其中，mod表示同余計算，α為縮放調節(jié)參數，β為平移調節(jié)參數；
s4-2-2、通過所述位置映射關系，獲得對應于待識別指紋圖像的像素點(i,j)的基準矩陣m的元素位置(i',j')；
s4-2-3、待識別指紋圖像的每個像素點(i,j)的像素值與基準矩陣m中對應位置(i',j')的元素值做閾值比較，將像素點值設置為0或1，由此得到低分辨率待識別指紋圖像的半調圖像；
s4-2-3、將所述低分辨率的半調圖像覆蓋于所述基準指紋圖像之上，所述基準指紋圖像在所述半調圖像的像素點之間的間隙中是可見的；
s4-2-4、所述覆蓋圖像可以表現待識別指紋圖像和基準指紋圖像的指紋脊線、特征點及區(qū)塊特征，并以顏色c強調顯示待識別指紋圖像的端點及分叉點，以顏色d強調顯示基準指紋圖像的端點及分叉點。
優(yōu)選地，所述s6、用戶對指紋的輸入進行調整，是根據所述待識別指紋圖像和基準指紋圖像形成覆蓋圖像進行的調整；
所述調整包括以下之一或任意合理組合：改變手指接觸面的方向、更換手指、調整手指上的接觸面位置、移動手指至準確的指紋采集區(qū)域、增大/減小手指接觸面積、增加手指接觸時間干燥手指、濕潤手指。
優(yōu)選地，所述s2、預處理包括圖像分割、圖像增強和濾波、圖像細化。
優(yōu)選地，所述s6、閾值選取為10次。
通過上述的技術方案，運用本發(fā)明應用于指紋識別方法或裝置，當指紋識別系統(tǒng)無識別結果時，可提供直觀的視覺圖像，讓用戶看到輸入指紋與最相似基準指紋的圖像匹配情況，自行發(fā)現問題，并及時調整指紋的輸入，提高了指紋識別效率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明所提出的一種用于共享設備的指紋識別方法的流程圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結合附圖參考實施例的描述，對本發(fā)明的方法進行進一步的說明。
為了全面理解本發(fā)明，在以下詳細描述中提到了眾多具體細節(jié)。但是本領域技術人員應該理解，本發(fā)明可以無需這些具體細節(jié)而實現。在其他實施例中，不詳細描述公知的方法，以免不必要地使實施例繁瑣。
在本實施例中，提出了一種共享設備系統(tǒng)，包括：設有指紋識別讀取器的共享設備，所述共享設備包括貨物掃描器、貨物柜和計費單元；其中，所述貨物掃描器和計費單元均連接一控制單元；貨物放置在所述貨物柜內，所述貨物掃描器掃描貨物，獲取貨物信息并傳輸至所述控制單元內；用戶使用手指通過指紋識別讀取器打開所述共享設備；用戶取完貨物關閉共享設備的柜門后，所述貨物掃描器掃面貨物，獲取貨物信息并傳輸至所述控制單元內；所述計費單元通過所述控制單元進行計費，并從用戶移動端進行扣費。
其中，用戶可以采用手指指紋輕觸在共享設備上的指紋識別讀取器上，用于識別用戶信息且打開共享設備。所述共享設備內設有ups電源，當外部供電斷電時，ups電源用于在一定時間內為共享設備提供備用電源。所述貨物掃描器通過rfid或其他方式獲取貨物的信息。
共享設備系統(tǒng)的工作原理如下：貨物放置在貨物柜上，關上共享設備的柜門后，貨物掃描器掃描貨物，獲取貨物信息并傳輸至控制單元內；當用戶使用指紋打開共享設備的柜門后，用戶拿走想要購買的貨物，關上柜門，貨物掃描器再次掃描貨物，獲取貨物信息并傳輸至控制單元內；由計費單元計算用于所需結算的價格，并從用戶移動端進行扣取。
本發(fā)明提供的實施例中，將身份認證裝置安裝在售貨設備主體上，利用身份認證裝置控制售貨設備的柜門及計費單元，其中，本申請中的身份認證裝置為指紋識別裝置，利用采集消費者的指紋信息，判斷消費者身份，首先，消費者注冊身份信息，共享設備后臺保存消費者身份信息，當消費者使用共享設備時，設置于共享設備上的身份認證裝置采集消費者指紋信息，并與共享設備后臺存儲的消費者身份信息進行匹配，確定用戶身份后，解鎖共享設備柜門，消費者取完貨物關閉售貨設備的柜門后，共享設備的貨物掃描器掃描貨物，獲取貨物信息并傳輸至所述控制單元內；所述計費單元通過所述控制單元進行計費，并從用戶注冊賬號中扣費。
其中，用戶注冊賬號可以通過相應的設置綁定銀行卡或者支付寶微信等支付方式，在消費者使用共享設備后進行支付。
具體的，在本實施例中，還提出了一種用于共享設備的指紋識別方法，包括：
s1、采集用戶的指紋輸入，獲取待識別的指紋圖像；
s2、對待識別的指紋圖像進行預處理；
s3、對預處理后的圖像進行特征提取，提取端點以及分叉點；
s4、完成特征提取的待識別指紋圖像與指紋庫中的基準指紋圖像進行匹配，判斷是否存在匹配度是否滿足條件的基準指紋圖像；
s5、如果存在，則得到指紋庫中相匹配的基準指紋圖像，并輸出于指紋采集區(qū)域周邊的顯示屏；
s6、如果不存在，則用戶對指紋的輸入進行調整，并判斷s1執(zhí)行的次數是否超過閾值，若未超過則重新采集執(zhí)行s1；否則退出。
其中，s2、對待識別的指紋圖像進行預處理，具體地，包括圖像分割、圖像增強和濾波、圖像細化。
⑴指紋圖像分割。該步驟主要是把待處理的有效圖像部分從整個指紋圖像中分離出來，這樣一方面減少了后續(xù)處理步驟的數據量，另一方面也避免了因為部分圖像區(qū)域不可靠而導致的偽特征。
⑵圖像的增強和濾波。這里是對圖像分割出的可恢復模糊區(qū)域進行增強，并對增強后的圖像進行濾波從而進一步消除脊線間的交叉和斷裂。
⑶細化。指紋圖像的紋線具有一定寬度，這對于特征提取來說是冗余信息，而且會增加特征提取的難度。因為特征提取只對紋線的走向感興趣，而不關心其粗細。為了進一步壓縮數據，簡化特征提取操作，需將前幾步已經處理過的指紋圖像中的紋線寬度降到最小，即細化為單像素的骨架線。降低提取的指紋特征中的偽特征點和冗余信息，為以后的特征提取提供方便。
指紋紋路并不是連續(xù)和平滑筆直的，而是經常出現中斷、分叉或轉折。這些斷點、分叉點和轉折點就稱為“特征點”。它們提供了指紋唯一性的確認信息，正是利用這些局部特點進行指紋的精確匹配。
⑴指紋節(jié)點的分類：
⑵指紋節(jié)點的方向：每個節(jié)點都有一定的方向。
⑶指紋節(jié)點的曲率：描述紋路方向改變的速度。
⑷指紋節(jié)點的位置：節(jié)點的位置通過(x,y)坐標來描述，可以是絕對的，也可以是相對于三角點或特征點的。
其中，s3、對預處理后的圖像進行特征提取，不僅僅可以采取權利要求僅給出的端點以及分叉點作為特征，還可以采取上述特征中的任意一種或組合。
其中，s4、完成特征提取的待識別指紋圖像與指紋庫中的基準指紋圖像進行匹配，匹配方法采用本領域現有的任意匹配方法即可。
優(yōu)選地，所述s6、如果不存在，則用戶對指紋的輸入進行調整具體包括：
s4-1、獲取s4中進行圖像匹配后匹配度最高的基準指紋圖像，最為最相似的基準指紋圖像；
s4-2、將所述待識別指紋圖像和最相似基準指紋圖像覆蓋顯示形成覆蓋圖像，所述覆蓋圖像輸出于指紋采集區(qū)域周邊的顯示屏；
s4-3、用戶通過觀察覆蓋圖像來對指紋的輸入進行調整。
優(yōu)選地，所述s4-2、將所述待識別指紋圖像和最相似基準指紋圖像覆蓋顯示形成覆蓋圖像具體包括：
s4-2-1、降低所述待識別指紋圖像的分辨率，使其低于基準指紋圖像，獲得低分辨率待識別指紋圖像，對所述低分辨率待識別指紋圖像半調化，轉化為半調圖像，具體過程為：
定義a(i,j)和b(i,j)分別為待識別指紋圖像和其半調圖像在像素點坐標(i,j)處的像素值；定義基準矩陣m是一個l×l矩陣，其矩陣元素(i',j')為從1到l2的整數；
定義待識別指紋圖像中的像素點坐標(i,j)與矩陣元素(i',j')的位置映射關系為：
其中，mod表示同余計算，α為縮放調節(jié)參數，β為平移調節(jié)參數；
s4-2-2、通過所述位置映射關系，獲得對應于待識別指紋圖像的像素點(i,j)的基準矩陣m的元素位置(i',j')；
s4-2-3、待識別指紋圖像的每個像素點(i,j)的像素值與基準矩陣m中對應位置(i',j')的元素值做閾值比較，將像素點值設置為0或1，由此得到低分辨率待識別指紋圖像的半調圖像；
s4-2-3、將所述低分辨率的半調圖像覆蓋于所述基準指紋圖像之上，所述基準指紋圖像在所述半調圖像的像素點之間的間隙中是可見的；
s4-2-4、以顏色c強調顯示待識別指紋圖像的端點及分叉點，以顏色d強調顯示基準指紋圖像的端點及分叉點。
優(yōu)選地，所述s6、閾值選取為10次。
優(yōu)選地，所述s6、用戶對指紋的輸入進行調整，是根據所述待識別指紋圖像和基準指紋圖像形成覆蓋圖像進行的調整；
所述調整包括以下之一或任意合理組合：改變手指接觸面的方向、更換手指、調整手指上的接觸面位置、移動手指至準確的指紋采集區(qū)域、增大/減小手指接觸面積、增加手指接觸時間、干燥手指、濕潤手指。
具體地，比如，(1)用過濕、被污染或嚴重磨損手指按壓指紋傳感器時，圖像子塊大多數為黑象素，而采集到的手指過干時，指紋脊線窄甚至斷裂，圖像子塊大多數將是以白象素為主，此時可以根據覆蓋圖像所呈現的形態(tài)來選擇干燥手指或濕潤手指；(2)由于傳感器的傳感面積可能很小，使用者在進行指紋采集時，若不注意就有可能將手指放偏、或者將手指上的無效區(qū)域放在傳感器采集區(qū)域上、又或者手指方向放歪了導致有效接觸面積不夠等等；通常，對后續(xù)處理中有用的大部分信息都在手指的中心區(qū)域及其附近，因此，通過覆蓋圖像也可以對指紋圖像是否偏移進行判斷，可以通過覆蓋圖像中脊線和特征點的吻合程度，或者吻合的部分來判斷是否出現上述情況，進而通過改變手指接觸面的方向、調整手指上的接觸面位置、移動手指至準確的指紋采集區(qū)域、增大/減小手指接觸面積、增加手指接觸時間來調整指紋輸入；(3)當用戶放錯手指，覆蓋圖像的吻合度很低，用戶也可以通過圖像的特點來察覺到問題，進而更換手指。上述出現的情況只是方法的舉例性說明，可以根據不同情況采取不同調整策略。
通過上述的技術方案，運用本發(fā)明應用于指紋識別方法或裝置，當指紋識別系統(tǒng)無識別結果時，可提供直觀的視覺圖像，讓用戶看到輸入指紋與最相似基準指紋的圖像匹配情況，自行發(fā)現問題，并及時調整指紋的輸入，提高了指紋識別效率。
這里只說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但其意并非限制本發(fā)明的范圍、適用性和配置。相反，對實施例的詳細說明可使本領域技術人員得以實施。應能理解，在不偏離所附權利要求書確定的本發(fā)明精神和范圍情況下，可對一些細節(jié)做適當變更和修改。