CN101884537A - 静脉成像设备、位移插值方法以及程序 - Google Patents

Abstract

公开了静脉成像设备、位移插值方法以及程序。一种静脉成像设备的成像部件包括：静脉图像数据生成区域，用于基于被透镜阵列会聚并在活体中散射开且穿过静脉的近红外光生成静脉的图像数据；以及位移检测数据生成区域，包括其中给像素遮光的遮挡部分以及其中不给像素遮光的开口部分，并生成用于检测位移的数据，所述数据被用来基于通过开口部分接收到的光来检测图像聚焦位置根据成像温度的变化。该静脉成像设备检测光的图像聚焦位置并估算设备中产生的位移量。该静脉成像设备基于所得到的位移量来选择像素。

Description

静脉成像设备、位移插值方法以及程序

技术领域

本发明涉及静脉成像设备、位移插值方法以及程序。

背景技术

生物特征个体认证是未来网络社会中用于保护权利的相当重要的技术。在因特网上进行的商业交易(其中，以欺骗的手段在网络上可以随时盗取钱财、内容以及权利)中，生物特征个体认证作为用于保护单独通过加密技术不能保护的领域的技术特别吸引关注。然而，使用指纹和虹膜的生物特征个体认证无法解决伪造的问题。针对此问题，因为使用无法轻易从外界将其成像的静脉图案的一部分的个体认证技术难以伪造和欺骗且判断精确，所以其被认为将成为下一代生物特征个体认证技术。

另一方面，在用于取得静脉图像的成像方法的开发中，因为光源的位置严格受限，所以难以制造出具有平面结构的成像装置。为了解决此问题，提出了使用广角镜头等的方法。然而，即使采用此方法，也难以限制手指与成像装置之间的距离，从而要求用户确保将手指放在同样的距离。因此，不能保证认证的可再现性。虽然具有大型传感器的接触式或非接触式装置原则上很理想，但大型传感器的尺寸导致归因于昂贵的光学材料的成本增加。另外，在用于大型传感器的一些类型的光学部件中还存在由于热膨胀而引起光学部件与大型传感器之间的布置移动的问题。

为了解决上述问题中由热膨胀所引起的位移，例如，日本专利申请公开第2004-296531号中描述了用于检测由热膨胀所引起的位移量并基于位移量直接控制光学部件的位置的技术。

发明内容

然而，当日本专利申请公开第2004-296531号中所描述的方法被用于具有平面结构的静脉成像设备时，需要新的位置调整组件以调整光学部件的位置。结果是，在工作环境温度范围广的移动装置等中实施日本专利申请公开No.2004-296531中所描述的技术时，存在难以将装置制造得较小的问题。

鉴于以上内容，期望提供如下的静脉成像设备、位移插值方法以及程序：其使得可以校正由热膨胀所引起的成像部件与光学部件之间的位移并将设备制造得较小。

根据本发明的实施方式，提供了一种静脉成像设备，所述设备包括：透镜阵列，包括布置为阵列的多个光接收透镜；近红外光发光源，布置在透镜阵列的一端并向活体的一部分发射近红外光；成像部件，包括：静脉图像数据生成区域，用于基于被透镜阵列会聚并在活体中散射开且穿过静脉的近红外光生成静脉的图像数据；以及位移检测数据生成区域，包括其中给像素遮光的遮挡部分以及其中不给像素遮光的开口部分，并生成用于检测位移的数据，所述数据被用来基于通过开口部分接收到的光来检测图像聚焦位置根据成像温度的变化，其中将多个像素分配给光接收透镜之一；图像聚焦位置检测单元，用于基于从位移检测数据生成区域获得的用于检测位移的数据来检测在成像温度下的图像聚焦位置；位移量估算单元，用于基于由图像聚焦位置检测单元检测到的图像聚焦位置来估算在成像温度下图像聚焦位置的移动量；以及像素选择单元，用于基于移动量从与光接收透镜之一对应的多个像素中选择生成被用来生成静脉图像的静脉图像数据的像素。

根据以上配置，图像聚焦位置检测单元基于从成像部件的位移检测数据生成区域获得的用于检测位移的数据来检测在成像温度下的图像聚焦位置。此外，位移量估算单元基于由图像聚焦位置检测单元检测到的图像聚焦位置来估算在成像温度下图像聚焦位置的移动量。此外，像素选择单元基于移动量从与光接收透镜之一对应的多个像素中选择用于生成被用来生成静脉图像的静脉图像数据的像素。

静脉成像设备优选地还包括：驱动控制单元，用于执行对近红外光发光源和成像部件中的至少一个的驱动控制。该驱动控制单元优选地基于从位移量估算单元传送的移动量执行对近红外光发光源和/或成像部件的驱动控制。

静脉成像设备还可包括：静脉图案提取单元，其从使用静脉图像数据生成的静脉图像提取静脉图案；以及静脉图像插值单元，其基于由位移量估算单元估算的移动量对从中提取出静脉图案的静脉图像执行插值处理。

静脉图像插值单元可通过使用从位于参考单元区域周围的像素获得的静脉图像数据来执行对静脉图像的插值处理，所述参考单元区域用作由像素选择单元从与光接收透镜之一对应的多个像素中选择像素的参考单元。

像素选择单元可从与光接收透镜之一对应的多个像素中选择包括在如下区域中的像素：在该区域中的像素所检测到的光通量之和最大。

静脉成像设备还可包括：温度估算单元，用于基于从位移量估算单元获得的移动量来估算成像温度。

静脉成像设备还可包括：报警单元，其在从位移量估算单元输出的移动量或者从温度估算单元输出的成像温度等于或大于预定阈值时做出报警。

根据本发明的另一实施方式，提供了一种位移插值方法，所述方法包括如下步骤：基于从静脉成像设备的位移检测数据生成区域获得的用于检测位移的数据来估算在成像温度下的图像聚焦位置，所述静脉成像设备包括包括布置为阵列的多个光接收透镜的透镜阵列、布置在透镜阵列的一端并向活体的一部分发射近红外光的近红外光发光源以及包括静脉图像数据生成区域和位移检测数据生成区域的成像部件，所述静脉图像数据生成区域用于基于被透镜阵列会聚并且在活体中散射开并穿过静脉的近红外光生成静脉的图像数据，所述位移检测数据生成区域包括其中给像素遮光的遮挡部分和其中不给像素遮光的开口部分并且生成用于检测位移的数据，所述数据被用来基于通过开口部分接收到的光来检测图像聚焦位置根据成像温度的变化，其中将多个像素分配给光接收透镜之一；基于所检测到的图像聚焦位置来估算在成像温度下图像聚焦位置的移动量；以及基于移动量从与光接收透镜之一对应的多个像素中选择生成被用来生成静脉图像的静脉图像数据的像素。

根据本发明的另一实施方式，提供了一种用于使控制静脉成像设备的计算机实现如下功能的程序：图像聚焦位置检测功能，用于基于从位移检测数据生成区域获得的用于检测位移的数据来检测在成像温度下的图像聚焦位置；位移量估算功能，用于基于由图像聚焦位置检测功能检测到的图像聚焦位置来估算在成像温度下图像聚焦位置的移动量；以及像素选择功能，用于基于移动量从与光接收透镜之一对应的多个像素中选择用于生成被用来生成静脉图像的静脉图像数据的像素，其中所述所述静脉成像设备包括布置为阵列的多个光接收透镜的透镜阵列、布置在透镜阵列的一端并向活体的一部分发射近红外光的近红外光发光源以及包括静脉图像数据生成区域和位移检测数据生成区域的成像部件，所述静脉图像数据生成区域用于基于被透镜阵列会聚并且在活体中散射开并穿过静脉的近红外光生成静脉的图像数据，所述位移检测数据生成区域包括其中给像素遮光的遮挡部分和其中不给像素遮光的开口部分并且生成用于检测位移的数据，所述数据被用来基于通过开口部分接收到的光来检测图像聚焦位置根据成像温度的变化，其中将多个像素分配给光接收透镜之一。

如上所述，根据本发明的实施方式，由热膨胀引起的成像部件与光学部件之间的位移可被校正，并且设备可制造得较小。

附图说明

图1是图示出根据本发明第一实施方式的静脉成像设备的配置的框图；

图2是图示出根据该实施方式的静脉成像设备的说明图；

图3是图示出根据该实施方式的静脉成像设备的说明图；

图4A是图示出由显微透镜阵列得到的图像的说明图；

图4B是图示出由显微透镜阵列得到的图像的说明图；

图5A是图示出根据该实施方式的成像部件的说明图；

图5B是图示出根据该实施方式的成像部件的说明图；

图6A是图示出根据该实施方式的成像部件的说明图；

图6B是图示出根据该实施方式的成像部件的说明图；

图6C是图示出根据该实施方式的成像部件的说明图；

图7是图示出根据该实施方式的成像部件的说明图；

图8A是图示出根据该实施方式的像素选择单元的说明图；

图8B是图示出根据该实施方式的像素选择单元的说明图；

图8C是图示出根据该实施方式的像素选择单元的说明图；

图9是图示出用于从某一特定像素获取数据的方法的说明图；

图10是图示出用于从某一特定像素获取数据的方法的说明图；

图11是图示出根据该实施方式的位移插值方法的流程图；

图12是图示出根据本发明第二实施方式的静脉成像设备的配置的框图；以及

图13是图示出根据本发明各实施方式的静脉成像设备的硬件配置的框图。

具体实施方式

下文中将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。应注意，在本说明书和附图中，使用相同的附图标记来标注功能和结构基本相同的构成部件，并略去对这些构成部件的重复描述。

将按如下次序进行描述。

(1)目的

(2)第一实施方式

(2-1)关于静脉成像设备的配置

关于成像单元的配置

关于成像单元的结构的实例

关于通过显微透镜阵列获得的图像

关于成像部件

关于图像处理单元的配置

关于认证处理单元的配置

关于从特定像素获取数据

(2-2)关于位移插值方法

(3)第二实施方式

(3-1)关于静脉成像设备的配置

(4)关于根据本发明各实施方式的静脉成像设备的硬件配置

(5)小结

<目的>

在对根据本发明各实施方式的静脉成像设备和位移插值方法进行描述之前，将首先通过解释静脉成像设备的概况来描述本发明的目的。

在生物特征认证中，特别是在静脉认证中，主要采用的是使用将电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)等用作成像部件的照相装置的方法。然而，这种静脉认证设备的体型大于手指认证设备的体型，因此应用范围有限。

鉴于这种情况，在下面所描述的根据本发明各实施方式的静脉成像设备中采用了显微透镜阵列(MLA)(即一种类型的透镜阵列)和大型传感器，这允许将静脉成像设备制造得更薄。

本发明各实施方式的目的在于实现对使用平板状、大型的传感器装置(比如MLA和薄膜场效应晶体管(TFT)等)的静脉成像设备具有的下列问题的自动校正：由环境温度引起的退化，以及可能由环境温度、机械精度和位移引起的成像性能降低。

显微透镜阵列是适于读取皮肤以下几毫米处的静脉图案的装置。例如，布置在显微透镜阵列上的显微透镜可以是用于将物体(即静脉)的位置减小一半的透镜。在这种情况下，由显微透镜聚焦的图像的尺寸是实际尺寸的一半。因此，例如，当一个显微透镜对应于8×8个像素时，只用8×8个像素中心的4×4个像素就可获得MLA的组合图像。

当移动此图像聚焦位置时，相关技术中使用的固定像素选择方法存在图像质量退化等问题，因为在显微透镜的边缘出现不连续和失真。例如，当温度升高到70摄氏度时，已知采用塑料树脂形成的显微透镜阵列存在一个或更多像素的移动，这可能会引起如下这种问题：所得到的图像可能会退化很多，并且如果不采取任何措施，认证就可能错误地执行。

鉴于此问题，下面所描述的根据本发明各实施方式的静脉成像设备旨在：通过使用环绕成像部件的成像区域的用于检测组件之间的移动的像素，借助于对各温度下各组件的最佳采样以及图像处理使校正自动进行。

(第一实施方式)

<关于静脉成像设备的配置>

首先，将参照图1至图3来详细描述根据本发明第一实施方式的静脉成像设备的配置。图1是图示出根据本实施方式的静脉成像设备的配置的框图。图2是根据本实施方式的静脉成像设备的平面图。图3是沿图2的线A-A所得到的横截面图。

如图1中所示，根据本实施方式的静脉成像设备10包括例如成像单元、图像处理单元和认证处理单元这三个单元，并且还包括存储单元139。

成像单元执行对活体的一部分(例如手指)成像的处理。如图1中所示，成像单元主要包括例如显微透镜阵列101、近红外光发光源105、成像部件109和驱动控制单元121。

图像处理单元在获得由成像单元生成的关于静脉的图片数据(图像数据)时执行处理，且对所获得的图像数据执行多种图像处理，并由此生成活体内部静脉的图像(静脉图像)。如图1中所示，图像处理单元主要包括例如像素数据划分单元123、图像聚焦位置检测单元125、位移估算单元127、报警单元129、像素选择单元131和静脉图像插值单元133。

认证处理单元执行对由图像处理单元生成的静脉图像的认证处理。如图1中所示，认证处理单元主要包括例如静脉图案提取单元135和认证单元137。

[关于成像单元的配置]

首先，将在下文中对成像单元的配置进行详细描述。

显微透镜阵列(MLA)101将近红外光(从随后描述的近红外光发光源105发射到活体的一部分，并穿过活体内部的静脉(在下文中也称作静脉穿射光))会聚到随后描述的成像部件109上。显微透镜阵列101包括如随后所述的多个光接收透镜。显微透镜阵列101由例如比玻璃材料更容易受热影响的材料制成。通过使用这种材料，通过例如模制来低成本地大批量制造任意尺寸的显微透镜阵列成为可能。这种比玻璃材料更容易受热影响的材料的实例包括塑料树脂。

近红外光发光源105将具有预定波段的近红外光发射到置于静脉成像设备10上的活体的一部分上。因为近红外光具有很好地穿过身体组织但被血液中的血红蛋白(还原血红蛋白)吸收的特性，所以当近红外光发射到手指、手掌或手背上时，分布在手指、手掌或手背内的静脉在图像中呈现为阴影。图像中呈现的静脉阴影被称为静脉图案。为了对这种静脉图案适当地成像，近红外光发光源105发出波长为大约600nm至1300nm或者优选地大约700nm至900nm的近红外光。

如果由近红外光发光源105发出的近红外光的波长小于600nm或者大于1300nm，则被血液中的血红蛋白吸收的光的百分比下降，从而难以获得适当的静脉图案。此外，如果由近红外光发光源105发出的近红外光的波长为约700nm至900nm，则近红外光具体地被脱氧血红蛋白以及氧合血红蛋白吸收，并因此可获得适当的静脉图案。

例如可以使用发光二极管(LED)作为这种近红外光发光源105。此外，可以不使用具有上述波段的发光二极管而使用能够发出包含上述波段的光的发光二极管与用于光学上限制所发出的光的波段的滤光器的组合。此外，可以将近红外光发光源105与对由光源发出的光的分布进行调节的光量调节滤光器相组合。

对该近红外光发光源105，近红外光的发光定时以及所发出的近红外光的强度等由随后描述的驱动控制单元121来控制。

成像部件109具有其中以点阵结构布置了多个像素111的成像表面，并利用近红外光基于由显微透镜阵列101聚焦的静脉穿射光来产生静脉图像数据。作为根据本实施方式的成像部件109，可以使用例如CCD图像传感器、CMOS图像传感器、薄膜晶体管(TFT)图像传感器等。成像部件109输出所生成的静脉图像数据。此外，成像部件109可以在随后描述的存储单元139中记录所生成的静脉图像数据。

此外，在根据本实施方式的静脉成像设备10中，如随后所述，将多个像素111分配给显微透镜阵列101的一个光接收透镜。因此，在根据本实施方式的静脉成像设备10中，采用多个像素111对由一个光接收透镜会聚的近红外光(静脉穿射光)进行成像。

该成像部件109的像素扫描定时等由随后描述的驱动控制单元121来控制。

驱动控制单元121可由例如CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等来实现。驱动控制单元121对近红外光发光源105和成像部件109执行驱动控制。此外，驱动控制单元121基于从随后描述的位移量估算单元129传送的关于位移量的信息来调节对近红外光发光源105和成像部件109的驱动控制。更具体地，驱动控制单元121基于预定的同步信号等来执行驱动控制。例如，驱动控制单元121对从哪个像素111获取信息进行控制，和对构成成像部件109的像素111的扫描定时进行控制。驱动控制单元121还对近红外光发光源105执行与近红外光的发光定时和发光强度相关的驱动控制。

更具体地，关于对成像部件109的控制，驱动控制单元121沿成像部件109的某一方向来执行驱动控制，作为对成像部件109的其中以像素数量为单位来控制沿这一方向的像素的这种驱动控制。换言之，在沿着根据本实施方式的成像部件109的某一方向所得到的剖视图上，认为成像部件109包括例如七个像素。在这种情况下，驱动控制单元121通过在沿此剖面线的方向上将像素划分成七个组来执行驱动控制。

在控制近红外光发光源105和成像部件109的过程中，驱动控制单元121可以参考后面描述的存储单元139中记录的各种参数和数据库。

[成像单元的结构的实例]

接下来，将参照图2至图6C详细描述根据本实施方式的成像单元的结构的实例。

根据本实施方式的静脉成像设备10的显微透镜阵列101包括例如多个显微透镜103(即如图2中所示的光接收透镜)，且显微透镜103以点阵状布置在预定板上。例如，如图3中所示，各显微透镜103将通过入射平面进入显微透镜103的静脉穿射光导向成像部件109(具体为成像部件109的像素111)，将在随后对此进行描述。显微透镜阵列101是光域曲率小且在深度方向上没有失真的透镜阵列，因此可通过使用这种显微透镜阵列101来获得适当的图像数据。将构成显微透镜阵列101的各显微透镜103的焦点位置设置在静脉V存在的静脉层的位置(静脉成像设备10的成像目标)处。

已知人的皮肤具有包括表皮层、真皮层和皮下组织层的三层结构，且上述静脉层存在于真皮层中。真皮层位于手指表皮以下约0.1mm至0.3mm处，并具有约2mm至3mm的厚度。因此，通过将显微透镜103的焦点位置设置在真皮层存在的位置处(例如在手指表皮以下约1.5mm至2.0mm的位置处)，能够有效地会聚穿过静脉层的光。

此外，置于根据本实施方式的显微透镜阵列101中的显微透镜103的数量不限于图2中示出的实例。置于根据本实施方式的显微透镜阵列101中的显微透镜103的数量可以根据要成像的活体的尺寸、成像部件109的尺寸等随意设置。

例如，如图2中所示，将多个发光二极管(其是近红外光发光源105的实例)布置在显微透镜阵列101的相对的两端处。优选地，布置发光二极管的两端对应于活体的一部分(在图2和图3中示出的实例中是手指FG)的上端和下端。通过以此方式布置发光二极管，能够从手指FG的向上和向下方向发出近红外光。

此外，根据本实施方式的近红外光发光源105的数量不限于图2中示出的实例，且该数量可根据显微透镜阵列101的尺寸、近红外光发光源105的发射面积等随意设置。

此外，如图2和图3中所示，可在显微透镜阵列101与近红外光发光源105之间放置方向性控制盘107。这种方向性控制盘107控制从近红外光发光源105发出的直射光12的方向性使得直射光12不直接进入显微透镜阵列101的显微透镜103。

例如，如图3中所示，从近红外光发光源105发出的近红外光向上传播到手指FG的表皮，并以直射光12的形式进入手指FG。因为人体是近红外光的合适散射器，进入手指FG的直射光12在传播的同时在所有方向上散射开。这种散射光的一部分以后方散射光13的形式从背侧穿过上述静脉层到达手指表皮，并在其路径上穿过静脉V。穿过静脉的静脉穿射光进入构成显微透镜阵列101的各个显微透镜103。

在这里，方向性控制盘107被放在相邻显微透镜103之间的边缘处。这种方向性控制盘107使得能够控制静脉穿射光的方向性，而且进入各显微透镜103的光能够与相邻显微透镜103分开。因此，在根据本实施方式的静脉成像设备10中，可选择要在成像部件109(具体为像素111)上会聚的静脉穿射光。

[关于通过显微透镜阵列获得的图像]

接下来，将参照图4A和图4B对通过显微透镜阵列获得的图像的特征进行详细描述。图4A和图4B是图示出通过显微透镜阵列得到的图像的说明图。

例如如图4A中所示，通常，如果通过使用显微透镜阵列得到了某图像，则所得到的图像是如下这种图像：其上、下侧和左、右侧分别与原始图像相反。此外，因为将多个像素111分配给一个光接收透镜(显微透镜103)，对分配给一个显微透镜103的所有像素111均产生上、下侧和左、右侧相反的图像。例如，如果如图4B所示将9个(3×3个)像素111分配给一个显微透镜103，则对9个像素111中的每个像素均产生上、下侧和左、右侧相反的图像。

如随后所述，根据本实施方式的静脉成像设备10使用由与显微透镜103中的一个显微透镜对应的多个像素111中的每个像素生成的图像数据对图像执行插值处理。

[关于成像部件]

接下来，将参照图5A至图6C对根据本实施方式的静脉成像设备10的成像部件109进行详细描述。图5A、图5B、图6A至图6C是图示出根据本实施方式的成像部件的说明图。

如图5A中所示，在根据本实施方式的静脉成像设备10的成像部件109中，将成像部件109中用像素111形成的区域划分为例如两个区域151和153。一个区域151是用来生成静脉图像数据的静脉图像数据生成区域。另一区域153是用于生成位移检测数据(用来检测由于环境温度引起的热膨胀等而产生的位移)的位移检测数据生成区域。

在静脉图像数据生成区域151中，将多个像素(未示出)布置为阵列，并且由显微透镜阵列101的多个显微透镜103会聚的静脉穿射光到达像素111。由静脉图像数据生成区域151输出的静脉图像数据是关于由生成了图像数据的像素所检测到的光的强度的数据。

在位移检测数据生成区域153中，将多个像素(未示出)布置为阵列。此外，例如如图5A中所示，通过遮挡膜给位移检测数据生成区域153遮光。在位移检测数据生成区域153的一些地方布置了没有遮挡膜的开口部分155。位移检测数据生成区域153上布置的开口部分155的数量不限于图中示出的开口部分155的数量，并且可以根据例如对位移检测结果的期望精确度或者成像部件109的尺寸设置为任意数量。可以根据例如与成像部件109一同使用的显微透镜阵列101的尺寸确定成像部件109上布置的位移检测数据生成区域153的尺寸。

可通过任意方法给位移检测数据生成区域153自身遮档外来光，而照明光源所发出的光进入开口部分155。由于例如环境温度的变化所引起的热膨胀以及在制造设备自身时所产生的个体差异，在由照明光源发出的光通过开口部分155后聚焦的位置处的像素产生了位移。随后，通过确定区域153中的哪个像素检测到了表示从开口部分155进入的光的像素信号，静脉成像设备10可获知位移的大小和方向。

图5B示出了示出位移检测数据生成区域153的说明性侧视图。如图5B中所示，通过遮挡组件157给位移检测数据生成区域153遮挡外来光，以使得外来光不进入位移检测数据生成区域153。用于检测位移的照明光源LS被布置在遮挡组件157的内部。此外，用于检测位移的照明光源LS可以是被布置成只用于检测位移的光源，或者可以是不仅用于检测位移还用于获取静脉图像的共用光源。

从照明光源LS发出的光由像素通过开口部分155来检测。在这种情况下，通过遮挡组件157给位移检测数据生成区域153遮挡外来光，从而由位移检测数据生成区域153检测到的光是从照明光源LS发出的。

图5B中示出的实例只是位移检测数据生成区域153的实例。应当注意，根据本实施方式的位移检测数据生成区域153的配置不限于图5B中所示。

例如，这种位移检测数据生成区域153可以如图5A中所示沿成像部件109的一边布置在成像部件109的一端。可替选地，位移检测数据生成区域153可以如图6A和图6B中所示沿成像部件109的相对边来布置，或者可以如图6C中所示沿成像部件109的四边来布置。图6A至图6C中略去了开口部分155。

[关于图像处理单元的配置]

接下来，再次参照图1。将对根据本实施方式的静脉成像设备10的图像处理单元的配置进行详细描述。

像素数据划分单元123通过例如CPU、ROM和RAM来实现。如图7中所示，例如，基于从驱动控制单元121输入的用于扫描成像部件109的脉冲，像素数据划分单元123确定成像部件109的两个区域中的哪个区域输出了从成像部件109传送的像素数据。作为图7中示出的实例，像素数据划分单元123使用三种脉冲(即用于在成像部件的竖直(或水平)方向上进行同步的脉冲、用于获取用于检测位移的数据的脉冲和用于获取静脉图像数据的脉冲)，以获得来自成像部件109的两个区域的输出。因此，像素数据划分单元123可以基于这些脉冲来确定是传送了用于检测位移的数据还是传送了静脉图像数据。

像素数据划分单元123向随后描述的图像聚焦位置检测单元125传送在用于获取用于检测位移的数据的脉冲处于Hi状态期间所获得的数据(即用于检测位移的数据)。像素数据划分单元123向随后描述的像素选择单元131传送在用于获取静脉图像数据的脉冲处于Hi状态期间所获得的数据(即静脉图像数据)。

图像聚焦位置检测单元125通过例如CPU、ROM、RAM等来实现。图像聚焦位置检测单元125参考从像素数据划分单元123传送的用于检测位移的数据，并检测位移检测数据生成区域153的哪个像素检测到了从布置在位移检测数据生成区域153中的开口部分155进入的光。图像聚焦位置检测单元125可以通过确定检测到了从开口部分155进入的光的像素位于位移检测数据生成区域153的哪部分，来确定从开口部分155进入的光的图像聚焦位置。

可替选地，图像聚焦位置检测单元125还可以通过检测由位移检测数据生成区域153检测到的光的总光量最大的区域(而非识别检测到了光的像素)，来确定从开口部分155进入的光的图像聚焦位置。例如，图像聚焦位置检测单元125在考虑总光量时将与开口部分155对应的成像部件区域的尺寸设置为基本单位，并按照此基本单位查找从位移检测数据生成区域153传送的用于检测位移的数据。图像聚焦位置检测单元125可以将总光量最大的区域153的一部分确定为光的图像聚焦位置。

图像聚焦位置检测单元125将关于所确定的光的图像聚焦位置的信息(在下文中称作“图像聚焦位置信息”)传送给随后描述的位移量估算单元127。

位移量估算单元127通过例如CPU、ROM、RAM等实现。位移量估算单元127基于从图像聚焦位置检测单元125传送的图像聚焦位置信息来估算静脉成像设备10中产生的位移的大小和方向。由于例如在对静脉成像时环境温度引起的热膨胀以及在装配设备时产生的装配误差，静脉成像设备10会存在显微透镜阵列与成像部件间的位移(更具体地，在MLA、方向性控制盘与成像部件之间位置关系上的移动)。位移量估算单元127可以通过识别由所传送的图像聚焦位置信息表示的图像聚焦位置相对于没有上述位移的原始图像聚焦位置移动了多少以及向什么方向移动来估算位移的大小和方向。位移量估算单元127将表示位移的大小和方向的信息(下文中称作位移信息)传送给将在随后描述的报警单元129、像素选择单元131以及静脉图像插值单元133。

报警单元129通过例如CPU、ROM、RAM等来实现。报警单元129参考从位移量估算单元127传送的位移信息。当静脉成像设备10中产生的位移等于或大于预定阈值时，报警单元129判定难以执行正常的静脉成像处理(也难以执行进一步的静脉认证处理)并输出报警。

此外，当报警单元129从随后描述的认证单元137接收到表明对从某用户获得的静脉图案的认证已失败了预定次数或更多次数的信息时，报警单元129可以判定设备自身处于不允许设备执行正常操作的环境下，并可以相应地输出报警。

此外，当报警单元129判定产生的位移达到设备无法执行正常的静脉成像处理(也无法执行进一步的静脉认证处理)这种程度时，报警单元129可以停止设备自身正在进行的静脉成像处理和静脉认证处理。

像素选择单元131通过例如CPU、ROM、RAM等来实现。像素选择单元131基于从位移量估算单元127传送的位移信息来从显微透镜103的一个显微透镜所对应的多个像素111之中选择用来生成用于生成静脉图像的静脉图像数据的像素。此外，像素选择单元131可以基于从位移量估算单元127传送的位移信息，来从显微透镜103的一个显微透镜所对应的多个像素111之中选择包括在光的总光量最大的区域中的像素。下文中将参照图8A至图8C对像素选择单元131所执行的像素选择处理进行详细描述。图8A至图8C是图示出像素选择单元131所执行的像素选择处理的说明图。

图8A至图8C示出了如下这种情况：显微透镜阵列101中的一个显微透镜103对应于8×8＝64个像素111，并且显微透镜103是用于将物体的尺寸减小一半的透镜。在这种情况下，物体的尺寸被减小一半。因此，如果不存在位移，则可以通过使用在64个像素中位于中心部分的4×4＝16个像素来获得物体的图像数据。即使在这种情况下，来自物体的光仍聚焦到除中心部分的像素以外的像素上，从而从除中心部分的4×4个像素以外的部分获得的图像数据也可被用来生成物体图像。

图8A示出了静脉成像设备10中未产生位移的情况。用作像素选择的参考单元的参考单元区域是基于例如显微透镜103的放大率的、包括4×4＝16个像素的区域。如图8A中所示，当不存在位移时，像素选择单元131从显微透镜103的一个显微透镜所对应的8×8个像素之中选择位于中心部分的4×4个像素。

图8B示出了位移是像素的整数倍(即产生的移动等于像素的整数倍，比如1个像素、2个像素、3个像素......)的情况。在这种情况下，像素选择单元131通过使从其获得静脉图像数据的像素偏移产生的位移的量(即等于像素的整数倍)来选择包括在参考单元区域中的4×4＝16个像素。在图8B中示出的实例中，位移量相比于图8A包括向左方向上一个像素以及向上方向上一个像素，相应地，像素选择单元131选择包括在向左移动一个像素以及向上移动一个像素的参考单元区域中的像素。

图8C示出了位移不是像素的整数倍(即产生的位移等于像素的实数倍，比如0.5个像素、1.3个像素......)的情况。在这种情况下，如图8C中所示，除了包括在参考单元区域中的3×3＝9个像素以外，还存在部分包括在参考单元区域中的像素。在此状态下，原来应当只由一个像素得到的信息现在扩展到两个或更多像素上，并且产生所谓的串扰。在此状态下，图像质量退化，并且图像的空间频率降低，所以设备难以将细静脉辨认为静脉。在这种情况下，如图8C中所示，像素选择单元131不仅选择包括在参考单元区域中的像素，还选择对光进行检测的、在包括在参考单元区域中的像素周围的像素。

像素选择单元131向随后描述的静脉图像插值单元133传送关于如此选择出的像素的信息(例如用于识别所选择像素的信息)和从所选择的像素获得的静脉图像数据。

静脉图像插值单元133通过例如CPU、ROM、RAM等来实现。静脉图像插值单元133基于从像素选择单元131传送的静脉图像数据来生成静脉图像。此外，静脉图像插值单元133基于从位移量估算单元127传送的位移信息对所生成的静脉图像执行插值处理。

由静脉图像插值单元133执行的插值处理的实例包括对所生成的静脉图像的降噪处理。静脉图像插值单元133还可以根据从位移量估算单元127传送的位移量，通过合成多个帧图像，来执行用于改进静脉图像的图像质量的处理。在多个帧图像被合成时，执行处理花费的时间较多，从而静脉成像设备10的用户不得不等待较长时间。然而，可以抑制如下这种情况的出现：由于环境温度等而无法对静脉成像(也无法执行进一步的静脉认证处理)。

从位移量估算单元127传送的位移量不是像素的整数倍(像素的实数倍)，静脉图像插值单元133使用例如多抽头插值滤波器来执行如下的插值处理。换言之，如图8C中所示，静脉图像插值单元133不仅通过使用从包括在参考单元区域中的像素所获得的图像数据、还通过使用从位于包括在参考单元区域中的像素周围并对光进行检测的像素所获得的图像数据来执行对静脉图像的插值处理(合成处理)。即使在热膨胀所引起的位移量不是像素的整数倍并且图像质量退化时，这种处理也使得能够改进静脉图像的图像质量。使用邻近像素的图像插值处理不仅可以在位移量不是像素的整数倍时而且也可以在位移量是像素的整数倍时进行。

静脉图像插值单元133向随后描述的静脉图案提取单元135传送执行了插值处理的静脉图像。

[关于认证处理单元的配置]

静脉图案提取单元135通过例如CPU、ROM、RAM等来实现。静脉图案提取单元135具有例如对从静脉图像插值单元133传送的静脉图像执行静脉图案提取预处理的功能、提取静脉图案的功能以及执行静脉图案提取后处理的功能。

上述静脉图案提取预处理的实例包括从静脉图像检测手指轮廓和辨认手指位于静脉图像的哪个位置的处理，以及使用所检测到的手指轮廓使所得到的图像旋转和校正所得到图像的角度的处理。

通过将差分滤波器应用于对其完成了轮廓检测处理和角度校正处理的所得到的图像，来执行对静脉图案的上述提取。所述差分滤波器是如下这种滤波器：在所关注的像素与邻近像素之间的差值较大的部分将较大的值作为输出值输出。换言之，差分滤波器是如下这种滤波器：通过使用所关注的像素与其邻近的像素间的灰度值差的运算，来加强图像中的线条或边沿。

通常，如果以二维平面上的点阵点(x，y)作为变量使用滤波器h(x，y)对图像数据u(x，y)进行滤波，则如下列表达式1所示生成图像数据v(x，y)。在表达式1中，“＊”表示卷积积分。

$v(x,y)=u(x,y)*h(x,y)$

$=\underset{m_1}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m_2}{\mathrm{\&Sigma;}}h(m_1,m_2)u(x-m_1,y-m_2)$ 表达式1

$=\underset{m_1}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m_2}{\mathrm{\&Sigma;}}u(m_1,m_2)h(x-m_1,y-m_2)$

在根据本实施方式的静脉图案提取中，比如初级空间差分滤波器或次级空间差分滤波器等差分滤波器可以被用作上述差分滤波器。初级空间差分滤波器是计算在水平方向和竖直方向上所关注的像素与相邻像素间灰度值的差的滤波器，而次级空间差分滤波器是对所关注的像素提取灰度值差的变化量大的部分。

作为次级空间差分滤波器，可以使用下列高斯拉普拉斯(LOG)滤波器。LOG滤波器(表达式3)由高斯滤波器(表达式2)的二阶导数来表示，其中高斯滤波器是高斯函数的平滑滤波器。在下列表达式2中，σ表示高斯函数的标准差，它是用于表示高斯滤波器平滑度的变量。此外，下列表达式3中的σ与表达式2中一样是表示高斯函数标准差的参数，可以通过改变σ的值来改变执行LOG滤波时的输出值。

$h_{\mathrm{gauss}}(x,y)=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&sigma;}}^2}\exp \{-\frac{(x^2+y^2)}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}\}$ 表达式2

$h_{\mathrm{Log}}(x,y)={\&dtri;}^2\&CenterDot;h_{\mathrm{gauss}}(x,y)$

$=(\frac{{\&PartialD;}^2}{{\&PartialD;x}^2}+\frac{{\&PartialD;}^2}{{\&PartialD;y}^2})h_{\mathrm{gauss}}$

$=\frac{(x^2+y^2-2{\mathrm{\&sigma;}}^2)}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&sigma;}}^6}\exp \{-\frac{(x^2+y^2)}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}\}$ 表达式3

上述静脉图案提取后处理的实例包括对所得到的图像(对其应用了差分滤波器)执行的阈值处理、二值化处理和细化处理。在上述后处理之后可以提取出静脉图案的框架。

静脉图案提取单元135将静脉图案以及如此提取出的框架传送给随后描述的认证单元137。另外，静脉图案提取单元135可以在随后描述的存储单元139中存储所提取的静脉图案和框架。静脉图案提取单元135还可以在存储单元139中存储在执行各处理时生成的参数、处理的进度等。

认证单元137通过例如CPU、ROM、RAM等来实现。认证单元137通过将由静脉图案提取单元135生成的静脉图案与已注册的模板相比较来认证静脉图案。

静脉图案认证单元137基于由静脉图案提取单元135生成的静脉图案以及已注册的静脉图案模板来认证所生成的静脉图案。静脉图案认证单元137请求随后描述的存储单元139公开所注册的静脉图案，并对所获取的注册的静脉图案与从静脉图案提取单元135传送的静脉图案进行比较。可以基于例如相关系数(其计算如下)来执行注册的静脉图案与所传送的静脉图案之间的比较。在作为比较的结果确定注册的静脉图案与所传送的静脉图案相似的情况下，认证单元137判定对所传送静脉图案的认证成功。在确定注册的静脉图案与所传送的静脉图案不相似时，认证单元137判定认证失败。

相关系数由下列表达式4定义，并且其是表明两个数据x＝{xi}与y＝{yi}间的相似度的统计指标，为从-1到1的实数值。如果相关系数指示出接近1的值，则其意味着这两个数据相似，如果相关系数指示出接近0的值，则其意味着这两个数据不相似。此外，如果相关系数指示出接近-1的值，则其意味着这两个数据的符号相反。

$r=\frac{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})(y_i-\stackrel{\&OverBar;}{y})}{\sqrt{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})}^2}\sqrt{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{(y_i-\stackrel{\&OverBar;}{y})}^2}}$ 表达式4

数据x的平均值

数据y的平均值

此外，认证单元137可以将认证结果与认证时间等相关联，并且可以在存储单元139中将认证结果存储为认证历史。通过生成上述认证历史，可获知谁请求过静脉图案认证和请求者何时请求过静脉图案认证，以及此外谁使用过静脉成像设备10和用户何时使用过静脉成像设备10。

此外，在从某用户获得的静脉图案的认证已失败了预定次数或更多次时，认证单元137向报警单元129传送表示认证处理已失败了预定次数或更多次的消息。通过将这种信息传送给报警单元129，在判定正常的静脉认证处理由于环境温度引起的热膨胀等而无法执行时，可以向静脉成像设备10的用户报警认证无法正常执行。

存储单元139存储静脉成像设备10的用户的注册的静脉图案以及与注册的静脉图案有关的其它数据。除了这些数据，存储单元139可以存储由成像单元生成的静脉图像数据、由静脉图像插值单元133生成的静脉图像以及由静脉图案提取单元135提取的静脉图案等。另外，在存储单元139中可以存储由静脉图像插值单元133执行的插值处理中所需要的各种程序、数据等。此外，除了这些数据，存储单元139可以存储在静脉成像设备10执行某处理时需要存储的各种参数或处理进度、各种数据库等。存储单元139可被包括在成像单元、图像处理单元和认证处理单元中的各处理单元自由地读取和写入。

[关于从特定像素获取数据]

下文中将参照图9和图10对从特定像素获取数据的方法进行详细描述。图9和图10是图示出用于从特定像素获得数据的方法的说明图。

根据本实施方式的静脉成像设备10的成像部件109是多层部件。例如，图9示出了成像部件109是用三层制成的多层部件的情况的实例。

在根据本实施方式的静脉成像设备10中，成像部件10在手指的纵向方向上(即在沿图中y轴的方向上)执行行扫描。在下文中，沿图中y轴的方向将被称作垂直方向。与垂直方向正交的方向(即沿图中x轴的方向)将被称作水平方向。

如图9中所示，在根据本实施方式的静脉成像设备10中，驱动控制单元121沿垂直同步的时间轴以水平行为单位输出图像数据。换言之，将针对沿水平方向布置的一些像素的数据同步地输出给图9中示出的第一层，将针对沿水平方向布置的一些像素的数据输出给第二层，以及将沿水平方向布置的一些像素的数据输出给第三层。以此方式，根据驱动控制单元121的控制，成像部件109可以采用多个层进行输出。

因此，像素选择单元131可以传送关于将选择的像素的信息给驱动控制单元121，并且驱动控制单元121可以用多层部件中的某层来选择输出以及通过定时控制来选择水平行上的特定像素。

在图9中所示的实例中，描述了用于分开驱动垂直同步行的方法。可替选地，如图10中所示，也可以通过电路在水平行内执行分开驱动。

在图10中示出的实例中，在同一水平行上存在三种像素111，即向第一水平层输出数据的那些像素、向第二水平层输出数据的那些像素以及向第三水平层输出数据的那些像素。因此，通过采用多层部件的某层来选择输出并执行用于在垂直行上选择特定像素的定时控制，驱动控制单元121可以选择由任意像素提供的数据。

可替选地，可以将垂直行内的分开驱动和水平行内的分开驱动结合起来使用。

以上对根据本实施方式的静脉成像设备10的功能的实例进行了描述。可以使用通用组件或电路来构建上述部件中的各个部件，或者可以通过专用于各部件功能的硬件来构建它。此外，各部件的功能可完全通过CPU等来实现。因而可以在实现本实施方式时根据技术水平适当地改变要采用的配置。

可以开发出用于实现根据本实施方式的上述静脉成像设备的功能中的每项功能的计算机程序，并且可以在能够对具有显微透镜阵列、近红外光发光源和成像部件的成像设备进行控制的个人计算机等中执行该计算机程序。还可提供其中存储有上述计算机程序的计算机可读记录介质。该记录介质可以是例如磁盘、光盘、磁光盘和闪存。可替选地，上述计算机程序可以通过例如网络而非使用记录介质来分发。

根据本实施方式的静脉成像设备10可以在信息处理设备(比如计算机或服务器等)、移动终端(比如手机或个人手持系统(PHS)或便携式信息终端(PDA)等)、自动柜员机(ATM)、访问管理设备中实现。此外，根据本实施方式的静脉成像设备10可以在比如游戏机、游戏机控制器等多种设备中实现。

在上述说明中，假定预先被注册为模板的注册的静脉图案被记录在静脉成像设备10中。可替选地，注册的静脉图案可以存储在比如DVD介质、蓝光介质、紧凑式闪存(compact flash)(注册商标)、记忆棒或SD存储卡、配备有非接触式集成电路(IC)芯片的电子装置或IC卡等记录介质中，或者可以存储在通过比如因特网的通信网络连接到静脉成像设备10的服务器中。

<关于位移插值方法>

接下来，将参照图11对根据本实施方式的位移插值方法进行详细描述。图11是图示出根据本实施方式的位移插值方法的流程图。

首先，静脉成像设备10的用户将活体的一部分(比如手指)放在静脉成像设备10的显微透镜阵列101上。静脉成像设备10的成像单元对其上所放的活体的一部分执行图像处理(步骤S101)。

此外，静脉成像设备10的图像聚焦位置检测单元125通过使用从成像单元109的位移检测数据生成区域153输出的数据来检测从光源发出的用于检测位移的光的图像聚焦位置。然后，位移量估算单元127基于与由图像聚焦位置检测单元125检测到的图像聚焦位置有关的图像聚焦位置信息来估算静脉成像设备10中产生的位移的大小和方向(步骤S103)。位移量估算单元127将包括位移大小和方向的位移信息传送给报警单元129、像素选择单元131以及静脉图像插值单元133。

报警单元129(向其传送了位移信息)确定位移信息中包括的位移的量(步骤S105)，并判定位移的量是否超过需要报警的阈值。在产生根据其需要报警的位移时，静脉成像设备10在显示屏幕上输出报警(步骤S107)。

在未产生根据其需要报警的位移时，像素选择单元131基于所传送的位移信息考虑到位移而执行对像素的选择处理(步骤S109)。更具体地，像素选择单元131(对于每一个构成显微透镜阵列101的显微透镜103)从显微透镜103的一个显微透镜所对应的多个像素之中选择输出图像数据(其用于生成静脉图像)的像素。

接下来，静脉图像插值单元133通过使用从由像素选择单元131选择的像素获得的图像数据来生成静脉图像。接下来，静脉图像插值单元133根据位移量对所生成的静脉图像执行插值处理(步骤S111)。更具体地，静脉图像插值单元133执行对多个帧图像的合成处理、降噪处理以及对图像使用邻近像素的插值处理。

当对图像的插值处理完成时，静脉图像插值单元133将对其执行了插值处理的静脉图像传送给静脉图案提取单元135。静脉图案提取单元135从所传送的静脉图像提取静脉图案(步骤S113)，并将所提取的静脉图案传送给认证单元137。

认证单元137通过使用从静脉图案提取单元135传送的静脉图案以及存储在存储单元139等中的注册的静脉图案(模板)对所传送的静脉图案执行认证处理(步骤S115)。

根据上述流程，可以对由例如环境温度引起的热膨胀和装配设备时产生的装配误差所致的位移进行自动插值。

在上述说明中，在对活体成像之后估算位移的量。可替选地，静脉成像设备10可以在对活体成像之前预先估算设备中产生的位移。

(第二实施方式)

<关于静脉成像设备的配置>

接下来，将参照图12对根据本发明第二实施方式的静脉成像设备的配置进行详细描述。图12是图示出根据本实施方式的静脉成像设备的配置的框图。

如图12中所示，根据本实施方式的静脉成像设备10包括例如三个单元，即成像单元、图像处理单元以及认证处理单元。在此实施方式中，根据本实施方式的成像单元和认证处理单元相比根据本发明第一实施方式的静脉成像设备10具有同样的配置并且取得了几乎同样的效果，因此略去对其的详细描述。

如图12中所示，图像处理单元主要包括例如像素数据划分单元123、图像聚焦位置检测单元125、位移量估算单元127、报警单元129、像素选择单元131、静脉图像插值单元133以及温度估算单元141。

在此实施方式中，根据本实施方式的像素数据划分单元123、图像聚焦位置检测单元125、像素选择单元131、静脉图像插值单元133相比根据本发明第一实施方式的各处理单元具有同样的配置并且取得了几乎同样的效果，因此略去对其的详细描述。

此外，根据本实施方式的位移量估算单元127相比根据本发明第一实施方式的位移量估算单元127，除了从估算结果获得的位移信息并非传送给报警单元129而是传送给温度估算单元141以外，具有同样的配置并且取得了几乎同样的效果。因此略去对其的详细描述。

温度估算单元141通过例如CPU、ROM、RAM等来实现。温度估算单元141基于从位移量估算单元127传送的位移信息来估算静脉成像设备10执行成像处理时的温度。在此实施方式中，静脉成像设备10执行成像处理时的温度可以是安装静脉成像设备10处的外部温度，或者可以是静脉成像设备10所达到的温度。温度估算单元141具有存储静脉成像设备10中产生的位移量与执行成像处理时的温度之间的对应关系的数据库，并基于此数据库、根据位移量来估算温度。此数据库可以涉及根据位移量以及执行成像处理时的温度所计算的膨胀系数，而非位移量与温度之间的对应关系。数据库可以通过表示这两个参数之间的对应关系的表达式来表达此关系。例如，可以通过在静脉成像设备10制造期间在使温度变化的同时测量位移量或者膨胀系数等来生成上述数据库。

温度估算单元141将从估算结果获得的温度传送给报警单元129。此外，温度估算单元141可以将从估算结果获得的温度传送给驱动控制单元121。基于有关从温度估算单元141传送的温度的信息，驱动控制单元121可以控制从近红外光发光源105发出的近红外光的强度，并且可以控制成像部件109的光接收时间、帧速率等。

此外，根据本实施方式的报警单元129相比根据第一实施方式的报警单元129，除了报警单元129并非基于从位移量估算单元127传送的位移信息而是基于有关从温度估算单元141传送的温度的信息来做出报警以外，具有同样的配置并且取得了几乎同样的效果。因此略去对其的详细描述。

以上对根据本实施方式的静脉成像设备10的功能的实例进行了描述。可以使用通用组件或电路来构建上述部件中的各个部件，或者可以通过专用于各部件功能的硬件来构建它。因而可以在实现本实施方式时根据技术水平适当地改变要使用的硬件配置。

此外，可以开发出用于实现根据本实施方式的上述静脉成像设备的功能中的每项功能的计算机程序，并且可以在能够对具有显微透镜阵列、近红外光发光源和成像部件的成像设备进行控制的个人计算机等中执行该计算机程序。还可提供其中存储有上述计算机程序的计算机可读记录介质。该记录介质可以是例如磁盘、光盘、磁光盘和闪存。可替选地，上述计算机程序可以通过例如网络而非使用记录介质来分发。

应当注意，由根据本实施方式的静脉成像设备执行的位移插值方法相比由根据本发明第一实施方式的静脉成像设备执行的位移插值方法具有基本上同样的流程并且取得了几乎同样的效果，因此略去对其的详细描述。

<关于硬件配置>

在下文中参照图13对根据本发明的一个实施方式的静脉成像设备10的硬件配置进行描述。图13是图示出根据本发明的一个实施方式的静脉成像设备10的硬件配置的框图。

静脉成像设备10包括显微透镜阵列101、近红外光发光源105以及成像部件109。此外，静脉成像设备10还包括CPU 901、ROM 903以及RAM 905。此外，静脉成像设备10还包括主机总线907、桥接器909、外部总线911、接口913、输入装置915、输出装置917、存储装置919、驱动器921、连接端口923以及通信装置925。

CPU 901用作处理单元和控制单元，它根据存储在ROM 903、RAM905、存储装置919或可移动记录介质927中的各种程序对静脉成像设备10中的全部或部分操作进行控制。ROM 903存储CPU 901要使用的程序、处理参数等。RAM 905主要存储在执行期间CPU 901使用的程序、在执行期间改变的参数等。CPU 901、ROM 903和RAM 905通过作为内部总线(比如CPU总线)的主机总线907互相连接。

主机总线907通过桥接器909连接到外部总线911(比如外设组件互连/接口(PCI)总线)。

输入装置915是要由用户操作的操作装置，例如鼠标、键盘、触摸板、按钮、开关或控制杆等。例如，输入装置915可以是采用红外线或另一种无线电波的远程控制装置(或远程控制器)，或者是与静脉成像设备10的操作兼容的外部连接装置929，比如手机或PDA等。此外，输入装置915包括输入控制电路，该输入控制电路基于由用户使用上述操作装置输入的信息来生成输入信号，并将该输入信号输出给例如CPU 901。通过操作该输入装置915，静脉成像设备10的用户可以向静脉成像设备10给出处理操作的指令或者输入各种数据。

输出装置917包括能够以视觉或听觉的方式将所获得的信息通知给用户的设备。这种设备的实例包括显示装置(比如CRT显示装置、液晶显示装置、等离子体显示装置、电致发光(EL)显示装置或灯)、音频输出装置(比如扬声器或耳机)或者打印机、手机或传真机。输出装置917输出例如通过静脉成像设备10所进行的各种处理所获得的结果。具体地，显示装置以文本或图像的方式显示通过静脉成像设备10所进行的各种处理所获得的结果。音频输出装置将包含再现的音频数据或听觉数据等的音频信号转换为模拟信号并将其输出。

存储装置919是被配置为静脉成像设备10的存储单元的实例的用于数据存储的装置。存储装置919可以包括磁存储装置(比如硬盘驱动器(HDD))、半导体存储装置、光学存储装置、磁光存储装置等。此存储装置919例如存储CPU 901要执行的程序、各种数据或者从外界获取的各种数据。

驱动器921是嵌入静脉成像设备10中或者与其连接的用于记录介质的读/写器。驱动器921读取与其连接的可移动记录介质927(比如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)中记录的信息并将信息输出给RAM 905。此外，驱动器921可以将信息写入到与其连接的可移动记录介质927(比如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)中。可移动记录介质927的实例包括DVD介质、HD-DVD(高清晰度DVD)介质以及蓝光介质。此外，可移动记录介质927的实例包括紧凑式闪存(compact flash)(注册商标)(CF)、记忆棒以及安全数码(SD)存储卡。此外，可移动记录介质927可以是配备有非接触式集成电路(IC)芯片的IC卡或电子装备。

连接端口923是用于将装置直接连接到静脉成像设备10的端口。连接端口923的实例包括通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口(比如i.Link)以及小型计算机系统接口(SCSI)端口。另外，连接端口923的实例还包括RS-232C端口、光学音频端子以及高清晰度多媒体接口(HDMI)端口。通过将外部连接装置929连接到连接端口923，静脉成像设备10可以直接从外部连接装置929获取各种数据或者向外部连接装置929提供各种数据。

通信装置925例如是由用于连接到通信网络931的通信装置等构成的通信接口。通信装置925可以是用于有线或无线局域网(LAN)、蓝牙或无线USB(WUSB)的通信卡。可替选地，通信装置925可以是用于光通信的路由器、用于非对称数字用户线(ADSL)的路由器或者用于各种通信的调制解调器。此通信装置925例如可以在因特网上或者与其它通信装置遵照规定的协议(比如传输控制协议/因特网协议(TCP/IP))进行信号等的传送和接收。此外，连接到通信装置925的通信网络931包括有线或无线网络等，以及通信网络931可以是因特网、家庭LAN、红外数据通信、无线电波通信、或卫星通信等。

以上对能够实施根据本发明各实施方式的静脉成像设备10的功能的硬件配置的实例进行了描述。可以使用通用组件或电路来构建上述部件中的各部件，或者可以通过专用于各部件功能的硬件来构建它。因而可以在实现实施方式时根据技术水平适当地改变要使用的配置。

<小结>

如上文中所描述，根据本发明的各实施方式，围绕成像区域的邻近像素被用来检测显微透镜阵列与成像部件之间的位移，所以静脉成像设备可以通过在各温度下静脉成像设备的最佳采样和图像处理使插值处理自动进行。

根据成像期间的温度，在静脉成像设备中包括的显微透镜阵列中会产生热膨胀。因此，会发生图像质量退化和出现串扰的问题，并且可能发生空间频率降低的问题。然而，根据本发明各实施方式的静脉成像设备基于从布置在成像部件的一部分上的区域获得的数据来估算位移量，并基于位移执行对图像的插值处理。结果，可解决上述问题。此外，根据本发明的各实施方式，不仅可以处理由热膨胀引起的位移，还可以处理由制造期间的装配误差引起的位移。

本领域技术人员应当理解，根据设计需要以及其它因素，可以在所附权利要求或其等同方案的范围内进行各种修改、组合、子组合和变型。

本申请包含的主题涉及在2009年5月14号递交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2009-117985中公开的内容，因此通过引用将该申请的整体内容合并于此。

Claims (9)

1.一种静脉成像设备，包括：

透镜阵列，包括布置为阵列的多个光接收透镜；

近红外光发光源，被布置在所述透镜阵列的一端并向活体的一部分发射近红外光；

成像部件，包括：

静脉图像数据生成区域，将多个像素分配给所述光接收透镜之一，该静脉图像数据生成区域用于基于被所述透镜阵列会聚并在所述活体中散射开且穿过静脉的近红外光生成静脉的图像数据；和

位移检测数据生成区域，其包括其中给像素遮光的遮挡部分以及其中不给像素遮光的开口部分，并生成用于检测位移的数据，所述数据被用来基于通过所述开口部分接收到的光来检测图像聚焦位置根据成像温度的变化；

图像聚焦位置检测单元，用于基于从所述位移检测数据生成区域获得的用于检测位移的数据来检测在成像温度下的图像聚焦位置；

位移量估算单元，用于基于由所述图像聚焦位置检测单元检测到的图像聚焦位置来估算在所述成像温度下所述图像聚焦位置的移动量；以及

像素选择单元，用于基于所述移动量从与所述光接收透镜之一对应的多个像素中选择生成静脉图像数据的像素，所述静脉图像数据用于生成静脉图像。

2.根据权利要求1所述的静脉成像设备，还包括：

驱动控制单元，用于执行对所述近红外光发光源和所述成像部件中的至少一个的驱动控制，

其中，所述驱动控制单元基于从所述位移量估算单元传送的移动量执行对所述近红外光发光源和/或所述成像部件的驱动控制。

3.根据权利要求2所述的静脉成像设备，还包括：

静脉图案提取单元，其从使用所述静脉图像数据生成的所述静脉图像中提取静脉图案；以及

静脉图像插值单元，其基于由所述位移量估算单元估算的移动量对从中提取出所述静脉图案的静脉图像执行插值处理。

4.根据权利要求3所述的静脉成像设备，其中，所述静脉图像插值单元通过使用从位于参考单元区域周围的像素获得的静脉图像数据来执行对所述静脉图像的插值处理，所述参考单元区域用作由所述像素选择单元从与所述光接收透镜之一对应的多个像素中选择像素的参考单元。

5.根据权利要求1所述的静脉成像设备，其中，所述像素选择单元从在与所述光接收透镜之一对应的多个像素中选择包括在如下区域中的像素：在该区域中的像素所检测到的光量之和最大。

6.根据权利要求1所述的静脉成像设备，还包括温度估算单元，用于基于从所述位移量估算单元获得的移动量来估算所述成像温度。

7.根据权利要求1或6所述的静脉成像设备，还包括：

报警单元，其在从所述位移量估算单元输出的移动量或者从所述温度估算单元输出的成像温度等于或大于预定阈值时做出报警。

8.一种位移插值方法，包括如下步骤：

基于从静脉成像设备的位移检测数据生成区域获得的用于检测位移的数据来检测在成像温度下的图像聚焦位置，所述静脉成像设备包括：

透镜阵列，包括布置为阵列的多个光接收透镜，

近红外光发光源，被布置在所述透镜阵列的一端并向活体的一部分发射近红外光，以及

成像部件，包括：静脉图像数据生成区域，将多个像素分配给所述光接收透镜之一，该静脉图像数据生成区域用于基于被所述透镜阵列会聚并在所述活体中散射开且穿过静脉的近红外光生成静脉的图像数据；和所述位移检测数据生成区域，其包括其中给像素遮光的遮挡部分以及其中不给像素遮光的开口部分，并生成用于检测位移的数据，所述数据被用来基于通过所述开口部分接收到的光来检测图像聚焦位置根据成像温度的变化；

基于所检测到的图像聚焦位置来估算在所述成像温度下所述图像聚焦位置的移动量；以及

基于所述移动量从与所述光接收透镜之一对应的多个像素中选择生成静脉图像数据的像素，所述静脉图像数据用于生成静脉图像。

9.一种用于使控制静脉成像设备的计算机实现如下功能的程序：

图像聚焦位置检测功能，用于基于从位移检测数据生成区域获得的用于检测位移的数据来检测在成像温度下的图像聚焦位置；

位移量估算功能，用于基于由图像聚焦位置检测功能检测到的图像聚焦位置来估算在所述成像温度下所述图像聚焦位置的移动量；以及

像素选择功能，用于基于所述移动量从与光接收透镜之一对应的多个像素中选择生成静脉图像数据的像素，所述静脉图像数据用于生成静脉图像，

其中，所述静脉成像设备包括：

透镜阵列，包括布置为阵列的多个光接收透镜，

近红外光发光源，被布置在所述透镜阵列的一端并向活体的一部分发射近红外光，以及

成像部件，包括：静脉图像数据生成区域，将多个像素分配给所述光接收透镜之一，该静脉图像数据生成区域用于基于被所述透镜阵列会聚并在所述活体中散射开且穿过静脉的近红外光生成静脉的图像数据；和所述位移检测数据生成区域，其包括其中给像素遮光的遮挡部分以及其中不给像素遮光的开口部分，并生成用于检测位移的数据，所述数据被用来基于通过所述开口部分接收到的光来检测图像聚焦位置根据成像温度的变化。

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