CN103444165B - 摄像装置和摄像方法 - Google Patents

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Abstract

对摄像对象接近摄像装置的情况进行辨别。摄像装置（1）在无法检测摄像面（1a）上的摄像对象的距离的情况下，如果在发光部（3b）发光的状态下由摄像部（2）拍摄的摄像对象（5）的摄像图像在规定的明亮区域以上，则辨别为摄像对象（5）接近摄像装置（1）。由此，能够提示用户手掌过于接近摄像装置（1），使手掌远离摄像装置（1），从而能够顺利地进行对摄像对象（5）的摄像。

Description

摄像装置和摄像方法
技术领域
涉及摄像装置和摄像方法。
背景技术
虽然，例如，进行活体认证的摄像装置读取以非接触的方式拍摄得到的手掌静脉，但是，这样的摄像装置需要在摄像对象位于从该摄像装置的照相机起的规定距离的范围内的情况下，才能够正常地进行摄像。因此，摄像装置需要检测与摄像对象之间的距离。
因此，为了检测摄像对象相对于该照相机的距离等，例如，在向摄像对象照射汇聚光的状态下，对该摄像对象进行拍摄，根据拍摄到的摄像图像的汇聚光，检测摄像对象相对于照相机的距离(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-10346号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在从这样的摄像装置到摄像对象的距离的检测方法中，在使摄像对象接近摄像装置的情况下，照射在摄像对象的汇聚光处于照相机的摄像区域外，该汇聚光没有被拍摄。当汇聚光没有被拍摄时，无法检测摄像对象相对于摄像装置的距离。因此，存在如下问题：无法辨别是摄像对象接近摄像装置，还是不存在摄像对象。
本发明正是针对上述问题所做出的，其目的在于提供一种摄像装置和摄像方法，能够对摄像对象接近摄像装置的情况进行辨别。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供一种摄像装置，其具有：摄像部，其对摄像对象进行拍摄；4个第1发光部，其在计测所述摄像对象的距离时发光而照射所述摄像对象的被所述摄像部拍摄的一侧，并且在俯视时所述4个第1发光部设置于方形的各顶点；第2发光部，其在对所述摄像对象进行拍摄时发光而照射所述摄像对象的被所述摄像部拍摄的一侧；测距部，其利用所述第1发光部的发光，对与所述摄像对象之间的距离进行测定，并且根据针对各个所述第1发光部分别计测的4处的所述距离，辨别所述摄像对象相对于所述摄像部是否为水平；辨别部，其在所述测距部无法测定与所述摄像对象之间的距离的情况下，根据取得了在所述第2发光部不发光的状态下由所述摄像部拍摄的所述摄像对象的摄像图像、与在发光的状态下拍摄的所述摄像图像之间的差分的差分图像的明亮区域是否大于等于规定的区域，辨别所述摄像对象是否接近所述摄像部；以及输出请求部，在辨别为所述摄像对象相对于所述摄像部未处于水平时，该输出请求部进行通知以使所述摄像对象相对于所述摄像部的倾斜发生变化，在辨别为所述摄像对象接近所述摄像部时，该输出请求部进行通知以使所述摄像对象的距离所述摄像部的位置发生变化。
此外，为了实现上述目的，提供执行与上述摄像装置同样的辨别的方法。
发明的效果
通过这样的摄像装置和摄像方法，能够对摄像对象接近摄像装置的情况进行辨别。
通过结合表示作为本发明的例子而优选的实施方式的附图进行以下说明，从而明确本发明的上述和其他的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是用于说明第1实施方式的摄像装置的概念图。
图2是示出与摄像对象到摄像装置的距离对应的摄像图像的一例的图。
图3是用于说明检测从摄像装置到摄像对象的距离的图。
图4是用于说明检测摄像对象相对于摄像装置的倾斜状态的图。
图5是示出第2实施方式的摄像装置的立体图的图。
图6是用于说明第2实施方式的摄像装置的内部结构的图。
图7是示出第2实施方式的摄像装置的硬件结构例的图。
图8是示出第2实施方式的摄像装置具有的功能的方块图。
图9是示出第2实施方式的摄像装置的接近辨别的处理顺序的流程图。
图10是示出第2实施方式的摄像装置的摄像图像的像素辨别处理顺序的流程图(其1)。
图11是示出第2实施方式的摄像装置的摄像图像的像素辨别处理顺序的流程图(其2)。
图12是示出第2实施方式的摄像装置所连接的信息处理装置的硬件结构例的图。
具体实施例方式
以下，对实施方式进行说明。
第1实施方式
图1是用于说明第1实施方式的摄像装置的概念图。
此外，图1的(A)是对分别位于高度(a)～(d)的摄像对象5进行拍摄的摄像装置1的侧面图，图1的(B)是摄像装置1的上部平面图。
摄像装置1能够对摄像对象5位于该摄像装置1的摄像面1a的附近的情况进行辨别。
如图1所示，这样的摄像装置1具有摄像部2、发光部3a、3b以及辨别部4。
摄像部2对摄像对象5进行拍摄。例如，如后述的图3所示，摄像部2具有照相机2a和光学系统2b，通过照相机2a拍摄摄像对象5的图像。
当后述的测距部6对从摄像装置1的摄像面1a到摄像对象5的距离进行计测时，发光部3a向摄像对象5照射作为使集中到一点的光的汇聚光，该汇聚光与摄像部2的照相机2a的光轴平行(或者大致平行)。摄像装置1将使摄像部2拍摄的摄像对象5的摄像图像的中心部与来自发光部3a的汇聚光之间的间隔，与摄像部2的中心部与发光部3a之间的间隔进行比较，由此，能够计测从摄像面1a到摄像对象5之间的距离。此外，关于从摄像装置1的摄像面1a到摄像对象5的距离，将在后面进行叙述。
发光部3b发光并照射摄像对象5的摄像部2所拍摄的一侧。此外，发光部3b根据需要照射摄像对象5，而不是一直进行照射。
测距部6利用发光部3a的发光，测定与摄像对象5之间的距离。
在发光部3b发光的状态下，辨别部4根据摄像部2拍摄的摄像对象5的摄像图像的明亮区域，对摄像对象5接近摄像部2的情况进行辨别。明亮区域是规定的明亮度(或亮度)以上的区域，例如256级灰度的69以上的明亮度(或亮度)的集合。
那么，以下对由测距部6进行的从摄像装置1的摄像面1a到摄像对象5的距离的计测进行说明。
首先，对从发光部3a照射的汇聚光的摄像图像进行说明，该摄像图像与摄像对象5相对于摄像面1a的高度相对应。
图2是示出与摄像对象到摄像装置的距离对应的摄像图像的一例的图。
此外，图2的(A)～(C)分别表示对位于图1的(A)的距离(a)～(c)的摄像对象5进行拍摄而得到的摄像图像g。
首先，如图2的(A)所示，在摄像对象5位于图1的(A)的距离(a)的情况下的摄像图像g中，在中心处显示了摄像对象5并且显示了从发光部3a1～3a4向摄像对象5照射的汇聚光3a1s～3a4s。
另外，如图2的(B)、(C)所示，随着将摄像对象5沿着摄像部2的照相机2a的光轴移动到图1的(A)的距离(b)、(c)处，在对应于各距离的摄像图像g中，伴随着摄像对象5的扩大，汇聚光3a1s～3a4s的间隔变宽，位置向外侧移动。
接着，对如下内容进行说明：利用了这样的摄像图像g的汇聚光3a1s～3a4s，测距部6检测从摄像对象5到摄像装置1的摄像面1a的距离。
图3是用于说明检测从摄像装置到摄像对象的距离的图。
此外，图3的(A)示出构成摄像部2的照相机2a和光学系统2b以及摄像对象5的侧面图，图3的(B)示出摄像对象5的摄像图像g。另外，在图3中，仅例举了发光部3a2和发光部3a2所产生的汇聚光3a2s。
如前所述，摄像部2拍摄从发光部3a2向摄像对象5照射汇聚光3a2s后的摄像图像g。
此时，如图3的(A)所示，从摄像部2到摄像对象5的距离为L时，将从摄像部2的光轴与摄像对象5垂直的位置O起的摄像范围设为w，将从摄像部2到发光部3a2的距离设为d，从位置O到摄像对象5的汇聚光3a2s的位置设为d+x。此外，x表示由来自发光部3a2的汇聚光的光轴的偏移θ1所产生的变异量。
接着，如图3的(B)所示，在摄像部2拍摄的摄像图像g中，将从摄像对象5的中心(位置O)到汇聚光3a2s的距离设为a，将汇聚光3a2s的移动方向的图像范围设为W。
此时，以下比例关系成立。
(a/W)＝{(d+x)/w}……(1)
另外，摄像范围w可以以摄像部2的视场角的半值α1与距离L表示，光轴偏移θ1导致的偏移x也可以以距离L和光轴偏移θ1表示，因此，可以将式子(1)表示成以下的式子(2)。
(a/W)＝{(d+Ltanθ1)/(Ltanα1)}……(2)
根据式子(2)，距离L可以表示为如下式子。
L＝d/{(a/W)*tanα1-tanθ1}……(3)
tanθ1＝(a/W)*tanα1-d/L……(4)
这里，在计算出光轴的偏移θ1的情况下，摄像装置1计测在预先测定的距离L处的汇聚光的距离a，通过应用式子(4)，能够计算(校正)tanθ1。此外，该处理分别对发光部3a1～3a4执行。
不过，由于摄像部2的照相机2a的透镜的安装上的制限等，存在难以精确地求出确定已知的距离L时的距离原点(即，用于获得已知的距离L的、成为摄像部2的照相机2a的透镜上的起点的点)的情况，在该情况下，使用两个校正测定点来计算tanθ1。
即，不是仅根据从照相机2a的透镜到摄像对象5的距离L计算tanθ1，而是根据两个校正测定点的距离(差)计算tanθ1。
即，在预先精确地求出距离差Δ的两个校正测定点分别配置摄像对象5并通过照相机2a拍摄摄像图像g，进行从拍摄到的摄像图像g到摄像对象5的距离L的计算，由此，能够校正光轴的偏移θ1。
具体地，计测在已知的距离L的校正测定点a1处拍摄的摄像图像中的汇聚光的位置a1’，进而，测定在离开了校正测定点a1距离Δ的校正测定点a2处拍摄的摄像图像中的汇聚光的位置a2’，将位置a1’和位置a2’带入式子(4)，由此，能够得到下面的式子(5)。
(a1’/W)*tanα1-d/L＝(a2’/W)*tanα1-d/(L+Δ)……(5)
根据该式子(5)，距离L用下式表示。
距离L＝{-Δ+squa(Δ2-4k)}/2……(6)
其中，k＝Δ*d/{(a1’-a2’)*tanα1/W}……(7)
因此，能够利用汇聚光的位置，通过式子(6)和(7)计算出距离L。
此外，对像这样利用了相对于汇聚光3a1s～3a4s的距离L的、摄像对象5的倾斜状态的检测进行说明。
图4是用于说明检测摄像对象相对于摄像装置的倾斜状态的图。
此外，在图4中确定如下所述的坐标：将纸面横方向作为X方向，纸面纵方向作为Z方向，纸面向里的方向作为Y方向。此外，针对该坐标，用点表示发光部3a1～3a4和汇聚光3a1s～3a4s的位置，当使发光部3a3位于原点时，发光部3a4位于(n，0，0)，发光部3a1位于(0，n，0)，发光部3a2位于(n，n，0)。
如上述那样，测距部6例如能够利用从发光部3a1～3a4照射的汇聚光3a1s～3a4s，计算出到汇聚光3a1s～3a4s的距离L1～L4。
对于摄像对象5，与摄像部2的照相机2a相对的面为平面或者视为平面的情况下，使用系数a、b、c、d以下式表示摄像对象5的被拍摄的面。
ax+by+cz+d＝0……(8)
通过将汇聚光3a1s～3a4s的位置的坐标代入式子(8)，能够计算出系数a、b、c、d，根据这些系数能够确定法线向量，能够检测摄像对象5的倾斜以及姿势的信息。
此外，如图4所示，通过穿过汇聚光3a4s、3a1s的直线对平面进行分割，能够求出通过汇聚光3a4s、3a3s、3a1s的平面和通过汇聚光3a2s、3a4s、3a1s的平面这2个平面。
接着，例如，在检测摄像对象以Y方向为中心倾斜了多少的情况下，即，检测图4中的角度θ2的情况下，基于式子(8)，能够以下式表示。
tanθ2＝a/c……(9)
此外，能够表示为
tanθ2＝(L4-L3)/n……(10)
在第1实施方式的情况下，摄像对象5相对于摄像装置1的摄像面1a存在于适当摄像距离内(例如，5～100mm，对应图1的(A)的位置(a)～(c))，在该适当摄像距离内，汇聚光显示在该摄像图像g上，由于汇聚光也显示在摄像图像g中，因此，测距部6能够计算出距离L。
然而，在将摄像对象5沿着摄像部2的照相机2a的光轴从图1的(A)的距离(c)向(d)移动的情况下，汇聚光3a2s向外侧移动，没有进入撮影范围内，汇聚光3a2s没有被显示在摄像图像g中。
这样，当摄像对象5接近摄像装置1的摄像面1a至汇聚光无法显示在该摄像图像g中的不适当摄像距离内(0～5mm)时，测距部6无法计算到摄像对象5的距离L，不知道是摄像对象5相对于摄像装置1存在于适当摄像距离范围内，还是摄像对象5根本不存在。
因此，以下，对第1实施方式的摄像装置1中的辨别摄像对象5接近摄像装置1的方法进行说明。
如图1所示，以覆盖摄像装置1的摄像面1a的方式将摄像对象5(例如，手掌)配置在了摄像面1a的正上方，在摄像装置1无法通过发光部3a检测从该摄像装置1到摄像对象5的距离的情况下，执行以下的处理。此外，关于无法检测从摄像装置1到摄像对象5的距离的理由，将通过第2实施方式来说明。
摄像部2在发光部3b发光的状态下对摄像对象5进行拍摄。这样，在摄像对象5相对于摄像装置1位于不适当摄像距离内的情况下，由于通过发光部3b的发光使来自摄像对象5的反射光比位于适当距离时强，因此，相对于在适当距离时的摄像图像中的明亮区域的比例，明亮区域的比例变高，因此，被拍摄到的摄像对象5的摄像图像显示得亮。另一方面，在摄像对象5没有配置在摄像装置1的摄像面上，或者摄像对象5离开了适于拍摄的距离的情况下，由于相对于在适当距离时的摄像图像中的明亮区域的比例，明亮区域的比例变低，因此，摄像对象5的摄像图像显示得暗。
这样，在摄像装置1无法通过发光部3a检测摄像面1a的正上方的摄像对象5的距离的情况下，在使用发光部3b发光的状态下，利用摄像部2进行拍摄。由此，对于拍摄到的摄像对象5的摄像图像，如果明亮区域占多数，则辨别为摄像对象5接近摄像装置1的情况，对于摄像图像，如果暗区域占多数，则辨别为没有针对摄像装置1设置摄像对象5，或者摄像对象5离开了适于拍摄的距离的情况。
因此，如果摄像对象5为用户的手掌，当手掌过于接近摄像装置1时，通过进行这样的辨别，能够提示用户使手掌离开摄像装置1至适于摄像的距离，使得能够顺利地进行摄像对象5的拍摄。
第2实施方式
在第2实施方式中，对第1实施方式的摄像装置进行更具体的说明。
图5是示出第2实施方式的摄像装置的立体图的图。
关于图5所示的摄像装置10，其上部被滤光片11覆盖，其周围被外壳12覆盖，其中，手掌伸到滤光片11的上方。此外，在外壳12上设置有与外部设备连接时的线缆等所连接的外部连接口12a。这样的摄像装置10例如与PC(Personal Computer：个人计算机)连接，或者，被安装到金融机构等的自动存取款机等中，用于用户的认证。
接着，对被滤光片11和外壳12所覆盖的内部结构进行说明。
图6是用于说明第2实施方式的摄像装置的内部结构的图。
此外，图6的(A)是摄像装置10的侧面图，图6的(B)是图6的(A)的点划线X-X处的摄像装置10的俯视图。
摄像装置10中，首先，在照相机电路基板13的中央设置有CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor：互补金属氧化半导体)图像传感器等照相机14。而且，对着照相机14设置有具有聚光透镜等透镜光学系统的光学单元15。由此，照相机14能够对与滤光片11相对的手掌进行拍摄。
此外，在照相机电路基板13上，圆形地沿着照相机14的周围安装有多个例如发出近红外线的发光元件16a和光电二极管等受光元件16b。在发光元件16a和受光元件16b的上方设置有圆环状的导光体17。该导光体17例如由树脂构成，将照相机电路基板13的发光元件16a的光向上方引导，能够向对象物照射均匀的光。
此外，如图6的(B)所示，在照相机电路基板13的四角的对角线上设置有用于计测从摄像装置10到手掌的距离的4个距离计测用的发光元件18。发光元件18向与滤光片11相对的手掌照射汇聚光，如在第1实施方式中所说明的那样，利用该汇聚光，能够通过4点计测从滤光片11到摄像对象的手掌的距离。此外，关于各发光元件18之间的间隔，各发光元件18配置在距离最远的对角线上。在通过从这4个发光元件18照射出的汇聚光来分别计测的距离不完全一致的情况下，能够检测手掌的倾斜。此外，在该发光元件18上安装有光束照射机构19。光束照射机构19遮蔽朝向其他方向的光的扩散，使得发光元件18的光朝向手掌的方向。
此外，摄像装置10在照相机电路基板13的背面具有：与照相机电路基板13上的照相机14等各结构部件电连接的电路部21；和与该电路部21电连接的外部连接器部22。
电路部21具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)21a、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)(省略图示)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)21c以及输入输出接口21d，电路部21与照相机电路基板13上的照相机14等各结构部件电连接，电路部21被通知了由照相机14所拍摄的摄像图像的信息后，对该摄像图像执行图像处理等。此外，电路部21利用从照相机14通知的摄像图像，执行到手掌的距离的计测等。
外部连接器部22通过外部连接口12a与连接外部设备的线缆等电连接，能够将电路部21的处理结果发送到外部设备，此外，还能从外部设备接收信号。
接着，对这样的摄像装置10所具有的照相机14、发光元件16a、18、受光元件16b以及电路部21等硬件结构进行说明。
图7是示出第2实施方式的摄像装置的硬件结构例的图。
如图7所示，摄像装置10的电路部21具有CPU21a、ROM21b、RAM21c以及输入输出接口21d，该CPU21a与ROM21b、RAM21c、输入输出接口21d、照相机14、发光元件16a、18以及受光元件16b连接。
CPU21a通过执行存储在ROM21b等存储介质中的各种程序，对该摄像装置10整体进行统一控制。
在ROM21b中存储有摄像装置10上的OS(Operating System：操作系统)以及应用程序。
在RAM21c中临时存储有CPU21a执行的OS和程序的至少一部分。此外，在RAM21c中存储有CPU21a的处理所需要的各种数据。
输入输出接口21d与外部连接器部22d电连接，通过外部连接器部22d将从外部设备发送来的信号通知到CPU21a，将从CPU21a发送来的信号发送到外部设备。
在具有这样的结构的摄像装置10中，例如，如第1实施方式的说明那样，在向手掌照射了来自发光元件18的汇聚光的状态下，对手掌进行拍摄，根据显示在摄像图像中的汇聚光、与摄像图像的中心部的距离、照相机14的摄像范围，检测从摄像装置10(滤光片11)到手掌的距离。具体地，由于从4个部位向手掌照射汇聚光，因此，能够检测从滤光片11到手掌的4个部分的距离。此外，能够对从摄像装置10到手掌的距离进行计测的适当摄像距离是从摄像装置10(滤光片11)起的5～100mm的范围，最适当的距离是35～75mm左右。此外，在0～5mm和100mm以上的不适当摄像距离的范围中，不能计测到进行遮挡的手掌的距离，成为无法计测的状态。
接着，对具有这样的结构的摄像装置10所具有的功能进行说明。
图8是示出第2实施方式的摄像装置具有的功能的方块图。
摄像装置10计测从摄像装置10到手掌的距离，在无法计测的情况下，能够辨别该手掌是否位于从摄像装置10起的0～5mm的范围内。
这样的摄像装置10具有图像信息保存部211、摄像执行部212、图像信息接收部213、距离计测部214、图像处理部215、图像辨别部216以及输出请求部217。
图像信息保存部211保存照相机14拍摄的摄像图像等信息。
摄像执行部212根据是计测距离的情况还是进行手掌的接近辨别的情况，使发光元件15、16发光或者不发光，使照相机14执行拍摄。
图像信息接收部213接收照相机14的摄像图像信息，并保存到图像信息保存部211中。
距离计测部214使用保存在图像信息保存部211中的、显示了从4个发光元件18照射的汇聚光的摄像图像，如之前所述那样，计测从摄像装置10到手掌的距离。此外，距离计测部214根据从摄像装置10到手掌的4个距离，判定手掌是否倾斜。例如，通过在第1实施方式中说明的方法，根据分别显示了4个汇聚光的摄像图像，在从摄像装置10到手掌的4个距离不一致的情况下，判定为手掌倾斜。
图像处理部215取得图像信息保存部211保存的、在发光元件15发光时和不发光时分别拍摄的手掌的摄像图像的差分。此外，图像处理部215对取差分后的摄像图像二值化。
此外，伸到摄像装置10的上方的手掌未必覆盖整个滤光片11，存在手掌覆盖滤光片11的一部分的情况，或者，在手掌倾斜的状态下覆盖滤光片11的情况。在这些情况下，照相机14在使发光元件16a发光的状态下拍摄手掌而获得的摄像图像中，覆盖滤光片11的部位变亮(白)，另外，没有覆盖滤光片11的部位也变亮，手掌区域和手掌以外的区域之间的边界变得不明确。因此，通过取得在发光元件16a发光时和不发光时由照相机14拍摄手掌而获得的摄像图像的差分，手掌以外的区域变暗(黑)，能够区别开地显示手掌区域和非手掌区域。
进而，与从4个部位照射汇聚光这一情况相对应，图像处理部215将像这样取差分后的摄像图像分割为4份，图像处理部215对该分割为4份的摄像图像的各区域进行二值化处理，将明亮度(或亮度)在规定的灰度以上的像素作为白像素，将小于规定的灰度的像素作为黑像素。图像处理部215进行这样的处理而得到信息被分别保存在图像信息保存部211中。
图像辨别部216进行如下辨别：图像处理部215进行二值化处理，无法计测距离的摄像图像的区域的白像素的像素数量(明亮区域)是否相对于选择的摄像图像的区域的面积占规定比例。在辨别的结果为明亮区域占规定比例的情况下，辨别为与无法计测距离的摄像图像的区域对应的手掌位于从摄像装置10起的0～5mm的范围内。
此外，即使在像这样分割为4份后的摄像图像的区域中的1个区域中，明亮区域占规定比例的情况下，也认为是手掌的一部分覆盖了摄像装置10的滤光片11。因此，在这种情况下，辨别为手掌位于从摄像装置10起的0～5mm的范围内。
输出请求部217将距离计测部214和图像辨别部216的测定结果和辨别结果分别输出到外部设备。
接着，对使用具有这样的功能的摄像装置10进行的手掌的接近辨别的处理进行说明。
图9是示出第2实施方式的摄像装置的接近辨别的处理顺序的流程图。
[步骤S11]摄像执行部212使距离计测用的4个发光元件18向手掌照射光，使照相机14拍摄照射了汇聚光的手掌的图像。
图像信息接收部213接收显示有从照相机14接收到的该汇聚光的摄像图像的信息，并保存到图像信息保存部211中。
距离计测部214利用显示在摄像图像中的汇聚光，计测从摄像装置10到手掌的距离。
[步骤S12]在到手掌的距离的计测结果中，距离计测部214按照每个区域判定从摄像装置10到摄像图像的4个部位的区域的各自的距离是否不可计测。接下来的处理是：只要存在1个部位不可计测，则进入步骤S13，由于如果不可计测的部位一个也没有，则到手掌的距离的计测已经完成，因此，接近辨别的处理结束。
[步骤S13]当距离计测部214将摄像执行请求通知摄像执行部212后，摄像执行部212在不使发光元件16a发光的状态下使照相机14执行对手掌的拍摄。
图像信息接收部213接收从照相机14接收到的没有发光的摄像图像的信息，并保存到图像信息保存部211中。
[步骤S14]当距离计测部214将摄像执行请求通知摄像执行部212后，摄像执行部212在使发光元件16a发光的状态下使照相机14执行对手掌的拍摄。
图像信息接收部213接收从照相机14接收到的存在发光的摄像图像的信息，并保存到图像信息保存部211中。
此外，步骤S13、S14的处理也可以按照步骤S14、S13的顺序进行。
[步骤S15]图像处理部215取得图像信息保存部211保存的、与发光元件16a有无发光对应的、手掌的摄像图像的差分。进而，图像处理部215将取差分后的摄像图像均等地分割为4份。
[步骤S16]图像辨别部216取得图像处理部215通知的差分，针对分割为4份的摄像图像的各区域，辨别手掌是否位于与摄像装置10相距0～5mm的范围内。
此外，如果步骤S16的辨别结果是手掌没有位于0～5mm的范围内，则为手掌与摄像装置10相距100mm以上，或者，手掌没有庶住摄像装置10。
接着，对在步骤S16中进行的处理进行具体的说明。
图10和图11是示出第2实施方式的摄像装置的摄像图像的像素辨别处理顺序的流程图。
[步骤S16a]图像处理部215从在步骤S15中取差分后分割为4份的摄像图像的区域(被对应地赋予编号i＝1～4)中选择1个区域(i＝1)。
[步骤S16b]图像处理部215首先对在步骤S16a中选择的图像信息保存部211所保存的取差分后分割为4份的摄像图像的区域进行二值化。二值化是例如将256级灰度的69以上的像素作为白像素，将68以下的像素作为黑像素。
[步骤S16c]图像处理部215对在步骤S16b中选择的二值化后的摄像图像的区域的2分之1的面积中的白像素的像素数量(明亮区域)进行计数。
[步骤S16d]图像辨别部216辨别在步骤S16c中图像处理部215计测后的明亮区域是否为分割为4份后选择的摄像图像的整个区域的10％以上。
接下来的处理是：在明亮区域为选择的摄像图像的整个区域的10％以上的情况下，进入步骤S16e，在小于10％的情况下，进入步骤S16j。
[步骤S16e]图像处理部215对选择的摄像图像的区域的4分之3的面积中的白像素的像素数量(明亮区域)进行计数。
[步骤S16f]图像辨别部216辨别在步骤S16e中图像处理部215计测后的明亮区域是否为分割为4份后选择的摄像图像的整个区域的60％以上。
接下来的处理是：在明亮区域为选择的摄像图像的整个区域的60％以上的情况下，进入步骤S16i，在小于60％的情况下，进入步骤S16g。
[步骤S16g]图像处理部215对选择的摄像图像的整个区域的面积中的白像素的像素数量(明亮区域)进行计数。
[步骤S16h]图像辨别部216辨别在步骤S16g中图像处理部215计测后的明亮区域是否为分割为4份后选择的摄像图像的整个区域的60％以上。
接下来的处理是：在明亮区域为选择的摄像图像的整个区域的60％以上的情况下，进入步骤S16i，在小于60％的情况下，进入步骤S16j。
[步骤S16i]图像辨别部216辨别与选择的摄像图像的区域对应的手掌的部分是否位于从摄像装置10起的0～5mm的范围内。
[步骤S16j]图像辨别部216辨别选择的摄像图像的区域是否为i＝4。
接下来的处理是：在选择的摄像图像的区域为i＝4的情况下，结束上述的处理，选择的摄像图像的区域不是i＝4的情况下，进入步骤S16k。
[步骤S16k]图像处理部215选择在步骤S15中分割为4份的摄像图像中没有选择的下一个编号(i+1)的区域，再次进入步骤S16c。
此外，在图10和图11的流程图中，虽然将用于对摄像图像进行二值化的明亮度(或亮度)的阈值设为256级灰度的69，但是用户也可以设定为所期望的阈值。此外，优选地，用于可靠地辨别手掌位于从摄像装置10起的0～5mm的范围内的明亮区域的阈值为摄像图像的50％以上，在图10和图11的流程图中设为60％以上。进而，在该情况下，在步骤S16c、S16d中，选择的区域的2分之1的区域的明亮区域小于10％，则即使其余的2分之1都为明亮区域，也还是小于阈值的60％。因此，通过步骤S16c、S16d，能够在早期将包含小于阈值的明亮区域在内的摄像图像的区域从辨别对象中去除，能够减轻图10和图11的处理负担。
接着，对利用了这样的摄像装置10的具体例子进行说明。
[实施例]
在本实施例中，利用摄像装置10，针对PC等信息处理装置，进行用户认证，进行登录等的情况进行说明。
图12是示出第2实施方式的摄像装置所连接的信息处理装置的硬件结构例的图。
信息处理装置30例如是个人计算机，其具有CPU30a、RAM30b、HDD(Hard DiskDrive：硬盘驱动器)30c、图形处理部30d以及输入输出接口30e。
CPU30a通过执行存储在HDD30c等存储介质中的各种程序，对该信息处理装置30整体进行统一控制。
在RAM30b中临时存储有CPU30a执行的OS和程序的至少一部分。此外，在RAM30b中存储有CPU30a的处理所需要的各种数据。
在HDD30c存储有信息处理装置30上的OS以及应用程序。此外，在HDD30c中存储有CPU30a的处理所需要的各种数据。
作为具体示例，图形处理部30d是视频卡、图形处理卡，其根据来自CPU30a的指令，向显示图像的监视器30f发送图像数据。
输入输出接口30e与键盘30g和鼠标30h连接。输入输出接口30e将从键盘30g和鼠标30h发送来的信号输出到CPU30a。
进而，在输入输出接口30e上连接有上述已说明的摄像装置10。
摄像装置10从外部连接口12a例如通过USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)线缆，与信息处理装置30的输入输出接口30e电连接。
在这样的信息处理装置30中，预先保存了与登录密码对应起来的用户的手掌静脉图案。当信息处理装置30被通知了摄像装置10读取的用户的手掌静脉图案信息时，进行与登录密码对应起来的静脉图案的认证，在符合的情况下，完成登录。
以下，说明利用与信息处理装置30连接的摄像装置10进行登录的情况。
当向信息处理装置30投入电源时，对于摄像装置10，首先，输出请求部217将在监视器30f上显示的“请将手掌靠近摄像装置10的滤光片11”的输出请求，通知到信息处理装置30。
用户根据这样的显示，将手掌靠近摄像装置10的滤光片11。此外，在该情况下，用户将手掌伸到从摄像装置10的滤光片11起的0～5mm的距离内。
然后，距离计测部214利用发光的距离测定用的发光元件18，计测手掌的距离。于是，手掌的4个部位中至少一个部位无法计测，因此摄像执行部212在发光元件16a发光时和不发光时分别使照相机14执行对手掌的拍摄(步骤S11～S14)。
然后，图像处理部215取得在发光元件16a发光时和不发光时的摄像图像的差分，并分割为4份(步骤S15)。
图像辨别部216从取差分后分割为4份的摄像图像的区域中选择1个区域，进行二值化。对进行了二值化的摄像图像的区域的白像素的像素数量(明亮区域)进行计数，由于该明亮区域为分割为4份后选择的摄像图像的整个区域的60％以上，因此，辨别为与选择的摄像图像的区域对应的手掌的部分位于从摄像装置10的滤光片11起的0～5mm的范围内(步骤S16a～S16f，S16i)。
同样，在分割为4份后的摄像图像的其他各区域中也执行与上述同样的处理，辨别为与任意一个区域对应的手掌的部分位于从摄像装置10的滤光片11起的0～5mm的范围内。
输出请求部217将在监视器30f显示的“请将手掌远离摄像装置10”的输出请求通知到信息处理装置30。
根据信息处理装置30输出的上述显示，用户将手掌远离摄像装置10。在此期间，距离计测部214也利用发光的距离测定用的发光元件18计测手掌的距离。当距离计测部214检测到用户的手掌进入了从摄像装置10起的适当距离的范围(35～75mm)中时，输出请求部217将在监视器30f上显示的“请停止手掌的移动”的输出请求通知到信息处理装置30。
用户的手掌在从摄像装置10起的适当距离的范围停止，根据手掌的4个部位的距离，距离计测部214检测出手掌相对于摄像装置10的滤光片11为水平状态后，摄像装置10读取用户的手掌静脉图案，将读取到的静脉图案的信息通知到信息处理装置30。此外，在距离计测部214检测出手掌相对于滤光片11不是水平状态的情况下，输出请求部217将在监视器30f上显示的“请使手掌相对于滤光片11为水平状态”的输出请求通知到信息处理装置30。
信息处理装置30对从摄像装置10通知的静脉图案的信息与预先保存的与登录密码对应起来的静脉图案进行验证，在静脉图案一致的情况下，完成信息处理装置30的登录。
此外，与上述同样，在手掌的4个部位中，至少1个部位为不可计测的情况下，经过步骤S16a～S16k的处理，图像辨别部216辨别为手掌不位于从摄像装置10起的0～5mm的范围内的时候，输出请求部217将在监视器30f上显示的“请将手靠近摄像装置10。或者，请将手掌伸到摄像装置10的上方”的输出请求通知到信息处理装置30。此后，距离计测部214再次利用发光的距离测定用的发光元件18计测手掌的距离，执行上述处理。
这样，在无法检测伸到滤光片11上方的手掌的距离的情况下，摄像装置10取得在发光元件16a发光时和不发光时由照相机14分别拍摄的摄像图像的差分。由此，在被拍摄的手掌的摄像图像中，如果相对于摄像图像，明亮区域为规定的区域以上，则辨别为手掌相对于摄像装置10位于不适当摄像距离内，如果小于规定的区域，则辨别为没有针对摄像装置10设置手掌，或者手掌离开适于拍摄的距离。
因此，通过进行这样的辨别，能够提示用户将手掌靠近摄像装置10，在手掌过于靠近摄像装置10而位于不适当的摄像距离内的情况下，能够提示用户将手掌远离摄像装置10，能够顺利地进行手掌的摄像。
此外，上述的处理功能能够通过计算机实现。在这种情况下，提供记录有摄像装置1、10应当有的功能的处理内容的程序。由计算机执行该程序，由此，在计算机上实现上述处理功能。记录了处理内容的程序可以记录在计算机可读取的记录介质中。作为计算机可读取的记录介质有磁存储装置、光盘，光磁存记录介质、半导体存储器等。磁存储装置包括硬盘装置(HDD)、软盘(FD)、磁带等。光盘包括DVD(Digital Versatile Disc：数码多功能光碟)、DVD-RAM、CD(Compact Disc：压缩光碟)-ROM/RW(Re-Writable：可重写)等。光磁记录介质包括MO(Magneto-Optical disk：磁光盘)等。
在使得程序流通的情况下，例如，销售记录了该程序的DVD、CD-ROM等可移动型记录介质。此外，也可以将该程序事先存储在服务器计算机的存储装置中，通过网络从服务器计算机向其他计算机传送程序。
执行程序的计算机将例如记录在可移动型记录介质中的程序或从服务器计算机传送来的程序存储在自身的存储装置中。然后，计算机从自身的存储装置读取程序，进行按照程序的处理。此外，计算机也可以从可移动型记录介质直接读取程序，执行按照该程序的处理。此外，计算机也可以按照每次从通过网络连接的服务器计算机传送来的程序，逐次地执行按照接收到的程序的处理。
此外，也可以通过DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：应用型专用集成电路)、PLD(ProgrammableLogic Device：可编程序逻辑设备)等电子电路实现上述处理功能的至少一部分。
上述内容只是示出本发明的原理。进一步地，对于本领域技术人员来说，能够进行多数的变形、变更，本发明不限于上述内容中示出的、说明的正确的结构或应用例，相对应的全部变形例以及等同物都视为在权利要求及其等同物所限定的本发明的范围内。
标号说明
1、10 摄像装置
1a 摄像面
2 摄像部
2a、14 照相机
2b 光学系统
3a、3a1～3a4、3b 发光部
3a1s～3a4s 汇聚光
4 辨别部
5 摄像对象
6 测距部
11 滤光片
12 外壳
12a 外部连接口
13 照相机电路基板
15 光学单元
16a、18 发光元件
16b 受光元件
17 导光体
19 光束照射机构
21 电路部
21a、30a CPU
21b ROM
21c、30b RAM
21d、30e 输入输出接口
22d 外部连接器部
30 信息处理装置
30c HDD
30d 图形处理部
30f 监视器
30g 键盘
30h 鼠标
211 图像信息保存部
212 摄像执行部
213 图像信息接收部
214 距离计测部
215 图像处理部
216 图像辨别部
217 输出请求部

Claims (4)

1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：
摄像部，其对摄像对象进行拍摄；
4个第1发光部，其在计测所述摄像对象的距离时发光而照射所述摄像对象的被所述摄像部拍摄的一侧，并且在俯视时所述4个第1发光部设置于方形的各顶点；
第2发光部，其在对所述摄像对象进行拍摄时发光而照射所述摄像对象的被所述摄像部拍摄的一侧；
测距部，其利用所述第1发光部的发光，对与所述摄像对象之间的距离进行测定，并且根据针对各个所述第1发光部分别计测的4处的所述距离，辨别所述摄像对象相对于所述摄像部是否为水平；
辨别部，其在所述测距部无法测定与所述摄像对象之间的距离的情况下，根据取得了在所述第2发光部不发光的状态下由所述摄像部拍摄的所述摄像对象的摄像图像、与在发光的状态下拍摄的所述摄像图像之间的差分的差分图像的明亮区域是否大于等于规定的区域，辨别所述摄像对象是否接近所述摄像部；以及
输出请求部，在辨别为所述摄像对象相对于所述摄像部未处于水平时，该输出请求部进行通知以使所述摄像对象相对于所述摄像部的倾斜发生变化，在辨别为所述摄像对象接近所述摄像部时，该输出请求部进行通知以使所述摄像对象的距离所述摄像部的位置发生变化。
2.根据权利要求1所记载的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具有图像处理部，该图像处理部对所述差分图像进行二值化，
所述辨别部根据明亮区域比例进行辨别，所述明亮区域比例是所述图像处理部进行二值化后的所述差分图像的白像素占所述差分图像的面积的比例。
3.根据权利要求2所记载的摄像装置，其特征在于，
所述辨别部根据将所述二值化后的所述差分图像均等地分割为4份后的其中任何1份差分图像的白像素占该份差分图像的面积的明亮区域比例进行辨别。
4.一种摄像方法，其特征在于，
在计测与摄像对象之间的距离时，在俯视时设置于方形的各顶点的4个第1发光部发光而照射所述摄像对象的被摄像部拍摄的一侧，测定与所述摄像对象之间的距离，并且根据针对各个所述第1发光部分别计测的4处的所述距离，辨别所述摄像对象相对于所述摄像部是否为水平，
在无法测定与所述摄像对象之间的距离的情况下，根据取得了在第2发光部不发光的状态下由所述摄像部拍摄的所述摄像对象的摄像图像、与在发光的状态下拍摄的所述摄像图像之间的差分的差分图像的明亮区域是否大于等于规定的区域，辨别所述摄像对象是否接近，
在辨别为所述摄像对象相对于所述摄像部未处于水平时，进行通知以使所述摄像对象相对于所述摄像部的倾斜发生变化，在辨别为所述摄像对象接近所述摄像部时，进行通知以使所述摄像对象的距离所述摄像部的位置发生变化。
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