CN103973964A - 图像捕获方法和图像捕获设备 - Google Patents

Abstract

一种图像捕获方法，包括：使用处理器连续生成一个或更多个关闭图像，其中，在照明单元关闭的情况下，捕获对象第一次数；使用该处理器连续生成打开图像，其中，在该照明单元打开的情况下，捕获该对象第二次数；使用该处理器连续生成一个或更多个关闭图像，其中在该照明单元关闭的情况下，捕获该对象该第一次数；使用该处理器计算所生成的打开图像中的每一个打开图像与在所生成的关闭图像当中与该打开图像对应的关闭图像之间的差图像；以及使用该处理器对所计算出的差图像进行积分。

Description

图像捕获方法和图像捕获设备

技术领域

本文所讨论的实施方式涉及一种图像捕获方法、一种图像捕获设备及一种图像捕获程序。

背景技术

已经知道各种认证技术，如生物认证或姿势认证等。在生物认证中，例如有以下情况：因为当外部光的强度在捕获已注册图像与捕获匹配图像之间不同时，由于两个图像之间的相似度下降而引起认证率下降。作为用于减小外部光的影响的技术的示例而公开的是一种图像处理方法，其用于获取照明单元被关闭（OFF）时的关闭状态期间的关闭图像（OFF图像）与照明单元被打开（ON）时的打开状态期间的打开图像（ON图像）之间的差。该图像处理方法旨在通过计算仅利用外部光捕获的关闭图像与利用外部光和照明光捕获的打开图像之间的差来获取不包括外部光而包括照明光的图像。

但是，当外部光很强时，在相机所捕获的区内被外部光照射的部分的像素值在上边界饱和，由此产生所谓的饱和现象（其中该部分完全变白）。因此，当关闭图像与打开图像之间的差简单地被获取时，因为要被生物地认证的区域的特征因上述饱和而丢失，所以认证率可能仍然很低。

作为用于解决饱和的技术的示例，例如日本公开特许公告No.2008-90412公开了一种图像生成方法，其基于外部光的强度将图像捕获处理划分为多个子步骤，交替捕获关闭图像和打开图像，并且对关闭图像与打开图像的各个对之间的差进行积分。该图像生成方法旨在通过减小图像捕获期间曝光时间的长度以减少入射光的量并且通过对所捕获的差图像进行积分来获取饱和的影响被减小的图像。

但是，这样的技术具有以下缺点：用于捕获图像的时间如下所述被延长。

说明，在上述图像生成方法中，关闭图像和打开图像交替地被捕获。当关闭图像和打开图像被交替地捕获时，在每次要捕获关闭图像或打开图像时切换照明。换言之，每次要捕获关闭图像时，照明被从打开切换至关闭；并且在每次要捕获打开图像时，照明被从关闭切换至打开。因为切换照明的处理期间所捕获的图像是在照明没有完全关闭或完全打开的情况下被捕获并且这样的图像可能是认证准确度减小的原因，所以最好不要在认证中使用这些图像。因为每次要捕获关闭图像或打开图像时捕获操作被停止直到照明被关闭或打开，所以图像捕获时间被延长。

从而，本发明实施方式的一个方面的目的在于：提供一种能够减少图像捕获时间的图像捕获方法及图像捕获设备。

发明内容

根据实施方式的一个方面，通过包括对对象进行照射的照明单元的图像捕获设备来执行一种图像捕获方法。所述图像捕获方法包括：使用处理器连续生成对象在照明单元被关闭时被捕获的一个或更多个关闭图像第一次数；使用所述处理器连续生成对象在照明单元被打开时被捕获的打开图像第二次数；使用所述处理器连续生成所述对象在所述照明单元关闭时被捕获的一个或更多个关闭图像第一次数；使用所述处理器计算所生成的打开图像中的每个打开图像与所生成的关闭图像中与所述打开图像对应关闭图像之间的差图像；以及使用所述处理器对所计算的差图像进行积分。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施方式的包括在姿势认证系统中的设备的功能配置的框图；

图2是图像捕获顺序的示例的示意图；

图3是图像捕获顺序的另一个示例的示意图；

图4是图像捕获顺序的另一个示例的示意图；

图5是图像捕获顺序的另一个示例的示意图；

图6是时间与变化水平之间的关系的示例的示意图；

图7是示出了根据第一实施方式的认证处理的流程图；

图8是示出了根据第一实施方式的除数确定处理的流程图；

图9是示出了根据第一实施方式的图像捕获处理的流程图；

图10是示出了根据本发明第二实施方式的包括在脸部认证系统中的设备的功能配置的框图；

图11是示出了根据第二实施方式的注册处理的流程图；

图12是示出了根据第二实施方式的认证处理的流程图；

图13是示出了根据本发明第三实施方式的包括在材料确定系统中的设备的功能配置的框图；

图14是图像捕获顺序的示例的示意图；

图15是输出电流与除数相关联的信息的示例的示意图；

图16是示出了不同材料的波长与反射率之间的关系的示例的图形；

图17是示出了根据第三实施方式的确定处理的流程图；

图18是示出了根据第三实施方式的除数确定处理的流程图；

图19是示出了根据第三实施方式的图像捕获处理的流程图；

图20是示出了除数确定处理的示例的流程图；

图21是图像捕获顺序的示例的示意图；以及

图22是用于说明根据从第一实施方式至第三实施方式的用于执行图像捕获程序的示例的示意图。

具体实施方式

将参考附图来描述本发明的优选实施方式。上述实施方式无意以任何方式来限制根据本发明的技术。在不造成任何处理矛盾的情况下，还可以以任何方式来组合这些实施方式。

[a]第一实施方式

图1是示出了根据本发明第一实施方式的包括在姿势认证系统中的设备的功能配置的框图。该姿势认证系统10通过使用在照明单元被关闭的关闭状态期间捕获的关闭图像与照明单元被打开的打开状态期间捕获的打开图像之间的差图像来认证如人的身体姿势或手势等姿势。在第一实施方式中，例如，假设从认证设备12输出的姿势认证结果用于对于电视接收器（未示出）的频道进行操作。替代地，姿势认证结果可以用作个人计算机的人机接口等。

如图1所示，姿势认证系统10包括图像捕获设备11和认证设备12。图1所示出的是对姿势认证系统10提供单个图像捕获设备11的示例。替代地，可以提供多个图像捕获设备11。

图像捕获设备11的配置

首先，将说明根据第一实施方式的图像捕获设备11的功能配置。如图1所示，图像捕获设备11包括传感器单元11a、照明单元11b、图像传感器11c、通信单元11d、图像存储单元11e和图像捕获控制单元11f。图像捕获设备11除了包括图1所述的功能单元以外，还可以包括提供给相机的各种功能单元，如光学透镜或光学过滤器等。

在这些功能单元中，传感器单元11a是用于检测电视接收器的用户的装置。可以使用利用可见光、红外线、超声波或温度来检测人的人类检测传感器作为传感器单元11a的可能实施。传感器单元11a例如监视预定收看区域，例如，距电视接收器的显示表面半径为5米的区域。当传感器单元11a在电视接收器的收看区域中检测到用户时，传感器单元11a向图像捕获控制单元11f（后续将描述）通知该用户在收看区域的位置。

照明单元11b是发射照明光的光源。可以使用发射可见光的发光二极管（LED）以及发射近红外或红外线的光源作为照明单元11b的可能实施。例如，照明单元11b被安装在能够照射认证区域的位置，如位于由传感器单元11a检测到的收看区域中的用户的手。当照明单元11b具有方向性时，照明单元11b还可以设置有机械单元，该机械单元使得能够根据用户在收看区域中所处的位置来调节输出照明光的方向。

图像传感器11c是将从透镜（未示出）入射的光转换成电信号的传感器。可以使用电荷耦合装置（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）作为图像传感器11c的可能实施。例如，图像传感器11c被安装在使得如由传感器单元11a检测到的收看区域中的用户的手部等认证区域能够被成像的位置处。图像传感器11c还可以设置有机械单元，该机械单元用于根据用户在收看区域中出现的位置来调节图像捕获设备11的角视场以使得用户的认证区域可以在图像传感器11c上成像。图像传感器11c所捕获的图像由随后要说明的图像捕获控制单元11f存储在图像存储单元11e中。

通信单元11d是向包括认证设备12的其他设备发送数据并且从上述其他设备接收数据的处理单元。作为可能的实施，通信单元11d向认证设备12发送表明用户被检测到的通知或存储在图像存储单元11e中的图像，以及从认证设备12接收图像捕获指令。通信单元11d可以通过如连接器或有线局域网（LAN）有线地或例如通过蓝牙（注册商标）、红外线通信或无线LAN等无线地连接至在认证设备12中包括的通信单元12a。

图像存储单元11e是存储有图像的存储装置。例如，图像存储单元11e存储有图像捕获控制单元11f捕获的图像。例如，在存储在图像存储单元11e中的图像被传输至认证设备12之前，当读取这样的图像时，访问图像存储单元11e。存储在图像存储单元11e中的图像可以在该图像被发送至认证设备12之后被删除。

图像捕获控制单元11f是控制照明单元11b和图像传感器11c以使得能够捕获对象的图像的处理单元。作为可能的实施，当传感器单元11a在收看区域检测到用户时，图像捕获控制单元11f向认证设备12通知用户被检测到。当认证设备12接收用户被检测到的通知时，作为对这样的通知的响应，图像捕获控制单元11f从认证设备12接收图像捕获指令。本文中的“图像捕获指令”包括图像捕获参数，图像捕获参数与照明关闭的关闭状态下捕获的“关闭图像”相关，并且与照明打开的打开状态下捕获的“打开图像”相关。图像捕获参数的示例包括：图像传感器11c暴露给通过透镜（未示出）成像的光的曝光时间E、以及对曝光时间E进行划分的除数N。当这样的图像捕获指令被接收时，图像捕获控制单元11f通过将曝光时间E除以在图像捕获指令中包括的除数N来计算表示单个图像的曝光时间的单位曝光时间E’。在计算单位曝光时间E'之后，图像捕获控制单元11f捕获N个关闭图像和N个打开图像。

图像捕获控制单元11f通过在捕获N个打开图像之前和之后关闭照明单元11b来捕获关闭图像。例如，在关闭照明单元11b并且捕获N/2个关闭图像之后，图像捕获控制单元11f打开照明单元11b并且捕获N个打开图像。图像捕获控制单元11f然后再次关闭照明单元11b，并且捕获N/2个关闭图像。

图2是图像捕获顺序的示意图。图2所示的是当除数N为“4”时的示例中的图像捕获顺序的示例。如图2所示，图像捕获控制单元11f在从时间T0至时间T2的时间段上保持照明单元11b关闭，并且在时间T1处临时关闭快门。图像捕获控制单元11f然后使图像存储单元11e存储通过在时间段“T0至T1”的曝光而获取的关闭图像a1，并且存储通过在时间段“T1至T2”的曝光而获取的关闭图像a2。图像捕获控制单元11f然后在时间T2处将照明单元11b从关闭切换至打开。因为将照明单元11b从关闭完全切换到打开花费一定长度的时间，所以假设从关闭到打开的切换花费从时间T2到时间T3的时间，则图像捕获控制单元11f针对通过时间段“T2至T3”的曝光而获取的图像对图像存储单元11e进行空（NULL）写。因为在从打开或关闭的切换完成之前获取的任何图像没有在认证中使用，所以进行的这样的空写。

图像捕获控制单元11f在从时间T3到时间T6的时间段保持照明单元11b打开，并且在时间T4、时间T5、和时间T6处临时关闭快门。因此，通过在时间段“T3至T4”的曝光而获取的打开图像b1、通过在时间段“T4至T5”上的曝光而获取的打开图像b2、通过在时间段“T5至T6”上的曝光而获取的打开图像b3、和通过在时间段“T6至T7”上的曝光而获取的打开图像b4按照本文所列的次序存储在图像存储单元11e中。图像捕获控制单元11f然后在时间T7处将照明单元11b从打开切换至关闭。图像捕获控制单元11f针对通过时间段“T7至T8”上的曝光而获取的图像对图像存储单元11e进行空写。图像捕获控制单元11f然后在从时间T8到时间T10的时间段上保持照明单元11b关闭，并且在时间T9和时间T10处临时关闭快门。以此方式，图像捕获控制单元11f在将通过在时间段“T8至T9”的曝光而获取的打开图像a3存储在图像存储单元11e之后，将通过时间段“T9至T10”的曝光而获取的打开图像a4存储在图像存储单元11e中。

存储在图像存储单元11e中的关闭图像和打开图像通过图像捕获控制单元11f来顺序地读取并且经由通信单元11d发送给认证设备12。当这些关闭图像和打开图像被存储在图像存储单元11e中时，或当这些图像被发送至认证设备12时，可以使用例如捕获这些图像的顺序的升序或降序的帧号等标识信息来分配这些图像。

通过在N个打开图像被捕获之前和之后关闭照明单元11b并且捕获N/2个关闭图像，可以减少空写的时间和次数。图3是图像捕获顺序的示例的示意图。图3所示的是4个关闭图像和4个打开图像交替地被捕获的顺序。如图3所示，当关闭图像和打开图像被交替地捕获时，针对时间段“T1至T2”、时间段“T3至T4”、时间段“T5至T6”和时间段“T7至T8”的图像以及针对时间段“T9至T10”、时间段“T11至T12”、时间段“T13至T14”和时间段“T15至T16”的图像进行空写。换言之，当关闭图像和打开图像被交替地捕获时，空写总共被进行8次。当照明单元11b在N个打开图像被捕获之前和之后被关闭并且然后N/2个关闭图像被捕获时，仅做出2次空写。因为根据第一实施方式的图像捕获设备11可以减少空写的时间和次数，所以用于捕获图像的空闲时间可以减少。

可以使用各种类型的集成电路或电子电路作为图像捕获控制单元11f。集成电路的示例包括专用集成电路（ASIC）。电子电路的示例包括中央处理单元（CPU）和微处理单元（MPU）。

可以使用半导体存储装置或存储装置作为图像存储单元11e。半导体存储装置的示例包括视频随机存取存储器（VRAM）、随机存取存储器（RAM）和闪存。存储装置的示例包括如硬盘或光盘等存储装置。

认证设备12的配置

将说明根据第一实施方式的认证设备12的功能配置。如图1所示，认证设备12包括通信单元12a、存储单元12b、图像捕获指示单元12c、确定单元12d、计算单元12e、积分单元12f和认证单元12g。

在这些单元中，通信单元12a是向包括图像捕获设备11的其他设备发送数据并且从上述其他设备接收数据的处理单元。作为可能的实施，通信单元12a从图像捕获设备11接收表明用户被检测到的通知、关闭图像和打开图像，以及发送图像捕获指令。通信单元12a可以通过例如连接器或有线LAN有线地或例如通过蓝牙（注册商标）、红外线通信或无线LAN等无线地连接至图像捕获设备11中的通信单元11d。

存储单元12b是存储各种类型的信息的存储装置。作为可能的实施，存储单元12b存储关闭图像、打开图像、表明关闭图像与打开图像之间的差的差图像、差图像被积分的积分图像和与积分图像匹配的姿势模式图像。例如，当从图像捕获设备11接收关闭图像或打开图像时，存储单元12b存储关闭图像或打开图像。再例如，当关闭图像与打开图像之间的差被计算时，存储单元12b存储差图像。又例如，存储单元12b存储多个差图像被积分的积分图像。再例如，当要执行姿势认证时，存储单元12b由认证单元12g（随后将描述）访问，以使得能够对积分图像和与积分图像匹配的姿势模式图像进行引用。

图像捕获指示单元12c是将图像捕获指令给予图像捕获设备11的处理单元。作为可能的实施，当表明用户在收看区域被检测到的通知从图像捕获设备11中的传感器单元11a中被接收时，图像捕获指示单元12c使得确定单元12d（随后将描述）确定要包括在图像捕获参数中的除数N。图像捕获指示单元12c然后将包含图像捕获参数的图像捕获指令发送到图像捕获设备11，其中图像捕获参数包括由确定单元12d确定的除数N和曝光时间E。图像捕获指示单元12c然后将从图像捕获设备11中接收的关闭图像和打开图像存储在存储单元12b中。当N个关闭图像和N个打开图像被存储在存储单元12b中时，图像捕获指示单元12c将用于计算差图像的指令给予计算单元12e（随后将对这进行描述）。

确定单元12d是基于外部光的强度来确定除数N的处理单元。作为可能的实施，在使得图像捕获设备11捕获预定数目的打开图像之前，确定单元12d将在没有外部光的环境中优选地应用的初始值N0设置为除数N，并且将单位曝光时间E’设置为根据曝光时间E和除数N计算出的E/N。因为由图像捕获设备11捕获的打开图像被用于建立除数N，所以如此捕获的打开图像的数目不必是多个，只要至少一个打开图像被捕获即可。此外，因为本文中意欲通过将初始除数设置为很小并且逐渐增加该除数来探索最佳除数，所以本文中假设例如“1”被设置为初始值N0。但是，还可以通过初始地将所预期的除数设置为最大并且逐渐减小该除数来探索最佳除数。

在使得图像捕获设备11捕获打开图像之后，确定单元12d根据打开图像来计算用作外部光强度的指标的外部光评估值Ex。作为用于计算外部光评估值Ex的方法的示例，可以根据在认证中使用的特征等来使用各种计算。例如，小区域C可以设置在打开图像的中心，并且关于该小区域C的像素与饱和度的比率可以被计算作为外部光评估值Ex。小区域C的最佳大小或位置因所假定的对象或对象如何被照射而不同。例如，小区域C是对应于捕获图像的环境而建立，例如，考虑这样的图像是在导致在该图像的中心处的亮度最高的条件下被捕获，还是导致在该图像的特定区域中亮度很高的条件下被捕获。此外，平均亮度、最大亮度、最小亮度、中间亮度或最常见亮度可以用作指标，代替用作指标的饱和度像素比率。

确定单元12d然后确定外部光评估值Ex是否小于预定阈值Th。如果外部光评估值小于该预定阈值，则可以认为当图像基于单位曝光时间E’而被捕获时在打开图像上不太可能产生饱和。在这样的情况下，确定单元12确定先前使用的除数N作为除数N。如果外部光评估值Ex等于或高于该预定阈值Th，则可以认为当利用单位曝光时间E’捕获图像时在打开图像上有可能产生饱和。在这样的情况下，确定单元12d将除数N更新至大于先前值的值，例如，是先前除数两倍的值。确定单元12d重复以下处理：更新除数；设置单位曝光时间E’；以及计算外部光评估值Ex，直到外部光评估值Ex达到小于阈值Th的值。由此所确定的除数N被输出至图像捕获指示单元12c。

计算单元12e是使用存储在存储单元12b中的关闭图像和打开图像来计算差图像的处理单元。作为可能的实施，当从图像捕获指示单元12c接收用于计算差图像的指令时，计算单元12e对存储在存储单元12b中的N个关闭图像和N个打开图像进行读取。计算单元12e然后根据从存储单元12b读取的关闭图像和N个打开图像来确定N对关闭图像和打开图像。优选地，以如下方式来将这样的图像配对成N对：关闭图像被捕获的时刻与相应的打开图像被捕获的时刻之间的差的和变为最小。例如，计算单元12e将N个关闭图像和N个打开图图像中的每个都是在最早时刻捕获的关闭图像和打开图像进行配对。计算单元12e然后计算这些对中的每个对中关闭图像的像素值与打开图像中的相应像素值之间的差。以此方式，计算单元12e计算N个差图像。计算单元12e然后将N个差图像存储在存储单元12b中。

为了使用图2所示的示例来说明，计算单元12e通过将关闭图像a2与打开图像b2配对，将关闭图像a2与打开图像b2配对，将关闭图像a3与打开图像b3配对以及将关闭图像a4与打开图像b4配对来建立4个对。计算单元12e然后通过计算关闭图像a1中的像素与打开图像b1中的像素之间的像素值差来计算差图像ab1。以相同的方式，计算单元12e根据关闭图像a2和打开图像b2计算差图像ab2，根据关闭图像a3和打开图像b3计算差图像ab3以及根据关闭图像a4和打开图像b4计算差图像ab4。通过以上述方式计算差图像ab1至ab4，捕获打开图像时与捕获关闭图像时之间的时间差最大可以保持两个单位曝光时间E’。

当所使用的是在N个打开图像被捕获之前和之后关闭照明单元11b并且捕获N/2个关闭图像的图像捕获顺序时，相比当使用另一图像捕获顺序时，可以减小对象的位置中的时变变量或外部光的强度的影响。

图4和图5是图像捕获顺序的示例的示意图。图6是时间与变化水平之间的关系的示例的示意图。图4所示的是一种图像捕获顺序，其中打开图像被连续捕获4次，然后关闭图像被连续捕获4次。图5所示的是与图2所示的图像捕获顺序相同的图像捕获顺序。图6示意性地示出了对象的位置或外部光的强度从时间t1至时间t8的变化程度（在上述每个时间处图像被捕获）以及在捕获了8个图像时的时间的中心处定位的参考时间t。

因为图4所示的打开图像β1至β4分别在“t1”、“t2”、“t3”和“t4”被捕获，从参考时间t开始的变化程度如图6所示变为“+4”、“+3”、“+2”和“+1”。因此，打开图像β1至β4的总的变化程度达到“10”。因为关闭图像α1至α4分别在“t5”、“t6”、“t7”和“t8”被捕获，从参考时间开始的变化程度如图6所示分别变为“-4”、“-3”、“-2”和“-1”。因此，关闭图像α1至α4的总的变化程度也达到“10”。因此，当差图像α1至α4被计算时，变化程度结果为“20”。

相比之下，图5所示的关闭图像a1至a4分别在“t1”、“t2”、“t7”和“t8”被捕获，所以从参考时间t开始的变化程度如图6所示变为“+4”、“+3”、“-3”和“-4”。因此，关闭图像a1至a4的总的变化程度可以被抑制到“0”。因为打开图像b1至b4分别在“t3”、“t4”、“t5”和“t6”被捕获，从参考时间t开始的变化程度如图6所示分别变为“+2”、“+1”、“-2”和“-1”。因此，打开图像b1至b4的总的变化程度也可以被抑制到“0”。因此，当差图像αβ1至αβ4被计算时，变化程度可以被抑制到“0”。

具体地，当使用照明打开图像处于中心位置的图像捕获顺序时，可以连续捕获照明打开图像。因为照明打开图像包括外部光以及来自照明自身的光，所以这样的图像相比照明关闭图像具有较高的亮度。因此，相比照明关闭图像，照明打开图像更大地受到对象或外部光的变化的影响。通过连续捕获这样的照明打开图像，可以进一步减小该种变化的影响。

基于上述原因，可以理解，相比使用图4所示的图像捕获顺序，当使用图5所示的图像捕获顺序时，对象的位置或外部光的强度的时变变化的影响可以减小。

积分单元12f是对差图像进行积分的处理单元。作为可能的实施，当N个差图像通过计算单元12e计算时，积分单元12f从存储单元12b读取N个差图像，并且针对从存储单元12b读取的N个差图像的每个像素获取像素值的和。以此方式，可以根据N个差图像来生成单个积分图像。因为每个打开图像与每个关闭图像之间的差已经被计算，所以由此生成的积分图像会是外部光的影响被抑制的图像，其被表示为如同仅使用来自照明单元11b的照明来捕获图像。此外，因为基于所划分的曝光时间而捕获的差图像被积分，所以可以在保持曝光时间短的同时捕获图像。因此，即使出现强的外部光时，在作为结果的积分图像中饱和仍被抑制。因此，可以获取以下图像：位于电视接收器的收看区域中的用户的认证区域被适当地捕获的图像。

认证单元12g是使用由积分单元12f生成的积分图形来认证对象的姿势的处理单元。作为可能的实施，认证单元12g通过对积分图像应用如边缘检测或肤色检测等图像处理来从积分图像提取与手部的形状类似的图像部分作为要认证的图像。认证单元12g然后在经由上述图像处理提取的要认证的图像与存储在存储单元12b中的模式图像之间进行例如模式匹配等图像匹配处理。姿势模式图像的示例包括表示抬起与频道号对应的数量的手指的手的形状的模式的图像。例如，认证单元12g计算每个姿势模式图像与要认证的图像之间的相似度。认证单元12g然后确定是否有任何姿势模式图像与要认证的图像的相似度高于预定阈值。如果存在任何模式图像与其相似度高于所述阈值，则认证单元12g向电视接收器输出与模式图像对应的姿势或与姿势对应的命令。以此方式，在上述示例中，使得电视接收器执行与姿势对应的命令，即，改变频道。

可以使用各种类型的集成电路或电子电路作为图像捕获指示单元12c、确定单元12d、计算单元12e、积分单元12f和认证单元12g。集成电路的示例包括ASIC。电子电路的示例包括CPU或MPU。

可以使用半导体存储装置或存储装置作为存储单元12b。半导体存储装置的示例包括VRAM、RAM和闪存。存储装置的示例包括如硬盘或光盘等存储装置。

处理顺序

现将说明根据第一实施方式的由姿势认证系统10进行的处理的顺序。在该部分，首先将说明由姿势认证系统10进行的（1）认证处理，然后将详细说明包括在上述认证处理中的（2）除数确定处理和（3）图像捕获处理。

（1）认证处理

图7是示出了根据第一实施方式的认证处理的流程图。当传感器单元11a在电视接收器的收看区域中检测到用户时，认证处理被启动。如图7所示，当传感器单元11a在收看区域中检测到用户时（步骤S101），图像捕获控制单元11f向认证设备12通知在收看区域检测到用户（步骤S102）。

在响应中，认证设备12中的确定单元12d执行用于确定被曝光时间E相除的除数的“除数确定处理”（步骤S103）。图像捕获指示单元12c然后向认证设备12发送包括图像捕获参数的图像捕获指令，其中图像捕获参数包括由确定单元12d确定的除数N（S104）。

接收图像捕获指令的图像捕获控制单元11f然后执行“图像捕获处理”，其中按照N/2个关闭图像、N个打开图像和N/2个关闭图像的次序来捕获N个关闭图像和N个打开图像（S105）。图像捕获控制单元11f然后将N个关闭图像和N个打开图像经由通信单元11d传输给认证设备12（步骤S106）。

认证设备12中的图像捕获指示单元12c然后将N个关闭图像和N个打开图像存储在存储单元12b中（步骤S107）。计算单元12e然后确定N对关闭图像和打开图像，并且根据关闭图像和打开图像的各个配对来计算N个差图像（步骤S108）。计算单元12e然后将在步骤S108中计算的N个差图像存储在存储单元12b中（步骤S109）。

积分单元12f然后通过获取存储在存储单元12b中的N个差图像的像素值的和来根据N个差图像生成单个积分图像（步骤S110）。积分单元12f然后将在步骤S110处生成的积分图像存储在存储单元12b中（步骤S111）。

认证单元12g然后计算根据在步骤S111中存储在存储单元12b中的积分图像而检测的认证区域的图像与存储在存储单元12b中的姿势模式图像中的每一个之间的相似度（步骤S112）。

如果有任何模式图像具有高于预定阈值的相似度（步骤S113处的是），则认证单元12g执行以下处理。换言之，认证单元12g向电视接收器输出与模式图像对应的姿势或与姿势对应的命令（步骤S114），并且所述处理结束。如果没有模式图像具有高于预定阈值的相似度（步骤S113处的否），则处理在该点处结束。

（2）除数确定处理

图8是示出了根据第一实施方式的除数确定处理的流程图。当在如图7所示的认证处理中执行步骤S102处的处理时，即，当从图像捕获设备11接收用户检测的通知时，启动该处理。

如图8所示，确定单元12d将在没有外部光的环境中优选地应用的初始值N₀设置为除数N（步骤S201）。确定单元12d然后将单位曝光时间E’设置为根据曝光时间E和除数N而计算的E/N（步骤S202）。

确定单元12d然后使得图像捕获设备11基于单位曝光时间E'捕获预定数目的打开图像（步骤S203）。确定单元12d然后根据在步骤S203处捕获的打开图像来计算用作外部光强度的指标的外部光评估值Ex（步骤S204）。确定单元12d然后确定外部光评估值Ex是否小于预定阈值Th（步骤S205）。

如果外部光评估值Ex等于或大于该预定阈值Th（步骤S205处的否），则可以认为当图像基于单位曝光时间E’而被捕获时在打开图像上很有可能产生饱和。在这样的情况下，确定单元12d将除数N更新至大于先前值的值，例如，是先前除数两倍的值（步骤S206）。系统控制然后行进至步骤S202，并且确定单元12d重复以下处理：更新除数；设置单位曝光时间E’；使得图像捕获设备11捕获打开图像；以及计算外部光评估值Ex，直到外部光评估值Ex达到小于阈值Th的值。

如果外部光评估值小于该预定阈值（步骤S205处的是），则可以认为当图像基于单位曝光时间E’而被捕获时在打开图像上不太可能产生饱和。在这样的情况下，确定单元12d向图像捕获指示单元12c输出在步骤S201或步骤S206使用的除数N（步骤S207），并且处理结束。

（3）图像捕获处理

图9是示出了根据第一实施方式的图像捕获处理的流程图。当在如图7所示的认证处理中执行步骤S104处的处理时，即，当从认证设备12接收到图像捕获指令时，启动图像捕获处理。

如图9所示，如果从认证设备12接收到包括曝光时间E、除数N等的图像捕获指令时，图像捕获控制单元11f通过将曝光时间E除以除数N来计算表示单个图像的曝光时间的单位曝光时间E'（步骤S301）。

图像捕获控制单元11f然后关闭照明单元11b，并且捕获N/2个关闭图像（步骤S302）。图像捕获控制单元11f然后打开照明单元11b，并且捕获N个打开图像（步骤S303）。图像捕获控制单元11f然后关闭照明单元11b，并且捕获N/2个关闭图像（步骤S304）。

最终，图像捕获控制单元11f将在步骤S302至步骤S304中捕获的N个关闭图像和N个打开图像存储在图像存储单元11e中（步骤S305），并且处理结束。

第一实施方式所实现的有利效果

如上所述，根据第一实施方式的姿势认证系统10在N个打开图像被捕获之前和之后关闭照明单元11b并且捕获关闭图像。因此，在根据第一实施方式的姿势认证系统10中，因为照明从打开切换至关闭以及从关闭切换至打开的频率被降低，所以可以减小空写的频率和时间。从而，捕获图像的空闲时间可以减少。因此，根据第一实施方式的姿势认证系统10可以减少图像捕获时间。

此外，在根据第一实施方式的姿势认证系统10中，认证设备12进行以下处理：捕获打开图像并且通过试错法（trial-and-error）确定除数；计算关闭图像与打开图像之间的差；对差图像进行积分等。因此，根据第一实施方式的姿势认证系统10可以简化图像捕获设备11的功能配置。通过简化图像捕获设备11，可以实现更多的有利效果。例如，在执行姿势认证的可能配置中，认证设备12可以构建至固定的地方，例如，靠近电视接收器或位于电视接收器中，但是安装图像捕获设备11的地方可以取决于用户如何使用图像捕获设备11而改变。此外，系统的另一可能配置可以包括一个认证设备12和多个图像捕获设备11。当使用这样的系统配置时，整体成本可以在当图像捕获设备11的配置被简化时降低。

此外，在根据第一实施方式的姿势认证系统10中，被划分成相同大小的组的关闭图像在打开图像捕获之前和之后被捕获，位于相同次序的打开图像和关闭图像在捕获这些图像的时间上位于相同次序，并且对于这些对中的每一对，差图像被计算。因此，例如，如位置变化（例如，当对象的手部逐渐向下移动时的变化）、由于阻挡物体而引起的外部光强度的变化等变化的影响可以均匀地分配给差异被计算的关闭图像和打开图像。因此，可以稳定地计算较少受到这样的变化的影响的差图像。

此外，因为打开图像在图像捕获顺序的中心处被连续捕获，所以外部光和对象的变换的影响可以减小。这是因为打开图像具有较高的亮度，相比关闭图像，打开图像更多地受到这样的变化的影响。因此，通过在图像捕获顺序的中心处连续地捕获打开图像，可以进一步减小这样的变化的影响。

此外，在根据第一实施方式的姿势认证系统10中，因为关闭图像和打开图像被捕获偶数次，所以未用于计算差图像的冗余的关闭图像和打开图像没有被捕获。因此，图像捕获时间可以减少。

此外，在根据第一实施方式的姿势认证系统10中，因为图像捕获时间减少，所以即使当所使用的是低速率并且长间隔的图像传感器捕获图像，图像捕获时间的延长仍能被抑制。因为可以使用不昂贵的图像传感器，所以可以减小成本。

[b]第二实施方式

在第一实施方式中说明的是其中使得认证设备12生成差图像和积分图像的示例。但是，不是必需是认证设备12生成差图像和积分图像。此外，在第一实施方式中说明其中使得图像捕获设备11捕获用于姿势认证的图像，但是图像捕获设备11还可以捕获要用于另一种类型的认证或确定的图像。因此，在根据本发明的第二实施方式中说明的是以下示例：其中，使得图像捕获设备21捕获作为对象的人的脸部的关闭图像和打开图像以生成差图像和积分图像，并且使得认证设备22使用积分图像来执行脸部认证。

脸部认证系统的配置

图10是示出了根据第二实施方式的包括在脸部认证系统中的设备的功能配置的框图。图10所示的该脸部认证系统20通过将根据捕获有人脸的关闭图像和打开图像而生成的积分图像与作为人脸的预先注册的积分图像的注册图像进行匹配，当系统进行认证时，基于上述匹配来确定认证成功。在第二实施方式的以下描述中，假设脸部认证用于控制一些人出入安装在设施或房间的边界或设施的棚等处的门。

如图10所示,脸部认证系统20包括图像捕获设备21和认证设备22。在这些设备中，例如，图像捕获设备21被安装在使得能够以图像捕获设备21的视角捕获穿过门的人的脸部的位置，以使得可以捕获穿过门的人的脸部的图像。例如，认证设备22可以实施为被连接至多个图像捕获设备21的服务器。替代地，用于进行脸部认证的功能可以被结合到图像捕获设备21中以使得可以单机进行脸部认证。

图像捕获设备21的配置

首先，将说明根据第二实施方式的图像捕获设备21的功能配置。相比图1所示的图像捕获设备11，图10所示的图像捕获设备21不包括传感器单元11a、照明单元11b、图像传感器11c、通信单元11d、图像存储单元11e和图像捕获控制单元11f而包括以下单元。换言之，图像捕获设备21包括传感器单元21a、照明单元21b、图像传感器21c、通信单元21d、图像存储单元21e和图像捕获控制单元21f。

因为传感器单元21a、照明单元21b、图像传感器21c、通信单元21d、图像存储单元21e、图像捕获控制单元21f、确定单元21g、计算单元21h和积分单元21j与图1所示的相应的功能单元具有相同的功能，所以下文中仅说明差别。

在这些单元中，传感器单元21a与图1所示的传感器单元21a的不同之处在于：传感器单元21a检测接近门的用户。因此，例如，传感器单元21a监视人们穿过门的区域，例如，距门半径为1米的区域。当传感器单元21a检测到有用户穿过这样的通过区域时，传感器单元21a向图像捕获控制单元21f（随后将描述）通知有用户进入到门通过区域中。

照明单元21b与图1所示的照明单元11b的不同之处在于：照明单元21b照射接近门的用户的脸部。因此，照明单元11b被安装在能够照射由传感器单元21a检测到位于门的通过区域中的用户的认证区域（例如，用户的脸部）。当照明单元21b具有方向性时，照明单元21b还可以设置有机械单元，该机械单元使得能够根据用户在门的通过区域中所处的位置来调节输出照明光的方向。

图像传感器21c与图1所示的图像传感器11c的不同之处在于：图像传感器21c安装在使得位于通过区域中的用户的脸部能够成像在透镜（未示出）上的位置处。图像传感器21c可以设置有机械单元，该机械单元用于根据用户在门的通过区域中出现的位置来调节图像捕获设备21的角视场以使得用户的认证区域可以在图像传感器21c上成像。随后将描述的图像捕获控制单元21f将图像传感器21c所捕获的图像存储在图像存储单元21e中。

通信单元21d与图1所示的通信单元11d的不同之处在于：通信单元21d向包括认证设备22的其他设备发送不同类型的数据并且从其接收不同类型的数据。例如，通信单元21d向认证设备22发送用户进入门的通过区域的通知或积分图像。通信单元21d还接收用于结束捕获已经进入到门的通过区域的用户的脸部的图像的图像捕获结束指令，或接收用于生成注册图像的注册图像生成指令。

图像存储单元21d与图1所示的图像存储单元11e的不同之处在于：图像存储单元21e存储不同类型的数据。如早先提到的，在第二实施方式中，图像捕获设备21开始捕获关闭图像和打开图像，并且执行差图像的计算和积分图像的生成。因此，图像传感器21除了存储从图像传感器21c接收的关闭图像和打开图像以外还存储差图像和积分图像。

图像捕获控制单元21f与图1所示的图像捕获控制单元11f的不同之处在于：图像捕获处理被不同地触发。换言之，因为图10所示的认证设备22进行脸部认证，而不是执行在如图1所示的认证设备12中的姿势认证，所以图像捕获控制单元21f将由如1所示的图像捕获控制单元11f执行的图像捕获处理执行两次，一次是在对允许穿过门的人的脸部进行注册的阶段，另一次是在生成进入门的用户的脸部的阶段。

此外，如图10所示的图像捕获设备21还包括确定单元21g、计算单元21h和积分单元21j，如图1所示的功能单元。确定单元21g、计算单元21h和积分单元21j与图1所示包括在认证设备12中的确定单元12d、计算单元12e和积分单元12f的不同之处在于：这些功能单元被提供给捕获图像的设备。此外，确定单元21g、计算单元21h和积分单元21j的不同之处在于：以与图像捕获控制单元21f进行的处理相同的方式在两个阶段进行该处理。

认证设备22的配置

将说明根据第二实施方式的认证设备22的功能配置。图10所示的认证设备22替代包括提供给图1所示的认证设备12的通信单元12a和存储单元12b，而包括通信单元22a和存储单元22b。

因为通信单元22a和存储单元22b具有与图1所示的相应功能单元的功能相同的基本功能，所以在下文中仅说明差别。

通信单元22a与图1所示的通信单元12a不同之处在于：通信单元22a向包括图像捕获设备21的其他设备发送不同类型的数据并且从其接收不同类型的数据。例如，通信单元22a向图像捕获设备21发送图像捕获结束指令和注册图像生成指令。通信单元22a还从图像捕获设备21接收积分图像和用户进入门的通过区域的通知。

存储单元22b与图1所示的存储单元12b的不同之处在于：存储单元22b存储不同类型的数据。换言之，在第二实施方式中，图像捕获设备21不仅捕获关闭图像和打开图像，而且还进行差图像的计算与积分图像的生成，仅积分图像被存储在存储单元22b中，而不存储关闭图像、打开图像和差图像。例如，当传感器单元21a检测进入到门的通过区域的用户，存储单元22b存储与由图像捕获设备21生成的用户的图像进行比较的注册图像。本文所说明的以下示例：作为注册图像而存储的是被脸部认证系统20的管理员允许通过门进出的被允许人的积分图像以及从该积分图像提取的表征量。但是，替代地，被许可人的积分图像或表征量中的仅仅一个还可以被存储。

此外，图10所示的设备22包括如未在图1中示出的接收单元22g、认证单元22h和重试控制单元22j。

接收单元22g是接收用于生成注册图像的指令的处理单元。作为接收单元22g的可能实施，可以使用各种类型的用户接口，如键盘或触摸面板。例如，接收单元22g用于生成被脸部认证系统20的管理员允许进出门的被允许人的注册图像的指令，并且向图像捕获设备21通知用于生成注册图像的指令。以此方式，使得图像捕获设备21：捕获要生成注册图像的人的脸部的关闭图像和打开图像、计算差图像以及生成积分图像。接收单元22g还可以在认证设备22的外部独立地实施。

认证单元22h是使用从图像捕获设备21接收的用户的积分图像和存储在存储单元22b中的被允许人的注册图像来进行对象的脸部认证的处理单元。作为可能的实施，认证单元22h通过执行与积分图像的模板匹配来检测与脸部对应的部分的图像。认证单元22h从与由模板匹配检测的脸部对应的图像提取几何特征（如脸的一部分（例如眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵等）的形状或大小等）作为表征量。认证单元22h然后计算存储在22b中的注册图像中的每一个与表征量之间的相似度。如有由任何注册图像产生的相似度S高于预定阈值，则认证单元22h确定认证成功。在这样的情况下，不必重试认证。因此，例如，认证单元22h向图像捕获设备21通知图像捕获结束指令，并且向解锁门的装置输出成功认证通知。从而，已经进入门的通过区域的用户被允许进出。相比之下，如果仅有一些注册图像导致相似度S小于预定阈值，则认证单元22h确定认证失败。在这样的情况下，使得随后将描述的重试控制单元22j确定认证是否已经被重试了特定次数。与相似度S比的阈值可以以任何方式来指定。例如，当优选地减小虚假拒绝率时可以降低该阈值，而当优选地减小虚假接受率时可以升高该阈值。

重试控制单元22j是控制脸部认证系统的重试的处理单元。作为可能实施，当进入门的通过区域的用户被检测时，重试控制单元22j将记录在内存（未示出）中的重试计数R初始化为零。重试控制单元22j然后当认证单元22h确定认证失败时将重新计数R增加1，并且确定重新计数R是否等于或高于预定阈值。如果重新计数R低于预定阈值，则重试控制单元22j允许认证重试。当认证重试以上述方式被允许时，重试控制单元22j使得认证单元22h进行以下一系列处理，其包括：从用户的积分图像提取表征量；计算与注册图像的相似度；以及确定是否有任何注册图像导致相似度等于或高于该阈值。如果重试计数等于或高于阈值，则重试控制单元22j不允许任何另外的重试。在这样的情况下，因为不再需要生成用户的积分图像，所以重试控制单元22j向图像捕获设备21通知图像捕获结束指令，并且向图像捕获设备21输出认证失败的通知。与重试计数R相比的阈值可以以任何方式来指定。例如，当优选地减小虚假拒绝率时可以提高该阈值，而当优选地减小虚假接受率时可以降低该阈值。

处理顺序

现将说明根据第二实施方式的由脸部认证系统20的处理。下文说明的是：（1）用于生成和存储注册图像的注册处理和（2）由脸部认证系统20进行的认证处理。在注册处理和认证处理中包括的除数确定处理和图像捕获处理与根据第一实施方式的相同。因此，在此处省略其说明。

（1）注册处理

图11是示出了根据第二实施方式的注册处理的流程图。当认证设备22从管理员接收到用于生成注册图像的指令的时，启动注册处理。

如图11所示，当用于生成注册图像的指令被接收到时（步骤S401)，接收单元22向图像捕获设备21通知用于生成注册图像的指令（步骤S402)。

在响应中，图像捕获设备21中的确定单元21g执行用于确定除以曝光时间E的除数N的“除数确定处理”（步骤S403）。在步骤S403处，确定单元21g可以执行与在第一实施方式中说明的处理相同的处理（参见图8）。

图像捕获控制单元21f然后使用包括由确定单元21g确定的除数N的图像捕获参数来执行以下处理。换言之，图像捕获控制单元21f执行“图像捕获处理”，其中N个关闭图像和N个打开图像按照N/2个关闭图像、N个打开图像和N/2个关闭图像的次序来捕获（S404）。在步骤S404处，图像捕获控制单元21f可以执行与在第一实施方式中说明的处理相同的处理（参见图9）。

计算单元21h然后确定N对关闭图像和打开图像，并且根据关闭图像和打开图像的各个对来计算N个差图像（步骤S405）。计算单元21h然后将在步骤S405中计算的N个差图像存储在存储单元21e中（步骤S406）。

积分单元21j然后通过获取在存储单元21e中存储的N个差图像的像素值的和，来根据N个差图像生成单个积分图像（步骤S407）。积分单元21j然后将在步骤S407处生成的积分图像存储在存储单元21e中（步骤S408）。图像捕获设备21然后经由通信单元21d向认证设备22传输积分图像（步骤S409）。

认证单元22h然后将积分图像存储在存储单元22b中作为注册图像（步骤S410）。认证单元22h从在步骤S410处存储在存储单元22b中的注册图像提取几何特征（例如脸的一部分（例如眼睛、鼻子、嘴巴和耳朵等）的形状或大小等）作为表征量（步骤S411）。认证单元22h然后以与在步骤S410处存储的注册图像相关联的方式来将在步骤S411中提取的表征量存储在存储单元22b中，并且处理结束。

（2）认证处理

图12是示出了根据第二实施方式的认证处理的流程图。当传感器单元21a检测到有用户进入门的通过区域时，认证处理被启动。

如图12所示，当传感器单元21a检测到有用户进入到门的通过区域时（步骤S601），图像捕获控制单元21f向认证设备22通知检测到有用户进入到门的通过区域（步骤S602）。在步骤S602处接收通知的重试控制单元22j通过将重新计数R设置为零来初始化重新计数R（步骤S603）。

认证设备22中的确定单元21g然后执行用于确定除以曝光时间E的除数N的“除数确定处理”（步骤S604）。在步骤S604处，确定单元21g可以执行与在第一实施方式中说明的处理相同的处理（参见图8）。

图像捕获控制单元21f然后使用包括由确定单元21g确定的除数N的图像捕获参数来执行以下处理。换言之，图像捕获控制单元21f执行“图像捕获处理”，其中N个关闭图像和N个打开图像按照N/2个关闭图像、N个打开图像和N/2个关闭图像的次序来捕获（S605）。在步骤S605处，图像捕获控制单元21f可以执行与在第一实施方式中说明的处理相同的处理（参见图9）。

计算单元21h然后确定N对关闭图像和打开图像，并且根据关闭图像和打开图像的各个对来计算N个差图像（步骤S606）。计算单元21h然后将在步骤S606中计算的N个差图像存储在存储单元21e中（步骤S607）。

积分单元21j通过获取存储在存储单元21e中的N个差图像的像素值的和，来根据N个差图像生成单个积分图像（步骤S608）。积分单元21j然后将在步骤S608处生成的积分图像存储在存储单元21e中（步骤S609）。图像捕获设备21然后经由通信单元21d向认证设备22传输积分图像（步骤S610）。

从步骤S604至步骤S610的处理被重复直至从认证设备22中接收到图像捕获结束指令（步骤S611处的否）。当图像捕获结束指令被接收时（在步骤S611处的是），图像捕获设备21结束处理。

同时，认证设备22将在步骤S610存储的积分图像存储在存储单元22b中（步骤S612）。认证单元22h然后从在步骤S612处存储在存储单元22b中的积分图像提取表征量（步骤S613）。

认证单元22h然后计算根据在步骤S613处用户的积分图像而提取的表征量与存储在存储单元22b中的每个注册图像的表征量之间的相似度S（步骤S614）。

认证单元22h然后确定是否有任何注册图像导致像素度S高于预定阈值（步骤S615）。如果没有注册图像导致相似度S等于或高于阈值（在步骤S615处的否），则重试控制单元22j将重新计数R增加1（步骤S616），并且确定重新计数R是否等于或高于预定阈值（步骤S617）。认证设备22重复从步骤S612至S616的处理直到重新计数R达到等于或高于预定阈值的值（在步骤S617处的否）。

如果有注册图像导致相似度S等于或高于阈值（在步骤S615处为是），或如果重新计数R达到等于或高于阈值（在步骤S617处的是），则执行以下处理。换言之，认证单元22h向图像捕获设备21通知图像捕获结束指令（步骤S618），向图像捕获设备21和未示出的解锁装置输出成功认证或认证失败的认证结果（步骤S619），并且结束处理。

第二实施方式所实现的有利效果

如上所述，以与上述第一实施方式相同的方式，根据第二实施方式的脸部认证系统20在N个打开图像被捕获之前和之后关闭照明单元11b并且捕获关闭图像。因此，在根据第二实施方式的脸部认证系统20可以降低照明从打开切换至关闭或从关闭切换至打开的频率，并且空写的频率和时间可以减小。从而，捕获图像的空闲时间可以减少。因此，在根据第二实施方式的脸部认证系统20中，也可以减小图像捕获时间。

此外，在根据第二实施方式的脸部认证系统20中，图像捕获设备21进行以下处理：计算关闭图像与打开图像之间差；对差图像进行积分等。因此，在根据第二实施方式的脸部认证系统20中，仅一个积分图像可以从图像捕获设备21传输至认证设备22，而不传输N个关闭图像和N个打开图像。因此，图像捕获设备21与认证设备22之间的通信量可以减小。因此，连接图像捕获设备21和认证设备22的网络的通信负载可以减小。因此，可以实现高速认证处理。

此外，在根据第二实施方式的脸部认证系统20中，因为图像捕获时间减少，所以即使当所使用的是低速率并且长间隔的图像传感器捕获图像时，仍能抑制图像捕获时间的延长。因此，由于可以使用不昂贵的图像传感器，所以可以减小成本。

此外，因为打开图像在图像捕获顺序的中心处被连续捕获，所以外部光和对象的变换的影响可以减小。这是因为打开图像具有较高的亮度，相比关闭图像，打开图像更多地受到这样的变化的影响。通过在图像捕获顺序的中心处连续地捕获打开图像，可以进一步减小这样的变化的影响。

在第二实施方式中所说明的示例是以下示例：脸部认证系统20被用于根据从认证设备22输出的认证结果控制用户的进出以使得用户被允许进出或不被允许进出。替代地，脸部认证系统20可以用于其他目的。例如，脸部认证系统20还可以用于登录管理，其中取决于认证结果来允许登录或不允许登录到信息处理设备，如个人计算机。

[C]第三实施方式

在第二实施方式中说明的是以下示例：使得认证设备22使用积分图像来执行脸部认证。但是，积分图像还可以用于确定对象的材料，而不限于脸部认证。因此，在本发明的第三实施方式中所说明的是以下示例：使得确定设备32使用积分图像来确定对象的材料。

材料确定系统的配置

图13是示出了根据第三实施方式的包括在材料确定系统中的设备的功能配置的框图。图13所示的材料确定系统30通过将使用照明单元31bA而生成的对象的积分图像与使用照明单元31bB而生成的对象的积分图像进行比较来确定对象的材料。在第三实施方式中的以下描述中，例如，假设材料确定用于确定对象是由材料α还是材料β制成。

如图13所示,材料确定系统30包括图像捕获设备31和确定设备32。在这些设备中，例如，图像捕获设备31被安装在以下位置：使得其材料要被确定的对象能够放置在图像捕获设备31的视角中以使得能够捕获其材料要被确定的对象。例如，确定设备32可以实施为被连接至多个图像捕获设备31的服务器。替代地，用于执行材料确定的功能可以被合并到图像捕获设备31中以使得可以单机进行材料确定。

图像捕获设备31的配置

首先，将说明根据第三实施方式的图像捕获设备31的功能配置。图13所示的图像捕获设备31替代包括包含在图10所示的图像捕获设备21中的传感器单元21a、照明单元21b、图像传感器21c、通信单元21d、图像存储单元21e、图像捕获控制单元21f、确定单元21g、计算单元21h和积分单元21j，而包括以下功能单元。换言之，图像捕获设备31包括传感器单元31a、照明单元31bA、照明单元31bB、图像传感器31c、通信单元31d、图像存储单元31e、图像捕获控制单元31f、确定单元31g、计算单元31h和积分单元31j。

因为传感器单元31a、照明单元31b、图像传感器31c、通信单元31d、图像存储单元31e、图像捕获控制单元31f、确定单元31g、计算单元31h和积分单元31j与图10所示的相应的功能单元具有相同的功能。因此，下文仅说明差别。

在这些单元中，传感器单元31a与图10所示的传感器单元21a的不同之处在于：传感器31a检测其材料要被确定的对象。因此，传感器单元31a监视安装了其材料要被确定的对象的区域，例如，距图像捕获设备31半径为1米的区域。当传感器单元31a在这样的安装区域检测到任何对象时，传感器单元31a向图像捕获控制单元31f（随后将描述）通知有对象安装在安装区域中。

照明单元31bA与图10所示的照明单元21b的不同之处在于：照明单元31bA照射其材料要被确定的对象。因此，例如，照明单元31bA被安装在用于照射由传感器单元31a检测到安装在安装区域中的对象的要确定的区域的中心部分的位置。当照明单元31bA具有方向性时，照明单元31bA可以设置有机械单元，该机械单元使得能够根据对象在安装区域所处的位置来调节输出照明光的方向。在下文的描述中，假设照明单元31bA使用具有波长λ_A的照明A作为光源。

照明单元31bB与照明单元31bA的不同之处在于：光源的波长长于照明单元31bA的波长。在下文的描述中，假设照明单元31bB使用具有比波长λ_A长的波长λ_B的照明A作为光源。

图像传感器31c与图10所示的图像传感器21c的不同之处在于：图像传感器31c安装在以下位置：使得安装区域的对象能够通过透镜（未示出）在图像传感器21c上成像。图像传感器31c还可以包括机械单元，该机械单元用于根据对象在安装区域中的位置来调节图像捕获设备31的视场以使得对象的要确定的区域可以在图像传感器31c上成像。随后将描述的图像捕获控制单元31f将图像传感器31c所捕获的图像存储在图像存储单元31e中。

通信单元31d与图10所示的通信单元21d的不同之处在于：通信单元31d向包括确定设备32的其他设备发送不同类型的数据并且从其接收不同类型的数据。例如，通信单元31d向确定设备32传输对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像，该两者都是由积分单元31j（随后要描述）生成的。

图像存储单元31e所存储的数据的类型与存储在如图10所示的图像存储单元21e中的那些数据的类型不同。如上所述，在第三实施方式中，图像捕获设备31使用照明单元31bA和31bB来捕获关闭图像和打开图像，计算差图像并且生成积分图像。因此，图像存储单元31e存储如从图像传感器31c获取的对于照明单元31bA和31bB的关闭图像和打开图像等原始图像、差图像和积分图像。

图像捕获控制单元31f与图10所示的图像捕获控制单元21f的不同之处在于：图像捕获控制单元31f不仅捕获使用照明单元31bA的打开图像，而且还捕获使用照明单元31bB的打开图像。例如，图像捕获控制单元31f在关闭照明单元31bA、打开照明单元31bB并且使用照明单元31bB捕获N个打开图像之前和之后，打开照明单元31bA并且关闭照明单元31bB、并且捕获N个打开图像。此外，图像捕获控制单元31f在打开照明单元31bA、关闭照明单元31bB并且使用照明单元31bA捕获N个打开图像之前和之后，关闭照明单元31bA和照明单元31bB、并且捕获2*N个关闭图像。例如，在关闭照明单元31bA和照明单元31bB并且捕获N个关闭图像之后，图像捕获控制单元31f打开照明单元31bA并且使用照明单元31bA捕获N/2个打开图像。图像捕获控制单元31f然后关闭照明单元31bA并且打开照明单元31bB，并且使用照明单元31bB捕获N个打开图像。图像捕获控制单元31f然后关闭照明单元31bB、打开照明单元31bA并且使用照明单元31bA捕获N/2个打开图像，然后关闭照明单元31bA和照明单元31bB并且捕获N个关闭图像。

图14是图像捕获顺序的一个示例的示意图。图14所示的示例是当除数N为“4”时的图像捕获顺序。如图14所示，图像捕获控制单元31f在从时间H0至H4的时间段上保持照明单元31bA和照明单元31bB关闭，并且在时刻H1、时间H2和时间H3处临时关闭快门。以此方式，图像捕获控制单元31f将通过在从“H0至H1”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aA1、通过在从“H1至H2”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aA2、通过在从“H2至H3”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aB1和通过在从“H3至H4”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aB2按照本文所述的次序存储在图像存储单元31e中。图像捕获控制单元31f然后在时间H4处将照明单元31bA从关闭切换至打开。此时，图像捕获控制单元31f针对在通过时间段“H4至H5”上的曝光而获取的图像对图像存储单元31e进行空写，假设从关闭到打开的切换花费从时间T2到时间T3的时间。

图像捕获控制单元31f在从时间H5到时间H7的时间段上保持照明单元31bA打开，并且在时间H6处临时关闭快门。从而，通过从“H5至H6”的时间段上的曝光而获取的打开图像bA1和通过从“H6至H7”的时间段上的曝光而获取的打开图像bA2按照本文所述次序存储在图像存储单元31e中。图像捕获控制单元31f然后在时间H7处将照明单元31bA从打开切换至关闭，并且将照明单元31bB从关闭切换打开。图像捕获控制单元31f然后针对通过时间段“T7至T8”上的曝光而获取的图像对图像存储单元31e进行空写。图像捕获控制单元31f然后在从时间H8到时间H12的时间段上保持照明单元31bB打开，并且在时间H9、时间H10、和时间H11处临时关闭快门。以此方式，图像捕获控制单元31f使得图像存储单元31e对通过在从“H8至H9”的时间段上的曝光而获取的打开图像bB1、通过在从“H9至H10”的时间段上的曝光而获取的打开图像bB2、通过在从“H10至H11”的时间段上的曝光而获取的打开图像bB3和通过在从“H11至H12”的时间段上的曝光而获取的打开图像bB4按照本文所述的次序进行存储。图像捕获控制单元31f然后在时间H12处将照明单元31bA从关闭切换至打开，并且将照明单元31bB从打开切换至关闭。图像捕获控制单元31f然后针对通过时间段“H12至H13”上的曝光而获取的图像对图像存储单元31e进行空写。

图像捕获控制单元31f然后在从时间H13到时间H15的时间段上保持照明单元31bA打开，并且在时间H14处临时关闭快门。从而，通过从“H13至H14”的时间段上的曝光而获取的打开图像bA3和通过从“H14至H15”的时间段上的曝光而获取的打开图像bA4按照本文所述次序存储在图像存储单元31e中。图像捕获控制单元31f然后在时间H15处将照明单元31bA从打开切换至关闭。图像捕获控制单元31f然后针对通过时间段“H15至H16”上的曝光而获取的图像对图像存储单元31e进行空写。图像捕获控制单元31f然后在从时间H16至H20的时间段上保持照明单元31bA和照明单元31bB关闭，并且在时间H17、时间H18和时间H19处临时关闭快门。以此方式，图像捕获控制单元31f使得图像存储单元31e对通过在从“H16至H17”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aB3、通过在从“H17至H18”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aB4、通过在从“H18至H19”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aA3和通过在从“H19至H20”的时间段上的曝光而获取的关闭图像aA4按照本文所述的次序进行存储。

确定单元31g与图10所示的确定单元21g的不同之处在于：确定单元31g使用其中外部光的强度与除数相关联的信息来确定该除数。作为可能的实施，确定单元31g使用其中输出电流与除数相关联的信息来确定除数N。该信息用作外部光强度的指标，并且被存储在随后要描述的信息存储单元31m中。图15是其中输出电流与除数相关联的信息的示例的示意图。例如，当使用随后要描述的测量单元31k测量的输出电流是35毫安培（mA）时，确定单元31g确定“4”作为除数N。在确定除数N时，为了抑制饱和，确定单元31g使用最佳曝光时间最长的照明来确定除数N。例如，当相比照明单元31bA来自照明单元31bB的光的最佳曝光时间较长时，确定单元31g使测量单元31k使用照明单元31bB的光来测量输出电流并且确定除数N。包括由此确定的除数N和曝光时间E的图像捕获指令然后被输出至图像捕获控制单元11f。

计算单元31h与图10所示的计算单元21h的不同之处在于：计算单元31h计算对于照明单元31bA和照明单元31bB中的每个的差图像。因此，在图14所示的示例中，计算单元31h通过将关闭图像aA1与打开图像bA1配对，将关闭图像aA2与打开图像bA2配对，将关闭图像aA3与打开图像bA3配对以及将关闭图像aA4与打开图像bA4配对，来建立4个对。计算单元31h通过计算关闭图像aA1的像素与打开图像bA1的像素之间的像素值差来计算对于照明单元31bA的差图像A1。以相同的方式，计算单元31h根据关闭图像aA2和打开图像bA2计算差图像A2，根据关闭图像aA3和打开图像bA3计算差图像A3以及根据关闭图像aA4和打开图像bA4计算差图像A4。

计算单元31h通过将关闭图像aB1与打开图像bB1配对，将关闭图像aB2与打开图像bB2配对，将关闭图像aB3与打开图像bB3配对以及将关闭图像aB4与打开图像bB4配对来建立4个对。计算单元31h通过计算关闭图像aB1的像素与打开图像bB1的像素之间的像素值差来计算对于照明单元31bB的差图像B1。以相同的方式，计算单元31h根据关闭图像aB2和打开图像bB2计算差图像B2，根据关闭图像aB3和打开图像bB3计算差图像B3以及根据关闭图像aB4和打开图像bB4计算差图像B4。以此方式，计算单元31h计算对于照明单元31bA的N个差图像和对于照明单元31bB的N个差图像。计算单元31h然后将对于照明单元31bA的N个差图像和对于照明单元31bB的N个差图像存储在图像存储单元31e中。

积分单元31j与图10所示的积分单元31j的不同之处在于：积分单元31j针对照明单元31bA和照明单元31bB中的每一个生成积分图像。

此外，图像捕获设备31还包括测量单元31k和信息存储单元31m。在这些单元中，测量单元31k是测量外部光的强度的处理单元。作为可能的实施，测量单元31k测量通过电动势的生成而获取的输出电流作为外部光强度的指标，该电动势的生成是由当使用来自照明的光照射测量单元31k时所述实现的光电效应而导致的。最佳曝光时间根据照明而不同，因为照明的光强度和图像传感器的敏感度根据照明的波长而不同。此外，相比使用短的最佳曝光时间的照明，使用长的最佳曝光时间的照明时很可能出现饱和。因此，为了抑制饱和，测量单元31k将要测量的光的波长设置为最佳曝光时间最长的光的波长。测量单元31k的可能实施的示例包括检测器，如光电二极管或光电晶体管。

信息存储单元31m是存储其中外部光的强度与除数相关联的信息的存储装置。例如，信息存储单元31m预先存储其中使用测量单元31k测量的输出电流与除数相关联的信息。例如，将通过试验等获取的值预先设置给其中外部光的强度与除数相关联的信息。在图15所示的示例中，该信息是具有以下表格式的信息：与输出电流范围对应的除数与输出电流范围被设置在同一行。例如，当使用测量单元31k测量输出电流时，访问信息存储单元31m以读取与由此测量的输出电流对应的除数信息。

确定设备32的配置

将说明根据第三实施方式的确定设备32的功能配置。图13所示的确定设备32替代包括在图10所示的通信单元22a和存储单元22b，而包括通信单元32a和存储单元32b。

因为通信单元32a和存储单元32b具有与图10所示的相应功能单元的功能相同的基本功能，所以在下文中仅说明差别。

在这些单元中，相比通过图10所示的通信单元22a发送并且接收的那些数据，通信单元32a向包括图像捕获设备31的其他设备发送或从其接收不同类型的数据。例如，通信单元32a从图像捕获设备31接收对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像。

存储单元32b所存储的数据的类型与存储在如图10所示的存储单元22b中的那些数据的类型不同。如早先所描述的，在第三实施方式中，图像捕获设备31向确定设备32传输对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像。因此，例如，当从图像捕获设备31接收对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像时，存储单元32b存储对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像。例如，当进行材料确定时，通过随后将描述的确定单元32c来访问存储单元32b，从而做出对对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像的引用。

确定设备32还包括确定单元32c。确定单元32c是使用图像捕获设备31所生成的积分图像来确定对象的材料的处理单元。作为可能的实施，确定单元32c通过计算作为对于照明单元31bA的积分图像的图像A与作为对于照明单元31bB的积分图像的图像B之间的亮度比率来确定对象的材料。图16是示出了不同材料的波长与反射率之间的关系的示例的图形。如图16所示，材料的反射率取决于照明光的波长而不同。因此，对象的材料可以通过将当使用来自照明单元31bA的波长λ_A的光照射对象时捕获的图像的亮度与当使用来自照明单元31bB的波长λ_B的光照射对象时捕获的另一个图像进行比较来确定。例如，确定单元32c将所确定的区域D设置为图像捕获设备31所生成的积分图像。确定单元32c然后计算R(x,y)=IA(x,y)/IB(x,y)，其是针对所确定的区域D中的每个点P(x,y)的图像A中坐标(x,y)处的亮度IA(x,y)与图像B中坐标(x,y)处的亮度IB(x,y)之间的比率。确定单元32c然后确定由此计算的图像A与图像B之间的比率R(x,y)是否小于预定阈值。如果R(x,y)小于预定阈值，则确定单元32c确定对象是由材料α制成。如果R(x,y)等于或大于预定阈值，则确定单元32c确定对象是由材料β制成。

处理顺序

现将说明根据第三实施方式的由材料确定系统30进行的处理的顺序。在该部分，首先将说明由材料确定系统30进行的（1）确定处理，然后将详细说明包括在上述确定处理中的（2）除数确定处理和（3）图像捕获处理。

（1）确定处理

图17是示出了根据第三实施方式的确定处理的流程图。当传感器单元31a在安装区域检测到对象时启动确定处理。如图17所示，当传感器单元31a在安装区域检测到对象（步骤S801）时，确定单元31g执行用于确定除以曝光时间E的除数N的“除数确定处理”（步骤S802）。

图像捕获控制单元31f基于包括包含有确定单元31g所确定的除数N的图像捕获参数的图像捕获指令、按照本文所述次序捕获N个关闭图像、使用照明单元31bA捕获N/2个打开图像并且使用照明单元31bB捕获N个打开图像。图像捕获控制单元31f然后按照本文所述次序使用照明单元31bA捕获N/2个打开图像并且捕获N个关闭图像。以此方式，图像捕获控制单元31f进行“图像捕获处理”，其中捕获2*N个关闭图像、使用照明单元31bA时的N个打开图像和使用照明单元31bB时的N个打开图像（步骤S803）。

计算单元31h然后确定使用照明单元31bA时的N对关闭图像和打开图像、和使用照明单元31bB时的N对关闭图像和打开图像。计算单元31h然后根据对于照明单元31bA和照明单元31bB中的每一个的相应的关闭图像和打开图像的配对来计算N个差图像（步骤S804）。计算单元31h将在步骤S804处计算的对于照明单元31bA和照明单元31bB中的每一个的N个差图像存储在图像存储单元31e中（步骤S805）。

积分单元31j然后获取存储在图像存储单元31e中的针对照明单元31bA和照明单元31bB中的每一个的N个差图像的像素值的和。以此方式，积分单元31j根据对于照明单元31bA的N个差图像和对于照明单元31bB的N个差图像生成对于照明单元31bA的单个积分图像和对于照明单元31bB的单个积分图像（步骤S806）。积分单元31j然后将在步骤S806处生成的积分图像存储在图像存储单元31e中（步骤S807）。图像捕获设备31通过通信单元31d向确定设备32传输对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像（步骤S808）。

图像捕获设备32将对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像存储在存储单元32b中（步骤S809）。图像捕获设备32然后根据在步骤S809中存储在存储单元32b中的对于照明单元31bA的积分图像和对于照明单元31bB的积分图像来计算亮度比率R（步骤S810）。

如果亮度比率R等于或高于预定阈值（在步骤S811处为是），则确定单元32c确定对象是由材料β制成（步骤S812），并且结束处理。如果亮度比率R低于预定阈值（在步骤S811处为否），则确定单元32c确定对象是由材料α制成（步骤S813），并且结束处理。

（2）除数确定处理

图18是示出了根据第三实施方式的除数确定处理的流程图。当步骤S801处的处理在如图17所示的确定处理中被执行时，换言之，当传感器单元31a检测到对象时，启动该处理。

如图18所示，测量单元31k测量输出电流（步骤S901）。确定单元31g然后通过参考作为其中输出电流与除数相关联的信息的关联信息根据使用测量单元测量的输出电流来确定除数N（步骤S902）。确定单元31然后向图像捕获控制单元31f输出包括由此确定的除数N的图像捕获指令（步骤S903），并且结束处理。

（3）图像捕获处理

图19是示出了根据第三实施方式的图像捕获处理的流程图。当从确定单元31g接收到图像捕获指令时，启动该图像捕获处理。

如图19所示，图像捕获控制单元31f通过将曝光时间E除以除数N来计算表示单个图像的曝光时间的单位曝光时间E’（步骤S1001）。

图像捕获控制单元31f然后关闭照明单元31bA和照明单元31bB，并且捕获N个关闭图像（步骤S1002）。图像捕获控制单元31f然后打开照明单元31bA，保持照明单元31bB关闭，并且使用照明单元31bA捕获N/2个打开图像（步骤S1003）。图像捕获控制单元31f然后关闭照明单元31bA，打开照明单元31bB，并且使用照明单元31bB捕获N个打开图像（步骤S1004）。图像捕获控制单元31f然后打开照明单元31bA，关闭照明单元31bB，并且使用照明单元31bA捕获N/2个打开图像（步骤S1005）。图像捕获控制单元31f然后关闭照明单元31bA和照明单元31bB，并且捕获N个关闭图像（步骤S1006）。

最终，图像捕获控制单元31f将通过步骤S1002至步骤S1006的处理而获取的N个关闭图像、使用照明单元31bA时的N个打开图像和使用照明单元31bB时的N个打开图像存储在图像存储单元31e中（步骤S1007），并且结束处理。

第三实施方式所实现的有利效果

如上所述，根据第三实施方式的材料确定系统30在捕获打开图像之前和之后捕获关闭图像。因为根据第三实施方式的材料确定系统30可以降低照明从打开切换至关闭或从关闭切换至打开的频率，并且空写的频率和时间可以被减小。从而，捕获图像的空闲时间可以减少。因此，根据第三实施方式的材料确定系统30可以减少图像捕获时间。

此外，根据第三实施方式的材料确定系统30使用用于测量输出电流的设备和其中输出电流与除数相关联的信息来确定除数。因此，使用根据第三实施方式的材料确定系统30，由于用于确定除数的处理可以被简化，所以可以减少图像捕获时间。例如，因为用于确定除数的打开图像的捕获和外部光评估值的计算可以被省略，所以图像捕获时间可以减小。再例如，因为当外部光低于预定阈值时，计算差图像的处理和生成积分图像的处理可以通过将除数设置为零而被省略，所以图像捕获时间可以减少。

此外，在根据第三实施方式的材料确定系统30中，因为图像捕获时间减少，所以即使当所使用的是低速率并且长间隔的图像传感器捕获图像，图像捕获时间的延长仍能被抑制。因为不昂贵的图像传感器可以使用，所以可以减小成本。

此外，因为打开图像在图像捕获顺序的中心处被连续捕获，所以外部光和对象的变化的影响可以减小。这是因为打开图像具有较高的亮度，相比关闭图像，打开图像更多地受到这样的变化的影响。通过在图像捕获顺序的中心处连续地捕获打开图像，可以进一步减小这样的变化的影响。

此外，因为根据第三实施方式的材料确定系统30基于最佳曝光时间最长的照明来确定除数，所以饱和可以被抑制。因此，可以提高确定准确度。

此外，在根据第三实施方式的材料确定系统30中，使用最佳曝光时间最长的照明对图像的捕获被置于图像捕获顺序的中心。在根据第三实施方式的材料确定系统30中，因为使用最大量信息对图像的捕获被置于图像捕获顺序的中心，所以如对象的位置变化或外部光强度的变化等变动的影响可以减小。

[d]第四实施方式

目前为止，描述了与本发明的设备有关的一些实施方式，但是本发明还可以以除了在上述实施方式所公开的方式以外的各种方式来实施。现将说明包括在本发明中的其他实施方式。

要认证的对象类型

第二实施方式中所说明的是以下示例：脸部认证被作为生物认证来进行。但是，认证区域不限于脸部，并且其他生物信息（如指纹或掌静脉）也可以被使用。例如，掌静脉认证中，手掌是使用相对于人体具有高透光率的照明来辐射的对象，并且图像捕获设备被使得捕获反射光。然后使用由图像捕获设备捕获的皮下静脉图案作为要认证的特征来对人进行认证。因为掌静脉认证在认证中使用对于人眼不可见的静脉图案，所以要认证的特征的泄露风险很低。因此，这样的掌静脉认证可以被用作主要在高安全领域（如银行自动柜员机（ATM））中的个人认证技术。此外，因为掌静脉认证是非接触式认证，其不允许对象触摸传感器，所以在当图像捕获时间被延长时，用户被强迫将他/她的手保持于传感器上方较长时间。因此，通过减小图像捕获时间可以改善方便性。

图像生成的并行处理

在第二实施方式和第三实施方式中说明的示例中所使用的是以下方法：关闭图像和打开图像、差图像和积分图像被顺序地生成。但是，还可以使用以下方法：这些图像被并行生成。例如，当单个关闭图像和单个打开图像被生成时，生成差图像的处理可以启动，并且当每当两个差图像被生成时，对用于生成积分图像的差图像进行积分的处理顺序地被启动。以此方式，关闭图像和打开图像的生成、差图像的生成和积分图像的生成可以并行进行，而无需等待这些图像生成处理中的每个处理完成。以此方式，图像捕获时间可以被减少。

除数确定处理的示例性替代

在第一实施方式至第三实施方式中说明的示例中使用的是以下方法：除了用于计算差图像的打开图像以外，还通过捕获用于确定除数的打开图像来确定除数。但是，用于计算差图像的打开图像还可以用于确定除数。例如，在N/2个关闭图像被捕获之后捕获的N个打开图像可以被用作用于确定除数的打开图像。

图20是示出了该种除数确定处理的示例的流程图。下文所描述的是使用以下方法应用第二实施方式的示例：使用用于计算差图像的打开图像来确定除数。如图12所示，当在门的通过区域检测到用户时，启动图20所示的除数确定处理。如图20所示，确定单元21g将初始值N0设置为除数N（步骤S701）。确定单元21g然后将单位曝光时间E’设置为根据曝光时间E和除数N而计算的E/N（步骤S702）。

确定单元21g然后使得图像捕获控制单元21f基于单位曝光时间E’捕获N/2个关闭图像（步骤S703）。确定单元21g然后使得图像捕获控制单元21f捕获N个打开图像（步骤S704）。确定单元21g根据在步骤S704处捕获的打开图像来计算外部光评估值Ex（步骤S705）。确定单元21g确定外部光评估值Ex是否小于预定阈值Th（步骤S706）。

如果外部光评估值Ex等于或高于预定阈值Th（在步骤S706处为否），则确定单元21g将除数N更新至大于先前值的值，例如，两倍于先前除数的值（步骤S707）。系统控制然后行进至步骤S702，并且确定单元12d重复以下处理：更新除数；设置单位曝光时间E’；捕获关闭图像；捕获打开图像；以及计算外部光评估值Ex，直到外部光评估值Ex达到小于阈值Th的值。如果外部光评估值Ex小于预定阈值Th（步骤S706处为是），则确定单元21g向图像捕获控制单元21f输出在步骤S701或步骤S707使用的除数N（步骤S708），并且结束处理。当除数确定处理完成时，图像捕获设备21进行图12所示的步骤S605及以后的处理。

此时，因为除数是使用由图像捕获控制单元21f捕获的用于计算差图像的N个关闭图像来确定的，所以不需要捕获用于确定除数的打开图像（该图像是不用于计算差图像的图像）。因此，打开图像的捕获次数可以被减少。因此，图像捕获时间可以被减少。

下面所描述的是使用以下方法应用第二实施方式的示例：使用用于计算差图像的打开图像来确定除数。但是，这样的方法也可以应用于第一实施方式或第三实施方式，而不限于第二实施方式。

连续捕获

在第一实施方式至第三实施方式中说明的示例中所使用的是以下方法：N个关闭图像和N个打开图像被捕获。但是，N个关闭图像和N个打开图像可以被连续捕获。图21是图像捕获顺序的示例的示意图。图21所示的是以下图像顺序的示例：当除数N为“4”时，反复捕获图像。下文所说明的是以下示例：连续捕获被应用于第二实施方式。如图21所示，图像捕获控制单元11f在从时间M0至时间M2的时间段上保持照明单元21b关闭，并且在时间M1处临时关闭快门。图像捕获控制单元21f然后使图像存储单元21e存储通过在时间段“M0至M1”上的曝光而获取的关闭图像c1，并且使图像存储单元21e存储通过在时间段“M1至M2”上的曝光而获取的关闭图像c2。图像捕获控制单元21f然后在时间M2处将照明单元21b从关闭切换至打开。此时，花费一定的时间来完成从关闭至打开的切换。因此，假设从关闭至打开的切换花费从时间M2至时间M3的时间，图像捕获控制单元21f针对通过在时间段“M2至M3”上的曝光而获取的图像来对图像存储单元21e进行空写。因为在至打开或关闭的切换完成之前获取的任何图像不在认证中使用，所以存储这样的空值。

图像捕获控制单元21f然后在从时间M3到时间M7的时间段上保持照明打开，并且在时间M4、时间M5、和时间M6处临时关闭快门。因此，通过时间段“M3至M4”上的曝光而获取的打开图像d1、通过时间段“M4至M5”上的曝光而获取的打开图像d2、通过时间段“M5至M6”上的曝光而获取的打开图像d3、和通过时间段“M6至M7”上的曝光而获取的打开图像d4按照本文所列的次序存储在图像存储单元21e中。图像捕获控制单元21f然后在时间M7处将照明单元21b从打开切换至关闭。图像捕获控制单元21f针对通过时间段“M7至M8”上的曝光而获取的图像对图像存储单元21e进行空写。图像捕获控制单元21f然后在从时间M8到时间M10的时间段上保持照明单元21b关闭，并且在时间M9和时间M10处临时关闭快门。在使图像存储单元21e读取通过在时间段“M8至M9”上的曝光而获取的关闭图像c3之后，图像捕获控制单元21f使图像存储单元21e存储通过在时间段“M9至M10”上的曝光而获取的关闭图像c4。该处理被重复直到图像捕获结束指令被接收。当N个关闭图像和N个打开图像被存储在图像存储单元21e中时，图像捕获控制单元21f指示计算单元21h（随后将要描述）计算差图像。

在上面所说明的示例中，连续捕获被应用于第二实施方式。但是，连续捕获也可以应用于第一实施方式或第三实施方式，而不限于第二实施方式。

在本示例中，如果确定用于计算先前差图像或要用于计算后续差图像的关闭图像是在与要用于计算当前差图像的关闭图像被捕获的条件相比更加类似于要用于计算当前差图像的打开图像被捕获的条件的条件下被捕获，则计算单元可以使用用于计算先前差图像或要用于计算后续差图像的关闭图像来计算当前图像。

例如，使用图21所示的示例来说明，当要使用打开图像d5至d8来计算差图像时，计算单元可以通过将这些打开图像与关闭图像c3至c6（图21中的备选1）、关闭图像c4至c7（图21中的备选2）、关闭图像c5至c8（图21中的备选3）或关闭图像c6至c9（图21中的备选4）进行配对来计算差图像。具体地，例如，对于图21所示的备选2，计算单元通过将关闭图像c4与打开图像d5配对，将关闭图像c5与打开图像d6配对，将关闭图像c6与打开图像d7配对以及将关闭图像c7与打开图像d8配对来建立4个配对。计算单元然后通过计算关闭图像c4中的像素与打开图像d5中的像素之间的像素值差来计算差图像cd1。以相同的方式，计算单元根据关闭图像c5和打开图像d6计算差图像cd2，根据关闭图像c6和打开图像d7计算差图像cd3以及根据关闭图像c7和打开图像d8计算差图像cd4。以此方式，通过将打开图像与用于计算先前差图像的关闭图像或用于计算后续差图像的关闭图像进行配对，打开图像可以与在与打开图像被捕获的情况类似的情况下捕获的关闭图像进行配对。以此方式，对象的位置变化或外部光强度的变化的影响可以减小。

使用具有不同分布轮廓的照明的材料确定

在第三实施方式中所说明的是以下示例：使用不同波长的照明。替代地，可以使用具有不同分布轮廓的照明。例如，设置有透镜的照明可以被使用以使得使用通过透镜会聚的聚光来照射对象。使用用于照射对象的聚光（spot light）使得距对象的距离能够被测量。因此，可以提高确定准确度。

图像捕获程序

在上述实施方式中说明的各种处理可以通过使得如个人计算机或工作站等计算机来执行预先准备好的计算机程序来实现。现参考图22说明的是以下示例：执行图像捕获程序的计算机具有与上述实施方式中描述的功能相同的功能。

图22是用于说明根据从第一实施方式至第三实施方式的用于执行图像捕获程序的示例的示意图。如图22所示的，该计算机100包括运算单元110a、扬声器110b、摄相机110c、显示器120和通信单元130。计算机100还包括CPU150、只读存储器（ROM）160、硬盘驱动器（HDD）170和随机存取存储器（RAM）180。这些单元通过总线140来连接。

实现与在第一实施方式中描述的图像捕获控制单元11f、确定单元12d、计算单元12e、积分单元12f和认证单元12g的功能相同的功能的图像捕获程序170a被预先存储在如图22所示的HDD170中。图像捕获程序170a所实现的功能可以适当地以与图1所示的图像捕获控制单元11f、确定单元12d、计算单元12e、积分单元12f和认证单元12g中的每一个相同的方式集成或分离。此外，图像捕获程序170a所实现的功能可以适当地以与图10所示的图像捕获控制单元21f、确定单元21g、计算单元21h、积分单元21j和认证单元22h中的每一个相同的方式集成或分离。此外，图像捕获程序170a所实现的功能可以适当地以与图13所示的图像捕获控制单元31f、确定单元31g、计算单元31h、积分单元31j和确定单元32c中的每一个相同的方式集成或分离。换言之，要存储在HDD170中的所有数据不总是需要存储在HDD170中，并且仅用于处理的数据可以存储在HDD170中。

CPU150然后从HDD170读取图像捕获程序170a，并且将该程序加载至RAM180上。以此方式，图像捕获程序170a用作如图22所示的图像捕获处理180a。图像捕获处理180a将从HDD170读取的各种类型的数据加载至分配给RAM180上的图像捕获处理180a的区域上，并且基于由此加载的这样的数据来执行各种处理。图像捕获处理180a包括由图1所示的图像捕获控制单元11f、确定单元12d、计算单元12e、积分单元12f和认证单元12g来执行的处理，例如图7所示的处理。图像捕获处理180a还包括由图10所示的图像捕获控制单元21f、确定单元21g、计算单元21h、积分单元21j和认证单元22h来执行的处理，例如，图12所示的处理。图像捕获处理180a还包括由图13所示的图像捕获控制单元31f、确定单元31g、计算单元31h、积分单元31j和确定单元32c来执行的处理，例如，图17所示的处理。不是所有的基于CPU150虚拟实现的处理单元总是需要在CPU150上运算,并且仅用于处理的处理单元可以虚拟在CPU150上实现。

图像捕获程序170a不必预先存储在HDD170或ROM160中。例如，这些计算机程序中的每一个可以存储在插入到计算机100中的“便携式物理介质”如软盘（FD)、致密光盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、磁光盘或集成电路（IC）卡等，并且计算机100然后可以从上述便携式介质中获取每个计算机程序并且执行计算机程序。替代地，每个计算机程序可以存储在通过公共电路、互联网、局域网（LAN）或广域网（WAN）等连接至计算机100的另一个计算机或服务器中，并且计算机100可以从该计算机或服务器获取每个计算机程序并且执行计算机程序。

本发明的实施方式可以减少图像捕获时间。

Claims (13)

1.一种图像捕获方法，所述图像捕获方法由包括对对象进行照射的照明单元的图像捕获设备执行，所述图像捕获方法包括：

连续生成一个或更多个关闭图像，其中，在所述照明单元关闭的情况下，捕获所述对象第一次数；

连续生成打开图像，其中，在所述照明单元打开的情况下，捕获所述对象第二次数；

连续生成一个或更多个关闭图像，其中，在所述照明单元关闭的情况下，捕获所述对象所述第一次数；

计算所生成的打开图像中的每个打开图像与在所生成的关闭图像当中和所述打开图像对应的关闭图像之间的差图像；以及

对计算出的差图像进行积分。

2.根据权利要求1所述的图像捕获方法，其中，所述第二次数包括所述第一次数的两倍。

3.根据权利要求1或2所述的图像捕获方法，其中，计算所述差图像包括：

按照生成所述打开图像和所述关闭图像的时间顺序来确定多对打开图像与关闭图像，以及

对于多对打开图像与关闭图像中的每一对计算所述差图像。

4.根据权利要求1或2所述的图像捕获方法，还包括：

根据所述打开图像，计算表示所述打开图像中的外部光的强度的外部光评估值；以及

基于所述外部光评估值确定所述第一次数和所述第二次数。

5.根据权利要求1或2所述的图像捕获方法，其中

计算所述差图像包括：当确定用于计算先前差图像的关闭图像或要用于计算后续差图像的关闭图像是在与要用于计算当前差图像的关闭图像相比所述关闭图像更加类似于要用于计算所述当前差图像的打开图像的条件下被捕获时，使用用于计算所述先前差图像的关闭图像或要用于计算所述后续差图像的关闭图像来计算所述当前差图像。

6.根据权利要求1或2所述的图像捕获方法，还包括：当在不同的捕获条件下捕获图像时，基于在使用最长曝光时间的条件下所捕获的图像来确定所述第一次数和所述第二次数。

7.根据权利要求6所述的图像捕获方法，其中，确定所述第一次数和所述第二次数包括：当所述捕获条件包括与所述照明单元的波长或所述照明单元的分布轮廓有关的条件时，基于在使用所述最长曝光时间的条件下所捕获的图像来确定所述第一次数和所述第二次数。

8.根据权利要求1或2所述的图像捕获方法，其中，生成所述打开图像包括：当在不同捕获条件下捕获图像时，在使用最长曝光时间的条件下生成打开图像之前和之后，在使用较短曝光时间的条件下生成打开图像。

9.根据权利要求8所述的图像捕获方法，其中，生成所述打开图像包括：当所述捕获条件包括与所述照明单元的波长或所述照明单元的分布轮廓有关的条件时，在使用所述最长曝光时间的条件下生成所述打开图像之前和之后，在使用所述较短曝光时间的条件下生成打开图像。

10.根据权利要求1或2所述的图像捕获方法，还包括：基于通过对外部光的强度进行测量的测量单元所测量的外部光的强度来确定所述第一次数和所述第二次数。

11.根据权利要求10所述的图像捕获方法，其中，确定所述第一次数和所述第二次数包括：根据外部光的强度与所述第一次数和所述第二次数相关联的信息，采用与通过所述测量单元所测量的所述外部光的强度对应的第一次数和第二次数。

12.根据权利要求1或2所述的图像捕获方法，其中，生成所述打开图像、生成所述关闭图像、计算所述差图像以及对所述差图像进行积分是独立执行的。

13.一种图像捕获设备，包括：

照明单元，其对对象进行照射；

图像捕获控制单元，其被配置成：连续捕获一个或更多个关闭图像，其中，在所述照明单元关闭的情况下，捕获所述对象第一次数；在捕获了所述一个或更多个关闭图像之后，连续捕获多个打开图像，其中，在所述照明单元打开的情况下，捕获所述对象第二次数；在捕获了所述打开图像之后，连续捕获一个或更多个关闭图像，其中，在所述照明单元关闭的情况下，捕获所述对象所述第一次数；

计算单元，其被配置成：计算所捕获的打开图像中的每个打开图像与在所捕获的关闭图像当中与所述打开图像对应的关闭图像之间的差图像；以及

积分单元，其被配置成对所述差图像进行积分。