CN1617164A - 图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种图像处理设备、相应的验证设备以及图像处理方法。该图像处理设备能够在使用存储装置中存储的多个验证用图像数据进行验证时，缩短验证时间。该验证设备基于正在受验人的图像捕获数据，利用直方图数据生成单元生成直方图数据，利用验证单元指定直方图数据中的像素数据数目的峰值，并且读出存储于存储器中的验证用图像数据以进行验证，该验证用图像数据与最接近于所指定峰值的峰值相链接。存储器中存储的验证用图像数据是基于峰值进行存储的。
Description
技术领域
本发明涉及用于处理例如通过捕获受验对象图像而获得的图像数据的图像处理设备以及相应的方法。
背景技术
在有关的领域中，公知的一种验证设备使用通过生物测量学扫描获得的图像数据来验证(认证)个体。例如，在有关领域的验证设备中，要进行注册的多个人中的每个人都使他(她)的手指被扫描以获得他(她)的指纹，进而生成图像捕获数据。该图像捕获数据被骨架化(skeletonize)以生成验证用图像数据。验证设备在其存储器中存储要进行注册的多个人的多个验证用图像数据。在进行验证时，验证设备例如以注册的顺序从存储器中读出多个验证用图像数据，并将这些验证用图像数据与所检查的图像数据相比较以用于验证。
然而，上述有关领域的验证设备以注册的顺序读出存储器中存储的多个验证用图像数据用于验证，所以如果正在受验的个人验证用图像数据是相对较晚的时候注册的，则存在需要很长时间用于验证的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种图像处理设备和相应的图像处理方法，该图像处理设备能够在使用存储装置中存储的多个验证用图像数据进行验证时，缩短验证时间。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种图像处理设备，该设备包括：直方图数据生成装置，用于基于图像捕获数据，为每个像素值生成指示了指示特定像素值的像素数据的数目的直方图数据，所述图像捕获数据是由通过捕获所要注册对象的图像而获得的多个像素数据组成的，并且每个像素数据指示一个像素值；峰值指定装置，用于对由直方图数据生成装置生成的直方图数据中的预定范围内的像素值，指定指示特定像素值的像素数据的数目的峰值；存储装置，用于存储基于所述图像捕获数据而获得的验证用图像数据；以及处理装置，用于将验证用图像数据写入存储装置中，其中验证用图像数据与对应于该验证用图像数据的、由.峰值指定装置指定的峰值相链接，并且用于对与存储于存储装置中的验证用图像数据相链接的峰值进行排序。
本发明第一方面的图像处理设备的操作模式如下所述。首先，直方图数据生成装置基于图像捕获数据，为每个像素值生成指示了指示特定像素值的像素数据的数目的直方图数据，所述图像捕获数据是由通过捕获所要注册对象的图像而获得的多个像素数据组成的，并且每个像素数据指示一个像素值。然后，峰值指定装置对由直方图数据生成装置生成的直方图数据中的预定范围内的像素值，指定指示了特定像素值的像素数据的数目的峰值。然后，处理装置将验证用图像数据写入存储装置中，其中验证用图像数据与对应于该验证用图像数据的、由峰值指定装置指定的峰值相链接，并且用于对与存储于存储装置中的验证用图像数据相链接的峰值进行排序。
根据本发明的第二方面，提供了一种图像处理方法，包括以下步骤：第一步骤，基于图像捕获数据，为每个像素值生成指示了指示特定像素值的像素数据的数目的直方图数据，所述图像捕获数据是由通过捕获所要注册对象的图像而获得的多个像素数据组成的，并且每个像素数据指示一个像素值；第二步骤，对在第一步骤处生成的直方图数据中的预定范围内的像素值，指定指示了特定像素值的像素数据的数目的峰值；第三步骤，基于所述图像捕获数据，生成验证用图像数据；以及第四步骤，将在第三步骤处生成的验证用图像数据写入存储装置中，其中验证用图像数据与对应于该验证用图像数据的、在第二步骤处指定的峰值相链接，并且对与存储于存储装置中的验证用图像数据相链接的峰值进行排序。
本发明第二方面的图像处理方法的操作模式如下所述。首先，第一步骤基于图像捕获数据，为每个像素值生成指示了指示特定像素值的像素数据的数目的直方图数据，所述图像捕获数据是由通过捕获所要注册对象的图像而获得的多个像素数据组成的，并且每个像素数据指示一个像素值。然后，第二步骤对在第一步骤处生成的直方图数据中的预定范围内的像素值，指定指示了特定像素值的像素数据的数目的峰值。第三步骤基于所述图像捕获数据来生成验证用图像数据。然后，第四步骤将在第三步骤处生成的验证用图像数据写入存储装置中，其中验证用图像数据与对应于该验证用图像数据的、在第二步骤处指定的峰值相链接，并且对与存储于存储装置中的验证用图像数据相链接的峰值进行排序。
附图说明
通过下面对优选实施例的描述并参考附图，本发明的这些以及其它目的和特征将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的验证系统的配置示图；
图2是用于解释图1中示出的验证单元和直方图数据生成单元的处理的图表；
图3是用于解释图1中示出的参考表的示图；
图4是用于解释图1中示出的验证设备在注册时的操作的流程图；
图5是用于解释图1中示出的验证单元更新参考表数据的示图；
图6是用于解释图1中示出的验证单元更新参考表数据的示图；
图7是用于解释图1中示出的验证设备在验证时的操作的流程图；
图8是用于解释图1中示出的验证单元使用参考表数据的模式的示图；以及
图9是根据本发明第二实施例的验证系统的配置示图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的优选实施例。
首先，将解释本发明要求保护的配置和实施例的配置之间的对应。
图1和图9中示出的直方图数据生成单元15对应于本发明的直方图数据生成装置，存储器16对应于存储装置。此外，通过验证单元17执行图4中示出的步骤ST2与图7中示出的步骤ST12的处理来实现本发明的峰值指定装置。并且通过验证单元17执行图4中示出的步骤ST5或图7中示出的步骤ST13至ST19的处理来实现本发明的处理装置。
第一实施例
图1是根据第一实施例的验证系统1的配置示图。如图1所示，验证系统具有例如图像捕获设备2和验证设备3。
图像捕获设备2
如图1所示，图像捕获设备2具有例如照明单元10、光学透镜12和成像单元13。
照明单元10由例如卤素灯配置，并且通过电磁波(例如近红外射线)照亮正在注册的人11和正在受验的人21的多个部分(例如它们的手)。在注册时，照明单元10通过例如近红外射线照亮正在注册的人11，这在稍后加以解释。此外，在验证时，照明单元10通过例如近红外射线照亮正在受验的人21，这在稍后加以解释。正在注册的人11和正在受验的人21是生物学有机体。当使用电磁波照亮他们的时候，与其它波长范围的电磁波相比，波长在600nm至1300nm的从红光到红外线区域的近红外射线具有较高的透射性能。在该波长范围内，血液中血红蛋白对光的吸收变得显著。例如，当通过近红外射线照亮正在注册的人11和正在受验的人21的手背，并且捕获从手掌一侧透射的光的时候，因为电磁波被血液中的血红蛋白吸收，所以在所获得的图像捕获数据中，对应于手掌一侧表面附近处的厚血管的区域与其它区域相比，显得较暗。血管的脉络是在生长过程中形成的并且是获得性的，所以血管的形状因人而异。在本实施例中，通过捕获血管的图像获得的图像数据作为每个个体特有的识别信息被用于验证(认证)。
光学透镜12将来自正在注册的人11或正在受验的人21的透射光聚焦到成像单元13。成像单元13基于经由光学透镜12聚焦的透射光生成图像捕获数据IMG。成像单元13例如是电荷耦合器件(CCD)型图像传感器或互补金属氧化物半导体(C-MOS)型图像传感器。图像捕获数据IMG由配置这些传感器的像素的像素数据组成。根据对应于像素数据的像素的聚焦结果，每个像素数据指示一个像素值。
验证设备3
如图1所示，验证设备3具有例如验证与检验用数据生成单元14、直方图数据生成单元15、存储器16和验证单元17。验证与检验用数据生成单元14灰度等级化在注册时从图像捕获设备2输入的图像捕获数据IMG并对其进行骨架化，以生成验证用图像数据VER并将其输出到验证单元17。此外，验证与检验用数据生成单元14灰度等级化在验证时从图像捕获设备2输入的图像捕获数据IMG并对其进行骨架化，以生成检验图像数据CHK并将其输出到验证单元17。同样，验证与检验用数据生成单元14将例如256色的灰度等级转换应用到图像捕获数据IMG上，以生成图像数据。然后，在灰度等级转换之后，验证与检验用数据生成单元14通过使用模函数将退缩处理(atrophication)应用于图像数据，以细化对验证有用的图案(例如示出血管的图案)，并且只提取这些图案的中心部分，进而生成验证用图像数据VER和检验图像数据CHK。
直方图数据生成单元15将256色的灰度等级转换应用到例如图像捕获数据IMG上，以生成由多个像素数据组成的图像数据，根据灰度等级转换，每个像素数据指示一个像素值。然后，直方图数据生成单元15生成直方图数据HST，直方图数据HST基于用于配置图像数据的像素数据来指示每个像素值的像素数据数目，并将直方图数据HST输出到验证单元17。直方图数据生成单元15将例如上述的处理应用于图2中示出的图像捕获数据IMG1和IMG2中的每个，以生成直方图数据HST1和HST2。注意，还可以在验证与检验用数据生成单元14和直方图数据生成单元15之前提供灰度等级转换电路用于执行灰度等级转换，并且在验证与检验用数据生成单元14和直方图数据生成单元15中使用灰度等级转换电路的输出。
存储器16以文件格式存储例如由验证与检验用数据生成单元14生成的验证用图像数据VER。
验证单元17将验证用图像数据VER注册在存储器16中，并且使用验证用图像数据VER来验证检验图像数据CHK。验证单元17保存例如图3中示出的参考表数据RTB。参考表数据RTB具有指示下述内容的条目：验证用图像数据VER的文件名VER_FN，所述验证用图像数据VER通过捕获正在注册的人的图像而取得；其峰值P和存储器16中对应于正在注册的每个人而写入验证用图像数据VER的地址ADR。峰值P指示在下文将要解释的直方图数据HST的像素值的预定像素值范围RANGE内的像素数据数目的峰值(最大值)。这些条目基于峰值P进行排序。在图3示出的示例中，参考表数据RTB具有与六个正在注册的人PSN1至PSN6相对应的六个条目。
接下来，将详细解释与验证设备3的操作有关的验证单元17的操作。
注册时的操作
图4是用于解释验证设备3在注册时的操作的流程图。例如，验证单元17将正在注册的多个人中的每个人作为正在注册的人11，为其执行下述注册过程。
步骤ST1
验证设备3的验证与检验用数据生成单元14和直方图数据生成单元15接收在图像捕获设备2中获得的正在注册的人11的图像捕获数据IMG作为输入。然后，直方图数据生成单元15将256色的灰度等级转换应用于从图像捕获设备2输入的图像捕获数据IMG，然后生成直方图数据HST，并将直方图数据HST输出到验证单元17。
步骤ST2
验证单元17指定从直方图数据生成单元15输入的直方图数据HST的像素值范围RANGE(图2中示出)内的像素数据数目的峰值P。
步骤ST3
验证单元17将验证与检验用数据生成单元14输入的验证用图像数据VER以文件格式写入存储器16。同时，验证单元17为该文件分配文件名VER_FN。
步骤ST4
验证单元17向参考表数据RTB中增加指示下述内容的条目：在步骤ST3分配的文件名VER_FN、在步骤ST2指定的峰值P、以及存储器16中对应于在步骤ST3写入验证用图像数据VER的地址ADR。例如，验证单元17增加指示下述内容的条目作为图3中所示出的参考表数据RTB的最后条目：文件名VER_FN7、峰值P7(＝1500)、以及对应的地址ADR7，以在图3中示出的正在注册的人PSN6之后，为正在注册的人PSN7生成如图5所示的参考表数据RTB。
步骤ST5
验证单元17基于峰值P对在步骤ST4处生成的参考表数据RTB进行排序，以更新为如图6所示的那样。
验证时的操作
图7是用于解释验证设备3在验证时的操作的流程图。
步骤ST11
验证设备3的验证与检验用数据生成单元14和直方图数据生成单元15接收在图像捕获设备2中获得的正在受验的人21的图像捕获数据IMG作为输入。然后，直方图数据生成单元15将256色的灰度等级转换应用于从图像捕获设备2输入的图像捕获数据IMG，然后生成直方图数据HST，并将直方图数据HST输出到验证单元17。此外，验证与检验用数据生成单元14灰度等级化从图像捕获设备2输入的图像捕获数据IMG并对其进行骨架化，以生成检验图像数据CHK并将其输出到验证单元17。
步骤ST12
验证单元17指定在步骤ST11中从直方图数据生成单元15输入的直方图数据HST的像素值范围RANGE(图2中示出)内的像素数据数目的峰值P。
步骤ST13
验证单元17在图7中示出的参考表数据RTB中的条目中检索并指定具有最接近于在步骤ST12处指定的峰值P的峰值的条目。例如，当步骤ST12中指定的峰值P等于1510时，验证单元17指定参考表数据RTB中已注册人PSN7的条目，如图8所示。
步骤ST14
验证单元17基于在步骤ST13指定的条目的地址来从存储器16读出验证用图像数据VER。然后，验证单元17匹配并比较在步骤ST11处生成的检验图像数据CHK和所读出的验证用图像数据VER。
步骤ST15
当验证单元17通过步骤ST14或稍后解释的步骤ST19的比较而指示存在匹配时，例程前进到步骤ST16。如果没有匹配，则例程前进到步骤ST17。
步骤ST16
验证单元17判定对应于检验图像数据CHK的验证用图像数据VER被存储于存储器16中，从而正在受验的人21是合法的。
步骤ST17
验证单元17判定图7中示出的参考表数据RTB中的所有条目的验证用图像数据VER是否都被用于验证。如果判定为是，则例程前进到步骤ST18，如果判定为否，则例程前进到步骤ST19。
步骤ST18
验证单元17判定对应于检验图像数据CHK的验证用图像数据VER没有存储于存储器16中，从而正在受验的人21是非法的。
步骤ST19
无论何时执行步骤ST19，验证单元17还可以从参考表数据RTB中在注册时排序的峰值之间以下述顺序选择条目，所述顺序是从距离在步骤ST13处指定的条目(峰值)的排序位置最近的排序位置(这里也被称为“第一排序位置”)到最远排序位置，所述条目即为位于第一排序位置周围的排序位置(这里也被称为“第二排序位置”)。例如，当步骤ST13处指定的峰值P等于1510时，验证单元17在步骤ST13处指定已注册人PSN7的条目，之后无论何时执行步骤ST19，依次选择已注册人PSN3、PSN2、PSN1、PSN5、PSN4和PSN6的条目。验证单元17基于所选择项目的地址ADR来从存储器16读出验证用图像数据VER。然后，验证单元17匹配并比较在步骤ST11处生成的检验图像数据CHK和所读出的验证用图像数据VER。验证单元17还可以从图7中所示的参考数据表RTB中的未匹配条目中检索并标识出具有最接近于在步骤ST13处指定的峰值P的峰值的条目。
如上所述，当如利用图4所解释的那样将验证用图像数据VER的文件写入存储器16时，如利用图6所解释的那样，验证设备3基于峰值P对参考数据表RTB进行排序。此外，如利用图7所解释的那样，验证设备3从参考表数据RTB中指定最接近于峰值P的峰值，其中峰值P是对应于检验图像数据CHK而被指定的，并且验证设备3使用对应于所指定峰值的验证用图像数据VER来进行初始验证。并且，它随后使用对应于下述峰值的验证用图像数据VER来进行验证，所述峰值位于所指定峰值周围的排序位置处。为此，根据验证设备3，对应于与检验图像数据CHK接近的峰值的验证用图像数据VER可以被用来在优先级的基础上进行验证。当正在受验的人21是合法的人时，在相对较早的步骤ST15阶段就可以获得匹配。也就是说，根据验证设备3，和以注册顺序使用验证用图像数据VER的情形(如有关领域中的情形)相比，验证时间可以被缩短。
第二实施例
在第一实施例中，如图1所示，举例说明了验证与检验用数据生成单元14基于来自成像单元13的图像捕获数据IMG而生成验证用图像数据VER和检验图像数据CHK的情形。在第二实施例的验证系统103中，如图9所示，验证与检验用数据生成单元114基于来自直方图数据生成单元15的直方图数据HST而生成验证用图像数据VER和检验图像数据CHK。除验证与检验用数据生成单元114之外的其余配置与第一实施例中的相同。
验证与检验用数据生成单元114例如在直方图数据HST中的第一像素值范围内指定用于指示预先确定的多个像素数据的像素值，并且指定第二像素值范围，该第二像素值范围不超过所指定的像素值中的最大像素值。接下来，验证与检验用数据生成单元114在第一像素值范围中的所指定第二像素值范围内映射直方图数据HST以生成新直方图数据HSTa。然后，验证与检验用数据生成单元114将预定的过滤操作应用于直方图数据HSTa以生成图像数据。然后，验证与检验用数据生成单元114对该图像数据进行骨架化以生成验证用图像数据VER和检验图像数据CHK。还是根据第二实施例，获得了与第一实施例相同的效果。
本发明不限于上述实施例。在这些实施例中，正在受验的人的手指被举例说明为本发明的注册对象和受验对象，但是该对象可以是手指之外的身体的其它部分。此外，本发明的注册对象和受验对象不需要是活体组织。
如上所述，根据本发明，可以提供一种图像处理设备和相应的图像处理方法，该设备能够在使用存储装置中存储的多个验证用图像数据进行验证时，缩短验证时间。对于在工业方面的具体应用，本发明可以应用于例如用于处理通过捕获受验对象的图像而获得的图像数据的图像处理设备。
尽管已经参考为说明的目的而选择的等同实施例描述了本发明，但是对本领域技术人员来说很明显，可以在不脱离本发明的基本概念和范围的情况下对这些实施例进行各种修改。
Claims (8)
1.一种图像处理设备，包括：
直方图数据生成装置，用于基于图像捕获数据，为每个像素值生成指示了指示特定像素值的像素数据的数目的直方图数据，所述图像捕获数据是由通过捕获所要注册对象的图像而获得的多个像素数据组成的，并且每个像素数据指示一个像素值；
峰值指定装置，用于对由所述直方图数据生成装置生成的所述直方图数据中的预定范围内的像素值，指定指示特定像素值的所述像素数据的数目的峰值；
存储装置，用于存储基于所述图像捕获数据而获得的验证用图像数据；以及
处理装置，用于将所述验证用图像数据写入所述存储装置中，其中所述验证用图像数据与对应于该验证用图像数据的、由所述峰值指定装置指定的所述峰值相链接，并且用于对与存储于所述存储装置中的所述验证用图像数据相链接的所述峰值进行排序。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中：
所述直方图数据生成装置基于通过捕获受验对象的图像获得的所述图像捕获数据来生成所述直方图数据，
所述峰值指定装置在所述受验对象的所述直方图数据中的预定像素值范围内，指定指示了像素值的所述图像数据的数目的峰值，以及
所述处理装置从所述经排序的峰值中选择与为所述受验对象指定的峰值最接近的峰值，并且使用存储于所述存储装置中的、对应于所述所选择峰值的所述验证用图像数据和所述检验用图像数据进行初始验证。
3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中所述处理装置
还从所述经排序的峰值中，从在距离上与所述受验对象的所述所指定峰值的第一排序位置最接近的排序位置到最远排序位置，选择位于所述第一排序位置周围的第二排序位置，以及
连续地在对应于被排序在所述所选择的第二排序位置处的所述峰值的、存储于所述存储装置中的所述验证用图像数据和所述检验用图像数据之间进行所述验证。
4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中所述处理装置生成参考数据，所述参考数据对应地示出所述峰值和对应于所述峰值的所述验证用图像数据的存储地址，所述处理装置还对所述参考数据中的所述峰值进行排序。
5.根据权利要求1所述的图像处理设备，还包括验证用数据生成装置，用于对所述图像捕获数据进行骨架化，以生成所述验证用图像数据。
6.根据权利要求1所述的图像处理设备，还包括验证用数据生成装置，用于基于由所述直方图数据生成装置生成的所述直方图数据，生成所述验证用图像数据。
7.一种图像处理方法，包括：
第一步骤，基于图像捕获数据，为每个像素值生成指示了指示特定像素值的像素数据的数目的直方图数据，所述图像捕获数据是由通过捕获所要注册对象的图像而获得的多个像素数据组成的，并且每个像素数据指示一个像素值；
第二步骤，对在所述第一步骤处生成的所述直方图数据中的预定范围内的像素值，指定指示特定像素值的所述像素数据的数目的峰值；
第三步骤，基于所述图像捕获数据，生成验证用图像数据；以及
第四步骤，将在所述第三步骤处生成的所述验证用图像数据写入存储装置中，其中所述验证用图像数据与对应于该验证用图像数据的、在所述第二步骤处指定的所述峰值相链接，并且对与存储于所述存储装置中的所述验证用图像数据相链接的所述峰值进行排序。
8.根据权利要求7所述的图像处理方法，还包括：
第五步骤，基于通过捕获受验对象的图像而获得的所述图像捕获数据来生成所述直方图数据，
第六步骤，在所述受验对象的所述直方图数据中的预定像素值范围内，指定指示了像素值的所述图像数据的数目的峰值，以及
第七步骤，从所述经排序的峰值中选择与为所述受验对象指定的峰值最接近的峰值，并且使用存储于所述存储装置中的、对应于所述所选择峰值的所述验证用图像数据和所述检验用图像数据进行初始验证。
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