JP2015170322A - 画像処理装置、生体認証装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被写体に光を照射する光源と、前記被写体を撮像する撮像素子と、前記被写体上の複数の位置の輝度を測定する輝度算出部と、前記複数の位置の夫々毎に、当該位置から前記光源までの距離及び当該位置における輝度に応じた補正係数を算出する係数算出部とを備えるように構成する。
【選択図】図5
Description
Y=(Z/f)・y
基本補正処理では、撮影画像の輝度I(x,y)に対して次のような補正係数α(x,y)で表される補正処理を施す。ここで、Drは光源からリファレンス物体8上の位置までの距離を表し、Pは定数である。
補正処理を施された撮影画像の輝度I'(x,y)は、次式で表すことができる。
=I(x,y)・[P/{Ir(x,y)・Dr 2(x,y)}]
上記補正係数α(x,y)の式中、係数{Ir(x,y)・Dr 2(x,y)}は、リファレンス物体8の輝度値が(1/D2)に比例する場合の周辺減光を表す。補正係数α(x,y)は、この係数{Ir(x,y)・Dr 2(x,y)}の逆数に基づいており、SFS計算モデル用の補正を行う。
α(x,y)=P/{Ir(x,y)・Dr 2(x,y)}
で表される補正処理を実行するための、撮影画像の輝度I(x,y)に対する補正係数α(x,y)を算出して記憶部22に記憶する、係数算出部の一例である。補正処理部241は、制御部21の制御下で、撮影画像の輝度I(x,y)に
I'(x,y)=I(x,y)・α(x,y)
=I(x,y)・[P/{Ir(x,y)・Dr 2(x,y)}]
なる補正式で表される補正処理を施した撮影画像の輝度I'(x,y)をさらに算出して記憶部22に記憶するようにしても良い。
ここで、Ir,Z(x,y)は、フィッテングの結果として求めるリファレンス物体8の座標(x,y)における輝度値である。また、Drは、高さZにリファレンス物体8が存在する場合の撮影装置1Bの光源からリファレンス物体8までの距離である。さらに、A(x,y),B(x,y),C(x,y)は、画像上の点(x,y)に対応する位置におけるフィッティングの計算式の係数である。フィッティングの計算式の係数は、上記の式からも分かるように、画像上の点(x,y)毎に異なった値を持つ。
Y=(Z/f)・y
このため、光源からリファレンス物体8までの距離Drは、次の式から求めることができる。
上記計算式では、リファレンス物体8の輝度値は被写体までの距離Drに対して、Drのマイナス2乗、Drのマイナス1乗、Drの0乗(=定数項)の3つから成ることを仮定している。点光源モデルのような理想的条件では、Drのマイナス2乗項のみが有効であるが、実際の撮影装置1BではDrのマイナス2乗項だけでは表せない項が存在するため、上記の係数B,Cも含めて計算を行う。
なお、リファレンス物体8の輝度値を求めるのに用いる上記の式は、距離Drに依存する形式で表現されている。しかし、リファレンス物体8上の注目点の法線方向と撮影装置1A(または、1B)の光源と着目点とを結ぶ仮想線がなす角度をΔθで表すと、リファレンス物体8の輝度値を求めるのに用いる上記の式には、より正確にはcosΔθの項が含まれる。このcosΔθの項は、リファレンス物体8上の注目点の位置に応じて角度Δθが異なり光量低下の度合が異なることを表している。距離Drと比較すると、cosΔθの項は影響の度合いが比較的小さいため、上記の例では省略しているが、cosΔθの項を考慮してリファレンス物体8の輝度値を求めるようにしても良い。
図17は、リファレンス物体の輝度値の平滑化の一例を説明する図である。手のひら3の静脈を撮影する撮影装置1A(または、1B)の場合、図6(または、図12)に示すように、光源(LED11B)が撮影光学系15を中心に撮影光学系15の周囲に配置されている。そこで、例えば図17において○印で示す、撮影画像上の互いに対称位置にある4点の輝度値の平均値に対して上記のフィッティングを行うことで、ノイズ低減効果を得ることができる。
図18は、リファレンス物体の輝度値のフィッティング係数の保存の一例を説明する図である。手のひら3の静脈を撮影する撮影装置1A(または、1B)の場合、図6(または、図12)に示すように、光源(LED11B)が撮影光学系15を中心に撮影光学系15の周囲に配置されている。このため、上記の係数A,B,Cのデータは、例えば図18において梨地で示す、撮影画像の1/4の領域について演算及び保存するだけで十分である。この結果、計算処理部242などの計算処理の高速化を図り、計算処理で利用する記憶部22の記憶領域を削減する係数削減効果を得ることができる。
SFS計算モデルに基づく計算には、SFS計算モデルによって比較的長い処理時間が必要となる場合がある。例えば、上記非特許文献3の方法では、微分方程式を繰り返し演算によって数値的に解くことで解を得るため、計算の条件(画像の解像度や必要な精度)によっては計算の処理時間が長くなってしまう。一方、被写体の傾きを検出する場合は、被写体の細かい凹凸情報は不要である。そこで、被写体の撮影画像を縮小して処理することにより、必要な情報(傾き情報)を得つつ、計算処理を高速化することができる。
また、SFS計算モデルに基づく計算で得られた三次元情報を、生体認証処理における正規化処理だけでなく、利用者に対する誘導のに利用しても良い。この場合、利用者の手の平3の撮影画像に対してSFS計算モデルに基づく計算を行い三次元情報を取得し、手のひら3が傾いている場合には、利用者に対して手のひら3の傾きの補正を促すメッセージを表示するなどしても良い。このような場合、被写体の細かい凹凸情報は不要である。。そこで、被写体の撮影画像をさらに縮小して処理することにより、必要な情報(傾き情報)を得つつ、計算処理をさらに高速化することができる。
(付記1)
被写体に光を照射する光源と、
前記被写体を撮像する撮像素子と、
前記被写体上の複数の位置の輝度を測定する輝度算出部と、
前記複数の位置の夫々毎に、当該位置から前記光源までの距離及び当該位置における輝度に応じた補正係数を算出する係数算出部と、
を備えたことを特徴とする、画像処理装置。
(付記2)
前記係数算出部は、前記被写体の前記光源からの距離毎に補正係数を算出することを特徴とする、付記1記載の画像処理装置。
(付記3)
光を照射された生体の画像を撮像する撮像素子と、
前記画像内の複数の位置の輝度を測定する輝度算出部と、
前記画像内の複数の位置の夫々毎に、当該位置に対応するリファレンス物体上の位置から前記リファレンス物体に前記光を照射する光源までの距離、及び前記リファレンス物体の当該位置における輝度値に応じて算出された補正係数を記憶する記憶部と、
前記複数の位置の夫々毎に、当該位置における前記輝度を当該位置における前記補正係数に基づいて補正する輝度補正部と、
を備えたことを特徴とする、生体認証装置。
(付記4)
前記距離が長いほど前記輝度の補正量が大きいことを特徴とする、付記3記載の生体認証装置。
(付記5)
前記補正係数は、前記輝度の逆数に比例し、前記生体上の各位置から前記光源までの距離のマイナス2乗に比例することを特徴とする、付記4記載の生体認証装置。
(付記6)
前記輝度の分布から前記生体の傾きを算出する角度算出部をさらに備えたことを特徴とする、付記3乃至5のいずれか1項記載の生体認証装置。
(付記7)
前記生体の傾きに基づき、前記生体上の位置を補正する角度補正部をさらに備えたことを特徴とする、付記6記載の生体認証装置。
(付記8)
前記光源から前記生体までの距離を測定する測距機能を有する測距部をさらに備えたことを特徴とする、付記3乃至7のいずれか1項記載の生体認証装置。
(付記9)
光源からの光を照射された被写体を撮影装置により撮影して撮影画像を取得し、
前記撮影画像に基づき、前記被写体上の複数の位置の輝度をプロセッサにより測定し、
前記複数の位置の夫々毎に、当該位置から前記光源までの距離及び当該位置における輝度に応じた補正係数を前記プロセッサにより算出する
ことを特徴とする、画像処理方法。
(付記10)
前記被写体の前記光源からの距離毎に補正係数を前記プロセッサにより算出することを特徴とする、付記9記載の画像処理方法。
(付記11)
コンピュータに、撮影装置により撮影された、光源からの光を照射された被写体の撮影画像に対する画像処理を実行させるプログラムであって、
前記撮影画像に基づき、前記被写体上の複数の位置の輝度を測定する手順と、
前記複数の位置の夫々毎に、当該位置から前記光源までの距離及び当該位置における輝度に応じた補正係数を前記プロセッサにより算出する手順と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
(付記12)
前記被写体の前記光源からの距離毎に補正係数を算出する手順を前記コンピュータにさらに実行させることを特徴とする、付記11記載のプログラム。
(付記13)
コンピュータに、撮影装置により撮影された、光源からの光を照射された生体の撮影画像に基づく生体認証処理を実行させるプログラムであって、
前記撮影画像内の複数の位置の輝度を測定する算出手順と、
記憶部に記憶された、前記撮影画像内の複数の位置の夫々毎の、当該位置に対応する前記生体上の位置から前記光源までの距離、及び当該位置における輝度値に応じた補正係数に基づき、前記複数の位置の夫々毎に、当該位置における前記輝度を補正する補正手順と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
(付記14)
前記距離が長いほど前記輝度の補正量が大きいことを特徴とする、付記13記載のプログラム。
(付記15)
前記補正係数は、前記輝度の逆数に比例し、前記生体上の各位置から前記光源までの距離のマイナス2乗に比例することを特徴とする、付記14記載のプログラム。
(付記16)
前記輝度の分布から前記生体の傾きを算出する手順を前記コンピュータにさらに実行させることを特徴とする、付記13乃至15のいずれか1項記載のプログラム。
(付記17)
前記生体の傾きに基づき、前記生体上の位置を補正する手順を前記コンピュータにさらに実行させることを特徴とする、付記16記載のプログラム。
(付記18)
前記光源から前記生体までの距離を測定する測距手順を前記コンピュータにさらに実行させることを特徴とする、付記13乃至17のいずれか1項記載のプログラム。
1,1A,1B 撮影装置
10 基板
11B LED
12 導光体
15 撮影光学系
16 照明光学系
20−1,20−3 画像処理装置
20−2,20−4 生体認証装置
21 制御部
22 記憶部
23 データベース部
24−1〜24−4 処理部
25 特徴抽出部
26 照合処理部
Claims (10)
- 被写体に光を照射する光源と、
前記被写体を撮像する撮像素子と、
前記被写体上の複数の位置の輝度を測定する輝度算出部と、
前記複数の位置の夫々毎に、当該位置から前記光源までの距離及び当該位置における輝度に応じた補正係数を算出する係数算出部と、
を備えたことを特徴とする、画像処理装置。 - 前記係数算出部は、前記被写体の前記光源からの距離毎に補正係数を算出することを特徴とする、請求項1記載の画像処理装置。
- 光を照射された生体の画像を撮像する撮像素子と、
前記画像内の複数の位置の輝度を測定する輝度算出部と、
前記画像内の複数の位置の夫々毎に、当該位置に対応するリファレンス物体上の位置から前記リファレンス物体に前記光を照射する光源までの距離、及び前記リファレンス物体の当該位置における輝度値に応じて算出された補正係数を記憶する記憶部と、
前記複数の位置の夫々毎に、当該位置における前記輝度を当該位置における前記補正係数に基づいて補正する輝度補正部と、
を備えたことを特徴とする、生体認証装置。 - 前記距離が長いほど前記輝度の補正量が大きいことを特徴とする、請求項3記載の生体認証装置。
- 前記補正係数は、前記輝度の逆数に比例し、前記生体上の各位置から前記光源までの距離のマイナス2乗に比例することを特徴とする、請求項4記載の生体認証装置。
- 前記輝度の分布から前記生体の傾きを算出する角度算出部をさらに備えたことを特徴とする、請求項3乃至5のいずれか1項記載の生体認証装置。
- 前記生体の傾きに基づき、前記生体上の位置を補正する角度補正部をさらに備えたことを特徴とする、請求項6記載の生体認証装置。
- 前記光源から前記生体までの距離を測定する測距機能を有する測距部をさらに備えたことを特徴とする、請求項3乃至7のいずれか1項記載の生体認証装置。
- 光源からの光を照射された被写体を撮影装置により撮影して撮影画像を取得し、
前記撮影画像に基づき、前記被写体上の複数の位置の輝度をプロセッサにより測定し、
前記複数の位置の夫々毎に、当該位置から前記光源までの距離及び当該位置における輝度に応じた補正係数を前記プロセッサにより算出する
ことを特徴とする、画像処理方法。 - コンピュータに、撮影装置により撮影された、光源からの光を照射された生体の撮影画像に基づく生体認証処理を実行させるプログラムであって、
前記撮影画像内の複数の位置の輝度を測定する算出手順と、
記憶部に記憶された、前記撮影画像内の複数の位置の夫々毎の、当該位置に対応する前記生体上の位置から前記光源までの距離、及び当該位置における輝度値に応じた補正係数に基づき、前記複数の位置の夫々毎に、当該位置における前記輝度を補正する補正手順と
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
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