JP6838368B2 - 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents
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Description
次に、画像に対して平面展開処理を適用する実施例1を、図7と共に説明する。図7は、実施例1の構成の一例を示すブロック図である。実施例1では、手のひら静脈認証において、撮影した手のひらの画像に平面展開処理を適用する。
一実施例で想定している光学モデルについて説明する。3次元座標系(X,Y,Z)を仮定し、中心に撮影装置22の照明部22−1(又は、光源)及びレンズ中心が存在するものと仮定する。レンズの焦点距離をFとし、ピンホールカメラモデルを想定する。画像上の座標は、小文字のx,yで表す。ピンホールカメラモデルの場合、画像上の点(x,y)は、3次元座標(X,Y,Z)と(式7)の如き関係を有する。
図8は、一実施例における照合処理の一例を説明するフローチャートである。図8に示す照合処理は、例えば図1に示すCPU11により実行可能である。
図8に示すステップS12の正規化処理は、一実施例では、平面展開処理を入力画像に適用する。一般に、画像変換処理では、変換後の座標(x',y')を着目点とし、変換前の座標(x,y)を求める処理を行う。これは、座標上の点は、整数であるために必要な処理である。つまり、変換前座標(x,y)を着目点とすると、対応する変換後座標(x',y')は実数座標になってしまい、画像を算出することができない。このため、一般的には、変換後の座標(x',y')を注目点とし、対応する変換前座標(x,y)を求める。座標(x,y)は、一般に実数座標となるが、線形補完やBiCubic補完等から該当座標の輝度値を算出できる。
平面展開処理の概要は上記の通りである。なお、実際には、被写体が手のひらの場合、手のひら全体の傾きを補正する処理が必要となる。手のひら全体の傾きを補正する処理は、2次曲面を平面展開した展開平面を、水平な平面である最終平面に回転させることに相当する。具体的には、展開平面の法線ベクトルが、垂直方向の単位ベクトル(0,0,1)に重なるように回転処理を行う。
次に、実施例1における対応点算出処理を、図10と共に説明する。図10は、対応点算出処理の一例を説明するフローチャートであり、図9に示すステップS24の処理に対応する。
(実施例2)
図14は、実施例2の構成の一例を示すブロック図である。図14中、図7と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図14に示すように、正規化処理部28−2は、図7に示す画像構成部286に代えて、特徴データ補正部287を有する。特徴データ補正部287は、算出した座標の対応点の情報から、補正後の特徴データを算出する。
上記実施例1と上記実施例2とでは、座標変換の計算を行う順番が異なる。上記実施例2では、上記実施例1とは逆の順番で座標変換の計算を行う。具体的には、入力画像の特徴点の補正前の座標(x,y)を処理対象として、ループを実行する。
次に、実施例2における対応点算出処理を、図18と共に説明する。図18は、対応点算出処理の一例を説明するフローチャートであり、図17に示すステップS63の処理に対応する。上記実施例2では、上記実施例1とは処理順序が逆になる。また、上記実施例2における直線の法線ベクトルは、全点で共通の値v1を持つため、上記実施例1と比較すると演算処理を簡略化できる。
上記実施例1及び上記実施例2では、対応点算出処理の際、断面平面Rを設定して3次元の問題を2次元に落とすが、対応点算出処理は、このような算出処理に限定されない。対応点算出処理は、3次元形状データに対して直接適用しても良い。つまり、3次元の法線ベクトルを求め、求めた3次元の法線ベクトルから対応点を求めても良い。
(付記1)
被写体の画像から取得した、前記被写体の3次元形状を2次曲面で近似する手段と、
前記画像のデータに、前記2次曲面を展開平面に展開する平面展開処理を適用する手段と、
前記平面展開処理の前後の対応点を算出する手段と、
算出した前記対応点から、正規化された画像のデータを生成する手段と、
を備え、
前記対応点を算出する手段は、前記被写体の基準点に対応する、前記2次曲面上の点に接する前記展開平面の直線上の点と、前記直線上の前記点を通る、前記直線に対する第1の法線ベクトル方向の第1の仮想直線と前記2次曲面の2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、画像処理装置。
(付記2)
前記前記対応点を算出する手段は、
前記対応点を算出する際に断面平面を設定し、
前記断面平面上に投影した前記2次曲線及び前記断面平面上に投影した前記直線の対応関係を算出する、
ことを特徴とする、付記1記載の画像処理装置。
(付記3)
前記対応点を算出する手段は、
前記第1の法線ベクトルと、前記交点を通る、前記2次曲線に対する第2の法線ベクトルとの平均法線ベクトルを求め、
前記直線上の前記点と、前記直線上の前記点を通る、前記平均法線ベクトル方向の第2の仮想直線と前記2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、付記1又は2記載の画像処理装置。
(付記4)
前記平面展開処理を適用する手段は、前記平面展開処理を前記画像に対して適用することを特徴とする、付記1乃至3のいずれか1項記載の画像処理装置。
(付記5)
前記画像から特徴データを抽出する手段を更に備え、
前記平面展開処理を適用する手段は、前記平面展開処理を前記特徴データに対して適用することを特徴とする、付記1乃至3のいずれか1項記載の画像処理装置。
(付記6)
前記被写体の3次元形状を2次曲面で近似する手段は、SFS(Shape From Shading)技術を用いて前記被写体の前記画像から前記被写体の前記3次元形状を取得する手段を有することを特徴とする、付記1乃至5のいずれか1項記載の画像処理装置。
(付記7)
照明部と撮像素子部を有する撮影装置を更に備え、
前記被写体の画像は、前記照明部からの光を照射され、前記撮像素子部により撮像された手のひらの画像であることを特徴とする、付記1乃至6のいずれか1項記載の画像処理装置。
(付記8)
被写体の画像から取得した、前記被写体の3次元形状を2次曲面で近似し、
前記画像のデータに、前記2次曲面を展開平面に展開する平面展開処理を適用し、
前記平面展開処理の前後の対応点を算出し、
算出した前記対応点から、正規化された画像のデータを生成する、
処理をコンピュータが実行し、
前記対応点の算出は、前記被写体の基準点に対応する、前記2次曲面上の点に接する前記展開平面の直線上の点と、前記直線上の前記点を通る、前記直線に対する第1の法線ベクトル方向の第1の仮想直線と前記2次曲面の2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、画像処理方法。
(付記9)
前記前記対応点の算出は、
前記対応点を算出する際に断面平面を設定し、
前記断面平面上に投影した前記2次曲線及び前記断面平面上に投影した前記直線の対応関係を算出する、
ことを特徴とする、付記8記載の画像処理方法。
(付記10)
前記対応点の算出は、
前記第1の法線ベクトルと、前記交点を通る、前記2次曲線に対する第2の法線ベクトルとの平均法線ベクトルを求め、
前記直線上の前記点と、前記直線上の前記点を通る、前記平均法線ベクトル方向の第2の仮想直線と前記2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、付記8又は9記載の画像処理方法。
(付記11)
前記平面展開処理の適用は、前記平面展開処理を前記画像に対して適用することを特徴とする、付記8乃至10のいずれか1項記載の画像処理方法。
(付記12)
前記画像から特徴データを抽出する、
処理を前記コンピュータが更に実行し、
前記平面展開処理の適用は、前記平面展開処理を前記特徴データに対して適用することを特徴とする、付記8乃至10のいずれか1項記載の画像処理方法。
(付記13)
前記被写体の前記3次元形状の前記2次曲面での近似は、SFS(Shape From Shading)技術を用いて前記被写体の前記画像から前記被写体の前記3次元形状を取得することを特徴とする、付記8乃至12のいずれか1項記載の画像処理方法。
(付記14)
照明部と撮像素子部を有する撮影装置により前記被写体の画像を撮影し、
前記被写体の画像は、前記照明部からの光を照射され、前記撮像素子部により撮像された手のひらの画像であることを特徴とする、付記8乃至13のいずれか1項記載の画像処理方法。
(付記15)
コンピュータに、画像処理を実行させるプログラムであって、
被写体の画像から取得した、前記被写体の3次元形状を2次曲面で近似し、
前記画像のデータに、前記2次曲面を展開平面に展開する平面展開処理を適用し、
前記平面展開処理の前後の対応点を算出し、
算出した前記対応点から、正規化された画像のデータを生成する、
処理を前記コンピュータに実行させ、
前記対応点の算出は、前記被写体の基準点に対応する、前記2次曲面上の点に接する前記展開平面の直線上の点と、前記直線上の前記点を通る、前記直線に対する第1の法線ベクトル方向の第1の仮想直線と前記2次曲面の2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、プログラム。
(付記16)
前記前記対応点の算出は、
前記対応点を算出する際に断面平面を設定し、
前記断面平面上に投影した前記2次曲線及び前記断面平面上に投影した前記直線の対応関係を算出する、
ことを特徴とする、付記15記載のプログラム。
(付記17)
前記対応点の算出は、
前記第1の法線ベクトルと、前記交点を通る、前記2次曲線に対する第2の法線ベクトルとの平均法線ベクトルを求め、
前記直線上の前記点と、前記直線上の前記点を通る、前記平均法線ベクトル方向の第2の仮想直線と前記2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、付記15又は16記載のプログラム。
(付記18)
前記平面展開処理の適用は、前記平面展開処理を前記画像に対して適用することを特徴とする、付記15乃至17のいずれか1項記載のプログラム。
(付記19)
前記画像から特徴データを抽出する、
処理を前記コンピュータに更に実行させ、
前記平面展開処理の適用は、前記平面展開処理を前記特徴データに対して適用することを特徴とする、付記15乃至17のいずれか1項記載の画像処理方法。
(付記20)
前記被写体の画像は、撮影装置が撮像した手のひらの画像であることを特徴とする、付記15乃至19のいずれか1項記載のプログラム。
2−1,2−2 生体認証装置
11 CPU
12 メモリ
13 入力装置
14 出力装置
15 補助記憶装置
16 媒体駆動装置
17 ネットワーク接続装置
18 バス
19 可搬型記録媒体
21 制御部
22 撮影装置
23 データベース部
24 記憶部
25 SFS計算処理部
26 特徴抽出部
27 照合処理部
28−1,28−2 正規化処理部
Claims (10)
- 被写体の画像の3次元形状のデータを2次曲面にフィッティングして前記3次元形状を前記2次曲面で近似する手段と、
前記画像のデータに、前記2次曲面を展開平面に展開する平面展開処理を適用する手段と、
前記平面展開処理の前後の前記画像の対応点を算出する手段と、
前記被写体の傾き及び回転のうち少なくとも一方を補正した、正規化された画像のデータを、算出した前記対応点を用いて生成する手段と、
を備え、
前記対応点を算出する手段は、前記被写体の基準点に対応する、前記2次曲面上の点に接する前記展開平面の直線上の点と、前記直線上の前記点を通る、前記直線に垂直な第1の法線ベクトル方向に延びて前記直線上の着目点を通る第1の仮想直線と前記2次曲面の2次曲線との交点とを用いて前記対応点を算出し、
前記2次曲面の2次曲線上と前記展開平面の直線上にある対応点は、前記被写体の中心の座標に相当する前記展開平面の展開中心の座標から互いに対応する距離にあることを特徴とする画像処理装置。 - 前記対応点を算出する手段は、
前記第1の法線ベクトルと、前記交点を通る、前記2次曲線に対する第2の法線ベクトルとの平均法線ベクトルを求め、
前記直線上の前記点と、前記直線上の前記点を通る、前記平均法線ベクトル方向の第2の仮想直線と前記2次曲線との交点とに基づいて前記対応点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。 - 前記平面展開処理を適用する手段は、前記平面展開処理を前記画像に対して適用することを特徴とする、請求項1又は2記載の画像処理装置。
- 前記画像から特徴データを抽出する手段を更に備え、
前記平面展開処理を適用する手段は、前記平面展開処理を前記特徴データに対して適用することを特徴とする、請求項1又は2記載の画像処理装置。 - 照明部と撮像素子部を有する撮影装置を更に備え、
前記被写体の画像は、前記照明部からの光を照射され、前記撮像素子部により撮像された手のひらの画像であることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項記載の画像処理装置。 - 前記2次曲面の2次曲線上と前記展開平面の直線上にある対応点は、前記展開平面の展開中心の座標から等しい距離にある点の近似であることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項記載の画像処理装置。
- 被写体の画像の3次元形状のデータを2次曲面にフィッティングして前記3次元形状を前記2次曲面で近似し、
前記画像のデータに、前記2次曲面を展開平面に展開する平面展開処理を適用し、
前記平面展開処理の前後の前記画像の対応点を算出し、
前記被写体の傾き及び回転のうち少なくとも一方を補正した、正規化された画像のデータを、算出した前記対応点を用いて生成する、
処理をコンピュータが実行し、
前記対応点の算出は、前記被写体の基準点に対応する、前記2次曲面上の点に接する前記展開平面の直線上の点と、前記直線上の前記点を通る、前記直線に垂直な第1の法線ベクトル方向に延びて前記直線上の着目点を通る第1の仮想直線と前記2次曲面の2次曲線との交点とを用いて前記対応点を算出し、
前記2次曲面の2次曲線上と前記展開平面の直線上にある対応点は、前記被写体の中心の座標に相当する前記展開平面の展開中心の座標から互いに対応する距離にあることを特徴とする、画像処理方法。 - 前記対応点の算出は、
前記第1の法線ベクトルと、前記交点を通る、前記2次曲線に対する第2の法線ベクトルとの平均法線ベクトルを求め、
前記直線上の前記点と、前記直線上の前記点を通る、前記平均法線ベクトル方向の第2の仮想直線と前記2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、請求項7記載の画像処理方法。 - コンピュータに、画像処理を実行させるプログラムであって、
被写体の画像の3次元形状のデータを2次曲面にフィッティングして前記3次元形状を前記2次元曲面で近似し、
前記画像のデータに、前記2次曲面を展開平面に展開する平面展開処理を適用し、
前記平面展開処理の前後の前記画像の対応点を算出し、
前記被写体の傾き及び回転のうち少なくとも一方を補正した、正規化された画像のデータを、算出した前記対応点を用いて生成する、
処理を前記コンピュータに実行させ、
前記対応点の算出は、前記被写体の基準点に対応する、前記2次曲面上の点に接する前記展開平面の直線上の点と、前記直線上の前記点を通る、前記直線に垂直な第1の法線ベクトル方向に延びて前記直線上の着目点を通る第1の仮想直線と前記2次曲面の2次曲線との交点とを用いて前記対応点を算出し、
前記2次曲面の2次曲線上と前記展開平面の直線上にある対応点は、前記被写体の中心の座標に相当する前記展開平面の展開中心の座標から互いに対応する距離にあることを特徴とする、プログラム。 - 前記対応点の算出は、
前記第1の法線ベクトルと、前記交点を通る、前記2次曲線に対する第2の法線ベクトルとの平均法線ベクトルを求め、
前記直線上の前記点と、前記直線上の前記点を通る、前記平均法線ベクトル方向の第2の仮想直線と前記2次曲線との交点とに基づいて前記対応点を算出することを特徴とする、請求項9記載のプログラム。
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