KR100732931B1 - 촬영 장치, 촬영 방법 및 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체로부터 반사된 광을 이미지 센서(212)로 결상시킴으로써, 물체와 촬영 장치(1)의 거리를 계측하는 거리 계측 센서(27)와, 계측 결과에 따라 촬영시의 이미지 센서(212)의 노출 시간을 제어하는 수단을 이 물체를 촬영하는 촬영 장치(1)에 설치하는 것을 목적으로 한다.

Description

촬영 장치, 촬영 방법 및 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체{PHOTOGRAPHING APPARATUS, PHOTOGRAPHING METHOD AND A STORAGE MEDIUM RECORDING COMPUTER PROGRAM}

본 발명은 비접촉식 촬영 장치에 관한 것이다.

종래부터, 인간의 신체적 특징에 기초로 하여 개인을 식별하여 본인인지 아닌지를 판별하는 기술이 제안되어 있다. 촬영 장치에 의해 획득되는 신체적 특징과 미리 등록된 신체적 특징을 대조함으로써, 개인의 식별이나 본인인지 아닌지를 판단한다.

촬영 장치는 장치와 신체가 접촉하는 접촉식과, 장치와 신체가 접촉하지 않는 비접촉식으로 구별된다. 불특정 다수의 인간이 이용하는 장소에서는, 때가 덜 묻고, 위생면, 심리적 저항감 등 때문에 비접촉식인 것이 요구되고 있다.

예컨대, 접촉식 장치를 시설의 보안 대책을 위해 이용하는 경우에는, 그 시설에 사람이 출입할 때마다 그 사람이 입장 허가가 있는 사람인지 아닌지를 판별할 필요가 있다. 즉, 그 장치는 빈번하게 사람에게 접촉된다. 따라서, 사람의 피부가 닿는 유리면이 더러워질 우려가 있고, 그 경우에는 잘 촬영할 수 없으며, 올바른 판별 결과를 얻을 수 없는 경우가 있다. 이러한 이유에서 빈번하게 판별하는 장소에서는, 비접촉식 장치가 요구되고 있다.

예컨대, 시설의 출입 관리에 이용하는 경우에도 마찬가지로 그 시설에 사람이 출입할 때마다 촬영할 필요가 있다. 이 경우도 역시 접촉식 장치는 빈번하게 사람에게 접촉된다. 따라서, 손 등을 대는 유리면이 더러워지게 될 우려가 있고, 촬영을 잘 할 수 없는 경우가 있다. 또한, 더러워진 면에 접촉함으로써 위생상의 문제나 심리적 저항감을 초래할 우려도 있다. 이러한 이유에서 비접촉식 장치가 요구되고 있다.

의료기관 또는 연구기관 등과 같이, 위생에 대해서 엄격한 장소에서 이용하는 경우에도 접촉식 장치보다 비접촉식 장치가 요구되고 있다. 또한, 최근 여러 가지 항균 상품이나 위생 상품이 히트 상품이 되고 있는 것에서도 알 수 있듯이 사회에서는 위생상의 문제나 심리적 저항감 때문에 비접촉식 제품의 필요성이 높아지고 있다. 움직이고 있는 물체를 촬영하는 경우에는 접촉식 장치를 이용하는 것은 불가능하다.

그런데 비접촉식 장치에서는 피사체의 위치를 촬영할 때마다 동일하게 하기가 어렵다. 따라서, 촬영할 때마다 얻어지는 화상의 밝기에 차이가 날 우려가 있다. 그러면, 촬영한 화상의 패턴과 미리 촬영해 둔 화상의 패턴이 일치하지 않아서 개인을 올바르게 판별할 수 없는 경우가 있다.

또한, 비접촉식 장치에서는 피사체 이외의 부분, 즉 배경이 화상에 포함되는 경우가 있다. 그러면, 촬영한 화상의 패턴과 미리 촬영해 둔 화상의 패턴이 일치하지 않아서 올바르게 판별할 수 없는 경우가 있다.

배경 부분을 제거하는 방법은 몇 가지가 제안되어 있지만, 어느 방법에도 문 제점이 있다. 예컨대, 다음의 특허문헌 1에 기재된 방법은 프레임간 차분에 의해 화상의 변동 정보를 획득하여 축적하고, 과거 일정 시간 내에 전혀 변동이 없던 화소를 배경 영역에 포함된다고 판단하여, 배경 화상을 얻는다. 그러나 이러한 방법에 따르면 똑같은 색을 갖는 물체, 예컨대 흰 종이가 카메라의 앞으로 이동했을 경우에는 물체와 배경을 구별하기가 어렵다. 특허문헌 2에 기재된 방법도 마찬가지이다.

특허문헌 3에 기재된 방법은 화상의 심도를 검출하고 이것에 기초하여 전경과 배경을 분리한다. 그러나 이러한 방법은 심도를 검출하기 위하여 대규모, 고비용의 장치를 필요로 한다. 특허문헌 4에 기재된 방법도 마찬가지이다.

본 발명은 이러한 문제점을 고려하여 간단하게 또한 고정밀도로 촬영할 수 있는 비접촉식 촬영 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특허문헌 1

일본 특허 공개 평성 제7-284086호 공보

특허문헌 2

일본 특허 공개 제2002-150294호 공보

특허문헌 3

일본 특허 공개 평성 제5-95509호 공보

특허문헌 4

일본 특허 공개 제2001-137241호 공보

본 발명에 따른 촬영 장치는 물체로부터 반사된 광을 수광 수단으로 결상시킴으로써 상기 물체를 촬영하는 촬영 장치로서, 상기 물체와 상기 촬영 장치와의 거리를 계측하는 계측 수단과, 상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 따라 촬영시의 상기 수광 수단의 노출 시간을 제어하는 노출 제어 수단을 포함한다.

또는, 수광 수단을 전기적 신호로 변환하는 수단으로서 CMOS 또는 CCD 등의 이미지 센서를 이용한다. 상기 노출 제어 수단 대신에 상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 따라 상기 이미지 센서의 출력 이득을 제어하는 이득 제어 수단을 포함한다.

또는, 상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하고 있는지 여부를 판별하는 자세 판별 수단과, 상기 자세 판별 수단에 의해 상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하고 있다고 판별된 경우에 상기 물체를 촬영하도록 제어하는 촬영 제어 수단을 포함하며, 상기 계측 수단은 상기 거리로서 상기 물체의 피촬영면의 2 이상의 점과 상기 촬영 장치와의 거리를 계측하고, 상기 자세 판별 수단은 상기 각 점에 대한 상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 기초하여 상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하고 있는지 여부를 판별한다.

또는, 상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차한다고 판별된 경우 및 수직으로 교차하지 않는다고 판별된 경우에 각각 다른 사인을 출력함으로써 상기 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하도록 안내하는 안내 수단을 포함한다.

또는, 소정의 시간마다 얻어지는 상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 기초하여 상기 물체가 정지하고 있는지 여부를 판별하는 정지 판별 수단과, 상기 정지 판별 수단에 의해 상기 물체가 정지하고 있다고 판별된 경우에 상기 물체를 촬영하도록 제어하는 촬영 제어 수단을 포함한다.

또는, 상기 물체가 찍히지 않은 배경 화상을 기억하는 배경 기억 수단과, 상기 배경 화상과 상기 물체를 촬영함으로써 얻어진 화상을 비교함으로써 상기 물체만의 화상을 추출하는 추출 수단을 포함하며, 상기 촬영 제어 수단은 상기 배경 화상을 취득하기 위해서 상기 계측 수단에 의해 상기 거리가 계측되어 있지 않을 때에 촬영하도록 제어한다.

도 1은 촬영 장치 전체 구성을 도시한 사시도이다.

도 2는 촬영 장치 중앙 부근의 측단면도이다.

도 3은 좌측 볼의 촬영 상황의 예시도이다.

도 4는 촬영 장치와 퍼스널 컴퓨터의 접속예를 도시한 도면이다.

도 5는 촬영 장치의 기능적 구성의 예를 도시한 블록도이다.

도 6은 거리 계측 센서의 출력값과 실제 거리와의 관계를 도시한 도면이다.

도 7은 거리 노출 테이블의 예시도이다.

도 8은 촬영 장치에 의한 촬영시의 처리 흐름예를 설명한 흐름도이다.

도 9는 자기 기억 장치에 기억되어 있는 프로그램 및 데이터의 예시도이다.

도 10은 특징 정보 데이터베이스의 예시도이다.

도 11은 개인 판별의 처리 흐름예를 설명한 흐름도이다.

첨부된 도면에 따라 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 촬영 장치(1) 전체의 구성을 도시한 사시도, 도 2는 촬영 장치(1) 중앙 부근의 측단면도, 도 3은 좌측 볼의 촬영 상황의 예시도, 도 4는 촬영 장치(1)와 퍼스널 컴퓨터(6) 접속의 예시도, 도 5는 촬영 장치의 기능적 구성의 예를 도시한 블록도, 도 6은 거리 계측 센서(27)의 출력값과 실제 거리와의 관계를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 촬영 장치(1)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 촬영 장치 본체(2) 및 본체 커버(3)를 포함한다. 촬영 장치(1)에서는 조명 수단으로써 적외선을 조사하는 것이 이용되고, 수광 수단으로서 적외선의 반사광을 수광하는 것이 이용된다. 이에 따라, 촬영 장치(1)는 인간 또는 동물의 혈관 등을 촬영하는 장치로서 가장 적합하게 된다. 조사 수단 및 수광 수단은 촬영의 대상에 맞추어 적절하게 변경하는 것이 가능하고, 적외선을 조사하거나 또는 수광하는 것에 한정되지 않는다. 이하, 촬영 장치(1)를 인간 또는 동물의 혈관 등을 촬영하기 위한 장치로서 설명한다.

촬영시에는 미리 본체 커버(3)를 촬영 장치 본체(2)의 정면(20a)에 부착시킨다. 그리고, 예컨대 인간의 얼굴의 좌측 볼을 촬영하는 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이 좌측 볼을 촬영 장치(1)의 정면으로 향하게 하고, 좌측 볼과 촬영 장치 (1)의 정면이 평행하게 되도록(즉, 대상 물체의 피촬영면인 좌측 볼이 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하도록)하여, 셔터를 누른다. 이하, 인간의 볼의 혈관패턴을 촬영하는 경우를 예를 들어 설명한다.

촬영 장치 본체(2)는 케이싱(케이스; 20), 촬영부(21), 회로 기판(22), 조사부(23), 인터페이스(24), 셔터 버튼(25), 거리 계측 센서(거리 센서; 27) 및 램프(28)를 포함한다. 촬영 장치 본체(2)는 인터페이스(24)를 통해 도 4에 도시한 바와 같이 퍼스널 컴퓨터(6)에 접속할 수 있다.

케이싱(20)은 상자와 같은 형상을 하고 있고, 정면(20a)은 개방되어 있다.

촬영부(21)는 렌즈(211) 및 이미지 센서(212)를 포함한다. 이미지 센서(212)로서, 예컨대, CCD 타입의 이미지 센서나 CMOS 타입의 이미지 센서가 이용된다.

회로 기판(22)에는 후술하는 촬영 장치(1)의 각부의 제어 및 D/A 변환 등을 하기 위한 제어 회로, 컴퓨터 프로그램(펌웨어) 및 데이터 등이 저장된 ROM 및 CPU 등이 설치되어 있다. CPU는 퍼스널 컴퓨터(6) 또는 셔터 버튼(25)으로부터의 명령, 컴퓨터 프로그램, 또는 데이터 등에 기초하여 연산 처리를 한다. 이러한 구성에 의해, 촬영 장치(1)는 도 5에 도시한 바와 같은 셔터 제어부(201), 화상 처리부(202), 위치 판별부(203), 정지 판별부(204), 거리 계산부(205), 배경 화상 기억부(206) 및 자세 판별부(207) 등의 기능을 실현한다.

조사부(23)는 광원으로서 LED를 갖는다. 이들 LED로서, 촬영 대상이 혈관이면 적외선을 발광하는 것이 이용된다. LED에 공급하는 전류는 인터페이스(24)를 통해 퍼스널 컴퓨터(6)로부터 얻어진다. 인터페이스(24)로서 USB를 이용하면, 퍼스널 컴퓨터(6) 사이에서 통신할 수 있고, 퍼스널 컴퓨터(6)로부터 전류를 얻을 수도 있다.

도 1 및 도 2로 되돌아가서, 본체 커버(3)는 합성수지판 또는 유리판 등으로 이루어진 필터판(31) 및 합성수지판 등으로 이루어진 렌즈 커버(32)를 포함한다. 본체 커버(3)는 도시하지 않은 나사 등에 의해 케이싱(20)의 정면(20a)에 부착된다. 필터판(31)으로서, 예컨대 가시광선 및 가시광선보다 파장이 짧은 광(즉, 대략 800 ㎚ 이하의 광)을 차단하면서 적외선을 투과시키는 성질의 재료가 이용된다.

거리 계측 센서(27)는 촬영 방향을 향해 부착되어 있고, 거리 계측 센서(27) 자신과 촬영의 대상 즉 피사체와의 거리를 계측하기 위해서 이용된다. 거리 계측 센서(27)로서, 광학식 또는 초음파식 등의 거리 계측 센서(거리 센서)가 이용된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 피사체의 자세를 판단하기 위해서, 피사체의 표면(피촬영면)의 3개의 점을 계측할 수 있는 거리 계측 센서(27)가 이용된다. 이하, 단순히 「(촬영 장치(1)로부터) 피사체까지의 거리」 또는 「(촬영 장치(1)와) 피사체와의 거리」라고 하는 경우는 촬영 장치(1)로부터 3개의 점까지의 각 거리의 평균치를 가리키는 것으로 한다.

거리 계측 센서(27)와 촬영 장치(1)의 각부의 위치 관계는 미리 알고 있기 때문에, 거리 계측 센서(27)에 의해 구한 거리에 기초하여 촬영 장치(1)의 각부로부터 피사체까지의 거리도 구할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 피사체까지의 거리의 기준을 본체 커버(3)의 정면(3c)으로 정하고 있다. 즉, 촬영 장치(1)로부터 피 사체까지의 거리란, 본체 커버(3)의 정면(3c)에서 피사체까지의 거리로 정의된다.

거리 계측 센서(27)는 피사체인 볼이 촬영 장치(1)로부터 수 ㎝ 떨어진 위치에 있는 경우에 있어서(도 3 참조), 귀가 달린 부근, 광대뼈의 선단 부근(눈 꼬리의 아래 부근) 및 입아귀 부근의 3개의 점에 대한 거리를 계측할 수 있도록 설정되어 있다.

촬영 장치(1)로부터 피사체의 하나의 점까지의 거리는 구체적으로는 다음과 같은 방법에 의해 최종적으로 구한다. 거리 계측 센서(27)는 피사체의 표면(피촬영면)의 하나의 점 또는 복수의 점과의 거리의 계측 결과로서, 8비트 즉 256개 레벨의 계측값을 출력한다.

계측값(출력값)과 실제 거리와의 대응 관계는 피사체의 종류에 따라 각각 약간 다르지만, 계측값이 클수록 피사체까지의 실제 거리는 짧아지는 경향이 있다. 예컨대, 인간의 신체의 표면을 계측한 경우의 계측값과 실제 거리와의 관계는 도 6에 도시하는 함수 「D=F(x)」와 같이 된다. 이러한 함수는 볼의 위치를 조금씩 바꾸면서 실제로 계측하여 얻어진 것이다. 그리고, 계측값을 피사체의 종류에 따른 함수에 대입함으로써, 촬영 장치(1)로부터 피사체의 하나의 점까지의 거리를 구할 수 있다.

도 5의 거리 계산부(205)는 위에 기술한 방법에 의해, 즉, 도 6에 도시된 함수 및 볼의 3개의 점에 대한 계측값(출력값)에 기초하여 촬영 장치(1)로부터 볼의 3개의 점까지의 거리를 계산한다. 계산 결과는 피사체 거리 정보(70)로서 셔터 제어부(201), 위치 판별부(203) 및 자세 판별부(207)에 부여된다.

셔터 제어부(201)는 셔터 버튼(25)을 눌러 셔터가 눌려진 순간에, LED(51~51d, 52a~52d)에의 전류의 공급을 시작하도록 LED 구동부(261, 262)에 대하여 명령한다. 그리고 노출 시간에 맞추어 전류의 공급을 멈추도록 명령한다. 이에 따라, 각 LED는 셔터 및 셔터 속도(노출 시간)와 동기화하여 발광한다. 또는, 셔터를 누르는 명령은 셔터 버튼(25) 대신 퍼스널 컴퓨터(6)에 의해 실행될 수 있다.

셔터가 눌려져 각 LED가 발광하면, 그 광은 피사체인 볼에 조사된다. 다만, 가시광선 등은 필터판(31)에 의해 차단되기 때문에, 적외선만이 피사체에 조사된다. 일반적으로 인간 또는 동물의 혈관은 적외선을 흡수하는 성질이 있다. 따라서, 볼의 표면 중 피하에 혈관이 있는 부분은 조사된 적외선을 많이 반사시키지 않지만, 혈관이 없는 부분은 잘 반사시킨다.

피사체로부터의 반사광은 필터판(31)을 투과하여 케이싱(20) 안으로 들어가서 렌즈(211)에 의해 이미지 센서(212)상에 결상한다. 이미지 센서(212)는 이것을 신호화함으로써 촬영 데이터를 생성한다.

화상 처리부(202)는 이 촬영 데이터를 화상 처리함으로써, 볼의 혈관 패턴의 화상을 생성한다. 또, 화상 처리는 퍼스널 컴퓨터(6)에 의해 수행될 수 있다.

셔터는 렌즈 셔터 또는 스크린 셔터와 같은 기계적인 셔터, 액정 셔터와 같은 광학적인 셔터 등을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 예컨대 촬영 명령에 동기화하여 이미지 센서(212)에 의한 전하의 축적을 시작하고, 노출 시간 경과 후에 축적을 종료하거나 또는 축적한 전하를 판독하도록 구성할 수 있다. 즉, 이와 같이 구성한 경우의 노출 시간이란 전하의 축적 시간을 의미한다. 또는, 이들 기계적, 광학적, 또는 전기적인 셔터를 조합할 수도 있다.

촬영 장치(1)에는 노출(노광) 및 셔터를 자동 제어하고 피사체의 위치 및 자세를 안내하며 피사체 영역을 추출하기 위한 기능이 있다. 이들 기능에 의하면, 보다 간단하게 또한 고정밀도로 촬영할 수 있다. 다음으로 이 기능들에 대해서 설명한다.

[자동 노출 조정 기능]

도 7은 거리 노출 테이블(TL1)의 예시도이다. 촬영 장치(1)에는 도 5에 도시한 바와 같이 거리 노출 테이블(TL1)이 설치되어 있다. 거리 노출 테이블(TL1)에는 도 7에 도시한 바와 같이 촬영 장치(1)와 피사체의 거리에 따른 노출 시간이 정해져 있다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 촬영 장치(1)로부터 피사체(볼)까지의 거리가 길수록 노출 시간이 길어지도록 설정된다. 예컨대, 촬영 장치(1)까지의 거리가 2.5 ㎝인 경우는 노출 시간은 80 ㎳(밀리 초)로 설정되고, 8.5 ㎝인 경우는 95 ㎳로 설정된다.

또한, 거리 노출 테이블(TL1)의 「이득」이란, 이미지 센서(212)로부터 화상 처리부(202)에 출력되는 출력 신호(S10)의 출력 이득을 말한다. 도 5에 있어서, 출력 이득을 조정하기 위한 조정 신호(S11)는 거리 노출 테이블(TL1)에 기초하여 셔터 제어부(201) 등으로부터 보내진다. 또한, 출력 이득을 수동으로 조정하는 것도 가능하다. 증폭기(208)는 출력 신호(S10)를 증폭한다. 증폭기(208)를 생략하는 것도 가능하다. 증폭기(208)의 증폭률을 가변으로 하여 조정 신호(S11)에 의해 증폭률을 조정하고, 출력 신호(S10)의 출력 이득을 조정할 수 있다. 그 경우에 증폭기(208)를 이미지 센서(212)의 내부와 일체로 구성할 수 있다. 또는, 출력 신호(S10)가 디지털 데이터인 경우에는, 증폭기(208) 대신에 데이터 변환기 등을 이용할 수 있다. 여기서는, 출력 이득은 거리에 상관없이 동일하게 설정되어 있다.

도 5의 셔터 제어부(201)는 촬영시에 거리 계산부(205)에 의해 계산된 피사체까지의 거리와 거리 노출 테이블(TL1)에 기초하여 노출 시간을 설정한다.

[자동 셔터 제어 기능]

셔터 제어부(201)는 피사체의 위치 및 자세가 촬영에 적합한 상태가 되었을 경우에 자동적으로 촬영을 명령한다. 특히, 피사체(볼)가 촬영 양호 범위에 위치하고, 볼이 촬영 장치(1)의 정면에 대하여 평행하게 마주 향한 자세(촬영 방향의 축이 볼의 면에 거의 수직으로 교차하는 상태)이며, 볼이 정지하고 있는 3가지 조건을 만족하는 경우에 촬영을 명령한다. 또한, 「촬영 양호 범위」란, 소정 수준 이상의 선명한 화상을 얻을 수 있는 촬영 범위를 의미한다. 이들 조건을 만족하는지 여부의 판별은 위치 판별부(203), 정지 판별부(204) 및 자세 판별부(207)에 의해 다음과 같이 수행된다.

위치 판별부(203)는 피사체 거리 정보(70) 또는 거리 계측 센서(27)의 출력값에 기초하여 피사체(볼)가 촬영 장치(1)의 촬영 양호 범위 내에 위치하는지 여부를 판별한다. 볼의 촬영 양호 범위는 촬영 장치(1)로부터 촬영 방향으로의 거리가 예컨대 2~9 ㎝의 범위로 한다. 또, 볼의 3개의 점 모두가 촬영 양호 범위에 있으면 촬영 양호 범위라고 판별하도록 할 수 있고, 어느 하나의 점이 촬영 양호 범위 에 있으면 촬영 양호 범위라고 판별하도록 할 수 있다. 이러한 판별은 소정 시간(예컨대 50 ㎳)마다 수행된다.

자세 판별부(207)는 피사체 거리 정보(70) 또는 거리 계측 센서(27)의 출력값에 기초하여 피사체의 3개 점의 좌표를 구한다. 그리고 촬영 장치(1)의 촬영 방향의 축이 피사체의 3개의 점을 포함하는 평면에 수직으로 교차하는지 여부를 판별한다. 즉, 그 평면과 촬영 장치(1)의 정면(20a)이 평행하게 되어, 피사체의 피촬영면이 촬영 장치(1)에 대하여 똑바로 향해 있는지 여부를 판별한다. 단, 상기 「수직으로 교차한다」란, 약 90도로 교차한다고 하는 의미로서, 엄밀히 90도로 교차한다고 하는 의미로 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 각도가 소정의 범위 내, 90도±10도 정도, 어떤 경우에는, 촬영 방향의 축이 피촬영면에 수직으로 교차하고 있으면 피사체가 촬영 장치(1)에 대하여 똑바로 향해 있다고 판별한다. 그렇지 않은 경우에는, 수직으로 교차하지 않으므로 똑바로 향해 있지 않다고 판별한다.

정지 판별부(204)는 촬영 양호 범위 내에 들어간 피사체가 정지했는지 여부를 판별한다. 즉, 소정의 시간(예컨대 100 ㎳)마다 거리 계측 센서(27)로부터 피사체의 3개의 점에 대한 8비트의 계측값을 취득한다. 일정한 기간(예컨대 수백 ㎳~수초간), 각 점의 계측값의 변화량을 관찰한다. 그리고 그 기간 동안의 변화량이 소정의 값보다 작을 경우는, 피사체가 정지하고 있다고 판별한다. 그 기간 내에 소정의 값을 초과한 경우에는, 정지하고 있지 않다고 판별한다. 또는, 거리 계산부(205)로부터 취득한 피사체의 피사체 거리 정보(70)에 기초하여 상기와 같이 변화량을 관찰함으로써 정지여부를 판별할 수 있다.

이와 같이 판별한 결과, 모든 조건을 만족하고 있다고 인정된 경우에, 셔터 제어부(201)는 자동 셔터 제어기능을 실행한다. 이 경우의 노출 시간은 가장 최근의 거리 계측 센서(27)의 측정값(출력값) 등에 기초하여 구해지는 노출 시간이 이용된다.

[피사체의 위치 및 자세의 안내 기능]

자동 셔터 제어 기능에 의한 촬영은 상술한 바와 같이, 피사체(볼)가 촬영 양호 범위에 위치하고, 촬영 장치(1)와 평행한 자세(촬영 방향의 축이 피촬영면에 수직으로 교차하는 자세)가 되면서 정지하지 않으면 실행되지 않는다. 이러한 3 가지 조건을 간단히 만족할 수 있도록 하기 위해서, 램프(28)는 피사체를 올바른 위치 및 자세로 안내하기 위한 사인을 한다.

예컨대, 거리 계측 센서(27)에 의해 피사체가 검출되지 않는 동안은 램프(28)를 소등해 둔다. 피사체가 검출되어, 위치 판별부(203)에 의해 피사체가 촬영 양호 범위 내에 들어갔다고 판별되면, 램프(28)를 천천히(예컨대 1초마다) 점멸시킨다. 자세 판별부(207)에 의해 피사체의 자세가 촬영 장치(1)에 대하여 똑바로 되었다고 판별되면, 램프(28)를 빠르게(예컨대 0.5초마다) 점멸시킨다. 그리고, 정지 판별부(204)에 의해 피사체가 정지했다고 판별되면, 램프(28)의 점멸을 멈춰 점등한 상태로 한다. 또는, 상기 조건별로 모두 3개의 램프를 준비해 둔다. 그리고, 조건을 만족하는 경우에 그것에 대응하는 램프를 점등하도록 할 수 있다.

램프(28) 대신에 촬영 장치(1)에 스피커를 설치하여, 「정지해 주십시오」 또는 「좀더 얼굴을 좌측으로 향해 주십시오」라고 하는 음성을 출력하여 피사체의 위치 및 자세를 안내할 수 있다. 또는, 액정 패널을 설치하여 메시지, 도형, 사진, 또는 영상을 표시하여 안내하도록 할 수도 있다. 퍼스널 컴퓨터(6)의 스피커 또는 디스플레이 장치에 의해 안내할 수도 있다.

[피사체 영역 추출(배경의 제거 처리)]

촬영 장치(1)와 피사체가 상당히 가까운 경우에는, 피사체 이외의 물체 즉 배경이 들어가지 않고, 피사체만의 화상을 얻을 수 있다. 그러나 양자의 거리가 어느 정도 떨어져 있거나, 피사체의 사이즈가 작은 경우에는 얻어진 화상에 배경이 포함될 수 있다. 따라서 피사체의 영역만을 추출하기 위해 촬영 장치(1)의 각부를 다음과 같이 처리한다.

거리 계측 센서(27)에 의해 피사체가 검출되어 있지 않은 동안, 셔터 제어부(201), 화상 처리부(202) 및 촬영부(21) 등은 배경만의 화상을 취득하기 위한 촬영을 한다. 이 방법으로 정기적으로(예컨대 수분~수십 분마다) 촬영한다. 촬영에 의해 얻어진 화상은 배경 화상 기억부(206)에 배경 화상 데이터(80)로서 기억되어 축적된다. 또한, 이미 배경 화상 데이터(80)가 축적되어 있는 경우는, 오래된 배경 화상 데이터(80)는 삭제되고, 새로운 배경 화상 데이터(80)가 축적된다.

자동 셔터 제어 기능 등에 의해 피사체가 촬영되고, 화상을 얻을 수 있으면, 이 화상에 포함되는 혈관의 영역만을 배경 화상 데이터(80)에 기초하여 추출한다. 즉, 얻어진 화상과 배경 화상과의 대응하는 화소끼리를 비교하고, 그 차이가 미리 설정해 둔 임계치 이상이 되는 화소에 대해서는 피사체의 화상이라고 판별한다. 그렇지 않은 화소에 대해서는 배경이라고 판별한다. 이와 같은 방법으로 피사체인 볼의 영역이 추출된다.

도 8은 촬영 장치(1)에 의한 촬영시 처리의 흐름예를 설명하는 흐름도이다. 다음에, 위에 기술한 자동 노출 조정, 자동 셔터 제어, 위치 및 자세의 안내 또 피사체 영역 추출의 각 기능을 이용한 경우의 촬영 장치(1)의 처리 흐름을 도 8에 도시한 흐름도를 참조하여 설명한다.

오퍼레이터는 촬영 장치(1)의 조작 버튼 또는 퍼스널 컴퓨터(6)의 키보드 등을 조작하여 촬영 장치(1)를 자동 촬영 모드로 전환한다(단계 #1). 그 후, 거리 계측 센서(27)가 작동을 시작하여(단계 #2) 촬영 장치(1)와 그 정면에 있는 물체와의 거리의 계측(측정)을 시작한다(단계 #3). 또한, 계측은 노출 시간의 계산(단계 #7) 또는 처리의 종료까지의 사이, 소정의 시간 간격으로(예컨대 100 ㎳마다) 반복하여 수행한다.

계측 결과에 변화가 있었던 경우는, 촬영 장치(1)의 정면에 촬영의 대상자가 나타난 것으로 판별한다(단계 #4에서 '예'). 그 대상자는 자기의 볼을 촬영 장치(1)의 정면에 가까이 한다. 촬영 장치(1)는 볼의 위치 및 자세가 촬영에 적합한 위치 및 자세가 되었는지 여부를 판별한다(단계 #5).

촬영에 적합한 위치 및 자세가 되지 않은 경우는(단계 #5에서 '아니오'), 램프(28) 또는 스피커 등에 의해 볼의 위치 및 자세를 올바른 위치로 안내한다(단계 #6). 그리고, 볼의 위치 및 자세가 촬영에 적합해질 때까지, 판별을 반복하여 수행한다.

이들 조건을 전부 만족시킨 경우는(단계 #4에서 '예', 단계 #5에서 '예'), 거리 노출 테이블(TL1)을 참조하여 노출 시간을 구한다(단계 #7). 그리고, 거리 계측 센서(27)를 정지하는 동시에(단계 #8), 계산된 노출 시간에 기초하여 볼을 촬영하고, 볼을 포함하는 화상을 취득한다(단계 #9).

촬영 장치(1)의 정면에 볼이 드러나지 않고, 촬영의 중단 지시가 있었던 경우는(단계 #4에서 '아니오', 단계 #11에서 '예'), 거리 계측 센서(27)를 정지하고(단계 #12), 자동 촬영의 처리를 중지한다. 촬영 장치(1)의 정면에 볼이 드러나 있지 않지만, 촬영의 중단 지시가 없는 경우는(단계 #4에서 '아니오', 단계 #11에서 '아니오'), 필요에 따라(예컨대 전회의 배경의 촬영 시간으로부터 수분이 경과한 경우에) 배경의 화상을 촬영한다(단계 #13).

단계 단계 #9에서 볼을 포함한 화상을 취득한 후, 이 화상으로부터 볼 부분만의 화상을 추출한다(단계 #10).

[개인 인식 처리]

도 9는 자기 기억 장치(6d)에 기억되어 있는 프로그램 및 데이터의 예시도, 도 10은 특징 정보 데이터베이스(6DB)의 예시도, 도 11은 개인 판별의 처리 흐름예를 설명한 흐름도이다.

다음에, 촬영 장치(1)를 개인 인식의 처리를 위해 이용한 경우에 대해서 설명한다. 예컨대, 도 4에 도시된 퍼스널 컴퓨터(6)에 로그온하는 경우를 예를 들어 설명한다.

퍼스널 컴퓨터(6)의 자기 기억 장치(6d)에는 도 9에 도시한 바와 같이 특징 정보 데이터베이스(6DB)가 기억되어 있다. 이 특징 정보 데이터베이스(6DB)에는 도 10에 도시한 바와 같이 사용자마다의 특징 정보(71; 71a, 71b, …)가 그 사용자를 식별하는 사용자 ID에 대응하여 저장되어 있다.

특징 정보(71)는 사용자의 특징에 관한 정보이다. 본 실시 형태에서는, 특징 정보(71)로서 좌측 볼의 혈관에 관한 정보가 이용된다. 특징 정보(71)는 사용자의 좌측 볼을 촬영 장치(1)로 미리 촬영하여 취득한 것이다. 특징 정보(71)를 혈관 패턴의 화상으로서 저장할 수 있고, 그 화상을 해석함으로써 얻어지는 혈관의 굵기, 길이, 개수, 또는 배치 등의 특징을 나타내는 정보로서 저장할 수도 있다.

또한, 자기 기억 장치(6d)에는 개인 판별 프로그램(6PG)이 설치되어 있다. 이 프로그램을 실행함으로써, 로그온하려는 사용자가 누구인지를 판별하기 위한 처리가 도 11에 도시한 흐름도와 같은 순서로 실행된다.

퍼스널 컴퓨터(6)를 사용하고자 하는 사용자는 퍼스널 컴퓨터(6)의 스위치를 온으로 한다. 그 후, 퍼스널 컴퓨터(6)에는 로그온 화면이 표시된다. 여기서, 사용자는 자기의 사용자 ID를 입력하고(단계 #21), 촬영 장치(1)에 의해 자기의 좌측 볼을 촬영한다(단계 #22). 입력된 사용자 ID 및 촬영에 의해 얻어진 촬영 데이터는 퍼스널 컴퓨터(6)에 송신된다.

퍼스널 컴퓨터(6)는 특징 정보 데이터베이스(6DB)로부터 사용자 ID에 대응하는 특징 정보(71)를 검색한다(단계 #23). 그리고 그 특징 정보(71)가 나타내는 혈관의 특징과 촬영에 의해 얻어진 촬영 데이터가 나타내는 혈관의 특징이 일치하는지 여부를 판별함으로써 그 사용자가 올바른 사용자인가 아닌가를 판별한다(단계 #24).

올바른 사용자라고 판별된 경우는(단계 #25에서 '예'), 로그온할 수 있어서, 퍼스널 컴퓨터(6)의 사용이 가능하다(단계 #26). 올바른 사용자라고 판별되지 않은 경우는(단계 #25에서 '아니오'), 로그온할 수 없다는 취지 및 조작을 다시 하라는 취지의 메시지를 표시한다(단계 #27).

또는, 특징 정보 데이터베이스(6DB)에 저장되어 있는 특징 정보(71a, 71b, …)에 대해서 차례로 단계 #24의 처리를 수행하여 사용자가 누구인지를 판별(식별)하고, 로그온의 가능여부를 결정할 수 있다. 이 경우에는 로그온 화면에서 사용자 ID의 입력이 불필요하다.

개인의 식별은 상기와 같은 로그온시의 사용자 확인에 한정되지 않고, 예컨대, 전자결제 시스템에 있어서의 결제 또는 출퇴근시의 본인 확인(타임카드) 등을 위해 수행할 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 촬영 장치와 피사체의 거리에 따라 노광을 조정함으로써 비접촉식만으로도 고정밀도의 촬영을 할 수 있다. 피사체를 촬영에 알맞은 위치 및 자세로 유도함으로써, 더욱 고정밀도의 촬영을 할 수 있다. 또한, 배경을 제외한 피사체만의 화상을 종래보다 정확하게 또한 저비용으로 추출할 수 있다.

본 실시 형태에서는 도 7에 도시한 바와 같이 피사체와의 거리가 길수록 노출 시간을 길게 하고 거리에 상관없이 이미지 센서(212)의 출력의 이득(증폭)을 일정하게 하였지만, 거리가 길수록 이득을 크게 하고 노출 시간을 일정하게 할 수 있다. 또는, 두가지 모두를 바꾸는 것도 가능하다.

배경의 촬영은 피사체 촬영후에도 가능하다. 즉, 피사체를 촬영한 후, 거리 계측 센서(27)가 그 피사체를 검출하지 않은 경우에도 배경을 촬영할 수 있다. 피사체가 촬영에 적합한 위치 및 자세로 되어 있지 않은 경우에, 촬영 장치(1)를 움직임으로써 피사체와 촬영 장치(1)와의 위치 관계를 조정할 수 있다. 이미지 센서(212)로서, CMOS 대신에 CCD를 이용할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 촬영 장치(1)에 의해 인간의 볼의 혈관의 패턴을 촬영하였지만, 물론 인간 또는 동물의 신체의 다른 부위를 촬영하는 것이 가능하다. 예컨대, 이마, 머리 부분, 배, 등, 엉덩이, 목, 수족, 팔 및 다리 등의 모든 면을 촬영할 수 있다. 이 경우는 촬영 대상이 되는 부위에 따라 LED의 배치, LED의 광도, 자동 노출의 조정, 위치 또는 자세의 조건 등을 변경하여 촬영 장치(1)를 구성하면 된다.

인간 또는 동물 이외의 물체를 촬영하는 것도 가능하다. 예컨대, 자동차의 통행량 조사를 위해 촬영 장치(1)를 이용할 수 있다. 이 경우는 다음과 같이 시스템을 구성하면 된다.

촬영 장치(1)를 도로의 옆(보도)에 설치한다. 촬영 방향은 도로의 다른 쪽 옆을 향하도록 한다. 촬영 양호 범위는 도로의 한쪽 옆으로부터 다른 쪽 옆까지 설정한다. 데이터베이스에는 자동차의 차종마다의 화상을 미리 준비한다.

조사부(23)에 이용되는 광원에는 예컨대 일반 카메라용 스트로브(strobe)가 이용된다. 이 경우는, 필터판(31)을 투명한 판으로 한다. 자동 노광을 요구하기 위한 테이블(도 7 참조)을 도로의 폭 및 촬영 환경 등에 따라 변경한다. 조명의 타이밍을 자동차가 근접하고 있다고 판단된 직후로 할 수 있다. 자동차까지의 거 리에 반비례하여 조명의 강도를 바꿀 수 있다. 기타, 도로의 폭 및 촬영 환경 등에 따라 촬영 장치(1)의 구성을 변경한다.

거리 계측 센서(27)가 자동차를 검출하지 않을 때에는 정기적으로 배경의 화상을 취득한다. 거리 계측 센서(27)가 자동차를 검출하여, 자동차가 근접하고 있다고 판단되면, 자동차까지의 거리를 구하고, 이것에 따라 노광 시간을 결정한다. 그 노광 시간에 의해 자동차를 촬영하여, 화상을 취득한다. 취득한 화상으로부터 자동차의 영역만을 추출한다.

추출된 자동차의 화상 및 데이터베이스에 준비되어 있는 화상의 각각의 색정보 성분, 엣지 성분, 또는 면 성분 등의 특징 정보를 비교함으로써, 검출된 자동차의 차종을 특정한다. 그리고, 통행량의 데이터를 갱신한다. 또는, 3차원으로 촬영하여, 3차원 구성 정보로부터 복원한 외관 영상 정보, 또는 색 정보 성분, 엣지 성분, 또는 면 성분 등의 특징 정보를 비교함으로써 자동차의 차종을 특정할 수 있다.

자동차의 통행량 조사와 같이 복도나 보도 등을 통과하는 사람의 수를 조사할 수도 있다. 이 경우는, 복도의 양 벽의 범위 또는 길 폭의 범위를 촬영 양호 범위로 하여 촬영 장치(1)를 벽 등에 설치하고, 거리 계측 센서(27)를 발 언저리 부근에 설치하면 된다. 또한, 이들 조건에 맞추어 촬영 장치(1)의 구성 등을 변경하면 된다. 또는, 자동문 등으로 문 앞의 사람을 인식하고자 하는 경우는, 예컨대 문에서 벽까지의 범위를 촬영 양호 범위로 하여 촬영 장치(1)를 문의 상측에 설치하고, 이들 조건에 맞추어 촬영 장치(1)의 구성 등을 변경하면 된다.

촬영 대상물이 근접하고 있음을 검출하였지만, 촬영시에는 그 대상물이 통과한 경우가 있다. 즉, 촬영의 에러가 생기는 경우가 있다. 이러한 경우는, 뒤의 처리 에러를 줄이기 위해서, 다음과 같은 처리를 수행할 수 있다. 대상물의 촬영시에, 거리 계측 센서(27)에 의해 대상물의 위치(거리)를 다시 취득한다. 그 결과, 대상물의 위치가 촬영 양호 범위에 들어가 있지 않는 경우, 촬영시에는 이미 대상물이 통과한 후일 가능성이 높다. 그래서 이 경우에는 취득한 화상과 배경 화상을 비교하여 대상물이 찍혀 있는지 여부를 판별한다. 대상물이 찍히지 않은 경우는, 그 대상물이 근접하지 않은 것으로 취급한다.

본 실시 형태에서는, 촬영 장치(1)와 피사체의 3개의 점과의 거리를 계측하였지만, 하나의 점 또는 2개의 점과의 거리를 계측할 수도 있다. 예컨대, 옷가방 등과 같이 촬영시 똑바로 세워 두는 것이면, 촬영 장치(1)와 피사체의 2개의 점과의 거리를 계측할 수도 있다. 왜냐하면, 피사체의 표면(피촬영면)이 어느 하나의 점까지의 거리와 다른 하나의 점까지의 거리가 같으면, 촬영 장치(1)와 피사체가 평행함을 알 수 있기 때문이다. 또는, 도로를 통행하는 자동차를 촬영하는 경우에는, 하나의 점에 대해서 계측하면 충분하다. 자동차는 촬영 장치(1)에 대하여 거의 평행하게 달리기 때문이다.

개인 또는 물체의 종류(예컨대 자동차의 차종) 등의 인식 결과를 디스플레이 장치나 프린터 장치 등에 의해 출력할 수 있다. 네트워크를 통해 다른 전자시스템 또는 장치에 송신하고, 또는 기록 매체에 기록할 수 있다. 본체 커버(3)의 표면에 촬영 방향을 알리기 위한 그림를 그려 둘 수 있다. 예컨대, 발바닥을 촬영하는 촬 영 장치(1)의 경우는 본체 커버(3)의 표면에 발 그림을 그려 둔다.

기타, 촬영 장치(1)의 전체 또는 각부의 구성, 촬영의 대상, LED의 배치 및 광도, 렌즈 등의 광학계의 배치, 처리 내용, 처리 순서, 데이터베이스의 내용, 화면의 구성 등은 본 발명의 취지에 따라 적절하게 변경할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 촬영 장치와 피사체와의 거리에 따라 노광을 조정함으로써, 비접촉식이어도 고정밀도의 촬영을 할 수 있다고 하는 점에서 유용하다.

Claims (9)

1. 물체로부터 반사된 광을 수광 수단에서 결상시켜 전기적 신호로 변환함으로써 상기 물체를 촬영하는 촬영 장치로서,

   상기 물체와 상기 촬영 장치와의 거리를 계측하는 계측 수단; 및

   상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 따라 상기 전기적 신호의 출력 이득을 제어하는 이득 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 따라, 촬영시 상기 수광 수단의 노출 시간을 제어하는 노출 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하고 있는지 여부를 판별하는 자세 판별 수단;

   상기 자세 판별 수단에 의해 상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하고 있다고 판별된 경우에 상기 물체를 촬영하도록 제어하는 촬영 제어 수단을 포함하고,

   상기 계측 수단은 상기 거리로서 상기 물체의 피촬영면의 2 이상의 점과 그 촬영 장치와의 거리를 계측하며,

   상기 자세 판별 수단은 상기 각 점에 대한 상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 기초하여 상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하고 있는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 물체의 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차한다고 판별된 경우와 수직으로 교차하지 않는다고 판별된 경우에 각각 다른 사인을 출력함으로써, 상기 피촬영면이 상기 촬영 장치의 촬영 방향의 축에 대하여 수직으로 교차하도록 안내하는 안내 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   소정의 시간마다 얻어지는 상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 기초하여 상기 물체가 정지하고 있는지 여부를 판별하는 정지 판별 수단; 및

   상기 정지 판별 수단에 의해 상기 물체가 정지하고 있다고 판별된 경우에 상기 물체를 촬영하도록 제어하는 촬영 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 물체가 찍히지 않은 배경 화상을 기억하는 배경 기억 수단;

   상기 배경 화상과 상기 물체를 촬영함으로써 얻어진 화상을 비교함으로써 상기 물체만의 화상을 추출하는 추출 수단; 및

   상기 배경 화상을 취득하기 위해서 상기 계측 수단에 의해 상기 거리가 계측되어 있지 않을 때에 촬영하도록 제어하는 촬영 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
7. 신체 혈관의 패턴을 촬영하는 촬영 장치로서,

   상기 신체에 적외선을 조사하기 위한 조사 수단;

   상기 신체에 조사한 적외선의 반사광을 수광하는 수광 수단;

   상기 신체와 상기 촬영 장치와의 거리를 계측하는 계측 수단;

   상기 계측 수단에 의해 계측된 상기 거리가 길수록 촬영사의 상기 수광 수단의 노출 시간을 길게 하도록 제어하는 노출 제어 수단;

   소정의 시간마다 얻어지는 상기 계측 수단에 의한 계측 결과에 기초하여 상기 신체가 정지하고 있는지 여부를 판별하는 정지 판별 수단; 및

   상기 정지 판별 수단에 의해 상기 신체가 정지하고 있다고 판별된 경우에 상기 신체를 촬영하도록 제어하는 촬영 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 장치.
8. 물체로부터 반사된 광을 수광 수단에서 결상시켜 전기적 신호로 변환함으로써 상기 물체를 촬영하는 촬영 방법에 있어서,

   상기 물체와 상기 촬영 장치와의 거리를 계측하는 단계; 및

   계측 결과에 따라 상기 전기적 신호의 출력 이득을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬영 방법.
9. 물체로부터 반사된 광을 결상하는 수광 수단, 상기 수광수단에 결상된 광을 전기적 신호로 변환하는 변환 수단, 및 거리 계측 센서를 포함하는 촬영 장치를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체로서,

   상기 물체와 상기 촬영 장치와의 거리를 상기 거리 계측 센서에서 계측하는 처리와,

   계측 결과에 따라 상기 전기적 신호의 출력 이득을 제어하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록매체.

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