TWM501583U - 一種可將物體表面反射眩光區域最佳定位的光源空間設置於影像辨識系統 - Google Patents

Description

一種可將物體表面反射眩光區域最佳定位的光源空間設置於影像辨識系統

本案提出一種利用照射光源、受測物體及影像擷取裝置等三者之空間設置關係、相機焦距和受試者眼鏡的曲率半徑以達成將受測物體的虹膜區域反射眩光減至最小、甚至消失的最佳位置之系統。

生物辨識技術已廣為流行，近年來有許多人在研究影像辨識，利用擷取物體的特徵影像來分析物體的基本資訊進而達到辨識的功能，在物理學中的光學成像公式中，我們可以得到攝影裝置擷取影像時物體的影像。

很不幸的，近年來在許多影響影像辨識的因素中，物體表面的反射眩光是影響辨識率最明顯的因素。反射眩光是受測物體鏡面區域反射所產生。在影像辨識中，光源入射至人體眼球表面或是眼鏡鏡片表面時會產生反射現象並且入射到影像擷取裝置，因此我們所擷取到的影像會有反射眩光。

反射眩光是由於鏡面反射所產生，因此利用影像擷取裝置拍攝鏡面的曲面，很容易會在影像上發現光源所產生的反射眩光，若 是曲面上有想要得知的資訊就會被反射眩光所遮蔽而無從得知。

在影像辨識系統中，若沒有考量光源設置，很容易會使反射眩光遮蔽到某些特徵的資訊(如虹膜資訊)，即反射眩光在某些特殊區域中出現(如虹膜區域)，因此會使得影像資訊的損失而使辨識率下降，或是在辨識過程中，因為影像出現反射眩光區域而導致辨識系統產生誤判。

直到目前為止，許多研究方式是將已加入反射眩光的影像資料以後置的影像處理技術去除該些反射眩光區域，而不是用前置處理的方式加以避免該些反射眩光的產生機會。雖然該些方法可有效去除反射眩光在影像資料中的區域，但是在辨識系統處理的過程中會無法得知因反射眩光區域覆蓋受測物體原本的資訊。對於以影像資訊進行處理的辨識程序中也同時造成資訊損失的難題。

在經過多年的研究後，申請人提出一種可將影像擷取資料中反射眩光區域最小化，甚至消失的最佳光源放射位置的前置處理系統。在影像擷取之前先將經過本系統的模擬，我們可藉由影像擷取裝置、被拍攝物體以及光源得這三者的相對位置以得出可有效最小化被拍攝物體的反射眩光區域。找出以上三者的相對位置後，我們才進行影像擷取程序。

在影像識別領域中，受測物體的反射眩光常造成影像辨識系統的誤判及異常，而反射眩光的影響也會因有無配戴眼鏡而有 所不同，因此在進行影像識別過程中我們需將反射眩光的影響去除。故申請人提出一種前置處理的方式，利用光學分析來分析拍攝物體在有無配戴眼鏡的情況下反射眩光之位置及形狀，以移動拍攝不同光源角度的方式來拍攝前置影像，再由此些影像中選取反射眩光不會出現在某些特殊區域(如虹膜區域)中的光源角度設置以作為影像辨識的基礎。

此光學分析是提出一種利用照射光源、受測物體及影像擷取裝置三者之空間設置關係、相機焦距和受測物體眼鏡的曲率半徑以達成將受測物體的某些特殊區域(如虹膜區域)中反射眩光減至最小、甚至消失的結果。

10‧‧‧影像擷取裝置

11‧‧‧光源

12‧‧‧光源

13‧‧‧受試者

14‧‧‧入射光線

15‧‧‧反射光線

16‧‧‧反射光線

17‧‧‧反射光線

18‧‧‧光源角度

19‧‧‧光源角度

20‧‧‧影像擷取裝置

21‧‧‧光源

22‧‧‧受試者

第1圖係根據本新型之影像拍攝設計系統裝置俯視圖。

第2圖係根據本新型之影像拍攝設計系統裝置側視圖

根據本新型，該影像擷取系統包括一影像擷取裝置及一對光源皆安裝於同水平上。請參考第1圖及第2圖，以該受測者12為中心，將該光源11和光源12以相機位置為中心點左右對稱設置，由光源11和光源12發出入射光線14和入射光線15至受試者13，根據光學中的Snell定律反射光線16和反射光線17反射回到影像擷取裝置10，因此我們在影像擷取裝置10所拍攝出的照片中會有兩點反射眩光。

本新型利用影像擷取裝置10、光源11、光源12、受試者13之間的空間關係，以及影像擷取裝置10鏡頭焦距的參數，還有受測者13的眼球或是眼鏡的曲率半徑這些參數，利用光學原理中的Snell定律和近軸近似及幾何原理建立出一個數學模型，而這個模型可以透過上述所提到的參數推算出反射眩光的位置和大小，進而找出最佳光源角度18、19可讓反射眩光不會出現在虹膜區域。

最後為了驗證此數學模型的正確性，我們改變不同的入射角度18、19，以影像擷取裝置10為中心點對稱改變從5度起直到70度為止每隔5度拍攝一張照片，總共拍14張照片，其中光源11、光源12與受試者13的距離都不改變，換言之光源11、12是以受測者13為圓心對稱改變角度。結果反射眩光的大小與位置都與我們提出的數學模型相近，因此若在不同的操作環境下，只要把得知相關的參數就能夠找尋出最佳光源角度讓反射眩光不會出現在某些特殊區域(如虹膜區域)中。

10‧‧‧影像擷取裝置

11‧‧‧光源

12‧‧‧光源

13‧‧‧受試者

14‧‧‧入射光線

15‧‧‧反射光線

16‧‧‧反射光線

17‧‧‧反射光線

18‧‧‧光源與影像擷取裝置之光學中心軸之角度

19‧‧‧光源與影像擷取裝置之光學中心軸之角度

Claims (5)

1. 一種可將物體表面反射眩光區域最佳定位的光源空間設置系統，包含：一固定位置的影像擷取裝置，設置於一被拍攝物體之正前方的第一位置；一固定位置的被拍攝物體，設置於該影像擷取裝置之焦距處的第二位置，使得該被拍攝物體可於該影像擷取裝置的光學螢幕上得到清晰成像；一光學折射物，具有改變該被拍攝物體的表面光線反光之折射率的能力，可設置於該被拍攝物體的表面；若該被拍攝物體的表面未設置該光學折射物，則將該被拍攝物體表面的光學曲率半徑設定為7.7mm；若該被拍攝物體的表面設置該光學折射物，則將該被拍攝物體表面的光學曲率半徑設定為100mm；一照射被拍攝物體的光源，設置於該影像擷取裝置與該被拍攝物體之間的第三位置，以提供照明光源給該被拍攝物體，該光源與該被拍攝物體的距離為一固定值S；該光源將被拍攝物體反射眩光最小化或是直接消除之最佳化第三位置為以被拍攝物體所在之第二位置為圓心，以該固定值S為半徑，由水平線起25度至40度之間的圓弧形範圍內。
2. 如申請專利範圍第1項之設置系統，其中該影像擷取裝置包含電荷耦合元件(Charge Coupled Device：CCD)、互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor：CMOS)之影像擷取元件之數位相機、數位攝影機或其他具有影像擷取功能之裝置。
3. 如申請專利範圍第1項之設置系統，其中該被拍攝物體可以是一物體、一人類臉型、具有虹膜影像之生物體或非生物體。
4. 如申請專利範圍第1項之設置系統，其中該照射被拍攝物體的光源可以是一燈泡、一白織燈管或一紅外線光源。
5. 如申請專利範圍第1項之設置系統，其中該光學折射物可以是近視眼鏡、老花眼鏡、遠視眼鏡、3D立體眼鏡以及其它以外掛於該被拍攝物體的表面可使得外部光線經該光學折射物之光線反射後可產生光學折射效果之裝置。