專利名稱：物體形狀生成方法、物體形狀生成設備及程序的制作方法
技術領域：
本發明涉及物體形狀生成方法、物體形狀生成設備及程序，并且例如適合應用于生物測量學(biometrics)認證。
技術背景生物測量學認證是用于通過使用人類活體的識別目標來識別人的方 法。手指的血管是活體的一個識別目標。例如，己經提出了一種認證設備，該認證設備通過將指尖的不同側面 的圖像進行組合生成三維圖像，并將該三維圖像用作識別目標(例如見專 利文件l)。專利文件1:日本未審査專利申請公報No.2002-175529。 并且，還存在一種稱為視圖體積交叉法(輪廓形狀法(Shape From Silhouette))的物體形狀生成方法。視圖體積交叉法是這樣的方法通過 使得某個區域(在該區域中，各幅圖像中的所有輪廓在目標空間內彼此交 叉)保持為物體區域，而根據來自多個視點的物體圖像以及攝像機的位置 信息等來生成目標物體的形狀。當通過使用視圖體積交叉法生成三維血管圖像時，與兩維血管圖像 (全外周顯影圖像)相比，作為識別目標的參數數目增大。因此，使得認 證的精度提高。然而，除血管以外的活體部分不是中空的，并且由各種組織(例如脂 肪)所占據。因此，例如如圖1所示，光學圖像拾取照相機有可能不能投 影出位于圖像拾取表面背側的血管部分。在此情形下，對于視圖體積交叉法，位于圖像拾取表面背側的血管部 分(沒有被投影到圖像拾取表面)不是各幅圖像中的所有輪廓在目標空間 內彼此交叉的區域。從而，該區域將不被保持為物體區域。因而，存在可能生成與精確的血管形狀不同的形狀的問題。 發明內容本發明考慮了上述問題，并提供一種即使在不能拍攝物體背側的圖像 的情形下也能夠高精度地生成物體形狀的物體形狀生成設備、物體形狀生 成方法及程序。為了實現該目標，根據本發明的物體形狀生成方法包括第一步驟， 在從物體外周拍攝的各幅圖像中反映的物體從各幅圖像的視點位置投影到 投影空間的情況下，對于各幅圖像檢測在從投影空間中的投影表面到投影面的范圍(area)中投影的投影區域(region)，所述投影面與所述投影表 面沿深度方向相距預定長度；和第二步驟，提取對于所檢測的各個投影區 域中共同的部分。此外，根據本發明的物體形狀生成設備包括工作存儲器；圖像處理 單元，其通過使用所述工作存儲器而執行圖像處理。在從物體外周拍攝的 各幅圖像中反映的物體從各幅圖像的視點位置投影到投影空間的情況下， 所述圖像處理單元對于各幅圖像檢測在從投影空間中的投影表面到投影面 的范圍中投影的投影區域，并提取對于所檢測的各個投影區域中共同的部 分，所述投影面與所述投影表面沿深度方向相距預定長度。而且，根據本發明的程序使得控制工作存儲器的控制單元執行下列方 法，該方法包括在從物體外周拍攝的各幅圖像中反映的物體從各幅圖像 的視點位置投影到投影空間的情況下，對于各幅圖像檢測在從投影空間中 的投影表面到投影面的范圍中投影的投影區域；和提取對于所檢測的各個 投影區域中共同的部分，所述投影面與所述投影表面沿深度方向相距預定 長度。如上所述，根據本發明，除了將對于投影在所述投影空間的最深范圍 中的輪廓區域所共同的部分提取為血管的立體圖像，對于投影到從所述投 影空間中的投影表面到與所述投影表面沿深度方向相距預定長度的 影面 的范圍的輪廓區域所共同的部分也被提取為血管的立體圖像。從而，可以 在注意用作圖像拾取目標的物體的表面部分的同時提取視體。因而，能夠實現即使在不能拍攝物體背側的圖像的情形下也能夠高精度地生成物體形 狀的物體形狀生成方法、物體形狀生成設備及程序。
圖1 (A)是用于解釋視圖體積交叉法的問題的示意圖，示出圖像拾 取方向側(物體的前側)，圖1 (B)是用于解釋視圖體積交叉法的問題 的示意圖，示出與圖像拾取方向側相對的一側(物體的后側)。圖2是示出根據本實施例的認證設備的構造的框圖。圖3是示出轉動手指的過渡狀態的示意圖。圖4是示出圖像內的圖像拾取表面和血管之間的關系的示意圖。圖5是示出控制單元的功能性構造的框圖。圖6是用于解釋轉動校正量的計算的示意圖。圖7是示出執行浮雕化處理之前和之后的圖像的示意圖。圖8是用于解釋運動量計算過程的示意圖。圖9是示出執行浮雕化處理之后圖像中的血管的明亮狀態的示意圖。 圖IO是示出血管提取過程的明亮狀態的過渡情形的示意圖。 圖11是用于解釋明亮狀態的均衡化的示意圖。 圖12是示出體元空間的示意圖。 圖13是示出物體形狀生成方法的流程圖。 圖14是用于解釋輪廓區域的檢測(1)的示意圖。 圖15是用于解釋放置在體元空間內的各幅圖像之間的位置關系的示 意圖。圖16是用于解釋輪廓區域的檢測(2)的示意圖。 圖17是示出輪廓區域的提取狀態的示意圖。
具體實施方式
下面，將參照附圖詳細地解釋本發明所應用的實施例。 (1)根據本實施例的認證設備的總體構造圖2示出根據該實施例的認證設備1的總體構造。通過將下列裝置中的每一者由總線16連接到控制單元IO而構造認證設備1:操作單元11、圖像拾取單元12、存儲器13、接口 14和通知單元15。控制單元10構造為包括下列裝置的計算機控制整個認證設備1的CPU (中央處理器單元)、存儲各種程序及設定信息等的ROM (只讀存 儲器)以及作為用于CPU的工作存儲器的RAM (隨機存取存儲器)。根據用戶操作，用于登記待登記用戶(下面將稱之為登記者)的血管 的模式(下面將稱之為血管登記模式)的執行指令COM1或用于確定登記 者身份的模式(下面將稱之為認證模式)的執行指令COM2從操作單元 ll提供到控制單元lO。控制單元10配置為根據執行指令COM1或COM2來確定待執行的 模式，按照與判定結果相對應的程序以合適的方式控制圖像拾取單元12、 存儲器13、接口 14以及通知單元15，并執行血管登記模式或認證模式。圖像拾取單元12根據控制單元10所指定的曝光值(EV， Exposure Value)調整光學系統中鏡頭的位置、光圈的孔徑以及圖像拾取元件的快門 速度(曝光時間)。圖像拾取單元12還對從圖像輸出元件以預定間隔依次輸出的圖像信 號執行A/D (模擬/數字)轉換以作為圖像拾取元件處的圖像拾取結果，并 將作為轉換結果而獲得的圖像數據傳輸到控制單元10。而且，圖像拾取單元12在控制單元IO所指定的時間段內驅動近紅外 線光源，并將特別由血管吸收的近紅外線施加到作為圖像拾取目標的指定 位置(下面將稱之為圖像拾取位置)。當活體部分放置在圖像拾取位置處時，在活體部分內部穿過的近紅外 線作為使血管投影的光線而由光學系統和光圈入射到圖像拾取元件，并且 活體部分內部的血管的圖像形成于圖像拾取元件的圖像拾取表面上。因 此，在此情形下，血管反映在作為圖像拾取結果而由圖像拾取單元12獲 得的圖像中。存儲器13例如包括閃存。存儲器13配置為使得控制單元IO指定的數 據存儲在存儲器13中或從存儲器13讀取。設備接收各種數據。通知單元15包括顯示部分15a和聲音輸出部分15b。顯示部分15a根 據控制單元10提供的數據在顯示屏上顯示文字或圖表形式的內容。同 時，聲音輸出部分15b配置為根據控制單元10提供的聲音數據從揚聲器 輸出聲音。(2) 血管登記模式下面將解釋血管登記模式。當確定血管登記模式為將要執行的模式 時，控制單元10將運行模式改變為血管登記模式，并使得通知單元15發 出通知表示需要將手指放置在圖像拾取位置并繞手指的彎曲腹面轉動。同 時，控制單元10使得圖像拾取單元12運行。在此狀態下，例如如圖3所示，當手指繞手指外周(手指的腹面、側 面和背面)轉動時，圖像拾取單元12持續圍繞手指外周拍攝手指內部的 血管的圖像以作為來自多個視點的圖像，例如如圖4所示。控制單元IO依照依次由圖像拾取單元12提供的圖像生成血管的立體 圖像以作為圖像拾取單元12的圖像拾取結果，并通過將待登記的數據 (下面將稱之為登記數據)存儲在存儲器13中而將代表血管的立體圖像 的形狀的值(下面將這些值稱之為血管形狀值)作為登記數據來登記。控制單元IO配置為能夠執行血管登記模式，如前所述。(3) 認證模式下面將解釋認證模式。當確定認證模式為將要執行的模式時，控制單 元10將運行模式改變為認證模式，并使得通知單元15發出通知表示需要 將手指放置在圖像拾取位置并繞手指的彎曲腹面轉動。同時，控制單元10 使得圖像拾取單元12運行。與在登記模式中所述一樣，控制單元10依照依次由圖像拾取單元12 提供的圖像生成血管的立體圖像以作為圖像拾取單元12的圖像拾取結 果，并提取血管的血管形狀值。控制單元10配置為將所提取的血管形狀 值與作為登記數據存儲在存儲器13中的血管形狀值相比進行校驗，并根 據校驗結果判定手指的所有者是否能夠被認為登記者。這里，如果判定手指的所有者不能被認為登記者，控制單元10使得顯示部分15a和聲音輸出部分15b以視覺和聽覺的方式發出通知，表示手 指的所有者不能被認為登記者。同時，如果判定手指的所有者能夠被認為 登記者，控制單元10將表示手指的所有者被認為登記者的數據傳輸到與 接口 14連接的設備。該設備由表示手指的所有者被認為登記者的數據觸 發，并執行例如要在認證成功時執行的預定處理，例如將門關閉一段時間 或取消限制運行模式。控制單元10配置為能夠執行認證模式，如上所述。 (4)血管形狀值提取過程下面將詳細地解釋控制單元10進行的血管形狀值提取過程的細節。 從功能方面來說，該過程可以被分成圖像轉動單元21、血管提取單元 22、運動量計算單元23和三維圖像生成單元24，如圖5所示。下面將詳 細解釋圖像轉動單元21、血管提取單元22、運動量計算單元23和三維圖 像生成單元24。(4一1)圖像轉動過程圖像轉動單元21轉動并校正來自多個視點的圖像，使得各幅圖像中 反映的手指的方向被定義為參考方向。將要解釋圖像轉動單元21的轉動方法的例子。圖像轉動單元21將僅 通過可見光的光學濾波器放置在光軸上的預定位置達一段時間(這一段時 間與圖像拾取時間段不一樣)，并以與待拍攝的血管圖像(下面稱之為血 管圖像)有關的預定間隔獲得待拍攝的手指的圖像(下面稱之為手指圖 像)以作為待計算的轉動量。而且，血管圖像是通過使用近紅外光作為圖像拾取光線而形成于圖像 拾取元件上的圖像，并且手指圖像是通過使用可見光作為圖像拾取光線而 形成于圖像拾取元件上的圖像。例如，如圖6所示，當獲得手指圖像時(圖6 (A))，在提取手指 圖像中反映的手指區域(圖6 (B))后，圖像轉動單元21提取構成手指 輪廓的那些點(下面稱之為手指輪廓點)(圖6 (C))。此外，通過由霍夫(Hough)變換等方式執行加權，圖像轉動單元21 從上述手指輪廓點提取對應于水平輪廓線的那些點來作為構成手指關節的那些點(下面將稱之為手指關節點)(圖6 (D))，并依照手指關節點 來識別手指關節部分線(下面稱之為手指關節線)JNL (圖6 (E))。然后，圖像轉動單元21獲得手指關節線JNL與圖像中沿橫向的線LN 所成的角度0x以作為血管圖像的轉動校正量(圖6 (E))，轉動并根據 所述轉動校正量來校正所拍攝的每一幅血管圖像，直到獲得下一幅手指圖 像為止。因而，在此實施例中，在來自多個視點的血管圖像中，使血管圖像中 反映的手指縱向與圖像的縱向相同。如上所述，圖像轉動單元21對于作為從多個視點沿手指外周連續拍 攝的血管圖像的、從圖像拾取單元12依次接收的多個圖像數據項執行圖 像轉動處理，并將作為處理結果而獲得的圖像數據傳輸到血管提取單元 22。(4一2)血管提取過程 血管提取單元22提取血管圖像中反映的血管部分。下面將解釋血管 提取單元22執行的提取方法的例子。在血管提取單元22中，浮雕化部分 22A通過使用微分濾波器(例如高斯濾波器或對數濾波器)來對從圖像轉 動單元21接收的圖像數據執行浮雕化操作，使得血管從圖像上浮雕出 來。現在，執行浮雕化處理之前和之后的圖像在圖7中示出。在執行浮雕 化處理之前的血管圖像中(圖7 (A))，血管和其它部分之間的邊界很 模糊。同時，在執行浮雕化處理之后的血管圖像中(圖7 (B))，邊界 變得清楚。從圖7清晰可見，通過由浮雕化部分21所執行的浮雕化處 理，血管被突出顯示(highlight)。因而，能夠清楚地辨別血管及其它部 分。此外，在血管提取單元22中，二進制化部分22B對于己經參照設定 亮度而對血管進行了浮雕化處理的圖像數據執行二進制化處理，使得圖像 數據轉換成二進制血管數據(下面將稱之為二進制血管圖像)，并將作為 處理結果而獲得的圖像數據傳輸到三維圖像生成單元24。 (4一3)運動量計算過程運動量計算單元23根據從多個視點沿手指外周連續拍攝的血管圖像 中反映的血管來計算運動量。下面將解釋由運動量計算單元23執行的計算方法的例子。運動量計算單元23根據光流(optical flow)來計算從血管提取單元22接收的第一 血管圖像中以及在接收第一血管圖像之前從血管提取單元22接收的第二 血管圖像中反映的血管中的相應部分之間的運動量。下面，第一血管圖像 將被稱為當前圖像，第二血管圖像將被稱為先前圖像。艮口，例如，如圖8 (A)所示，運動量計算單元23確定當前圖像IM1 中的興趣點AP (下面將稱之為興趣點)，并識別以興趣點AP為中心的 (mXn)像素塊ABL (下面將稱之為興趣塊)的亮度。然后，如圖8 (B)所示，運動量計算單元23從先前圖像IM2搜索亮 度與興趣塊ABL的亮度差別最小的塊，并通過將所找到的塊RBL的中心 定義為與興趣點AP對應的點XP (下面將稱之為對應點)而獲得從對應于 興趣點AP的位置AP'到對應點XP的位置矢量(Vx， Vy)。運動量計算單元23從先前圖像IM2搜索對應于當前圖像IM1中多個 興趣塊的那些塊，如前所述。同時，運動量計算單元23計算各個塊的中 心(XP)和與各個興趣塊的中心相同的位置(AP')之間的各個位置矢量 的平均值(水平方向的矢量分量Vx的平均值和豎直方向的矢量分量Vy的 平均值)以作為運動量，并將運動量作為數據(下面將稱之為運動量數 據)傳輸到三維圖像生成單元24。運動量代表這樣的值該值不僅代表沿水平運動方向(轉動方向)相 對于放置了手指的面的運動，還代表由于手指按壓量、轉動軸線等的變化 而沿豎直運動方向(與所述轉動方向正交的方向)相對于所述面的運動。而且，除了各個位置矢量的平均值(例如水平方向的矢量分量Vx的 平均值和豎直方向的矢量分量Vy的平均值)，例如從各個位置矢量根據 統計方法獲得的值(代表值)(例如最大值、最小值或各個位置矢量的標 準偏差)也可用作運動量。在該實施例中的運動量計算單元23中，在血管提取過程中間獲得的 圖像(在執行浮雕化處理之后和執行二進制化之前的圖像)用作用來計算運動量的圖像。在執行血管提取過程之前的圖像(執行浮雕化處理之前的圖像)中，血管和其它部分彼此清晰可辨，如上參照圖7所述。圖像中血管的亮度用 作表示實際截面狀態的信息，如圖9所示。然而，該信息在執行血管提取 過程之后的圖像(執行二進制化處理之后的圖像)中被去掉了，如圖10 所示。因此，即使示出彼此不同的血管截面，例如如圖11 (A)和11 (B)所示，在執行提取過程后，也很可能使不同的截面都一樣。從而，如果執行血管提取過程之后的圖像(執行二進制化處理之后的 圖像)被用作用來計算位移量的圖像，則當從先前圖像IM2 (圖8 (B)) 中搜索具有的亮度與當前圖像IM1中的興趣塊ABL的亮度差別最小的塊 時，會出現很多塊的亮度都等于或者約等于興趣塊的亮度。從而，就不能 找到真正與興趣塊ABL相對應的塊RBL。因此，可能會出現位移量的計 算精度降低的情況。通過上面的描述，在運動量計算單元23中，在血管提取過程中間獲 得的圖像(在執行浮雕化處理之后和執行二進制化之前的圖像)用作用來 計算運動量的圖像。注意，盡管當前圖像IM1中的多個興趣塊一般是當前圖像IM1中的所 有像素，所述多個興趣塊也可以是當前圖像IM1中反映的血管的端點、分 歧點或拐點，或這些點的其中一部分。此外，盡管對具有的亮度與興趣塊ABL的亮度差別最小的塊進行搜 索的范圍一般與整個先前圖像IM2相對應，所述范圍也可以對應于以先前 檢測到的位移量做出移位的位置作為中心的多個興趣塊的大小。所述范圍 的形狀可以根據先前檢測到的位移量中的時間變化量而變化。 (4一4)三維圖像生成過程對于從手指外周拍攝的每幅血管圖像，三維圖像生成單元24檢測當 各幅圖像中反映的血管從各幅圖像的視點投影到投影空間時在投影空間中 拍攝的血管的輪廓區域，并提取對于所檢測的各個輪廓區域共同的部分以 作為血管的立體圖像(三維體)。在此實施例中，三維圖像生成單元24不將對于投影在投影空間的最深范圍中的輪廓區域共同的部分提取為血管的立體圖像。三維圖像生成單元24配置為將對于在從投影空間中的投影表面到與所述投影表面沿深度 方向相距預定長度的投影面的范圍中投影的輪廓區域共同的部分提取為血 管的立體圖像。下面將解釋由三維圖像生成單元24執行的生成方法的例子。如圖12 所示，三維圖像生成單元24定義作為投影空間的三維空間，該三維空間 具有預定形狀，該預定形狀包括作為結構單元的、被稱為體元(voxel)的 立方體(下面將稱之為體元空間)(圖13:步驟SP1)。然后，根據作為照相機信息存儲在ROM中的各種值(例如焦距和圖 像中心)、作為定義了與投影空間中的投影表面沿深度方向相距所述投影 長度的信息而存儲在ROM中的值以及從運動量計算單元23所接收的運動 量數據的值，三維圖像生成單元24基于從血管提取單元22接收的多個圖 像數據項(二進制血管圖像)生成血管形狀數據。艮口，如圖14所示，三維圖像生成單元24將第一個從血管提取單元22接收的二進制血管圖像(作為參考圖像)放置在體元空間的各視點之中與 具有0度轉角的視點對應的位置處，并檢測從投影空間的投影表面到與所 述投影表面沿深度方向相距預定長度L的投影面的范圍(圖14中由實線 圍繞的范圍)內投影的輪廓區域AR (圖13:步驟SP2)。而且，在圖14 中作為示例示出了這樣的情況在圖1中示出的物體中，圖1 (A)代表 參考圖像。在用于檢測輪廓區域的指定方法中，體元空間中的各個體元被反向投 影到參考圖像上，從而計算投影點，并且保留下述體元作為輪廓區域參 考圖像中反映的血管輪廓內部存在所述體元的投影點。同時，，對于其次和隨后從血管提取單元22接收的每幅二進制血管圖 像，根據從運動量計算單元23接收的運動量數據，三維圖像生成單元24 識別從參考圖像到作為當前處理目標的二進制血管圖像的沿轉動方向的運 動量(下面將稱之為轉動運動量)。然后，三維圖像生成單元24通過使用下式來計算作為當前處理目標的二進制血管圖像相對于參考圖像的轉角0ra (下面將稱之為第一轉角)0ro = arctan (Vx / r)...... (1)其中，Vx表示轉動運動量，r表示被設定為從手指的轉動軸線到血管的距 離的值，并判定第一轉角A。是否小于360度(圖13:步驟SP3)。當第一轉角&。小于360度時(圖13:步驟SP3中"是")，這是指 并非從手指的整個外周拍攝的多個二進制血管圖像的所有視體(view volume)(輪廓區域)都被檢測到的狀態。在此情形下，三維圖像生成單 元24計算第一轉角~。與下述轉角(下面將稱之為第二轉角)之間的差 值，并判定該差值是否大于或等于預定閾值(圖13:步驟SP4)，所述第 二轉角是下述二進制血管圖像與參考圖像之間的轉角該二進制血管圖像 在作為當前處理目標的二進制血管圖像之前剛剛被檢測了視體。當差值小于閾值時(圖13:步驟SP4中"否")，這是指手指的轉動 停止或者相當于停止的狀態。在此情形下，三維圖像生成單元24采用緊 隨作為當前處理目標的二進制血管圖像之后接收的那個二進制血管圖像作 為處理目標，而不計算作為當前處理目標的二進制血管圖像的輪廓區域。 三維圖像生成單元24配置為避免計算無效輪廓區域，如前所述。相反，當差值大于或等于閾值時(圖13:步驟SP4中"是")，這是 指手指轉動的狀態。在此情形下，三維圖像生成單元24將作為當前處理 目標的二進制血管圖像IMx放置在與視點VPx相對應的位置處，所述視點 VPx相對于參考位置IMs的視點VPs具有轉角^。，例如如圖15所示。接著，在對于二進制血管圖像IMx檢測投影在從投影空間的投影表面 到與所述投影表面沿深度方向相距預定長度的投影面的范圍內的輪廓區域 (圖13:步驟SP5)后，三維圖像生成單元24將緊隨所述二進制血管圖 像之后接收的那個二進制血管圖像作為處理目標。注意，當用作當前處理目標的二進制血管圖像IMx繞體元空間外周放 置時，對于二進制血管圖像IMx和緊挨著二進制血管圖像IMx之前檢測了 體元空間的那個二進制血管圖像IM(x.d，三維圖像生成單元24根據運動量 數據來識別與手指的轉動方向正交的方向的運動量(作為當前處理目標的 二進制血管圖像以及最近之前放置的那個二進制血管圖像的豎直方向的矢 量分量Vy的平均值)，并根據所述運動量修正視點VPx沿修正方向RD(平行于體元空間中的Z軸方向的方向)的位置。因而，即使在手指轉動時手指按壓量或轉動軸線發生變化，三維圖像生成單元24也能夠隨著該變化而檢測輪廓區域。從而，與不考慮沿著與 手指的轉動方向正交的方向的運動量的情況相比，三維圖像生成單元24 能夠精確地檢測輪廓區域。由此方式，三維圖像生成單元24依次檢測二進制血管圖像中反映的 血管的輪廓區域，直到相對于參考圖像的第一轉角&。大于或等于360度的 二進制血管圖像被用作當前處理目標(圖13:包括步驟SP3-SP4-SP5的循 環)。這里，例如如圖16所示，對位于從體元空間(投影空間)的投影表 面到與所述投影表面沿深度方向相距預定長度的投影面的范圍(實線圍繞 的范圍)內的輪廓區域進行檢測。從而，當注意到圖1中物體前側的圖像 (圖1 (A))和物體后側的圖像(圖1 (B))時，即使體元空間中存在 視體并不相同的一些部分，在各幅圖像中物體的投影部分(輪廓區域)的 體元也被保留。從而，當相對于參考圖像的第一轉角&。大于或等于360度的二進制血 管圖像用作當前處理目標時，在體元空間中，例如如圖17所示，在各幅 圖像中作為物體的投影部分(輪廓區域)而保留的那些體元的共同部分 (實線部分)被表示為實際物體的血管的真實立體圖像(三維體)。而 且，在圖16中，列區域部分表示作為不投影部分而保留的體元。在相對于參考圖像的第一轉角&。大于或等于360度的二進制血管圖像 被用作當前處理目標的情況下，三維圖像生成單元24識別具有共同部分 的體元作為血管的立體圖像，并提取體元數據作為立體圖像的數據。體元 數據在血管登記模式中作為登記數據登記在存儲器13中，并在認證模式 中與登記在存儲器13中的登記數據相比進行認證。 (5)運行和效果由上述構造，認證設備1中的控制單元10 (三維圖像生成單元24) 依次接收從手指外周拍攝的、并在對所拍攝的圖像中的血管進行提取時獲 得的多幅二進制血管圖像。此外，對于各幅二進制血管圖像，在各幅圖像中反映的物體從各幅圖像的視點位置投影到體元空間中的情況下，三維圖像生成單元24對位于從體元空間的投影表面到與所述投影表面沿深度方向相距預定長度的投影 面的范圍內投影的投影區域進行檢測，并提取對于所檢測的各個投影區域共同的部分(見圖17)。三維圖像生成單元24不將對于投影在體元空間的最深范圍中的輪廓 區域共同的部分提取為血管的立體圖像。三維圖像生成單元24將對于在 從體元空間中的投影表面到與所述投影表面沿深度方向相距預定長度的投 影面的范圍中投影的輪廓區域共同的部分提取為血管的立體圖像。從而能 夠在注意與從手指表面到手指內部的圖像拾取目標(血管)的深度對應的 范圍的同時計算視體。因而，即使在從血管表面到相反側之間的區域內視體不相同，只要在 接近血管表面處的視體是相同的，三維圖像生成單元24就使得所述共同 部分作為血管的投影部分(輪廓部分)的體元而保留。由此方式，即使在 不能對位于圖像拾取表面背側的血管部分進行投影的情況下，也能夠表現 精確地反映真實血管的形狀(例如見圖15)。由上述構造，由于將對于從投影空間中的投影表面到與所述投影表面 沿深度方向相距預定長度的投影面的范圍中投影的輪廓區域共同的部分提 取為血管的立體圖像，即使在不能拍攝血管背側的圖像的情況下，也能夠 實現能夠高精度生成血管形狀的認證設備1。 (6)其它實施例在上述實施例中，已經描述了活體內部的血管用作圖像拾取目標的情 況。然而，本發明不限制于此。例如，活體表面上的神經或指紋、面部等 也可用作圖像拾取目標。替代地，也可使用除活體以外的物體。注意，浮 雕化處理可以根據所使用的圖像拾取目標而以合適的方式省略。此外，當使用活體內部的圖像拾取目標(例如神經或血管)時，盡管 已經在前面的實施例中已經描述了手指用作活體部分的情形，但本發明不 限制于此。例如，也可將諸如手掌、腳趾、手臂、眼睛或胳膊的部分用作 活體部分。此外，盡管在前面的實施例中，待檢測的投影區域(在圖像中反映的 物體從各幅圖像的視點位置投影到投影空間的情況下該投影區域被投影在 投影空間中)是固定的，但本發明也可改變待檢測的投影空間。艮P,在前面的實施例中，表示從投影空間中的投影表面沿深度方向的投影長度的值(固定值)存儲在ROM中。然而，除此以外，例如存儲有 表示身體脂肪百分比和投影長度之間對應關系的信息。在檢測第一個接收圖像(參考圖像)的輪廓區域(圖13:步驟SP2) 之前，控制單元10使得通知單元15發出指令以輸入將要被拍攝圖像的用 戶的身體脂肪百分比。然后，控制單元IO檢測從操作單元ll輸入的身體 脂肪百分比，并設定與所檢測的身體脂肪百分比相對應的值。因此，控制 單元10改變投影長度。通過執行上述處理，當對在從體元空間中的投影表面到與所述投影表 面沿深度方向相距預定長度的投影面的范圍中投影的輪廓區域進行檢測 時，對于有可能由于身體脂肪百分比增大而更難以投影的血管，可以在注 意與從手指表面到手指內部的圖像拾取目標(血管)的深度對應的區域的 同時獲得視體，而無論身體脂肪百分比的個體差異如何。從而，能夠表現 更真實地反映實際血管的形狀。注意，除了輸入將要被拍攝圖像的用戶的身體脂肪百分比，也可以輸 入活體的其它信息(例如身高、體重和年齡等)，從而能夠從所輸入的信 息計算身體脂肪百分比。設定值可與多個因素相關，例如手指直徑和重量以及身體脂肪百分比。此外，例如除了表示從投影空間中的投影表面沿深度方向的投影距離 的值，表示視點與表示所述投影長度的值之間對應關系的信息也可存儲在 ROM中。在檢測第一個接收圖像(參考圖像)的輪廓區域(圖13:步驟 SP2)之前，控制單元10根據血管圖像中反映的手指輪廓的手指寬度、手 指圖像中反映的與手指輪廓的內部有關的信息等來檢測與血管圖像相對應 的視點，并設定與所檢測的視點相對應的值。因此，控制單元IO.改變投 影長度。通過執行上述處理，當對在從體元空間中的投影表面到與所述投影表面沿深度方向相距預定長度的投影面的范圍中投影的輪廓區域進行檢測 時，對于手指背側和手指腹側的其中任一者都可設定與從手指表面到存在 血管的位置的深度相對應的投影長度。因此，能夠表現更真實地反映實際 血管的形狀。如上所述，在檢測第一個接收圖像(參考圖像)的輪廓區域之前，提 供設定步驟來檢測圖像拾取目標上的信息和設定與所檢測的信息相對應的 預定長度，并且對在從投影空間中的投影表面到與所述投影表面沿深度方 向相距在設定步驟中設定的預定長度的投影面的范圍中投影的投影區域進 行檢測。從而，能夠高精度地生成血管的形狀。而且，盡管在前面的實施例中已經描述了根據存儲在ROM中的程序 執行血管登記模式和認證模式的情形，本發明不限制于此。血管登記模式 和認證模式可以根據從程序存儲介質(例如CD (緊致盤)、DVD (數字 多用途光盤)或半導體存儲器)安裝或者從Internet上提供程序的服務器 下載所獲得的程序來執行。而且，盡管在前面的實施例中已經描述了控制單元IO執行登記處理 和認證處理的情形，本發明不限制于此。所述處理的一部分可以由圖形工 作站來執行。而且，盡管在前面的實施例中己經描述了使用具有圖像拾取功能、校 驗功能和登記功能的認證設備1的情形，本發明不限制于此。本發明可適 于根據所述應用將每個功能或每個功能的一部分分派到相應的單個設備的 實施例。工業實用性本發明在生物測量學認證方面有用。
權利要求
1.一種物體形狀生成方法，其特征在于包括第一步驟，在從物體外周拍攝的各幅圖像中反映的物體從各幅圖像的視點位置投影到投影空間的情況下，對于各幅圖像檢測在從投影空間中的投影表面到投影面的范圍中投影的投影區域，所述投影面與所述投影表面沿深度方向相距預定長度；和第二步驟，提取對于所檢測的各個投影區域中共同的部分。
2. 如權利要求1所述的物體形狀生成方法，其特征在于包括 計算步驟，從各幅圖像的其中一幅，計算在所述各幅圖像的所述其中一幅之前拍攝的圖像中反映的物體在轉動方向上的運動量， 其中，在所述第一步驟中，從參考圖像與用作檢測目標的圖像之間的運動量獲得用作檢測目標的 圖像相對于參考圖像的轉角，并且，在用作檢測目標的圖像中反映的物體 從相對于參考圖像的視點位置具有所述轉角的視點位置投影到投影空間的 情況下，對于投影到投影空間的投影區域進行檢測。
3. 如權利要求1所述的物體形狀生成方法，其特征在于包括 計算步驟，從各幅圖像的其中一幅，計算與在所述各幅圖像的所述其中一幅之前拍攝的圖像中反映的物體的轉動方向正交的方向上的運動量， 其中，在所述第一步驟中，所述各幅圖像的所述其中一幅的視點位置由所述運動量沿修正方向進 行修正。
4. 如權利要求1所述的物體形狀生成方法，其特征在于包括 設定步驟，檢測與圖像拾取目標有關的信息并設定所述預定長度以與所檢測的信息相對應，其中，在所述第一步驟中，對于在從投影空間的投影表面到與所述投影表面沿所述深度方向相距 在所述設定步驟中設定的預定長度的投影面的范圍中投影的投影區域進行 檢測。
5. —種物體形狀生成設備，其特征在于包括工作存儲器；和圖像處理單元，其通過使用所述工作存儲器而執行圖像處理； 其中，在從物體外周拍攝的各幅圖像中反映的物體從各幅圖像的視點 位置投影到投影空間的情況下，所述圖像處理單元對于各幅圖像檢測在從 投影空間中的投影表面到投影面的范圍中投影的投影區域，并提取對于所 檢測的各個投影區域中共同的部分，所述投影面與所述投影表面沿深度方 向相距預定長度。
6. —種程序，其特征在于使得控制工作存儲器的控制單元執行下列方 法，該方法包括在從物體外周拍攝的各幅圖像中反映的物體從各幅圖像的視點位置投 影到投影空間的情況下，對于各幅圖像檢測在從投影空間中的投影表面到 投影面的范圍中投影的投影區域，所述投影面與所述投影表面沿深度方向相距預定長度；和提取對于所檢測的各個投影區域中共同的部分。
全文摘要
本發明涉及物體形狀生成方法、物體形狀生成設備及程序。即使在不能拍攝物體背側的圖像的情形中，也能夠高精度地生成物體的形狀。在從物體外周拍攝的各幅圖像中反映的物體從各幅圖像的視點位置投影到投影空間的情況下，對于各幅圖像檢測在從投影空間中的投影表面到與所述投影表面沿深度方向相距預定長度的投影面的范圍中投影的投影區域。提取對于所檢測的各個投影區域中共同的部分。
文檔編號G06T1/00GK101617338SQ200880005338
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月14日 優先權日2007年2月16日
發明者阿卜杜勒·穆奎特·穆罕默德, 阿部博 申請人:索尼株式會社