三維形狀測量設備、三維形狀測量方法技術

本發明專利技術公開了一種三維形狀測量設備、三維形狀測量方法及程序。該三維形狀測量設備即使在亮度值與距離之間的關系偏離其中亮度值與距離的平方成反比的理想點光源模型的情況下也能夠改進對對象的三維形狀進行測量的準確度。生物認證設備(100)包括系數設置單元(41C)和三維形狀測量單元(41E)，系數設置單元(41C)用于根據規定條件設置作為模型表達式中的冪的指數的系數，以使捕獲圖像的亮度值與從光源到所述亮度值的測量點的距離的冪的倒數成比例，三維形狀測量單元(41E)用于根據系數和捕獲圖像的亮度值來測量對象的三維形狀。

【技術實現步驟摘要】

本文中所討論的實施例涉及三維形狀的測量。
技術介紹
用于基于捕獲圖像對對象的三維形狀進行測量的技術。這樣的技術用在各
中。一個示例是生物認證設備如手掌靜脈認證設備。在手掌靜脈認證設備中，當登記成像生物數據時，通過公知的引導構件等對作為對象的示例的手的位置進行引導。然而，存在其中沒有設置當進行核對時對手的位置進行引導的引導構件的情況。當對未由引導構件進行引導的手的生物數據進行成像時，由于手的位置的差異、手的傾斜等，登記數據與核對數據之間會產生很大的差別，并且可以降低個人認證的成功率。用于解決上述問題的方法的一個示例是用于測量姿勢如手的傾斜并且進行校正以當進行核對時消除手的姿勢的偏差的方法。在該方法中，可以通過使用多個距離傳感器來測量從各距離傳感器到手的相應部分的距離以檢測手的姿勢。然而，為了改進對手的姿勢進行測量的準確度，需要使用大量的距離傳感器。因此，生物認證設備的成本增加，以及生物認證設備的尺寸也增加。此外，當生物認證設備對尺寸等具有物理限制時，在保持對手的姿勢進行測量的規定準確度或更大準確度的情況下，在限制范圍內很難布置大量的距離傳感器。同時，用于當采用照明光照射對象時基于所捕獲的對象的圖像的亮度值分布來測量對象的三維形狀的由明暗恢復形狀(SFS)技術是已知的(參見例如，非專利文獻1至非專利文獻3)。通過采用SFS技術測量手的姿勢，可以在不使用大量的距離傳感器的情況下測量從光源到大量的點的距離，并且可以較高的準確度來檢測手的姿勢。[專利文獻1]日本公開特許公報第2007-10346號[非專利文獻1]R.Kimmel等人，“GlobalShapefromShading”，CVGIP:ImageUnderstanding，頁120-頁125，1995年[非專利文獻2]R.Zhang等人，“ShapefromShading:ASurvey”，IEEEPAMI(TransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence)，第21卷，第8期，頁690-頁706，1999年8月[非專利文獻3]E.Prados等人，“ShapefromShading:awell-posedproblem？”，INRIA，第5297期，頁1-頁55，2004年8月
技術實現思路
本專利技術的一個方面中的目的是提供即使在亮度值與距離之間的關系偏離其中亮度值與距離的平方成反比的理想點光源模型的情況下也能夠改進對對象的三維形狀進行測量的準確度的三維形狀測量設備、三維形狀測量方法及程序。在本專利技術的一個方面中的三維形狀測量設備是對包括在捕獲圖像中的對象的三維形狀進行測量的三維形狀測量設備，以及該三維形狀測量設備包括設置裝置和測量裝置，該設置裝置用于根據規定條件設置作為模型表達式中的冪的指數的系數，以使捕獲圖像的亮度值與從光源到所述亮度值的測量點的距離的冪的倒數成比例，該測量裝置用于根據系數和捕獲圖像的亮度值來測量對象的三維形狀。附圖說明圖1示出了當執行認證時手掌的傾斜。圖2是說明其中光源是點光源的情況下亮度值與距離之間的關系的圖。圖3是說明在生物認證設備中亮度值與距離之間的關系的圖。圖4示出了在非專利文獻3中使用的光學模型。圖5是說明根據實施例1的對象的高度與系數α之間的關系的圖。圖6是示出根據實施例1的生物認證設備的示例性配置的功能框圖。圖7示出了存儲在根據實施例1的系數存儲器中并且指示參考物體的高度與系數α之間的關系的信息的示例。圖8示出了存儲在根據實施例1的系數存儲器中并且指示參考物體的高度與系數α之間的關系的信息的另一示例。圖9是示出根據實施例1的三維形狀測量處理單元的示例性配置的功能框圖。圖10示出了其中系數集與存儲在根據實施例1的存儲器中的每個像素相關聯的信息的示例。圖11是說明根據實施例1的認證處理的流程的示例性流程圖。圖12是說明根據實施例1的三維形狀測量處理的流程的示例性流程圖。圖13是說明根據實施例1的亮度值校正處理的流程的示例性流程圖。圖14A和圖14B是說明根據實施例2的對象在水平面上的位置與系數α之間的關系的圖。圖15是示出根據實施例2的生物認證設備的示例性配置的功能框圖。圖16是示出根據實施例2的三維形狀測量處理單元的示例性配置的功能框圖。圖17示出了其中系數α與存儲在根據實施例2的系數存儲器中的每個像素相關聯的信息的示例。圖18示出了根據實施例4的生物認證系統的示例性配置。圖19A是示出根據實施例4的生物認證系統中的生物認證傳感器的示例性配置的功能框圖，以及圖19B是示出服務器計算機的示例性配置的功能框圖。圖20示出了根據實施例的生物認證設備的硬件配置的示例。具體實施方式在例如在非專利文獻3中所公開的常規SFS技術中，通常假設照度和對象與光源之間的距離的平方成反比。更具體地，當與捕獲圖像的對象上的點X對應的位置與光源之間的距離為D(X)時，假設通過下面的表達式1獲得點X處的亮度值I(X)。在表達式1中，θi是由相機的視線向量與對象的法線向量形成的角度，以及I0是常數。 I ( X ) = I 0 c o s θ i D ( X ) 2 ... ( 1 ) ]]>因為亮度值I(X)根據(1/D(X)2)減小，所以用于計算亮度值I(X)的表達式1是其中光源是理想點光源的情況下的計算表達式。另一方面，在實際的設備如生物認證設備中，由于多個光源的存在、內反射的影響等，亮度值I(X)不總是與(1/D(X)2)成比例。特別地，生物認證設備與其中成像設備靠近對象的接近光學系統對應。作為示例，在手掌靜脈認證設備中，假設認證距離(圖像傳感器與對象之間的距離)為約5cm的很短的距離。那么在這樣的接近光學系統中，亮度值I(X)通常大大偏離理想點光源模型并且存在下述問題：其中當采用SFS技術測量手的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種對包括在捕獲圖像中的對象的三維形狀進行測量的三維形狀測量設備，所述三維形狀測量設備包括：設置裝置，所述設置裝置用于根據規定條件設置作為模型表達式中的冪的指數的系數，以使所述捕獲圖像的亮度值與從光源到所述亮度值的測量點的距離的冪的倒數成比例；以及測量裝置，所述測量裝置用于根據所述系數和所述捕獲圖像的亮度值來測量所述對象的三維形狀。

【技術特征摘要】
2015.01.08 JP 2015-0026981.一種對包括在捕獲圖像中的對象的三維形狀進行測量的三維形狀
測量設備，所述三維形狀測量設備包括：
設置裝置，所述設置裝置用于根據規定條件設置作為模型表達式中的
冪的指數的系數，以使所述捕獲圖像的亮度值與從光源到所述亮度值的測
量點的距離的冪的倒數成比例；以及
測量裝置，所述測量裝置用于根據所述系數和所述捕獲圖像的亮度值
來測量所述對象的三維形狀。
2.根據權利要求1所述的三維形狀測量設備，其中，
所述設置裝置根據所述對象的位置來設置所述系數。
3.根據權利要求2所述的三維形狀測量設備，其中，
所述設置裝置根據所述對象距所述光源的高度來設置所述系數。
4.根據權利要求2所述的三維形狀測量設備，其中，
所述設置裝置根據在所述捕獲圖像中所述對象的位置來設置所述系
數。
5.根據權利要求4所述的三維形狀測量設備，其中，
所述設置裝置指定在所述捕獲圖像中所述對象的區域，并且將與包括
在所述區域中的每個像素對應的所述指數的平均值設置為所述系數。
6.根據權利要求1所述的三維形狀測量設備，還包括：
第一校正裝置，所述第一校正裝置用于根據參考物體的亮度值和在所
述捕獲圖像中所述對象的亮度值來估計所述對象的反射率，并且根據所估
計的反射率對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：青木隆浩，
申請(專利權)人：富士通株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP