圖像拾取裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供了一種圖像拾取裝置和一種圖像拾取方法。所述裝置包括：照明單元，其將規(guī)定偏振方向的光投射在散射體上；相機(jī)，其以多個(gè)不同的偏振角來(lái)拾取散射體的圖像；以及處理裝置，其基于以多個(gè)不同的偏振角拾取的散射體的圖像、響應(yīng)于距離散射體的表面的深度來(lái)執(zhí)行用于生成并且輸出散射體的內(nèi)部的內(nèi)層的內(nèi)層圖像的過(guò)程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
圖像拾取裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本文所討論的實(shí)施方式設(shè)及圖像拾取裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為使用圖像拾取裝置的技術(shù)，已知例如通過(guò)使用手掌靜脈等來(lái)對(duì)個(gè)體進(jìn)行認(rèn)證 的生物認(rèn)證裝置。已知W下的示例:在該示例中，將沿特定偏振方向的線(xiàn)偏振光投射在生物 體上，并且在該狀態(tài)下，使用包括透鏡陣列的光學(xué)還原系統(tǒng)，W從通過(guò)未設(shè)置有檢偏器(該 檢偏器僅傳輸沿特定偏振方向的偏振光成分）的透鏡所獲得的小眼圖像（ommatidium image)中移除通過(guò)設(shè)置有運(yùn)樣的檢偏器的透鏡所獲得的小眼圖像的分量。此外，還已知包 括圖像拾取單元和提取單元的示例(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1和專(zhuān)利文獻(xiàn)2)，其中，圖像拾取單元用 于使用從生物體反射的光來(lái)拾取生物體的圖像，提取單元用于從由圖像拾取單元拾取的生 物體圖像中提取高于規(guī)定的空間頻率的頻率成分。
[0003] 作為使用圖像拾取裝置的技術(shù)的另一示例，還已知W下用于非常準(zhǔn)確地測(cè)量貢獻(xiàn) 于膚色的色素組成例如黑色素成分和血紅蛋白成分等的示例。具體地，其為W下示例:在該 示例中，使用偏振來(lái)移除表面反射光成分一一即噪聲成分，使得針對(duì)內(nèi)部光成分來(lái)獲得色 素組成例如黑色素成分、血紅蛋白成分等(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
[0004] 另外，已知觀(guān)測(cè)偏振光的相機(jī)的示例(例如，非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。還已知W下示例:在該 示例中，通過(guò)擴(kuò)散近似來(lái)計(jì)算表示光從其返回的生物體中的深度的概率密度函數(shù)(例如，非 專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
[0005] [專(zhuān)利文獻(xiàn)1]日本公開(kāi)特許公報(bào)No.2010-218258
[0006] [專(zhuān)利文獻(xiàn)2]日本公開(kāi)特許公報(bào)No.2012-187150
[0007] [專(zhuān)利文獻(xiàn)3]日本公開(kāi)特許公報(bào)No.2002-200050
[000引[非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1 photonic Lattice，Inc.PI-110,[在線(xiàn)][2015年2月 19日捜索]，因 #N<URL:http: //WWW.photonic-lattice. com/ ja/products/polarization_camera/pi- 110/〉
[0009] [非專(zhuān)利文南犬2]A measure of photon penetration into tissue in diffusion models，Optics Communications，158卷，1-6期，1998年12月 15 日，213-220頁(yè)，Dominique J.Bicout,George Η.Weiss。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的一個(gè)方面的目的是響應(yīng)于距離散射體的表面的深度來(lái)非常準(zhǔn)確地獲得 內(nèi)層的信息。
[0011] 根據(jù)一個(gè)方面的圖像拾取裝置包括：照明單元，其將規(guī)定偏振方向的光投射在散 射體上；相機(jī)，其W多個(gè)不同的偏振角拾取散射體的圖像；W及處理裝置，其基于W多個(gè)不 同的偏振角拾取的散射體的圖像、響應(yīng)于距離散射體的表面的深度來(lái)執(zhí)行用于生成和輸出 散射體的內(nèi)部的內(nèi)層的內(nèi)層圖像的過(guò)程。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1示出根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置的配置的示例；
[0013] 圖2示出根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置的功能配置的示例；
[0014] 圖3示出對(duì)象的亮度值的入射光的偏振角相關(guān)性的示例；
[0015] 圖4示出生物體中的偏振狀態(tài)的改變；
[0016] 圖5示出偏振角Θ所占據(jù)的比率(rate)的示例；
[0017] 圖6示出亮度比的偏振角Θ相關(guān)性的測(cè)量值與理論值的比較示例；
[0018] 圖7示出通過(guò)根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取方法所獲得的圖像的類(lèi)型的示例；
[0019] 圖8為示出根據(jù)第一實(shí)施方式的生物認(rèn)證處理的示例的流程圖；W及
[0020] 圖9示出第二實(shí)施方式的圖像拾取裝置的功能配置的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 手掌靜脈認(rèn)證裝置使用近紅外線(xiàn)來(lái)拾取生物體中的靜脈圖案(vein pattern)的 圖像，W便對(duì)個(gè)體進(jìn)行認(rèn)證。然而，生物體具有關(guān)于近紅外線(xiàn)引起高水平的散射的特性，運(yùn) 有時(shí)會(huì)導(dǎo)致上面的傳統(tǒng)方法由于散射而不能獲得非常準(zhǔn)確的信息的情況。在例如投射沿某 方向偏振的光并且移除與投射的光在相同偏振狀態(tài)下的光W獲得生物體的內(nèi)部的信息的 方法中，由于來(lái)自?xún)?nèi)部的散射光而也移除了與照明光在相同偏振狀態(tài)下的光一一運(yùn)有時(shí)阻 止了獲得非常準(zhǔn)確的圖像。因此，期望非常準(zhǔn)確地獲得響應(yīng)于距離散射體的表面的深度的 內(nèi)層的信息。
[0022] (第一實(shí)施方式）
[0023] 在下文中，將參照附圖來(lái)給出對(duì)于根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置20的說(shuō)明。 在本實(shí)施方式中，將圖像拾取裝置20解釋作為通過(guò)使用所拾取的圖像來(lái)進(jìn)行生物認(rèn)證的裝 置。圖1示出根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置20的配置的示例。如圖1所示，圖像拾取裝置 20包括光學(xué)單元30和控制單元40。光學(xué)單元30在充當(dāng)對(duì)象的散射體W規(guī)定的偏振方向投射 光(下文又被稱(chēng)為規(guī)定偏振光），W便沿多個(gè)偏振方向拾取圖像?？刂茊卧?0控制圖像拾取 裝置20的操作。可W將光學(xué)單元30和控制單元40集成。圖像拾取裝置20的示例可W為多功 能移動(dòng)電話(huà)、平板信息處理設(shè)備等。
[0024] 光學(xué)單元30包括照明單元31和相機(jī)35。照明單元31包括光源32和偏振濾光器33， 并且照明單元31輸出規(guī)定偏振光W用于拾取散射體的圖像。光源32可W例如為發(fā)光二極管 (LED)。也可W將除了 Lm)W外的裝置用作光源32。偏振濾光器33為用于照明的偏振濾光器， W及傳輸沿特定方向的偏振光的偏振濾光器。假設(shè)表示偏振濾光器33的偏振方向的角度由 偏振角θ = 0來(lái)表達(dá)。注意，包括兩個(gè)光源32的圖1的目的是要示出W下的示例:在該示例中， 將光源32和偏振濾光器33布置成形成圍繞相機(jī)35的圓，從而將光均勻地投射在充當(dāng)對(duì)象的 散射體上。
[0025] 相機(jī)35包括圖像拾取單元36和多偏振濾光器37。圖像拾取單元36包括透鏡和圖像 拾取元件，將經(jīng)由透鏡入射的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且從而拾取圖像。多偏振濾光器37為具有 傳輸沿多個(gè)偏振方向的光的功能的濾光器。多偏振濾光器3 7可W為具有針對(duì)每個(gè)像素的與 偏振角目=0° (0度）、45° (45度）、90° (90度)和135° (135度)相對(duì)應(yīng)的偏振功能的濾光器-- 例如像非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中描述的相機(jī)中所包括的濾光器。注意，偏振角θ不限于w上示例。此 夕h多偏振濾光器37可W采用不同的配置，例如W下的一個(gè)配置:在該配置中，附接或分離 具有可變偏振角的一個(gè)濾光器或具有不同偏振角的多個(gè)濾光器。
[00%]在本實(shí)施方式中，將針對(duì)其中將偏振角Θ = 0°、45°、90°和135°用作由相機(jī)35所拾 取的光的偏振角Θ的示例來(lái)給出說(shuō)明。相機(jī)35拾取從充當(dāng)對(duì)象的散射體反射的光。對(duì)于拾 取，沿不同偏振方向的圖像被單獨(dú)地輸出。具體地，在本實(shí)施方式中輸出在偏振角θ = 0°、 45°、90°和135°處的圖像。
[0027] 控制單元40包括處理裝置42和存儲(chǔ)裝置44。處理裝置42 (例如處理器)包括計(jì)算處 理單元，其用于執(zhí)行用于控制圖像拾取裝置20的操作的各種類(lèi)型的過(guò)程。存儲(chǔ)裝置44為W 下存儲(chǔ)裝置:其存儲(chǔ)程序，并且當(dāng)處理裝置42執(zhí)行用于控制圖像拾取裝置20的操作的程序 時(shí)，處理裝置42根據(jù)需要將其用作工作區(qū)。存儲(chǔ)裝置44可W包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只 讀存儲(chǔ)器(ROM)等。
[0028] 圖2示出根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置20的功能配置的示例。如參照?qǐng)D1所說(shuō) 明的，圖像拾取裝置20包括具有照明單元31和相機(jī)35的光學(xué)單元30。如圖2所示，圖像拾取 裝置20可W使存儲(chǔ)裝置44存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)46和圖像信息48。數(shù)據(jù)庫(kù)46例如為用于生物認(rèn)證的注 冊(cè)模板。注冊(cè)模板的示例為:在基于手掌靜脈進(jìn)行認(rèn)證的情況下，從手掌靜脈圖像提取的生 物特征。當(dāng)對(duì)同一生物體進(jìn)行多個(gè)認(rèn)證處理時(shí)，還可W例如將手掌靜脈信息和掌紋(palm print)信息存儲(chǔ)為注冊(cè)模板。圖像信息48可W例如臨時(shí)存儲(chǔ)于緩沖器中。
[0029] 在圖像拾取裝置20中，處理裝置42具有如管理單元50、特征提取單元57、匹配單元 59和圖像處理單元52的功能。運(yùn)些功能可W通過(guò)讀取并執(zhí)行預(yù)先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置44中的用 于控制圖像拾取裝置20的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0030] 管理單元50對(duì)圖像拾取裝置20的包括生物認(rèn)證處理的全部處理進(jìn)行管理。圖像處 理單元52基于由相機(jī)35所拾取的圖像來(lái)生成具有響應(yīng)于距離表面的深度的信息的圖像，例 如具有不同的各條深度信息的圖像。圖像處理單元52包括圖像管理單元54和圖像計(jì)算單元 55。圖像處理單元52的圖像管理單元54管理整個(gè)圖像生成處理。圖像計(jì)算單元55執(zhí)行隨后 將進(jìn)行描述的圖像計(jì)算處理。將對(duì)由圖像處理單元52執(zhí)行的處理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0031] 特征提取單元57從所拾取的圖像提取用于認(rèn)證的生物特征。匹配單元59執(zhí)行匹配 處理。換言之，匹配單元59使用由特提取單元57提取的特征數(shù)據(jù)并且輸出相似性水平，其 中，相似性水平表示數(shù)據(jù)(例如在數(shù)據(jù)庫(kù)46中注冊(cè)的注冊(cè)模板)與從拾取的圖像獲得的信息 彼此相似的程度。
[0032] 接著，將針對(duì)由根據(jù)第一實(shí)施方式的相機(jī)35拾取的圖像來(lái)給出說(shuō)明。在下文中，假 設(shè)充當(dāng)對(duì)象的散射體為生物體。首先，僅檢查漫反射。本文所使用的漫反射是W下反射:在 該反射中，已經(jīng)進(jìn)入生物體的光在重復(fù)散射的同時(shí)穿過(guò)生物體并且進(jìn)入相機(jī)35。除漫反射 之外，還存在光在生物體與空氣之間反射的表面反射。
[0033] 圖3示出對(duì)象的亮度值的入射光的偏振角相關(guān)性的示例。圖3所示的示例為測(cè)量結(jié) 果的示例，并且為使用針對(duì)多個(gè)偏振的具有與圖像拾取裝置20的配置相似的配置的估計(jì)裝 置的測(cè)量的結(jié)果。注意，在第一實(shí)施方式中使用偏振角θ = 0°、45°、90°和135°的濾光器，而 在圖3中進(jìn)行W15°為單位的測(cè)量。
[0034] 如圖3所示，在亮度比的偏振角相關(guān)性70中，水平軸對(duì)應(yīng)于偏振角Θ，其中，偏振角Θ 表示相機(jī)35的多偏振濾光器37的偏振方向相對(duì)于照明單元31的偏振濾光器33的偏振方向 的角度差。在本實(shí)施方式中，假設(shè)投射在散射體上的光的方向?yàn)槠窠? = 0°。因此，偏振角 Θ-一該偏振角Θ表示由用于拾取反射光的圖像的相機(jī)35所檢測(cè)的光的偏振方向一一是與 所投射的光的偏振方向的角度差。垂直軸表示通過(guò)將在偏振角θ = 90°下的亮度值用作參考 對(duì)在偏振角Θ下的亮度值進(jìn)行歸一化而獲得的亮度比。
[0035] 亮度比的偏振角相關(guān)性70表示亮度值(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)在W下情況下的改變:將規(guī)定偏 振光投射在散射體例如手掌上，并且在相機(jī)側(cè)沿不同偏振方向拾取圖像。亮度比72和亮度 比74是關(guān)于不同對(duì)象人的結(jié)果。如上所述，當(dāng)來(lái)自照明的光的偏振方向與由相機(jī)拾取的光 的偏振方向相同時(shí)一一即當(dāng)偏振角θ = 0° (入射光的偏振方向）時(shí)，亮度值趨向于高于偏振 角9 = 90°的亮度值。此外，亮度值在0°含Θ含90°的范圍內(nèi)連續(xù)改變，其中，Θ表示偏振角。
[0036] 圖4示出生物體中的偏振狀態(tài)的改變。如圖4所示，散射模型80顯示在規(guī)定偏振光 如由入射在散射體82(生物體）上的光84所描畫(huà)的沿方向Ζ入射的情況下的偏振狀態(tài)的圖 像。所示出的是，偏振變化狀態(tài)86至偏振變化狀態(tài)89中的每一個(gè)越接近于圓，則偏振變化越 大。散射體82中的散射模型80是下面的。具體地，散射模型80為W下模型:在該模型中，當(dāng)入 射時(shí)接近于線(xiàn)偏振光的光在該光沿方向Ζ(深度方向）行進(jìn)時(shí)如由偏振變化狀態(tài)86至偏振變 化狀態(tài)89所描畫(huà)的開(kāi)始逐漸包含各個(gè)偏振方向，并且偏振狀態(tài)的變化變得較大。
[0037] 在偏振角Θ下亮度值Ι(θ)由下面的表達(dá)式1表達(dá)，并且隨后將詳細(xì)說(shuō)明推導(dǎo)。注意， 光的亮度值I (0°)和亮度值I (90°)分別為在偏振角Θ = 0°和偏振角Θ = 90°下的亮度值。
[003引 1(目）=1(0。）cos20+I(9O。）sin2目...（表達(dá)式 1)
[0039] 換言之，通過(guò)亮度值1(0°)與亮度值1(90°)之間的線(xiàn)性組合來(lái)獲得任意偏振角Θ下 的散射光，并且其系數(shù)為C〇s20和sin20。在偏振角θ = 〇°下拾取的圖像為由相機(jī)沿與照明光 的偏振方向相同的偏振方向拾取的圖像。換言之，該圖像為用W下光拾取的圖像:在該光 中，在照明下設(shè)置的偏振方向保持不變。因此，其包含對(duì)象的淺的位置的許多信息。在偏振 角θ = 90°下拾取的圖像為用W下光拾取的圖像:該光的照明的偏振狀態(tài)已經(jīng)完全丟失，并 且包含對(duì)象的較深位置的許多信息。
[0040] <散射體模型〉
[0041] 在下文中，將針對(duì)表達(dá)式1的推導(dǎo)方法給出說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，假設(shè)W下的物 理模型W說(shuō)明在偏振角Θ下的亮度值的改變。換言之。對(duì)接收線(xiàn)偏振的照明光入射在生物體 (散射體)上的情況進(jìn)行描述。已經(jīng)進(jìn)入生物體的光在接收散射的同時(shí)在生物體中行進(jìn)。可 W相信的是，偏振狀態(tài)響應(yīng)于深度W較高比率從線(xiàn)偏振逐漸變得隨機(jī)。具體地，可W相信的 是，從距離表面非常淺的部分返回的光大部分保持偏振狀態(tài)。W及，可W預(yù)期的是，從生物 體中深的部分返回的光大部分具有破壞了的偏振狀態(tài)，并且偏振方向已經(jīng)變得隨機(jī)。因此， 可W相信的是，由偏振相機(jī)例如相機(jī)35拾取的圖像在混合了 W上類(lèi)型的光的情況下被拾 取。
[0042] <對(duì)于亮度值的偏振角相關(guān)性的討論〉
[0043] 如圖3所述，當(dāng)在偏振照明光（照明光已經(jīng)沿規(guī)定方向偏振)投射在生物體例如手 掌上的情況下改變接收的光的偏振角Θ的同時(shí)拾取圖像時(shí)，平均亮度值平滑地改變。當(dāng)偏振 角0 = 0° (與入射光的角度相同）時(shí)，亮度值最高，而當(dāng)偏振角θ = 90° (與入射角正交)時(shí)，亮 度值最低。將參考上面的物理模型來(lái)討論該亮度值的偏振角0相關(guān)性。
[0044] 首先，定義表示光從其返回的生物體中的深度的概率密度函數(shù)f(z)。概率密度函 數(shù)f(z)為W下的函數(shù):其導(dǎo)致f(z)dz為投射在生物體上的光從具有Z至(z+dz)之間的深度 的部分返回的概率。注意，概率密度函數(shù)f(z)的具體形式未知，然而，在例如非專(zhuān)利文獻(xiàn)2中 描述了通過(guò)擴(kuò)散近似來(lái)計(jì)算相關(guān)概率密度函數(shù)的示例。
[0045] 根據(jù)上面假設(shè)的物理模型，已經(jīng)進(jìn)入生物體的光的偏振狀態(tài)具有一定比率的W下 狀態(tài):該狀態(tài)隨著深度增加已經(jīng)從線(xiàn)偏振更加退化。假設(shè)楠圓作為表示偏振狀態(tài)的該變化 的形狀。
[0046] 圖5示出由偏振角Θ所占據(jù)的比率的示例。在例如與已經(jīng)入射在生物體上的光的行 進(jìn)方向正交的平面xy中，假設(shè)偏振變化圖像92為楠圓，其為表示圖5所示的偏振變化的形 狀。偏振變化圖像92的楠圓由兩個(gè)參數(shù)即長(zhǎng)軸a和短軸b來(lái)表達(dá)。在該情況下，可W假設(shè):長(zhǎng) 軸a表示沿偏振方向θ = 〇°的光，而短軸b表示沿偏振方向θ = 90°的偏振光?？蒞認(rèn)為，在具 有足夠深度的部分處偏振狀態(tài)已經(jīng)完全丟失，并且楠圓已經(jīng)變成圓。因此，可W通過(guò)下面的 表達(dá)式(2)來(lái)表達(dá)長(zhǎng)軸a和短軸b，其中，長(zhǎng)軸a和短軸b為深度Ζ的函數(shù)。
[0047] a = a(z) ,b = b(z)'''（表達(dá)式2)
[004引現(xiàn)在討論如何表達(dá)在任意偏振角Θ下的亮度值Ι(θ)。假設(shè)在已經(jīng)接收線(xiàn)偏振的光 的偏振狀態(tài)已經(jīng)退化的情況下，偏振方向的變化狀態(tài)為楠圓。例如，可W假設(shè)該楠圓表示在 偏振角e下光的量的分布。在該情況下，可W假設(shè)滿(mǎn)足S = 3iab，其中，S表示楠圓的面積。還可 W假設(shè)在任意偏振角Θ下的光的量為根據(jù)偏振方向94所提取的微小扇形的面積，例如微小 面積96。
[0049]可W如下來(lái)獲得由沿偏振方向94的偏振角Θ的方向的微小角度ΔΘ劃分的微小面 積96。首先，Κ(θ)可W通過(guò)下面的表達(dá)式3進(jìn)行表達(dá)，其中，楠圓在偏振角Θ下的徑 (diameter)由R(目）表示。
[(K)加]
[0051]此外，當(dāng)W微小角度ΔΘ提取的扇形的微小面積96為面積AS時(shí)，可W如在下面的 表達(dá)式4中通過(guò)W圓近似楠圓來(lái)獲得面積AS,其中，微小角度ΔΘ為表示偏振濾光器的帶寬 的常數(shù)。換言之，用于使處于Θ ± (1/2) Δ Θ的偏振光從偏振濾光器被傳輸?shù)膸挒棣?Θ。 [0化2] AS=(1/2)R(目）2δ 目...（表達(dá)式4)
[0053]根據(jù)W上討論，由沿偏振角Θ方向的偏振光所占據(jù)的光量的ratio(0)可W通過(guò)下 面的表達(dá)式5獲得，其中，ratio(0)是當(dāng)全部光量為對(duì)應(yīng)于亮度值1〇的光量時(shí)由沿偏振角Θ 方向的光的量所占據(jù)的比例。
[0化4]
[0055] 為了簡(jiǎn)化表達(dá)式，如表達(dá)式6來(lái)定義表示長(zhǎng)軸a(z)與短軸b(z)之間的比例的函數(shù)ε (Ζ)。注意，函數(shù)ε(ζ)滿(mǎn)足下面表達(dá)式7的關(guān)系。
[0056] [數(shù)值表達(dá)式3]
[0化7]
[0化引 ε(ζ)含1.0...(表達(dá)式7)
[0059] 如在下面的表達(dá)式8中使用函數(shù)ε(ζ)來(lái)定義ratio(0)。
[0060]
[0061] 如上獲得由沿偏振方向Θ的光的量在全部光中所占據(jù)的比例。在此，被拾取作為來(lái) 自各個(gè)深度Z的反射光的合計(jì)的反射光的亮度值Ι(θ)被獲得?？蒞如在下面的表達(dá)式9中通 過(guò)使用上面的概率密度函數(shù)f(z)、ratio(0)和表達(dá)全部光量的常數(shù)1〇來(lái)將反射光的亮度值 1(9)表達(dá)為積分。
[0062]
[0063]通過(guò)下面的表達(dá)式10獲得在θ = 〇°和θ = 90°下的亮度值。它們?yōu)樵谄穹较蚺c照 明光平行和正交情況下的亮度值。
[0064]
[0065] 將表達(dá)式10中的值代入表達(dá)式9中結(jié)果是由包括上面的表達(dá)式1的下面的表達(dá)式 11所表達(dá)的關(guān)系。
[0068] 具體地，可理解的是，偏振角Θ下的亮度值與cos20成比例。此外，在任意偏振角Θ下 的圖像由在θ = 0°和θ = 90°下的兩個(gè)圖像合成?？蒞相信的是，該特性根據(jù)光的疊加性而導(dǎo) 出。具體地，在獲得沿偏振角Θ方向的亮度值的表達(dá)式9中，通過(guò)對(duì)作為計(jì)算對(duì)象的沿偏振角 Θ方向的微小面積的求積分來(lái)獲得亮度值1(0)。因?yàn)槠窠铅ê蜕疃圈楠?dú)立變量，所W獲得 沿偏振角Θ方向的比例W沿Ζ方向求其積分的處理與沿Ζ方向進(jìn)行積分并且此后獲得沿偏振 角Θ方向的比例的處理是相同的。將首先沿Ζ方向進(jìn)行積分的結(jié)果定義為亮度值1(0°)和I (90° )，而如表達(dá)式11(或表達(dá)式1)來(lái)定義在偏振角Θ下的亮度值，其中，表達(dá)式11具有1(0°) 和1(90°)二者的線(xiàn)性組合形式。
[0069] 圖6示出亮度比的偏振角Θ相關(guān)性的測(cè)量值與理論值的比較示例。在圖6中，水平軸 表示偏振角Θ，偏振角Θ表示相機(jī)35的多偏振濾光器37的偏振方向相對(duì)于照明單元31的偏振 濾光器33的偏振方向的角度差。垂直軸表示通過(guò)將偏振角θ = 90°下的亮度值用作參考而進(jìn) 行歸一化的在偏振角Θ下的亮度比。在圖6中，理論亮度比102為根據(jù)在亮度比72下的0°和 90°處的測(cè)量值而獲得的理論值，而理論亮度比104為根據(jù)在亮度比74下的0°和90°處的測(cè) 量值獲得的理論值。如圖6所示，作為測(cè)量值的亮度比72和亮度比74大體上顯示了與作為理 論值的理論亮度比102和理論亮度比104的好的對(duì)應(yīng)。
[0070] 如上所述，期望的是將上面的物理模型用作在W下情況表示亮度值的模型：將線(xiàn) 偏振光投射在散射體例如生物體上，并且W多個(gè)偏振角Θ來(lái)拾取反射光。換言之，通過(guò)在生 物體為散射反射物體的假設(shè)下將偏振的程度隨著深度增加而減小的過(guò)程作為楠圓來(lái)進(jìn)行 表達(dá)，可W獲得顯示出與實(shí)驗(yàn)的好的對(duì)應(yīng)的結(jié)果。為了說(shuō)明的便利，下面再次對(duì)表達(dá)式1進(jìn) 行描述。
[0071] I(0) = I((ncos20+I(9(r)sin2目...（表達(dá)式 1)
[0072] 表達(dá)式1表明根據(jù)兩個(gè)亮度值即1(0°)和1(90°)來(lái)獲得在任意偏振角Θ下的亮度 值。在下文中，通過(guò)使用由表達(dá)式1所表達(dá)的關(guān)系表達(dá)式來(lái)討論拾取帶來(lái)更多信息的圖像的 方法。在討論中，可W將例如非專(zhuān)利文獻(xiàn)中所述的由化otonic Lattice有限公司制造的多 偏振相機(jī)用作相機(jī)35。根據(jù)由化otonic Lattice有限公司制造的多偏振相機(jī)，同時(shí)獲得在 0°、45°、90°和135°的偏振角Θ下的四個(gè)方向的偏振圖像。該多偏振相機(jī)設(shè)置有針對(duì)圖像拾 取元件的每個(gè)像素的偏振濾光器，而不是用于彩色相機(jī)的拜耳濾色器(Bayer filter)。具 體地，設(shè)置在偏振角目=0°、45°、90°和135°下的一組四個(gè)濾光器。
[0073] 在本實(shí)施方式中，對(duì)例如獲得包括在45°和135°的偏振角下的圖像的更有效的信 息的方法進(jìn)行討論，該方法尚未被非常多地使用。作為拾取圖像的方法的具體建議，w下方 法會(huì)是可行的。
[0074]上面的討論僅探討了來(lái)自生物體的漫反射。然而，除了漫反射W外，實(shí)際上還存在 表面反射。由空氣與對(duì)象之間的折射指數(shù)的差引起表面反射。表面反射具有保持偏振狀態(tài) 的特性，并且因此表面反射僅被用于拾取在偏振角θ = 0°下的圖像。因此，由多偏振相機(jī)例 如相機(jī)35(θ = 〇°、45°、90°和135°)拾取的圖像如下。注意，下標(biāo)"護(hù)表示由相機(jī)拾取的圖像， 而下標(biāo)"SP"表示表面反射。沒(méi)有下標(biāo)的符號(hào)表示漫反射成分。 Γ00751 ) = Τ(0°
)+Τ?ρ
[0082] 當(dāng)將表達(dá)式13的右端和左端相加時(shí)，如下獲得在θ = 〇°下的單獨(dú)的漫反射成分。
[0083] 1(0。）= 1(45。）+1(135。）-1(90。）...（表達(dá)式 14)
[0084] 換言之，根據(jù)在θ = 45°、90°和135°下的圖像來(lái)計(jì)算在θ = 〇°下的漫反射成分。此 夕h可W根據(jù)如下的該表達(dá)式來(lái)獲得表面反射成分。
[0085] Isp = Ic(0° )-1(0°)
[0086] =lc(0。）-(Ic(45。）+Ic(135。）-Ic(90。））
[0087] ···(表達(dá)式 15)
[0088] 如上所述，獲得基于表面反射的亮度值Isp、與淺的位置的信息相對(duì)應(yīng)的亮度值I (〇°)W及與深的位置的信息相對(duì)應(yīng)的亮度值1(90°)。如上所述，存在從分別對(duì)應(yīng)于不同深 度的Ξ個(gè)圖像獲得的更多認(rèn)證特征的可能。
[0089] 圖7示出通過(guò)根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取方法所獲得的圖像的類(lèi)型的示例。如 圖7所示，在圖像類(lèi)型110中示出的是，通過(guò)根據(jù)本實(shí)施方式的圖像拾取裝置20獲得表面信 息、淺的信息和深的信息。表面信息的示例可W為掌紋信息。深的信息的示例可W為靜脈信 息等?？蒞構(gòu)思在W下情況下將淺的信息用于檢測(cè)身份盜竊：使用掌紋的印制件(print piece)等而不是使用真實(shí)的手;或者，對(duì)于使用掌紋信息的認(rèn)證沒(méi)有獲得淺的信息。
[0090] 具體地，通過(guò)表達(dá)式15來(lái)獲得表面反射，并且將其用作例如掌紋信息等作為與散 射體的圖像相對(duì)應(yīng)的表面信息。通過(guò)例如表達(dá)式14來(lái)獲得淺的位置的信息，并且將其用作 散射體的內(nèi)層信息中的與相對(duì)淺的位置的第一內(nèi)層圖像相對(duì)應(yīng)的淺的信息。通過(guò)表達(dá)式12 來(lái)獲得深的位置的信息，該深的位置的信息在散射體的內(nèi)層信息中對(duì)應(yīng)于深的位置的第二 內(nèi)層圖像并且被用作例如靜脈信息等，其中，深的位置與上面淺的位置相比距離表面較遠(yuǎn)。
[0091] 注意，當(dāng)偏振角=0°時(shí)僅獲得漫反射光作為亮度值1(0°)是根據(jù)本實(shí)施方式的圖 像拾取裝置20的特征。當(dāng)簡(jiǎn)單地通過(guò)將偏振角θ設(shè)置為零度來(lái)拾取圖像時(shí)，獲得混合了漫反 射和表面反射的圖像。表面反射帶來(lái)可W獲得與對(duì)象表面有關(guān)的信息的優(yōu)點(diǎn)，但是具有強(qiáng) 度取決于對(duì)象、照明與相機(jī)之間的位置關(guān)系而急劇改變的特性。運(yùn)會(huì)引起W下缺點(diǎn)，通過(guò)使 用表面反射所獲得的圖像信息取決于裝置的設(shè)置條件而不適合于認(rèn)證處理。與之相比，根 據(jù)本實(shí)施方式，可W獲得不包含表面反射的亮度值1(0° )。
[0092] 注意，在上面的說(shuō)明中，使用將四個(gè)方向（0°、45°、90°和135° )用作相機(jī)35的輸入 的方法。運(yùn)是基于市場(chǎng)上可買(mǎi)到的多偏振相機(jī)例如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所述的相機(jī)的規(guī)格 (specification)。然而，沿Ξ個(gè)方向的圖像可W實(shí)現(xiàn)上面Ξ個(gè)類(lèi)型的圖像的計(jì)算。Ξ個(gè)方 向例如0°、45°和90°是足夠的。具體地，將45°帶入表達(dá)式1中是足夠的。具體地，運(yùn)通過(guò)下面 的表達(dá)式16進(jìn)行表達(dá)。
[0093] 1(45° ) = 1/2 X 1(0° )+1/2 X 1(90°)
[0094] 1(0。）=2X 1(45。）-1(90。）...（表達(dá)式 16)
[00M] 表達(dá)式16對(duì)應(yīng)于在表達(dá)式14中滿(mǎn)足1(135° ) = 1(45°)的情況。作為一般規(guī)則，如表 達(dá)式15所表示的使用45°和135°的兩個(gè)圖像導(dǎo)致較好的圖像質(zhì)量。運(yùn)是因?yàn)閳D像通常包括 噪聲W及使用多個(gè)圖像(45°和135°)可W減小噪聲的影響。
[0096] <圖像計(jì)算的變化〉
[0097] 上面的說(shuō)明使用相機(jī)35中的濾光器之間的角度差為45°的情況。當(dāng)存在45°的差 時(shí)，作為表達(dá)式1的系數(shù)的COS0和sine二者為1ΑΓ2。因此，兩個(gè)系數(shù)在進(jìn)行平方時(shí)變成（1/ 2)，從而使得計(jì)算較容易。然而，本實(shí)施方式的圖像拾取方法不限于45°作為濾光器之間的 角度差的情況，而是可W使用其它角度之間的組合。
[0098] 在下文中，將討論θ = 0°、30°和60°之間的組合的情況，作為其它角度之間的組合 的示例。表示由相機(jī)拾取的圖像的亮度值如下。
[0099] lc(0° ) = 1(0° )+Isp
[0100] Ic(30° ) = 1(30°)
[0101] Ic(60° ) = 1(60°)
[0102] ···(表達(dá)式 17)
[0103] 此處，將θ = 30°和60°輸入滿(mǎn)足于漫反射成分的表達(dá)式1。
1〇
[0107]
[0108] 如上所述，可W根據(jù)與要拾取的圖像相對(duì)應(yīng)的亮度值（1(30° )、I(60°))來(lái)計(jì)算與 淺的位置的信息的圖像相對(duì)應(yīng)的沒(méi)有表面反射的亮度值1(0°)。因此，通過(guò)與針對(duì)圖像類(lèi)型 110所示的方法相類(lèi)似的計(jì)算來(lái)獲得表面反射成分的亮度值IsP。
[0109] 根據(jù)W上，可理解的是，可W將要拾取的圖像的偏振角Θ設(shè)置為各個(gè)方向。注意，為 了獲得表面信息，要包括θ = 0°的圖像。運(yùn)是因?yàn)楸砻娣瓷涑煞直徽J(rèn)為僅包括在θ = 〇°中。還 可滿(mǎn)足9ι±92 = 90°運(yùn)樣的方式來(lái)設(shè)置除了 θ = 〇°Κ外的兩個(gè)偏振角θι和θ2(在W上示 例中，θι和θ2分別為30°和60°)。使用在運(yùn)樣的關(guān)系中的偏振角θι和θ2帶來(lái)能夠簡(jiǎn)化計(jì)算的 系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
[0110] 此外，因?yàn)楦鶕?jù)表達(dá)式19和表達(dá)式20獲得亮度值1(0°)和1(90°)，所W可W通過(guò)應(yīng) 用表達(dá)式1來(lái)獲得與任意偏振角Θ相對(duì)應(yīng)的圖像。所獲得的與偏振角Θ相對(duì)應(yīng)的圖像包括與 亮度值1(0°)和1(90°)分別對(duì)應(yīng)的圖像的中間深度的信息。
[0111] 接著，將參照流程圖來(lái)說(shuō)明使用根據(jù)本實(shí)施方式的圖像拾取裝置20的生物認(rèn)證方 法。圖8為示出根據(jù)第一實(shí)施方式的生物認(rèn)證處理的示例的流程圖。在生物認(rèn)證處理中，控 制單元40拾取在合適的位置處的多偏振圖像。具體地，使用相機(jī)35(例如多偏振相機(jī)等），W 沿多個(gè)偏振方向拾取偏振圖像。換言之，相機(jī)35基于沿包括至少Ξ個(gè)方向（包括與投射在對(duì) 象上的照明光的偏振角相同的偏振角）的多個(gè)方向的偏振來(lái)拾取圖像(S151)。
[0112] 圖像處理單元52進(jìn)行圖像生成處理(S152)。圖像生成處理是基于沿例如上述的Ξ 個(gè)偏振方向拾取的圖像來(lái)生成在任意偏振角Θ下的圖像的處理。例如，圖像處理單元52的圖 像計(jì)算單元55通過(guò)使用針對(duì)圖像類(lèi)型110所示的計(jì)算方法來(lái)生成表面信息、淺的位置的信 息和深的位置的信息等。
[0113] 具體地，如下來(lái)計(jì)算每個(gè)圖像。
[0114] i)表面圖像
[0115] Isp = Ic(0。）-(Ic(45。）+Ic(135。）-Ic(90。））
[0116] ·..(表達(dá)式 15)
[0117] ii)淺的位置的信息
[011 引 1(0°) = 1(45° )+1(135° )-1(90°)...(表達(dá)式 14)
[0119] iii)深的位置的信息
[0120] I(90°) = Ic(90°)...(表達(dá)式 21)
[0121] 如上所述，僅進(jìn)行簡(jiǎn)單圖像的加和減而不使用系數(shù)。
[0122] 特征提取單元57在所生成的圖像中執(zhí)行生物認(rèn)證特征的提取過(guò)程(S153)。期望的 是，可W將各種方法例如邊緣提取、匹配濾波器和使用局部特征量的方法等用作特征提取 過(guò)程。
[0123] 匹配單元59通過(guò)將特征提取單元57所提取的生物特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)的模板進(jìn) 行比較來(lái)計(jì)算相似性水平。作為計(jì)算相似性水平的方法，可W使用各種計(jì)算方法中的任一 個(gè)，例如函數(shù)系數(shù)(function coefficient)、交叉相關(guān)函數(shù)和圖像之間的距離等(S154)。為 此，匹配單元59可W基于在上面的i)至iii)中使用了哪一個(gè)圖像通過(guò)確定注冊(cè)模板的類(lèi)型 來(lái)進(jìn)行認(rèn)證。
[0124] 如上所述，根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置20包括:照明單元31，其被配置成在 散射體上投射規(guī)定的偏振光;相機(jī)35，其被配置成W多個(gè)不同的偏振角來(lái)拾取散射體的圖 像；W及處理裝置42。處理裝置42基于W多個(gè)偏振角拾取的散射體的圖像、響應(yīng)于距離散射 體的內(nèi)部的內(nèi)層的散射體的表面的深度來(lái)生成并且輸出內(nèi)層圖像。此外，處理裝置42可W 基于通過(guò)拾取生物體的圖像所獲得的圖像來(lái)執(zhí)行生物認(rèn)證。用于執(zhí)行生物認(rèn)證的圖像可W 是表面信息、淺的位置的信息和深的位置的信息中的一個(gè)。此外，存儲(chǔ)裝置44可W存儲(chǔ)用于 控制圖像拾取裝置20的操作的程序W及用于生物認(rèn)證的注冊(cè)模板等。
[0125] 如上所述，根據(jù)圖像拾取裝置20,可W獲得具有散射體例如生物體的不同深度的 Ξ個(gè)類(lèi)型的圖像。為此，圖像拾取裝置20例如W不同偏振角拾取Ξ個(gè)圖像。圖像拾取裝置20 可W從所拾取的圖像獲得在任意偏振角Θ下的圖像。獲得在任意偏振角Θ下的圖像意指可W 同時(shí)獲得散射體的表面的圖像W及具有散射體中的不同深度的圖像。因此，通過(guò)使用圖像 拾取裝置20來(lái)執(zhí)行生物認(rèn)證帶來(lái)W下優(yōu)點(diǎn)：可W生成適合于生物認(rèn)證的圖像，并且增加認(rèn) 證準(zhǔn)確性。
[01%]生物認(rèn)證利用W下事實(shí)：生物體不包括吸收在近紅外線(xiàn)波段的光的那么多材料， 并且允許光進(jìn)入深的部分。生物體具有關(guān)于近紅外線(xiàn)引起高水平的散射的特性，運(yùn)有時(shí)導(dǎo) 致由于散射而不能獲得非常準(zhǔn)確的信息的情況。然而，在上面的計(jì)算中，可W獲得基于沿多 個(gè)偏振方向拾取的圖像進(jìn)行計(jì)算的沿期望的偏振方向的圖像。此外，通過(guò)使用W下物理模 型一一散射體中的散射光的深度越大則由于生物體中的散射而引起偏振狀態(tài)的變化越大， 可W假設(shè)包括期望深度的更多信息的偏振狀態(tài)。因此，可W響應(yīng)于生物體中的深度來(lái)更準(zhǔn) 確地獲得圖像。運(yùn)使得可W準(zhǔn)確獲得生物體的內(nèi)層的靜脈信息、生物體的表面的掌紋信息 等，從而增加了生物認(rèn)證的準(zhǔn)確性。
[0127] 如上所述，利用沿多個(gè)方向的偏振光的"多偏振技術(shù)"使得可W獲得更多條特征數(shù) 據(jù)。具體地，通過(guò)根據(jù)一個(gè)對(duì)象(例如手掌)計(jì)算并且獲得多個(gè)圖像，可W從一個(gè)對(duì)象獲得更 多特征信息。特別是因?yàn)榭蒞分別獲得對(duì)象的表面信息、淺的位置的信息W及深的位置的 信息，所W可W進(jìn)一步增加認(rèn)證準(zhǔn)確性。
[0128] 此外，同時(shí)獲得不同深度的圖像帶來(lái)W下優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)關(guān)注圖像中的點(diǎn)時(shí)，可W獲得與 對(duì)應(yīng)的點(diǎn)有關(guān)的各條深度信息。即使當(dāng)通過(guò)使用其中準(zhǔn)備了沿不同偏振方向的多個(gè)照明裝 置并且通過(guò)順序地打開(kāi)運(yùn)樣的照明裝置來(lái)拾取圖像的方法或其它方法來(lái)時(shí)間分開(kāi)地獲得 不同深度的信息時(shí)，在所獲得圖像之間仍存在時(shí)間差。因此，難W獲得同一點(diǎn)處的特征之間 的對(duì)應(yīng)信息。然而，根據(jù)圖像拾取裝置20,可W在相同時(shí)間和相同點(diǎn)處獲得不同深度的圖 像，并且獲得在同一點(diǎn)處的特征之間的對(duì)應(yīng)信息。
[0129] 當(dāng)意在僅拾取在任意偏振角Θ下的圖像時(shí)，機(jī)械地設(shè)置沿對(duì)應(yīng)方向的偏振濾光器 的方法可能是可行的，然而要使用機(jī)制W用于將偏振濾光器設(shè)置為任意偏振角Θ。與之相 比，根據(jù)本實(shí)施方式的圖像拾取裝置20具有W下優(yōu)點(diǎn)：僅通過(guò)計(jì)算就可W獲得關(guān)于任意偏 振角的圖像。運(yùn)消除了對(duì)機(jī)構(gòu)的需要。此外，作為一般規(guī)則，要花費(fèi)時(shí)間來(lái)切換光學(xué)濾光器 或照明裝置，而圖像拾取裝置20并不使用運(yùn)樣的時(shí)間。如上所述，圖像拾取裝置20是在成本 和維護(hù)方面有益的圖像拾取裝置。
[0130] (第二實(shí)施方式）
[0131] 在下文中，將對(duì)根據(jù)第二實(shí)施方式的圖像拾取裝置進(jìn)行說(shuō)明。在第二實(shí)施方式中， 將通過(guò)相同的符號(hào)來(lái)指示與第一實(shí)施方式中的那些配置和操作相同的配置和操作，并且將 省略重復(fù)的說(shuō)明。第二實(shí)施方式的圖像拾取裝置200的硬件配置的示例為由于W下原因而 產(chǎn)生配置：向與根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置20的配置相同的配置添加了顯示單元 270。
[0132] 圖9示出第二實(shí)施方式的圖像拾取裝置200的功能配置的示例。如圖9所示，圖像拾 取裝置200包括光學(xué)單元30、處理裝置242和顯示單元270。
[0133] 處理裝置242可W讀取并且執(zhí)行在例如存儲(chǔ)裝置(未示出）中存儲(chǔ)的控制程序，W 實(shí)現(xiàn)圖9所示的各個(gè)功能。處理裝置242具有如管理單元250、圖像處理單元252和顯示圖像 輸入單元259的功能。
[0134] 顯示圖像輸入單元259輸入用戶(hù)期望使用的圖像信息。具體地，選擇沿期望的偏振 角e方向的表面圖像和漫射圖像，W將其輸出至顯示單元270。顯示單元270可W例如為液晶 顯示裝置。顯示單元270顯示在任意偏振角Θ下的圖像。
[0135] 管理單元250對(duì)圖像拾取裝置200的整個(gè)處理進(jìn)行管理。基于由相機(jī)35拾取的圖 像，圖像處理單元252生成具有不同的各條深度信息的圖像。圖像處理單元252包括圖像管 理單元254、圖像計(jì)算單元255和系數(shù)計(jì)算單元257。圖像處理單元252的圖像管理單元254對(duì) 整個(gè)圖像生成處理進(jìn)行管理。圖像計(jì)算單元255執(zhí)行與由根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像計(jì)算單 元255所執(zhí)行的圖像計(jì)算處理相類(lèi)似的圖像計(jì)算處理。系數(shù)計(jì)算單元257計(jì)算與由圖像拾取 裝置200的用戶(hù)輸入的期望偏振角Θ相對(duì)應(yīng)的計(jì)算系數(shù)。隨后將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0136] 在本實(shí)施方式中，相機(jī)35拾取沿在偏振角θ = 〇°、30°和60°下的Ξ個(gè)偏振方向的圖 像。圖像計(jì)算單元255基于所拾取的沿兩個(gè)偏振方向的圖像來(lái)執(zhí)行生成在任意偏振角Θ下的 圖像的過(guò)程。換言之，圖像計(jì)算單元255基于拾取的沿多個(gè)偏振方向的圖像來(lái)進(jìn)行用于生成 下面的圖像的計(jì)算。計(jì)算表達(dá)式如下。
[0137] α)表面圖像(IsP = Ic(0° )-1(0°)，1(0°)基于表達(dá)式 19)
[0138] β)在偏振角θ = 〇°下的漫反射圖像(基于表達(dá)式19)
[0139] 丫）在偏振角θ = 90°下的漫反射圖像(基于表達(dá)式20)
[0140] δ)在偏振角θ(θ辛〇°，θ辛90°)下的圖像(基于表達(dá)式1)
[0141] 當(dāng)使用表達(dá)式1時(shí)，期望的是，圖像拾取裝置200通過(guò)使用例如系數(shù)計(jì)算單元257、 通過(guò)將余弦函數(shù)和正弦函數(shù)的表存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置中來(lái)根據(jù)需要執(zhí)行計(jì)算。
[0142] 期望的是，當(dāng)用戶(hù)已經(jīng)選擇了上面α)至δ)中的一個(gè)時(shí)，圖像處理單元252通過(guò)計(jì)算 生成所選圖像，并且使顯示單元270經(jīng)由顯示圖像輸入單元259來(lái)顯示該圖像。
[0143] 如上詳細(xì)描述的，根據(jù)第二實(shí)施方式的圖像拾取裝置200可W使得顯示單元270顯 示用戶(hù)所選的期望圖像。為此，與根據(jù)第一實(shí)施方式的圖像拾取裝置20類(lèi)似，圖像拾取裝置 200不需要機(jī)械部件，例如用于在拾取圖像的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)偏振濾光器W用于改變偏振方向的 機(jī)構(gòu)。因此，與使用用于轉(zhuǎn)動(dòng)偏振濾光器的機(jī)構(gòu)的裝置相比，圖像拾取裝置200在成本和維 護(hù)等方面是有益的。
[0144] 此外，圖像拾取裝置200針對(duì)任意偏振角Θ來(lái)計(jì)算圖像，W將其進(jìn)行顯示，并且因此 可W通過(guò)改變偏振角Θ或者基于與多個(gè)偏振角Θ分別對(duì)應(yīng)的圖像來(lái)進(jìn)行計(jì)算W獲得關(guān)于對(duì) 象的各條信息。例如，可w獲得與對(duì)象的任意深度的信息相對(duì)應(yīng)的圖像。此外，還可w將所 獲得圖像用于在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域作出診斷、測(cè)試肉或魚(yú)的鮮度W及用于其它目的。
[0145] (變化示例）
[0146] 在下文中，將說(shuō)明變化示例。在變化示例中，將通過(guò)相同的符號(hào)來(lái)表示與第一實(shí)施 方式或第二實(shí)施方式中的那些配置和操作相同的配置和操作，并且將省略重復(fù)的說(shuō)明。本 變化示例不需要獲得表面圖像。期望的是，圖像拾取裝置的硬件配置與圖像拾取裝置20或 圖像拾取裝置200的硬件配置相似。
[0147] 第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式二者均能夠獲得表面圖像。然而，存在取決于拾取 圖像的目的而不使用表面圖像的情況。在運(yùn)種情況下，可W使用最初沿不包括表面反射的 偏振方向拾取圖像的配置。在運(yùn)種情況下，僅將兩個(gè)偏振角01和02用作用于拾取圖像的偏振 方向（目1，目2辛0°)。
[0148] 在下文中，描述具體的計(jì)算方法。首先，由相機(jī)35拾取的偏振圖像如通過(guò)下面的表 達(dá)式22表達(dá)。
[0149] ic(目 1) = 1(白 1)
[0150] ic(目 2) = 1(白 2)
[0151] ·..(表達(dá)式 22)
[0152] 此處，將偏振角θ = θι和θ2代入滿(mǎn)足于漫反射成分的表達(dá)式1。
[0153] 1(目1) = 1(〇。）cos2 0i+I(9O。）sin2白 1
[0154] 1(目2) = 1(0。）cos2目2+1(90。）sin2白2
[0155] ·..(表達(dá)式 23)
[0156] 針對(duì)1(0°)和1(90°)求解該表達(dá)式結(jié)果是W下表達(dá)式24。
[0157]
[0158] 如上所述，本變化示例使得可W基于在兩個(gè)不同方向的偏振角度下的圖像來(lái)獲得 沿任意偏振方向的圖像。因此，可W更簡(jiǎn)單地獲得散射體的內(nèi)部的圖像，并且擴(kuò)展包括生物 認(rèn)證的應(yīng)用范圍。
[0159] 注意，本發(fā)明不限于上面的實(shí)施方式，并且可W在不偏離本發(fā)明的精神的情況下 采用各種配置或?qū)嵤┓绞健＠?，上面所說(shuō)明的處理的順序不限于上面所說(shuō)明的順序。此 夕h在實(shí)現(xiàn)了相似效果的情況下，可W修改裝置的配置。
[0160] 此外，在針對(duì)第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式W及針對(duì)變化示例的說(shuō)明中，照明單 元31投射在沿規(guī)定方向的偏振角下的照明光，并且通過(guò)將多偏振相機(jī)例如相機(jī)35用作圖像 拾取裝置來(lái)獲得沿不同偏振方向的圖像。本文所使用的沿不同偏振方向的圖像為沿滿(mǎn)足9〉 0的偏振方向的圖像，其中，作為照明的偏振方向Θ為0°。然而，可W將照明單元31和相機(jī)35 的功能彼此調(diào)換。具體地，相機(jī)包括偏振濾光器，W僅沿規(guī)定偏振方向拾取圖像。照明側(cè)包 括沿不同偏振方向投射照明的機(jī)構(gòu)。具體地，獨(dú)立地準(zhǔn)備具有針對(duì)各個(gè)偏振方向的濾光器 的照明裝置，使得在不同時(shí)間打開(kāi)照明裝置的同時(shí)投射光。
[0161] 在W上配置中，打開(kāi)沿不同偏振方向的每個(gè)照明裝置要花費(fèi)時(shí)間，從而增加了拾 取圖像所花費(fèi)的時(shí)間。然而，可W便宜地裝配圖像拾取裝置。
[0162] 如上所述，根據(jù)實(shí)施方式，可W響應(yīng)于距離散射體的表面的深度來(lái)獲得內(nèi)層的信 息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種圖像拾取裝置，包括： 照明單元，其將規(guī)定偏振方向的光投射在散射體上； 相機(jī)，其以多個(gè)不同的偏振角來(lái)拾取所述散射體的圖像；以及 處理裝置，其基于以所述多個(gè)不同的偏振角拾取的所述散射體的圖像、響應(yīng)于距離所 述散射體的表面的深度來(lái)執(zhí)行用于生成并且輸出所述散射體的內(nèi)部的內(nèi)層的內(nèi)層圖像的 過(guò)程。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中， 所述處理裝置還基于以所述多個(gè)不同的偏振角拾取的所述散射體的圖像來(lái)生成在以 規(guī)定偏振角拾取所述散射體的圖像的情況下的所述散射體的圖像，并且基于在以所述規(guī)定 偏振角拾取圖像的情況下的圖像、響應(yīng)于距離所述散射體的表面的深度來(lái)生成并且輸出所 述內(nèi)層圖像。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中， 所述處理裝置還基于以所述多個(gè)不同的偏振角拾取的所述散射體的圖像來(lái)生成并且 輸出與所述散射體的表面相對(duì)應(yīng)的表面圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中， 所述多個(gè)不同的偏振角為包括沿所述規(guī)定偏振方向的偏振角的三個(gè)不同的偏振角。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中， 所述內(nèi)層圖像包括與所述散射體中的第一內(nèi)層相對(duì)應(yīng)的第一內(nèi)層圖像以及與第二內(nèi) 層相對(duì)應(yīng)的第二內(nèi)層圖像，其中，所述第二內(nèi)層與所述第一內(nèi)層相比距離所述表面更遠(yuǎn)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，所述圖像拾取裝置還包括： 存儲(chǔ)裝置，其存儲(chǔ)與所述散射體的表面相對(duì)應(yīng)的參考圖像以及與所述散射體的內(nèi)層相 對(duì)應(yīng)的參考圖像，其中， 所述處理裝置確定與所述表面相對(duì)應(yīng)的參考圖像以及與所述內(nèi)層相對(duì)應(yīng)的參考圖像 中的哪一個(gè)要接收對(duì)以所述多個(gè)偏振角拾取的圖像的相似性估計(jì)，并且通過(guò)對(duì)所確定的參 考圖像的相似性水平進(jìn)行估計(jì)來(lái)執(zhí)行認(rèn)證過(guò)程。7. -種圖像拾取方法，包括： 將規(guī)定偏振方向的光投射在散射體上； 以多個(gè)不同的偏振角來(lái)拾取所述散射體的圖像；以及 基于以所述多個(gè)不同的偏振角拾取的所述散射體的圖像、響應(yīng)于距離所述散射體的表 面的深度來(lái)生成并且輸出所述散射體的內(nèi)部的內(nèi)層的內(nèi)層圖像。
【文檔編號(hào)】G06F21/32GK105989360SQ201610140992
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】青木隆浩, 浜壯, 浜壯一, 巖口功
【申請(qǐng)人】富士通株式會(huì)社, 富士通先端科技株式會(huì)社