專利名稱：靜脈成像裝置及縮略圖創(chuàng)建方法
技術領域：
本發(fā)明涉及靜脈成像裝置及縮略圖創(chuàng)建方法。
背景技術：
生物個人認證是在未來網絡社會中保障權利的極為重要的技術。特別是在第三方 有可能通過欺騙的方式經由因特網而盜取金錢、內容、權利等的因特網商業(yè)交易中，生物個 人認證作為用于對僅利用密碼所不能解決的領域進行保障的技術而引起注意。然而，指紋 認證或虹膜認證的偽造問題尚未解決。另一方面，預期使用難以從外部成像的部位的靜脈 圖案的個人認證技術由于其高驗證精度及偽造或欺騙的高難度而將成為下一代生物個人 認證。 這種生物個人認證技術的示例為指紋認證技術及靜脈認證技術。盡管指紋認證技 術在存在無法登記的用戶(約4% )、對使用殘留指紋的欺騙攻擊的抵抗等方面有問題，但 是由于其允許利用使用線傳感器、區(qū)域傳感器等的掃描型容易地進行圖像合成，因而具有 減小傳感器尺寸的優(yōu)點。另一方面，預期將成為問題較少的下一代認證技術的靜脈認證技 術由于大傳感器而難以安裝在移動設備等上，特別是在使用靜脈透射圖像的成像方案中， 由于對光源位置的嚴格限制而難以形成平面結構的設備。 為了實現將使用靜脈認證技術的設備的尺寸減小，日本未審專利第2008-36058 號公報公開了使用按陣列方式布置微透鏡的微透鏡陣列的技術。

發(fā)明內容
在采用在微透鏡陣列的每個透鏡中設置多個像素的結構的情況下，每個透鏡的圖 像使得上、下、左、右分別反轉。此外，在認證靜脈圖像時，需要將各個透鏡的圖像反轉并將 其重新組合，并且透鏡之間的耦合的邊界處理需要高速運算。因此需要解決現有技術中這 種使認證的預處理加快的問題。 此外，在具有預期作為應用、諸如光學觸摸板等的雙重功能時，高速是需要的，并 且難以同時確保生物認證的高精度。 鑒于上述情況，期望提供一種使得能夠通過高速地創(chuàng)建分辨率比實際捕捉到的圖
像的分辨率低的縮略圖來加快處理的、新穎的且改進的靜脈成像裝置及縮略圖創(chuàng)建方法。 根據本發(fā)明的實施例，提供了一種靜脈成像裝置，該裝置包括透鏡陣列，其包括
按陣列方式布置的多個光接收透鏡；多個近紅外照射光源，其沿所述透鏡陣列的相對端設
置，以利用近紅外光來照射活體的部分；圖像拾取設備，其用于基于在所述活體的內部被散
射、透射靜脈并由所述透鏡陣列收集到的近紅外光來創(chuàng)建所述靜脈的拾取圖像，該圖像拾
取設備包括分配給一個光接收透鏡的多個光感受器；以及縮略圖創(chuàng)建單元，其用于獲取關
于由所述分配給一個光接收透鏡的多個光感受器中的一個光感受器接收到的近紅外光的
信息作為與所述一個光接收透鏡相對應的像素信息，獲取所述透鏡陣列中所包括的所有的
光接收透鏡的像素信息，并基于所獲取的像素信息來創(chuàng)建縮略圖。
在這種結構中，在所述透鏡陣列中，按陣列方式布置多個光接收透鏡，并且沿所述 透鏡陣列的相對端設置利用近紅外光來照射活體的部分的多個近紅外照射光源。所述圖像 拾取設備基于在活體的內部被散射、透射靜脈并由所述透鏡陣列收集到的近紅外光來創(chuàng)建 該靜脈的拾取圖像，并且對一個光接收透鏡分配多個光感受器。所述縮略圖創(chuàng)建單元獲取 關于由分配給一個光接收透鏡的多個光感受器中的一個光感受器接收到的近紅外光的信 息作為與一個光接收透鏡相對應的像素信息，然后獲取所述透鏡陣列中所包括的所有的光 接收透鏡的像素信息，并進一步基于所獲取的像素信息來創(chuàng)建縮略圖。 優(yōu)選的是，在獲取所有的光接收透鏡的像素信息時，所述縮略圖創(chuàng)建單元針對每 個光接收透鏡選擇相互同相的光感受器的像素信息。 進一步優(yōu)選的是，所述縮略圖創(chuàng)建單元在不進行反轉處理的情況下通過對所選擇 的相互同相的光感受器的像素信息進行組合來創(chuàng)建所述縮略圖。
所述靜脈成像裝置還可以包括圖像拾取設備控制單元，其用于對所述圖像拾取 設備進行驅動控制，并且該圖像拾取設備控制單元可以通過將所述光感受器沿所述圖像拾 取設備的給定方向劃分成多個單元來沿所述圖像拾取設備的所述給定方向進行驅動控制。
所述圖像拾取設備控制單元可以將沿與所述給定方向相正交的另一方向的多個 光感受器的像素信息的平均值輸出。 所述靜脈成像裝置還可以包括視差信息獲取單元，其用于基于多個縮略圖來獲 取關于在對所述活體的部分進行成像時的視差的信息，并且在獲取所有的光接收透鏡的像 素信息時，所述縮略圖創(chuàng)建單元可以針對每個光接收透鏡獲取關于由相互同相的光感受器 接收到的近紅外光的多種信息，并創(chuàng)建多種縮略圖。 根據本發(fā)明的另一實施例，提供了一種縮略圖創(chuàng)建方法，該方法包括利用近紅外 光來照射活體的部分；由包括按陣列布置的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集在所述活體的 內部被散射并透射靜脈的近紅外光；使用包括分配給一個光接收透鏡的多個光感受器的圖 像拾取設備來對在所述活體的內部被散射、透射所述靜脈并由所述透鏡陣列收集到的近紅 外光進行成像；以及獲取關于由所述分配給一個光接收透鏡的多個光感受器中的一個光 感受器接收到的近紅外光的信息作為與所述一個光接收透鏡相對應的像素信息，獲取所述 透鏡陣列中所包括的所有的光接收透鏡的像素信息，并基于所獲取的像素信息來創(chuàng)建縮略 圖。 根據上述本發(fā)明的實施例，使得能夠通過高速地創(chuàng)建分辨率比實際捕捉到的圖像 的分辨率低的縮略圖來加快處理。


圖1是示出根據本發(fā)明第一實施例的靜脈成像裝置的結構的框圖。 圖2是根據實施例的靜脈成像裝置的平面圖。 圖3是沿圖2中的線A-A的截面圖。 圖4A是用于描述由微透鏡陣列捕捉到的圖像的說明圖。 圖4B是用于描述由微透鏡陣列捕捉到的圖像的說明圖。 圖5A是用于描述根據實施例的縮略圖創(chuàng)建單元的功能的說明圖。 圖5B是用于描述根據實施例的縮略圖創(chuàng)建單元的功能的說明圖。
4
圖6A是用于描述根據實施例的圖像拾取設備控制單元的功能的說明圖。 圖6B是用于描述根據實施例的圖像拾取設備控制單元的功能的說明圖。 圖7是用于描述根據實施例的圖像拾取設備控制單元的功能的說明圖。 圖8是用于描述根據實施例的縮略圖創(chuàng)建方法的流程圖。 圖9是用于描述根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置的硬件結構的框圖。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖來詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應當注意，在本說明書及 附圖中，功能及結構實質上相同的結構要素用相同的標號來表示，并且省略對這些結構要 素的重復說明。 將按照以下順序進行說明。
(1)第一實施例
(1-1)靜脈成像裝置的結構
(1-2)縮略圖創(chuàng)建方法 (2)根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置的硬件結構
(3)總結 為了克服上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人進行了研究，并獲得了下列成果。在根據現有 技術的靜脈成像裝置中，除非將成像裝置與照明裝置分開一定的距離設置，否則難以拾取 諸如手指靜脈的微細靜脈的圖像。這是因為進入手指的近紅外光受到活體的很大的散射。 一般認為，70%或更高百分比的進入活體的近紅外光僅到達真皮層，因此，從成像裝置發(fā)出 的光變成到達真皮層的反射光，并且作為由于吸收來自背面的散射光而導致的陰影的微細 靜脈圖像的對比度由于所述反射光的干擾而顯著地下降，這致使成像困難。為此，根據現有 技術的靜脈成像裝置僅能用于手掌或手背等的粗大血管。 根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置是由使用微透鏡陣列的平面?zhèn)鞲衅?flat sensor)及設置在面板的周緣上的一體型照明裝置組成的成像裝置。在本發(fā)明的實施例中， 在微透鏡陣列及光源中的每一個中設置有被布置用于選擇性地提取光的方向性控制板或 孔徑，由此使得能夠對來自靜脈背面的光進行選擇性成像。由此，實現了被認為在迄今已知 的光學系統(tǒng)中是不可能的、光源與傳感器的一體化。 另一方面，具有需要進行圖像合成處理的缺點，這在迄今使用的帶有照相機的設 備中不是必要的。這增加了在對捕捉到的靜脈圖像進行認證時在進行諸如模板搜索或位置 配準時的圖像處理的計算負荷。 在根據現有技術的靜脈成像裝置中，將捕捉到的靜脈圖像作為信號來輸出。然而， 在微透鏡陣列中，將上、下、左、右反轉的圖像作為每個透鏡的拾取圖像來輸出。因此，必須 進行諸如(1)將每個透鏡的拾取圖像反轉的反轉處理以及(2)在將反轉之后的拾取圖像合 成時的邊界處理的校正處理。在利用軟件來進行這樣的校正處理的情況下，與現有技術相 比，性能下降。 此外，在使用捕捉到的靜脈圖像的靜脈認證處理中，為了加快處理，需要通過使用
分辨率低于所登記的圖像的縮略圖來進行手指位置指定、縮略圖搜索、位置配準等。 為了解決這些問題，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現，在使用微透鏡陣列來捕捉靜脈圖像時
5加快處理是重要的。因此，為了克服上述問題，本發(fā)明的發(fā)明人進行了深入的研究，并發(fā)明
了如下所述的根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置。 第一實施例〈靜脈成像裝置的結構〉 下文中將參照圖1至圖3來詳細地描述根據本發(fā)明第一實施例的靜脈成像裝置的 結構。圖l是示出根據實施例的靜脈成像裝置的結構的框圖。圖2是根據實施例的靜脈成 像裝置的平面圖。圖3是沿圖2中的線A-A的截面圖。 根據實施例的靜脈成像裝置10主要包括微透鏡陣列101、近紅外照射光源105、 圖像拾取設備109、圖像拾取設備控制單元113、縮略圖創(chuàng)建單元115、視差信息獲取單元 117及存儲單元119，例如如圖1所示。靜脈成像裝置10拾取放置在該裝置上的活體的部 分(例如，手指)的圖像并創(chuàng)建在該活體內存在的靜脈的拾取圖像(即，靜脈圖像)，并且進 一步創(chuàng)建分辨率比所創(chuàng)建的靜脈圖像低的縮略圖。此外，根據實施例的靜脈成像裝置10能 夠基于所創(chuàng)建的縮略圖來獲取關于視差的信息(視差信息)。 微透鏡陣列(MLA) 101將從稍后描述的近紅外照射光源105發(fā)出的、到達活體的部 分并透射該活體內的靜脈(下文中也稱為靜脈透射光)的近紅外光收集到稍后描述的圖像 拾取設備109上。微透鏡陣列101由多個如稍后描述的多個光接收透鏡組成。
近紅外照射光源105以規(guī)定波段的近紅外光照射放置在靜脈成像裝置10上的活 體的部分。由于近紅外光具有很好地透過身體組織且被血液中的血紅蛋白(還原血紅蛋 白)吸收的特性，因此如果近紅外光照射在手指、手掌或手背上，則分布在手指、手掌或手 背內的靜脈作為陰影出現在圖像中。將出現在圖像中的靜脈的陰影稱為靜脈圖案。為了適 當地拾取靜脈圖案的圖像，近紅外照射光源105發(fā)出波長約為600nm至1300nm(或者優(yōu)選 的是，約為700nm至900nm)的近紅外光。 如果從近紅外照射光源105發(fā)出的近紅外光的波長小于600nm或大于1300nm，則
被血液中的血紅蛋白吸收的光的百分比減小，從而變得難以獲得適合的靜脈圖案。另一方
面，如果從近紅外照射光源105發(fā)出的近紅外光的波長約為700nm至900nm，則該近紅外光
特別地被脫氧血紅蛋白及氧絡血紅蛋白吸收，因此能夠獲得適合的靜脈圖案。 作為近紅外照射光源105，例如可以使用發(fā)光二極管(LED)。此外，作為使用上述
波段中的發(fā)光二極管的替代，可以使用能夠發(fā)出包含上述波段的光的發(fā)光二極管與用于以
光學方式限制發(fā)出的光的波段的濾波器的組合。 圖像拾取設備109具有其上按點陣結構布置有多個光感受器111的圖像拾取表 面，并基于由微透鏡陣列IOI會聚的靜脈透射光，利用近紅外光來創(chuàng)建靜脈圖像。作為根據 實施例的圖像拾取設備109，可以使用電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器、互補金屬氧化物半 導體(CMOS)圖像傳感器等。圖像拾取設備109將所創(chuàng)建的靜脈圖像(下文中也稱為成像 數據)輸出。此外，圖像拾取設備109能夠將所創(chuàng)建的靜脈圖像存儲到稍后描述的存儲單 元119中。 在根據實施例的靜脈成像裝置10中，如稍后描述的，對微透鏡陣列101中的一個 光接收透鏡分配多個光感受器111。因此，在根據實施例的靜脈成像裝置10中，由一個光接 收透鏡收集的近紅外光(靜脈透射光)由多個光感受器lll來成像。 圖像拾取設備109中的光感受器的掃描定時等由稍后描述的圖像拾取設備控制單元113來控制。 圖像拾取設備控制單元113例如由中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機 存取存儲器(RAM)等組成，對圖像拾取設備109的驅動進行控制。具體地說，圖像拾取設備 控制單元113基于規(guī)定的同步信號等來對形成圖像拾取設備109的光感受器111的掃描定 時、對要從中獲取信息的光感受器111的選擇等進行控制。 具體地說，圖像拾取設備控制單元113通過將光感受器沿圖像拾取設備109的一 個給定方向分成多個單元來沿圖像拾取設備109的一個給定方向進行驅動控制。具體地 說，在考慮根據實施例的沿圖像拾取設備109的特定方向的橫截面時，假定在圖像拾取設 備109中存在例如七個光感受器。在這種情況下，圖像拾取設備控制單元113通過將光感 受器沿橫截線方向分成七組來進行驅動控制。 此外，圖像拾取設備控制單元113能夠將沿與上述給定方向相正交的另一方向的 多個光感受器的像素信息的平均值輸出。 在對圖像拾取設備109進行控制時，圖像拾取設備控制單元113能夠參考存儲在 稍后描述的存儲單元119中的各種參數、數據庫等。 稍后將詳細地描述由圖像拾取設備控制單元113進行的對圖像拾取設備109的驅 動控制。 縮略圖創(chuàng)建單元115例如由CPU、R0M、RAM等組成。縮略圖創(chuàng)建單元115獲取關于
由分配繪給一個光接收透鏡的多個光感受器中的一個光感受器接收到的靜脈透射光的信
息作為與一個光接收透鏡相對應的像素信息，然后獲取微透鏡陣列中的所有的光接收透鏡
的像素信息。此外，縮略圖創(chuàng)建單元115基于所獲取的像素信息來創(chuàng)建縮略圖。 在創(chuàng)建縮略圖時，縮略圖創(chuàng)建單元115能夠使用存儲在稍后描述的存儲單元119
中的各種參數、數據庫、程序等。 稍后詳細地描述創(chuàng)建縮略圖的方法。 縮略圖創(chuàng)建單元115可以將所創(chuàng)建的縮略圖輸出到靜脈成像裝置10的外部。此 外，縮略圖創(chuàng)建單元115將所創(chuàng)建的縮略圖輸出到稍后描述的視差信息獲取單元117中。此 外，縮略圖創(chuàng)建單元115可以將所創(chuàng)建的縮略圖與關于創(chuàng)建日期及時間等的信息相關聯(lián)地 存儲在稍后描述的存儲單元119中。 視差信息獲取單元117例如由CPU、R0M、RAM等組成，并基于由縮略圖創(chuàng)建單元115
創(chuàng)建的縮略圖來獲取關于在拾取活體的部分的圖像時的視差的信息作為視差信息。在根據
實施例的靜脈成像裝置10中，如稍后描述的，將多個光感受器111與一個光接收透鏡相關
聯(lián)。因此，即使圖像是根據由同一光接收透鏡收集的光而獲得的，也取決于光感受器lll的
位置而在所獲得的圖像中出現視差。根據實施例的視差信息獲取單元117分析多個縮略圖
以獲取關于視差的信息，由此計算出距物體(即，活體的部分)的距離。由于視差信息表現
為圖像上焦點位置的偏移，因此能夠通過使用視差信息來檢測成像物體的外形。 例如，視差信息獲取單元117能夠對所獲得的縮略圖進行微分以檢測邊界，并對
被識別為邊界的部分的距離進行比較，由此確定其是否為成像物體的外形。 視差信息獲取單元117能夠將所獲取的視差信息輸出到靜脈成像裝置10的外部。
此外，視差信息獲取單元117能夠將所獲取的視差信息與關于獲取日期及時間等的信息相
關聯(lián)地存儲到稍后描述的存儲單元119中。
存儲單元119能夠根據需要來存儲在靜脈成像裝置10進行特定的處理時必須存 儲的各種參數或處理進度、各種數據庫等。除了這些數據以外，存儲單元119還可以存儲由 圖像拾取設備109創(chuàng)建的靜脈圖像、由縮略圖創(chuàng)建單元115創(chuàng)建的縮略圖、由視差信息獲取 單元117獲取的視差信息等。圖像拾取設備109、圖像拾取設備控制單元113、縮略圖創(chuàng)建 單元115、視差信息獲取單元117等能夠自由地對存儲單元119寫入數據或從存儲單元119 中讀出數據。[靜脈成像裝置的結構] 下文中將參照圖2及圖3來詳細地描述根據實施例的靜脈成像裝置的結構。
根據實施例的靜脈成像裝置10中的微透鏡陣列101由作為光接收透鏡的多個微 透鏡103組成，并且例如將微透鏡103按點陣結構布置在如圖2所示的給定基板上。例如， 如圖3所示，每個微透鏡103將通過入射面進入微透鏡103的靜脈透射光引導到稍后描述 的圖像拾取設備109(具體地說，圖像拾取設備109中的光感受器111)。微透鏡陣列101是 場曲小并在深度方向無畸變的透鏡陣列，因此可以通過使用微透鏡陣列101來獲得適合的 圖像數據。將形成微透鏡陣列101的每個微透鏡103的焦點位置設定到作為靜脈成像裝置 10的成像對象的靜脈V所在的靜脈層的位置。 已知人的皮膚具有包括表皮層、真皮層及皮下組織層的三層結構，上述靜脈層存 在于真皮層中。真皮層位于手指表面以下約O. lmm至0.3mm處，厚度約為2mm至3mm。因 此，通過將微透鏡103的焦點位置設定在真皮層所在的位置(例如，手指表面以下約1. 5mm 至2. Omm的位置)處，能夠有效地收集透射靜脈層的光。 根據實施例的微透鏡陣列101中的微透鏡103的數量并不限于圖2中所示的示 例。根據實施例的微透鏡陣列101中的微透鏡103的數量可以根據要被成像的活體的尺寸、 圖像拾取設備109的尺寸等來任意地設定。 例如，如圖2所示，將作為近紅外照射光源105的示例的多個發(fā)光二極管設置在微 透鏡陣列101的相對端處。優(yōu)選的是，設置發(fā)光二極管的端是與活體的部分(在圖2及圖3 中所示的示例中為手指FG)的上端及下端相對應的端。通過以這種方式設置發(fā)光二極管， 能夠應用來自手指FG的頂部及底部的近紅外光。 根據實施例的近紅外照射光源105的數量并不限于圖2中所示的示例，可以根據
微透鏡陣列101的尺寸、近紅外照射光源105的照射面積等來任意地設定。 此外，例如，如圖2及圖3所示，在微透鏡陣列101與近紅外照射光源105之間設
置有方向性控制板107。方向性控制板107將從近紅外照射光源105發(fā)出的直射光12的方
向性控制成使得直射光12不直接地進入微透鏡陣列101中的微透鏡103。 例如，如圖3所示，從近紅外照射光源105發(fā)出的近紅外光向上傳播到手指FG的
表面，并作為直射光12進入手指FG。因為人體是合適的近紅外光散射體，因此進入手指FG
的直射光12在傳播的同時被散射到所有的方向。該散射光中的部分作為背面散射光13通
過上述靜脈層從背面行進到手指表面，并在途中透過靜脈V。透過靜脈的靜脈透射光進入形
成微透鏡陣列101的各個微透鏡103。 方向性控制板107設置在相鄰的微透鏡103之間的邊界處。方向性控制板107使 得能夠控制靜脈透射光的方向性，由此允許對要被聚焦在圖像拾取設備109(具體地說是 光感受器lll)上的靜脈透射 進行選擇。
盡管在圖3的例示中僅有一個光感受器111與一個微透鏡103相對應，然而，如稍后描述的，實際上有多個光感受器111與一個微透鏡103相對應。[OO77][由微透鏡陣列獲得的圖像] 下文中將參照圖4A及圖4B來詳細地描述由微透鏡陣列獲得的圖像的特性。圖4A及圖4B是用于描述由微透鏡陣列拾取的圖像的說明圖。 —般來說，如果通過使用微透鏡陣列(MLA)來拾取某個圖像，則相對于原始圖像，拾取圖像的上、下、左、右分別地反轉，例如，如圖4A所示。此外，由于實際上將多個光感受器111分配給一個光接收透鏡(微透鏡103)，因此針對分配給一個微透鏡103的所有的光感受器111都創(chuàng)建了上、下、左、右反轉的圖像。例如，如圖4B所示，如果將9(3X3)個光感受器111分配給一個微透鏡103，則針對9個光感受器111中的每一個光感受器都創(chuàng)建了其中上、下、左、右反轉的圖像。 因此，根據現有技術的使用微透鏡陣列的成像裝置，首先對從分配給一個微透鏡103的光感受器111所獲得的所有的圖像進行反轉處理以將上、下關系及左、右關系改變成原始狀態(tài)，然后將各個圖像合成以由此增加圖像的分辨率。由于如上所述在迄今已知的圖像處理方法中對由各個光感受器獲得的圖像的圖像反轉處理及合成處理是必需的，因此未利用在迄今已知的圖像處理方法等中使用的創(chuàng)建縮略圖的方法，這致使難以加快處理。
然而，如下所述，根據實施例的靜脈成像裝置10能夠通過有效地利用微透鏡陣列的特性來容易地創(chuàng)建縮略圖。
[縮略圖創(chuàng)建單元的功能] 下文中將參照圖5A及圖5B來詳細地描述利用微透鏡陣列的特性的縮略圖創(chuàng)建方法(即，縮略圖創(chuàng)建單元115的功能)。圖5A及圖5B是用于描述根據實施例的縮略圖創(chuàng)建單元的功能的說明圖。 例如，考慮如圖5A所示的通過使用由9個微透鏡103組成的微透鏡陣列來對字母"W"進行成像的情況。在該示例中，如圖5A所示，9個光感受器111與一個微透鏡103相關聯(lián)，并且9個光感受器111形成單元塊121。 如果字母"W"由9個微透鏡103來成像，則每單元塊121中所存在的字母"W"的一部分由各個微透鏡103來成像。結果，每單元塊121中所存在的字母"W"的一部分由9個微透鏡103中的每個微透鏡以上、下、左、右反轉的狀態(tài)成像。 根據實施例的縮略圖創(chuàng)建單元115在將注意力集中在與每個微透鏡103相對應的9個光感受器中的一個光感受器111上時，按正序利用各個圖像來創(chuàng)建縮略圖。
例如，如圖5B所示，使用由構成與每個微透鏡103相對應的單元塊121的光感受器lll中的相互同相的光感受器123獲得的成像數據。各單元塊121中的相對應的位置的光感受器123相互同相。例如，在圖5B的示例中，位于各單元塊121的中心處的光感受器是相互同相的光感受器123。 從相互同相的光感受器123獲得的成像數據使得微透鏡103與光感受器123 —一對應。此外，由于從光感受器123獲得的成像數據不是從形成單元塊121的所有的光感受器所獲得的成像數據的組合數據，因此該成像數據的分辨率低。因此，如圖5B所示，可以通過將從各個單元塊121獲得的來自光感受器123的成像數據簡單地組合來創(chuàng)建縮略圖。
在根據實施例的縮略圖創(chuàng)建方法中，與迄今已知的使用微透鏡陣列的圖像處理方
9法不同的是，在創(chuàng)建縮略圖之前不必對從形成單元塊121的各個光感受器111所獲得的成像數據進行反轉及組合處理。這加快了創(chuàng)建縮略圖的處理。由此能夠加快整個處理。
此外，通過利用上述計算來獲得各個單元塊121的兩端處及中央處的像素中的獨立的縮略圖，根據實施例的視差信息獲取單元117能夠使用通過直接計算而獲得的視差信息來提取手指的外形。外形信息可以用于作為手指靜脈認證中的預處理的位置配準、對有效區(qū)的提取等。此外，視差信息還可以用于光學觸摸板中的手指位置檢測。
通過將根據實施例的縮略圖創(chuàng)建方法與如下所述的圖像拾取設備驅動控制方法相組合，能夠連續(xù)實時地創(chuàng)建縮略圖。
[圖像拾取設備控制單元的功能] 下文中將參照圖6A至圖7來詳細地描述圖像拾取設備控制單元113對圖像拾取設備109的驅動的控制方法。圖6A及圖6B是用于描述根據實施例的圖像拾取設備控制單元的功能的說明圖。圖7是用于描述根據實施例的圖像拾取設備控制單元的功能的說明圖。 用作根據實施例的靜脈成像裝置10中的圖像拾取設備109的CCD圖像拾取設備或CMOS圖像拾取設備是多層設備。例如，圖6A示出了圖像拾取設備109是由三層組成的多層設備的情況。 在根據實施例的靜脈成像裝置10中，圖像拾取設備109沿手指的長度方向(即，圖6A中的沿y軸的方向)進行線掃描。下文中將圖6A中的沿y軸的方向稱為垂直方向，并且下文中將與該垂直方向相正交的方向(B卩，圖6A中的沿x軸的方向)稱為水平方向。
如圖6A所示，在根據實施例的靜脈成像裝置10中，在圖像拾取設備控制單元113的控制下，以水平線為單位基于垂直同步時間輸出成像數據。具體地說，沿某一水平方向布置的光感受器同步地向圖6A中所示的第一層輸出數據，沿某一水平方向布置的光感受器同步地向第二層輸出數據，沿某一水平方向布置的光感受器同步地向第三層輸出數據。以此方式，根據圖像拾取設備控制單元113的控制，圖像拾取設備109能夠利用在MLA的單元塊121之間同相的水平線來進行多層輸出。 因此，根據實施例的圖像拾取設備控制單元113選擇來自多層設備的某一層的輸出，并進一步通過定時控制來僅選擇水平線上的同相的像素(光感受器)。由此，根據實施例的圖像拾取設備109能夠向縮略圖創(chuàng)建單元115輸出來自如圖5B所示的相互同相的光感受器123的輸出。 例如，圖6A中的以斜陰影線示出的光感受器111是位于各個單元塊121的中心處
的設備，并且如圖6A所示向第二層輸出來自這些設備的輸出。此外，如圖6B所示，圖像拾
取設備控制單元113通過使用水平線使能信號來對沿x軸的水平線進行定時控制，由此使
得能夠將來自相互同相的光感受器123的輸出傳送給縮略圖創(chuàng)建單元115。 此外，通過順序地使用從各個層獲得的輸出(而不是僅使用來自一層的輸出)，能
夠以高幀頻連續(xù)地獲得多個縮略圖。 雖然在圖6A及圖6B中所示的示例中描述了對垂直同步線進行分割驅動的方法，但是可以如圖7所示地進行沿水平線的電路分割驅動。 在圖7中所示的示例中，在同一水平線上存在三種光感受器111 :用于向水平第一層輸出數據的光感受器，用于向水平第二層輸出數據的光感受器，以及用于向水平第三層輸出數據的光感受器。因此，根據實施例的圖像拾取設備控制單元113能夠通過選擇來自
多層設備的某一層的輸出來向縮略圖創(chuàng)建單元115輸出來自相互同相的光感受器的輸出。 可以將圖6A及圖6B中所示的方法與圖7中所示的方法組合使用。 如上所述，通過圖像拾取設備控制單元113對圖像拾取設備109進行驅動控制，能
夠在不通過信號處理來進行排序的情況下直接地且連續(xù)實時地獲得縮略圖。 此外，根據實施例的對圖像拾取設備的驅動控制能夠適用于靜脈認證裝置。通過
將該驅動控制與一系列的圖像處理相組合，能夠加快靜脈認證處理所需的一系列操作(例
如，從登記的靜脈模板中檢索與要被認證的圖像相似的圖像的處理，指定或校正位置的處
理，以及認證處理本身)。 此外，由于還可以如上所述地通過復用控制以高幀頻進行縮略圖創(chuàng)建，因此能夠加快靜脈認證處理中的認證的預處理。 前面描述了根據實施例的靜脈成像裝置10的功能的示例。上述部件中的每個部件都可以使用通用構件或電路來構造，或者其可以利用每個部件的功能專用的硬件來構造。此外，各個部件的功能可以完全由CPU等來實現。由此，在實現實施例時，能夠依照技術水平根據需要來改變結構以供使用。 根據實施例的靜脈成像裝置10還可以用作光學觸摸板、觸筆等。在觸摸板、觸筆等中的信號處理中，可以將復用的圖像作為從形成單元塊121的像素的集合中選擇的一個像素來處理。因此，復用使得能夠在不進行圖像合成處理的情況下確定觸摸板或觸筆的分辨能力，由此減少計算負荷。
〈縮略圖創(chuàng)建方法〉 下文中將參照圖8來詳細地描述根據實施例的縮略圖創(chuàng)建方法。圖8是用于描述根據實施例的縮略圖創(chuàng)建方法的流程圖。 在根據實施例的縮略圖創(chuàng)建方法中，近紅外照射光源105利用近紅外光來照射要對其創(chuàng)建靜脈的縮略圖的活體的部分，并且微透鏡陣列101及圖像拾取設備109拾取活體的圖像(步驟SIOI)。 圖像拾取設備控制單元113控制對圖像拾取設備109的驅動，并且縮略圖創(chuàng)建單元115能夠獲取光感受器的預設信息(即，關于相互同相的光感受器123的信息)(步驟S103)。 在此之后，縮略圖創(chuàng)建單元115能夠通過使用所獲取的光感受器123的信息來創(chuàng)建縮略圖(步驟S105)。
〈硬件結構〉 下文中將參照圖9來描述根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置10的硬件結構。圖
9是用于描述根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置10的硬件結構的框圖。靜脈成像裝置10主要包括CPU 901、 ROM 903、 RAM 905、主機總線907、橋909、外
部總線911、接口 913、輸入設備915、輸出設備917、存儲設備919、驅動器921、連接端口 923
及通信設備925。 CPU 901用作處理單元及控制單元，其根據存儲在ROM 903、RAM905、存儲設備919或可移動記錄介質927中的程序來控制靜脈成像裝置10中的全部或部分操作。ROM 903存儲要由CPU 901使用的程序、處理參數等。RAM 905主要存儲要在CPU 901上的執(zhí)行中使用的程序、在執(zhí)行的過程中變化的參數等。CPU 901、R0M 903及RAM 905通過作為諸如CPU 總線的內部總線的主機總線907而相互連接。 主機總線907經由橋909而連接到諸如外圍組件互連/接口 (PCI)總線的外部總 線911。 輸入設備915是要由用戶來操作的操作手段，例如，鼠標、鍵盤、觸摸板、按鈕、開 關或手柄。輸入設備915可以是使用紅外線或其他無線電波的遠程控制手段(或遙控裝 置)，或與靜脈成像裝置10的操作相兼容的外部連接設備929(例如，手機或PDA)。此外， 輸入設備915例如由基于由用戶使用上述操作手段而輸入的信息而生成輸入信號并將其 輸出給CPU 901的輸入控制電路所構成。靜脈成像裝置10的用戶操縱輸入設備915以由 此輸入各種數據或向靜脈成像裝置10指示處理操作。 輸出設備917例如由顯示設備(例如，CRT顯示設備、液晶顯示設備、等離子體顯 示設備、EL顯示設備或燈)、音頻輸出設備(例如，揚聲器或耳機)、或用于以視覺或聽覺方 式向用戶呈現所獲取的信息的設備(例如，打印機、手機或傳真機)所構成。輸出設備917 例如將作為靜脈成像裝置IO進行各種處理的結果而獲得的結果輸出。具體地說，顯示設備 通過文字或圖像來顯示通過靜脈成像裝置10的處理而獲得的結果。音頻輸出設備將包含 再生音頻數據、聲學數據等的音頻信號轉換成模擬信號并將其輸出。 存儲設備919是被構造為靜脈成像裝置10中的存儲單元的示例的用于數據存儲 的設備。存儲設備919可以由諸如硬盤驅動器(HDD)的磁存儲設備、半導體存儲設備、光學 儲存設備、磁光存儲設備等所構成。存儲設備919例如存儲要由CPU 901來執(zhí)行的程序、各 種數據或從外部獲取的各種數據。 驅動器921是在靜脈成像裝置10中內置的或在其外部附接的用于記錄介質的讀 取器/寫入器。驅動器921讀取附接到它的可移動記錄介質927(例如，磁盤、光盤、磁光盤 或半導體存儲器)中所存儲的信息并將該信息輸出給RAM905。此外，驅動器921可以將信 息寫入到附接到它的可移動記錄介質927(例如，磁盤、光盤、磁光盤或半導體存儲器)中。 可移動記錄介質927可以是DVD介質、HD-DVD介質、藍光介質、緊湊式閃存(CF， compact flash)(注冊商標)、記憶棒、安全數字(SD)存儲卡等。此外，可移動記錄介質927可以是 集成電路(IC)卡或搭載有非接觸式IC芯片的電子設備。 連接端口 923是用于將設備直接地連接到靜脈成像裝置10的端口，例如，通用串 行總線(USB)端口、諸如i.Link的IEEE 1394端口 、小型計算機系統(tǒng)接口 (SCSI)端口、 RS-232C端口 、光學音頻終端或高清多媒體接口 (HDMI)端口 。通過將外部連接設備929連 接到連接端口 923，靜脈成像裝置10可以直接地從外部連接設備929獲取各種數據或向外 部連接設備929提供各種數據。 通信設備925例如是由用于建立與通信網絡931的連接的通信設備等所構成的通 信接口。通信設備925例如可以是用于有線或無線局域網(LAN)、藍牙或無線USB(WUSB)的 通信卡、用于光通信的路由器、用于非對稱數字訂戶線(ADSL)的路由器或用于各種通信的 調制解調器。通信設備925例如可以向符合規(guī)定的協(xié)議(例如，TCP/IP)的因特網或其他 通信設備發(fā)送信號等并從所述因特網或其他通信設備接收信號等。此外，連接到通信設備 925的通信網絡931由通過有線方式或無線方式連接的網絡等所構成，其可以是因特網、家 庭LAN、紅外數據通信、無線電波通信、衛(wèi)星通信等。
前面描述了能夠實現根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置10的功能的硬件結構的 一個示例。上述部件中的各個部件都可以使用通用構件或電路來構造，或者其可以利用各 個部件的功能專用的硬件來構造。由此，在實現實施例時，能夠依照技術水平根據需要來改 變硬件結構以供使用。
〈總結> 如前面所述，根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置10使得能夠實現使用微透鏡陣
列的平面?zhèn)鞲衅?，并且使得能夠高速地?chuàng)建縮略圖。對縮略圖的高速創(chuàng)建處理是通過利用
微透鏡陣列的特性來對圖像拾取設備進行分塊驅動控制來實現的。通過將縮略圖創(chuàng)建方法
應用于靜脈認證裝置，能夠加快諸如模板搜索及位置配準的認證的預處理。 此外，通過根據需要而在高精度認證的高分辨率成像與高幀頻的縮略圖之間切
換，還能夠將根據本發(fā)明實施例的靜脈成像裝置作為光學觸摸板等來使用。 本申請包含與于2008年9月30日提交日本專利局的日本在先專利申請JP
2008-253970中所公開的主題相關的主題，通過引用將其全部內容合并在此。 本領域技術人員應當理解，可以根據設計要求及其他因素而想到各種變型、組合、
子組合及修改，只要它們在所附權利要求書或其等同物的范圍內即可。
1權利要求
一種靜脈成像裝置，包括透鏡陣列，其包括按陣列方式布置的多個光接收透鏡；多個近紅外照射光源，其沿所述透鏡陣列的相對端設置，以利用近紅外光來照射活體的部分；圖像拾取設備，其用于基于在所述活體的內部被散射、透射靜脈并由所述透鏡陣列收集到的近紅外光來創(chuàng)建所述靜脈的拾取圖像，該圖像拾取設備包括分配給一個光接收透鏡的多個光感受器；以及縮略圖創(chuàng)建單元，其用于獲取關于由所述分配給一個光接收透鏡的多個光感受器中的一個光感受器接收到的近紅外光的信息作為與所述一個光接收透鏡相對應的像素信息，獲取所述透鏡陣列中所包括的所有的光接收透鏡的像素信息，并基于所獲取的像素信息來創(chuàng)建縮略圖。
2. 根據權利要求l所述的靜脈成像裝置，其中，在獲取所有的光接收透鏡的像素信息時，所述縮略圖創(chuàng)建單元針對每個光接收透鏡選擇相互同相的光感受器的像素信息。
3. 根據權利要求2所述的靜脈成像裝置，其中，所述縮略圖創(chuàng)建單元在不進行反轉處理的情況下通過對所選擇的相互同相的光感受器的像素信息進行組合來創(chuàng)建所述縮略圖。
4. 根據權利要求2所述的靜脈成像裝置，還包括圖像拾取設備控制單元，其用于對所述圖像拾取設備進行驅動控制，其中，該圖像拾取設備控制單元通過將所述光感受器沿所述圖像拾取設備的給定方向劃分成多個單元來沿所述圖像拾取設備的所述給定方向進行驅動控制。
5. 根據權利要求4所述的靜脈成像裝置，其中，所述圖像拾取設備控制單元將沿與所述給定方向相正交的另一方向的多個光感受器的像素信息的平均值輸出。
6. 根據權利要求l所述的靜脈成像裝置，還包括視差信息獲取單元，其用于基于多個縮略圖來獲取關于在對所述活體的部分進行成像時的視差的信息，其中，在獲取所有的光接收透鏡的像素信息時，所述縮略圖創(chuàng)建單元針對每個光接收透鏡獲取關于由相互同相的光感受器接收到的近紅外光的多種信息，并創(chuàng)建多種縮略圖。
7. —種縮略圖創(chuàng)建方法，包括利用近紅外光來照射活體的部分；由包括按陣列布置的多個光接收透鏡的透鏡陣列收集在所述活體的內部被散射并透射靜脈的近紅外光；使用包括分配給一個光接收透鏡的多個光感受器的圖像拾取設備來對在所述活體的內部被散射、透射所述靜脈并由所述透鏡陣列收集到的近紅外光進行成像；以及獲取關于由所述分配給一個光接收透鏡的多個光感受器中的一個光感受器接收到的近紅外光的信息作為與所述一個光接收透鏡相對應的像素信息，獲取所述透鏡陣列中所包括的所有的光接收透鏡的像素信息，并基于所獲取的像素信息來創(chuàng)建縮略圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜脈成像裝置及縮略圖創(chuàng)建方法。所述靜脈成像裝置包括透鏡陣列，其包括按陣列方式布置的多個光接收透鏡；多個近紅外照射光源，其沿所述透鏡陣列的相對端設置，以利用近紅外光來照射活體的部分；圖像拾取設備，其用于基于在所述活體的內部被散射、透射靜脈并由所述透鏡陣列收集到的近紅外光來創(chuàng)建所述靜脈的拾取圖像，其中，對一個光接收透鏡分配多個光感受器；以及縮略圖創(chuàng)建單元，其用于獲取關于由所述分配給一個光接收透鏡的多個光感受器中的一個光感受器接收到的近紅外光的信息作為與所述一個光接收透鏡相對應的像素信息，獲取所述透鏡陣列中所包括的所有的光接收透鏡的像素信息，并基于所獲取的像素信息來創(chuàng)建縮略圖。
文檔編號H04N5/225GK101711677SQ200910177659
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者佐藤英雄 申請人:索尼株式會社