三维形状测量设备、三维形状测量方法技术

本发明专利技术公开了一种三维形状测量设备、三维形状测量方法及程序。该三维形状测量设备即使在亮度值与距离之间的关系偏离其中亮度值与距离的平方成反比的理想点光源模型的情况下也能够改进对对象的三维形状进行测量的准确度。生物认证设备(100)包括系数设置单元(41C)和三维形状测量单元(41E)，系数设置单元(41C)用于根据规定条件设置作为模型表达式中的幂的指数的系数，以使捕获图像的亮度值与从光源到所述亮度值的测量点的距离的幂的倒数成比例，三维形状测量单元(41E)用于根据系数和捕获图像的亮度值来测量对象的三维形状。

【技术实现步骤摘要】

本文中所讨论的实施例涉及三维形状的测量。
技术介绍
用于基于捕获图像对对象的三维形状进行测量的技术。这样的技术用在各
中。一个示例是生物认证设备如手掌静脉认证设备。在手掌静脉认证设备中，当登记成像生物数据时，通过公知的引导构件等对作为对象的示例的手的位置进行引导。然而，存在其中没有设置当进行核对时对手的位置进行引导的引导构件的情况。当对未由引导构件进行引导的手的生物数据进行成像时，由于手的位置的差异、手的倾斜等，登记数据与核对数据之间会产生很大的差别，并且可以降低个人认证的成功率。用于解决上述问题的方法的一个示例是用于测量姿势如手的倾斜并且进行校正以当进行核对时消除手的姿势的偏差的方法。在该方法中，可以通过使用多个距离传感器来测量从各距离传感器到手的相应部分的距离以检测手的姿势。然而，为了改进对手的姿势进行测量的准确度，需要使用大量的距离传感器。因此，生物认证设备的成本增加，以及生物认证设备的尺寸也增加。此外，当生物认证设备对尺寸等具有物理限制时，在保持对手的姿势进行测量的规定准确度或更大准确度的情况下，在限制范围内很难布置大量的距离传感器。同时，用于当采用照明光照射对象时基于所捕获的对象的图像的亮度值分布来测量对象的三维形状的由明暗恢复形状(SFS)技术是已知的(参见例如，非专利文献1至非专利文献3)。通过采用SFS技术测量手的姿势，可以在不使用大量的距离传感器的情况下测量从光源到大量的点的距离，并且可以较高的准确度来检测手的姿势。[专利文献1]日本公开特许公报第2007-10346号[非专利文献1]R.Kimmel等人，“GlobalShapefromShading”，CVGIP:ImageUnderstanding，页120-页125，1995年[非专利文献2]R.Zhang等人，“ShapefromShading:ASurvey”，IEEEPAMI(TransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence)，第21卷，第8期，页690-页706，1999年8月[非专利文献3]E.Prados等人，“ShapefromShading:awell-posedproblem？”，INRIA，第5297期，页1-页55，2004年8月
技术实现思路
本专利技术的一个方面中的目的是提供即使在亮度值与距离之间的关系偏离其中亮度值与距离的平方成反比的理想点光源模型的情况下也能够改进对对象的三维形状进行测量的准确度的三维形状测量设备、三维形状测量方法及程序。在本专利技术的一个方面中的三维形状测量设备是对包括在捕获图像中的对象的三维形状进行测量的三维形状测量设备，以及该三维形状测量设备包括设置装置和测量装置，该设置装置用于根据规定条件设置作为模型表达式中的幂的指数的系数，以使捕获图像的亮度值与从光源到所述亮度值的测量点的距离的幂的倒数成比例，该测量装置用于根据系数和捕获图像的亮度值来测量对象的三维形状。附图说明图1示出了当执行认证时手掌的倾斜。图2是说明其中光源是点光源的情况下亮度值与距离之间的关系的图。图3是说明在生物认证设备中亮度值与距离之间的关系的图。图4示出了在非专利文献3中使用的光学模型。图5是说明根据实施例1的对象的高度与系数α之间的关系的图。图6是示出根据实施例1的生物认证设备的示例性配置的功能框图。图7示出了存储在根据实施例1的系数存储器中并且指示参考物体的高度与系数α之间的关系的信息的示例。图8示出了存储在根据实施例1的系数存储器中并且指示参考物体的高度与系数α之间的关系的信息的另一示例。图9是示出根据实施例1的三维形状测量处理单元的示例性配置的功能框图。图10示出了其中系数集与存储在根据实施例1的存储器中的每个像素相关联的信息的示例。图11是说明根据实施例1的认证处理的流程的示例性流程图。图12是说明根据实施例1的三维形状测量处理的流程的示例性流程图。图13是说明根据实施例1的亮度值校正处理的流程的示例性流程图。图14A和图14B是说明根据实施例2的对象在水平面上的位置与系数α之间的关系的图。图15是示出根据实施例2的生物认证设备的示例性配置的功能框图。图16是示出根据实施例2的三维形状测量处理单元的示例性配置的功能框图。图17示出了其中系数α与存储在根据实施例2的系数存储器中的每个像素相关联的信息的示例。图18示出了根据实施例4的生物认证系统的示例性配置。图19A是示出根据实施例4的生物认证系统中的生物认证传感器的示例性配置的功能框图，以及图19B是示出服务器计算机的示例性配置的功能框图。图20示出了根据实施例的生物认证设备的硬件配置的示例。具体实施方式在例如在非专利文献3中所公开的常规SFS技术中，通常假设照度和对象与光源之间的距离的平方成反比。更具体地，当与捕获图像的对象上的点X对应的位置与光源之间的距离为D(X)时，假设通过下面的表达式1获得点X处的亮度值I(X)。在表达式1中，θi是由相机的视线向量与对象的法线向量形成的角度，以及I0是常数。 I ( X ) = I 0 c o s θ i D ( X ) 2 ... ( 1 ) ]]>因为亮度值I(X)根据(1/D(X)2)减小，所以用于计算亮度值I(X)的表达式1是其中光源是理想点光源的情况下的计算表达式。另一方面，在实际的设备如生物认证设备中，由于多个光源的存在、内反射的影响等，亮度值I(X)不总是与(1/D(X)2)成比例。特别地，生物认证设备与其中成像设备靠近对象的接近光学系统对应。作为示例，在手掌静脉认证设备中，假设认证距离(图像传感器与对象之间的距离)为约5cm的很短的距离。那么在这样的接近光学系统中，亮度值I(X)通常大大偏离理想点光源模型并且存在下述问题：其中当采用SFS技术测量手的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对包括在捕获图像中的对象的三维形状进行测量的三维形状测量设备，所述三维形状测量设备包括：设置装置，所述设置装置用于根据规定条件设置作为模型表达式中的幂的指数的系数，以使所述捕获图像的亮度值与从光源到所述亮度值的测量点的距离的幂的倒数成比例；以及测量装置，所述测量装置用于根据所述系数和所述捕获图像的亮度值来测量所述对象的三维形状。

【技术特征摘要】
2015.01.08 JP 2015-0026981.一种对包括在捕获图像中的对象的三维形状进行测量的三维形状
测量设备，所述三维形状测量设备包括：
设置装置，所述设置装置用于根据规定条件设置作为模型表达式中的
幂的指数的系数，以使所述捕获图像的亮度值与从光源到所述亮度值的测
量点的距离的幂的倒数成比例；以及
测量装置，所述测量装置用于根据所述系数和所述捕获图像的亮度值
来测量所述对象的三维形状。
2.根据权利要求1所述的三维形状测量设备，其中，
所述设置装置根据所述对象的位置来设置所述系数。
3.根据权利要求2所述的三维形状测量设备，其中，
所述设置装置根据所述对象距所述光源的高度来设置所述系数。
4.根据权利要求2所述的三维形状测量设备，其中，
所述设置装置根据在所述捕获图像中所述对象的位置来设置所述系
数。
5.根据权利要求4所述的三维形状测量设备，其中，
所述设置装置指定在所述捕获图像中所述对象的区域，并且将与包括
在所述区域中的每个像素对应的所述指数的平均值设置为所述系数。
6.根据权利要求1所述的三维形状测量设备，还包括：
第一校正装置，所述第一校正装置用于根据参考物体的亮度值和在所
述捕获图像中所述对象的亮度值来估计所述对象的反射率，并且根据所估
计的反射率对...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木隆浩，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP