專利名稱：生物特征輸入系統(tǒng)、圖像合成設(shè)備及圖像合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物特征輸入系統(tǒng)、圖像合成設(shè)備、圖像合成方 法以及圖像合成程序。
背景技術(shù)：
JP-P2002-81912A所描述的技術(shù)公開了一種技術(shù)，其中，照相機(jī) 一起拍攝了腿的頂面以及在鏡體中出現(xiàn)的腿的側(cè)面鏡像。然而，該技 術(shù)不是用于對其中腿的頂面鏈接到在鏡體中出現(xiàn)的腿的側(cè)面鏡像的圖 像進(jìn)行合成的技術(shù)。JP-P1993-87744A所描述的技術(shù)公開了一種通過使用放置在右側(cè) 和左側(cè)的棱鏡同時拍攝藥片的正面和側(cè)面的圖像的技術(shù)。然而，該技 術(shù)不是用于對其中藥片的正面和側(cè)面的圖像彼此鏈接的圖像進(jìn)行合成 的技術(shù)。JP-P2000-18927A所描述的技術(shù)公開了一種技術(shù)，其中，將鏡子 放置在四周，以使得可以將半導(dǎo)體的側(cè)面及其頂面一起拍攝。然而， 該技術(shù)不是用于對其中半導(dǎo)體的頂面和側(cè)面的圖像彼此鏈接的圖像進(jìn) 行合成的技術(shù)。在上述技術(shù)中，不可能對其中成像裝置直接形成的圖像和通過使 用鏡子、棱鏡等的鏡像反轉(zhuǎn)所形成的圖像彼此鏈接的圖像進(jìn)行合成。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決上述任務(wù)。本發(fā)明的示例性目的是提供一種用于解決上述任務(wù)的生物特征輸入系統(tǒng)、圖像合成設(shè)備、圖像合成方法以及圖像合成程序。解決上述任務(wù)的本發(fā)明是一種生物特征輸入系統(tǒng)，包括放置在 手指前方的成像器，用于形成上述手指的正面圖像、以及上述手指的 任一側(cè)面的圖像；放置在上述手指的側(cè)面的至少一側(cè)的反射鏡，用于 將上述手指的側(cè)面圖像反射至上述成像器；以及合成器，用于對手指 的側(cè)面所成像的圖像施以鏡像反轉(zhuǎn)，并對手指側(cè)面的鏡像反轉(zhuǎn)的圖像 與手指正面所形成的圖像進(jìn)行合成。解決上述任務(wù)的本發(fā)明也是一種圖像合成設(shè)備，包括輸入部分， 用于輸入圖像，上述圖像包括在同一平面上彼此分離的第一圖像和第 二圖像；以及合成器，用于針對輸入的上述圖像，對上述第一圖像施 以鏡像反轉(zhuǎn)，并將反轉(zhuǎn)的第一圖像鏈接到上述第二圖像，以合成圖像。此外，解決上述任務(wù)的本發(fā)明是一種圖像合成方法，包括以下步 驟..輸入圖像，該圖像包括在同一平面上彼此分離的第一圖像和第二 圖像；對上述第一圖像施以鏡像反轉(zhuǎn)；通過將上述反轉(zhuǎn)的第一圖像鏈 接到上述第二圖像來合成圖像。根據(jù)本發(fā)明，輸入的圖像包括在同一平面上彼此分離的第一圖像 和第二圖像，對第一圖像施加以鏡像反轉(zhuǎn)，并將其鏈接至第二圖像， 由此可以合成圖像。


在閱讀以下詳細(xì)描述和附圖之后，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu) 點將變得更加顯而易見，在附圖中-圖1是示出了生物特征輸入系統(tǒng)的整體配置的圖；圖2是示出了成像系統(tǒng)的配置的圖；圖3是示出了合成之前的圖像數(shù)據(jù)的圖；圖4是示出了在合成期間的圖像數(shù)據(jù)的圖；圖5是示出了合成之后的圖像數(shù)據(jù)的圖；圖6是示出了圖像合成器的配置的圖；圖7是圖像合成器的處理流程圖；圖8是示出了手指的位置變化的圖；圖9是示出了手指的位置變化的圖；圖10是示出了第三示例性實施例的生物特征輸入系統(tǒng)的配置的圖；圖11是示出了第四示例性實施例的生物特征輸入系統(tǒng)的配置的圖；圖12是示出了第五示例性實施例的生物特征輸入系統(tǒng)的配置的圖；具體實施方式
現(xiàn)在，將參照附圖，詳細(xì)說明用于實現(xiàn)本發(fā)明的示例性實施例。 [第一示例性實施例]圖1示出了本示例性實施例的生物特征輸入系統(tǒng)15。 本示例性實施例的生物特征輸入系統(tǒng)15通過諸如手指13的指紋 或血管之類的生物特征來認(rèn)證身份。該系統(tǒng)通過使用成像系統(tǒng)14中的 成像器29不僅在手指13的正面也在側(cè)面同時成像，而從三個方向測量 手指13的生物特征。因此，可以避免由于手指13的轉(zhuǎn)動而引起的認(rèn)證 精度的惡化。生物特征輸入系統(tǒng)15被配置為包括放置在手指13的右和左側(cè)面 的每一側(cè)的鏡子11和12、以及成像系統(tǒng)14。圖l的左手側(cè)示出了從作為 輸入對象的手指13的指尖方向看去的生物特征輸入系統(tǒng)15的圖。圖l 還示出了鏡子11和12，以及從手指13的側(cè)面看到的手指13。此外，手指13的方向的標(biāo)注如下面向成像系統(tǒng)14的一側(cè)是正面， 其相反側(cè)是背面。通常垂直于正面和背面的一側(cè)是側(cè)面。側(cè)面的一側(cè) 是右，另一側(cè)是左。同時，手指13中有指紋的一側(cè)是手指球。手指球 的相反側(cè)是手指的背面。通常垂直于手指球及其背面的一側(cè)是側(cè)面。 側(cè)面的一側(cè)是右側(cè)面，另一側(cè)是左側(cè)面。在圖1中，手指13的手指球面 向正面。在圖8中，手指13旋轉(zhuǎn)，其手指球面向側(cè)面的方向。在圖1中， 正面向下，但并不局限于此。在圖1中，鏡子11和12 (也稱為反射鏡)分別被放置在手指13的 右和左側(cè)面的每一側(cè)，用于捕捉手指13的側(cè)面圖像，并將其反射到正6面方向。鏡子n和i2的放置使反射的圖像可以經(jīng)由手指i3前方的成像系統(tǒng)14而形成。換言之，以使得鏡子11與12之間的距離在手指13的正 面?zhèn)茸兊酶?、而在背面?zhèn)茸兊酶〉慕嵌葋矸胖苗R子11和12。將鏡 子的反射表面布置在手指的側(cè)面。成像系統(tǒng)14同時對鏡子11和12所捕 捉的手指13的側(cè)面部分和正面部分進(jìn)行成像。此外，可以使用其他用 于反射光的物體來代替鏡子11和12。替代物包括金屬板和塑料板。圖2示出了成像系統(tǒng)14的詳細(xì)配置。成像透鏡將手指13的正面部 分和鏡子11和12所反射的手指13的側(cè)面部分投射在成像裝置22上。AD 轉(zhuǎn)換器24和外圍控制器23在合成之前將被投射在成像裝置22上的手指 13的圖像轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)31，并將其發(fā)送給圖像合成器25。圖像合成 器25在合成之前從輸入圖像數(shù)據(jù)31中取出正面圖像33和鏡子11和12所 反射并形成的側(cè)面圖像(右圖像32和左圖像34)。此外，圖像合成器將 它們彼此鏈接以使其連續(xù)，并在合成之后將包含正面和側(cè)面數(shù)據(jù)的圖 像數(shù)據(jù)51輸出至圖像處理器26。圖像處理器26從手指13的合成后的圖 像數(shù)據(jù)51中提取諸如指紋和血管之類的圖像特征，并將圖像特征提取 數(shù)據(jù)28輸出至匹配部分27。匹配部分27將圖像特征提取數(shù)據(jù)28與所登 記的諸如指紋和血管之類的特征數(shù)據(jù)2A迸行匹配，特征數(shù)據(jù)2A預(yù)先登 記數(shù)據(jù)庫(在圖中未示出)中?；谠撈ヅ涞慕Y(jié)果，進(jìn)行身份認(rèn)證。此外，成像透鏡21、成像裝置22、外圍控制器23和AD轉(zhuǎn)換器24 配置了成像器29。此外，成像裝置22由諸如CCD和CMOS之類的圖像 傳感器配置。外圍控制器23、圖像處理器26和匹配部分27由處理器、存儲器、 程序等配置，并且優(yōu)選地實施對指紋或血管圖像的圖像處理，并實施 對測量數(shù)據(jù)的登記或匹配。它們可以通過硬件配置為專用裝置。由于 外圍控制器23、圖像處理器26、匹配部分27和AD轉(zhuǎn)換器24為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，并且不直接涉及本發(fā)明，故省略對其詳細(xì)配置的解釋。圖6示出了圖像合成器25的詳細(xì)配置。圖像合成器25包括處理裝 置61。處理裝置61在合成之前接收圖像數(shù)據(jù)31的側(cè)面圖像(右圖像32 和左圖像34) 二者或其中之一，對其施以鏡像圖像反轉(zhuǎn)，將其鏈接到 正面圖像33以合成圖像數(shù)據(jù)51，并在合成之后輸出圖像數(shù)據(jù)51。這里，處理裝置61進(jìn)行以下的其他處理。處理裝置61可以通過硬件實現(xiàn)，或者可以被實現(xiàn)為處理器讀取存儲在存儲區(qū)中的圖像合成程序并執(zhí)行， 并由此完成對等的功能。接下來，參照附圖，說明本示例性實施例的操作。在圖2中，鏡子11和12捕捉手指13的側(cè)面圖像，并將其反射到正 面方向。成像系統(tǒng)14中的成像器29同時對被鏡子11和12所捕捉的手指 13的側(cè)面部分和正面部分進(jìn)行成像。圖3示出了在合成之前所采集的圖像或圖像數(shù)據(jù)31。這里，為了 示出在合成之前手指13的每個部分是如何在圖像數(shù)據(jù)31中出現(xiàn)的，如 圖2所示，假定在手指13上畫出在手指13的延伸方向上延伸的線a、線b、 線c和線d。線a成像于正面圖像33的位置a2和右圖像32的位置a,。線b 成像于正面圖像33的位置b2和左圖像34的位置b,。線c成像于右圖像32 的位置q。線d成像于左圖像34的位置山。由于線c和線d位于手指13的 背面，因此它們沒有在正面圖像33上成像。圖7示出了圖像合成器25的處理流程。圖像合成器25在合成之前 接收圖像數(shù)據(jù)31，并取出右圖像32、正面圖像33和左圖像34 (Al)。 該取出操作是基于存在于右、正面和左圖像之間的除手指13以外的圖 像(圖3中的白色部分)的色度和亮度。此外，在本示例性實施例的生 物特征輸入系統(tǒng)15中，調(diào)整鏡子11和12的相互距離和角度、以及鏡子 11和12相對于成像器29的位置，以使得存在于右、正面和左圖像之間 的除手指13以外的圖像(圖3中的白色部分)能夠存在。接著，圖像合成器25對右圖像32和左圖像34(A2)施以鏡像反轉(zhuǎn)。 圖4示出了在合成過程中的圖像數(shù)據(jù)41，這是上述處理的結(jié)果。這里， 應(yīng)在手指13的相同位置的線a,和線a2彼此鄰近。線b,和線b2也彼此鄰 近。此后，圖像合成器25將圖像彼此鏈接。在合成過程中，圖像合成 器首先從圖像數(shù)據(jù)41中提取指紋特征點(A3)。由于從包括指紋的圖 像數(shù)據(jù)中提取特征點的技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，故省略其詳細(xì)說 明。接下來，圖像合成器25將正面圖像33、右圖像32和左圖像34彼此鏈接，以使特征點彼此重合(A4)。換而之，圖像合成器將圖4中的線 a,和a2彼此疊加，以及將線b,和b2彼此疊加。特別地，圖像合成器在垂 直于手指13的延伸方向的方向(圖4底部的箭頭的方向)上平移右圖像 32和左圖像24，并使用模式匹配技術(shù)找到特征點與正面圖像33的特征 點重合的位置。此外，圖像合成器對正面圖像33、右圖像32和左圖像 34進(jìn)行鏈接。此外，特征點不必完全重合。重合可以設(shè)置為能夠完成匹配的程 度上。例如，約80%的特征點彼此重合。圖5示出了合成后的圖像數(shù)據(jù) 51，這是圖像合成器25在上述處理中的輸出。此外，圖像合成器25也可以被實現(xiàn)為合成除手指13以外的圖像。 例如，圖像合成器25可以被配置為用螺絲釘?shù)膱D像代替手指13，采 集、輸入螺絲釘?shù)膱D像，并基于螺絲釘?shù)膱D案對螺絲釘?shù)恼鎴D像33、 右圖像32和左圖像34進(jìn)行彼此鏈接。圖8示出了手指13在匹配過程中旋轉(zhuǎn)并傾斜放置的情況。手指13 的手指球從鏡子ll反射，并由成像器29獲得。手指13的側(cè)面部分被成 像器29直接獲得。圖9示出了手指13在匹配過程中旋轉(zhuǎn)到與圖8中的情況相反的方 向且傾斜放置的情況。手指13的手指球從鏡子12反射，并由成像器29 獲得。手指13的側(cè)面部分被成像器29直接獲得。在示例性實施例中，由于提供了鏡子11和12以及圖像合成器25， 因而帶來了以下優(yōu)點第一個優(yōu)點是，由于從三個方向測量指紋，即 手指13的正面和兩個側(cè)面，因而可以以高于僅從正面測量的精度進(jìn)行 身份認(rèn)證；第二個優(yōu)點是，由于從三個方向(即手指B的正面和兩個 側(cè)面)測量諸如手指13的指紋之類的生物特征，因此即使測量者無意 識地傾斜旋轉(zhuǎn)了手指13，仍可以迸行身份認(rèn)證。[第二示例性實施例]第一示例性實施例的生物特征輸入系統(tǒng)15提供了鏡子11和鏡子 12。在第二示例性實施例中，提供了這兩面鏡子中的一面。由于鏡子 11和鏡子12中有一面沒有被提供，因此可以實現(xiàn)尺寸更緊湊且成本更 低的生物特征輸入系統(tǒng)15。在本示例性實施例中，由于從兩個方向測量指紋，即手指13的正面和一個側(cè)面，因此可以以高于僅從正面測量 的精度來進(jìn)行身份認(rèn)證。此外，在本示例性實施例中，由于從兩個方 向測量指紋，即手指13的正面和一個側(cè)面，因此即使測量者無意識地傾斜旋轉(zhuǎn)了手指13，仍可以進(jìn)行身份認(rèn)證。[第三示例性實施例]圖10示出了第三示例性實施例的生物特征輸入系統(tǒng)15。在本示例 性實施例中，在第一示例性實施例的兩個鏡子11和12的上方提供了天 花板90。在本示例性實施例中，由于提供了天花板90，因此圖像合成 器25在合成之前可以很容易地將右圖像32、正面圖像33和左圖像34從 圖像數(shù)據(jù)31中分離并取出。這是因為圖像之間的色度和亮度(圖3中的 白色部分)不同于上述圖像的色度和亮度。此外，在本示例性實施例 中，手指13從生物特征輸入系統(tǒng)15的前部或類似地插入生物特征輸入 系統(tǒng)15。[第四示例性實施例〗盡管第四示例性實施例的基本配置與第一示例性實施例的相同， 但它還提供了正面照明91和背面照明92。圖ll示出了第四示例性實施例的配置。正面照明91照射手指13的指尖的正面(通常是手指球部分)，并 產(chǎn)生存在于指尖的手指球上的指紋的反射圖像。通過正面照明91得到 的手指圖像是由反射光得到的圖像。相應(yīng)地，其波長特性可以是可見 光或近紅外光，并且可以根據(jù)成像裝置22的特性進(jìn)行選擇。然而，考 慮到污染和環(huán)境光，紅光的波長特性或約850-960 nm的近紅外光的波 長特性是理想的。換言之，使用LED等作為正面照明91是理想的。此 外，正面鏡頭93等聚集光、并且僅照射指尖的手指球部分也是理想的。背面照明92從手指13的背面?zhèn)日丈涫种?3的第一關(guān)節(jié)和第二關(guān) 節(jié)之間的部分(稱為指骨)，并得到這個部分中的多個血管的圖像。此 外，背面鏡頭94等聚集光、并且僅照射手指13的第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié) 之間的部分也是理想的。背面照明92的光線具有可射入手指13內(nèi)部并 被血管中的紅色血液吸收的波長是理想的。對于光源而言，LED等具 有紅光的波長特性或約850-960 nm的近紅外光的波長特性是理想的。在本示例性實施例中，由于提供了正面照明91和背面照明92，因 此作為手指13的生物特征的指紋和血管可以被同時成像。按照這種方 式，在本示例性實施例中，由于除鏡子11和12之外提供了正面照明91 和背面照明92，因此一個成像器29可以從正面和側(cè)面對指紋和血管這 兩個生物特征進(jìn)行成像。在本示例性實施例中，可以利用高于第一示 例性實施例的精度進(jìn)行生物認(rèn)證。[第五示例性實施例]在第五示例性實施例中，使用具有約850-960 nm波長的近紅外光 作為第四示例性實施例的正面照明91和背面照明92的光，并在手指13 與成像器29之間提供紅外透射濾波器95，用于截斷可見區(qū)域內(nèi)的光。 圖12示出了本示例性實施例的配置。在本示例性實施例中，通過使用 紅外透射濾波器95，可以防止諸如用于室內(nèi)照明的熒光燈之類的環(huán)境 光。盡管己經(jīng)參考本發(fā)明的示例性實施例具體說明并描述了本發(fā)明， 本發(fā)明并不局限于這些示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不 背離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對本發(fā) 明進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種生物特征輸入系統(tǒng)，包括放置在手指前方的成像器，用于形成所述手指的正面圖像、以及所述手指的任一側(cè)面的圖像；放置在所述手指的側(cè)面的至少一側(cè)的反射鏡，用于將所述手指的側(cè)面圖像反射至所述成像器；以及合成器，用于對所述手指的側(cè)面所成像的圖像施以鏡像反轉(zhuǎn)，并對所述手指的側(cè)面的鏡像反轉(zhuǎn)的圖像與所述手指的正面所成像的圖像進(jìn)行合成。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物特征輸入系統(tǒng)，其中，所述合成器基 于從所述手指的正面圖像和所述手指的側(cè)面圖像中提取的特征點執(zhí)行 合成。
3. 如權(quán)利要求2所述的生物特征輸入系統(tǒng)，其中，所述合成器在 垂直于所述手指的延伸方向的方向上平移所述手指的被施以鏡像反轉(zhuǎn) 的側(cè)面圖像，并使所述手指的正面圖像和所述手指的側(cè)面圖像的特征 點彼此一致，并對圖像進(jìn)行鏈接以執(zhí)行合成。
4. 如權(quán)利要求l所述的生物特征輸入系統(tǒng)，其中，所述反射鏡包 括在所述手指的延伸方向上延伸的反射板，每個反射板被放置在所述 手指的兩個側(cè)面中的一側(cè)，在所述手指正面一側(cè)的所述反射板之間的 距離大于在所述手指背面一側(cè)的所述反射板之間的距離。
5. 如權(quán)利要求1所述的生物特征輸入系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)具有 放置在所述手指正面方向的第一光源；以及 放置在所述手指背面方向的第二光源。
6. 如權(quán)利要求5所述的生物特征輸入系統(tǒng)，其中，所述第二光源 的光從所述手指的背面方向照射所述手指的第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)之間 的部分。
7. 如權(quán)利要求5所述的生物特征輸入系統(tǒng)，其中，所述第一光源 和所述第二光源的光的波長為850nm至960nm，以及所述系統(tǒng)具有放置在所述手指與所述成像器之間的紅外透射濾波器。
8. —種圖像合成設(shè)備，包括輸入部分，用于輸入圖像，所述圖像包括在同一平面上彼此分離 的第一圖像和第二圖像；以及合成器，用于針對輸入的所述圖像，對所述第一圖像施以鏡像反 轉(zhuǎn)，并將反轉(zhuǎn)的第一圖像鏈接至所述第二圖像，以合成圖像。
9. 如權(quán)利要求8所述的圖像合成設(shè)備，其中，所述第一圖像是手 指的正面圖像，所述第二圖像是所述手指的任一側(cè)面圖像，以及所述合成器基于從所述第一圖像和所述第二圖像中提取的特征點 實施所述鏈接，以合成圖像。
10. 如權(quán)利要求9所述的圖像合成設(shè)備，其中，所述合成器在垂直于所述手指的延伸方向的方向上平移被施以鏡像反轉(zhuǎn)的所述側(cè)面圖 像，并使所述第一圖像和所述第二圖像的特征點彼此一致，并進(jìn)行鏈 接，以合成圖像。
11. 一種圖像合成方法，包括以下步驟輸入圖像，所述圖像包括在同一平面上彼此分離的第一圖像和第 二圖像；對所述第一圖像施以鏡像反轉(zhuǎn)，-通過將所述反轉(zhuǎn)的第一圖像鏈接到所述第二圖像來合成圖像。
12. 如權(quán)利要求11所述的圖像合成方法，其中，所述第一圖像是 手指的正面圖像，所述第二圖像是所述手指的任一側(cè)面圖像，以及所述合成步驟包括以下步驟基于從所述第一圖像和所述第二圖像中提取的特征點來實施鏈接，以執(zhí)行合成。
13. 如權(quán)利要求12所述的圖像合成方法，其中，所述合成步驟包括以下步驟在垂直于所述手指的延伸方向的方向上平移所述手指的被施以鏡像反轉(zhuǎn)的側(cè)面圖像，并使所述第一圖像和所述第二圖像的特 征點彼此一致，并實施鏈接，以執(zhí)行合成。
全文摘要
一種生物特征輸入系統(tǒng)，包括放置在手指前方的成像器，用于形成手指正面的圖像、以及手指的任一側(cè)面的圖像；放置在手指的側(cè)面的至少一側(cè)的反射鏡，用于將手指的橫側(cè)面圖像反射至成像器；以及合成器，用于對手指側(cè)面所形成的圖像施以鏡像反轉(zhuǎn)，并對手指側(cè)面的鏡像反轉(zhuǎn)的圖像與手指正面所形成的圖像進(jìn)行合成。
文檔編號G06K9/00GK101324924SQ20081012544
公開日2008年12月17日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者樋口輝幸 申請人:日本電氣株式會社