專利名稱：攝影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸式的攝影裝置。
背景技術(shù)：
在先技術(shù)中，提出一種根據(jù)人類的身體特征來識別個人有判別是否是本人的技術(shù)。通過對通過攝影裝置而獲得的身體特征和預(yù)先登記的身體特征進(jìn)行核對，來進(jìn)行個人識別或是否是本人的判斷。
攝影裝置大致分為裝置和身體接觸的接觸式裝置、以及裝置和身體不接觸的非接觸式裝置。在不定數(shù)量的較多的人利用的場合下，從不易污染、衛(wèi)生方面、和心理抗拒感的方面考慮，優(yōu)選的是非接觸式裝置。
比如，在為了設(shè)施的安全對策而使用接觸式裝置的場合下，在每當(dāng)有人出入該設(shè)施的場合下，都需要進(jìn)行該人是否為許可進(jìn)入的人的判別。也就是說，該裝置頻繁地被人觸摸。所以，導(dǎo)致與人的皮膚相接觸的玻璃面被弄臟，這樣的場合下，有可能不能順利地進(jìn)行攝影，而無法得到正確的判別結(jié)果。根據(jù)這個理由，在頻繁地進(jìn)行判別的情況下，優(yōu)選的是非接觸式裝置。
比如，使用在設(shè)施的進(jìn)入退出管理中的場合下，也同樣地，每當(dāng)有人出入該設(shè)施的時候都需要進(jìn)行攝影。該場合下，也同樣地，接觸式裝置頻繁地被人觸摸。所以，有可能使與手所接觸的玻璃面弄臟，而不能順利地進(jìn)行攝影的情況。而且，由于與弄臟的面接觸，會導(dǎo)致衛(wèi)生方面的問題、或心理上的抗拒感。根據(jù)該理由，優(yōu)選的是非接觸式裝置。
在醫(yī)療機(jī)關(guān)或者研究機(jī)構(gòu)等這樣的，對衛(wèi)生要求嚴(yán)格的場所中使用的場合下，也與接觸式裝置相比，優(yōu)選的是非接觸式裝置。此外，從近年來，成為熱賣商品的各種抗菌商品或衛(wèi)生商品等的情況中可以了解，社會上，從衛(wèi)生問題或心理抗拒感方面出發(fā)，對非接觸式的產(chǎn)品的需求高漲。在對運(yùn)動著的物體進(jìn)行攝影的場合下，無法使用接觸式裝置。然而，在非接觸式裝置中，在每一次攝影時，很難使被攝體位于同樣的位置。因此，存在每一次攝影中所得到的圖像的亮度之間產(chǎn)生差異的問題。這樣，攝影所得到的圖像的圖案與預(yù)先攝影而得到的圖像的圖案不一致，存在無法正確地進(jìn)行個人的判別的情況。
此外，在非接觸式裝置中，有可能在圖像中含有除被攝體之外的部分，即背景部分。這樣，也使得攝影所得到的圖像的圖案與預(yù)先攝影而得到的圖像的圖案不一致，而存在無法正確地進(jìn)行判別的情況。
雖然提出有幾種除去背景部分的方法，但是任意一種方法也都存在問題。比如，如下述的專利文獻(xiàn)1所述的方法是，獲取并存儲根據(jù)幀間差分所得到的圖像的變動信息，將在過去的一定時間內(nèi)沒有發(fā)生任何變動的象素判斷為屬于背景區(qū)域，而得到背景圖像。但是，若根據(jù)該方法，則在具有一樣顏色的物體，比如白紙在攝影機(jī)的前面移動的場合下，難于將物體和背景進(jìn)行區(qū)分。在專利文獻(xiàn)2中記載的方法也存在同樣的問題。
在專利文獻(xiàn)3中記載的方法是，檢測圖像的深度，基于此，將前景和背景進(jìn)行分離。但是，若根據(jù)該方法，則需要用于檢測深度的裝置，造成裝置的規(guī)格變大，并提高了成本。專利文獻(xiàn)4中記載的方法也存在同樣的問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題所提出的，其目的在于提供一種能夠簡單且高精度地進(jìn)行攝影的非接觸式攝影裝置。
專利文獻(xiàn)1 日本專利特開平7-284086號公報
專利文獻(xiàn)2 日本專利特開2002-150294號公報
專利文獻(xiàn)3 日本專利特開平5-95509號公報
專利文獻(xiàn)4 日本專利特開2001-137241號公報

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的攝影裝置，是通過用受光裝置將物體反射的光進(jìn)行成像來對該物體進(jìn)行攝影,其具有:計測上述物體和該攝影裝置之間的距離的計測裝置；相應(yīng)于由上述計測裝置得到的計測結(jié)果，來控制攝影時的上述受光裝置的曝光時間的曝光控制裝置。
此外，作為用于轉(zhuǎn)換成電信號的裝置的受光裝置可以使用CMOS或者CCD等的圖像傳感器。也可以具有相應(yīng)于上述計測裝置的計測結(jié)果，來控制
5上述圖像傳感器的輸出增益的增益控制裝置，用來代替上述曝光控制裝置。
此外，具有姿勢判別裝置，判別上述物體的被攝影面是否相對于該攝影 裝置的攝影方向的軸垂直相交；攝影控制裝置，在通過上述姿勢判別裝置而被 判別為上述物體的被攝影面相對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交的場 合下，進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝影，其中上述計測裝置作為上述距離 計測上述物體的被攝影面的至少2個點(diǎn)和該攝影裝置之間的距離;上述姿勢判 別裝置根據(jù)由上述計測裝置得到的對上述各點(diǎn)的計測結(jié)果，來判別上述物體的 被攝影面是否相對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交。
此外，具有引導(dǎo)裝置，該引導(dǎo)裝置在被判別為上述物體的被攝影面相對于 該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交的場合、以及被判別為沒有垂直相交的場 合下，通過分別輸出不同的指示，來進(jìn)行引導(dǎo)，使得該被攝影面相對于該攝影 裝置的攝影方向的軸垂直相交。
此外，具有根據(jù)在每隔預(yù)定時間所得到的由上述計測裝置得到的計測結(jié) 果，來判別上述物體是否靜止的靜止判別裝置；在通過上述靜止判別裝置判別 為上述物體處于靜止的場合下，進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝影的攝影控制 裝置。
此外，具有存儲上述物體沒有被攝入的背景圖像的背景存儲裝置；將上 述背景圖像和通過對上述物體進(jìn)行攝影而得到圖像進(jìn)行比較，由此抽取僅有該 物體的圖像的抽取裝置，其中，為了獲取上述背景圖像，上述攝影控制裝置進(jìn) 行控制，使得通過上述計測裝置計測不到上述距離時才進(jìn)行攝影。
本發(fā)明還提供一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像，由 此對該物體進(jìn)行攝影，其具有計測裝置，其計測上述物體和該攝影裝置之間 的距離；曝光控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控制在攝影時的上 述受光裝置的曝光時間；姿勢判別裝置，其判別上述物體的被攝影面是否相對 于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交；攝影控制裝置，其在由上述姿勢判別 裝置判別為上述物體的被攝影面相對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交 的情況下進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝影，其中，上述計測裝置計測上述物 體的被攝影面的至少2個點(diǎn)和該攝影裝置之間的距離來作為上述距離，上述姿 勢判別裝置根據(jù)上述計測裝置對上述各點(diǎn)的計測結(jié)果， 別上述物體的被攝影 面是否相對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交。如上所述的攝影裝置，具有引導(dǎo)裝置，該引導(dǎo)裝置在判別為上述物體的被 攝影面相對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交的情況下、以及在判別為上 述物體的被攝影面相對于該攝影裝置的攝影方向的軸沒有垂直相交的情況下， 通過分別輸出不同的指示來進(jìn)行引導(dǎo)，使得該被攝影面相對于該攝影裝置的攝 影方向的軸垂直相交。
本發(fā)明還提供一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像并轉(zhuǎn) 換成電信號，由此對該物體進(jìn)行攝影，其具有計測裝置，其計測上述物體和 該攝影裝置之間的距離；增益控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控 制上述電信號的輸出增益；姿勢判別裝置，其判別上述物體的被攝影面是否相 對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交；攝影控制裝置，其在由上述姿勢判 別裝置判別為上述物體的被攝影面相對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相 交的情況下進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝影，其中，上述計測裝置計測上述 物體的被攝影面的至少2個點(diǎn)和該攝影裝置之間的距離來作為上述距離，上述 姿勢判別裝置根據(jù)上述計測裝置對上述各點(diǎn)的計測結(jié)果，判別上述物體的被攝 影面是否相對于該攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交。
本發(fā)明還一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像，由此對 該物體進(jìn)行攝影，其具有計測裝置，其計測上述物體和該攝影裝置之間的距 離；曝光控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控制在攝影時的上述受 光裝置的曝光時間；靜止判別裝置，其根據(jù)上述計測裝置每隔規(guī)定時間所得到 的計測結(jié)果，判別上述物體是否靜止；攝影控制裝置，其在由上述靜止判別裝 置判別為上述物體處于靜止的情況下進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝影。
本發(fā)明還提供一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像并轉(zhuǎn) 換成電信號，由此對該物體進(jìn)行攝影，其具有計測裝置，其計測上述物體和 該攝影裝置之間的距離；增益控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控 制上述電信號的輸出增益；靜止判別裝置，其根據(jù)上述計測裝置每隔規(guī)定時間 所得到的計測結(jié)果，判別上述物體是否靜止；攝影控制裝置，其在由上述靜止 判別裝置判別為上述物體處于靜止的情況下進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝 影。
本發(fā)明還提供一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像，由 此對該物體進(jìn)行攝影，其具有計測裝置，其計測上述物體和該攝影裝置之間的距離；曝光控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控制在攝影時的上 述受光裝置的曝光時間；背景存儲裝置，其存儲上述物體沒有被攝入的背景圖 像；抽取裝置，其將上述背景圖像和對上述物體進(jìn)行攝影而得到的圖像進(jìn)行比 較，由此抽取僅存在該物體的圖像，其中，為了獲取上述背景圖像，上述攝影 控制裝置進(jìn)行控制，使得在上述計測裝置計測不到上述距離時進(jìn)行攝影。
本發(fā)明還提供一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反^f的光進(jìn)行成像并轉(zhuǎn) 換成電信號，由此對該物體進(jìn)行攝影，其具有計測裝置，其計測上述物體和 該攝影裝置之間的距離；增益控制裝置，其根據(jù)上述if測裝置的計測結(jié)果，控 制上述電信號的輸出增益；背景存儲裝置，其存儲上述物體沒有被攝入的背景 圖像；抽取裝置，其將上述背景圖像和對上述物體進(jìn)纟亍攝影而得到的圖像進(jìn)行 比較，由此抽取僅存在該物體的圖像，其中，為了獲取上述背景圖像，上述攝 影控制裝置進(jìn)行控制，使得在上述計測裝置計測不到上述距離時進(jìn)行攝影。
本發(fā)明還提供一種攝影方法，用于控制攝影裝置，該攝影裝置具有對物體 反射的光進(jìn)行成像的受光裝置和測距傳感器，其在上述攝影裝置中依次執(zhí)行以 下步驟:計測上述物體的被攝影面的至少2個點(diǎn)和該攝影裝置之間的距離的步 驟；根據(jù)計測結(jié)果，控制在攝影時的上述受光裝置的曝光時間的步驟；根據(jù)對 上述各點(diǎn)的上述距離的計測結(jié)果，判別上述物體的被攝影面是否相對于該攝影 裝置的攝影方向的軸垂直相交的步驟;在判別為上述物體的被攝影面相對于該 攝影裝置的攝影方向的軸垂直相交的情況下進(jìn)行控制J吏得對該物體進(jìn)行攝影 的步驟。


圖1是表示攝影裝置整體結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是攝影裝置的中央附近的側(cè)截面圖。
圖3是表示左臉頰的攝影情況的例子的圖。
圖4是表示攝影裝置和個人電腦之間的連接的例子的圖。
圖5是表示攝影裝置的功能結(jié)構(gòu)的例子的方塊圖。
圖6是表示測距傳感器的輸出值和實(shí)際距離之間的關(guān)系的圖。
圖7是表示距離曝光表格的例子的圖。
圖8是說明由攝影裝置進(jìn)行攝影時的處理流程的例子的流程圖。
8圖9是表示存儲在磁存儲裝置中的程序和數(shù)據(jù)的例子的圖。
圖io是表示特征信息數(shù)據(jù)庫的例子的圖。
圖11是說明個人判別的處理流程的例子的流程圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。
圖1是表示攝影裝置1的整體結(jié)構(gòu)的立體圖，圖2是攝影裝置的中央附近 的側(cè)截面圖，圖3是表示左臉頰的攝影情況的例子的圖，圖4是表示攝影裝置 和個人電腦之間的連接的例子的圖，圖5是表示攝影裝置的功能結(jié)構(gòu)的例子的 方塊圖，圖6是表示測距傳感器的輸出值和實(shí)際距離之間的關(guān)系的圖。
如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的攝影裝置l，由攝影裝置主體2和主體 蓋3構(gòu)成。該攝影裝置1中，作為照明裝置采用照射紅外線的裝置，作為受光 裝置采用受光紅外線的反射光的裝置。這樣，攝影裝置1非常適合于用作對人 類或者動物的血管等進(jìn)行攝影的裝置。照明裝置和受光裝置可相應(yīng)于攝影對象 進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?，且并不局限于照射或受光紅外線的裝置。下面，對攝影裝置 是用作對人類或者動物的血管等進(jìn)行攝影的裝置來進(jìn)行說明。
進(jìn)行攝影時，預(yù)先將主體蓋3安裝在攝影裝置主體2的正面20a上。然后， 比如，如圖3所示，對人類的左臉頰進(jìn)行攝影的場合，左臉頰朝向攝影裝置l 的正面，使得左臉頰和攝影裝置1的正面平行(也就是，作為對象物體的被攝 影面的左臉頰相對攝影方向的軸垂直地相交)，然后按下快門。下面，以對人 類的臉頰的血管的圖案進(jìn)行攝影的場合為例進(jìn)行說明。
攝影裝置主體2由殼體(筐體)20、攝影部21、電路基板22、照射部23、 接口 24、快門按鈕25、測距傳感器(距離傳感器)27、以及燈28等構(gòu)成。 攝影裝置主體2，如圖4所示，可通過接口24與個人電腦6相連接。
殼體20具有箱子那樣的形狀，正面20a是開放著的。
攝影部21由透鏡211以及圖像傳感器212等構(gòu)成。作為圖像傳感器212 比如可以使用CCD型的圖像傳感器或CMOS型的圖像傳感器。
電路基板22中設(shè)置有后面將要說明的用于進(jìn)行對攝影裝置1的各部分 的控制和D/A轉(zhuǎn)換等的控制電路；存儲有計算機(jī)程序(商用軟件/firm ware) 和數(shù)據(jù)等的ROM; CPU等。CPU根據(jù)來自個人電腦6或者快門按鈕的指令、計算機(jī)程序、或者數(shù)據(jù)等，進(jìn)行運(yùn)算處理。如圖5所示，根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在 攝影裝置1中能夠?qū)崿F(xiàn)快門控制部201、圖像處理部202、位置判別部203、 靜止判別部204、距離算出部205、背景圖像存儲部206、姿勢判別部207等 的功能。
照射部具有LED作為光源。作為這些LED，如果攝影對象是血管的話， 可以使用發(fā)出紅外線的裝置。向LED供給的電流，通過接口24從個人電腦6 獲得。如果使用USB作為接口 24，在能夠進(jìn)行與個人電腦6之間的通信的基 礎(chǔ)上，還能夠從個人電腦6獲得電流。
返回到圖1和圖2，主體蓋3由過濾板31和透鏡蓋32構(gòu)成，其中該過濾 板31由合成樹脂板或者玻璃板等構(gòu)成，該透鏡蓋32由合成樹脂板等構(gòu)成。主 體蓋3通過未圖示的螺絲等安裝在殼體20的正面20a上。作為過濾板31比如 采用如下性質(zhì)的材料，即可以阻擋可視光線以及比其波長更短的光線(即，波 長約800nm或其以下的光線)，并且可以透過紅外線。
測距傳感器27朝向攝影的方向而安裝，用于對測距傳感器27自身和攝影 對象也就是被攝體之間的距離進(jìn)行計測。作為測距傳感器27，可以使用光學(xué) 式或者超聲波式等的測距傳感器(距離傳感器)。
此外，本實(shí)施形式中，為了求得被攝體的姿勢，采用可對被攝體的表面(被 攝影面)的3點(diǎn)進(jìn)行計測的測距傳感器27。下面，簡單地稱為"(從攝影裝 置1)到被攝體的距離"或者"(攝影裝置1)與被攝體的距離"這樣的場合， 是指從攝影裝置1到3點(diǎn)之間的各距離的平均值。
由于預(yù)先了解了測距傳感器27和攝影裝置1的各部分之間的位置關(guān)系， 所以根據(jù)用測距傳感器27求得的距離，也可以求出從攝影裝置1的各部分到 被攝體的距離。本實(shí)施形式中，將到被攝體的距離的基準(zhǔn)定為主體蓋3的正面 3c。也就是，從攝影裝置1到被攝體的距離定義為從主體蓋3的正面3c到被 攝體的距離。
對于作為被攝體的臉頰位于從攝影裝置1距離幾cm處的場合(參照圖3)， 測距傳感器27被設(shè)定為可對耳根附近、臉頰骨的前端附近(眼底下面附近)、 以及嘴底附近的3點(diǎn)的距離進(jìn)行計測。
從攝影裝置1到被攝體的1個點(diǎn)的距離，具體而言，通過如下方法最終求 出。測距傳感器27輸出8位也就是256灰度的計測值，作為對被攝體的表面(被攝影面)的1個點(diǎn)或者多個點(diǎn)之間的距離的計測結(jié)果。
計測值(輸出值)和實(shí)際的距離之間的對應(yīng)關(guān)系根據(jù)被攝體的種類分別具 有一些不同，但具有計測值越大則到被攝體的實(shí)際距離就越短的傾向。比如，
計測人類的身體的表面的場合的計測值和實(shí)際距離之間的關(guān)系，為如圖6所示 的函數(shù)"D=F (x)"。所述函數(shù)是一點(diǎn)一點(diǎn)地使臉頰的位置變化并進(jìn)行實(shí)際 計測所得到的函數(shù)。然后，將計測值代入相應(yīng)于被攝體的種類的函數(shù)中，從而 可求出從攝影裝置1到被攝體的1個點(diǎn)的距離。
圖5的距離算出部205，通過上述方法，也就是，根據(jù)圖6所示的函數(shù)以 及對臉頰的3個點(diǎn)的計測值(輸出值)，算出從攝影裝置1到臉頰的3個點(diǎn)的 距離。算出結(jié)果作為被攝體距離信息70而供給到快門控制部201、位置判別 部203、以及姿勢判別部207。
快門控制部201在按壓快門按鈕25而使得快門切換的瞬間，對LED驅(qū)動 部261、 262發(fā)出指令，使得開始向LED51a 51d、 52a 52d的電流供給。然 后，發(fā)出指令使得相應(yīng)于曝光時間而停止電流的供給。這樣，各個LED與快 門以及快門速度(曝光時間)同步而發(fā)光。并且，打開快門的指令，還可以用 個人電腦6來進(jìn)行，代替用快門按鈕25。
打開快門并各個LED發(fā)光時，該光照射到作為被攝體的臉頰上。但是， 由于可視光線等通過過濾板31切斷，只有紅外線照射到被攝體上。 一般，人 類或者動物的血管具有吸收紅外線的性質(zhì)。所以，臉頰的表面中，在皮下具有 血管的部分基本上不會反射所照射的紅外線，而沒有血管的部分能夠較好地反 射。
來自被攝體的反射光，通過過濾板31而進(jìn)入到殼體20之中，通過透鏡 211在圖像傳感器212上成像。圖像傳感器212通過將這些信號化而生成攝影數(shù)據(jù)。
圖像處理部202，通過對該攝影數(shù)據(jù)施行圖像處理，來生成臉頰的血管的 圖案的圖像。而且，還可以構(gòu)成為，圖像處理在個人電腦6中進(jìn)行。
快門是如透鏡快門或者屏幕快門那樣的機(jī)械快門，也可以是如液晶快門那 樣的光學(xué)快門等。此外，比如還可以具有這樣的結(jié)構(gòu)，即與攝影的指令同步地 開始由圖像傳感器212進(jìn)行的電荷的積存，經(jīng)過曝光時間之后結(jié)束積存或者將 積存的電荷讀出來。即，這樣構(gòu)成的場合下的曝光時間，表示電荷的積存時間。而且，也可以將這些機(jī)械的、光學(xué)的、或者電子的快門進(jìn)行組合。
攝影裝置1中設(shè)置有如下功能，即自動控制曝光(曝光)以及快門、引導(dǎo) 被攝體的位置以及姿勢、以及進(jìn)行被攝體區(qū)域的提取。根據(jù)這樣的功能，能夠 更加簡單且高精度地進(jìn)行攝影。下面，對這樣的功能進(jìn)行說明。自動曝光調(diào)整功能
圖7是表示距離曝光表格TL1的例子的圖。如圖5所示，攝影裝置1中 設(shè)置有距離曝光表格TL1。如圖7所示，距離曝光表格TL1中，定義有與攝 影裝置1和被攝體之間的距離相應(yīng)的曝光時間。見圖7可知，從攝影裝置1 到被攝體(臉頰)的距離越長，曝光時間就設(shè)定得越長。比如，到攝影裝置1 的距離為2.5cm的場合曝光時間設(shè)定為80ms (毫秒)，距離為8.5cm的場合 設(shè)定為95ms。
而且，距離曝光表格TL1的"增益"是指，從圖像傳感器212向圖像處 理部202輸出的輸出信號S10的輸出增益。圖5中，用于調(diào)整輸出增益的調(diào) 整信號Sll，基于距離曝光表格TL1從快門控制部201發(fā)送過來。此外，輸 出增益還可以通過手動調(diào)整。放大器208放大輸出信號S10。也可以省略放大 器208。也可以使放大器208的放大率可變，根據(jù)調(diào)整信號S11調(diào)整放大率， 調(diào)整輸出信號S10的輸出增益。該場合中，也可以將放大器208 —體構(gòu)成在 圖像傳感器212的內(nèi)部。而且，輸出信號S10是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的場合，也可以使 用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等來代替放大器208。這里，輸出增益可以與距離無關(guān)地設(shè)定成 相同的。
圖5的快門控制部201，在攝影時，根據(jù)距離算出部205算出的到被攝體 的距離和距離曝光表格TL1設(shè)定曝光時間。自動快門控制功能
快門控制部201在被攝體的位置和姿勢成為最適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)的場合下，自動 地發(fā)出進(jìn)行攝影的指令。具體地，在滿足下列3個條件的場合下發(fā)出進(jìn)行攝影 的指令，即被攝體(臉頰)位于攝影良好范圍、臉頰處于朝向攝影裝置1的正 面而平行的姿勢(攝影方向的軸和臉頰的表面大致垂直相交的狀態(tài))、且臉頰 是靜止的，這3個條件。而且，"攝影良好范圍"表示，可以獲得超過預(yù)定標(biāo) 準(zhǔn)的鮮明度的圖像的攝影范圍。是否滿足這些條件的判別，是通過位置判別部 203、靜止判別部204、以及姿勢判別部207來如下地進(jìn)行。位置判別部203，根據(jù)被攝體距離信息70或測距傳感器27的輸出值對被 攝體(臉頰)是否處于攝影裝置1的攝影良好范圍內(nèi)進(jìn)行判別。臉頰的攝影良 好范圍，為從攝影裝置l向攝影方向的距離比如是2 9cm的范圍。而且，也 可以在臉頰的3個點(diǎn)都處于攝影良好范圍的情況下將其判別為攝影良好范圍， 也可以在臉頰的任意1個點(diǎn)處于攝影良好范圍的情況下將其判別為攝影良好 范圍。所述判斷，在每一個預(yù)定的時間(比如50ms)上進(jìn)行。
姿勢判別部207根據(jù)被攝體距離信息70或測距傳感器27的輸出值求出被 攝體的3個點(diǎn)的坐標(biāo)。而且，對攝影裝置1的攝影方向的軸是否與包含被攝體 的3個點(diǎn)的平面垂直相交進(jìn)行判別。也就是說，對該平面是否與攝影裝置1 的正面20a平行、且被攝體的被攝影面是否正好面向攝影裝置1進(jìn)行判別。其 中，上述的"垂直相交"，表示大約90度地相交，并不是限定為嚴(yán)格地以90 度相交。比如，角度在預(yù)定的范圍內(nèi)、90度士10度的場合下，也可以判別為 攝影方向的軸與被攝影面垂直相交，被攝體正好面向攝影裝置l。不是上述這 樣的場合下，判別為沒有垂直相交，不是正好面向。
靜止判別部204判別進(jìn)入攝影良好范圍內(nèi)的被攝體是否處于靜止?fàn)顟B(tài)。換 句話說，每隔預(yù)定的時間(比如100ms)，從測距傳感器27獲取關(guān)于被攝體 3個點(diǎn)的8位的計測值。觀察一定的期間(比如幾百ms 幾秒的期間)、各 個點(diǎn)的計測值的變化量。然后，在這樣的期間內(nèi)，變化量一直小于預(yù)定值的場 合下，判別被攝體處于靜止?fàn)顟B(tài)。在該期間內(nèi)超過預(yù)定的值的場合，判別為非 靜止的狀態(tài)。而且，還可以根據(jù)從距離算出部205獲得的被攝體的被攝體距離 信息70，與上述相同地觀察變化量來判別是否靜止。
進(jìn)行這樣的判別的結(jié)果，在確認(rèn)滿足所有條件的場合下，快門控制部201 執(zhí)行自動快門控制功能。該場合的曝光時間，采用根據(jù)最新的測距傳感器27 的測量值(輸出值)等而求得的曝光時間。被攝體的位置以及姿勢的引導(dǎo)功能
如上所述，如果被攝體(臉頰)位于攝影良好范圍、成為與攝影裝置1 平行的姿勢(攝影方向的軸和被攝影面垂直相交的姿勢)、而且靜止的話，由 自動快門控制功能來執(zhí)行攝影。為了簡單地滿足所述的3個條件，燈28發(fā)出 用于將被攝體引導(dǎo)至正確的位置和姿勢的指示。
比如，在通過測距傳感器27沒有檢測出被攝體的期間內(nèi)，將燈28關(guān)閉。
13如果檢測到被攝體，并通過位置判別部203判別出被攝體進(jìn)入了攝影良好范 圍，則使燈28緩慢地(比如每隔l秒)閃爍。如果通過姿勢判別部207判別 出被攝體的姿勢相對于攝影裝置1正好垂直，則使燈28的閃爍速度變快(比 如，每隔0.5秒)。而且，如果靜止判別部判別被攝體處于靜止，則停止燈28 的閃爍使其保持點(diǎn)亮狀態(tài)?；蛘撸瑢?yīng)于上述每一個條件而準(zhǔn)備3盞燈。然后， 也可以在滿足條件的場合使得與其對應(yīng)的燈點(diǎn)亮。
代替燈28，也可以在攝影裝置1上設(shè)置揚(yáng)聲器，輸出"請不要動"或者 "請將臉稍微朝向左"的聲音，來對被攝體的位置和姿勢進(jìn)行引導(dǎo)。也可以設(shè) 置液晶面板，顯示提示、圖形、照片或者影像來進(jìn)行引導(dǎo)。也可以通過個人電 腦6的揚(yáng)聲器或者顯示裝置來進(jìn)行引導(dǎo)。
被攝體區(qū)域抽取(背景的除去處理)
攝影裝置1和被攝體非常接近的場合下，可以得到只有被攝體的圖像，避 免攝入被攝體之外的物體也就是背景。但是，如果兩者之間具有一定距離，或 者被攝體的體積變小，則會導(dǎo)致所得到的圖像中含有背景。因此，為了只提取 出被攝體的區(qū)域，攝影裝置1的各個部分進(jìn)行如下處理。
通過測距傳感器27沒有檢測到被攝體的期間，快門控制部201、圖像處 理部202、以及攝影部21等進(jìn)行攝影，其用于獲取只有背景的圖像。所述攝 影是定期地(比如每隔幾分鐘 幾十分)進(jìn)行的。通過攝影所得到的圖像作為 背景圖像數(shù)據(jù)80存儲并積存在背景圖像存儲部206中。并且，已有背景圖像 數(shù)據(jù)80積存的場合下，刪除舊的背景圖像數(shù)據(jù)80，積存新的背景圖像數(shù)據(jù)80。
如果通過自動快門控制功能進(jìn)行被攝體的攝影，而得到圖像，則根據(jù)背景 圖像數(shù)據(jù)80僅抽取出該圖像中所包含的血管的區(qū)域。g卩，將得到的圖像和對 應(yīng)于背景圖像的各個象素彼此進(jìn)行比較，將其差在預(yù)先設(shè)定的閾值以上的象素 判別為被攝體的圖像。不是這樣的象素判別為背景。如此，提取出作為被攝體 的臉頰的區(qū)域。
圖8是說明由攝影裝置1進(jìn)行攝影時的處理流程的例子的流程圖。下面， 參照圖8所示的流程圖，對使用上述的自動曝光調(diào)整、自動快門控制、位置和 姿勢引導(dǎo)、以及被攝體區(qū)域提取的各個功能的場合的攝影裝置1的處理流程進(jìn) 行說明。
操作者操作攝影裝置1的操作按鈕或者個人電腦6的鍵盤等，將攝影裝置l切換為自動攝影模式(弁l)。然后，測距傳感器27啟動(#2)，開始計 測(測量)攝影裝置l和位于其正面的物體之間的距離(弁3)。而且，計測 是以預(yù)定的時間間隔(比如每隔100ms)，在直到曝光時間的算出(#7)或 直到處理結(jié)束的期間中，反復(fù)進(jìn)行。
計測結(jié)果上發(fā)生變化的場合下，判別在攝影裝置1的正面上出現(xiàn)了攝影的 對象(#4中為是)。該對象是將自己的臉頰向攝影裝置1的正面接近。攝影 裝置1對臉頰的位置和姿勢是否為適合于攝影的位置和姿勢進(jìn)行判別(#5)。
在不適合于攝影的位置和姿勢的場合(#5中為否)，通過燈28或者揚(yáng) 聲器等，將臉頰的位置和姿勢引導(dǎo)到正確的位置(#6)。而且，反復(fù)進(jìn)行判 別，直到臉頰的位置和姿勢成為適合于攝影的位置和姿勢。
滿足所有這些條件的場合(弁4中為是，#5中為是)下，參照距離曝光 表格TL1而求出曝光時間(#7)。然后，在停止測距傳感器27 (#8)的同 時，根據(jù)算出的曝光時間來進(jìn)行臉頰的攝影，獲得包含臉頰的圖像(#9)。
在攝影裝置1的正面上沒有出現(xiàn)臉頰，而且，出現(xiàn)了攝影中斷的指示的場 合(#4中為否，#11中為是)下，停止測距傳感器27 (#12)，中止自動 攝影處理。雖然在攝影裝置1的正面上沒有出現(xiàn)臉頰，但是沒有中斷攝影的指 示的場合(#4中為否，#11中為否)下，根據(jù)需要(比如，從上次的背景攝 影已經(jīng)過了幾分鐘的場合)對背景圖像進(jìn)行攝影(#13)。
在步驟#9中獲得包含臉頰的圖像之后，從該圖像中提取出僅有臉頰部分 的圖像(#10)。
個人識別處理
圖9是表示在磁存儲裝置中存儲的程序和數(shù)據(jù)的例子的圖，圖10是表示 特征信息數(shù)據(jù)庫6DB的例子的圖，圖11是說明個人判別的處理流程的例子的 流程圖。
其次，對將攝影裝置l用于個人識別的處理的場合進(jìn)行說明。比如，以進(jìn) 行圖4所示的個人電腦6的登錄的場合為例進(jìn)行說明。
如圖9所示，個人電腦6的磁存儲裝置6d中，存儲有特征信息數(shù)據(jù)庫6DB 。 如圖10所示，該特征信息數(shù)據(jù)庫6DB中，將每個用戶的特征信息71 (71a， 71b，)與識別該用戶的用戶ID相對應(yīng)地進(jìn)行存儲。
特征信息71是與用戶的特征相關(guān)的信息。在本實(shí)施形式中，作為特征信息71，采用與左臉頰的血管相關(guān)的信息。特征信息71是通過攝影裝置1預(yù)先 對用戶的左臉頰進(jìn)行攝影所得到的信息。將特征信息71也可以作為血管的圖 案的圖像而存儲，也可以作為通過對該圖像進(jìn)行分析所得到的、表示血管的粗 度、長度、條數(shù)或配置等的特征的信息而存儲。
此外，磁存儲裝置6d中，安裝有個人判別程序6PG。通過運(yùn)行該程序， 按圖ll所示的流程圖那樣的順序，來實(shí)現(xiàn)一種處理，其用于判別欲將要登錄 的用戶是誰。
想使用個人電腦6的用戶，打開個人電腦6的開關(guān)。這樣，在個人電腦6 中，顯示登錄畫面。在這里，用戶輸入自己的用戶ID (#21)，通過攝影裝 置l對自己的左臉頰進(jìn)行攝影(#22)。輸入的用戶ID和通過攝影所得到的 攝影數(shù)據(jù)，被發(fā)送到個人電腦6。
個人電腦6從特征信息數(shù)據(jù)庫6DB中，檢索對應(yīng)于用戶ID的特征信息 71 (井23)。然后，將該特征信息71表示的血管的特征和通過攝影所得到的 攝影數(shù)據(jù)表示的血管的特征進(jìn)行判別，判別是否一致，由此判別該用戶是否是 正確的用戶(#24)。
判別為是正確的用戶的場合(弁25中為是)下，可以登錄，可以使用個 人電腦6 (#26)。判別為不是正確的用戶的場合(#25中為否)，顯示不允 許登錄的提示或者請重新操作的提示。
此外，也可以對在特征信息數(shù)據(jù)庫6DB中存儲的特征信息71a， 71b，… 依次進(jìn)行步驟#24的處理來判別(識別)用戶是誰，而決定是否允許登錄。 該場合，不需要在登錄畫面中輸入用戶ID。
個人識別不限于上述那樣的登錄時的用戶確認(rèn)，比如，也可以在電子結(jié)算 系統(tǒng)中的結(jié)算或考勤時的本人確認(rèn)(時間卡)等的情況下進(jìn)行。
根據(jù)本實(shí)施形式，通過對應(yīng)于攝影裝置和被攝體的距離而調(diào)整曝光，即使 是非接觸式也可以進(jìn)行高精度的攝影。通過將被攝體引導(dǎo)至適當(dāng)?shù)奈恢煤妥?勢，可以進(jìn)行進(jìn)一步高精度的攝影。此外，也可以與在先技術(shù)相比更正確且更 低成本提取出除去背景的僅含被攝體的圖像。
雖然本實(shí)施形式中，如圖7所示，被攝體的距離越長則曝光時間越長，使 圖像傳感器212的輸出增益與距離無關(guān)地恒定，但也可以隨著距離的變長使增 益變大，使曝光時間恒定?；蛘?，也可以讓雙方都發(fā)生變化。背景的攝影，也可以在進(jìn)行了對被攝體的攝影之后進(jìn)行。也就是說，也可
以在對被攝體的攝影之后，測距傳感器27檢測不到該被攝體之后進(jìn)行。被攝 體不在適合于進(jìn)行攝影的位置和姿勢的場合下，也可以通過移動攝影裝置1 來調(diào)整被攝體和攝影裝置l之間的位置關(guān)系。作為圖像傳感器212，也可以采 用CCD來代替CMOS。
本實(shí)施形式中，雖然是通過攝影裝置1對人類的臉頰的血管的圖案進(jìn)行攝 影，但當(dāng)然也可以對人類或者動物的身體的其它部位進(jìn)行攝影。比如，可以對 額、頭部、腹部、背部、臀部、頸部、手足、臂部以及腳部等所有的表面進(jìn)行 攝影。該場合下，對應(yīng)于成為攝影對象的部位，變更LED的配置、LED的光 度、自動曝光的調(diào)整、位置和姿勢的條件等，來構(gòu)成攝影裝置l。
也可以對人類或者動物之外的物體進(jìn)行攝影。比如，也可以為了對汽車的 通行量進(jìn)行調(diào)査而使用攝影裝置1。該場合下，可以構(gòu)成為如下系統(tǒng)。
將攝影裝置1設(shè)置在道路的旁道(人行道)。攝影方向朝向道路的另一側(cè) 的旁道。攝影良好范圍設(shè)定為從道路的一側(cè)旁道到另一側(cè)的旁道。數(shù)據(jù)庫中， 預(yù)先準(zhǔn)備好每一種汽車的圖像。
在照射部23中使用的光源可以采用比如一般的照相機(jī)用閃光儀。該場合 下，過濾板31采用透明的板。用于求取自動曝光的表格(參照圖7)相應(yīng)于 道路的寬度和攝影環(huán)境等而進(jìn)行變更。照明的時刻可以設(shè)置在判別出汽車正在 接近之后。也可以與到汽車的距離成反比地改變照明的強(qiáng)度。除此之外，也可 以相應(yīng)于道路的寬度和攝影環(huán)境等，變更攝影裝置1的結(jié)構(gòu)。
測距傳感器27在沒有檢測到汽車時，定期地獲得背景圖像。如果測距傳 感器27檢測到汽車，且判別出汽車正在接近，則求出到汽車的距離，與此相 應(yīng)地決定曝光時間。根據(jù)該曝光時間進(jìn)行汽車的攝影，而獲取圖像。從獲取的 圖像中僅提取出汽車的區(qū)域。
通過將提取出的汽車的圖像和數(shù)據(jù)庫中預(yù)存的圖像的各自的顏色信息成 分、邊緣成分、或者表面成分等的特征信息進(jìn)行比較，來特定所檢測到的汽車 的車種。然后，更新通行量的數(shù)據(jù)。此外，也可以進(jìn)行3維攝影，并通過將從 3維結(jié)構(gòu)信息還原的外觀的映像信息，或者顏色信息成分、邊緣成分、或者表 面成分等的特征信息進(jìn)行比較，來特定汽車的車種。
與汽車的通行量的調(diào)査同樣地，也可以對通過走廊或人行道等的人數(shù)進(jìn)行調(diào)査。該場合下，將走廊的兩壁的范圍或者道路寬度的范圍設(shè)為攝影良好范圍，
將攝影裝置1設(shè)置在墻壁等上，將測距傳感器27設(shè)置在腳底附近。此外，相 應(yīng)于這些條件來變更攝影裝置1的結(jié)構(gòu)等。此外，在自動門等中想識別門前的 人的場合下，比如，將從門到墻壁的范圍設(shè)為攝影良好范圍，將攝影裝置1 設(shè)置在門的上方，相應(yīng)于這些條件來變更攝影裝置1的結(jié)構(gòu)。
雖然檢測到了攝影的對象物正在接近，但在進(jìn)行攝影時，存在該對象物已 經(jīng)通過的場合。也就是說，有時產(chǎn)生攝影錯誤。所述場合，為了降低后面的處 理錯誤，也可以進(jìn)行如下處理。在進(jìn)行對象物的攝影時，由測距傳感器27再 次獲得對象物的位置(距離)。其結(jié)果，在對象物的位置沒有進(jìn)入攝影良好范 圍的場合下，進(jìn)行攝影時，很可能是在對象物體已經(jīng)通過之后。因此，該場合 下，將獲得的圖像和背景圖像進(jìn)行比較，判別是否有對象物被攝入。在沒有對 象物被攝入的場合下，作為該對象物沒有接近過的情況來處理。
本實(shí)施形式中，雖然計測攝影裝置1和被攝體的3個點(diǎn)之間的距離，但也 可以計測和1個點(diǎn)或者2個點(diǎn)之間的距離。比如，手提箱等那樣，在攝影時， 如果是正好直立地放置的物體，則可以計測攝影裝置1和被攝體2個點(diǎn)之間的 距離。究其原因，是因?yàn)榈奖粩z體的表面(被攝影面)的某1個點(diǎn)的距離和到 另1個點(diǎn)的距離相等的話，即可知道攝影裝置1和被攝體之間是平行的。對在 道路上通行的汽車進(jìn)行攝影的場合下，進(jìn)行1個點(diǎn)的計測就足夠了。因?yàn)槠?相對于攝影裝置1來說大致平行地行駛。
也可以將個人或者物體的種類(比如汽車的車種)等的識別結(jié)果，通過顯 示裝置或打印裝置等來輸出。也可以通過網(wǎng)絡(luò)向其它電子系統(tǒng)或者裝置發(fā)送， 并存儲在記錄媒體中。在主體蓋3的表面上，也可以描繪插圖用于告知攝影方 向。比如，在對足底進(jìn)行攝影的攝影裝置1的場合下，可以在主體蓋3的表面 上描繪腳的插圖。
另外，攝影裝置1的整體或各個部分的結(jié)構(gòu)、攝影的對象、LED的配置 和發(fā)光強(qiáng)度、透鏡等的光學(xué)系統(tǒng)的配置、處理內(nèi)容、處理順序、數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容、 畫面的構(gòu)成等，都可以根據(jù)本發(fā)明的宗旨進(jìn)行適當(dāng)變更。
如上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)，即通過相應(yīng)于攝影裝置和被攝體之間的 距離來調(diào)整曝光，即使是非接觸式也能夠進(jìn)行高精度的攝影。
權(quán)利要求
1.一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像，由此對該物體進(jìn)行攝影，其特征在于，具有計測裝置，其計測上述物體和該攝影裝置之間的距離；曝光控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控制在攝影時的上述受光裝置的曝光時間；靜止判別裝置，其根據(jù)上述計測裝置每隔規(guī)定時間所得到的計測結(jié)果，判別上述物體是否靜止；攝影控制裝置，其在由上述靜止判別裝置判別為上述物體處于靜止的情況下進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝影。
2. —種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像并轉(zhuǎn)換成電信 號，由此對該物體進(jìn)行攝影，其特征在于，具有計測裝置，其計測上述物體和該攝影裝置之間的距離；增益控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控制上述電信號的輸出靜止判別裝置，其根據(jù)上述計測裝置每隔規(guī)定時間所得到的計測結(jié)果，判別上述物體是否靜止；攝影控制裝置，其在由上述靜止判別裝置判別為上述物體處于靜止的情況 下進(jìn)行控制，使得對該物體進(jìn)行攝影。
3. —種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像，由此對該物 體進(jìn)行攝影，其特征在于，具有計測裝置，其計測上述物體和該攝影裝置之間的距離；曝光控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控制在攝影時的上述受光裝置的曝光時間；背景存儲裝置，其存儲上述物體沒有被攝入的背景圖像； 抽取裝置，其將上述背景圖像和對上述物體進(jìn)行攝影而得到的圖像進(jìn)行比較，由此抽取僅存在該物體的圖像，其中，為了獲取上述背景圖像，上述攝影控制裝置進(jìn)行控制，使得在上述計測裝置計測不到上述距離時進(jìn)行攝影。
4. 一種攝影裝置，通過受光裝置對物體反射的光進(jìn)行成像并轉(zhuǎn)換成電信號，由此對該物體進(jìn)行攝影，其特征在于，具有計測裝置，其計測上述物體和該攝影裝置之間的距離；增益控制裝置，其根據(jù)上述計測裝置的計測結(jié)果，控制上述電信號的輸出增益；背景存儲裝置，其存儲上述物體沒有被攝入的背景圖像； 抽取裝置，其將上述背景圖像和對上述物體進(jìn)行攝影而得到的圖像進(jìn)行比較，由此抽取僅存在該物體的圖像，其中，為了獲取上述背景圖像，上述攝影控制裝置進(jìn)行控制，使得在上述計測裝置計測不到上述距離時進(jìn)行攝影。
全文摘要
一種攝影裝置(1)，通過用圖像傳感器(212)將物體反射的光進(jìn)行成像來對該物體進(jìn)行攝影，其設(shè)置有計測物體和該攝影裝置(1)之間的距離的測距傳感器(27)、以及相應(yīng)于計測結(jié)果而控制攝影時的圖像傳感器(212)的曝光時間的裝置。
文檔編號A61B5/117GK101631201SQ20091016598
公開日2010年1月20日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者三木敦司, 仲野三枝子, 佐佐木繁, 后藤光宏, 木村修治, 杉浦隆之, 渡邊正規(guī), 福井智, 福田充昭, 藤本尚之, 遠(yuǎn)藤利生, 鎮(zhèn)西清司, 青木隆浩 申請人:富士通株式會社