專利名稱：皮膚模式圖像采集設(shè)備、采集方法及皮膚模式匹配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為圖像采集凹凸皮膚表面的模式的皮膚模式圖像采集設(shè)備及采集方法，以及一種對所采集的皮膚模式執(zhí)行匹配的皮膚模式匹配系統(tǒng)，更具體地，涉及一種作為圖像采集諸如指紋和掌紋之類的皮膚表面的條狀模式的皮膚模式圖像采集設(shè)備及采集方法，以及一種對所采集的條狀皮膚模式執(zhí)行匹配的皮膚模式匹配系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為一種光學(xué)地采集皮膚表面凹凸模式的裝置，存在一種使用三角棱鏡的裝置。皮膚表面的凹凸包括例如指紋和掌紋。在下文中，將描述使用棱鏡的指紋圖像采集設(shè)備。圖22是示出了使用棱鏡的指紋圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。光以等于或大于空氣中臨界角的角度從光源3經(jīng)由棱鏡2的一面投射到棱鏡2的另一面上(假設(shè)是上表面)。當(dāng)沿著所投射光被上表面全反射的方向放置圖像傳感器4時，圖像傳感器4經(jīng)由棱鏡2的另 一不同表面接收被上表面全反射的光。當(dāng)手指I接觸棱鏡2的上表面時，指紋谷部中手指皮膚表面沒有接觸到棱鏡2。因此，投射到指紋谷部上的光被棱鏡2的上表面全反射。另一方面，指紋脊部中手指皮膚表面接觸到棱鏡2。相應(yīng)地，投射到指紋脊部的光在接觸區(qū)域處被漫射，而沒有被反射。因此，當(dāng)手指接觸棱鏡2的上表面時，可以在圖像傳感器4處獲得指紋圖像，在該指紋圖像中，光被全反射的指紋谷部是亮的，而對光被漫射的脊部是暗的。此外，在專利文獻I中，描述了一種使用薄膜(即，使用棱鏡片而非上述棱鏡)的身體特征輸入裝置的示例，其中在所述薄膜上形成有形狀相同的多個V形溝槽。專利文獻I中的身體特征包括指紋、掌紋、掌型及腳印等。圖23是示出了該文獻的身體特征輸入設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。該身體特征輸入設(shè)備是通過用棱鏡片5更換圖22中所示的上述指紋圖像采集設(shè)備的棱鏡2而得到的設(shè)備。相對于棱鏡片5的平坦面(假定是上表面)以等于或大于空氣中臨界角的角度形成V形溝槽。經(jīng)由其上形成溝槽的面投射來自光源3的光。當(dāng)沿所投射光被上表面全反射的方向放置圖像傳感器4時，圖像傳感器4接收被上表面全反射的光。當(dāng)手指I接觸棱鏡片5的上表面時，指紋谷部中手指皮膚表面沒有接觸到棱鏡片5。因此，投射到指紋谷部上的光被棱鏡片5的上表面全反射。另一方面，指紋脊部中手指皮膚表面接觸到棱鏡片5。因此，投射到指紋脊部上的光在接觸區(qū)域處被漫射，而沒有被反射。相應(yīng)地，當(dāng)手指接觸棱鏡片5的上表面時，可以在圖像傳感器4處獲得指紋圖像，在該指紋圖像中，光被全反射的指紋谷部是亮的，而光被漫射的脊部是暗的。同時，在專利文獻I中，建議了配置指紋圖像采集設(shè)備，使得其通過薄膜與手指之間接觸表面的漫射光而非反射光來獲得指紋圖像。如果通過漫射光獲得指紋圖像，則通過傳感器4對手指中接觸薄膜的部分進行拍攝，獲得由于薄膜與手指之間接觸表面的漫射光的強度與皮膚中不接觸薄膜的區(qū)域中手指皮膚的透過薄膜的漫射光的強度之間的差異而導(dǎo)致的模式，作為指紋圖像。(接觸薄膜的手指皮膚凸部和指紋圖像中與這種凸部相對應(yīng)的部分稱作脊線。此外，不接觸薄膜的手指皮膚凹部和指紋圖像中與這種凹部相對應(yīng)的部分稱作谷線)。在這種情況下，傳感器4的位置不限于能夠觀察到被棱鏡片的上表面全反射的照射光的位置。[引用列表][專利文獻][專利文獻I]日本專利公開No.2568310

發(fā)明內(nèi)容
[本發(fā)明要解決的問題]。因為使用棱鏡片的指紋圖像采集設(shè)備利用了厚三角棱鏡，所以存在如下問題設(shè)備尺寸變大。
另一方面，在專利文獻I中描述的身體特征輸入設(shè)備中，解決了由于厚三角棱鏡的使用而導(dǎo)致的設(shè)備尺寸變大的問題。然而，對于上述指紋圖像采集設(shè)備，存在如下問題能夠通過反射光對指紋圖像進行拍攝的角度局限于投射到傳感器面上的光被全反射的等于或大于臨界角的角度。此外，因為能夠觀察到被傳感器面全反射的光的方向與傳感器面的法線方向之間的角度是等于或大于臨界角的角度，因而角度變大，也必須類似地將圖像傳感器的光學(xué)軸方向和傳感器面的法線方向之間的角度設(shè)置得大。因為圖像傳感器以等于或大于臨界角的角度，作為發(fā)射光與漫射光的對比，對傳感器面上出現(xiàn)的指紋進行拍攝，所以與從傳感器面的法線方向拍攝得到的指紋圖像相比，所獲得的指紋圖像是顯著變換后的指紋圖像。因此，當(dāng)嘗試校正拍攝得到的指紋圖像的指紋使得其可以形同從傳感器面的法線方向看的指紋時，因為指紋失真大，所以存在大的誤差。此外，可以想到一種使用專利文獻I中描述的指紋圖像采集設(shè)備來通過漫射光采集指紋圖像的方法。在這種情況下，通過將用于安裝傳感器4的位置設(shè)置為能夠在薄膜前方直接拍攝的位置，或者將位置設(shè)置為通過反射光采集指紋圖像的位置，可以獲得指紋圖像。然而，當(dāng)從薄膜前方(沿薄膜表面的近似法線方向)看時，手指與薄膜之間的接觸表面的漫射光的強度與不接觸薄膜的谷線處手指皮膚的穿透薄膜的漫射光的強度之間，僅存在小差異。因此，如果專利文獻I的指紋圖像采集設(shè)備在薄膜前方(沿薄膜的近似法線方向)拍攝，則因為對比度不好并由此脊線不清楚，所以存在無法獲得優(yōu)質(zhì)指紋圖像的問題。同時，當(dāng)以超過薄膜的透射光的臨界角的角度進行拍攝時，因為超過了臨界角，所以不會觀察到手指皮膚中不接觸薄片的谷線處漫射的穿透薄膜的光。另一方面，在手指皮膚接觸薄膜的部分，一般存在汗和皮脂。與空氣的折射率相比，手指皮膚、汗和皮脂的折射率更接近薄膜的折射率。因此，除非在接觸部分中超過臨界角，否則甚至在谷線中超出了臨界角的位置處，也觀察到傳感器面的脊部的漫射光。因此，可以在谷線中超過了臨界角，但是在接觸傳感器面的脊線中不超過臨界角的角度上，獲得具有清晰脊線的指紋。然而，因為沿著與薄膜的法線形成大角度的方向執(zhí)行拍攝，所以存在如下問題與沿著薄膜的近似法線方向進行拍攝得到的圖像相比，獲得的指紋圖像失真很大。此外，在這種情況下，當(dāng)嘗試將獲得的指紋圖像校正為從傳感器面的法線方向看的指紋圖像的形狀時，存在由于失真大而導(dǎo)致誤差的問題。此外，因為上述指紋圖像采集設(shè)備的傳感器面是平面形狀且是堅硬的，而另一方面，手指是軟的且具有三維形狀，所以即使在指紋圖像采集時將手指按壓到傳感器面上，能夠接觸傳感器面的部分也僅限于手指表面的一部分。因此，存在如下問題僅能采集到能夠接觸到傳感器面的小范圍指紋。此外，當(dāng)嘗試使手指接觸的范圍變大時，需要猛烈地按壓手指，因而存在指紋失真變大的問題。因此，存在如下情況，其中通過在對著傳感器表面推手指的同時轉(zhuǎn)動手指，對多個指紋圖像進行拍攝并將其合成，來采集寬范圍的指紋圖像。然而，當(dāng)對著傳感器面推手指的同時轉(zhuǎn)動手指時，用于對著傳感器表面推手指的力量隨手指部位而不同，并且在對著傳感器面推手指時手指變形的方式也隨手指部位而不同。因此，存在如下問題當(dāng)將多個指紋圖像合成為一個指紋圖像時，圖像無法很好地連接。本發(fā)明的目的在于，提供一種皮膚模式圖像采集設(shè)備，能夠獲得小失真高對比度的指紋圖像。[解決問題的手段]·本發(fā)明的皮膚模式圖像采集設(shè)備，包括接觸裝置，其中重疊了兩個透明薄片，使得所述透明薄片之一的近似平坦表面與另一透明薄片的其上形成有溝槽的表面彼此面對，每個透明薄片均具有近似平坦表面，并且在每個透明薄片的另一表面上形成有以單一方向排列的相同形狀的多個溝槽；以及成像裝置，布置為從接觸裝置的其上形成有溝槽的表面接收光，其中接觸裝置利用所述兩個透明薄片中離成像裝置更近的透明薄片，沿著近似法線方向，對從接觸裝置的所述兩個透明薄片中離成像裝置更遠的透明薄片輸出的光進行折射，以及成像裝置通過對光進行拍攝，來采集與離成像裝置更遠的透明薄片相接觸的皮膚的凹凸模式。本發(fā)明的皮膚模式匹配系統(tǒng)包括皮膚模式圖像采集設(shè)備和皮膚模式匹配設(shè)備。所述皮膚模式圖像采集設(shè)備包括接觸裝置，其中重疊了兩個透明薄片，使得所述透明薄片之一的近似平坦表面與另一透明薄片的其上形成有溝槽的表面彼此面對，每個透明薄片均具有近似平坦表面，并且在每個透明薄片的另一表面上形成有以單一方向排列的相同形狀的多個溝槽；以及成像裝置，布置為從接觸裝置的其上形成有溝槽的表面接收光，其中接觸裝置利用所述兩個透明薄片中離成像裝置更近的透明薄片，沿著近似法線方向，對從接觸裝置的所述兩個透明薄片中離成像裝置更遠的透明薄片輸出的光進行折射，以及成像裝置通過對光進行拍攝，來采集與離成像裝置更遠的透明薄片相接觸的皮膚的凹凸模式。所述皮膚模式匹配設(shè)備包括控制裝置，用于控制皮膚模式圖像采集設(shè)備，并從皮膚模式圖像采集設(shè)備讀取由皮膚模式圖像采集設(shè)備采集的皮膚模式圖像；圖像校正裝置，用于校正由控制裝置讀取的皮膚模式圖像；特征提取裝置，用于從皮膚模式圖像提取用于匹配的特征，并產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)；以及匹配裝置，用于基于由特征提取裝置產(chǎn)生的特征數(shù)據(jù)，執(zhí)行皮膚模式匹配。本發(fā)明的皮膚模式采集方法包括重疊兩個透明薄片，使得所述兩個透明薄片之一的近似平坦表面與另一透明薄片的其上形成有溝槽的表面彼此面對，其中每個透明薄片均具有近似平坦表面，并且在每個透明薄片的另一表面上形成有以單一方向排列的相同形狀的多個溝槽；利用從接觸裝置的所述兩個透明薄片的視點來看離成像裝置更近的透明薄片，沿著近似法線方向，對從離得更遠的透明薄片輸出的光進行折射，以及通過折射光，采集與從所述視點來看離得更遠的透明薄片相接觸的皮膚的凹凸模式。
本發(fā)明的匹配方法包括重疊兩個透明薄片，使得所述兩個透明薄片之一的近似平坦表面與另一透明薄片的其上形成有溝槽的表面彼此面對，其中每個透明薄片均具有近似平坦表面，并且在每個透明薄片的另一表面上形成有以單一方向排列的相同形狀的多個溝槽；利用從接觸裝置的所述兩個透明薄片的視點來看離成像裝置更近的透明薄片，沿著近似法線方向，對從離得更遠的透明薄片輸出的光進行折射；通過折射光，采集與從所述視點來看離得更遠的透明薄片相接觸的皮膚的凹凸模式；讀取皮膚模式采集設(shè)備采集的皮膚模式圖像；校正所采集的皮膚模式圖像；從皮膚模式圖像采集用于匹配的特征，并產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)；以及基于所產(chǎn)生的特征數(shù)據(jù)執(zhí)行皮膚模式匹配。[有益效果]本發(fā)明的效果在于，可以獲得小失真高對比度的指紋圖像。
具體實施例方式[第一示例性實施例] 接下來，將參考附圖詳細地描述本發(fā)明示例性實施例。圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)的正視圖。參見圖1，根據(jù)本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備100包括一對薄片，薄片11和薄片12，是用于接觸手指皮膚等的接觸單元；和成像單元20。薄片11和薄片12是透明薄片，分別具有近似平坦的一個面和在其上近似平行地形成大量相同形狀的線狀溝槽的另一面。作為這種薄片，例如存在一種棱鏡片，其中，在棱鏡片的一面上近似平行地形成大量V形溝槽。棱鏡片包括具有聚光性質(zhì)的棱鏡片，入射以特定范圍的角度散布的入射光，而出射以更小范圍的角度散布的光。例如在液晶顯示裝置中，這種棱鏡片用于背光，以提高從液晶正面觀看的亮度。這種棱鏡片也用于改善光伏電池的光接收表面上的聚光效率。專利文獻2中公開了一種示例，為了改善光伏電池的聚光效率而使用棱鏡片。此夕卜，專利文獻3中公開了一種用于背光的棱鏡片的示例。[專利文獻2]日本專利申請?zhí)亻_No.2007-73774[專利文獻3]日本專利申請?zhí)亻_No.2009-266792圖2是示出了本發(fā)明第一示例性實施例中使用的棱鏡片的示例的透視圖。在圖2中，指示了其上形成棱鏡片溝槽的一面被向上翻轉(zhuǎn)。圖2所示的這種棱鏡片具有如下效果使得沿相對于棱鏡片的法線呈較大角度的方向進入棱鏡片中沒有溝槽的一面并穿透棱鏡片的光被折射，從而使得光具有更接近于法線方向(即，棱鏡片的厚度方向)角度的出射角。為了使棱鏡片具有這種效果，應(yīng)該利用折射率大于空氣的折射率并使得光能夠穿透的材料來制造棱鏡片。在下文中，薄片中形成這種溝槽的一面稱作棱鏡平面，以及沒有形成這種溝槽的一面稱作平坦平面。在以下描述中，假設(shè)薄片的法線表示薄片平坦平面的法線。在下文中，將描述這種透明薄片(薄片11和薄片12)是棱鏡片的示例。然而，當(dāng)這種透明薄片是具有如下效果的薄片時，在薄片上形成的溝槽的形狀將是無關(guān)緊要的，該效果是使得沿較大入射角方向進入薄片并穿透薄片的光線被折射到更接近薄片法線方向的角度，然后被射出。即使當(dāng)薄片是棱鏡片時，當(dāng)棱鏡片是具有如下效果的棱鏡片時，在薄片上形成的V型溝槽的形狀也是無關(guān)緊要的，該效果是使得沿較大入射角方向進入薄片并穿透薄片的光線被折射到更接近薄片法線方向的角度，然后被射出。如圖I所示，在薄片11和薄膜12的一側(cè)安裝成像單元20，其中按照薄片11與薄膜12彼此面對的方式重疊薄片11和薄膜12，使得薄片11和薄膜12彼此相鄰。使薄片11和薄膜12重疊，使得兩者的棱鏡平面可以一起朝向成像單元20側(cè)。薄片11和薄膜12可以或者可以不彼此接觸，或者可以彼此部分地接觸。在圖I或后續(xù)附圖中，為了容易理解薄片是兩層，將以兩個薄片略微分開的形式描述兩個薄片。例如，成像單元20是諸如CXD傳感器和CMOS傳感器之類的能夠獲得圖像的傳感器，或者配備有這種傳感器的攝像機。成像單元20從薄片11和薄片12的棱鏡平面?zhèn)葘χ丿B的薄片11和薄片12進行拍攝。成像單元20執(zhí)行拍攝的位置也稱作視點位置。
盡管稍后將進行詳細描述，但是當(dāng)通過反射光獲得皮膚模式圖像時，在薄片12的棱鏡平面?zhèn)取⒈槐∑?1的平坦平面全反射的光進入到成像單元20中的位置處，提供未示出的發(fā)光裝置。當(dāng)通過漫射光獲得皮膚模式圖像時，可以在薄片11的平坦平面?zhèn)鹊奈恢弥话惭b未示出的發(fā)光裝置，或者不必安裝專門的發(fā)光裝置。在通過漫射光獲得皮膚模式圖像且安裝了發(fā)光裝置的情況下，來自發(fā)光裝置的光穿過手指、手掌等，并在皮膚表面處被漫射。當(dāng)未安裝專門的發(fā)光裝置時，環(huán)境光穿過手指、手掌等，并在皮膚表面處被漫射。當(dāng)通過漫射光獲得指紋圖像時，在皮膚接觸薄片一側(cè)的表面處的漫射光進入到成像單元20中。接下來，將參考附圖詳細地描述本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備100的操作。在下文中，在假定身體中據(jù)以采集皮膚模式圖像的部位是手指的情況下進行描述。然而，如果身體部位具有能夠采集模式的皮膚表面凹凸，比如手掌和腳底，則身體中據(jù)以采集皮膚模式圖像的部位并不限于手指。當(dāng)身體中據(jù)以采集皮膚模式圖像的部位是手指時，皮膚模式圖像是指紋圖像。圖3是示出了根據(jù)本示例性實施例的采集皮膚模式圖像時狀態(tài)的圖。據(jù)以采集模式的手指I的皮膚與薄片11的平坦平面接觸。成像單元20對從薄片12發(fā)出的光進行拍攝作為圖像，并將其輸出，作為皮膚模式圖像。在皮膚模式圖像采集時，當(dāng)手指、手掌等的皮膚表面上的凹凸部分接觸重疊薄片11和薄片12的平坦平面時，皮膚的凸部接觸到平坦平面。另一方面，因為皮膚的凹部沒有接觸到平坦平面，所以在平坦平面中被凸部接觸的區(qū)域之間與凹部相對應(yīng)的區(qū)域暴露在空氣中。成像單元20對皮膚接觸到平坦平面的凸部的亮度與平坦平面被暴露到空氣中的凹部的亮度之間的差異進行拍攝，作為皮膚模式。如上所述，在專利文獻I中，公開了一種身體特征輸入裝置，僅使用一個棱鏡片用作手指接觸的部分。當(dāng)專利文獻I中描述的身體特征輸入裝置通過反射光獲得指紋圖像時，采用如下結(jié)構(gòu)來自安裝在棱鏡片的棱鏡平面?zhèn)鹊墓庠吹墓獗焕忡R片中暴露在空氣中的平坦平面部分全反射，并進入拍攝設(shè)備。當(dāng)利用這種配置對指紋圖像進行拍攝時，來自光源的光被平坦平面中皮膚不接觸的區(qū)域全反射而得到的光的強度與來自光源的光被平坦平面中皮膚凸部接觸的區(qū)域中的皮膚凸部漫射而得到的光的強度之間的差異將是指紋模式。因而，獲得清晰對比度的指紋圖像。
另一方面，當(dāng)通過漫射光獲得指紋圖像時，采用如下布置對指紋圖像進行拍攝布置光源、棱鏡片和拍攝設(shè)備，使得來自光源并被棱鏡片全反射的光所導(dǎo)致的光不到達拍攝設(shè)備。在這種情況下，皮膚凸部的漫射光的強度與皮膚凹部的漫射光穿透棱鏡片而導(dǎo)致的光的強度之間的差異表現(xiàn)為指紋圖像。當(dāng)專利文獻I中描述的身體特征輸入裝置通過漫射光獲得指紋圖像時，圖像傳感器應(yīng)該從使得能夠至少接收皮膚凸部漫射光或皮膚凹部漫射光的角度來進行拍攝。當(dāng)從與棱鏡片法線的角度小于臨界角的方向看時，皮膚模式圖像的失真小。然而，因為皮膚凸部的漫射光的強度與皮膚凹部的漫射光穿透棱鏡片而導(dǎo)致的光的強度之間的差異小，所以所獲得的模式圖像的對比度小。另一方面，當(dāng)從等于或大于臨界角的角度(在該角度上，從棱鏡片的棱鏡平面進入的光被棱鏡片的平坦平面全反射)看時，因為超過了臨界角，所以皮膚凸部的漫射光穿透棱鏡片而導(dǎo)致的光未抵達。因此，除非存在反射光，否則來自平坦平面中與皮膚凹部相對應(yīng)的區(qū)域的光不抵達。
同時，棱鏡片中手指凸部要接觸的區(qū)域被皮膚表面觸摸，或者皮膚表面的汗和皮脂附著到該區(qū)域。因為皮膚、汗和皮脂的折射率大于空氣，所以與皮膚凸部相對應(yīng)的區(qū)域的臨界角大于與皮膚凹部相對應(yīng)的區(qū)域的臨界角。(同時，當(dāng)棱鏡片的折射率小于皮膚、汗和皮脂的折射率時，不存在臨界角)。相應(yīng)地，即使從皮膚凹部對應(yīng)區(qū)域中的臨界角的角度看時，除非角度不超過皮膚凸部所接觸區(qū)域的臨界角，皮膚凸部的漫射光才抵達。因此，當(dāng)以等于或大于皮膚凹部對應(yīng)區(qū)域中的上述臨界角的角度進行拍攝時，可以獲得高對比度的皮膚模式圖像。在一個棱鏡片的情況下，即，與上述專利文獻I中描述的身體特征輸入設(shè)備的情況類似，當(dāng)從等于或大于棱鏡片中皮膚不接觸區(qū)域的臨界角的角度進行拍攝時，通過反射光和透射光獲得高對比度皮膚模式圖像。本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備100對應(yīng)于如下皮膚模式圖像采集設(shè)備在引用文獻I的身體特征輸入設(shè)備的棱鏡片上堆疊了另一棱鏡片。如上所述，棱鏡片具有如下效果通過折射，使與棱鏡片法線的角度較大的光線的方向離法線方向更近。在圖24和圖25中，示出了光的光學(xué)路徑的示意圖，其中，所述光通過折射而更接近于前述法線的方向。圖24是示出了本示例性實施例中被谷線區(qū)域全反射的光的光學(xué)路徑的示例圖。如圖24所示，以等于或大于臨界角的角度進入谷線區(qū)域(在該區(qū)域處，薄片11的平坦平面中暴露于空氣中)的光被薄片11的平坦平面全反射。薄片12以接近于薄片11和薄片12法線方向的角度對全反射光進行折射。相應(yīng)地，可以通過從薄片11和薄片12的近似法線方向?qū)κ种附佑|的薄片11、以及薄片12進行拍攝，來獲得通過反射光得到的高對比度指紋圖像，其中薄片11的全反射光沿著所述薄片11和薄片12的近似法線方向抵達。在本示例性實施例中，圖25是示出了脊線區(qū)域處漫射光的光學(xué)路徑的示例圖。如圖25所示，在脊線區(qū)域(其中，皮膚表面接觸薄片11的平坦平面)處，發(fā)射從薄片11的棱鏡平面進入并在手指皮膚內(nèi)漫射的光、或者落在手指上部然后穿透到手指內(nèi)的漫射光。與上述棱鏡片的情況一樣，在手指接觸薄片11的區(qū)域處，皮膚表面接觸到薄片11，或者汗和皮脂附著于薄片11上。因為皮膚、汗和皮脂的折射率大于空氣的折射率，所以脊線區(qū)域的臨界角大于谷線區(qū)域的臨界角。然而，當(dāng)薄片11的折射率小于皮膚、汗和皮脂的折射率時，不存在臨界角。無論如何，都存在一種光，該光是脊線區(qū)域的漫射光，且以大于谷線區(qū)域的臨界角的角度從薄片11的平坦平面出射。另一方面，從手指谷線區(qū)域發(fā)射的漫射光經(jīng)由手指皮膚與薄片之間的空氣進入薄片11的平坦平面，且以谷線區(qū)域的臨界角以下的角度出射。不存在如下漫射光來自皮膚的谷線部分并以等于或大于谷線區(qū)域的臨界角的角度從薄片11的平坦平面的谷線區(qū)域出射。因此，可以通過對以等于或大于薄片11的谷線區(qū)域 的臨界角且小于脊線區(qū)域的臨界角的角度，從薄片11平坦平面的脊線區(qū)域出射的光進行拍攝，來獲得高對比度皮膚模式圖像。圖25中描述的帶箭頭的線示出了以大于谷線區(qū)域臨界角的角度出射的光的光學(xué)路徑示例。如圖25的示例所示，從薄片11出射并以較大角度進入薄片12的光，通過折射，以比入射角更接近于薄片12法線方向的角度出射。通過薄片12的效果，以等于或大于薄片11谷線區(qū)域的臨界角且小于脊線區(qū)域的臨界角的角度從薄片11平坦平面的脊線區(qū)域出射的光被折射，并以接近于薄片12法線方向的角度從薄片12的棱鏡平面出射。相應(yīng)地，可以通過成像單元20從薄片11和薄片12的近似法線方向?qū)Ρ∑?1和薄片12進行拍攝，來獲得高對比度皮膚模式圖像。因此，當(dāng)像本示例性實施例一樣重疊兩個棱鏡片時，可以通過從棱鏡片的近似法線方向?qū)ζ淦教蛊矫姹黄つw接觸的棱鏡片進行拍攝，來獲得高對比度皮膚模式圖像。因為從棱鏡片的近似法線方向執(zhí)行拍攝，所以所獲得的皮膚模式圖像的失真也小。如上所述，本示例性實施例具有的效果在于，可以獲得高對比度小失真的皮膚模式圖像。原因在于，在結(jié)構(gòu)上，本示例性實施例具有兩個重疊棱鏡片。通過在結(jié)構(gòu)上具有兩個重疊棱鏡片，如上所述，可以從棱鏡片的近似法線方向拍攝到高對比度皮膚模式圖像。通過從棱鏡片的近似法線方向執(zhí)行拍攝，相比于從棱鏡平面?zhèn)冗M入單個棱鏡片的光被棱鏡片的平坦平面全反射的角度進行拍攝的皮膚模式圖像而言，可以獲得失真小的皮膚模式圖像。[第二示例性實施例]接下來，將參考附圖詳細描述本發(fā)明第二示例性實施例。圖4是示出了本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。參考圖4，本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)包括第一示例性實施例的皮膚模式圖像米集設(shè)備100和皮膚模式匹配設(shè)備200。因為本皮膚模式圖像采集設(shè)備100與圖I所示的第一示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備100相同，所以將省略描述。皮膚模式匹配設(shè)備200包括控制單元50、圖像校正單元60、特征提取單元70、匹配單元80和存儲單元90?？刂茊卧?0控制皮膚模式圖像采集設(shè)備100，以使皮膚模式圖像采集設(shè)備100采集皮膚模式圖像，并從皮膚模式圖像采集設(shè)備100讀取皮膚模式圖像采集設(shè)備100已經(jīng)采集的皮膚模式圖像。圖像校正單元60通過圖像處理校正從控制單元50接收的皮膚模式圖像，使得皮膚模式圖像是適于特征提取的圖像。特征提取單元70從自圖像校正單元60接收的皮膚模式圖像提取用于匹配的特征。匹配單元80執(zhí)行匹配，以確定兩個特征數(shù)據(jù)是否是從相同皮膚采集的皮膚模式圖像中提取的特征數(shù)據(jù)。接下來，將參考附圖詳細描述本示例性實施例的操作。圖5是示出了本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的操作的示例圖。首先，控制單元50控制皮膚模式圖像采集設(shè)備100，并使其采集皮膚模式圖像。然后，控制單元50從皮膚模式圖像采集設(shè)備100讀取皮膚模式圖像采集設(shè)備100已經(jīng)采集的皮膚模式圖像(步驟Al)?？刂茊卧?0向圖像校正單元60發(fā)送所讀取的皮膚模式圖像。如果控制單元50存儲所讀取的皮膚模式圖像，則控制單元50在存儲單元90中存儲所讀取的皮膚模式圖像?？刂茊卧?0向圖像校正單元60發(fā)送的皮膚模式圖像或者在存儲單元90中存儲的皮膚模式圖像是數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)，使得可以由計算機等進行處理?？梢酝ㄟ^皮膚模式圖像采集設(shè)備100或控制單元50執(zhí)行數(shù)字化。接下來，圖像校正單元60通過圖像處理校正從控制單元50接收的皮膚模式圖像，使得皮膚模式圖像可以變?yōu)檫m于特征提取的圖像(步驟A2)。圖像校正單元60執(zhí)行的圖像處理是現(xiàn)有圖像處理，例如降噪、平滑、對比度校正和失真校正。圖像校正單元60可以是如下結(jié)構(gòu)其中，圖像校正單元60從存儲單元90讀取存儲單元90中存儲的皮膚模式圖像，而不是從控制單元50接收皮膚模式圖像。 圖像校正單元60向特征提取單元70發(fā)送已校正皮膚模式圖像。在存儲了皮膚模式圖像的情況下，圖像校正單元60在存儲單元90中存儲已校正皮膚模式圖像。接下來，特征提取單元70從自圖像校正單元60接收的皮膚模式圖像提取用于匹配的特征(步驟A3)。特征提取單元70通過現(xiàn)有特征提取方法執(zhí)行特征提取。此外，特征提取單元70可以是如下結(jié)構(gòu)其中，從存儲單元90讀取用于執(zhí)行特征提取的皮膚模式圖像。 特征提取單元70向匹配單元80發(fā)送從皮膚模式圖像提取的特征數(shù)據(jù)。如果必要，特征提取單元70在存儲單元90中存儲從皮膚模式圖像提取的特征數(shù)據(jù)。接下來，匹配單元80通過現(xiàn)有匹配方法執(zhí)行匹配，以確定從特征提取單元70接收的兩個特征數(shù)據(jù)是否是從相同皮膚采集的皮膚模式圖像中提取的皮膚模式圖像(步驟A4)。匹配單元80可以從存儲單元90讀取用于執(zhí)行匹配的兩個特征數(shù)據(jù)，而不是從特征提取單元70接收兩個特征數(shù)據(jù)。此外，匹配單元80可以對從特征提取單元70接收的特征數(shù)據(jù)與從存儲單元90讀取的數(shù)據(jù)執(zhí)行匹配。根據(jù)目的來選擇由匹配單元80執(zhí)行匹配的兩個特征數(shù)據(jù)的組合。例如，當(dāng)想要識別人時，匹配單元80針對皮膚模式圖像采集設(shè)備100已經(jīng)采集且匹配單元80已經(jīng)執(zhí)行特征提取的特征數(shù)據(jù)、以及在存儲單元90中例如按照與期望被識別的人相關(guān)聯(lián)的方式存儲的特征數(shù)據(jù)，執(zhí)行匹配。當(dāng)想要區(qū)分人時，匹配單元80例如針對皮膚模式圖像采集設(shè)備100已經(jīng)采集且匹配單元80已經(jīng)執(zhí)行特征提取的特征數(shù)據(jù)、以及存儲單元90中存儲的每個特征數(shù)據(jù)，執(zhí)行匹配。作為匹配結(jié)果，認為與最有可能是從相同皮膚采集的皮膚模式圖像中提取的數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的個人，是作為上述皮膚模式圖像采集設(shè)備100已經(jīng)采集且匹配單元80已經(jīng)執(zhí)行特征提取的皮膚模式圖像的來源的個人。匹配單元80可以執(zhí)行存儲單元90中存儲的特征數(shù)據(jù)之間的匹配，或者可以對特征數(shù)據(jù)的其它組合執(zhí)行匹配。如上所述，本示例性實施例具有的效果在于，因為基于高對比度小失真的條形模式圖像執(zhí)行匹配，所以匹配精度提高。原因在于，皮膚模式圖像采集設(shè)備100在其結(jié)構(gòu)上具有兩個重疊棱鏡片。通過在結(jié)構(gòu)上具有兩個重疊棱鏡片，如上所述，可以從棱鏡片的近似法線方向拍攝高對比度皮膚模式圖像。通過從棱鏡片的近似法線方向執(zhí)行拍攝，相比于從棱鏡平面?zhèn)冗M入單個棱鏡片的光被棱鏡片的平坦平面全反射的角度進行拍攝的皮膚模式圖像而言，可以獲得失真小的皮膚模式圖像。為了通過皮膚模式圖像執(zhí)行皮膚模式匹配，在通過圖像處理產(chǎn)生所獲得的皮膚 模式圖像中拍攝到的皮膚模式的皮膚模式圖像(就好像所產(chǎn)生的皮膚模式圖像是從棱鏡片的法線方向看的皮膚模式圖像一樣)之后，需要使用所產(chǎn)生的皮膚模式圖像執(zhí)行特征提取。對于從棱鏡片平坦平面導(dǎo)致全反射的角度進行拍攝而得到的皮膚模式圖像而言，因為失真大，所以通過圖像處理產(chǎn)生的如同從棱鏡片的法線方向看的皮膚模式圖像的誤差很大。另一方面，對于從棱鏡片的近似法線方向進行拍攝而得到的皮膚模式圖像而言，因為失真小，所以根據(jù)拍攝的皮膚模式圖像產(chǎn)生的如同從棱鏡片的法線方向看的皮膚模式圖像的誤差將較小。通過從誤差小的皮膚模式圖像提取特征數(shù)據(jù)，從相同皮膚采集的皮膚模式圖像中提取的特征數(shù)據(jù)之間的差異減小，并且可以提高匹配精度。[第三示例性實施例]接下來，將參考附圖詳細描述本發(fā)明第三示例性實施例。圖6是示出了本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。在下文中，將圍繞本示例性實施例與第二示例性實施例之間的不同點進行描述。參考圖6，本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)包括皮膚模式圖像采集設(shè)備101和皮膚模式匹配設(shè)備200。因為本示例性實施例的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第二示例性實施例的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)相同，所以省略描述。當(dāng)將本示例性實施例與第二示例性實施例相比較時，皮膚模式圖像采集設(shè)備101的結(jié)構(gòu)是不同的。圖7是示出了本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備101的結(jié)構(gòu)圖。在下文中，將圍繞皮膚模式圖像采集設(shè)備101與第一示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備100之間的不同點進行描述。此外，將在假定據(jù)以采集皮膚模式的部位是手指且所采集圖像是指紋圖像的情況下進行描述。然而，如上所述，據(jù)以采集皮膚模式的部位并非限于手指，只要部位存在皮膚凹凸且能夠據(jù)以采集皮膚模式即可。參考圖7，本示例性實施例中的皮膚模式采集設(shè)備101包括兩層薄片13、成像單元20、保持薄片13的保持單元30和反射單元40。薄片13與通過堆疊第一示例性實施例的薄片11和薄片12而得到的薄片相同。因此，省略薄片13的詳細描述。薄片13的平坦平面是薄片11的平坦平面。薄片13的棱鏡平面是薄片12的棱鏡平面。然而，薄片13具有柔性。保持單元30以薄片13可移動的方式在薄片13的周圍加以保持。以可移動方式保持意味著保持單元30支撐在薄片13的周圍而沒有使薄片13固定，從而使得薄片13可以在固定范圍內(nèi)移動。如稍后所述，薄片13的可移動范圍應(yīng)該是足以供薄片13彎曲和接觸手指的范圍。期望在薄片13和保持單元30中的一個或兩者中提供用于阻止薄片13從保持單元30上掉下的機制。對于這種機制，例如可想到如下一種機制在薄片13和保持單元30的端部提供突起物,且這兩個突起物阻止薄片13從保持單元30上掉下。當(dāng)薄片13由于諸如形變等而移動時，通過薄片13中提供的突起物被保持單元30中提供的突起物卡住，這些突起物阻止薄片13從保持單元30上掉下。保持單元30所保持的部分可以是薄片13中彼此面對的兩面，可以是任何三面或者可以是四面。保持單元30可以保持住薄片13的角。這適用于薄片13的形狀不是四邊形的情形。在這種情況下，保持單元30可以在不小于5個的位置處保持薄片13。當(dāng)例如在薄片13的法線方向上向薄片13施力時，與外圍被固定的情形相比，薄片13彎曲更大，原因在于薄片13的外圍沒有被固定。因此，例如，當(dāng)用手指等接觸薄片13并 推進手指等時，與薄片是剛性而不能彎曲的情況相比，或者與通過固定薄片外圍而使得薄片難以彎曲的情況相比，薄片13與手指等的表面相接觸的區(qū)域更寬。反射單元40通過對皮膚接觸的薄片13的多個部分之中，由于向薄片13施力時薄片13彎曲而導(dǎo)致的成像單元20難以進行拍攝的部分中的模式進行反射，使得該模式由成像單元20拍攝。對于反射單元40，例如可以使用鏡子。在圖7的示例中，盡管具有在兩個位置反射圖像的結(jié)構(gòu)，但是可以配置圖7的示例，使得其可以根據(jù)薄片13彎曲的方式而在不小于3個的位置處反射圖像。此外，安裝反射單元40的位置應(yīng)該簡單地為如下位置使得薄片13的近似法線方向的圖像在形變時朝著成像單元20反射。例如，應(yīng)該通過使用現(xiàn)有方法測量薄片3彎曲時的典型形變，來推斷薄片13形變時的形狀。成像單元20同時對薄片13和反射單元40進行拍攝。成像單元20通過對反射單元40進行拍攝，拍攝到反射單元40對由于向薄片13施力時薄片13彎曲而導(dǎo)致的成像單元20難以拍攝的部分的模式(是從薄片13的近似法線方向上看的模式)進行反射而得到的圖像。圖8是示出了本示例性實施例中的皮膚模式采集設(shè)備示例中的薄片13、成像單元20、保持單元30和反射單元40的布置的透視圖。接下來，將參考附圖詳細描述本示例性實施例的操作。圖9是示出了當(dāng)通過手指I使薄片13彎曲來對指紋進行拍攝時反射單元40進行反射的示例的正視圖。圖10是示出了手指I使薄片13彎曲的狀態(tài)下本示例性實施例的皮膚模式采集設(shè)備的透視圖。盡管本示例性實施例的皮膚模式采集設(shè)備包括成像單元20，但是因為圖10的目的在于指示手指I與薄片13的彎曲之間的關(guān)系，所以圖10中沒有示出成像單元20。在下文中，將基于圖9進行描述。參考圖9，當(dāng)使手指接觸薄片13且朝著圖9的下方施力時，薄片13彎曲。通過成像單元20直接對薄片13中心附近彎曲的部分進行拍攝。因為彎曲薄片13的端部的法線與成像單元20的光軸之間的角度較大，所以如果成像單元20對端部進行直接拍攝，則與從端部的近似法線方向?qū)Χ瞬窟M行拍攝的情況相比，失真變大。對于將薄片13中形變較大部分的指紋校正為從正面觀看的指紋的方法而言，例如存在如下方法根據(jù)成像單元20拍攝的圖像推斷薄片13的形變，并執(zhí)行校正。然而，因為端部的形變較大，所以校正圖像的誤差也變得較大。另一方面，如圖9所示，可以通過如下方式獲得小失真的指紋圖像反射單元40對薄片13中在通過成像單元20直接拍攝的情況下失真變得較大的部分進行反射，且成像單元20對反射圖像進行拍攝。為了從通過對薄片13直接拍攝而獲得的指紋圖像和通過反射單元40反射的圖像中產(chǎn)生一個指紋圖像，應(yīng)該簡單地通過現(xiàn)有圖像合成方法將直接對薄片13進行拍攝的部分和對反射單元40進行拍攝的部分連接。例如，可以通過一次拍攝獲得小失真的指紋圖像，即，同時對薄片13和反射單元40進行拍攝，且將拍攝的圖像分別切割為對薄片13進行直接拍攝的部分和對反射單元40進行拍攝的部分，并將它們連接。應(yīng)該簡單地通過圖6所示的皮膚模式匹配設(shè)備200的圖像校正單元60執(zhí)行指紋圖像的合成和連接。 因為本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的全部操作與圖5所示的第二示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的全部操作相同，所以省略描述。如上所述，除了第二示例性實施例的效果之外，本示例性實施例還具有如下顯著效果通過采集手指寬范圍上的指紋并執(zhí)行匹配，提高了匹配精度。原因在于，通過具有以可移動方式保持柔性薄片13的結(jié)構(gòu)的保持單元30，相比于比薄片13不彎曲的情況或者比難以彎曲的情況，手指接觸到薄片13的范圍要大。如果所采集指紋的范圍較小，則匹配精度將下降，原因在于在所述范圍內(nèi)沒有包括許多特征。如果所采集指紋的范圍較小，則存在如下情況用于執(zhí)行匹配的兩個指紋之間的公共區(qū)域不存在或者較小。在這些情況下，即使指紋是相同手指的，它們也通常被確定為不同手指的。另一方面，當(dāng)所采集指紋的范圍較大時，因為用于執(zhí)行匹配的兩個指紋之間的公共區(qū)域變得較大，并且除此之外，所提取的指紋特征的數(shù)目也增多，所以提高了匹配精度。本示例性實施例對于如下情況具有類似效果代替指紋而采集諸如手掌之類的具有彎曲表面的皮膚表面的模式。此外，本示例性實施例具有如下顯著效果通過采集手指形變導(dǎo)致的失真小的指紋用于執(zhí)行匹配，提高了匹配精度。原因在于，通過具有保持單元30按照可移動方式保持柔性薄片13的結(jié)構(gòu)，在使據(jù)以采集指紋的手指在指紋采集時接觸薄片13而向薄片13施力時，薄片13彎曲，使得薄片13變?yōu)榕c手指形狀近似的彎曲表面，即使在施加弱力時，也是如此。當(dāng)通過平面形狀不彎曲的普通指紋傳感器采集的指紋時，通過對著平面指紋傳感器按壓三維手指而造成手指變形。此外，當(dāng)嘗試采集盡可能大的范圍的指紋時，手指變形變大，原因在于需要對著傳感器用強力按壓手指。此外，因為手指并非變形為相同形狀，且變形方式隨著施力方式而不同，所以對于每個指紋圖像，指紋變形是不同的。因此，對于這種普通指紋傳感器所采集的指紋圖像，由手指變形導(dǎo)致的指紋失真的變化變大。另一方面，在本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備中，手指不需要用強力按壓在薄片13上，以及薄片13也將彎曲到曲形表面狀態(tài)。因此，在本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備中，在通過上述平面?zhèn)鞲衅鞑杉讣y的情況下發(fā)生的指紋的較大失真將不會發(fā)生。因此，可以采集到由手指變形導(dǎo)致的失真小的指紋圖像。當(dāng)在指紋采集時手指變形小時，匹配精度就提高了，原因在于如果所采集指紋圖像是相同手指的指紋圖像，則其間的差異變小了。此外，本示例性實施例具有如下效果因為即使當(dāng)薄片13是曲形表面時，將所采集指紋圖像校正為從傳感器正面看的圖像的誤差也少，所以匹配精度提高了。原因在于,本示例性實施例在其結(jié)構(gòu)上具有反射單元40和拍攝單元20,其中，反射單元40反射薄片13的圖像，而拍攝單元20對薄片13和反射單元40的圖像進行拍攝。對于在成像單元20直接對薄片13進行拍攝的情況下薄片13的法線與成像單元20的光學(xué)軸之間的角度較大的部分，在反射單元40對該部分進行反射之后，成像單元20對該部分進行拍攝。據(jù)此，成像單元20可以獲得從該部分的近似法線方向看的圖像。此外，通過在成像單元20對薄片13進行直接拍攝時對薄片13的近似法線方向的部分進行直接拍攝，成像單元20獲得從該部分的近似法線方向看的圖像。因此，通過在結(jié)構(gòu)上具有反射單元40，即使薄片13是曲形表面，對于薄片13的每個部分，也可以獲得從薄片13的近似法線方向看的圖像。因此，因為可以使得在將所采集指紋圖像校正為從傳感器正面看的圖像時的誤差少，所以使用指紋圖像進行匹配的匹配精度提高了。 [第四示例性實施例]接下來，將參考附圖詳細描述本發(fā)明第四示例性實施例。圖11是示出了本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。在下文中，將圍繞本示例性實施例與第二示例性實施例之間的不同點進行描述。參考圖11，本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)包括皮膚模式圖像采集設(shè)備102和皮膚模式匹配設(shè)備200。因為本示例性實施例中的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)與第二示例性實施例中的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)相同，所以省略描述。當(dāng)將本示例性實施例與第二和第三示例性實施例相比時，皮膚模式圖像采集設(shè)備102的結(jié)構(gòu)上存在不同之處。圖12是示出了本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備102的結(jié)構(gòu)的正視圖。在下文中，將圍繞本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備102與第三示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備101之間的不同點進行描述。參考圖12，本示例性實施例包括具有切口的兩層薄片14、成像單元20、對薄片14進行保持的保持單元31和反射單元40。因為成像單元20和反射單元40與第三示例性實施例中的成像單元和反射單元相同，所以省略詳細描述。通過在薄片13中提供切口來制造薄片14，以使其容易彎曲。圖14是示出了薄片14的示例的頂視圖。薄片14在圖14所示的薄片14的上部附近的部分142處彎曲，使得縱向曲率可以變得較大。薄片14在薄片14左部附近的部分141處和右部附近的部分143處彎曲，使得橫向曲率可以變得較大。如果薄片14在上部附近的部分處和左部附近的部分處像以上一樣彎曲，則薄片14并非必須是圖14所示的形狀。圖13是示出了從斜上方看的皮膚模式圖像采集設(shè)備102的示例的薄片14、成像單元20、保持單元31和反射單元40的布置關(guān)系的圖。圖13所示的保持單元31是在三個位置處保持薄片14的保持單元31的示例。保持單元31的形狀并非限于圖13的形狀。對于保持單元31而言，如果其是一種用于保持薄片14使得薄片14可以如上一樣彎曲的保持單元，則保持單元31的形狀以及保持單元31對薄片14加以保持的位置的數(shù)目是無關(guān)緊要的。在圖14所示的薄片14的示例中，保持單元31以可移動的方式保持薄片14左部附近的部分141、上部附近的部分142和右部附近的部分143。接下來，將描述本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備102的操作。圖15是示出了根據(jù)本示例性實施例當(dāng)對指紋進行拍攝時薄片14的形變的示例。為了清楚地表示薄片14的形狀，圖15中沒有示出成像單元20、保持單元31和反射單元40。參見圖15，當(dāng)手指按壓薄片14時，薄片14彎曲，使得薄片14繞在手指周圍，并且左部附近的部分141中的一部分和右部附近的部分143中的一部分接觸到手指的側(cè)面。另一方面，在上部附近的部分142中的一部分處，薄片14彎曲，使得手指指尖周圍可以接觸到·薄片14。因為本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的全部操作與圖5所示的第二示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的操作相同，所以省略描述。如上所述，除了第三示例性實施例的效果之外，本示例性實施例還具有如下效果因為可以采集到更寬范圍的具有手指指尖部分的指紋，所以匹配精度提高了。原因在于，本示例性實施例具有如下結(jié)構(gòu)其中，薄片14上部部分中與薄片14左部和右部部分中容易彎曲的方向不同。因此，如圖15所示，在手指側(cè)面的皮膚寬范圍地接觸薄片14的冋時，手指指尖部的皮膚也覽沮圍地接觸薄片14。因此，在本不例性實施例中，因為可以采集到更寬范圍的指紋圖像，且用于執(zhí)行匹配的兩個指紋圖像之間的公共區(qū)域變大，且除此之外，所提取的指紋特征的數(shù)目也增加了，所以匹配精度提高了。[第五示例性實施例]接下來，將參考附圖詳細描述本發(fā)明第五示例性實施例。圖16是示出了本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。在下文中，將圍繞本示例性實施例與第三示例性實施例之間的不同點進行描述。參考圖16，本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)包括皮膚模式圖像采集設(shè)備103和皮膚模式匹配設(shè)備200。因為本示例性實施例的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第三示例性實施例的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)相同，所以將省略描述。當(dāng)將本示例性實施例與第三示例性實施例相比較時，不同之處在于皮膚模式圖像采集設(shè)備103的結(jié)構(gòu)。圖17是本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備103的結(jié)構(gòu)的正視圖。在下文中，將圍繞本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備103與第三示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備101的不同點進行描述。參見圖17，皮膚模式圖像采集設(shè)備103包括薄片13、成像單元21和對薄片13加以保持的保持單元30。在下文中，將集中于本示例性實施例與第三示例性實施例之間的差異進行描述。同時，皮膚模式圖像采集設(shè)備103可以包括第四示例性實施例中的薄片14和保持單元31，用于代替薄片13和保持單元30。在這種情況下，在以下描述中，將薄片13和保持單元30改變?yōu)楸∑?4和保持單元31。進一步地，以下描述變?yōu)閲@本示例性實施例與第四示例性實施例之間的不同點的描述。因為薄片13和保持單元30與第三示例性實施例相同，所以省略描述。成像單元21包括從多個方向?qū)Ρ∑?3進行拍攝的多個成像單元。通過多個成像單元，成像單元21相應(yīng)地對薄片13中由第三示例性實施例的成像單元20進行拍攝的部分和薄片13中通過對反射單元40反射的圖像進行拍攝的部分進行直接拍攝。接下來，將參考附圖描述本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備103的操作。圖18是示出了當(dāng)采集指紋時本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)的正視圖。參見圖18，成像單元21中的每個成像單元分離地從不同方向?qū)νㄟ^手指接觸而彎曲的薄片13進行拍攝。成像單元21中的每個成像單元的位置是如下位置在該位置處，可以沿著彎曲薄片13的法線方向?qū)Ρ∑?3進行盡可能精確的拍攝。安裝成像單元21中 的每個成像單元的位置應(yīng)該是從如下位置中選擇和決定的位置在這些位置處能夠沿著近似法線方向?qū)澢鷷r的薄片13進行拍攝，并且這些位置是能夠例如通過測量薄片13彎曲時的典型形變而預(yù)先獲得的。通過現(xiàn)有任意圖像合成方法對成像單元21中包括的多個成像單元分離地進行拍攝而得到的指紋圖像進行合成，可以獲得包括寬范圍手指表面模式的指紋圖像。因為本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的全部操作與圖5所示的第二示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的操作相同，所以省略描述。如上所述，除了第二示例性實施例的效果之外，本示例性實施例具有如下顯著效果如同第三示例性實施例一樣，通過采集由手指變形導(dǎo)致的失真小的指紋圖像且使用所采集指紋圖像執(zhí)行匹配，匹配精度提高。原因在于，保持單元30具有以可移動方式對柔性薄片13加以保持的結(jié)構(gòu)。因為薄片13具有柔性且彎曲，所以手指變形變小。當(dāng)手指變形變小時，在所獲得的指紋圖像中，由手指變形導(dǎo)致的每個圖像的指紋間的差異也變小。因此，在本示例性實施例中，匹配精度提聞。本示例性實施例還具有如下效果即使薄片13是曲形表面的，但是因為可以使得在將所采集指紋圖像校正為從傳感器正面看的圖像時產(chǎn)生的誤差變得更小，所以匹配精度提高。此外，本示例性實施例具有如下顯著效果通過采集手指寬范圍的指紋來執(zhí)行匹配，匹配精度提高。原因在于，本示例性實施例具有如下結(jié)構(gòu)其中，成像單元21中的多個成像單元中的每個沿著薄片13的不同部分的近似法線方向?qū)Ρ∑?3進行拍攝。通過對沿著近似法線方向拍攝得到的多個圖像進行合成，對于在沿著相對于法線方向呈大角度的方向進行拍攝得到的圖像進行轉(zhuǎn)換的情況下導(dǎo)致的從近似法線方向看的圖像的誤差，可以使得該誤差較小。在本示例性實施例中，因為基于減少了誤差的指紋圖像執(zhí)行匹配，所以匹配目標(biāo)的指紋圖像之間的差異較小，并且匹配精度提高。通過使用多個成像單元對彎曲薄片13的不同部分進行拍攝，所以可以獲得寬范圍的指紋圖像。[第六示例性實施例]接下來，將參考附圖詳細描述本發(fā)明第六示例性實施例。圖19是示出了本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。在下文中，將圍繞本示例性實施例與第三示例性實施例之間的不同點進行描述。參考圖19，本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)包括皮膚模式圖像采集設(shè)備104和皮膚模式匹配設(shè)備200。因為本示例性實施例的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第三示例性實施例的皮膚模式匹配設(shè)備200的結(jié)構(gòu)相同，所以將省略描述。當(dāng)將本示例性實施例與第三示例性實施例相比較時，不同之處在于皮膚模式圖像采集設(shè)備104的結(jié)構(gòu)。圖20是示出了本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備104的結(jié)構(gòu)的示例圖。
參見圖20，皮膚模式圖像采集設(shè)備104包括薄片13、成像單元22、對薄片13加以保持的保持單元30和用于使成像單元22移動的移動單元221。在下文中，將圍繞本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備104與第三示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備101之間的不同之處進行描述。同時，皮膚模式圖像采集設(shè)備104可以包括第四示例性實施例中的薄片14和保持單元31，用于代替薄片13和保持單元30。在這種情況下，在以下描述中，將薄片13和保持單元30改變?yōu)楸∑?4和保持單元31。進一步地，以下描述變?yōu)閲@本示例性實施例與第四示例性實施例之間的不同點的描述。因為薄片13和保持單元30與第三示例性實施例相同，所以省略描述。通過移動單元221，成像單元22可以在移動的同時以多種角度對薄片13進行拍攝。移動單元221是用于移動成像單元22的單元。例如，移動單元221是軌道。接下來，將參考附圖描述本示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備104的操作。圖21是示出了當(dāng)本示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備對指紋圖像進行拍攝時的結(jié)構(gòu)的示例的正視圖。參見圖21，皮膚模式圖像采集設(shè)備104的成像單元22在移動單元221上移動。成像單元22在移動單元22上移動的同時從多種角度對薄片13進行拍攝。盡管圖21描述了成像單元22在是軌道的移動單元221上移動的示例，但是移動方法不限于軌道。此外，移動路線可以不是一個路線，而是例如彼此成直角相交的兩個路線，或者多個路線?？梢岳缤ㄟ^機械臂移動成像單元22。然而，在每種情況下，成像單元22都可以移至能夠沿著薄片13的近似法線方向?qū)Ρ∑?3進行拍攝的多個不同位置。對于從特定位置進行拍攝的情況下彎曲的薄片13中法線方向與成像單元22的光學(xué)軸方向之間的角度較大的部分，成像單元22可以移至能夠沿著該部分的近似法線方向?qū)υ摬糠诌M行拍攝的位置，并可以對該部分進行拍攝。例如，皮膚模式匹配設(shè)備的控制單元50可以執(zhí)行對成像單元22的控制，其中成像單元22通過移動單元221進行移動。如圖21所示，通過手指接觸薄片13并施力，使薄片13彎曲。在移動的同時，成像單元22從被手指接觸并彎曲的薄片13的近似法線方向進行多次拍攝。成像單元22進行拍攝的位置應(yīng)該是從如下位置中選擇和決定的位置在這些位置處能夠沿著近似法線方向?qū)澢鷷r的薄片13進行拍攝，并且這些位置是例如通過測量薄片13彎曲時的典型變形來預(yù)先獲得的。如果根據(jù)多個所獲得的指紋圖像合成一個指紋圖像，則可以使用現(xiàn)有方法將其連接來產(chǎn)生所述一個指紋圖像?？梢酝ㄟ^條形模式圖像匹配設(shè)備的圖像校正單元60產(chǎn)生連接的圖像?？梢酝ㄟ^多次獲取靜止圖片，或者記錄運動圖片，來執(zhí)行拍攝。對于成像單元22，可以使用平面?zhèn)鞲衅髦獾钠渌麄鞲衅?，例如條型傳感器和線性型傳感器。于是，可以使用現(xiàn)有方法，其根據(jù)所獲得的條型或線性型的圖像或運動圖片來合成指紋圖像。因為本示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的全部操作與圖5所示的第二示例性實施例的模式圖像匹配系統(tǒng)的全部操作相同，所以省略描述。如上所述，除了第二示例性實施例的效果之外，本示例性實施例具有如下顯著效果正如第三示例性實施例的情形，通過采集手指變形導(dǎo)致的失真小的指紋圖像執(zhí)行匹配，匹配精度提高。
原因在于，保持單元30具有以可移動方式保持柔性薄片13的結(jié)構(gòu)。因為薄片13具有柔性，并且薄片13彎曲，所以手指變形變小。如果手指變形小，則在所獲得的指紋圖像中，每個圖像的指紋之間的由手指變形導(dǎo)致的差異也小。因此，在本示例性實施例中，匹配精度提高。此外，本示例性實施例具有如下效果即使薄片13是曲形表面的，但是因為使得在將采集的指紋圖像校正為從傳感器正面看的圖像時的誤差小，所以匹配精度提高。此外，本示例性實施例具有如下顯著效果通過采集手指寬范圍的指紋并使用指紋執(zhí)行匹配，匹配精度提聞。原因在于，本示例性實施例具有如下結(jié)構(gòu)其中，通過成像單元22移動，對于薄片13的多個不同部分，成像單元22沿著這些部分的近似法線方向?qū)@些部分進行拍攝。即使存在成像單元22從給定位置對薄片13進行拍攝時法線方向與成像單元22的光學(xué)軸方向之間的角度較大的部分，成像單元22也能夠通過移動而沿著近似法線方向?qū)υ摬糠诌M行拍攝。因此，在從薄片的法線方向看指紋時，根據(jù)拍攝圖像產(chǎn)生的指紋圖像的失真小。此夕卜，可以通過移動成像單元22并對彎曲薄片13的不同部分進行拍攝來獲得寬范圍的指紋圖像。盡管已經(jīng)參考以上示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述示例性實施例?？梢栽诒景l(fā)明的范圍內(nèi)實現(xiàn)本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的本發(fā)明組成和細節(jié)上的多種改變。本申請基于2010年I月20日提交的日本專利申請No. 2010-009747，并要求享有其優(yōu)先權(quán)權(quán)益，在此并入其公開的全部。


圖I是示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的皮膚模式圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)的正視圖。圖2是示出了棱鏡片示例的透視圖。圖3是示出了第一示例性實施例的采集皮膚模式圖像時的布置的正視圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第二、第三、第四、第五和第六示例性實施例的操作的流程圖。
圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是第三示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)的正視圖。圖8是示出了第三示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的透視圖。圖9是示出了在采集皮膚模式圖像時第三示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的狀態(tài)的正視圖。圖10是示出了在采集皮膚模式圖像時第三示例性實施例中的皮膚模式圖像采集設(shè)備的狀態(tài)的透視圖。圖11是示出了根據(jù)本發(fā)明第四示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖12是示出了第四示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)的正視圖。 圖13是示出了第四示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的狀態(tài)的透視圖。圖14是示出了第四示例性實施例中使用的薄片示例的頂視圖。圖15是示出了第四示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備采集皮膚模式圖像時薄片和手指的狀態(tài)的透視圖。圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明第五示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖17是示出了第五示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)的正視圖。圖18是示出了當(dāng)采集皮膚模式圖像時第五示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的狀態(tài)的正視圖。圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第六示例性實施例的指紋圖像匹配系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖20是示出了第六示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)的正視圖。圖21是示出了當(dāng)采集皮膚模式圖像時第六示例性實施例中皮膚模式圖像采集設(shè)備的狀態(tài)的正視圖。圖22是示出了使用三角柱棱鏡的指紋采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例的圖。圖23是示出了使用棱鏡片的指紋采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例的圖。圖24是示出了第一示例性實施例中由谷線部分全反射的光的光路示例的圖。圖25是示出了第一示例性實施例中脊線部分中漫射光的光路示例的圖。標(biāo)記說明I 手指2 棱鏡3 光源4圖像傳感器5棱鏡片11，12 薄片13兩層薄片14具有切口的兩層薄片20，21，22 成像單元30，31保持單元
40反射單元50控制單元60圖像校正單元70特征提取單元80匹配單元90存儲單元100，101，102，103皮膚模式圖像采集設(shè)備
141左部附近的部分142上部附近的部分143右部附近的部分200皮膚模式匹配設(shè)備221移動單元
權(quán)利要求
1.一種皮膚模式圖像采集設(shè)備，包括 接觸裝置，其中重疊了兩個透明薄片，使得所述透明薄片之一的近似平坦表面與另一透明薄片的其上形成有溝槽的表面彼此面對，每個透明薄片均具有近似平坦表面，并且在每個透明薄片的另一表面上形成有以單一方向排列的相同形狀的多個溝槽；以及成像裝置，布置為從接觸裝置的其上形成有溝槽的表面接收光，其中接觸裝置利用所述兩個透明薄片中離成像裝置更近的透明薄片，沿著近似法線方向，對從接觸裝置的所述兩個透明薄片中離成像裝置更遠的透明薄片輸出的光進行折射，以及成像裝置通過對光進行拍攝，來采集與離成像裝置更遠的透明薄片相接觸的皮膚的凹凸模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備，其中， 接觸裝置的所述兩個透明薄片具有柔性，以及 在皮膚接觸接觸裝置的情況下，接觸裝置根據(jù)使皮膚接觸接觸裝置的力和皮膚圓度而彎曲，并保持接觸皮膚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備，包括 保持裝置，用于在多個位置處以不固定可移動狀態(tài)來保持接觸裝置的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備，其中， 接觸裝置中與保持裝置進行保持的所述多個位置之一相鄰的每個部分獨立地彎曲，以及 接觸裝置至少在其中間部分處是連續(xù)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備，包括 反射裝置，用于朝著成像裝置的方向，反射皮膚凹凸表面中不面對拍攝裝置的部分的圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備，其中， 成像裝置同時對接觸裝置和接觸裝置的被反射裝置反射的圖像進行拍攝。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備，其中， 多個所述成像裝置分別從多個方向?qū)佑|裝置的不同部分進行拍攝，每個方向是要拍攝的部分的近似法線方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備，包括 移動裝置，用于在多個不同地點移動成像裝置，使得在每個地點，成像裝置從接觸裝置的一部分的近似法線方向?qū)υ摬糠诌M行拍攝。
9.一種皮膚模式匹配系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的皮膚模式圖像采集設(shè)備；以及 皮膚模式匹配設(shè)備，包括 控制裝置，用于控制皮膚模式圖像采集設(shè)備，并從皮膚模式圖像采集設(shè)備讀取由皮膚模式圖像采集設(shè)備采集的皮膚模式圖像； 圖像校正裝置，用于校正由控制裝置讀取的皮膚模式圖像； 特征提取裝置，用于從皮膚模式圖像提取用于匹配的特征，并產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)；以及 匹配裝置，用于基于由特征提取裝置產(chǎn)生的特征數(shù)據(jù)，執(zhí)行皮膚模式匹配。
10.一種皮膚模式米集方法，包括重疊兩個透明薄片，使得所述兩個透明薄片之一的近似平坦表面與另一透明薄片的其上形成有溝槽的表面彼此面對，其中每個透明薄片均具有近似平坦表面，并且在每個透明薄片的另一表面上形成有以單一方向排列的相同形狀的多個溝槽； 利用從接觸裝置的所述兩個透明薄片的視點來看離成像裝置更近的透明薄片，沿著近似法線方向，對從離得更遠的透明薄片輸出的光進行折射，以及 通過折射光，采集與從所述視點來看離得更遠的透明薄片相接觸的皮膚的凹凸模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的皮膚模式采集方法，其中， 透明薄片具有柔性，以及 在皮膚接觸薄片的情況下，透明薄片根據(jù)使皮膚接觸透明薄片的力和皮膚圓度而彎曲，并保持接觸皮膚。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的皮膚模式采集方法，包括 在多個位置處以不固定可移動狀態(tài)來保持透明薄片的端部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的皮膚模式采集方法，其中， 透明薄片中與保持透明薄片的所述多個位置之一相鄰的每個部分獨立地彎曲，以及 每個透明薄片至少在其中間部分處是連續(xù)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的皮膚模式采集方法，包括 朝著所述視點，對透明薄片中不面對所述視點的部分的圖像進行沿著所述部分的近似法線方向的反射。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的皮膚模式采集方法，包括 同時對透明薄片和透明薄片的反射圖像進行拍攝。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的皮膚模式采集方法，包括 從多個方向在多個所述視點處對透明薄片的不同部分拍攝，每個方向是要拍攝的部分的近似法線方向。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的皮膚模式采集方法，包括 在多個不同地點移動成像裝置，使得在每個地點，成像裝置從透明薄片的一部分的近似法線方向?qū)υ摬糠诌M行拍攝。
18.一種匹配方法，包括 校正由根據(jù)權(quán)利要求10至16中任一項所述的皮膚模式采集方法采集的皮膚模式圖像； 從皮膚模式圖像提取用于匹配的特征，并產(chǎn)生特征數(shù)據(jù)；以及 基于所產(chǎn)生的特征數(shù)據(jù)執(zhí)行皮膚模式匹配。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種皮膚模式圖像采集設(shè)備，能夠獲得高對比度小失真的指紋圖像。皮膚模式圖像采集設(shè)備具有接觸裝置，其中重疊了兩個透明薄片，在透明薄片的一個表面上形成有以單一方向排列的相同形狀的多個溝槽；以及成像裝置，被布置為從接觸裝置的形成有溝槽的表面接收光。接觸裝置利用接觸裝置上布置的兩個透明薄片中離成像裝置更近的透明薄片，沿著近似法線方向?qū)碾x成像裝置更遠的透明薄片輸出的光進行折射，從而采集與離成像裝置更遠的透明薄片相接觸的皮膚的模式。
文檔編號G06T1/00GK102713968SQ201180006403
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者樋口輝幸 申請人:日本電氣株式會社