用于陰影檢測(cè)和減弱的多光譜成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于陰影檢測(cè)和減弱的系統(tǒng)和方法。具體而言，本發(fā)明涉及用于使用 多光譜成像技術(shù)來(lái)檢測(cè)和減弱人體皮膚或其它活體物體上的陰影的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 成像系統(tǒng)使得用戶能夠在許多不同光照條件下為多種不同物體和個(gè)體拍照片。然 而，當(dāng)物體的照片是在日光或在帶有室內(nèi)燈的情況下捕獲的時(shí)，在待成像的物體上可能會(huì) 投下陰影。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)用戶在日光下在外面給另一個(gè)人拍攝照片時(shí)，陰影可能通過(guò)介入物 體（例如，通過(guò)樹(shù)或結(jié)構(gòu)）投在這個(gè)人的臉上。這些陰影可能使圖像質(zhì)量降級(jí)并且使人的 皮膚的豐富的細(xì)節(jié)模糊，而這些細(xì)節(jié)在沒(méi)有陰影存在時(shí)可能是照亮的。因此，希望的是用于 檢測(cè)和減弱投在物體上的陰影的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一個(gè)實(shí)施方案中，公開(kāi)了一種用于減弱圖像中的陰影的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。所 述方法可以包括處理包含活體個(gè)體的多光譜圖像數(shù)據(jù)以檢測(cè)多光譜圖像數(shù)據(jù)的活體個(gè)體 部分。另外，所述方法可包含在多光譜圖像數(shù)據(jù)的所檢測(cè)的活體個(gè)體部分中識(shí)別陰影。所 識(shí)別的陰影可以在多光譜圖像數(shù)據(jù)的至少部分中減弱。
[0004] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，公開(kāi)了用于減弱可見(jiàn)光圖像中的陰影的成像系統(tǒng)。所述系 統(tǒng)可以包含活體個(gè)體驗(yàn)證模塊，所述模塊經(jīng)編程以處理包含活體個(gè)體的多光譜圖像數(shù)據(jù)以 檢測(cè)多光譜圖像數(shù)據(jù)的活體個(gè)體部分。所述系統(tǒng)還可以包含陰影識(shí)別模塊，所述模塊經(jīng)編 程以識(shí)別多光譜圖像數(shù)據(jù)的所檢測(cè)的活體個(gè)體部分中的陰影。此外，所述系統(tǒng)可以包含陰 影減弱模塊，所述模塊經(jīng)編程以減弱多光譜圖像數(shù)據(jù)的至少部分中的所識(shí)別的陰影。
[0005] 在又一實(shí)施方案中，公開(kāi)了成像系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)可以包含用于處理包含活體 個(gè)體的多光譜圖像數(shù)據(jù)以檢測(cè)多光譜圖像數(shù)據(jù)的活體個(gè)體部分的裝置。所述系統(tǒng)還可以包 含用于識(shí)別所述多光譜圖像數(shù)據(jù)的所檢測(cè)的活體個(gè)體部分中的陰影的裝置。此外，所述系 統(tǒng)可以包含用于減弱所述多光譜圖像數(shù)據(jù)的至少部分中的所識(shí)別的陰影的裝置。
[0006] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，公開(kāi)了非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒體。所述非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可 讀媒體可以具有存儲(chǔ)在其上的代碼，在執(zhí)行所述代碼時(shí)執(zhí)行包括處理包含活體個(gè)體的多光 譜圖像數(shù)據(jù)以檢測(cè)多光譜圖像數(shù)據(jù)的活體個(gè)體部分的方法。所述方法可包含識(shí)別所述多光 譜圖像數(shù)據(jù)的所檢測(cè)的活體個(gè)體部分中的陰影。另外，所述方法可包含減弱所述多光譜圖 像數(shù)據(jù)的至少部分中的所識(shí)別的陰影。
[0007] 在附圖和下文描述中闡述本說(shuō)明書(shū)中描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。 其它特征、方面和優(yōu)勢(shì)將從描述、圖式和權(quán)利要求書(shū)中變得顯而易見(jiàn)。應(yīng)注意，以下各圖的 相對(duì)尺寸可能未按比例繪制。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖IA是用戶在日光下使用多光譜成像系統(tǒng)捕獲活體個(gè)體的圖像的示意圖。
[0009] 圖IB是說(shuō)明通過(guò)多光譜成像系統(tǒng)所捕獲的圖像中的陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域的圖 IA中所示的圖的放大視圖。
[0010] 圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的陰影減弱系統(tǒng)的示意圖。
[0011] 圖3是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案用于減弱可見(jiàn)光圖像中的陰影的方法的流程圖。
[0012] 圖4是根據(jù)一些實(shí)施方案說(shuō)明用于檢測(cè)可見(jiàn)光和NIR圖像的活體個(gè)體部分的方法 的流程圖。
[0013] 圖5是根據(jù)一些實(shí)施方案說(shuō)明用于識(shí)別所檢測(cè)的活體個(gè)體部分中的陰影的方法 的流程圖。
[0014] 圖6是非陰影像素和陰影像素的測(cè)量強(qiáng)度的直方圖。
[0015] 圖7是根據(jù)一些實(shí)施方案說(shuō)明用于減弱所識(shí)別的陰影的方法的流程圖。
[0016] 圖8A-1到8E是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案在陰影減弱方法的不同階段的實(shí)例圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 系統(tǒng)概沐
[0018] 本文中所公開(kāi)的實(shí)施方案提供用于識(shí)別和減弱投在活體個(gè)體上的陰影的系統(tǒng)、方 法及設(shè)備，例如，投在活人臉上的皮膚上或人類個(gè)體的身體的另一部分上。具體而言，所公 開(kāi)實(shí)施方案可以使用多光譜成像系統(tǒng)識(shí)別和減弱活人皮膚上的陰影。多光譜成像系統(tǒng)可以 包含單獨(dú)的可見(jiàn)光和近紅外（NIR)傳感器，或能夠捕獲可見(jiàn)光和NIR圖像兩者的單個(gè)傳感 器。在各種實(shí)施方案中，多光譜成像系統(tǒng)可經(jīng)配置以捕獲活體個(gè)體的可見(jiàn)光圖像和NIR圖 像這兩者。舉例來(lái)說(shuō)，多光譜成像系統(tǒng)可經(jīng)配置以在日光條件期間捕獲人臉的可見(jiàn)光和NIR 圖像。如本文中所解釋，在日光操作期間，陰影可能投在人臉上，陰影可不合需要地干擾從 臉部獲得的圖像的質(zhì)量。舉例來(lái)說(shuō)，陰影可以在臉上投下深色區(qū)域，這可能隱藏臉部的結(jié)構(gòu) 特征和/或個(gè)體的皮膚的豐富的細(xì)節(jié)。除混淆臉部特征的細(xì)節(jié)之外，投在待成像的人上的 陰影還可以使人的身體的其它部分中的活體個(gè)體的皮膚的細(xì)節(jié)模糊。
[0019] 在本文中所公開(kāi)的各種實(shí)施方案中，投在活體個(gè)體的部分上的陰影（例如，投在 人臉上的陰影）可以得到自動(dòng)地檢測(cè)和減弱。此類自動(dòng)檢測(cè)和減弱可以通過(guò)移除由陰影形 成的深色區(qū)域并且通過(guò)使得人的皮膚或臉部特征的豐富的細(xì)節(jié)將能夠成像而有利地改進(jìn) 圖像質(zhì)量。無(wú)需受到理論限制，即使在陰影下個(gè)體的皮膚的豐富的細(xì)節(jié)也可以成像，這是因 為當(dāng)通過(guò)NIR光照亮?xí)r人的皮膚的獨(dú)特的反射特性。因此，包含在可見(jiàn)光和NIR波長(zhǎng)下成 像的所公開(kāi)的多光譜成像技術(shù)可以使得能夠在活體個(gè)體的皮膚上對(duì)陰影進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和 減弱，而同時(shí)保留人的皮膚的自然的外觀。
[0020] 舉例來(lái)說(shuō)，在一些布置中，可以使用多光譜成像系統(tǒng)對(duì)個(gè)體進(jìn)行成像，所述多光譜 成像系統(tǒng)經(jīng)配置以捕獲具有在大約400nm到大約750nm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的可見(jiàn)光并且還捕 獲具有在大約750nm到大約IlOOnm的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的NIR光。在對(duì)人臉進(jìn)行成像的實(shí)施 方案中，可以采用自動(dòng)臉部檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)人臉。另外，可以檢測(cè)可見(jiàn)光和NIR圖像的活體 個(gè)體部分。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)對(duì)人的臉部成像時(shí)，臉部的活體皮膚部分或像素可以通過(guò)本文中所 公開(kāi)的系統(tǒng)和方法識(shí)別。多光譜成像系統(tǒng)可以至少部分基于人體皮膚在由NIR波長(zhǎng)下的光 照亮?xí)r的獨(dú)特反射特性而檢測(cè)人類個(gè)體的活體皮膚部分。
[0021] 因此可以識(shí)別并且減弱投在皮膚上的陰影。所得到的可見(jiàn)光圖像可以實(shí)質(zhì)上不含 偽影和由投在圖像的活體個(gè)體部分上的陰影誘發(fā)的其它不希望的影響。在一些實(shí)施方案 中，本文中所描述的方法可以通過(guò)所公開(kāi)的系統(tǒng)大體上自動(dòng)地執(zhí)行使得需要最小用戶交 互或不需要用戶交互。投在活體個(gè)體上的陰影的此類自動(dòng)檢測(cè)和減弱可以允許用戶在各種 成像系統(tǒng)上捕獲圖像并且以有效且簡(jiǎn)單的方式自動(dòng)檢測(cè)和減弱陰影。
[0022] 此外，雖然本文中所公開(kāi)的一些實(shí)施方案涉及投在人臉上或人類個(gè)體的活體皮膚 部分上的陰影的檢測(cè)和減弱，但是應(yīng)了解本文中所公開(kāi)的原理和細(xì)節(jié)也可以適用于其它類 型的材料。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)例如植物物質(zhì)等一件植被通過(guò)NIR光照亮并且通過(guò)NIR傳感器成 像時(shí)，NIR光也可以具有獨(dú)特的響應(yīng)特征。實(shí)際上，雖然當(dāng)通過(guò)各種波長(zhǎng)的光（例如，可見(jiàn)光 和NIR波長(zhǎng)）照亮?xí)r所公開(kāi)的許多實(shí)施方案由人體皮膚的校準(zhǔn)和/或理論光學(xué)響應(yīng)產(chǎn)生， 但是熟練的技術(shù)人員將理解也可能的是當(dāng)其它材料通過(guò)各種波長(zhǎng)的光照亮?xí)r校準(zhǔn)和/或 計(jì)算其它材料的光學(xué)響應(yīng)，所述其它材料例如活體植被、動(dòng)物皮膚等。
[0023] 在以下描述中，給出具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)實(shí)例的透徹理解。然而，所屬領(lǐng)域的一般技 術(shù)人員將理解，可在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所述實(shí)例。舉例來(lái)說(shuō)，可以在框圖中示 出電氣組件/裝置，以免用不必要的細(xì)節(jié)混淆所述實(shí)例。在其它實(shí)例中，可詳細(xì)示出此類組 件、其它結(jié)構(gòu)和技術(shù)以進(jìn)一步解釋所述實(shí)例。
[0024] 還應(yīng)注意，可能將所述實(shí)例描述成過(guò)程，這個(gè)過(guò)程被描繪成程序圖、流程圖、有限 狀態(tài)圖、結(jié)構(gòu)圖或框圖。雖然流程圖可以將操作描述成順序過(guò)程，但是許多操作可以并行或 同時(shí)執(zhí)行，并且所述過(guò)程可以重復(fù)。另外，可重新布置操作的次序。過(guò)程在其操作完成時(shí)終 止。過(guò)程可以對(duì)應(yīng)于方法、功能、流程、子例程、子程序等。當(dāng)過(guò)程對(duì)應(yīng)于軟件函數(shù)時(shí)，其終 止可能對(duì)應(yīng)于所述函數(shù)返回到調(diào)用函數(shù)或主函數(shù)，或子程序的類似完成或相似功能。
[0025] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可使用多種不同技術(shù)和技藝中的任一者來(lái)表示信息 和信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，可由電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或磁粒子、光場(chǎng)或光粒子或其任何組合來(lái) 表示在以上描述中始終參考的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、位、符號(hào)以及芯片。
[0026] 圖IA是用戶在日光下使用陰影減弱系統(tǒng)10捕獲活體個(gè)體1的圖像的示意圖。所 說(shuō)明的陰影減弱系統(tǒng)10包含可見(jiàn)光傳感器5和NIR傳感器7。在圖IA中，活體個(gè)體1站立 在樹(shù)2附近。從太陽(yáng)3(或其它光源）發(fā)射的光可以被樹(shù)2部分地遮擋，這可在活體個(gè)體1 的部分上投下陰影，如圖IB中更詳細(xì)地示出的。
[0027] 圖IB是示出了活體個(gè)體1的更多細(xì)節(jié)的圖IA中所示的圖的放大視圖。因?yàn)闃?shù)2 放置在太陽(yáng)3與活體個(gè)體1之間，所以陰影區(qū)域14投在成像的活體個(gè)體1的一部分上。未 被樹(shù)2遮擋的光可以在非陰影的完全照亮的區(qū)域12中成像。在陰影區(qū)域14中捕獲的個(gè)體 1的部分與在非陰影區(qū)域12中捕獲的個(gè)體1的部分相比將在俘獲的圖像中呈現(xiàn)為較暗的。 此外，由于投在個(gè)體1的皮膚15上的陰影，在陰影區(qū)域14中捕獲的個(gè)體皮膚15的豐富的 細(xì)節(jié)可能丟失或降級(jí)。
[0028] 非陰影區(qū)域12可以包含非陰影的活體皮膚部分11和非陰影的非活體皮膚部分 13。非陰影活體皮膚部分11可以是對(duì)應(yīng)于未被陰影遮擋的活體個(gè)體1的皮膚圖像的一或 多個(gè)像素。非陰影的非活體皮膚部分13可以是對(duì)應(yīng)于活體個(gè)體的非活體部分的圖像的一 或多個(gè)像素，例如，衣服或頭發(fā)，或未被圖像中的陰影遮擋的圖像中的非活體物體。
[0029] 類似地，陰影區(qū)域14可以包含陰影的