策用于像素 p (i，j)的深色映射M(i，j)的值小于或等于閾 值Θ，那么方法移動到框55以將像素 p(i，j)識別為圖像的活體皮膚部分內(nèi)的陰影像素。 如果作出決策用于像素 p(i，j)的深色映射M(i，j)的值不小于或等于閾值Θ，那么方法50 移動到框56以將像素 p (i，j)識別為非陰影像素。在將像素識別為陰影像素或非陰影像素 之后，方法50結(jié)束。
[0089] 在一些布置中，陰影的邊界可以使用陰影映射M通過實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)邊緣檢測算法來評 估。此外，可以通過跨越所投的陰影邊界定位半影區(qū)域使陰影邊界平滑。通過定位半影區(qū) 域，可以改進(jìn)下文中相對于圖7描述的陰影減弱方法的精確性。舉例來說，被識別為邊緣或 半影像素的像素可以結(jié)合馬爾可夫隨機(jī)場（MRF)技術(shù)使用以使陰影邊界平滑。
[0090] 此外，為了改進(jìn)下文中相對于圖7解釋的陰影減弱技術(shù)，可以選擇陰影錨定像素 和非陰影錨定像素。相同圖像中的人體皮膚上的陰影像素和非陰影像素的強(qiáng)度分布可以是 高度相關(guān)的。實(shí)際上，陰影錨定像素和非陰影錨定像素可以表示非?？赡茉醋詧D像中的相 同人體皮膚的像素。舉例來說，在一些布置中，陰影錨定像素和非陰影錨定像素可以基于陰 影像素亮度值和非陰影像素亮度值的直方圖計(jì)算。
[0091] 具體而言，陰影像素和非陰影像素可以經(jīng)選擇用于具有高于預(yù)定義閾值的概率的 陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域這兩者中的像素。圖6是非陰影像素和陰影像素的測量強(qiáng)度的直方 圖。在一些實(shí)施方案中，可以丟棄具有對應(yīng)于0.2以下的概率的標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度的像素，使得 陰影錨定像素和非陰影錨定像素可以僅包含具有大于或等于〇. 2的概率的那些像素。具有 對應(yīng)于大于或等于0. 2的概率的強(qiáng)度的相應(yīng)的錨定像素可用于計(jì)算下文中相對于圖7解釋 的亮度分布。用于陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域兩者的所得到的錨定像素可以表示源自相同人體 皮膚區(qū)域的區(qū)域。
[0092] 陰影的減弱
[0093] 圖7是根據(jù)一些實(shí)施方案說明用于減弱所識別的陰影的方法70的流程圖。一般 來說，可以通過朝向非陰影區(qū)域的亮度分布將圖像的所檢測的陰影區(qū)域中的像素的亮度分 布轉(zhuǎn)移而減弱陰影，例如，以在減弱的圖像中使陰影區(qū)域呈現(xiàn)為較亮。在一些實(shí)施例中，系 統(tǒng)在所捕獲的圖像中保留非陰影區(qū)域和非皮膚區(qū)域，同時(shí)使所檢測的陰影區(qū)域呈現(xiàn)為較亮 (例如，減弱陰影），并且同時(shí)還在圖像的陰影區(qū)域中保留人體肌理。另外，實(shí)施例保留人體 皮膚的自然的視覺感知，使得人體皮膚并不呈現(xiàn)為人造的或修改的。
[0094] 為了減弱所檢測的陰影，亮度直方圖可以經(jīng)計(jì)算用于陰影像素和非陰影像素這兩 者。累積分布函數(shù)（CDF)可以經(jīng)計(jì)算用于陰影像素和非陰影像素的直方圖，例如，分別是C ^和Cwjw。陰影區(qū)域和非陰影區(qū)域中的像素可以是匹配的使得陰影和非陰影中的每個(gè)像 素 i的YCbCr空間中的亮度分量可以是相關(guān)的。舉例來說，在一些實(shí)施方案中，陰影像素 和非陰影像素的CDF可以是匹配的，使得針對每個(gè)像素 i的亮度分量Y1，可以識別對應(yīng)的亮 度分量Y1'使得：
[0095] C陰影（Yi) = C非陰影（Yi )，
[0096] 其中1對應(yīng)于陰影區(qū)域中的亮度并且Y/對應(yīng)于非陰影區(qū)域中的亮度。因此，亮 度轉(zhuǎn)移可以評估為：
[0097] Δ = Y，-Y0
[0098] 方法70在框71中開始以生成像素亮度轉(zhuǎn)移的權(quán)重映射W。權(quán)重映射W可用于克 服由活體皮膚檢測方法50和/或陰影檢測方法60誘發(fā)的逐像素誤差，并且可以指示針對 每個(gè)像素的亮度轉(zhuǎn)移的量。權(quán)重映射W因此可以有助于保留人體皮膚的自然外觀。在一些 實(shí)施方案中，權(quán)重映射W可以通過下式計(jì)算：
[0099]
[0100] 其中
[0101] Pt1= μ f 〇 i，
[0102] 以及
[0103] pt2= μ σ 1〇
[0104] 在一些布置中，μ JP σ i可以指示陰影錨定像素的亮度值的平均值和方差。在權(quán) 重映射W中，較大權(quán)重可以指派給皮膚陰影像素，并且較小權(quán)重可以指派給非皮膚和/或非 陰影像素。
[0105] 方法70隨后移動到?jīng)Q策框72,其中作出逐像素減弱技術(shù)是否將用于減弱所檢測 的陰影的決策。如果作出不采用逐像素技術(shù)的決策，那么方法70繼續(xù)到?jīng)Q策框74以用逐 框技術(shù)減弱陰影，如在下文中更詳細(xì)地解釋的。如果作出使用逐像素技術(shù)的決策，那么方法 70移動到框73以在逐像素基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)每個(gè)像素的亮度。具體而言，每個(gè)像素的亮度可以通 過下式調(diào)節(jié)：
[0106] Y' = Y+W. *Δ。
[0107] 因此，活體皮膚部分中的所檢測的陰影可以通過以加權(quán)的量△來調(diào)節(jié)初始亮度Y 而減弱從而使陰影區(qū)域變亮并且改進(jìn)圖像質(zhì)量。
[0108] 在一些情況下，陰影邊界可以是陡峭的或起伏的。為了使陰影邊界平緩和/或平 滑，并且為了改進(jìn)成像皮膚的自然外觀，可以采用方向性平滑化技術(shù)。舉例來說，在一些布 置中，陰影半影映射B可以被定義為：
[0109]
[0110]
[0111] 其中τ是預(yù)定義閾值。因?yàn)镮 I ▽ Y'（i，j) I I表示亮度圖像Υ'的像素 p(i，j) 處的梯度的量值，所以應(yīng)了解陰影半影映射B可以表示其中圖像梯度相對較小的圖像的區(qū) 域，例如，其中陰影邊界是相對平滑的。另外，跨越實(shí)際半影區(qū)域的Y值可以是平滑的，使得 陰影半影映射B中的每個(gè)像素可以在與陰影邊緣相切的方向上是局部平滑的。可以由此保 留陰影邊界的紋理。
[0112] 方法70隨后移動到?jīng)Q策框74以確定逐框減弱技術(shù)是否將在所檢測的陰影上執(zhí) 行。如果回答是否，那么方法70結(jié)束。如果作出將執(zhí)行逐框減弱技術(shù)的決策，那么方法70 移動到框75以調(diào)節(jié)一或多個(gè)像素的塊的亮度值?？梢栽诟鞣N情況中采用框75的逐框技術(shù)， 例如在其中整個(gè)臉部或活體皮膚區(qū)域處于陰影區(qū)域的那些情況中。因?yàn)槟槻康妮^大部分可 以被陰影遮擋，所以逐像素減弱技術(shù)可能無法完全捕獲皮膚的陰影部分中的肌理差異。為 了保留人體皮膚的自然外觀，可以使用逐框方法。舉例來說，圖像可以劃分成一或多個(gè)塊， 并且對比度限制函數(shù)可以獨(dú)立地應(yīng)用于每個(gè)塊的直方圖上。對比度限制函數(shù)可以是具有參 數(shù)以控制速率的固定指數(shù)函數(shù)。相鄰塊的直方圖可以平均化，并且每個(gè)像素的亮度可以使 用四個(gè)鄰近的直方圖色調(diào)映射。權(quán)重可以指派給每個(gè)塊。舉例來說，所指派的權(quán)重可以從 上文所述的權(quán)重映射W中計(jì)算。權(quán)重可以映射對比度限制函數(shù)的速率。在一些布置中，塊 中所有像素的權(quán)重可以平均化。映射函數(shù)可以通過下式確定：
[0113]
[0114] 其中a和b是預(yù)定參數(shù)（例如，在一些布置中a = 4,b = 1)。具有較大權(quán)重的塊 可具有較多陰影，使得可以應(yīng)用較多對比度增強(qiáng)。類似地，具有較小權(quán)重的塊可具有較少陰 影，使得可以應(yīng)用較少對比度增強(qiáng)。
[0115] 方法70隨后移動到框76以在其中采用兩種類型的減弱的情況下混合逐像素和逐 框減弱。舉例來說，α混合可用于并入兩種類型的陰影減弱技術(shù)的優(yōu)勢。具體而言，減弱 的圖像Υ'可以通過下式計(jì)算：
[0116] Υ' = α Υ'逐像素 +(1_ α ) Υ'逐框，
[0117] 其中α從〇變化到1。α的值可以通過用戶或適應(yīng)性地通過系統(tǒng)確定。在一些 布置中，針對所投陰影情況α可以是大約0.75并且針對非所投陰影情況α可以是大約 0.25。另外，色度分量CjPQ可以通過下式調(diào)節(jié)：
[0118]
[0119]
[0120] 因此減弱的圖像可以包含減弱的亮度和色度分量。所得到的圖像質(zhì)量的改進(jìn)可以 減少使捕獲的圖像中的活體皮膚部分模糊的深色部分。一旦圖像已經(jīng)減弱，則方法70結(jié) 束。
[0121] 陰影減弱的實(shí)例
[0122] 圖8Α-1到8Ε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。舉例 來說，圖8Α-1和8Α-2分別是使用NIR傳感器和單獨(dú)的可見光傳感器捕獲的實(shí)例NIR和可 見光圖像。雖然圖8Α-2的可見光圖像是作為附圖中的黑白照片說明的，但是應(yīng)了解原始圖 像是作為彩色RGB圖像捕獲的。如圖8Α-1和8Α-2中示出，活體個(gè)體在日光下在外面成像。 個(gè)體上的帽子在個(gè)體的臉部上投下了大量陰影使得臉部的細(xì)節(jié)被所投的陰影遮擋。
[0123] 圖8B-1說明根據(jù)在上文中詳細(xì)地解釋的圖4的框41計(jì)算的二進(jìn)制皮膚映射。二 進(jìn)制皮膚映射可以表示個(gè)體的活體皮膚像素和非活體皮膚像素。如圖8B-1中所示，方法40 精確地位于圖像中的活體皮膚部分上，例如，位于個(gè)體的臉部和曝露的手臂上。圖8B-2說 明根據(jù)圖4的框43計(jì)算的皮膚映射S。所公開的平滑化功能在通過二進(jìn)制皮膚映射使活體 皮膚像素與非活體皮膚像素之間的皮膚邊界平滑化方面是成功的。
[0124] 圖8C-1說明根據(jù)如上文解釋的圖1的框51生成的深色映射D。如圖8C-1中所 示，深色映射D中的較大值可以表示對應(yīng)于或陰影區(qū)域或僅深色物體的大體上深色物體。 因此，圖8C-1中的較亮（表示較高像素值）的區(qū)域可以對應(yīng)于初始可見光和NIR圖像中的 較暗區(qū)域。舉例來說，個(gè)體臉部中的區(qū)域具有較高像素值，其對應(yīng)于陰影區(qū)域。此外，在深 色映射D中，例如個(gè)體的頭發(fā)和眉毛等深色物體也具有較高像素值。
[0125] 轉(zhuǎn)向圖8C-2,陰影映射F描繪活體皮膚部分內(nèi)的陰影區(qū)域。舉例來說，在圖8C-2 中，皮膚部分中的較大像素值表示陰影的活體皮膚部分，而較小像素值（例如，較暗區(qū)域） 表示圖像的或非陰影部分或深色物體部分。舉例來說，在陰影映射F中，臉部（其被陰影遮 蔽）處于較高像素值處，而眉毛、頭發(fā)和眼睛處于較低像素值處。因此，活體皮膚部分內(nèi)的 陰影區(qū)域大體上由非陰影部分描繪，例如，眉毛、頭發(fā)、眼睛等等。陰影映射F由此能夠區(qū)分 活體皮膚部分中的陰影區(qū)域與非陰影區(qū)域。