静脉成像设备、静脉图像插值方法和程序的制作方法

专利名称：静脉成像设备、静脉图像插值方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及静脉成像设备、静脉图像插值方法和程序。
背景技术：
生物个人认证是未来的网络社会中用于保护权利的相当重要的技术。在金钱、内 容和权利可通过假冒而在网络上随时被盗取的互联网上进行的商业交易中，生物个人认证 作为对仅由加密无法保护的领域进行保护的技术而特别地引人注目。然而，使用指纹和虹 膜的生物个人认证可能无法解决伪造的问题。针对该问题，使用从外部不容易成像的静脉 图案的一部分的个人认证技术因为判断精度以及难以伪造和假冒而有望成为下一代的生 物个人认证。另一方面，在开发用于拍摄静脉图像的成像方法时，因为光源的位置限制严格，所 以难以用平面结构制作成像设备。为了解决该问题，已经提议了使用广角镜头等的方法。 然而，即使使用该方法，也难以限制手指与成像设备之间的距离，而且要求用户必须将手指 放在相同距离处。因此，无法确保认证的可再现性。虽然原理上采用大传感器的接触式或 非接触式设备是理想的，但是大的传感器尺寸由于昂贵的光学材料而导致成本增加。另外， 因为传感器中产生的热噪声与温度的上升成比例地增加，所以当成像过程中外部温度变高 时，产生用于认证的图像的画质下降从而认证精度降低的问题。如上所述，成像设备受外部温度的影响很大，从而知道成像设备的温度很重要。第 2006-349957号日本未审专利申请中公开了一种用于提供具有用于检测曝光设备中使用的 光学构件的温度的温度检测装置和用于调整光学构件的温度以使检测到的温度保持在预 定范围内的温度调整装置的设备。

发明内容
然而，当设备设置有如同第2006-349957号日本未审专利申请中公开的温度检测 装置和温度调整装置时，产生难以生产更小型设备的问题。鉴于此，期望提供一种可以防止由于热噪声引起的画质的恶化并且可以制造更小 型设备的静脉成像设备、静脉图像插值方法和程序。根据本发明的一个实施例，提供了一种静脉成像设备，包括镜头阵列，包括布置 为阵列的多个光接收镜头；近红外发光源，近红外发光源设置在镜头阵列的末端并且向生 物体的一部分发射近红外光；成像元件，包括用于基于由镜头阵列汇聚、在生物体内散射并 且透射穿过静脉的近红外光生成静脉图像数据的静脉图像数据生成区，以及包括被遮光的 像素并且生成从所述被遮光的像素输出的输出值即热噪声输出的热噪声输出数据生成区； 热噪声测量单元，基于从热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据来测量热噪声的幅 度；温度估计单元，基于由热噪声测量单元所测量的热噪声的幅度来估计进行静脉成像处 理的成像温度；以及静脉图像插值单元，使用由静脉图像数据生成区所生成的静脉图像数 据来生成静脉图像，并且基于由温度估计单元估计得到的成像温度来进行静脉图像的插值处理。根据以上配置，热噪声测量单元基于由热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据来测量热噪声的幅度。温度估计单元基于由热噪声测量单元所测量的热噪声的幅度来 估计进行静脉的成像处理的成像温度。静脉图像插值单元使用从静脉图像数据生成区所生 成的静脉图像数据来生成静脉图像，并且基于由温度估计单元所估计的成像温度来进行静 脉图像的插值处理。静脉图像插值单元优选地基于由温度估计单元所估计的成像温度来进行静脉图 像的预定时间段的积分处理和静脉图像的降噪处理中的至少一个。在成像元件中，位于静脉图像数据生成区中的多个像素优选地对应于光接收镜头 中的一个。静脉图像插值单元优选地使用从位于输出用于生成静脉图像的静脉图像数据的 像素周围的像素输出的静脉图像数据进行插值处理。静脉成像设备还可以包括热噪声输出预处理单元，该热噪声输出预处理单元对从 热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据进行预处理，以使热噪声测量单元可以定量 地处理热噪声。热噪声输出预处理单元可以进行累加预定时间段的热噪声输出数据的累积处理 和对热噪声输出数据的峰处理中的至少一个。静脉成像设备还可以包括至少进行成像元件的驱动控制的驱动控制单元。驱动控 制单元可以基于由热噪声测量单元测量得到的热噪声的幅度来控制成像元件的光接收时 间和帧速率中的至少一个。静脉成像设备还可以包括从所述静脉图像中提取静脉图案的静脉图案提取单元。 静脉图案提取单元可以基于由温度估计单元所估计的成像温度来改变用于提取静脉图案 的滤波器的滤波器特性。静脉成像设备还可以包括警告单元，用于在由温度估计单元输出的成像温度等于 或高于预定阈值时发出警告。根据本发明的另一个实施例，提供了一种静脉图像插值方法，包括以下步骤基于 从静脉成像设备的热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据来测量热噪声的幅度，所 述静脉成像设备包括包含布置为阵列的多个光接收镜头的镜头阵列、设置在镜头阵列的末 端并且向生物体的一部分发射近红外光的近红外发光源以及成像元件，所述成像元件包括 基于由镜头阵列汇聚、在生物体内散射并且透射穿过静脉的近红外光生成静脉图像数据的 静脉图像数据生成区以及包含被遮光的像素并且生成从被遮光的像素输出的输出值即热 噪声输出的热噪声输出数据生成区；基于所测量的热噪声的幅度来估计进行静脉的成像处 理的成像温度；以及使用由静脉图像数据生成区所生成的静脉图像数据来生成静脉图像， 并且基于所估计的成像温度来进行静脉图像的插值处理。根据本发明的另一个实施例，提供了一种使控制静脉成像设备的计算机实现以下 功能的程序热噪声测量功能，基于从热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据来测 量热噪声的幅度；温度估计功能，基于通过热噪声测量功能测量得到的热噪声的幅度来估 计进行静脉的成像处理的成像温度；以及静脉图像插值功能，使用由静脉图像数据生成区 所生成的静脉图像数据来生成静脉图像，并且基于通过温度估计功能所估计的成像温度来 进行静脉图像的插值处理，其中静脉成像设备包括包含布置为阵列的多个光接收镜头的镜头阵列、设置在镜头阵列的末端并且向生物体的一部分发射近红外光的近红外发光源、以 及成像元件，所述成像元件包括基于由镜头阵列汇聚、在生物体内散射并且透射穿过静脉 的近红外光生成静脉图像数据的静脉图像数据生成区以及包含被遮光的像素并且生成从 被遮光的像素输出的输出值即热噪声输出的热噪声输出数据生成区。如上所述，根据本发明的实施例，设备可以被生产得更小并且可以防止由于热噪 声引起的画质恶化。


图1是用于说明根据本发明的第一实施例的静脉成像设备的配置的框图；图2是用于说明根据本实施例的静脉成像设备的说明图；图3是用于说明根据本实施例的静脉成像设备的说明图；图4A是用于说明由微镜头阵列拍摄的图像的说明图；图4B是用于说明由微镜头阵列拍摄的图像的说明图；图5是用于说明根据本实施例的成像元件的说明图；图6A是用于说明根据本实施例的成像元件的说明图；图6B是用于说明根据本实施例的成像元件的说明图；图6C是用于说明根据本实施例的成像元件的说明图；图7是用于说明根据本实施例的成像元件的说明图；图8是用于说明根据本实施例的像素选择单元的说明图；图9是用于说明从特定像素获得数据的方法的说明图；图10是用于说明从特定像素获得数据的方法的说明图；图11是用于说明根据本实施例的位移插值方法的流程图；图12是用于说明根据本发明的各个实施例的静脉成像设备的硬件配置的框图。
具体实施例方式以下将参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有 基本上相同的功能和结构的结构元件用相同的参考标号表示并且省略对这些结构元件的 重复说明。将按照以下顺序给出描述。(1)目的(2)第一实施例(1-1)关于静脉成像设备的配置关于成像单元的配置关于成像单元的结构的示例关于由微镜头阵列获得的图像关于成像元件关于图像处理单元的配置关于认证处理单元的配置关于从特定像素获得数据
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(1-2)关于静脉图像插值方法(3)关于根据本发明的各个实施例的静脉成像设备的硬件配置(4)总结〈目的〉在描述根据本发明的各个实施例的静脉成像设备和静脉图像插值方法之前，首先 用对静脉成像设备的概要的说明描述本发明的目的。在生物认证、特别是在静脉认证中，使用将电荷耦合器件(CXD)、互补金属氧化物 半导体(CMOS)等用作成像元件的照相机的方法已被主要使用。然而，这种静脉认证设备比 用于指纹认证的设备大，因而应用于有限的应用范围中。考虑到这一情况，在下述根据本发明的各个实施例的静脉成像设备中，使用镜头 阵列和大传感器的一种即微镜头阵列(MLA)，这使得静脉成像设备可被生产得更薄。另外，大尺寸传感器设备是由硅等制成的，而在使用硅的设备中，热噪声随着温度 上升而增加。特别地，在诸如TFT传感器等用薄膜形成的传感器设备中，高温下的噪声显著 出现，这使得所拍摄的静脉图像严重恶化。此外，由于静脉图像的不断恶化，高温下的认证 精度会降低。鉴于以上问题，下述根据本发明的各个实施例的静脉成像设备意在通过使用成像 元件的成像区域周围的像素来测量热噪声，借助于各温度下各构件的最佳采样和图像处理 自动实现校正。(第一实施例)<关于静脉成像设备的配置>首先，将参照图1至图3详细描述根据本发明的第一实施例的静脉成像设备的配 置。图1是用于说明根据本实施例的静脉成像设备的配置的框图。图2是根据本实施例的 静脉成像设备的平面图。图3是沿图2的A-A线所取得的横截面图。如图1所示，根据本实施例的静脉成像设备10包括例如3个单元，即成像单元、图 像处理单元和认证处理单元，并且还包括存储单元141。成像单元进行对生物体的一部分(例如手指)的成像的处理。如图1所示，该成像 单元主要包括例如微镜头阵列101、近红外发光源105、成像元件109和驱动控制单元121。图像处理单元进行与由成像单元生成的静脉相关的画面数据(图像数据)的获取 时的处理以及对所获得的图像数据的各种图像处理，从而生成存在于生物体内部的静脉的 图像(静脉图像)。如图1所示，该图像处理单元主要包括例如像素数据分割单元123、热 噪声输出预处理单元125、热噪声测量单元127、温度估计单元129、警告单元131、像素选择 单元133、静脉图像插值单元135。认证处理单元进行由图像处理单元生成的静脉图像的认证处理。如图1所示，该 认证处理单元主要包括例如静脉图案提取单元137和认证单元139。[关于成像单元的配置]首先，以下将详细描述成像单元的配置。微镜头阵列(MLA) 101将从后面描述的近红外发光源105发射到生物体的一部分 并且透射穿过生物体内部的静脉的近红外光(以下也称作静脉透射光)汇聚到后面描述的 成像元件109上。如后面所述，该微镜头阵列101包括多个光接收镜头。微镜头阵列101由例如比玻璃材料更易受到热影响的材料制成。通过使用这种材料，可以借助于例如模制 廉价地大批生产任意尺寸的微镜头阵列。这种比玻璃材料更易受到热影响的材料的示例包 括塑料树脂。近红外发光源105将具有预定波长带的近红外光发射到放置在静脉成像设备10 上的生物体的一部分上。因为近红外光具有很好地透射穿过身体组织并被血液中的血红蛋 白(还原血红蛋白)吸收的特性，所以当将近红外光发射到手指、手掌或手背时，分布在手 指、手掌或手背内部的静脉显现为图像中的阴影。显现在图像中的静脉的阴影称作静脉图 案。为了适当地对该静脉图案成像，近红外发光源105发射具有约600nm至1300nm的波长 或者优选地为700nm至900nm的波长的近红外光。如果近红外发光源105所发射的近红外光的波长小于600nm或大于1300nm，则被 血液中的血红蛋白吸收的光的百分比降低，而变得难以获得适当的静脉图案。此外，如果近 红外发光源105所发射的近红外光的波长为大约700nm至900nm，则近红外光被脱氧血红蛋 白和氧化血红蛋白两者特别地吸收，因此可以获得适当的静脉图案。例如可以使用发光二极管(LED)作为这种近红外发光源105。另外，也可以使用能 够发射包含上述波长带的光的发光二极管与光学地限制所发射光的波带的滤光器的组合， 而不是使用具有上述波长带的发光二极管。另外，近红外发光源105可以与对由光源发射 的光的分布进行调整的光量调整滤光器组合起来。对于该近红外发光源105，近红外光发射时序和所发射的近红外光的强度等由后 面描述的驱动控制单元121来控制。成像元件109具有以栅格结构排列的多个像素111的成像表面，并且基于由微镜 头阵列101聚焦的静脉透射光用近红外光生成静脉图像数据。可以使用例如C⑶型图像传 感器、CMOS型图像传感器、薄膜晶体管(TFT)型图像传感器等作为根据本实施例的成像元 件109。成像元件109输出所生成的静脉图像数据。另外，成像元件109可以将所生成的静 脉图像数据记录在后面描述的存储单元141中。此外，在根据本实施例的静脉成像设备10中，如后面所描述的，多个像素111被分 配给微镜头阵列101的一个光接收镜头。因此，在根据本实施例的静脉成像设备10中，由 一个光接收镜头汇聚的近红外光(静脉透射光)用多个像素111成像。该成像元件109的像素扫描时序等由后面描述的驱动控制单元121控制。驱动控制单元121可以由例如CPU(中央处理单元)、R0M(只读存储器)、RAM(随 机存取存储器)等实现。驱动控制单元121进行近红外发光源105和成像元件109的驱动 控制。另外，驱动控制单元121基于与从后面描述的热噪声测量单元127发送的热噪声的 幅度相关的信息至少调整成像元件109的驱动控制。更具体地，驱动控制单元121基于预 定的同步信号来进行成像元件109的光接收时间(快门速度)和成像元件109的帧速率的 驱动控制。驱动控制单元121可以进行与近红外发光源105的近红外光的发射时序和发射 强度相关的驱动控制。更具体地，关于成像元件109的控制，驱动控制单元121执行沿成像元件109的某 一方向的驱动控制作为以像素数为单位控制沿成像元件109的某一方向的像素的这样的 成像元件109的驱动控制。换言之，在沿着根据本实施例的成像元件109的某一方向所取 的剖面图上，认为成像元件109包括例如7个像素。在这种情况下，驱动控制单元121通过在沿该剖面线的方向上将像素分成7组来进行驱动控制。驱动控制单元121在控制近红外发光源105和成像元件109时，可以参照记录在 后面描述的存储单元141中的各种参数和数据库。[关于成像单元的结构的示例]接下来，将参照图2至图6详细描述根据本实施例的成像单元的结构的示例。根据本实施例的静脉成像设备10的微镜头阵列101如图2所示例如包括多个微 镜头103即光接收镜头，且微镜头103以栅格图案排列在预定板上。各个微镜头103例如 如图3所示将通过入射面进入到该微镜头103中的静脉透射光引导至后面描述的成像元件 109(具体地，成像元件109的像素111)。微镜头阵列101是场曲率小且在进深方向上无失 真的镜头阵列，因此通过使用这种微镜头阵列101可以获得适当的图像数据。构成微镜头 阵列101的各个微镜头103的焦点位置被设定在作为静脉成像设备10的成像目标的、存在 静脉V的静脉层的位置处。已知人类皮肤具有包括表皮层、真皮层和皮下组织层在内的3层结构，上述静脉 层存在于真皮层中。真皮层位于手指表面下约0. Imm至0. 3mm处并且具有约2mm至3mm的 厚度。由此，通过将微镜头103的焦点位置设定在真皮层存在的位置处(例如，手指表面下 约1. 5mm至2. Omm的位置处)，可以高效地汇聚透射穿过静脉层的光。此外，布置在根据本实施例的微镜头阵列101中的微镜头103的数量不限于图2 所示的示例。布置在根据本实施例的微镜头阵列101中的微镜头103的数量可以根据要成 像的生物体的尺寸、成像元件109的尺寸等自由地设定。作为近红外发光源105的示例的多个发光二极管例如如图2所示排列在微镜头阵 列101的相对的末端处。排列有发光二极管的末端优选地对应于生物体的一部分(在图2 和图3所示的示例中是手指re)的上端和下端。通过以这种方式排列发光二极管，可以从 手指re的向上和向下方向发射近红外光。此外，根据本实施例的近红外发光源105的数量不限于图2所示的示例，而是可根 据微镜头阵列101的尺寸、近红外发光源105的发射面积等自由地设定。另外，方向性控制板107放置在微镜头阵列101和近红外发光源105之间，例如如 图2和图3所示。该方向性控制板107控制从近红外发光源105发射的直接光12的方向 性，以使直接光12不直接进入到微镜头阵列101的微镜头103中。从近红外发光源105发射的近红外光例如如图3所示向上方传播到手指TO的表 面，并且作为直接光12进入到手指re内。因为人体是近红外光的适宜散射体，所以进入到 手指re内的直接光12传播同时在所有方向上散射。这种散射光的一部分作为背面散射光 13通过上述静脉层从背面行进到手指表面，并在途中透过静脉V。透过静脉的静脉透射光 进入到构成微镜头阵列101的各个微镜头103中。此处，方向性控制板107放置在相邻微镜头103间的边界处。该方向性控制板107 使得可以控制静脉透射光的方向性，且进入到各个微镜头103中的光可以与相邻的微镜头 103分开。因而，在根据本实施例的静脉成像设备10中，可以选择要汇聚在成像元件109 (具 体地，像素111)上的静脉透射光。[关于由微镜头阵列获得的图像]接下来，将参照图4A和图4B详细描述由微镜头阵列获得的图像的特征。图4A和图4B是用于说明由微镜头阵列拍摄的图像的说明图。一般地，如果某一图像是通过使用微镜头阵列拍摄的，则例如如图4A所示，所拍 摄的图像是相对于原始图像其上下侧和左右侧分别颠倒的图像。另外，因为多个像素111 被分配给一个光接收镜头(微镜头103)，所以针对分配给一个微镜头103的全部像素111 产生上下侧和左右侧颠倒的图像。例如，如图4B所示，如果9(3X3)个像素111被分配给 一个微镜头103，则针对9个像素111的每一个产生上下侧和左右侧颠倒的图像。如后所述，根据本实施例的静脉成像设备10使用由与微镜头103之一对应的多个 像素111的每一个生成的图像数据来进行图像的插值处理。[关于成像元件]接下来，将参照图5和图6A至图6C详细描述根据本实施例的静脉成像设备10的 成像元件109。图5和图6A至图6C是用于说明根据本实施例的成像元件的说明图。在根据本实施例的静脉成像设备10的成像元件109中，成像元件109内形成像素 111的区域例如如图5所示被划分成两个区域151和153。其中的一个区域151是用于生 成静脉图像数据的静脉图像数据生成区。另一个区域153是生成用于估计热噪声的幅度的 热噪声输出数据的热噪声输出数据生成区。在静脉图像数据生成区151中，多个像素(未示出)排列成阵列，由微镜头阵列 101的多个微镜头103汇聚的静脉透射光到达像素111。由静脉图像数据生成区151输出 的静脉图像数据是与生成该图像数据的像素所检测的光强度相关的数据。在热噪声输出数据生成区153中，多个像素(未示出)排列成阵列。如图5所示， 热噪声输出数据生成区153被例如遮光膜155遮挡，以使得外部光不会进入到热噪声输出 数据生成区153中。因此，从该热噪声输出数据生成区153输出的数据不是作为由该区域 中包含的像素对外部光进行检测的结果而生成的数据，而是与取决于设备内的温度或外界 温度而产生的热噪声相关的数据。设置在该成像元件109上的热噪声输出数据生成区153 的尺寸可以根据与成像元件109 —起使用的微镜头阵列101的尺寸来确定。例如，如图5所示，上述热噪声输出数据生成区153可以沿成像元件109的一边设 置在成像元件109的一端。或者，如图6A和图6B所示，热噪声输出数据生成区153可以沿 成像元件109的相对边设置、或如图6C所示可以沿成像元件109的4条边设置。[关于图像处理单元的配置]接下来，返回参照图1。将详细描述根据本实施例的静脉成像设备10的图像处理 单元的配置。像素数据分割单元123由例如CPU、ROM和RAM实现。如图7所示，例如，像素数 据分割单元123基于从驱动控制单元121输入的用于扫描成像元件109的脉冲来判断从成 像元件109发送的像素数据是从成像元件109的两个区域中的哪个输出的。如图7所例示 的，为了获得来自成像元件109的两个区域的输出，使用三种脉冲，即成像元件的垂直(或 水平)方向上同步用的脉冲、热噪声输出获取脉冲、静脉图像数据获取脉冲。因此，像素数 据分割单元123可以根据这些脉冲来判断是发送热噪声输出数据还是发送静脉图像数据。像素数据分割单元123将热噪声输出获取脉冲为高(Hi)状态时间段内获得的数 据(即热噪声输出数据)发送至后面描述的热噪声输出预处理单元125。另外，像素数据分 割单元123将用于获得静脉图像数据的脉冲为高状态时间段内获得的数据(即静脉图像数据)发送至后面描述的像素选择单元133。热噪声输出预处理单元125由例如CPU、ROM、RAM等实现。热噪声输出预处理单元 125对从像素数据分割单元123发送的热噪声输出数据进行预处理以使得后面描述的热噪 声测量单元127能够定量地处理热噪声。上述预处理的示例包括累加预定时间段的热噪声 输出数据的累积处理和对热噪声输出数据进行的峰处理。热噪声输出预处理单元125可以 实施累积处理和峰处理中的至少一个。或者，热噪声输出预处理单元125可以实施累积处 理和峰处理两者，并且可以包括这些处理以外的预处理。从热噪声输出数据生成区153输出的热噪声输出数据是随时间变化的不稳定的 输出。通过进行上述处理，可以使热噪声输出数据中包含的表示热噪声输出的数值稳定在 可以被定量地评价的程度。由此，可以改进由后面描述的热噪声测量单元127进行的测量 处理的精度。热噪声输出数据生成区153将进行了预处理的热噪声输出数据发送至热噪声测 量单元127。热噪声测量单元127由例如CPU、ROM、RAM等实现。热噪声测量单元127分析由 热噪声输出预处理单元125发送的热噪声输出数据，并且测量成像元件109中产生的热噪 声的幅度。热噪声测量单元127将热噪声的测量结果作为热噪声信息发送至驱动控制单元 121和温度估计单元129。驱动控制单元121可以根据从热噪声测量单元127发送的热噪声的幅度降低成像 元件109的驱动频率，并且可以控制成像元件109的光接收时间(即快门速度)和帧速率。 随着热噪声增大，从成像元件109输出的数据的S/N(信噪)比降低。因而，驱动控制单元 121可以通过降低成像元件109的驱动频率、增加光接收时间以及减慢帧速率，来防止由热 噪声引起的数据信号的S/N比降低。温度估计单元129由例如CPU、R0M、RAM等实现。温度估计单元129基于热噪声信 息即与从热噪声测量单元127发送的热噪声的幅度有关的信息来估计设备进行成像处理 的温度(成像温度)。此处，静脉成像设备10进行成像处理的温度可以是安装静脉成像设 备10的位置处的外部温度，或者可以是静脉成像设备10达到的温度。温度估计单元129 具有包含有在成像元件109中产生的热噪声的幅度与进行成像处理的温度之间的对应关 系在内的数据库。温度估计单元129基于该数据库根据热噪声的幅度估计温度。数据库可 以通过表示这两个参数之间的关系的表达式来表达该对应关系。例如，上述数据库可以在静脉成像设备10的生产过程中通过一边改变温度一边 测量所产生的热噪声的幅度来生成。这样生成的数据库包含各个静脉成像设备10特有的 热噪声的特征，从而可以精确地估计设备中产生的热噪声和温度之间的关系。温度估计单元129可以基于温度的估计结果来估计从成像元件109输出的数据信 号的S/N比的降低。例如，该S/N比的降低的程度可以通过使用供明确组装设备时的温度和 S/N比之间的关系用的评价实验等的结果而预先生成数据库并通过使用这样生成的数据库 来估计。温度估计单元129将温度的估计结果(例如表示当前温度是70°C的信息)发送至 后面描述的警告单元131、像素选择单元133、静脉图像插值单元135和静脉图案提取单元 137。当温度估计单元129估计例如S/N比降低的程度时，温度估计单元129可以发送估计结果(例如表示预期降低约IOdB的信息)以及温度的估计结果。警告单元131由例如CPU、ROM、RAM等实现。警告单元131参照从温度估计单元 129发送的温度的估计结果等，并且当静脉成像设备10的温度或外界温度等于或高于预定 阈值时，警告单元131判断难以进行正常的静脉成像处理(乃至静脉认证处理)，从而输出警告。另外，当警告单元131从后面描述的认证单元139接收到表示从某一用户获得的 静脉图案的认证失败了预定次数或更多的信息时，警告单元131可以判断设备自身处在不 允许设备进行正常工作的环境下，从而可以输出警告。另外，当警告单元131判断温度达到设备不能进行正常的静脉成像处理(乃至静 脉认证处理)的水平时，警告单元131可以停止由设备自身实施的静脉成像处理和静脉认 证处理。像素选择单元133由例如CPU、ROM、RAM等实现。像素选择单元133从与微镜头 103之一对应的多个像素111中选择生成用于生成静脉图像的静脉图像数据的像素。以下 将参照图8描述像素选择单元133所进行的像素选择处理。图8是用于说明像素选择单元 133所进行的像素选择处理的说明图。图8示出了以下情况微镜头阵列101中的一个微镜头103对应于8X8 = 64个 像素111，并且微镜头103是将物体的尺寸缩小一半的镜头。在这种情况下，物体的尺寸缩 小至一半大小。从而通过使用64个像素中位于中央部分的4X4= 16个像素可以获得物 体的图像数据。即使在这种情况下，来自物体的光也聚焦在中央部分的像素以外的像素上， 从中央部分的4X4= 16个像素以外的部分获得的图像数据也可以用于生成物体图像。在这时，充当像素选择的基准单元的基准单元区域如上所述由于微镜头103的倍 率是包括4X4= 16个像素的区域。另外，如果没有图像聚焦位置的偏差等，则由微镜头 103汇聚的光聚焦在8X8 = 64个像素的基本上中央的部分。因而，像素选择单元133从与 微镜头103之一对应的8X8个像素中选择位于中央部分的4X4个像素。另外，像素选择单元133参照从温度估计单元129发送的温度的估计结果，并且当 预期从像素111输出的数据信号的S/N比降低时，像素选择单元133还选择位于基准单元 区域周围并检测光的像素。像素选择单元133将关于这样选择的像素的信息(例如用于指定所选像素的信 息)和从所选像素获得的静脉图像数据发送至后面描述的静脉图像插值单元135。静脉图像插值单元135由例如CPU、ROM、RAM等实现。静脉图像插值单元135基于 从像素选择单元133发送的静脉图像数据生成静脉图像。另外，静脉图像插值单元135基 于关于从温度估计单元129发送的温度的信息(表示温度的信息、关于S/N比的降低的估 计结果等)对所生成的静脉图像进行插值处理。当生成静脉图像时，静脉图像插值单元135基于从温度估计单元129发送的关于 温度的信息对静脉图像数据中包含的输出值进行校正。更具体地，静脉图像插值单元135 不使用静脉图像数据中包含的输出值本身生成图像，而是基于以下表达式1进行输出值的 校正。校正后的输出值=(数据输出值_黑电平基准值)/(白电平基准值-黑电平基准 值) (表达式1)
在上述表达式1中，黑电平基准值是当成像元件109对单纯黑色的图像成像时从 成像元件109输出的数据的输出值，而白电平基准值是当成像元件109对单纯白色的图像 成像时从成像元件109输出的数据的输出值。在上述表达式1中，数据的输出值是当成像 元件109对物体成像时由成像元件109输出的数据的输出值。当成像温度变高时，相对于数据输出值热噪声的比率增加，从而图像的对比度降 低，且整体图像变白。鉴于此问题，根据本实施例的静脉图像插值单元135基于从温度估计 单元129发送的关于温度的信息来改变黑电平基准值的值，并自动地防止由热噪声的增加 引起的图像恶化。更具体地，在上述表达式1中，设置被乘以常温时的黑电平基准值的校正 系数，并且静脉图像插值单元135基于从温度估计单元129发送的关于温度的信息调整该 校正系数的值。由静脉图像插值单元135进行的插值处理的示例包括所生成的静脉图像的降噪 处理。或者，静脉图像插值单元135可以根据从温度估计单元129发送的关于温度的信息对 多个帧图像进行积分处理并进行用于改善静脉图像的画质的处理。当对多个帧图像进行积 分时，进行处理要花更多时间，从而静脉成像设备10的用户必须等待更长时间。然而，可以 限制因环境温度等造成的不能对静脉成像(乃至不能执行静脉认证处理)的情形的发生。另外，静脉图像插值单元135可以根据从温度估计单元129发送的关于温度的信 息例如使用多抽头插值滤波器进行以下插值处理。如图8所示，静脉图像插值单元135可 以不仅使用从基准单元区域中包含的像素获得的图像数据，还使用从位于基准单元区域周 围并检测光的像素获得的图像数据来进行静脉图像的插值处理(合成处理)。以上处理使 得即使在S/N比随热噪声增加而降低时也可以改善静脉图像的画质(S/N比)。静脉图像插值单元135将进行了插值处理的静脉图像发送至后面描述的静脉图 案提取单元137。[关于认证处理单元的配置]静脉图案提取单元137由例如CPU、ROM、RAM等实现。静脉图案提取单元137具有 例如对从静脉图像插值单元135发送的静脉图像进行静脉图案提取的预处理的功能、提取 静脉图案的功能和进行静脉图案提取的后处理的功能。上述静脉图案提取的预处理的示例包括从静脉图像中检测手指的轮廓并识别手 指位于静脉图像的哪个位置的处理、以及使用检测出的手指的轮廓来旋转所拍摄的图像并 校正所拍摄图像的角度的处理。上述静脉图案的提取是通过对完成了轮廓检测处理和角度校正处理的所拍摄的 图像应用差分滤波器来进行的。差分滤波器是在所关注的像素和相邻像素之间的差分大的 部分处输出较大的值作为输出值的滤波器。换言之，差分滤波器是通过使用所关注的像素 和其相邻像素之间的灰度值的差分的运算来增强图像中的线或边缘的滤波器。一般地，如果使用滤波器h(x，y)对以二维平面上的栅格点(x，y)作为变量的图像 数据u(x，y)进行滤波，则如以下表达式2所示生成图像数据v(x，y)。在表达式2中“*” 表示卷积积分。v(x, y) - u(x, y) * h(x, y)=Y^h{ml,m2yi(x-mx,y-m2)
Wi1 W2
在根据本实施例的静脉图案的提取中，可以使用诸如一次空间微分滤波器或二次 空间微分滤波器等微分滤波器作为上述差分滤波器。一次空间微分滤波器是计算所关注的 像素与水平方向和垂直方向上相邻的像素之间的灰度值的差分的滤波器，而二次空间微分 滤波器是对于所关注的像素提取灰度值的差分的变化量大的部分的滤波器。可以使用以下高斯拉普拉斯(LOG)滤波器作为二次空间微分滤波器。LOG滤波器 (表达式4)由高斯滤波器(表达式3)的二阶导数表示，即使用高斯函数的平滑滤波器。在 以下表达式3中，ο表示高斯函数的标准差，即表示高斯滤波器的平滑程度的变量。另外， 以下表达式4中的ο是与表达式3中同样的表示高斯函数的标准差的参数，并且可以通过 改变σ的值改变当进行LOG滤波时的输出值。
上述静脉图案提取的后处理的示例包括对应用了差分滤波的所拍摄的图像进行 的阈值处理、二值化处理和细化处理。在以上后处理之后，可以提取静脉图案的轮廓。根据本实施例的静脉图案提取单元137可以根据从温度估计单元129发送的关 于温度的信息来改变上述滤波器的滤波器特性(例如，表示滤波器的各个表达式中的系数 值)。如上所述，静脉图像插值单元135根据由高温造成的热噪声的增加进行适当的图像插 值处理。由于该插值处理，可能会发生采用仍以用于在常温下提取静脉图案的方式设定的 滤波器无法进行适当的静脉图案的提取处理的情况。鉴于此问题，静脉图案提取单元137 根据关于温度的信息来改变滤波器特性，由此从即使在高温下拍摄的图像中也可以提取适 当的静脉图案。静脉图案提取单元137将这样提取的静脉图案和轮廓发送至后面描述的认证单 元139。此外，静脉图案提取单元137可以将提取的静脉图案和轮廓存储在后面描述的存储 单元141中。静脉图案提取单元137还可以将进行各个处理时生成的参数、处理的进展等 存储在存储单元141中。认证单元139由例如CPU、ROM、RAM等实现。认证单元139通过将由静脉图案提取 单元137生成的静脉图案与已登记的模板做比对来对静脉图案进行认证。静脉图案认证单元139基于由静脉图案提取单元137生成的静脉图案和已登记的 静脉图案的模板对所生成的静脉图案进行认证。静脉图案认证单元139请求后面描述的 存储单元141公开所登记的静脉图案，并将所获取的登记静脉图案和从静脉图案提取单元 137传送的静脉图案做比较。登记静脉图案和所传送的静脉图案之间的比较可以例如基于如下计算的相关系数来执行。在作为比较结果而判断登记静脉图案与所发送的静脉图案类 似的情况下，认证单元139判断所发送的静脉图案的认证成功。当判断登记静脉图案与所 发送的静脉图案不类似时，认证单元139判断认证失败。相关系数是由以下表达式5定义的，它是表示两个数据χ = IxJ和y = {yj之间 的相似度的统计学指标，是从-1到1的实数值。如果相关系数指示为接近1的值，则意味 着两个数据相似，而如果相关系数指示为接近0的值，则意味着2个数据不相似。另外，如 果相关系数指示为接近-1的值，则意味着两个数据的符号相反。
表达式 5)(表达式 5)无数据χ的平均值歹数据y的平均值另外，认证单元139可以将认证结果与认证时刻等关联起来，并将认证结果作为 认证历史记录在存储单元141中。通过生成以上认证历史，可以知道是谁请求了静脉图案 认证以及请求者何时请求了静脉图案认证，而且还知道谁使用了静脉成像设备10以及用 户何时使用了静脉成像设备10。另外，当从某一用户获得的静脉图案的认证失败了预定次数或更多时，认证单元 139将表示认证处理已失败了预定次数或更多的消息发送至警告单元131。通过将这种信 息发送至警告单元131，当判断由于环境温度造成的热膨胀等而不能进行正常的静脉认证 处理时，可以警告静脉成像设备10的用户不能正常地进行认证。存储单元141存储静脉成像设备10的用户的登记静脉图案和与登记静脉图案关 联的其它数据。除了这些数据以外，存储单元141还可存储由成像单元生成的静脉图像数 据、由静脉图像插值单元133生成的静脉图像和由静脉图案提取单元137提取的静脉图案 等。此外，在存储单元141中可以存储静脉图像插值单元135进行的插值处理中所必需的 各种程序、数据等。另外，除了这些数据以外，存储单元141还可存储当静脉成像设备10进 行某项处理时需要存储的各种参数或处理的进展、各种数据库等。该存储单元141可以被 成像单元、图像处理单元和认证处理单元中包含的各处理单元自由地读写。[关于从特定像素获得数据]以下将参照图9和图10详细描述从特定像素获得数据的方法。图9和图10是用 于说明从特定像素获得数据的方法的说明图。根据本实施例的静脉成像设备10的成像元件109是多层元件。例如，图9示出了 成像元件109是由3层构成的多层元件这一情况的示例。在根据本实施例的静脉成像设备10中，成像元件10沿手指的纵向即沿图中y轴 的方向进行行扫描。以下将沿图中y轴的方向称作垂直方向，将与垂直方向正交的方向即 沿图中χ轴的方向称作水平方向。如图9所示，在根据本实施例的静脉成像设备10中，图像数据由驱动控制单元121 以水平行为单位沿垂直同步的时间轴输出。换言之，将某些沿水平方向布置的像素的数据 同步地输出至图9所示的第一层，将某些沿水平方向布置的像素的数据输出至第二层，并且将某些沿水平方向布置的像素的数据输出至第三层。以这种方式，根据驱动控制单元121 的控制，成像元件109可按多层输出。因此，像素选择单元133可以将关于要选择的像素的信息发送至驱动控制单元 121，而驱动控制单元121可以选择多层元件的某一层所得的输出，并通过时序控制选择水 平行上的特定像素。 在图9所示的示例中，已经描述了分开驱动垂直同步行的方法。或者如图10所示， 也可以借助于电路在水平行内进行分开驱动。在图10所示的示例中，在同一水平行上存在3种像素111，即将数据输出至第一水 平层的像素、将数据输出至第二水平层的像素和将数据输出至第三水平层的像素。因此，通 过选择多层元件的某一层所得的输出并进行用于选择垂直行上特定像素的时序控制，驱动 控制单元121可以选择由任意像素提供的数据。或者，可以组合使用垂直行内的分开驱动和水平行内的分开驱动。以上已经描述了根据本实施例的静脉成像设备10的功能的示例。上述各个元件 可以使用通用的组件或电路构成，或者可以由各个元件的功能所专用的硬件构成。另外，各 个元件的功能可以完全由CPU等实现。从而可以根据实现本实施例时的技术水平来适当地 改变要使用的配置。此外，可以编写用于实现根据本实施例的静脉成像设备的上述各个功能的计算机 程序，并且在可对具有微镜头阵列、近红外发光源和成像元件的成像设备进行控制的个人 计算机等中实现该计算机程序。还可以设置存储上述计算机程序的计算机可读记录介质。 记录介质可以是例如磁盘、光盘、磁光盘和闪存。或者，上述计算机程序可以不使用记录介 质而是经由网络分发。根据本实施例的静脉成像设备10可以在诸如计算机或服务器等的信息处理设 备、诸如便携式电话或PHS等移动终端或便携信息终端(PDA)、自动柜员机(ATM)、访问管理 设备中实施。另外，根据本实施例的静脉成像设备10可以在诸如游戏机、游戏机的控制器 等各种设备上实施。在以上说明中，假设先前作为模板登记的登记静脉图案被记录在静脉成像设备10 内。或者，登记静脉图案可以存储在诸如DVD介质、蓝光介质、致密闪存(注册商标)、记忆 棒或SD存储卡等记录介质、配备有非接触型IC芯片的IC卡或电子设备等中，或者可以存 储在经由诸如互联网等通信网络连接至静脉成像设备10的服务器中。<关于静脉图像插值方法>接下来，将参照图11详细描述根据本实施例的静脉成像设备所执行的静脉图像 插值方法。图11是用于说明根据本实施例的静脉图像插值方法的流程图。首先，静脉成像设备10的用户将诸如手指等生物体的一部分放置在静脉成像设 备10的微镜头阵列101上。静脉成像设备10的成像单元执行对放置在其上的生物体的一 部分的成像处理(步骤S101)。另外，静脉成像设备10的热噪声输出预处理单元125针对从成像元件109的热噪 声输出数据生成区153输出的数据，进行用于累加预定时间段的热噪声输出数据的累积处 理和对热噪声输出数据进行的峰处理。另外，热噪声测量单元127基于从热噪声输出预处 理单元125发送的热噪声输出数据来进行热噪声的测量处理(步骤S103)。热噪声测量单元127将热噪声的测量结果发送至驱动控制单元121和温度估计单元129。此处，驱动控制 单元121根据所发送的热噪声的测量结果来进行成像元件109的驱动控制(步骤S105)。此后，温度估计单元129基于从热噪声测量单元127发送的热噪声的测量结果估 计成像处理过程中的温度(步骤S107)。此外，温度估计单元129还可以基于所估计的温度 估计S/N比的降低程度。温度估计单元129将温度估计结果和包含S/N比的降低程度的估 计结果等在内的与温度相关的信息发送至警告单元131、像素选择单元133、静脉图像插值 单元135和静脉图案提取单元137。关于温度的信息被发送至的警告单元131对温度的估计结果作出判断(步骤 S109)，并判断温度是否超过需要警告的阈值。当温度达到需要警告的水平时，静脉成像设 备10在显示屏幕上输出警告(步骤S111)。当温度还未达到需要警告的水平时，像素选择单元133基于接收到的关于温度的 信息执行像素的选择处理。更具体地，像素选择单元133针对构成微镜头阵列101的各个 微镜头103，从对应于微镜头103之一的多个像素中选择输出用于生成静脉图像的图像数 据的像素。接下来，静脉图像插值单元135通过使用从像素选择单元133所选的像素获得的 图像数据来生成静脉图像，此后，静脉图像插值单元135根据成像处理过程中的温度对所 生成的静脉图像进行图像插值处理(步骤S113)。更具体地，静脉图像插值单元135进行多 个帧图像的积分处理、降噪处理和使用邻近像素的图像的插值处理。当完成了图像的插值处理时，静脉图像插值单元135将进行了插值处理的静脉图 像发送至静脉图案提取单元137。静脉图案提取单元137通过根据成像时的温度改变用于 提取静脉图案的滤波器的滤波器特性，从所发送的静脉图像中提取静脉图案(步骤S115)， 并且将所提取的静脉图案发送至认证单元139。认证单元139通过使用从静脉图案提取单元137发送的静脉图案和存储在存储单 元141等中的登记静脉图案(模板)，来进行所发送的静脉图案的认证处理(步骤S117)。根据上述过程，可以自动地对由高温下的热噪声造成的画质的恶化进行插值。在以上说明中，在生物体的成像处理后进行热噪声的测量处理和成像处理过程中 的温度的估计处理。或者，静脉成像设备10可以在进行生物体的成像处理之前预先进行热 噪声的测量处理和成像处理过程中的温度的估计处理。〈关于硬件配置〉以下将参照图12详细描述根据本发明的实施例的静脉成像设备10的硬件配置。 图12是用于说明根据本发明的实施例的静脉成像设备10的硬件配置的框图。静脉成像设备10包括微镜头阵列101、近红外发光源105和成像元件109，此外， 静脉成像设备10还包括CPU 90UROM 903和RAM 905。另外，静脉成像设备10还包括主机 总线907、桥接器909、外部总线911、接口 913、输入装置915、输出装置917、存储装置919、 驱动器921、连接端口 923和通信装置925。CPU 901用作处理单元和控制单元，它根据存储在ROM 903、RAM905、存储装置919 或可移除记录介质927中的各种程序来控制静脉成像设备10内的全部或部分操作。ROM 903存储CPU 901所使用的程序、处理参数等。RAM 905主要存储CPU 901在运行中所使用 的程序、在运行过程中变化的参数等。CPU 901、ROM 903和RAM 905通过作为诸如CPU总线等的内部总线的主机总线907相互连接。主机总线907经由桥接器909连接至诸如外围组件互连/接口(PCI)总线等外部 总线911。输入装置915是例如鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关和控制杆等由用户操作的操作装置。另外，输入装置915可以是使用红外线或其它无线电波的远程控制装置(或者 遥控器)，或是与静脉成像设备10的操作兼容的、诸如便携式电话或PDA等外部连接装置 929。此外，输入装置915包括例如基于由用户使用上述操作装置输入的信息而生成输入信 号并将其输出至CPU 901的输入控制电路。静脉成像设备10的用户通过操作该输入装置 915可以向静脉成像设备10输入各种数据或给出处理操作的指令。输出装置917包括能够从视觉或听觉上将获得的信息通知给用户的设备。这种设 备的示例包括诸如CRT显示装置、液晶显示装置、等离子体显示装置、EL显示装置或灯等显 示装置、诸如扬声器或耳机等声音输出装置、或打印机、便携式电话或传真机。输出装置917 输出例如通过静脉成像设备10进行的各种处理获得的结果。具体地，显示装置将由静脉成 像设备10的各种处理获得的结果显示为文本或图像。声音输出装置将包含再生的声音数 据、音响数据等在内的声音信号变换成模拟信号并将其输出。存储装置919是配置作为静脉成像设备10的存储单元的示例的用于数据存储的 装置。存储装置919可以包括诸如硬盘驱动器(HDD)等磁存储装置、半导体存储装置、光存 储装置、磁光存储装置等。该存储装置919存储例如由CPU 901运行的程序、各种数据或从 外部获取的各种数据。驱动器921是供记录介质用的读/写器，它内置于或连接至静脉成像设备10。驱 动器921读取记录在连接其上的诸如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器等可移除记录介 质927中的信息并且将该信息输出至RAM905。另外，驱动器921可以将信息写入连接其上 的诸如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器等可移除记录介质927中。可移除记录介质927 的示例包括DVD介质、HD-DVD介质和蓝光介质。此外，可移除记录介质927的示例包括致 密闪存(注册商标)(CF)、记忆棒或安全数字(SD)存储卡。另外，可移除记录介质927可以 是配备有非接触型IC芯片的集成电路(IC)卡或电子设备。连接端口 923是用于将装置直接连接至静脉成像设备10的端口。连接端口 923 的示例包括通用串行总线(USB)端口、诸如i.Link等IEEE1394端口和小型计算机系统接 口(SCSI)端口。此外，连接端口 923的示例包括RS-232端口、光声端子、高清晰度多媒体 接口(HDMI)端口。通过将外部连接装置929连接至连接端口 923，静脉成像设备10可以从 外部连接装置929直接获取各种数据或者将各种数据提供给外部连接装置929。通信装置925是例如由用于连接至通信网络931的通信装置等构成的通信接口。 通信装置925可以是用于有线或无线局域网(LAN)、蓝牙或无线USB(WUSB)的通信卡。或 者，通信装置925可以是光通信用的路由器、非对称数字用户线路(ADSL)用的路由器、或各 种通信用的调制解调器。该通信装置925可以例如遵照诸如TCP/IP等规定协议在互联网 上或与其它通信装置发送和接收信号等。另外，连接至通信装置925的通信网络931包括 有线或无线网络等，并且可以是互联网、家庭LAN、红外数据通信(网络)、无线电波通信、卫 星通^[曰等ο以上已经描述了可以实现根据本发明的各个实施例的静脉成像设备10的功能的硬件配置的示例。上述各个元件可以使用通用的组件或电路构成，或者可以由各个元件的 功能所专用的硬件构成。因此可以根据实现本实施例时的技术水平来适当地改变要使用的
配置。 〈总结〉如上所述，根据本发明的各个实施例，可以实现自动获得成像元件的工作状态、从 而即使当成像元件处在例如摄氏70度这样的严酷环境下也能进行生物体的认证和成像的 静脉成像设备。通过自动获得成像元件的工作状态，可以执行自适应驱动方法和图像信号 处理，并且可以不依赖于温度而实现用于生物认证的图像获取和认证处理。根据本发明的各个实施例的成像元件除了具有用于生成静脉图像数据的成像区 域外还具有遮挡外部光的区域。通过检测该区域中的噪声(热噪声)检测到由工作温度造 成的噪声的增加。由于根据本实施例的静脉成像设备可以用检测到的噪声估计设备的相对 温度变化，因此可以根据该温度变化信息来改变成像元件的驱动控制方法和图像信号处理 方法。根据本发明的各个实施例的静脉成像设备可以通过测量与图像传感器等同的专 用像素的噪声水平而精确地执行快门速度和帧的累加处理、图像信号处理等。由于用于检 测噪声的区域可以设置在成像元件内，因此可以获得不影响设备的生产成本的结构。通过 时间上分开地导入关于噪声的数据和所拍摄的图像数据，从而用于导入关于噪声的数据的 驱动电路也可以用于导入所拍摄的图像数据。本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组 合、子组合和改变，只要这些修改、组合、子组合和改变在所附权利要求或其等同内容的范 围内。本申请包含与2009年5月14日提交于日本专利局的日本在先专利申请JP 2009-117986中所公开主题相关的主题，所述日本在先专利申请的全部内容通过引用合并 于此。
权利要求
一种静脉成像设备，包括镜头阵列，所述镜头阵列包括布置为阵列的多个光接收镜头；近红外发光源，所述近红外发光源设置在所述镜头阵列的末端并且向生物体的一部分发射近红外光；成像元件，所述成像元件包括静脉图像数据生成区，用于基于由所述镜头阵列汇聚、在所述生物体内散射并且透射穿过静脉的近红外光生成所述静脉的图像数据；以及热噪声输出数据生成区，包括被遮光的像素并且生成从所述被遮光的像素输出的输出值即热噪声输出；热噪声测量单元，所述热噪声测量单元基于从所述热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据来测量热噪声的幅度；温度估计单元，所述温度估计单元基于由所述热噪声测量单元所测量的热噪声的幅度来估计进行所述静脉的成像处理的成像温度；以及静脉图像插值单元，所述静脉图像插值单元使用由所述静脉图像数据生成区所生成的静脉图像数据来生成静脉图像，并且基于由所述温度估计单元估计的成像温度来进行所述静脉图像的插值处理。
2.根据权利要求1所述的静脉成像设备，其中所述静脉图像插值单元基于由所述温度 估计单元所估计的成像温度执行所述静脉图像的预定时间段的积分处理和所述静脉图像 的降噪处理中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的静脉成像设备，其中，在所述成像元件中，位于所述静脉图像数据生成区中的多个像素对应于所述光 接收镜头中的一个，并且其中，所述静脉图像插值单元使用从位于输出用于生成所述静脉图像的所述静脉图像 数据的像素周围的像素输出的静脉图像数据进行所述插值处理。
4.根据权利要求2所述的静脉成像设备，其中，在所述成像元件中，位于所述静脉图像数据生成区中的多个像素对应于所述光 接收镜头中的一个，并且其中，所述静脉图像插值单元使用从位于输出用于生成所述静脉图像的所述静脉图像 数据的像素周围的像素输出的静脉图像数据进行所述插值处理。
5.根据权利要求1所述的静脉成像设备，还包括热噪声输出预处理单元，所述热噪声 输出预处理单元对从所述热噪声输出数据生成区输出的所述热噪声输出数据进行预处理， 以使所述热噪声测量单元定量地处理所述热噪声。
6.根据权利要求4所述的静脉成像设备，其中所述热噪声输出预处理单元执行累加预 定时间段的所述热噪声输出数据的累积处理和对所述热噪声输出数据的峰处理中的至少 一个。
7.根据权利要求1所述的静脉成像设备，还包括至少进行所述成像元件的驱动控制的 驱动控制单元，其中所述驱动控制单元基于由所述热噪声测量单元所测量的热噪声的幅度来控制所 述成像元件的光接收时间和帧速率中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的静脉成像设备，还包括从所述静脉图像中提取静脉图案的静 脉图案提取单元，其中所述静脉图案提取单元基于由所述温度估计单元所估计的成像温度来改变用于 提取静脉图案的滤波器的滤波器特性。
9.根据权利要求1所述的静脉成像设备，还包括警告单元，所述警告单元在由所述温 度估计单元输出的成像温度等于或高于预定阈值时发出警告。
10.一种静脉图像插值方法，包括以下步骤基于从静脉成像设备的热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据来测量热噪声 的幅度，所述静脉成像设备包括镜头阵列，所述镜头阵列包括布置为阵列的多个光接收镜头；近红外发光源，所述近红外发光源设置在所述镜头阵列的末端并且向生物体的一部分 发射近红外光；以及成像元件，所述成像元件包括基于由所述镜头阵列汇聚、在所述生物体内散射并且透 射穿过静脉的近红外光生成静脉图像数据的静脉图像数据生成区以及包括被遮光的像素 并且生成从所述被遮光的像素输出的输出值即热噪声输出的热噪声输出数据生成区；基于所测量的热噪声的幅度估计进行所述静脉的成像处理的成像温度；以及使用由所述静脉图像数据生成区所生成的所述静脉图像数据来生成静脉图像，并且基 于所估计的所述成像温度来进行所述静脉图像的插值处理。
11.一种使得控制静脉成像设备的计算机实现以下功能的程序热噪声测量功能，基于从热噪声输出数据生成区输出的热噪声输出数据来测量热噪声 的幅度；温度估计功能，基于通过所述热噪声测量功能所测量的热噪声的幅度来估计进行静脉 的成像处理的成像温度；以及静脉图像插值功能，使用由静脉图像数据生成区所生成的静脉图像数据来生成静脉 图像，并且基于由所述温度估计功能所估计的所述成像温度来进行所述静脉图像的插值处 理，其中所述静脉成像设备包括镜头阵列，所述镜头阵列包括布置为阵列的多个光接收 镜头；近红外发光源，所述近红外发光源设置在所述镜头阵列的末端并且向生物体的一部 分发射近红外光；以及成像元件，所述成像元件包括基于由所述镜头阵列汇聚、在所述生物 体内散射并且透射穿过静脉的近红外光生成静脉图像数据的静脉图像数据生成区以及包 含被遮光的像素并且生成从所述被遮光的像素输出的输出值即热噪声输出的热噪声输出 数据生成区。
全文摘要
本发明公开了一种静脉成像摄像设备、静脉图像插值方法和程序。根据本发明的静脉成像设备的成像元件包括基于由镜头阵列汇聚、在生物体内散射并且透射穿过静脉的近红外光生成静脉图像数据的静脉图像数据生成区，以及包含被遮光的像素并且生成从所述被遮光的像素输出的输出值即热噪声输出的热噪声输出数据生成区。根据本发明的静脉成像设备基于热噪声输出数据来测量热噪声，并且基于该热噪声的测量结果来估计成像温度。根据本发明的静脉成像设备基于所估计的成像处理过程中的温度来进行图像的插值处理。
文档编号G06K9/00GK101887516SQ201010178078
公开日2010年11月17日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年5月14日
发明者佐藤英雄 申请人:索尼公司