用于阴影检测和减弱的多光谱成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于阴影检测和减弱的系统和方法。具体而言，本发明涉及用于使用 多光谱成像技术来检测和减弱人体皮肤或其它活体物体上的阴影的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 成像系统使得用户能够在许多不同光照条件下为多种不同物体和个体拍照片。然 而，当物体的照片是在日光或在带有室内灯的情况下捕获的时，在待成像的物体上可能会 投下阴影。举例来说，当用户在日光下在外面给另一个人拍摄照片时，阴影可能通过介入物 体（例如，通过树或结构）投在这个人的脸上。这些阴影可能使图像质量降级并且使人的 皮肤的丰富的细节模糊，而这些细节在没有阴影存在时可能是照亮的。因此，希望的是用于 检测和减弱投在物体上的阴影的改进的系统和方法。
【发明内容】
[0003] 在一个实施方案中，公开了一种用于减弱图像中的阴影的计算机实施的方法。所 述方法可以包括处理包含活体个体的多光谱图像数据以检测多光谱图像数据的活体个体 部分。另外，所述方法可包含在多光谱图像数据的所检测的活体个体部分中识别阴影。所 识别的阴影可以在多光谱图像数据的至少部分中减弱。
[0004] 在另一个实施方案中，公开了用于减弱可见光图像中的阴影的成像系统。所述系 统可以包含活体个体验证模块，所述模块经编程以处理包含活体个体的多光谱图像数据以 检测多光谱图像数据的活体个体部分。所述系统还可以包含阴影识别模块，所述模块经编 程以识别多光谱图像数据的所检测的活体个体部分中的阴影。此外，所述系统可以包含阴 影减弱模块，所述模块经编程以减弱多光谱图像数据的至少部分中的所识别的阴影。
[0005] 在又一实施方案中，公开了成像系统。所述成像系统可以包含用于处理包含活体 个体的多光谱图像数据以检测多光谱图像数据的活体个体部分的装置。所述系统还可以包 含用于识别所述多光谱图像数据的所检测的活体个体部分中的阴影的装置。此外，所述系 统可以包含用于减弱所述多光谱图像数据的至少部分中的所识别的阴影的装置。
[0006] 在另一个实施方案中，公开了非暂时性计算机可读媒体。所述非暂时性计算机可 读媒体可以具有存储在其上的代码，在执行所述代码时执行包括处理包含活体个体的多光 谱图像数据以检测多光谱图像数据的活体个体部分的方法。所述方法可包含识别所述多光 谱图像数据的所检测的活体个体部分中的阴影。另外，所述方法可包含减弱所述多光谱图 像数据的至少部分中的所识别的阴影。
[0007] 在附图和下文描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。 其它特征、方面和优势将从描述、图式和权利要求书中变得显而易见。应注意，以下各图的 相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0008] 图IA是用户在日光下使用多光谱成像系统捕获活体个体的图像的示意图。
[0009] 图IB是说明通过多光谱成像系统所捕获的图像中的阴影区域和非阴影区域的图 IA中所示的图的放大视图。
[0010] 图2是根据一个实施例的阴影减弱系统的示意图。
[0011] 图3是说明根据一个实施方案用于减弱可见光图像中的阴影的方法的流程图。
[0012] 图4是根据一些实施方案说明用于检测可见光和NIR图像的活体个体部分的方法 的流程图。
[0013] 图5是根据一些实施方案说明用于识别所检测的活体个体部分中的阴影的方法 的流程图。
[0014] 图6是非阴影像素和阴影像素的测量强度的直方图。
[0015] 图7是根据一些实施方案说明用于减弱所识别的阴影的方法的流程图。
[0016] 图8A-1到8E是根据一个实施方案在阴影减弱方法的不同阶段的实例图像。
【具体实施方式】
[0017] 系统概沐
[0018] 本文中所公开的实施方案提供用于识别和减弱投在活体个体上的阴影的系统、方 法及设备，例如，投在活人脸上的皮肤上或人类个体的身体的另一部分上。具体而言，所公 开实施方案可以使用多光谱成像系统识别和减弱活人皮肤上的阴影。多光谱成像系统可以 包含单独的可见光和近红外（NIR)传感器，或能够捕获可见光和NIR图像两者的单个传感 器。在各种实施方案中，多光谱成像系统可经配置以捕获活体个体的可见光图像和NIR图 像这两者。举例来说，多光谱成像系统可经配置以在日光条件期间捕获人脸的可见光和NIR 图像。如本文中所解释，在日光操作期间，阴影可能投在人脸上，阴影可不合需要地干扰从 脸部获得的图像的质量。举例来说，阴影可以在脸上投下深色区域，这可能隐藏脸部的结构 特征和/或个体的皮肤的丰富的细节。除混淆脸部特征的细节之外，投在待成像的人上的 阴影还可以使人的身体的其它部分中的活体个体的皮肤的细节模糊。
[0019] 在本文中所公开的各种实施方案中，投在活体个体的部分上的阴影（例如，投在 人脸上的阴影）可以得到自动地检测和减弱。此类自动检测和减弱可以通过移除由阴影形 成的深色区域并且通过使得人的皮肤或脸部特征的丰富的细节将能够成像而有利地改进 图像质量。无需受到理论限制，即使在阴影下个体的皮肤的丰富的细节也可以成像，这是因 为当通过NIR光照亮时人的皮肤的独特的反射特性。因此，包含在可见光和NIR波长下成 像的所公开的多光谱成像技术可以使得能够在活体个体的皮肤上对阴影进行自动检测和 减弱，而同时保留人的皮肤的自然的外观。
[0020] 举例来说，在一些布置中，可以使用多光谱成像系统对个体进行成像，所述多光谱 成像系统经配置以捕获具有在大约400nm到大约750nm的范围内的波长的可见光并且还捕 获具有在大约750nm到大约IlOOnm的范围内的波长的NIR光。在对人脸进行成像的实施 方案中，可以采用自动脸部检测技术来检测人脸。另外，可以检测可见光和NIR图像的活体 个体部分。举例来说，当对人的脸部成像时，脸部的活体皮肤部分或像素可以通过本文中所 公开的系统和方法识别。多光谱成像系统可以至少部分基于人体皮肤在由NIR波长下的光 照亮时的独特反射特性而检测人类个体的活体皮肤部分。
[0021] 因此可以识别并且减弱投在皮肤上的阴影。所得到的可见光图像可以实质上不含 伪影和由投在图像的活体个体部分上的阴影诱发的其它不希望的影响。在一些实施方案 中，本文中所描述的方法可以通过所公开的系统大体上自动地执行使得需要最小用户交 互或不需要用户交互。投在活体个体上的阴影的此类自动检测和减弱可以允许用户在各种 成像系统上捕获图像并且以有效且简单的方式自动检测和减弱阴影。
[0022] 此外，虽然本文中所公开的一些实施方案涉及投在人脸上或人类个体的活体皮肤 部分上的阴影的检测和减弱，但是应了解本文中所公开的原理和细节也可以适用于其它类 型的材料。举例来说，当例如植物物质等一件植被通过NIR光照亮并且通过NIR传感器成 像时，NIR光也可以具有独特的响应特征。实际上，虽然当通过各种波长的光（例如，可见光 和NIR波长）照亮时所公开的许多实施方案由人体皮肤的校准和/或理论光学响应产生， 但是熟练的技术人员将理解也可能的是当其它材料通过各种波长的光照亮时校准和/或 计算其它材料的光学响应，所述其它材料例如活体植被、动物皮肤等。
[0023] 在以下描述中，给出具体细节以提供对实例的透彻理解。然而，所属领域的一般技 术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践所述实例。举例来说，可以在框图中示 出电气组件/装置，以免用不必要的细节混淆所述实例。在其它实例中，可详细示出此类组 件、其它结构和技术以进一步解释所述实例。
[0024] 还应注意，可能将所述实例描述成过程，这个过程被描绘成程序图、流程图、有限 状态图、结构图或框图。虽然流程图可以将操作描述成顺序过程，但是许多操作可以并行或 同时执行，并且所述过程可以重复。另外，可重新布置操作的次序。过程在其操作完成时终 止。过程可以对应于方法、功能、流程、子例程、子程序等。当过程对应于软件函数时，其终 止可能对应于所述函数返回到调用函数或主函数，或子程序的类似完成或相似功能。
[0025] 所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技术和技艺中的任一者来表示信息 和信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来 表示在以上描述中始终参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号以及芯片。
[0026] 图IA是用户在日光下使用阴影减弱系统10捕获活体个体1的图像的示意图。所 说明的阴影减弱系统10包含可见光传感器5和NIR传感器7。在图IA中，活体个体1站立 在树2附近。从太阳3(或其它光源）发射的光可以被树2部分地遮挡，这可在活体个体1 的部分上投下阴影，如图IB中更详细地示出的。
[0027] 图IB是示出了活体个体1的更多细节的图IA中所示的图的放大视图。因为树2 放置在太阳3与活体个体1之间，所以阴影区域14投在成像的活体个体1的一部分上。未 被树2遮挡的光可以在非阴影的完全照亮的区域12中成像。在阴影区域14中捕获的个体 1的部分与在非阴影区域12中捕获的个体1的部分相比将在俘获的图像中呈现为较暗的。 此外，由于投在个体1的皮肤15上的阴影，在阴影区域14中捕获的个体皮肤15的丰富的 细节可能丢失或降级。
[0028] 非阴影区域12可以包含非阴影的活体皮肤部分11和非阴影的非活体皮肤部分 13。非阴影活体皮肤部分11可以是对应于未被阴影遮挡的活体个体1的皮肤图像的一或 多个像素。非阴影的非活体皮肤部分13可以是对应于活体个体的非活体部分的图像的一 或多个像素，例如，衣服或头发，或未被图像中的阴影遮挡的图像中的非活体物体。
[0029] 类似地，阴影区域14可以包含阴影的