策用于像素 p (i，j)的深色映射M(i，j)的值小于或等于阈 值Θ，那么方法移动到框55以将像素 p(i，j)识别为图像的活体皮肤部分内的阴影像素。 如果作出决策用于像素 p(i，j)的深色映射M(i，j)的值不小于或等于阈值Θ，那么方法50 移动到框56以将像素 p (i，j)识别为非阴影像素。在将像素识别为阴影像素或非阴影像素 之后，方法50结束。
[0089] 在一些布置中，阴影的边界可以使用阴影映射M通过实施标准边缘检测算法来评 估。此外，可以通过跨越所投的阴影边界定位半影区域使阴影边界平滑。通过定位半影区 域，可以改进下文中相对于图7描述的阴影减弱方法的精确性。举例来说，被识别为边缘或 半影像素的像素可以结合马尔可夫随机场（MRF)技术使用以使阴影边界平滑。
[0090] 此外，为了改进下文中相对于图7解释的阴影减弱技术，可以选择阴影锚定像素 和非阴影锚定像素。相同图像中的人体皮肤上的阴影像素和非阴影像素的强度分布可以是 高度相关的。实际上，阴影锚定像素和非阴影锚定像素可以表示非常可能源自图像中的相 同人体皮肤的像素。举例来说，在一些布置中，阴影锚定像素和非阴影锚定像素可以基于阴 影像素亮度值和非阴影像素亮度值的直方图计算。
[0091] 具体而言，阴影像素和非阴影像素可以经选择用于具有高于预定义阈值的概率的 阴影区域和非阴影区域这两者中的像素。图6是非阴影像素和阴影像素的测量强度的直方 图。在一些实施方案中，可以丢弃具有对应于0.2以下的概率的标准化强度的像素，使得 阴影锚定像素和非阴影锚定像素可以仅包含具有大于或等于〇. 2的概率的那些像素。具有 对应于大于或等于0. 2的概率的强度的相应的锚定像素可用于计算下文中相对于图7解释 的亮度分布。用于阴影区域和非阴影区域两者的所得到的锚定像素可以表示源自相同人体 皮肤区域的区域。
[0092] 阴影的减弱
[0093] 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70的流程图。一般 来说，可以通过朝向非阴影区域的亮度分布将图像的所检测的阴影区域中的像素的亮度分 布转移而减弱阴影，例如，以在减弱的图像中使阴影区域呈现为较亮。在一些实施例中，系 统在所捕获的图像中保留非阴影区域和非皮肤区域，同时使所检测的阴影区域呈现为较亮 (例如，减弱阴影），并且同时还在图像的阴影区域中保留人体肌理。另外，实施例保留人体 皮肤的自然的视觉感知，使得人体皮肤并不呈现为人造的或修改的。
[0094] 为了减弱所检测的阴影，亮度直方图可以经计算用于阴影像素和非阴影像素这两 者。累积分布函数（CDF)可以经计算用于阴影像素和非阴影像素的直方图，例如，分别是C ^和Cwjw。阴影区域和非阴影区域中的像素可以是匹配的使得阴影和非阴影中的每个像 素 i的YCbCr空间中的亮度分量可以是相关的。举例来说，在一些实施方案中，阴影像素 和非阴影像素的CDF可以是匹配的，使得针对每个像素 i的亮度分量Y1，可以识别对应的亮 度分量Y1'使得：
[0095] C阴影（Yi) = C非阴影（Yi )，
[0096] 其中1对应于阴影区域中的亮度并且Y/对应于非阴影区域中的亮度。因此，亮 度转移可以评估为：
[0097] Δ = Y，-Y0
[0098] 方法70在框71中开始以生成像素亮度转移的权重映射W。权重映射W可用于克 服由活体皮肤检测方法50和/或阴影检测方法60诱发的逐像素误差，并且可以指示针对 每个像素的亮度转移的量。权重映射W因此可以有助于保留人体皮肤的自然外观。在一些 实施方案中，权重映射W可以通过下式计算：
[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可以指示阴影锚定像素的亮度值的平均值和方差。在权 重映射W中，较大权重可以指派给皮肤阴影像素，并且较小权重可以指派给非皮肤和/或非 阴影像素。
[0105] 方法70随后移动到决策框72,其中作出逐像素减弱技术是否将用于减弱所检测 的阴影的决策。如果作出不采用逐像素技术的决策，那么方法70继续到决策框74以用逐 框技术减弱阴影，如在下文中更详细地解释的。如果作出使用逐像素技术的决策，那么方法 70移动到框73以在逐像素基础上调节每个像素的亮度。具体而言，每个像素的亮度可以通 过下式调节：
[0106] Y' = Y+W. *Δ。
[0107] 因此，活体皮肤部分中的所检测的阴影可以通过以加权的量△来调节初始亮度Y 而减弱从而使阴影区域变亮并且改进图像质量。
[0108] 在一些情况下，阴影边界可以是陡峭的或起伏的。为了使阴影边界平缓和/或平 滑，并且为了改进成像皮肤的自然外观，可以采用方向性平滑化技术。举例来说，在一些布 置中，阴影半影映射B可以被定义为：
[0109]
[0110]
[0111] 其中τ是预定义阈值。因为I I ▽ Y'（i，j) I I表示亮度图像Υ'的像素 p(i，j) 处的梯度的量值，所以应了解阴影半影映射B可以表示其中图像梯度相对较小的图像的区 域，例如，其中阴影边界是相对平滑的。另外，跨越实际半影区域的Y值可以是平滑的，使得 阴影半影映射B中的每个像素可以在与阴影边缘相切的方向上是局部平滑的。可以由此保 留阴影边界的纹理。
[0112] 方法70随后移动到决策框74以确定逐框减弱技术是否将在所检测的阴影上执 行。如果回答是否，那么方法70结束。如果作出将执行逐框减弱技术的决策，那么方法70 移动到框75以调节一或多个像素的块的亮度值。可以在各种情况中采用框75的逐框技术， 例如在其中整个脸部或活体皮肤区域处于阴影区域的那些情况中。因为脸部的较大部分可 以被阴影遮挡，所以逐像素减弱技术可能无法完全捕获皮肤的阴影部分中的肌理差异。为 了保留人体皮肤的自然外观，可以使用逐框方法。举例来说，图像可以划分成一或多个块， 并且对比度限制函数可以独立地应用于每个块的直方图上。对比度限制函数可以是具有参 数以控制速率的固定指数函数。相邻块的直方图可以平均化，并且每个像素的亮度可以使 用四个邻近的直方图色调映射。权重可以指派给每个块。举例来说，所指派的权重可以从 上文所述的权重映射W中计算。权重可以映射对比度限制函数的速率。在一些布置中，块 中所有像素的权重可以平均化。映射函数可以通过下式确定：
[0113]
[0114] 其中a和b是预定参数（例如，在一些布置中a = 4,b = 1)。具有较大权重的块 可具有较多阴影，使得可以应用较多对比度增强。类似地，具有较小权重的块可具有较少阴 影，使得可以应用较少对比度增强。
[0115] 方法70随后移动到框76以在其中采用两种类型的减弱的情况下混合逐像素和逐 框减弱。举例来说，α混合可用于并入两种类型的阴影减弱技术的优势。具体而言，减弱 的图像Υ'可以通过下式计算：
[0116] Υ' = α Υ'逐像素 +(1_ α ) Υ'逐框，
[0117] 其中α从〇变化到1。α的值可以通过用户或适应性地通过系统确定。在一些 布置中，针对所投阴影情况α可以是大约0.75并且针对非所投阴影情况α可以是大约 0.25。另外，色度分量CjPQ可以通过下式调节：
[0118]
[0119]
[0120] 因此减弱的图像可以包含减弱的亮度和色度分量。所得到的图像质量的改进可以 减少使捕获的图像中的活体皮肤部分模糊的深色部分。一旦图像已经减弱，则方法70结 束。
[0121] 阴影减弱的实例
[0122] 图8Α-1到8Ε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。举例 来说，图8Α-1和8Α-2分别是使用NIR传感器和单独的可见光传感器捕获的实例NIR和可 见光图像。虽然图8Α-2的可见光图像是作为附图中的黑白照片说明的，但是应了解原始图 像是作为彩色RGB图像捕获的。如图8Α-1和8Α-2中示出，活体个体在日光下在外面成像。 个体上的帽子在个体的脸部上投下了大量阴影使得脸部的细节被所投的阴影遮挡。
[0123] 图8B-1说明根据在上文中详细地解释的图4的框41计算的二进制皮肤映射。二 进制皮肤映射可以表示个体的活体皮肤像素和非活体皮肤像素。如图8B-1中所示，方法40 精确地位于图像中的活体皮肤部分上，例如，位于个体的脸部和曝露的手臂上。图8B-2说 明根据图4的框43计算的皮肤映射S。所公开的平滑化功能在通过二进制皮肤映射使活体 皮肤像素与非活体皮肤像素之间的皮肤边界平滑化方面是成功的。
[0124] 图8C-1说明根据如上文解释的图1的框51生成的深色映射D。如图8C-1中所 示，深色映射D中的较大值可以表示对应于或阴影区域或仅深色物体的大体上深色物体。 因此，图8C-1中的较亮（表示较高像素值）的区域可以对应于初始可见光和NIR图像中的 较暗区域。举例来说，个体脸部中的区域具有较高像素值，其对应于阴影区域。此外，在深 色映射D中，例如个体的头发和眉毛等深色物体也具有较高像素值。
[0125] 转向图8C-2,阴影映射F描绘活体皮肤部分内的阴影区域。举例来说，在图8C-2 中，皮肤部分中的较大像素值表示阴影的活体皮肤部分，而较小像素值（例如，较暗区域） 表示图像的或非阴影部分或深色物体部分。举例来说，在阴影映射F中，脸部（其被阴影遮 蔽）处于较高像素值处，而眉毛、头发和眼睛处于较低像素值处。因此，活体皮肤部分内的 阴影区域大体上由非阴影部分描绘，例如，眉毛、头发、眼睛等等。阴影映射F由此能够区分 活体皮肤部分中的阴影区域与非阴影区域。