三维形状测定装置及方法

三维形状测定装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种三维形状测定方法。本发明实施例的三维形状测定方法包括：设置于电子设备的图案部在从设置于上述电子设备的光源部向对象体照射的光形成图案的步骤；设置于上述电子设备的摄像机部拍摄形成有图案的光所照射的上述对象体，并生成影像数据的步骤；数据生成部利用上述影像数据来生成对于上述对象体的相位数据，并利用上述相位数据来生成对于上述对象体的特征值的特征值数据的步骤；以及判断部利用上述特征值数据和预存储的基准值数据来判断是否一致的步骤。
【专利说明】
三维形状测定装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种三维形状测定装置及方法。更详细地，涉及一种通过利用晶格图 案、光干涉及光学相干断层扫描(0CT)等的三维测定装置来对测定对象物执行精密的三维 测定，尤其，利用通过使用者的手指的三维形状测定来生成的特征值来识别指纹，从而能够 提高指纹识别的准确度的三维形状测定方法及装置。
【背景技术】
[0002] 作为普通的身体认证机构，正在使用指纹、手掌、语音、视网膜、虹膜、脸部、血管识 别等技术。其中，在指纹、视网膜或血管的情况下，利用指纹、眼球的毛细血管或静脉的图案 来进行认证。
[0003] 例如，指纹是指，由人的手指末端的表皮隆起后形成的隆线按预定纹路形成的纹 路。形成于不同的人的手指的指纹形成为互不相同的纹路，并且，形成一次的指纹不会发生 变化。由于指纹在不同的人的手指形成为互不相同的纹路，并且，形成一次的指纹不会发生 变化的特性，因而最近普遍被使用于个人认证。因此，最近为了个人认证而研发用于识别使 用者的指纹的方法。
[0004] 用于识别使用者的指纹的系统可以包括:透明原材料的接触部件，与使用者的手 指相接触；照明部，向与接触部件相接触的使用者的手指照射光;摄像机部，用于拍摄与接 触部件相接触并照射光的手指；以及识别部，利用由摄像机部拍摄手指后生成的指纹图像， 来识别和比较指纹。此时，识别部能够从指纹图像提取指纹的图案等来识别和比较指纹。
[0005] 但是，基本为二维方式，并且，当通过摄像机来拍摄手指时，在手指与接触部件相 接触的状态下，可以因手指的隆线等而无法均匀地照射光，使得拍摄有手指的图像发生扭 曲，并且，可以根据使用者的手指状态(例如，手指湿润或干燥或在指纹中存在一部分损失 的状态)来使拍摄有手指的图像发生扭曲。即，若使用发生扭曲的图像来识别指纹，则识别 部无法容易地从指纹图像中提取指纹的图案，因此，存在指纹识别的准确度降低的问题。
[0006] 因此，需要研发能够测定身体各部位的三维形状，或者在用作身体认证机构时，提 高识别的准确度的三维形状测定方法及装置。
[0007] 另一方面，现有的三维测定方式利用接触式，在测定对象物的表面通过销接触来 计算出形状，但通过技术发展，利用激光及光的非接触式三维测定方式被使用于多个产业。 只不过，由于不耐于振动等而需要在固定的测定装置和测定对象物的状态下进行测定，因 此，具有便携性或方便性下降的缺点。

【发明内容】

[0008] 解决的技术问题
[0009] 本发明的实施例能够提供可在便携式设备中基于晶格图案光、光干涉及光学相干 断层扫描方式来测定测定对象物的三维形状的三维形状测定装置及方法。
[0010] 本发明的另一实施例能够提供可从指纹相位的相位数据中提取指纹的特征值，并 对特征值和预存储的指纹的特征值进行比较来识别使用者，从而能够提高指纹识别的准确 度的三维形状测定装置及方法。
[0011 ]本发明的目的并不局限于以上所提及的目的，本发明所属技术领域的普通技术人 员能够通过以下的记载来明确地理解未提及的其他目的。
[0012]技术方案
[0013] 用于解决上述技术问题的本发明的一实施方式的三维形状测定装置包括:光源 部；图案部，用于在从上述光源部照射的光形成图案;摄像机部，拍摄形成有图案的光所照 射的上述对象体，并生成影像数据；以及数据生成部，利用上述影像数据来生成对于上述对 象体的相位数据，并利用上述相位数据来生成上述对象体的特征值数据，上述光源部、图案 部、摄像机部及数据生成部能够设置于电子设备。
[0014] 上述图案部可以包括:第一过滤器，用于在从上述光源部照射并经过的光形成第 一图案；第二过滤器，用于在从上述光源部照射并经过的光形成第二图案；以及第三过滤 器，用于在从上述光源部照射并经过的光形成第三图案。
[0015] 上述第一过滤器、上述第二过滤器及上述第三过滤器可以被配置成圆形。
[0016] 上述三维形状测定装置还可以包括移动部，上述移动部使上述图案部旋转移动， 并在上述光源部的前部面依次配置上述第一过滤器、上述第二过滤器及上述第三过滤器。
[0017] 上述第一过滤器、上述第二过滤器及上述第三过滤器可以被配置成一列。
[0018] 上述三维形状测定装置还可以包括移动部，上述移动部使上述图案部直线移动， 并在上述光源部的前部面依次配置上述第一过滤器、上述第二过滤器及上述第三过滤器。
[0019] 上述图案部可以包括图案显示装置，上述图案显示装置显示过滤器，上述过滤器 用于在从上述光源部照射并经过的光形成第一图案、第二图案及第三图案。
[0020] 上述图案部可以包括:柱面透镜，用于聚集从上述光源部照射的光;旋转多棱镜， 一边向一侧方向进行旋转，一边转换通过上述柱面透镜来聚集的光的方向；以及过滤器，用 于在通过上述旋转多棱镜来转换方向并经过的光形成图案。
[0021] 上述图案部可以包括至少一个缝隙，上述至少一个缝隙用于在从上述光源部照射 并经过的光形成图案。
[0022] 上述三维形状测定装置还可以包括振动部，上述振动部包括振动轴及旋转部，上 述振动轴用于发生振动，上述旋转部用于向一侧方向旋转上述振动轴。
[0023] 上述光源部包括第一光源部、第二光源部及第三光源部，上述图案部可以包括:第 一图案部，配置于上述第一光源部的前部面，用于在所照射的光形成第一图案；第二图案 部，配置于上述第二光源部的前部面，用于在所照射的光形成第二图案；以及第三图案部， 配置于上述第三光源部的前部面，用于在所照射的光形成第三图案。
[0024] 上述图案部可以配置于上述光源部和上述摄像机部的前部面。
[0025] 上述对象体可以为测定对象人员的手指，上述相位数据可以为上述手指的指纹的 相位数据。
[0026] 上述三维形状测定装置还可以包括判断部，上述判断部利用上述特征值数据和预 存储的基准值数据来判断是否一致。
[0027]上述对象体可以为测定对象人员的身体的一部分或皮肤组织中的一种。
[0028]用于解决上述技术问题的本发明再一实施方式的三维形状测定方法包括:设置于 便携设备的图案部在从设置于上述电子设备的光源部向对象体照射的光形成图案的步骤； 设置于上述便携设备的摄像机部拍摄形成有图案的光所照射的上述对象体，并生成影像数 据的步骤；以及设置于上述便携设备的数据生成部利用上述影像数据来生成对于上述对象 体的相位数据，并利用上述相位数据来生成对于上述对象体的特征值的特征值数据的步 骤。
[0029] 用于解决上述技术问题的本发明另一实施方式的三维形状测定装置包括:光源 部；图案部，用于在从上述光源部照射的光形成图案;摄像机部，拍摄形成有图案的光所照 射的使用者的手指，并生成影像数据;数据生成部，利用上述影像数据来生成对于上述手指 的指纹的相位数据，并利用上述相位数据来生成对于上述手指的指纹的特征值数据；以及 判断部，利用上述特征值数据和预存储的基准值数据来判断是否一致。
[0030] 用于解决上述技术问题的本发明还有一实施方式的三维形状测定装置包括:光源 部;分束器部(beam spliter )，用于分离从上述光源部照射的光;基准镜部，用于反射从上 述分束器部入射的光;摄像机部，拍摄从上述分束器向对象体入射并反射的光和通过上述 基准镜来反射的光，来生成光学相干断层扫描(〇CT，Optical Coherence Tomography)影像 数据;数据生成部，利用上述影像数据来生成对于上述对象体的相位数据，并利用上述相位 数据来生成对于上述对象体的特征值的特征值数据；以及判断部，利用上述特征值和预存 储的基准值数据来判断是否一致。
[0031] 上述判断部可基于上述对象体的特征值来判断是否为上述手指，在包括除上述手 指之外的其他异物的情况下，上述判断部可以判断为人造指纹。
[0032]发明效果
[0033] 根据本发明实施例的三维形状测定方法及装置，能够在便携式设备中基于晶格图 案光、光干涉及光学相干断层扫描方式来测定测定对象物的三维形状。
[0034] 根据本发明实施例的三维形状测定方法及装置，数据生成部能够从对象体的相位 数据中生成上述对象体的特征值数据，判断部能够利用特征值数据来处理使用者认证，从 而能够提高识别使用者的准确度。
[0035] 根据本发明实施例的三维形状测定方法及装置，数据生成部从拍摄形成有图案的 光所照射的手指的手指影像数据中提取对于多个指纹隆线的深度的相位数据，从而能够有 效地识别三维上的指纹图案。
[0036] 本发明的效果并不局限于以上所提及的效果，本发明所属技术领域的普通技术人 员能够通过以下的记载来明确地理解未提及的其他效果。
【附图说明】
[0037] 图1为示出本发明一实施例的三维形状测定方法的顺序的流程图。
[0038]图2为本发明一实施例的三维形状测定装置的结构图。
[0039] 图3为简要示出能够适用于图2所示的图案部的结构的第一实施例的图。
[0040] 图4为简要示出能够适用于图2所示的图案部的结构的第二实施例的图。
[0041 ]图5为简要示出能够适用于图2所示的图案部的结构的实施例的图。
[0042]图6为简要示出能够适用于图2所示的图案部的结构的第三实施例的图。
[0043]图7为示出本发明另一实施例的三维形状测定方法的顺序的流程图。
[0044] 图8为简要示出能够适用于图2所示的图案部的结构的第四实施例的图。
[0045] 图9为本发明一实施例的三维形状测定装置的结构图。
[0046]图10为用于说明本发明一实施例的三维形状测定装置中的测定原理的图。
[0047]附图标记的说明
[0048] 110:图案部
[0049] 120:移动部
[0050] 130:光源部
[00511 140:摄像机部
[0052] 150 :数据生成部
[0053] 160:判断部
[0054] 17〇:控制部
[0055] 180:振动部
【具体实施方式】
[0056] 以下参照附图详细说明的实施例，会让本发明的目的、效果及实现这些目的和效 果的技术结构变得更加明确。在对本发明的实施例进行说明的过程中，若判断对相关的公 知功能或结构的具体说明会不必要地混淆本发明的要旨的情况下，将省略对此的详细说 明。而且，后述的术语作为考虑到在本发明中的结构、作用及功能等而定义的术语，会随着 使用人员、运用人员的意图或惯例等而变得有所不同。
[0057] 但是，本发明并不局限于以下所公开的实施例，能够以互不相同的各种方式实施。 只不过，本实施例只用于使本发明所属技术领域的普通技术人员完整地理解本发明的范 畴，本发明仅由专利权利要求书中记载的权利要求的范围而定义。因此，应基于本说明书的 全文内容来定义。
[0058]在说明书全文中，当指出某一部分"包括"、"具有"某个结构要素时，只要没有特别 相反的记载，就意味着这并不排除其他结构要素，而是还可以包括其他结构要素。
[0059]以下，参照附图对本发明实施例的三维形状测定方法及装置进行具体说明。而且， 成为三维形状测定对象的对象体可以为测定对象人员的身体的一部分或皮肤组织中的一 种，以下，为了便于说明，假设手指为对象体来进行说明。
[0060] 图1为示出本发明一实施例的三维形状测定方法的顺序的流程图。
[0061] 图2为本发明一实施例的三维形状测定装置的结构图。参照图1及图2,首先，设置 于电子设备(未图示）的图案部110在从设置于上述电子设备的光源部130向使用者的手指 照射的光形成图案(S110)。图案部110能够以从光源部130隔开预定间隔的方式设置于电子 设备。结果，能够向使用者的手指照射从光源部130形成预定的图案的光。此时，预定的图案 可以为晶格图案。
[0062] -方面，电子设备可以包括设置于进出口的周边或作为便携式设备的智能手机或 平板电脑等移动设备，但并不局限于此。即，可以包括能够紧凑地以手提或手持方式制作而 成的所有设备。
[0063] 这种电子设备能够以有线无线方式接收电源，并能够设置额外的电池来以无线方 式使用。
[0064]图案部110可以包括:第一过滤器111a，用于在从光源部130照射并经过的光形成 第一图案；第二过滤器112a，用于在从光源部130照射并经过的光形成第二图案；以及第三 过滤器113a，用于在从光源部130照射并经过的光形成第三图案(参照图3)。第一图案、第二 图案及第三图案可以为不同相位的晶格图案。
[0065] 并且，第一过滤器111a、第二过滤器112a及第三过滤器113a可以被配置成圆形。与 图案部110相连接的移动部120能够被旋转移动，使得图案部110的第一过滤器111a、第二过 滤器112a及第三过滤器113a依次配置于光源部130的前部面。此时，移动部120能够与控制 部170电连接，并通过控制部170来控制运行。
[0066]另一方面，第一过滤器111b、第二过滤器112b及第三过滤器113b可以被配置成一 列（参照图4)。若第一过滤器111b、第二过滤器112b及第三过滤器113b被配置成一列，则移 动部120能够使图案部110的第一过滤器111b、第二过滤器112b及第三过滤器113b向直线方 向移动，使得图案部110的第一过滤器111b、第二过滤器112b及第三过滤器113b依次配置于 光源部120的前部面。因此，能够向使用者的手指依次照射形成有第一图案、第二图案及第 三图案的光。此时，在第一过滤器111b、第二过滤器112b及第三过滤器113b被配置成一例的 情况下，移动部120可以由线性致动器（1 inear actuator)而构成。因此，移动部120能够容 易地向直线方向移动第一过滤器111b、第二过滤器112b及第三过滤器113b。
[0067] 另一方面，图案部110可以由图案显示装置而构成。即，图案部110可以包括能够依 次显示预设的预定数量的图案的图案显示装置。例如，图案部110可以包括数字图案 (Digital Pattern)扫描仪，但并不局限于上述例。图案部110由图案显示装置形成，从而能 够在从光源部130照射的光依次显示用于形成第一图案、第二图案及第三图案的三种过滤 器。因此，能够在使用者的手指依次照射形成有第一图案、第二图案及第三图案的光。
[0068] 并且，图案部110可以包括:柱面透镜（未图示），从光源部130隔开预定间隔，用于 聚集从光源部130照射的光;旋转多棱镜(polygon mirrorK未图示），从柱面透镜隔开预定 间隔，并一边向一侧方向进行旋转，一边转换通过柱面透镜来聚集的光的方向；以及过滤器 (未图示），配置成从旋转多棱镜隔开预定间隔，用于在通过旋转多棱镜来转换方向并经过 的光形成图案。旋转多棱镜可以向一侧方向进行旋转，从而能够转换向过滤器照射的光的 角度。若转换向过滤器照射的光的角度，则通过过滤器来形成的图案可以发生改变。例如， 若旋转多棱镜旋转预设的角度，来转换通过柱面透镜来聚集的光的方向，则可以在经过过 滤器的光形成第一图案。并且，若旋转多棱镜继续旋转与预设的角度相对应的角度，来转换 通过柱面透镜来聚集的光的方向，则可以在经过过滤器的光形成第二图案。并且，若旋转多 棱镜再次旋转与预设的角度相对应的角度，来转换通过柱面透镜来聚集的光的方向，则可 以在经过过滤器的光形成第三图案。因此，可以向使用者的手指依次照射形成有第一图案、 第二图案及第三图案的光。
[0069] 另一方面，图案部110可以形成为利用光干涉的投影仪结构。进行进一步的具体说 明如下，可以在图案部110形成至少一个缝隙（未图示）。从光源部130照射的光可以经过图 案部110的缝隙。随着从光源部130照射的光经过图案部110的缝隙，可以在向使用者的手指 照射的光形成图案。此时，移动部120可以使图案部110进行直线移动。若图案部110被移动， 则缝隙配置于光源部130的前部面的位置可以发生改变。即，若缝隙配置于光源部130的前 部面的位置发生改变，则形成于经过图案部110的光的图案可以发生改变。例如，若图案部 110借助移动部120来向一侧方向移动，则可以在经过图案部110的光形成有第一图案。并 且，若图案部110借助移动部来进一步向一侧方向移动，则可以在经过图案部110的光形成 有第二图案。并且，若图案部110借助移动部120来再一次向一侧方向移动，则可以在经过图 案部110的光形成有第三图案。因此，可以向使用者的手指依次照射形成有第一图案、第二 图案及第三图案的光。
[0070] 另一方面，上述三维形状测定装置还可以包括振动部180。此时，图案部110可以包 括过滤器，上述过滤器在从光源部130照射并经过的光形成晶格纹路的图案，移动部120能 够向直线方向移动图案部110，使得图案部110配置于光源部120的前部面。参照图5，振动部 180可以包括振动轴181及旋转部182等，上述振动轴181用于发生振动，上述旋转部182使振 动轴181向一侧方向进行旋转。
[0071] 此时，旋转部182能够与控制部170相连接，并能够借助控制部170来控制振动轴 190旋转。在控制部170中，在振动轴181向图5所示的振动装置180内的1、2、3及4区域的位置 移动的情况下，可对此进行感应。即，振动轴181在振动装置180内进行旋转的情况下，便携 设备以振动，即，一个点为中心来发生反复的移动。
[0072] 为此，在振动轴181结束向1、2、3及4区域的移动的时间点上，通过摄像机部140来 执行拍摄的情况下，在图案部110配置于光源部130的上部的状态下，能够呈现出根据振动 轴190的旋转来使图案部110的晶格纹路形成移动的效果，因此，能够通过一个图案部110来 生成多种晶格图案的纹路。
[0073] 此时，在拍摄形成有图案的光所照射的使用者的手指的期间内，摄像机部140可以 因便携设备的振动而发生晃动，但要在下述中进行说明的数据生成部150能够将根据振动 轴190的旋转来发生的晃动作为变数进行包含，从而对摄像机部140所拍摄的图像的晃动进 行校正，从而能够生成使用于指纹识别的相位数据。
[0074] 另一方面，在光源部130包括除主要光源部（未图示）之外的第一光源部131、第二 光源部132及第三光源部133的情况下，图案部110可以包括:第一图案部llld，配置于第一 光源部131的前部面，用于在从第一光源部131照射的光形成第一图案;第二图案部112d，配 置于第二光源部的前部面，用于在从第二光源部132照射的光形成第二图案；以及第三图案 部113d，配置于第三光源部133的前部面，用于在从第三光源部133照射的光形成第三图案 (参照图6)。第一光源部131、第二光源部132及第三光源部133能够被便携设备的控制部控 制，并能够依次照射光。若第一光源部131、第二光源部132及第三光源部133依次照射光，则 可在使用者的手指依次照射形成有第一图案、第二图案及第三图案的光。
[0075] 即，本发明一实施例的三维形状测定方法能够通过上述中说明的图案部110的实 施例来依次照射向使用者的手指照射的形成有多种图案的光。
[0076]并且，上述所述的图案部110的结构仅为一例，图案部110只要是能够在借助光源 部130来照射的光形成不同相位的晶格图案的结构，就能够以多种方式适用其结构及排列。 [0077]以下，为了便于说明，以图案部110包括第一过滤器111a、第二过滤器112a及第三 过滤器113a，第一过滤器111a、第二过滤器112a及第三过滤器113a被配置成圆形的情况为 中心进行说明，但本发明并不局限于此，也可以适用上述所记载的多种实施例。
[0078]然后，设置于电子设备的摄像机部140拍摄形成有图案的光所照射的使用者的手 指，并生成影像数据(S120)。此时，摄像机部140可以被控制部170控制成每当形成于向使用 者的手指照射的光的图案发生改变时，拍摄使用者的手指。例如，当图案部110借助移动部 120来进行旋转移动，使得第一过滤器111a配置于光源部130的前部面的状态下，在使用者 的手指照射形成有第一图案的光时，摄像机部140可以拍摄使用者的手指来生成影像数据。 并且，当图案部119借助移动部120来重新旋转，使得第二过滤器112a配置于光源部130的前 部面的状态下，在使用者的手指照射形成有第二图案的光时，摄像机部140可以拍摄使用者 的手指来生成影像数据。最后，当图案部110借助移动部120来再重新旋转，使得第三过滤器 113c配置于光源部130的前部面的状态下，在使用者的手指照射形成有第三图案的光时，摄 像机部140可以拍摄使用者的手指来生成影像数据。即，摄像机部140能够与形成在向使用 者的手指照射的光的图案的数量相对应地生成三个影像数据。
[0079] 另一方面，在摄像机部140拍摄形成有图案的光所照射的使用者的手指的期间内， 使用者的手指可以位于离摄像机部140隔开预定间隔的位置。结果，本发明一实施例的三维 形状测定方法在摄像机部140与使用者的手指相接触的状态被拍摄，从而能够防止手指影 像发生扭曲。并且，由于利用手指影像并未发生扭曲的手指影像数据，因此，能够提高指纹 识别的准确度。
[0080] 然后，设置于电子设备的数据生成部150利用手指影像数据来提取对于使用者手 指的指纹的相位，从而生成相位数据(S130)。如上所述，由于从摄像机部140生成三个影像 数据，因此，数据生成部150可以利用三个影像数据来生成相位数据。以下，进一步具体说明 数据生成部150生成相位数据的方法。
[0081 ]数据生成部150能够从三个影像数据提取三个亮度程度IS}。数据生成部 150能够通过所提取的亮度程度和3-桶算法来计算出相位{Pi(x，y)}、平均亮度{Ai(x，y)}及 可视度{Vi(x，y)}。当数据生成部150计算出相位{Pi(x，y)}、平均亮度{Ai(x，y)}及可视度 时所使用的公式可以与以下的[数学式1]相同。此时，1\可以为a+bcos((p)，P 2 可以为 a+b eos (cp+2.71/3) :，IS 可以为a+b cos ((p+4兀/3) 6
[0082] 数学式1
[0086]在上述的[数学式1]中，Bd^y)可以意味着三个影像数据的影像信号的振幅。
[0087] 接着，数据生成部150可以从相位{Pi(x，y)}计算出初始高度{Hi(x，y)}。当数据生 成部计算高度时所使用的公式可以与以下的[数学式2]相同。
[0088] 数学式2
[0089] Hi(x，y)=ki(x，y) ? Pi(x，y)。
[0090] 在上述的[数学式2]中，kd^y)可以表示相位和高度之间的变换比率，并可以意 味着相位对高度的变换尺度。
[0091] 并且，数据生成部150可以利用平均亮度{Ad^y)}、可视度{Vd^y)}及测定范围 (入)中的至少一种来计算出高度加权值{Wi(x，y)}。此时，如在上述中的说明，形成于向手指 照射的光的图案可以为晶格图案，测定范围(A)可以意味着晶格图案的晶格之间的间隔。指 纹数据生成部150可以通过以平均亮度{Ad^y)}、可视度{Vd^y)}及测定范围（A)为参数 的加权值函数{f (A，Vi，A)}来计算出高度加权值{Wi(x，y)}，而当计算出高度加权值{Wi(x， y)}时所使用的公式可以与以下的[数学式3]相同。
[0092] 数学式3
[0093] ffi(x,y) = f(A,Vi,A)〇
[0094] 数据生成部150可以在初始高度{Hi(x，y)}乘以高度加权值{Wi(x，y)}来计算出加 权值高度{出(^7)*1 1(^7)}。数据生成部150可以将加权值高度{出(^7)*11(^ 7)}除以 高度加权值{Wi (x，y)}之和来计算出最终高度，所计算出的最终高度值可以为接近加权值 高度{Hi(x，y) * Wi(x，y)}的平均值的值或从三个影像数据中分别计算出的加权值高度{Hi (x，y) *Wi(x，y)}值中的值。
[0095] 另一方面，作为计算出最终高度的另一方式，当计算出初始高度{Hi(x，y)}时，像 素单位的图案影像能够在以亮度、信噪比（SNR)、相位翻转中的至少一种为基准将超出允许 范围的信号，例如，反弹的信号的情况下，能够将此判断为噪声并去除之后，计算出初始高 度{Hd^y)}，并在各个初始高度存在超出预设的允许范围的反弹的高度的情况下，也可以 将此作为噪声来去除之后，计算出最终高度。
[0096] 即，数据生成部150可以从使用者的手指的预定位置中提取对于因指纹的隆线而 发生的相位的相位数据。即，本发明一实施例的指纹识别方法可以由数据生成部150从手指 影像数据中提取相位数据，从而以三维方式识别指纹。
[0097] 然后，数据生成部150利用相位数据来生成对于指纹的特征值的特征值数据 (S140)。此时，如上述中的说明，相位数据为在使用者的手指的预定位置中因凹陷形态 (concave)的指纹隆线而发生的相位的数据，因此，可以为因指纹的隆线而发生的具有弯曲 的三维图像或图案或对此进行解相位来生成的二维图像或从图片中提取的特征值。
[0098] 最后，判断部160利用特征值数据和基准值数据来判断是否一致(S150)。此时，能 够将如上所述的过程来识别出使用者的指纹而所生成的基准值预存储于电子设备的存储 部(未图示），从而能够生成基准值数据。
[0099] 判断部160能够对特征值数据所包含的特征值和基准值数据所包含的基准值进行 比较，来判断预存储的指纹和当前所识别的指纹是否一致。例如，若对特征值数据所包含的 特征值和基准值数据所包含的基准值进行比较后，发现两个值一致，则判断部160可以判断 预存储的指纹和当前所识别的指纹一致。相反，若对特征值数据所包含的特征值和基准值 数据所包含的基准值进行比较后，发现两个值不一致，则判断部160可以判断预存储的指纹 和当前所识别的指纹不一致。
[0100] 根据本发明一实施例的三维形状测定装置及方法，数据生成部150可以从指纹的 相位数据生成指纹的特征值数据，判断部160可以利用特征值数据来识别使用者的指纹，从 而可以提高指纹识别的准确度。
[0101] 另一方面，通过本发明一实施例的三维形状测定装置及方法来生成的对于判断结 果的信息能够向电子设备提供，例如，能够利用于进出口的开启、手机的解除锁定及结算等 需要进行认证的多种应用中。
[0102] 作为由判断部160利用特征值数据和基准值数据来判断是否一致的步骤S150的另 一实施例，此时，基准值数据可以成为磁共振成像(MRI )、电子计算机断层扫描(CT)、超声波 及X-ray影像数据，在预储存于电子设备的存储部(未图示）的状态下，可以与特征值数据相 匹配。即，可以在设定特征值数据的形状信息和基准值数据的形状信息重叠后，将此作为匹 配数据显示在安装于电子设备的画面，或向额外的显示装置传输匹配数据。
[0103]参照示出本发明另一实施例的三维形状测定方法的顺序的图7来对用于识别使用 者的指纹的方法进行说明。并且，与上述相同的附图标记可以表示相同的部件，以下，以不 同于本发明一实施例的三维形状测定方法的部分为中心进行说明。
[0104] 参照图7,首先，设置于电子设备(未图示）的图案部110在从设置于电子设备的光 源部130向使用者的手指照射的光形成图案(S210)。图案部110能够以从光源部130隔开预 定间隔的方式设置于电子设备，从而在所经过的光形成预定的图案。即，可以在使用者的手 指照射形成有预定的图案的光。此时，预定的图案可以为晶格图案。
[0105] 图案部110可以形成为能够配置于光源部130和摄像机部140的前部面的形状(参 照图8)。例如，如图8所示，图案部110能够呈矩形形状，并能够配置于光源部130和摄像机部 140的前部面，但本发明并不局限于上述例。与图案部110相连接的移动部120能够使图案部 110移动，从而能够使图案部110配置于光源部130和摄像机部140的前部面。
[0106] 然后，摄像机部140通过图案部110来拍摄形成有图案的光所照射的使用者的手 指，并生成影像数据(S220)。由于摄像机部140通过图案部110来拍摄使用者的手指，因此， 可在摄像机部140所拍摄的手指影像数据中的手指图像上形成有形成于向使用者的手指照 射的光的图案和图案部110的图案相重叠的图案。此时，形成于向使用者的手指照射的光的 图案和图案部110的图案所层叠的图案可以为莫尔条纹的图案。即，从摄像机部140生成的 影像数据可以在手指图像上形成为形成有莫尔条纹图案的图像。
[0107] 然后，设置于电子设备的数据生成部150利用影像数据来提取使用者的手指的指 纹的相位，并生成相位数据(S230)。此时，数据生成部150可以在影像数据适用快速傅里叶 变换(FFT，Fast Fourier Tranform)来提取使用者的手指的指纹的相位，并能够生成相位 数据。
[0108] 然后，数据生成部150利用相位数据来生成对于指纹的特征值的特征值数据 (S240)〇
[0109] 在本发明另一实施例的三维形状测定方法中，即使在手指图像上仅使用形成有晶 格图案的一个影像数据，也可以提取指纹的相位及指纹的特征值。即，本发明另一实施例的 指纹识别方法可以简化用于识别指纹的过程。
[0110] 最后，判断部160利用特征值数据和基准值数据来判断是否一致(S250)。判断部 160可以对特征值数据所包含的特征值和基准值数据所包含的基准值进行比较，并在两个 值相一致的情况下，可以判断指纹一致。相反，判断部160可以对特征值数据所包含的特征 值和基准值数据所包含的基准值进行比较，并在两个值不一致的情况下，可以判断指纹不 一致。
[0111] 另一方面，以下对本发明另一实施例的三维形状测定装置进行说明。图9为本发明 一实施例的三维形状测定装置的结构图，图10为用于说明本发明一实施例的三维形状测定 装置中的测定原理的图。
[0112] 参照上述图9,本发明一实施例的三维形状测定装置能够安装于小型的电子设备， 从而能够体现为便携式或手持方式，本发明包括:光源部220;分束器部（beam spliter) 240，用于分离从上述光源部照射的光;基准镜部210，用于反射从上述分束器240入射的光； 摄像机部230,拍摄从上述分束器部240向对象体入射并反射的光和通过上述基准镜部210 来反射的光，并生成光学相干断层扫描(〇CT，Optical Coherence Tomography)影像数据； 以及控制部250,用于控制上述光源部220及上述摄像机部230,上述控制部250可以包括:数 据生成部260，利用上述影像数据来生成对于上述对象体的相位数据，并利用上述相位数据 来生成对于上述对象体的特征值的特征值数据；以及判断部270,利用上述特征值和预存储 的基准值数据来判断是否一致。
[0113]为了便于说明，将省略与控制部250、数据生成部260及判断部270的运行相同的运 行。
[0114] 通过光源部220来向分束器部240入射的光形成分支，并向基准镜部210和对象体 280入射。向上述基准镜部210和对象体280入射的光发生反射，并通过分束器部240来向摄 像机部230入射。
[0115] 摄像机部230利用所入射的光来生成光学相干断层扫描(0CT，0ptical Coherence Tomography)三维影像数据。此时，上述光学相干断层扫描三维影像数据还可以生成皮肤内 预定深度的组织的影像。由于既能够生成皮肤的表皮形状，又能够生成皮肤内预定深度的 组织的影像，因此，可以在使用由硅制成的人造指纹的情况下，可以识别其是否为人造指 纹。即，由于在皮肤的表皮前端设置人造指纹，因此，能够对此进行准确的判断。
[0116]数据生成部260能够基于光学相干断层扫描三维影像数据来不仅能够生成手指的 指纹的特征值数据，而且能够生成离表皮预定深度的皮肤组织的特征值数据，并且，判断部 270可以对上述特征值和预设的基准值进行比较，从而不仅能够确认指纹是否一致，而且可 以确认是否为人造指纹，最终可以进一步提高认证的可靠性。以上，对本发明的实施例进行 了说明，但只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就可以计算出除指纹之外的多种 客体的三维形状，并能够在不脱离专利权利要求书中所记载的本发明的思想的范围内，可 通过对结构要素进行附加、变更、删除或追加等来对本发明进行多种修改及变更，而这也应 视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种三维形状测定装置，其中，包括： 光源部； 图案部，用于在从上述光源部照射的光形成图案； 摄像机部，拍摄形成有图案的光所照射的对象体，并生成影像数据；以及 数据生成部，利用上述影像数据来生成上述对象体的相位数据，并利用上述相位数据 来生成上述对象体的特征值数据， 上述光源部、图案部、摄像机部及数据生成部设置于电子设备。2. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述图案部包括： 第一过滤器，用于在从上述光源部照射并经过的光形成第一图案； 第二过滤器，用于在从上述光源部照射并经过的光形成第二图案；以及 第三过滤器，用于在从上述光源部照射并经过的光形成第三图案。3. 根据权利要求2所述的三维形状测定装置，其中，上述第一过滤器、上述第二过滤器 及上述第三过滤器被配置成圆形。4. 根据权利要求3所述的三维形状测定装置，其中，上述三维形状测定装置还包括移动 部，上述移动部使上述图案部旋转移动，并在上述光源部的前部面依次配置上述第一过滤 器、上述第二过滤器及上述第三过滤器。5. 根据权利要求2所述的三维形状测定装置，其中，上述第一过滤器、上述第二过滤器 及上述第三过滤器被配置成一列。6. 根据权利要求5所述的三维形状测定装置，其中，上述三维形状测定装置还包括移动 部，上述移动部使上述图案部直线移动，并在上述光源部的前部面依次配置上述第一过滤 器、上述第二过滤器及上述第三过滤器。7. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述图案部包括图案显示装置，上 述图案显示装置显示过滤器，上述过滤器用于在从上述光源部照射并经过的光形成第一图 案、第二图案及第三图案。8. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述图案部包括： 柱面透镜，用于聚集从上述光源部照射的光； 旋转多棱镜，一边向一侧方向进行旋转，一边转换通过上述柱面透镜来聚集的光的方 向；以及 过滤器，用于在通过上述旋转多棱镜来转换方向并经过的光形成图案。9. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述图案部包括至少一个缝隙，上 述至少一个缝隙用于在从上述光源部照射并经过的光形成图案。10. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述三维形状测定装置还包括振 动部，上述振动部包括振动轴及旋转部，上述振动轴用于发生振动，上述旋转部用于向一侧 方向旋转上述振动轴。11. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中， 上述光源部包括第一光源部、第二光源部及第三光源部， 上述图案部包括： 第一图案部，配置于上述第一光源部的前部面，用于在所照射的光形成第一图案； 第二图案部，配置于上述第二光源部的前部面，用于在所照射的光形成第二图案；以及 第三图案部，配置于上述第三光源部的前部面，用于在所照射的光形成第三图案。12. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述图案部配置于上述光源部和 上述摄像机部的前部面。13. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述对象体为测定对象人员的手 指，上述相位数据为上述手指的指纹的相位数据。14. 根据权利要求13所述的三维形状测定装置，其中，上述三维形状测定装置还包括判 断部，上述判断部利用上述特征值数据和预存储的基准值数据来判断是否一致。15. 根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，上述对象体为测定对象人员的身 体的一部分或皮肤组织中的一种。16. -种三维形状测定方法，其中，包括： 设置于便携设备的图案部在从设置于电子设备的光源部向对象体照射的光形成图案 的步骤； 设置于上述便携设备的摄像机部拍摄形成有图案的光所照射的上述对象体，并生成影 像数据的步骤;以及 设置于上述便携设备的数据生成部利用上述影像数据来生成对于上述对象体的相位 数据，并利用上述相位数据来生成对于上述对象体的特征值的特征值数据的步骤。17. -种三维形状测定装置，其中，包括： 光源部； 图案部，用于在从上述光源部照射的光形成图案； 摄像机部，拍摄形成有图案的光所照射的使用者的手指，并生成影像数据； 数据生成部，利用上述影像数据来生成对于上述手指的指纹的相位数据，并利用上述 相位数据来生成对于上述手指的指纹的特征值数据；以及 判断部，利用上述特征值数据和预存储的基准值数据来判断是否一致。18. -种三维形状测定装置，其中，包括： 光源部； 分束器部，用于分离从上述光源部照射的光； 基准镜部，用于反射从上述分束器部入射的光； 摄像机部，拍摄从上述分束器向对象体入射并反射的光和通过上述基准镜来反射的 光，来生成光学相干断层扫描影像数据； 数据生成部，利用上述影像数据来生成对于上述对象体的相位数据，并利用上述相位 数据来生成对于上述对象体的特征值的特征值数据；以及 判断部，利用上述特征值和预存储的基准值数据来判断是否一致。19. 根据权利要求18所述的三维形状测定装置，其中，上述判断部基于上述对象体的特 征值来判断是否为手指，在包括除上述手指之外的其他异物的情况下，上述判断部判断为 人造指纹。
【文档编号】G06K9/46GK105917358SQ201580003909
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年1月8日
【发明人】李贤箕, 高光, 高光一
【申请人】株式会社高永科技