JP2007328500A - Image acquisition device, individual authentication system, and image construction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体である、例えば指と画像を読み取るセンサとの位置を相対的に移動させることにより、例えば指紋あるいは指の静脈等の画像を取得する画像取得装置、画像構成方法、及び、これらを用いた個人認証システムに関する。 The present invention relates to an image acquisition apparatus, an image configuration method, and the like that acquire an image such as a fingerprint or a finger vein by relatively moving the position of a subject, for example, a finger and a sensor that reads the image. The present invention relates to a personal authentication system using.
近年、情報技術の著しい進歩によって電子商取引等の経済活動が普及するのに伴い、情報の不正使用を防止する目的から個人認証を電子化する必要性もまた増大している。そこで、鍵のように、携帯を必要とせず且つ利便性が高く、さらには遺失や盗難等による不正行使の恐れも少ない個人認証方式として、指紋や虹彩といった個人の体の一部を鍵として用いる生体認証が注目されている。 In recent years, as economic activities such as electronic commerce spread due to remarkable progress in information technology, the necessity of digitizing personal authentication for the purpose of preventing unauthorized use of information is also increasing. Therefore, a part of the body of a person such as a fingerprint or an iris is used as a key as a personal authentication method that does not require a mobile phone, is highly convenient, and is unlikely to be illegally exercised due to loss or theft. Biometric authentication is attracting attention.
特に、携帯電話やPCを利用しようとするユーザに対し個人認証を行うために、それらに搭載可能な小型の個人認証装置が求められている。そのような小型の個人認証装置として、例えば、指スライド型の指紋センサが注目されている。この種の指紋センサに関する技術として、後述の特許文献1乃至3に記載のものがある。 In particular, in order to perform personal authentication for a user who intends to use a mobile phone or a PC, there is a demand for a small personal authentication device that can be mounted on them. As such a small personal authentication device, for example, a finger slide type fingerprint sensor has attracted attention. As technologies related to this type of fingerprint sensor, there are those described in Patent Documents 1 to 3 described later.
特許文献1には、密着型ライセンサとロータリーエンコーダを用いた指紋画像入力装置が示されている。この指紋画像入力装置は、指のスライド速度をロータリーエンコーダで検出し、これに応じて画像取り込みタイミングを調整することで、歪みのない画像を得ようとするものである。 Patent Document 1 discloses a fingerprint image input device using a contact type licensor and a rotary encoder. This fingerprint image input device is intended to obtain a distortion-free image by detecting the sliding speed of a finger with a rotary encoder and adjusting the image capture timing accordingly.
特許文献2には、ラインセンサを用いて取得した2ライン間の画像の類似度を計算し、これに基づいて指の全体画像を再構成する例が示されている。この指紋画像入力装置では、2つのラインのそれぞれが、指紋のラインデータを順次読み取って指紋全体分の画像データを採取する。また、比較対象となる2つのラインデータの類似度を求め、その類似度に基づいて、冗長ラインとみなされるラインデータを破棄する。 Patent Document 2 shows an example in which the similarity between two images acquired using a line sensor is calculated, and the entire image of the finger is reconstructed based on the similarity. In this fingerprint image input device, each of the two lines sequentially reads the fingerprint line data and collects image data for the entire fingerprint. Further, the similarity between two line data to be compared is obtained, and line data regarded as a redundant line is discarded based on the similarity.
特許文献3には、2本のラインセンサが並行に配置された指紋画像入力装置が記載されている。この装置は、それぞれのラインセンサで得られた画像から両者間で一致する画像を検出することで指のスライド速度を計算し、その計算結果に基づいて全体画像を再構成する。
しかしながら、上記特許文献1に記載の方法では、ロータリーエンコーダが必要とされることから、指紋入力装置を、携帯電話やキーボードに内蔵できるほど小型化することは困難である。 However, since the method described in Patent Document 1 requires a rotary encoder, it is difficult to reduce the size of the fingerprint input device so that it can be built into a mobile phone or a keyboard.
上記特許文献2の方法では、隣接する2ラインの相関を求める際に、閾値の設定が困難である。仮に、固定的な閾値を設定すると、指紋の場所ごとの相関の評価精度が劣化する。また、指のスライド速度が低下すると画像に伸びが生じるが、その伸びの程度は、全体画像において一様であるとは限らない。そのため、固定的な縮尺率を用いて全体画像の伸びを修正しても、適正に修正されず、結果、認証精度が劣化するおそれがある。 In the method of Patent Document 2, it is difficult to set a threshold when obtaining the correlation between two adjacent lines. If a fixed threshold value is set, the correlation evaluation accuracy for each fingerprint location deteriorates. Further, when the finger slide speed decreases, the image is stretched, but the extent of the stretch is not always uniform in the entire image. For this reason, even if the expansion of the entire image is corrected using a fixed scale ratio, the correction is not properly performed, and as a result, the authentication accuracy may be deteriorated.
上記特許文献3の方法では、2本のラインセンサを少なくとも1mm間隔で配置する必要があることから、画像入力装置の小型化が困難である。また、2本のラインセンサを用いる技術にあっては、同一タイミングで入力された画像の組み合わせの中から、最も類似する組み合わせを検出する。しかしながら、指のスライド速度が遅い場合のように、各センサから連続して入力された画像が類似する場合、それらの中から適正な組み合わせを検出することは容易ではない。 In the method of Patent Document 3, it is necessary to dispose two line sensors at an interval of at least 1 mm, and thus it is difficult to reduce the size of the image input device. In the technique using two line sensors, the most similar combination is detected from combinations of images input at the same timing. However, when the images continuously input from the sensors are similar, such as when the finger slide speed is low, it is not easy to detect an appropriate combination from them.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像取得装置の小型化を図ると共に、より適正な被写体画像を形成する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for forming a more appropriate subject image while reducing the size of an image acquisition apparatus.
本発明に係る画像入力装置は、予め設定された解像度に対応する間隔をおいて配置され、且つ、それぞれのセンサ面に対応するスライド面上を該センサ面に対して相対的に移動する被写体に関する部分画像を共通のタイミングにて逐次的に読み取る複数のラインセンサと、相互に異なるラインセンサから取得された一対の部分画像間の相関度である第1の相関度を求める手段と、前記第1の相関度に関連する単一のラインセンサから取得された複数の部分画像について、前記第1の相関度を求めた第1の部分画像と該第1の部分画像より後のタイミングにて取得された第2の部分画像との相関度である第2の相関度を求める手段と、前記第2の相関度を前記第1の相関度に基づき評価し該評価により有効とされた第2の相関度を求めた第2の部分画像により被写体画像の全体画像を形成する手段とを備える。 The image input apparatus according to the present invention relates to a subject that is arranged at an interval corresponding to a preset resolution and moves relative to the sensor surface on a slide surface corresponding to each sensor surface. A plurality of line sensors that sequentially read partial images at a common timing; means for obtaining a first correlation degree that is a correlation degree between a pair of partial images acquired from mutually different line sensors; For a plurality of partial images acquired from a single line sensor related to the degree of correlation, the first partial image for which the first degree of correlation has been obtained is acquired at a timing later than the first partial image. Means for obtaining a second correlation degree that is a degree of correlation with the second partial image, and a second correlation that is validated by evaluating the second correlation degree based on the first correlation degree. Second to find the degree The partial image and a means for forming an entire image of the subject image.
本発明によれば、予め設定された解像度の間隔をおいて配置された複数のラインセンサから得た画像ペアの相関度を、被写体画像の絶対尺度として利用することから、被写体の全体画像を適正に再構成することができる。また、複数のラインセンサが規定の解像度の間隔で配置されることから、装置を小型化することができる。 According to the present invention, since the correlation between image pairs obtained from a plurality of line sensors arranged at intervals of a preset resolution is used as an absolute scale of the subject image, the entire image of the subject is Can be reconfigured. In addition, since the plurality of line sensors are arranged at regular resolution intervals, the apparatus can be miniaturized.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、被写体の画像として指紋画像を取得する指画像取得装置を提示する。図1(a)に、その基本構成を示す。本実施形態の指画像取得装置である指紋センサモジュール10は、指紋の部分画像を逐次的に読み取る2つのラインセンサ30a及びラインセンサ30bを備える。また、指紋センサモジュール10は、スライド面11にてスライドする指40に対し光を照射するLED20を備える。ラインセンサ(30a/30b)としては、密着型のCMOSラインセンサを用いることが望ましい。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a finger image acquisition device that acquires a fingerprint image as a subject image is presented. FIG. 1A shows the basic configuration. A fingerprint sensor module 10 that is a finger image acquisition device of the present embodiment includes two line sensors 30a and 30b that sequentially read partial images of a fingerprint. The fingerprint sensor module 10 includes an LED 20 that irradiates light onto the finger 40 that slides on the slide surface 11. As the line sensor (30a / 30b), it is desirable to use a contact type CMOS line sensor.
指紋を取得するときは、図1(a)に示すように、指紋センサモジュール10のスライド面11に指40の腹を接触させ、その指40をスライド面11に沿って一定方向(図中矢印Pで示す水平方向)にスライドさせる。このとき、指40に向けてLED20から光が照射される。照射された光は、指40の中を散乱透過しながら進行し(41)、指表面に達する。指表面に達した光は、指表面にて指紋を構成する起伏に応じたコントラスト画像を形成する。この画像を2本のラインセンサ30a及びラインセンサ30bにより読み取る。 When acquiring a fingerprint, as shown in FIG. 1A, the belly of the finger 40 is brought into contact with the slide surface 11 of the fingerprint sensor module 10, and the finger 40 is moved along the slide surface 11 in a certain direction (arrow in the figure). Slide horizontally). At this time, light is emitted from the LED 20 toward the finger 40. The irradiated light travels while being scattered and transmitted through the finger 40 (41), and reaches the finger surface. The light that reaches the finger surface forms a contrast image corresponding to the undulations that constitute the fingerprint on the finger surface. This image is read by the two line sensors 30a and 30b.
図1(b)に、指紋センサモジュール10の平面図を模式的に示す。本実施形態のラインセンサ(30a/30b)は、400dpiの解像度を有し、それぞれ指紋を等倍で撮影する。また、2本のラインセンサ30a及びラインセンサ30bは、60μmの間隔をおいて並行に配置されている。この間隔は、上記の解像度400dpiに対応する間隔である。本実施形態ではセンサ面(表面の保護カバー等を含む)をスライド面に一致させ、センサ面上で、指をスライドさせて等倍画像を取得する。また、必要とされる解像度とラインセンサとの間隔が同一となるよう設定される。 FIG. 1B schematically shows a plan view of the fingerprint sensor module 10. The line sensor (30a / 30b) of the present embodiment has a resolution of 400 dpi, and photographs a fingerprint at an equal magnification. Further, the two line sensors 30a and 30b are arranged in parallel with an interval of 60 μm. This interval is an interval corresponding to the above-mentioned resolution of 400 dpi. In the present embodiment, the sensor surface (including a protective cover on the surface) is made to coincide with the slide surface, and a finger is slid on the sensor surface to obtain a normal-size image. Further, the required resolution and the interval between the line sensors are set to be the same.
ラインセンサ30a及びラインセンサ30bは、一定のフレームレートで表面画像を撮影する。このときのフレームレートは、指のスライドに関し想定される速度に応じて設定される。すなわち、指の最大スライド速度を想定し、その速度にて指がスライドされても規定の解像度400dpiに対応する間隔60μmで指画像を取得することができるフレームレートを採用する。 The line sensor 30a and the line sensor 30b capture surface images at a constant frame rate. The frame rate at this time is set according to the speed assumed for the finger slide. That is, assuming a maximum finger slide speed, a frame rate is employed that allows finger images to be acquired at an interval of 60 μm corresponding to a prescribed resolution of 400 dpi even when the finger is slid at that speed.
具体的には、例えば、最小スライド速度を1cm/s、最大スライド速度を10cm/sとし、撮影対象とする指の長さを20mmとする場合、指のスライドの所要時間は0.2sとなる。また、60μmの解像度を確保しつつ、長さ20mm分の部分画像を取得するには、部分画像は333フレーム必要となる。333フレームを0.2sで取り込む場合、速度は1665フレーム/sとなる。 Specifically, for example, when the minimum slide speed is 1 cm / s, the maximum slide speed is 10 cm / s, and the length of the finger to be photographed is 20 mm, the time required for the finger slide is 0.2 s. . In order to acquire a partial image for a length of 20 mm while securing a resolution of 60 μm, 333 frames are required for the partial image. If 333 frames are captured at 0.2 s, the speed is 1665 frames / s.
本実施形態では、各ラインセンサ(30a/30b)を1.7kフレーム/sで駆動させる。また、2本のラインセンサ30a及びラインセンサ30bは、スライドする指の部分画像を、同一のフレームレートかつ同一タイミングで逐次的に読み取る。ただし、両者の動作タイミングは、フレームレートに対し十分短い時間であれば、完全に同一タイミングでなくともよい。すなわち、1フレーム内でほぼ同時とみなされるタイミングで連続動作させればよい。完全に同一タイミング動作の場合は、2本のラインセンサ(30a/30b)からデータを2系列で出力する必要があるが、連続動作の場合、1系列で出力することができ、駆動回路が簡略化される。 In this embodiment, each line sensor (30a / 30b) is driven at 1.7 k frames / s. The two line sensors 30a and 30b sequentially read the partial images of the sliding finger at the same frame rate and the same timing. However, the operation timings of both may not be completely the same as long as they are sufficiently short with respect to the frame rate. That is, continuous operation may be performed at a timing considered to be almost simultaneous within one frame. In the case of completely the same timing operation, it is necessary to output data from two line sensors (30a / 30b) in two series, but in the case of continuous operation, it can be output in one series and the drive circuit is simplified. It becomes.
2本のラインセンサ(30a/30b)により同一時刻にて読み取られた2つのライン画像は、解像度60μmで指を撮影した画像ペアとなる。よって、指のスライドに伴い、画像ペアを複数組取得することになる。また、ペア画像のそれぞれは、指のスライドによる速度変化の要素が加味された画像となる。 Two line images read at the same time by two line sensors (30a / 30b) form an image pair obtained by photographing a finger with a resolution of 60 μm. Therefore, a plurality of image pairs are acquired as the finger slides. Each of the pair images is an image in which an element of speed change due to finger sliding is added.
上記駆動により取得したペアの部分画像は、後述するように、指紋そのものを表す本来的な画像、すなわち指の速度変化に起因する画像伸長が生じない画像を得るために使われる。また、全体画像を形成するための部分画像の再構成には、1本のラインセンサで得られた部分画像(ペア画像の片方)を利用する。 As will be described later, the pair of partial images acquired by the driving is used to obtain an original image representing the fingerprint itself, that is, an image in which image expansion caused by a change in finger speed does not occur. In addition, the partial image (one of the pair images) obtained by one line sensor is used for the reconstruction of the partial image for forming the entire image.
なお、ラインセンサ30a及びラインセンサ30bにより取り込まれた部分画像のデータは、それぞれ独立に外部の記憶装置(図示略)に保存され、別途、処理装置(図示略)で処理される。この記憶装置及び処理装置は、パーソナルコンピュータ等(図示略)を利用する。 Note that the partial image data captured by the line sensor 30a and the line sensor 30b are independently stored in an external storage device (not shown) and separately processed by a processing device (not shown). The storage device and the processing device use a personal computer or the like (not shown).
ここで、図4を参照して、ラインセンサ(30a/30b)に対する指のスライド速度と、読み取られる画像ラインとの関係について説明する。図4(a)に示す例は、指のスライド速度が比較的遅い場合である。この場合、同図(a)の右方に示すように、1本のラインセンサ、例えばラインセンサ30aが取り込む画像の解像度は、約10μmである。これは、同図(a)の左方に示す2本のラインセンサによる解像度60μmより小さい。すなわち、この事例において、個々のラインセンサは、60μmを読み込む間に6フレームの部分画像を取得する。 Here, with reference to FIG. 4, the relationship between the sliding speed of the finger with respect to the line sensor (30a / 30b) and the read image line will be described. The example shown in FIG. 4A is a case where the finger slide speed is relatively slow. In this case, as shown on the right side of FIG. 5A, the resolution of an image captured by one line sensor, for example, the line sensor 30a, is about 10 μm. This is smaller than the resolution of 60 μm by the two line sensors shown on the left side of FIG. That is, in this case, each line sensor acquires a partial image of 6 frames while reading 60 μm.
一方、指のスライド速度が、上記事例よりも速く、且つ、適正とされる最大のスライド速度である場合は、図4(b)に示すようになる。この場合、同図(b)の右方に示すように、1本のラインセンサで取り込む画像の解像度はほぼ60μmであり、必要とされる解像度60μmと同等となる。すなわち、この事例において、個々のラインセンサは、60μmを読み込む間に2フレームの部分画像を取得する。 On the other hand, when the finger slide speed is faster than the above case and the maximum slide speed that is considered appropriate, the finger slide speed is as shown in FIG. In this case, as shown on the right side of FIG. 6B, the resolution of the image captured by one line sensor is approximately 60 μm, which is equivalent to the required resolution of 60 μm. That is, in this case, each line sensor acquires a partial image of 2 frames while reading 60 μm.
図2(a)に、1つのラインセンサで取得した指紋画像の一例を示す。同図(a)より、ラインP1乃至P10にて画像伸長が生じていることがわかる。これは、ラインセンサの読み取り周期に対し、指のスライドが遅すぎることに起因する現象である。 FIG. 2A shows an example of a fingerprint image acquired by one line sensor. From FIG. 5A, it can be seen that image expansion occurs in the lines P1 to P10. This is a phenomenon caused by the finger sliding too late with respect to the reading period of the line sensor.
また、図2(a)の上下方向(行方向)と相関係数との関係を図2(b)に示す。相関係数Rは、画像の伸長度合いを表すために隣接の2ライン間で求めた、統計学上の相関係数である。連続する画像間の相関には、原則として逆相関はないことから、得られた相関係数Rは、「0<R<1」となる。なお、指を全く動かさずに画像を取得した場合、各フレームは全て同じ画像となり、「R=1」となるが、この事象は除外する。同図(b)より、ラインP1乃至P10に対応する部分は、相関係数がほぼ「1」であることが分かる。これは、すなわち、ほぼ同じ画像が連続したことを意味する。 FIG. 2B shows the relationship between the vertical direction (row direction) in FIG. 2A and the correlation coefficient. The correlation coefficient R is a statistical correlation coefficient obtained between two adjacent lines in order to represent the degree of image expansion. Since there is basically no inverse correlation in the correlation between successive images, the obtained correlation coefficient R is “0 <R <1”. If an image is acquired without moving the finger at all, each frame becomes the same image and “R = 1”, but this phenomenon is excluded. From FIG. 5B, it can be seen that the portions corresponding to the lines P1 to P10 have a correlation coefficient of approximately “1”. This means that almost the same image is continuous.
本実施形態では、図2(a)に示すような伸長した画像から、絶対尺度に基づいた指の全体画像を再構成する。絶対尺度とは、画像本来の尺度、つまり指のスライド速度の変化等の要素を含まない2次元画像に基づく尺度を指す。 In the present embodiment, the entire image of the finger based on the absolute scale is reconstructed from the expanded image as shown in FIG. The absolute scale refers to a scale based on a two-dimensional image that does not include an element such as a change in the sliding speed of a finger.
一般に、隣接の2ライン間の相関係数は、画像本来の成分と指のスライドによる成分とから構成される。ここで、指のスライドによる成分とは、上述したように、画像伸長に関連する相関成分である。1つのラインセンサが取得した隣接2ラインの相関関数は、「(画像本来の成分)+(指スライドによる成分)」により求めることができる。 In general, the correlation coefficient between two adjacent lines is composed of an image original component and a component due to finger slide. Here, the component by finger slide is a correlation component related to image expansion, as described above. The correlation function of two adjacent lines acquired by one line sensor can be obtained by “(original component of image) + (component by finger slide)”.
図3(a)に、解像度400dpiのエリアセンサで撮影した指紋の全体画像を示す。これは、解像度400dpiによる指本来の画像、すなわち画像伸長がない画像である。この画像の隣接2ライン間の相関係数を図3(b)に示す。指紋は場所により形状が異なるので、指紋画像の場所によって隣接2ライン間の相関係数は異なる。ラインP´1、P´2、P´3は、特徴的な箇所を示す。 FIG. 3A shows a whole image of a fingerprint photographed by an area sensor having a resolution of 400 dpi. This is an original image of a finger with a resolution of 400 dpi, that is, an image without image expansion. The correlation coefficient between two adjacent lines of this image is shown in FIG. Since the fingerprint has a different shape depending on the location, the correlation coefficient between two adjacent lines differs depending on the location of the fingerprint image. Lines P′1, P′2, and P′3 indicate characteristic portions.
一般に、指紋画像は、指先部では横方向に線画像P´1が現れ、中間部で斜めの線画像P´2が現れ、後部で縦方向の線画像P´3が現れやすい。図3(b)より、P´1では相関係数は高め、P´2では低め、P´3では再び高めの値となる。ここで示した相関係数が、画像伸長のない指紋そのものの画像に対応した値である。 Generally, in the fingerprint image, a line image P′1 appears in the horizontal direction at the fingertip part, an oblique line image P′2 appears in the middle part, and a line image P′3 in the vertical direction tends to appear in the rear part. From FIG. 3B, the correlation coefficient is high at P′1, low at P′2, and high again at P′3. The correlation coefficient shown here is a value corresponding to the image of the fingerprint itself without image expansion.
上述したように、隣接2ライン間相関係数は、この画像本来の成分に、指スライドによる伸長分の成分が加算されたものとなる。しかしながら、1本のラインセンサで取得した画像のみを用いて全体画像を再構成する場合、この画像本来の成分は、予め取得することができない。本実施形態では、画像本来の成分を取得する構成と、その成分を絶対尺度として用いて正しい尺度の全体画像を再構成する手法とを提供する。 As described above, the correlation coefficient between adjacent two lines is obtained by adding the component for extension by finger slide to the original component of this image. However, when an entire image is reconstructed using only an image acquired by one line sensor, the original component of the image cannot be acquired in advance. In the present embodiment, there are provided a configuration for acquiring an original component of an image and a method for reconstructing an entire image having a correct scale using the component as an absolute scale.
図5に示すフローチャートを参照して、本実施形態の動作について説明する。ここでは、図2(b)のP1のような冗長部分を含む領域から、必要とされる画像を選定し、全体画像を再構成する手順を説明する。 The operation of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Here, a procedure for selecting a required image from a region including a redundant portion such as P1 in FIG. 2B and reconstructing the entire image will be described.
まず、画像の再構成を開始する行としてのn番目の行を図2(b)に示す位置(「処理開始ライン(n)」)に設定する。また、処理終了ラインとしてのm番目の行を設定する(「最終処理ライン(m)」)(ステップS1)。 First, the nth row as the row from which image reconstruction is started is set at the position shown in FIG. 2B (“processing start line (n)”). Also, the m-th row is set as the process end line (“final process line (m)”) (step S1).
ここで、2つのラインセンサ(30a/30b)によりk番目に取得した画像ペアの相関係数をRab(k)とする。Rab(k)は、k番目の行における絶対尺度となる相関係数である。また、一方のラインセンサ(30a)でk番目とk+i番目に取得した画像の相関係数をR(k、k+i)とする。R(k、k+i)は、1つのラインセンサで得られたk番目のラインとk+i番目のラインとの相関係数である。すなわち、指紋本来の画像に、指のスライドによる要素が加味されたものである。 Here, the correlation coefficient of the k-th image pair acquired by the two line sensors (30a / 30b) is Rab (k). Rab (k) is a correlation coefficient serving as an absolute scale in the kth row. Also, let R (k, k + i) be the correlation coefficient of the kth and k + ith images acquired by one line sensor (30a). R (k, k + i) is a correlation coefficient between the kth line and the k + ith line obtained by one line sensor. In other words, the original image of the fingerprint is obtained by adding an element based on the slide of the finger.
まず、最初のn番目ラインをk番目のラインとして設定し(ステップS2)、2本のラインセンサ(30a/30b)により得た部分画像間の相関関数Rab(k)を求める(ステップS3)。続いて、i=1を設定し(ステップS4)、単一のラインセンサ(30a)について、最初に得たn番目の部分画像と、その次に得たn+1番目の部分画像との相関関数R(n、n+1)を求める(ステップS5)。そして、求めたR(n、n+1)と、2つのラインセンサに関し当初に求めたRab(n)とを比較する(ステップS6)。 First, the first n-th line is set as the k-th line (step S2), and a correlation function Rab (k) between partial images obtained by the two line sensors (30a / 30b) is obtained (step S3). Subsequently, i = 1 is set (step S4), and for a single line sensor (30a), the correlation function R between the nth partial image obtained first and the n + 1th partial image obtained next is obtained. (N, n + 1) is obtained (step S5). Then, R (n, n + 1) obtained is compared with Rab (n) obtained initially for the two line sensors (step S6).
比較の結果、R(n、n+1)>Rab(n)である場合、単一のラインセンサから得た2ラインの画像が類似しており、画像伸長があると判断する。この場合、iを1ライン進め(ステップS7)、次のn+2番目の画像に関する処理に移行する。すなわち、最初のn番目の部分画像と、n+2番目の部分画像との相関係数R(n、n+2)を求める(ステップS5)。そして、求めたR(n、n+2)と、2つのラインセンサの画像ペアに関する相関関数Rab(n)とを比較する(ステップS6)。 As a result of the comparison, if R (n, n + 1)> Rab (n), it is determined that two lines of images obtained from a single line sensor are similar and that there is image expansion. In this case, i is advanced by one line (step S7), and the process proceeds to the next n + 2nd image. That is, the correlation coefficient R (n, n + 2) between the first nth partial image and the n + 2th partial image is obtained (step S5). Then, the calculated R (n, n + 2) is compared with the correlation function Rab (n) regarding the image pairs of the two line sensors (step S6).
その結果、R(n、n+2)>Rab(n)となった場合は、前述のn+1番目のラインの場合と同様に、画像伸長があると判断する。上記工程を、i=1から順次1ラインずつ進める。その間、R(k、k+i)がRab(k)より大きい限り、指スライドによる画像伸長が生じていると判断する。 As a result, when R (n, n + 2)> Rab (n) is satisfied, it is determined that there is image expansion as in the case of the (n + 1) th line. The above process is sequentially advanced line by line from i = 1. In the meantime, as long as R (k, k + i) is greater than Rab (k), it is determined that image expansion due to finger slide has occurred.
上記比較(ステップS6)において、R(k、k+i)=Rab(k)となったとき、最初のn番目の画像との間の相関係数が絶対尺度の相関係数Rab(k)と同等になる画像を検出したと判断する。そして、今回検出したn+i番目の画像と最初のn番目の画像とを、全体画像に採用する画像として認識する(ステップS8)。 In the above comparison (step S6), when R (k, k + i) = Rab (k), the correlation coefficient with the first n-th image is equivalent to the correlation coefficient Rab (k) of the absolute scale. It is determined that an image that becomes is detected. Then, the n + i-th image and the first n-th image detected this time are recognized as images to be used for the entire image (step S8).
また、上記の検出により、図2の冗長部分P1が特定される。より具体的には、例えばn+3番目の画像にてR(k、k+i)=Rab(k)が成り立つ場合、先行のn+1番目およびn+2番目の各画像を、画像伸長をもたらす冗長部分(P1)として認識する。冗長部分として認識した部分画像は、例えば元画像から消去処理することにより、無効化する。 Moreover, the redundant part P1 of FIG. 2 is specified by said detection. More specifically, for example, when R (k, k + i) = Rab (k) holds in the (n + 3) th image, the preceding n + 1th and n + 2th images are used as redundant portions (P1) that cause image expansion. recognize. The partial image recognized as the redundant portion is invalidated by, for example, erasing processing from the original image.
なお、仮に、2番目のn+1ラインにてR(k、k+i)=Rab(k)が成り立つ場合、それは、指のスライド速度が規定の解像度に適応する、図4(b)に示すような状況であることを指す。この場合、冗長部分は存在しない。 If R (k, k + i) = Rab (k) is satisfied in the second n + 1 line, this is a situation as shown in FIG. 4B in which the finger slide speed is adapted to the specified resolution. It means that. In this case, there is no redundant part.
続いて、上記処理にてR(k、k+i)=Rab(k)となったときのn+i番目のラインが、当初に設定した最終処理ラインmであるか否かを判定する。その結果が否の場合(ステップS9:NO)、処理すべきラインが残されていると判断し、上記n+i番目をk番目として再設定する(ステップS10)。そして、上記の手順と同様にして、Rab(k)及びR(k、k+i)に関する処理を行う。この処理を最終処理ラインmまで繰り返すことにより、他の冗長部分P2乃至P10も検出することができる。 Subsequently, it is determined whether or not the n + i-th line when R (k, k + i) = Rab (k) in the above processing is the final processing line m set initially. If the result is negative (step S9: NO), it is determined that there is a line to be processed, and the n + i-th is reset as the k-th (step S10). Then, similarly to the above procedure, processing relating to Rab (k) and R (k, k + i) is performed. By repeating this processing up to the final processing line m, other redundant portions P2 to P10 can be detected.
最終処理ラインmまでの処理を終えると(ステップS9:YES)、全体画像に採用すべき画像として認識された部分画像により、全体画像を形成する(ステップS11)。これにより、60μmの解像度で、本来の全体画像が再構成される。 When the processing up to the final processing line m is completed (step S9: YES), the entire image is formed from the partial image recognized as the image to be adopted for the entire image (step S11). As a result, the original whole image is reconstructed with a resolution of 60 μm.
また、他方のラインセンサ(30b)の画像データからも同様に全体画像を求める。これは、一方のラインセンサ(30a)による画像より1ライン分(60μm分)ずれた、同様な内容の画像となる。この2枚の画像を加算して最終的な画像とする。これによりS/N(信号ノイズ比)を向上させることができる。 Similarly, the entire image is obtained from the image data of the other line sensor (30b). This is an image having the same content that is shifted by one line (60 μm) from the image of one line sensor (30a). These two images are added to obtain a final image. Thereby, S / N (signal noise ratio) can be improved.
上記説明では、説明の簡素化のため、R(k、k+i)=Rab(k)が成り立つときの画像ペアを全体画像に採用したが、実用上、相関係数の誤差分δを考慮して、R(k、k+i)=Rab(k)±δに基づき判断してもよい。この誤差δは、後の認証処理の際の認証精度も考慮して決定する。 In the above description, for simplification of description, an image pair when R (k, k + i) = Rab (k) is satisfied is adopted for the entire image. However, in practice, an error δ of the correlation coefficient is considered. , R (k, k + i) = Rab (k) ± δ. This error δ is determined in consideration of the authentication accuracy in the subsequent authentication process.
また、画像の冗長部分の伸長度合いを表すために、上記説明では、統計学上の相関係数を利用したが、実用上はこれに限定されない。例えば、2ライン間で画素毎に差分をとり、それらの絶対値の和をもって伸長度の指標としてもよい。 Further, in the above description, a statistical correlation coefficient is used to represent the degree of expansion of the redundant portion of the image. However, the present invention is not limited to this. For example, a difference may be calculated for each pixel between two lines, and the sum of the absolute values may be used as an index of the degree of expansion.
このように、本実施形態は、必要とされる解像度(60μm)で並置された2本のラインセンサから得た画像ペアの相関を指画像の絶対尺度として求め、その絶対尺度に基づき画像の冗長部分を検出する。よって、全体画像を適正に再構成することができる。これにより、単一のラインセンサから得た隣接2ライン間の相関のみを利用して全体画像を再構成する手法に比べ、全体画像の適切な縮尺度を簡易に設定することができる。また、局所的な画像を用いるので、2本のラインセンサで指の移動速度を求める手法に比べ、再構成の精度が高められる。 As described above, in the present embodiment, the correlation between image pairs obtained from two line sensors juxtaposed at a required resolution (60 μm) is obtained as an absolute scale of a finger image, and image redundancy is based on the absolute scale. Detect part. Therefore, the entire image can be appropriately reconstructed. This makes it possible to easily set an appropriate reduced scale of the entire image, as compared with the method of reconstructing the entire image using only the correlation between adjacent two lines obtained from a single line sensor. In addition, since a local image is used, the accuracy of reconstruction is improved as compared with the method of obtaining the finger moving speed with two line sensors.
さらにまた、2本のラインセンサが、必要とされる解像度(60μm)で並置されることで、ラインセンサの搭載スペースが抑えられ、それらを1チップ内に収めることができる。また、各センサの駆動回路も同じチップ内に構成でき、これにより、センサ全体を小型化することができる。 Furthermore, since the two line sensors are juxtaposed at the required resolution (60 μm), the space for mounting the line sensors can be reduced, and they can be accommodated in one chip. Moreover, the drive circuit of each sensor can also be comprised in the same chip | tip, and, thereby, the whole sensor can be reduced in size.
なお、本実施形態では指紋画像を取得する画像取得装置について述べたが、取得の対象は指紋画像に限らず、例えば、指の血管画像(静脈画像)、あるいは、その他の生体画像であってもよい。その場合、血管画像等に求められる精度に応じて、2本のラインセンサの配置及びフレームレート等を適宜設定すればよい。また、1つの装置で、指紋画像及び血管画像など複数の種別の画像を取り込むという用途にも適用可能である。 In the present embodiment, an image acquisition apparatus that acquires a fingerprint image has been described. However, the acquisition target is not limited to a fingerprint image, and may be, for example, a blood vessel image (vein image) of a finger or other biological image. Good. In that case, the arrangement of the two line sensors, the frame rate, and the like may be appropriately set according to the accuracy required for the blood vessel image or the like. Further, the present invention can also be applied to the use of capturing a plurality of types of images such as fingerprint images and blood vessel images with a single device.
さらにセンサ面とスライド面の間にFOP(Fiber Optic Plate)やSLA(Selfoc Lens Array)などの薄型の等倍光学系を配置したセンサモジュールを採用してもよい。これらは等倍光学系であることから、2本のラインセンサを必要解像度の間隔で配置すれば、その解像度の部分画像を取得することができる。また、上記のような等倍の光学系でない場合も、実質的に必要解像度の部分画像が取得できればよいことは言うまでもない。この形態では、スライド中、指がセンサ面に直接触れることはないので静電気に強いものとなる。 Further, a sensor module in which a thin equal-magnification optical system such as FOP (Fiber Optic Plate) or SLA (Selfoc Lens Array) is disposed between the sensor surface and the slide surface may be adopted. Since these are equal-magnification optical systems, if two line sensors are arranged at a necessary resolution interval, a partial image with that resolution can be acquired. Needless to say, even if the optical system is not the same magnification as described above, it is only necessary to obtain a partial image having a substantially necessary resolution. In this embodiment, the finger does not directly touch the sensor surface during the slide, and thus is resistant to static electricity.
[第2の実施形態]
図6に、本発明の第2の実施形態の構成を示す。本実施形態のセンサモジュール50は、指画像を読み取りながら、全体画像を再構成するための画像データをリアルタイムに取得する。センサモジュール50は、2本のラインセンサ51a及びラインセンサ51bを備える。これらは、図1等に示す前述の実施形態におけるラインセンサ(30a/30b)と同様である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 shows the configuration of the second embodiment of the present invention. The sensor module 50 of this embodiment acquires image data for reconstructing the entire image in real time while reading the finger image. The sensor module 50 includes two line sensors 51a and a line sensor 51b. These are the same as the line sensor (30a / 30b) in the above-described embodiment shown in FIG.
図6に示すように、2本のラインセンサ(51a/51b)からのライン画像データ(フレームデータ)は、アンプ52により増幅された後、A/D変換器53にてディジタル値に変換される。変換されたデータは、ラインセンサ51aからのものがメモリ55aに記憶され、ラインセンサ51bのものがメモリ55bに記憶される。そして、2本のラインセンサ(51a/51b)からの以降のフレームデータは、メモリ55c及びメモリ55dに記憶される。これら一連の動作は制御部54により制御される。 As shown in FIG. 6, line image data (frame data) from the two line sensors (51a / 51b) is amplified by an amplifier 52 and then converted to a digital value by an A / D converter 53. . The converted data is stored in the memory 55a from the line sensor 51a, and stored in the memory 55b from the line sensor 51b. The subsequent frame data from the two line sensors (51a / 51b) are stored in the memory 55c and the memory 55d. A series of these operations is controlled by the control unit 54.
本実施形態では、2ラインの画像データの部分データに注目し、その部分において画素毎に差分をとり、それらの絶対値の和を類似度係数とする。この類似度係数は、本実施形態において画像の伸長度を判断する際の指標となるものである。部分データとしては、ライン画像データの中央から片側半分のデータを利用する。これによりライン画像の全てを処理することは不要となることから、計算速度を速めることができる。 In the present embodiment, attention is paid to partial data of two lines of image data, a difference is obtained for each pixel in the portion, and the sum of absolute values thereof is used as a similarity coefficient. This similarity coefficient serves as an index when determining the degree of image expansion in the present embodiment. As the partial data, half of the data from the center of the line image data is used. As a result, it is not necessary to process all the line images, so that the calculation speed can be increased.
なお、使用する部分データとしては、片側半分ではなく、例えば、中央から片側1/4のデータとしてもよい。画像データにおいて、指のスライドにより、より大きな類似度の変化がみられる部分を利用すれば、ライン画像データ全体を処理することなく、類似度を求めることができる。 The partial data to be used may be, for example, data on one side ¼ from the center instead of the half on one side. In the image data, if a portion where a greater change in similarity is observed due to finger slides, the similarity can be obtained without processing the entire line image data.
本実施形態の動作について説明する。以下の説明では、フレームデータの記憶開始を第n番目とする。よって、ラインセンサ51aのn番目のフレームデータはメモリ55aに格納され、同じn番目のラインセンサ51bのデータはメモリ55bに格納される。データが格納されると、まず、メモリ55a及びメモリ55b上の2つのライン画像データにより、絶対尺度となる類似度係数Rab(n)を計算する。 The operation of this embodiment will be described. In the following description, the storage start of frame data is the nth. Therefore, the nth frame data of the line sensor 51a is stored in the memory 55a, and the data of the same nth line sensor 51b is stored in the memory 55b. When the data is stored, first, a similarity coefficient Rab (n) serving as an absolute scale is calculated from the two line image data on the memory 55a and the memory 55b.
次に、第n+1番目のライン画像データが取得されると、ラインセンサ51aのデータをメモリ55cに格納し、ラインセンサ51bのものをメモリ55dに格納する。そして、1つのラインセンサのデータを用いて2ライン間の類似度係数を算出する。例えば、ラインセンサ51aの場合、メモリ55aにある第n番目のデータと、メモリ55cにある第n+1番目のデータとから類似度係数R(n、n+1)を計算する。 Next, when the (n + 1) th line image data is acquired, the data of the line sensor 51a is stored in the memory 55c, and the data of the line sensor 51b is stored in the memory 55d. And the similarity coefficient between two lines is calculated using the data of one line sensor. For example, in the case of the line sensor 51a, the similarity coefficient R (n, n + 1) is calculated from the nth data in the memory 55a and the n + 1th data in the memory 55c.
さらに、算出した類似度係数R(n、n+1)をRab(n)と比較する。その結果、R(n、n+1)がRab(n)より大きい場合は、第n+1番目のライン画像は、冗長部分であると判断し、無効化する。 Further, the calculated similarity coefficient R (n, n + 1) is compared with Rab (n). As a result, when R (n, n + 1) is larger than Rab (n), the n + 1-th line image is determined to be a redundant portion and invalidated.
続いて、第n+2番目のライン画像データに対して上記と同様の処理を行う。この処理をR(n、n+i)がRab(n)に一致するまで繰り返す。そして、第n+m番目で一致したとき、その第n+m番目のデータと、最初の第n番目のデータとを処理装置(PC)へ入力する。このとき、同様に処理した他方のラインセンサ51bのデータも処理装置へ入力する。 Subsequently, the same processing as described above is performed on the (n + 2) th line image data. This process is repeated until R (n, n + i) matches Rab (n). Then, when they match at the (n + m) th, the n + mth data and the first nth data are input to the processing device (PC). At this time, the data of the other line sensor 51b processed in the same manner is also input to the processing device.
上記処理により、PCには、Rab(n)と一致したR(n、n+i)に対応するデータのみが取り込まれる。これらのライン画像データをそのまま時系列で並べることにより、全体画像が再構成される。最後に、ラインセンサ51a及びラインセンサ51bのデータで再構成された全体画像を加算し、最終的な画像データを作成する。類似度の判定はラインセンサ51aのデータを用い、その結果に基づきラインセンサ51bのデータも選択する。 By the above processing, only data corresponding to R (n, n + i) that matches Rab (n) is taken into the PC. By arranging these line image data as they are in time series, the entire image is reconstructed. Finally, the whole image reconstructed with the data of the line sensor 51a and the line sensor 51b is added to create final image data. The determination of the similarity uses the data of the line sensor 51a, and the data of the line sensor 51b is also selected based on the result.
このように本実施形態によれば、類似度係数の算出に部分データを用いることで、処理速度を上げることができる。その結果、全体画像を再構成するためのライン画像データをリアルタイムで選別できるので、再構成処理の時間を短縮することができ、ひいては、指画像の取得から認証処理までに要する全体的な時間を短縮できる。また、PC側では、画像の複雑な再構成処理が不要となることから、処理負荷を低減できる。 Thus, according to the present embodiment, the processing speed can be increased by using partial data for calculating the similarity coefficient. As a result, the line image data for reconstructing the entire image can be selected in real time, so that the time required for the reconstruction process can be shortened. As a result, the overall time required from the finger image acquisition to the authentication process can be reduced. Can be shortened. In addition, on the PC side, complicated image reconstruction processing is not required, so that the processing load can be reduced.
[第3の実施形態]
図7に、本発明の第3の実施形態の構成を示す。本実施形態のセンサモジュール60は、平行に配置された3本のラインセンサ61a/61b/61cを備える。図7に示すように、ラインセンサ61a、ラインセンサ61b、ラインセンサ61cは、30μmの間隔で配置されている。よって両端のラインセンサ61a及びラインセンサ61c間は60μmとなる。これらは、センサモジュール60としての1つのチップに搭載される。各ラインセンサの構造等は、前述の実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 shows the configuration of the third embodiment of the present invention. The sensor module 60 of this embodiment includes three line sensors 61a / 61b / 61c arranged in parallel. As shown in FIG. 7, the line sensor 61a, the line sensor 61b, and the line sensor 61c are arranged at intervals of 30 μm. Accordingly, the distance between the line sensors 61a and 61c at both ends is 60 μm. These are mounted on one chip as the sensor module 60. The structure and the like of each line sensor are the same as in the above-described embodiment.
本実施形態において、解像度30μm(800dpi)の全体画像が必要な場合、2本のラインセンサ61a/61bあるいはラインセンサ61b/61cの組み合わせを動作させる。また、解像度60μm(400dpi)の全体画像が必要な場合は、両端のラインセンサ61a/61cの組み合わせを動作させる。 In the present embodiment, when an entire image with a resolution of 30 μm (800 dpi) is required, a combination of two line sensors 61a / 61b or line sensors 61b / 61c is operated. When an entire image with a resolution of 60 μm (400 dpi) is required, the combination of the line sensors 61a / 61c at both ends is operated.
さらにまた、3本のラインセンサ61a/61b/61cを同時に動作させることにより、30μmおよび60μmの解像度でライン画像データが読み取られる。そして、アプリケーションソフトにより、必要に応じて30μmまたは60μmの解像度で全体画像を形成することもできる。 Furthermore, by simultaneously operating the three line sensors 61a / 61b / 61c, line image data is read with a resolution of 30 μm and 60 μm. Then, the entire image can be formed with a resolution of 30 μm or 60 μm as required by application software.
ラインセンサの数は、3本に限らず、適宜設定することで、解像度の自由度を大きくすることができる。例えば、4本のラインセンサを20μm(1000dpi)の間隔で配置した場合、20μm、40μm、60μmの解像度を自由に設定することができる。 The number of line sensors is not limited to three, and the degree of freedom in resolution can be increased by appropriately setting the number of line sensors. For example, when four line sensors are arranged at intervals of 20 μm (1000 dpi), resolutions of 20 μm, 40 μm, and 60 μm can be freely set.
[第4の実施形態]
本実施形態では、指のスライド時の回転成分を検出する方法を示す。指のスライド中に回転動作が加わる場合がある。このとき、1本のラインセンサから得られた画像には、伸びの成分に回転の成分が加わる。この回転成分を2本のラインセンサを用いたセンサモジュールで検出する。2本のラインセンサの構造等は前述の実施形態と同様である。
[Fourth Embodiment]
In the present embodiment, a method for detecting a rotation component when a finger slides is shown. Rotating motion may be applied during finger sliding. At this time, the rotation component is added to the elongation component in the image obtained from one line sensor. This rotational component is detected by a sensor module using two line sensors. The structure and the like of the two line sensors are the same as in the above-described embodiment.
図8に、スライド時の回転動作について模式的に示す。図示の例は、スライド開始(n)の後(n+i)に回転が生じた様子を示したものであり、便宜上、ラインセンサ(71a/71b)自体を回転させた状態を示す。 FIG. 8 schematically shows the rotation operation at the time of sliding. The illustrated example shows a state in which the rotation has occurred after the slide start (n) (n + i), and shows the state where the line sensor (71a / 71b) itself is rotated for convenience.
画像の隣接2ライン間の相関には、第1の実施形態で述べたように、「(隣接2ライン間相関係数)=(画像本来の成分)+(指スライドによる成分)」なる関係がある。よって、隣接2ライン間の相関係数とその場所での画像本来の成分とを監視することで、指のスライドによる成分を検出することができる。このとき、「(指スライドによる成分)=(直進成分)+(回転成分)」の関係が成り立つ。 As described in the first embodiment, the correlation between adjacent two lines of an image has a relationship of “(correlation coefficient between adjacent two lines) = (original component of image) + (component by finger slide)”. is there. Therefore, by monitoring the correlation coefficient between two adjacent lines and the original component of the image at that location, the component due to finger sliding can be detected. At this time, the relationship of “(component by finger slide) = (straight component) + (rotation component)” is established.
本実施形態では、ライン画像データの右半分(R)と左半分(L)との相関係数を求める。直進成分は、右半分及び左半分で一定であるが、回転成分は異なる。そこで、右半分及び左半分間の相関係数の変化に着目し、回転成分を検出する。 In the present embodiment, the correlation coefficient between the right half (R) and the left half (L) of the line image data is obtained. The straight component is constant in the right half and the left half, but the rotational component is different. Therefore, paying attention to the change of the correlation coefficient between the right half and the left half, the rotation component is detected.
図9に示すフローチャートを参照して、回転成分の検出手順について説明する。ここでは、2本のラインセンサ71a/71bによるライン画像の右半分(R)の相関係数をRrab(n)とし、1本のラインセンサ(71a)の隣接2ライン間の右半分(R)の相関係数をRr(n、n+i)とする。また、ライン画像の左半分(L)についても同様に、相関係数をRlab(n)及びRl(n、n+i)とする。 With reference to the flowchart shown in FIG. 9, the detection procedure of a rotation component is demonstrated. Here, the correlation coefficient of the right half (R) of the line image by two line sensors 71a / 71b is Rrab (n), and the right half (R) between two adjacent lines of one line sensor (71a). Let Rr (n, n + i) be the correlation coefficient. Similarly, for the left half (L) of the line image, the correlation coefficients are Rlab (n) and Rl (n, n + i).
このとき、右半分のスライド成分ΔRr(n)は、「ΔRr(n)=Rr(n、n+i)−Rrab(n)」により表される。同様に、左半分の指スライド成分ΔRl(n)については、「ΔRl(n)=Rl(n、n+i)−Rlab(n)」が成り立つ。 At this time, the slide component ΔRr (n) in the right half is represented by “ΔRr (n) = Rr (n, n + i) −Rrab (n)”. Similarly, for the left half finger slide component ΔRl (n), “ΔRl (n) = Rl (n, n + i) −Rlab (n)” holds.
指のスライド成分ΔRr及びΔRlは、直線的にスライドする場合は等しくなるが、回転運動が加わると一致しない。そこで、1本のラインセンサ(71a)で得られた原画像全体に渡って、右半分に関するスライド成分ΔRrを求め(ステップS21)、また、左半分に関するΔRlも求める(ステップS22)。 The finger slide components ΔRr and ΔRl are equal when sliding linearly, but do not match when a rotational motion is applied. Therefore, the slide component ΔRr for the right half is obtained over the entire original image obtained by one line sensor (71a) (step S21), and ΔRl for the left half is also obtained (step S22).
さらに、求めたスライド成分ΔRr及びΔRlを比較し、両者が一致しない場合は(ステップS23:NO)、指のスライドによる回転成分が含まれていると判定する(ステップS24)。また、両者が一致する場合は(ステップS23:YES)、回転がないと判定する(ステップS26)。 Further, the obtained slide components ΔRr and ΔRl are compared, and if they do not match (step S23: NO), it is determined that a rotation component due to finger slide is included (step S24). If they match (step S23: YES), it is determined that there is no rotation (step S26).
この後の処理としては、まず、原画像を回転成分に応じて補正する(ステップS25)。回転を補正することにより、直線成分(伸び成分)が残されるので、第1の実施形態と同様の方法で全体画像を再構成する。なお、上記説明では、回転補正の後に直線補正するという段階な手順を提示したが、これらの補正を同時並行的に行ってもよい。 As the subsequent processing, first, the original image is corrected according to the rotation component (step S25). By correcting the rotation, a linear component (elongation component) remains, so that the entire image is reconstructed by the same method as in the first embodiment. In the above description, a step-by-step procedure in which straight line correction is performed after rotation correction has been presented. However, these corrections may be performed in parallel.
本実施形態によれば、指のスライド時に回転動作が加わった場合も、絶対尺度に基いた正しい全体画像を得ることができる。 According to the present embodiment, a correct whole image based on an absolute scale can be obtained even when a rotation operation is applied when a finger slides.
[第5の実施形態]
本実施形態は、上記の指画像取得装置を用いた個人認証システムである。図10に、個人認証システム101の構成を示す。個人認証システム101は、図1に示す指紋センサモジュール100のような指画像取得装置200と、この指画像取得装置200に接続された指画像照合装置300とを備える。
[Fifth Embodiment]
This embodiment is a personal authentication system using the above finger image acquisition apparatus. FIG. 10 shows the configuration of the personal authentication system 101. The personal authentication system 101 includes a finger image acquisition device 200 such as the fingerprint sensor module 100 shown in FIG. 1 and a finger image verification device 300 connected to the finger image acquisition device 200.
指画像取得装置200は、図1のラインセンサ(30a/30b)のような固体撮像素子から構成される撮像部201と、LEDチップに搭載されたLED203と、これらを制御する周辺回路部202とを備える。 The finger image acquisition device 200 includes an imaging unit 201 configured by a solid-state imaging device such as the line sensor (30a / 30b) in FIG. 1, an LED 203 mounted on an LED chip, and a peripheral circuit unit 202 that controls these. Is provided.
図11に、指画像取得装置200のより詳細な構成を示す。周辺回路部202は、次の構成を備える。制御回路1021は、撮像部201の動作を制御する。A/Dコンバータ1023は、撮像部201から出力される指画像に応じたアナログ撮像信号をクランプ回路1022を介しディジタル信号に変換する。通信制御回路1024は、レジスタ1025を用いて、A/Dコンバータ1023からのディジタル信号を指画像の画像信号として外部装置とデータ通信する。LED制御回路1026は、LED203の発光を制御する。タイミング発生器1028は、外部の発振子1027から供給される基準パルスに基づき各回路(1021/1022/1023/1024/1025/1026)の動作タイミングを制御する制御パルスを発生する。なお、上記構成の一部を不図示の別チップに搭載してもよい。 FIG. 11 shows a more detailed configuration of the finger image acquisition device 200. The peripheral circuit unit 202 has the following configuration. A control circuit 1021 controls the operation of the imaging unit 201. The A / D converter 1023 converts an analog imaging signal corresponding to the finger image output from the imaging unit 201 into a digital signal via the clamp circuit 1022. The communication control circuit 1024 uses the register 1025 to perform data communication with an external device using the digital signal from the A / D converter 1023 as an image signal of a finger image. The LED control circuit 1026 controls the light emission of the LED 203. The timing generator 1028 generates a control pulse for controlling the operation timing of each circuit (1021/1022/1023/1024/1025/1026) based on the reference pulse supplied from the external oscillator 1027. A part of the above configuration may be mounted on another chip (not shown).
図10に示す指画像照合装置300は、次の構成を有する。入力インターフェース211は、周辺回路部202の通信制御部1024(図11)から出力される通信データを入力する。画像処理部212は、入力された画像データを指画像データベース213のデータを用いて照合する。出力インターフェース214は、照合の結果となる個人認証信号等を出力する。この出力インタフェース214は、セキュリティ確保のため個人認証が必要とされる電子機器に接続される。 A finger image matching device 300 shown in FIG. 10 has the following configuration. The input interface 211 inputs communication data output from the communication control unit 1024 (FIG. 11) of the peripheral circuit unit 202. The image processing unit 212 collates the input image data using data of the finger image database 213. The output interface 214 outputs a personal authentication signal or the like that is a result of collation. The output interface 214 is connected to an electronic device that requires personal authentication to ensure security.
指画像データベース213には、個人認証すべき対象者の指紋画像あるいは指の血管画像等の指画像が予め登録されている。個人認証の対象者は、一人でも複数でもよい。対象者の指画像は、対象者の個人認証情報として、初期設定時や対象者の追加登録時などに指画像取得装置200から入力インターフェース211を介し入力される。 In the finger image database 213, finger images such as a fingerprint image of a subject to be personally authenticated or a blood vessel image of a finger are registered in advance. One or more persons may be subject to personal authentication. The finger image of the target person is input as the personal authentication information of the target person from the finger image acquisition apparatus 200 via the input interface 211 at the time of initial setting or additional registration of the target person.
画像処理部212は、指画像取得装置200からの指画像が、指画像データベース213の登録画像と一致するか否かを既知の照合処理アルゴリズムを基に判定する。そして、その結果を個人認証信号として出力インターフェース214を介し出力する。 The image processing unit 212 determines whether or not the finger image from the finger image acquisition device 200 matches the registered image in the finger image database 213 based on a known matching processing algorithm. Then, the result is output through the output interface 214 as a personal authentication signal.
なお、本実施形態では、指画像取得装置200と指画像照合装置300とを別個のデバイスで構成したが、本発明を実施するにあたっては、この形態に限らず適宜変更してよい。例えば、指画像照合装置300の一部の機能を指画像取得装置200の周辺回路部202と一体に構成してもよい。 In the present embodiment, the finger image acquisition apparatus 200 and the finger image collation apparatus 300 are configured as separate devices. However, the present invention is not limited to this form and may be changed as appropriate. For example, some functions of the finger image collating device 300 may be configured integrally with the peripheral circuit unit 202 of the finger image acquiring device 200.
また、個人認証システム101は、個人認証が必要とされる電子機器内に一体に組み込んで構成しても、電子機器と別体で構成してもよい。 Further, the personal authentication system 101 may be configured integrally with an electronic device that requires personal authentication, or may be configured separately from the electronic device.
個人認証システムに、前述の第1の実施形態から第4の実施形態の指紋画像入力装置を用いる場合、取得した指紋画像及び血管画像を使って、個人認証を行うこともできる。例えば、指紋画像及び血管画像の双方の照合が成功した場合に限り、認証成功とすることで、セキュリティを高めることができる。 When the fingerprint image input device according to the first to fourth embodiments is used for the personal authentication system, personal authentication can be performed using the acquired fingerprint image and blood vessel image. For example, security can be improved by setting the authentication as successful only when both the fingerprint image and the blood vessel image are successfully verified.
100 指紋センサモジュール
30a/30b ラインセンサ
101 個人認証システム
200 指画像入力装置
300 指画像照合装置
100 Fingerprint Sensor Module 30a / 30b Line Sensor 101 Personal Authentication System 200 Finger Image Input Device 300 Finger Image Collation Device
Claims (14)
相互に異なるラインセンサから取得された一対の部分画像間の相関度である第1の相関度を求める手段と、
前記第1の相関度に関連する単一のラインセンサから取得された複数の部分画像について、前記第1の相関度を求めた第1の部分画像と該第1の部分画像より後のタイミングにて取得された第2の部分画像との相関度である第2の相関度を求める手段と、
前記第2の相関度を前記第1の相関度に基づき評価し該評価により有効とされた第2の相関度を求めた第2の部分画像により被写体画像の全体画像を形成する手段と、
を備えることを特徴とする画像取得装置。 Partial images relating to a subject that are arranged at intervals corresponding to a preset resolution and move relative to the sensor surface on a slide surface corresponding to each sensor surface are sequentially displayed at a common timing. Multiple line sensors that read automatically,
Means for obtaining a first degree of correlation that is a degree of correlation between a pair of partial images acquired from mutually different line sensors;
For a plurality of partial images acquired from a single line sensor related to the first correlation degree, the first partial image for which the first correlation degree is obtained and at a timing after the first partial image. Means for obtaining a second degree of correlation that is a degree of correlation with the second partial image acquired in the step;
Means for evaluating the second correlation degree based on the first correlation degree, and forming a whole image of the subject image from the second partial image obtained by obtaining the second correlation degree validated by the evaluation;
An image acquisition apparatus comprising:
前記第2のメモリに第2の部分画像が記憶されるごとに前記第2の相関度を求め且つ当該第2の相関度を評価することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像取得装置。 A first memory for storing a pair of partial images for determining the first correlation, and a second memory for storing a second partial image for determining the second correlation;
4. The method according to claim 1, wherein each time a second partial image is stored in the second memory, the second correlation degree is obtained and the second correlation degree is evaluated. The image acquisition device described in 1.
被検体に関し予め登録された画像と前記画像取得装置からの画像とを照合し該照合の結果を個人認証信号として出力する画像照合装置とを備えることを特徴とする個人認証システム。 The image acquisition device according to any one of claims 1 to 8,
A personal authentication system comprising: an image collation device that collates an image registered in advance with a subject and an image from the image acquisition device and outputs a result of the collation as a personal authentication signal.
相互に異なるラインセンサから取得された一対の部分画像間の相関度である第1の相関度を求め、
前記第1の相関度に関連する単一のラインセンサから取得された複数の部分画像について、前記第1の相関度を求めた第1の部分画像と該第1の部分画像より後のタイミングにて取得された第2の部分画像との相関度である第2の相関度を求め、
前記第2の相関度を前記第1の相関度に基づき評価し該評価により有効とされた第2の相関度を求めた第2の部分画像により被写体画像の全体画像を形成することを特徴とする画像構成方法。 Partial images relating to a subject that are arranged at intervals corresponding to a preset resolution and move relative to the sensor surface on a slide surface corresponding to each sensor surface are sequentially displayed at a common timing. In an apparatus comprising a plurality of line sensors that read automatically,
Obtaining a first correlation that is a correlation between a pair of partial images acquired from mutually different line sensors;
For a plurality of partial images acquired from a single line sensor related to the first correlation degree, the first partial image for which the first correlation degree is obtained and at a timing after the first partial image. A second degree of correlation that is a degree of correlation with the second partial image acquired in step
The second correlation degree is evaluated based on the first correlation degree, and an entire image of the subject image is formed by the second partial image obtained by obtaining the second correlation degree that is validated by the evaluation. Image composition method to be performed.
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