JP5053177B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、小型のラインセンサから連続的に得られる部分画像を重ね合わせて合成画像を生成する画像処理装置、特に重ね合わせの処理に使用する部分画像の選択に関するものである。

携帯電話や携帯情報端末等が高機能化、高性能化するにつれ、社外秘情報や個人情報等の重要な情報を簡単且つ大量に持ち歩くことができるようになっている。そのため、携帯電話等の電子機器に強固なセキュリティが求められる。例えば、電子機器の所有者本人でしか記録された情報が見られない仕組みが求められている。

今日、識別コードやパスワードに代わる確実な所有者の確認方法として、指紋、虹彩、声紋、署名等を用いた生体認証が注目されている。生体認証では、予め人体から直接、個人固有の特徴や癖を検出し、それをシステムに登録する。本人認証を行うときは、個人固有の特徴や癖を検出し、登録されたものと比較して本人であるかどうかを確認する。生体認証は、機械が人体を直接観察するため、パスワードよりもはるかに盗難や偽造が困難であり、高いセキュリティを維持することができる。

生体認証は識別コードやパスワードよりも高いセキュリティを得ることができるが、人体の特徴を計測するためのセンサが大きいという欠点がある。例えば、指紋認証の場合、指先程度の大きさの指紋センサが必要となる。携帯電話や携帯情報端末等では、既に高集積化が行われて非常に小型化されているため、指紋センサを搭載する十分な空き領域が残されていない。

このため、従来と同様の使い勝手を維持しながら認証技術を適用するために、小型のラインセンサを使用して全体の指紋画像を得る方法が各種提案されている。例えば、下記特許文献１には、携帯電話など小型機器向けの小型のラインセンサによって連続的に採取される部分的な指紋等の入力画像を連結して、全体画像を生成する画像連結方法が記載されている。

この文献によれば、ラインセンサに対して指を相対的に移動しながら、指の指紋部分画像を連続的に入力し、指紋部分画像から隆線形状、エッジライン、接線方向の変化の大きい部分等の特徴的形状を抽出し、時間的に前後する２つの指紋部分画像における特徴形状が一致する共通領域を相関演算によって探索し、重なり合う位置となる画像間の移動量を検出する。そして、この移動量に基づいて時間的に前後する２つの部分画像を連結して全体の指紋画像を生成している。

特開２００３−２４８８２０号公報

しかしながら、前記文献１に示されるように、指紋部分画像の入力は、ラインセンサに対して読み取り対象の指先が一定方向に移動することを前提として部分画像データの重なりを検出している。このため、読み取り途中で指先が逆方向に移動すると、正しく間引き処理を行うことができなくなるという課題があった。

本発明は、部分画像を重ね合わせて全体画像を生成する画像処理装置において、重ね合わせの処理量を削減すると共に、移動方向に疑問のある部分画像データを間引かないようにして、重ね合わせによる全体画像の画質の劣化を低減するために、重ね合わせ処理に使用する部分画像の数を適切に間引いて調整することを目的としている。

本発明は、読み取り領域が読み取り対象領域よりも小さい読み取り手段に対して読み取り対象物を相対的な方向に移動させ、前記読み取り手段によって所定の時間間隔で読み取られた部分画像データに基づいて全体画像データを生成する画像処理装置において、前記読み取り手段で読み取られた前記部分画像データの内で、前記全体画像データの生成に用いる前記部分画像データを保存する部分画像保存手段と、前記部分画像保存手段に保存された前記最新の部分画像データと前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データとの重なりが一番大きいときに、前記部分画像保存手段に保存された前記最新の部分画像データに対して前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを移動させ、その移動させた画素数を移動量として記憶する移動量記憶手段と、前記部分画像保存手段に保存された前記最新の部分画像データと、前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを前記相対的な移動方向にずらしながら重ね合わせ、有効な重なり位置が検出されないときと、前記移動量記憶手段に記憶された前記移動量が減少したときには、前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを前記部分画像保存手段に保存し、有効な重なり位置が検出されたときには前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを廃棄する間引き判定手段と、前記読み取り手段による読み取りの終了後、前記部分画像保存手段に保存された前記部分画像データに基づいて前記全体画像データを生成する全体画像生成手段を備えたこと特徴としている。

本発明では、全体画像データの生成に用いる部分画像データを保存する部分画像保存手段に保存された最新の部分画像データと読み取り手段で読み取られた最新の部分画像データをずらしながら重ね合わせ、取得された部分画像データの内で、差分値Ｄが閾値ＴＨよりも大きいものと移動方向に疑問のあるものがスティッチ処理対象の部分画像データとして部分画像保存部４に保存されるようにしている。これにより、重ね合わせ処理に使用する部分画像の数を適切に間引いて調整することが可能になり、重ね合わせの処理量を削減すると共に、移動方向に疑問のある部分画像データは間引かずにスティッチ処理に反映することができるという効果がある。

この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の実施例１を示す指紋読取装置の概略の構成図である。
この指紋読取装置は、読み取り手段であるラインセンサ１、間引き判定手段である間引き判定部２と比較画像保存部３、部分画像保存手段である部分画像保存部４、及び全体画像生成手段であるスティッチ処理部５で構成されている。

ラインセンサ１は、同一サイズの受光素子を縦及び横方向にマトリクス状に配置したもので、１回の読み取りで、例えば横方向１２８画素、縦方向８画素を読み取るものである。各画素の読み取り結果は、１６階調の画素濃度を有するグレースケールで出力されるようになっている。なお、ラインセンサ１自体は指紋読取装置の筐体に固定され、このラインセンサ１の表面に読み取り対象の指を接触させて移動することにより、指先の部分画像（１２８画素×８画素）が一定時間間隔で連続的に読み取られるようになっている。ラインセンサ１で連続的に読み取られた部分画像は、部分画像データＤＴ（ｉ）（但し、ｉ＝１，２，３，…）として間引き判定部２に順次与えられるようになっている。

間引き判定部２は、ラインセンサ１から与えられる部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像保存部３に保存された比較画像データＤＴＣに基づいて画素毎の画素濃度の差を調べることにより、その差が小さいもの、即ち、比較用の比較画像データＤＴＣとあまり変わらない部分画像データＤＴ（ｉ）を間引く処理を行うものである。なお、この間引き判定部２による処理の具体例は後述する。

部分画像保存部４は、間引き判定部２によって間引きを行わない（即ち、保存する）と判定された部分画像データＤＴ（ｉ）を保存するものである。なお、間引き判定部２によって間引きを行う（即ち、比較画像データＤＴＣとあまり変わらない）と判定された部分画像データＤＴ（ｉ）は、部分画像保存部４に保存されずに廃棄される。

比較画像保存部３は、部分画像保存部４に保存された最新の部分画像データＤＴ（ｉ）と同じものを、比較画像データＤＴＣとして保存するものである。

スティッチ処理部５は、部分画像保存部４に保存された間引き後の部分画像データＤＴ（ｉ）を繋ぎ合わせ(stitch)、全体の指紋画像を生成するものである。このスティッチ処理部５で生成された指紋画像は、図示しない指紋認証部等へ出力され、予め登録されている利用者本人の指紋データに一致するか否かの認証が行われるようになっている。

なお、この指紋読取装置の内の間引き判定部２とスティッチ処理部５は、ＲＯＭ(読み出し専用メモリ)に記憶されたプログラムに基づいて制御されるＣＰＵ（中央処理装置）で構成され、比較画像保存部３と部分画像保存部４は、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等で構成されることが一般的である。

図２は、図１の動作を示すフローチャートであり、図３は図２中のステップＳ５の処理の具体例を示す説明図である。以下、これらの図２、図３を参照しつつ、図１の動作を説明する。

読取処理が開始されると、ステップＳ１において、初期設定が行われ、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣが消去されると共に、部分画像データＤＴ（ｉ）の番号であるｉが１にセットされる。

ステップＳ２において、指紋画像の取得がすべて終了したか否かが判定される。終了していなければ、ステップＳ３へ進み、終了していればスティッチ処理へ進む。なお、指紋画像の取得がすべて終了したか否かは、ラインセンサ１から得られる画像データで判定したり、このラインセンサ１とは別に設けたタッチセンサ等からの信号で判定したりすることができる。

ステップＳ３において、ラインセンサ１から部分画像データＤＴ（ｉ）(ここでは、ｉ＝１)を取得する。更に、ステップＳ４において、重ね合わせ位置ｊを初期値０に設定すると共に、画素の差分値Ｄの初期値を画素濃度の最大値である１５に設定し、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像データＤＴＣを縦方向にｊ画素分だけずらした位置に重ね合わせる。この場合、ｊ＝０であるので、図３（ａ）に示すように、部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像データＤＴＣは完全に重なり合う。次に、重なり合った部分の各画素に対して、それぞれ部分画像データＤＴ（ｉ）の画素濃度と比較画像データＤＴＣの画素濃度の差の絶対値を求め、更に、その絶対値の合計を画素数で割って差分平均値Ｄｊを算出する。

ステップＳ６において、差分平均値Ｄｊと差分値Ｄを比較し、Ｄｉ＜ＤであればステップＳ７へ進み、Ｄｉ≧ＤであればステップＳ８へ進む。

ステップＳ７において、差分値Ｄを、これよりも小さい差分平均値Ｄｊで置き換え、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ８において、部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像データＤＴＣの重ね合わせ位置を縦方向に更に１画素分だけずらすために、ｊに１を加算する。そして、ステップＳ９において、ｊで指定される重ね合わせ位置が有効であるか否かを判定する。即ち、部分画像の縦方向の画素数(この場合、８)から、スティッチ処理で必要とする最小重ね合わせ幅の画素数２を引いた数（この場合、６）をｋとして、ｊとｋを比較する。ｊがｋ以上であれば、すべての重ね合わせ位置に対する差分平均値Ｄｊの算出処理が終了したとしてステップＳ１０へ進む。

一方、ｊがｋ未満であれば、ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５〜Ｓ９の処理を繰り返す。これにより、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、重ね合わせ位置ｊの０，１，２，３，４，５に対して、それぞれ差分平均値Ｄ０、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５が算出され、これらの差分平均値Ｄ０〜Ｄ５の内の一番小さな値が、差分値Ｄとして求められる。

ステップＳ１０において、差分値Ｄを閾値ＴＨと比較する。Ｄ≧ＴＨであれば、正しい重ね合わせ位置が検出できなかったと判断し、入力された部分画像データＤＴ（ｉ）をスティッチ処理のための部分画像データとして保存するためにステップＳ１１へ進む。Ｄ＜ＴＨであれば、正しい重ね合わせ位置が検出できたと判断し、スティッチ処理には不要な部分画像データとして間引くために、ステップＳ１１，Ｓ１２をバイパスして、ステップ１３へ進む。

なお、閾値ＴＨは、正しい重ね合わせ位置が存在するか否かを判断するための値であり、実験から適切な値を設定することができる。即ち、同じ指のテストサンプルデータ（部分画像データ）を用い、閾値ＴＨをパラメータとして使用して認証し、認証率が最も高くなったときの閾値を実際の部分画像データに対する閾値ＴＨとして採用する。

例えば、１つの指について３回指紋を採取し、部分画像データ列ａ，ｂ，ｃをテストサンプルデータとする。パラメータαを閾値ＴＨとして各テストサンプルデータについて間引き処理とスティッチ処理を行い、３枚の指紋画像Ａ，Ｂ，Ｃを構成する。ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣでマッチング(認証)を行い、認証が成功した割合を認証率α１とする。同様に、パラメータβを閾値ＴＨとして同じテストサンプルデータについて間引き処理とスティッチ処理を行い、３枚の指紋画像Ｄ，Ｅ，Ｆを構成する。そして、ＤとＥ、ＤとＦ、ＥとＦで認証を行い、認証が成功した割合を認証率β１とする。更に、認証率α１とβ１を比較し、例えばα１＞β１であれば、大きい方のαを閾値ＴＨとして採用する。

ステップＳ１１において、部分画像保存部４に部分画像データＤＴ（ｉ）を保存し、ステップＳ１２において、比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを部分画像データＤＴ（ｉ）で置き換えて更新する。

なお、最初の部分画像データＤＴ（１）の処理では、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣはステップＳ１の初期設定によって完全に消去されているので、差分平均値Ｄ０〜Ｄ５は何れも閾値ＴＨよりも大きくなる。従って、部分画像保存部４に部分画像データＤＴ（１）が保存され、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣは、部分画像データＤＴ（１）と同じものとなる。ステップＳ１２の後、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３において、次の部分画像データＤＴ（ｉ）を処理するために、ｉに１を加算し、ステップＳ２へ戻る。このような繰り返しにより、ラインセンサ１から部分画像データＤＴ（ｉ）が順次取得され、取得された部分画像データＤＴ（ｉ）の内で、差分値Ｄが閾値ＴＨ以下のものは間引かれ、差分値Ｄが閾値ＴＨよりも大きいものだけがスティッチ処理対象の部分画像データとして部分画像保存部４に保存される。

指紋画像の取得がすべて終了すると、スティッチ処理へ進み、スティッチ処理部５による部分画像データのスティッチ処理（繋ぎ合わせ処理）が行われ、全体の指紋画像が生成される。

以上のように、この実施例１の指紋読取装置によれば、重なりが検出された部分画像データを完全に間引く間引き判定部２を有しているので、スティッチ処理に使用する部分画像データを最小限に削減することができるという利点がある。

実施例１の指紋読取装置では、重なりが検出された部分画像データを完全に間引くようにしているので、間引き後の部分画像のつながり部分がなくなったり、接続すべき箇所が不明確になったりするおそれが有る。実施例２は、重なりが確認された最後の部分画像を保存することにより、実施例１の問題点を解消するものである。

図４は、本発明の実施例２を示す指紋読取装置の概略の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。この指紋読取装置は、図１の指紋読取装置に、部分画像記憶手段である部分画像バッファ６を追加すると共に、間引き判定部２に代えて処理内容が若干異なる間引き判定部２Ａを設けたもので、それ以外の構成は図１と同様である。

部分画像バッファ６は、ラインセンサ１で取得した画像データＤＴ（ｉ）に対して、１回前の部分画像データＤＴ（ｉ−１）を一時的に記憶するものである。

間引き判定部２Ａは、ラインセンサ１から与えられる部分画像データＤＴ（ｉ）の１回前の部分画像データＤＴ（ｉ−１）を部分画像バッファ６に保存し、部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像保存部３に保存された比較画像データＤＴＣの画素濃度の差を調べ、その差が小さいもの、即ち比較用の比較画像データＤＴＣとあまり変わらない部分画像データＤＴ（ｉ）を間引く処理を行う。更に、間引き判定部２Ａは、部分画像データＤＴ（ｉ）と比較用の比較画像データＤＴＣとの重なりが検出されなかった場合に、部分画像バッファ６に保存しておいた部分画像データＤＴ（ｉ−１）を部分画像保存部４に保存すると共に、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣを、この部分画像データＤＴ（ｉ−１）で更新するようになっている。

図５は、図４の動作を示すフローチャートであり、図２中の処理と共通の処理には共通の符号が付されている。以下、この図５を参照しつつ、図４の動作を説明する。

読取処理が開始されると、ステップＳ１において、初期設定が行われ、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣが消去されると共に、部分画像データＤＴ（ｉ）の番号であるｉが１にセットされる。引き続き、ステップＳ１ａにおいてラインセンサ１から部分画像データＤＴ（ｉ）(ここでは、ｉ＝１)を取得して部分画像バッファ６に保存し、ステップＳ１ｂにおいて、ｉを２に更新する。

ステップＳ２において、指紋画像の取得がすべて終了したかを判定し、終了していなければステップＳ３へ進み、終了していればスティッチ処理を行った後、読み取り処理を終了する。

ステップＳ３において、ラインセンサ１から部分画像データＤＴ（ｉ）(この場合は、ｉ＝２)を取得する。更に、ステップＳ４において、重ね合わせ位置ｊを初期値０に設定すると共に、画素の差分値Ｄの初期値を画素濃度の最大値である１５に設定し、ステップＳ５〜Ｓ９による差分値Ｄの検出処理に進む。なお、ステップＳ５〜Ｓ９による差分値Ｄの検出処理は、実施例１と同様である。差分値Ｄの検出処理の後、ステップＳ１０へ進む。

ステップＳ１０において、差分値Ｄを閾値ＴＨと比較する。Ｄ≧ＴＨであれば、正しい重ね合わせ位置が検出できなかったと判断し、ステップＳ１４へ進む。Ｄ＜ＴＨであれば、正しい重ね合わせ位置が検出できたと判断し、ステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１４において、部分画像バッファ６中の部分画像データＤＴ（ｉ−１）を部分画像保存部４に保存する。なお、この部分画像データＤＴ（ｉ−１）は、１つ前に重ね合わせ位置が検出されている部分画像データである。ステップＳ１４の後、ステップＳ１５へ進み、比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを、この部分画像データＤＴ（ｉ−１）で置き換えて更新する。ステップＳ１５の後、ステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６において、部分画像データＤＴ（ｉ）を部分画像バッファ６に保存し、更に、ステップＳ１３において、次の部分画像データＤＴ（ｉ）を処理するために、ｉに１を加算し、ステップＳ２へ戻る。このような繰り返しにより、ラインセンサ１から部分画像データＤＴ（ｉ）が順次取得され、取得された部分画像データＤＴ（ｉ）で、差分値Ｄが閾値ＴＨ以下のものが連続する場合には、連続する最後のもの以外がすべて間引かれる。これにより、連続して取得される部分画像データの内で、重なりが確認された最後の部分画像データが部分画像保存部４に保存されることになる。

以上のように、この実施例２の指紋読取装置によれば、連続して重なりが検出された部分画像データのうち、最後の部分画像データ以外を間引く間引き判定部２Ａを有している。これにより、スティッチ処理が確実に行われる範囲で部分画像データを最小限に削減することができるという利点がある。

実施例１及び実施例２の指紋読取装置では、ラインセンサ１に対して読み取り対象の指先が一定方向に移動することを前提として部分画像データの重なりを検出している。このため、読み取り途中で指先が逆方向に移動すると、正しい間引き処理を行うことができなくなる。実施例３は、部分画像データの動き方向を考慮して部分画像データの間引き処理を行うものである。

図６は、本発明の実施例３を示す指紋読取装置の概略の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。この指紋読取装置は、図１の指紋読取装置に、移動量記憶手段である移動量記憶部７を追加すると共に、間引き判定部２に代えて処理内容が若干異なる間引き判定部２Ｂを設けたもので、それ以外の構成は図１と同様である。

移動量記憶部７は、比較画像保存部３に保存された比較画像データＤＴＣに対して、ラインセンサ１から取得した部分画像データＤＴ（ｉ）の移動量Ｍを記憶するものである。

間引き判定部２Ｂは、ラインセンサ１から与えられる部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像保存部３に保存された比較画像データＤＴＣの画素濃度の差を調べることにより、その差が小さいもの、即ち、比較用の比較画像データＤＴＣとあまり変わらない部分画像データＤＴ（ｉ）を間引く処理を行う。

更に、間引き判定部２Ｂは、部分画像データＤＴ（ｉ）と比較用の比較画像データＤＴＣとの重なりが一番大きいときに、比較画像データＤＴＣに対して部分画像データＤＴ（ｉ）を移動させた画素数を移動量Ｍとして移動量記憶部７に記憶するようにしている。この移動量Ｍは、同一の比較画像データＤＴＣに対しては、ｉ番目の部分画像データＤＴ（ｉ）の方がｉ−１番目の部分画像データＤＴ（ｉ−１）よりも大きくなるはずであるので、移動量Ｍが減少した場合は逆方向に移動したと判断し、その部分画像データＤＴ（ｉ）を間引かずに保存するようになっている。

図７は、図６の動作を示すフローチャートであり、図２中の処理と共通の処理には共通の符号が付されている。以下、この図７を参照しつつ、図６の動作を説明する。

読取処理が開始されると、ステップＳ１において、初期設定が行われ、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣが消去されると共に、部分画像データＤＴ（ｉ）の番号であるｉが１にセットされる。引き続き、ステップＳ１ｃにおいて、移動量Ｍが０にセットされる。

ステップＳ２において、指紋画像の取得がすべて終了したかを判定し、終了していなければステップＳ３へ進み、終了していればスティッチ処理を行った後、読み取り処理を終了する。

ステップＳ３において、ラインセンサ１から部分画像データＤＴ（ｉ）を取得する。更に、ステップＳ４において、重ね合わせ位置ｊを初期値０に設定すると共に、画素の差分値Ｄの初期値を画素濃度の最大値である１５に設定し、ステップＳ５〜Ｓ９による差分値Ｄと移動量Ｍｊの検出処理に進む。なお、ステップＳ５〜Ｓ９による差分値Ｄの検出処理は実施例１と同じであるが、この差分値Ｄが最小値となったときの重ね合わせ位置ｊを移動量として調べるために、ステップＳ７Ａにおいて、Ｄｊを差分値Ｄとして保存すると共に、ｊを移動量Ｍｉとして保存する。差分値Ｄとそのときの移動量Ｍｉの検出処理の後、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７において、ステップＳ７Ａで保存した移動量Ｍｉと移動量記憶部７に記憶されている移動量Ｍを比較する。Ｍｉ≧Ｍであれば、移動方向は正しいと判定してステップＳ１０へ進み、Ｍｉ＜Ｍであれば、移動方向に問題があると判定して部分画像データＤＴ（ｉ）を保存するためにステップＳ１１へ進む。

ステップＳ１０において、差分値Ｄを閾値ＴＨと比較し、Ｄ≧ＴＨであれば、正しい重ね合わせ位置が検出できなかったと判断し、部分画像データＤＴ（ｉ）をスティッチ処理のための部分画像データとして保存するためにステップＳ１１へ進む。Ｄ＜ＴＨであれば、正しい重ね合わせ位置が検出できたと判断し、ステップＳ１８で、移動量記憶部７の移動量Ｍを移動量Ｍｉで更新し、ステップ１３へ進む。

ステップＳ１１において、部分画像保存部４に部分画像データＤＴ（ｉ）を保存し、ステップＳ１２において、比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを部分画像データＤＴ（ｉ）で置き換えて更新する。その後、ステップＳ１９において移動量記憶部７の移動量Ｍを０に設定し、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３において、次の部分画像データＤＴ（ｉ）を処理するために、ｉに１を加算し、ステップＳ２へ戻る。このような繰り返しにより、ラインセンサ１から部分画像データＤＴ（ｉ）が順次取得され、取得された部分画像データＤＴ（ｉ）の内で、差分値Ｄが閾値ＴＨよりも大きいものと移動方向に疑問のあるものがスティッチ処理対象の部分画像データとして部分画像保存部４に保存される。

以上のように、この実施例３の指紋読取装置によれば、一定方向に移動する部分画像データの内で、重なりが検出された部分画像データを完全に間引く間引き判定部２Ｂを有している。これにより、実施例１と同様の利点に加えて、移動方向に疑問のある部分画像データは間引かずにスティッチ処理に反映させることができるという利点がある。

実施例１〜実施例３の指紋読取装置では、ラインセンサ１で取得するすべての部分画像データに対して、連続する２つの部分画像データの重なり具合を、その差分値Ｄを算出することによって調べ、間引きを行うか否かを判断している。このため、差分値Ｄの算出処理量が大きくなり、処理に長時間が必要になる。実施例４は、最初の２つの部分画像データの移動量に基づいて動きの速度を求め、動きの速度に従って保存する部分画像データを決定するものである。

図８は、本発明の実施例４を示す指紋読取装置の概略の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。この指紋読取装置は、図１の指紋読取装置に、移動量検出手段である移動量記憶部７と有効フラグ８を追加すると共に、間引き判定部２に代えて処理内容が異なる間引き判定部２Ｃを設けたもので、それ以外の構成は図１と同様である。

移動量記憶部７は、連続する２つの部分画像データから得られる画像移動量を記憶するものである。また、有効フラグ８は、移動量記憶部７に有効な画像移動量が記憶されているか否かを示すフラグであり、例えば、有効な画像移動量が記憶されているときにフラグＦＬＧが１に設定され、記憶されていないときにはフラグＦＬＧが０に設定されるようになっている。

間引き判定部２Ｃは、フラグＦＬＧが０に設定されているときにはラインセンサ１で取得した部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを使用し、画像の移動量Ｍを算出してこの部分画像データＤＴ（ｉ）を保存するか否かを判定するものである。また、フラグＦＬＧが１に設定されているときには、既に算出されている移動量Ｍに基づいて次に保存すべき部分画像データを算出し、算出した部分画像データまでの間の部分画像データを間引くようになっている。

図９は、図８の動作を示すフローチャートである。以下、この図９を参照しつつ、図８の動作を説明する。

読取処理が開始されると、ステップＳ２１において、初期設定が行われ、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣが消去されると共に、変数ｊが０に設定され、フラグＦＬＧがリセットされて０に設定される。更に、ステップＳ２２において、指紋画像の取得がすべて終了したかを判定し、終了していなければステップＳ２３へ進み、終了していればスティッチ処理を行った後、読み取り処理を終了する。

ステップＳ２３において、ラインセンサ１によって部分画像データＤＴ（ｉ）を取得し、ステップＳ２４において、間引き判定部２ＣはフラグＦＬＧが１に設定されているか否かを調べ、１に設定されていなければステップＳ２５へ進み、１に設定されていればステップＳ３１へ進む。

ステップＳ２５において、間引き判定部２Ｃは、ラインセンサ１で取得した部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを使用し、画像の移動量Ｍを算出する。なお、画像の移動量Ｍの算出方法には、実施例３のステップＳ５〜Ｓ９で行った移動量Ｍｉの算出方法を用いることができる。更に、算出した移動量Ｍを、移動量記憶部７に格納する。

ステップＳ２６において、ステップＳ２５で算出した移動量Ｍに基づいて部分画像データＤＴ（ｉ）を保存するか否かを判定する。保存する場合はステップＳ２７へ進み、保存しない場合はステップＳ２９へ進む。

ステップＳ２７において、部分画像データＤＴ（ｉ）を部分画像保存部４に保存し、引き続きステップＳ２８において、比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを部分画像データＤＴ（ｉ）で更新する。ステップＳ２８の後、ステップＳ２２へ戻る。

ステップＳ２６で保存しないと判定した場合は、ステップＳ２９において、フラグＦＬＧを１に設定し、更にステップＳ３０で変数ｊを０に設定してステップＳ２２へ戻る。

ステップＳ２４でフラグＦＬＧが１に設定されていた場合は、ステップＳ３１へ進み、移動量Ｍの（ｊ＋１）倍がｋ未満であるか否かを判定する。ここで、ｋは、実施例１で説明したように、部分画像の縦方向(即ち、移動方向)の画素数から、スティッチ処理で必要とする最小重ね合わせ幅の画素数（例えば、２）を引いた数である。これは、前回の移動量と今回の移動量が等しいという前提に基づいて移動量を算定し、今回の部分画像データＤＴ（ｉ）の移動量が、比較画像データＤＴＣに対して完全重ね合わせ位置からｋ画素ずれの位置の範囲に入っているか否かを判定するものである。

算出した移動量が範囲内の場合、即ち、Ｍ（ｊ＋１）＜ｋの場合、今回の部分画像データＤＴ（ｉ）を部分画像保存部に保存せず、ステップＳ３２において変数ｊに１を加算してステプＳ２２へ戻る。

一方、算出した移動量が範囲外の場合、即ち、Ｍ（ｊ＋１）≧ｋの場合、ステップＳ３３へ進んでフラグＦＬＧを０に設定した後、ステップＳ２７，Ｓ２８において部分画像データＤＴ（ｉ）を部分画像保存部４と比較画像保存部３に保存し、ステップＳ２２へ戻る。

以上のように、この実施例４の指紋読取装置によれば、前回保存された画像の移動量Ｍに基づいて今回の部分画像データの移動量を算出し、算出した移動量が重なりの範囲内の場合には、重ね合わせによる処理を行うことなく間引くようにしている。これにより、実施例１と同様の利点に加えて、画像移動量が小さいときに計算処理量を削減することができるという利点がある。

図１０は、本発明の実施例５を示す指紋読取装置の概略の構成図であり、図８中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。この指紋読取装置は、図８の指紋読取装置の移動量記憶部７と有効フラグ８に代えて移動量履歴保存手段である移動量履歴保存部９を設け、間引き判定部２Ｃに代えて処理内容が異なる間引き判定部２Ｄを設けたもので、それ以外の構成は図８と同様である。

移動量履歴保存部９は、連続する３以上の部分画像データにおける部分画像データ間の移動量の履歴を保存するものである。一方、間引き判定部２Ｄは、連続する３以上の部分画像データから部分画像データ間の移動量を算出し、それを移動量履歴保存部９に書き込むと共に、その後、移動量履歴保存部９から移動量の履歴データを読み出してそれ以降の部分画像データの移動量を予測し、その予測結果に基づいて部分画像データの間引き処理を行うものである。

図１１は、図１０の動作を示すフローチャートであり、図９中の処理と同様の処理には同様の符号が付されている。以下、この図１１を参照しつつ、図１０の動作を説明する。

読取処理が開始されると、ステップＳ２１Ａにおいて、初期設定が行われ、比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣと移動量履歴保存部９の履歴データが消去される。更に、ステップＳ２２において、指紋画像の取得がすべて終了したかを判定し、終了していればスティッチ処理を行った後、読み取り処理を終了する。指紋画像の取得が終了していなければステップＳ２３へ進み、ラインセンサ１によって部分画像データＤＴ（ｉ）を取得した後、ステップＳ４１へ進む。

ステップＳ４１において、移動量履歴保存部９に有効な履歴データが存在するか否かを判定する。有効な履歴データがなければステップＳ２５Ａへ進み、有ればステップＳ４３へ進む。

ステップＳ２５Ａにおいて、間引き判定部２Ｄは、ラインセンサ１で取得した部分画像データＤＴ（ｉ）と比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを使用し、画像の移動量Ｍｉを算出する。なお、画像の移動量Ｍｉの算出方法には、実施例３のステップＳ５〜Ｓ９で行った移動量Ｍｉの算出方法を用いることができる。ステップＳ２５Ａの後、ステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２６において、ステップＳ２５Ａで算出した移動量Ｍｉに基づいて部分画像データＤＴ（ｉ）を保存するか否かを判定する。保存する場合はステップＳ２７へ進み、保存しない場合はステップＳ４２へ進む。

ステップＳ２７において、部分画像データＤＴ（ｉ）を部分画像保存部４に保存し、引き続きステップＳ２８において、比較画像保存部３内の比較画像データＤＴＣを部分画像データＤＴ（ｉ）で更新する。ステップＳ２８の後、ステップＳ２２へ戻る。

ステップＳ２６で保存しないと判定した場合は、ステップＳ４２において、移動量履歴保存部９に移動量Ｍｉを保存し、ステップＳ２２へ戻る。

ステップＳ４１で有効な履歴データが存在すると判定された場合は、ステップＳ４３へ進み、履歴データに基づいて次の部分画像データの移動量ＰＭを予測し、ステップＳ４４へ進む。

ステップＳ４４において、予測された移動量ＰＭがｋ未満であるか否かを判定する。ここで、ｋは、実施例４で説明したものと同じである。これにより、予測した今回の部分画像データＤＴ（ｉ）の移動量ＰＭが、比較画像データＤＴＣに対して完全重ね合わせ位置からｋ画素ずれの位置の範囲に入っているか否かの判定が行われる。

予測した移動量ＰＭが範囲内、即ちＰＭ＜ｋの場合、今回の部分画像データＤＴ（ｉ）を部分画像保存部４に保存せず、直ちにステプＳ２２へ戻る。

一方、予測した移動量ＰＭが範囲外、即ちＰＭ≧ｋの場合、ステップＳ２７に進んで部分画像データＤＴ（ｉ）を部分画像保存部４に保存し、引き続いてステップＳ２８において、この部分画像データＤＴ（ｉ）で比較画像保存部３の比較画像データＤＴＣを更新し、ステップＳ２２へ戻る。

以上のように、この実施例５の指紋読取装置によれば、連続する３以上の部分画像データにおける画像の移動量Ｍｉの履歴データに基づいて今回の部分画像データの移動量ＰＭを予測し、予測した移動量ＰＭが重なりの範囲内の場合には、重ね合わせによる処理を行うことなく間引くようにしている。これにより、実施例４よりもより高い精度での予測が可能になり、実施例４よりも更に計算処理量を削減することができるという利点がある。

なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（ａ） ラインセンサ１の画素数や、取得される画素濃度の階調数は一例である。
（ｂ） 実施例１〜実施例５では、差分値Ｄの算出時に、重なり位置にあるすべての画素についての差を算出しているが、例えば、重なり合う画素の内の最初の１ラインまたは複数ラインのみで差を算出するようにしても良い。これにより、データ処理量を削減して、処理速度を上げることができる。
（ｃ） 実施例３においても、実施例２と同様の部分画像バッファ６を設け、この部分画像バッファ６を用いて同様の処理を行うようにしても良い。
（ｄ） 読み取り対象の部分画像データは、指紋に限定するものではない。

本発明の実施例１を示す指紋読取装置の概略の構成図である。 図１の動作を示すフローチャートである。 図２中のステップＳ５の処理の具体例を示す説明図である。 本発明の実施例２を示す指紋読取装置の概略の構成図である。 図４の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３を示す指紋読取装置の概略の構成図である。 図６の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例４を示す指紋読取装置の概略の構成図である。 図８の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例５を示す指紋読取装置の概略の構成図である。 図１０の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ラインセンサ
２，２Ａ〜２Ｄ 間引き判定部
３ 比較画像保存部
４ 部分画像保存部
５ スティッチ処理部
６ 部分画像バッファ
７ 移動量記憶部
８ 有効フラグ
９ 移動量履歴保存部

Claims (1)

1. 読み取り領域が読み取り対象領域よりも小さい読み取り手段に対して読み取り対象物を相対的な方向に移動させ、前記読み取り手段によって所定の時間間隔で読み取られた部分画像データに基づいて全体画像データを生成する画像処理装置であって、
   前記読み取り手段で読み取られた前記部分画像データの内で、前記全体画像データの生成に用いる前記部分画像データを保存する部分画像保存手段と、
   前記部分画像保存手段に保存された前記最新の部分画像データと前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データとの重なりが一番大きいときに、前記部分画像保存手段に保存された前記最新の部分画像データに対して前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを移動させ、その移動させた画素数を移動量として記憶する移動量記憶手段と、
   前記部分画像保存手段に保存された前記最新の部分画像データと、前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを前記相対的な移動方向にずらしながら重ね合わせ、有効な重なり位置が検出されないときと、前記移動量記憶手段に記憶された前記移動量が減少したときには、前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを前記部分画像保存手段に保存し、有効な重なり位置が検出されたときには前記読み取り手段で読み取られた前記最新の部分画像データを廃棄する間引き判定手段と、
   前記読み取り手段による読み取りの終了後、前記部分画像保存手段に保存された前記部分画像データに基づいて前記全体画像データを生成する全体画像生成手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。

Images