(57)【要約】【課題】指紋の山と谷の境界部分の値の変動の影響を受けることなく、間引きが行える。【解決手段】ラインセンサ２０によって指の部分画像を取得し、取得した複数の部分画像を間引き判定部２２により間引いてスティッチ処理部２４へ入力し、このスティッチ処理部２４により、入力された部分画像に対する全体画像を構築する。間引き判定部２２では、保存領域２３に保存される前の部分画像の画素の大小が隣り合う境界と、動いていない（又は動いていないとみなせる）部分を検出する処理と、境界周辺の動いていない部分が部分画像間で大きな画素の変化があったときに移動があったと判定する処理と、動いていない部分において、重み付けをして評価値を計算し、この評価値が閾値を超えたときに移動したと判定する処理と、境界が移動したときに、保存前の部分画像を最新の部分画像として保存領域２４ａに保存する処理とを行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の部分画像を取得し、取得した複数の前記部分画像を間引き処理により間引いてスティッチ処理へ入力し、前記スティッチ処理により、前記入力された前記部分画像の方向を判別して１枚の全体画像を構築する画像処理方法において、
前記間引き処理は、
前記取得した部分画像を保存する第１の保存処理と、
前記保存される前の部分画像において画素値が大きな画素と小さな画素が隣り合う境界と、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分を検出する境界検出処理と、
前記境界周辺の動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分が前記部分画像間で大きな画素の変化があったときに移動があったと判定して検出する移動検出処理と、
前記部分画像の画素値をｎ個（但し、ｎは３以上でセンサの輝度の諧調数までの任意の整数）の範囲に分類し、画素値が大きいものをＰＢ、画素値が小さいものをＰＳ、それ以外のものをＰＭとしたときに、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分において、前記ＰＳ又は前記ＰＢが前記部分画像間で前記ＰＳから前記ＰＢ、又は前記ＰＢから前記ＰＳに極端に変わったときに重み付けを大きく、前記ＰＳから前記ＰＭ、又は前記ＰＢから前記ＰＭに隣り合う分類に変わったときに重み付けを小さくして評価値を計算し、前記評価値が閾値を超えたときに移動したと判定して検出する境界移動検出計算処理と、
前記境界が移動したときに、前記保存前の部分画像を最新の部分画像として保存する第２の保存処理と、
前記保存された最新の部分画像を選択して前記スティッチ処理へ入力する選択処理と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理方法において、
前記間引き処理は、更に、
前記第１の保存処理において前記取得した部分画像が保存される前の前記部分画像の画素のヒストグラムを計算により求めるヒストグラム計算処理と、
前記ヒストグラムから、前記部分画像の画素値が大きい又は小さい画素の割合が極端に多いときに、前記保存される前の前記部分画像を捨てて前記境界検出処理へ進む廃棄処理と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
前記部分画像は、指紋の部分画像であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理方法。
【請求項４】
対象の部分画像を取得し、取得した複数の前記部分画像を間引き手段により間引いてスティッチ処理部へ入力し、前記スティッチ処理部により、前記入力された前記部分画像の方向を判別して１枚の全体画像を構築する画像処理装置において、
前記間引き手段は、
前記取得した部分画像を保存する第１の保存手段と、
前記保存される前の部分画像において画素値が大きな画素と小さな画素が隣り合う境界と、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分を検出する境界検出手段と、
前記境界周辺の動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分が前記部分画像間で大きな画素の変化があったときに移動があったと判定して検出する移動検出手段と、
前記部分画像の画素値をｎ個（但し、ｎは３以上でセンサの輝度の諧調数までの任意の整数）の範囲に分類し、画素値が大きいものをＰＢ、画素値が小さいものをＰＳ、それ以外のものをＰＭとしたときに、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分において、前記ＰＳ又は前記ＰＢが前記部分画像間で前記ＰＳから前記ＰＢ、又は前記ＰＢから前記ＰＳに極端に変わったときに重み付けを大きく、前記ＰＳから前記ＰＭ、又は前記ＰＢから前記ＰＭに隣り合う分類に変わったときに重み付けを小さくして評価値を計算し、前記評価値が閾値を超えたときに移動したと判定して検出する境界移動検出計算手段と、
前記境界が移動したときに、前記保存前の部分画像を最新の部分画像として保存する第２の保存手段と、
前記保存された最新の部分画像を選択して前記スティッチ処理部へ入力する選択手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像処理装置において、
前記間引き手段は、更に、
前記取得した部分画像が前記第１の保存手段に保存される前の前記部分画像の画素のヒストグラムを計算により求めるヒストグラム計算手段と、
前記ヒストグラムから、前記部分画像の画素値が大きい又は小さい画素の割合が極端に多いときに、前記保存される前の前記部分画像を捨てる廃棄手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
前記部分画像は、指紋の部分画像であることを特徴とする請求項４又は５記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、スライド（摺動）型のラインセンサを用いて取得した部分画像からスライド方向を判別して指紋の全体画像を構築する指紋読み取り方法等の画像処理方法及び画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像処理技術の１つである指紋読み取りに関する技術が、例えば、次の特許文献等に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５６８１６号公報
【０００４】
従来、指紋読み取りを行うシステムでは、指紋画像を取得するために、光学式のエリア（面）センサ又はラインセンサのいずれかを用いる。エリアセンサを用いる場合は、指紋の全体画像を１度の読み込みで得ることができる。一方、ラインセンサでは、センサ上で指を滑らせる（スライドする）ことで、指紋が短冊状に分割された複数の部分画像（以下「スライス画像」という。）を連続的に取り込む。
【０００５】
図１４（ａ）、（ｂ）は、従来の指紋読み取り装置を示す概略の構成図であり、同図（ａ）は平面図、及び、同図（ｂ）は断面図である。
【０００６】
指紋読み取り装置１０は、指１をスライドさせるためのバー状のラインセンサ１１を有している。図１４では、ラインセンサ１１の上で指１をスライドさせ、このラインセンサ１１によって取り込まれた指紋のスライス画像が指紋読み取り装置本体へ送られ、この指紋読み取り装置本体により、スライス画像から全体画像が作られ、読み取られた指紋が認証される指紋読み取りの様子が示されている。
【０００７】
ラインセンサ１１を用いることにより、エリアセンサと比較して、コストや設置面積を小さくできることが知られている。スライス画像から全体画像を作る方法は、複数のスライス画像を重ね合わせて１枚の指紋の全体画像を構築する技術（これを「スティッチ処理」という。）が知られている。スティッチ処理は、直前に処理で使用したスライス画像を元に重ね合わせ位置を計算する。又、画素単位で重ね合わせを行うため、０．５画素未満のスライス画像間の移動は、移動していないとみなされる。
【０００８】
ラインセンサ１１は、通常、スライドする方向を片方向に決めて使用する。しかし、ラインセンサ１１の設置場所によって逆方向に使用する要求があり、両方向のスライドに対応できる機能が必要となる。その場合、スライド方向の判別が必要になる。方向の判別方法は、ポジションセンサを併用して方向を判別する方法や、複数のスライス画像を両方向で別々に重ね合わせて、重ね合わせが上手くいった方向を、指１が移動した方向として判別する方法がある。
【０００９】
ところが、スライス画像の重ね合わせで方向を判別する場合、リソース（資源）を小さくしたい要求があるシステムでは、判別のためにスティッチ処理が使うスライス画像の枚数は限定される。そのため、指１を遅くスライドする、又は停止している場合、ほとんど画像の変化しないスライス画像が連続して取得され、限定された枚数内では方向が判別できない状況になりうる。
【００１０】
そこで、システムのリソースを増やすことなくスライドの方向を判別するには、読み取ったスライス画像を何枚か飛ばして取得するように間引きをする方法が、特許文献１に記載されている。
【００１１】
特許文献１の技術では、指１をラインセンサ１１上でスライドさせながらそのラインセンサ１１により、１ライン毎にラインデータを順次読み取って１指紋分の画像データを採取する指紋採取方法において、ラインセンサ１１でラインデータを読み取る毎に、今回読み取ったラインデータと、それ以前に読み取られたラインデータとの類似度を求め、この求めた類似度に基づいて、今回読み取ったラインデータの破棄又は保存を決定している。このように、類似性の高いラインデータを無駄な冗長部分とみなして破棄するので、指１のスライド速度に関係なく指紋読み取りに有効な指紋データのみ採取することが可能となる。一方、スライス画像のスライド方向の画素数が複数の場合は、連続的に得られたスライス画像から重なり部分を検出して重ね合わせることで、指紋の全体画像の構築を行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
（ａ）  特許文献１の問題
しかしながら、特許文献１の技術において、重ね合わせを行う場合は、スライス画像同士の相対位置にずれが生じる場合がある。このような相対位置のずれは、重ね合わせの処理を画素単位で行うことから、スライス画像同士の重ね合わせの位置ずれは最大で半画素分発生する。又、重ね合わせにより構築された画像に更にスライス画像を重ね合わせることにより指紋の全体画像を構築するため、発生した相対位置のずれは、後続の重ね合わせの処理にも影響する。相対位置のずれは、画像のつぶれ、及び間延び等の指紋の全体画像の画質劣化の原因となる。
【００１３】
更に、高速のスキャンが可能なラインセンサ１１を用いる場合、ラインセンサ１１のスキャンのスピードに対するスライドのスピードが相対的に遅いときに、必然的に重なり部分の多いスライス画像が連続し、重ね合わせるスライス画像の数が増加する。このような場合、蓄積される相対位置のずれは大きくなる。このような相対位置のずれの蓄積の影響は、高速スキャンが可能なラインセンサ１１において、スライドのスピードの適応範囲を大きくしようとした場合に特に問題である。
【００１４】
（ｂ）  本願出願人が先に提案した特願２００７−３１０７９１（特許出願日：平成１９年１１月３０日、現在は非公開の状態、以下これを「先の提案」という。）の内容
【００１５】
本願出願人は、前記特許文献１の問題を解決するために、指紋読み取りに関する先の提案を行った。
【００１６】
この先の提案の指紋読み取り装置では、所定の時間間隔毎に読み取り対象の一部分を読み取り、スライス画像データを生成する読み取り手段と、前記スライス画像データを記憶するための記憶手段と、前記読み取り手段によって生成された前記記憶手段への登録前のスライス画像データと、前記記憶手段に記憶されているスライス画像データのうちの最新のスライス画像データとが一致する度合を判定する判定手段と、前記一致する度合が所定の度合よりも低い場合に、前記登録前のスライス画像データを前記最新のスライス画像データとして記憶手段に登録する登録手段と、前記記憶手段に記憶されている前記スライス画像から前記読み取り対象の全体画像を構築する構築手段とを有している。
【００１７】
この構成によれば、登録前のスライス画像データと、登録されている最新のスライス画像データとが一致する度合が所定の度合よりも低い場合にのみ、スライス画像データを登録するため、スライス画像の各々から読み取り対象の全体画像を構築するときに用いるスライス画像データの数を減らすことができる。これにより、全体画像において蓄積される相対位置のずれを抑制することが可能になる。
【００１８】
（ｃ）  先の提案の不都合な点
しかし、先の提案におけるスライス画像の間引き方法では、動きがないスライス画像を間引くために、スライス画像間で同じかどうかを判断し、同じと判断されたスライス画像を捨てるようにしているので、以下のような不都合な点があった。
【００１９】
図１５は、先の提案の動作の概要を示す図である。
この図１５において、前回スティッチ処理に使用したスライス画像Ａと新しくラインセンサ１１から取得したスライス画像Ｂの同じ位置の画素値を比較して、画素が異なる個数をカウントする。画素が異なる個数が閾値より大きければ、スライス画像Ａ，Ｂは異なる画像であると判断し、スライス画像Ｂをスティッチ処理で使用する。ところが、先の提案では、次の（Ｉ）、（ＩＩ）のような２つに起因して判断を失敗する虞がある。
【００２０】
（Ｉ）  指１が移動していないにも関わらず画素値が異なる状態
（ＩＩ）  指１が移動して画素が異なる状態
（Ｉ）番目の原因は、対象物の状態や、ゲイン調整による誤差、量子化誤差等、ラインセンサ１１の造りに依存して取得する画素値が変動することが原因である。
【００２１】
図１６は、（Ｉ）番目の状態による図１５の先の提案の課題を示す図である。
スライス画像Ａ，Ｂは画像間で指１が移動していない。先の提案は、スライス画像Ａ，Ｂで１ラインに対して比較を行い同じ画素かどうか、を比較する。ところが、先の提案は、比較するライン上に指紋の山２の部分と谷３の部分の境界があると、スライス画像間で動いていると判断することがある。これは、境界部分が前記原因によって取得する画素値が変動しやすく、違う画素と判定されるためである。スライス画像Ｂは、動いていると判断されることによって間引きされない可能性がある。
【００２２】
又、（ＩＩ）番目の状態は、更に、次の（ＩＩ−１）、（ＩＩ−２）のように２つに分けられる。
【００２３】
（ＩＩ−１）  明らかに指１が移動して画素が異なる状態
（ＩＩ−２）  微小な指１の移動で画素が異なる状態
【００２４】
ここで、（ＩＩ−２）は、０．５画素未満の指１の移動であり、スライス画像間で変化が殆どないため、移動していない画像であると判断し間引かれるのが望ましい。しかし、先の提案では、移動しているとみなし、間引きを行わない可能性がある。
【００２５】
図１７は、（ＩＩ）番目の状態による図１５の先の提案の課題を示す図である。
スライス画像Ａ，Ｂ”は、画像間で指１１が微小に移動している。先の提案では、スライス画像Ａ，Ｂ”で１ラインに対して比較を行い同じ画素かどうかを比較するが、指紋の山２の部分と谷３の部分の境界が比較対象になると、境界部分の値の変動しやすさによって、違う画素と判定される。これにより、スライス画像Ｂ”は動いていると判断され、間引きされない可能性がある。このため、方向判別に使用するスライス画像枚数が限定された状態では、十分に間引けずにスライド方向を判別できない状態になる。
【００２６】
本発明は、このような不都合な点を解決し、指が移動していない、又は微小に動いている場合において、境界部分の値の変動の影響を受けることなく、間引きが行える画像処理方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の画像処理方法は、対象のスライス画像を取得し、取得した複数の前記スライス画像を間引き処理により間引いてスティッチ処理へ入力し、前記スティッチ処理により、前記入力された前記スライス画像の方向を判別して１枚の全体画像を構築する画像処理方法において、前記間引き処理は、次のような処理を有している。
【００２８】
即ち、前記間引き処理は、前記取得したスライス画像を保存する第１の保存処理と、前記保存される前のスライス画像において画素値が大きな画素と小さな画素が隣り合う境界と、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分を検出する境界検出処理と、前記境界周辺の動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分が前記スライス画像間で大きな画素の変化があったときに移動があったと判定して検出する移動検出処理と、境界移動検出計算処理と、第２の保存処理と、選択処理とを有している。
【００２９】
ここで、前記境界移動検出計算処理では、前記スライス画像の画素値をｎ個（但し、ｎは３以上でセンサの輝度の諧調数までの任意の整数）の範囲に分類し、画素値が大きいものをＰＢ、画素値が小さいものをＰＳ、それ以外のものをＰＭとしたときに、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分において、前記ＰＳ又は前記ＰＢが前記部分画像間で前記ＰＳから前記ＰＢ、又は前記ＰＢから前記ＰＳに極端に変わったときに重み付けを大きく、前記ＰＳから前記ＰＭ、又は前記ＰＢから前記ＰＭに隣り合う分類に変わったときに重み付けを小さくして評価値を計算し、前記評価値が閾値を超えたときに移動したと判定して検出する。前記第２の保存処理では、前記境界が移動したときに、前記保存前のスライス画像を最新のスライス画像として保存する。更に、前記選択処理では、前記保存された最新のスライス画像を選択して前記スティッチ処理へ入力する。
【００３０】
本発明の画像処理装置は、前記発明の画像処理方法を用いて構成されている。
本発明の他の画像処理方法は、前記発明の画像処理方法において、前記間引き処理は、更に、前記第１の保存処理において前記取得したスライス画像が保存される前の前記スライス画像の画素のヒストグラムを計算により求めるヒストグラム計算処理と、前記ヒストグラムから、前記スライス画像の画素値が大きい又は小さい画素の割合が極端に多いときに、前記保存される前の前記スライス画像を捨てて前記境界検出処理へ進む廃棄処理と  を有している。
【００３１】
本発明の他の画像処理装置は、前記他の発明の画像処理方法を用いて構成されている。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の画像処理方法及び画像処理装置によれば、値が変動しやすい境界部分に影響されずに移動検出が可能となり、対象が動いていない、又は微小に動いたときも間引くことが可能になる。更に、画素値を３つの範囲ＰＢ，ＰＭ，ＰＳに分類し、スライス画像間で分類がＰＢからＰＳ、又はＰＳからＰＢに大きく変化したときに重み付けを大きく、ＰＢからＰＭ又はＰＳからＰＭに隣へ変化したときに重み付けを小さくするようにしたので、ＰＢやＰＳに対して境界の画素値変動の影響が小さくなり、移動したことをより正確に検出できるため、移動検出の精度を向上させることも可能となる。
【００３３】
本発明の他の画像処理方法及び画像処理装置によれば、ヒストグラムで画素値が大きい又は小さい割合が極端に多い場合、異常なスライス画像であると判定し、対象のスライス画像と明らかに異なるスライス画像を間引くことが可能となる。従って、スライスの方向判別が更に精度良くできるという効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明を実施するための最良の形態は、以下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、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、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００３５】
（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における画像処理装置の１つである指紋読み取り装置を示す概略の構成図である。
【００３６】
この指紋読み取り装置は、例えば、パーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という。）等に搭載されて用いられる装置であり、バー状のラインセンサ２０を有している。ラインセンサ２０は、例えば、従来の図１４に示すラインセンサ１１と同様に、センサ上で指１をスライドすることで、連続した指紋のスライス画像を取得するものである。このラインセンサ２０には、スライス画像の取得を制御するための制御部２１を介して、間引き判定部２２が接続されている。間引き判定部２２は、ラインセンサ２０から制御部２１を介して入力されたスライス画像に対し、間引きを行うか否かの判定処理等を行うものである。
【００３７】
間引き判定部２２には、第１の保存手段（例えば、比較スライス画像保存領域）２３と、第２の保存手段（例えば、スライス画像保存領域）２４ａを有するスティッチ処理部２４とが接続されている。比較スライス画像保存領域２３は、間引き判定部２２が、入力されたスライス画像をこのスライス画像保存領域２３に保存するかどうかを判定し、保存するとの判定結果に基づき、前回スライス画像保存領域２４ａに保存されたスライス画像（現スライス画像）を保存するものである。比較スライス画像保存領域２３は、スライス画像１枚分の画像データを保存する大きさを有している。
【００３８】
スライス画像保存領域２４ａは、間引き判定部２２によって保存すると判定されたスライス画像を保存するものである。スティッチ処理部２４は、スライス画像保存領域２４ａに保存されたスライス画像を用いて、１枚の指紋全体画像を再構築（スティッチ処理）する機能を有し、この出力側に、指紋認証処理部３０が接続されている。指紋認証処理部３０は、スティッチ処理された１枚の指紋全体画像から本人確認の認証等を行う機能を有している。
【００３９】
ここで、間引き判定部２２、比較スライス画像保存領域２３、及びスライス画像保存領域２４ａにより、間引き手段が構成されている。間引き判定部２２は、境界検出手段２２ａ、移動検出手段２２ｂ、境界移動検出計算手段２２ｃ、及び選択手段２２ｄの機能を有している。境界検出手段２２ａは、保存される前のスライス画像において画素値が大きな画素と小さな画素が隣り合う境界と、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分を検出する機能を有している。移動検出手段２２ｂは、境界周辺の動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分がスライス画像間で大きな画素の変化があったときに移動があったと判定して検出する機能を有している。境界移動検出計算手段２２ｃは、スライス画像の画素値をｎ個（但し、ｎは３以上でセンサの輝度の諧調数までの任意の整数）の範囲に分類し、画素値が大きいものをＰＢ、画素値が小さいものをＰＳ、それ以外のものをＰＭとしたときに、動いていない、又は微小に動いた場合に動いていないとみなせる部分において、重み付けをして評価値を計算し、この評価値が閾値を超えたときに移動したと判定して検出する機能を有している。更に、選択手段２２ｄは、スライス画像保存領域２４ａに保存された最新のスライス画像を選択してスティッチ処理部２４へ入力する機能を有している。
【００４０】
制御部２１、間引き判定部２２、及びスティッチ処理部２４は、例えば、個別回路で構成されるか、あるいは、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）を用いたプログラム制御により実行される構成になっている。比較スライス画像保存領域２３、及びスライス画像保存領域２４ａは、例えば、読み書き可能なメモリ（以下「ＲＡＭ」という。）により構成されている。
【００４１】
（実施例１の原理説明）
図２は、先の提案の図１６及び図１７に対応した本発明の実施例１の原理（指が動いていないとき・微小に動いたとき）を示す図である。
【００４２】
本実施例１では、スライス画像Ａ，Ｂ間で値が変動しやすい指紋の山２の部分と谷３の部分の境界を比較せず、値が安定している山２の部分と谷３の部分を比較することで、間引く判断を行う。スライス画像Ａ，Ｂ間で山２の部分と谷３の部分で変化がなく同じ画素であれば、移動していないと判断して間引く。反対に変化があれば、移動していると判断して間引かない。図２中で、スライス画像Ａ，Ｂで指１が動いていない状態、又、スライス画像Ａ，Ｂ”で指１が微小に動いた状態において、山２の部分と谷３の部分で同じ画素かどうかを比較している。図２は、山２の部分と谷３の部分が同じ画素で変化していないので、動いていないと判断してスライス画像Ｂ，Ｂ”を間引く。これにより、境界部分の値の変動に影響を受けることなく、間引くことが可能になる。
【００４３】
（実施例１の指紋読み取り方法の概要）
図３は、図２の原理を実現するための図１の具体的な指紋読み取り方法の処理を示すフローチャートである。
【００４４】
先ず、ラインセンサ２０が指１の指紋を読み取ると、制御部２１は、ステップＳ１において、スライス画像取得が終了したか否かを判定し、終了していない場合、ステップＳ２において、ラインセンサ２０からスライス画像（次スライス画像）を取得し、間引き判定部２２に入力する。
【００４５】
間引き判定部２２は、第１の保存処理により、取得された次スライス画像を比較スライス画像保存領域２３へ保存し、ステップＳ３の境界検出処理で、指１を動かす方向に沿って、境界と安定した部分を検出した後、以降のステップＳ４〜Ｓ７の処理を順に実行する。ここで、境界とは、画素値の大きい部分と小さい部分が隣り合う部分である。境界は、スライス画像間で明らかに移動があった場合に、差分が必ず現れる部分である。安定した部分とは、スライス画像間で動いていない、又は、０．５画素未満で微小に動いた場合に、動いていないとみなせる部分である。
【００４６】
ステップＳ４の移動検出処理及び境界移動検出計算処理では、境界検出した次スライス画像と、比較スライス画像保存領域２３に格納されている現スライス画像とを用いて、移動検出を行う。移動検出後は、ステップＳ５で、次スライス画像をスライス画像保存領域２４ａに保存するかどうかの入力判断を行う。入力判断は、検出した境界の中でどの程度移動した境界があるか、で判断する。入力判断する場合、ステップＳ６の第２の保存処理及び選択処理で、次スライス画像をスライス画像保存領域２４ａに保存する。又、ステップＳ７で、比較スライス画像保存領域２３に次スライス画像を保存する。
【００４７】
その後、スティッチ処理部２４は、ステップＳ８で、スライス画像保存領域２４ａに保存されたスライス画像を用いて、１枚の指紋全体画像を再構築するためのスティッチ処理を行い、ステップＳ１で、スライス画像取得終了か否かを判定する。スライス画像取得終了の場合、スティッチ処理された１枚の指紋全体画像のデータが、指紋認証処理部３０へ送られ、本人確認の認証等が行われる。
【００４８】
（図３のステップＳ３で行う境界検出）
図４は、図３の境界検出のステップＳ３の処理を示すフローチャート、図５は、図４の境界チェック方法を示す図である。
【００４９】
間引き判定部２２は、先ず、図４のステップＳ９で、Ｌを０に初期化する。Ｌは境界検出を行う縦ラインの番号を表しており、ラインセンサ２０の横幅をＬｍとすると、このラインセンサ２０から取得するスライス画像の０〜Ｌｍ−１まで取り得る。ステップＳ１１で、Ｌ番目の縦ラインを用いて境界チェックを行う。
【００５０】
境界チェックの方法が図５に示されている。図５中の黒、白は、画素値の範囲を表しており、画素値が大きいものを黒、画素値が小さいものを白とする。なお、斜線は境界チェックに使用しない画素になる。
【００５１】
境界パターンは、指１が上方向にスライドしていることを検出するパターン（１）〜（６）と、指１が下方向にスライドしていることを検出するパターン（７）〜（１２）がある。図５に示した１２個の境界パターンは、基本的にパターン（１）のように黒と白の境界と、境界から１画素以上離れた黒又は白の画素を持つパターンを検出するが、このパターン（１）に限らず、パターン（２）のように位置が変動していてもよい。又、境界が曖昧になっている状態を検出するために、パターン（３）のように黒と白の間に画素があってもよい。更に、パターン（４）、（５）、（６）のように黒と白の画素が逆転していてもよい。更に、境界がノイズかどうかを判断するために、境界をはさんで２つの安定した画素を検出してもよい。
【００５２】
図５中で１画素の取り得る値が０ｘ０〜０ｘＦで、黒の範囲を０ｘＢ〜０ｘＦ、白の範囲を０ｘ０〜０ｘ４と定義しているが、この定義に限らず適宜設定すればよい。境界チェックはスライス画像のＬ番目の縦ラインについて、該当する境界パターンに合うかチェックする。境界パターンは、図示したパターンに限らず、境界と安定した画素を持つ特定の特徴点のパターンを検出できればよい。又、縦ラインは、図５中で８つの画素で構成される縦ラインとしているが、画素の数は８つに限らない。
【００５３】
図４のステップＳ１１の結果、ステップＳ１２で、上方向検出のための境界があったか判定し、ある場合はステップＳ１３で、上方向境界配列ＵＭにライン番号Ｌを保存する。一方、ステップＳ１２で、境界がなかったと判定された場合、ステップＳ１４で、下方向検出のための境界があったか判定し、ある場合はステップＳ１５で、下方向境界配列ＤＭにライン番号Ｌを保存する。その後、ステップＳ１６で、ＵＭの要素数が閾値Ｌｕ以上であり、且つＤＭの要素数が閾値Ｌｄ以上である場合、境界検出を終了する。そうでない場合、ステップＳ１７で、ＬをインクリメントしステップＳ１０に戻る。なお、閾値Ｌｕ，Ｌｄは実験から適切に設定すればよい。
【００５４】
（図３のステップＳ４で行う移動検出）
移動検出は、図３のステップＳ３で検出した境界が前スライス画像と次スライス画像で移動しているか、を検出する。
【００５５】
図６は、図４のステップＳ１２における上方向移動検出方法を示すフローチャート、図７は、図４のステップＳ１４における下方向移動検出方法を示すフローチャート、図８は、無彩色（白、灰、黒）の画素値（即ち、明るさである輝度の値）における変化を示す図、及び、図９は、図６の上方向の移動チェック方法を示す図である。
【００５６】
図６において、先ずステップＳ１８で、ｉを０に初期化する。ｉは、上方向境界配列ＵＭの配列番号である。次にステップＳ１９で、ＶＵを０に初期化し、ステップＳ２０で、ＵＭの配列を全て参照したかをチェックする。全ての配列要素の参照が終了していなければ、ステップＳ２１で、現スライス画像と次スライス画像のＵＭ［ｉ］番目の縦ラインを用いて移動チェックを行う。上方向の移動チェックの方法が図８及び図９に示されている。
【００５７】
図８及び図９において、ＰＢ，ＰＭ，ＰＳは、画素値の範囲を表しており、画素値が大きいものをＰＢ、画素値が小さいものをＰＳ、それ以外のものをＰＭとする。図９中の斜線は、移動チェックに使用しない画素になる。図８に示すように、画素値の範囲をＰＢ，ＰＭ，ＰＳの３つに分けている理由は、ＰＢ，ＰＳの分類を誤る可能性を低くするためである。例えば、画素をＰＢとＰＳの２つに分類した場合、画素値の中央付近で分割することになるが、微小な指１の移動による境界の画素値変動の影響により、値がばらついたときに、山と谷の境界部分で画素値の中央付近の値をとる場合、ＰＢ，ＰＳの分類を誤る可能性が高い。分類を誤ると、移動していない、又は微小に移動したスライス画像間で異なると判断される可能性が高くなる。そこで、画素値の中央付近をＰＭとして３つに分割する。微小な指１の移動による境界の画素値変動の影響で発生する画素値のばらつきは、主にPSやPBをPMに、PMをPSやPBに分類し間違えるという形で吸収できる。これにより、ＰＢやＰＳに対して境界の画素値変動の影響が小さくなり、ＰＢとＰＳ間で分類を誤る可能性を低くしている。
【００５８】
指紋画像のようにコントラストが明確な画像は、画素値の最大／最小に分布が多くなるため、ＰＳとＰＢを誤って分類する可能性は低いので、少しでもＰＳとＰＢ間で分類の間違いがあると間引くべきかどうかの判断を間違えることに繋がる。ＰＭを加えた３通りに分類することで、間引くべきかどうかの判断を間違える可能性を低くすることが出来る。
【００５９】
なお、図９中でＰＢを０ｘＢ〜０ｘＦ、ＰＳを０ｘ０〜０ｘ４、ＰＭを０ｘ５〜０ｘＡと定義しているが、この定義に限らず適宜設定すればよい。
【００６０】
図９の左側は、画素値の移動量をベースにして、スライス画像の重ね合わせ位置を示した図である。左図で（１）〜（４）は、４つの前スライス画像の状態を示しており、（１）は前スライス画像から移動していない状態、（２）は前スライス画像から１画素分移動した状態、（３）は前スライス画像から１．５画素分移動した状態、（４）は前スライス画像から２画素分移動した状態である。図９中のＯ１は境界であり、Ｐ１は安定した画素である。
【００６１】
図９の右側は、スライス画像の位置を固定して、画素値の移動を示した図である。右図の（１）〜（４）は、左図の（１）〜（４）の前スライス画像の状態と対応している。例えば、（１）は左図と同様、前スライス画像から移動していない状態を示している。
【００６２】
移動チェックは、図９の右図の次スライス画像のＰ１と、前スライス画像のＰ１と同じ位置にある画素（Ｐ２のライン上にある画素）を比較して、ＰＳに変化があるか、を確認する。図２で示した原理では、ＰＳ（指紋の谷３の部分）とＰＢ（指紋の山２の部分）のそれぞれを比較していたが、ＰＳもしくはＰＢのどちらか１つで移動を十分判定可能なため、どちらかで判定する。なお、図９の右図の前スライス画像の（１）〜（４）状態で、Ｐ２のライン上になく斜線で示されていない画素は、次スライス画像がどのように移動したかを分かりやすくするために便宜的に示しており、移動チェックに使われるのはＰ２のライン上の画素のみである。
【００６３】
図６のステップＳ２２で、ＰＢやＰＳに変化なし、即ち、図９中の（１）又は（２）の状態（＝図８のＰＭの範囲内）のときは、ステップＳ２３で、ＶＵに重み付け係数０を加算する。ＶＵは、上方向のスライス画像間の差分値である。一方、ステップＳ２４で、ＰＳからＰＭ、又はＰＢからＰＭの変化があったとき、即ち、図９中の（３）の状態のときは、ステップＳ２５で、ＶＵに重み付け係数１を加算する。それ以外で、ＰＢからＰＳ、又はＰＳからＰＢに変化があったとき、即ち、図９中の（４）の状態のときは、ステップＳ２６でＶＵに重み付け係数４を加算する。このように、ＰＳ又はＰＢからの変化で重み付けをすることによって、例えば、ＰＳに分類される画素を誤ってＰＭと分類されたときに、影響を小さくすることができる。その後、ステップＳ２７で、配列番号ｉをインクリメント（＝＋１）してステップＳ２０に戻る。
【００６４】
図７において、ステップＳ２８で、ｋを０に初期化する。ｋは、下方向境界配列ＤＭの配列番号である。次にステップＳ２９で、ＶＤを０に初期化し、ステップＳ３０で、ＤＭの配列を全て参照したかをチェックする。全ての配列要素の参照が終了していなければ、ステップＳ３１で、現スライス画像と次スライス画像のＤＭ［ｉ］番目の縦ラインを用いて移動チェックを行う。下方向の移動チェックは、図９中の上方向時と同様に、安定した画素に対応する前スライス画像の上下を逆にして移動をチェックする。
【００６５】
図７のステップＳ２２で、ＰＢやＰＳに変化なしのときは、ステップＳ３２で、ＶＤに重み付け係数０を加算する。ＶＤは、下方向のスライス画像間の差分値である。一方、ステップＳ２４で、ＰＳからＰＭ、又はＰＢからＰＭの変化があったときは、ステップＳ３３で、ＶＤに重み付け係数１を加算する。それ以外で、ＰＢからＰＳ、又はＰＳからＰＢに大きな変化があったときは、ステップＳ３４で、ＶＤに重み付け係数４を加算する。その後、ステップＳ３５で配列番号ｋをインクリメントしてステップＳ３０に戻る。
【００６６】
なお、上方向／下方向とも重み付け係数は、図示した値に限らず、ＰＢからＰＳ、又はＰＳからＰＢになる、といった変化があったときの重み付けが大きくなるように設定すればよい。
【００６７】
（図３のステップＳ５で行う入力判断）
図１０は、図３の入力判断のステップＳ５の処理を示すフローチャートである。
【００６８】
間引き判定部２２で行う入力判断は、検出した境界の中で、どの程度移動した境界があるか、で次スライス画像をスティッチ処理部２４に入力するか判断する。この入力判断では、ステップＳ３６で、下方向閾値ＴＨ＿Ｄへ下境界配列ＤＭの要素数ＮＤのＪ倍を代入する。又、ステップＳ３７で、上方向閾値ＴＨ＿Ｕへ上境界配列ＵＭの要素数ＮＵのＨ倍を代入する。なお、Ｊ及びＨは、１以上の数値を適宜設定すればよい。ステップＳ３８で、上方向のスライス画像間の差分値ＶＵがＴＨ＿Ｕよりも大きい場合、入力判断は真（Ｙ）となる。ステップＳ３８で、ＶＵがＴＨ＿Ｕよりも小さく、ステップＳ３９で、下方向のスライス画像間の差分値ＶＤがＴＨ＿Ｄよりも大きい場合は、入力判断は真（Ｙ）となる。ステップＳ３９で、ＶＤがＴＨ＿Ｄよりも小さく、ステップＳ４０で、ＶＵがＮＵのＲ倍以下である場合は、入力判断は偽（Ｎ）となる。ステップＳ４０で、ＶＵがＮＵのＲ倍よりも大きく、ステップＳ４１で、ＶＤがＮＤのＴ倍以下である場合は、入力判断は偽（Ｎ）となる。ステップＳ４１で、ＶＤがＮＤのＴ倍よりも大きいときは、入力判断は真（Ｙ）となる。なお、Ｒ，Ｔは係数であり、適宜設定すればよい。
【００６９】
（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（ａ）、（ｂ）のような効果がある。
【００７０】
（ａ）  先の提案では、図１５及び図１６に示した通り、指１が動いていない、又は微小に動いたときに、画像を間引くことに失敗する虞があった。しかし、本実施例１によれば、図２の原理図に示す通り、
・指紋の山２の部分と谷３の部分の境界を検出して、スライス画像間で移動したか判断すること、
・スライス画像間の移動検出を、境界ではなく境界周辺の山２の部分と谷３の部分で同じ画素か比較して判定すること、
によって、値が変動しやすい境界部分に影響されずに移動検出が可能となり、指１が動いていない、又は微小に動いたときも間引くことが可能になる。
【００７１】
（ｂ）  更に、移動検出の方法を、
・画素値を３つの範囲ＰＢ，ＰＭ，ＰＳに分類し、スライス画像間で分類がＰＢからＰＳ、又はＰＳからＰＢに大きく変化したときに重み付けを大きく、ＰＢからＰＭ、又はＰＳからＰＭに隣へ変化したときに重み付けを小さくすること、
によって、ＰＢやＰＳに対して境界の画素値変動の影響が小さくなり、移動したことをより正確に検出できるため、移動検出の精度を向上させることも可能となる。
【実施例２】
【００７２】
（実施例２の構成）
図１１は、本発明の実施例２における画像処理装置の１つである指紋読み取り装置を示す概略の構成図であり、実施例１を示す図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。
【００７３】
本実施例２の指紋読み取り装置では、実施例１の間引き判定部２２に代えて、これとは機能の異なる間引き判定部２２−１が設けられ、更に、この間引き判定部２２−１に対して、新たに画像ヒストグラム保存領域２５が接続されている。
【００７４】
間引き判定部２２−１は、実施例１の間引き判定部２２の境界検出手段２２ａ、移動検出手段２２ｂ、境界移動検出計算手段２２ｃ、及び選択手段２２ｄの機能を有する他に、ヒストグラム計算手段２５ｅ、及び廃棄手段２５ｆの機能を有している。ヒストグラム計算手段２５ｅは、ラインセンサ２０から制御部２１を介して取得したスライス画像が比較スライス画像保存領域２３に保存される前のスライス画像の画素のヒストグラムを計算により求めるものである。更に、廃棄手段２５ｆは、ヒストグラムから、スライス画像の画素値が大きい又は小さい画素の割合が極端に多いときに、前記保存される前のスライス画像を捨てるものである。画像ヒストグラム保存領域２６は、間引き判定部２５で求められたヒストグラムを記憶するものであり、ＲＡＭ等で構成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００７５】
（実施例２の指紋読み取り方法）
ラインセンサ２０から制御部２１を介して間引き判定部２５へ入力されるスライス画像は、指１の関節等の指紋以外の部分の画像を取得したとき、画素値が極端に大きい、又は極端に小さい画素の割合が多くなることがある。このスライス画像は、指紋部分のスライス画像と明らかに異なるため、重ね合わせができずに、スティッチ処理部２４においてスティッチが失敗する可能性がある。そのため、このスライス画像は間引くことが望ましい。
【００７６】
以下、指紋部分と明らかに異なるスライス画像を判定し、間引く方法を図１２及び図１３を参照しつつ説明する。
【００７７】
図１２（ａ）、（ｂ）は、図１１中の画像ヒストグラムを説明する図であり、同図（ａ）は、輝度値である画素値が大きいときであって画素の割合（画素数）が極端に多い場合（大部分黒の場合）を示す図、及び、同図（ｂ）は、画素値が小さいときであって画素の割合（画素数）が極端に多い場合（大部分白の場合）を示す図である。更に、図１３は、図１１の指紋読み取り方法の処理を示すフローチャートであり、実施例１の指紋読み取り方法を示す図３中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００７８】
図１３のフローチャートでは、図３のフローチャートに対して、ステップＳ２とステップＳ３との間に、新たなステップＳ４２及びＳ４３が追加されている。
【００７９】
図１３において、先ず、ラインセンサ２０が指１の指紋を読み取ると、制御部２１は、ステップＳ１において、スライス画像取得が終了したか否かを判定し、終了していない場合、ステップＳ２において、ラインセンサ２０からスライス画像（次スライス画像）を取得し、間引き判定部２５に入力する。
【００８０】
間引き判定部２５は、ステップＳ４２のヒストグラム計算処理で、次スライス画像を画素単位で走査し、図１２のような画素値のヒストグラムを作成し、画素ヒストグラム保存領域２６に保存する。ステップＳ４３の廃棄処理では、画素ヒストグラム保存領域２６に保存されたデータを参照して、画素値が大きい画素の割合（画素数）が極端に多い場合（図１２（ａ）に示す大部分黒の場合）、又は、画素値が小さい画素の割合（画素数）が極端に多い場合（図１２（ｂ）に示す大部分白の場合）、スティッチが失敗してしまう異常なスライス画像であると判断し、次スライス画像を捨ててステップＳ１に戻る。
【００８１】
間引き判定部２５において、次スライス画像を捨てないと判断された場合、実施例１と同様に、ステップＳ３で、画素値の大きい部分と小さい部分の境界検出を行った後、以降のステップＳ４〜Ｓ７の処理を順に実行する。
【００８２】
即ち、ステップＳ４で、実施例１と同様に、境界検出した次スライス画像と現スライス画像を用いて移動検出を行う。次にステップＳ５で、実施例１と同様に、入力判断を行い、入力する場合、ステップＳ６で、次スライス画像をスライス画像保存領域２４ａに保存する。又、ステップＳ７で、比較スライス画像保存領域２３に次スライス画像を保存する。
【００８３】
その後、スティッチ処理部２４は、ステップＳ８で、スティッチ処理を行い、ステップＳ１でスライス画像取得終了か判定する。
【００８４】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１の効果に加えて、指紋部分と明らかに異なるスライス画像を間引くために、スライス画像の画素値のヒストグラムを作成する機能を間引き判定部２５に付加すると共に、ヒストグラムを保存する画像ヒストグラム保存領域２６を付加している。これにより、ヒストグラムで画素値が大きい又は小さい割合が極端に多い場合、異常なスライス画像であると判定し、間引くことが可能となる。従って、スライスの方向判別が更に精度良くできるという効果が期待できる。
【００８５】
（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、指紋以外の対象についても、複数のスライス画像から１枚の全体画像を構築する種々の画像処理方法及び画像処理装置に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施例１における指紋読み取り装置を示す概略の構成図である。
【図２】本発明の実施例１の原理（指が動いていないとき・微小に動いたとき）を示す図である。
【図３】図１の指紋読み取り方法の処理を示すフローチャートである。
【図４】図３の境界検出のステップＳ３の処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の境界チェック方法を示す図である。
【図６】図４のステップＳ１２における上方向移動検出方法を示すフローチャートである。
【図７】図４のステップＳ１４における下方向移動検出方法を示すフローチャートである。
【図８】無彩色（白、灰、黒）の画素値（即ち、明るさである輝度の値）における変化を示す図である。
【図９】図６の上方向の移動チェック方法を示す図である。
【図１０】図３の入力判断のステップＳ５の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例２における指紋読み取り装置を示す概略の構成図である。
【図１２】図１１中の画像ヒストグラムを説明する図である。
【図１３】図１１の指紋読み取り方法の処理を示すフローチャートである。
【図１４】従来の指紋読み取り装置を示す概略の構成図である。
【図１５】先の提案の動作の概要を示す図である。
【図１６】図１５の先の提案の課題を示す図である。
【図１７】図１５の先の提案の課題を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
２０      ラインセンサ
２１      制御部
２２，２２−１      間引き判定部
２３      比較スライス画像保存領域
２４      スティッチ処理部
２４ａ      スライス画像保存領域
２５      画素ヒストグラム保存領域
【図１】
2010026561.tif 000003
【図３】
2010026561.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010026561.tif 000007
【図７】
2010026561.tif 000008
【図８】
2010026561.tif 000009
【図９】
2010026561.tif 000010
【図１０】
2010026561.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２】
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【図１５】
2010026561.tif 000017
【図１６】
2010026561.tif 000018
【図１７】
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