(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離をおいて配置された第一のラインセンサと第二のラインセンサの２ラインからなる１次元センサ上で指を掃引させて得られる指紋画像から２次元の指紋画像を得る指紋画像の入力方法であって、指紋画像を前記第一ラインセンサと前記第二のラインセンサから指紋画像を第一のバッファと第二のバッファへ入力し記憶する第一のステップと、前記第一のバッファを所定の数の第一のゾーンに分割し、前記第二のバッファを所定の数の第二のゾーンに分割する第二のステップと、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンに記憶された前記指紋画像の相関から同一と判断される画像ブロックを検出し前記第一のゾーン内で前記指の移動速度をもとめる第三のステップと、前記第一のゾーン毎に前記移動速度から前記指紋画像の縮小または拡大のゆがみを検出し前記ゆがみを所定の方法により補正する第四のステップからなることを特徴とする指紋画像の入力方法。
【請求項２】
距離をおいて配置された第一のラインセンサと第二のラインセンサの２ラインからなる１次元センサ上で指を掃引させて得られる指紋画像から２次元の指紋画像を得る指紋画像の入力装置であって、前記指紋画像の入力装置は、第一のバッファと第二のバッファと指紋画像を格納する補正画像格納メモリと、指紋画像を前記第一ラインセンサと前記第二のラインセンサから指紋画像を前記第一のバッファと前記第二のバッファへ入力し記憶する第一の手段と、前記第一のバッファを所定の数の第一のゾーンに分割し、前記第二のバッファを所定の数の第二のゾーンに分割し、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンに記憶された前記指紋画像の相関から同一と判断される画像ブロックを検出し前記第一のゾーン内で前記指の移動速度をもとめる第二の手段と、前記第一のゾーン毎に前記移動速度から前記指紋画像の縮小または拡大のゆがみを検出し前記ゆがみを所定の方法により補正し前記補正画像格納メモリへ格納する第三の手段からなること特徴とする指紋画像の入力装置。
【請求項３】
請求項２記載の指紋画像の入力装置を用いて指紋を入力し、前記指紋画像により認証をすることにより使用可能とすることを特徴とする携帯型情報機器。
【請求項４】
距離をおいて配置された第一のラインセンサと第二のラインセンサの２ラインからなる１次元センサ上で指を掃引させて得られる指紋画像から２次元の指紋画像を得るプログラムであって、指紋画像を前記第一ラインセンサと前記第二のラインセンサから指紋画像を第一のバッファと第二のバッファへ入力し記憶する第一のステップと、前記第一のバッファを所定の数の第一のゾーンに分割し、前記第二のバッファを所定の数の第二のゾーンに分割する第二のステップと、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンに記憶された前記指紋画像の相関から同一と判断される画像ブロックを検出し前記第一のゾーン内で前記指の移動速度をもとめる第三のステップと、前記第一のゾーン毎に前記移動速度から前記指紋画像の縮小または拡大のゆがみを検出し前記ゆがみを所定の方法により補正する第四のステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は指紋の読取り装置に関し、特に２ラインセンサを用いた読み取りの際の変形を補正する指紋の読み取り技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来指紋読み取りの際には二次元センサーを用いていた。
【０００３】
特開昭６３−２７３９７６号公報「指紋データ読取装置」では、１ラインセンサを用いた指紋データ読み取り装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の二次元センサでは、携帯電話、携帯型情報端末への更なる低価格、省スペースの指紋センサをすることは難しかった。
【０００５】
特開昭６３−２７３９７６号公報「指紋データ読取装置」は変形のない画像を得ることに関してはなんら開示されていない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明第一の指紋画像の入力装置は、距離をおいて配置された第一のラインセンサと第二のラインセンサの２ラインからなる１次元センサ上で指を掃引させて得られる指紋画像から２次元の指紋画像を得る指紋画像の入力装置であって、前記指紋画像の入力装置は、第一のバッファと第二のバッファと指紋画像を格納する補正画像格納メモリと、指紋画像を前記第一ラインセンサと前記第二のラインセンサから指紋画像を前記第一のバッファと前記第二のバッファへ入力し記憶する第一の手段と、前記第一のバッファを所定の数の第一のゾーンに分割し、前記第二のバッファを所定の数の第二のゾーンに分割し、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンに記憶された前記指紋画像の相関から同一と判断される画像ブロックを検出し前記第一のゾーン内で前記指の移動速度をもとめる第二の手段と、前記第一のゾーン毎に前記移動速度から前記指紋画像の縮小または拡大のゆがみを検出し前記ゆがみを所定の方法により補正し前記補正画像格納メモリへ格納する第三の手段からなる。
【０００８】
本発明第一の指紋画像の入力方法は、距離をおいて配置された第一のラインセンサと第二のラインセンサの２ラインからなる１次元センサ上で指を掃引させて得られる指紋画像から２次元の指紋画像を得る指紋画像の入力方法であって、指紋画像を前記第一ラインセンサと前記第二のラインセンサから指紋画像を第一のバッファと第二のバッファへ入力し記憶する第一のステップと、前記第一のバッファを所定の数の第一のゾーンに分割し、前記第二のバッファを所定の数の第二のゾーンに分割する第二のステップと、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンに記憶された前記指紋画像の相関から同一と判断される画像ブロックを検出し前記第一のゾーン内で前記指の移動速度をもとめる第三のステップと、前記第一のゾーン毎に前記移動速度から前記指紋画像の縮小または拡大のゆがみを検出し前記ゆがみを所定の方法により補正する第四のステップからなる。
【００１０】
本発明の携帯型情報機器は、本発明第一の指紋画像の入力装置を用いて指紋を入力し、前記指紋画像により認証をすることにより使用可能とする。
【００１１】
本発明のプログラムは、距離をおいて配置された第一のラインセンサと第二のラインセンサの２ラインからなる１次元センサ上で指を掃引させて得られる指紋画像から２次元の指紋画像を得るプログラムであって、紋画像を前記第一ラインセンサと前記第二のラインセンサから指紋画像を第一のバッファと第二のバッファへ入力し記憶する第一のステップと、前記第一のバッファを所定の数の第一のゾーンに分割し、前記第二のバッファを所定の数の第二のゾーンに分割する第二のステップと、前記第一のゾーンと前記第二のゾーンに記憶された前記指紋画像の相関から同一と判断される画像ブロックを検出し前記第一のゾーン内で前記指の移動速度をもとめる第三のステップと、前記第一のゾーン毎に前記移動速度から前記指紋画像の縮小または拡大のゆがみを検出し前記ゆがみを所定の方法により補正する第四のステップをコンピュータに実行させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明実施の形態の指紋画像の入力装置の構成を示すブロック図である。本発明実施の形態の指紋画像の入力装置は、センサ１０と制御部２０と処理部３０から構成される。
【００１３】
図２は、本発明実施の形態の指紋画像の入力装置に用いる２ラインのセンサ１０の構成を示すブロック図である。センサ１０は、図２に示すようにＡライン１１とＢライン１２の２ラインのラインセンサからなり、間隔は１．０ｍｍで、各々のラインセンサは５０μピッチで３８４画素の幅１９．２ｍｍから構成され、同時に走査（スキャン）駆動されている。指４０は、センサ１０に接触して、矢印の方向に図の上から下に掃引（スウィープ）される。センサ１０のＡライン１１、Ｂライン１２で検出された指紋画像データは、制御部２０のＡバッファ２１とＢバッファ２２に逐次記憶される。
【００１４】
図３は、本発明の実施の形態の２ラインのセンサ１０において、センサアンプ１８、ＡＤ変換器１９を示す図である。Ａライン１１で取り込まれた指紋画像はセンサアンプ１８を経て、ＡＤ変換器１９によりデジタル信号となりＡバッファ２１へ格納される。Ｂライン１２で取り込まれた指紋画像はセンサアンプ１８を経て、ＡＤ変換器１９によりデジタル信号となりＢバッファ２２へ格納される。
【００１５】
制御部２０は、ひと指分の指紋画像データを記憶すると処理部３０に（例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏからなるプログラミング可能な小型プロセッサ）に処理レディを通知する。処理部３０は、Ａバッファ２１とＢバッファ２２の指紋画像データから指４０の速度を解析して、速度変動による指紋画像データの変形を補正する。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態の動作について図面を参照して説明する。まず指の移動速度の検出について説明する。図４は、本発明実施の形態の指紋画像の入力装置のバッファに記憶された指紋画像を示す図である。図５は、本発明実施の形態の指紋画像の入力装置のバッファに記憶された指紋から移動速度を検出する動作を示すフローチャートである。
【００１７】
センサ１０のＡライン１１、Ｂライン１２でスキャンされた画像は、Ａライン１１で指紋画像が検出されると（ステップＡ−１）、制御部２０のＡバッファ２１とＢバッファ２２に逐次記憶される（ステップＡ−２）。制御部２０は、Ａライン１１からの指紋画像データが指の上端すなわち白ラインを複数ライン分検出したら記憶を停止する（ステップＡ−３）。この停止した時のＡバッファ２１とバッファＢのアドレスを停止ラインアドレスとして取得する（ステップＡ−４）。
【００１８】
Ａライン１１とＢライン１２は１．０ｍｍの間隔があり、掃引（スウィープ）方向に対して、Ｂライン１２はＡライン１１に対して遅れているため、Ｂバッファ２２には、Ａバッファ２１に記憶された指紋画像に対して、指の速度に相関した遅れた指紋画像データが記憶される。Ａバッファ２１に記憶された指紋画像の部分Ａ１００はＢバッファ２２に記憶された指紋画像の部分Ｂ１０１に相当する。指の速度は掃引（スウィープ）中にも変化すると想定されるため、次のように掃引（スウィープ）の速度を求める。
【００１９】
Ａバッファ２１、Ｂバッファ２２を例えば６４ライン毎のゾーン、Ａ１からＡ４、Ｂ１からＢ４に４つに分割し、指紋画像の記憶を停止したバッファのアドレスである停止ラインアドレスから探索始点Ｓ１，Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４を求める（ステップＡ−５）。Ｂ４ゾーンの探索始点Ｓ４より上方に探索して、Ａ４ゾーンの画像ブロックＡ１１０と画像相関により同一と判定される画像ブロックＢ１１１を検出し、探索始点Ｓ４からのライン数ｎ４を算出する（ステップＡ−６）。画像ブロックのライン数は例えば８ラインである。他のゾーンについても同様な方法により、ライン数ｎ３、ｎ２、ｎ１を求める（ステップＡ−７）。これにより、ゾーン毎にライン間隔１．０ｍｍを移動するのに要したライン数が特定でき、センサ１０を走査（スキャン）する時間は一定であるから移動速度、すなわちライン数が算出されることになる（ステップＡ−８）。
【００２０】
次に、指紋画像の変形の補正方法について説明する。今、許容される最も早く指を掃引（スウィープ）した時の速度を５０ｍｍ／秒とし、センサ１０の１走査（スキャン）時間を１ｍＳとする。従って、指を最大の等速で掃引（スウィープ）していると１ｍｍの間を移動する時間は２０ｍＳであるから、Ａバッファ２１とＢバッファ２２には２０スキャン（ライン）のずれた指紋画像が記憶されることになる。実際は最大速度より遅い為、Ａバッファ２１とＢバッファ２２の画像のずれは２０スキャン（ライン）より大きくなる。
【００２１】
図６は、本発明実施の形態の指紋画像の入力装置の指紋画像の補正の際にバッファに記憶された指紋画像のゾーンへの分割を示す図である。図７は、本発明実施の形態の指紋画像の入力装置の指紋画像の変形の補正動作を示すフローチャートである。図４と５の移動速度の算出の説明では６４ライン毎の４つのゾーンに分割したとして説明したが、以下に述べる指紋画像の補正では６４ライン毎のＮ個のゾーンに分割し指紋画像の補正を行う場合について説明する。
【００２２】
図６のＡバッファ２１に記憶された指紋画像を６４ライン毎のＮ個のゾーンに分割したゾーンＡ１からゾーンＡｎに相当するＢバッファ２２のゾーンとのゾーン毎の１ｍｍのスキャン（ライン）数を上述の図５での説明で述べた方法で算出し、各ゾーン内での移動速度つまり移動ライン数ｎ１からｎｎを求める（ステップＢ−１）。
【００２３】
最大速度で等速５０ｍｍ／秒で掃引（スウィープ）した場合、ライン数ｎ１からｎｎはすべて２０である。最大速度で等速の場合のスキャン数２０が、ライン数がｎ１からｎｎに変化したのだから、各ゾーンは、ｎ１／２０からｎｎ／２０に拡大変形されている。従って、Ａバッファ２１の指紋画像は、ゾーン毎に下記により逆変換することにより、細かな速度変動による指紋画像のゆがみを補正する。ゾーンＡ１内の指紋画像を６４×２０／ｎ１で示されるライン数になるようにライン数を補正する、ゾーンＡ２は６４×２０／ｎ２で示されるライン数、・・・、ゾーンＡｎは６４×２０／ｎｎで示されるライン数になるように指紋画像を補正する。つまり、Ａバッファ２１のＡ１ゾーンから順次ライン方向の指紋画像をＡ１ゾーンをライン方向に６４ｘ２０／ｎ１に縮小して、補正画像メモリエリア２９に保存する。
【００２４】
指紋画像の縮小方法は、たとえば次の方法がある。ライン方向に２分の１に縮小するならば奇数ラインのみを補正画像メモリエリア２９へ書き込む。また、２分の１等のように割り切れないない場合は、ラインの一部を数ライン毎に間引く等の補正方法がある。
【００２５】
縮小後のライン数ｎ１’は６４ｘ２０／ｎ１となる（ステップＢ−２）。ｎ１’からｎｎ’の和が以降の指紋画像処理に」必要なライン数以上になるまでステップＢ−２に示すゾーンＮの処理を行う（ステップＢ−３）。ステップＢ−２の処理をＮ個のゾーンすべてに対して行っても良い。
【００２６】
次に、バッファの大きさを試算してみる。指紋照合に充分な画像の大きさを指の上端から２５ｍｍすると許容される最も遅く指を掃引（スウィープ）した場合を１秒でスキャン速度が１ｍＳでは、１０００スキャンされ、必要なバッファの大きさは１０００スキャン分で、センサ１０の幅を１９．２ｍｍとすると３８４×１０００＝３７５ＫＢとなる。
【００２７】
上述の説明では、２ラインのセンサを同時にスキャンするとしたが、Ａライン１１をスキャン後、Ｂライン１２をスキャンしても良い。図８は、本発明他の実施の形態の指紋画像の入力装置において、センサアンプ１８、ＡＤ変換器１９を１組にした場合の図である。この場合、２ラインを同時にスキャンせずに時分割、つまりＡライン１１、Ｂライン１２と交互に行うことによりセンサアンプ１８、ＡＤ変換器１９を１組にした。要は、Ａライン１１とＢライン１２との差分が明確になっていれば良い。
【００２８】
上述の各ステップはコンピュータ６０のプログラムにより実現することができる。図９は、本発明実施の形態の指紋画像の入力方法をコンピュータ６０に実行させるプログラムとそのプログラムを格納する記録媒体６１を示す図である。
【００２９】
以上に述べた指紋画像の入力装置は情報機器に応用することができる。図１０は、本発明実施の形態の指紋画像の入力装置を持つ携帯型情報機器９０の一例を示す図である。２ラインセンサは小面積の利点を生かして、図１０のように携帯電話の下部正面に実装する。指紋画像の入力装置から入力された指紋画像により指紋認証を行い携帯電話を使用可能とする。
【００３０】
【発明の効果】
このようにして、操作者の違いによる指の掃引（スウィープ）速度変動、同一指内での速度変動を検出することにより、速度変動にとる指紋画像の変形を正確に補正することができる。また、２ラインセンサであるため、２次元センサに対してセンサの面積が非常に小さく、１００分の１から２００分の１となる為、コストは大幅に安くなる。また、非常に小型にできる為、携帯型情報端末、携帯電話等の小型機器への搭載が容易である。携帯電話等での応用としては、指紋認証による暗証番号の代替に利用できるため、暗証番号より高いセキュリティが得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態の指紋画像の入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明実施の形態の指紋画像の入力装置に用いる２ラインのセンサ１０の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の２ラインのセンサ１０において、センサアンプ１８、ＡＤ変換器１９を示す図である。
【図４】本発明実施の形態の指紋画像の入力装置のバッファに記憶された指紋画像を示す図である。
【図５】本発明実施の形態の指紋画像の入力装置のバッファに記憶された指紋から移動速度を検出する動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明実施の形態の指紋画像の入力装置の指紋画像の補正の際にバッファに記憶された指紋画像のゾーンへの分割を示す図である。
【図７】本発明実施の形態の指紋画像の入力装置の指紋画像の変形の補正動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明他の実施の形態の指紋画像の入力装置において、センサアンプ１８、ＡＤ変換器１９を１組にした場合の図である。
【図９】本発明実施の形態の指紋画像の入力方法をコンピュータ６０に実行させるプログラムとそのプログラムを格納する記録媒体６１を示す図である。
【図１０】本発明実施の形態の指紋画像の入力装置を持つ携帯型情報機器９０の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０    センサ
１１    Ａライン
１２    Ｂライン
１８    センサアンプ
１９    ＡＤ変換器
２０    制御部
２１    Ａバッファ
２２    Ｂバッファ
２９    補正画像メモリエリア
３０    処理部
４０    指
６０    コンピュータ
６１    記録媒体
９０    携帯型情報機器
１００    部分Ａ
１０１    部分Ｂ
１１０    画像ブロックＡ
１１１    画像ブロックＢ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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