(57)【要約】【課題】照合指紋の画像データに２次元ＦＦＴが施されて周波数成分にて指紋画像として扱えるか判定を行い、その判定結果に基づき次の撮像条件を決めて、照合指紋画像を取り込む。利用者は何度も読み取り作業を行うことなく、画像認識装置で自動的に常に最適撮像条件を決めて取り込み、照合認証を行うので、指紋読み取りから認証処理に到るまでの処理時間が短縮される。【解決手段】指紋照合装置において、プリ露光した画像信号を周波数成分に変換して、ＤＣ成分がある値より大きければ光量が多すぎるもしくは少なすぎる、ピーク周波数成分が低域に多く分布していればコントラストが低いもしくは解像度が足らない、など指紋画像として使えるか判定を行う。そしてその判定に基づき再度駆動条件（蓄積時間、露光条件、解像度など）を変えて画像信号を取り込む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射する発光手段と、前記被写体からの透過／反射光を受光し、受光した光量に応じた電気信号を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段により撮像した画像信号を画像信号を周波数成分に変換してＤＣ成分の大きさやピーク周波数成分が分布する帯域で判定を行い分析／評価する評価手段と、前記発光手段と光電変換手段の駆動条件を制御する制御手段と、を備え、
前記評価手段の判定に基づき駆動条件を変更して画像信号を撮像することを特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
請求項１において、前記撮像条件を制御する制御手段は、光電変換手段の蓄積時間もしくは解像度（読み出し画素数）、あるいは発光手段の照射光量／時間の制御を行う。
【請求項３】
請求項１記載の画像認識装置と、前記画像認識装置からの被写体の画像信号と予め取得している該被写体の画像信号とを照合する照合手段とを備えた画像認証システム。
【請求項４】
前記被写体は、目、顔、手又は指である画像認証システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像認識装置および認証システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば特開平１３−１６７２６８号公報には、指紋読み取り不良が発生した場合、その原因を特定し、利用者にその原因の内容および／またはその原因に対する対策を告知する指紋入力装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の指紋入力装置は、指紋読み取り不良が発生した場合、読み取り不良の発生原因の告知は実行せず、不良発生の警報または再実行の表示を実行する。即ち、利用者は、指紋読み取り不良の原因を認識せずに、利用者自身が想像した読み取り不良原因に対応して再実行しなければならない。
【０００４】
上記先行例においては、撮像システムの駆動条件はなんら変更せず、指紋読み取り不良の発生原因とその対策動作を利用者に指示し、再実行させる。そのため利用者に読み取り作業を再実行させる煩わしさがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
被写体に光を照射する発光手段と、前記被写体からの透過／反射光を受光し、受光した光量に応じた電気信号を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段により撮像した画像信号を画像信号を周波数成分に変換してＤＣ成分の大きさやピーク周波数成分が分布する帯域で判定を行い分析／評価する評価手段と、前記発光手段と光電変換手段の駆動条件を制御する制御手段と、を備え、前記評価手段の判定に基づき駆動条件を変更して画像信号を撮像することを特徴とする画像認識装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例を示すブロック図である。画像イメージ入力部から入力された第一の指紋画像のイメージデータは、メモリに一時格納される。画像品質判定部は、メモリから画像イメージデータを読み出しこれを周波数変換すなわち２次元フーリエ変換（ＦＦＴ）処理して、指紋画像として扱えるかどうか判定する。そこで指紋画像として良好な画像と認識された場合、そのまま照合部においてあらかじめ登録されている指紋画像と照合作業を行う。そして認証状況表示部において一連の認証状況の進行動作を利用者に示す。
【０００７】
前記最初に周波数変換処理した画像が指紋画像として扱えないと判定した場合、その判定結果に基づき、撮像条件を変更する。
【０００８】
図２に、その画像入力部のさらに詳細な構成を示す。センサとなる撮像部と、被写体となる指に光を照射する光照射部と、そのセンサと照射光を駆動、制御するＴＧ部と、で構成される。
【０００９】
この制御からの信号に基づきＴＧ部がセンサの蓄積時間を変えたり、照射光量のタイミングや時間を変えて、再度画像信号を取り込むときの撮像条件を自由に変更することが出来る。
【００１０】
図３には、その指紋画像入力部のさらに具体的な構成を示している。すなわち、指とその指に光を照射するＬＥＤと、画像を取り込むセンサとして固体撮像素子で構成している。
【００１１】
この指紋照合装置において、利用者の指紋画像判定は次のように行う。まず、利用者は図３に示す固体撮像素子の上に指を置き、ＬＥＤによって照射され、指紋画像は１０２４×５１２画素、８ｂｉｔ（２５６階調）の濃淡画像として取り込まれる。その画像データは２次元のパターンデータとして、画像品質判定部へ与えられ、そこで周波数変換処理が行われる。与えられた画像データは、２のべき乗の画像数になっているので（１０２４×５１２＝２１０×２９）、２次元ＦＦＴにより高速に処理され、図５に示すような周波数分布画像を得ることができる。
【００１２】
なお、２次元ＦＦＴについては広く周知されている一般的な周波数変換処理である。
【００１３】
この周波数成分の分布から、入力した画像が指紋として扱えるか判定する。
例えば図７に示すように、周波数変換画像のある１ラインの分布から、ＤＣ成分とピーク周波数成分の大きさの比率が分かる。また、ピーク周波数成分がどの帯域に多く分布するか判定する。
【００１４】
例えば光量が足らずに、図６のように指紋画像の大部分が黒つぶれしているような場合、周波数変換処理した画像は図のようになる。その周波数変換画像のあるｆｙ軸上に１ラインの分布をみてみると、図８に示すようになる。ＤＣ成分がピーク周波数成分に比べかなり大きく、かつピーク周波数成分が低い帯域に分布している特徴がみてとれる。
【００１５】
このような場合、その元画像はコントラストが低いか解像度が足らない画像としての可能性が高いと考えられる。よって、照射光量を増やす制御信号を画像入力部に送り、全体的に取り込む画像信号を明るくするようにして再度取り込む。もしくは、センサの蓄積時間を長くする、取り込み画素数を増やして解像度を高める、などの制御でもよい。
【００１６】
あるいは、ＤＣ成分がピーク周波数成分の１０倍以上など、ある基準値を越えてかかなり大きく、かつピーク成分がほとんどない分布を示したとすると、その元画像は信号成分がかなりの部分で飽和して画像が白とびしている可能性も考えられる。よって、照射光量を減らす制御信号を画像入力部に送り、全体的に取り込む画像信号レベルを低く抑えるようにして再度取り込む。もしくは、センサの蓄積時間を短くする、などの制御でもよい。
【００１７】
ピーク周波数成分がある帯域に入っているとした場合、その元画像は指紋画像として扱えるとして、そのまま登録画像との照合、認証作業が行われることとなる。
【００１８】
図４に、これら一連の動作をフローチャートに示す。
【００１９】
こうして最適な撮像条件で再度取り込まれた指紋画像で照合、認証作業を行う。
登録画像との照合、認証作業は、判定時と同様な周波数変換処理をした画像データで相関値を求めてもよいし、指紋の元画像から端点や分岐点などの特徴点を抽出して相関値を求める方式でもよい。
【００２０】
なお、この実施例では、最初に指紋画像を全体取り込み、周波数変換処理、判定動作を行ったが、動作シーケンスの短縮のため、指紋画像の一部を取り込み、周波数変換処理、判定動作を行い、その判定に基づき撮像条件を最適化して再度取り込みを行ってもよい。
【００２１】
以上説明したように、この実施の形態による指紋照合装置によると、照合指紋の画像データに２次元ＦＦＴが施されて周波数成分にて指紋画像として扱えるか判定を行い、その判定結果に基づき次の撮像条件を決めて、照合指紋画像を取り込む。利用者は何度も読み取り作業を行うことなく、画像認識装置で自動的に常に最適撮像条件を決めて取り込み、照合認証を行うので、指紋読み取りから認証処理に到るまでの処理時間が短縮される。
【００２２】
また、初期駆動条件を照射光量を低く、撮像素子の取り込み画素数を少なく（解像度を低く）しておき、不良画像と判定した場合だけ照射光量を高くしたり、取り込み画素数を多く（解像度を高く）することにより、システム全体の消費電力の低減を図ることができる。
【００２３】
また、入力される画像データに対して画像処理を加えるだけでよく、位相変調型空間光変調器やフーリエ変換レンズを必要としないので、低価格化を促進することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明においては、指紋画像を周波数成分に変換して判定するため、撮像した原画像にシェーディングがのっていたり、コントラストが低くてもその影響を受けずに解析、判定することができる。すなわち、前記の影響は周波数成分ではＤＣ成分として現れてくるだけで、指紋画像としての周波数はある固有の周波数帯域に分布する特徴がある。したがって、従来の露光制御において原画像のピーク成分や平均値をもとに判定する手段よりも、より確度の高い指紋画像を得ることができる。そのため、指紋照合において原画像と照合用登録画像のパターンマッチングによる方法などでは、指紋としての画像がきれいに撮像されると照合作業が容易になり、効果が大きい。
【００２５】
また、１回目の撮像画像が指紋画像として十分な品質であると判定されればそれ以上画像取り込みを行わないため、処理時間の短縮、システムの負担の軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック図
【図２】画像イメージ入力部の詳細
【図３】本実施例の具体例な一例
【図４】本実施例のフローチャート
【図５】指紋画像の周波数成分変換処理の一例
【図６】指紋画像の周波数成分変換処理の一例
【図７】周波数変換処理した画像の軸上の１ラインの強度分布特性
【図８】周波数変換処理した画像の軸上の１ラインの強度分布特性
【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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