(57)【要約】【課題】被検出体内部から一方の端面入射した光を他方の端面に伝達し、かつ、空気中から入射した光を吸収する角度に一方の端面の傾斜が設定された光ガイド手段と、光ガイド手段を透過した光を電気信号に変換する光検出手段とを有する画像検出装置に関し、精度よく画像検出を行える画像検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、被検出体内部から一方の端面入射した光を他方の端面に伝達し、かつ、空気中から入射した光を吸収する角度に該一方の端面の傾斜が設定された光ガイド手段（１４）と、光ガイド手段（１４）を透過した光を電気信号に変換する光検出手段（１５、３１）とを有する画像検出装置であって、光検出手段（１５、３１）の検出パターンに基づいて被検出体の状態を検出する状態検出手段（３２）を有することを特徴とする。【選択図】図１
2005209034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の輪郭を抽出する輪郭抽出方法であって、
入力画像に応じた入力画像信号を二値化する二値化手順と、
前記二値化手段により二値化された画像をライン毎に抽出し、抽出したライン毎の変化点のうち両端部を順次に輪郭として抽出する輪郭抽出手順とを有することを特徴とする輪郭抽出方法。
【請求項２】
前記輪郭抽出手順は、抽出されたライン毎に、二値化手段により二値化された画像が０から１又は０から１に変化した点を変化点として抽出することを特徴とする請求項１記載の輪郭抽出方法。
【請求項３】
入力画像の輪郭を抽出する輪郭抽出装置であって、
入力画像を二値化する二値化手段と、
前記二値化手段により二値化された画像をライン毎に抽出し、抽出したラインの変化点のうち両端部を順次に輪郭として抽出する輪郭抽出手段とを有することを特徴とする画像検出装置。
【請求項４】
被検出体内部から一方の端面入射した光を他方の端面に伝達し、かつ、空気中から入射した光を吸収する角度に一方の端面の傾斜が設定された光ガイド手段と、
前記光ガイド手段を透過した光を電気信号に変換する光検出手段と、
前記光検出手段からの電気信号を二値化する二値化手段と、
前記二値化手段により二値化された画像をライン毎に抽出し、抽出したラインの変化点のうち両端部を順次に輪郭として抽出する輪郭抽出手段とを有することを特徴とする画像検出装置。
【請求項５】
前記輪郭抽出手段で抽出された輪郭の内部の二値化画像を抽出する画像抽出手段と、
前記画像抽出手段で抽出された二値化画像を登録するとともに、予め登録された二値化画像と前記画像抽出手段で抽出された二値化画像とを比較することにより認証処理を行う登録・認証手段とを有することを特徴とする請求項３記載の画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輪郭抽出方法及び輪郭抽出装置並びに画像検出装置に係り、特に、入力画像の輪郭を抽出する輪郭抽出方法及び輪郭抽出装置並びに画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理の分野では、セキュリティの向上に伴って、指紋などを個人の識別情報として用いる傾向にある。これに伴って、各種指紋センサが開発されている。
【０００３】
指紋センサの一つとして、端面に接触した部分からの光を透過させ、非接触部分の光が吸収されるように光ファイバ束の端面を傾斜してカットし、光ファイバ束を透過した光を検出することにより、指紋の凹凸を検出する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、このような指紋センサでは、検出した画像から輪郭を取得する際、従来、検出した画像を多値で獲得し、獲得した多値画像の強度変化により極点を探索し、探索された極点のうち強度変化が最も強い点を輪郭として抽出するのが一般的であった。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３００９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、輪郭を多値画像から抽出する場合、その処理が複雑となるとともに、処理のために大きなメモリが必要となり、小型化、コスト低下などが困難であるなどの課題があった。
【０００７】
本発明は、取得画像に応じて被検出体の検出状態を検出し、検出状態に応じてガイダンスを行い、最適な検出状態を報知して、適切な状態での画像検出を可能とした画像検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な処理で輪郭を抽出できる輪郭抽出方法及び輪郭抽出装置並びに画像検出装置画像検出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】
【０００９】
本発明は、入力画像の輪郭を抽出する輪郭抽出方法であって、入力画像に応じた入力画像信号を二値化する二値化手順と、二値化手段により二値化された画像をライン毎に抽出し、抽出したライン毎の変化点のうち両端部を順次に輪郭として抽出する輪郭抽出手順とを有することを特徴とする。
【００１０】
輪郭抽出手順は、抽出されたライン毎に、二値化手段により二値化された画像が０から１又は１から０に変化した点を変化点として抽出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、入力画像の輪郭を抽出する輪郭抽出装置であって、入力画像を二値化する二値化手段と、二値化手段により二値化された画像をライン毎に抽出し、抽出したラインの変化点のうち両端部を順次に輪郭として抽出する輪郭抽出手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、被検出体内部から一方の端面入射した光を他方の端面に伝達し、かつ、空気中から入射した光を吸収する角度に一方の端面の傾斜が設定された光ガイド手段と、光ガイド手段を透過した光を電気信号に変換する光検出手段と、光検出手段からの電気信号を二値化する二値化手段と、二値化手段により二値化された画像をライン毎に抽出し、抽出したラインの変化点のうち両端部を順次に輪郭として抽出する輪郭抽出手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
輪郭抽出手段で抽出された輪郭の内部の二値化画像を抽出する画像抽出手段と、画像抽出手段で抽出された二値化画像を登録するとともに、予め登録された二値化画像と画像抽出手段で抽出された二値化画像とを比較することにより認証処理を行う登録・認証手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
なお、上記括弧内の参照符号は理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これによって請求の範囲が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被検出体内部から一方の端面入射した光を他方の端面に伝達し、かつ、空気中から入射した光を吸収する角度に一方の端面の傾斜が設定された光ガイド手段を透過した光を電気信号に変換し、被検出体の画像を検出する画像検出装置であって、状態検出手段により光検出手段で検出された検出パターンに基づいて被検出体の状態を検出することにより、被検出体の検出状態をユーザに通知できるため、ユーザに正しい検出状態をガイダンスでき、適切な状態での画像検出が可能となり、よって、精度よく画像を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔第１実施例〕
図１は本発明の第１実施例のブロック構成図、図２は本発明の第１実施例の斜視図を示す。
【００１７】
本実施例の画像検出装置１は、ラインセンサを用いた指紋検出装置であり、ラインセンサに対して指を直交する方向に移動させることにより、指紋を検出する装置であり、回路基板１１上に発光素子１２−１、１２−２、１２−３、導光ガイド１３、イメージガイド１４、受光装置１５、電子部品１６を搭載し、モールド樹脂１７により封止した構成とされている。なお、モールド樹脂１７は、カーボンなどが混入されており、光を通さない構成とされている。これによって、イメージガイド１４を伝搬しない不要な光が受光装置１５に入射することを防止している。
【００１８】
発光素子１２−１、１２−２、１２−３は、例えば、近赤外光又は赤色光の発光ダイオード（ＬＥＤ；light emitting diode）から構成されており、その発光部分が回路基板１１上に、矢印Ｘ方向に略等間隔となるように搭載されている。発光素子１２−１、１２−２、１２−３には、回路基板１１上に搭載された電子部品１６から構成される制御装置２１から駆動パルス信号が供給される。駆動パルス信号は、受光装置１５で検出された検出信号に応じてＰＷＭ（pulse
width modulation）制御される。
【００１９】
発光素子１２−１、１２−２、１２−３から出射された光は、導光ガイド１３に供給される。導光ガイド１３は、発光素子１２−１、１２−２、１２−３から出射された光の中心波長成分を透過させる。導光ガイド１３により導かれた光は、掌側から指紋側に向って指の内部に入射する。指に入射した光は、指内部の組織により乱反射される。これによって、光を入射した近傍の指の指紋側が発光しているように見える。指紋側からの光は、イメージガイド１４の一端面に供給される。
【００２０】
イメージガイド１４は、導光ガイド１３に隣接して、導光ガイド１３に平行に、矢印Ｘ方向に光ファイバが配列され、固着された構成とされている。ファイバは、コアの周囲にクラッドが形成され、さらに、クラッドの周囲に光吸収体が形成された構成とされており、指紋の溝部分と山部分とを識別するためのイメージガイドとして作用する。
【００２１】
イメージガイド１４は、光ファイバが矢印Ｘ方向に配列され、固着された構成とされており、その一方の端面が、その中心軸に対して、角度を持って形成されている。イメージガイド１４の一方の端面の角度は、空気層（屈折率１．０）からの光がファイバを通して他端面に伝搬できず、かつ、指（屈折率１．４程度）からの光がファイバを通して他端面に伝搬できる角度に設定されている。その角度は、例えば、ファイバのコアの屈折率１．６２、クラッドの屈折率を１，５２としたとき、３１．６４°程度に設定されるのが理想的である。
【００２２】
このとき、端面の傾斜角は、光ファイバのコアとクラッドとの界面の不均一性などにより、これより大きい角度であっても指紋の溝部分と山部分との識別は可能である。例えば、イメージガイド１４の一端面の角度は、３０°〜６０°で検出が可能となる。なお、イメージガイド１４の一端面の傾斜角が大きい程、装置の小型化が可能となる。この理由により本実施例の上記傾斜角は、４０°以上に設定されている。
【００２３】
上記構造のイメージガイド１４によれば、指紋の溝の部分では、イメージガイド１４の端面との間に間隙が生じ、光が空気からイメージガイド１４の端面に入射するため、光はイメージガイド１４の他方の端面には伝搬されない。また、指紋の山の部分では、イメージガイド２３の端面に密着しており、指の内部を通る光はイメージガイド１４を通りイメージガイド１４の他端面に伝搬されることになる。
【００２４】
したがって、イメージガイド１４の他方の端面から出射される光を検出することにより、指紋の溝の部分か、山の部分かを識別できる。イメージガイド１４の他端面には、イメージガイド１４を光が伝搬されたか否かを検出するための受光装置１５が配置されている。
【００２５】
受光装置１５は、複数の受光素子１５−１〜１５−ｎを矢印Ｘ方向にライン状に配列した構成とされている。受光素子１５−１〜１５−ｎは、例えばＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型光電センサやＣＣＤ（charge coupled
device）センサなどの一定周期毎に電荷を蓄積するタイプの受光素子から構成されている。また、受光素子１１−１〜１１−ｎは、イメージガイド１４を構成する光ファイバーのピッチに比べてほぼ同等又は大きく設定されている。
【００２６】
受光装置１５は、受光素子１５−１〜１５−ｎでイメージガイド１４の他端から出射された光を受光し、受光した光の光量に応じて電荷を蓄積する。受光素子１５−１〜１５−ｎに蓄積された電荷は、一定期間毎に検出信号として出力される。受光装置１５から出力された検出信号は、制御装置２１に供給される。
【００２７】
制御装置２１は、検出部３１及び制御部３２から構成される。
【００２８】
図３は検出部３１のブロック構成図を示す。
【００２９】
検出部３１は、アンプ４１、コンパレータ４２、スライスレベル生成回路４３から構成される。
【００３０】
検出部３１には、受光装置１５の受光素子１５−１〜１５−ｎで検出された検出信号が順次に供給される。受光装置１５からの検出信号は、アンプ４１及びスライスレベル生成回路４３に供給される。アンプ４１は、受光装置１５からの検出信号を増幅して出力する。アンプ４１で増幅された信号は、コンパレータ４２の非反転入力端子に供給される。
【００３１】
スライスレベル生成回路４３は、キャパシタ５１、抵抗５２、アナログスイッチ５３から構成される。
【００３２】
受光装置１５からの検出信号は、アナログスイッチ５３を通して抵抗５２の一端に供給される。抵抗５２の他端は、キャパシタ５１の一端に接続される。キャパシタ５１の他端は、接地されている。
【００３３】
アナログスイッチ５３がオンすることにより、抵抗５２を介して検出信号がキャパシタ５１に印加され、キャパシタ５１が検出信号に応じて充放電される。このとき、抵抗５２によりキャパシタ５１の充放電電流が制限される。よって、キャパシタ５１には、検出信号の平均値に応じた電荷が蓄積されることになる。
【００３４】
なお、アナログスイッチ５３は、制御部３２からの切換制御信号に応じてスイッチングされ、検出信号のうちの平均化される期間が制御される。なお、平均化される期間は、受光装置１５から指紋に応じた信号が供給されている期間内である。
【００３５】
なお、制御部３２は、例えば、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）などにより構成されており、受光装置１５にその読み出しタイミングを制御するためのクロックなどを供給する。また、制御部３２は、検出装置３１のコンパレータ４２の出力に基づいて指紋の山と谷とで二値化された二値化信号に基づいて指紋認証を行い、認証結果を、インタフェースを介して図示しないホスト装置に供給する。
【００３６】
ここで、制御部３２による指紋検出処理について説明を行う。
【００３７】
図４は制御部３２の指紋検出処理のフローチャートを示す。
【００３８】
制御部３２は、ステップＳ１−１で指紋検出が開始されると、ステップＳ１−２で検出回路３１から二値化画像を取り込む。制御部３２は、ステップＳ１−３で、取り込んだ二値化画像の輪郭を抽出する輪郭抽出処理を行う。制御部３２は、ステップＳ１−４で、指紋検出が終了すると、ステップＳ１−５で、検出した指紋画像を登録又は認証するための登録・認証処理を実行する。
【００３９】
次にステップＳ１−３の輪郭抽出処理について説明する。
【００４０】
図５は制御部３２の輪郭抽出処理の処理フローチャート、図６は輪郭抽出処理の動作説明図を示す。
【００４１】
制御部３２は、左輪郭点の初期値ｘ、右輪郭点の初期値ｙを設定後、ステップＳ２−１で検出回路３１から１ライン分の二値化画像が取り込まれると、ステップＳ２−２で１ラインの二値化画像の変化点を検出する。すなわち、取得される画像の二値を「０」、「１」とすると、「０」から「１」に変化する点及び「１」から「０」に変化する点Ｐ１〜Ｐｎを検出する。
【００４２】
制御部３２は、ステップＳ２−３で、１ライン分の二値化画像の変化点のうち両端の変化点Ｐ１、Ｐｎを抽出し、Ｐ１がｘより左側にあればｘを左方向へ１ピクセル移動する。Ｐ１がｘより右側にあればｘを右方向へ１ピクセル移動する。Ｐ１とｘが同じ位置ならｘは移動しない。ｙについてもＰｎと比較して同様の処理を行う。そして、ｘとｙを輪郭点として設定する。制御部３２は、ステップＳ２−５４、全ラインについて輪郭点が設定されると、ステップＳ２−５で、設定された輪郭点を結ぶことにより二値化画像の輪郭を抽出する
制御部３２は、輪郭抽出処理で抽出された輪郭の範囲の画像についてステップＳ１−５の登録認証処理を実行する。
【００４３】
次に登録・認証処理について説明する。
【００４４】
図７は制御部３２の登録・認証処理の処理フローチャートを示す。
【００４５】
制御部３２は、まず、ステップＳ３−１で、検出二値化画像から輪郭抽出処理により抽出された輪郭の内部の二値化画像、例えば、各ライン毎に図６に示す輪郭点Ｐ１〜Ｐｎの範囲Ａの画像を抽出する。制御部３２は、ステップＳ３−２で、輪郭内部の二値化画像を評価し、その評価結果を出力する。例えば、輪郭内部の面積、あるいは、二値化画像の「０」と「１」の割合などにより正常な状態で検出された画像か否かを評価する。
【００４６】
制御部３２は、ステップＳ３−３で、評価結果に基づいて登録・認証を許可するか否かを判断する。制御部３２は、ステップＳ３−３で評価結果が低く、登録・認証を行えないと判断された場合には、ステップＳ３−４でホスト装置に対してエラー通知を行う。なお、ホスト装置は、制御部３２からのエラー通知に応じて再度指紋の検出を促すガイダンスを出力する。
【００４７】
制御部３２は、ステップＳ３−３で、評価結果が高く、登録・認証を許可すると判断した場合には、ステップＳ３−５で登録か、認証かを判断する。なお、登録か、認証かの判断は、ホスト装置などの設定による。
【００４８】
制御部３２は、ステップＳ３−５で、登録を行う動作であると判断した場合には、ステップＳ３−６で検出した二値化画像を制御部３２の内部、あるいは、ホスト装置に搭載されたメモリなどに記憶する。
【００４９】
また、制御部３２は、ステップＳ３−５で、認証を行う動作であると判断した場合には、ステップＳ３−７で検出した二値化画像により、ホスト装置あるいは制御部３２の内部に予め記憶された二値化画像を参照する。制御部３２は、ステップＳ３−８で、ホスト装置あるいは制御部３２の内部に、検出した二値化画像と一致する二値化画像が存在するか否かを判定する。制御部３２は、ステップＳ３−８で、ホスト装置あるいは制御部３２の内部に、検出した二値化画像と一致する二値化画像が存在する場合には、ステップＳ３−９で、承認した旨、ホスト装置に通知する。
【００５０】
また、制御部３２は、ステップＳ３−８で、ホスト装置あるいは制御部３２の内部に、検出した二値化画像と一致する二値化画像が存在しない場合には、拒否する旨、ホスト装置に通知する。
【００５１】
本実施例によれば、二値化された画像から輪郭を抽出できるため、大きなメモリが不要となり、また、処理も簡単になるので、小型化、コスト低下が可能となる。また、処理が簡単なので、高速に処理が行え、リアルタイムでの輪郭抽出処理が可能となる。
【００５２】
〔第２実施例〕
図８は本発明の第２実施例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５３】
本実施例の画像検出装置１００は、制御装置１１１の構成及び動作が第１実施例とは相違する。
【００５４】
本実施例の制御装置１１１は、ＡＤＣ（analog digital converter）１２１、制御部１２２から構成される。
【００５５】
ＡＤＣ１２１は、受信装置１５からのアナログ検出信号をディジタルデータに変換する。ＡＤＣ１２１で変換されたディジタルデータは、制御部１２２に供給される。制御部１２２は、ＡＤＣ１２１からのディジタルデータに基づいて指紋の山の部分と谷の部分とで二値化された二値化画像を生成する。
【００５６】
図９は制御部１２２の指紋検出処理の処理フローチャートを示す。同図中、図４と同一処理部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５７】
本実施例では、ステップＳ１−２で画像データを取り込むと、ステップＳ４−８で取り込んだ画像データをディジタル処理によって、基準値と比較することによって、二値化する。
【００５８】
本実施例によれば、ディジタル処理により二値化を行うことができる。
【００５９】
なお、制御部１２２での二値化後の輪郭抽出処理、登録・認証処理については第１実施例と同じであるので、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施例のブロック構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の斜視図である。
【図３】検出部３１のブロック構成図である。
【図４】制御部３２の指紋検出処理の処理フローチャートである。
【図５】制御部３２の輪郭抽出処理の処理フローチャートである。
【図６】輪郭抽出処理の動作説明図である。
【図７】制御部３２の登録・認証処理の処理フローチャートである。
【図８】本発明の第２実施例のブロック構成図である。
【図９】制御部１２２の指紋検出処理の処理フローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１、１００  画像検出装置
１１  回路基板、１２−１〜１２−３  発光素子、１３  導光ガイド
１４  イメージガイド
１５  受光装置、１５−１〜１５−ｎ  受光素子、１６  モールド樹脂
２１、１１１  制御装置
３１  検出部、３２  制御部
４１  アンプ、４２  コンパレータ、４３  スライスレベル生成回路
５１  キャパシタ、５２  抵抗、５３  アナログスイッチ
１２１  ＡＣＤ、１２２  制御部
【図１】
2005209034.tif 000003
【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２】
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