(57)【要約】【課題】簡易な処理でマスクを作成できる画像処理装置及びマスク作成方法と、そのような画像処理装置において実行されるプログラムを提供する。【解決手段】エッジ抽出された画像から、被写体の輪郭に対応する画素の列を抽出し、その近似線に基づいてマスクの境界線を取得する。これにより、撮像画像ごとにしきい値を調節しながら画像を２値化する方式に比べて簡易な処理でマスクを作成できる。【選択図】      図１２
2007072676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置であって、
上記入力画像のエッジを抽出するエッジ抽出部と、
上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した第１領域に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列、並びに、上記第１領域の反対側で上記第１基準直線に接する第２領域に含まれており、上記複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第２画素の列を、上記エッジ抽出部において抽出されたエッジの中から抽出する画素抽出部と、
上記複数の第２基準直線の各々において上記第１画素と上記第２画素との間に位置し、かつ当該第１画素からの距離と当該第２画素からの距離とが所定の比を有する中間点の列を抽出する第１の中間点抽出部と、
上記第１の中間点抽出部において抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する区分部と、
上記区分部において区分された最長の区間を形成する中間点に基づいて、上記第１の中間点抽出部において抽出された中間点の列の近似線を取得する近似線取得部と、
上記第１の中間点抽出部において抽出された中間点のうち、上記近似線取得部において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列を抽出する第２の中間点抽出部と、
上記第２の中間点抽出部において抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得し、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第２境界線を取得する第１の境界線取得部と
を有する画像処理装置。
【請求項２】
上記第１の境界線取得部は、上記第１画素の列の近似線を上記第１基準直線に向かって所定の距離だけシフトさせた線を上記第１境界線として取得し、上記第２画素の列の近似線を上記第１基準直線に向かって所定の距離だけシフトさせた線を上記第２境界線として取得する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
上記第１基準直線と平行な２つの辺及び上記第２基準直線と平行な２つの辺に囲まれ、その内部に上記第１境界線の一部及び上記第２境界線の一部を含んだ領域を、上記入力画像上の所定位置から上記第１基準直線に対して平行な一の方向へ順に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記エッジ抽出部で抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が所定のしきい値に達する位置において当該領域を通る上記第２基準直線と平行な線を、上記マスクの第３境界線として取得する第３の境界線取得部を有する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
上記第１の中間点抽出部は、上記複数の第２基準直線の一部において上記画素抽出部が上記第１画素及び上記第２画素の一方若しくは両方を抽出できなかった場合に、当該一部の第２基準直線に隣接する他の第２基準直線において抽出した中間点に基づいて、当該一部の第２基準直線の中間点を補間する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
上記第１境界線取得部は、上記第２の中間点抽出部において抽出された中間点と、当該抽出された中間点を挟んで同一の第２基準直線に位置する第１画素及び第２画素の間隔とに基づいて、上記第１境界線及び上記第２境界線を取得する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
上記入力画像のエッジを強調するエッジ強調部と、
上記マスクによって切り出された被写体の更に内側の領域を特定する領域特定部と、
上記エッジ強調部においてエッジを強調された画像中の上記領域特定部において特定された領域に含まれる画素の値に基づいて、当該領域に含まれるエッジの強度及び／又は量に関する評価値を取得する評価値取得部と、
上記評価値取得部において取得された評価値に基づいて、上記マスクが上記被写体の像を切り出しているか否かを判定する判定部と
を有する、
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置であって、
上記入力画像のエッジを抽出するエッジ抽出部と、
上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した２つの領域の一方に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い画素の列を、上記エッジ抽出部において抽出されたエッジの中から抽出する第１の画素抽出部と、
上記第１の画素抽出部において抽出された画素の列を、隣接する画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する区分部と、
上記区分部において区分された最長の区間を形成する画素に基づいて、上記第１の画素抽出部において抽出された画素の列の近似線を取得する近似線取得部と、
上記第１の画素抽出部において抽出された画素のうち、上記近似線取得部において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある画素の列を抽出する第２の画素抽出部と、
上記第２の画素抽出部において抽出された画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得する第１の境界線取得部と
を有する画像処理装置。
【請求項８】
平行な２つの辺によって挟まれる帯状の領域を、上記第２基準直線に対して平行に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記エッジ抽出部で抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が最も大きくなる位置において当該領域に含まれる上記辺と平行な線に応じて、上記マスクの第２境界線を取得する第２の境界線取得部を有し、
上記取得された第２境界線を上記第１基準直線として設定する、
請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
上記第１の境界線取得部は、上記第２の画素抽出部において抽出された画素の列の近似線を上記第２境界線に向かって所定の距離だけシフトさせた線を上記第１境界線として取得し、
上記第２の境界線取得部は、上記エッジの画素数の計数値が最も大きくなる位置において上記領域に含まれる上記辺と平行な線を上記第１境界線に向かって所定の距離だけシフトさせた線を上記第２境界線として取得する、
請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
上記第１基準直線と平行な２つの辺及び上記第２基準直線と平行な２つの辺に囲まれ、その内部に上記第１境界線の一部及び上記第２境界線の一部を含んだ領域を、上記入力画像上の所定位置から上記第１基準直線に対して平行な一の方向へ順に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記エッジ抽出部で抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が所定のしきい値に達する位置において当該領域を通る上記第２基準直線と平行な線を、上記マスクの第３境界線として取得する第３の境界線取得部を有する、
請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
上記入力画像のエッジを強調するエッジ強調部と、
上記マスクによって切り出された被写体の更に内側の領域を特定する領域特定部と、
上記エッジ強調部においてエッジを強調された画像中の上記領域特定部において特定された領域に含まれる画素の値に基づいて、当該領域に含まれるエッジの強度及び／又は量に関する評価値を取得する評価値取得部と、
上記評価値取得部において取得された評価値に基づいて、上記マスクが上記被写体の像を切り出しているか否かを判定する判定部と
を有する、
請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
与えられた画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成するマスク作成方法であって、
上記与えられた画像のエッジを抽出する第１の工程と、
上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した第１領域に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列、並びに、上記第１領域の反対側で上記第１基準直線に接する第２領域に含まれており、上記複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第２画素の列を、上記第１の工程において抽出されたエッジの中から抽出する第２の工程と、
上記複数の第２基準直線の各々において上記第１画素と上記第２画素との間に位置し、かつ当該第１画素からの距離と当該第２画素からの距離とが所定の比を有する中間点の列を抽出する第３の工程と、
上記第３の工程において抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第４の工程と、
上記第４の工程において区分された最長の区間を形成する中間点に基づいて、上記第３の工程において抽出された中間点の列の近似線を取得する第５の工程と、
上記第３の工程において抽出された中間点のうち、上記第５の工程において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列を抽出する第６の工程と、
上記第６の工程において抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得し、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第２境界線を取得する第７の工程と
を有するマスク作成方法。
【請求項１３】
与えられた画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成するマスク作成方法であって、
上記与えられた画像のエッジを抽出する第１の工程と、
上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した２つの領域の一方に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列を、上記第１の工程において抽出されたエッジの中から抽出する第２の工程と、
上記第２の工程において抽出された第１画素の列を、隣接する第１画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第３の工程と、
上記第３の工程において区分された最長の区間を形成する第１画素に基づいて、上記第２の工程において抽出された第１画素の列の近似線を取得する第４の工程と、
上記第２の工程において抽出された第１画素のうち、上記第４の工程において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある第１画素の列を抽出する第５の工程と、
上記第５の工程において抽出された第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得する第６の工程と
を有するマスク作成方法。
【請求項１４】
平行な２つの辺によって挟まれる帯状の領域を、上記第２基準直線に対して平行に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記第１の工程で抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が最も大きくなる位置において当該領域に含まれる上記辺と平行な線に応じて、上記マスクの第２境界線を取得する第７の工程を更に有し、
上記取得された第２境界線を上記第１基準直線として設定する、
請求項１３に記載のマスク作成方法。
【請求項１５】
入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置に、
上記入力画像のエッジを抽出する第１のステップと、
上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した第１領域に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列、並びに、上記第１領域の反対側で上記第１基準直線に接する第２領域に含まれており、上記複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第２画素の列を、上記第１のステップにおいて抽出されたエッジの中から抽出する第２のステップと、
上記複数の第２基準直線の各々において上記第１画素と上記第２画素との間に位置し、かつ当該第１画素からの距離と当該第２画素からの距離とが所定の比を有する中間点の列を抽出する第３のステップと、
上記第３のステップにおいて抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第４のステップと、
上記第４のステップにおいて区分された最長の区間を形成する中間点に基づいて、上記第３のステップにおいて抽出された中間点の列の近似線を取得する第５のステップと、
上記第３のステップにおいて抽出された中間点のうち、上記第５のステップにおいて取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列を抽出する第６のステップと、
上記第６のステップにおいて抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得し、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第２境界線を取得する第７のステップと
を実行させるプログラム。
【請求項１６】
入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置に、
上記与えられた画像のエッジを抽出する第１のステップと、
上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した２つの領域の一方に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列を、上記第１のステップにおいて抽出されたエッジの中から抽出する第２のステップと、
上記第２のステップにおいて抽出された第１画素の列を、隣接する第１画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第３のステップと、
上記第３のステップにおいて区分された最長の区間を形成する第１画素に基づいて、上記第２のステップにおいて抽出された第１画素の列の近似線を取得する第４のステップと、
上記第２のステップにおいて抽出された第１画素のうち、上記第４のステップにおいて取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある第１画素の列を抽出する第５のステップと、
上記第５のステップにおいて抽出された第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得する第６のステップと
を実行させるプログラム。
【請求項１７】
平行な２つの辺によって挟まれる帯状の領域を、上記第２基準直線に対して平行に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記第１のステップで抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が最も大きくなる位置において当該領域に含まれる上記辺と平行な線に応じて、上記マスクの第２境界線を取得する第７のステップを上記画像処理装置に実行させ、
上記取得された第２境界線を上記第１基準直線として設定する、
請求項１６に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力画像から所定の被写体の像を切り出す際に用いられるマスクを作成する画像処理装置とそのマスク作成方法並びにプログラムに係り、例えば、生体認証用に撮像された画像から生体の像を切り出す際に用いられるマスクを作成する画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークを利用した情報通信の進展に伴って、より安全性の高い個人認証システムが求められている。バイオメトリクス認証（生体認証）は、人物の身体的な特徴（指紋、声紋、網膜、手指の静脈パターンなど）から得られる情報に基づいて、その人物が登録者本人であるか否かを判定するため、別の人物が本人になりすます危険性を大幅に低減できる優れた特徴を有している。
下記の特許文献１には、近赤外光を照射して手指の血管のパターンを撮像し、これを予め登録された血管のパターンと照合することにより個人を認証する装置が記載されている。
【０００３】
血管パターンにより個人を認証する場合、一般に、撮像画像を適当な画像フィルタによって処理することにより血管の外形を浮き立たせて、その特徴を認識し易くする。このとき、認証に不要な部分（装置や背景など）も同様に浮き立ってしまうため、そのままでは不要な部分を血管として誤認識する可能性がある。
そこで通常は、撮像画像から認証に必要な被写体のみを切り出すマスク処理が行われる。下記の特許文献２に記載される装置では、撮像画像に含まれる各画素値の画素の数を表したヒストグラムを作成し、これに基づいて被写体と背景部分とを区別するしきい値を取得し、そのしきい値を用いて撮像画像を２値化することによりマスクを作成している。
【特許文献１】特開２００４−３２９８２５号公報
【特許文献２】特開２００５−５６２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、一般にしきい値を用いて画像を２値化する方法では、被写体に照射する光線の強さや、背景の明るさ、被写体の光透過率などの条件に応じて、被写体を適切に切り出すしきい値が変化する。そのため、特許文献２に記載される装置のように、撮像画像に応じてしきい値を設定する仕組みが必要となり、処理が複雑化する。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な処理でマスクを作成できる画像処理装置及びマスク作成方法と、そのような画像処理装置において実行されるプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の観点は、入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置に関するものであり、この画像処理装置は、上記入力画像のエッジを抽出するエッジ抽出部と、上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した第１領域に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列、並びに、上記第１領域の反対側で上記第１基準直線に接する第２領域に含まれており、上記複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第２画素の列を、上記エッジ抽出部において抽出されたエッジの中から抽出する画素抽出部と、上記複数の第２基準直線の各々において上記第１画素と上記第２画素との間に位置し、かつ当該第１画素からの距離と当該第２画素からの距離とが所定の比を有する中間点の列を抽出する第１の中間点抽出部と、上記第１の中間点抽出部において抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する区分部と、上記区分部において区分された最長の区間を形成する中間点に基づいて、上記第１の中間点抽出部において抽出された中間点の列の近似線を取得する近似線取得部と、上記第１の中間点抽出部において抽出された中間点のうち、上記近似線取得部において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列を抽出する第２の中間点抽出部と、上記第２の中間点抽出部において抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得し、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第２境界線を取得する第１の境界線取得部とを有する。
【０００７】
本発明の第２の観点は、入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置に関するものであり、この画像処理装置は、上記入力画像のエッジを抽出するエッジ抽出部と、上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した２つの領域の一方に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い画素の列を、上記エッジ抽出部において抽出されたエッジの中から抽出する第１の画素抽出部と、上記第１の画素抽出部において抽出された画素の列を、隣接する画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する区分部と、
上記区分部において区分された最長の区間を形成する画素に基づいて、上記第１の画素抽出部において抽出された画素の列の近似線を取得する近似線取得部と、上記第１の画素抽出部において抽出された画素のうち、上記近似線取得部において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある画素の列を抽出する第２の画素抽出部と、上記第２の画素抽出部において抽出された画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得する第１の境界線取得部とを有する。
【０００８】
上記第２の観点に係る画像処理装置は、平行な２つの辺によって挟まれる帯状の領域を、上記第２基準直線に対して平行に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記エッジ抽出部で抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が最も大きくなる位置において当該領域に含まれる上記辺と平行な線に応じて、上記マスクの第２境界線を取得する第２の境界線取得部を有しても良い。また、上記取得された第２境界線を上記第１基準直線として設定しても良い。
【０００９】
本発明の第３の観点は、与えられた画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成するマスク作成方法に関するものであり、このマスク作成方法は、上記与えられた画像のエッジを抽出する第１の工程と、上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した第１領域に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列、並びに、上記第１領域の反対側で上記第１基準直線に接する第２領域に含まれており、上記複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第２画素の列を、上記第１の工程において抽出されたエッジの中から抽出する第２の工程と、上記複数の第２基準直線の各々において上記第１画素と上記第２画素との間に位置し、かつ当該第１画素からの距離と当該第２画素からの距離とが所定の比を有する中間点の列を抽出する第３の工程と、上記第３の工程において抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第４の工程と、上記第４の工程において区分された最長の区間を形成する中間点に基づいて、上記第３の工程において抽出された中間点の列の近似線を取得する第５の工程と、上記第３の工程において抽出された中間点のうち、上記第５の工程において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列を抽出する第６の工程と、上記第６の工程において抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得し、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第２境界線を取得する第７の工程とを有する。
【００１０】
本発明の第４の観点は、与えられた画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成するマスク作成方法であって、上記与えられた画像のエッジを抽出する第１の工程と、上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した２つの領域の一方に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列を、上記第１の工程において抽出されたエッジの中から抽出する第２の工程と、上記第２の工程において抽出された第１画素の列を、隣接する第１画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第３の工程と、上記第３の工程において区分された最長の区間を形成する第１画素に基づいて、上記第２の工程において抽出された第１画素の列の近似線を取得する第４の工程と、上記第２の工程において抽出された第１画素のうち、上記第４の工程において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある第１画素の列を抽出する第５の工程と、上記第５の工程において抽出された第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得する第６の工程とを有する。
【００１１】
上記第４の観点に係るマスク作成方法は、平行な２つの辺によって挟まれる帯状の領域を、上記第２基準直線に対して平行に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記第１の工程で抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が最も大きくなる位置において当該領域に含まれる上記辺と平行な線に応じて、上記マスクの第２境界線を取得する第７の工程を更に有しても良い。また、上記取得された第２境界線を上記第１基準直線として設定しても良い。
【００１２】
本発明の第５の観点は、入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置のプログラムに関する。このプログラムは、上記画像処理装置に、上記入力画像のエッジを抽出する第１のステップと、上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した第１領域に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列、並びに、上記第１領域の反対側で上記第１基準直線に接する第２領域に含まれており、上記複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第２画素の列を、上記第１のステップにおいて抽出されたエッジの中から抽出する第２のステップと、上記複数の第２基準直線の各々において上記第１画素と上記第２画素との間に位置し、かつ当該第１画素からの距離と当該第２画素からの距離とが所定の比を有する中間点の列を抽出する第３のステップと、上記第３のステップにおいて抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第４のステップと、上記第４のステップにおいて区分された最長の区間を形成する中間点に基づいて、上記第３のステップにおいて抽出された中間点の列の近似線を取得する第５のステップと、上記第３のステップにおいて抽出された中間点のうち、上記第５のステップにおいて取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列を抽出する第６のステップと、上記第６のステップにおいて抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得し、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第２境界線を取得する第７のステップとを実行させる。
【００１３】
本発明の第６の観点は、入力される画像から所定の被写体の像を切り出すマスクを作成する画像処理装置のプログラムに関する。このプログラムは、上記画像処理装置に、上記与えられた画像のエッジを抽出する第１のステップと、上記被写体の像の内部を通るように上記入力画像の平面上に設定される第１基準直線に接した２つの領域の一方に含まれており、上記入力画像の平面上に設定される平行な複数の第２基準直線上に位置し、かつ上記複数の第２基準直線の各々において上記第１基準直線に最も近い第１画素の列を、上記第１のステップにおいて抽出されたエッジの中から抽出する第２のステップと、上記第２のステップにおいて抽出された第１画素の列を、隣接する第１画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する第３のステップと、上記第３のステップにおいて区分された最長の区間を形成する第１画素に基づいて、上記第２のステップにおいて抽出された第１画素の列の近似線を取得する第４のステップと、上記第２のステップにおいて抽出された第１画素のうち、上記第４のステップにおいて取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある第１画素の列を抽出する第５のステップと、上記第５のステップにおいて抽出された第１画素の列の近似線に基づいて、上記マスクの第１境界線を取得する第６のステップとを実行させる。
【００１４】
上記第６の観点に係るプログラムは、平行な２つの辺によって挟まれる帯状の領域を、上記第２基準直線に対して平行に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれる上記第１のステップで抽出されたエッジの画素数を計数し、当該計数値が最も大きくなる位置において当該領域に含まれる上記辺と平行な線に応じて、上記マスクの第２境界線を取得する第７のステップを上記画像処理装置に実行させても良い。また、上記取得された第２境界線を上記第１基準直線として設定しても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エッジ抽出された画像から、被写体の輪郭に対応する画素の列を抽出し、その近似線に基づいてマスクの境界線を取得することにより、簡易な処理でマスクを作成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示す図である。
図１に示す画像処理装置は、制御部１０と、光源２０と、光学系３０と、撮像部４０と、操作部５０と、記憶部６０とを有する。
【００１７】
光源２０は、被写体ＦＧ（図１の例では人の指）に照射する光線を発生する。この光線は、例えば６００ｎｍ〜１３００ｎｍ程度の波長を有する近赤外線であり、人体組織に対する透過性が比較的高く、かつ血中のヘモグロビンによって特異的に吸収される性質を有している。
光源２０は、例えば発光ダイオードやハロゲンランプ等によって構成される。
【００１８】
光学系３０は、被写体ＦＧを透過した光を撮像部４０の受光面に導く。撮像部４０の受光面に投影される被写体ＦＧの像では、太い血管の部分ほど暗くなる。
【００１９】
撮像部４０は、受光面に投影される被写体ＦＧの像を撮像し、画像データに変換して制御部１０に出力する。撮像部４０は、例えばＣＣＤ（charge coupled device）やＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサなどの撮像素子によって構成される。
【００２０】
制御部１０は、画像処理装置の全体的動作の制御や各種の信号処理を行う。例えば、光源２０における光線の発生や、撮像部４０における画像の撮像などを、操作部５０から入力されるユーザの指示に応じて制御する。また、撮像部４０において撮像された画像から被写体を切り出すマスク処理や、撮像画像に基づいて作成した血管パターンの情報（テンプレート）を記憶部６０に登録する処理、撮像画像とテンプレートとを照合する処理など、生体認証に係わる各種の画像処理を行う。
制御部１０は、例えばコンピュータによって構成されており、記憶部６０に格納されるプログラムＰＲＧに基づいて上記の制御や信号処理を実行する。
【００２１】
操作部５０は、ユーザの指示を入力するためのインターフェースであり、例えばキー、ボタン、ダイヤル、タッチパネル、マウスなどの入力機器によって構成される。
【００２２】
記憶部６０は、制御部１０のコンピュータにおいて実行されるプログラムＰＲＧや、テンプレートＤＡＴを記憶する。また、制御部１０の処理で利用する定数データや、処理過程において一時的に保持する必要がある変数データなどを記憶する。
記憶部６０は、例えばＲＡＭ（random access memory）やＲＯＭ（read only memory）、不揮発性メモリ、ハードディスク等の記憶装置によって構成される。
【００２３】
次に、制御部１０の各構成要素について説明する。
図１に示す制御部１０は、画像処理に係わる機能的な構成要素として、画像取得部１０１と、マスク作成部１０２と、領域特定部１０３と、エッジ強調部１０４と、評価値取得部１０５と、判定部１０６と、登録部１０７と、照合部１０８とを有する。
領域特定部１０３は、本発明の領域特定部の一実施形態である。
エッジ強調部１０４は、本発明のエッジ強調部の一実施形態である。
評価値取得部１０５は、本発明の評価値取得部の一実施形態である。
判定部１０６は、本発明の判定部の一実施形態である。
【００２４】
［画像取得部１０１］
画像取得部１０１は、撮像部４０において撮像された画像を順次に取得する。すなわち画像取得部１０１は、操作部５０から入力される指示に応じてテンプレートの登録処理や照合処理が開始されると、光源２０や撮像部４０の動作を制御することにより、被写体ＦＧに近赤外線を照射し、その投影画像を撮像し、撮像画像のデータを取り込む。
【００２５】
［マスク作成部１０２］
マスク作成部１０２は、画像取得部１０１において取り込まれた撮像画像から被写体ＦＧを切り出すためのマスクを作成する。
【００２６】
図２は、撮像画像に含まれる血管の像がフィルタリング等の処理によって抽出された中間画像の一例を示す図である。図２（Ａ）は元の撮像画像を示し、図２（Ｂ）はその中間画像を示す。
図２（Ｂ）を見ると、指の部分において確かに血管の像が太く抽出されているが、それ以外の部分（指の輪郭や背景など）においても血管と同様に像が抽出されている。このような不要な像を後の処理で除去する方法も考えられるが、その場合、背景に応じて抽出される像が変化したり、血管像とそれ以外の像の特徴がほとんど等しくなったりすると、不要な像だけ除去するのは困難である。しかも、不要な像を残したまま処理を進めれば、常に画像の全体に対して処理を行わなければならなくなるため、計算量が多くなる。
【００２７】
図３は、マスク作成部１０２において作成されるマスクと、これを用いてマスク処理した中間画像の一例を示す図である。図３（Ａ）は作成されるマスクを示し、図３（Ｂ）はマスク処理された中間画像を示す。
図３に示すように、マスク処理を施すことによって、指の輪郭や背景など、血管でない部分の情報を除去することができる。また、マスク処理によって切り出される領域が既知であることから、マスク処理された中間画像にフィルタリング等の処理を施す際に、画像全体のうち必要な部分のみを処理すれば良い。そのため、画像全体を処理する場合に比べて計算量を減らすことが可能である。
【００２８】
マスク作成部１０２のより詳細な構成については、後ほど図１２を参照して説明する。
【００２９】
［エッジ強調部１０４］
エッジ強調部１０４は、画像取得部１０１において取り込まれた撮像画像のエッジを強調する。
画像のエッジの強調には、例えばガウシアンフィルタやラプラシアンフィルタなどの画像フィルタを用いる。すなわち、ガウシアンフィルタによって画像に含まれるノイズ成分を除去した後、ラプラシアンフィルタによって画素値の変化を強調する。これにより、画像に含まれる点状のノイズ成分が除去され、線状のエッジ成分が強調される。
【００３０】
図４は、被写体ＦＧの撮像画像に対して上述したガウシアンフィルタとラプラシアンフィルタによるエッジ強調処理を施した結果の第１の例を示す図である。
図４（Ａ）はエッジ強調処理前の画像、図４（Ｂ）はエッジ強調処理後の画像を示す。また図４（Ｃ）は図４（Ｂ）に示す画像の画素値を３次元で図解した図である。
図４の例から分かるように、撮像部４０において撮像された画像にエッジ強調処理を施すと、指の血管（特に静脈）部分の画素値が他の部分に比べて突出する。
【００３１】
図４（Ａ）に示すエッジ強調処理前の画像及び図４（Ｂ），（Ｃ）に示すエッジ強調処理後の画像は、何れも符号なしの８ビットの画素値を有している。ガウシアンフィルタとラプラシアンフィルタによって８ビットの画素値を持つ画像を処理した場合、その処理後の画素値は８ビットを超えた値になり得る。ところが、図４（Ｂ），（Ｃ）の例では、処理後の画素値を８ビットに制限しているため、図４（Ａ）に示す元の画像の血管と図４（Ｂ）に示すエッジ強調処理後の画像の血管は、その視覚的な強さがあまり一致していない。すなわち、細くて薄い血管も、太くて濃い血管も、エッジ強調処理後の画像ではほぼ同じ強さになっている。
【００３２】
これに対し、図５は、ガウシアンフィルタとラプラシアンフィルタによる同様なエッジ強調処理を施した結果の第２の例を示す図であり、図４に示す第１の例との違いは、エッジ強調処理後の画素値のビット制限を撤廃したことにある。図５（Ａ）はエッジ強調処理前の画像、図５（Ｂ），（Ｃ）はエッジ強調処理後の画像を示す。
図４と図５を比較して分かるように、画素値のビット制限を撤廃した場合、元の画像における濃淡の違いがエッジ強調処理後の画像に敏感に現れており、濃い血管の画素値は大きく、薄い血管の画素値は小さくなっている。
【００３３】
マスク作成部１０２において作成されたマスクによって生体認証処理に望ましい血管の像が切り出されるか否かを判定部１０６において正しく判定するためには、評価値取得部１０５において血管の濃淡が正しく反映された評価値Ｅｖを取得することが望ましい。
そこでエッジ強調部１０４は、例えば図４の画像に示すようなビット制限を撤廃し、エッジ強調処理後の画素値のビット長を適切な長さに設定する。これにより、図５に示すような血管の濃淡の違いを敏感に表した画像が評価値取得部１０５に供給される。
【００３４】
ただし、エッジ強調処理後の画素値のビット制限を撤廃すると、上述のように血管の濃淡を正確に反映した画像が得られる一方で、図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、テンプレートとして不要な指の輪郭部分のエッジも強調されてしまう。特に被写体ＦＧの背景が明るい場合には、血管よりも輪郭が強く現れてしまう。輪郭が強調され過ぎると、仮に輪郭に沿って正確に被写体ＦＧを切り取るマスクを作成しても、輪郭から更に内側の部分にまで輪郭の影響が及んでいるため、評価値Ｅｖの信頼性が低下してしまう。
そこで、次に述べる領域特定部１０３では、輪郭部分の影響を排除した状態で評価値Ｅｖが取得されるように、指の輪郭より確実に内側の領域を切り出すマスクを作成する。
以上が、エッジ強調部１０４についての説明である。
【００３５】
［領域特定部１０３］
領域特定部１０３は、マスク作成部１０２において作成されたマスクの更に内側の領域を特定し、この特定した領域をエッジ強調処理後の画像から切り出す評価値取得用のマスクを作成する。
【００３６】
図６は、図４，図５に示す撮像画像から被写体ＦＧの内側の領域を特定する例を示す図である。
図６（Ａ）は、マスク作成部１０２において作成されるマスクの一例を示す。図６（Ａ）の黒い部分はマスクによって除去される領域を示し、白い部分はマスクによって切り取られる領域を示す。
図６（Ｂ）は、領域特定部１０３において特定される被写体ＦＧの内側の領域の一例を示す。図６（Ｂ）の白い部分は、領域特定部１０３において特定される被写体ＦＧの内側の領域を示す。また、灰色の部分は、図６（Ａ）に示すマスクの境界線より内側であって、領域特定部１０３において特定される領域からは除外される部分を示す。
【００３７】
図６の例において、マスク作成部１０２が作成したマスクの境界線は、上下左右の４つの辺から構成されている。マスクの境界線がこのように複数の辺から構成されている場合、領域特定部１０３は、例えばこれらの辺を境界線より内側へそれぞれ所定の距離だけ移動させる。そして、移動後の各辺によって囲まれた領域を、被写体ＦＧの内側の領域として特定する。図６（Ｂ）の例では、上側の辺を画像の下方向へ、下側の辺を画像の上方向へ、それぞれ距離ｄＬＲだけ移動するとともに、左側の辺を画像の右方向へ、右側の辺を画像の左方向へ、それぞれ距離ｄＵＤだけ移動する。そして、移動後の４つの辺に囲まれた領域を、被写体ＦＧの内側の領域として特定する。
【００３８】
このように領域特定部１０３によって特定される領域は、被写体ＦＧの輪郭から確実に離れる。そのため、図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように輪郭の画素値が異常に高い場合でも、その影響が領域の内部にほとんど及ばなくなる。したがって、エッジ強調処理後の画像から、領域特定部１０３によって特定される領域のみをマスク処理によって切り出せば、輪郭の影響が排除された純粋な血管の像を得ることができる。
【００３９】
なお、上述のように被写体ＦＧの輪郭より内側の部分をマスク処理で切り出した場合、輪郭の近傍にある血管の像は、評価値Ｅｖを求める際の対象から排除される。すなわち、血管の情報の一部が失われてしまうことになる。しかしながら、輪郭近傍に存在する血管の像は、指の置き方に応じて変化し易く、例えば指を少し回転するだけで撮像画像に表れなくなる。このような血管の像は、そもそも生体認証処理（テンプレート登録処理や照合処理など）には相応しくない像であるから、これをマスク処理によって排除した結果から評価値Ｅｖを求めても不都合は生じない。
以上が、領域特定部１０３の説明である。
【００４０】
［評価値取得部１０５］
評価値取得部１０５は、エッジ強調部１０４においてエッジを強調された画像に含まれる画素の値に基づいて、撮像部４０から入力した画像に含まれるエッジの強度及び／又は量に関する評価値Ｅｖを取得する。例えば、エッジ強調処理後の画像に含まれる全画素の値の合計を算出し、これを評価値Ｅｖとして取得する。
ただし、本実施形態に係る評価値取得部１０５は、エッジ強調処理後の画像に含まれる全画素のうち、領域特定部１０３において特定された被写体ＦＧの内部領域に含まれる画素の値に基づいて評価値Ｅｖを取得し、この領域外の画素の値は評価値Ｅｖの決定に際して利用しない。すなわち、領域特定部１０３によって作成されたマスクにより切り出される、純粋な血管像を含んだ領域の画素値に基づいて、評価値Ｅｖを取得する。
【００４１】
図７は、図５（Ｂ）に示すエッジ強調処理後の画像から、図６（Ｂ）に示すマスクによって被写体ＦＧの内側の領域を切り出す例を示す図である。
図７（Ａ）はエッジ強調処理前の画像を示す。また図７（Ｂ），（Ｃ）は、エッジ強調処理後の画像から被写体ＦＧの内側領域をマスク処理によって切り出した画像を示す。
エッジ強調処理後の画像から領域特定部１０３で特定された領域のみを切り出すと、図７（Ｂ），（Ｃ）の画像に示すように被写体ＦＧの輪郭の影響が排除され、被写体ＦＧの内部に存在する血管の像だけが浮き彫りになる。この血管の像においては、元の画像における血管の太さや濃さに応じて画素値が大きく変化している。
評価値取得部１０５は、このように血管の濃淡の状態が適切に反映された画像における画素値の合計を、評価値Ｅｖとして算出する。この評価値Ｅｖは、テンプレート登録処理や照合処理に相応しい被写体ＦＧの特徴を示す値となる。
【００４２】
図８は、撮像部４０において撮像された画像に被写体ＦＧが含まれる場合と含まれない場合の一例を示す図である。
図８（Ａ）は、被写体ＦＧを含む撮像画像を示し、図８（Ｃ）は、この図８（Ａ）に示す画像にエッジ強調処理とマスク処理を施した後の画像を示す。
図８（Ｂ）は、被写体ＦＧを含まない撮像画像を示し、図８（Ｄ）は、この図８（Ｂ）に示す画像にエッジ強調処理とマスク処理を施した後の画像を示す。
【００４３】
図８（Ａ）の画像には指の内部の血管が綺麗に映し出されているため、これにエッジ強調処理とマスク処理を施した図８（Ｃ）の画像では、血管の部分に局所的に強いエッジが集中している。一方、図８（Ｂ）に示す画像には血管の像が全く映し出されておらず、濃淡が乏しいため、これにエッジ強調処理とマスク処理を施した図８（Ｄ）の画像では、弱いエッジが全体に散在し、血管の像に対応する明確なエッジが現れていない。
両者の画素値の合計を比較すると、図８（Ｃ）の画像は‘２４３４２４４’、図８（Ｄ）の画像は‘１１７７６８５’となった。このように、被写体ＦＧを含む場合と含まない場合とでは、画素値の合計に大きな差異がある。したがって、評価値取得部１０５により取得される評価値Ｅｖ（すなわちエッジ強調処理及びマスク処理を施した画像の画素値の合計）は、その値の違いによって、被写体ＦＧの有無を表すことができる。
【００４４】
ところで、図８（Ｃ）と図８（Ｄ）を比較すると、被写体ＦＧを含まない画像は被写体ＦＧを含む画像に比べて画素値の小さい画素（すなわち弱いエッジ）が多く含まれており、画素値の大きい画素（すなわち強いエッジ）が少なくなっている。そこで、評価値取得部１０５は、単に全部の画素値を合計するのではなく、あるしきい値より大きい画素値のみを合計し、これを評価値Ｅｖとして取得しても良い。すなわち、エッジ強調部１０４においてエッジを強調された画像に含まれる全画素（ただし領域特定部１０３によって特定された領域内）のうち、エッジの強度が所定しきい値を超える画素の値の合計に基づいて、評価値Ｅｖを取得しても良い。これにより、被写体ＦＧを含む場合と含まない場合の評価値Ｅｖの違いを、より一層際立たせることができる。
【００４５】
図９は、図８（Ｃ）に示す画像（被写体ＦＧを含む場合）における画素値の分布と、図８（Ｄ）に示す画像（被写体ＦＧを含まない場合）における画素値の分布とを比較した図である。横軸は画素値を示し、縦軸は画素数を示す。
図９に示すように、撮像画像に被写体ＦＧが含まれていない場合、エッジ強調処理とマスク処理を施した後の画像には、一定の画素値（図９の例では‘５００’）より小さい範囲にほとんど画素が分布している。一方、撮像画像に被写体ＦＧが含まれている場合は、小さい画素値から大きい画素値まで広い範囲に画素が分布している。
【００４６】
図１０は、エッジ強調処理後の画像において、しきい値以下の画素値をゼロにする場合とゼロにしない場合とを比較した図である。
図１０（Ａ），（Ｂ）は、図８（Ｃ），（Ｄ）と同じ画像であり、しきい値以下の画素値をゼロにしない場合の画像を示す。
他方、図１０（Ｃ），（Ｄ）は、それぞれ図１０（Ａ），（Ｂ）の画像に含まれるしきい値‘２５５’以下の画素値を全てゼロにした場合の画像を示す。
撮像画像に被写体ＦＧが含まれる場合は、図１０（Ａ）と図１０（Ｃ）を比較して分かるように、しきい値以下の画素値をゼロにしてもエッジの主要な特徴（すなわち血管の像）が維持されている。これに対し、撮像画像に被写体ＦＧが含まれていない場合は、図１０（Ｂ）と図１０（Ｄ）を比較して分かるように、しきい値以下の画素値をゼロにするとエッジの大半が消えてしまい、エッジの特徴が大きく変化する。
【００４７】
図１１は、図１０に示す画像においてしきい値‘２５５’以下の画素値をゼロにした場合の評価値（画素値の合計）としきい値を設けない場合の評価値とを比較した図である。
しきい値を設けない場合、被写体ＦＧを含む画像（図１０（Ａ））の評価値Ｅｖは‘２４３４２４４’、被写体を含まない画像（図１０（Ｂ））の評価値Ｅｖは‘１１７７６８５’となった。これに対して、しきい値‘２５５’以下の画素値をゼロにした場合、被写体ＦＧを含む画像（図１０（Ｃ））の評価値Ｅｖは‘２１４５６５９’、被写体ＦＧを含まない画像（図１０（Ｄ））の評価値Ｅｖは‘１１７９２１’になった。この図１１から明らかなように、エッジ強調処理後の画像において所定のしきい値以下の画素値を除外して評価値Ｅｖを算出することにより、被写体ＦＧの有無に応じた評価値Ｅｖの差異をより明確にすることができる。
以上が、評価値取得部１０５の説明である。
【００４８】
［判定部１０６］
判定部１０６は、評価値取得部１０５において取得された評価値Ｅｖに基づいて、マスク作成部１０２で作成されたマスクが適切に被写体ＦＧの像を切り出しているか否かを判定する。例えば、所定のしきい値と評価値Ｅｖとを比較し、当該比較結果に応じて、血管の像を切り出しているか否か判定する。
【００４９】
［登録部１０７］
登録部１０７は、マスク作成部１０２で作成されたマスクが適切に被写体ＦＧの像を切り出していると判定部１０６において判定された場合、このマスクを用いて撮像画像にマスク処理を施し、マスク処理された画像から血管パターンの情報を抽出し、これをテンプレートＤＡＴとして記憶部６０に格納する。
また、登録部１０７は、判定部１０６においてマスクが血管の像を切り出していないと判定された場合、上記のテンプレート登録処理を停止する。
【００５０】
［照合部１０８］
照合部１０８は、マスク作成部１０２で作成されたマスクが適切に被写体ＦＧの像を切り出していると判定部１０６において判定された場合、このマスクを用いて撮像画像にマスク処理を施し、マスク処理された画像から血管パターンの情報を抽出し、この抽出した情報と記憶部６０に格納されるテンプレートＤＡＴと照合する。
また、照合部１０８は、判定部１０６においてマスクが血管の像を切り出していないと判定された場合、上記の照合処理を停止する。
【００５１】
次に、マスク作成部１０２のより詳細な構成について説明する。
図１２は、マスク作成部１０２の構成の一例を示す図である。図１２に示すマスク作成部１０２は、エッジ抽出部２０１と、画素抽出部２０２と、中間点抽出部２０３と、区分部２０４と、近似線取得部２０５と、中間点抽出部２０６と、境界線取得部２０７，２０８と、マスク生成部２０９とを有する。
エッジ抽出部２０１は、本発明のエッジ抽出部の一実施形態である。
画素抽出部２０２は、本発明の画素抽出部の一実施形態である。
中間点抽出部２０３は、本発明の第１の中間点抽出部の一実施形態である。
区分部２０４は、本発明の区分部の一実施形態である。
近似線取得部２０５は、本発明の近似線取得部の一実施形態である。
中間点抽出部２０６は、本発明の第２の中間点抽出部の一実施形態である。
境界線取得部２０７は、本発明の第１の境界線取得部の一実施形態である。
境界線取得部２０８は、本発明の第３の境界線取得部の一実施形態である。
【００５２】
［エッジ抽出部２０１］
エッジ抽出部２０１は、画像取得部１０１において取得された撮像画像Ｓｐのエッジを抽出する。エッジの抽出には種々の手法を用いることが可能であるが、ここでは一例として‘ｓｏｂｅｌオペレータ’を利用してエッジの画素を抽出する例を説明する。‘ｓｏｂｅｌオペレータ’は、ノイズ耐性を有する汎用的なエッジ抽出用のオペレータであり、エッジ抽出対象の画像Ｉに対して次式に示す２つのフィルタｆＨ，ｆＧを適用する。
【００５３】
【数１】
2007072676.tif 000003
【００５４】
フィルタｆＨ，ｆＧによって計算された画素値をそれぞれ‘ｇＨ’，‘ｇＶ’とすると、エッジ評価値ｇは次のようになる。
【００５５】
【数２】
2007072676.tif 000004
【００５６】
ある画素のエッジ評価値ｇが所定のしきい値ｇｔｈｒより大きい場合、この画素はエッジを構成する画素（以下、エッジ画素と呼ぶ）と判定され、しきい値ｇｔｈｒより小さい場合は、エッジ画素でないと判定される。
【００５７】
［画素抽出部２０２］
画素抽出部２０２は、エッジ抽出部２０１においてエッジを抽出された画像から、被写体ＦＧの上側の輪郭を形成していると予想されるエッジ画素の列（第１画素の列）、並びに、被写体ＦＧの下側の輪郭を形成していると予想されるエッジ画素の列（第２画素の列）をそれぞれ抽出する。
【００５８】
以下の説明では、画像の平面上における各画素の位置を、直交座標によって表すものとする。そして、例えば図２において画像の横に並ぶ数値が表すように、画像の上側の縁において横に伸びる座標軸をｘ軸、画像の左側の縁においての縦に伸びる座標軸をｙ軸とする。
このように座標軸を定義した場合に、画像平面上には、画素抽出の際の基準となる２種類の基準直線（第１基準直線、第２基準直線）が設定される。
第１基準直線は、通常の条件で撮像が行われた場合に被写体ＦＧの像の内部を通るように設定される。例えば、画像のｙ座標の中心付近を通り、ｘ軸と平行な直線に設定される。
第２基準直線は複数本存在し、その各々がｙ軸と平行な直線に設定される。複数の第２基準直線は、好適には一定の間隔で配列される。
【００５９】
上記のような基準直線が設定されているものとすると、画素抽出部２０２は、第１基準直線より上の領域（第１領域）に含まれるエッジ画素の中で、上述した第２基準直線に位置するエッジ画素であって、同じ第２基準直線上にエッジ画素が複数ある場合はその中で最も第１基準直線に近いエッジ画素を、第１画素として抽出する。また、第１基準直線より下の領域（第２領域）に含まれるエッジ画素の中で、第２基準直線に位置するエッジ画素であって、同じ第２基準直線上にエッジ画素が複数ある場合はその中で最も第１基準直線に近いエッジ画素を、第２画素として抽出する。
例えば、画素抽出部２０２は、第１基準直線と第２基準直線との交点から上方向及び下方向へ順にエッジ画素を探索していき、上方向で初めに見つかったエッジ画素を第１画素、下方向で初めに見つかったエッジ画素を第２画素として抽出する。
【００６０】
上記のようにして画素抽出部２０２が第２基準直線ごとに抽出した第１画素と第２画素は、それぞれ、ｘ軸方向に配列された画素の列を形成する。第１画素の列は被写体ＦＧの上側の輪郭線に対応し、第２画素の列は下側の輪郭線に対応する。
【００６１】
［中間点抽出部２０３］
中間点抽出部２０３は、上述した複数の第２基準直線の各々において第１画素と第２画素との間に位置する中間点の列を抽出する。中間点抽出部２０３が抽出する中間点は、同一の第２基準直線上に位置する第１画素からの距離と第２画素からの距離とが所定の比を有する。以下の例において、この中間点は、同一の第２基準直線に位置する第１画素及び第２画素と等距離にあるものとする。
【００６２】
なお、中間点抽出部２０３は、複数の第２基準直線の一部において画素抽出部２０２が第１画素及び第２画素の一方若しくは両方を抽出できなかった場合に、当該一部の第２基準直線に隣接する他の第２基準直線において抽出した中間点に基づいて、当該一部の第２基準直線の中間点を補間する。例えば、ある第２基準直線において中間点を抽出できない場合、その隣の第２基準直線において抽出された中間点があれば、それと同じｙ座標の位置に中間点を補間する。
【００６３】
［区分部２０４］
区分部２０４は、中間点抽出部２０３において抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する。すなわち区分部２０４は、連続的に連なる中間点によって１の区間が形成されるように、抽出された中間点の列を区分する。
【００６４】
［近似線取得部２０５］
近似線取得部２０５は、区分部２０４において区分された最長の区間に属する中間点に基づいて、中間点抽出部２０３において抽出された中間点の列の近似線を取得する。例えば最小自乗法などによって、最長区間を形成する中間点の列に適合する１次の近似関数（あるいは２次以上の近似関数）を求める。
【００６５】
［中間点抽出部２０６］
中間点抽出部２０６は、中間点抽出部２０３において抽出された中間点のうち、近似線取得部２０５において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列を抽出する。
【００６６】
［境界線取得部２０７］
境界線取得部２０７は、中間点抽出部２０６において抽出された中間点と、画素抽出部２０２において抽出された第１画素及び第２画素とに基づいて、マスクの上下の境界線を取得する。
すなわち、中間点抽出部２０６において抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、マスクの上側の境界線（第１境界線）を取得し、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、マスクの下側の境界線（第２境界線）を取得する。
例えば、第１画素の列の近似線を第１基準直線に向かって所定の距離だけシフトさせた線をマスクの上側の境界線として取得し、第２画素の列の近似線を第１基準直線に向かって所定の距離だけシフトさせた線をマスクの下側の境界線として取得する。
【００６７】
また、境界線取得部２０７は、中間点抽出部２０６において抽出された中間点と、当該抽出された中間点を挟んで同一の第２基準直線に位置する第１画素及び第２画素の間隔（指の幅）とに基づいて、マスクの上側境界線及び下側境界線を取得しても良い。
例えば、中間点抽出部２０６において抽出された中間点の列の近似線と、ｘ座標値を変数として上述した第１画素及び第２画素の間隔を近似する関数とを算出し、これらに基づいて上下の境界線を取得しても良い。
【００６８】
［境界線取得部２０８］
境界線取得部２０８は、被写体ＦＧの上下の輪郭線が互いに近づいてくる部分、すなわち指先の部分をマスクによって除外するための境界線を取得する。
境界線取得部２０８は、被写体ＦＧの上下の輪郭線が互いに近づいてくる部分を判定するため、判定領域を設定する。この判定領域は、ｙ軸に平行な左右の２つの辺及びｘ軸に平行な上下の２つの辺に囲まれており、境界線取得部２０７で取得された上側境界線の一部と下側境界線の一部とを両方に含むように上下２つの辺の位置が決められている（図２１参照）。
境界線取得部２０８は、上記の判定領域を、画像の所定の位置（例えば中央付近）からｘ軸に沿って右側へ順に移動させ、その移動した各位置において、判定領域に含まれるエッジ画素の数を計数する。そして、この計数値が所定のしきい値に達する位置において判定領域を通るｙ軸と平行な線を、マスクの右側境界線として取得する。
【００６９】
なお、境界線取得部２０８は、マスクの右側境界線と同様な方法で、マスクの左側境界線を取得しても良い。すなわち、判定領域の左移動を行いながら判定領域内のエッジ画素の計数値としきい値とを比較し、計数値がしきい値に達する位置を探索する。
【００７０】
［マスク生成部２０９］
マスク生成部２０９は、境界線取得部２０７において取得された上下の境界線と、境界線取得部２０８において取得された左右の境界線とに基づいて、マスク画像Ｓｍｓｋを生成する。例えば、境界線の外側領域の画素値を‘０’、境界線の内側領域の画素値を‘１’に設定したマスク画像を生成する。このマスク画像Ｓｍｓｋと、処理対象の画像とのＡＮＤ演算を行うことにより、処理対象の画像に含まれる被写体ＦＧの内部領域が切り出され、他の領域の画素値が‘０’になる。
【００７１】
ここで、上述した構成を有する本実施形態に係る画像処理装置におけるマスクの作成動作について、図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７２】
ステップＳＴ１０１：
まずエッジ抽出部２０１において、撮像画像Ｓｐのエッジが抽出される。
図１４は、エッジ抽出部２０１によってエッジ抽出された画像の一例を示す図である。図１４（Ａ）はエッジ抽出前の撮像画像であり、これに‘ｓｏｂｅｌオペレータ’によるエッジ抽出処理を施した画像が図１４（Ｂ）である。エッジ抽出後の画像では、指の輪郭が大まかに抽出されている。
【００７３】
ステップＳＴ１０２：
撮像画像Ｓｐのエッジが抽出されると、次に画素抽出部２０２において、第１基準直線より上の領域に含まれる第１画素の列、並びに、この第１基準直線より下の領域に含まれる第２画素の列が抽出される。第１画素及び第２画素は、複数の第２基準直線の各々から１つずつ抽出する。第１画素は、第２基準直線上の第１基準直線より上の領域において第１基準直線に最も近いエッジ画素であり、第２画素は、第２基準直線上の第１基準直線より下の領域において第１基準直線に最も近い画素である。
【００７４】
ここで、第１基準直線の中心から右方向へ順番に並ぶｎ本の第２基準直線を
ｒ０，ｒ１，ｒ２，…，ｒｎ−１；
と表し、同じ第１基準直線の中心から左方向へ順番に並ぶｍ本の第２基準直線を
ｌ０，ｌ１，ｌ２，…，ｌｍ−１；
と表す。
また、右の（ｉ＋１）番目の第２基準直線ｒｉに位置する第１画素の座標を
（ｘｒｉ，ｙｄｒｉ）；
と表し、同じ第２基準直線ｒｉに位置する第２画素の座標を
（ｘｒｉ，ｙｕｒｉ）；
と表す。
また、左の（ｊ＋１）番目の第２基準直線ｌｊに位置する第１画素の座標を
（ｘｌｊ，ｙｄｌｊ）；
と表し、同じ第２基準直線ｌｊに位置する第２画素の座標を
（ｘｌｊ，ｙｕｌｊ）；
と表す。
【００７５】
画素抽出部２０２による第１画素及び第２画素の抽出は、例えば、画像の横幅の中心付近から左方向と右方向へそれぞれ順番に行われる。
右方向へ抽出を行う場合は、まず第２基準直線ｒ０が選択される。第１基準直線と第２基準直線ｒ０との交点から上下の方向へ順にエッジ画素が探索され、上側で最初に見つかったエッジ画素が第１画素（ｘｒ０，ｙｄｒ０）、下側で最初に見つかった画素が第２画素（ｘｒ０，ｙｕｒ０）として抽出される。
第２基準直線ｒ０における画素の抽出が終わると、次にその右隣の第２基準直線ｒ１が選択され、これと第１基準直線との交点から上下の方向へ順にエッジ画素が探索される。上側で最初に見つかったエッジ画素が第１画素（ｘｒ１，ｙｄｒ１）、下側で最初に見つかった画素が第２画素（ｘｒ１，ｙｕｒ１）として抽出される。
以下、同様な処理が右端の第２基準直線ｒｎ−１まで行われると、次には第２基準直線ｌ０，ｌ１，…，ｌｍ−１の順に中心から左方向へ処理が行われる。
【００７６】
ステップＳＴ１０３：
画素抽出部２０２において第１画素及び第２画素が抽出されると、中間点抽出部２０３では、第１画素及び第２画素の中間点が抽出される。
第２基準直線ｒ０に位置する中間点Ｃｒ０は、第１画素（ｘｒ０，ｙｄｒ０）及び第２画素（ｘｒ０，ｙｕｒ０）に基づいて、次式のように表される。
【００７７】
【数３】
2007072676.tif 000005
【００７８】
ステップＳＴ１０３における中間点の抽出は、例えば、ステップＳＴ１０２における第１画素及び第２画素の抽出と並列に行われる。
【００７９】
また、この中間点の抽出と並行して、境界線取得部２０７においては、後のステップＳＴ１０７で用いる第１画素及び第２画素の距離（以下、指幅と呼ぶ）が算出される。
第２基準直線ｒ０における指幅Ｗｒ０は、第１画素（ｘｒ０，ｙｄｒ０）及び第２画素（ｘｒ０，ｙｕｒ０）に基づいて、次式のように表される。
【００８０】
【数４】
2007072676.tif 000006
【００８１】
ところで、第１画素及び第２画素は、全ての第２基準直線上において常に対をなして抽出されるとは限らない。例えば被写体ＦＧの輪郭が不鮮明になっていると、第２基準直線の一部において、対となる第１画素及び第２画素の一方若しくは両方が存在しない可能性がある。そのような場合、中間点抽出部２０３では、当該一部の第２基準直線に隣接する他の第２基準直線において抽出された中間点に基づいて、当該一部の第２基準直線の中間点が補間される。
【００８２】
図１５は、図１４（Ｂ）に示すエッジ抽出後の画像に対して行われた中間点の抽出処理の一例を示す図である。
図１５において、丸の点は２つの画素（第１画素、第２画素）の座標から求められた中間点を示し、三角の点は補間によって求められた中間点を示す。
【００８３】
図１５の例では、第２基準直線ｒｉ＋１において第１画素（ｘｒｉ＋１，ｙｄｒｉ＋１）は抽出されているが第２画素（ｘｒｉ＋１，ｙｕｒｉ＋１）は抽出されていない。他方、その隣の第２基準直線ｒｉにおいては、第１画素（ｘｒｉ，ｙｄｒｉ）及び第２画素（ｘｒｉ，ｙｕｒｉ）が共に抽出されている。
この場合、中間点抽出部２０３では、第２基準直線ｒｉ＋１の中間点Ｃｒｉ＋１を、第２基準直線ｒｉの中間点Ｃｒｉと同じｙ座標を有する点に補間する。
【００８４】
【数５】
2007072676.tif 000007
【００８５】
また、この場合、第２基準直線ｒｉ＋１における指幅Ｗｒｉは、抽出された第１画素（ｘｒｉ＋１，ｙｄｒｉ＋１）と補間された中間点Ｃｒｉ＋１とに基づいて、次式のように補間される。
【００８６】
【数６】
2007072676.tif 000008
【００８７】
以上の処理により、右方向に探索したｎ個の中間点Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１及びｎ個の指幅Ｗｒ０，…，Ｗｒｎ−１と、左方向に探索したｍ個の中間点Ｃｌ０，…，Ｃｌｍ−１及びｍ個の指幅Ｗｌ０，…，Ｗｌｍ−１とが求められる。
これらをｘ座標値の昇順に並べて表すと、次式のようになる。
【００８８】
【数７】
2007072676.tif 000009
【００８９】
ステップＳＴ１０４：
中間点の列（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）が抽出されると、次に区分部２０４では、指の中心線に対して明らかにずれている中間点を見分けるために、中間点の列を連続区間に区分する。すなわち、中間点抽出部２０３において抽出された中間点の列を、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する。
ここで第２基準直線が等しい間隔ｄｘで並んでいるものとすると、隣接する２つの中間点Ｃｋ及びＣｋ＋１の距離は、次式で表されるｙ座標のずれｄｙｋによって評価できる。
【００９０】
【数８】
2007072676.tif 000010
【００９１】
上式において、‘（Ｃｋ）ｙ’は中間点Ｃｋのｙ座標を表す。ｙ座標のずれｄｙｋが所定のしきい値ｄｙｔｈｒよりも大きい場合、中間点Ｃｋ及びＣｋ＋１の間で連続区間が区切られる。
図１６は、図１５に示す中間点の列が区分部２０４によって連続区間に区分される例を示す図である。図１６の例では、３つの連続区間（左から順にＡ１，Ａ２，Ａ３）に区分されている。
【００９２】
ステップＳＴ１０５：
中間点の列（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）が連続区間に区分されると、次に近似線取得部２０５では、区分された連続区間（１つのみの場合もあり得る）の中で最長の区間に属する中間点に基づいて、中間点の列（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）の近似線を取得する。例えば、最長の連続区間を‘Ｐ’とし、その区間を構成する第ｐ番目の中間点Ｃｐから第ｑ番目の中間点Ｃｑ（Ｃｐ，Ｃｐ＋１，…，Ｃｑ−１，Ｃｑ）に基づいて、例えば１次関数（直線）の近似線が計算される。
【００９３】
図１７は、近似線取得部２０５によって取得される近似線の一例を示す図である。図１７（Ａ）は、３つの連続区間Ａ１，Ａ２，Ａ３に区分された中間点の列を示し、図１７（Ｂ）は、そのうちの最長区間Ａ１に基づいて取得される近似線を示す。
【００９４】
ステップＳＴ１０６：
近似線取得部２０５において中間点の最長の連続区間に基づく近似線が取得されると、次に中間点抽出部２０６では、中間点抽出部２０３において抽出された全体の中間点（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）の中から、近似線取得部２０５において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にある中間点の列が抽出される。
【００９５】
図１７の例では、指の形状を表すエッジが比較的綺麗に抽出されているが，指中央部に別のエッジが抽出されており、そのため指の形状の誤認識が生じている。
このような誤認識が生じると、指の幅が他の部分に比べて著しく異なったり、指の中心線が実体から大きくずれてしまう。そこで、中間点抽出部２０６では、比較的正しく指の中心線を表していると推定される近似線取得部２０５の近似直線と、中間点抽出部２０３において抽出された各中間点との誤差が算出される。そして、この誤差が所定のしきい値ｄＬｔｈｒより大きい中間点については、指の中心線を構成しない中間点と見なされて、次のステップＳＴ１０７で用いる中間点の候補から除外される。
【００９６】
図１７（Ｂ）の例において、中央部の連続区間Ａ２は、近似線取得部２０５で取得された連続区間Ａ１に基づく近似線に対して著しくずれている。そのため、この例では中間点抽出部２０６によって中央部の連続区間Ａ２が除外され、他の連続区間Ａ１及びＡ３が抽出されている。
【００９７】
ステップＳＴ１０７：
最長の連続区間に基づく近似線との誤差が所定範囲内にある中間点の列が抽出されると、次に境界線取得部２０７では、中間点抽出部２０６において抽出された中間点の列と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、マスクの上側の境界線（第１境界線）が取得され、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、マスクの下側の境界線（第２境界線）が取得される。
ここで、中間点抽出部２０６により抽出されたＺ個の中間点の列を改めて
Ｃ０，Ｃ１，…，Ｃｚ−１；
と表し、これに対応するｚ個の指幅を改めて
Ｚ０，Ｃ１，…，Ｃｚ−１；
と表す。境界線取得部２０７では、このＺ個の中間点に基づいて、指の中心の近似線（例えば１次関数）を求めるとともに、Ｚ個の指幅に基づいて、ｘ座標を変数とする指幅の近似関数（例えば１次関数）を求める。
【００９８】
図１８（Ａ）は、最長連続区間の中間点のみに基づいて取得される近似線を示し、図１８（Ｂ）は、中間点抽出部２０６において抽出された中間点に基づいて取得される近似線を示す。
両者を比較して分かるように、中間点抽出部２０６で抽出された中間点に基づいて近似線を取得することにより、最長連続区間の中間点のみに基づいて近似線を取得する場合と比べて、中間点と近似線との誤差を全体的に小さくすることができる。
【００９９】
図１９は、中間点抽出部２０６で抽出されたＺ個の中間点に対応するＺ個の指幅に基づいて取得された、指幅の近似関数（１次関数）の例を示す図である。
【０１００】
上述のようにして、中間点の列の近似直線と、指幅の近似関数が求まると、境界線取得部２０７では、これらの近似に基づいてマスクの上下の境界線が取得される。
ｘ座標の値が‘ｉ’（ｉ＝０，…，３１９）のとき、上述の近似計算によって得られる中間点のｙ座標を‘ＣＦｉ’、指幅のｙ座標を‘ｗＦｉ’、指の上側輪郭のｙ座標を‘ＥＤｉ’、指の下側輪郭のｙ座標を‘ＥＵｉ’とすると、次式の関係が成立する。
【０１０１】
【数９】
2007072676.tif 000011
【０１０２】
図２０（Ａ）は、式（１１），（１２）に基づいて求められた指の上側輪郭の近似線（ｙ座標が‘１００’付近）及び下側輪郭の近似線（ｙ座標が‘２００’付近）をプロットした図である。
図２０（Ａ）の近似線は、指の輪郭とよく一致しているが、これをそのままマスクの境界線に用いると、輪郭に現れる強いエッジに血管の像が影響を受ける可能性がある。そこで、指の上側輪郭の近似線を所定のオフセットＯｆｓだけ下方向へシフトし、指の下側輪郭の近似線をオフセットＯｆｓだけ上方向へシフトするように、式（１１），（１２）を修正する。
【０１０３】
【数１０】
2007072676.tif 000012
【０１０４】
境界線取得部２０７においては、例えばこの式（１３），（１４）に基づく近似線が、マスクの上下の境界線として取得される。この境界線により、指の上下の輪郭から内側の部分の画像を切り出すことが可能となる。
【０１０５】
ステップＳＴ１０８：
上記の処理によってマスクの上下の境界線が取得されると、次に境界線取得部２０８では、指先から外部を除外するための左右の境界線が取得される。
【０１０６】
図２１は、境界線取得部２０８において左右の境界線を取得する処理を説明するための図である。図２１（Ａ）は、指先を含んだ撮像画像を示す。図２１（Ｂ）は、この撮像画像にエッジ抽出処理を施した画像を示し、図２１（Ｃ）は図２１（Ｂ）の要部を拡大した図である。
【０１０７】
境界線取得部２０８では、指の上下の輪郭線が互いに近づいてくる部分を判定するため、図２１（Ｂ），（Ｃ）に示すような判定領域を設定する。この判定領域は、ｙ軸に平行な左右の２つの辺と、ｘ軸に平行な上下の２つの辺に囲まれている。
判定領域の中心は、例えば、境界線取得部２０７において近似された中間点に設定される。判定領域の左右の辺は、中間点（ｉ，ＣＦｉ）から、ｘ軸方向にそれぞれ所定の距離ｄｘだけ離れている。また、判定領域の上下の辺は、境界線取得部２０７において近似された指幅ｗＦｉの半分に所定の距離ｄｙを加えた長さ、すなわち‘ｄｙ＋（ｗＦｉ）／２’だけ中間点（ｉ，ＣＦｉ）から離れている。
このように設定された判定領域は、図２１（Ｂ），（Ｃ）に示すように、境界線取得部２０７で取得された上側境界線の一部及び下側境界線の一部を含んでいる。
【０１０８】
判定領域の中心（ｉ，ＣＦｉ）は、画像の所定の位置（例えば中央付近）からｘ軸に沿って右側へ順に移動され、その各位置において、上記のように設定された判定領域に含まれるエッジ画素の数が計数される。この計数値が所定のしきい値に達する位置において判定領域を通るｙ軸と平行な線（例えば判定領域の中心（ｉ，ＣＦｉ）を通る線）が、マスクの右側境界線として取得される。
マスクの左側境界線も、右側境界線と同様な処理によって取得可能である。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態によれば、まず、撮像された画像のエッジが抽出される。そして、被写体ＦＧの像の内部を通るように設定される第１基準直線の上側の領域に含まれており、平行な複数の第２基準直線（ｌｍ−１，…，ｌ０，ｒ０，…ｒｎ−１）に位置し、かつ、この第２基準直線の各々において第１基準直線に最も近い位置にあるエッジ画素が、第１画素として抽出される。また、これと並行して、第１基準直線の下側の領域に含まれており、第２基準直線（ｌｍ−１，…，ｌ０，ｒ０，…ｒｎ−１）に位置し、かつ、この第２基準直線の各々において第１基準直線に最も近い位置にあるエッジ画素が、第２画素として抽出される。
このようにして第１画素及び第２画素が抽出されると、次に、第２基準直線（ｌｍ−１，…，ｌ０，ｒ０，…ｒｎ−１）の各々において第１画素と第２画素との間に位置し、かつ当該第１画素からの距離と当該第２画素からの距離とが所定の比を有する中間点の列（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）が抽出される。
この中間点の列（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）は、隣接する中間点同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分される。そして、区分された最長の区間を形成する中間点に基づいて、中間点の列（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）の近似線が取得される。
次いで、元の中間点の列（Ｃｌｍ−１，…，Ｃｌ０，Ｃｒ０，…，Ｃｒｎ−１）から、上記の近似線との誤差が所定の範囲内にあるｚ個の中間点の列（Ｃ０，…，Ｃｚ−１）が抽出される。
そして、このｚ個の中間点の列（Ｃ０，…，Ｃｚ−１）と同じ第２基準直線に位置する第１画素の列の近似線に基づいて、マスクの上側の境界線が取得され、当該第２基準直線に位置する第２画素の列の近似線に基づいて、マスクの下側の境界線が取得される。
このように、エッジ抽出された画像から、被写体の輪郭に対応する画素の列を抽出し、その近似線に基づいてマスクの境界線を取得するため、撮像画像ごとにしきい値を調節しながら画像を２値化する方式に比べて簡易な処理でマスクを作成できる。
【０１１０】
また、上述した実施形態によれば、第１基準直線と平行な２つの辺及び第２基準直線と平行な２つの辺に囲まれ、その内部に第１境界線の一部及び第２境界線の一部が含まれた領域を、撮像画像上の所定位置から第１基準直線に対して平行な一の方向へ順に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれるエッジ画素の数が計数される。そして、当該計数値が所定のしきい値に達する位置において当該領域を通る第２基準直線と平行な線が、マスクの境界線として取得される。
これにより、被写体の輪郭に直線的でない複雑な形状の部分（例えば指先）があっても、近似計算を行うことなくその輪郭の内側を切り出す境界線を取得できるため、処理の簡易化と高速化を図ることができる。
【０１１１】
また上述した実施形態によれば、撮像画像のエッジが強調され、このエッジ強調後の画像の中で、マスクにより切り出される被写体の更に内側の領域に含まれる画素の値に基づいて、当該領域に含まれるエッジの強度及び／又は量に関する評価値が取得される。そして、取得された評価値に基づいて、マスクが被写体の像を適切に切り出しているか否かが判定される。
したがって、例えばテンプレート登録処理や認証処理を行っている最中に装置から指を離してしまった場合など、処理対象の被写体像が撮像画像に含まれていないことを的確に判別できる。これにより、マスク処理の後に続く各種の処理（テンプレート登録処理や照合処理など）の無駄な実行を止めることができるため、消費電力を低減できる。
【０１１２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態に係る画像処理装置では、エッジ画素の分布に基づいて被写体の境界線の位置が推定される。
【０１１３】
図２２は、本実施形態に係る画像処理装置におけるマスク作成部１０２Ａの構成の一例を示す図である。図１２に示すマスク作成部１０２Ａは、エッジ抽出部２１１と、境界線取得部２１２と、画素抽出部２１３と、区分部２１４と、近似線取得部２１５と、画素抽出部２１６と、境界線取得部２１７，２１８と、マスク生成部２１９とを有する。
エッジ抽出部２１１は、本発明のエッジ抽出部の一実施形態である。
境界線取得部２１２は、本発明の第２の境界線取得部の一実施形態である。
画素抽出部２１３は、本発明の第１の画素抽出部の一実施形態である。
区分部２１４は、本発明の区分部の一実施形態である。
近似線取得部２１５は、本発明の近似線取得部の一実施形態である。
画素抽出部２１６は、本発明の第２の画素抽出部の一実施形態である。
境界線取得部２１７は、本発明の第１の境界線取得部の一実施形態である。
境界線取得部２１８は、本発明の第３の境界線取得部の一実施形態である。
【０１１４】
本実施形態に係る画像処理装置は、図１に示す画像処理装置におけるマスク作成部１０２を、図２２に示すマスク作成部１０２Ａに置き換えたものであり、他の構成は図１に示す画像処理装置と同じである。
以下では、図２２に示すマスク作成部１０２Ａの各構成要素を説明する。
【０１１５】
［エッジ抽出部２１１］
エッジ抽出部２１１は、先に述べたエッジ抽出部２０１と同様な構成要素であり、例えば‘ｓｏｂｅｌオペレータ’を用いて撮像画像Ｓｐのエッジを抽出する。
【０１１６】
［境界線取得部２１２］
境界線取得部２１２は、平行な２つの辺によって挟まれる帯状の領域を、画像のｙ軸に対して平行に移動させ、その移動した各位置において、当該領域に含まれるエッジ画素を計数する。そして、その計数値が最も大きくなる位置において当該領域に含まれる上記辺と平行な線に応じて、マスクの上側の境界線を取得する。
【０１１７】
［画素抽出部２１３］
画素抽出部２１３は、エッジ抽出部２１１においてエッジを抽出された画像から、被写体ＦＧの下側の輪郭を形成していると予想されるエッジ画素の列を抽出する。
すなわち、画素抽出部２１３は、境界線取得部２１２において取得されたマスクの上側の境界線より下の領域に含まれており、所定の複数の第２基準直線に位置し、かつ、第２基準直線の各々において第１基準直線と最も近い位置にあるエッジ画素を抽出する。
例えば、画素抽出部２１３は、マスクの上側境界線と第２基準直線との交点から下方向へ順にエッジ画素を探索していき、初めに見つかったエッジ画素を抽出する。
【０１１８】
上記のようにして画素抽出部２１３が第２基準直線ごとに抽出したエッジ画素は、それぞれ、ｘ軸方向に配列されたエッジ画素の列を形成しており、被写体ＦＧの下側の輪郭線に対応する。
【０１１９】
［区分部２１４］
区分部２１４は、画素抽出部２１３において抽出されたエッジ画素の列を、隣接するエッジ画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する。すなわち区分部２１４は、連続的に連なるエッジ画素によって１まとまりの区間が形成されるように、抽出されたエッジ画素の列を区分する。
【０１２０】
［近似線取得部２１５］
近似線取得部２１５は、区分部２１４において区分された最長の区間に属するエッジ画素に基づいて、画素抽出部２１３で抽出されたエッジ画素の列の近似線を取得する。例えば最小自乗法などによって、最長区間を形成するエッジ画素の列に適合する１次の近似関数（あるいは２次以上の近似関数）を求める。
【０１２１】
［画素抽出部２１６］
画素抽出部２１６は、画素抽出部２１３において抽出されたエッジ画素のうち、近似線取得部２１５において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にあるエッジ画素の列を抽出する。
【０１２２】
［境界線取得部２１７］
境界線取得部２１７は、画素抽出部２１６において抽出されたエッジ画素の列の近似線に基づいて、マスクの下側の境界線を取得する。
例えば、画素抽出部２１６において抽出されたエッジ画素の列の近似線を、マスクの上側の境界線に向かって所定の距離だけシフトさせた線を、マスクの下側の境界線として取得する。
【０１２３】
［境界線取得部２１８］
境界線取得部２１８は、先に説明した境界線取得部２０８と同様な動作によって、被写体ＦＧの上下の輪郭線が互いに近づいてくる部分、すなわち指先の部分をマスクによって除外するための境界線を取得する。
【０１２４】
［マスク生成部２１９］
マスク生成部２１９は、先に説明したマスク生成部２０９と同様な動作により、境界線取得部２１２，２１７，２１８で取得される境界線を有したマスク画像Ｓｍｓｋを生成する。
【０１２５】
ここで、上述した構成を有する本実施形態に係る画像処理装置におけるマスクの作成動作について、図２３のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１２６】
ステップＳＴ２０１：
まずエッジ抽出部２０１において、撮像画像Ｓｐのエッジが抽出される。
【０１２７】
ステップＳＴ２０２：
撮像画像Ｓｐのエッジが抽出されると、次に境界線取得部２１２において、被写体ＦＧの上側の境界線が取得される。
【０１２８】
図２４は、撮像画像とそのエッジ抽出後の画像の一例を示す図である。
この図２４において、点線で囲まれた領域は、撮像装置の指との接触面であり、図の例では、この接触面より上の領域（ｙ座標が小さい領域）に指は存在しない。
【０１２９】
図２４の例において、撮像装置と指の接触面は平坦であり、指の形状に影響されない。また、接触面は、撮像画像のｘ軸方向とほぼ水平であり、エッジ抽出された画像においても、接触面のエッジ画素はｘ軸と水平な方向に配列される。そこで、境界線取得部２１２においては、この接触面に対応する境界線を、ｘ軸に水平な直線として取得する処理が行われる。
【０１３０】
接触面のエッジを構成する画素がｘ軸とほぼ水平な方向に配列される場合、ｙ座標ごとのエッジ画素の数を計数すると、接触面の位置においてエッジ画素の数が急激に大きくなる。したがって、ｙ座標ごとのエッジ画素の数が最大になる位置に基づいて、接触面の境界線を検出することが可能である。
【０１３１】
ただし、指の下側の輪郭（ｙ座標が大きい領域）が著しく平らになっていると、接触面ではなく下側の輪郭で計数値が最大になる可能性がある。このように、上下の輪郭の位置において画素数の分布がピークを持っており、どちらのピークが接触面によるものかを計数値だけで推定できない場合には、上下のどちらに撮像装置と指の接触面があるのかを予め把握している必要がある。
図２４の例では、画像の上側の輪郭が装置と指の接触面である。
【０１３２】
図２５は、エッジ画素のｙ座標ごとの分布例を示す図である。
図２５（Ａ）は、エッジ抽出後の画像であり、図２５（Ｂ）は、この画像に含まれるエッジ画素の数をｙ座標ごとに計数した分布図を示す。エッジ画素数が最大となるｙ座標の直線と、接触面によって形成されるエッジの輪郭線とがよく一致している。
【０１３３】
しかしながら、図２５（Ｂ）の分布図を見ると、画素数の変化が非常に激しくなっている。この例ではうまく接触面を検出できているが、微妙に接触面が斜めになっている場合などでは、最大値のピークが分布図において綺麗に現れなくなり、接触面のエッジを誤って抽出する可能性がある。そこで、本実施形態に係る境界線取得部２１２では、図２５に示すようにｙ座標ごとに画素数を求めるのでなく、ある程度の幅を持った領域内、すなわち注目するｙ座標の前後の座標を含んだ領域（ｘ軸と並行な帯状の領域）に含まれるエッジ画素が計数される。
【０１３４】
図２６は、エッジ画素の計数を行う領域の例を図解した図である。
図２６（Ａ）において点線で囲まれた領域は、エッジ画素の計数を行う領域を示す。また図２６（Ｂ）は、図２６（Ａ）において円で囲まれた領域を拡大した図である。
図２６の例では、注目しているｙ座標（ｙ＝１００）の前後に幅ｄｙ（ｄｙ＝５）を持つ領域が、エッジ画素の計数を行う領域として設定されている。つまり、
１００−ｄｙ  ≦  ｙ  ≦  １００＋ｄｙ  ；
の領域内に含まれるエッジ画素の数が計数される。このように計数範囲に幅を持たせることによって、エッジ抽出された画像に多少の乱れが生じていても、接触面の位置を安定に求めることが可能となる。
【０１３５】
図２７（Ｂ）は、図２６に示す領域をｙ軸に対して平行に移動させながら、その領域内に含まれるエッジ画素を計数した結果の一例を示す図である。
この図からも分かるように、ｙ軸方向に幅を持った領域内の画素数を計数することによって、画素数の激しい変化が緩和され、かつ最大ピークの位置（ｙ＝９２）が明瞭に現れている。
ただし、ｙ軸方向に幅ｄｙ（ｄｙ＝５）を持たせたことにより、ｙ軸方向にその分の幅が生じるため、マスクの境界線は、最大ピークの位置よりオフセットｄｏｆｓ（ｄｏｆｓ＝１０）だけ下側に設定されている（図２７（Ａ））。これにより、マスクの上側の境界線が被写体ＦＧの境界より内側に設定される。
【０１３６】
ステップＳＴ２０３：
上述のようにしてマスクの上側の境界線が取得されると、次に画素抽出部２１３において、被写体ＦＧの下側の輪郭を形成していると予想されるエッジ画素の列が抽出される。すなわち、マスクの上側の境界線より下の領域に含まれており、所定の複数の第２基準直線に位置し、かつ、第２基準直線の各々において第１基準直線と最も近い位置にあるエッジ画素が抽出される。
例えば、マスクの上側境界線と第２基準直線との交点から下方向へ順にエッジ画素が探索され、初めに見つかったエッジ画素が抽出される（図２８（Ａ））。
このようなエッジ画素が、第２基準直線ごとに１つずつ抽出される。もし、ある第２基準直線上にエッジ画素がない場合は、その隣の第２基準直線において抽出されたエッジ画素と同じｙ座標を有するエッジ画素を、エッジ画素のない第２基準直線上に補間しても良い。
【０１３７】
ステップＳＴ２０４：
ステップＳＴ２０３においてエッジ画素の列が抽出されると、次に区分部２１４では、指の輪郭線に対して明らかにずれているエッジ画素を見分けるために、エッジ画素の列の連続区間を求める。すなわち、画素抽出部２１３において抽出されたエッジ画素の列を、隣接するエッジ画素同士が所定の距離内にある１つ若しくは複数の区間に区分する。
【０１３８】
ステップＳＴ２０５：
エッジ画素の列が連続区間に区分されると、次に近似線取得部２１５では、区分された連続区間（１つのみの場合もあり得る）の中で最長の区間に属するエッジ画素に基づいて、エッジ画素の列の近似線を取得する。
【０１３９】
ステップＳＴ２０６：
近似線取得部２１５においてエッジ画素の最長の連続区間に基づく近似線が取得されると、次に画素抽出部２１６では、画素抽出部２１３において抽出された全体のエッジ画素の中から、近似線取得部２０５において取得された近似線との誤差が所定の範囲内にあるエッジ画素の列が抽出される。
【０１４０】
ステップＳＴ２０７：
最長の連続区間に基づく近似線との誤差が所定範囲内にあるエッジ画素の列が抽出されると、次に境界線取得部２１７では、画素抽出部２１６において抽出されたエッジ画素の列の近似線に基づいて、マスクの下側の境界線が取得される。
すなわち、画素抽出部２１６において抽出されたエッジ画素の列の近似線（例えば１次関数による直線）を所定のオフセットだけ上方向へシフトしたものが、マスクの下側の境界線として取得される（図２８（Ｂ））。
【０１４１】
ステップＳＴ２０８：
上記の処理によってマスクの上下の境界線が取得されると、次に境界線取得部２０８では、指先から外部を除外するための左右の境界線が取得される。この手法は、例えば、先に説明したステップＳＴ１０８と同様である。
【０１４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、マスクの境界線をエッジ画素の分布に基づいて取得することにより、近似線の計算が必要な場合に比べて処理を簡易化できるため、より高速にマスクを作成することができる。
【０１４３】
他方、本実施形態のように、装置と被写体ＦＧとの接触面が固定の場合には、その位置に対応するマスクの境界線も固定してしまう方法が考えられる。しかしながら、この方法では、装置の組立ての違いや、装置に加えられる衝撃などに応じて、撮像される接触面がばらつく可能性があり、適切なマスクを安定に作成できない。したがって、本実施形態のように、エッジ画素の分布に基づいてマスクの境界線を取得すれば、処理をあまり複雑化することなく、適切なマスクを安定に作成することが可能となる。
【０１４４】
以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記の形態のみに限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。
【０１４５】
第１の実施形態では、中間点の近似線と指幅（第１画素と第２画素との距離）の近似関数に基づいてマスクの境界線を求める方法が例示されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、中間点抽出部２０６において抽出された中間点の列に対応する第１画素の列及び第２画素の列について、それぞれ個別に近似直線を算出しても良い。
【０１４６】
また、第１の実施形態では、中間点の連続区間を求めているが、本発明はこれに限定されない。例えば、画素抽出部２０２で抽出される第１画素の列及び第２画素の列のそれぞれを、図２２に示す区分部２１４、近似線取得部２１５、画素抽出部２１６及び境界線取得部２１７と同様のブロックによって処理すれば、マスクの上側境界線と下側境界線を個々に取得できる。
【０１４７】
上述の実施形態では、エッジ強調処理及びマスク処理を施した後の画像における画素値の合計として評価値Ｅｖを算出しているが、本発明はこれに限定されない。
例えば評価値取得部１０５は、エッジ強調部１０４においてエッジを強調された画像に含まれる全画素のうち、エッジの強度が所定のしきい値を超える画素の数に基づいて、評価値Ｅｖを取得しても良い。図９の分布図からも分かるように、被写体ＦＧを含む画像は被写体ＦＧを含まない画像に比べて強いエッジを多く含んでいる。そのため、エッジ強調処理及びマスク処理を施した後の画像において、あるしきい値より大きい画素値を有する画素（すなわちエッジの強度が所定のしきい値を超える画素）の数を評価値Ｅｖとして取得しても、被写体ＦＧの有無を精度良く判定することが可能である。
また、評価値取得部１０５は、エッジ強調部１０４においてエッジを強調された画像に含まれる全画素のうち、エッジの強度が最も高い画素の値に基づいて、評価値Ｅｖを取得しても良い。具体例を挙げると、図１０（Ｃ）に示す画像において画素値の最大値は'２２５７'、図１０（Ｄ）に示す画像において画素値の最大値は'４２８'になっている。領域特定部１０３により特定された領域で被写体ＦＧの輪郭の影響が十分に排除されているのであれば、上記の例のように、被写体ＦＧの有無に応じて画素値の最大値に大きな差異が生じる。したがって、単純に画素値の最大値（すなわちエッジの強度が最も高い画素の値）に基づいて評価値Ｅｖを取得しても、被写体ＦＧの有無を精度良く判定することが可能である。
【０１４８】
制御部１０は、上述の実施形態のようにコンピュータによってソフトウェア的に実現しても良いし、その少なくとも一部をハードウェアによって実現しても良い。
【０１４９】
上述した実施形態では、生体認証処理（テンプレート登録処理、照合処理など）に利用されるマスクの作成に本発明を適用する例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、種々の被写体を画像から切り出すために用いられるマスクを、簡易な処理で高速に作成する用途に本発明は広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示す図である。
【図２】撮像画像に含まれる血管の像がフィルタリング等の処理によって抽出された中間画像の一例を示す図である。
【図３】マスク作成部において作成されるマスクと、これを用いてマスク処理した中間画像の一例を示す図である。
【図４】撮像画像にエッジ強調処理を施した結果の第１の例を示す図である。
【図５】撮像画像にエッジ強調処理を施した結果の第２の例を示す図である。
【図６】図４，図５に示す撮像画像から被写体を切り出すマスクの例を示す図である。
【図７】図５（Ｂ）に示すエッジ強調処理後の画像から図６（Ｂ）に示すマスクによって被写体の内部を切り出す例を示す図である。
【図８】撮像画像に所定の被写体が含まれる場合と含まれない場合の一例を示す図である。
【図９】図８（Ｃ）に示す被写体を含む撮像画像における画素値の分布と、図８（Ｄ）に示す被写体を含まない撮像画像における画素値の分布とを比較した図である。
【図１０】エッジ強調処理後の画像において、しきい値以下の画素値をゼロにする場合とゼロにしない場合とを比較した図である。
【図１１】図１０に示す画像において、所定のしきい値以下の画素値をゼロにした場合の評価値と、しきい値を設けない場合の評価値とを比較した図である。
【図１２】第１の実施形態に係るマスク作成部の構成の一例を示す図である。
【図１３】第１の実施形態に係る画像処理装置におけるマスクの作成動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】エッジ抽出部によってエッジ抽出された画像の一例を示す図である。
【図１５】図１４に示すエッジ抽出後の画像に対して行われた中間点の抽出処理の一例を示す図である。
【図１６】図１５に示す中間点の列が区分部によって連続区間に区分される例を示す図である。
【図１７】中間点を補間する近似線の一例を示す第１の図である。
【図１８】中間点を補間する近似線の一例を示す第２の図である。
【図１９】ｘ座標を変数とする指幅の近似関数の一例を示す図である。
【図２０】境界線取得部において取得されるマスクの境界線の一例を示す図である。
【図２１】左右の境界線を取得する処理を説明するための図である。
【図２２】第２の実施形態に係る画像処理装置におけるマスク生成部の構成の一例を示す図である。
【図２３】第２の実施形態に係る画像処理装置におけるマスクの作成動作の一例を示すフローチャートである。
【図２４】撮像装置と被写体との接触面を含んだ撮像画像と、そのエッジ抽出後の画像の一例を示す図である。
【図２５】エッジ画素のｙ座標ごとの分布例を示す図である。
【図２６】エッジ画素の計数を行う領域の例を図解した図である。
【図２７】図２６に示す領域をｙ軸に対して平行に移動させながら、その領域内に含まれるエッジ画素を計数した結果の一例を示す図である。
【図２８】第２の実施形態に係る画像処理装置においてマスクの下側の境界線を取得する例を示す図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１０…制御部、２０…光源、３０…光学系、４０…撮像部、５０…操作部、６０…記憶部、１０１…画像取得部、１０２…マスク作成部、１０３…領域特定部、１０４…エッジ強調部、１０５…評価値取得部、１０６…判定部、１０７…登録部、１０８…照合部、１０９…表示処理部、２０１，２１１…エッジ抽出部、２０２，２１３，２１６…画素抽出部、２０３…中間点抽出部、２０４，２１４…区分部、２０５，２１５…近似線取得部、２０６…中間点抽出部、２０７，２０８，２１２，２１７，２１８…境界線取得部、２０９，２１９…マスク生成部。
【図１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２３】
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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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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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