JP2000322559A - 指紋画像データの画質調整方法及び装置 - Google Patents

指紋画像データの画質調整方法及び装置

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JP2000322559A
JP2000322559A JP11131979A JP13197999A JP2000322559A JP 2000322559 A JP2000322559 A JP 2000322559A JP 11131979 A JP11131979 A JP 11131979A JP 13197999 A JP13197999 A JP 13197999A JP 2000322559 A JP2000322559 A JP 2000322559A
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Takeshi Arakawa
武 荒川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ感度のばらつき及び指紋の生体的な相
違に起因する指紋画像データの濃度分布の変動をリアル
タイムに補正する。 【解決手段】 指紋画像を取得するために指紋を走査
し、該指紋を検知するセンサより入力される指紋画像デ
ータの濃度分布を補正することにより指紋画像の画質を
調整する指紋画像データの画質調整装置において、セン
サより入力される指紋画像の濃度の上限値を設定する第
1の設定手段(104、108)と、センサより入力さ
れる指紋画像の濃度の下限値を設定する第2の設定手段
(106、110)と、センサの出力を取り込み、第1
の設定手段及び第2の設定手段により設定された範囲内
で前記センサ出力をアナログ/ディジタル変換するアナ
ログ/ディジタル変換器102と、アナログ/ディジタ
ル変換器の出力を取り込み、該出力に基づいて指紋画像
の濃度分布を求める処理手段20とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋画像を取得す
るために指紋を走査し、該指紋を検知するセンサより入
力される指紋画像データの濃度分布を補正することによ
り指紋画像の画質を調整する指紋画像データの画質調整
方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】指紋照
合装置等において画像センサにより指紋画像を取り込
み、画像処理を行う場合に、画像センサより入力される
指紋画像データの濃度分布は、画像データの処理系の設
定を同一にしても画像センサの感度のばらつき、あるい
は指の生体的な相違により、変動する。この指紋画像デ
ータの濃度分布の変動は、指紋の特徴抽出等の画像処理
において悪影響を及ぼすために補正しておく必要があ
る。指紋画像データを画像センサから取得しこの指紋画
像データをディジタル化して指紋画像の画質を調整する
従来の指紋画像データの画質調整方法及び装置にあって
は、センサの感度及び指紋画像の濃淡バラツキをリアル
タイムに調整することはできなかった。
【0003】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、センサ感度のばらつき及び指紋の生体的な
相違に起因する指紋画像データの濃度分布の変動をリア
ルタイムに補正することができる指紋画像データの画質
調整方法及び装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載の発明は、指紋画像を取得するために
指紋を走査し、該指紋を検知するセンサより入力される
指紋画像データの濃度分布を補正することにより指紋画
像の画質を調整する指紋画像データの画質調整方法にお
いて、前記センサより力される指紋画像の濃度の上限値
及び下限値を初期設定して最初の走査を行い、該最初の
走査により前記センサから入力された指紋画像の濃度分
布から背景平均レベル及び最少濃度レベルを算出し、前
記背景平均レベルを前記指紋画像の濃度の上限値とし、
かつ前記最少濃度レベルを指紋画像の濃度の下限値とし
て設定することにより2番目以降における指紋の走査に
より得られる指紋画像の濃度分布を補正することを特徴
とする。
【0005】請求項1に記載の発明によれば、指紋画像
を取得するために指紋を走査し、該指紋を検知するセン
サより入力される指紋画像データの濃度分布を補正する
ことにより指紋画像の画質を調整する指紋画像データの
画質調整方法において、前記センサより入力される指紋
画像の濃度の上限値及び下限値を初期設定して最初の走
査を行い、該最初の走査により前記センサから入力され
た指紋画像の濃度分布から背景平均レベル及び最少濃度
レベルを算出し、前記背景平均レベルを前記指紋画像の
濃度の上限値とし、かつ前記最少濃度レベルを指紋画像
の濃度の下限値として設定することにより2番目以降に
おける指紋の走査により得られる指紋画像の濃度分布を
補正するようにしたので、指紋を検知するセンサの感度
のばらつき及び指紋の生体的な相違に起因する指紋画像
データの濃度分布の変動をリアルタイムに補正すること
ができる。
【0006】また請求項2に記載の発明は、指紋画像を
取得するために指紋を走査し、該指紋を検知するセンサ
より入力される指紋画像データの濃度分布を補正するこ
とにより指紋画像の画質を調整する指紋画像データの画
質調整装置において、前記センサより入力される指紋画
像の濃度の上限値を設定する第1の設定手段と、前記セ
ンサより入力される指紋画像の濃度の下限値を設定する
第2の設定手段と、前記センサの出力を取り込み、前記
第1の設定手段及び第2の設定手段により設定された範
囲内で前記センサ出力をアナログ/ディジタル変換する
アナログ/ディジタル変換器と、前記アナログ/ディジ
タル変換器の出力を取り込み、該出力に基づいて指紋画
像の濃度分布を求める処理手段とを有することを特徴と
する。
【0007】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の指紋画像データの画質調整装置において、前記処理手
段は、前記指紋の最初の走査により前記センサから入力
された指紋画像の濃度分布から背景平均レベル及び最少
濃度レベルを算出し、前記背景平均レベルを前記指紋画
像の濃度の上限値とし、かつ前記最少濃度レベルを指紋
画像の濃度の下限値として前記第1、第2の設定手段に
与えることを特徴とする。
【0008】請求項2、3に記載の発明によれば、指紋
を検知するセンサより入力される指紋画像の濃度の上限
値を設定する第1の設定手段と、前記センサより入力さ
れる指紋画像の濃度の下限値を設定する第2の設定手段
と、前記センサの出力を取り込み、前記第1の設定手段
及び第2の設定手段により設定された範囲内で前記セン
サ出力をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディ
ジタル変換器と、前記アナログ/ディジタル変換器の出
力を取り込み、該出力に基づいて指紋画像の濃度分布を
求める処理手段とを有するので、指紋を検知するセンサ
の感度のばらつき及び指紋の生体的な相違に起因する指
紋画像データの濃度分布の変動をリアルタイムに補正す
ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る指
紋画像データの画質調整装置の構成を図1に示す。図1
において、本実施の形態に係る指紋画像データの画質調
整装置は、指紋を検知するセンサ10と、センサ12の
検知出力を取り込み、アナログ/ディジタル変換するア
ナログ/ディジタル(以下、A/Dと記す。)変換処理部
14と、A/D変換処理部14の出力を取り込み、この
出力に基づいて指紋画像の濃度分布を求める処理部20
とを有する。
【0010】A/D変換処理部14は、処理部20(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ッセサ)から指定された設定値
を記憶し、センサ12から入力された指紋画像データで
あるアナログ信号を記憶された設定値に基づいて、A/
D変換してデジタル化された指紋画像データを処理部2
0に出力する。点線で囲まれたブロック10に示すよう
にセンサ12とA/D変換処理部14はLSI化され、
一体化されたデバイスとして構成されている。尚、処理
部20は、本発明の処理手段に相当する。
【0011】次にA/D変換処理部14の具体的構成を
図2に示す。A/D変換処理部14は、センサ12の出
力を増幅する増幅器100と、A/D変換器102と、
A/D変換器102にA/D変換時のディジタル値の上
限値を保持する上限レジスタ104と、A/D変換時の
ディジタル値の下限値を保持する下限レジスタ106
と、上限レジスタ104に保持されているディジタル値
の上限値のデータをディジタル/アナログ(以下、D/
Aと記す。)変換する上限D/A変換器108と、下限
レジスタ106に保持されているディジタル値の下限値
のデータをD/A変換する下限D/A変換器110とを
有している。尚、上限レジスタ104及び上限D/A変
換器108は本発明の第1の設定手段に、下限レジスタ
106及び下限D/A変換器110は本発明の第2の設
定手段に、それぞれ相当する。
【0012】上記構成において、センサ12から出力さ
れるアナログ信号(指紋画像データ)は増幅器100で
増幅され、A/D変換器102に入力される。一方、
上限レジスタ104、下限レジスタ106には、処理部
20からアナログ信号をA/D変換する際の上限値、下
限値が与えられる。上限D/A変換器108は上限レジ
スタ104に保持された上限値のデータをD/A変換し
て、A/D変換器102に設定する。
【0013】また下限D/A変換器110は、下限レジ
スタ106に保持された下限値のデータをD/A変換し
て、A/D変換器102に設定する。A/D変換器10
2は、上限D/A変換器108、下限D/A変換器11
0により設定された上限値200と下限値202に基づ
いて、増幅器100により増幅されたアナログ信号(指
紋画像データ)204をデジタル信号に変換する。例え
ば、デフォルト値として上限レジスタ104の内容は
「255」で下限レジスタ106の内容は「0」、上限
D/A変換器108の出力は2V、下限D/A変換器1
10の出力は0Vとすると、A/D変換器102に入力
されるアナログ信号204は、0〜2Vの範囲で信号レ
ベルに応じてディジタル値「0」から「255」の範囲
の値に変換される。
【0014】図1、2に示した本発明の実施の形態に係
る指紋画像データの画質調整装置の動作を図3乃至図6
を参照して具体的に説明する。図1に示したセンサの画
素数は、例えば320×320画素である。センサ12
から出力される指紋画像データとしてのアナログ信号は
0Vから2Vになるように増幅器100により適度に増
幅調整されて、A/D変換器102に入力される。
【0015】まず最初にプリ走査(最初の走査)を行う
ため、処理部20からA/D変換のデフォルト値が上限
レジスタ104及び下限レジスタ106に供給される。
本実施の形態では、上限レジスタ104に上限値「25
5」、下限レジスタ106に下限値「0」を供給する。
A/D変換器102は、上限レジスタ104及び下限レ
ジスタ106により設定された上限値及び下限値に基づ
いて、センサ12から増幅器100を介して出力される
アナログ信号204をA/D変換し、処理部20にて濃
度頻度分布(以下、ヒストグラフと記す。)を算出す
る。この結果、センサ12の感度のバラツキにより、図
3に示すヒストグラフ301,302,303が得られ
る。
【0016】このようにA/D変換の設定値が同じであ
ると、同一の指紋画像でも異なるデータが得られ、その
後の指紋特徴処理に悪影響となる。一般的に、指紋画像
は隆線部と背景部からなり、大凡面積的には50%強が
背景部で、その濃度レベル分布は平均レベルを中心にほ
ぼ正規分布している。隆線部のレベルは、生体的な相違
により指紋とセンサの密着度がいろいろ異なり、広い範
囲に分布して、図3及び図4に示すようなヒストグラフ
が得られる。
【0017】しかし、本発明の実施の形態ではこのヒス
トグラフ301、302、303から各々の背景平均レ
ベル307、308、309及び最少濃度レベル30
4、305、306を算出して、背景平均レベル30
7、308、309を上限値、最少濃度レベル304、
305、306を下限値として、各々を上限レジスタ1
04、下限レジスタ106に設定して、メイン走査を行
うことにより、図5に示すように上限値、下限値で正規
化されたデータを得ることができる。
【0018】図4に同一のセンサにおいて異なる指の指
紋から得られる指紋データの典型的なヒストグラフを示
す。同図において、グラフ401はコントラストの高い
指紋、グラフ402は普通のコントラストの指紋、グラ
フ403はコントラストの低い指紋のデータを表してい
る。この場合、同じ背景平均レベル407を上限値とし
て、グラフ401、402、403の最小濃度レベル4
04、405、406を下限値として、各々を上限レジ
スタ104、下限レジスタ106に設定して、メイン走
査を行うことにより、図6に示すように上限値、下限値
で正規化された指紋画像の濃度頻度分布を示すデータを
得ることができる。
【0019】また指紋画像の濃度頻度分布における背景
平均レベルの算出は、電源が投入された初期化処理時に
指が画像センサ上に置かれていない状態下で検出するこ
とにより、より正確に行うことができ且つプリ走査の算
出処理時間を削減することができる。本実施の形態で
は、背景レベルを高いレベルとして説明したが、指紋画
像データとしてのアナログ信号の極性が本実施の形態と
反対の場合は、背景レベルを低いレベルとし、指紋画像
データとしてのアナログ信号を高いレベルに置き換える
ことができる。
【0020】また、センサ12としてCCDセンサのビ
デオ回路のようにAGC(自動利得制御)回路により、
背景レベルを追従することができる場合は、上限値また
は下限値のみを設定するだけで同じ機能を実現すること
ができる。このようにして画像センサの感度のばらつき
及び指の生体的な相違による指紋画像データの変動を極
小に抑制して、且つ正規化できるので、指紋画像データ
の入力後の指紋特徴処理を精度良く、行うことができ
る。また、1回のプリ走査と簡単な演算処理により、指
紋画像データの濃度分布の最適なパラメータを設定する
ことができるので、画像処理を高速にリアルタイム処理
を行うのに適している。更に、本実施の形態に係る指紋
画像データの画質調整装置は回路構成が簡単であるの
で、LSI化が可能である。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項1に記載
の発明によれば、指紋画像を取得するために指紋を走査
し、該指紋を検知するセンサより入力される指紋画像デ
ータの濃度分布を補正することにより指紋画像の画質を
調整する指紋画像データの画質調整方法において、前記
センサより入力される指紋画像の濃度の上限値及び下限
値を初期設定して最初の走査を行い、該最初の走査によ
り前記センサから入力された指紋画像の濃度分布から背
景平均レベル及び最少濃度レベルを算出し、前記背景平
均レベルを前記指紋画像の濃度の上限値とし、かつ前記
最少濃度レベルを指紋画像の濃度の下限値として設定す
ることにより2番目以降における指紋の走査により得ら
れる指紋画像の濃度分布を補正するようにしたので、指
紋を検知するセンサの感度のばらつき及び指紋の生体的
な相違に起因する指紋画像データの濃度分布の変動をリ
アルタイムに補正することができる。
【0022】また請求項2、3に記載の発明によれば、
指紋を検知するセンサより入力される指紋画像の濃度の
上限値を設定する第1の設定手段と、前記センサより入
力される指紋画像の濃度の下限値を設定する第2の設定
手段と、前記センサの出力を取り込み、前記第1の設定
手段及び第2の設定手段により設定された範囲内で前記
センサ出力をアナログ/ディジタル変換するアナログ/
ディジタル変換器と、前記アナログ/ディジタル変換器
の出力を取り込み、該出力に基づいて指紋画像の濃度分
布を求める処理手段とを有するので、指紋を検知するセ
ンサの感度のばらつき及び指紋の生体的な相違に起因す
る指紋画像データの濃度分布の変動をリアルタイムに補
正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る指紋画像データの
画質調整装置の全体構成の概略を示すブロック図。
【図2】 図1に示した指紋画像データの画質調整装置
におけるA/D変換処理部の具体的構成を示すブロック
図。
【図3】 指紋画像データの濃度頻度分布の一例を示す
特性図。
【図4】 指紋画像データの濃度頻度分布の他の例を示
す特性図。
【図5】 図3の濃度頻度分布特性を濃度の上限値及び
下限値により正規化して得られる特性図。
【図6】 図4の濃度頻度分布特性を濃度の上限値及び
下限値により正規化して得られる特性図。
【符号の説明】
12 センサ 14 A/D変換処理部 20 処理部(処理手段) 100 増幅器 102 A/D変換器 104 上限レジスタ(第1の設定手段) 106 下限レジスタ(第2の設定手段) 108 上限D/A変換器(第1の設定手段) 110 下限D/A変換器(第2の設定手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 指紋画像を取得するために指紋を走査
    し、該指紋を検知するセンサより入力される指紋画像デ
    ータの濃度分布を補正することにより指紋画像の画質を
    調整する指紋画像データの画質調整方法において、 前記センサより入力される指紋画像の濃度の上限値及び
    下限値を初期設定して最初の走査を行い、該最初の走査
    により前記センサから入力された指紋画像の濃度分布か
    ら背景平均レベル及び最少濃度レベルを算出し、前記背
    景平均レベルを前記指紋画像の濃度の上限値とし、かつ
    前記最少濃度レベルを指紋画像の濃度の下限値として設
    定することにより2番目以降における指紋の走査により
    得られる指紋画像の濃度分布を補正することを特徴とす
    る指紋画像データの画質調整方法。
  2. 【請求項2】 指紋画像を取得するために指紋を走査
    し、該指紋を検知するセンサより入力される指紋画像デ
    ータの濃度分布を補正することにより指紋画像の画質を
    調整する指紋画像データの画質調整装置において、 前記センサより入力される指紋画像の濃度の上限値を設
    定する第1の設定手段と、 前記センサより入力される指紋画像の濃度の下限値を設
    定する第2の設定手段と、 前記センサの出力を取り込み、前記第1の設定手段及び
    第2の設定手段により設定された範囲内で前記センサ出
    力をアナログ/ディジタル変換するアナログ/ディジタ
    ル変換器と、 前記アナログ/ディジタル変換器の出力を取り込み、該
    出力に基づいて指紋画像の濃度分布を求める処理手段と
    を有することを特徴とする指紋画像データの画質調整装
    置。
  3. 【請求項3】 前記処理手段は、前記指紋の最初の走査
    により前記センサから入力された指紋画像の濃度分布か
    ら背景平均レベル及び最少濃度レベルを算出し、前記背
    景平均レベルを前記指紋画像の濃度の上限値とし、かつ
    前記最少濃度レベルを指紋画像の濃度の下限値として前
    記第1、第2の設定手段に与えることを特徴とする請求
    項2に記載の指紋画像データの画質調整装置。
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