JP2010026571A - Image processor and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、重複部分のある部分画像を重ね合わせて合成画像を生成する画像処理装置及び画像処理方法に関するものである。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method, and more particularly to an image processing apparatus and an image processing method for generating a composite image by superimposing partial images having overlapping portions.
指の指紋を認証する指紋認証装置においては、指紋の読み取りのためにスイープ型のセンサが用いられ、そのセンサの読み取り部に対して指を移動させることにより小画像(すなわち、指紋の部分画像(フレーム))が順次出力される。また、指紋認証装置においては、スイープ型センサから順次出力される指紋の部分画像の最適な重ね合わせ画素ライン(合成画素ライン)を探索し、最適な重ね合わせ画素ライン(合成画素ライン)にて部分画像を重ね合わせて指紋画像を構築する画像処理装置が備えられている。構築された指紋画像は、登録時には登録画像として保存され、認証時には認証画像として保存され、その認証画像と登録画像とが同一であるか否かが判定される。特許文献1には、このような画像処理装置を備える指紋認証装置の具体例が記載されている。以下に、特許文献1に記載された画像処理装置及びそれを備える指紋認証装置を図1乃至3を参照しつつ説明する。
In a fingerprint authentication device for authenticating a fingerprint of a finger, a sweep type sensor is used for reading the fingerprint, and a small image (that is, a partial image of the fingerprint ( Frames)) are output sequentially. In the fingerprint authentication device, the optimum overlapping pixel line (synthesized pixel line) of the partial image of the fingerprint sequentially output from the sweep type sensor is searched for, and the part is detected by the optimum overlapping pixel line (synthesized pixel line). An image processing apparatus for constructing a fingerprint image by superimposing images is provided. The constructed fingerprint image is stored as a registered image at the time of registration and is stored as an authentication image at the time of authentication, and it is determined whether or not the authentication image and the registered image are the same.
図1は、特許文献1に記載された指紋認証装置100の構成図である。指紋認装置100は、センサ101、画像処理装置102及び認証回路103から構成されている。センサ101は、縦幅が0.5〜5mm程度の細長い読み取り部(図示せず)を有し、読み取り部によって読み取られた指紋の部分画像をデータとして画像処理装置102に供給する。認証回路103は、画像処理装置102に指紋全体の合成画像が蓄積されたときに、かかる指紋全体の合成画像を用いて指紋認証を行う。
FIG. 1 is a configuration diagram of a
画像処理装置102は、部分画像メモリ11、合成画素ライン算出回路12及び合成画像メモリ13から構成されている。部分画像メモリ11は、センサ101に接続し、センサ101から周期的に供給される指紋の部分画像を蓄積する。また、部分画像メモリ11には、合成画素ライン算出回路12及び合成画像メモリ13が接続されている。合成画素ライン算出回路12は、部分画像メモリ11から供給される現フレームと、現フレームよりも時間的に前、すなわち、1フレーム前に供給される前フレームとを画素ごとに比較し、両フレームが最も類似して重なっているときの現フレームにおける前フレームとの重なり開始の画素ラインを合成画素ラインとして算出する。更に、合成画像メモリ13には、認証回路103が接続されている。
The
また、合成画素ライン算出回路12は、重ね合わせ回路12a、画素選択回路12b、画素比較回路12c及び画素ライン決定回路12dから構成されている。重ね合わせ回路12bは、入力された画像の1フレーム前の前フレームと現在のフレームである現フレームとを縦方向に重ね合わせて重なり部分の画像を抽出する。画素選択回路12bは重ね合わせ回路12aに接続され、前フレームと現フレームとの輝度レベルの差分を取るべき画素を選択する。画素比較回路12cは重ね合わせ回路12a及び画素選択回路12bに接続され、画素選択回路12bが選択した画素の輝度レベルの差分を取り、その累計値と重ね合わせ画素ラインが異なる場合における画素の輝度レベルの差分の累計値とを比較する。画素ライン決定回路12dは画素比較回路12cに接続され、画素比較回路12cの結果に基づいて当該差分の累計値が最小になる重ね合わせ画素ラインを決定する。
The composite pixel
図2は、図1の合成画素ライン算出回路12の動作を示す処理フロー図である。ここでは、フレームの縦方向の重ね合わせ処理について説明するが、横方向についても同様の処理が行われている。
FIG. 2 is a processing flowchart showing the operation of the composite pixel
処理が開始されると、前フレームと現フレームとの重ね合わせ画素ラインAがゼロ(A=0)に設定される(ステップS1)。重ね合わせ画素ラインA=0の場合は、前フレームと現フレームとが完全に重なった状態を示す。また、重ね合わせ画素ラインAの値が1加算(A=A+1)された場合は、現フレームに対して前フレームの重ね合わせ画素ラインAを1画素ライン分のみ下方向に移動させた状態を示す。更に加算された場合は、上述した1画素ライン分のみ下方向に移動させた状態から更に下方向に移動させた状態を示す。重ね合わせ画素ラインAが決定すると(ステップS2)、合成画素ライン算出回路12は前フレームとの間で輝度レベルの差分を算出すべき現フレームの画素であるか否かを判定する(ステップS3)。これは、現フレームの画素順に判定され、重ね合わせ画素ラインAで定まる現フレームと前フレームとの重なり部分内の画素だけについて画素の輝度レベルの差分を算出するための判定である。輝度レベルの差分を算出する画素である場合は輝度レベルの差分を求め(ステップS4)、輝度レベルの差分を算出する画素でない場合はステップS6へ進む。
When the process is started, the overlapping pixel line A between the previous frame and the current frame is set to zero (A = 0) (step S1). When the overlapping pixel line A = 0, the previous frame and the current frame are completely overlapped. In addition, when the value of the overlap pixel line A is incremented by 1 (A = A + 1), the overlap pixel line A of the previous frame is moved downward by one pixel line with respect to the current frame. Indicates. When the values are further added, a state in which only one pixel line described above is moved downward is shown as being further moved downward. When the overlapping pixel line A is determined (step S2), the composite pixel
合成画素ライン算出回路12は、求めた輝度レベルの差を累計に加算し(ステップS5)、更に重なり部分の処理が終了したか否かを判定する(ステップS6)。また、合成画素ライン算出回路12は、重なり部分の処理が終了していなければステップS3に戻り、重なり部分の処理が終了していれば、合成画素ライン算出回路13は算出した累計と過去の累計結果とを比較する(ステップS7)。算出した累計が過去の累計結果より小さい場合に、合成画素ライン算出回路12はそのときの重ね合わせ画素ラインAを合成画素ラインとして更新する(ステップS8)。現フレームと前フレームとの重ね合わせが終了したときに、重ね合わせ画素ラインAがM−1(M:フレームの縦の画素数)であれば(ステップS9)、合成画素ライン算出回路12は、処理動作を終了する。一方で、重ね合わせ画素ラインAがM−1に達していなければ、合成画素ライン算出回路12は、Aに1を加算して(ステップS10)、ステップS2に戻り、ステップS2からステップS9までの動作を繰り返す。
The composite pixel
図3は、合成画素ライン算出回路12の動作説明図である。図3では処理手順の概略として、フレームのサイズが8×8画素の場合を示している。合成画素ライン算出回路12は、処理が開始されると処理(1)で重ね合わせ画素ラインAをゼロ(A=0)に設定し、前フレームと現フレームとの重なり部分の画素の輝度レベルの差を算出し、算出した輝度レベル差を累計する。このときの累計結果を40とすると、合成画素ライン算出回路12はこの累計結果の40を過去の累計結果として保持する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the composite pixel
次の処理(2)において、合成画素ライン算出回路12は重ね合わせ画素ラインAに1を加算してA=1とし、処理(1)と同様にして重ね合わせ画素ラインA=1のときの輝度レベルの差分の累計を算出する。このときの輝度レベルの差分の累計結果が45とすると、前回の累計結果(40)より今回の累計結果(45)が大きいため、合成画素ライン算出回路12は過去の累計結果を更新せず、重ね合わせ画素ラインA=0の累計結果を継続して保持する。更に、合成画素ライン算出回路13は、次の処理(3)においても同様にして輝度レベルの差分の累計を行う。重ね合わせ画素ラインA=2での輝度レベルの差分の累計結果が30とすると、過去の累計結果よりも小さいため、合成画素ライン算出回路12はこの累計結果(30)を過去の累計結果として更新して保持し、同時に重ね合わせ画素ラインA=2を合成画素ラインとして保持する。合成画素ライン算出回路12は、上述した処理をA=7(処理(8))まで繰り返し、最小の累計結果が保持されている重ね合わせ画素ラインA(図3の場合は、A=3)を、再構築画像の合成画素ラインとして出力する。
しかしながら、上述した画像処理装置102における合成画素ライン算出回路12は、すべて画素ラインに対して順番に画素の輝度レベルの差分の累計を行い、過去の累計結果と比較している。このため、入力されるフレームのサイズが大きくなった場合に、当該差分の累計を行う画素が増加して処理量が増大し、合成画像の生成が完了するまでの時間が長くなるという問題があった。また、処理時間を短縮するために当該差分の累計を行う画素を削減するという方法も考えられるが、そのように画素を削減するとフレーム間の重ね合わせの精度が悪くなる。
However, the composite pixel
本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、部分画像等の小画像から合成画像を生成する画像処理において、重ね合わせの精度を低下されることなく、合成画像の生成の処理時間を短縮することができる画像処理装置及び画像処理方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the image processing for generating a composite image from a small image such as a partial image, the processing for generating the composite image without reducing the accuracy of superposition An image processing apparatus and an image processing method capable of reducing time are provided.
上述した課題を解決するために、本発明の画像処理装置は、入力された1のフレームの小画像における重ね合わせ画素ラインを順次変化させて指定する重ね合わせライン指定手段と、重ね合わせライン指定手段によって指定された重ね合わせ画素ライン各々について1のフレームの小画像と1のフレームより前のフレームの小画像との重ね合わせ部分の画素ごとの輝度レベルの差分の累計を算出する累計算出手段と、累計算出手段によって算出された累計結果の値が最小となる重ね合わせ画素ラインで1のフレームの小画像と前のフレームの小画像とを合成して合成画像を生成する画像合成手段と、画像合成手段によって生成された合成画像の重ね合わせ画素ラインに応じて予測重ね合わせ画素ラインを指定する予測手段と、を備え、重ね合わせライン指定手段は、次に入力された1のフレームの小画像の重ね合わせ画素ラインを、予測手段によって指定された予測重ね合わせ画素ラインから離れるほど大きく間引いて指定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an image processing apparatus according to the present invention includes a superimposition line designating unit that sequentially designates superposition pixel lines in a small image of one input frame, and a superposition line designating unit. A total calculation means for calculating a total of luminance level differences for each pixel in a superimposed portion between a small image of one frame and a small image of a frame before one frame for each of the overlapping pixel lines designated by Image combining means for combining the small image of one frame and the small image of the previous frame with the overlapping pixel line that minimizes the value of the cumulative result calculated by the cumulative calculation means; Prediction means for designating a predicted overlapping pixel line according to the overlapping pixel line of the composite image generated by the means, and Allowed line designating means, superimposing the pixel line of small image of the next one frame is input, and wherein the specifying thins significantly as the distance from the predicted overlay pixel line is designated by the prediction means.
また、上述した課題を解決するために、本発明の画像処理方法は、入力された1のフレームの小画像における重ね合わせ画素ラインを順次変化させて指定する重ね合わせライン指定ステップと、重ね合わせライン指定ステップにおいて指定された重ね合わせ画素ライン各々について1のフレームの小画像と1のフレームより前のフレームの小画像との重ね合わせ部分の画素ごとの輝度レベルの差分の累計を算出する累計算出ステップと、累計算出ステップにおいて算出された累計結果の値が最小となる重ね合わせ画素ラインで1のフレームの小画像と前のフレームの小画像とを合成して合成画像を生成する画像合成処理と、画像合成ステップにおいて生成された合成画像の重ね合わせ画素ラインに応じて予測重ね合わせ画素ラインを指定する予測ステップと、を備え、重ね合わせライン指定ステップでは、次に入力された1のフレームの小画像の重ね合わせ画素ラインを、予測ステップによって指定された予測重ね合わせ画素ラインから離れるほど大きく間引いて指定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an image processing method according to the present invention includes a superposition line designation step for sequentially designating superposition pixel lines in a small image of one input frame, and a superposition line. Cumulative calculation step of calculating the sum of the luminance level differences for each pixel in the overlapping portion between the small image of one frame and the small image of the frame before the one frame for each of the overlapping pixel lines specified in the specifying step And an image synthesis process for generating a synthesized image by synthesizing the small image of one frame and the small image of the previous frame with the overlapping pixel line that minimizes the value of the cumulative result calculated in the cumulative calculation step; Specify the predicted overlap pixel line according to the overlap pixel line of the composite image generated in the image composition step Measurement step, and in the overlay line designation step, the overlap pixel line of the small image of the next inputted one frame is thinned out and specified as the distance from the prediction overlap pixel line designated by the prediction step increases. It is characterized by doing.
本発明の画像処理装置によれば、入力された1のフレームの小画像の重ね合わせラインを、予測された予測重ね合わせ画素ラインから離れるほど大きく間引いて指定することによって、小画像から合成画像を生成する画像処理において、フレーム間の重ね合わせの精度を低下させることなく合成画像生成の処理時間を短縮することができる。 According to the image processing apparatus of the present invention, the composite image can be extracted from the small image by designating the superposed line of the small image of the inputted one frame so as to be farther away from the predicted predicted superposed pixel line. In the image processing to be generated, it is possible to shorten the processing time for generating a composite image without reducing the accuracy of overlay between frames.
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図2は、指紋認証装置200の構成図である。指紋認証200は、センサ201、画像処理装置202及び認証回路203から構成されている。センサ201は、縦幅が0.5〜5mm程度の細長い読み取り部(図示せず)を有し、読み取り部によって読み取られた小画像(すなわち、指紋の部分画像(フレーム))をデータとして画像処理装置202に入力する。認証回路203は、画像処理装置202に指紋全体の合成画像が蓄積されたときに、かかる指紋全体の合成画像を用いて指紋認証を行う。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
画像処理装置202は、部分画像メモリ41、合成画素ライン算出回路42及び合成画像メモリ43から構成されている。部分画像メモリ41は、センサ201に接続し、センサ201から周期的に入力される指紋の部分画像を蓄積する。また、部分画像メモリ41には、合成画素ライン算出回路42及び合成画像メモリ43が接続されている。合成画素ライン算出回路42は、部分画像メモリ41から与えられる現フレームと、現フレームよりも1フレームだけ前の前フレームとを画素ごとに比較し、両フレームが最も類似して重なっているときの現フレームにおける前フレームとの重なり開始の画素ラインを合成画素ライン(すなわち、最適な重ね合わせ画素ライン)として算出する。更に、合成画像メモリ43には、認証回路203が接続されている。
The
また、合成画素ライン算出回路42は、重ね合わせ回路44、画素選択回路45、画素比較回路46、画素ライン決定回路47及び画素ライン予測回路50から構成されている。重ね合わせ回路44は、部分画像メモリ41に接続され、部分画像メモリ41に保持された現在の部分画像である現フレームと、時間的に過去の部分画像である前フレームとを、重ね合わせ画素ラインの初期値INIに従って重ね合わせを実施し、当該重ね合わせによる重なり部分の画像を抽出する。重ね合わせ回路44の出力端子には画素選択回路45及び画素比較回路46が接続されている。画素選択回路46は、前フレームと現フレームとの輝度レベルの差分を取るべき画素を選択する。画素比較回路46は、画素選択回路45が選択した画素ごとの輝度レベルの差分を取り、その累計値と重ね合わせ画素ラインが異なる場合における画素ごとの輝度レベルの差分の累計値とを比較する。また、画素比較回路46は、上述した画素ごとの輝度レベルの差分の累計結果が前の重ね合わせ画素ラインで算出した過去の累計結果を越えた時点で、その重ね合わせ画素ラインに対する累計処理を終了する。
The combined pixel
画素ライン決定回路47は、画素比較回路46に接続されている。画素ライン決定回路47は、画素比較回路46の結果に基づいて画素ごとの輝度レベルの差分の累計値が最小になる重ね合わせ画素ラインを決定する。更に、画素ライン決定回路47は、当該決定された重ね合わせ画素ラインの画素ライン信号(以下、予測合成画素ラインLINと称する)と共に有効信号VALを画素ライン予測回路50に供給する。また、画素ライン決定回路47は、合成画素ラインLINを合成画像メモリ43にも供給する。
The pixel
画素ライン予測回路50は、重ね合わせ回路44及び画素ライン決定回路47に接続している。画素ライン予測回路50は、合成画素ラインLINの変化速度を検出することにより、前フレームの相対的な移動速度から現フレームの合成画素ラインを予測する。更に、画素ライン予測回路50は、当該合成画素ラインの予測結果を重ね合わせ画素ラインの初期値INIとして重ね合わせ回路44に供給する。
The pixel
図5に示されているように、画素ライン予測回路50は、2つのセレクタ(SEL)51、52と、2つのレジスタ(REG)53、54と、減算器55と、加算器56と、範囲判定部57とから構成されている。図5に示された構成によって、画素ライン決定回路47から供給される合成画素ラインLINは、セレクタ51の第1入力端子に入力され、更にセレクタ51を介してレジスタ53に供給される。
As shown in FIG. 5, the pixel
レジスタ53の出力端子は、セレクタ51の第2入力端子及びセレクタ52の第1入力端子に接続されている。すなわち、レジスタ53によって保持された合成画素ラインLINは、セレクタ52を介してレジスタ54に供給される。レジスタ54の出力端子は、セレクタ52の第2入力端子に接続されている。なお、セレクタ51、52は、画素ライン決定回路47から供給される有効信号VALによって合成画素ラインLINが有効であることが示された場合に、第1入力端子から供給される合成画素ラインLINを選択する。また、レジスタ53、54は、フレームに対応するクロック信号によって、それぞれに接続されているセレクタ51、52の出力を保持する。
The output terminal of the
レジスタ53、54は、減算器55に接続されている。また、レジスタ53及び減算器55は加算器56に接続されている。かかる構成によって、レジスタ53に保持された1フレーム前の合成画素ラインLIN及びレジスタ54に保持された2フレーム前の合成画素ラインLINは、減算器55によってその差分が取られる。更に、減算器55の減算結果と、レジスタ53によって保持された1フレーム前の合成画素ラインLINとが、加算器56によって加算される。加算器56には範囲判定部が接続されている。加算器56のおける加算結果は、予測結果信号(以下、予測値PREと称する)として範囲判定部57に供給される。
The
範囲判定部57は、加算器56から出力される予測値PREがフレームの縦方向又は横方向の範囲内の値であるか否かを判定する。加算器56から出力される予測値PREがフレームの範囲外である場合には、範囲判定部57は加算器から供給される予測値PREを修正する。範囲判定部57は、加算器から供給される予測値PRE又はそれに応じて修正した値を重ね合わせ画素ラインの初期値INIとし、重ね合わせ回路44に供給する。すなわち、初期値INIが、画素ライン予測回路50によって予測された予測重ね合わせ画素ライン(以下、予測合成画素ラインとも称する)である。具体的には、予測値PREがゼロ(PRE=0)乃至フレームの縦方向又は横方向の画素数Mからマイナス1の値(PRE=M−1)の間の場合に、範囲判定部57は、その値を初期値INIとして重ね合わせ回路44に供給する。また、予測値PREが負の場合に、範囲判定部57は、ゼロ(INI=0)を出力する。更に、予測PREがM以上の場合に、範囲判定部57は、フレーム数Mからマイナス1(INI=M−1)を出力する。
The
重ね合わせ回路44は、画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインから順番にすべての画素において重ね合わせを実施せずに、図6に示されているように予測合成画素ラインの近辺においては密に重ね合わせを実施し、予測合成画素ラインから離間するにつれて粗に重ね合わせを実施する。すなわち、予測合成画素ラインから離れるほど大きく間引いて重ね合わせ画素ラインを順次変化させて指定し、現フレームと前フレームとの重ね合わせを実施する。具体的には、重ね合わせ回路44は、画素ライン予測回路50によって予測合成画素ライン及び当該予測合成画素ラインから1、2、4、7、11、15画素数だけ離間した画素ラインにおいて重ね合わせを実施し、当該予測合成画素ラインから3、5、6、8、9、10、12、13、14画素数だけ離間した画素ラインにおいては重ね合わせを実施しない。すなわち、重ね合わせ回路44は、予測合成画素ラインに応じて選択的に重ね合わせを行う画素を決定する。なお、重ね合わせを実施する画素ラインは上述した画素ラインに限られることはなく、適宜変更することができる。また、図6は、画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインから15画素数以内の重ね合わせ画素ラインを示しているが、予測合成画素ラインから15画素より離間した場合にも当該予測合成画素ラインから離間するほど、重ね合わせ画素ラインは間引かれて指定される。
The
図7は、フレームサイズが縦方向16画素の場合において、予測合成画素ラインを1画素ずつ変化させたときの重ね合わせを実施する画素ラインの分布を示している。図7の最も左側の列は、画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインがゼロ(INI=0)の場合の重ね合わせ画素ラインの分布を示している。一方で、図7の最も右側の列は、画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインが15(INI=15)の場合の重ね合わせ画素ラインの分布を示している。図7に示された重ね合わせ分布に基づいて、各予測合成画素ラインにおける重ね合わせ順序を下記の表1に示す。
FIG. 7 shows a distribution of pixel lines for performing superposition when the predicted synthesized pixel line is changed pixel by pixel when the frame size is 16 pixels in the vertical direction. The leftmost column in FIG. 7 shows the distribution of overlapping pixel lines when the predicted synthesized pixel line predicted by the pixel
表1に示されているように、各予測合成画素ラインにおいて、重ね合わせ回路44は当該予測合成画素ラインにおいて重ね合わせを実施し、その後、フレームの重ね合わせの基準となる重ね合わせ画素ラインAを昇順に変化させて重ね合わせを実施する。重ね合わせ画素ラインAがフレーム数のマイナス1(M−1)に到達すると、重ね合わせ回路44は重ね合わせ画素ラインAを最小値から予測された予測合成画素ラインまで昇順に変化させて重ね合わせを実施する。すなわち、重ね合わせ回路44は、予測合成画素ラインからライン順番に変化させる。なお、表1においては、昇順に重ね合わせ画素ラインAを変化されているが、重ね合わせ画素ラインAを降順(すなわち、上述したライン順の逆の順番)に変化さても良い。
As shown in Table 1, in each prediction synthesis pixel line, the
図8は、フレームサイズが縦方向16画素、横方向8画素であって、表1の予測合成画素ライン(初期値)INI=0、INI=8、INI=15の場合に、実際に重ね合わせによる評価を実施する画素ラインをM−1番目のフレームに表わしたフレームの状態を示している。図8に示されているように、画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインの近辺においては密に重ね合わせを実施し、予測した合成画素ラインから離間する画素ラインにおいては粗く重ね合わせを実施されることが判る。
FIG. 8 shows an actual overlay when the frame size is 16 pixels in the vertical direction and 8 pixels in the horizontal direction, and the predicted synthesis pixel line (initial value) INI = 0, INI = 8, and INI = 15 in Table 1. This shows the state of the frame in which the pixel line on which the evaluation is performed is represented in the (M−1) th frame. As shown in FIG. 8, dense overlapping is performed in the vicinity of the predicted combined pixel line predicted by the pixel
画素ライン予測回路50によってフレームの合成する画素ラインが予測され、その予測結果に基づいて重ね合わせを実施する場合には、従来のように重ね合わせ画素ラインAがゼロ(A=0)から順次重ね合わせを実施する場合に比べて、合成画素ラインの決定及びそのラインを利用した合成画素生成までの時間を短縮することができる。しかしながら、フレームサイズが大きくなり、輝度レベルの差分を行う画素数が増加すると処理量が増大し、処理時間の短縮を図ることが困難な場合もある。
When pixel lines to be combined in a frame are predicted by the pixel
その点、本実施例における画像処理装置202においては、重ね合わせ回路44における重ね合わせ画素ラインを画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインから離れるほど大きく間引いて指定することにより、差分を行う画素数を減少することができる。従って、本実施例における画像処理装置202においては、フレームサイズが大きくなった場合にも、画像処理精度の低下を抑えつつ画像処理時間の増加を防止することができる。
In that respect, in the
次に、図9の指紋認証フローを参照しつつ、本発明の実施例における画像処理装置202の動作を説明する。
Next, the operation of the
センサ201が指紋の部分画像を取得すると(ステップS81)、指紋の部分画像がバッファ領域(指紋部分画像メモリ41)に蓄積される(ステップS82)。その後、合成画素ライン算出回路42は、蓄積された指紋の部分画像を重ね合わせて所定時間内に合成画像を生成し、生成した合成画像を合成画像メモリ43に蓄積する(ステップS83)。すべての画像取得が終了していない場合には(ステップS84:No)、画像処理装置202は、ステップS81に戻って再び部分画像の取得(ステップS81)から合成画像の生成(ステップS83)を行う。一方で、すべての画像取得が終了している場合には(ステップS84:Yes)、画像処理装置202は、合成画像メモリ43に蓄積された合成画像を用いて指紋認証を実施する(ステップS85)。
When the
次に、図4、5、10乃至12を参照しつつ合成画素ライン算出回路42の動作を説明する。図10は合成画素ライン算出回路42の動作を示す合成画素ライン算出フローであり、図11は合成画素ラインLINの速度算出方法の説明図であり、図12は合成画素ライン算出回路42の動作説明図である。なお、以下の説明においては、縦方向の合成画素ラインLINの検出について説明するが、横方向の合成画素ラインの検出も同様の処理で行われるため、その説明を省略する。また、入力されるフレームサイズを16×8画素とする。
Next, the operation of the composite pixel
重ね合わせ回路44には、部分画像メモリ41から指紋の部分画像信号(以下、フレームINと称する)が順次供給される。また、画素ライン決定回路47によって1つのフレームINに対する合成画素ラインLINが決定された時点で、画素ライン決定回路47から有効信号VALとともに、その決定されたフレームの合成画素ラインLIN(すなわち、画素の輝度レベルの差分の累計が最小である重ね合わせ画素ラインA)が画素ライン予測回路50に供給される。以下、かかる画素の輝度レベルの差分の累計が最小である重ね合わせ画素ラインを前回結果A1と称する。
The superimposing
合成結果LINの前回結果A1は、画素ライン決定回路47から合成画像メモリ43にも供給される。画素ライン予測回路50に供給された合成結果LINの前回結果A1は、レジスタ52によって保持される。これと同時に、前回結果A1の前のフレームの重ね合わせにおいて画素の輝度レベルの差分の累計が最小である重ね合わせ画素ラインAが、レジスタ52からレジスタ54にシフトし、レジスタ54によって保持される。以下、かかる画素の輝度レベルの差分の累計が最小である重ね合わせ画素ラインを前々回結果A2と称する。これにより、画素ライン予測回路50の減算器55及び加算器56においては、図11に示すように、部分画像のフレームINが一定の速度で移動していると想定し、次のフレームの重ね合わせを最初に行う重ね合わせ画素ラインAの予測値PREを、前回結果A1と前々回結果A2に基づいて、次式によって算出する。
The previous result A1 of the composite result LIN is also supplied from the pixel
予測値PREは範囲判定部57に供給される。予測値PREが0からフレームの縦方向の画素数16−1の間であれば、範囲判定部57はその値を初期値INIとして出力し、負の場合は初期値INIとして0を出力し、16以上の場合は15を出力する。更に、重ね合わせ回路44は、範囲判定部57から供給される初期値INIに基づいて、最初に重ね合わせを行う重ね合わせ画素ラインAをこの初期値INIに設定する(図10のステップS101)。その後、重ね合わせ回路44は、供給された初期値INIに基づいて、画素の評価実施する重ね合わせ画素ラインA及びその順序を決定する(ステップS102)。以下に、予測された予測合成画素ライン(初期値)がINI=8の場合について説明をする。
The predicted value PRE is supplied to the
次のフレームIN(N番目のフレーム)が重ね合わせ回路44に供給されると、重ね合わせ回路44は、設定された重ね合わせ画素ラインAに従って、N番目のフレームとN−1番目のフレームとを重ね合わせる(ステップS103)。具体的には、INI=8とすると、重ね合わせ回路44は、図12に示すように、N−1番目のフレームがN番目のフレームから相対的に8画素だけ下方に移動させた状態(A=8)を1回目として重ね合わせを行う。
When the next frame IN (Nth frame) is supplied to the
次に、画素選択回路45は、前フレームとの間で輝度レベルの差分を算出すべき現フレームの画素であるか否かを判定する(ステップS104)。これは、現フレームの画素順に判定され、重ね合わせ画素ラインAで定まる現フレームと前フレームとの重なり部分内の画素だけについて画素の輝度レベルの差分を算出するための判定である。画素比較回路46は、画素選択回路45で選択された対象画素に対して輝度レベルの差分を算出し(ステップS105)、更にその累計を求める(ステップS106)。ステップS104からステップS106を繰り返すことによって、1画素ごとの輝度レベルの差分が算出され、重ね合わせ画素ラインAごとの差分の累計結果が求められる。
Next, the
次に、画素比較回路46は、その累計結果を過去の累計結果と比較する(ステップS107)。ここでは、1回目の累計であって比較する対象が存在しないためステップS108に進み、素比較回路48によって重なり部分の処理が終了している否かが判断される(ステップS108)。重なり部分の処理が終了していなければステップS104に戻り、ステップS104からステップS108まで処理が再度実施される。一方で、重なり部分の処理が終了していれば、累計結果が過去の累計結果として保持し、累計結果が最小の重ね合わせ画素ラインが合成画素ラインとして保持される(ステップS109)。続いて、すべての重ね合わせが完了していなければ(ステップS110:No)、重ね合わせ回路44によって重ね合わせ画素ラインAが次の重ね合わせ画素ラインに更新される(ステップS111)。具体的には、画素ライン予測回路50によって予測された重ね合わせ画素ラインAが8(A=8)であるため、表1に示されているように次の重ね合わせ画素ラインAは9(A=9)に更新される。一方で、すべての重ね合わせが完了していれば(ステップS110:Yes)、合成画素ライン算出回路42の動作が終了する。
Next, the
2回目の対象画素の差分算出は、上述したように図12の処理(2)に示された、N−1のフレームが更に下方に移動させた状態(A=9)で実施される。画素選択回路45は、1回目(重ね合わせ画素ラインA=8)と同様に、重ね合わせられた状態において差分を算出するか否かを選択し(ステップS104)、選択された対象画素に対して差分を算出し(ステップS105)、更にその累計を求める(ステップS106)。
The second difference calculation of the target pixel is performed in the state (A = 9) in which the N−1 frames are further moved downward as shown in the process (2) of FIG. 12 as described above. Similar to the first time (superposed pixel line A = 8), the
次に、画素比較回路46は、今回(重ね合わせ画素ラインA=9)の累計結果と前回(A=8)の累計結果とを比較(ステップS107)。今回の累計結果が前回の累計結果より小さければ、残りの対象画素に対する輝度レベルの差分の算出と累計処理を更に繰り返す(ステップS104からステップS108)。そして、全対象画素に対する差分の累計処理が終了した場合は(ステップS108:Yes)、今回の累計結果が前回の累計結果より小さいこと(ステップS107:Yes)も満足しているため、その累計結果を過去の累計結果として更新する。また、ステップS107において今回の累計結果が過去の累計結果よりも大きい場合は、残りの処理画素の有無にかかわらず、重ね合わせ回路44は、現在設定されている重ね合わせ画素ラインAでの処理は終了して次の重ね合わせ画素ラインに対する処理に移る(ステップS110、111)。
Next, the
上記処理を表1に記載されている順序ですべて繰り返し、重ね合わせ画素ラインA=7の処理が終了すると、画素ライン決定回路47から有効信号VALが画素ライン予測回路50に供給される。また、画素ライン決定回路47から合成画像メモリ43及び画素ライン予測回路50に供給される合成画素ラインLINは、累計結果が一番小さい重ね合わせ画素ラインAの値となる。
When the above processing is repeated in the order shown in Table 1 and the processing of the overlapping pixel line A = 7 is completed, the valid signal VAL is supplied from the pixel
なお、合成画素ライン算出回路42におけるフレームの重ね合わせ方向は、縦及び横方向だけなく、斜め方向においても同様の方法を用いて実施することができる。
Note that the overlapping direction of frames in the composite pixel
以上のように、本発明の画像処理装置202によれば、画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインに基づいて重ね合わせ実施する重ね合わせ画素ラインを選択することによって、小画像である部分画像から合成画像を生成する画像処理において、フレーム間の重ね合わせの精度を低下させることなく合成画像生成の処理時間を短縮することができる。
As described above, according to the
第1の実施例においては重ね合わせ回路によって重ね合わせ画素ラインが昇順に変化されていたが、重ね合わせ回路44は画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインの近辺から順次(すなわち、予測合成画素ラインから近いライン順)重ね合わせの処理を実施しても良い。このような重ね合わせの順序を採用することによって、より早期に最小となる画素の累計を算出することができ、画像処理の短縮を実現できる。以下にその具体例を表2及び図13を参照しつつ説明する。なお、画像処理装置202の構成及びその動作には変更はないため、当該構成及び動作については説明を省略する。
In the first embodiment, the overlapping pixel lines are changed in ascending order by the superimposing circuit. However, the superimposing
第1の実施例と同様に、フレームサイズが縦方向16画素における各予測合成画素ラインにおける重ね合わせ順序を下記の表2に示す。 Similar to the first embodiment, the following table 2 shows the overlapping order in each prediction synthesized pixel line when the frame size is 16 pixels in the vertical direction.
表2及び図13に示されているように、重ね合わせ回路44は当該予測合成画素ラインにおいて重ね合わせを実施し、その後、当該予測合成画素ラインの近辺から順次変化させて重ね合わせを実施する。すなわち、予測合成画素ラインから離れるほど大きく間引いて重ね合わせ画素ライン指定し、当該予測合成画素ラインの近辺から重ね合わせ画像ラインを順次変化させ、現フレームと前フレームとの重ね合わせを実施する。具体的には、予測合成画素ライン(初期値)がINI=8の場合に、重ね合わせ回路44は、N−1番目のフレームがN番目のフレームから相対的に8画素だけ下方に移動させた状態(A=8)を1回目(処理(1))として重ね合わせを行う。次に、重ね合わせ回路44は、N−1番目のフレームがN番目のフレームから相対的に9画素だけ下方に移動させた状態(A=9)を2回目(処理(2))として重ね合わせを行う。更に、重ね合わせ回路44は、N−1番目のフレームがN番目のフレームから相対的に7画素だけ下方に移動させた状態(A=7)を3回目(処理(3))として重ね合わせを行う。その後、重ね合わせ回路44は、重ね合わせ画素ラインAを10、6、12、4、15、1と変化させて(すなわち、予測合成画素ラインの近辺から順次)重ね合わせを実施する。
As shown in Table 2 and FIG. 13, the
以上のように、第2の実施例においては、画素ライン予測回路50によって予測された予測合成画素ラインの近辺から順次重ね合わせが実施されることにより、当該予測合成画素ラインの近辺に存在する可能性が高い最小の画素の累計値を早期に発見することができる。また、このような累計値の早期に発見は、演算回数の削減及び合成画素ライン決定処理の処理時間の短縮に繋がり、画像処理装置202の低消費電力化を実現することができる。
As described above, in the second embodiment, by sequentially performing the superimposition from the vicinity of the predicted composite pixel line predicted by the pixel
なお、上記した各実施例においては、連続する2フレームを縦方向に重ね合わせるために重ね合わせ画素ラインは横方向に伸長したラインであるが、連続する2フレームを横方向に重ね合わせる場合には重ね合わせ画素ラインは横方向に伸長したラインとなる。また、重ね合わせ画素ラインは斜めの画素ラインでも良く、更には縦方向の画素ラインと横方向の画素ラインとを組み合わせてフレーム間の重ね合わせ状態を指定しても良い。 In each of the above-described embodiments, the overlapping pixel line is a line extended in the horizontal direction in order to overlap two consecutive frames in the vertical direction, but in the case of overlapping two consecutive frames in the horizontal direction, The overlapping pixel line is a line extended in the horizontal direction. The overlapping pixel line may be an oblique pixel line, and the overlapping state between frames may be specified by combining a vertical pixel line and a horizontal pixel line.
また、上記した各実施例においては、現フレームとそれより1つ前のフレームとの重ね合わせを行っているが、現フレームとそれより2以上前のフレームとの重ね合わせでも良い。 In each of the above-described embodiments, the current frame and the previous frame are superimposed. However, the current frame and two or more previous frames may be superimposed.
41 部分画像メモリ
42 合成画素ライン算出回路
43 合成画像メモリ
44 重ね合わせ回路
45 画素選択回路
46 画素比較回路
47 画素ライン決定回路
50 合成画素予測回路
200 指紋認証装置
201 センサ
202 画像処理装置
203 認証回路
41
Claims (4)
入力された1のフレームの小画像における重ね合わせ画素ラインを順次変化させて指定する重ね合わせライン指定手段と、
前記重ね合わせライン指定手段によって指定された重ね合わせ画素ライン各々について前記1のフレームの小画像と前記1のフレームより前のフレームの小画像との重ね合わせ部分の画素ごとの輝度レベルの差分の累計を算出する累計算出手段と、
前記累計算出手段によって算出された累計結果の値が最小となる重ね合わせ画素ラインで前記1のフレームの小画像と前記前のフレームの小画像とを合成して合成画像を生成する画像合成手段と、
前記画像合成手段によって生成された合成画像の重ね合わせ画素ラインに応じて予測重ね合わせ画素ラインを指定する予測手段と、を備え、
前記重ね合わせライン指定手段は、次に入力された1のフレームの小画像の重ね合わせ画素ラインを、前記予測手段によって指定された予測重ね合わせ画素ラインから離れるほど大きく間引いて指定することを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus that sequentially outputs as frames and generates a composite image by superimposing small images each consisting of a plurality of pixel lines,
Superimposition line designating means for sequentially designating superposed pixel lines in a small image of one input frame;
For each overlapping pixel line designated by the superimposing line designating means, the sum of the differences in luminance level for each pixel in the overlapping portion between the small image of the first frame and the small image of the frame before the one frame. A cumulative calculation means for calculating
Image combining means for generating a composite image by combining the small image of the first frame and the small image of the previous frame with the overlapping pixel line that minimizes the value of the cumulative result calculated by the cumulative calculation means; ,
Predicting means for designating a predicted overlapping pixel line according to the overlapping pixel line of the composite image generated by the image combining means,
The superimposition line designating means designates the superimposition pixel line of the small image of one frame inputted next, as it is largely thinned away from the prediction superimposition pixel line designated by the prediction means. An image processing apparatus.
入力された1のフレームの小画像における重ね合わせ画素ラインを順次変化させて指定する重ね合わせライン指定ステップと、
前記重ね合わせライン指定ステップにおいて指定された重ね合わせ画素ライン各々について前記1のフレームの小画像と前記1のフレームより前のフレームの小画像との重ね合わせ部分の画素ごとの輝度レベルの差分の累計を算出する累計算出ステップと、
前記累計算出ステップにおいて算出された累計結果の値が最小となる重ね合わせ画素ラインで前記1のフレームの小画像と前記前のフレームの小画像とを合成して合成画像を生成する画像合成処理と、
前記画像合成ステップにおいて生成された合成画像の重ね合わせ画素ラインに応じて予測重ね合わせ画素ラインを指定する予測ステップと、を備え、
前記重ね合わせライン指定ステップでは、次に入力された1のフレームの小画像の重ね合わせ画素ラインを、前記予測ステップによって指定された予測重ね合わせ画素ラインから離れるほど大きく間引いて指定することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method that sequentially outputs as frames and generates a composite image by superimposing small images each consisting of a plurality of pixel lines,
A superposition line designation step for sequentially changing and design the superposition pixel lines in the input small image of one frame;
For each of the overlapping pixel lines specified in the overlapping line specifying step, the cumulative total of the luminance level differences for each pixel in the overlapping portion between the small image of the first frame and the small image of the frame before the one frame. A cumulative calculation step for calculating
An image synthesis process for generating a synthesized image by synthesizing the small image of the first frame and the small image of the previous frame with the overlapping pixel line that minimizes the value of the cumulative result calculated in the cumulative calculation step; ,
A prediction step of designating a predicted overlapping pixel line according to the overlapping pixel line of the combined image generated in the image combining step,
In the superimposition line designation step, the superimposition pixel line of the small image of one frame inputted next is thinned and designated as the distance from the prediction superimposition pixel line designated in the prediction step increases. Image processing method.
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