JP2019067389A - カードリーダおよびカードリーダの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属センサを用いなくとも、外部接続端子の有無を判定することが可能なカードリーダを提供することにある。【解決手段】カードリーダ１は、カード２の画像から外部接続端子２ａの位置を含む領域の画像を解析して、外部接続端子２ａの存在を確認する端子検出部１５を備え、カード９０のおもて面の画像を撮像するスキャナ１３を利用し、複数のカード２の外部接続端子２ａの画像を加算して生成されたテンプレートＴ１０１と比較領域画像Ｅ１０１とのパターンマッチング処理を行い、挿入されたカード２の外部接続端子２ａの有無を判定する処理を行っている。【選択図】図２

Description

本発明は、カードに記録されたデータの読取りやカードへのデータの記録を行うカードリーダに関する。また、本発明は、かかるカードリーダの制御方法に関する。

従来から、ＩＣチップが内蔵されたカード上に形成された外部接続端子に、ＩＣ接点を当接させてカード情報の授受を行うカードリーダが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に示すカードリーダでは、挿入されたカードに外部接続端子の有無を判断する技術が提案されている。具体的には、金属センサをカード挿入口に設け、金属センサがカードの外部接続端子を検知した場合、ＩＣ接点ブロックを動作させ、ＩＣ接点を外部接続端子に当接するような制御を行っている。

特開２００３−３３７９２２号公報

しかしながら、特許文献１に示すカードリーダにおいて、金属センサのほかに、カードの有無を検知する機構やシャッタなどが配置されている。さらに、近年、カードの磁気情報を不正に取得する不正行為を防止する機構を備え、セキュリティ性を高めるカードリーダが求められている。そのため、カードリーダのコストアップになるという問題がある。また、カード挿入口とシャッタとの間に上述した機構やセンサを配置することになり、ほかの機構やセンサなどと金属センサが近づくことで、金属センサが間違って検知してしまうという恐れもある。

そこで、本発明は、上記課題を鑑みて、金属センサを用いなくとも、外部接続端子の有無を判定することが可能なカードリーダを提供することにある。また、金属センサを用いなくとも、外部接続端子の有無を判定することが可能なカードリーダの制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、カードに形成された外部接続端子にＩＣ接点バネを当接してデータの授受を行うカードリーダであって、前記カードの画像を撮像して画像データに変換するスキャナと、前記画像データを記憶する画像メモリと、前記カードの画像から前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を解析して、前記外部接続端子の存在を確認する端子検出部と、を備え、前記端子検出部は、前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を切り出す端子画像切出部と、前記端子画像切出部で切り出された画像に基づき前記外部接続端子かどうかを判定する比較領域を複数抽出する比較領域抽出部と、複数のカードの外部接続端子の画像を加算して生成され比較基準に用いられるテンプレートを作成するテンプレート作成部と、前記比較領域抽出部が抽出した複数の前記比較領域ごとに前記テンプレートとのマッチング処理を行い類似度を算出するマッチング演算部と、前記マッチング演算部で算出された複数の比較領域ごとの類似度に基づき前記外部接続端子の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明は、カードに形成された外部接続端子にＩＣ接点バネを当接してデータの授受を行うカードリーダの制御方法であって、前記カードリーダは、前記カードの画像を撮像して画像データに変換するスキャナと、前記画像データを記憶する画像メモリと、前記カードの画像から前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を解析して、前記外部接続端子の存在を確認する端子検出部と、を備え、前記カードの画像をスキャンで撮像して画像データに変換する画像入力工程と、前記画像データを記憶する画像記憶工程と、前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を切り出す端子画像切出部工程と、前記切り出された画像に基づき前記外部接続端子かどうかを判定する比較領域を複数抽出する比較領域抽出工程と、複数のカードの外部接続端子の画像を加算して生成され比較基準に用いられるテンプレートを作成するテンプレート作成工程と、前記抽出した複数の前記比較領域ごとに前記テンプレートとのマッチング処理を行い類似度を算出するマッチング演算工程と、前記算出された複数の比較領域ごとの類似度に基づき前記外部接続端子の有無を判定する工程と、を備えることを特徴する。

本発明によれば、カードの画像を撮像して、撮像画像から外部接続端子の位置を含む領域の画像を解析して、外部接続端子の存在を確認するようにしたので、金属センサを用いなくとも、カードに形成された外部接続端子の有無を判定することが可能になる。

本発明において、前記画像データが多値画像データであり、この多値画像データをハーフトーン処理（疑似中間調処理）して２値化して２値画像データを作成するハーフトーン処理部を備えることが望ましい。このようにすれば、スキャナで撮像した多値画像データをハーフトーン処理（疑似中間調処理）して２値化して２値画像データを作成することが可能になる。したがって、このように、ハーフトーン処理した２値画像データであれば、画像メモリの容量を低減することができるとともに、スキャナで撮像したカードの階調表現能力を保持することが可能になる。

本発明において、前記端子画像切出部が切り出した画像をデータ圧縮し圧縮データを作成するデータ圧縮部を備えることが望ましい。このようにすれば、切り出した画像をデータ圧縮し圧縮データを作成することが可能になる。したがって、端子画像切出部で識別パターンを形成する場合に扱うデータ量が少なくなって必要とされる画像メモリの容量が小さくすることが可能になる。

本発明によれば、カードの画像を撮像して、撮像画像から外部接続端子の位置を含む領域の画像を解析して、外部接続端子の存在を確認するようにしたので、金属センサを用いなくとも、カードに形成された外部接続端子の有無を判定することが可能になる。

本発明の実施の形態に係るカードリーダの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るカードリーダの構成を示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の実施の形態に係る画像処理部、画像メモリおよび端子検出部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るカードリーダの処理概要を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る端子検出処理を示すチャート図である。 本発明の実施の形態に係るテンプレート画像を生成する手順を示す図である。 本発明の実施の形態に係る抽出画像と抽出テンプレート画像を抽出する手順を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

（カードリーダの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るカードリーダ１の概略構成を示すブロック図である。図２はこの実施形態のカードリーダ１の構成を示す概略図であり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は平面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る画像処理部１１、画像メモリ１２および端子検出部１５の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態のカードリーダ１は、カード２に記録されたデータの読取りやカード２へのデータの記録を行うための装置であり、たとえば、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）等の所定の上位装置３０に搭載されて使用される。具体的には、カードリーダ１は、カード２のおもて面に形成された外部接続端子２ａに接続されるＩＣチップに記録されたデータの再生および／またはＩＣチップへのデータの記録を行うための接触式のＩＣカードリーダである。

本実施形態では、カードリーダ１において図２等に示すＸ方向にカード２が搬送される。すなわち、Ｘ方向は、カードリーダ１で搬送されるカード２の搬送方向である。また、Ｘ方向に直交するＺ方向は、カードリーダ１で搬送されるカード２の厚さ方向であり、Ｘ方向とＺ方向とに直交するＹ方向は、カードリーダ１で搬送されるカード２の幅方向（短手幅方向）である。本実施形態では、Ｚ方向が鉛直方向と一致しているため、以下の説明では、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ方向を前後方向とし、Ｙ方向を左右方向とする。また、前後方向のうちのＸ１方向側を「前」側とし、その反対側であるＸ２方向側を「後ろ」側とし、左右方向のうちのＹ１方向側を「左」側とし、その反対側であるＹ２方向側を「右」側とし、上下方向のうちのＺ１方向側を「上」側とし、その反対側であるＺ２方向側を「下」側とする。

（カード）
カード２は、厚さが０．７〜０．８ｍｍ程度の塩化ビニール製のカードである。本実施形態のカード２は、国際規格（たとえば、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１１）やＪＩＳ規格（たとえば、ＪＩＳＸ６３０２）に準拠した磁気ストライプ付きのカードであり、略長方形状に形成されている。カード２は、接触式のＩＣカードであり、カード２のおもて面には、８個の外部接続端子２ａが形成されている。また、カード２のおもて面には、外部接続端子２ａ以外にもエンボス加工が施されるエンボス加工領域（図示せず）が形成されている。さらに、カード２の裏面には、磁気データが記録される磁気ストライプ２ｂが形成されている。

８個の外部接続端子２ａは、カード２のおもて面とほぼ面一に配置され、外部に露出している。８個の外部接続端子２ａは、例えば、カード２の幅方向に２列に並んで配置され、その内、１つの外部接続端子２ａは、２列の列間に延出している。外部接続端子２ａは国際規格に基づき８種類の端子を設けることが規定されている。プリント基板の裏面側中央にはＩＣチップを設置するので、８種の外部接続端子２ａは左右に４端子ずつ設置されるため、端子間に３本の溝が形成されるのが通例である。なお、８個の外部接続端子２ａのうちには予備端子や実際には使用しない端子も含まれるので、プリント基板裏面には、全ての端子に対応する配線パターンが設けられるとは限らない。

図１に示すように、カードリーダ１は、本体の動作を制御する制御部３と、カード挿入口１ａにカード２が挿入されたかどうかを検出するカード挿入検出部４と、カード２以外の物体がカード挿入口１ａからカードリーダ１内部に挿入されるのを制限するシャッタ５ａを開閉するシャッタ駆動部５と、カード挿入口１ａに挿入されたカード２を搬送してカードリーダ１内部に取り込んだり、カードリーダ１内部に取り込んだ（挿入した）カード２をカード挿入口１ａへ排出するカード搬送部６と、カード搬送路１ｂを搬送するカード２の位置を検出するカード位置検出部７と、上位装置３０との通信を制御する通信部８と、カード情報を処理するカード処理部と、取得した画像を記憶する画像メモリ１２と、備えている。さらに、カード処理部は、カードリーダ１内部に取り込んだカード２に形成されている磁気ストライプ２ｂに対するデータの書き込みや読み取りにかかる処理（以下、磁気処理と言う。）を行う磁気処理部９と、カードリーダ１内部に取り込んだカード２に搭載されているＩＣに対するデータの書き込みや読み取りにかかる処理（以下、ＩＣ処理と言う。）を行うＩＣ処理部１０と、カードの画像をスキャナから撮像し、撮像した画像データに対する画像処理を行う画像処理部１１と、を備えている。

（制御部）
制御部３はカードリーダ１全体を制御する。具体的には、制御部３は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭを備え、ＲＯＭに格納された所定の制御プログラムにしたがった処理を実行することによって、カードリーダ１の各構成要素を統括的に制御するとともに、カード情報処理、カード２の搬送制御や上位装置３０との通信制御を行う。ＲＡＭは、制御プログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。

（カード挿入検出部）
カード挿入検出部４は、カード挿入口１ａの近傍に配置されており、カード挿入口１ａに挿入されたカード２を検出する。本実施形態では、カード挿入検出部４は、発光素子と、発光素子からの光を受光する受光素子とを有する透過型の光学式センサ４ａである。発光素子と受光素子は、カード搬送路１ｂを上下方向で挟むように配置されており、カード挿入口１ａに挿入されるカード２によって発光素子から受光素子へ向かう光が遮られると、カード挿入口１ａにカード２が挿入されたことが検出される。

（シャッタ駆動部）
シャッタ駆動部５は、カード挿入口１ａの奥側に配置されており、カード搬送路１ｂをシャッタ５ａが開閉するように駆動する。このシャッタ駆動部５は、カード２以外の物体がカード挿入口１ａからカードリーダ１内部に挿入されることやカードリーダ１内部に塵や埃が入ることを防止する。本実施形態は、カード搬送路１ｂを閉鎖するためのシャッタ５ａと、シャッタ５ａを駆動するソレノイド等を有するシャッタ駆動機構（図示せず）とを備えている。すなわち、シャッタ５ａは、カード搬送路１ｂに配置されてカード搬送路１ｂを閉鎖する閉鎖位置と、カード搬送路１ｂの下側に退避してカード搬送路１ｂを開放する開放位置との間で移動可能となっている。

（カード搬送部）
カード搬送部６は、カード２をカードリーダ１内部で搬送する機構であり、カード挿入口１ａに挿入されたカード２を搬送してカードリーダ１内部に取り込み、取り込んだカードをカード挿入口１ａへ排出する。本実施形態では、カード搬送部６は、カード２に当接してカード２を搬送する搬送ローラ対６ａ、６ｂ、６ｃと、図示しないが、搬送ローラ対６ａ、６ｂ、６ｃの駆動源となるモータ（図示省略）、および、モータの動力を搬送ローラ対６ａ、６ｂ、６ｃに伝達する動力伝達機構等（図示省略）を備えている。搬送ローラ対６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれ駆動ローラと、この駆動ローラに上下方向で対向配置されるパッドローラとで構成されており、パッドローラは、搬送ローラに向かって付勢されている。カード２は、搬送ローラとパッドローラとの間に挟まれた状態で搬送制御される。

（カード位置検出部）
カード位置検出部７は、カード搬送路１ｂを搬送するカード２の位置を検出する。具体的には、カードリーダ１は、カード２を、カード挿入口１ａからカード搬送路１ｂ内へ取り込み、カード搬送部６によってカード搬送路１ｂ内の所定の位置まで搬送させながら磁気データの記録再生を行い、画像を読み取り、あるいは、その所定の位置に静止させた上で、ＩＣデータの送受信を行っている。本実施形態では、図２に示すように、カード位置検出部７は、発光素子と、発光素子からの光を受光する受光素子とを有する透過型の光学式センサ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅである。発光素子と受光素子は、カード搬送路１ｂを上下方向で挟むように配置されており、カードリーダ１内部で搬送制御されるカード２によって発光素子から受光素子へ向かう光が遮られることで、カード２の位置を検出する。なお、カード位置検出部７は、透過型に限定されるものではなく、反射型の光学式センサであっても良い。

（磁気処理部）
磁気処理部９は、磁気ヘッド９ａに摺動しながら磁気データを記録、再生する。具体的には、カード挿入口１ａから挿入されたカード２に形成されている磁気ストライプ２ｂに磁気ヘッド９ａを当接させ、磁気ストライプ２ｂに対するデータの書き込みや、読み取りや行う。磁気ヘッド９ａはカード２に形成されている磁気ストライプ２ｂに当接する位置に取り付けられている。すなわち、磁気ストライプ２ｂはカード２の裏面に形成されている。そこで、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、磁気ヘッド９ａはカード搬送路１ｂの下側に配置されており、カード２の下側から磁気ストライプ２ａに当接する。磁気ヘッド９ａは、この磁気ストライプ２ｂに摺動しながら磁気データを記録、再生する。

（ＩＣ処理部）
ＩＣ処理部１０は、外部接続端子２ａに接触してデータの通信を行う。具体的には、カード挿入口１ａから挿入されたカード２のおもて面に形成されている外部接続端子２ａにＩＣ接点バネ１０ａを当接させ、カード２に搭載されているＩＣに対するデータの書き込みや、読み取りを行う。本実施形態では、複数のＩＣ接点バネ１０ａは、カード２の幅方向（Ｙ方向）に２列に配列されている。ＩＣ接点バネ１０ａはＩＣ接点ブロック１０ｂに保持されており、ＩＣ接点ブロック１０ｂは、ソレノイドを有する接点ブロック移動機構（図示省略）に連結されている。接点ブロック移動機構は、ＩＣ接点バネ１０ａが外部接続端子に接触可能な位置と、ＩＣ接点バネ１０ａがカード搬送路１ｂから退避する位置との間でＩＣ接点ブロック１０ｂを移動させる。

本実施形態では、図２（ａ）に示すように、ＩＣ接点ブロック１０ｂはカード搬送路１ｂの上側に配置されている。ＩＣ接点ブロック１０ｂは、磁気ヘッド９ａよりもカード挿入口１ｂ側に配置されている。すなわち、ＩＣ接点ブロック１０ｂは、前後方向（Ｘ方向）において、搬送ローラ対６ａと磁気ヘッド９ａとの間に配置されている。

（画像メモリ）
画像メモリ１２は、処理対象とする画像を記憶する。本実施形態では、画像メモリ１２は、少なくともカード２のおもて面全体の画像データを格納することが可能な大きさである。さらに、画像データ領域以外にも、圧縮画像データ領域、サンプリングデータ領域などを記憶する領域を有している。また、画像メモリ１２は、複数の画素がマトリクス状に配列されて形成され、各画素はそれぞれ画素値（輝度値）を有する。本実施形態では、各画素値は、８ビットで表し、２５６階調（０〜２５５）の間のいずれかの値をとり、画素値は黒に近いほど小さく、白に近いほど大きな値をとる。さらに、本実施形態では、スキャナ１３により読み取られたカード２のおもて面（上側面）の画像データは、ハーフトーン処理した２値データとして画像メモリ１２に格納されている。なお、画像データはこれに限定されるものではなく、多値データとしてのグレースケール画像データであってもよいし、固定した閾値で処理される２値データであってもよい。

（画像処理部）
画像処理部１１は、スキャナ１３から取り込んだ画像データに対する画像処理を行う。具体的には、画像処理部１１は、スキャナ１３により読み取られたカード２のおもて面の画像から、カード２のおもて面に記載されている情報を読み取り、読み取った画像の記憶処理等を行なう。たとえば、カード２のおもて面には、エンボス加工されて文字や数字が凹凸で表されたものや、文字や数字が印刷されたものがあり、また、地模様が付されている。カードリーダ１は、これらをスキャナで読み取った画像は利用履歴として記録している。

さらに、本実施形態では、画像処理部１１は、ハーフトーン処理部１４および外部接続端子２ａの有無を検出する端子検出部１５を備えている。
このように、画像処理部１１は、カード２をスキャナ１３で多値画像デ?タとして読み取り、その読み取った多値画像デ?タを２値画像デ?タに変換して画像メモリ１２に格納している。

本実施形態では、スキャナ１３は、カード２上の画像を光学的に読み取り、読み取ったカード２上の画像を画像データに変換する。具体的には、スキャナ１３は、図示しないが、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）ラインセンサおよびＡ／Ｄ変換部を有している。すなわち、スキャナ１３において、ＣＣＤラインセンサは、搬送されるカード２上からの反射光をアナログの画像信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部は、ＣＣＤラインセンサが読取ったアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。

Ａ／Ｄ変換部で変換されたデジタルの画像信号はグレースケール画像信号（濃淡画像信号）であり、濃度が２５６階調（０〜２５５）で表現される画素データである。得られた画素データは、画素単位で画像メモリ１２（の画像データ領域）に記憶される。なお、グレースケール画像は、白黒の濃淡を表現した画像である。すなわち、グレースケール画像データは多値の画像データである。本実施形態では、グレースケール画像は、１画素を８ビットで表し、（色情報を含まず）明るさ情報のみを含んでいる。この８ビット画像では、濃淡を２の８乗＝２５６階調まで表すことができる。画素値０が黒、画素値２５５が白になる。

図２（ｂ）に示すように、スキャナ１３（ＣＣＤラインセンサ）の左右方向の幅は、カード２の左右方向の幅（短手方向の幅）とほぼ同じであり、カード２を搬送することで、カード２のおもて面のほぼ全領域の画像を取得することが可能になっている。また、スキャナ１３（ＣＣＤラインセンサ）は、図２（ａ）に示すように、カード搬送路１ｂの上側からカード搬送路１ｂに臨むように配置されている。すなわち、ＩＣ接点ブロック１０ｂと同じ側からカード搬送路１ｂに臨むように配置されており、カード２のおもて面の画像を取得する。

なお、ここでの詳細な説明は省略するが、スキャナ１３で読み取った画像データは、画像データを補正する処理を行ってもよい。たとえば、Ａ／Ｄ変換部で多値画像データとなり、シェーディング補正により光源ばらつきやセンサの感度ばらつき等が補正され、さらにぼけ補正や画像のコントラスト等が補正された後、画像メモリ１２に格納されるようにしてもよい。

（ハーフトーン処理部）
ハーフトーン処理部１４は、グレースケール画像データ（多値の画像データ）をハーフトーン処理（疑似中間調処理）して２値化した画像データに変換する。ハーフトーン処理部１４は多値の画像データを中間調の２値化した画像データに変換する。すなわち、変換された２値化した画像データは、グレースケール画像データが持つ濃度を保存しながらハーフトーン画像データ化する、２値化した画像データである。上述したように、グレースケールの画像データは、濃淡の情報をもつ８ビットの画像データであり、０から２５５までの２５６段階の濃度を表現している。なお、ハーフトーン処置は、代表的な手法としては、ディザマトリクス法と誤差拡散法が広く使われており、ここでの詳細な説明は省略する。

（端子検出部）
端子検出部１５は、カード２のおもて面の画像から、予め設定された、ＩＣチップが内蔵されたカード上に形成された外部接続端子２ａの位置を含む部分領域の画像を解析して、外部接続端子２ａの存在を確認する。本実施形態では、端子検出部１５は、予め記憶された外部接続端子２ａの画像パターンとのマッチングなどにより、部分領域の画像が外部接続端子２ａを含んでいるか否かを検出している。外部接続端子２ａの有無を判定する方法として、周知技術であるが、カード２を撮影した画像より特徴部分を抽出して識別パターンから比較パターンを生成し、予め作成しておいた基準データ（テンプレート）と比較するテンプレートマッチング方式を用いている。本実施形態では、端子検出部１５は、端子画像切出部１６と、データ圧縮部１７と、比較領域抽出部１８と、テンプレート作成部１９と、マッチング演算部２０と、判定部２１と、を備える。

（端子画像切出部）
端子画像切出部１６は、スキャナ１３が撮影した画像データから外部接続端子２ａが存在すると想定される領域（以下、「外部接続端子領域」という）を切り出す。ここで外部接続端子領域は、例えば、図５に示すように、１２８×１２８の矩形状の画素領域である。外部接続端子領域は、外部接続端子２ａの位置を含む領域であり、カード２の搬送誤差を考慮し、外部接続端子２ａの大きさよりも少し広めの領域とする。また、外部接続端子領域は、ＩＣ接点バネ１０ａを電気的な接触をする範囲である。一般的に、カード２に設ける外部接続端子２ａの位置は、国際規格等で標準化されている。したがって、画像処理部１１は、読み取ったカードイメージ領域から、予め設定された外部接続端子領域を抽出することで、外部接続端子２ａが存在するか否かを判断できる。

（データ圧縮部）
データ圧縮部１７は、画像圧縮処理にて、画像データを数画素を１単位として圧縮する。本実施形態では、端子画像切出部１６が切り出した外部接続端子領域の形状サイズを１／２に、すなわち、１２８×１２８の矩形状した画素領域を６４×６４の矩形状した画素領域に縮小する。このとき、２値化した画像データからグレースケール画像データに変換される。変換後の画像データは、画像メモリ１２の圧縮画像メモリ領域内に格納される。この画像圧縮処理によって、ノイズ除去処理を行いつつ、必要な形状情報を保持することができる。

（比較領域抽出部）
比較領域抽出部１８は、スキャナ１３で読み取られた画像から比較領域（比較パターン）を抽出する。読み取られた画像から比較領域（比較パターン）を形成する。本実施形態では、データ圧縮部１７が圧縮した画像、すなわち６４×６４の矩形状した画素領域から所定の大きさ（例えば、２５×２５の矩形状した画素領域）を抽出する。以下、抽出する画像を「比較領域画像」という。ここで、比較領域画像は、外部接続端子２ａを撮影した画像の中で、より特徴的となる部分である。ここで比較領域画像を抽出する位置は、多数の外部接続端子２ａの形状において共通する形状が存在すると想定される位置である。具体的には、図７に示すように、水平な線の位置は、多くの外部接続端子２ａで共通する傾向がある。また、垂直な線も同じ位置にある場合が多い。

さらに、本実施形態では、比較領域抽出部１８は、初期位置から所定の範囲で移動させた複数の抽出領域で、比較領域画像を抽出する。本実施形態では、データ圧縮部１７で作成された６４×６４の矩形状した画素領域（圧縮画像Ｅ１００）において、２５×２５の矩形状した比較領域画像の画素領域（抽出フレームＦ１００）を、初期位置（点線位置）から水平方向に５画素、垂直方向に５画素の範囲で１画素ずつ移動させながら比較領域画像Ｅ１０１を切り出す（図７参照）。１画素ずつ移動させる都度（ここでは、合計２５回）、２５×２５の矩形状した画素領域の比較領域画像を切り出す。すなわち、このように切り出された比較領域の画素領域（比較パターン）は、テンプレートと同じサイズを有し、切り出し開始位置から切り出し終了位置まで、所定の順序で次々に切り出され、切り出される比較領域の画素領域（比較パターン）の一つ一つがテンプレートのパターンとのマッチングの対象となる。

（テンプレート作成部）
テンプレート作成部１９は、上述の比較領域画像と比較するための基準画像であるテンプレートを作成する。テンプレートは、比較領域画像と同じ画素サイズ、ここでは２５×２５の矩形状した画素領域のグレースケールの画像データである。本実施形態では、テンプレートは、複数のカード２の外部接続端子２ａの画像データを加算することで作成されている。具体的には、テンプレート基礎画像Ｔ１００から比較領域画像と同じ画素サイズの抽出テンプレート画像Ｔ１０１を抽出し、画像メモリ１２にテンプレートとして格納する（図６参照）。

外部接続端子２ａは国際規格に基づき８個設けることが規定されている。しかしながら、図２に示すように、外部接続端子２ａにおいて、各外部接続端子２ａの形状および配置は全く同じではなく、カード２により多少形状が異なっている。具体的には、プリント基板の裏面側中央にはＩＣチップを設置するので、８個の外部接続端子２ａは左右に４端子ずつ設置されるため、端子間に３本の溝が形成されるのが通例である。また、８個の外部接続端子２ａは、カード２の幅方向に２列に並んで配置され、その内で１つの外部接続端子２ａは、２列の列間に延出している。なお、８個の外部接続端子２ａのうちには予備端子や実際には使用しない端子も含まれるので、プリント基板裏面には、全ての端子に対応する配線パターンが設けられるとは限らない。そこで、本実施形態では、複数の外部接続端子２ａは、カードリーダ１で使用頻度が高いカード２の外部接続端子２ａの画像データを加算平均（または加算）している。このように、加算平均（または加算）することで、共通する位置はより画素値が増加し、共通する画素と共通しない画素との差がより大きくなり、共通する位置が強調される。加算平均（または加算）することで、テンプレートの画像データは、多値データ、すなわち、グレースケール画像データとして画像メモリ１２内に格納されている。なお、テンプレートは、１つの画像に限る趣旨ではなく、複数の画像がテンプレートとして記録されてもよい。

（マッチング演算部）
マッチング演算部２０は、テンプレート作成部１９で作成されたテンプレートと比較領域画像とのマッチング処理を行う。マッチング処理の手法は、特に限定するものでなく、公知の技術（テンプレートマッチング法など）を用いて、比較領域（比較パターン）とテンプレートのマッチング演算を行ない、比較領域（比較パターン）とテンプレートとの類似度もしくは非類似度を演算する。また、本実施形態では、マッチング演算部２０は、比較領域抽出部１８に比較領域画像が抽出される毎にマッチング処理を行い類似度を算出する。すなわち、マッチング演算部２０が、その比較領域画像Ｅ１０１と抽出テンプレート画像Ｔ１０１とでマッチング処理を行い類似度を算出する。また、抽出フレームＦ１００は、上述のように、所定範囲（すなわち初期位置から水平／垂直各５画素の範囲）で１画素ずつシフトし、抽出の度に合計２５個の類似度を算出する（図７参照）。

（判定部）
判定部２１は、マッチング演算部２０で演算された２５個の類似度の中から、ベスト値（すなわちマッチング度が最も高い類似度）を検索する。判定部２１は、検索したベスト値が所定の閾値（マッチング度閾値）より高い場合、外部接続端子２ａがあると判定する。判定した結果を制御部３に出力する。カードリーダ１に挿入されたカード２は外部接続端子２ａがあると判定されると、制御部３を介してＩＣ処理部１０に通知し、ＩＣ処理部１０はＩＣ接点ブロック１０ｂを外部接続端子２ａに当接させ、所定のカード情報を取得する処理を実行させる。

（カードの動作）
図４は、図１に示すカードリーダ１によるカード２の搬送動作のフローを示すフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態に係る端子検出処理を示すチャート図である。図６は、本発明の実施の形態に係るテンプレート画像を生成する手順を示す図である。図７は、本発明の実施の形態に係る抽出画像と抽出テンプレート画像を抽出する手順を示す図である。

（スタート）
カードリーダ１では、カード挿入口１ａにカード２が挿入される前の待機時に、シャッタ５ａは閉鎖位置にあり、カード搬送路１ｂを閉鎖している。また、この待機時には、カード搬送部６は停止している。

（ステップＳ１：カード搬送）
カード２がカード挿入口１ａに挿入されると、カード挿入検出部４（光学式センサ４ａ）カード挿入検出センサ４ａによってカード２が検出されると、カード２の搬送動作が開始される。具体的には、カード挿入口１ａにカード２が挿入されたことがカード挿入検出部４によって検出されると、カード搬送部６が起動して駆動ローラが駆動し始め、カード２を一定速度で搬送する。すなわち、カード挿入検出部４によって検知される位置までカード２が挿入されると、カード搬送部６を駆動し、カード２は、搬送ローラ対６ａを構成する駆動ローラとパッドローラとに挟まれながらカードリーダ１内部（奥側）に搬送される。

また、カード挿入検出部４での検出結果に基づいて、シャッタ駆動部５が駆動する。シャッタ駆動部５は、シャッタ５ａを開放位置へ移動させる。すなわち、カード２がカード挿入口１ａから挿入されたことが検出されると、シャッタ駆動部５は、シャッタ５ａを開放位置へ移動させ、カード搬送路１ｂからシャッタ５ａが移動する。これにより、カード搬送路１ｂが開放され、カード搬送部６により、カード２がカードリーダ１内部に搬送される。

（ステップＳ２：カード処理）
挿入されたカード２はカード処理が行われる。具体的には、カード処理部は、カード挿入口１ａから挿入されたカード２からカード情報を読み取り、その読み取ったカード情報について所定の処理、すなわち、磁気処理、ＩＣ処理、画像処理が行われる。

カード２がカード挿入口１ａから挿入されると、磁気処理部９では、磁気ヘッド９ａがカード２の磁気ストライプ２ａに当接しながら左右方向へ移動して、磁気処理部９は磁気データの読取や記録を行う。つぎに、カードリーダ１内部の奥側にカード２が搬送され、画像処理部１１では、スキャナ１３でカード２のおもて面の画像を読みとり、画像処理される。端子検出部１５は、画像データを処理し、外部接続端子２ａがあると判定された場合、制御部３を介してＩＣ処理部１０が動作させる。さらに、端子検出部１５が外部接続端子２ａがあると判定した場合、制御部３を介してＩＣ処理部１０は、接点ブロック移動機構（図示せず）を起動させ、カード２の外部接続端子２ａにＩＣ接点バネ１０ａを接触させてカード２との間でデータの通信を行う。

（ステップＳ３：カード排出）
カード処理部がカード２を用いたカード処理を行った後、カード２を利用者に返却するために、再度シャッタ５ａを開けて搬送ローラ対６ａ、６ｂ、６ｃを排出方向Ｘ２に回転させて、カード挿入口１ａからカード２の手前側後端を飛び出させた状態で搬送ローラ対６ａ、６ｂ、６ｃを一時停止させ、利用者にカード２の抜き取りを指示する。カード２がシャッタ５ａ近傍のカード挿入検出部４で検出されると、シャッタ５ａは、閉鎖位置に移動して、カード搬送路１ｂを閉鎖する。

つぎに、図５を参照して、端子検出処理の具体的な判定処理を説明する。

（ステップＳ１０：画像入力処理）
スキャナ１３で挿入されたカード２を撮像して画像入力処理を行う。ＣＣＤラインセンサがカード２のおもて面を撮像し、アナログ信号として出力する。Ａ／Ｄ変換部は、アナログ信号の画像データをデジタル変換して多値画像データ、すなわち、２５６階調のグレースケール画像データに変換する。変換された多値の画像データは、ハーフトーン処理部１４に入力される。ハーフトーン処理部１４は、グレースケール画像データを入力し、ハーフトーン処理して２値画像データに処理され、（中間調の）２値画像データとして画像メモリ１２の画像データ領域に記憶される。

（ステップＳ１１：端子画像切出処理）
ハーフトーン処理された２値画像データから外部接続端子２ａが存在すると想定される領域（すなわち、「外部接続端子領域」）を切り出す。外部接続端子領域は、外部接続端子２ａの位置を含む領域であり、カード２の搬送誤差を考慮し、外部接続端子２ａの大きさよりも少し広めの領域とする。本実施形態では、１２８×１２８の矩形状の画素領域である。

（ステップＳ１２：データ圧縮処理）
データ圧縮部５３が、切り出した外部接続端子領域を圧縮処理する。すなわち、１２８×１２８の矩形状した（中間調の）２値画像領域を６４×６４の矩形状した画像領域に圧縮する。具体的には、データ圧縮処理において、２×２画素を１画素に圧縮している。すなわち、Ｘ方向のデータ圧縮率Ｃｘ＝２、Ｙ方向のデータ圧縮率Ｃｙ＝２となり、６４＝１２８／２、６４＝１２８／２であるから、圧縮画像データのサイズは６４×６４＝（１２８×１２８）／（２×２）＝（１２８×１２８）／４となる。すなわち、圧縮画像データのサイズは当初の２値画像データの４分の１になる。さらに、画像データとしての二値データを２×２画素の複数個の画素ブロックに分割し、各々の画素ブロック毎に各画素ブロックを構成する２×２画素の画素値を平均した平均画素値を求め、各画素ブロックを各画素ブロック毎に求めた平均画素値を画素値とする１つの画素とした圧縮画像を作成する。また、求めた平均画素値は多値データとして画像メモリの圧縮画像メモリ領域内に記憶する。すなわち、圧縮画像データはグレースケール画像である。

（ステップＳ１３：比較領域抽出処理）
比較領域抽出部１８は、データ圧縮部１７が圧縮した画像、すなわち６４×６４の矩形状した画素領域から所定の大きさ（２５×２５の矩形状した画素領域）を抽出する。図７に示すように、２５×２５の矩形状した画素領域の比較領域画像Ｅ１０１を抽出する。ここで、比較領域画像は、外部接続端子２ａを撮影した画像の中で、より特徴的となる部分である。ここで比較領域画像を抽出する位置は、多数の外部接続端子２ａの形状において共通する形状が存在すると想定される位置である。具体的には、図７に示すように、水平な線の位置は、多くの外部接続端子２ａで共通する傾向がある。また、垂直な線も同じ位置にある場合が多い。

（テンプレート作成処理）
テンプレート作成部１９は、上述の比較領域画像と比較するための基準画像であるテンプレートを作成する。ここでのテンプレートの作成方法は、上述した比較領域抽出処理で比較領域（比較パターン）を作成する方法と同様にしている。作成されたテンプレートは、比較領域画像と同じ画素サイズ、ここでは２５×２５の矩形状した画素領域のグレースケールの画像データである。本実施形態では、テンプレートは、複数のカード２の外部接続端子２ａの画像データを加算することで作成されている。

図６は、テンプレート基礎画像Ｔ１００及び抽出テンプレート画像Ｔ１０１（テンプレート）の生成する手順を示す。

図６に示すように、外部接続端子２ａにおいて、各端子の形状および配置は全く同じではなく、カード２により多少形状が異なっている。外部接続端子２ａの形状として、上述したように、カード２には様々な種類がある。そこで、テンプレート作成部１９は、複数の外部接続端子２ａとして、カードリーダ１で使用頻度が高いカード２の外部接続端子２ａの画像データを加算している。具体的には、図６に示すように、カードリーダ１が処理する比較的多数のカード２に形成されている複数の外部接続端子２ａ（１）〜２ａ（ｎ）の形状を加算平均してグレースケールのテンプレート基礎画像Ｔ１００を生成する。そして、このテンプレート基礎画像Ｔ１００から比較領域画像と同じ画素サイズの抽出テンプレート画像Ｔ１０１を抽出し、画像メモリ１２にテンプレートとして格納する。

このように、加算することで、共通する位置はより画素値が増加し、共通する画素と共通しない画素との差がより大きくなり、共通する位置が強調される。加算することで、テンプレートの画像データは、多値データ、すなわち、グレースケール画像データとして画像メモリ内に格納されている。なお、テンプレートは、１つの画像に限る趣旨ではなく、複数の画像がテンプレートとして記録されてもよい。

（ステップＳ１４：マッチング演算処理）
テンプレートと比較領域画像とのマッチング処理を行う。マッチング演算部２０は、テンプレート部１９に記録されている２５×２５の画素領域のテンプレート画像Ｔ１００（抽出テンプレート画像Ｔ１０１）とマッチング演算する。さらに、比較領域抽出部１８に比較領域画像が抽出される毎にマッチング処理を行い類似度を算出する。

図７は、比較領域画像と抽出テンプレート画像Ｔ１０１（テンプレート）のマッチング例を示す。

マッチング演算部２０は、比較領域抽出部１８に比較領域画像が抽出される毎にマッチング処理を行い類似度を算出する。本実施形態では、図７に示すように、このテンプレート基礎画像Ｔ１００から比較領域画像と同じ画素サイズの抽出テンプレート画像Ｔ１０１を抽出し、テンプレート作成部１９にテンプレートとして記録し保存する。また、６４×６４の矩形状した画素領域の圧縮画像Ｅ１００から、２５×２５の矩形状した画素領域の抽出フレームＦ１００で示す領域で比較領域画像Ｅ１０１を抽出する。

次に、マッチング演算部２０が、その比較領域画像Ｅ１０１と抽出テンプレート画像Ｔ１０１とでマッチング処理を行い類似度を算出する。また、抽出フレームＦ１００は、上述のように、所定範囲（すなわち初期位置から水平／垂直各５画素の範囲）で１画素ずつシフトし、抽出の度に合計２５個の類似度を算出する。

（ステップＳ１５：比較領域抽出処理）
比較領域の切出し位置を変えて比較領域を抽出し、抽出した比較領域ごとにテンプレートとマッチング演算を行う。６４×６４の矩形状した画素領域は、画像メモリ１２に記憶された比較領域（比較パターン）全体のデータ領域である。このデータ領域中に実線で示された領域が比較領域である。すなわち、比較領域中の画像情報がマッチングの対象となる。比較領域中に描かれた、点線を施した矩形の領域が、切り出される比較領域（比較パターン）である。この比較領域（比較パターン）は、テンプレートと同じサイズを有し、切り出し開始位置から切り出し終了位置まで、所定の順序で次々に切り出され、切り出される比較領域（比較パターン）の一つ一つがテンプレートのパターンとのマッチングの対象となる。

（ステップＳ１６：比較領域シフト処理）
つぎに、図７に示す点線の位置からＸ方向、Ｙ方向に所定範囲（初期位置から水平／垂直各５画素の範囲）でシフトしながらマッチング演算を行う。全シフト完了であれば、全２５個の類似度からベスト値（類似度）を判定部２１に出力する。また、全シフト未完了であれば、比較領域をシフトして、マッチング演算を行う。

（ステップＳ１７：判定処理）
マッチング演算の結果、テンプレートと切り出される比較領域（比較パターン）との一致度を算出して、最も高い一致度を有する切り出される比較領域（比較パターン）を抽出する。具体的には、マッチング演算部２０で演算された２５個の類似度の中から、ベスト値（すなわちマッチング度が最も高い類似度）を検索する。

判定処理の結果、外部接続端子２ａがあると判定された場合、制御部３に通知され、制御部３がＩＣ処理部１０を動作させ、ＩＣ接点バネ１０ａを外部接続端子２ａに当接させ、カード情報の処理を行う。また、判定処理の結果、外部接続端子２ａが無いと判定された場合、制御部３にその旨通知し、カード処理は終了し、カード２をカードリーダ１から排出させる。また、たとえば、一度排出してからカード２の向きを変えて再挿入することを表示するなどの処理を行う。

（本実施形態の主な効果）
以上、本実施形態のカードリーダ１は、画像処理部９および端子検出部１５を備えており、カード２のおもて面の画像を撮像するスキャナ１３を利用して、挿入されたカード２の外部接続端子２ａの有無を判定する処理を行っている。このように、カード２の画像をスキャナ１３で撮像して、撮像画像から外部接続端子２ａの位置を含む領域の画像を解析して、外部接続端子２ａの存在を確認するようにしたので、従来技術のように金属センサを用いなくとも、外部接続端子２ａの有無を判定することができる。

さらに、カードリーダ１は、テンプレート作成部１９を備えており、テンプレートＴ１０1は、カードリーダ１で使用頻度が高いカード２の外部接続端子２ａの画像データを加算平均（または加算）し、テンプレートＴ１０１の画像データは、多値データ、すなわち、グレースケール画像データとして画像メモリ１２内に格納されている。このように、加算平均（または加算）することで、共通する位置はより画素値が増加し、共通する画素と共通しない画素との差がより大きくなり、共通する位置が強調することができる。

また、カードリーダ１は、ハーフトーン処理部１４を備えており、グレースケール画像データを入力し、ハーフトーン処理して２値画像データに処理され、（中間調の）２値画像データとして画像メモリ１２の画像データ領域に格納される。スキャナ１３で撮像された画像データはグレースケール画像データであり、大量の表現能力を持つグレースケール画像データを画像メモリ１２に格納する場合に比べて、ハーフトーン処理した２値画像データに変換することで、画像メモリ１２の容量を低減することができるとともに、スキャナ１３で撮像したカード２の階調表現能力を保持することができる。

さらに、カードリーダ１は、データ圧縮部１７を備えており、比較領域抽出部１８で比較領域（比較パターン）を形成する場合に扱うデータ量が少なくなって必要とされるメモリの容量が小さくなる。したがって、データ圧縮処理を行うことにより、マッチング演算に必要な時間を、有効に短縮できる。

上述したように、本実施形態のカードリーダ１は、ハーフトーン処理やデータ圧縮処理などを行うことで、画像メモリの容量を小さくすることができ、カードリーダ１の小形化、低コスト化が可能になるとともに、テンプレートマッチングで処理するデータ量が少なくなるので処理時間を短縮化することができる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

たとえば、本実施形態では、カード挿入検出部４は透過型の光学式センサ４ａであったがこれに限定されるものではなく、反射型の光学式センサであっても良いし、マイクロスイッチ等の機械式のセンサであっても良い。また、カード挿入検出部４は、カード２の幅方向の両端を検知するために、左右方向（Ｙ方向）におけるカード搬送路１ｂの両側に配置されるいわゆる幅検知機構を備えていても良い。この幅検知機構は、たとえば、カード２の左右の両端面のそれぞれに接触して移動するレバー部材と、このレバー部材の動きを検知する光学式または機械式のセンサとから構成されている。

また、カード挿入口１aの近傍に、挿入されたカード２の磁気ストライプ２ａを検知するセンサ（たとえば、磁気ヘッド）を配置し、カード挿入口１ａにカード２が挿入されたことを検出するとともに、カード２には磁気ストライプ２ｂが形成されていることを検出する検出機構であっても良い。

１ カードリーダ
２ カード
３ 制御部
９ 磁気処理部
１０ ＩＣ処理部
１１ 画像処理部
１２ 画像メモリ
１３ スキャナ
１４ ハーフトーン処理部
１５ 端子検出部
１６ 端子画像切出部
１７ データ圧縮部
１８ 比較領域抽出部
１９ テンプレート作成部
２０ マッチング演算部
２１ 判定部

Claims (6)

1. カードに形成された外部接続端子にＩＣ接点バネを当接してデータの授受を行うカードリーダであって、
   前記カードの画像を撮像して画像データに変換するスキャナと、
   前記画像データを記憶する画像メモリと、
   前記カードの画像から前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を解析して、前記外部接続端子の存在を確認する端子検出部と、を備え、
   前記端子検出部は、
   前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を切り出す端子画像切出部と、
   前記端子画像切出部で切り出された画像に基づき前記外部接続端子かどうかを判定する比較領域を複数抽出する比較領域抽出部と、
   複数のカードの外部接続端子の画像を加算して生成され比較基準に用いられるテンプレートを作成するテンプレート作成部と、
   前記比較領域抽出部が抽出した複数の前記比較領域ごとに前記テンプレートとのマッチング処理を行い類似度を算出するマッチング演算部と、
   前記マッチング演算部で算出された複数の比較領域ごとの類似度に基づき前記外部接続端子の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴とするカードリーダ。
2. 前記画像データが多値画像データであり、この多値画像データをハーフトーン処理して２値化して２値画像データを作成するハーフトーン処理部を備えることを特徴とする請求項１記載のカードリーダ。
3. 前記端子画像切出部が切り出した画像をデータ圧縮し圧縮データを作成するデータ圧縮部を備えることを特徴とする請求項１または２記載のカードリーダ。
4. カードに形成された外部接続端子にＩＣ接点バネを当接してデータの授受を行うカードリーダの制御方法であって、
   前記カードリーダは、
   前記カードの画像を撮像して画像データに変換するスキャナと、
   前記画像データを記憶する画像メモリと、
   前記カードの画像から前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を解析して、前記外部接続端子の存在を確認する端子検出部と、を備え、
   前記カードの画像をスキャンで撮像して画像データに変換する画像入力工程と、
   前記画像データを記憶する画像記憶工程と、
   前記外部接続端子の位置を含む領域の画像を切り出す端子画像切出部工程と、
   前記切り出された画像に基づき前記外部接続端子かどうかを判定する比較領域を複数抽出する比較領域抽出工程と、
   複数のカードの外部接続端子の画像を加算して生成され比較基準に用いられるテンプレートを作成するテンプレート作成工程と、
   前記抽出した複数の前記比較領域ごとに前記テンプレートとのマッチング処理を行い類似度を算出するマッチング演算工程と、
   前記算出された複数の比較領域ごとの類似度に基づき前記外部接続端子の有無を判定する工程と、
   を備えることを特徴するカードリーダの制御方法。
5. 前記画像データが多値画像データであり、この多値画像データをハーフトーン処理（疑似中間調処理）して２値化して２値画像データを作成するハーフトーン処理工程を備えることを特徴とする請求項４記載のカードリーダの制御方法。
6. 前記切り出した画像をデータ圧縮し圧縮データを作成するデータ圧縮部を備えることを特徴とする請求項４または５記載のカードリーダの制御方法。

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