JP3097028B2

JP3097028B2 - 指掌紋採取装置

Info

Publication number: JP3097028B2
Application number: JP08233760A
Authority: JP
Inventors: 勉石井
Original assignee: 富士通電装株式会社
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH1079017A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、個体識別用に利用
されている指紋，掌紋，鼻紋等を採取する指掌紋採取装
置に関する。指紋，掌紋，鼻紋等を撮像した画像を記録
し、その記録画像と新たに採取した指紋，掌紋，鼻紋等
の画像とを照合して、本人確認等の個体識別を行うこと
ができる。その場合の照合手段としては、画像全面につ
いての照合や、特徴点についての照合等の各種の手段が
提案され、且つ実用化されている。このような指紋，掌
紋，鼻紋等を採取する指掌紋採取装置の操作の容易性と
小型化とが要望されている。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来例の概略斜視図であり、１
００は表面に薄い透明の弾性体膜等を形成した採取部、
１０１はプリズム、１０２は反射膜、１０３は光源、１
０４はＣＣＤカメラ等の撮像装置、１０５はミラー、１
０６はレンズである。

【０００３】平板状の採取部１００に載置した指，掌等
を、プリズム１０１，採取部１００を介して光源１０３
により照明し、その反射光をプリズム１０１を介してミ
ラー１０５側に導出し、レンズ１０６を介して撮像装置
１０４に一点鎖線矢印経路で入射し、指紋，掌紋等を撮
像するものである。この撮像装置１０４により撮像した
画像は、図示を省略した画像処理部に於いて歪み補正，
濃度調整等を行い、記録装置に記録するか又はセンタへ
転送する。

【０００４】又撮像装置１０４は、ＣＣＤカメラ等のよ
うに二次元配列の撮像素子を用いる場合が一般的である
が、高解像度とする為には高価な構成となる。そこで、
一次元配列の撮像素子を用いて機械的に走査し、撮像範
囲の拡大と低価格化とを図った構成も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】撮像装置１０４をＣＣ
Ｄカメラにより構成した場合は高価となり、又一次元配
列の撮像素子を用いた場合は機械的に走査する機構が必
要となるから、装置が大型化する問題がある。又採取部
１００は一般に平面状であるから、例えば、掌紋採取時
に、掌の中央の窪み部分を鮮明に撮像することが困難で
あった。又指紋採取に於いて、位置決めの為に採取部に
指を載せる凹部を形成した構成が知られているが、指の
側面側を含む指紋採取は容易でなかった。本発明は、廉
価且つ小型化が可能で且つ指紋，掌紋を鮮明に撮像し得
るようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の指掌紋採取装置
は、（１）回転可能に支持し、外周面が円筒状で透明の
採取部１と、この採取部１の外周面側を照明する光源２
と、この光源２によって照明された採取部１の外周面上
の指，掌等の反射光を入射する一次元配列の撮像素子３
と、この撮像素子３の出力信号を処理して指掌紋画像を
出力する画像処理部４とを備えている。従って、採取部
１の回転に従って指，掌を移動させて一次元配列の撮像
素子３により撮像するから、一次元配列の撮像素子３を
機械的に走査して撮像する場合と等価となり、一次元配
列の撮像素子３からなる撮像装置としては機械的走査機
能が不要となるから、廉価且つ小型となる。

【０００７】又（２）採取部１の周辺部に形成した速度
認識用パターン６を撮像素子３により読取って、採取部
１の回転を検出し、この採取部１の回転範囲により指掌
紋採取領域を識別して画像処理部４を制御する速度処理
部５を設ける。それにより、手動により採取部１を回転
させた時の速度の変動等があっても、所望の範囲を撮像
することができる。

【０００８】又（３）採取部１を、指掌紋採取時に回転
させるモータを設けることができる。従って、指掌紋採
取時には、採取部１に指，掌を載せるだけで自動的に移
動されて、指掌紋の撮像が行われる。

【０００９】又（４）採取部１は、回転可能に支持した
透明円柱の両側面に形成した円錐状の凹部と、外周面の
少なくとも一方の周辺部に形成した速度認識用パターン
６とを有し、採取部１の一方の側面側の凹部から外周面
側を照明する光源２を配置し、且つ採取部１の他方の側
面側の凹部から導出した反射光を撮像素子３に入射させ
る構成とすることができる。

【００１０】又（５）採取部１は、指，掌等を載置し且
つ回転可能に支持した透明の円筒と、この円筒の内部に
固定したプリズムとを有し、このプリズムを介して円筒
の表面側を照明する光源を配置し、且つ円筒の表面側か
らの反射光をプリズムを介して導出して撮像素子３に入
射させる構成とすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の説明
図であり、１は回転可能に支持した採取部、２は発光ダ
イオード，小型蛍光灯，小型ランプ等の光源、３は一次
元配列の撮像素子、４は画像処理部、５は速度処理部、
６は速度認識用パターン、７はコンピュータ、８はイン
タフェース部、９はＣＲＴ（陰極線管）や液晶パネル等
の表示部、１０はキーボード、１１はプリンタ、１２は
ＩＳＤＮ又はモデム等を含む通信部、１３は磁気ディス
ク装置や光ディスク装置等の画像情報を記憶する記憶装
置である。

【００１２】コンピュータ７，インタフェース部８，表
示部９，キーボード１０，プリンタ１１，通信部１２，
記憶装置１３等は、既に知られている構成と同様であ
り、採取した指紋，掌紋等の画像情報を表示部９に表示
して確認し、記憶装置１３に格納することができ、又プ
リンタ１１によりプリントアウトすることができる。又
通信部１２からセンタ等に画像情報を転送することがで
きる。

【００１３】図２は本発明の第１の実施の形態の説明図
であり、１は回転可能に支持した採取部、１ａ，１ｂは
円錐状の凹部、２は発光ダイオード・アレー等による光
源、３は一次元配列の撮像素子、６は速度認識用パター
ン、２１は支持部、２２はローラ、２３はミラー、２４
はレンズである。

【００１４】採取部１は、透明円柱の両側面に円錐状の
凹部１ａ，１ｂを形成し、外周面の一方の周辺部に速度
認識用パターン６を形成した構成を示し、この速度認識
用パターン６は、両方の周辺部に形成することも可能で
ある。又複数のローラ２２は、支持部２１に回転可能に
支持されており、この複数のローラ２２によって円柱状
の採取部１が支持されているから、手動によって矢印Ａ
方向又はその反対方向に回転させることができる。

【００１５】又凹部１ｂ側に光源２を配置して、採取部
１の外周面側を照明し、その外周面側からの反射光を凹
部１ａ側から導出し、ミラー２３とレンズ２４とを介し
て一点鎖線の経路で一次元配列の撮像素子３に入射させ
る。従って、採取部１に指，掌を載置して移動させる
と、採取部１は回転し、速度認識用パターン６と共に、
指紋又は掌紋を撮像することができる。

【００１６】図３は本発明の第１の実施の形態の要部断
面図であり、支持部２１によりローラ２２を回転可能に
支持し、このローラ２２によって採取部１の外周面を支
持するから、円柱状の採取部１は回動可能となる。又透
明円柱の両側面に円錐状の凹部１ａ，１ｂを形成し、一
方の側面側の凹部１ｂから光源２によって外周面側を照
明し、その外周面側からの反射光を他方の側面側の凹部
１ａから導出し、直接或いはミラー２３等を介して一次
元配列の撮像素子値に入射させて、指紋，掌紋を撮像す
る。

【００１７】図４は本発明の第１の実施の形態のフロー
チャートであり、採取する指，掌等の採取部分の選択を
キーボード１０等から入力すると（Ａ１）、コンピュー
タ７は、採取開始を指示し、表示部９に又は採取部１に
近接して配置した図示を省略している表示部に採取開始
を表示し（Ａ２）、光源２をオンとする（Ａ３）。そし
て、撮像素子３，画像処理部４，速度処理部５等の初期
設定を行う（Ａ４）。

【００１８】そして、指又は掌を採取部１の外周面上に
載置し（Ａ５）、画像処理部４は撮像素子３の出力信号
の取込みを開始し（Ａ６）、採取部１を回転するように
指又は掌を移動する（Ａ７）。画像処理部４は、一次元
配列の撮像素子３の出力信号を１ライン毎の画像として
メモリに蓄積する（Ａ８）。

【００１９】そして、全ライン完了か否かを判定し（Ａ
９）、完了でない場合は、タイムオーバか否かを判定し
（Ａ１０）、タイムオーバでない場合はステップ（Ａ
９）に戻り、タイムオーバの場合はステップ（Ａ１１）
に移行する。又全ライン完了の場合もステップ（Ａ１
１）に移行する。

【００２０】このステップ（Ａ１１）に於いては、取り
直すか否かを判定し、取り直す場合はステップ（Ａ４）
に戻ることになり、又取り直さない場合は、光源２をオ
フとし（Ａ１２）、メモリに蓄積した画像を画像処理部
４からコンピュータ７に転送し（Ａ１３）、画像の濃度
の調整処理を行い（Ａ１４）、速度処理部５に於いて速
度認識用パターン６の識別し、採取部１の回転速度に従
った画像の歪みの補正し処理を行い（Ａ１５）、処理結
果の画像を表示部９に表示し（Ａ１６）、記憶装置１３
等に形成したファイルに格納する（Ａ１７）。

【００２１】そして、印刷か通信かを判定し（Ａ１
８）、印刷する場合は、プリンタの特性等に対応したコ
ントラスト処理を行い（Ａ１９）、印刷処理を行う（Ａ
２０）。又通信の場合は、採取画像を静止画像の伝送や
ファクシミリ伝送と同様な通信処理でセンタ等に伝送す
ることになる（Ａ２１）。

【００２２】図５は本発明の実施の形態の画像処理部と
速度処理部との説明図であり、４は画像処理部、５は速
度処理部、７はコンピュータ、３１は増幅器（ＡＭ
Ｐ）、３２はＡ／Ｄ変換器、３３はファースト・イン・
ファースト・アウト・メモリ（ＦＩＦＯ）、３４，３８
はＰＣＩ（Ｐeripheral Ｃomponent Ｉnterconnect ）
バス制御部（ＰＣＩ）、３５は歪み補正部、３６はパタ
ーン認識部、３７はパターンカウンタ、３９は撮像掌紋
画像、４０は撮像速度認識用パターンである。

【００２３】指紋，掌紋の画像３９は、１ライン撮像画
像を矢印Ｂ方向に走査して得られたものに相当し、画像
処理部４に於いては、増幅器３１により増幅してＡ／Ｄ
変換器３２によりディジタル信号に変換し、メモリ３３
に蓄積する。このメモリ３３は、前述のようにＦＩＦＯ
とすると、１ラインの撮像画像単位で蓄積する。又速度
処理部５に於いては、パターン認識部３６により鋸歯状
の撮像速度認識用パターンを認識し、認識したパターン
をパターンカウンタ３７によりカウントアップする。又
画像処理部４とコンピュータ７とは、ＰＣＩバス制御部
３４，３８を介して接続され、画像処理部４のメモリ３
３に蓄積された指紋，掌紋等の画像が転送される。

【００２４】コンピュータ７からのスタート信号により
撮像を開始し、且つパターンカウンタ３７をリセットす
ると、撮像開始後のパターンカウンタ３７のカウント内
容は、一次元配列の撮像素子により走査した領域の大き
さを示すことになり、単位時間当たりのカウント内容に
より矢印Ｂ方向の速度を求めることができる。従って、
メモリ３３に１ライン毎の撮像画像が蓄積され、パター
ンカウンタ３７のカウント内容が所定数となった時、所
定の大きさの領域の撮像画像をメモリ３３に蓄積したこ
とになり、その時のカウント内容をストップ信号とする
ことができ、それ以降に入力される画像の蓄積を停止す
ることができる。即ち、図４のフローチャートに於ける
ステップ（Ａ９）に於いて全ライン完了か否かの判定
を、パターンカウンタ３７のカウント内容により行うこ
とができる。

【００２５】又画像処理部４の歪み補正部３５は、採取
部１の回転速度のばらつきによる歪み及び採取部１の外
周面上の位置による撮像画像の歪みを補正するものであ
り、採取部１の回転速度に対応して撮像素子３からの画
像取込みを同期制御する構成の場合は、採取部１の回転
速度のばらつきによる歪みは無視できるものとなるが、
採取部１の回転速度と無関係に画像取込みを行った場合
は、低速度である程、撮像画像は矢印Ｂ方向に延びた状
態となり、反対に高速度である程、縮んだ状態となる。
そこで、パターンカウンタ３７の単位時間当たりのカウ
ント内容により採取部１の回転速度を求め、低速度の場
合は１ライン単位の撮像画像を間引き、高速度の場合は
ライン間の補間等を行うことにより、走査方向の歪みを
補正することができる。

【００２６】又採取部１の外周面上の位置による撮像画
像は、撮像素子３を配置した側程大きく、その反対側は
小さくなる傾向の歪みとなる。従って、１ラインについ
ての画素の間引きや補間処理等によってこの歪みを補正
することができる。なお、図４に示すフローチャートに
於いては、メモリからコンピュータ７に転送し、コンピ
ュータ７に於いて歪み補正処理等を行う場合を示すが、
画像処理部４とコンピュータ７との何れかに於いて歪み
補正処理を行うことができるものである。

【００２７】図６は本発明の実施の形態の歪み補正処理
の説明図であり、（Ａ）は撮像掌紋画像３９と撮像速度
認識用パターン４０とを示し、１ラインの撮像画像が矢
印Ｂ方向に順次蓄積されて形成される。この場合、図２
に示すように、速度認識用パターン６を形成した側に撮
像素子３が配置されているから、撮像掌紋画像３９は、
撮像速度認識用パターン４０に近い側が大きく、その反
対側は小さくなる。そこで、前述のような歪み補正によ
り（Ｂ）に示す画像３９’が得られる。

【００２８】図７は本発明の第２の実施の形態の説明図
であり、図２と同一符号は同一部分を示し、５１はモー
タ、５２は駆動ローラ、５３は回転軸である。モータ５
１により駆動ローラ５２を矢印ｃ方向に回転軸５３を介
して駆動すると、透明円柱から構成した採取部１は、矢
印Ａ方向に回転する。従って、採取部１上に指，掌等を
載置して、モータ５１を駆動すると、自動的に指，掌等
が採取部１上を移動し、一次元配列の撮像素子３によっ
て、指紋，掌紋等を撮像することができる。

【００２９】図８は本発明の第２の実施の形態のフロー
チャートであり、採取する指，掌等の採取部分の選択を
キーボード１０（図１参照）等から入力すると（Ｂ
１）、コンピュータ７は、採取開始を指示し、表示部９
に又は採取部１に近接して配置した図示を省略している
表示部に採取開始を表示し（Ｂ２）、光源２をオンとす
る（Ｂ３）。そして、撮像素子３，画像処理部４，速度
処理部５等の初期設定を行う（Ｂ４）。

【００３０】そして、指又は掌を採取部１の外周面上に
載置し（Ｂ５）、画像処理部４は撮像素子３の出力信号
の取込みを開始し（Ｂ６）、モータ５１の駆動を開始す
る（Ｂ７）。このモータ５１の駆動により採取部１が回
転するから、指又は掌もそれに従って移動する（Ｂ
８）。そして、画像処理部４は、一次元配列の撮像素子
３の出力信号を１ライン毎の画像としてメモリに蓄積す
る（Ｂ９）。

【００３１】そして、全ライン完了か否かを速度処理部
５等によって判定し（Ｂ１０）、完了でない場合は、タ
イムオーバか否かを判定し（Ｂ１１）、タイムオーバで
ない場合はステップ（Ｂ１０）に戻り、タイムオーバの
場合はステップ（Ｂ１２）に移行する。又全ライン完了
の場合もステップ（Ｂ１２）に移行する。

【００３２】このステップ（Ｂ１２）に於いては、取り
直すか否かを判定し、取り直す場合はステップ（Ｂ４）
に戻ることになり、又取り直さない場合は、光源２をオ
フとすると共にモータ５１の駆動をオフとし（Ｂ１
３）、メモリに蓄積した画像を画像処理部４からコンピ
ュータ７に転送し（Ｂ１４）、画像の濃度の調整処理を
行い（Ｂ１５）、速度処理部５に於いて速度認識用パタ
ーン６の識別し、採取部１の回転速度に従った画像の歪
みの補正し処理を行い（Ｂ１６）、処理結果の画像を表
示部９に表示し（Ｂ１７）、記憶装置１３等に形成した
ファイルに格納する（Ｂ１８）。

【００３３】そして、印刷か通信かを判定し（Ｂ１
９）、印刷する場合は、プリンタの特性等に対応したコ
ントラスト処理を行い（Ｂ２０）、印刷処理を行う（Ｂ
２１）。又通信の場合は、採取画像を静止画像の伝送や
ファクシミリ伝送と同様な通信処理でセンタ等に伝送す
ることになる（Ｂ２２）。

【００３４】図９は本発明の第３の実施の形態の説明図
であり、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は上部からの概略
斜視図を示し、採取部は、透明の円筒６１の外周面を前
述の各実施の形態と同様にローラ等によって回転可能に
支持し、その円筒６１の内部にプリズム６４を固定し、
このプリズム６４を介して円筒６１の外周面側を照明す
る発光ダイオード・アレー等の光源６２を配置し、又円
筒６１の外周面側からの反射光をプリズム６４を介して
導出し、一次元配列の撮像素子６３に入射させる構成と
した。従って、光源６２を円筒６１の内部に配置して小
型化を図ることができる。

【００３５】この円筒６１は、（Ｂ）に示すように、装
置筐体６５に形成した孔６６から少し突出状態で回転可
能に支持されるものであり、指や掌を円筒６１の外周面
上に載置し、矢印方向に円筒６１を回転するように移動
させることにより、指紋，掌紋の画像を撮像することが
できる。この場合も、図示を省略しているが、円筒６１
の一方又は両方の周辺部に速度認識用パターンを形成す
るものである。又プリズム６４と円筒６１との接触面に
於ける反射防止等を、例えば、シリコンオイルの供給等
によって行うことができる。

【００３６】図１０は本発明の第４の実施の形態の説明
図であり、（Ａ）は概略斜視図、（Ｂ）は上部からの概
略斜視図を示し、採取部７１は、透明円柱の両側面に円
錐状の凹部７１ａ，７１ｂを形成し、一方の側面側の凹
部７１ｂに発光ダイオード・アレー等による光源７２を
配置して、外周面側を照明し、他方の側面側の凹部７１
ｂから反射光を一点鎖線矢印で示すように導出して、一
次元配列の撮像素子７３に入射する。

【００３７】この採取部７１は、（Ｂ）に示すように、
装置筐体７５の孔７６から一部突出するように支持し、
指を載置して矢印方向に採取部７１を回転させると、指
の側面を含めて指紋を撮像することができる。この場合
も、図示を省略しているが、採取部７１の外周面の一方
又は両方の周辺部に速度認識用パターンを形成するもの
である。

【００３８】又指紋，掌紋のみでなく、例えば、犬や牛
の鼻紋を採取して、個体識別を行うことが知られてお
り、このような鼻紋の採取に於いても、採取部が円筒面
状であるから、容易に採取することができるもので、本
発明に於ける指掌紋は、このような鼻紋も含むものであ
る。又速度認識用パターンは、前述の実施の形態に限定
されるものではなく、他の形状とすることも可能であ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、回転可
能に支持し、外周面が円筒状で透明の採取部１と、この
採取部１の外周面側を照明する光源２と、採取部１の外
周面上の指，掌等の反射光を入射する一次元配列の撮像
素子３と、撮像素子３の出力信号を処理して指掌紋画像
を出力する画像処理部４とを含み、採取部１を円柱状の
構成とした場合は、両側面側に円錐状の凹部を形成し
て、その一方の凹部から照明する光源２を配置し、他方
の凹部から導出した反射光を入射させる撮像素子３を配
置したことより、比較的堅牢な構成により指紋，掌紋の
採取が容易となる。又採取部１を円筒状の構成とし、そ
の内部にプリズムを配置して、このプリズムを介して外
周面を照明する光源２を配置し、又プリズムを介して導
出する反射光を入射させる撮像素子３を配置したことに
より、小型化と軽量化とを図ることができる。又採取部
１に形成した速度認識用パターンを読取ることにより、
撮像画像の歪みを画像処理部４に於いて補正することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の要部断面図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施の形態のフローチャートで
ある。

【図５】本発明の実施の形態の画像処理部と速度処理部
との説明図である。

【図６】本発明の実施の形態の歪み補正処理の説明図で
ある。

【図７】本発明の第２の実施の形態の説明図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態のフローチャートで
ある。

【図９】本発明の第３の実施の形態の説明図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の説明図である。

【図１１】従来例の概略斜視図である。

【符号の説明】

１採取部２光源３撮像素子４画像処理部５速度処理部６速度認識用パターン７コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能に支持し、外周面が円筒状で透
明の採取部と、該採取部の前記外周面側を照明する光源と、該光源によって照明された前記採取部の前記外周面上の
指，掌等の反射光を入射する一次元配列の撮像素子と、該撮像素子の出力信号を処理して指掌紋画像を出力する
画像処理部とを有し、前記採取部は、回転可能に支持した透明円柱の両側面に
形成した円錐状の凹部と、前記外周面の少なくとも一方
の周辺部に形成した速度認識用パターンとを有し、前記光源を、前記採取部の一方の側面に形成した前記凹
部から外周面側を照明する位置に配置し、前記撮像素子を、前記採取部の他方の側面に形成した前
記凹部から導出した前記外周面側からの反射光を入射さ
せる位置に配置したことを特徴とする指掌紋採取装置。
【請求項２】回転可能に支持し、外周面が円筒状で透
明の採取部と、該採取部の前記外周面側を照明する光源と、該光源によって照明された前記採取部の前記外周面上の
指，掌等の反射光を入社する一次元配列の撮像素子と、該撮像素子の出力信号を処理して指掌紋画像を出力する
画像処理部とを有し、前記採取部は、回転可能に支持した透明の円筒と、回転
可能の該円筒と分離して固定したプリズムと、該円筒の
外周面の少なくとも一方の周辺部に形成した速度認識用
パターンとを有し、前記光源を、前記プリズムを介して前記透明の円筒の表
面側を照明する位置に配置し、前記撮像素子を、前記円筒の表面側からの反射光を前記
プリズムを介して入射させる位置に配置したこととを特
徴とする指掌紋採取装置。