JP3796004B2

JP3796004B2 - Concave and convex image input device

Info

Publication number: JP3796004B2
Application number: JP12110897A
Authority: JP
Inventors: 晴義豊田; 直久向坂
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2017-05-12
Also published as: JPH10309268A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば指紋検出装置や、牛の鼻紋検出装置などに用いられる、凹凸画像入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光を透過させる測定台の測定面に被測定対象を接触させ、測定面における被測定対象の凹凸情報を、画像情報として取り込む凹凸画像入力装置は、例えば、指紋検出装置、牛の鼻紋検出装置など様々な分野で利用されている。これらの凹凸画像入力装置は、例えばプリズムなどの光を透過させる測定台の測定面上に、凹凸面を持った被測定対象を押しつけて、ここに光を照射し、測定面を例えばＣＣＤカメラなどの撮像装置にて撮像し、被測定対象の凹凸情報を画像情報として取り込む装置である。
【０００３】
中でも、最近は、光学センサを利用して、被測定対象の位置決めを行うことが可能なものなども利用されている（特開昭６２−２３５６９１）。また、被測定対象を押しつける物体として、ＦｉｂｅｒＯｐｔｉｃＰｌａｔｅ（以下ＦＯＰ）を用いることにより、コントラストの良い画像を得ることもできる（特開平７−１７４９４７）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術に示した方法を用いることにより、凹凸画像入力装置によって、非常にきれいな凹凸画像が得られるようになった。しかし、凹凸画像の代表的な例である指紋画像について考えてみると、指と測定面との摩擦により、指紋画像に歪みが加わってしまうことが多い。この歪みが、指紋照合などの画像認識における誤認識の大きな原因となっていた。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決し、常に歪みの少ない安定した凹凸画像を得ることが可能である凹凸画像入力装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、これらの歪みは、光を透過させる測定台の測定面に被測定対象を接触させる場合の不適切な接触のさせ方に起因しており、接触のさせ方を所定の手順に統一することにより、歪みの無い、きれいな凹凸画像が得られることを見いだした。
【０００７】
その結果、本発明の凹凸画像入力装置は、光を透過させる材質から形成されていると共に、被測定対象を接触させる測定面を有する測定台と、被測定対象が測定面に接触することによって測定面に形成される被測定対象の凹凸情報を、測定台側から撮像する撮像手段と、測定面内の２つ以上の異なる位置に被測定対象が接触したことを、それぞれ検出する接触状態検出手段と、接触状態検出手段からの接触情報に基づき、被測定対象が、測定面内の各位置に接触した順序を検出する接触順序検出手段とを有し、接触順序が所定の順序の場合に、測定面に形成される被測定対象の凹凸情報を画像情報として取り込むことを特徴としている。
【０００８】
被測定対象内各部位の測定面への接触順序を検出し、接触順序が所定の順序の場合のみに、被測定対象の凹凸情報を画像情報として取り込むことにより、被測定対象の測定面への接触のさせ方を統一することが可能となり、接触のさせ方に起因する、凹凸画像の歪みを排除することができる。
【０００９】
また、本発明の凹凸画像入力装置は、上記接触状態検出手段が、測定面上に設置された２つ以上の電極対を有し、各電極対間を流れる電流の大きさから、測定面の各位置に被測定対象が接触したことをそれぞれ検出することを特徴としても良い。
【００１０】
また、本発明の凹凸画像入力装置は、接触状態検出手段が、各位置に対応する、撮像手段の撮像面内における各部分の検出光量から、測定面の各位置に被測定対象が接触したことをそれぞれ検出することを特徴としても良い。
【００１１】
また、本発明の凹凸画像入力装置は、接触状態検出手段が、測定台下方から、測定面に対して斜め上方に光を投射する光源と、光源から投射され、測定面によって反射された反射光を検出する光検出器との組み合わせを２組以上有しており、各光検出器における検出光量から、測定面の各位置に被測定対象が接触したことをそれぞれ検出することを特徴としても良い。
【００１２】
さらに、本発明の凹凸画像入力装置は、光を透過させる材質から形成されていると共に、被測定対象を接触させる測定面を有する測定台と、被測定対象が測定面に接触することによって測定面に形成される被測定対象の凹凸情報を、測定台側から撮像する撮像手段と、測定面内の２つ以上の異なる位置に前記被測定対象が近接したことを、それぞれ検出する近接状態検出手段と、近接状態検出手段からの近接情報に基づき、被測定対象が、測定面内の各位置に近接した順序を検出する近接順序検出手段とを有し、近接順序が所定の順序の場合に、測定面に形成される被測定対象の凹凸情報を画像情報として取り込むことを特徴としても良い。
【００１３】
被測定対象内各部位の測定面への近接順序を検出し、近接順序が所定の順序の場合のみに、被測定対象の凹凸情報を画像情報として取り込むことによっても、被測定対象の測定面への接触のさせ方を統一することが可能となり、接触のさせ方に起因する、凹凸画像の歪みを排除することができる。
【００１４】
また、本発明の凹凸画像入力装置は、近接状態検出手段が、測定面に近接し、且つこれに平行なビーム光を投射する光源と、光源から投射されたビーム光を検出する光検出器との組み合わせを２組以上有し、各光検出器における検出光量から、測定面の各位置に被測定対象が近接したことを検出することを特徴としても良い。
【００１５】
また、本発明の凹凸画像入力装置は、近接状態検出手段が、測定面上に設置された２つ以上の電極対を有し、各電極対間の静電容量から、測定面の各位置に被測定対象が近接したことを検出することを特徴としても良い。
【００１６】
また、本発明の凹凸画像入力装置は、被測定対象は指であり、凹凸情報は指紋であることを特徴としていることが好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る凹凸画像入力装置について、図面を参照して説明する。以下、本発明の第１〜第５の実施形態に係る凹凸画像入力装置は、指紋の凹凸情報を画像として取り込むことを目的とした指紋画像入力装置である。
【００１８】
はじめに、本発明の第１の実施形態に係る指紋画像入力装置について説明する。まず、本実施形態に係る指紋画像入力装置の構成について説明する。図１は本実施形態に係る指紋画像入力装置の構成図である。指紋画像入力装置１０は、被測定対象の凹凸情報を画像情報として入力する画像入力部１２、画像入力部１２からの接触信号に基づき、被測定対象物内各部位の測定面への接触順序を判断する接触順序判断部１４、接触順序判断部１４の出力に基づき、取り込まれた画像信号の取り込み、保存及び、保存されている指紋データと取り込まれた指紋データとの照合などを制御する制御部１６、取り込まれた画像を保存する記憶部１８、接触順序の良否、画像取り込み結果等を表示する表示部２０、暗証番号等の入力を行うテンキー２２から構成されている。
【００１９】
画像入力部１２は、被測定対象である指に光を照射する照明装置２４、指を置く方向や位置を固定するためのガイド２６、凹凸画像を撮像する撮像装置であるＣＣＤカメラ２８、被測定対象である指を置く測定台となるとともに、被測定対象の凹凸情報をＣＣＤカメラ２８に導くＦＯＰ３０、指の第１関節部分がＦＯＰ３０の測定面に接触したことを検出する第１の接触センサ３２、指の指紋部分がＦＯＰ３０の測定面に接触したことを検出する第２の接触センサ３４とから構成されている。
【００２０】
図２は本実施形態に係る指紋画像入力装置の平面図である。指紋画像入力装置１０の上面パネルには、テンキー２２、表示部２０及び画像入力部１２の一部を構成するガイド２６、照明装置２４、第１の接触センサ３２、第２の接触センサ３４が配置されている。
【００２１】
表示部２０は、ディスプレイになっており、テキストデータあるいは画像データの表示が可能となっている。ガイド２６は、指を測定面の所定の位置に接触させることができるように、指の形に切り出されている。また、照明装置２４は、ガイド２６内の左右２カ所ずつ合計４カ所に光照射端を有しており、効果的に指先を照射できるようになっている。
【００２２】
第１の接触センサ３２及び第２の接触センサ３４としては、２組のＩＴＯ透明電極対を用いている。ＩＴＯ透明電極対は、縦５ｍｍ×横５ｍｍのＩＴＯ透明伝導膜を１ｍｍの間隔をあけて並べて配置したものである。第１の接触センサ３２は、ＦＯＰ３０上であって、ガイド２６に従ってＦＯＰ３０の測定面に指を接触させたときに指の第１関節付近の下側になるような位置に配置されている。また、第２の接触センサ３４は、ＦＯＰ３０上であって、ガイド２６に従ってＦＯＰ３０の測定面に指を接触させたときに指紋部分の下側になるような位置に配置されている。
【００２３】
図３は、ＩＴＯ透明電極対を用いた接触状態の検出原理を示した図である。第１の接触センサ３２、第２の接触センサ３４におけるＩＴＯ透明電極間には、ＤＣ１０Ｖの電圧が印加されており、それぞれのＩＴＯ透明電極間を流れる電流を計測できるように電流計３６が接続されている。指が接触していないときは、２枚のＩＴＯ透明電極の間隔が１ｍｍあることにより、電流はほとんど流れない。しかし、指がＦＯＰ３０の測定面に接触すると、つまり指がＩＴＯ電極対に接触すると、指の表面を介して電流が流れ、電流計３６によって接触状態を検出することができる。
【００２４】
通常、１ｍｍ間隔の指の抵抗は数ｋΩ〜数ＭΩであり、ＩＴＯ透明電極間にＤＣ１０Ｖを印加した場合、数ｍＡ〜数μＡの電流が流れる。この電流を、例えばオペアンプ回路を用いて電流−電圧変換することにより、接触順序判断部１４に電圧として接触情報を取り込むことができる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る指紋画像入力装置の作用について説明する。接触順序判断部１４には、上記第１の接触センサ３２及び第２の接触センサ３４から接触情報が逐次入力されている。よって、接触順序判断部１４においては、指の第１関節部分がＦＯＰ３０の測定面に接触したタイミングｔ１と指紋中心部分がＦＯＰ３０の測定面に接触したタイミングｔ２との先後関係を判断することが可能となる。
【００２６】
ｔ２がｔ１に比較して早い場合、つまり指の指紋部分を先にＦＯＰ３０の測定面に接触させた場合は、指紋画像が歪むことが多いため、接触順序判断部１４は、制御部１６に対して”画像不良”の信号を送出する。”画像不良”の信号を受けた制御部１６は、画像入力部１２に入力された入力画像を取り込まず、表示部２０を介して”画像不良”あるいは”入力エラー”である旨を表示する。
【００２７】
一方、ｔ１がｔ２に比較して早い場合、つまり指の第１関節部分を先にＦＯＰ３０の測定面に接触させた場合は、歪みのない、きれいな指紋画像が得られるため、接触順序判断部１４は、制御部１６に対して”画像良好”の信号を送出する。”画像良好”の信号を受けた制御部１６は、画像入力部１２に入力された入力画像を取り込み、取り込み画像を記憶部１８に保存するとともに、表示部２０を介して”画像良好”あるいは”入力良好”である旨を表示する。
【００２８】
また、接触順序判断部１４の”画像良好”信号に基づいて、制御部１６が入力画像を記憶部１８に取り込んだ後、あらかじめ登録しておいた指紋との照合などを実施する。
【００２９】
さらに、本実施形態に係る指紋画像入力装置の効果について説明する。本実施形態に係る指紋画像入力装置のように、第１の接触センサ３２及び第２の接触センサ３４を利用して、ＦＯＰ３０の測定面に対する指の第１関節部分と指の指紋部分との接触順序を検出し、指紋部分から先に測定面に接触した場合の画像を排除することにより、指紋画像入力時の不適切な指の置き方に起因する歪み等が排除できる。その結果、安定した指紋画像が得られることになり、指紋画像を用いた画像認識装置においても高い認識率を確保することが可能となる。
【００３０】
続いて、本発明の第２の実施形態に係る指紋画像入力装置について説明する。本実施形態に係る指紋画像入力装置が第１の実施形態に係る指紋画像入力装置と構成上異なる点は、第１の実施形態に係る指紋画像入力装置においては、接触状態を検出するセンサとして２組のＩＴＯ透明電極対を用いていたが、本実施形態に係る指紋画像入力装置においては、ＣＣＤカメラ２８の画像情報を利用して指の各部位の接触状態を検出する点である。
【００３１】
ＣＣＤカメラ２８を用いた接触状態の検出原理は、図４に示すとおりである。画像入力部１２に入力されるＣＣＤ撮像画像内の２つの異なる小さな領域に注目する。第１の領域３８は、ＣＣＤ撮像画像内の指の第１関節部分の画像が得られる位置に設定されており、第２の領域４０は、ＣＣＤ撮像画像内の指の指紋部分の画像が得られる位置に設定されている。ＣＣＤ撮像画像は、指が接触することにより、検出光量が変化する。よって、第１の領域３８内、第２の領域４０内それぞれの検出光量の時間的変化から、指の第１関節部分がＦＯＰ３０の測定面に接触したタイミング及び指の指紋部分がＦＯＰ３０の測定面に接触したタイミングが検出できる。上記検出タイミングに基づき、接触順序判断部１４は、接触順序の判断を行い、接触順序の良否を制御部１６に通知する。
【００３２】
本実施形態に係る指紋画像入力装置においては、ＣＣＤカメラ２８の画像情報から接触状態を検出することにより、ＦＯＰ３０に新たに接触センサを配置しなくて良い。その結果、構造が簡単になり、接触センサによる光の反射、散乱等による画像への影響は皆無となる。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施形態に係る指紋画像入力装置について説明する。上記第１の実施形態に係る指紋画像入力装置においては、接触状態を検出するセンサとして、ＩＴＯ透明電極対を用いていたが、本実施形態に係る指紋画像入力装置は、接触状態を検出するセンサとして、光を投射する光源であるＬＥＤと光検出器であるＰＤとの組み合わせを用いている。また、上記第１の実施形態に係る指紋画像入力装置においては、被測定対象を接触させる測定台として、ＦＯＰ３０を用いていたが、本実施形態に係る指紋画像入力装置は、被測定対象を接触させる測定台として、プリズムを用いている。図５は、本実施形態に係る指紋画像入力装置の画像入力部の構成図である。画像入力部１２は、被測定対象である指に光を照射する照明装置２４、指を置く方向や位置を固定するためのガイド２６、凹凸画像を撮像するＣＣＤカメラ２８、被測定対象である指を置く測定台となるとともに、被測定対象の凹凸情報をＣＣＤカメラ２８に導くプリズム４２、指の第１関節部分がプリズム４２の測定面に接触したことを検出する第１の接触センサ、指の指紋部分がプリズム４２の測定面に接触したことを検出する第２の接触センサとから構成されている。被測定対象への光の照射は、プリズム４２の面のうち、被測定対象が接触していない一つの斜面に対して行い、被測定対象が接触していないもう一つの斜面からでてきた光をＣＣＤカメラ２８で検出する。各接触センサは、プリズムの下方から、プリズムの測定面に向けて光を投射するＬＥＤ４４と、ＬＥＤ４４から投射された投射光の測定面における反射光を検出するＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）４６との組から構成されている。接触順序判断部１４は、上記ＰＤ４６の出力信号に基づいて、指の各部位の測定面への接触順序を判断する。
【００３４】
被測定対象の各部位が測定面に接していないときは、ＬＥＤ４４からの投射光は、測定面で全反射するが、被測定対象の各部位が測定面に接触すると、測定面における全反射条件が崩れるために、反射光強度が小さくなる。よって、ＰＤ４６によって、上記の反射光強度を検出することにより、被測定対象が測定面に接触したかどうかを検出することができる。
【００３５】
本実施形態のような構成にしても、第１の実施形態に係る指紋画像入力装置と同様の作用及び効果が期待できる。
【００３６】
続いて、本発明の第４の実施形態に係る指紋画像入力装置について説明する。図６は、本実施形態に係る指紋画像入力装置の構成図、図７は本実施形態に係る指紋画像入力装置の平面図である。第１の実施形態に係る指紋画像入力装置においては、被測定対象内の各部位が所定の接触順序でＦＯＰ３０の測定面に接触した場合のみ入力画像を取り込むことによって、歪みの無い指紋画像を得ていたが、本実施形態に係る指紋画像入力装置においては、被測定対象内の各部位が所定の近接順序でＦＯＰ３０の測定面に近接した場合のみ入力画像を取り込むことによって、歪みの無い指紋画像を得ることを目的としている。そのため、第１の実施形態に係る指紋画像入力装置においては、接触情報を検出するセンサとして２組のＩＴＯ透明電極対を用いていたが、本実施形態に係る指紋画像入力装置においては近接情報を検出するセンサである、ＬＥＤ４８とＰＤ５０との組み合わせを２組用いている。つまり、第１の近接センサ５２として１組のＬＥＤ４８とＰＤ５０、第２の近接センサ５４としてもう１組のＬＥＤ４８とＰＤ５０を用いている。
【００３７】
ＬＥＤとＰＤを用いた近接状態の検出原理は、図８に示すとおりである。画像入力部１２内のガイド２６部には、指の第１関節部分がＦＯＰ３０の測定面に近接したことを検出する第１近接センサ５２、つまり第１のＬＥＤ４８とＰＤ５０との組と、指の指紋部分がＦＯＰ３０の測定面に近接したことを検出する第２の近接センサ５４、つまり第２のＬＥＤ４８とＰＤ５０との組が設置されている。指の各部位がＬＥＤ４８とＰＤ５０との間に挿入されることにより、ＬＥＤ４８から発せられてＰＤ５０に入射する光が遮光され、指の第１関節部分がＦＯＰ３０の測定面に近接したタイミング及び指の指紋部分がＦＯＰ３０の測定面に近接したタイミングが検出できる。上記検出タイミングに基づき、近接順序判断部５６は、近接順序の判断を行い、制御部１６に通知する。
【００３８】
本発明の第１の実施形態に係る指紋画像入力装置においては、指の第１関節部分と指紋部分のＦＯＰ３０の測定面への接触順序を検出していたが、本実施形態に係る指紋画像入力装置のように、指の第１関節部分と指紋部分のＦＯＰ３０の測定面への近接状態を検出し、近接順序判断部５６によって近接順序を判断し、指紋部分から先に測定面に接触した場合の画像を排除することにより、指紋画像入力時の不適切な指の置き方に起因する歪み等が排除できる。その結果、第１の実施形態と同様に常に歪みのない指紋画像を得ることが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態に係る指紋画像入力装置のように、近接センサを用いることによりＦＯＰ３０測定面の構造が簡単になる。
【００４０】
さらに、本発明の第５の実施形態に係る指紋画像入力装置について説明する。本実施形態に係る指紋画像入力装置が、本発明の第４の実施形態に係る指紋画像入力装置と構成上異なる点は、本発明の第４の実施形態に係る指紋画像入力装置では、近接状態を検出するセンサとして、ＬＥＤとＰＤとの組み合わせを用いていたが、本実施形態に係る指紋画像入力装置は、近接状態を検出するセンサとして、ＦＯＰ３０の測定面上に配置された２枚の平板電極からなるキャパシタを用いている。
【００４１】
図９はキャパシタを用いた近接状態の検出原理を示した図である。近接センサは、第１の実施形態と同様に、ＦＯＰ３０の測定面上に配置された２組のＩＴＯ透明電極対から構成されている。第１の近接センサ５８は、ＦＯＰ３０の測定面上であって、ＦＯＰ３０の測定面に指を近接させたときに指の第１関節付近の下側になるような位置に配置されている。また、第２の近接センサ６０は、ＦＯＰ３０の測定面上であって、ＦＯＰ３０の測定面に指を近接させたときに指紋部分の下側になるような位置に配置されている。
【００４２】
第１の実施形態においては、これらの電極対にＤＣ電圧を印加していたが、これらの電極対を近接センサとして用いる場合は、これらの電極間に高周波電圧を印加する。この２枚の平板に指が近接すると、上記２枚の電極板から構成されるキャパシタの静電容量が変化する。この静電容量の変化を、電極間を流れる電流の変化として電流計により検出する。近接順序判断部５６は、この電流の時間的変化から指の各部位の、ＦＯＰ３０の測定面への近接状態を検出することが可能となる。
【００４３】
本実施形態の様な構成としても、本発明の第４の実施形態に係る指紋画像入力装置と同様の作用、効果が期待できる。
【００４４】
さらに、上記実施形態においては、表示部２０として、テキストデータ及び画像データを表示することが可能なディスプレイを用いたが、これはテキストデータのみを表示できる簡易ディスプレイであっても良い。また、ディスプレイを用いずに、ＬＥＤのＯＮ−ＯＦＦ情報を利用して、画像の良否を示すものであっても良い。
【００４５】
また、上記実施形態にに係る凹凸画像入力装置は、指紋を入力する指紋画像入力装置であったが、ガイド２６の形状を変えることにより、牛や馬の鼻紋を入力する鼻紋画像入力装置、足裏の画像から健康度を測定するための足裏画像入力装置あるいは掌紋を入力する掌紋画像入力装置などにも用いることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係る凹凸画像入力装置は、接触センサあるいは近接センサを用いることにより、被測定対象の各位置が撮像面に接触する順序を検出し、その接触順序が所定の順序の時にのみ入力画像を凹凸画像として取り込むこととした。その結果、常に歪みの少ない安定した凹凸画像を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る指紋画像入力装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る指紋画像入力装置の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る指紋画像入力装置における接触状態検出原理を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る指紋画像入力装置における接触状態検出原理を示した図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る指紋画像入力装置の画像入力部の構成を示した図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る指紋画像入力装置の構成図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る指紋画像入力装置の平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る指紋画像入力装置における近接状態検出原理を示した図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る指紋画像入力装置における近接状態検出原理を示した図である。
【符号の説明】
１０…指紋画像入力装置、１２…画像入力部、１４…接触順序判断部、１６…制御部、１８…記憶部、２０…表示部、２２…テンキー、２４…照明装置、２６…ガイド、２８…ＣＣＤカメラ、３０…ＦＯＰ、３２…第１の接触センサ、３４…第２の接触センサ、３６…電流計、３８…第１の領域、４０…第２の領域、４２…プリズム、４４、４８…ＬＥＤ、４６、５０…ＰＤ、５２、５８…第１の近接センサ、５４、６０…第２の近接センサ、５６…近接順序判断部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a concavo-convex image input device used, for example, in a fingerprint detection device, a cow's nose print detection device, or the like.
[0002]
[Prior art]
A concavo-convex image input device that brings a measurement target into contact with a measurement surface of a measurement table that transmits light and captures concavo-convex information of the measurement target on the measurement surface as image information is, for example, a fingerprint detection device or a cow nose pattern detection device It is used in various fields. These concavo-convex image input devices, for example, press a measurement object having a concavo-convex surface onto a measurement surface of a measurement table that transmits light, such as a prism, and irradiate the measurement surface with the measurement surface, such as a CCD camera. The image capturing apparatus captures unevenness information of the measurement target as image information.
[0003]
Among them, recently, those capable of positioning an object to be measured using an optical sensor have been used (Japanese Patent Laid-Open No. 62-235691). Further, by using Fiber Optical Plate (hereinafter referred to as FOP) as an object that presses the object to be measured, an image with good contrast can be obtained (Japanese Patent Laid-Open No. 7-174947).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By using the method shown in the above prior art, a very clear uneven image can be obtained by the uneven image input device. However, when considering a fingerprint image, which is a typical example of an uneven image, the fingerprint image is often distorted due to friction between the finger and the measurement surface. This distortion has been a major cause of misrecognition in image recognition such as fingerprint matching.
[0005]
An object of the present invention is to provide a concavo-convex image input apparatus that solves the above-described problems and can always obtain a stable concavo-convex image with little distortion.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that these distortions are caused by improper contact when the object to be measured is brought into contact with the measurement surface of the measurement table that transmits light. It was attributed to this, and it was found that a uniform unevenness-free image can be obtained by unifying the contact method in a predetermined procedure.
[0007]
As a result, the concavo-convex image input device of the present invention is formed by a material that transmits light, and has a measurement surface having a measurement surface that contacts the measurement target, and the measurement target contacts the measurement surface. An imaging means for imaging unevenness information of the measurement target formed on the surface from the measurement table side, and a contact state detection means for detecting that the measurement target is in contact with two or more different positions in the measurement surface. And, based on the contact information from the contact state detection means, the measurement target has contact order detection means for detecting the order of contact with each position in the measurement surface, and when the contact order is a predetermined order, The unevenness information of the measurement target formed on the measurement surface is captured as image information.
[0008]
By detecting the contact order of each part in the measurement target to the measurement surface, and capturing the unevenness information of the measurement target as image information only when the contact order is a predetermined order, It is possible to unify the way of making contact, and it is possible to eliminate the distortion of the uneven image caused by the way of making contact.
[0009]
In the concavo-convex image input device of the present invention, the contact state detection means has two or more electrode pairs installed on the measurement surface, and the magnitude of the current flowing between the electrode pairs is determined from the measurement surface. It may be characterized by detecting that the object to be measured contacts each position.
[0010]
In the concavo-convex image input device according to the present invention, the contact state detection unit is in contact with the measurement target at each position on the measurement surface from the detected light amount of each part in the imaging surface of the imaging unit corresponding to each position. It is good also as a feature to detect each.
[0011]
Moreover, the uneven | corrugated image input device of this invention is the reflected light which the contact state detection means projected the light obliquely upward with respect to the measurement surface from the lower side of the measurement table, and was reflected from the measurement surface and reflected by the measurement surface. And two or more combinations with photodetectors for detecting the detection, and detecting the contact of the object to be measured with each position on the measurement surface from the amount of light detected by each photodetector. .
[0012]
Furthermore, the concavo-convex image input device of the present invention is formed of a material that transmits light, and has a measurement table having a measurement surface that contacts the measurement target, and the measurement surface by contacting the measurement target with the measurement target. An imaging means for imaging the unevenness information of the measurement target formed on the measurement table side, and a proximity state detection means for detecting that the measurement target is close to two or more different positions in the measurement surface And, based on the proximity information from the proximity state detection means, the measurement target has proximity order detection means for detecting the order of proximity to each position in the measurement surface, and when the proximity order is a predetermined order, The unevenness information of the measurement target formed on the measurement surface may be captured as image information.
[0013]
It is also possible to detect the order of proximity of each part in the measurement target to the measurement surface and capture the unevenness information of the measurement target as image information only when the proximity order is a predetermined order. It is possible to unify the way of making contact, and it is possible to eliminate the distortion of the concavo-convex image caused by the way of making contact.
[0014]
In the concavo-convex image input device according to the present invention, the proximity state detection means is a light source that projects a light beam that is close to and parallel to the measurement surface, and a photodetector that detects the light beam projected from the light source. There may be two or more combinations of the above, and it may be characterized by detecting that the measurement target is close to each position on the measurement surface from the amount of light detected by each photodetector.
[0015]
In the concavo-convex image input device according to the present invention, the proximity state detection means has two or more electrode pairs installed on the measurement surface, and the electrostatic capacitance between each electrode pair at each position on the measurement surface. It may be characterized by detecting that an object to be measured is close.
[0016]
In the concavo-convex image input device of the present invention, it is preferable that the measurement target is a finger and the concavo-convex information is a fingerprint.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An uneven image input apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, the concave / convex image input devices according to the first to fifth embodiments of the present invention are fingerprint image input devices intended to capture fingerprint concave / convex information as an image.
[0018]
First, a fingerprint image input apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. First, the configuration of the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a fingerprint image input apparatus according to the present embodiment. The fingerprint image input device 10 inputs the unevenness information of the measurement target as image information, and based on the contact signal from the image input unit 12, the order of contact of each part in the measurement target with the measurement surface is determined. Based on the output of the contact order determination unit 14 to be determined and the output of the contact order determination unit 14, a control unit that controls the capture and storage of the captured image signal and the comparison between the stored fingerprint data and the captured fingerprint data 16, a storage unit 18 for storing the captured image, a display unit 20 for displaying the quality of the contact order, an image capture result, and the like, and a numeric keypad 22 for inputting a personal identification number and the like.
[0019]
The image input unit 12 includes an illuminating device 24 that irradiates light on a finger to be measured, a guide 26 for fixing the direction and position of the finger, a CCD camera 28 that is an imaging device that captures an uneven image, The FOP 30 guides the unevenness information of the object to be measured to the CCD camera 28, and the first contact sensor 32 that detects that the first joint portion of the finger is in contact with the measurement surface of the FOP 30. The second contact sensor 34 detects that the fingerprint portion of the finger has contacted the measurement surface of the FOP 30.
[0020]
FIG. 2 is a plan view of the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment. On the top panel of the fingerprint image input device 10, a numeric keypad 22, a display unit 20, a guide 26 constituting a part of the image input unit 12, an illumination device 24, a first contact sensor 32, and a second contact sensor 34 are arranged. Has been.
[0021]
The display unit 20 is a display and can display text data or image data. The guide 26 is cut into a finger shape so that the finger can be brought into contact with a predetermined position on the measurement surface. Further, the illumination device 24 has light irradiation ends at a total of four locations, two on the left and two in the guide 26, so that the fingertip can be effectively irradiated.
[0022]
As the first contact sensor 32 and the second contact sensor 34, two sets of ITO transparent electrode pairs are used. The ITO transparent electrode pair is an ITO transparent conductive film having a length of 5 mm and a width of 5 mm arranged with an interval of 1 mm. The first contact sensor 32 is disposed on the FOP 30 so as to be below the first joint of the finger when the finger is brought into contact with the measurement surface of the FOP 30 according to the guide 26. Further, the second contact sensor 34 is disposed on the FOP 30 so as to be below the fingerprint portion when the finger is brought into contact with the measurement surface of the FOP 30 according to the guide 26.
[0023]
FIG. 3 is a diagram showing the detection principle of the contact state using the ITO transparent electrode pair. A voltage of DC 10 V is applied between the ITO transparent electrodes of the first contact sensor 32 and the second contact sensor 34, and an ammeter 36 is connected so that the current flowing between the respective ITO transparent electrodes can be measured. ing. When the finger is not in contact, the current hardly flows because the distance between the two ITO transparent electrodes is 1 mm. However, when the finger contacts the measurement surface of the FOP 30, that is, when the finger contacts the ITO electrode pair, a current flows through the surface of the finger, and the contact state can be detected by the ammeter 36.
[0024]
Usually, the resistance of fingers at intervals of 1 mm is several kΩ to several MΩ, and when DC 10 V is applied between ITO transparent electrodes, a current of several mA to several μA flows. By converting this current into current-voltage using, for example, an operational amplifier circuit, contact information can be taken into the contact order determination unit 14 as a voltage.
[0025]
Next, the operation of the fingerprint image input apparatus according to this embodiment will be described. Contact information is sequentially input from the first contact sensor 32 and the second contact sensor 34 to the contact order determination unit 14. Therefore, the contact order determination unit 14 can determine the posterior relationship between the timing t1 at which the first joint portion of the finger contacts the measurement surface of the FOP 30 and the timing t2 at which the fingerprint central portion contacts the measurement surface of the FOP 30. It becomes.
[0026]
When t2 is earlier than t1, that is, when the fingerprint portion of the finger is first brought into contact with the measurement surface of the FOP 30, the fingerprint image is often distorted. To send an “image failure” signal. Upon receiving the “image defect” signal, the control unit 16 does not take in the input image input to the image input unit 12 and displays “image defect” or “input error” via the display unit 20.
[0027]
On the other hand, when t1 is earlier than t2, that is, when the first joint portion of the finger is first brought into contact with the measurement surface of the FOP 30, a clean fingerprint image without distortion is obtained. Sends an “image good” signal to the control unit 16. Upon receiving the “image good” signal, the control unit 16 captures the input image input to the image input unit 12, saves the captured image in the storage unit 18, and uses the display unit 20 to select “good image” or “ “Input is good” is displayed.
[0028]
Further, based on the “good image” signal from the contact order determination unit 14, after the control unit 16 takes the input image into the storage unit 18, collation with a fingerprint registered in advance is performed.
[0029]
Further, effects of the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment will be described. As in the fingerprint image input device according to the present embodiment, the first contact sensor 32 and the second contact sensor 34 are used to contact the first joint portion of the finger and the fingerprint portion of the finger with respect to the measurement surface of the FOP 30. By detecting the order and eliminating the image when the measurement surface is first touched from the fingerprint portion, it is possible to eliminate distortion caused by improper placement of the finger when inputting the fingerprint image. As a result, a stable fingerprint image can be obtained, and a high recognition rate can be secured even in an image recognition apparatus using the fingerprint image.
[0030]
Next, a fingerprint image input device according to the second embodiment of the present invention will be described. The fingerprint image input device according to the present embodiment is different in configuration from the fingerprint image input device according to the first embodiment. In the fingerprint image input device according to the first embodiment, 2 sensors are used as sensors for detecting a contact state. A pair of ITO transparent electrode pairs is used. However, in the fingerprint image input apparatus according to this embodiment, the contact state of each part of the finger is detected using image information of the CCD camera 28.
[0031]
The principle of contact state detection using the CCD camera 28 is as shown in FIG. Attention is paid to two different small areas in the CCD captured image input to the image input unit 12. The first region 38 is set at a position where an image of the first joint portion of the finger in the CCD captured image is obtained, and the second region 40 is an image of the fingerprint portion of the finger in the CCD captured image. Is set to a position. In the CCD image, the detected light amount changes when the finger touches. Therefore, the timing at which the first joint portion of the finger comes into contact with the measurement surface of the FOP 30 and the fingerprint portion of the finger are the measurement surface of the FOP 30 based on temporal changes in the detected light amounts in the first region 38 and the second region 40. The timing of touching can be detected. Based on the detection timing, the contact order determination unit 14 determines the contact order and notifies the control unit 16 of the quality of the contact order.
[0032]
In the fingerprint image input device according to the present embodiment, it is not necessary to newly arrange a contact sensor in the FOP 30 by detecting the contact state from the image information of the CCD camera 28. As a result, the structure is simplified, and there is no influence on the image due to light reflection and scattering by the contact sensor.
[0033]
Next, a fingerprint image input apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. In the fingerprint image input device according to the first embodiment, the ITO transparent electrode pair is used as the sensor for detecting the contact state. However, the fingerprint image input device according to the present embodiment is a sensor for detecting the contact state. As a light source, a combination of an LED as a light source for projecting light and a PD as a photodetector is used. In the fingerprint image input device according to the first embodiment, the FOP 30 is used as a measurement table for contacting the measurement target. However, the fingerprint image input device according to the present embodiment contacts the measurement target. A prism is used as a measuring table. FIG. 5 is a configuration diagram of an image input unit of the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment. The image input unit 12 includes an illuminating device 24 that irradiates light on a finger to be measured, a guide 26 for fixing the direction and position of the finger, a CCD camera 28 that captures an uneven image, and a finger that is a measurement target. A prism 42 that guides the unevenness information of the measurement target to the CCD camera 28, a first contact sensor that detects that the first joint portion of the finger is in contact with the measurement surface of the prism 42, And a second contact sensor that detects that the fingerprint portion is in contact with the measurement surface of the prism. The light to be measured is irradiated on one slope of the surface of the prism 42 that is not in contact with the object to be measured, and light that is emitted from another slope that is not in contact with the object to be measured. Is detected by the CCD camera 28. Each contact sensor includes a set of an LED 44 that projects light from below the prism toward the measurement surface of the prism and a PD (Photo Diode) 46 that detects reflected light on the measurement surface of the projection light projected from the LED 44. It is configured. The contact order determination unit 14 determines the contact order of each part of the finger to the measurement surface based on the output signal of the PD 46.
[0034]
When each part of the measurement target is not in contact with the measurement surface, the projection light from the LED 44 is totally reflected on the measurement surface, but when each part of the measurement target is in contact with the measurement surface, the total reflection condition on the measurement surface , The reflected light intensity decreases. Therefore, it is possible to detect whether or not the object to be measured is in contact with the measurement surface by detecting the reflected light intensity with the PD 46.
[0035]
Even if it is the structure like this embodiment, the effect | action and effect similar to the fingerprint image input device which concerns on 1st Embodiment can be anticipated.
[0036]
Next, a fingerprint image input apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment, and FIG. 7 is a plan view of the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment. In the fingerprint image input apparatus according to the first embodiment, a distortion-free fingerprint image is obtained by capturing an input image only when each part in the measurement target contacts the measurement surface of the FOP 30 in a predetermined contact order. However, in the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment, the fingerprint image without distortion is obtained by capturing the input image only when each part in the measurement target approaches the measurement surface of the FOP 30 in a predetermined proximity order. The purpose is to obtain. Therefore, in the fingerprint image input apparatus according to the first embodiment, two sets of ITO transparent electrode pairs are used as sensors for detecting contact information. However, in the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment, proximity information is received. Two combinations of LED48 and PD50 which are sensors to detect are used. That is, one set of LEDs 48 and PD 50 is used as the first proximity sensor 52, and another set of LEDs 48 and PD 50 is used as the second proximity sensor 54.
[0037]
The principle of proximity detection using an LED and a PD is as shown in FIG. The guide 26 in the image input unit 12 includes a first proximity sensor 52 that detects that the first joint portion of the finger is close to the measurement surface of the FOP 30, that is, a pair of the first LED 48 and the PD 50, A second proximity sensor 54 for detecting that the fingerprint portion is close to the measurement surface of the FOP 30, that is, a set of the second LED 48 and the PD 50 is installed. By inserting each part of the finger between the LED 48 and the PD 50, the light emitted from the LED 48 and incident on the PD 50 is shielded, and the timing at which the first joint portion of the finger approaches the measurement surface of the FOP 30 and the finger The timing when the fingerprint portion is close to the measurement surface of the FOP 30 can be detected. Based on the detection timing, the proximity order determination unit 56 determines the proximity order and notifies the control unit 16 of the determination.
[0038]
In the fingerprint image input device according to the first embodiment of the present invention, the contact order of the first joint portion of the finger and the fingerprint portion to the measurement surface of the FOP 30 is detected. When the proximity of the first joint part of the finger and the fingerprint part to the measurement surface of the FOP 30 is detected as in the device, the proximity order is determined by the proximity order determination unit 56, and the measurement surface is touched first from the fingerprint part By eliminating this image, it is possible to eliminate distortion or the like due to an inappropriate placement of a finger when inputting a fingerprint image. As a result, as in the first embodiment, it is possible to always obtain a fingerprint image without distortion.
[0039]
In addition, as in the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment, the use of a proximity sensor simplifies the structure of the FOP30 measurement surface.
[0040]
Furthermore, a fingerprint image input apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The fingerprint image input device according to the present embodiment is structurally different from the fingerprint image input device according to the fourth embodiment of the present invention in that the fingerprint image input device according to the fourth embodiment of the present invention is in the proximity state. A combination of LED and PD has been used as a sensor for detecting the image, but the fingerprint image input apparatus according to the present embodiment uses two flat plates arranged on the measurement surface of the FOP 30 as a sensor for detecting the proximity state. A capacitor composed of electrodes is used.
[0041]
FIG. 9 is a diagram showing the principle of detection of a proximity state using a capacitor. The proximity sensor is composed of two pairs of ITO transparent electrodes arranged on the measurement surface of the FOP 30 as in the first embodiment. The first proximity sensor 58 is disposed on the measurement surface of the FOP 30 so as to be below the first joint of the finger when the finger is brought close to the measurement surface of the FOP 30. Further, the second proximity sensor 60 is disposed on the measurement surface of the FOP 30 so as to be below the fingerprint portion when the finger is brought close to the measurement surface of the FOP 30.
[0042]
In the first embodiment, DC voltages are applied to these electrode pairs. When these electrode pairs are used as proximity sensors, a high-frequency voltage is applied between these electrodes. When a finger approaches the two flat plates, the capacitance of the capacitor composed of the two electrode plates changes. This change in capacitance is detected by an ammeter as a change in current flowing between the electrodes. The proximity order determination unit 56 can detect the proximity state of each part of the finger to the measurement surface of the FOP 30 from the temporal change of the current.
[0043]
Even in the configuration of this embodiment, the same operation and effect as those of the fingerprint image input apparatus according to the fourth embodiment of the present invention can be expected.
[0044]
Further, in the above-described embodiment, a display capable of displaying text data and image data is used as the display unit 20, but this may be a simple display capable of displaying only text data. Moreover, the quality of an image may be shown using LED ON / OFF information without using a display.
[0045]
Moreover, although the uneven | corrugated image input device which concerns on the said embodiment was a fingerprint image input device which inputs a fingerprint, the nose print image input device which inputs the nose print of a cow or a horse by changing the shape of the guide 26 Also, it can be used for a sole image input device for measuring the degree of health from an image of the sole or a palm print image input device for inputting a palm print.
[0046]
【The invention's effect】
The concavo-convex image input device according to the present invention detects the order in which each position of the measurement target contacts the imaging surface by using a contact sensor or a proximity sensor, and inputs an input image only when the contact order is a predetermined order. It was decided to capture as a concavo-convex image. As a result, it has become possible to always obtain a stable uneven image with little distortion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a fingerprint image input apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the fingerprint image input apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a contact state detection principle in the fingerprint image input apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a contact state detection principle in a fingerprint image input apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an image input unit of a fingerprint image input apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a fingerprint image input apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view of a fingerprint image input apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a proximity state detection principle in a fingerprint image input apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a proximity state detection principle in a fingerprint image input apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fingerprint image input device, 12 ... Image input part, 14 ... Contact order judgment part, 16 ... Control part, 18 ... Memory | storage part, 20 ... Display part, 22 ... Numeric keypad, 24 ... Illumination device, 26 ... Guide, 28 ... CCD camera, 30 ... FOP, 32 ... first contact sensor, 34 ... second contact sensor, 36 ... ammeter, 38 ... first region, 40 ... second region, 42 ... prism, 44, 48 ... LED, 46, 50 ... PD, 52, 58 ... first proximity sensor, 54, 60 ... second proximity sensor, 56 ... proximity order determination unit

Claims

A measurement table that is formed of a material that transmits light and that has a measurement surface that contacts a measurement target;
Imaging means for imaging unevenness information of the measurement target formed on the measurement surface by contacting the measurement target from the measurement table side;
Contact state detection means for respectively detecting that the object to be measured is in contact with two or more different positions in the measurement surface;
Based on contact information from the contact state detection means, contact order detection means for detecting the order in which the object to be measured contacts the respective positions in the measurement surface;
Have
When the contact order is a predetermined order, the unevenness information of the measurement target formed on the measurement surface is captured as image information.
The uneven | corrugated image input device characterized by the above-mentioned.

The contact state detecting means includes
Having two or more electrode pairs installed on the measurement surface;
From the magnitude of the current flowing between each electrode pair, it is detected that the object to be measured is in contact with each position on the measurement surface, respectively.
The uneven | corrugated image input device of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

The contact state detecting means includes
Detecting that the object to be measured is in contact with each position of the measurement surface from the detected light amount of each part in the imaging surface of the imaging means corresponding to each position;
The uneven | corrugated image input device of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

The contact state detecting means includes
Two or more combinations of a light source that projects light obliquely upward with respect to the measurement surface from below the measurement table and a photodetector that detects reflected light that is projected from the light source and reflected by the measurement surface Have
From the amount of light detected by each of the photodetectors, it is detected that the object to be measured is in contact with each position on the measurement surface, respectively.
The uneven | corrugated image input device of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

A measurement table that is formed of a material that transmits light and that has a measurement surface that contacts a measurement target;
Imaging means for imaging unevenness information of the measurement target formed on the measurement surface by contacting the measurement target from the measurement table side;
Proximity state detection means for respectively detecting that the measurement object has approached two or more different positions in the measurement surface;
Based on proximity information from the proximity state detection means, proximity order detection means for detecting the order in which the measurement target is close to each position in the measurement surface;
Have
When the proximity order is a predetermined order, the unevenness information of the measurement target formed on the measurement surface is captured as image information.
The uneven | corrugated image input device characterized by the above-mentioned.

The proximity state detecting means includes
A light source that projects a beam light close to and parallel to the measurement surface;
A photodetector for detecting the beam light projected from the light source;
Have two or more combinations of
From the amount of light detected by each of the photodetectors, it is detected that the object to be measured has approached each position on the measurement surface,
The uneven | corrugated image input device of Claim 5 characterized by the above-mentioned.

The proximity state detecting means includes
Having two or more electrode pairs installed on the measurement surface;
From the capacitance between each electrode pair, it is detected that the measurement target is close to each position on the measurement surface.
The uneven | corrugated image input device of Claim 5 characterized by the above-mentioned.

The object to be measured is a finger, and the unevenness information is a fingerprint.
The uneven | corrugated image input device of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.