JP3858386B2

JP3858386B2 - 画像照合装置

Info

Publication number: JP3858386B2
Application number: JP29376797A
Authority: JP
Inventors: 重久丸山; 敏之水野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2017-10-27
Also published as: JPH11134496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像照合装置に関し、例えば指紋照合装置に適用して、各回路ブロックに選択的に電源を供給することにより、常時照合可能な状態に保持して消費電力を低減する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像照合装置でなる指紋照合装置においては、撮像手段を介して指紋の画像を読み取り、この指紋の画像より指紋の分岐、点、切れ等の特徴的な部分を抽出することにより、この特徴的な部分を基準にして指紋照合するようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種の指紋照合装置において、画像読み取り手段でなる撮像手段、指紋照合処理を実行する演算処理手段等を一体化、小型化してユニット化すれば、例えば部屋の入退出管理等に適用できると考えられる。
【０００４】
ところがこのようにユニット化すれば、電源容量の限られた場所で使用される場合も考えられ、これにより消費電力を低減することが求められる。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、消費電力を低減することができる画像照合装置を提案しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、制御手段の制御により、画像取り込み手段、画像照合手段に選択的に動作用電源を供給する。またさらに所定の通信手段を介して入力される制御コマンドに応動して、画像取り込み手段を介して入力される照合対象の画像に代えて、通信手段を介して入力される照合対象の画像について、前記画像照合処理を実行し、少なくとも照合手段における画像照合処理の期間の間、画像取り込み手段への動作用電源の供給を中止する。
【０００７】
制御手段の制御により、画像取り込み手段、画像照合手段に選択的に動作用電源を供給すれば、必要な場合にのみ動作用電源を供給して、その分消費電力を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【０００９】
（１）全体構成
図２は、本発明の実施の形態に係る指紋照合装置を示すブロック図である。この指紋照合装置１は、生体検出部２、制御部３、指紋読み取り部４、画像照合部５、入出力部６が小型に一体化されたユニットにより構成される。指紋照合装置１は、このユニットが所定位置に配置されると共に、パーソナルコンピュータ等の外部機器７に接続され、例えば部屋の入退出管理等に適用される。
【００１０】
この指紋照合装置１において、生体検出部２は、所定の指載置位置に指が載置されると、制御部３に通知する。
【００１１】
指紋読み取り部４は、制御部３の制御によりこの指載置位置に載置された指の画像を撮像し、ビデオ信号ＳＶを出力する。
【００１２】
画像照合部５は、制御部３の制御により動作モードを切り換え、このビデオ信号ＳＶを２値化して画像データを生成する。また画像照合部５は、指紋登録モードにおいて、この指紋データＤ１、又は入出力部６を介して入力される指紋データを内蔵のデータベースに登録する。これにより画像照合部５は、この指紋登録モードにおいて、指紋照合の基準となる基準画像を登録する。
【００１３】
また指紋照合モードにおいて、このようにして内蔵のデータベースに登録した基準画像と、所定の指紋データによる指紋画像と照合し、照合結果を出力する。ここでこの指紋照合装置１において、指紋照合モードは、生体検出部２の検出結果をトリガにして、画像照合部５に保持した基準画像と指紋読み取り部４を介して得られる指紋画像とを照合する第１の自己照合モードと、外部機器７の指示をトリガにして画像照合部５に保持した基準画像と指紋読み取り部４より得られる指紋画像とを照合する第２の自己照合モードと、外部機器７の指示により画像照合部５に保持した基準画像と外部機器７より入力される指紋画像とを照合する外部照合モードとにより構成される。
【００１４】
画像照合部５は、これら３つの指紋照合モードに対応して、それぞれ指紋読み取り部４を介して得られる指紋画像、入出力部６を介して外部機器７より入力される指紋画像を照合対象に設定して、データベースに保持した基準画像との間で指紋照合の処理を実行する。
【００１５】
入出力部６は、制御部３の制御により、外部機器７より入力される制御コマンドを制御部３に通知し、また外部機器より入力される画像データを画像照合部５に出力し、さらに画像照合部５による照合結果を外部機器７に出力する。
【００１６】
制御部３は、この指紋照合装置１全体の動作を制御するマイクロコンピュータにより構成され、外部機器７の制御により動作モードを設定する。
【００１７】
（１−１）指紋読み取り部
図３は、指紋読み取り部４を示すブロック図である。この指紋読み取り部４は、指紋を照明する照明部８と、照明した指紋を撮像する撮像部９とにより構成される。
【００１８】
このうち照明部８において、ディジタルアナログ変換回路１１は、制御部３より出力される制御データをラッチし、この制御データをディジタルアナログ変換処理して出力する。トランジスタ１２は、このディジタルアナログ変換回路１１の出力信号をベースに受けるエミッタ接地回路により構成され、コレクタ出力により発光ダイオード１３を駆動する。これにより照明部８は、制御部３の制御により発光ダイオード１３による照明光の光量を変化させ、さらには照明光の射出を停止するようになされている。
【００１９】
この発光ダイオード１３は、撮像部９に配置された直角プリズム１４に照明光Ｌを射出し、これによりこの直角プリズム１４の指載置位置に載置された指紋を照明する。
【００２０】
すなわち撮像部９において、直角プリズム１４は、斜面が指載置位置に設定され、直角を形成する１の面より発光ダイオード１３の出射光を入射する。これにより直角プリズム１４は、何ら指載置位置に載置されていない場合、斜面により発光ダイオード１３の照明光を全反射し、直角を形成する他の面より出射する。これに対して指が載置された場合、指紋の山の部分においては、斜面に接触して光を乱反射することにより、また指紋の谷の部分においては、斜面に接触しないで全反射のままに保持されることにより、指紋の形状に応じて明暗が変化するように、直角を形成する他の面より入射光を出射する。
【００２１】
ＣＣＤ１５は、レンズ１６を介してこの直角プリズム１４の他の面より出射される光を受光し、これにより直角プリズム１４の斜面に形成される指紋の画像を撮像する。
【００２２】
駆動パルス発生回路、出力信号処理回路１７は、ＣＣＤ１５の駆動に必要な各種駆動パルスを生成してＣＣＤ１５を駆動し、またＣＣＤ１５の出力信号を処理してビデオ信号ＳＶを出力する。
【００２３】
（１−２）生体検出部
図４は、生体検出部２を示すブロック図である。この生体検出部２は、パルス発振回路１８の発振周波数の変化により指載置位置に指が載置されたか否か検出する。すなわちパルス発振回路１８は、シュミットトリガ構成のインバーター１８Ａ及び１８Ｂを直列接続し、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路が帰還回路としてこの初段のインバーター１８Ａに配置される。
【００２４】
さらにパルス発振回路１８は、指載置位置でなる直角プリズム１４の斜面に、離間して透明電極１４Ａ及び１４Ｂが配置され、何ら指を載置しない場合、この透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の静電容量が数〔ｐＦ〕になるように、また指を載置するとこの透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の静電容量が増大するように形成される。
【００２５】
パルス発振回路１８は、抵抗Ｒ１及びＲ２の接続中点が１方の透明電極１４Ｂに接続され、他方のインバーター１８Ｂの出力端が抵抗Ｒを介して他方の透明電極１４Ａに接続されるようになされている。なおこれら抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒの抵抗値は、それぞれ１０〔ｋΩ〕、１００〔ｋΩ〕、２〔ｋΩ〕に選定される。
【００２６】
これによりパルス発振回路１８は、指を載置して変化する透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の静電容量に応じて、発振出力信号Ｓ１の周波数が変化するようになされている。さらに抵抗Ｒを介して透明電極１４Ａとインバーター１８Ｂの出力端とを接続したことにより、透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の充放電電流を低減し、図５に示すように、電極１４Ｂに印加される信号波形を鈍らせるようになされている。これによりパルス発振回路１８は、何ら抵抗Ｒを介挿しない場合に比して、周波数３０〜３００〔ＭＨｚ〕における不要輻射を最大で２０〔ｄＢ〕低減するようになされている。
【００２７】
エッジ検出回路２０は、このパルス発振回路１８の発振出力信号Ｓ１を波形成形して出力する。カウンタ２１は、所定の時間間隔で、エッジ検出回路２０の出力信号をカウントし、これにより発振出力信号Ｓ１の周波数に応じて値が変化するカウント値を出力する。ラッチ回路２２は、このカウント値をラッチして保持し、比較回路２３は、このラッチ回路２２のラッチ出力と所定のしきい値との比較結果により、指載置位置に指が載置されると、これを制御部３に通知する。これにより生体検出部２では、指載置位置への指の載置を検出して制御部３に通知するようになされている。
【００２８】
（１−３）電源の制御
図１は、各回路ブロックと電源回路との関係を示すブロック図である。この指紋照合装置１は、選択回路３０Ａ〜３０Ｄを介して各回路ブロックに選択的に電源を供給する。すなわちこの指紋照合装置１においては、２系統の電源回路３１及び３２を有し、それぞれ電源回路３１及び３２により外部入力電源又はバッテリーよりこの指紋照合装置１の駆動に必要な電源を生成する。このうち電源回路３１は、撮像部９の駆動に必要な電源を生成し、電源回路３２は、他の論理回路の駆動に必要な電源を供給する。
【００２９】
選択回路３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれ制御部３の制御により、この指紋照合装置１の動作に必要な期間の間、選択的に各電源を対応する回路ブロックに供給する。これに対して入出力部６及び制御部３は、常時電源が供給されるようになされている。
【００３０】
図６は、指紋登録モード及び第１の自己照合モードにおけるこれら電源の供給を示す図表である。制御部３は、入出力部６と共に常時電源が供給された状態で、この入出力部６を介して入力される制御コマンドにより、又は所定の操作子の設定によりこの動作モードに設定される。この状態で制御部３は、選択回路３０Ｃをオン状態に設定することにより生体検出部２に電源を供給し、生体検出部２を動作状態に保持する。これにより制御部３は、照明部８、撮像部９、画像照合部５への無駄な電源の供給を中止し、指が載置されるのを待機する。
【００３１】
この状態で指の載置が生体検出部２より通知されると、制御部３は、生体検出部２への電源の供給を停止し、これにより無駄な電力消費を低減する。また制御部３は、選択回路３０Ａ及び３０Ｂをオン状態に設定し、照明部８、撮像部９の動作を開始する。これにより制御部３は、指載置位置に載置された指を照明し、撮像部９により指紋画像を取り込む。
【００３２】
続いて制御部３は、画像照合部５の電源を立ち上げ、撮像部９により取り込まれた指紋画像をデータベースに登録し、又は指紋データベースに登録した基準画像と照合する。このとき制御部３は、それまで電源を供給していた照明部８、撮像部９への電源の供給を停止し、これにより消費電力を低減する。
【００３３】
続いて制御部３は、指紋照合の場合は、入出力部６を介して照合結果を出力し、元の待機状態に全体の動作を切り換える。
【００３４】
図７は、第２の自己照合モードにおけるこれら電源の供給を示す図表である。制御部３は、入出力部６と共に常時電源が供給された状態で、この入出力部６を介して入力される制御コマンドにより、又は所定の操作子の設定によりこの動作モードに設定される。この状態で制御部３は、生体検出部２、照明部８、撮像部９、画像照合部５への無駄な電源の供給を中止し、続く操作を待機する。
【００３５】
この状態で所定の操作子が操作されると、制御部３は、選択回路３０Ａ及び３０Ｂをオン状態に設定し、照明部８、撮像部９の動作を開始する。これにより制御部３は、指載置位置に載置された指を照明し、撮像部９により指紋画像を取り込む。
【００３６】
続いて制御部３は、画像照合部５の電源を立ち上げ、撮像部９により取り込まれた指紋画像と指紋データベースに登録した基準画像と照合する。このとき制御部３は、それまで電源を供給していた照明部８、撮像部９への電源の供給を停止し、これにより消費電力を低減する。
【００３７】
続いて制御部３は、入出力部６を介して照合結果を出力し、元の待機状態に全体の動作を切り換える。
【００３８】
図８は、外部機器より転送された指紋画像を登録する場合、及び外部照合モードにおけるこれら電源の供給を示す図表である。制御部３は、入出力部６と共に常時電源が供給された状態で、この入出力部６を介して入力される制御コマンドにより、又は所定の操作子の設定によりこの動作モードに設定される。この状態で制御部３は、生体検出部２、照明部８、撮像部９、画像照合部５への無駄な電源の供給を中止して待機する。
【００３９】
この状態で外部機器より指紋照合の制御コマンドが入力され、続いて指紋画像の画像データが転送されると、制御部３は、画像照合部５の電源を立ち上げ、これら画像データを画像照合部５に取り込み、続いて指紋データベースに登録し、または指紋データベースに登録した基準画像と照合する。続いて制御部３は、入出力部６を介して照合結果を出力し、元の待機状態に全体の動作を切り換える。
【００４０】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、指紋照合装置１は、外部機器の制御により、又は所定の操作子の操作により、指紋読み取り部４より得られる指紋画像の指紋登録モードに設定されると（図１、図２、図６）、入出力部６と共に常時電源が供給される制御部３の制御により、生体検出部２への電源の供給が開始される。この状態で指載置位置に指が載置されると（図４）、指載置位置に配置された透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の静電容量が変化し、シュミットトリガ回路により構成されたパルス発振回路１８において、この静電容量の変化に対応して発振周波数が変化する。このパルス発振回路１８の発振出力信号Ｓ１がカウンタ２１によりカウントされ、そのカウント値が比較回路２３において比較されることにより、この発振周波数の変化が検出され、これにより指の載置が検出される。
【００４１】
この一連の指検出処理において、指紋照合装置１では、透明電極１４Ａ側に抵抗Ｒが介挿されていることにより、電極１４Ｂに印加される信号波形において高域成分が抑圧され（図５）、また電極１４Ａ及び１４Ｂ間の充放電電流が低減され、これにより不要輻射が低減される。
【００４２】
このようにして指の載置がされると、制御部３の制御により照明部８及び撮像部９に電源の供給が開始され、生体検出部２への電源の供給が停止される。これにより照明部８において（図３）、発光ダイオード１３が点灯され、この発光ダイオード１３の照明により指載置位置に載置された指を照明し、撮像部９でこの指紋を撮像してなるビデオ信号ＳＶが生成される。
【００４３】
続いて制御部３の制御により、画像照合部５の電源が立ち上げられ、照明部８、撮像部９の電源が立ち下げられる。これにより画像照合部５において、撮像部９より得られるビデオ信号ＳＶが２値化された後、データベースに登録される。その後画像照合部５の電源が立ち下げられ、続く制御コマンドの入力を待機する。
【００４４】
これに対して外部機器より入力される指紋画像を登録する場合（図８）、他の回路ブロックの電源が立ち下げた状態で、制御部３の制御により、画像照合部５の電源が立ち上げられ、外部機器より入力される画像データが画像照合部５に入力され、データベースに登録される。その後画像照合部５の電源が立ち下げられ、続く制御コマンドの入力を待機する。
【００４５】
また指紋照合モードにおいて、第１の自己照合モードにおいては（図６）、生体検出部２の電源が立ち上げられ、指の載置が検出され、続いて照明部８、撮像部９の電源が立ち上げられ、生体検出部２の電源が立ち下げられる。これにより指載置位置に載置された指より指紋画像が得られる。続いて画像照合部５の電源が立ち上げられ、照明部８、撮像部９の電源が立ち下げられ、これによりこの指紋画像が画像照合部５に保持された基準画像との間で順次照合される。続いて画像照合部５の電源が立ち下げられ、入出力部６を介して照合結果が外部機器に出力される。
【００４６】
また第２の自己照合モードの場合（図７）、他の回路ブロックの電源が立ち下げた状態で、所定の操作子が操作されると、照明部８、撮像部９の電源が立ち上げられ、指載置位置に載置された指より指紋画像が得られる。続いて画像照合部５の電源が立ち上げられ、照明部８、撮像部９の電源が立ち下げられ、これによりこの指紋画像が画像照合部５に保持された基準画像との間で順次照合される。続いて画像照合部５の電源が立ち下げられ、入出力部６を介して照合結果が外部機器に出力される。
【００４７】
さらに外部照合モードが選択された場合（図８）、他の回路ブロックの電源が立ち下げた状態で、制御部３の制御により、画像照合部５の電源が立ち上げられ、外部機器より入力される画像データが画像照合部５に入力される。これによりこの外部機器より入力された指紋画像が画像照合部５に保持された基準画像との間で順次照合される。続いて画像照合部５の電源が立ち下げられ、入出力部６を介して照合結果が外部機器に出力される。
【００４８】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、各回路ブロックに選択的に電源を供給できるように構成することにより、必要な回路ブロックに順次電源を供給して、常時動作可能な状態に保持し、かつ全体の消費電力を低減することができる。これにより内部温度上昇を低減し、使用条件を拡大することができる。また使用部品等の劣化を低減でき、その分信頼性を向上することができる。
【００４９】
すなわち具体的に、画像照合部における指紋照合の期間の間、指紋取り込み手段でなる照明部及び撮像部への電源の供給を停止したことにより、また載置位置に指が載置されると、画像取り込み手段、画像照合手段へ電源の供給を順次開始することにより、無駄な電力消費を低減することができる。
【００５０】
また動作モードに応じて、入出力部を介して入力される指紋画像を照合する場合には、指紋取り込み部への電源の供給を中止することにより、また所定の操作子の操作に応動して、画像取り込み部、画像照合部への電源の供給を順次開始することにより、無駄な電力消費を低減することができる。
【００５２】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、照明手段及び撮像手段により指紋読み取り部を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばマトリックス状に配置した静電容量検出素子により指紋の凹凸に対応した２次元の容量分布を検出して指紋画像とする場合等にも広く適用することができる。
【００５３】
さらに上述の実施の形態においては、照合結果を外部機器に出力する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、外部機器を一体化する場合等にも広く適用することができる。
【００５４】
さらに上述の実施の形態においては、本発明を指紋照合装置に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、印影、目の網膜のパターン等を照合対象の画像に設定した各種画像照合装置に広く適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、各回路ブロックに選択的に電源を供給することにより、常時照合可能な状態に保持して消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る指紋照合装置の各回路ブロックと電源との関係を示すブロック図である。
【図２】図１の指紋照合装置を示すブロック図である。
【図３】指紋読み取り部４を示すブロック図である。
【図４】生体検出部２を示すブロック図である。
【図５】パルス発振回路の発振出力を示す信号波形図である。
【図６】指紋登録モード及び第１の自己照合モードにおけるこれら電源の供給を示す図表である。
【図７】第２の自己照合モードにおけるこれら電源の供給を示す図表である。
【図８】外部機器より転送された指紋画像を登録する場合、及び外部照合モードにおけるこれら電源の供給を示す図表である。
【符号の説明】
１……指紋照合装置、２……生体検出部、３……制御部、４……指紋読み取り部、５……画像照合部、６……入出力部、７……外部機器、８……照明部、９……撮像部、１４Ａ、１４Ｂ……透明電極、１８……パルス発振回路、Ｒ〜Ｒ２……抵抗、３１、３２……電源回路

Claims

照合対象の画像を取り込む画像取り込み手段と、
画像照合処理により、前記照合対象の画像を所定の基準画像と照合する画像照合手段と、
前記画像取り込み手段、前記画像照合手段の動作を制御する制御手段と、
前記制御手段の制御により、前記画像取り込み手段、前記画像照合手段に選択的に動作用電源を供給する電源供給手段とを備え、
前記制御手段は、
所定の通信手段を介して入力される制御コマンドに応動して、前記画像取り込み手段を介して入力される照合対象の画像に代えて、前記通信手段を介して入力される照合対象の画像を前記画像照合手段に供給し、
前記画像照合手段は、
前記画像取り込み手段を介して入力される照合対象の画像に代えて、前記通信手段を介して入力される照合対象の画像について、前記画像照合処理を実行し、
前記制御手段は、
少なくとも前記照合手段における前記画像照合処理の期間の間、前記画像取り込み手段への前記動作用電源の供給を中止するように、前記電源供給手段の動作を制御する
を備えることを特徴とする画像照合装置。
前記電源供給手段は、
前記通信手段に常時前記駆動用電源を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像照合装置。