JP3952803B2

JP3952803B2 - 画像入力装置及び指紋認識装置

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Publication number: JP3952803B2
Application number: JP2002046475A
Authority: JP
Inventors: 誠二橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: JP2003248818A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原稿やバーコード、指紋など文字や画像などを認識する画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原稿やバーコードなどの文字や画像などを認識する画像入力装置には、原稿等の上を手送りでハンドスキャナなどを移動させ、画像読み取りを行う構成のものがある。この構成は装置の小型化、携帯化が可能であるが、ハンドスキャナの手の送り速度が変化し画像が歪む場合があった。
【０００３】
また、２次元上の半導体センサ（静電容量型や光学読み取り型など）に指を直接接触させて指紋を読み取り、指紋認証を行う画像入力装置がある。近年、このような指紋センサは企業あるいは個人のセキュリティの強化面で注目されており、さらに、携帯電話や携帯機器を利用したイー・コマースなどで、指紋センサが小型、軽量、低コストになれば飛躍的な市場の拡大が期待される。しかし、現状の指紋センサは指の大きさと同じサイズでセンサを構成させるために、センササイズが大型にならざるをえない。
【０００４】
半導体はウエハ収量で値段が一義的に決まるため、サイズが大きいことは高価格につながり携帯電話に搭載させるにはコスト的に問題がある。また小型の携帯機器に大型の指紋センサは不向きである。このような事から、センサを小型にすればコスト的にも、形状的にも有利である。解決策として、光学読み取り型を採用し、光センサをラインセンサで構成すればセンサを小型化できる。しかし、この場合、指紋を読み取るにはラインセンサと指とを相対的に動かす必要があるので、ハンドスキャナによる画像読み取りと同様に、読み取った指紋画像が歪み、認証精度が著しく低下してしまうことになる。
【０００５】
そこで、この欠点を改善する従来の公知例として、特許第３１９８８１０号がある。これは原稿の文字読み取り時の手送り速度を判断し、その判断結果をタイミング発生手段にフィードバックさせて画像歪みを補正しようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許第３１９８８１０号に開示された技術では、原稿読み取りで注意深くゆっくりと原稿あるいは手を送る場合は低解像度で画像の認証を行うことができるかも知れない。ただ高解像度が必要で、高認証精度が要求される指紋センサのような用途には使うことができない。
【０００７】
本発明の目的は比較的少画素行のエリアセンサを用いても読み取り画像の高再現性を達成する画像入力装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像入力装置は、複数の画素を含むセンサと、被写体とを相対的に移動させて画像データを得る画像入力装置であって、
各々が異なる複数の、前記センサと前記被写体との相対位置で得られた前記センサからの複数の画像データの比較に基づいて、合成する複数の画像データを取得するタイミングを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
該センサの複数の画素から画像を読み取る第１の読み取りモードと該センサの前記第１の読み取りモードで用いる画素数よりも少ない複数の画素から画像を読み取る第２の読み取りモードとを切り換える切換手段と、
該センサと相対的に移動する被写体について、一の第１の読み取りモードによる読み取りを行って得られた第１データの一部と、その後に行われる１又は２以上の第２の読み取りモードによる読み取りにより得られた第２データとを比較する検出手段と、を備え、
前記検出手段により、前記第２データに前記第１データの一部と一致又はほぼ一致するデータがあったときに、前記切換手段により第２の読み取りモードから次の第１の読み取りモードに切り換えることを特徴とする画像入力装置である。
【０００９】
なお、ここでいうセンサとは、被認識体からの光、圧力、熱、容量等の情報を電気信号に変換して画像情報として認識するための手段である。
【００１０】
本発明は、移動速度が未定、不安定な原稿、指あるいは手などの画像情報を、被認識体又は被写体を分割して撮影できる程度の少画素行のセンサで複数撮像し、複数の画像の重複部において一つの画像を残し他の重複部の画像をなくすように補正して複数の画像を合成する画像入力装置に好適に用いられるものである。ラインセンサよりも画素行の多いセンサを用いることで、画像毎の走査速度の違いにより画像が歪むのを抑制し、各複数の画像を合成することで認証に適した静止画像に近い画像を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の説明では、主として、特に高精度の画像再生が必要な指紋読み取りを例にとって説明するが、本発明はかかる例に限定されず、原稿読み取りやバーコードなどにも適用できることは勿論である。また、センサに対して被写体となる指を動かしているが、被写体に対してセンサを移動させてもよい。
【００１２】
図２（ａ）はセンサと指の移動を模式的に表わしたものである。図２（ｂ）は光学式による指紋読み取り装置の概略的構成を示す図である。本実施形態では水平画素数５４０画素、垂直画素数２０画素のセンサ１０を用いる。例えば、指紋認証を行う場合、通常垂直画素数は５００画素程度のものを用いるので、それに比べて本実施形態で用いるセンササイズは非常に小さい。なお、本実施形態ではセンサにより全体画像を読み取るのではなく、その一部の画像が読み取れればよいので、垂直画素数も一部の画像を読み取るに充分な画素数であればよい。センサ１０上に（必要に応じてセンサ１０上に薄板ガラスやファイバープレート等の保護部材を配置する）、指を配置し、本実施形態では図２に示すように、センサ１０の長さ方向に対して垂直方向に指を移動させ（図２中矢印で示す）、画像を順次読み取る。
【００１３】
図２（ｂ）に示すように、指の側部側（上方向、上斜め方向、下方向、下斜め方向でもよいが装置の小型化を図る上では側部側からが好ましい。）から光照射手段となるＬＥＤ１により光を照射して、指内で光散乱・透過させ、その光を指からセンサ１０に入射して指紋画像を得る。
【００１４】
図４は指を比較的形状の認識が簡単な「Ｍ」形状の字を被写体像として置き換えた場合の画像データを示す模式図である。データＡはある時刻ｔ１の被写体像の画像データ、データＢは時刻ｔ２（＞ｔ１）での被写体像の画像データ、データＣは重なった部分の画像データ、即ちオーバラップ部分を示す。かかる場合、被写体の移動が遅ければオーバラップしたデータが増え、フレーム駆動時間が長くなってしまうことになる。そこで、本実施形態では被写体の移動速度に合わせてセンサを駆動することでオーバラップしたデータを減らし、全画素読み出しの回数を減らすことで、メモリ容量を減らすことを可能とした。
【００１５】
本実施形態の動作の概念図を図３に示す。図３（ａ）に示すように、図２を用いて説明したセンサ１０の全ての画素ライン（ここでは２０行のライン）を用いた指紋画像の読み出しモード（全画素読み出しモードという。）とは別に、センサ１０の一部の複数画素ラインを用いた指紋画像の読み出しモード（一部画素読み出しモードという。）を設け、図３（ｂ）に示すように、まず、全画素読み出しモードでデータＡをセンサ１０で読み取り、次に一部画素読み出しモードを繰り返し、得られたデータＢ、データＣ、・・・の中に、データＡ内のデータＡ′と一致するデータが有ったときに、全画素読み出しモードで次の読み出しを行いデータＤを得る。本実施形態による動作による、全画素読み出しモードによるデータＡとデータＤのオーバラップ部分Ｌ２は、全画素読み出しモードを繰り返し行った場合（データＡの読み出し後に一部画素読み出しモードを行わず、全画素読み出しモードを行った場合のデータを破線で示す）のオーバラップ部分Ｌ１と比較して、小さくすることができる。このように、指の移動速度が遅い場合でも、オーバラップ部分を低減することができる。
【００１６】
図１は本発明の画像入力装置の一実施形態のシステム図である。図３を参照して説明すると、センサ１０上の指の存在が確認され、指の移動が行われると、センサ１０は全画素ラインを用いて指の一部の撮像画像（図３のデータＡ）を出力する。センサ１０からの画像信号は、メモリ１２に一時蓄積後、あるいは直接、特徴点抽出部１１に入力され、指の一部の画像の特徴点抽出が行われる。特徴点抽出に関しては別途後述する。特徴点は第一フレーム目の特徴点として、任意の画素行毎にメモリ１３のメモリ領域１に蓄積される。
【００１７】
次に、図３に示すように、センサ１０の一部の複数画素ラインを駆動して撮像画像（図３のデータＢ）を得て、このデータＢはメモリ１２を介して又は直接に特徴点抽出部１１に入力され、画像の特徴点抽出が行われる。特徴点は画素行毎にメモリ１３のメモリ領域２に蓄積される。メモリ領域１に蓄積されたデータＡ内のデータＡ′の特徴点と、メモリ領域２に蓄積されたデータＢの特徴点とが特徴点比較部１４で比較され、データＡ′の特徴点とデータＢの特徴点とが一致又はある設定値を超えて一致の場合、特徴点比較部１４は切換部２２に制御信号を送り、切換部２２はセンサ１０に全画素読み出しモードに切り換える。また、特徴点が一致した画素行の位置で指の移動速度が速度判定部１６で計算される。なお、データＢの特徴点をメモリ１３に保存せず、特徴点抽出部１１から直接特徴点比較部１４に入力し、データＡ′の特徴点と比較してもよい。
【００１８】
データＡ′の特徴点とデータＢの特徴点とが一致しなければ、センサ１０の一部の複数画素ラインを駆動して撮像画像（図３のデータＣ）を得て、上述した動作と同様に、データＡ′の特徴点と、データＣの特徴点とが比較され、一部画素読み出しにより得られるデータの特徴点とデータＡ′の特徴点とが一致又はある設定値を超えて一致するまで、一部画素読み出しが行われる。
【００１９】
切換部２２により全画素読み出しモードに切り換えられて、全画素読み出しが行われると、前述した動作と同様に、センサ１０からの画像信号は、データＤとしてメモリ１２に一時蓄積後、あるいは直接、特徴点抽出部１１に入力され、指の一部の画像の特徴点抽出が行われる。特徴点は第二フレーム目の特徴点として、任意の画素行毎にメモリ１３のメモリ領域２に蓄積される。なお、全画素読み出しの際には、一部画素読み出しによる、メモリ領域２に蓄積されたデータＢ又はデータＣは消去されている。
【００２０】
このように、全画素読み出し後に、一部画素読み出しを行い、全画素読み出しによるデータの一部と、一部画素読み出しによるデータが一致又はほぼ一致したときに、次の全画素読み出しを行う動作を順次行う。そのため、センサに対する指の移動速度を検出して、フレーム速度が設定できる。この場合指の移動速度が変化してもそれに対応してフレーム速度が変わりオーバラップ部が調整可能である（移動速度の変化に対応してフレーム速度を変えることができる）。なお、指の移動速度があまり変わらない場合、初めにデータＡからデータＤまでの速度（フレーム速度）を設定し、この設定された以後は一部画素読み出しを行わず、次の全画素読み出しからはこのフレーム速度で動作させることも可能である。
【００２１】
こうして、オーバラップ部分が少ないデータの特徴点が順次、メモリ１３に蓄えられていく。例えば全画素読み出しによる一フレーム目はメモリ領域１、二フレーム目はメモリ領域２、・・・、ｎフレーム目はメモリ領域ｎに書き込まれる。フレーム毎の特徴点は特徴点比較部１４で比較され、特徴点が一致した画素行の位置で指の移動速度が速度判定部１６で計算される。また、同時にフレーム間での画像の重なり、即ち画像のオーバラップ領域がオーバラップ判定部１５で決定され、画像修正部（画像合成部）１７で画像のオーバラップが無いように修正（補正）されるとともに合成され、表示部１８で表示される。その画像は登録時はデータ保存部２０に保存され、認証時は認証部１９で保存されているデータと比較され、指紋の一致、不一致の示す認証結果が修正された指の画像とともに表示部９０に表示され、不一致の場合は再度の指移動を、一致の場合はその機器の目的に進む（例えば携帯電話の使用を許可し、通話を可能とする）ことになる。
【００２２】
特徴点抽出法に関しては次の３つの方法が一般的である。指紋画像から隆線の構造など指紋の特徴（端点や分岐点）を抽出する方法と（例えばマーシャルリレーション法）、画像の類似度を評価する画像（パターン）マッチング法、指紋画像を横方向（指の長さ方向と垂直な方向）に細かく分解し、それぞれの画像の隆線の濃淡の違いを周波数解析する周波数解析法がある。
【００２３】
図４の模式図に示すように、比較的形状の認識が簡単な被写体像の場合には、データＡとデータＢの特徴を比較する方法としては画像の類似度を評価する画像マッチング法が望ましい。指紋のように複雑で、一部の指紋を比較するのであれば周波数解析法は処理が比較的簡単である。マーシャルリレーション法は隆線の端点や分岐点を検知するために、多少センサ面積が大きい方が望ましい。
【００２４】
図５及び図６はセンサ１０の一構成例を示す図であり、図５はセンサの回路ブロックを示す図、図６はセンサ画素部を示す図である。
【００２５】
図５において、３０が画像を読み取る光電変換部、３１は光電変換部３０の走査行を選択する垂直走査回路（Ｖ・ＳＲ）、３２は光電変換部３０からの信号を一時的に蓄積する一時蓄積メモリ、３３は一時蓄積メモリ３２からの信号を後段の差動アンプとゲイン可変アンプ（ＰＧＡ）３４に転送制御する水平走査回路（Ｈ・ＳＲ）である。ＰＧＡ３４からの信号はアナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）３６でデジタル信号に変換され後段の図１に示した特徴抽出部１１に導かれる。垂直走査回路３１，一時蓄積メモリ３２，水平走査回路３３，ＰＧＡ３４，ＡＤ変換器３６はタイミング発生器（ＴＧ）３５からの制御信号で制御される。このタイミング発生器３５は、図１に示した切換部２１から出力される信号を受けて、図２に示した全画素ラインを用いた指の移動動作による指紋画像の読み出しの開始を制御する信号を垂直走査回路３１へ出力する。
【００２６】
次に図５に示した光電変換部３０及び一時蓄積メモリ３２の構成を図６を用いて説明する。ここで用いる光電変換部はＣＭＯＳセンサと呼ばれる画素アンプ形式で構成している。各画素は６個の素子から形成される。すなわち、一画素は、ホトダイオードＰＤ、ホトダイオードＰＤの残留電荷を除去するリセットスイッチＭ_V、ホトダイオードＰＤの信号電荷を後段のアンプに転送するための転送スイッチＭ_TX、アンプ（バッファトランジスタ）のゲート部の残留電荷を除去するためのリセットスイッチＭ_RES、ゲート部の信号電圧をバッファするアンプとなるバッファトランジスタＭ_SF、バッファトランジスタＭ_SFの信号を垂直信号線に出力制御するスイッチＭ_SELからなる。Ｍ₁とＭ₂は垂直信号線からの信号を一時蓄積用の容量Ｃ_S，Ｃ_Nに転送するためのスイッチである。Ｍ₃，Ｍ₄は容量Ｃ_S，Ｃ_Nからの信号Ｓ₁とノイズＮ₁をそれぞれ水平出力線を介して、次の差動アンプ（不図示）に転送するためのスイッチである。全画素一括露光手段は一括リセットを行うためのリセットスイッチＭ_V、Ｍ_RES及び一括転送を行うための転送スイッチＭ_TXが該当する。全画素一括露光期間は全画素がリセットされてから転送スイッチＭ_TXによる信号転送が終了するまでの期間であり、この間にＬＥＤ１を点灯させることで指の指紋画像を得ることができる。
【００２７】
ホトダイオードＰＤの信号は容量Ｃ_Sに転送され、画素アンプ（バッファトランジスタＭ_SF）のリセットノイズは容量Ｃ_Nに転送される。
【００２８】
センサの動作のタイミングについて図７を用いて説明する。
【００２９】
図７の基本的駆動タイミングは、センサの全画素が全面一括クリアされた後、図２（ｂ）に示したＬＥＤ１が点灯され指紋の一部が読みとられる。その信号は全面一括で各画素のアンプゲート部（バッファトランジスタＭ_SFのゲート部）に一括転送される。ゲート部の信号は各行毎に容量Ｃ_Sに転送され蓄積される。その後ゲート部はリセットされ、そのノイズが容量Ｃ_Nに蓄積される。信号とノイズは同時に後段の差動アンプへ転送され、信号からノイズが除去される。この動さが各行毎に繰り返される。
【００３０】
上記動作を図７を用いてより詳細に説明する。まず、センサ１０上の指が検知されると、Ｔ１期間にセンサの動作がスタートし、タイミング発生部３５から制御信号φstartが出力される。制御信号φstartを受けた垂直走査回路３１は、Ｔ２期間にまず信号φ_C1，φ_C2(n)，φ_C2(n+1)，・・・をＨレベルとして、スイッチＭ_V，Ｍ_RESをＯＮしホトダイオードＰＤとアンプのゲート部（バッファトランジスタＭ_SFのゲート部）を全画素でクリアする。次に信号φ_Pを全画素同時にＨレベルとして、転送スイッチＭ_TXをＯＮし、このときＬＥＤ１が点灯されて（φ_LEDがＨレベル）、移動する指に照射され、指からの反射光が各画素のホトダイオードＰＤで光電変換され、アンプのゲート部（バッファトランジスタＭ_SFのゲート部）にホトダイオードＰＤからの信号が転送される。こうして指紋画像が２０行分読み取られる。なお、転送スイッチＭ_TXをＯＦＦとした状態で期間Ｔ₃の間ＬＥＤ１を点灯し、その後転送スイッチＭ_TXをＯＮして信号を転送してもよい。ＬＥＤ１の点灯期間（光照射期間）は、全画素一括露光手段による露光期間と一致するように又は該露光期間内にあるように制御することで、消費電力を低減することができる。アンプの出力信号は信号φ_sel(n)とφ_SをＨレベルとしてスイッチＭ_SELとＭ₁をＯＮすることで、容量Ｃ_Sに蓄積される。
【００３１】
次に信号φ_C2(n)をＨレベルとして、スイッチＭ_RESをＯＮとしアンプゲード部（バッファトランジスタＭ_SFのゲート部）がリセットされ、その後φ_sel(n)とφ_NをＨレベルとしてスイッチＭ_SELとＭ₂をＯＮすることで、リセットノイズが容量Ｃ_Nに転送される。この時、ホトダイオードＰＤは外光などにより電荷過剰による電荷のゲート部への漏れを防ぐため、信号φ_C1をＨレベルとしてスイッチＭ_VをＯＮとし固定電位に制御される。容量Ｃ_S，Ｃ_Nに蓄積された信号とノイズは順次後段に転送処理される。こうしてｎ行目の画素の信号とノイズが列ごとに順次読み出されると、次のｎ＋１行目の画素のアンプの出力信号を容量Ｃ_S、リセットノイズを容量Ｃ_Nに転送し、後段に転送処理する読み出し動作が行われる。このように各画素行の読み出しが行われる。期間Ｔ４が全画素信号を後段に読み出す期間である。センサ１０上に指がないことが検知されると、タイミング発生部３５から信号φendが出力され、センサの動作を停止する。
【００３２】
図８に図３（ｂ）に示した動作のタイミングチャートを示す。全画素読み出しモードでデータＡをセンサ１０で読み取り、次に一部画素読み出しモードを繰り返し、得られたデータＢ、データＣ、・・・の中に、データＡ内のデータＡ′と一致するデータが有ったときに（ここではデータＣがデータＡ′と一致したとする）、全画素読み出しモードで次の読み出しを行いデータＤを得る。このような動作を順次行うことで、指全体について、全画素読み出しモードで指紋の読み出しを行う。
【００３３】
ここで全画素を読み出す時間の設定方法は重要である。すなわち指の移動の最高速度を予想して、あるいは想定設定して、センサのフレーム速度を決める必要がある。フレーム速度が遅いと指の移動により指紋がボケてしまう、あるいは、フレーム速度を早くし過ぎると指の移動が遅い場合画像メモリを多く準備する必要がある。
【００３４】
本実施形態では画素サイズを３０μｍ角、指の最高移動速度を１ｃｍ／０．１ｓｅｃと設定した。その時、ＬＥＤ点灯時間を２８μｓｅｃにすればその期間の指の移動は２．８μｍとなり、画像のボケ分あるいは、フレーム間のサンプリング誤差はｍａｘ画素サイズの１／１０以下となる。フレームレートは画像のオーバラップをミニマム５画素分とすると、１５０μｍで約１．４ｍｓｅｃ繰り返しとなり、約７１４フレーム／秒である。φｒｅａｄ期間は約１．４ｍｓｅｃあるので信号出力周波数は約８ＭＨｚとなる。ＬＥＤ点灯期間をさらに短い時間にすると画像のサンプリング誤差は小さくでき、画像合成後の指紋再現性が高いので認証精度が向上できる。
【００３５】
これを前提にセンサを駆動し後述の画像合成が出来れば、特徴点抽出方法が周波数解析法、画像マッチング法、リレーション法でも満足が出来る認証が出来た。ただ、目的に応じて（必要とされる認証精度）特徴点抽出法あるいはフレーム速度を設定すればよい。
【００３６】
なお、指紋検出の方法としては、指に光を照射して、その反射光又は透過光（又は散乱・透過光）を光センサで指紋を検出する光学式の他に、指を圧電素子，静電容量検出素子，温度検出素子等の半導体センサに載せて、圧力，容量，温度を検出することで指紋を検出する半導体センサ方式があるが、本発明ではどのような検出方法を用いてもよい。ただし、本発明では動画像の一部が重複するように画像を撮影するので、センサ１０の読み取り速度が指の移動速度に比べて速いセンサであることを要する。
【００３７】
次に、本発明の画像入力装置の他の実施形態について説明する。本実施形態は、一部画素読み出しを行わず、全画素読み出しどうしの比較によりデータのオーバラップ部分を低減するものである。
【００３８】
本実施形態の動作の概念図を図９に示す。図９に示すように、まず、第１回目の全画素読み出しモードでデータＡをセンサ１０で読み取り、続いて、第２回目の全画素読み出しモードでデータＢをセンサ１０で読み取る。第２回目の全画素読み出しモードで得られ、メモリ１３のメモリ領域２に蓄積されたデータＢの内のデータＢ′と、第１回目の全画素読み出ししモードで得られ、メモリ１３のメモリ領域１に蓄積されたデータＡ内のデータＡ′とを特徴点比較部１４で比較し、一致又はほぼ一致しないときには、図９に示すように、続いて、第３回目の全画素読み出しモードでデータＣをセンサ１０で読み取る。このとき、データＢはメモリ１３から削除する。なお、一致又はほぼ一致する場合には第２回目の全画素読み出しモードで得られたデータＢを用いて、第１回目の全画素読み出しモードで得られたデータＡと特徴比較部１４で特徴点の比較を行い前述した実施形態と同様な動作で指紋の認証を行う。
【００３９】
第３回目の全画素読み出しモードで得られ、メモリ１３のメモリ領域２に蓄積されたデータＣの内のデータＣ′と、第１回目の全画素読み出ししモードで得られ、メモリ１３のメモリ領域１に蓄積されたデータＡ内のデータＡ′とを特徴点比較部１４で比較し、一致又はほぼ一致したときには、メモリ１３のメモリ領域２にデータＣを蓄積した状態とし、次の全画素読み出しを行う。ここで説明した、全画素読み出しでのデータ比較は指全体の指紋データを読み取るまで行う。本実施形態による動作による、全画素読み出しモードによるデータＡとデータＣのオーバラップ部分Ｌ２は、全画素読み出しモードによるデータＡとデータＢのオーバラップ部分Ｌ１と比較して小さく、データＢを用いないことで、指の移動速度が遅い場合でも、オーバラップ部分を低減することができる。その他の動作は前述した実施形態の動作と同様である。なお、処理速度を上げるために、データＡ′はデータＡの最後付近、比較するデータＢ′、Ｃ′はデータＢ、Ｃの先頭付近が好ましい。
【００４０】
図１０に図９に示した動作のタイミングチャートを示す。全画素読み出しモードでデータＡをセンサ１０で読み取り、その後の全画素読み出しモードで得られたデータＢ、データＣ、・・・内のデータＢ′、データＣ′が、データＡ内のデータＡ′と一致又はほぼ一致するかどうかを比較し（ここではデータＣ′がデータＡ′と一致したとする）、一致又はほぼ一致したデータＣ′を有するデータＣを用い、一致しないデータＢ′を有するデータＢは用いない。こうしてオーバラップ部分を低減する。
【００４１】
図１１は図３（ｂ）により説明した実施形態において、比較的形状の認識が簡単な「Ｍ」形状の字を被写体像として置き換えた場合の画像データを示す説明図である。全画素読み出しによる駆動でデータＡを読み、次の一部画素読み出しによる駆動でデータＢを読みデータＡとデータＢが一致する画素の位置から被写体の移動速度を判定し、次の全画素読み出しによる駆動を行うことができる。
【００４２】
なお、全画素読み出しによる駆動のデータとしてデータＡの中で一部のデータのみを利用してもよい。図１２は、比較的形状の認識が簡単な「Ｍ」形状の字を被写体像として置き換えた場合の画像データを示す説明図である。全画素読み出しによる駆動のデータとしてデータＡの中で一部のデータのみを利用するものとし、次の一部画素読み出しによる駆動でデータＢのうち、データＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４を用いてデータＡとデータＢが一致又はほぼ一致するかの判断を行う。この場合、次の駆動は画素ラインの一部を読み取るように駆動するので判断を早く出来るメリットがある。
【００４３】
以上のように、各々が異なる複数のセンサと被写体との相対位置で得られた前記センサからの複数の画像データの比較に基づいて、最終的に画像修正部で合成する複数データを取得するタイミングを制御するメモリ13、特徴比較部14、切換部22及び速度判定部１６とを含む制御手段をもつことによって、相対速度に応じた適切な間隔で合成すべき複数の画像データを取得することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、小さいセンサを使うので低コストであり、小型化が可能になる。また、消費電力を低減でき、高精度の認証が可能となり、携帯機器にも使えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像入力装置の一実施形態のシステム図である。
【図２】（ａ）はセンサと指の移動を模式的に表わした図、（ｂ）は光学式による指紋読み取り装置の概略的構成を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はセンサにおける読み出し動作を説明するための図である。
【図４】比較的形状の認識が簡単な「Ｍ」形状の字が被写体像の場合の画像データを示す模式図である。
【図５】センサの回路ブロックを示す図である。
【図６】センサ画素部を示す図である。
【図７】センサの動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図８】センサの動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】センサにおける読み出し動作を説明するための図である。
【図１０】センサの動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図１１】比較的形状の認識が簡単な「Ｍ」形状の字が被写体像の場合の画像データを示す模式図である。
【図１２】比較的形状の認識が簡単な「Ｍ」形状の字が被写体像の場合の画像データを示す模式図である。
【符号の説明】
１０センサ
１１特徴点抽出部
１２メモリ
１３メモリ
１４特徴点比較部
１５オーバラップ判定部
１６速度判定部
１７画像修正部（画像合成部）
１８表示部
１９認証部
２０データ保存部
２２切換部

Claims

複数の画素を含むセンサと、被写体とを相対的に移動させて画像データを得る画像入力装置であって、
各々が異なる複数の、前記センサと前記被写体との相対位置で得られた前記センサからの複数の画像データの比較に基づいて、合成する複数の画像データを取得するタイミングを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
該センサの複数の画素から画像を読み取る第１の読み取りモードと該センサの前記第１の読み取りモードで用いる画素数よりも少ない複数の画素から画像を読み取る第２の読み取りモードとを切り換える切換手段と、
該センサと相対的に移動する被写体について、一の第１の読み取りモードによる読み取りを行って得られた第１データの一部と、その後に行われる１又は２以上の第２の読み取りモードによる読み取りにより得られた第２データとを比較する検出手段と、を備え、
前記検出手段により、前記第２データに前記第１データの一部と一致又はほぼ一致するデータがあったときに、前記切換手段により第２の読み取りモードから次の第１の読み取りモードに切り換えることを特徴とする画像入力装置。
請求項１に記載の画像入力装置において、前記検出手段は、前記第１データの一部と、前記第２データとが一致又はほぼ一致するタイミングに基づいて前記センサと前記被写体との相対的な移動速度又は移動速度の変化を検出し、前記次の第１の読み取りモード以降のフレーム速度を設定することを特徴とする画像入力装置。
請求項１又は２に記載の画像入力装置において、前記センサは、２次元状に配列された複数の画素を有するとともに、前記２次元状に配列された複数の画素を一括露光する駆動手段を有する画像入力装置。
請求項１又は２に記載の画像入力装置において、前記センサは、２次元状に配列された複数の画素を有するとともに、前記２次元状に配列された複数の画素を一括露光する駆動手段を有し、
前記被写体に光を照射する光照射手段を有し、
前記駆動手段は、該光照射手段の光照射期間が、前記２次元状に配列された複数の画素の露光期間と一致するように又は該露光期間内にあるように制御することを特徴とする画像入力装置。
請求項３又は４に記載の画像入力装置において、前記駆動手段は、前記露光期間に光電変換された光信号を読み出した後に、前記画素のノイズ信号を読み出す画像入力装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の画像入力装置を用いた指紋認識装置であって、前記被写体は指であり、前記複数の画像は指紋画像である指紋認識装置。