JP4411058B2 - Fingerprint reader - Google Patents
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Description
本発明は、主として回転ローラの回転操作に伴って指先上の指紋パターンを指紋画像イメージとして読取り可能なスウィープ型静電容量センサによる指紋読取センサを備えた指紋読取装置であって、詳しくは簡易な構成で待機状態の電力消費を極力抑制して精度の良い指紋検出を可能にした省消費電力型の指紋読取装置に関する。 The present invention mainly relates to a fingerprint reading apparatus including a fingerprint reading sensor using a sweep type capacitive sensor capable of reading a fingerprint pattern on a fingertip as a fingerprint image image in accordance with a rotation operation of a rotating roller. The present invention relates to a power-saving fingerprint reader that can suppress fingerprint power consumption in a standby state as much as possible and enables accurate fingerprint detection.
従来、回転ローラの回転操作に伴って指紋検出が可能な指紋読取装置としては、幾つかのタイプのもの(特許文献1〜4参照)が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, several types of fingerprint readers (see
これらの指紋読取装置においては、指紋パターンを検出するための指紋読取センサが光源を含む光学的素子と撮像部との組み合わせで構成されると共に、これらが分離して配置されるものであるために部品点数が多くなり、しかも占有スペースを要してしまうという難点がある。 In these fingerprint readers, the fingerprint reader sensor for detecting the fingerprint pattern is composed of a combination of an optical element including a light source and an imaging unit, and these are arranged separately. There is a problem that the number of parts increases and an occupied space is required.
これに対し、こうした問題を対策し得る指紋読取センサとして、直接的に指が接触してスライドしたときの相対的運動中に得られた指紋の起伏線の輪郭を提供できるように、キャパシタンスの行列パターンの感知を有効にするキャパシタンス要素から構成される感応要素で得られた部分イメージにより指紋画像データを取得するタイプのスウィープ型静電容量センサを備え、指紋画像データのイメージを再構築することで指紋パターンを検出可能な構成のたもの(特許文献5参照)も開発されている。
上述した特許文献5に係る指紋読取装置の場合、スウィープ型静電容量センサを用いていることにより他の特許文献1〜4に係るタイプのものよりも小型で簡素に構成されるという利点はあるが、その反面、回転ローラの回転操作を伴わないセンサ単体を用いた構成であるために指紋を読取る方向が斜めになってしまうことがあり、こうした場合に安定して良好な指紋画像を得難くなってしまうという問題がある他、特許文献1〜5に係る何れの指紋読取装置においても、指紋読取センサが指紋を読取可能な状態を得るために装置全体の電源オン状態で常時各部を通電して電源供給するか、或いはその状態を得るためにアプリケーションを起動するための専用スイッチを入れてから各部を通電して電源供給する構成のものあることにより、操作者が回転ローラの回転操作を行わない待機状態でも消費電力を要してしまい、機能面で省消費電力化を十分に図り得ないという問題がある。
In the case of the fingerprint reading device according to Patent Document 5 described above, the use of the sweep type capacitance sensor has an advantage that it is smaller and simpler than those of other types according to
又、特許文献1〜5に係る何れの指紋読取装置においても、指紋読取センサで得られた指紋画像データの一部を合成するために、指紋画像データに基づいて指の移動量を演算処理して求め、その移動量の演算結果を指紋画像の再構築用に供しているが、指の移動時の滑りの影響により重複画像を調べる回数が多くなって演算処理に相当な時間を要するため、指紋画像の再構築処理の効率が上がらず、結果として画像処理に時間がかかり過ぎるという難点もある。
In any of the fingerprint reading devices according to
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、待機状態の電力消費を極力抑制できると共に、効率良く指紋画像を再構築することが可能で指紋検出を安定して迅速且つ高精度に行い得る省消費電力型の指紋読取装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems, and its technical problem is that power consumption in a standby state can be suppressed as much as possible, and a fingerprint image can be reconstructed efficiently and fingerprint detection can be performed. An object of the present invention is to provide a power-saving fingerprint reader that can be stably and quickly performed with high accuracy.
本発明によれば、回転操作に供される回転ローラ、及び該回転ローラの近傍に配置されると共に、該回転ローラの回転操作に伴って被検体である人の指先による移動接触を受けたときに該指先上の指紋パターンを読み取ることで指紋画像データを得る指紋読取センサを含む指紋読取部と、指紋画像データに基づいて指の移動量を演算処理した結果に応じて該指紋画像データの一部を合成して再構築するための画像処理を行う画像処理演算部と、少なくとも指紋画像データに対する画像処理のために必要なデータを記憶する記憶装置とを備えた指紋読取装置において、回転ローラの回転方向及び回転量を検出する回転検出手段を備え、画像処理演算部は、回転検出手段による回転ローラの回転が確認されてから指紋読取センサによる指紋パターンの読み取りが可能となるように該指紋読取センサを駆動制御し、且つ画像処理として該回転ローラの回転量に対応した周期に基づいて指紋画像データの合成に際しての重複量を制御する画像処理演算制御部である指紋読取装置が得られる。 According to the present invention, when the rotating roller used for the rotating operation and the rotating roller are disposed in the vicinity of the rotating roller and are subjected to the moving contact by the fingertip of the person who is the subject in accordance with the rotating operation of the rotating roller. A fingerprint reading unit including a fingerprint reading sensor that obtains fingerprint image data by reading a fingerprint pattern on the fingertip, and one of the fingerprint image data according to a result of calculating a movement amount of the finger based on the fingerprint image data. In a fingerprint reading apparatus comprising: an image processing arithmetic unit that performs image processing for combining and reconstructing the units; and a storage device that stores at least data necessary for image processing on fingerprint image data. A rotation detection unit that detects a rotation direction and a rotation amount, and the image processing calculation unit is configured to detect a fingerprint pattern by a fingerprint reading sensor after the rotation detection unit confirms the rotation of the rotation roller. Image processing calculation control for controlling the amount of duplication when combining fingerprint image data based on a period corresponding to the amount of rotation of the rotating roller as image processing. The fingerprint reader which is a part is obtained.
又、本発明によれば、上記指紋読取装置において、記憶装置は、画像処理のためのプログラムを格納したものを含み、画像処理演算制御部は、記憶装置から読み出したプログラムに従って駆動制御及び重複量の制御を行う指紋読取装置が得られる。 According to the present invention, in the fingerprint reader, the storage device includes a program storing a program for image processing, and the image processing calculation control unit performs drive control and duplication amount according to the program read from the storage device. A fingerprint reading device that performs the above control is obtained.
更に、本発明によれば、上記何れかの指紋読取装置において、回転ローラの回転量に基づいて周期を計数して保持するための回転周期計数部を備え、画像処理演算制御部は、回転周期計数部から読み出した周期に基づいて指先による移動時の滑りの大きさを演算して推定し、且つ該滑りの大きさに基づいて重複量の制御を行う指紋読取装置が得られる。 Furthermore, according to the present invention, in any one of the above-described fingerprint readers, a rotation period counting unit for counting and holding the period based on the rotation amount of the rotation roller is provided, and the image processing calculation control unit includes the rotation period. A fingerprint reading apparatus is obtained that calculates and estimates the magnitude of slipping during movement by the fingertip based on the period read from the counting unit, and controls the amount of overlap based on the magnitude of the slipping.
加えて、本発明によれば、上記何れか一つの指紋読取装置において、回転検出手段は、指紋読取部に含まれると共に、回転ローラの近傍に配置されて該回転ローラにおける回転方向を示す回転方向信号、及び回転量を示す回転量信号を出力する回転検知センサである指紋読取装置が得られる。この指紋読取装置において、回転検知センサは、回転ローラが回転していない待機状態では回転量信号をLowレベルで出力し、且つ該回転ローラが回転した読取状態では回転量信号をHighレベルを含むように出力することは好ましい。 In addition, according to the present invention, in any one of the fingerprint readers described above, the rotation detection means is included in the fingerprint reader and is disposed in the vicinity of the rotation roller to indicate the rotation direction of the rotation roller. A fingerprint reader which is a rotation detection sensor that outputs a signal and a rotation amount signal indicating the rotation amount is obtained. In this fingerprint reader, the rotation detection sensor outputs a rotation amount signal at a low level in a standby state where the rotation roller is not rotating, and includes a rotation amount signal at a high level in a reading state where the rotation roller is rotated. Is preferably output.
一方、本発明によれば、上記何れか一つの指紋読取装置において、回転検出手段は、回転ローラの近傍に配置されて指紋読取センサによる指紋パターンの読み取り可能な状態で該回転ローラを撮像して撮像データを得る撮像部を含むと共に、画像処理演算制御部により該撮像データを画像解析して該回転ローラにおける回転方向を示す回転方向データ、及び回転量を示す回転量データを取得するものである指紋読取装置が得られる。 On the other hand, according to the present invention, in any one of the above fingerprint readers, the rotation detection means is arranged in the vicinity of the rotation roller and images the rotation roller in a state where the fingerprint pattern can be read by the fingerprint reading sensor. In addition to including an imaging unit that obtains imaging data, the image processing calculation control unit analyzes the imaging data to obtain rotation direction data indicating the rotation direction of the rotating roller and rotation amount data indicating the rotation amount. A fingerprint reader is obtained.
他方、本発明によれば、上記何れか一つの指紋読取装置において、指紋読取センサは、キャパシタンスの行列パターンの感知を有効にするキャパシタンス要素から構成される感応要素で指紋パターンの部分イメージを得ることで指紋画像データを取得するスウィープ型静電容量センサであり、画像処理演算制御部は、画像処理として指紋画像データのイメージを再構築するものであり、記憶装置は、少なくとも指紋画像データのイメージの再構築のために必要なデータ又は回転方向データ及び回転量データを記憶するものを含む指紋読取装置が得られる。 On the other hand, according to the present invention, in any one of the above fingerprint readers, the fingerprint reader sensor obtains a partial image of the fingerprint pattern with a sensitive element composed of capacitance elements that enable sensing of the capacitance matrix pattern. A sweep-type capacitance sensor that acquires fingerprint image data with the image processing operation control unit reconstructs an image of fingerprint image data as image processing, and the storage device stores at least the image of the fingerprint image data. A fingerprint reading device including data necessary for reconstruction or data storing the rotation direction data and rotation amount data is obtained.
本発明の指紋読取装置の場合、画像処理演算制御部により回転検出手段で検出された回転ローラの回転が確認されてから指紋読取センサによる指紋パターンの読み取りが可能となるように指紋読取センサを駆動制御して指紋画像データを取得し、且つ画像処理として回転ローラの回転量に対応した周期に基づいて指紋画像データの合成に際しての重複量を制御するようにしているので、待機状態の電力消費を極力抑制できて利便性が向上すると共に、効率良く指紋画像の再構築を行うことができて指紋検出を安定して行い得るようになる。又、画像処理演算制御部により記憶装置から読み出した画像処理のためのプログラムに従って駆動制御及び重複量の制御を行う機能を持たせると共に、回転ローラの回転量に基づいて周期を計数して保持する回転周期計数部から読み出した周期に基づいて指先による移動時の滑りの大きさを演算して推定した上、この滑りの大きさに基づいて重複量の制御を行うため、指紋画像の再構築に際して重複を調べる回数を減らすことができて効率が上がることにより、従来に無く画像処理が迅速且つ高精度に行われるようになる。又、回転ローラの回転方向及び回転量を検出する回転検知手段としての回転検知センサが回転ローラの回転操作されない待機状態で回転量信号をLowレベルで出力し、且つ回転ローラの回転操作された読取状態で回転量信号をHighレベルを含むように出力するようにして回転検知センサ側でも省電力化を図っているので、装置全体の省電力化が一層強化されるようになる。更に、指紋読取センサとしてスウィープ型静電容量センサを用いているため、小型で簡素に構成されるという利点も奏する。 In the case of the fingerprint reading apparatus of the present invention, the fingerprint reading sensor is driven so that the fingerprint reading sensor can read the fingerprint pattern after the rotation of the rotating roller detected by the rotation detecting means is confirmed by the image processing calculation control unit. The fingerprint image data is acquired by control, and the amount of overlap during the synthesis of the fingerprint image data is controlled based on the period corresponding to the rotation amount of the rotating roller as image processing, so the power consumption in the standby state is reduced. As much as possible, the convenience is improved, and the fingerprint image can be efficiently reconstructed, and the fingerprint detection can be performed stably. In addition, the image processing arithmetic control unit has a function of performing drive control and overlap amount control according to an image processing program read from the storage device, and counts and holds the period based on the rotation amount of the rotating roller. Based on the period read from the rotation period counter, the amount of slippage when moving with the fingertip is calculated and estimated, and the amount of overlap is controlled based on the amount of slippage. Since the number of times of checking for duplication can be reduced and efficiency is improved, image processing can be performed quickly and with high accuracy, which is not possible conventionally. Further, the rotation detection sensor as the rotation detection means for detecting the rotation direction and the rotation amount of the rotation roller outputs a rotation amount signal at a low level in a standby state where the rotation operation of the rotation roller is not performed, and the reading operation in which the rotation operation of the rotation roller is performed. In the state, the rotation amount signal is output so as to include the High level, so that the rotation detection sensor side also saves power. Therefore, the power saving of the entire apparatus is further strengthened. Further, since the sweep type capacitance sensor is used as the fingerprint reading sensor, there is an advantage that it is small and simple.
本発明の指紋読取装置は、回転操作に供される回転ローラ、及びその回転ローラの近傍に配置されると共に、回転ローラの回転操作に伴って被検体である人の指先による移動接触を受けたときに指先上の指紋パターンの読み取りを行うことで指紋画像データを得る指紋読取センサを含む指紋読取部と、指紋画像データに基づいて指の移動量を演算処理した結果に応じて指紋画像データの一部を合成して再構築するための画像処理を行う画像処理演算部と、少なくとも指紋画像データに対する画像処理のために必要なデータを記憶する記憶装置とを備えた基本構成において、回転ローラの回転方向及び回転量を検出する回転検出手段を備え、画像処理演算部として、回転検出手段による回転ローラの回転が確認されてから指紋読取センサによる指紋パターンの読み取りが可能となるように指紋読取センサを駆動制御し、且つ画像処理として回転ローラの回転量に対応した周期に基づいて指紋画像データの合成に際しての重複量を制御する画像処理演算制御部を用いるものである。 The fingerprint reading apparatus of the present invention is disposed in the vicinity of a rotating roller used for a rotating operation and the rotating roller, and is subjected to a moving contact by a fingertip of a person who is a subject along with the rotating operation of the rotating roller. Sometimes a fingerprint reading unit including a fingerprint reading sensor that obtains fingerprint image data by reading a fingerprint pattern on the fingertip, and the fingerprint image data of the fingerprint image data according to the result of calculating the amount of finger movement based on the fingerprint image data In a basic configuration including an image processing calculation unit that performs image processing for combining and reconstructing a part, and a storage device that stores at least data necessary for image processing on fingerprint image data, Rotation detection means for detecting the rotation direction and rotation amount is provided, and the image processing calculation unit is operated by the fingerprint reading sensor after the rotation of the rotation roller is confirmed by the rotation detection means. Image processing calculation control for controlling the amount of duplication when synthesizing fingerprint image data based on a period corresponding to the amount of rotation of the rotating roller as image processing, while driving and controlling the fingerprint reading sensor so that the pattern pattern can be read. Part.
又、この指紋読取装置において、画像処理のためのプログラムを記憶装置に格納することで画像処理演算制御部が記憶装置から読み出したプログラムに従って駆動制御及び重複量の制御を行うようにする他、回転ローラの回転量に基づいて周期を計数して保持するための回転周期計数部を備え、画像処理演算制御部が回転周期計数部から読み出した周期に基づいて指先による移動時の滑りの大きさを演算して推定し、且つ滑りの大きさに基づいて重複量の制御を行うようにすることが好ましい。 In addition, in this fingerprint reading device, a program for image processing is stored in a storage device so that the image processing arithmetic control unit performs drive control and overlap amount control in accordance with the program read from the storage device, and rotation. A rotation cycle counting unit for counting and holding the cycle based on the rotation amount of the roller is provided, and the magnitude of slipping during movement by the fingertip is determined based on the cycle read from the rotation cycle counting unit by the image processing calculation control unit. It is preferable to calculate and estimate, and to control the amount of overlap based on the magnitude of the slip.
更に、この指紋読取装置において、指紋読取センサとして、キャパシタンスの行列パターンの感知を有効にするキャパシタンス要素から構成される感応要素で指紋パターンの部分イメージを得ることで指紋画像データを取得するスウィープ型静電容量センサを用い、画像処理演算制御部により指紋画像データのイメージを再構築し、記憶装置として、少なくとも指紋画像データのイメージの再構築に必要なデータを記憶するものを含む構成とすることが好ましい。 Further, in this fingerprint reader, as a fingerprint reader sensor, a sweep type static image sensor that acquires fingerprint image data by obtaining a partial image of the fingerprint pattern with a sensitive element composed of a capacitance element that enables sensing of the capacitance matrix pattern. Using a capacitance sensor, the image processing calculation control unit reconstructs the image of the fingerprint image data, and the storage device includes at least data necessary for reconstructing the image of the fingerprint image data. preferable.
こうした構成の指紋読取装置の場合、指紋読取センサ(スウィープ型静電容量センサ)の手前又は後方に配置された回転ローラが回転操作されたときに回転検出手段により指の移動量に相当する回転ローラの回転方向及び回転量を検出し、この検出結果に基づいて画像処理演算制御部が回転ローラの回転を確認してから指紋読取センサによる指紋パターンの読み取りを行うことで指紋読取センサを駆動制御して指紋画像データを取得し、且つ画像処理として回転ローラにおける回転量に対応した周期に基づいて指紋画像データの合成に際しての重複量を制御するため、回転ローラの回転操作後に指紋読取センサによる指紋パターンの読み取りを自動的に開始すると共に、指紋読取センサによる指紋パターンの読み取りで得られる指紋画像データ(そのイメージ)の再構築が容易となる。 In the case of a fingerprint reading device having such a configuration, a rotating roller corresponding to the amount of finger movement by the rotation detecting means when the rotating roller arranged in front of or behind the fingerprint reading sensor (sweep type capacitive sensor) is rotated. The rotation direction and amount of rotation are detected, and based on the detection result, the image processing calculation control unit confirms the rotation of the rotating roller and then reads the fingerprint pattern by the fingerprint reading sensor, thereby driving and controlling the fingerprint reading sensor. Fingerprint image data is acquired, and a fingerprint pattern is detected by a fingerprint reading sensor after the rotation operation of the rotation roller in order to control the overlap amount when synthesizing the fingerprint image data based on the period corresponding to the rotation amount of the rotation roller as image processing. The fingerprint image data obtained by reading the fingerprint pattern with the fingerprint reader sensor. It is easy to re-build of (the image).
図1は、本発明の実施例1に係る指紋読取装置1の基本構成を示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of a
この指紋読取装置1は、回転操作に供される回転ローラ29、この回転ローラ29の近傍に配置されると共に、回転ローラ29の回転操作に伴って被検体である人の指先による移動接触を受けたときに指先上の指紋パターンを読み取ることで指紋画像データを得る指紋読取センサとしてのスウィープ型静電容量センサ22、及び回転ローラ29の近傍に配置されて回転ローラ29における回転方向及び回転量を検出する回転検出手段としての回転検知センサ28から成る指紋読取部20と、指紋画像データに基づいて指の移動量を演算処理した結果に応じて指紋画像データの一部を合成して再構築するための画像処理を行う画像処理演算部としての基本機能を持つ他、回転検知センサ28による回転ローラ29の回転が確認されてからスウィープ型静電容量センサ22による指紋パターンの読み取りが可能となるようにスウィープ型静電容量センサ22を駆動制御し、且つ画像処理として回転ローラ29の回転量に対応した周期に基づいて指紋画像データの合成に際しての重複量を制御する画像処理演算制御部としてのCPU10と、周期を計数して保持するための回転周期計数部(RTC)15と、指紋画像データ(詳しくはそのイメージ)に対する画像処理のために必要なデータが記憶されるRAM14,及びCPU10における動作処理を行うためのプログラムが格納されたROM12から成る記憶装置と、外部装置17に接続されて外部装置17との間でデータの送受信を行うI/Fコントローラ16とを備え、回転ローラ29以外の各部に接続されたCPU10がROM12から読み出したプログラムに従って画像処理を行う際、回転周期計数部15から読み出した周期に基づいて指先による移動時の滑りの大きさを演算して推定し、且つ滑りの大きさに基づいて重複量の制御を行う機能を持つようになっている。
The
即ち、この指紋読取装置1において、データ読み出し専用の不揮発性の記憶装置であるROM12は、主としてCPU10によるスウィープ型静電容量センサ22の駆動制御並びにスウィープ型静電容量センサ22からの指紋パターンの読み込みで得られた指紋画像データに対する画像処理を含む一連の動作処理を行うためのプログラムが格納されている。データ読み出し及び書き込みが可能な揮発性の記憶装置であるRAM14は、主に画像処理に伴うデータやその他のデータが書き替え可能に記憶されるようになっている。回転周期計数部15は、回転検知センサ28により得られる回転ローラ29の回転量に対応した周期(時間)を計数してその値を保持する。
That is, in the
CPU10は、動作上において先ずROM12から動作処理のためのプログラムを読み出すことで指紋読取部20に対して入力命令を発行し、指紋読取部20では入力命令に基づいて回転検知センサ28による回転ローラ29における回転操作の有無を示すデータをCPU10へ通知するが、このデータが回転ローラ29の回転を示す有効データであればその旨をCPU10へと通知する。そこで、CPU10は、有効データ通知として、回転検知センサ28から回転方向信号及び回転量信号を受け取った後、指紋読取部20におけるスウィープ型静電容量センサ22を駆動制御し、スウィープ型静電容量センサ22から得られた指紋パターンを読み出して指紋画像データを取得し、その指紋画像データの合成に際しての重複量の制御を含む画像処理を実行し、画像処理した結果の指紋画像データをRAM14に書き込む。又、CPU10は、必要に応じてI/Fコントローラ16に対してデータ送受信命令を発行し、その命令に続いてI/Fコントローラ16に対してデータの読み出し又は書き込みを行う。I/Fコントローラ16は、CPU10から発行された命令に基づいて外部装置17との間でデータの送受信を行う。
In operation, the
図2は、この指紋読取装置1の要部である指紋読取部20の細部構成を拡大して示した側面図である。
FIG. 2 is an enlarged side view showing a detailed configuration of the
ここでは、指紋読取部20を成す各部の配置を例示している。即ち、指紋読取装置1の筐体には回転ローラ29の回転軸の方向に沿って回転ローラ29の外周面の一部を露出させられるようにスリットが設けられており、回転ローラ29はスリットから外周面の一部を露出させて回転操作に供されるように筐体内に実装されている。スウィープ型静電容量センサ22は、回転ローラ29を回転させたときに指が自然に接触するように回転ローラ29近傍の距離に設けられ、指紋パターンのデータをCPU10へ出力する。筐体内の回転ローラ29の近傍に設けられた回転検知センサ28は、エンコーダやポテンショメータ等により構成されるもので、回転ローラ29の回転量を検出し、検出した回転量に対応した周期の回転量信号を出力する機能と、回転ローラ29の回転方向を示す回転方向信号を出力する機能とを有する。
Here, the arrangement of each part constituting the
ここでのスウィープ型静電容量センサ22は、回転ローラ29の回転操作が回転検知センサ28で検出されてからCPU10により駆動制御され、回転検知センサ28の出力する回転方向信号及び回転量信号のタイミングに合わせて指紋パターンのデータ(指紋画像データ)を取り込む。
The sweep
因みに、上述した回転周期計数部15は、回転検知センサ28が出力する回転量信号を入力して回転量信号の周期(時間)を計数し、そのデータを回転量信号1周期の間保持する。この回転周期計数部15に保持された回転量信号の1周期のデータは、CPU10から読み出しや書き込みを行うことができる。
Incidentally, the rotation
尚、スウィープ型静電容量センサ22による指紋パターンのデータの取り込みにより得られる指紋画像データに対する画像処理に際して、例えば図2に示されるように指の移動方向に従った指の移動速度が一定であり、且つ滑りがない場合には一定の幅で指紋画像データが重複するが、指の移動速度が速くなれば滑りも大きくため、実際には回転検知センサ28からの回転方向及び回転量で計算される重複量よりも指紋画像データの重複が少なくなる。本発明の指紋読取装置1の場合も、特許文献1の場合のような指が一定距離移動する毎に撮像を行う方式と比べて同等の機能を持つが、本発明の指紋読取装置1では画像処理に際してCPU10が移動速度(周期)をみるため、滑りの大きさをある程度予測することができる。即ち、滑りの大きさを指の移動速度より予測し、指紋画像の再構築の効率を向上させることができる(詳細は後文で説明する)。
When image processing is performed on fingerprint image data obtained by fetching fingerprint pattern data by the sweep-
図3は、この指紋読取装置1に備えられる回転検知センサ28から出力される回転ローラ29の回転操作に応じた回転方向信号及び回転量信号の時間推移を例示したタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart illustrating the time transition of the rotation direction signal and the rotation amount signal according to the rotation operation of the
ここでは、回転検知センサ28の出力信号として、回転ローラ29が回転していない場合に回転量信号をLowレベルで出力し、回転方向信号を直前の値から変化させない状態(図示の場合はLowレベル)で出力し、回転ローラ29が回転された場合には回転ローラ29の回転量に応じた周期を持って回転量信号をLowレベルからHighレベルへ、HighレベルからLowレベルへと周期的に変化させて出力すると共に、回転方向に応じた状態の回転方向信号を出力することを示している。回転検知センサ28から出力される回転方向信号は、例えば図2に示されるように回転ローラ29が左回りで回転する場合にHighレベルを出力し、反対に右回りに回転する場合にLowレベルを出力する場合を例示できる。
Here, as the output signal of the
図2に示される形態では、指紋読取装置1により指紋を読み取らせるときにスウィープ型静電容量センサ22に対して被検体の指先の先端を右側に向けた後、右側から左側へ指先を移動させるようにし、指の移動方向を左向きとする場合を示している。このとき、移動する指先がその移動に伴って回転ローラ29を左回りに回転させ、回転ローラ29が左回りに回転すると回転検知センサ28が回転ローラ29の回転量に応じた周期を持って回転量信号をLowレベルからHighレベル、HighレベルからLowレベルへと周期的に変化させると共に、回転方向信号をHighレベルで出力する。
In the form shown in FIG. 2, when a fingerprint is read by the
図4は、この指紋読取装置1による指紋読み取りの動作処理を示したフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an operation process of fingerprint reading by the
指紋読取装置1における指紋読み取りの動作処理では、先ずCPU10が回転検知センサ28からの回転量信号を監視し、その信号レベルがLowからHighに変化したか否かを判定することで回転検知された否かを判定(ステップS1)する。
In the fingerprint reading operation process in the
この結果、回転検知されなければ、この回転検知された否かの判定(ステップS1)の前に戻って待機するが、回転ローラ29が回転していると判断されると、CPU10は、回転検知センサ28の回転量信号がHighレベルになる毎にスウィープ型静電容量センサ22からの指紋パターンのデータの読み取りで得られる画像データと回転周期計数部15で回転量信号に基づいて計数される周期のデータとを読み出してそれらの値をRAM14に格納することで画像データ読み取りの処理(ステップS2)を行う。
As a result, if rotation is not detected, the process returns to and waits before determining whether rotation is detected (step S1), but if it is determined that the rotating
次にCPU10は、RAM14に格納した指紋画像データを時系列順に二つ取り出し、画像の重複部分を推定(ステップS3)する処理を行う。ここで、二つの指紋画像データは、移動させた指と回転ローラ29との間に滑りが存在しない理想的な状態の場合には指を移動させる速度に関係無く指を移動させる方向に対して回転検知センサ28の回転量信号がHighレベルを出力する回転量に等しくなり、一定間隔で画像が重複する。そこで、CPU10は、プログラムに従って回転検知センサ28の回転量信号がHighレベルを出力する回転量に基づいて二つの指紋画像データの重複する部分を検索し、その検索された結果に応じて画像合成(ステップS4)を行って画像を再構築してから読み取り終了であるか否かを判定(ステップS5)する。この結果、読み取り終了でなければ画像データ読み取りの処理(ステップS2)の前に戻るようにし、時系列上の全ての指紋画像データに対して上述した画像を再構築する処理を繰り返すようにして指1本分の指紋パターンを示す指紋画像データが得られるようにしてから、読み取り終了である場合と同様に読み取り終了とする。
Next, the
ところで、CPU10による画像処理では、RAM14に記憶した指紋画像データを時系列順に二つ取り出し、この二つの指紋画像データの時系列の後者のデータと同時に回転周期計数部15から取得した回転量信号の周期データに基づいて、指先による移動時の滑りの大きさを演算して推定し、その滑りの大きさに基づいて重複量の制御を行う。この周期データは、時間を示すものであるため、その値が短い程、指を移動した速度が速いと推定される。
By the way, in the image processing by the
一般に、指を移動する速度が速い程、移動させた指と回転ローラ29との間の滑りが大きくなることから、取り出した二つの指紋画像データ間の重複量が少なくなると推定される。そこで、画像を再構築する場合、回転周期計数部15から取得した回転量信号の周期データの大きさに基づく時系列順の二つの指紋画像データの重複領域(重複量)を補正することによって、より少ない演算回数で重複領域(重複量)を求めることが可能になる。これはCPU10が指1本分の指紋パターンを示す指紋画像データを再構築するために必要な時間が短縮されることを意味する。
In general, the faster the finger is moved, the greater the slip between the moved finger and the
因みに、CPU10においては、回転検知センサー28の回転量信号が一定期間Lowレベルの場合、回転ローラ29が回転していないと判断し、回転周期計数部15に保持された回転量信号の周期データに0を書き込み、スウィープ型静電容量センサ22を駆動制御せずにスウィープ型静電容量センサ22による指紋データの読み取りを行わないようにする。
Incidentally, in the
図5は、CPU10による指の滑りを考慮した画像の再構築の処理(画像処理)を説明するために示した指紋画像データの模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of fingerprint image data shown to explain image reconstruction processing (image processing) in consideration of finger slipping by the
上述したように、回転検知センサ28は、回転量に応じた周期(一定の回転量=指の移動距離が発生した時間)を示す回転量信号を出力する。回転量の周期が長いと指の移動速度が遅いために滑りも小さくてすむが、逆に周期が短いと指の移動速度が速くなって滑りも大きくなる。
As described above, the
図5を参照すれば、画像領域A−Bの間では指の移動速度が遅いため、回転量の周期から求められる移動距離(回転検知センサ28の回転量)と実際の指の移動量との差は、滑りが小さいことにより小さくなる。 Referring to FIG. 5, since the moving speed of the finger is slow between the image areas A and B, the moving distance (the rotating amount of the rotation detection sensor 28) obtained from the rotation amount period and the actual moving amount of the finger. The difference is reduced by the small slip.
しかし、画像領域C−Dの間は画像領域A−Bの間よりも移動速度が速いため、回転量の周期は画像領域A−Bの間と比べて短くなる。更に、指の移動量は回転量の周期から求められる移動距離(回転検知センサ28の回転量)と実際の指の移動量との差は滑りが大きいために大きくなり、これによって画像の重複領域が小さくなる。 However, since the moving speed is faster between the image areas CD than the image areas AB, the rotation amount period is shorter than that between the image areas AB. Furthermore, the difference between the movement distance (rotation amount of the rotation detection sensor 28) obtained from the period of the rotation amount and the actual movement amount of the finger becomes large due to the large slip, and this causes the overlapping region of the image. Becomes smaller.
具体的に言えば、滑りが発生しない指の移動にあっての回転検知センサ28からの周期をT0、指の移動速度が速くなって指紋を再構築できなくなる速度での回転検知センサ28からの周期をT5とし、滑りがないために常に5ライン重複するT0から指の速度が速く滑りが大きいために重複するラインがなくなるT5までの間の重複するラインが4ライン,3ライン,2ライン,1ラインとなるそれぞれの指の速度に対応する周期をT1,T2,T3,T4とすると、回転検知センサ28からの出力がT0以上であれば滑りがないために5ラインの重複があると考えられ、同様にT0からT1の間は5ライン前後の重複があると考えられ、同様にT1からT2の間は4ライン,T2からT3の間は3ライン,T3からT4の間は2ライン,T4からT5の間は1ライン,T5以下であれば重複がないと考えられる。
Specifically, the period from the
このように、回転検知センサ28から出力される回転量信号の周期によっておおよその重複量が判るため、画像の再構築を行う際に重複領域を調べる開始位置をT1以上の場合には5ライン前後,T1からT2の場合には4ライン前後、T2からT3の場合には3ライン前後、T3からT4の場合には2ライン前後、T4からT5の場合には1ライン前後をそれぞれ画像の重複領域として調べることで済むようになる。即ち、ここでは画像の重複領域を調べるおおよその位置を知ることができることによって、画像を再構築する際に画像の重複領域を調べる回数を減らすことができることを示している。
As described above, the approximate overlap amount can be determined by the period of the rotation amount signal output from the
図6は、上述した画像を再構築する処理(画像処理)に供されるRAM14に記憶された局部的な指紋画像データを例示した模式図である。
FIG. 6 is a schematic view exemplifying local fingerprint image data stored in the
RAM14に記憶保存される局部的な指紋画像データは、実線で示される指紋の隆線Mを対象として指紋読取センサ(スウィープ型静電容量センサ22)の入力部において一回で読み取られる指紋パターンの局部領域E1,E2にそれぞれ対応するように各々記憶領域に記憶格納される。指紋パターンの局部領域E1,E2の位置がずれているのは、入力毎に指と入力部との相対的な位置がずれて行くことを示している。
The local fingerprint image data stored and stored in the
指紋画像データのうちの各ドットの濃淡分布を用い、算出対象画像を局部領域E1の指紋画像データ、基準画像を局部領域E2の指紋画像データとし、局部領域E1内で座標(X,Y)によって指定されるドットの濃淡データをP1(X,Y),局部領域E2内で座標(X,Y)によって指定されるドットの濃淡データをP2(X,Y)とした場合、相対的な位置関係の算出を表わす2つの局部的な指紋画像データの画像差分量Dは、以下の数1式の関係で示されるように定義される。 Using the density distribution of each dot in the fingerprint image data, the calculation target image is the fingerprint image data of the local region E1, the reference image is the fingerprint image data of the local region E2, and the coordinates (X, Y) are used in the local region E1. When the density data of the designated dot is P 1 (X, Y) and the density data of the dot designated by the coordinates (X, Y) in the local area E2 is P 2 (X, Y), the relative data The image difference amount D between the two local fingerprint image data representing the calculation of the positional relationship is defined as expressed by the following equation (1).
即ち、数1式で示される画像差分量Dとは、局部領域E1を局部領域E2に対して(x,y)だけずらして重ね、重なった領域において対応する各ドットの差分を足し合わせたものである。
In other words, the image difference amount D shown in
図6では、局部領域E1,E2に共通して含まれる共通領域Exを有し、局部領域E1の局部領域E2に対する相対位置を(x0,y0)としている。D(x0,y0)の値は、理想的には0となる。 In FIG. 6, there is a common area Ex that is included in common with the local areas E1 and E2, and the relative position of the local area E1 to the local area E2 is (x0, y0). The value of D (x0, y0) is ideally 0.
このように、D(x,y)を種々(x,y)について求め、その値が0となる(x,y)の組を検索することによって、局部領域E2に対する局部領域E1の相対位置を求めることができる。但し、実際の局部指紋画像データには一定量のノイズが含まれるため、D(x0,y0)の値は必ずしも0とならないが、Dの絶対値が最も小さい(x,y)の組を検索すれば、(x0,y0)を得ることができる。 In this way, D (x, y) is obtained for various (x, y), and by searching for a set of (x, y) whose value is 0, the relative position of the local area E1 with respect to the local area E2 is obtained. Can be sought. However, since a certain amount of noise is included in the actual local fingerprint image data, the value of D (x0, y0) does not necessarily become 0, but a pair with the smallest absolute value of D (x, y) is searched. Then, (x0, y0) can be obtained.
尚、上述した実施例1に係る指紋読取装置1では、回転検出手段としての機回転検知センサ28が指紋読取部20に含まれて回転ローラ29の近傍に配置されることにより、回転ローラ29における回転方向を示す回転方向信号、及び回転量を示す回転量信号を出力するものとして説明したが、回転検出手段は、これ以外に例えば回転ローラ29の近傍に配置されてスウィープ型静電容量センサ22による指紋パターンの読み取り可能な状態で回転ローラ29を撮像して撮像データを得るためのCCD等の撮像部を含むと共に、画像処理演算制御部としてのCPU10により撮像データを画像解析してその画像データから回転ローラ29における回転方向を示す回転方向データ、及び回転量を示す回転量データを取得する(回転角速度等の検出により得られる)ようにしても同等な機能が得られるので、このような構成に代替しても良い。但し、この場合、CPU10が画像処理として指紋画像データ(そのイメージ)を再構築する際、RAM14に対して指紋画像データ(そのイメージ)の再構築のために必要なデータを記憶する以外、回転方向データ及び回転量データを記憶するように構成すれば良い。
In the
1 指紋読取装置
10 CPU
12 ROM
14 RAM
15 回転周期計数部(RTC)
16 I/Fコントローラ
17 外部装置
20 指紋読取部
22 スウィープ型静電容量センサ
28 回転検知センサ
29 回転ローラ
1
12 ROM
14 RAM
15 Rotation cycle counter (RTC)
16 I /
Claims (6)
前記指紋画像データに基づいて指の移動量を演算処理した結果に応じて該指紋画像データの一部を合成して再構築するための画像処理を行う画像処理演算部と、
少なくとも前記指紋画像データに対する前記画像処理のために必要なデータを記憶するための記憶装置とを備えた指紋読取装置において、
前記回転ローラの回転方向及び回転量を検出する回転検出手段と、
前記回転ローラの前記回転量に基づいて前記周期を計数して保持するための回転周期計数部とを備え、
前記画像処理演算部は、前記回転検出手段による前記回転ローラの回転が確認されてから前記指紋読取センサによる前記指紋パターンの読み取りが可能となるように該指紋読取センサを駆動制御し、且つ前記画像処理として前記回転周期計数部から読み出した周期に基づいて前記指紋画像データの合成に際しての重複量を制御する画像処理演算制御部であり、
前記画像処理演算制御部は、前記指紋画像データを時系列順に二つ取り出し、この二つの指紋画像データの時系列の後者のデータと前記周期とに基づいて指先による移動時の滑りの大きさを演算して推定し、その滑りの大きさに基づいて二つの指紋画像データの重複領域を調べる開始位置を制御することを特徴とする指紋読取装置。 A rotating roller that is used for a rotating operation, and a fingerprint that is disposed in the vicinity of the rotating roller and receives a moving contact by a fingertip of a person who is the subject in accordance with the rotating operation of the rotating roller. A fingerprint reading unit including a fingerprint reading sensor that obtains fingerprint image data by reading a pattern;
An image processing calculation unit that performs image processing for synthesizing and reconstructing a part of the fingerprint image data according to a result of calculating the movement amount of the finger based on the fingerprint image data;
In a fingerprint reading device comprising at least a storage device for storing data necessary for the image processing on the fingerprint image data,
Rotation detection means for detecting the rotation direction and rotation amount of the rotating roller ;
A rotation cycle counting unit for counting and holding the cycle based on the rotation amount of the rotation roller ;
The image processing calculation unit drives and controls the fingerprint reading sensor so that the fingerprint pattern can be read by the fingerprint reading sensor after the rotation detection unit confirms the rotation of the rotating roller, and the image image processing operation control unit der for controlling the amount of overlap in the synthesis of the fingerprint image data based on the cycle read from the rotational period counter as a process is,
The image processing calculation control unit extracts two pieces of the fingerprint image data in time series order, and determines the magnitude of slipping during movement by the fingertip based on the latter time series data of the two fingerprint image data and the period. A fingerprint reading apparatus characterized by controlling a starting position for examining an overlapping area of two fingerprint image data based on a magnitude of slippage calculated and estimated .
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