JP5214515B2

JP5214515B2 - 指紋読取装置

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Publication number: JP5214515B2
Application number: JP2009077149A
Authority: JP
Inventors: 健一森岡; 寛文村松
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010231418A

Description

本発明は、光学式エリアセンサを用いて取得した指紋画像のノイズ除去機能を有する指紋読取装置に関するものである。

従来の指紋読取装置では、指紋画像を取得するために、ラインセンサ又はエリアセンサのいずれかを用いている。ラインセンサは、バー状のセンサでありセンサの上で指を滑らせることで指紋画像を取得する。一方、エリアセンサは、指より大きい面のセンサ部分に指を置いてあるタイミングで、置かれた指の画像を取得する。エリアセンサの種類は、光学式や電界式等があり、光学式は面のセンサ部分から光を照射し、指紋の凹凸の反射を利用して指紋画像を取得するものである。

図１５は、従来の指紋読取装置の概略を示す構成図である。
従来の指紋読取装置１０は、エリアセンサ１１と、ランダム・アクセス・メモリ（以下「ＲＡＭ」という。）１２と、指紋認証処理部１３とから構成されている。更に、指紋読取装置１０は、図示しないが、プロセッサを備えた制御部を有しており、ＲＡＭ１２に格納されているプログラムによって、装置全体を制御するように構成されている。

エリアセンサ１１から指紋画像データが取得され、ＲＡＭ１２に格納される。ＲＡＭ１２に格納された指紋画像データは、指紋認証処理部１３への入力となる。指紋認証処理部１３では、読み取った指紋画像データの特徴点を抽出して、予め登録してある指紋画像データの特徴点と比較して、本人確認を行うように構成されている。

下記の特許文献１には、指紋画像の輪郭の検出において、指紋画像の１ライン分の左端から右端までの濃淡における極点を検出して、この極点に基づいて輪郭を決定する方法及び輪郭抽出装置が開示されている。

特開２００３−２６３６４４号公報

しかしながら、従来の指紋読取装置１０では、光学式のエリアセンサ１１を用いると、取得した指紋画像にノイズが入るという問題点があった。つまり、指紋画像には、指紋部分の画像の周囲に、指紋画像取得時の外光によるノイズが発生している。このノイズは、正面から見て指が丸いため、接地面に近づくにつれて徐々に反射が大きくなり、このノイズを除去しない状態で、指紋認証処理部１３により指紋の認証を行うと、指紋の背景部分にあるノイズについても指紋認証処理を行ってしまうため、違う指であるにも関わらず、同じ指紋であると判定されることがある。その結果、誤認証が行われてしまうことがあり、このため、指紋画像上の背景のノイズを除去することが課題となっている。

特許文献１では、指紋画像の濃淡の極点を検出し、この極点に基づいて指紋画像の輪郭を決定している点で、本発明の課題と類似しているが、極点の具体的な算出方法が、開示されていない。

本発明のうちの第１の発明の指紋読取装置は、センサ面に接触された指に光を照射してその反射像を取り込み、階調を有する画素からなる指紋画像を出力するエリアセンサと、前記指紋画像を記憶する第１の記憶部と、前記第１の記憶部から前記指紋画像の１行分の前記画素を読み出す行読み取り手段と、第１端の前記画素から第２端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第２端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その差分が、正の値で、且つ閾値を越えていなければ前記注目画素をノイズと判定し、前記差分が０か、負の値か、又は前記閾値を越えているときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第１端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段とを有している。

更に、前記注目画素が前記輪郭部分と判定されたときは、前記第２端の前記画素から前記第１端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第１端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その差分が、正の値で、且つ閾値を越えていなければ前記注目画素をノイズと判定し、前記差分が０か、負の値か、又は前記閾値を越えているときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第２端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段とを有している。

第２の発明の指紋読取装置は、センサ面に接触された指に光を照射してその反射像を取り込み、階調を有する画素からなる指紋画像を出力するエリアセンサと、前記指紋画像を記憶する第１の記憶部と、前記指紋画像において、互いに隣接する画素の画素値の差分をプレ差分として一時的に記憶する第２の記憶部と、前記第１の記憶部から前記指紋画像の１行分の前記画素を読み出す行読み取り手段と、第１端の前記画素から第２端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第２端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その差分が、第１の閾値と第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第１端差分判定手段と、前記第１端差分判定手段において、前記差分が第１の閾値と第２の閾値との間の値であったときは、前記差分に前記プレ差分を加算して合計差分を算出し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第１端合計差分判定手段と、前記第１端合計差分判定手段において、前記合計差分が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であったときは、前記注目画素をノイズと判定し、前記差分を前記プレ差分として前記第２の記憶部に記憶する第１端プレ差分更新手段と、前記第１端差分判定手段、及び前記第１端合計差分判定手段において、前記注目画素が前記指紋画像の輪郭部分と判定されたときは、第２端の前記画素から前記第１端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第１端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その前記差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第２端差分判定手段とを有している。

更に、前記第２端差分判定手段において、前記差分が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であったときは、前記差分に前記プレ差分を加算して合計差分を算出し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分と判定する第２端合計差分判定手段と、前記第２端合計差分判定手段において、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であったときは、前記注目画素をノイズと判定し、前記差分を前記プレ差分として前記第２の記憶部に記憶する第２端プレ差分更新手段とを有している。

本発明によれば、指紋画像上の背景のノイズを的確に除去でき、指紋認証を行う際の誤認証の発生を防止できる。

図１は本発明の実施例１における指紋読取装置の概略の構成図である。図２は図１のエリアセンサ２１と指の関係を説明する説明図である。図３は図２のエリアセンサ２１で取得した指紋画像２３を示す説明図である。図４は実施例１における図１中の指紋画像２３の横１ラインの画素値の分布を示す説明図である。図５は図１のノイズ除去処理部２４の動作を示すフローチャートである。図６は本発明の実施例２における指紋読取装置の概略の構成図である。図７は実施例２における図６中の指紋画像２３Ａの横１ラインの画素値の分布を示す説明図である。図８は図６のノイズ除去処理部２４Ａの動作を示すフローチャートである。図９は本発明の実施例３における指紋読取装置の概略の構成図である。図１０は実施例３における図９中の指紋画像２３Ｂの横１ラインの画素値の分布を示す説明図である。図１１は図９のノイズ除去処理部２４Ｂの動作を示すフローチャートである。図1２は本発明の実施例４における指紋読取装置の概略の構成図である。図１３は実施例４おける図１２のノイズ除去処理部２４Ｃの動作を説明する説明図である。図１４は図１２のノイズ除去処理部２４Ｃの動作を示すフローチャートである。図１５は従来の指紋読取装置の概略を示す構成図である。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における指紋読取装置の概略の構成図である。

本実施例１における指紋読取装置２０は、指紋画像２３を取得する光学式のエリアセンサ２１、指紋画像２３等を格納する記憶装置（例えば、ＲＡＭ）２２、指紋画像２３のノイズを除去して指紋の輪郭を決定するノイズ除去処理部２４、及び指紋の認証を行う指紋認証処理部部２５から構成されている。ＲＡＭ２２には、指紋画像２３を記憶する第１の記憶部２２ａが設けられている。

ノイズ除去処理部２４は、前記第１の記憶部２２ａから前記指紋画像の１行分の前記画素を読み出す行読み取り手段２４ａと、第１端（例えば、左端）の前記画素から第２端（例えば、右端）の方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第右端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その差分が閾値を越えていなければ、前記注目画素をノイズと判定し、前記差分が前記閾値を超えているときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分と判定する第１端ノイズ・輪郭判定手段（例えば、左側ノイズ・輪郭判定手段）２４ｂとを有している。

更に、ノイズ除去処理部２４は、前記第２端（例えば、右端）の前記画素から左端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記左端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その前記差分が閾値を越えていなければ前記注目画素をノイズと判定し、前記差分が前記閾値を超えているときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分と判定する第２端ノイズ・輪郭判定手段（例えば、右側ノイズ・輪郭判定手段）２４ｃとを有している。

更に、指紋読取装置２０は、図示しないプロセッサ及び不揮発性の補助記憶装置を備えた制御部を有しており、ＲＡＭ２２に格納されているプログラムによって、装置全体を制御するように構成されている。

図２（ａ），（ｂ）は、図１のエリアセンサ２１と指の関係を説明する説明図であり、図３は、図２のエリアセンサ２１で取得した指紋画像２３を示す説明図である。

光学式のエリアセンサ２１は、指２６を接触させるセンサ面と、図示しないが、光源としての発光ダイオードと、撮像素子としての電荷結合素子（以下「ＣＣＤ」という。）と、反射させた指紋画像２３を撮像素子に収斂させる対物レンズとから構成されている。

図２（ａ）に示すように、エリアセンサ２１のセンサ面に指２６を載せることで指紋画像２３が取り込まれる。図２（ｂ）に示すように、指２６の形状は、ほぼ紡錘形をしている。そのため、図３に示すように、ノイズエリア２９では、センサ面と指２６の接触面に近づくにつれて徐々に反射が大きくなり、次第に白くなる傾向がある。指紋２７の隆線（山の部分）は、センサ面に接触すると指２６の水分の乱反射により黒くなり、谷線の部分は白くなる。ノイズエリア２９と指紋２７の境界は輪郭２８で黒くなっている。

図４は、実施例１における図１中の指紋画像２３の横１ラインの画素値の分布を示す説明図である。

本実施例１で処理の対象とするノイズ部分３２は、輪郭部分３３に近づくにつれて徐々に白くなっていくため、取得した画像を横１ライン３１で見た場合、指紋画像２３の左側では、隣り合う画素値は緩やかに増加していく。一方、輪郭部分３３では、指紋２７の近くの背景（例えば、ノイズ部分）３２が白いのに対し指紋２７の輪郭２８が黒いため、輪郭２８の画素の画素値は急激に減少する。

指紋画像２３の右側においても、ノイズ部分３５では、右端から左方向に向かって、隣り合う画素値は緩やかに増加してゆき、輪郭部分３４において、画素値が急激に減少する。

１６階調の画素値を例に説明すると、ノイズ部分３２においては、次第に明るくなるので、画素値は、１６進数“０”付近の値から１６進数“Ｆ”付近まで変化する。輪郭部分３３に到達すると、指紋２７の近くの背景が白いのに対し、指紋２７の輪郭２８が黒いため、画素値は、急激に１６進数“Ｆ”付近から“０”付近まで変化する。ノイズ部分３５及び輪郭部分３４についても同様である。

ノイズ除去処理部２４は、上記の事実に基づき、画像の左端もしくは右端から隣り合う画素を比較していき、隣り合う画素値が緩やかに変化している部分はノイズと判定し、決められた画素値、例えば１画素が１６階調であれば、１６進数の“Ｆ”に置換することでノイズ除去を行う。一方、隣り合う画素値が急激に変化する部分は、指紋２７の輪郭２８であると判定しノイズ除去は行わない。

（実施例１の動作）
図１における指紋読取装置２０の動作の全体について説明する。

光学式のエリアセンサ２１で取得した指紋画像２３は、ＲＡＭ２２に格納される。ノイズ除去処理部２４は、ＲＡＭ２２に格納された指紋画像２３を読み出して、ノイズ除去を行い、再びＲＡＭ２２に書き込む。その後、ノイズ除去された指紋画像２３は、ＲＡＭ２２から読み出されて指紋認証処理部２５に入力される。指紋認証処理部２５では、読み取った指紋画像データの特徴点を抽出して、予め登録してある指紋画像データの特徴点と比較して本人確認を行う。

図５は、図１のノイズ除去処理部２４の動作を示すフローチャートである。
指紋画像２３の横１ライン３１の画素数がxsize、指紋画像２３の縦のライン数がysizeの指紋画像２３に対して処理を行う。

ノイズ除去処理が開始され、ステップＳ１において、行カウンタｉに“０”がセットされる。ステップＳ２において、行読み取り手段２４ａにより、ＲＡＭ２２からｉ行目の画素データが読み出される。

左側ノイズ・輪郭判定手段２４ｂにより、ステップＳ３〜Ｓ８までの処理が行われる。ステップＳ３において、列カウンタｊに“０”がセットされ、画像左端を注目画素として走査が行われる。ステップＳ４において、注目画素と右隣りの画素の値との差分が計算される。ステップＳ５において、この計算結果の差分ｓｂと閾値ＴＨとが比較され、差分ｓｂが閾知ＴＨ以下であれば（ＮＯ）、注目画素はノイズであると判定される（ＮＯ）。

ノイズと判定された場合は、ステップＳ６に進み、注目画素は、１６進数の“Ｆ”で埋められノイズ除去処理がなされステップＳ７へ進む。前記ステップＳ５において、注目画素と右隣りの画素の値との差分ｓｂが閾知ＴＨを越えていれば（ＹＥＳ）、注目画素は指紋２７の輪郭２８であると判定され、左の輪郭２８の画素座標（ｉｌ，ｊｌ）が確定する。このときは、ノイズ除去は、行わないでステップＳ９へ進む。なお、閾値ＴＨは、実験的に設定される値であり例えば“３”等が設定される。

ステップＳ７において、注目画素が画像の中央に達したかが判定される。つまり、列カウンタｊが指紋画像２３の横１ライン３１の画素数xsizeの１／２を越えたか否かが判定される。越えていないときは（ＮＯ）、ステップＳ８において、列カウンタｊに“１”を加え、注目画素を１つ右に移動させてステップＳ４に戻り、さらに隣り合う画素の値が比較される。ステップＳ７において、列カウンタｊが指紋画像２３の横１ライン３１の画素数xsizeの１／２を越えたときは、中央に達していると判定されステップＳ９へ進む。

右側ノイズ・輪郭判定手段２４ｃにより、ステップＳ９〜Ｓ１６までの処理が行われる。ステップＳ９において、列カウンタｊにxsizeをセットし、指紋画像２３の右端を注目画素として走査を行う。ステップＳ１０において、注目画素と左隣りの画素の値との差分が計算される。ステップＳ１１において、この計算結果の差分ｓｂと閾値ＴＨとが比較され、差分ｓｂが閾知以下であれば（ＮＯ）、注目画素はノイズであると判定される。

ノイズと判定された場合は、ステップＳ１２に進み、注目画素は、１６進数の“Ｆ”で埋められノイズ除去処理がなされる。前記ステップＳ１１において、注目画素と左隣りの画素の値との差分ｓｂが閾知ＴＨを越えていれば（ＹＥＳ）、注目画素は指紋２７の輪郭２８であると判定され、右の輪郭２８の画素座標（ｉｒ、ｊｒ）が確定する。このときは、ノイズ除去は、行わないでステップＳ１５へ進む。

前記ステップＳ１２に続いて、ステップＳ１３が実行される、ステップＳ１３において、注目画素が画像の中央に達したかが判定される。つまり、列カウンタｊが指紋画像２３の横１ライン３１の画素数xsizeの１／２の値以下になったか否かが判定される。列カウンタｊが画像の横1ライン３１の画素数xsizeの１／２より大きいときは（ＮＯ）、中央に達していないので、ステップＳ１４において、列カウンタｊから“１”を減算して注目画素を１つ左に移動させ、ステップＳ１０に戻って、更に隣り合う画素の値が比較される。

ステップＳ１３において、列カウンタが、１／２の値以下のときは（ＹＥＳ）、中央に達しているので、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、行カウンタｉが指紋画像２３の縦のライン数ysizeに達したか否かが判定される。ysizeに達したときは、現在処理している横１ライン３１が指紋画像２３の下端であると判断して処理を終了する。下端でない場合は、１つ下の横１ライン３１に対して処理を行うため、行カウンタｉに“１”を加えてステップＳ２へ進む。

以上の処理により、左右の輪郭２８として判断された画素のアドレスが（ｉｌ，ｊｌ）及び（ｉｒ，ｊｒ）として確定する。

（実施例１の効果）
本実施例１の指紋読取装置２０によれば、従来の指紋読取装置１０にノイズ除去処理部２４を設けることにより、ノイズエリア２９では、隣り合う画素値が緩やかに変化し、指紋２７に近づくにつれて徐々に白くなっていくノイズの特徴と、輪郭２８では、隣り合う画素値が急激に変化する指紋２７の輪郭２８の特徴とを利用して、ノイズか否かを判定し、除去処理を行うようにした。その結果、ノイズのない指紋画像２３が取得できるようになった。これにより、指紋認証を行う際に、指紋画像２３の背景部分のノイズによる誤認証の発生を防止できる。

（実施例２の構成）
図６は、本発明の実施例２における指紋読取装置の概略の構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例２における指紋読取装置２０Ａの構成は、実施例１を示す図１の構成とほぼ同様であるが、ノイズ除去処理部２４において、左側ノイズ・輪郭判定手段２４ｂ及び右側ノイズ・輪郭判定手段２４ｃに代えて、第１端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段（例えば、左側ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段）２４ｂＡ及び第２端右側ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段（例えば、ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段）２４ｃＡが設けられている。

図７は、実施例２における図６中の指紋画像２３Ａの横１ライン３１Ａの画素値の分布を示す説明図であり、実施例１を示す図４中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

指紋画像２３Ａの横１ライン３１Ａの画素値の分布は、実施例１における図４の分布とほぼ同様であるが、本実施例２においては、輪郭部分３３Ａ及び３４Ａでの画素値の変化が実施例１に比べ、緩やかになっている。つまり、輪郭２８がぼけているケースを対象とする。

（実施例２の動作）
図８は、図６のノイズ除去処理部２４Ａの動作を示すフローチャートであり、実施例１を示す図５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例２におけるノイズ除去処理部２４の動作は、以下の通り、実施例１のノイズ除去処理部２４の動作と同様のステップＳ１〜Ｓ３、ステップＳ６〜Ｓ９、及びステップＳ１２〜Ｓ１６と、本実施例２の特徴であるステップＳ２１，Ｓ２２及びステップＳ２３，Ｓ２４に従って処理が行われる。

処理が開始され、実施例１と同様にステップＳ１の行カウンタの初期化処理、ステップＳ２の画像データ読み出し処理、ステップＳ３の列カウンタ初期化処理が実行される。

左側ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段２４ｂＡにより、ステップＳ３、Ｓ２１,Ｓ２２、及びステップＳ６〜Ｓ８の処理が行われる。ステップＳ２１において、注目画素と右隣りの画素の値が計算され、ステップＳ２２において、その差分値cur_sbが、正の値で、且つ閾値ＴＨより小さいときは（ＹＥＳ）、注目画素は、ノイズであると判定され（ＮＯ）、実施例１と同様に、ステップＳ６の“Ｆ”の埋め込み処理、ステップＳ７の注目画素が画像の中央に達したかを判定処理が実行され、ステップＳ７の判定の結果が中央でない場合は（ＮＯ）、ステップＳ８の列カウンタに“１”を加算して注目画素を１つ右に移動させてステップＳ２１に戻り、更に隣り合う画素の値が比較される。ステップＳ７の判定の結果が中央に達しているときは、ステップＳ９へ進む。

差分値cur_sbが、“０”以下か、又は閾値ＴＨ以上のときは（ＮＯ）、注目画素は、輪郭２８であると判定され、左の輪郭２８の画素座標（ｉｌ，ｊｌ）が確定してステップＳ９へ進む。

右側ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段２４ｃＡにより、ステップＳ９、Ｓ２３、Ｓ２４、及びステップＳ１２からＳ１６の処理が行われる。ステップＳ９において、行カウンタの初期設定処理が実行さる。ステップＳ２３において、注目画素と左隣りの画素の値が計算され、ステップＳ２４において、その差分値cur_sbが、正の値で、且つ閾値ＴＨより小さいときは（ＹＥＳ）、注目画素は、ノイズであると判定され、実施例１と同様に、ステップＳ１２の“Ｆ”の埋め込み処理、ステップＳ１３の注目画素が画像の中央に達したかを判定処理が実行さる。

ステップＳ１３の判定の結果が中央でない場合は（ＮＯ）、ステップＳ１４の列カウンタから“１”を減算して注目画素を１つ左に移動させてステップＳ２３に戻り、更に隣り合う画素の値が比較される。ステップＳ１３の判定の結果が中央に達しているときは、ステップＳ１５へ進む。

前記ステップＳ２４において、差分値cur_sbが、“０”以下か、又は閾値ＴＨ以上のときは（ＮＯ）、注目画素は、輪郭２８であると判定され、右の輪郭２８の画素座標（ｉｒ，ｊｒ）が確定してステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５の、現在処理している横１ライン３１Ａが、指紋画像２３Ａの最下端であるかの判定処理、最下端でない場合は（ＮＯ）、行カウンタのカウントアップ処理を実行し、ステップＳ２へ戻る。ステップＳ１５で、現在処理している横１ライン３１Ａが指紋画像２３Ａの最下端である場合は、処理を終了する。

以上の処理により、左右の輪郭２８として判断された画素の座標が（ｉｌ，ｊｌ）及び（ｉｒ，ｊｒ）として確定する。

（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１の効果に加え、差分値が“０”以下になる状態、すなわち、右上がりに漸増した画素値が減少しはじめたことを検出することによって、指紋２７の輪郭２８がぼやけた画像であって、横１ライン３１Ａを見た場合に輪郭部分３２Ａ、３４Ａが緩やかに黒くなる指紋画像２３Ａであっても、指紋２７の輪郭２８を確実に検出してノイズを除去することが可能になる。

（実施例３の構成）
図９は、本発明の実施例３における指紋読取装置の概略の構成図であり、実施例２を示す図６中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例３における指紋読取装置２０Ｂの構成は、実施例２を示す図６の構成とほぼ同様であるが、直前に隣り合う画素値を比較した差分値を保存しておく比較差分値保存領域２２ｂをＲＡＭ２２に設け、ノイズ除去処理部２４Ｂの機能をそれに伴い変更している。

本実施例３のノイズ除去処理部２３Ｂでは、左側ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段２４ｂＡ、及び右側ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段２４ｃＡに代えて、第１端差分判定手段（例えば、左側差分判定手段）２４ｄ、第１端合計差分判定手段（左側合計差分判定手段）２４ｅ、第１端プレ差分更新手段（例えば、左側プレ差分更新手段）２４ｆ、第２端差分判定手段（例えば、右側差分判定手段）２４ｇ、第２端合計差分判定手段（例えば、右側合計差分判定手段）２４ｈ、及び第２端プレ差分更新手段（例えば、右側プレ差分更新手段）２４ｉを備えている。

図１０は、実施例３における図９中の指紋画像２３Ｂの横１ラインの画素値の分布を示す説明図であり、実施例２を示す図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

指紋画像２３Ｂの横１ライン３１Ｂの画素値の分布は、実施例２における図７の分布とほぼ同様であるが、本実施例３においては、ノイズ部分３２Ｂにおいて、別の要因によるノイズが発生している。

（実施例３の動作）
図１１は、図９のノイズ除去処理部２４Ｂの動作を示すフローチャートである。

本実施例３におけるノイズ除去処理部２４Ｂの動作は、以下の通り、ステップＳ３１〜Ｓ５２に従って処理が行われる。

指紋画像２３Ｂの横１ライン３１Ｂの画素数がxsize、指紋画像２３の縦のライン数がysizeの指紋画像２３に対して処理を行う。

ノイズ除去処理が開始され、ステップＳ３１において、行カウンタｉに“０”がセットされる。ステップＳ３２において、行読み取り手段２４ａＢにより、ＲＡＭ２２からｉ行目の画素データが読み出される。ステップＳ３３において、列カウンタｊ及びpre_sbに“０”がセットされ、画像左端を注目画素として走査が行われる。

ステップＳ３４において、左側差分判定手段２４ｄにより、注目画素と隣り合う画素の値との差分値cur_sbが計算され、ステップＳ３５において、前記差分値cur_sbが閾値ＴＨ_Ｌと閾値ＴＨ_Ｈの間にあるかが判定される。間にないときは（ＮＯ）、注目画素は、輪郭２８であると判定され、左の輪郭２８の画素座標（ｉｌ、ｊｌ）が確定してステップＳ４２へ進む。

間にあるときは（ＹＥＳ）、ステップＳ３６に進み、ステップＳ３６において、左側合計差分判定手段２４ｅにより、現在の差分値cur_sbと直前の差分値pre_sbが足し合わされて合計値sum_sb計算される。

ステップＳ３７において、前記合計値sum_sbが閾値ＴＨ_Ｌと閾値ＴＨ_Ｈの間にあるかが判定される。合計値が間にある場合は、注目画素はノイズであると判定され（ＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む。

前記合計値sum_sbが閾値ＴＨ_Ｌと閾値ＴＨ_Ｈの間になかった場合は、注目画素は、輪郭２８であると判定され、左の輪郭２８の画素座標（ｉｌ，ｊｌ）が確定してステップＳ４２へ進む。

前記ステップＳ３７において、ノイズと判定された場合、ステップＳ３８において、注目画素は、例えば１画素が１６階調であれば１６進数の“Ｆ”で埋められ、ステップＳ３９において、左側プレ差分更新手段３４ｆにより、前回の差分値pre_sbが今回の差分値cur_sbで置き換えられる。なお、閾値ＴＨ_Ｈ及び閾値ＴＨ_Ｌは、実験的に設定される値であり、例えばＴＨ_Ｈ＝３、ＴＨ_Ｌ＝−２等が設定される。

ステップＳ４０において、注目画素が画像の中央に達したかが判定される。つまり、列カウンタｊが指紋画像２３Ｂの横１ライン３１Ｂの画素数xsizeの１／２を越えたか否かが判定される。越えていないときは（ＮＯ）、ステップＳ４１において、列カウンタｊに“１”を加え、注目画素を1つ右に移動させ、ステップＳ３４に戻り、さらに隣り合う画素の値が比較される。ステップＳ４０において、中央に達していると判定された場合は、ステップＳ４２へ進む。

ステップＳ４２において、列カウンタｊにxsizeをセットし、指紋画像２３Ｂの右端を注目画素として走査を行う。ステップＳ４３において、右差分判定手段３４ｇにより、注目画素と左隣りの画素の値との差分が計算される。ステップＳ４４において、前記差分値cur_sbが閾値ＴＨ_Ｌと閾値ＴＨ_Ｈの間にあるかが判定される。間にないときは（ＮＯ）、注目画素は、輪郭２８であると判定され、右の輪郭２８の画素座標（ｉｒ，ｊｒ）が確定してステップＳ５１へ進む。

間にあるときは（ＹＥＳ）、ステップＳ４５に進み、ステップＳ４５において、右側合計差分判定手段２４ｈにより、現在の差分値cur_sbと直前の差分値pre_sbが足し合わされて合計値sum_sb計算される。

ステップＳ４６において、前記合計値sum_sbが閾値ＴＨ_Ｌと閾値ＴＨ_Ｈの間にあるかが判定される。合計値が間にある場合は、注目画素はノイズであると判断され（ＹＥＳ）、ステップＳ４７に進む。

前記合計値sum_sbが閾値ＴＨ_Ｌと閾値ＴＨ_Ｈの間になかった場合は（ＮＯ）、注目画素は、輪郭２８であると判定され、右の輪郭２８の画素座標（ｉｒ，ｊｒ）が確定してステップＳ５１へ進む。

前記ステップＳ４６において、ノイズと判定された場合、ステップＳ４７において、注目画素は、例えば１画素が１６階調であれば１６進数の“Ｆ”で埋められ、ステップＳ４８において、右側プレ差分更新手段２４ｉにより、直前の差分pre_sbが今回の差分cur_sbで置き換えられてステップＳ４９へ進む。

ステップＳ４９において、注目画素が画像の中央に達したかが判定される。つまり、列カウンタｊが指紋画像２３Ｂの横１ライン３１Ｂの画素数xsizeの１／２より小さくなったか否かが判定される。大きいときは（ＮＯ）、ステップＳ５０において、列カウンタｊから“１”を減算し、注目画素を1つ左に移動させ、ステップＳ４３に戻り、さらに隣り合う画素の値が比較される。ステップＳ４９において、中央に達していると判定された場合は、ステップＳ５１へ進む。

ステップＳ５１において、行カウンタｉが指紋画像２３Ｂの縦のライン数ysizeに達したか否かが判定される。ysizeに達したときは、現在処理している横１ライン３１Ｂが指紋画像２３Ｂの下端であると判定し処理を終了する。下端でない場合は、１つ下の横１ライン３１Ｂに対して処理を行うため行カウンタｉに“１”を加え、ステップＳ２へ進む。

（実施例３の効果）
本実施例３によれば、実施例１及び２の効果に加えて、今回の差分値ｓｂと直前の差分値ｓｂを用いてノイズ判定をすることによって、外光によって発生するノイズの中に、別要因により発生している別のノイズで緩やかに減少する部分があっても、誤って指紋２７の輪郭２８であると判定することを回避することが可能になる。

（実施例４の構成）
図１２は、本発明の実施例４における指紋読取装置の概略の構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例４の指紋読取装置２０Ｃの構成は、実施例１の構成に加え、直前の横１ライン３１Ｃの輪郭検出座標を保存しておくプレ輪郭座標３７の保存領域であるプレ輪郭座標保存領域２２ｃがＲＡＭ２２に設けられている。

（実施例４の動作）
図１３は、実施例４おける図１２のノイズ除去処理部２４Ｃの動作を説明する説明図である。

本実施例４では、ノイズと輪郭２８の判定を指紋画像２３Ｃの左端又は右端から行うことをしないで、直前に走査した横１ライン３１Ｃで検出した輪郭２８の座標をプレ輪郭座標３７として記憶しておき、プレ輪郭座標３７からオフセット４１だけ左、又は右に移動した座標を起点として走査を開始することを特徴としている。

図１３において、１ライン目は、指紋画像２３Ｃの左端から走査を行うが、２ライン目以降は、１つ前のラインの輪郭２８の座標からオフセット４１だけ左又は右に移動した座標を起点として走査を開始することになるので、輪郭検出の処理を行う領域４３は、限定されることになる。

指紋画像２３Ｃの上部になると、輪郭の検出位置４４が、輪郭２８に沿って指紋２７の縦の中心線に近づいてくるので輪郭検出の処理を行わない領域４２が相対的に大きくなってくる。

図１４は、図１２のノイズ除去処理部２４Ｃの動作を示すフローチャートである。

本実施例４におけるノイズ除去処理部２４Ｃの動作は、以下の通り、ステップＳ６１〜Ｓ７８に従って処理が行われる。ここでは、横１ライン３１Ｃの画素数がxsize、縦のライン数がysizeの指紋画像２３Ｃに対して処理を行うものとする。

処理が開始され、ステップＳ６１において、変数の初期化が行われ、指紋画像２３Ｃの縦の処理ライン数を格納する変数である行カウンタｉにysizeを代入し、指紋画像２３Ｃの下端から処理を行うようにする。直前の左の輪郭座標３７のカウンタpre_edge_1には、初期値として、オフセット（以下、「OFFSET」という。）４１がセットされ、右の輪郭座標３７のカウンタpre_edge_rには、初期値として、xsize-OFFSETがセットされる。

ステップＳ６２において、行読み取り手段２４ａにより、ＲＡＭ２２からｉ行目の画素が読み込まれる。最初は、ｉ＝ysizeであるから指紋画像２３Ｃの最下端の横１ライン３１Ｃの画素が読み込まれる。左側ノイズ・輪郭判定手段２４ｂＣにより、ステップＳ６３〜Ｓ６９が実行される。ステップ６３において、列カウンタjにpre_edge_ｌからOFFSET分を減じた値を、画像を左側から輪郭を検出する際の初期値として代入する。なお、OFFSETは、実験的に設定される値である。

ステップＳ６４において、注目画像と右隣りの画素の値との差分ｓｂが計算される。ステップＳ６５において、差分ｓｂと閾値ＴＨとが比較され、差分ｓｂが閾値ＴＨ以下であれば（ＮＯ）、ノイズであると判定されステップＳ６６へ進む。ステップＳ６６において、注目画素が画像の中央より左側かどうかが判定される。指紋画像２３Ｃの中央より左側である場合は（ＮＯ）、ステップＳ６７で列カウンタｊに“１”を加え、注目画素を１つ右に移動して、ステップＳ６４へ戻る。

ステップＳ６６において、注目画像が指紋画像２３Ｃの中央より右側である場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ６９へ進む。

前記ステップＳ６５において、ｓｂが閾値ＴＨより大きければ（ＹＥＳ），注目画素は、輪郭２８であると判定され、左の輪郭２８の画素座標（ｉｌ，ｊｌ）が確定してステップＳ６８へ進む。ステップＳ６８において、pre_edge_1に、現在の列カウンタｊの値を格納してステップＳ６９へ進む。ステップＳ６９において、指紋画像２３Ｃの左端から注目画素の列カウンタの値までの画素を１６進数の“Ｆ”で置換してステップＳ７０へ進む。

右側ノイズ・輪郭判定手段２４ｃＣにより、ステップＳ７０〜Ｓ７８が実行される。ステップＳ７０において、注目画素の列カウンタｊとして、pre_edge_ｒにOFFSETを加えた値を、指紋画像２３Ｃを右側から走査する際の初期値として代入する。

ステップＳ７１において、注目画素と左隣りの画素の値との差分値ｓｂが計算される。ステップＳ７２において、差分値ｓｂと閾値ＴＨが比較され、差分値ｓｂが閾値ＴＨ以下のときは（ＮＯ）、ノイズであると判定されてステップＳ７３へ進む。差分値ｓｂが閾値ＴＨより大きい場合は（ＹＥＳ）、輪郭２８であると判定されてステップＳ７５に進み、pre_edge_rに、指紋画像２３Ｃを右側から走査したときに輪郭２８を検出した位置である現在の列カウンタｊの値を格納してステップＳ７６へ進む。

前記ステップＳ７２において、ノイズであると判定された場合は（ＮＯ）、ステップ７３において、注目画素が画像の中央より右側であるか否かが判定される。指紋画像２３Ｃの中央より右側である場合（ＮＯ）は、ステップＳ７４において、列カウンタｊに“１”を加算し、注目画素を1つ左に移動してステップＳ７１に戻る。

ステップＳ７３において、注目画素が画像の中央より左側である場合は（ＹＥS）、ステップＳ７６へ進む。ステップＳ７６において、画像の右端から注目画素までの画素を１６進数の“Ｆ”で置換してステップＳ７７へ進む。

ステップＳ７７において、行カウンタｉが最上端であるか否かが判定され、最上端でなければ、ステップＳ７８において、行カウンタｉを“１”だけ減算して、１つ上の横１ライン３１Ｃを処理対象としてステップＳ６２へ戻る。ステップＳ７７において、現在処理したラインが最上端である場合、つまり、行カウンタｉが“０”のときは、処理を終了する。

（実施例４の効果）
本実施例４によれば、横１ライン３１Ｃのプレ輪郭座標保存領域２２ｃを追加することによって、２ライン目以降は画像左端および右端から走査を行わず、直前の横１ライン３１Ｃで検出した輪郭位置からオフセット４１だけ離れた位置から輸郭検出の処理を行う。

従って、輪郭検出の処理を行わない領域４２が、相対的に大きくなり、実施例１の効果に加えて輪郭検出の処理量を削減することが可能となって指紋認識装置の認識速度の向上、及び装置のコストダウンが期待できる。

（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。

例えば、実施例１〜４においては、指紋画像２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの左側において、ノイズ及び輪郭２８の検出を行い、次に右側のノイズ及び検出を行うことで説明したが、右側の処理を先にし、左側の処理を後にしてもよい。

更に、画素値の階調を１６階調として説明したが、これには限定されず、例えば、３２階調でもよいし、６４階調でもよい。

２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ指紋読取装置
２１エリアセンサ
２２ＲＡＭ
２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ指紋画像
２４ノイズ除去処理部
２４ａ，２４ａＡ行読み取り手段
２４ｂ左側ノイズ・輪郭判定手段
２４ｃ右側ノイズ・輪郭判定手段
２４ｄ左側差分判定手段
２４ｅ左側合計差分更新手段
２４ｆ左側プレ差分判定手段
２４ｇ右側差分判定手段
２４ｈ右側合計差分判定手段
２４ｉ右側プレ差分更新手段
２４ｊ左端決定手段
２４ｋ右端決定手段
２５指紋認証処理部
２８輪郭
２９ノイズエリア
３０直前の比較差分値
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ横１ライン
３２，３５ノイズ部分
３３，３４輪郭部分
３７プレ輪郭座標
４１オフセット

Claims

センサ面に接触された指に光を照射してその反射像を取り込み、階調を有する画素からなる指紋画像を出力するエリアセンサと、
前記指紋画像を記憶する第１の記憶部と、
前記第１の記憶部から前記指紋画像の１行分の前記画素を読み出す行読み取り手段と、
第１端の前記画素から第２端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第２端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その差分が、正の値で、且つ閾値を越えていなければ前記注目画素をノイズと判定し、前記差分が０か、負の値か、又は前記閾値を越えているときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第１端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段と、
前記注目画素が前記輪郭部分と判定されたときは、前記第２端の前記画素から前記第１端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第１端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その差分が、正の値で、且つ閾値を越えていなければ前記注目画素をノイズと判定し、前記差分が０か、負の値か、又は前記閾値を越えているときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第２端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段と、
を有することを特徴とする指紋読取装置。
センサ面に接触された指に光を照射してその反射像を取り込み、階調を有する画素からなる指紋画像を出力するエリアセンサと、
前記指紋画像を記憶する第１の記憶部と、
前記指紋画像において、互いに隣接する画素の画素値の差分をプレ差分として一時的に記憶する第２の記憶部と、
前記第１の記憶部から前記指紋画像の１行分の前記画素を読み出す行読み取り手段と、
第１端の前記画素から第２端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第２端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その差分が、第１の閾値と第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第１端差分判定手段と、
前記第１端差分判定手段において、前記差分が第１の閾値と第２の閾値との間の値であったときは、前記差分に前記プレ差分を加算して合計差分を算出し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第１端合計差分判定手段と、
前記第１端合計差分判定手段において、前記合計差分が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であったときは、前記注目画素をノイズと判定し、前記差分を前記プレ差分として前記第２の記憶部に記憶する第１端プレ差分更新手段と、
前記第１端差分判定手段、及び前記第１端合計差分判定手段において、前記注目画素が前記指紋画像の輪郭部分と判定されたときは、第２端の前記画素から前記第１端方向に向かって順次前記画素を選択して注目画素とし、前記注目画素と前記第１端方向に隣接した前記画素との画素値を比較し、その前記差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分として判定する第２端差分判定手段と、
前記第２端差分判定手段において、前記差分が前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であったときは、前記差分に前記プレ差分を加算して合計差分を算出し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であるか否かを判別し、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値でなかったときは、前記注目画素を前記指紋画像の輪郭部分と判定する第２端合計差分判定手段と、
前記第２端合計差分判定手段において、前記合計差分が、前記第１の閾値と前記第２の閾値との間の値であったときは、前記注目画素をノイズと判定し、前記差分を前記プレ差分として前記第２の記憶部に記憶する第２端プレ差分更新手段と、
を有することを特徴とする指紋読取装置。
前記第１端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段、又は前記第２端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段は、前記注目画素の位置が前記１行分の画素の中央であったときは、当該の前記１行分の画素についての処理を中止することを特徴とする請求項１記載の指紋読取装置。
前記第１端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段、又は前記第２端ノイズ・ぼやけた輪郭判定手段によって、前記注目画素がノイズと判定されたときは、前記注目画素の画素値を最も高い階調に置き換えてノイズを除去するノイズ除去手段を有することを特徴とする請求項１記載の指紋読取装置。
前記注目画素の画素値の最も高い階調への置き換えは、前記注目画素がノイズと判定される毎に行うことを特徴とする請求項４記載の指紋読取装置。
前記第１端合計差分判定手段、又は前記第２端合計差分判定手段は、前記注目画素の位置が前記１行分の画素の中央であったときは、当該の前記１行分の画素についての処理を中止することを特徴とする請求項２記載の指紋読取装置。
前記第１端合計差分判定手段、又は前記第２端合計差分判定手段によって、前記注目画素がノイズと判定されたときは、前記注目画素の画素値を最も高い階調に置き換えてノイズを除去するノイズ除去手段を有することを特徴とする請求項２記載の指紋読取装置。
前記注目画素の画素値の最も高い階調への置き換えは、前記注目画素がノイズと判定される毎に行うことを特徴とする請求項７記載の指紋読取装置。