JPH04199376A - 指紋像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は指紋像入力装置に関し、 指の状態に影響されず常に良質な指紋画像を得ることを
目的とし、 指を照明し、該指からの反射光に基づき指紋画像を得る
指紋像入力装置であって、照明制御部を有し、該照明制
御部は、得られた該指紋画像の輝度、Ｓ／Ｎ、コントラ
スト、２値化した場合の白黒比のうちのいずれか１つま
たは複数測定し、それぞれの測定値が所定範囲内となる
ように該指への照明光量を制御するように構成する。ま
た、複数の照明光源を用いる場合、得られた指紋画像を
該照明光源に対応した領域に分割し、それぞれ輝度、Ｓ
／Ｎ、コントラスト、２値化した場合の白黒比のうち、
いずれか１つまたは複数測定して対応する照明光源の光
量をそれぞれ制御するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は指紋像入力装置の改良に関する。

個人識別法として、指紋の照合を行うシステムがある。

このシステムでは指紋を画像として取り扱うのが通常で
、指紋を画像データに変換する指紋像入力装置と、登録
した画像データと入力された指紋画像データとを照合す
る照合装置から構成される。

この指紋像入力装置は、接触した指を照明し、その反射
光より指紋の凹凸を分離して指紋画像を得ているため、
指の接触状態によっては指からの反射光量が変わり、照
合率が低下する。

このため、指の接触状態に影響されず常に良質な指紋画
像が得られる指紋像入力装置が求められている。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕第７図
は複数の特徴点による照合方法説明図、第８図は凹凸分
離の原理図、第９図は指紋像入力装置の光学系を表す図
、第１０図は乾燥した指に照明光量を調整し湿った指で
入力した場合のビデオ波形図、第１１図は湿った指で照
明光量を調整し乾燥した指で入力した場合のビデオ波形
図である。

指紋の照合は、指紋の特徴点（分岐点、端点）の分布お
よび形状の一致を見ることにより行われる。具体的には
、第７図に示すように、予め指紋画像より複数の特徴点
を窓状に切り出した辞書情報（図示窓■〜）と、入力指
紋画像とをパターン照合する。

指紋を採取し画像データに変換する指紋像入力装置は、
指とガラスの光学的な接触を利用しているものが一般的
である。その原理を第８図に示す。

指紋画像は指紋の凹凸パターンを検出して得られるもの
で、指１を透明な導光板２の一面に押し当てると、凸部
は接触するが凹部は接触しない。

指を押し当てた平面に対し導光板２を通して光を照射す
ると、光は指表面・内部で反射散乱される。

指の凹部からの散乱光は、−度空気中を通り導光板２に
入射するため、導光板２中を全反射し伝播する成分は存
在しない。ところが、凸部からの反射・散乱光は、指か
ら直接導光板２中に球面波として入射し、その一部は導
光板２中での全反射条件を満足し、導光板２中を全反射
を繰り返し伝播してゆく、この全反射成分を適当な光学
系、例えば第９図のホログラム３等で結像させると、凸
部の隆線パターンの像を得ることが出来る。

この指紋像入力装置で得られる指紋像は、コントラスト
が良く、且つＳ／Ｎが良いことが必要であるが、指先の
状Ｉ！（湿り気、柔らかさ）には、個人別、および登録
時と照合時等により異なり、同じ照明条件でも、指から
の反射光量が異なる。

従って、乾燥した指先に照明光量を合わせた指紋像入力
装置に、湿った指の指紋が入力された場合、撮像素子（
第９図のＣＣＤ　）の出力が、第１０図に示すように、
指紋隆線部の信号が飽和するにもかかわらず、谷線の信
号も増大するため、コントラストの良い画像を得ること
はできない。逆に湿った指先に照明光量を合わせた指紋
像入力装置に、乾いた指の指紋が入力された場合には指
からの反射光量が少ないため、第１１図に示すように、
充分にＳ／Ｎの良い画像を得ることができない。

本発明は、上記課題に鑑み、常に一定のコントラストを
持ち、且つＳ／Ｎの良い良質な指紋画像を得る指紋像入
力装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図−実施例の構成図より、対応する機能部分を抽出
する。

６は照明制御部で、得られた指紋画像の輝度。

Ｓ／Ｎ、　　コントラスト　２値化した場合の白黒比の
うちのいずれか１つまたは複数測定し、それぞれの測定
値が所定範囲内となるように指への照明光量を制御する
。

〔作用〕

指紋画像を採取する際、照明制御部６は、得られた指紋
画像の輝度、Ｓ／Ｎ、コントラスト、２値化した場合の
白黒比のうちの１つまたは複数測定し、測定値が所定範
囲内になるように、照明光量を制御する。

これにより、照明光反射率、即ち指の乾湿に対応して撮
像素子への結像光量を一定にすることができ、良質な指
紋画像を得ることができる。

〔実施例］ 本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。

第１図は一実施例の構成図、第２図は照明光量を２段階
に切換える場合のフローチャート図、第３図は照明光量
を３段階に切換える場合のフローチャート図、第４図は
照明光量を多段階に切換える場合のフローチャート図、
第５図は透過率調整用のフィルムを用いた例を表す図、
第６図は液晶シャッタを用いた例を表す図である。

本実施例では、２値化された指紋画像より白画素数を計
数して設定値と比較する方法（白黒比の測定）を示し、
また照明光量の制御は照明光源の電流を制御する例を示
す。第１図において、３はホログラムで、導光板２の一
部に形成され、指１からの反射光を空気中に取り出す。

４は二次元撮像素子であるＣＣＤで、結像した指紋像を
電気信号に変換する。

５は照明光源で、ランプ、レーザ等が使用される。

６はＡＤ変換器で、ＣＣＤ　４から出力されるビデオ信
号をディジタル量に変換する。

７は２値化回路で、ＡＤ変換器６から得られるディジタ
ル量をしきい値Ｉで２値化する。

９は照明制御部で、２値化回路７からの画像の白画素数
を測定し、設定値（しきい値）と比較して良否を判別す
る。そして、不良の場合は照明光源５を制御し、良の場
合は照合部８に通知する。

８は照合部で、画像長の通知により、２値化回路７から
出力される指紋画像を辞書情報１０と照合する。

１２は電源で、照明制御部９の指示により、照明光源５
の電流を制御する。

以上の構成において、以下に示す照明光量制御が行われ
る。

第２図は、照明光量を２段階に変化させる場合を示した
もので、接触の悪い指に対応させる例である。即ち、接
触の良い状態で所定の白画素数が得られるように照明光
源５の電流を設定しておく。

指紋像の多値画像データがＡＤ変換器６より入力される
と、２値化回路７は所定のしきい値工をもって指紋の凸
部（隆線部）は白画素に、凹部（谷線部）は黒画素に２
値化する。

照明制御部９は、指紋画像の入力が開始されると１画面
中の白画素数を計測し、予め設定しているしきい値■と
比較する。そして、しきい値■よりも計測した白画素数
が少ない場合は、電源１２を制御して、照明光源５へ流
している電流を所定量増加させる。

第３図は、照明光量を３段階に変化させ、湿った指、普
通の指、乾燥した指にそれぞれ対応させる例を示したも
のである。

ここでは、湿った指への対応として、より明るい画素を
識別するためのしきい値■を設定し、白画素数がしきい
値■としきい値■との間になるように電源１２を制御す
る。

以上は、白画素数を計数したが、黒画素数を計数して所
定のしきい値と比較しても同じであることは勿論である
。

第４図は、照明光量を無段階に変化させる例である。こ
の例では、指紋中心部でのＣＣＤ　４からのビデオ信号
出力（ＡＤ変換器６の出力でもよい）の平均値をとり、
予め設定したビデオ信号出力の平均値に対応させた照明
光源用電流値テーブル（図示せず）により照明光源５の
電流値を設定する。

なお、照明光量を可変にする他の方法として、■透過率
の異なる複数のフィルタを用いる方法、■液晶シャッタ
を用いる方法等がある。

■の方法は、第５図に示すように、照明光源５の前面に
フィルタフィルム１３を配置し、照明制御部９−１が巻
取りロール１４を制御して、対応する透過率をもったフ
ィルタを繰り出す。

こめ場合、フィルタの数は、照明光量を何段階に変化さ
せるかによって決定される。また、連続的に透過率が変
化するフィルタを用いてもよい。

■の方法は、第６図に示すように、フィルタフィルム１
３の代わりに液晶シャッタ１５を用い、照明制御部９−
２は印可電圧電源１６を制御して所定の照明光量を得る
ようにする。

以上は、照明光量が指金面で一定の場合を示したが、指
の反射光量にむらがある場合は、照明を複数にして指か
らの反射光量のむらに対応させる必要がある。

この場合は、指紋画像の１画面を照明光源の配置に対応
して複数の領域に分割し、それぞれ白黒比を測定して、
対応する照明光源を制御する。

以上の実施例は主として白黒比を測定して照明光量を制
御する簡便な方法を示したが、その他の測定項目として
、輝度、　Ｓ／Ｎ、コントラスト等があり、その１項目
、または輝度とＳ／Ｎ、コントラストとＳ／Ｎのごとく
、２項目以上組み合わせて測定し、制御する。

（１）　　輝度の場合は、第４図の例に示すように、輝
度の平均値を演算し、所定範囲内となるように照明光量
を制御する。

（２）Ｓ／Ｎの場合は、ＣＣＤ　４またはＡ／Ｄ変換器
６の出力より測定する。予め、ノイズの最大値Ｎを測定
しておき、得られた指紋画像より最大値（隆線部分）Ｌ
と最小値（谷線部分）Ｓとを検出し、（Ｌ−５）／Ｎの
値が所定値以上なるように照明光量を制御する。

（３）　　コントラストの場合は、（Ｌ−５）／（Ｌ＋
Ｓ）が所定値以上になるように制御する。

以上説明したように、指の接触状態に対応させて照明光
量を制御するため、輝度、コントラスト。

Ｓ／Ｎの良好な指紋画像を得ることができ、照合率が向
上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、指の状態にあわせて照
明光量を制御するため、輝度、コントラスト、、Ｓ／Ｎ
ともに良好な指紋像を得ることができ、照合率を向上さ
せることができるという多大な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の構成図、第２図は照明光量を２段階
に切換える場合のフローチャート図、第３図は照明光量
を３段階に切換える場合のフローチャート図、第４図は
照明光量を多段階に切換える場合のフローチャート図、
第５図は透過率調整用のフィルムを用いた例を表す図、
第６図は液晶シャッタを用いた例を表す図、第７図は複
数の特徴点による照合方法説明図、第８図は凹凸分離の
原理図、第９図は指紋像入力装置の光学系を表す図、第
１０図は乾燥した指に照明光量を調整し湿った指で入力
した場合のビデオ波形図、第１１図は湿った指で照明光
量を調整し乾燥した指で入力した場合のビデオ波形図で
ある。 図中、１は指、２は導光板、３はホログラム、４はＣＯ
Ｄ、５は照明光源、６はＡＤ変換器、７は２値化回路、
８は照合部、９，９〜１．９−２は照明制御部、１０は
辞書情報、１２は電源、１３はフィルタフィルム、１４
は巻取りロール、１５は液晶シャッタ、１６は印可電圧
電源である。 第１図 始め 指紋像検出 白画素をカウント ぐゴー−′、。□ｓｗ＊７ｍ！Ｌ：＝ｔａａ、！い。 第　３　図 透過率診…■１のフィルムを用いた例を表す同第５図 液晶ツヤツタを用いた例を表す図 第〔１図 第７図 照明 凹凸分離の原理図 第８図 指紋像人力装置の光字糸を表す図 第９図 第１Ｏ図 第１１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）指を照明し、該指からの反射光に基づき指紋画像
   を得る指紋像入力装置であって、照明制御部（６）を有
   し、 該照明制御部（６）は、得られた該指紋画像の輝度、Ｓ
   ／Ｎ、コントラスト、２値化した白黒比のうちのいずれ
   か１つまたは複数測定し、それぞれの測定値が所定範囲
   内となるように該指への照明光量を制御することを特徴
   とする指紋像入力装置。
2. （２）複数の照明光源を用いる場合、得られた指紋画像
   を該照明光源に対応した領域に分割し、それぞれ輝度、
   Ｓ／Ｎ、コントラスト、２値化した場合の白黒比のうち
   、いずれか１つまたは複数測定して対応する照明光源の
   光量をそれぞれ制御することを特徴とする請求項（１）
   記載の指紋像入力装置。