JPH0744690A - 指紋画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確な２値化処理により安定した指紋画像を
得ること。 【構成】 本発明に係る指紋画像入力装置においては、
ある所定の閾値により２値化処理された結果に基づい
て、薄膜２０の透過率を変化させ、指紋画像信号の信号
レベルを補正した後、２値化処理を行っている。つま
り、閾値設定時に外来光入射により、閾値の値が真値か
らずれたとしても、２値化処理した結果に基づいて、指
紋画像の信号レベルを補正していることから、外来光の
入射による影響を防ぐことができる。したがって、外来
光の影響がない正確な指紋画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、個人の認証を行う個人
認証装置に関するものであり、例えば指紋画像入力装置
に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、指紋画像入力装置においては、例
えばプリズム上に置かれた指をプリズムを介して光源に
より照明し、この照明による指の画像を上記プリズムを
介して取り入れるものがある。この種の装置では、指紋
の凹凸に基づく反射光の光強度の違いを検出すべく、光
強度に基づく信号を２値化処理し、２値化画像を指紋画
像として得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述した従来
のものは、２値化するための閾値を設定する際に、拡散
光及び全反射光以外の外来光がプリズムを介して指紋画
像入力装置に入射された場合、設定した閾値が真の値か
らずれてしまうことがある。そのため、指紋の凹凸に対
応した画像信号は正確に２値化されなくなり、正確な指
紋画像の信号を得られないという問題が生じてしまう。

【０００４】そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされ
たものであり、外来光の入射による影響を極力防いで、
正確な指紋画像を得ることができる指紋画像入力装置を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため本発明は、指紋
を用いて個人の認識を行う指紋照合装置に指紋画像を入
力する指紋画像入力装置において、指紋を押圧設定する
押圧面を有する光透過性の指置き台に設けられ、この指
置き台に入射する光の透過率を変化させる透過率可変手
段と、該透過率可変手段の透過率を制御する透過率制御
手段とを備えたことを特徴とする指紋画像入力装置を採
用するものである。

【０００６】また、前記透過率制御手段は、ある所定の
閾値に応じて２値化処理された指紋画像の信号に基づ
き、前記透過率可変手段の透過率を変化させることによ
って、前記指紋画像の信号の信号レベルを変化させ、こ
の変化させた前記指紋画像の信号を２値化処理すること
を特徴とする指紋画像入力装置を採用するものである。

【０００７】

【作用】上記構成により、透過率制御手段は、ある所定
の閾値で２値化処理された指紋画像信号に基づき、透過
率可変手段を制御することによって、指紋画像入力装置
内部で発生した光の透過率を変化させる。そして、この
透過率を変化させることによって、指紋画像入力装置内
部で発生した光の光強度を変化させ、この光強度の変化
に応じて変化した指紋画像信号を取り入れる。つまり、
ある所定の閾値で２値化処理された結果に基づき、指紋
画像信号の信号レベルを適正な信号レベルに補正した
後、２値化処理を行っている。

【０００８】したがって、もし閾値設定時に、外来光入
射により、閾値の値が真値からずれていたとしても、２
値化処理された結果に基づいて、指紋画像信号の信号レ
ベルを補正していることから正確に２値化処理すること
ができる。

【０００９】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る指紋画像
入力装置においては、閾値設定時に外来光の入射によっ
て、閾値の値が真値からずれたとしても、正確に２値化
することができる。したがって、外来光入射による影響
を極力防ぎ、正確な指紋画像を得ることができるという
優れた効果がある。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説
明する。この実施例では、本発明を指紋画像入力装置５
０に適用した場合について説明する。 （第１実施例）図１は本発明の第１実施例を表す概略ブ
ロック図であり、図２は、図１で用いているプリズム１
２の拡大図である。

【００１１】図１において、指紋画像入力装置５０は、
大きく分けて指紋画像入力部１と制御部２から構成され
ている。指紋画像入力部１は、指紋画像を撮像して指紋
画像を出力する装置であり、光学的な指紋データを得る
ために必要な輝度の照明光を照射する照明１１と、被験
者の指先３が置かれる指紋検出用のプリズム１２と、図
２に示されるように、制御部２からの信号によって、光
の透過率を変えることが可能な薄膜１８及び薄膜２０
（公知のエレクトロクロミック・デバイス）と、光電変
換器であるイメージセンサ１３とから構成されている。

【００１２】一方、制御部２は、薄膜１８及び薄膜２０
の透過率を制御するとともに、指紋画像入力部１からの
出力信号に基づいて、登録データの作成及び記憶また
は、予め登録されたデータと比較し一致、不一致の判断
を行う装置である。なお、薄膜１８及び薄膜２０は透過
率可変手段に相当し、制御部２は透過率制御手段に相当
する。

【００１３】次に、上記構成の作動を説明する。図１に
おいて、照明１１は、光学的な指紋データを得るために
必要な輝度の照明光１４をプリズム１２を介して、被験
者の指先３に向けて照射する。すると、指先３の指紋の
凹凸に応じて発生した反射光１５は、プリズム１２を出
た後、イメージセンサ１３に取り入れられる。そして、
イメージセンサ１３に取り入れられた反射光１５は、光
強度に応じて光電変換され、指紋画像信号１６として制
御部２に伝達される。さらに、この指紋画像信号１６
は、処理部２において白または黒画素からなる２値画像
として２値化処理され、登録データとして作成、記録、
または予め登録されたデータと比較判定される。

【００１４】次に、上記構成の制御部２における処理動
作を、図３に示す、フローチャートに基づき説明する。
なお、この実施例においては、図４に示される様に、通
常、登録または照合のための指紋画像入力要求が発生す
るまで、透過率制御信号１７によって薄膜１８の透過率
は低下した状態２１となっている。そのため、照明１１
の照明光１４は、プリズム１２上に形成された薄膜１８
を介して、装置外部に洩れることがないく、プリズム１
２の検出面は着色状態である。即ち、本実施例に係る指
紋画像入力装置５０のプリズム１２の検出面は、デザイ
ン性に優れた状態である。

【００１５】まず、ステップ１０において、図示されて
いないスイッチからの信号に基づき、登録または照合の
ための指紋画像入力要求があったことを判断し、次のス
テップ２０に進む。ステップ２０において、電流の変化
に対応して光の透過率を変える薄膜１８に透過率制御信
号１７を出力することによって、薄膜１８の透過率を上
げる。このとき、図４に示される様に、プリズム１２の
検出面上に形成された薄膜１８の透過率は上がった状態
２２となっており、映像光２３を取り入れることが可能
となる。

【００１６】ステップ３０において、２値化処理するた
めの閾値の設定を行う。この閾値の設定とは、指紋画像
信号のアナログ的な信号レベルを、デジタル的な信号に
変換する際に、図５に示される様に、反射光１５に基づ
く指紋画像信号１６を信号レベルに応じて２つ（高レベ
ルと低レベル）に分けるための境界レベル２４を設定す
ることである。なお、初期値の閾値は、最も高いレベル
状態となっており、ステップ３０〜６０の処理が繰り返
されるにしたがって、この閾値は所定値分だけ低いレベ
ル状態とされる。

【００１７】ステップ４０において、イメージセンサ１
３からの出力信号に基づき、背景画像信号２５を取り入
れる。なお、この背景画像信号２５を取り入れる理由
は、この背景画像の信号レベルを基準値として、後から
入力されてくる指紋画像信号１６を２値化するための判
定条件として利用することができるためである。つま
り、プリズム１２の検出面に接触するものがない状態を
示す背景画像信号の信号レベルと、指紋画像入力時にお
ける、指紋の凹凸部の凹部が検出されるとき（凹部がプ
リズム１２の検出面に接触していない）の信号レベルと
は、同レベルの信号を示すことからである。なお、背景
画像信号２５は、若干上に凸の状態の信号レベルを示す
のは、照明１４の光分布が中心部において明るいためで
ある。

【００１８】ステップ５０において、ステップ３０で処
理された閾値の設定に基づき、ステップ４０で取り入れ
た背景画像信号２５の２値化処理を行う。このとき、図
５に示されるように、背景画像信号２５において、閾値
（境界レベル２４）よりも高い信号レベルであれば白画
素、閾値よりも低い信号レベルであれば黒画素とし、白
黒画素の値を計測する。

【００１９】ステップ６０において、ステップ５０で計
測された白黒画素の値に基づき、白黒画素の値が所定の
範囲内にであるか否かの判定を行う。このとき、白黒画
素の値が所定の範囲内にであると判定された場合、ステ
ップ７０に進む。また、白黒画素の値が所定の範囲内で
ないと判定された場合、ステップ３０に戻る。即ち、白
黒画素の値が所定の範囲内であると判定されるまで、ス
テップ３０〜６０の動作が繰り返されることになるた
め、背景画像に基づく閾値が設定されることとなる。

【００２０】ステップ７０において、被験者に対して、
プリズム１２の検出面に指を置くことを知らせるため、
図示されていない外部装置に、指を置くことを知らせる
ための信号を出力する。ステップ８０において、プリズ
ム１２上に置かれた指の指紋に基づく反射光１５を、イ
メージセンサ１３を介して、指紋画像信号１６として取
り入れる。

【００２１】ステップ９０において、ステップ３０で処
理された閾値の設定に基づき、ステップ８０で取り入れ
た指紋画像信号１６の２値化処理を行う。ステップ１０
０において、２値化処理した指紋画像信号１６の白黒画
素の値を測定する。ステップ１１０において、計測した
白黒画素の比が、約１：１（一般に２値化指紋画像で
は、白画素と黒画素の比に個人差はあるが約１：１）で
あるか否かを判定する。

【００２２】白黒画素の比が約１：１である場合には、
ステップ１３０において、２値化処理された指紋画像信
号１６を、登録データとして作成、記録、または予め登
録されたデータと比較判定を行う。また、白黒画素の比
が約１：１でない場合には、ステップ１２０において、
薄膜２０に透過率制御信号１９を出力することによっ
て、薄膜２０の透過率を所定値分だけ下（上）げ、ステ
ップ８０に戻り、白黒画素の比が約１：１となるまでス
テップ８０〜１２０の処理を繰り返す。

【００２３】以上の処理を終了することによって、制御
部２で行われる指紋画像の検出処理は終了される。この
第１実施例の特徴としては、指紋画像信号を２値化した
結果に基づき、薄膜２０を制御することによって、指紋
画像信号１６の信号レベルを変化させ、信号レベルを補
正した後、正確に２値化した指紋画像信号の情報を登録
又は照合処理を行っていることである。これにより、閾
値設定時に、薄膜１８を介して外来光が入射され、閾値
が真の値からずれてしまったとしても、指紋の凹凸に対
応した指紋画像信号を正確に２値化することができる。
つまり、外来光入射による影響を極力防いで、２値化処
理を行っていることから、安定した指紋画像を得ること
ができる。

【００２４】さらに、この第１実施例の特徴としては、
通常、登録または照合のための指紋画像入力要求が発生
するまでは、照明１１の照明光１４がプリズム１２を介
して、装置外部に洩れることがないことである。つま
り、指紋画像入力時以外において、プリズム１２の検出
面は、着色状態であるのでデザイン性に優れた状態であ
る。

【００２５】なお、閾値を決定するステップ１０〜６０
までの処理間は、背景画像を取り入れなければならない
ため、プリズム１２上に指を置くことを禁止しなければ
ならない。そのため、プリズム１２上に指を置くタイミ
ングは、図示しない外部装置等で被験者に示すことが考
えられる。 （第２実施例）次に、第２実施例として、図６に示す概
略ブロック図に基づいて説明する。なお、図１と同一構
成部分には、同一の符号で示されている。

【００２６】この第２実施例においては、２値化するた
めの閾値の設定処理を省略し、閾値の設定を固定値とし
たものである。そこで、この固定値を得るための方法と
して、制御部２で行われる作動を、図７に示されるフロ
ーチャートに基いて説明する。なお、図７（ａ）は閾値
設定に関わる処理であり、図７（ｂ）は閾値設定後の指
紋画像入力に関する処理である。

【００２７】ステップ２００において、薄膜２０に透過
率制御信号１９を出力することによって、薄膜２０の透
過率を例えば中間値に設定する。なお、この中間値に設
定するというのは、光源１１の輝度が上下することを考
慮したものであって、透過率の設定はどの値でも良い。
ステップ２１０において、２値化するための閾値の設定
レベルを、最も高い状態に設定する。

【００２８】ステップ２２０において、指紋入力の疑似
状態を設定するため、プリズム１２の入力面を半分覆
う。これは、人の指紋を凹凸に応じて白黒比にした場
合、一般に、人の指紋は白黒比が１：１になるためであ
る。なお、プリズム１２の入力面を覆う手段として、黒
いテープを用いたり、第１実施例で使用した薄膜１８を
利用して、プリズム１２の入力面の半分の透過率を最も
下げた状態にするという方法がある。

【００２９】ステップ２３０において、イメージセンサ
１３を介して、指紋入力の疑似状態の画像信号２９を取
り入れる。ステップ２４０において、設定閾値に基づ
き、ステップ２３０で取り入れた画像を２値化処理す
る。なお、この閾値の設定は、後のステップ２６０、２
７０の処理によって変化する。

【００３０】ステップ２５０において、２値化処理した
画像信号２９の白黒画素の値を計測する。ステップ２６
０において、ステップ２５０で計測した白黒画素の値に
基づき、白（黒）画素の値が、全体の画素数の約半分で
あるか否かの判定を行う。白（黒）画素の値が約半分で
あると判定された場合、その時点の閾値を固定の閾値と
判断し、閾値の設定を終了する。つまり、白画素または
黒画素の値が半分であれば、疑似的につくり出した白黒
画素の比１：１が正しく２値化処理されたものとし、閾
値の設定が正しいことが判断できる。

【００３１】また、白（黒）の画素の値が半分でなかっ
た場合、ステップ２７０に進み、閾値の設定を所定値分
だけ下げて、ステップ２３０に戻る。即ち、白画素の値
が全体画素の半分となるまで、ステップ２３０〜２７０
までの処理動作が繰り返される。以上の処理によって、
２値化するための固定の閾値が設定されたことになる。

【００３２】次に、上述した処理によって設定された固
定閾値を用いて、登録・照合時の指紋画像の入力例を、
図７（ｂ）のフローチャートに基づき説明する。ステッ
プ２８０において、プリズム１２上に置かれた指の指紋
に応じた反射光１５を、イメージセンサ１３を介して、
指紋画像信号１６として取り入れる。ステップ２９０に
おいて、設定された閾値に基づき、ステップ２８０で取
り入れた指紋画像信号１６を２値化処理する。

【００３３】ステップ３００において、２値化処理した
指紋画像信号１６の白黒画素の値を計測する。ステップ
３１０において、計測した白黒画素の比が、約１：１
（一般に２値化指紋画像では、白画素と黒画素の比に個
人差はあるが約１：１）であるか否かを判定する。

【００３４】白黒画素の比が約１：１である場合には、
ステップ３３０において、２値化処理された指紋画像信
号１６を、登録データとして作成、記録、または予め登
録されたデータと比較判定を行う。また、白黒画素の比
が約１：１でない場合には、ステップ３２０において、
透過率制御部２７を介し、薄膜２６に透過率制御信号２
８を出力することによって、薄膜２６の透過率を所定値
分だけ下（上）げ、ステップ２８０に戻り、白黒画素の
比が約１：１となるまでステップ２８０〜３２０の処理
を繰り返す。

【００３５】以上の処理を終了することによって、制御
部２で行われる指紋画像の検出処理は終了される。した
がって、第２実施例においては、２値化するための閾値
の設定処理をなくし、閾値を固定値として指紋画像信号
を２値化処理している。これにより、２値化するための
閾値を設定するという処理が不要となり、閾値設定時の
外来光の影響という問題自体の発生をなくしている。ま
た、２値化するための閾値を設定するという処理が不要
になったことから、その分の処理を短縮化することも可
能となる。

【００３６】さらに、光源１１の照明光１４は、一般に
その輝度が時間とともに変化するため、たとえ外来光の
入射がなくても常に一定の反射光１５が得られるとは言
いがたい。そこで、薄膜２０の透過率を変化させること
によって、照明光１４の輝度の変化を補うという効果も
ある。なお、第１実施例においては、薄膜１８の透過率
を全体的に変化させたが、これに限らず、例えば、部分
的に透過率を変化させ、部分的に信号レベルを検出すれ
ば、プリズム上に指を載置させる際、指の隙間からの外
来光入射を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す概略ブロック図であ
る。

【図２】図１で用いているプリズム１２を示す拡大図で
ある。

【図３】第１実施例の制御部２の作動を示すフローチャ
ートである。

【図４】薄膜１８の透過率が異なる場合を示す状態図で
ある。

【図５】信号レベルの状態を示す簡略状態図である。

【図６】第２実施例を示す概略ブロック図である。

【図７】第２実施例の制御部２の作動を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

２ 制御部 １８ 薄膜 ２６ 薄膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指紋を用いて個人の認識を行う指紋照合
   装置に指紋画像を入力する指紋画像入力装置において、 指紋を押圧設定する押圧面を有する光透過性の指置き台
   に設けられ、この指置き台に入射する光の透過率を変化
   させる透過率可変手段と、 該透過率可変手段の透過率を制御する透過率制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする指紋画像入力装置。
2. 【請求項２】 前記透過率制御手段は、ある所定の閾値
   に応じて２値化処理された指紋画像の信号に基づき、前
   記透過率可変手段の透過率を変化させることによって、
   前記指紋画像の信号の信号レベルを変化させ、この変化
   させた前記指紋画像の信号を２値化処理することを特徴
   とする請求項１記載の指紋画像入力装置。
3. 【請求項３】 前記透過率可変手段は、前記指紋画像装
   置内部に設置された光源によって発生した光の透過率を
   変化させる第１の透過率可変手段を少なくとも有し、好
   ましくは前記第１の透過率可変手段を通過した光の透過
   率を変化させる第２の透過率可変手段を備えたことを特
   徴とする請求項１記載の指紋画像入力装置。
4. 【請求項４】 前記透過率制御手段は、指紋画像入力時
   以外は前記第２の透過率可変手段の透過率を下げた状態
   とし、指紋画像入力時は前記第２の透過率可変手段の透
   過率を上げた状態とした制御を行うことを特徴とする請
   求項１記載の指紋画像入力装置。