專利名稱：手指離開檢測裝置和方法及使用它的指紋讀取裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及手指離開檢測裝置、手指離開檢測方法及使用它的指紋讀取裝 置、指紋讀取方法，尤其涉及在線傳感器上掃描的手指的手指離開檢測裝置、 手指離開檢測方法及使用它的指紋讀取裝置、指紋讀取方法。
技術(shù)背景一直以來，作為指紋傳感器已知有使用像素排列成線狀的線傳感器，在將手指在線狀指紋傳感器上掃描時，由LED (Linht Emitting Diode發(fā)光二極管) 等對手指照射光，用線傳感器接收反射光并取得指紋的線狀圖像，對其進行合 成而取得指紋圖像的指紋讀取裝置。在該指紋讀取裝置中，在線傳感器上是否有手指是通過對將LED點燈得 到的一個線量的指紋圖像數(shù)據(jù)的最大值和對LED關(guān)燈得到的指紋圖像數(shù)據(jù)的 最大值進行比較是否有規(guī)定值以上的差來判斷的。圖IO及圖ll是用于說明現(xiàn)有的指紋讀取裝置中的有無手指的判斷方法的 圖。圖10 (a)是表示采集現(xiàn)有的指紋讀取裝置中的LED100點燈時的指紋圖 像狀態(tài)的側(cè)視圖。在圖10 (a)中，將手指150在容納于框體140內(nèi)的線傳感 器20上并在跟前側(cè)進行掃描，由LED110對手指150照射光，并用線傳感器 120通過像導(dǎo)130接收反射光。圖10 (b)是表示圖10 (a)狀態(tài)的線傳感器120的輸出的圖。圖10 (b) 中，線傳感器120的輸出根據(jù)指紋的凹凸表面圖形其輸出值不同，像素輸出值 還表示具有凹凸的波的波形。該像素輸出值的最大值在0~255的輸出值中表 示接近255的較大的值。圖11 (a)表示采集現(xiàn)有的指紋讀取裝置中的LED關(guān)燈時的指紋圖像狀態(tài) 的側(cè)視圖。在圖11 (a)中，LED110關(guān)燈，在線傳感器120上不會入射反射 光，線傳感器120處于幾乎不接收光的狀態(tài)。圖11 (b)表示圖11 (a)狀態(tài)的線傳感器120的輸出的圖。在圖11 (b)
中，線傳感器120的輸出由于不接收光，因而總的像素輸出值低，作為整體輸 出黑的圖像數(shù)據(jù)。并且，像素輸出的最大值也還是較小的數(shù)值。并且，如圖10 (b)及圖11 (b)所示，在將手指150放置在線傳感器120 上時，LED點燈時和關(guān)燈時的線傳感器120的輸出最大值產(chǎn)生差異，因而通 過對其進行比較，能夠檢測手指150存在于線傳感器120上。另外，在釆集指 紋圖像時也進行該處理，會總是判斷為手指150放置在線傳感器120上還是離 開，用于取得適當(dāng)?shù)闹讣y圖像。再有，已知有如下檢測裝置，利用該性質(zhì)在被檢測體與檢測部接觸的狀態(tài) 和檢測體不與檢測部接觸的狀態(tài)使檢測信號的水平發(fā)生變化，并具有將檢測信 號的水平和基準(zhǔn)水平進行比較，對應(yīng)其大小關(guān)系判斷被;險測物是否與檢測部接 觸的判斷單元(例如參照專利文獻1:日本特開2005-202694號公報)。但是，在上述的圖IO及圖11所示的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，存在的問題是， 在干擾光下，頻繁發(fā)生盡管手指150還放在線傳感器120,卻錯誤判斷為手指 150離開的事態(tài)。這是因為若為指尖部分則手指150的厚度變薄，因而干擾光 容易透射手指150并到達直至線傳感器120，沒有發(fā)現(xiàn)LED110點燈時和關(guān)燈 時的線傳感器120輸出值存在差異，上述判斷方法不具有適當(dāng)?shù)墓δ?。另外，即便在上述專利文獻l所記載的結(jié)構(gòu)中，由于并未完全考慮由干擾 光帶來的影響，因而存在在干擾光下盡管手指還并未離開傳感器上卻錯誤判斷 為已經(jīng)離開的相同問題。 發(fā)明內(nèi)容于是，本發(fā)明的目的在于提供在干擾光下也能可靠地檢測手指離開了指紋 傳感器的手指離開檢測裝置、手指離開檢測方法及使用它的指紋讀取裝置、指 紋讀取方法。為了達到上述目的，方案一的發(fā)明的手指離開檢測裝置100，是檢測在指 紋傳感器20、 20a上進行掃描的手指150是否已從上述指紋傳感器20、 20a離 開的手指離開檢測裝置100，其特征在于，具有算出上述指紋傳感器20、 20a所采集的像素數(shù)據(jù)的平均值M的像素數(shù)據(jù) 平均值算出單元50;算出由該像素數(shù)據(jù)平均值算出單元50算出來的像素數(shù)據(jù)平均值M和上述
指紋傳感器的規(guī)定像素量22的像素數(shù)據(jù)的偏差和S的偏差和算出單元60;以及基于該偏差和算出單元60算出來的上述偏差和S與M^定的手指離開判斷 用閾值，判斷上述手指150從上述指紋傳感器20、 20a離開的情況的手指離開 判斷單元70。由此，即便在干擾光下，由于能夠根據(jù)指紋的凹凸在手指的狀態(tài)和不存在 的狀態(tài)下對像素數(shù)據(jù)作出差，因而能夠準(zhǔn)確檢測手指離開。方案二的發(fā)明是根據(jù)方案一的發(fā)明所述的手指離開檢測裝置100,其特征 在于，上述指紋傳感器20、 20a包含像素排列成線狀的線傳感器20a，上述手指離開判斷單元70比較上述偏差和S與上述規(guī)定的手指離開判斷 用閾值，并在上述偏差和S比上述規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)持續(xù)了 規(guī)定線數(shù)以上時，判斷為上述手指150已離開了上述線傳感器20a。由此，在指紋傳感器包含線傳感器時，能夠?qū)⒕€數(shù)作為基準(zhǔn)可靠地;險測手 指已離開了指紋傳感器上的情況。方案三的發(fā)明是根據(jù)方案二的發(fā)明所述的手指離開檢測裝置100，其特征 在于，上述規(guī)定像素22包含在上述線傳感器20a上以等間隔配置的多個^^素。由此，可整體使用線傳感器上的像素數(shù)據(jù)，能夠更為適當(dāng)?shù)貦z測手指離開。方案四的發(fā)明的指紋讀取裝置200具有方案1 ~3任一項發(fā)明的手指離開 判斷裝置100,并具有指紋傳感器20、 20a;以及記錄用該指紋傳感器20、 20a采集來的指紋圖像數(shù)據(jù)并形成合成指紋圖像 的合成存儲器90。由此，可將指紋離開檢測裝置適用于指紋讀取裝置，可做成即便是在干擾 光下也能可靠地檢測手指離開的指紋讀取裝置。方案五發(fā)明的手指離開檢測方法是檢測在指紋傳感器20、 20a上進行掃描 的手指150是否已從上述指紋傳感器20、 20a離開的手指離開檢測方法，其特 征在于，具有算出上述指紋傳感器20、 20a所采集的像素數(shù)據(jù)的平均值M的像素數(shù)據(jù) 平均值算出步驟；
算出在該像素數(shù)據(jù)平均值算出步驟算出來的像素數(shù)據(jù)平均值M與上述指紋傳感器20、 20a的規(guī)定像素量22的像素數(shù)據(jù)的偏差和S的偏差和算出步驟； 以及基于在該偏差和算出步驟算出來的上述偏差和S與規(guī)定的手指離開判斷 用閾值，判斷上述手指150從上述指紋傳感器離開的情況的手指離開判斷步 驟。由此，即便是干擾光下的周圍環(huán)境中也能夠準(zhǔn)確檢測手指從指紋傳感器離開。方案六的發(fā)明是根據(jù)方案五所述的手指離開檢測方法，其特征在于，上述指紋傳感器20、 20a包含將像素排列成線狀的線傳感器20a，上述手指離開判斷步驟比較上述偏差和S與上述規(guī)定的手指離開判斷用 閾值，并在上述偏差和S比上述規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)持續(xù)了規(guī) 定的線數(shù)以上時判斷為上述手指離開了上述線傳感器20a。由此，在指紋傳感器包含線傳感器時，能夠以線數(shù)為基準(zhǔn)可靠地檢測手指 離開了指紋傳感器上。方案七是根據(jù)方案六所述的手指離開檢測方法，其特征在于，上述規(guī)定像 素22包含在上述線傳感器20a上以等間隔配置的多個像素。由此，可從線傳感器整體大致均勻地取得手指離開判斷用像素數(shù)據(jù)，可進 一步提高手指離開檢測的可靠性。方案八的指紋讀取方法，其特征在于，具有采集在指紋傳感器20、 20a上進行掃描的手指的指紋圖像數(shù)據(jù)的步驟；以及執(zhí)行方案五~七任一項發(fā)明的手指離開檢測方法的步驟，執(zhí)行該手指離開檢測方法，并在檢測到上述手指已離開上述指紋傳感器 20、 20a時，結(jié)束采集上述指紋圖像數(shù)據(jù)的步驟。由此，檢測手指離開可進行可靠的指紋讀取，在手指離開結(jié)束后的階段可 用適當(dāng)?shù)亩〞r結(jié)束指紋圖傳4t據(jù)的采集。再有，上述符號是便于理解而標(biāo)記的，不過是一個例子并不限于圖示的方式。根據(jù)本發(fā)明，即便在干擾光下也能準(zhǔn)確檢測手指離開。


圖1是本實施例的手指離開檢測裝置100及指紋讀取裝置200的概要結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示線傳感器20a的規(guī)定像素22的選擇例的圖。 圖3是表示圖1狀態(tài)的像素數(shù)據(jù)輸出值的圖。圖4是表示線傳感器20a正在采集前端部分的手指圖像的狀態(tài)的圖。 圖5是表示圖4狀態(tài)的像素數(shù)據(jù)輸出值的圖。 圖6是表示手指150不存在于線傳感器20a上的狀態(tài)的圖。 圖7是表示圖6狀態(tài)的像素數(shù)據(jù)輸出值的圖。 圖8是表示用線傳感器20a取得的圖像數(shù)據(jù)的圖。 圖9是表示手指離開檢測方法及指紋讀取方法的處理流程的流程圖。 圖10是現(xiàn)有的指紋讀取裝置的手指有無判斷方法的說明圖。圖10(a) 是表示正采集LED110點燈時的指紋圖像狀態(tài)的側(cè)視圖。圖10 (b)是表示圖10 (a)狀態(tài)的線傳感器120的輸出的圖。圖ll是現(xiàn)有的指紋讀取裝置的手指有無判斷方法的說明圖。圖ll(a)是 表示正采集LED110關(guān)燈時的指紋圖像的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖11 (b)是表示圖11 (a)狀態(tài)的線傳感器120的輸出的圖。圖中10-發(fā)光單元，20-指紋傳感器，20a-線傳感器，21-像素，22 -規(guī)定 像素，30-像導(dǎo)，40—框體，50-像素數(shù)據(jù)平均值算出單元，60-偏差和算出 單元，70-手指離開判斷單元，80-動作控制單元，90-合成存儲器，100-手指離開檢測裝置，150-手指，200-指紋讀取裝置。
具體實施方式
以下，參照附圖，對用于實施本發(fā)明的最佳方式進行說明。 圖l是表示應(yīng)用了本發(fā)明的本實施例的手指離開檢測裝置IOO及指紋讀取 裝置200的概要結(jié)構(gòu)的圖。在圖1中，涉及本實施例的手指離開檢測裝置100 具備像素數(shù)據(jù)平均值算出單元50、偏差和算出單元60、以及手指離開判斷單 元70。另外，涉及本實施例的指紋讀取裝置200還具備指紋傳感器20和合成
存儲器90,根據(jù)需要還可以具備發(fā)光單元10、像導(dǎo)30、框體40、以及動作控 制單元80。發(fā)光單元IO是用于對手指IO照射出射光的單元。為了取得手指150的指 紋圖像，需要對手指150照射出射光，接受來自手指150的入射光并讀取指紋 表面的凹凸圖形，但在室內(nèi)、室外日光等的干擾光不強的環(huán)境下，有必要制作 出射光并照射在手指150的指紋形成面上。發(fā)光單元IO產(chǎn)生該照射用的出射 光并照射在手指150上。發(fā)光單元IO利用各種照明即可，例如可適用LED。在要將紅外線照射在 手指150上的場合，還可適用紅外LED。再有，在處于周圍的干擾光強的環(huán) 境下僅用由干擾光得到的透射光便可取得指紋圖像的場合，還可以使發(fā)光單元 10關(guān)燈。指紋傳感器20是用于接受來自手指150的入射光并取得指紋圖像的攝像 單元。指紋傳感器20由排列多個像素21的攝像元件構(gòu)成，其中像素21由將 接受的入射光轉(zhuǎn)換為電信號的光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成。像素21的排列可以在二維 平面上排列成期望的形狀，例如可以是將多個像素21以一列排列成線狀的線 傳感器(，O七乂廿)。線傳感器一次只能取得構(gòu)成指紋一部分的線狀圖像 數(shù)據(jù)，但通過伴隨著手指150的掃描移動依次取得指紋圖形，并對其進行合成 可形成整體的指紋圖像。再有，指紋傳感器20是線傳感器的場合，不僅用一 條線傳感器還可以具有多個線傳感器地構(gòu)成。另外，光電轉(zhuǎn)換元件可適用各種 種類，例如可適用光電二^l管。像導(dǎo)30是用于將來自手指150的入射光導(dǎo)入指紋傳感器20的波導(dǎo)管。像 導(dǎo)30由于將來自手指150的入射光高效地導(dǎo)入指紋傳感器20,因而根據(jù)需要 設(shè)置。像導(dǎo)30例如還可以使用光纖?？蝮w40是用于容納發(fā)光單元10、指纟丈傳感器20及像導(dǎo)30的殼體，在放 置有手指150時只要是具有能夠支撐手指150程度的強度可適用各種方式。例 如，在將手指離開檢測裝置100或指紋讀取裝置200組裝到便攜式電話中的場 合，還可以作為便攜式電話的殼體的一部分構(gòu)成。平均值算出單元50是用于算出構(gòu)成指紋傳感器20的像素21取得的像素 數(shù)據(jù)的平均值的單元。像素數(shù)據(jù)由于按照其亮度并用絕對值表現(xiàn)，所以平均值
算出單元50可算出已取得的像素數(shù)據(jù)輸出值的平均值。由此，可知道指紋傳 感器20采集的指紋圖像整體的亮度平均，可算出按照周圍環(huán)境的干擾光強度的平均值。例如，如果指紋傳感器20是126像素以一列排列成線狀的一維線 傳感器，則算出126像素的像素數(shù)據(jù)平均值，另外，如果將其構(gòu)成為具有并列 為四列的512像素的二維傳感器，則算出512像素的像素數(shù)據(jù)平均值。再有，由平均值算出單元50進行的平均值算出雖然期望算出指紋傳感器 20的全像素21的相加平均，但在運算處理負擔(dān)大的場合，還可適用減少作為 平均值算出的對象的像素數(shù)。關(guān)于這一點后面進行陳述。偏差和算出單元60是對從指紋傳感器20的像素21選擇的規(guī)定的像素算 出與由像素數(shù)據(jù)平均值算出單元50算出來的像素數(shù)據(jù)平均值的偏差和的單 元。也就是，偏差和算出單元60對所選擇的規(guī)定像素算出與各像素數(shù)據(jù)平均 值的差的絕對值或者平方后的數(shù)值的平方根，再對其進行加算。作為用偏差和 算出單元60算出偏差和的對象的規(guī)定像素雖然可選擇指紋傳感器20的任意像 素，但考慮到算出偏差和的運算負擔(dān)，期望選擇適當(dāng)數(shù)量的規(guī)定像素。另夕卜， 關(guān)于所選擇的規(guī)定像素的配置，雖然規(guī)定像素可從任意位置選擇，但為了反映 指紋傳感器20整體區(qū)域的像素數(shù)據(jù)，期望做成在整體區(qū)域均勻分散的配置。圖2表示在對指紋傳感器20適用排列像素21的線傳感器20a的場合中規(guī) 定像素22的選擇例的圖。在圖2中，指紋傳感器20a是像素21以126個排列 成一列的線傳感器。并且，若將像素號從左標(biāo)記為0 125號，則第0號、4號、...、 4n(n為0及正整數(shù))、…120號、124號的像素22作為規(guī)定的像素22而被選 擇。如此地，例如在126個像素21橫向排列成一列的線傳感器20a中，由于 將第4n ( n為0及正整數(shù))號像素22選擇并設(shè)定為規(guī)定的像素22，因而線傳 感器20a的126個像素21中的32個作為規(guī)定像素設(shè)定，空有像素21的三個 量的間隔而在線傳感器20a上大致相等地配置。并且，通過算出這些規(guī)定像素 22的各像素數(shù)據(jù)與像素數(shù)據(jù)平均值的差，從而如果手指150存在，則根據(jù)指 紋的山和谷的表面圖形，差較大的規(guī)定像素22變多，如果手指150不存在， 則不存在該凹凸圖形，差較小的規(guī)定像素22變多，所以基于該不同點，能夠 判斷手指150的有無。再有，指紋傳感器20的方式除了 126像素的線傳感器20a之外可適用各
種方式，在偏差和算出單元60的可運算范圍，可選擇并設(shè)定作為偏差和算出對象的規(guī)定像素22。對該所選擇的多個點的規(guī)定像素22算出與指紋傳感器20 的像素數(shù)據(jù)平均值的偏差，如果算出這些偏差和，則基于此能夠判斷手指150 是否存在于指紋傳感器20上。再有，用偏差和算出單元60算出的偏差和可以是加上規(guī)定像素22的像素 數(shù)據(jù)和像素數(shù)據(jù)平均值的差的絕對值，也可以是加上差的平方的平方偏差和的 任一種。二者不過是算出具體方法的不同，因此不同于利用規(guī)定像素22的像 素數(shù)據(jù)和像素數(shù)據(jù)平均值的偏差和。其次，返回到圖1對涉及本實施例的手指離開檢測裝置100及指紋讀取裝 置200的其它結(jié)構(gòu)進^f亍說明。手指離開判斷單元70是基于用偏差和算出單元60算出來的偏差和進行手 指是否已離開指紋傳感器20的判斷的運算處理單元。手指離開判斷單元70 可以預(yù)先存儲用于判斷手指離開的規(guī)定判斷闊值。并且，比較偏差和和規(guī)定的 判斷閾值，并在偏差和在規(guī)定的判斷閾值以下時判斷為手指150已從指紋傳感 器20離開。再有，關(guān)于手指離開的判斷，為了提高手指離開檢測的可靠性，規(guī)定像素確定手指已離開。規(guī)定的像素22只不過是指紋傳感器20的取樣數(shù)據(jù)，所以瞬 間地，指紋的規(guī)定像素22對指紋的平坦部分較多地取得圖像，偏差和偶然取 得比規(guī)定的判斷閾值小的數(shù)值是非?？赡艿?。因此，為防止該錯誤判斷，更期 望所選擇的規(guī)定像素22的像素數(shù)據(jù)平均值的偏差和比規(guī)定的判斷閾值小的狀 態(tài)持續(xù)規(guī)定線數(shù)以上，則再進行判斷為確定手指離開的運算處理。如至此所說明的這樣，作為手指離開4企測單元100的構(gòu)成要素的像素數(shù)據(jù) 平均值算出單元50、偏差和算出單元60以及手指離開判斷單元70都是進行 運算處理的單元，所以還可以由通過軟件進行動作的微型計算機、規(guī)定的電路、 ASIC等的運算處理單元構(gòu)成。動作控制單元80是用于控制指紋讀取裝置200的動作整體的運算控制單 元。例如，動作控制單元80如果進行由手指離開判斷單元70進行的確定手指 離開的判斷，則基于此進行使由指紋傳感器20進行的指紋圖像采集動作結(jié)束
的處理。另外，動作控制單元80例如還可以進行是否將用指紋傳感器20采集 來的指紋圖像數(shù)據(jù)作為幀數(shù)據(jù)記錄的判斷和是否使發(fā)光單元10發(fā)光等的判斷運算處理。合成存儲器90是用于將用指紋傳感器20采集來的指紋圖像的圖像數(shù)據(jù)作 為幀數(shù)據(jù)記錄的記錄單元。用指紋傳感器20釆集來的指紋圖像被記錄在合成 存儲器90中，最終形成指紋的整體圖像。合成存儲器90只要是可改寫圖像的 存儲器，則可根據(jù)用途適當(dāng)使用。再有，由平均值算出單元50進行的像素數(shù)據(jù)平均值算出還可以從用指紋 傳感器20釆集來的圖像數(shù)據(jù)直接進行平均值算出，也可以基于記錄在合成存 儲器90中的圖像數(shù)據(jù)進行圖像數(shù)據(jù)平均值算出。其次，利用圖3至圖7對用本實施例的手指離開檢測裝置IOO執(zhí)行的運算 處理內(nèi)容的動作例進行說明。圖3至圖7中，對指紋傳感器20適用圖2所示 的126像素的線傳感器20a場合的例子進行說明。圖3是表示在圖1狀態(tài)中的手指150完全覆蓋在指紋傳感器20上的狀態(tài) 的用指紋傳感器20采集來的像素數(shù)據(jù)輸出值的圖。在圖3中，橫軸表示線傳感器20a的像素號，縱軸表示像素數(shù)據(jù)輸出值。 像素號具有0 125個號，表示的是配置在大致中央的第63號像素。并且，算 出偏差和的規(guī)定像素22與圖2的場合不同，比第63號的中央像素號少的一方 均等設(shè)為7個并對將號多的一方均等設(shè)為7個的例子進行說明。另外，像素數(shù) 據(jù)輸出值用0~255的數(shù)值表現(xiàn)。如圖3所示，用線傳感器20a采集來的指紋圖像的像素數(shù)據(jù)按照指紋的山 和谷取得在上下具有較大差的數(shù)值。這些126像素的像素數(shù)據(jù)平均值由平均值算出單元50算出，則大致取得像素數(shù)據(jù)的上下幅度的中心值。因此，15個選 擇的規(guī)定像素22的像素數(shù)據(jù)與像素數(shù)據(jù)平均值的差如在圖3中的線段長度所 示，含有較大值的數(shù)據(jù)變多。因此，成為比用偏差和算出單元60算出的偏差 和還大的數(shù)值，會取得比用手指離開判斷單元70設(shè)定的規(guī)定閾值還大的數(shù)值 (比較判斷部分未圖示)。圖4是表示將手指150在比圖1的狀態(tài)靠跟前側(cè)進行掃描，線傳感器20a 正采集手指150先端部分的指紋圖像的狀態(tài)的圖。在圖4所示的狀態(tài)中，手指150放在線傳感器20a上，手指150完全覆蓋線傳感器20a。但是，由于手指 150的先端部分的手指150的厚度變薄，所以稍微有干擾光的影響。圖5是表示圖4狀態(tài)的手指150的先端部分位于線傳感器20a上狀態(tài)的像 素數(shù)據(jù)輸出值的圖。在圖5中，稍微受到干擾光的影響，像素數(shù)據(jù)全體稍變亮， 像素數(shù)據(jù)輸出值整體要比圖3的像素數(shù)據(jù)輸出值變高。因此，用像素數(shù)據(jù)平均 值算出單元50算出的像素數(shù)據(jù)平均值也顯示出比圖3要高的數(shù)值。另外，所 選擇的15個規(guī)定像素22的像素數(shù)據(jù)和像素數(shù)據(jù)平均值的差如圖5的縱向線段 長度所示，表示比圖3稍小但還是較大的差。因此，用偏差和算出單元60算 出的偏差和也作為某種程度上較大的數(shù)值，取得用手指離開判斷單元70設(shè)定 的規(guī)定的判斷用閾值以上的數(shù)值。圖6是表示將手指150在比圖4的狀態(tài)更靠跟前側(cè)進行掃描，手指150 不存在于線傳感器20a上的狀態(tài)的圖。在圖6中，來自周圍的干擾光入射到線 傳感器20a中，線傳感器20a處于不僅接受來自手指150的入射光還接受干擾 光的狀態(tài)。圖7是表示圖6狀態(tài)的手指150不存在于線傳感器20a上手指150已從線 傳感器離開狀態(tài)的像素數(shù)據(jù)輸出值的圖。在圖7中，像素數(shù)據(jù)輸出值在0 125 的像素中顯示大致一定的數(shù)值。該像素數(shù)據(jù)輸出值的大小雖然依存于干擾光強 度，但在干擾光較強的場合，像素數(shù)據(jù)整體的數(shù)值會顯示較高的數(shù)值。并且， 該場合，用像素數(shù)據(jù)平均值算出單元50算出的像素數(shù)據(jù)平均值也當(dāng)然顯示較 高的數(shù)值。另外，線傳感器20a上的規(guī)定像素22的所選擇的15個像素數(shù)據(jù)均 成為接近平均值的數(shù)值，因此，各像素數(shù)據(jù)和像素數(shù)據(jù)平均值的差如圖7的縱 向線段長度所示，與圖3及圖5相比均成為較小的數(shù)值。該場合，用偏差和算出單元60算出的偏差和成為較小的數(shù)值，因此會取 得比用手指離開判斷單元70設(shè)定的規(guī)定的判斷用閾值還小的數(shù)值。例如，在 圖7的場合，規(guī)定的判斷用閾值設(shè)定為500,則偏差和顯然為比它小的數(shù)值。 該場合，可以判斷為手指150已從線傳感器20a上離開，再有，也可以在該狀 態(tài)持續(xù)了規(guī)定的線數(shù)以上時判斷為手指150已從線傳感器20a上離開。例如， 指紋圖像的整體圖像的線數(shù)據(jù)為4000線程度的場合，可以將該約5%的255 線規(guī)定為規(guī)定線數(shù)。如圖7所示的偏差和比規(guī)定的判斷用閾值小的狀態(tài)持續(xù)了
規(guī)定線數(shù)以上時，如果判斷為手指150已從線傳感器20a離開，則可提高手指 離開檢測的精度，能夠做成可靠性更高的手指離開檢測裝置IOO及指紋讀取裝 置細。其次，利用圖8對用手指離開檢測裝置IOO執(zhí)行的運算處理的具體計算例 進行說明。圖8是表示用圖2至圖7所示的線傳感器20a取得的像素數(shù)據(jù)的圖。在圖8中，線傳感器20a是將具有0 ~ 125個像素號的126個像素橫向排 列成一列的指紋傳感器20，所以該像素數(shù)據(jù)形成126個指紋圖像數(shù)據(jù)重疊了 的圖像。在圖8中，表示Ai和Aj的兩條像素數(shù)據(jù)。用像素數(shù)據(jù)平均值算出單元50算出的像素數(shù)據(jù)平均值理想上期望使用各 線的所有126個像素數(shù)據(jù)算出，但從減輕運算處理的負擔(dān)及提高運算速度的觀 點出發(fā)，也可用簡便方法算出像素數(shù)據(jù)平均值。例如，在圖8中，僅使用0~ 125的像素21中的中央第62號像素21和第63號像素的兩個像素，也可算出 線狀像素數(shù)據(jù)平均值。式(1)、 (2)表示這種簡便的像素數(shù)據(jù)平均值的算出式。Ai= ( Aj*15+ (Pai+Pbi)) /16 ……(1)Mi = Ai/2 ……(2)(i = 0時AO = PaO+PbO， j = i - 1 )Ai:中心兩個像素的和的平均值Pai:中心兩個像素中一個的值(第62像素)Pbi:中心兩個像素中另一個的值(第63像素)Mi: l個像素量的平均值式(1)、 (2)是表示使用用線傳感器20a取得的像素數(shù)據(jù)中的中央第62 號和63號的中心兩個像素求出縱向線的加權(quán)平均，將其作為該線的平均值的 計算例的式子。在式(1)中，表示從第15行線數(shù)據(jù)求出第16行線數(shù)據(jù)的像 素數(shù)據(jù)平均值的式子。在式(l)中，若將中心兩個像素和的平均值設(shè)定為Ai，將中心兩個像素 中的1個像素(第62行)的數(shù)值設(shè)定為Pai，將中心兩個像素中的另一個像素 (第63行)的數(shù)值設(shè)定為Pbi, j = i-1,則將第j行的中心兩個像素的和Aj 變?yōu)閖倍算出至此的中心兩個像素的總合Aj*j,再加上i行面的中心兩個像素
的像素數(shù)據(jù)(Pai+Pbi)并用i除以整體，則通過加權(quán)平均法可算出第i行的中 心兩個像素和的平均值A(chǔ)i。在式(1 )中，表示的是i為第16行的i= 16, j =15的場合。并且，根據(jù)式(2)如果用2除以Ai算出中心兩個像素的算術(shù)平均，則可 算出1個像素量的平均值Mi也就是第i行線像素數(shù)據(jù)平均值Mi。如此地，還可以不算出各線的全部像素數(shù)據(jù)的算術(shù)平均，而是減少計算對 稱的像素數(shù)并利用縱向的加權(quán)平均算出各線的像素數(shù)據(jù)平均值。再有，在本實 施例中，例舉了使用中心兩個像素的縱向加權(quán)平均算出線傳感器20a的像素數(shù) 據(jù)平均值的例子，但可以單純地通過減少在相同線上的算術(shù)平均的像素數(shù)的方 法等算出像素數(shù)據(jù)平均值。其次，緊接著利用圖8對用偏差和算出單元60執(zhí)行的偏差和的算出例進 行說明。在圖8中，與圖2相同，作為算出偏差和對象的規(guī)定像素22選擇第 0、 4、…、60、 64、 ...k*4 (k為0及正整數(shù))、…120、 124號的32個像素21。 在該場合中，偏差和S的算出式如式(3)所示。S= (0^k<32) ...... (3)S:平均值和像素數(shù)據(jù)差的和(偏差和)Pk:第k*4號像素數(shù)據(jù)M:該線的平均值如式(3)所示，在將像素數(shù)據(jù)平均值設(shè)定為M，將所選擇的規(guī)定像素22 的第k*4號像素數(shù)據(jù)設(shè)定為Pk，將像素數(shù)據(jù)平均值M和像素數(shù)據(jù)Pk差的和 即、偏差和設(shè)定為S時，則偏差和S為像素數(shù)據(jù)平均值M和32個像素數(shù)據(jù) Pk的差的絕對值的和。偏差和算出單元60執(zhí)行該計算處理。再有，就偏差和S而言，如果算出將由絕對值的和得到的絕對偏差和S 進行平方后的偏差和SS并取得其平方根的方法運算處理容易，則可以使用式 (4)算出偏差和S,并基于此進行手指離開判斷。用手指離開判斷單元70進行的手指離開判斷所使用的規(guī)定的判斷用閾值 在考慮到用偏差和算出單元60設(shè)定的規(guī)定像素22的像素數(shù)的基礎(chǔ)上進行設(shè)
定。也就是，如果作為偏差和算出對象的規(guī)定像素數(shù)變多，則規(guī)定的判斷用閾值據(jù)此而設(shè)定為較高的數(shù)值。例如，將在圖8說明的32個像素21作為規(guī)定像 素22選擇的場合，也可以將規(guī)定的判斷用閾值設(shè)定為1000左右?？紤]到指紋 傳感器20的方式便于使用的環(huán)境等的用途，將這些值設(shè)定為適當(dāng)適宜的值。另外，用于確定手指離開的判斷基準(zhǔn)的判斷線數(shù)同樣地慮考到用途和構(gòu)成 整體的指紋圖像所必需的線數(shù)等也設(shè)定為適當(dāng)適宜的值。如上所述，例如以 4000線構(gòu)成整體指紋圖像的場合，將5%左右的255線設(shè)定為判斷線數(shù)，并在 偏差和S比規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)繼續(xù)了 255線時，如果判斷為 手指離開，則能可靠確定手指離開狀態(tài)。如此地，考慮到整體的指紋圖像所需 的線數(shù)和掃描速度等，可將確定手指離開的規(guī)定的判斷線數(shù)設(shè)定為適當(dāng)適宜的 數(shù)值。再有，偏差和S比規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)沒有達到規(guī)定的判 斷線數(shù)的場合，如果將判斷線數(shù)初始化并再次開始判斷，則能進行準(zhǔn)確且可靠 的手指離開檢測。其次，利用圖9對用手指離開檢測裝置100及指紋讀取裝置200執(zhí)行的手 指離開檢測方法及指紋讀取方法的處理流程進行說明。圖9是表示手指離開檢 測方法及指紋讀取方法的處理流程的流程圖。在圖9中，在步驟100中，判斷是否已取得了 1線量的像素數(shù)據(jù)。再有， 指紋傳感器20不一定必須是狀傳感器，即便是二維傳感器，若會將其中的1 線量用于手指離開^^測，則運算處理變得更容易。在本實施例中，對將l線量 的像素數(shù)據(jù)用于手指離開檢測的例子進行說明。再有，二維傳感器的場合，也 可以考慮含有手指離開#企測用的線傳感器。是否已取得1線量的像素數(shù)據(jù)可以通過動作控制單元80是否進行了與記 錄1線量的幀數(shù)據(jù)的判斷來判斷，也可以通過在合成存儲其90中是否已記錄 了 1線量的新像素數(shù)據(jù)來判斷。在判斷為已取得1線量的像素數(shù)據(jù)時，進入到 步驟IIO,在判斷為并未取得1線量的線數(shù)數(shù)據(jù)時，再次重復(fù)步驟IOO。在步驟110中，通過像素數(shù)據(jù)平均值算出單元50算出線的像素數(shù)據(jù)平均 值。平均值的算出方法可以算出指紋傳感器20的線的所有像素數(shù)據(jù)的算術(shù)平 均，如果運算的負擔(dān)變大，則還可以減少像素數(shù)據(jù)，算出算術(shù)平均。另外，還
可以使用式(l)、 (2)從縱向線狀像素數(shù)據(jù)中使用加權(quán)平均算出，其它還適用 各種平均值算出方法。在步驟120中，由偏差和算出單元60算出像素數(shù)據(jù)平均值和所選擇的規(guī) 定的像素量的像素數(shù)據(jù)的差即、偏差和S。由此，可檢測是否處于在指紋傳感 器20上具有指紋凹凸的圖形的狀態(tài)。再有，偏差和S的算出可以基于式(3) 的絕對偏差和，也可以基于算出式(4)的偏差和平方的平方根的運算處理。在步驟130中，判斷在步驟120執(zhí)行的偏差和S的算出是否結(jié)束了規(guī)定像 素量。例如，應(yīng)算出偏差和S的對象的規(guī)定像素22有32像素，如果還有25 個像素偏差和S的算出才結(jié)束，則返回到步驟120，重復(fù)偏差和S的算出。另 外，對規(guī)定像素量即、所選擇的規(guī)定像素22的總和算出偏差和S的場合，進 入步驟140。在步驟140中，由手指離開判斷單元70判斷在步驟120及步驟130算出 來的偏差和S是否比規(guī)定的手指離開判斷用閾值小。如果偏差和S比規(guī)定的 手指離開判斷用閾值大，則意味著像素數(shù)據(jù)的輸出值的上下差變大，與平均值 差大的像素數(shù)據(jù)多，因而判斷為在指紋傳感器20上存在形成有凹凸圖形的指 紋的可能性高。這種情況，返回到步驟IOO,根據(jù)是否已取得1線量的像素數(shù) 據(jù)的判斷重復(fù)相同的步驟。另 一方面，偏差和S比規(guī)定的手指離開判斷用閾值下降并為比該閾值小的 場合，判斷為手指從指紋傳感器20離開的可能性高，進入步驟150。在步驟150中，由手指離開判斷單元70判斷步驟140的偏差和S比規(guī)定 的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)是否已持續(xù)了預(yù)定的規(guī)定線數(shù)以上。由此，可 防止錯誤判斷，能可靠地判斷手指150是否離開了指紋傳感器20。偏差和S 比規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)并未持續(xù)規(guī)定線數(shù)以上的場合，返回到 步驟100，從處理流程的開始重復(fù)相同的流程。另 一方面，偏差和S比規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定線 數(shù)以上的場合，進行確定手指離開的判斷，檢測手指離開。作為手指離開檢測 裝置IOO及手指離開檢測方法的處理，在此結(jié)束其處理，在指紋讀取裝置200 及指紋讀取方法中，進入到步驟170。在步驟170中，由動作控制單元80進行結(jié)束由指紋傳感器20的指紋圖像 取得的處理。由此，結(jié)束發(fā)光單元10及指紋傳感器20的動作，另外，根據(jù)需要斷開電源，可實現(xiàn)節(jié)能。再有，在手指離開檢測方法中，步驟150不是必需的，根據(jù)需要為可靠進 行手指離開檢測而執(zhí)行。如此地，根據(jù)涉及本實施例的手指離開檢測裝置100、手指離開檢測方法 及使用它的指紋讀取裝置200、指紋讀取方法，即便在周圍存在干擾光的環(huán)境 下，也能可靠檢測手指離開，防止錯誤檢測。由此，可消除取得指尖欠缺的指 紋圖像的情況。另外，根據(jù)涉及本實施例的手指離開檢測裝置100、手指離開檢測方法及 使用它的指紋讀取裝置200、指紋讀取方法可作為指示裝置使用，即便在該指 示裝置中，也可與干擾光無關(guān)地取得手指150的移動信息。以上，對本發(fā)明的最佳實施例進行了詳細說明，本發(fā)明不限于上述實施例， 只要在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)可對上述實施例增加各種變形及替換。
權(quán)利要求
1. 一種手指離開檢測裝置，檢測在指紋傳感器上進行掃描的手指是否已從上述指紋傳感器離開，其特征在于，具有算出上述指紋傳感器所采集的像素數(shù)據(jù)的平均值的像素數(shù)據(jù)平均值算出單元；算出由該像素數(shù)據(jù)平均值算出單元算出來的像素數(shù)據(jù)平均值和上述指紋傳感器的規(guī)定像素量的像素數(shù)據(jù)的偏差和的偏差和算出單元；以及基于由該偏差和算出單元算出來的上述偏差和與規(guī)定的手指離開判斷用閾值，判斷上述手指從上述指紋傳感器離開的情況的手指離開判斷單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的手指離開檢測裝置，其特征在于， 上述指紋傳感器包含將像素排列成線狀的線傳感器， 上述手指離開判斷單元比較上述偏差和與上述規(guī)定的手指離開判斷用閱值，并在上述偏差和比上述規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定線 數(shù)以上時，判斷為上述手指已離開了上述線傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的手指離開檢測裝置，其特征在于， 上述規(guī)定像素包含在上述線傳感器上以等間隔配置的多個像素。
4. 一種指紋讀取裝置，其特征在于， 具有權(quán)利要求1 ~3任一項所述的手指離開判斷裝置， 并具有指紋傳感器；以及記錄用該指紋傳感器采集來的指紋圖像數(shù)據(jù)以及合成指紋圖像的合成存 儲器。
5. —種手指離開^^測方法，檢測在指紋傳感器上進行掃描的手指是否已 從上述指紋傳感器離開，其特征在于，具有算出上述指紋傳感器所采集的像素數(shù)據(jù)的平均值的像素數(shù)據(jù)平均值算出 步驟；算出在該像素數(shù)據(jù)平均值算出步驟算出來的像素數(shù)據(jù)平均值與上述指紋傳感器的規(guī)定像素量的像素數(shù)據(jù)的偏差和的偏差和算出步驟；以及基于在該偏差和算出步驟算出來的上述偏差和與規(guī)定的手指離開判斷用閾值，判斷上述手指從上述指紋傳感器離開的情況的手指離開判斷步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的手指離開檢測方法，其特征在于， 上述指紋傳感器包含將像素排列成線狀的線傳感器，上述手指離開判斷步驟比較上述偏差和與上述規(guī)定的手指離開判斷用閾 值，并在上述偏差和比上述規(guī)定的手指離開判斷用閾值小的狀態(tài)持續(xù)了規(guī)定的 線數(shù)以上時判斷為上述手指離開了上述線傳感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的手指離開檢測方法，其特征在于， 上述規(guī)定像素包含在上述線傳感器上以等間隔配置的多個像素。
8. —種指紋讀^l方法，其特征在于，具有采集在指紋傳感器上進行掃描的手指的指紋圖像數(shù)據(jù)的步驟；以及 執(zhí)行權(quán)利要求5 ~ 7任一項所述的手指離開檢測方法的步驟， 執(zhí)行該手指離開檢測方法，并在檢測到上述手指已離開上述指紋傳感器 時，結(jié)束采集上述指紋圖像數(shù)據(jù)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供即便在干擾光下也能可靠地檢測手指已離開指紋傳感器的手指離開檢測裝置和指離開檢測方法及使用它的指紋讀取裝置和指紋讀取方法。一種檢測在指紋傳感器上進行掃描的手指是否已從上述指紋傳感器離開的手指離開檢測裝置，其特征在于，具有算出上述指紋傳感器所采集的像素數(shù)據(jù)的平均值的像素數(shù)據(jù)平均值算出單元；算出由該像素數(shù)據(jù)平均值算出單元算出來的像素數(shù)據(jù)平均值和上述指紋傳感器的規(guī)定像素量的像素數(shù)據(jù)的偏差和的偏差和算出單元；以及基于該偏差和算出單元算出來的上述偏差和與規(guī)定的手指離開判斷用閾值，判斷上述手指從上述指紋傳感器離開的情況的手指離開判斷單元。
文檔編號G06K9/00GK101398887SQ20081012724
公開日2009年4月1日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者水島悟史, 田原良則 申請人:三美電機株式會社