图象传感器器件、使用其的活体认证系统和图象获取方法技术方案

本发明专利技术提供了用于活体认证的图象传感器器件，其实现高精度和高认证速度且同时减小图象传感器器件的成本并使该器件小型化。在例如便携终端内提供一种具有高性能的便宜的指印认证系统。用于获取图象信息的图象传感器器件具有图象传感器元件，具有可变增益放大器的色调转换单元，和色调转换特性改变单元，并且在获取整个图象期间控制该色调转换特性改变单元以便改变图象信号的偏移条件并改变色调转换特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图象传感器器件和图象获取方法，并更特别地涉及一种适于布置在活体认证例如指印认证或血管认证的系统内的图象传感器器件，和图象获取系统。
技术介绍
在使用指印、脸部、虹膜、掌纹图案等的活体认证系统中，从图象获取装置获得活体的图象，从此获取的图象提取特性，并将此信息与注册的数据相核对以识别活体。这里，图象获取装置的检测系统的示例包括使用CCD或CMOS传感器的光学系统、静电电容系统、压力检测系统、光敏系统和电场检测方法。在另一种分类中，存在以下类型的系统，即使用二维区域传感器总地获取物体图象的类型，和被称为扫描型的类型。在后者的系统中，利用一维传感器或在副扫描方向上具有2到20个象素的条型二维传感器沿副扫描方向连续拾取的物体的图象被合成以获取整个图象。在活体认证系统中，在对通过图象获取装置获取的图象进行各种图象处理例如对比度提高和轮廓加重之后，可提取特性以进行核对。迄今为止，在活体认证系统的对比度提高处理中，手工调整获取条件(见日本专利申请特开号H08-272953)，或对通过图象获取装置获取的图象进行计算处理(见日本专利申请特开号H01-158577)。但是，在传统活体认证系统的对比度提高处理中，手工调整图象，或对获取的图象数据进行色调转换处理，该处理是后处理。因此，存在在亮度有很大变化的情况下不能足够地提高对比度的问题。例如，由于环境状态例如室内或室外光、白光或夜间，或手指大小、透射率等的个体差异，亮度级会随着外部光的改变而发生很大的改变。特别地，当蜂窝电话、PDA等具有该系统时，室外使用的机会增加，并且该系统受这种环境变化的影响很大。在此情况下，即使当试图在后处理中处理获取的图象时，不能从获取的图象恢复色调差。这是因为在获取的图象的饱和区域或黑暗区域内，色调等级数据已经丢失。当试图通过手调操作获得最优条件时，由于调整操作复杂，所以用户会有很大的负担。还考虑其中多次拾取图象以利用自动曝光校正功能(AE)再次控制曝光条件的构成。但是，在其中获取的数据饱和或变黑的情况下，由于不存在任何指示曝光条件的所需改变的程度的索引，必须多次重复获取数据直到实现合适的曝光，并且需要很多次以便收敛。通过图象处理的获取的图象数据的色调转换指示原始图象的比特精度降低。通常，为了抑制数据量，获取的图象不能具有过多比特。因此，在图象处理之后比特精度变得非常低，并且S/N比率降低。在其中在一个活体图象的平面内的亮度分布存在很大差别的情况下这种问题尤其显著。照亮物体的光学系统和该物体等之间的位置关系生成的亮度差、在物体本身的平面内的透射率差生成的亮度差等会加重此问题。在立即获取的图象内存在大亮度差的情况下，即使当在后处理中处理获取的图象时，平面的每个位置的最优值不一致，并且难以计算。即使在能执行计算时计算也变困难，从而计算时间增加并且电路大小扩大。此外，在其中通过手调或AE实现光学条件时，由于最优条件在平面内不同，所以可调范围变窄。当不能将曝光时间调整为最优时，平面的区域的一部分变黑或饱和。即使在其中可能变黑或饱和的两个区域调整成动态范围的情况下，由于将动态范围调整为宽范围，所以在图象处理之后比特精度降低，并且S/N比率降低。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是简化和便宜地实现具有宽动态范围的高精度图象传感器器件，该宽动态范围对应于在活体图象平面内由光源等的环境条件、物体形状和透射率的差异生成的亮度差，活体认证系统和图象获取方法。本专利技术的图象传感器器件是用于认证的扫描型图象传感器，其连续拾取物体的部分图象信息的图象以获得物体的整个图象。图象传感器器件具有图象传感器元件，色调转换装置和色调转换特性改变装置。此外，在本专利技术中，色调转换特性改变装置具有能够改变图象信号的偏移量条件以便在完成整个图象的全部色调转换之前改变色调转换特性的构成。此外，本专利技术的图象传感器器件的特征在于与图象传感器元件的副扫描定时同步地改变色调转换特性。另外，本专利技术的图象传感器器件的特征在于检测活体图象的亮度分布从而控制色调转换特性改变装置。因此，由于可在整个图象平面上确保宽的动态范围，所以可处理环境条件例如外部光以及物体的形状、大小和状态的变化的区域变得更宽，并且可实现具有高检测能力的图象获取装置。此外，在图象传感器器件内，在改变平面内的色调转换特性的同时获取图象。因此，在执行处理期间可防止比特精度降低，直到从获取的图象提取出特性。此外，当在色调转换装置之前的级内通过布置成色调转换特性改变装置的偏移量改变装置改变平面内的色调转换特性时，简化电路构成，并且可防止电路大小或计算时间增加。另外，可与图象传感器元件的副扫描定时同步地改变色调转换特性，从而简化电路构成并防止电路大小或计算时间增加。此外，检测活体图象的亮度分布以从而控制色调转换特性改变装置，从而优化一个图象平面的每个部分内的色调转换。因此，不需要获得许多图象，并且可缩短图象拾取时间，可获取更优化的图象。如上所述，根据本专利技术，可实现这样的用于认证的图象传感器器件，即该器件具有高精度和高认证速度同时减小电路大小或计算量，从而可实现图象传感器器件的成本降低和小型化。因此，存在可在便携式终端内便宜地提供例如高性能指印认证系统的效果。附图说明图1是示出本专利技术的实施例1的区域类型指印认证装置的构成的框图；图2A和2B是示出本专利技术的实施例1的区域类型指印认证装置的说明图；图3是作为实施例1中的图象传感器元件的CMOS类型传感器的说明图；图4是作为实施例1中的图象传感器元件的CMOS类型传感器的说明图；图5是实施例1中的色调转换单元的色调转换曲线的说明图；图6A和6B是示出实施例1的操作的说明图；图7A、7B、7C和7D是示出实施例1的操作的说明图；图8是示出实施例1中的应用本专利技术的活体图象获取例程的流程图；图9是示出本专利技术的实施例2中的扫描型指印认证装置的构成的框图；图10A、10B和10C是本专利技术的实施例2中的扫描型指印认证装置的说明图；图11A、11B和11C是本专利技术的实施例2中的扫描型指印认证装置的说明图；图12A和12B是示出实施例2的操作的说明图；图13是实施例2中的PGA部分的色调转换曲线的说明图；图14A、14B、14C和14D是示出实施例2的操作的说明图；图15是示出实施例2中的应用本专利技术的活体图象获取例程的说明图。具体实施例方式下文将参照附图说明本专利技术的实施例。(第一实施例)图1示出作为本专利技术的第一实施例的应用本专利技术的区域类型指印认证装置的示意性构成的框图。这里，作为在一个活体图象的平面内的亮度分布存在很大差别的示例，将说明由照射物体的光学系统和该物体之间的位置关系生成的亮度差。将说明这样的示例，即其中在图象传感器器件内检测环境，根据该环境选择控制系数，并获取一个活体图象且同时控制偏移量，从而提高动态范围。在本专利技术中，指印认证装置由图象获取单元101和认证单元102构成。图象获取单元是例如具有图象传感器的图象传感器单元，而认证单元有时是由个人计算机执行的功能的组合。可选择地，在一些情况下，图象获取单元和认证单元组合成一个指印认证单元以构成将连接到个人计算机的独立的装置(未示出)。在图1的图象获取单元101中，标号103指示作为用于照明的光源(光照装置)的LED。标号104指示作为一维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于认证的扫描型图象传感器器件，其连续拾取物体的部分图象信息的图象以获得物体的整个图象，该图象传感器器件包括：图象传感器元件；色调转换单元和色调转换特性改变单元，该色调转换单元具有可变增益放大器；该色调转换改变单元具有用 于改变图象信号的偏移量条件以便在完成整个图象的全部色调转换之前改变色调转换特性的结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：繁田和之，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]