CN1086823C

CN1086823C - 指纹验证装置

Info

Publication number: CN1086823C
Application number: CN95121806A
Authority: CN
Inventors: 铃木修
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: CN1132883A; JPH08202873A

Abstract

在按本发明实施的指纹验证装置中，打开指纹记录开关同时将手指放置在指纹读取器上时，该指纹之特征点会被记录下来。当指纹记录开关打在关断位置同时手指放在指纹读取器上时，则该指纹会与原先记录的数据作比较。若指纹是半正常的则一致性的允许度可以降低。若指纹是不正常的，则记录二个手指，同时放置几个特征点，这些特征点都被进行验证。

Description

指纹验证装置

本发明涉及一种将读取的指纹数据与寄存的指纹数据进行核对的装置。

为了阻止某些无关人员进入某一大楼的某一特定区域，该特定区域的某一通道上，或者该特定区域的入口或出口处用电子锁开启或关闭的门上有时在靠近门处带有一个判定是否允许某一试图进入该特定区域的人通过这一特定区域的装置，例如日本专利公开出版号为196892/1985的专利文献中公开的那种装置。同时为了改进判定能力，如日本专利公开出版号为255639/1986的专利文献中所揭示的那样，有时可以配置一个指纹验证装置，来检测指纹，并识别每一个人。

这种类型的指纹验证装置拍下特定手指的指纹照片，将指纹图像的明亮部分和阴影部分转换成电信号，以输出指纹数据，将该指纹数据与先前存储的指纹数据核对，并判定二指纹是否相互重合。当门是关闭着的时候，如果判定二指纹相互重合，则向电子锁输出一开锁信号，如果判定二指纹相互不重合，则不输出开锁信号，一般情况下，指纹的确认是通过检查一个手指来完成的，但有时也检查两个手指，从而使验证结果更为精确。

在上述普通类型的指纹验证装置中，是将输入的指纹数据与存储的指纹数据核对，不过当某人具有异常指纹，或者指纹中含有太少或太多的特征点而无法正确读取时，往往就无法使用这种指纹验证装置。同时，如果确认采用两个手指的指纹，则必须存储两个手指的特点，这就需要极大的存储容量，从而使系统非常昂贵。

本发明的目的在于提供一种能够在某人具有异常指纹的时候验证某一指纹、同时可以避免需要增大存储容量的装置。

本专利中的第一个发明是，将仅需验证一个手指的数据和需要验证两个或更多个手指的数据分别存储，而本专利的第二个发明是，指纹中具有正常特征点的人被划分为仅需验证一个手指的人，而指纹中不具有正常特征点的被划分为需要验证两个或更多个手指的人，从而在每一个具有正常指纹的人的情况下，只需验证一个手指。

本专利的第三个发明是，如果某人具有异常特征点的指纹，则将特征点与特征点重合的允许程度存储为记录数据，从而按照这一允许程度验证某一指纹。

本专利的第四个发明是，如果某人具有异常特征点的指纹，则指纹中一系列特征点区域被存储为记录数据，验证指纹时，就验证这些特征点。

本专利的第五个发明是，如果希望验证的人进行某种特定的操作，则执行对某一指定手指的验证，从而在众多手指中对某一特定手指进行验证。

本专利的第六个发明是，在对两个以上的手指进行验证时，可以有如下几种情况：被确定要验证的手指中任意一个都是具有正常指纹的；被确定要验证的手指中有一个指纹是正常的，而其余的手指有不正常的指纹；被确定要验证的手指中所有的手指的指纹都是不正常的。从而可以在无论被验证的手指是否有是正常指纹还是不正常指纹，均能进行确认。

本专利的第七个发明是，代表重合允许程度的编码数以及几个特征点分别为每一使用者存储起来，并且内容被存储起来以作公用，从而用一个公共编码数来代表存储的特征点频率。

本专利的第八个发明是，指纹数据是用一个数字形式被存储起来的，输入该数时，对应于该数字的指纹数据被析取起来，并被输出，从而当输入一个数字时，立即输出用作该指纹数据的记录数据。

在参照附图对本发明作了描述以后，本发明其他目的和特点将更易被理解。

图1是按照本发明实施例1的个人识别装置的方框图；

图2示意描述的是本发明实施例1的特征点范围；

图3是本发明实施例1中记录指纹的操作流程图；

图4是图3所示的后续记录指纹的操作流程图；

图5是图4所示的后续记录指纹的操作流程图；

图6是本发明实施例1中验证指纹的操作流程图。

图1至图6中每一图示出的是本发明第一至第六个发明点的一种实施例，图1是个人识别装置的方框图。图2用来说明指纹中特征点的范围。图3至图5是流程图，每一流程图示出的是记录某一指纹的操作，图6示出的是验证某一指纹的流程图。

图1中，标号1处表示一个人识别装置，标号2处表示用一照相同摄取一指纹图像并按照该图像输出一模拟信号的指纹阅读机，标号3处表示与指纹阅读机2相连用来将一输入模拟信号转换成一数字信号的A/D转换器，标号4处为一CPU，标号5处为一ROM，标号6处为一RAM，标号7处为一10-键，标号8处为一液晶显示单元，标号9处为一指纹记录开关，开启(ON)时为指纹记录状态，关闭(OFF)为一指纹验证方式，标号10处为一与指纹记录开关9相连从而在验证结果为肯定时输出一OK信号的I/O接口。

图2中，α、β、γ和δ为表示下面将要描述的某一指纹特征点的异常区、半正常区、正常区和异常区，每一区域中，左侧特征点较少，右侧特征点较多。

α：一异常区，其中，存在较少的特征点，指纹通常不易被读取。该区域还进一步被划分成异常区α₁和α₂，每一区域表示一个特征点范围(α₁：×××-×××，α₂：□□□-□□□)。

β：半正常区，其中存在相当少的特征点，正常读取指纹有些困难。该区域还进一步被划分成半正常区β₁和β₂，每一区域分别表示指纹验证期间一允许程度的标准范围(β₁：××％，β₂：□□％)。

γ：一正常区，其中的特征点数被正常读取。

δ：一异常区，其中的特征点数太大以致无法正确读取指纹，表示特征点数大于规定值(大于×××)。

下面结合图3至图6描述本实施例的操作。应该指出的是，这些流程图的程序存储在ROM5内。

首先，参照图3至图5描述记录指纹的操作。应该指出，为验证指纹分别验证指定的三个手指。

在步骤11，判定指纹记录开关9是否已经开启(ON)，如果指纹记录开关9已开启(ON)，则运行进入步骤12，如果未开启，则运行进入步骤51(参见图6)。在步骤12，在指示器8上显示“请键入一编码号”。在步骤13，判定是否键入了编码号，如果未键入编码号，则运行返回步骤12，并且如果编码号是从10-键7键入的，则运行进入步骤14。

在步骤14，判定键入的编码号是否与其他任意已经键入的编码号一致，如果键入的编码号符合已经键入的编码号，则在步骤15，在指示器8上显示“请键入另一编码号”信息，并且运行返回到步骤13。如果键入的编码号与已经键入的任意编码号不符，则运行进入到步骤16，并且键入的编码号暂时存储在RAM6。在步骤17，在指示器8上显示“按下一手指”的信息。在步骤18，按照来自A/D转换器3的输入判定是否已读取了指纹。

当某一希望验证的人按照指示器8上的显示而将一手指放在指纹阅读器2上并且输入与指纹图像对应的数字信号时，在步骤19，由CPU4计算指纹的特征点，并且数据暂时存储在RAM6内。在步骤20，判定是否针对三个手指计算了特征点，如果还没有针对三个手指计数特征点，则在步骤21，在指示器8上显示“请放入另一手指”的信息，运行返回步骤18。如果已经针对三个手指计算了特征点，则运行进入到步骤22。

在步骤22，判定上述计算的特征点数是否落在图2所示的正常区域δ内，如果是落在正常区δ内，则运行进入到步骤23，如果不是，则运行进入到步骤31(图4所示)。在步骤23，识别为三个手指中最正常的“手指名称”以及“记录完毕”信息被显示出来。例如，显示“记录完毕，请使用验证指纹”的信息。在步骤24，“编码号”、“δ”以及特征点正式存储在RAM6中作为该个人的个人数据，通过这一操作，记录指纹的操作顺序结束。

随后在步骤22，如果判定特征点数不是落在正常区域δ内，则运行进入步骤31，则判定手指是否落在半正常区域β内，如果是，则运行进入步骤32，如果不是，则步骤进入步骤40。在步骤32，判定任意两个手指是否落在半正常区域β₁或β₂内，如果是，则运行进入步骤33，如果不是，则运行进入步骤35。在步骤33，在指示器8中以特征点的递减顺序，显示手指，作为记录手指。例如，显示“记录完毕，为了验证，首先使用食指”，如果该手指被拒绝，则显示“使用中指”的信息。

在步骤34，将二手指的“编码号”、“β₁或β₂”+“特征点”正式存储在RAM6内作为流个人的个人数据。通过该操作，结束记录指纹的程序。在步骤32，如果判定是二手指中任何一个既不处于半正常区β₁也不处于β₂内，则运行进入步骤35，判定是否有手指落在异常区α内，如果有，则运行进入步骤36。如果没有，则运行进入步骤38。在步骤36，与在步骤33中相同，以特征点的递减次序，显示作为该个人记录手指的手指。在步骤37，将“编码手”、“β₁或β₂”+“特征点”以及“α₁或α₂”正式存储在RAM6内作为个人数据，通过这一运行，就结束了记录指纹的程序。

在步骤35，如果判定任一手指均不落在异常区α内，则运行进入步骤38，则与步骤33相同，显示首先应该使用半正常区β₁或β₂中的手指，其次应该使用异常区δ内的手指。在步骤39，将“编码号”、“β₁或β₂”+“特征点”以及“δ”正式存储在RAM6内作为该个人的个人数据，完成这一运行，就结束了记录一指纹的程序。

随后在步骤31，如果判定任意手指均不落在半正常区β内，则运行进入步骤40，判定是否有手指落在异常区α内，如果有，则运行进入步骤41，如果判定没有手指落在异常区α内，则运行进入步骤46(参见图5)。在步骤41，判定二手指是否落在异常区α₁或α₂内，如果不是，则运行进入步骤44(参见图5)。在步骤42，与在步骤33中相同，以作为该个人记录手指的特征点递减顺序，显示手指。在步骤43，将二手指的“编码号”和“α₁或α₂”正式存储在RAM6内，作为该个人的个人数据，完成这一运行，就结束了记录指纹的程序。

在步骤41，如果判定在异常区α₁或α₂中不含有二手指，则运行进入步骤44，与在步骤38相同，指示首先使用异常区α₁或α₂内的手指来验证，随后使用异常区δ内的手指来验证。在步骤45，“编码号”、“α₁或α₂”以及δ被正式输入RAM6，作为该个人的个人数据，完成这一运行，就结束了记录某一指纹的程序。

在步骤40，如果判定不存在异常区α内的手指，运行进入步骤46，与步骤33中相同，按照该个人所记录的数据的特征点的递减次序显示这些手指。在步骤47，二手指的“编码号和δ”被正式寄存在RAM6内作为个人数据，完成这一操作，就结束了记录一指纹的程序。

如上所述，记录一指纹时，手指按照指纹的特征点数而被划分和记录在正常区γ、半正常区β、异常区α和异常区δ内，这一运行方案可以小结如下。

(1)一个人的手指为具有正常区γ的人是一正常人，其特征点数据只须存储一个手指。

(2)一个人的手指为具有半正常区β内的人为一较为正常的人，其区域类型和特征点数据需要存储二个手指。

(3)一个人的手指为具有异常区α或异常区δ的人为一异常人，特征数据不为该人存储，区域类型是存储了为二个手指。

即，如果某人具有一正常指纹，则仅存储一个手指的特征点，如果是其他人，就不存储特征点，而存储二手指的有关区域类型的数据，从而具有异常指纹的人可以使用个人识别装置1，从而可以减小所需的存储容量(当存储特征点的数据时，需要有几百个字节，而在仅有区域类型数据时，至多仅需要1个字节的存储能力)。

这里，步骤22、23、33、36、38、42、44和46构成一记录的手指指定装置，而步骤24、34、37、39、43、45和47构成一指纹记录装置。

其次，结合图6描述验证一指纹的操作。

在图3所示的步骤11中，如果指纹记录开关9为关断(OFF)，则运行进入到步骤51。在步骤51，排队输入编码号，并且当输入编码号时，在步骤52，判断编码号是否与RAM6中先前记录的编码号一致。如果一致，则运行进入步骤54，如果不一致，则在步骤53，在指示器8中显示NG，运行回到步骤51。

在步骤54，在指示器8中显示“请放入您的手指”的信息。在步骤55，按照来自A/D转换器3的输入，判定是否已读取了指纹。如果未读取指纹，则运行返回步骤54，在步骤54继续进行显示。当使用者按照显示的信息在指纹阅读器2上放入他或她的手指，并输入相应于指纹图像的数字信号，在步骤56中，在CPU4中计算指纹的特征点。在步骤57。根据上述计算的特征点，判定该使用者是否是具有划分为正常区γ的手指的人。

如果这个人具有正常区域“γ”内的手指，则运行进入步骤58，并且如果这个人是其他类型的人，则运行进入步骤61。在步骤58，则判定步骤56中计算的特征点是否与步骤24中存储的数据一致，如果一致，在指示器8中在步骤59提供一OK显示，并且例如，打开出口或开口处的电子锁。如果不一致，提供NG显示，终止处理。

随后在步骤57，如果使用者被判定为是一个不具有正常区“γ”的人，则运行进入步骤61，判断10-键7中的“C”或“#”是否被按下，如果还未按下，则处理进入步骤62。在步骤62，验证在步骤33、36、38、42、44或46显示的第一手指是否与步骤34、37、39、43、45或47中存储的个人数据一致。如果一致，则运行跳到步骤60，提供一OK显示，并也输出一OK信号10a。如果不一致，则运行进入步骤63。

在步骤63，提供NG显示，并且同时显示“请放入另一手指”的信息，并且在步骤64，判断是否已读取了一指纹。如果还未读取该手指，则运行回到步骤63，继续步骤63中的显示。如果使用者按照显示的信息在指纹阅读机2上放入下一个手指，指纹阅读机就读取指纹，在步骤65，像上述步骤中一样，验证第二个手指，如果一致，则在步骤66提供一OK显示，并输出一OK信号。如果不一致，则在步骤67提供NG显示。同时在步骤61中，如果按下10-键7中的“C”或“#”，则运行跳到步骤65，验证第二个手指。

所以，如果某人不具有正常指纹，则验证一个指定的手指，并且如果验证结果是NG，则验证第二个手指。而且，如果需要某人验证两个手指，通过按下10-键中的“C”或“#”键，则由于步骤61中的功能可以省略第一手指的验证。由于这个原因，如果由于第一手指验证结果的某些原因而提供的是NG显示，则可以从第二个手指开始进行验证，这对于使用者来说是很方便的。这里，步骤61构成一验证选择装置，而步骤62、65构成一指纹验证装置。

本实施例描述的是按照本发明第七个发明点的一个实施例。应该指出的是，图1至图6也可以应用于实施例2。

该实施例中，RAM6内作为个人数据而存储的被限制为表示正常区域、半正常区域和异常区域的区域信号α₁、α₂、β₁、β₂、γ和δ，信号的内容，即异常区α₁、α₂和δ中特征点数的范围以及半正常区δ中允许的程度(％)被共同存储作为另一种参照数据。具有这一特征，存储个人数据的容量可以被减小。

本实施例描述的是按照本发明第一至第七个实施例的另一个实施例。应当指出的是，图1至图6还可以应用于例3。

在上述每一个实施例中，分别将编码号和指纹数据与记录的数据核对，与此相反，在本实施例中，不执行编码号的验证，仅验证指纹数据，从而可以使处理简化。本实施例可以通过省略图6中所示的步骤51至53而容易地执行。

本实施例描述的本发明第八个实施例的一个实施例。应该指出的是，图1至图6也适用于实施例4。

该实施例中，指纹数据按照编码号或个人识别号而存储在RAM6(指纹数据存储装置(未图示))中，并且当记录指纹期间键入编码号或个人识别号时，相应于输入数据的指纹数据被从RAM6取出，并被输出，作为记录数据(通过指纹数据输出装置(未图示))。

由于这一特征，在指纹验证中很快输出记录数据，从而指纹验证所需的时间可以被减小。

本实施例可以以下述任意一种方式来描述。

(1)一个有正常指纹的人将数据记录在特征点上，或者在考虑到第一个手指有可能受伤，在上述另一也具有正常指纹的手指的区域上作记号。

(2)在每一α、β、γ和δ区域内提供一指纹验证装置。

(3)采用除了十字键(即上述的10-键)7以外的磁卡、IC卡和光卡等来输入一个人识别号。

(4)原来可以按照需要，通过按下十字键7中的“C”或“#”键来验证第二个手指，但这种结构需要始终按下十字键7中的“C”或“#”来验证第二手指。

(5)在上述实施例中，特征点数的范围被划分为正常区γ、半正常区β₁、β₂和异常区α₁、α₂，但这一范围也可以根据需要而被划分为所需要的区域数。

(6)被记录的手指数和指纹并非始终被限制在两个手指，也可以记录三个或更多个手指。同时，记录手指也可以采用右手或左手。

如上所述，在本应用的第一个发明点中，仅需验证一个手指而需的指纹数据和需要验证两个或更多个手指的指纹数据是分开存储的。

在第二个发明点中，具有正常特征点的指纹的人需验证他或她的一个手指，而不具有正常指纹的人需要验证两个或更多个手指，从而不必存储具有正常指纹的两个或更多个手指的指纹数据，可以减少存储容量。

在第三个发明点中，具有异常特征点指纹的人，其特征点和符合的允许程度被存储起来作为记录数据，从而指纹的验证在按照允许程度的水平上进行，从而即使某人不具有正常指纹也可以准确地识别出来。

在第四个发明点中，对于具有异常特征点指纹的人，一系列特征点被存储起来作为记录数据，从而在指纹验证中，许多特征点被验证，并且即使某人具有一异常指纹，也可以准确地识别出来。

在第五个发明点中，如果执行指定的操作程序，则指定个数的手指被验证，从而可以从一开始就验证两个或更多个规定的手指，验证所需的时间可以被缩短。

在第六个发明点中，两个或多个手指被划分为任意指定个数的手指，每一个手指具有一正常指纹，指定个数的手指包括一正常指纹和一异常指纹，指定个数的手指每一个具有一异常指纹，从而不论使用者是否具有正常指纹，都可以执行验证，从而即使某人具有一异常指纹，也可以准确地进行识别。

在第七个发明点中，为每一使用者存储代表允许符合程度以及代表一系列特征点的编码，编码的内容被公共存储起来，从而经常存储的特征点用一个公共编码来代表，从而可以减小所需的存储容量。

在第八个发明点中，指纹数据是按照一个数来存储的，当键入一个数时，相应于该数的指纹数据被取出来并被输出，从而一旦输入某一数后，就立即使记录的指纹数据输出，而可以减少验证所需的时间。

尽管上文结合特定实施例完整清楚地描述了本发明，但后文的权利要求书并非是一种限制，而应当被理解成对本领域的技术人员来说是包含所有改进和变换的，而这些改进和变换均属于本文中所揭示的基本原理之内。

Claims

1.一种指纹验证装置，用来将读取的某一指定手指的指纹数据与所述指纹数据的记录数据核对，并用来判定读取的指纹是否与所述记录的指纹数据一致，它包含一指纹记录装置，用来存储仅需验证一个手指的人的指纹，其特征在于所述指纹记录装置还用于存储需要验证两个或更多个手指的人的指纹。

2.如权利要求1所述的指纹验证装置，其特征在于，两个或两个以上个手指被划分成：任意确定个数的手指，每一手指具有正常特征点的指纹；确定个数含有正常手指的指纹，每一手指具有特征点的指纹，确定个数的手指中或者包括这样一些手指，当被判定为指纹的特征点不是正常时，具有按照上述特征点以及允许符合程度、或者当判定指纹的特征点为不正常时按照一系列所述特征点数的记录数据；以及确定个数的手指，每一手指当判定为指纹的特征点为非正常时具有按照上述特征点以及符合允许程度或者当判定为指纹特征点为非正常时按照一系列所述特征点数的记录数据。

3.如权利要求1所述的指纹验证装置，其特征在于，它还包含一指纹数据存储装置，用来存储与某一数相应的指纹数据；以及一指纹数据输出装置，用来当输入所述数值时，取出与所述数相应的所述指纹数据，并输出指纹数据，作为记录的指纹数据。

4.如权利要求1所述的指纹验证装置，其特征在于，它还配置有一个记录手指指定装置，用来指定被判定为仅需验证一个手指的具有正常特征点指纹的人，以及指定需要验证两个或两个以上手指的具有特征点指纹的人。

5.如权利要求4所述的指纹验证装置，其特征在于，两个或更多个手指被划分成任意确定个数的手指，每一手指具有正常特征点的指纹；确定个数的手指，它包括具有特征点指纹的正常手指，或者这样一些手指，这些手指中的每一个具有当被判定为指纹特征点为不正常时按照上述特征点以及允许符合程度的、以及当被判定为指纹的特征点为不正常时按照所述一系列特征点数的记录数据；以及确定个数的手指，其每一个手指具有当被判定的指纹特征点为不正常时按照上述特征点以及允许符合程度或者当被判定为指纹特征点是不正常时按照一系列所述特征点数的记录数据。

6.一种指纹验证装置，用来将读取的指定手指的指纹数据与指纹数据的记录数据核对，并用来判定读取的指纹是否与记录的指纹数据一致，其特征在于，它包含一指纹记录装置，当判定指纹的特征点是不正常时，存储上述特征点以及允许符合程度，作为所述记录数据。

7.如权利要求6所述的指纹验证装置，其特征在于，形成一指纹验证装置，从而代表验证中允许程度的编码以及代表一系列特征点数的编码为每一使用者存储起来，所述允许程度以及所述一系列特征点数的内容被存储起来作为共同使用，以用作参考数据。

8.如权利要求6所述的指纹验证装置，其特征在于，它包含一指纹数据存储装置，用来存储与某一数对应的指纹数据；以及一指纹数据输出装置，当键入所述数时，用来读取与所述数对应的指纹数据，并输出所述指纹数据，作为记录的指纹数据。

9.一种指纹验证装置，用来将读取的指定于指的指纹数据与指纹数据的记录数据核对，并判定读取的指纹是否与记录的指纹数据一致，其特征在于，它包含一指纹记录装置，用来当指纹的特征点为不正常时，存储一系列所述特征点数。

10.如权利要求9所述的指纹验证装置，其特征在于，形成一指纹记录装置，从而表示验证中允许程度的编码和表示一系列特征点的编码为每一使用者存储起来，并且所述允许程度以及所述一系列特征点数的内容被公共存储起来，作为参考数据。

11.如权利要求9所述的指纹验证装置，其特征在于，它包含一指纹数据存储装置，用来存储与某一数对应的指纹数据；以及一指纹数据输出装置，当键入所述数时，用来读取与所述数对应的所述指纹数据，并输出所述指纹数据，作为记录的指纹数据。

12.如权利要求1所述的指纹验证装置，其特征在于，它包含一验证指定装置，当执行某一指定的操作程序时，用来将指定的两个或更多个手指中特定手指的指纹数据与记录数据比较。

13.如权利要求12所述的指纹验证装置，其特征在于，所述两个或多个手指被划分成任意个事先确定的手指，每一手指具有正常特征点的指纹；确定个数的手指，包括每一个手指具有特征点指纹的正常手指或者这样一些手指，每一手指具有当判定为指纹的特征点为不正常时按照上述特征点以及允许符合程度、或者当判定为指纹特征点为非正常时按照一系列所述特征点的数的记录数据；以及确定个数这样一些手指，每一手指具有当判定为指纹特征点为不正常时按照上述特征点以及允许符合程度、或者当判定为指纹特征点为不正常时按照一系列特征点的数的记录数据。