JP2001167274A - 指紋照合装置および指紋照合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指紋を読み込み、登録された指紋と照合して
個人を判別する指紋照合装置において、指紋照合の処理
時間を短縮する。 【解決手段】 撮像手段２ａは連続して指紋画像を読み
込み、抽出手段２ｂは読み込み面に指先が接触した直後
の指紋画像を抽出し、検出手段４ａはこの画像から指紋
データの基準位置を検出する。作成手段４ｂは、読み込
んだ指紋画像から基準位置を中心として指紋データを作
成し、照合手段４ｃはこの指紋データと過去に登録され
て記憶手段６ａに記憶された登録指紋データとを照合
し、判定手段５ａは照合結果より指紋データと登録指紋
データとが同一人物のものであるかを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋を照合して個
人を識別する指紋照合装置および指紋照合方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータが広範な社会システ
ムの中に導入されるのに伴い、システムの管理や安全性
の確保が問題となっている。例えば、使用者が直接暗証
番号の入力をしたり、暗証番号等を記録した磁気カード
等を用いて各個人の識別を行うことが一般的に行われて
いる。また、普段の生活においても、例えば家や車の管
理に鍵を使用して個人を識別している。しかし、暗証番
号は忘れる可能性があり、磁気カードや鍵は紛失したり
偽造される可能性があり、安全性としては十分なものと
はいえなかった。

【０００３】そこでこれらの方法に代わって、生体情報
を利用した個人照合技術が開発されている。その中でも
指紋による個人照合は、各個人固有で生涯普遍であると
いう指紋の特徴から、本人であることを確実に識別する
ことができる有効な技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５は従来の指紋照合
装置の構成図である。指紋照合装置５０は、指紋を読み
込んで登録し、また読み込んだ指紋と登録された指紋と
を照合して個人を識別する。

【０００５】指紋を登録する場合は、まず撮像部５１の
撮像面に指先を置いて密着させ、１枚の画像として指紋
を読み込み、指紋の凹凸をアナログ信号に変換する。こ
の方法には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用い
た光学カメラや、半導体を用いた静電容量方式などが用
いられる。このアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換部５２
のＩＣによって、デジタル画像信号に変換される。

【０００６】次に位置検出部５３では、読み込まれた指
紋画像を画像処理して指紋画像の基準位置を検出する。
この基準位置を使用して、データ作成部５４で指紋の特
徴点を抽出し、指紋データを作成する。作成された指紋
データは、記憶部５５に記憶され、登録指紋データとな
る。

【０００７】指紋を照合する場合は、登録の場合と同様
に、撮像部５１によって１枚の画像として指紋が読み込
まれて、Ａ／Ｄ変換部５２でデジタル画像信号に変換さ
れ、位置検出部５３で基準位置が検出され、データ作成
部５４で基準位置を使用して指紋データが作成される。

【０００８】次に照合部５６では、作成された指紋デー
タと、記憶部５５に登録されている登録指紋データとの
照合が行われる。ここで、それぞれの指紋の特徴が照ら
し合わされ、一致する数によって判定部５７が同一の指
紋であるかを判定する。

【０００９】なお、ここでは指紋の登録と照合を同一装
置で行う例を示したが、登録装置と照合装置が別にさ
れ、照合する場合には上記の記憶部５５の登録データ
が、別の登録装置によって登録されたデータベースから
供給される場合もある。

【００１０】次に、図６に撮像部における指の置き方の
違いによる指紋の画像の違いを示す。（ａ）は指が中心
に置かれた場合、（ｂ）は指がずれて置かれた場合であ
る。上記の指紋照合装置５０では、読み込まれた指紋デ
ータと登録されていた指紋データとの照合の際は、まず
照合するための基準点を定め、この点を基準にそれぞれ
の指紋の特徴を照合していた。これによって、登録デー
タを作成するときと登録データと照合するときとで撮像
部５１に置かれた指の位置が異なっても、照合処理を効
率的に行うことができる。例えば、登録時の指紋の画像
が図６（ａ）のようにほぼ中心位置にあり、照合時に読
み込まれた画像が図６（ｂ）のようにずれていた場合、
図６（ｂ）の画像はＡ／Ｄ変換された後、位置検出部５
３で画像処理されてデータ化のための基準位置が検出さ
れる。図６（ｂ）の画像も登録時に同様に基準位置が定
められており、双方ともに基準位置から照合処理を行う
ことで、画像の位置ずれがあっても円滑に処理すること
ができる。

【００１１】しかし、上記の照合までの行程では、まず
撮像部５１によって指紋全体の画像を読み込んだ後、画
像処理によって基準位置を検出してから照合処理が開始
されるため、全体の処理速度はあまり速いとはいえなか
った。

【００１２】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、指紋の照合精度を低下させることなく、指紋
照合にかかる時間を短縮した指紋照合装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】また、本発明の他の目的は、指紋の照合精
度を低下させることなく、指紋照合にかかる時間を短縮
した指紋照合方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、指紋を読み込み、登録された指紋と照合
して個人を判別する指紋照合装置において、指先を接触
させて指紋画像を連続して撮像し読み込む撮像手段と、
前記指紋画像の中から前記指先が接触した直後の画像を
抽出する抽出手段と、前記抽出手段が抽出した画像から
基準位置を検出する検出手段と、前記基準位置を中心と
して指紋データを作成する作成手段と、過去に登録した
登録指紋データを記憶する記憶手段と、前記指紋データ
と前記登録指紋データとを照合する照合手段と、前記照
合手段による照合結果から前記指紋データと前記登録指
紋データとが同一人物のものか否かを判定する判定手段
と、を有することを特徴とする指紋照合装置が提供され
る。

【００１５】このような指紋照合装置では、撮像手段に
指先が接触した直後の画像から照合のための基準位置を
検出するので、照合処理が早く開始され、基準位置を容
易に検出でき、指紋照合にかかる時間を短縮することが
できる。

【００１６】さらに本発明では、指紋を読み込み、登録
された指紋と照合して個人を判別する指紋照合方法にお
いて、指先を接触させて指紋画像を連続して撮像して読
み込み、これらの指紋画像の中から指先が接触した直後
の画像を抽出し、抽出した画像から基準位置を検出し、
基準位置を中心として指紋データを作成し、作成された
指紋データと過去に登録され記憶手段に記憶された登録
指紋データとを照合し、照合結果から指紋データと登録
指紋データとが同一人物のものか否かを判定することを
特徴とする指紋照合方法が提供される。

【００１７】このような指紋照合方法では、撮像手段に
指先が接触した直後の画像から照合のための基準位置を
検出するので、照合処理が早く開始され、基準位置を容
易に検出でき、指紋照合にかかる時間を短縮することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の指紋照合装置の主
な構成を示す図である。この指紋照合装置１は、個人の
指紋を読み込んで登録し、また読み込んだ指紋と登録さ
れた指紋とを照合して個人を判別する。

【００１９】指紋を登録する場合、まず撮像手段２ａの
読み込み面に指先を置いて指紋を読み込む。この撮像手
段２ａは、短い周期で連続的に撮像を行っており、これ
によって指先が撮像手段２ａの読み込み面に接触した瞬
間から密着するまでを連続的に撮像する。

【００２０】このことを説明するために、図２に読み込
み面に指先が置かれる過程における読み込み画像を示
す。（ａ）は読み込み面に指先が接触した直後の状態、
（ｂ）は指先がほぼ密着している状態である。

【００２１】読み込み面に指先が置かれる過程を詳細に
考えると、まず指先の中心付近の最もふくらんだ部分が
読み込み面に接触し、その後徐々に読み込み面に接触す
る面積が増加していき、最終的に指先全体が密着する。
このため読み込み画像は、読み込み面に指先が接触した
直後は図２（ａ）のようになり、その後徐々に読み込ま
れる指紋の面積が増加し、最終的に図２（ｂ）のように
指紋全体が読み込まれる。

【００２２】図１の撮像手段２ａは、読み込み面に指先
が接触しているかいないかにかかわらず、常に連続的に
撮像している。そして、これらの撮像画像の中から、抽
出手段２ｂによって読み込み面に指先が接触した直後の
画像が抽出される。この画像には図２（ａ）のように、
指先の中心付近のみの狭い範囲の指紋が写っており、指
紋の中心位置を比較的容易に検出することができる。検
出手段４ａはこの位置を照合の際の基準位置に定める。

【００２３】作成手段４ｂでは、読み込み面に指先が接
触した直後の画像、およびそれ以後に指先が密着するま
でに読み込んだ画像から、基準位置を中心として指紋の
特徴を抽出していき、指紋データを作成する。この指紋
データは基準位置の情報とともに記憶手段６ａに記憶さ
れ、登録指紋データとして登録される。

【００２４】指紋を照合する場合は、まず撮像手段２ａ
の読み込み面に指先を置いて、指紋を読み込む。撮像手
段２ａは指紋登録の場合と同様に、指先を置く、置かな
いにかかわらず常に連続して撮像を行い、指先が読み込
み面に接触した直後から密着するまでの画像を段階的に
読み込む。抽出手段２ｂは、撮像手段２ａの読み込み面
に指先が接触した瞬間の画像を抽出し、この画像から検
出手段４ａは照合のための基準位置を検出する。

【００２５】作成手段４ｂでは、読み込み面に指先が接
触した直後の画像、およびそれ以後指先が密着するまで
に読み込んだ画像から、基準位置を中心として指紋の特
徴を抽出していき、指紋データを作成する。この指紋デ
ータは照合手段４ｃに送られ、記憶手段６ａに登録され
た登録指紋データと、それぞれが有する特徴について照
合される。この特徴が一致する数によって、判定手段５
ａは同一の指紋であるかを判定する。

【００２６】上記の指紋照合装置１では、指紋登録の際
に照合するときの基準になる位置を定め、照合の際にこ
の基準位置を中心として照合を行っている。この基準位
置によって、登録時の指紋データと照合時に読み込まれ
作成された登録指紋データの基準位置がずれていた場合
でも、円滑に照合処理を行うことができる。

【００２７】図３に、読み込み面に指先がずれて置かれ
たときの画像を示す。（ａ）は読み込み面に指先が接触
した直後の状態、（ｂ）は指先がほぼ密着したときの状
態を示す。読み込み面に指がずれた状態で置かれ、読み
込まれた画像が図３（ｂ）のようである指紋データを、
登録時には図２（ｂ）のように指先が読み込み面の中心
に置かれた状態で読み込まれた登録指紋データと照合す
る場合、読み込み面に指先が置かれた直後の画像である
図３（ａ）から基準位置を検出し、この基準位置を中心
として照合が行われる。これによって、指がずれて置か
れたことで照合処理が複雑になることがない。

【００２８】また、照合の基準位置は読み込み面に指先
が接触した直後の画像から検知されるが、この画像は図
３（ａ）のように指先の中心部分のみの狭い範囲が写っ
ているので、位置にずれがあっても、この画像から短時
間の処理で比較的容易に基準位置を検知することができ
る。さらに、広い範囲の指紋が読み込まれるより前の、
読み込み面に指が接触した直後から基準位置の検出が開
始されるので、照合処理が開始されるまでの時間が短縮
される。

【００２９】次に、本発明の実施の形態例を図４に示
す。指紋照合装置１は、個人の指紋を読み込んで登録
し、また読み込んだ指紋と登録された指紋とを照合して
個人を判別する。

【００３０】指紋画像読み込み部２は、読み込み面に指
先を置いて指紋を読み込み、指紋の凹凸がアナログ画像
信号に変換される。この読み込みには、ＣＣＤを用いた
光学カメラが使用される。また他に、半導体を用いた静
電容量方式によってもよい。

【００３１】この指紋画像の読み込みは、読み込み面に
指が置かれる以前から短い周期で連続して行われる。そ
して読み込まれた画像の中から、指紋画像読み込み部２
の読み込み面に指先が接触した直後の画像を抽出する。

【００３２】読み込み面に指先が接触した直後の画像を
抽出するには、画像を連続的に読み込み続け、絶えず１
フレーム前の画像と最新の画像とを認証部４で比較す
る。そしてある大きさ以上の差異が検出されたとき、そ
の差異が検出された場所が読み込み面に指が接触した直
後の画像であると認識する。

【００３３】Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号を８ビッ
トのデジタル信号に変換するＩＣであり、指紋画像読み
込み部２から送られるアナログ画像信号をデジタル画像
信号に変換する。

【００３４】認証部４は、Ａ／Ｄ変換部３から送られる
デジタル信号から、照合の基準位置を検出し、指紋の特
徴を抽出して指紋データを作成し、照合処理を行う。メ
インＣＰＵ５は、指紋画像読み込み部２の制御や読み込
み面の指置きの検知、認証部４での照合結果の判定、外
部機器７とのデータの送受信の制御など、システム全体
の制御を行う。

【００３５】メモリ６は、フラッシュメモリなどの不揮
発メモリで、登録指紋データや指紋照合のパラメータ等
を記憶する。外部機器７は、指紋照合を必要とする機器
などで、例えばコンピュータの使用の際に個人識別を行
うために指紋照合を使用するのであれば、外部機器７と
してコンピュータが接続されることになる。

【００３６】なお、指紋画像読み込み部２の読み込み面
に指先が接触する直後の画像を抽出するための他の方法
としては、Ａ／Ｄ変換部３で８ビット階調に変換された
グレー画像と、そのグレー画像をもとに認証部４で計算
された２値化しきい値画像との絶対差分値を計算し、あ
らかじめ決めておいたしきい値を最初に超えた場所が、
読み込み面に指が接触した直後の画像であると認識する
方法がある。

【００３７】この指紋照合装置１において指紋を登録す
る場合は、指紋画像読み込み部２で指紋画像を読み込
み、メインＣＰＵ５の制御のもとに読み込み面に指先が
接触した直後の画像を抽出する。この画像は、Ａ／Ｄ変
換部３でデジタル信号に変換され、認証部４に送られ
る。認証部４では、この指紋画像から照合の基準位置を
検出し、指が接触してから密着するまでの指紋画像か
ら、基準位置を中心として指紋の特徴を抽出し、指紋デ
ータを作成する。作成された指紋データは、登録指紋デ
ータとしてメモリ６に記憶される。

【００３８】指紋を照合する際は、登録の際と同様に、
指紋画像読み込み部２で指紋画像が読み込まれ、指先が
接触した直後の指紋画像が抽出され、認証部４で照合の
基準位置が検出される。この基準位置を中心に指紋の特
徴が抽出され、メモリ６に記憶された登録指紋データと
照合される。この照合によって指紋が同一のものかメイ
ンＣＰＵ５によって判定され、判定結果が外部機器７に
送られる。

【００３９】なお、ここでは指紋の登録と照合を同一装
置で行う例を示したが、登録装置と照合装置はそれぞれ
別の装置であってもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本指紋照合装置で
は、撮像手段に指先が接触した直後の画像から照合のた
めの基準位置を検出する手段を設けたので、照合処理が
早く開始され、基準位置を容易に検出でき、指紋照合に
かかる時間を短縮することができる。

【００４１】さらに、本指紋照合方法では、撮像手段に
指先が接触した直後の画像から照合のための基準位置を
検出するようにしたので、照合処理が早く開始され、基
準位置を容易に検出でき、指紋照合にかかる時間を短縮
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の指紋照合装置の主な構成を示す図であ
る。

【図２】読み込み面に指先が置かれる過程における読み
込み画像を示す図であり、（ａ）は読み込み面に指先が
接触した直後の状態、（ｂ）は指先がほぼ密着している
状態である。

【図３】読み込み面に指先がずれて置かれたときの画像
を示す図であり、（ａ）は読み込み面に指先が接触した
直後の状態、（ｂ）は指先がほぼ密着したときの状態で
ある。

【図４】本発明の実施の形態例を示す図である。

【図５】従来の指紋照合装置の構成例を示す図である。

【図６】撮像部における指の置き方の違いによる指紋の
画像の違いを示す図であり、（ａ）は指が中心に置かれ
た場合、（ｂ）は指がずれて置かれた場合である。

【符号の説明】

１……指紋照合装置、２ａ……撮像手段、２ｂ……抽出
手段、４ａ……検出手段、４ｂ……作成手段、４ｃ……
照合手段、５ａ……判定手段、６ａ……記憶手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 指紋を読み込み、登録された指紋と照合
   して個人を判別する指紋照合装置において、 指先を接触させて指紋画像を連続して撮像し読み込む撮
   像手段と、 前記指紋画像の中から前記指先が接触した直後の画像を
   抽出する抽出手段と、 前記抽出手段が抽出した画像から基準位置を検出する検
   出手段と、 前記基準位置を中心として指紋データを作成する作成手
   段と、 過去に登録した登録指紋データを記憶する記憶手段と、 前記指紋データと前記登録指紋データとを照合する照合
   手段と、 前記照合手段による照合結果から前記指紋データと前記
   登録指紋データとが同一人物のものか否かを判定する判
   定手段と、を有することを特徴とする指紋照合装置。
2. 【請求項２】 指紋を読み込み、登録された指紋と照合
   して個人を判別する指紋照合方法において、 指先を接触させて指紋画像を連続して撮像して読み込
   み、 前記指紋画像の中から前記指先が接触した直後の画像を
   抽出し、 抽出した前記画像から基準位置を検出し、 前記基準位置を中心として指紋データを作成し、 前記指紋データと過去に登録され記憶手段に記憶された
   登録指紋データとを照合し、 照合結果から前記指紋データと前記登録指紋データとが
   同一人物のものか否かを判定することを特徴とする指紋
   照合方法。