JP2004021615A - Image verification system, image verification device, information processor, image verification method, and program describing same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像照合システム、画像照合装置、情報処理装置、画像照合方法及びその方法を記述したプログラムに係わり、特に指紋等の生体情報、バーコード等の認証情報をセンサで部分画像として読み取って登録された部分画像情報と照合する本発明は画像照合システム、画像照合装置、情報処理装置、画像照合方法及びその方法を記述したプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
指紋等の画像を入力し、予め登録された画像と照合する画像照合装置は、秘密保持が要求されるデータが記録されたコンピュータ等の装置に用いられており、画像照合装置用の画像入力装置としては、エリアセンサやラインセンサが用いられていた。
【0003】
一方、携帯電話やPDAなどで個人情報や電子商取引を扱う機会が増えてきているが、パスワードは桁数が少なくてセキュリティが甘く、桁数が多いと記憶しにくい問題があるため、こうした画像照合装置を携帯端末に搭載したい要求が高まっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エリアセンサを用いて指紋等の画像照合を行う場合、指の大きさに対応した面積の撮像面が必要とされるため、ウエハ当たりのセンサチップの取り数が少なく、センサのコストが高くなる。
【0005】
またエリアセンサの大きさが大きいので、携帯端末に搭載ができない問題がある。また大きさを犠牲にすると、必要な画像が取得できず、精度が低下してしまう問題があった。
【0006】
一方、ラインセンサを使用した場合、大きさやコストは満足できるものの、ラインセンサ上に被写体を走査するように移動させて、面での画像を取得する必要があり、安定した画像の取得をするには、ユーザーに一定の習熟が必要とされる。画像取得上の不安定さが原因で認識できないケースも多い問題もあった。
【0007】
さらに、指紋認証はゼラチンで作られた疑似指(偽の指)でも誤認識してしまう可能性も指摘されている。
【0008】
さらに、指紋認証はその指紋情報が他人に漏洩してしまった場合、指を変えるしか方法がないという問題があった。
【0009】
さらに、指紋認証は、指紋画像全体を登録データとして残すため、取得時や登録済みの機器の紛失時などのユーザーの心理的な不安があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像照合システムは、被写体の部分画像を取得するセンサと、該被写体の複数の部分画像を所定の順序で複数回取得するように該センサを制御する制御手段と、取得された複数の部分画像を送信可能な通信手段と、を備えた情報機器と、
前記被写体の部分画像を所定の順序で取得した複数の部分画像を、その複数の部分画像のそれぞれとその取得順序とで照合するための部分画像情報を予め登録するための登録手段と、前記情報機器から送信された複数の部分画像を、前記登録手段に登録された部分画像情報に基づいて照合する照合手段と、取得された部分画像を受信するとともに前記照合手段による照合結果を前記情報機器へ送信する通信手段と、を備えた認証装置と、を備えた画像照合システムである。
【0011】
また本発明の画像照合装置は、被写体の部分画像を取得するセンサと、該被写体の複数の部分画像を所定の順序で複数回取得するように該センサを制御する制御手段と、前記被写体の部分画像を所定の順序で取得した複数の部分画像を、その複数の部分画像のそれぞれとその取得順序とで照合するための部分画像情報を予め登録するための登録手段とを有するとともに、
前記制御手段を用いて前記センサで取得された複数の部分画像を、前記登録手段に登録された部分画像情報に基づいて照合する照合手段とを有する画像照合装置である。
【0012】
本発明の画像照合方法は、被写体の部分画像を所定の順序で取得した複数の部分画像を、その複数の部分画像のそれぞれとその取得順序とで照合するための部分画像情報を予め登録するステップと、
前記被写体の複数の部分画像をセンサにより前記所定の順序で複数回取得するステップと、
前記センサで取得された複数の部分画像を、登録された前記部分画像情報に基づいて照合するステップとを有する画像照合方法である。
【0013】
本発明のプログラムは、上記本発明の画像照合方法を記述したものである。
【0014】
本発明においては、被写体の複数の部分画像を所定の順序で複数回取得するようにセンサを制御し、被写体の部分画像を所定の順序で取得した複数の部分画像をその複数の部分画像のそれぞれとその取得順序とにより照合することで、複数の部分画像を組み合わせて暗号化できるようにした。
【0015】
また本発明を指紋照合装置に適用する場合、面積を指の数分の一の大きさに狭く設定したエリアセンサを用いて指紋の部分画像を複数回取得する構成として、取得した複数の部分画像を合成することなく、あらかじめ登録しておいた複数の登録部分画像と各々照合して、その複数の照合結果を用いて認証を行うとともに、その指紋の部分画像の取得順序により照合することで、複数の部分画像を組み合わせて暗号化できるようにした。
【0016】
また、本発明において、パスワードを入力する手段を設け、複数の登録部分画像を、パスワードの各文字(数字)に対応させて登録することにより、よりセキュリティを高めることができる。
【0017】
本発明において、面積を指の数分の一の大きさに狭く設定したエリアセンサを用いることにより、コスト面積が従来の数分の一以下になるため、エリアセンサを携帯端末に適用可能となる。ラインセンサを用いた製品と比べて、安定した指紋画像の取得が可能になり、煩雑さが軽減できる。
【0018】
さらに、本発明を指紋照合装置に適用するときに、例えば疑似指を作成して不正使用を行おうとした場合、従来のように指を丸ごと登録している場合は、1/10の確率で使用している指紋を特定されてしまうが、たとえば第一関節の1/3ほどの大きさの領域の部分指紋画像を3つ、任意の指の任意の部分から選んだ場合、その確率は(1/30)の3乗になり、飛躍的にセキュリティレベルを高められる。また、その指紋情報が他人に漏洩してしまった場合、従来では指を変えて再登録するしかなかったが、本発明の場合はどの指かと、どの位置かの組合せをかえるだけですみ、そのバリエーションも豊富なため変更も容易である。加えて、指紋画像全体を登録データとして残すわけではないため、取得時や登録済みの機器の紛失時などのユーザーの心理的な不安も軽減できる。
【0019】
さらに、パスワードと組み合わせることによりセキュリティレベルを上げるとともに、複数の人物の登録を可能とできる。また、パスワード自体は平易なもので記憶しやすくしても、セキュリティの高さを保持できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【0021】
(第1の実施形態)
本実施形態では、携帯電話で通信先のサーバーに指紋の認証をうけて電子商取引を行う場合の画像照合システムについて説明する。なお、指紋の特徴点抽出の場合、照合アルゴリズムの他にテンプレートマッチングでも周波数解析法でもかまわない。本実施形態において、例えば、横400画素、縦150画素のセンサで指の長手方向約3分の1の領域の画素を3枚取り込む。
【0022】
図1は本発明に係わる画像照合システムの概略的構成を示す図である。図2は携帯電話に設けられた画像入力装置の概略図である。
【0023】
図1において、40は情報機器(情報処理装置)となる携帯電話(通信機能を有するPDAを用いることもできる)、41は携帯電話40とインターネット等の通信網42とを接続するためのゲートウエイ装置、43は通信網42と接続される認証装置であり、認証サーバー44と認証用データベース45とから構成される。携帯電話40は図2に示す画像入力装置を有し(図1では不図示)、指の両側に配置されたLED51で指を光照射し、指内を散乱・反射した光が光センサ20に入射し、指の指紋を読み取るようになっている。そして、携帯電話40は指の部分指紋画像を所定の順序で複数回読み取り、この部分指紋画像を順次認証装置43に送信する。
【0024】
図3は図1の認証装置43の構成の一例を示す図である。認証装置43は携帯電話40から送信される複数の部分指紋画像を通信部31で受信し、この部分指紋画像データをメモリ32に一時格納する。特徴点抽出部33は、メモリ32から部分指紋画像データを読み出しこれを処理して特徴点を抽出し、特徴点データとして特徴点データ格納部34に格納する。特徴点データとしては、座標の目盛りを同一に保ちながら(指紋の画像を一定に保ちながら)、座標の原点と座標軸の方向はその都度仮に随意に定める直交座標軸上の座標位置で表す。そして隣接する2個の特徴点間の距離を計算して、これを同時に特徴点データとして格納する。
【0025】
この特徴点データと、登録データ格納部(認証用データベースとなる)36にあらかじめ登録されていた部分指紋画像の特徴点データを照合部37にて照合し、その認証状況が表示部38にてグラフのような形で表示される。35は各部に制御信号を送る制御部である。特徴点抽出部33で部分指紋画像の特徴点抽出ができない場合には再度部分指紋画像を行わせるべく通信部31を介して携帯電話40に情報を送る。照合部37では第1番目の部分指紋画像の照合が終わると次の部分を指紋画像入力を行わせるべく通信部31を介して携帯電話40に情報を送る。なお、照合部37では後述する指紋認証処理も行われる。
【0026】
以下、上記画像照合システムの指紋照合動作について更に説明する。
【0027】
図4は携帯電話の表示画面を示し、図5は光センサ上に指を配置した状態を示す図である。ここでは、部分指紋画像を読み取るとともに、パスワードを入力し照合の精度をさらに高めた場合を説明するが、部分指紋画像の取得順序自体が一種のパスワードとして機能するためパスワードを入力することは必ずしも必要ではない。
【0028】
ここでは、3文字のパスワード(例えばA1B)を設定する。登録時/認証時とも、ユーザーIDを入力後、パスワードとして操作キーを3回‘A’、‘1’、‘B’と入力する。なお、登録時に入力されたパスワード(A1B)に対応して指の3つの部分指紋画像を取得し、3つの部分指紋画像の特徴点データとして、パスワード(A1B)に対応させて認証用データベース45に記録する。
【0029】
認証サーバー44は入力パスワードが3桁であることを認識して、3回指紋画像の取得を携帯電話40に対して促す。携帯電話40では図4(a)に示すような表示「第1回目指紋入力;センサに決められた指の箇所を置いて下さい」を表示画面に表示する。指示に従い、携帯電話の使用者は図5(a)に示すように、第1の部分指紋画像取得として、光センサ20に右手小指の長手方向の中部分(指の上部分、中部分、下部分のうちの中部分)を置いて画像を取得し、取得した部分指紋画像を認証サーバー44に転送する。部分指紋画像が認証サーバー44に送信され、特徴点抽出ができない場合には携帯電話40で「もう一度御願いします。」を表示し、再度、部分指紋画像の取得を行う。
【0030】
次に携帯電話40は「第1回目入力終了」を表示し、第2の指紋画像取得に移り、図4(b)に示すような「第2回目指紋入力;センサに決められた指の箇所を置いて下さい」を表示画面に表示する。携帯電話の使用者は図5(b)に示すように、光センサ20に右手人差し指の長手方向の中部分を置いて画像を取得し、取得した部分指紋画像を認証サーバー44に転送する。次に携帯電話40は「第2回目入力終了」を表示し、次に第3の指紋画像取得に移り、図4(c)に示すような「第3回目指紋入力;センサに決められた指の箇所を置いて下さい」を表示画面に表示する。携帯電話の使用者は図5(c)に示すように、第3の指紋画像取得として、光センサ20に右手人差し指の長手方向の下部分を置いて画像を取得し、取得した部分指紋画像を認証サーバー44に転送する。そして、携帯電話は「終了」を表示する。図5(a)〜(c)において、27Vは光センサ20の垂直走査方向、27Hは水平走査方向を示す。
【0031】
認証サーバー44は、次の認証動作を実行する。認証用データベース45に記録されたパスワード(A1B)に対応した3つの部分指紋画像の特徴点データと、携帯電話から送信された3つの部分指紋画像の特徴点とを照合し、各3枚の取得画像の比較照合結果は、各画像枚の照合結果値が一定レベルの場合に集計され、集計後の値が一定値以上であれば認証サーバーは本人と認証して電子商取引を許可する。しかし、たとえ集計後の値が一定値以上であっても、いずれか1枚の画像の照合結果が一定値以下であれば、電子商取引は許可されない。
【0032】
認証動作を図6の説明図を用いて説明すると、図6に示すように、携帯電話40から送信された第1〜3の部分指紋画像11、12、13の特徴点(図中、黒点)と認証用データベース45に記録された第1〜3の部分指紋画像21、22、23の特徴点(図中、黒点)とをそれぞれ比較し、一致すると判断される特徴点の数の割合が部分指紋画像11と部分指紋画像21との間で90%、部分指紋画像12と部分指紋画像22との間で70%、部分指紋画像13と部分指紋画像23との間で80%とすると、総合では80%となる。各部分指紋画像の特徴点の比率を60%以上、総合の指紋画像の特徴点の比率を70%以上の場合に指紋が登録者のものと判断するものとすると、図6の場合には指紋が登録者のものと判断される。しかし、各部分指紋画像の特徴点の比率が60%未満又は総合の指紋画像の特徴点の比率が70%未満の場合には指紋が登録者のものではないと判断する。また、総合の指紋画像の特徴点の比率が70%以上であっても、一つの部分指紋画像の特徴点の比率が60%未満であれば指紋が登録者のものではないと判断する。
【0033】
認証動作中は図4(c)に示すように、携帯電話40では「認証中です」を表示し、認証サーバー44で指紋の照合により本人であることの認証ができた場合には、携帯電話40に認証結果が送信され、「認証ができました。」が表示される。そして、携帯電話40での電子商取引を開始可能とする。認証サーバー44で指紋の照合で本人であることの認証ができない場合には、携帯電話40に認証結果が送信され、「認証ができません。」が表示される。この場合には、携帯電話40での電子商取引を開始不可とする。
【0034】
次に、部分指紋画像の認証処理(認証ルーチン)、認証処理を含む部分指紋画像の照合処理(照合ルーチン)、部分指紋画像の登録処理(登録ルーチン)についてフローチャートを用いて説明する。
【0035】
図7は認証ルーチンを示すフローチャートである。認証ルーチンは既に図7を用いて説明した処理である。
【0036】
認証ルーチンが開始されると(ステップS101)、まず、n=0に設定される(初期化動作;ステップS102)。次に桁数k(パスワードの桁数、すなわち照合結果の数、ここではk=3である)を取得する(ステップS103)。n=n+1の右辺のnを0をセットし、左辺のnを1(n=1)として(ステップS104)、1番目の照合結果P1(上述したような、部分指紋画像11と部分指紋画像21との特徴点が一致すると判断される特徴点の数の割合)を読み出し(ステップS105)、照合結果P1が60%以上か否かを判断する(ステップS106)。照合結果P1が60%未満ならば認証できないとされ(ステップS110)、認証ルーチンを終了する(ステップS111)。
【0037】
照合結果P1が60%以上であればn=k(ここではk=3)に達しているかを判断し(ステップS108)、達していなければステップ104にもどり、n=n+1の右辺のnを1をセットし、左辺のnを2(n=2)とし、ステップS104〜S107を繰り返す。n=k(ここではk=3)に達していると、すなわち、ステップS106で、1番目から3番目までの各照合結果P1〜P3のすべてが60%以上と判断されると、総数(P1+P2+P3)が一定の割合3(K=k=3)×70%以上であるかを判断する(ステップS108)。なお図6では、総数(P1+P2+P3)/3が一定の割合70%以上であるかを判断しているが、ここでは総数(P1+P2+P3)自体を評価している。
【0038】
(P1+P2+P3)≧210%であれば、認証がされたと判断され(ステップS109)、認証ルーチンを終了する(ステップS111)。(P1+P2+P3)<210%であれば、認証できないとされ(ステップS110)、認証ルーチンを終了する(ステップS111)。
【0039】
図8は部分指紋画像の認証処理(認証ルーチン)を示すフローチャートである。
【0040】
照合ルーチンが開始されると(ステップS201)、まず、n=0に設定される(初期化動作;ステップS202)。次に携帯電話の表示画面に「ID番号、パスワードを入力して下さい。」と表示し、キー入力を促す。ID番号、パスワードを入力すると(ステップS203)、パスワードの桁数k(例えば3桁)が取得される(ステップS204)。
【0041】
次にn=n+1の右辺のnを0をセットし、左辺のnを1(n=1)として(ステップS205)、携帯電話40の画像入力装置により、1番目(n=1)の部分指紋画像が取得され(ステップS206)、この部分指紋画像が認証サーバー44に送信され、認証サーバー44で特徴点の抽出が行われる(ステップS207)。照合が可能か否かの判断がなされ(ステップS208)、照合が可能なレベルであれば認証用データベース45に登録された、パスワードの1番目の文字に対応する登録済みの部分指紋画像の特徴点と比較する(ステップS209)。画像入力中に指が動いた等により照合が不可能なレベルであればステップS206にもどり、再度画像入力を促す。
【0042】
ステップS209で比較された比較結果は照合部37に設けられている一時記憶部に保存される(ステップS210)。そして、3桁目(k=3)のパスワードに対応する部分指紋画像の照合結果が一時記憶部に保存されたかを判断し(ステップS211)、3桁目(k=3)のパスワードに対応する部分指紋画像の照合結果が一時記憶部に保存されるまでステップS205に戻って、ステップS205からステップS211までの処理が繰り返される。3桁目(k=3)のパスワードに対応する部分指紋画像の照合結果が一時記憶部に保存されると、一時記憶部に記録されたパスワードに対応する3つの部分指紋画像の照合結果が読み出され(ステップS212)、図7を用いて説明した認証ルーチン213により認証が行われ、照合ルーチンが終了する(ステップS214)。
【0043】
図9は部分指紋画像の登録処理(登録ルーチン)を示すフローチャートである。
【0044】
登録ルーチンが開始されると(ステップS301)、まず、n=0に設定される(初期化動作;ステップS302)。次に携帯電話の表示画面に「パスワードを入力して下さい。」と表示し、キー入力を促す。パスワードを入力すると(ステップS303)、パスワードの桁数k(例えば3桁)が取得される(ステップS304)。
【0045】
次にn=n+1の右辺のnを0をセットし、左辺のnを1(n=1)として(ステップS305)、携帯電話40の画像入力装置により、1番目(n=1)の部分指紋画像が取得され(ステップS306)、この部分指紋画像が認証サーバー44に送信され、認証サーバー44で特徴点の抽出が行われる(ステップS307)。照合が可能か否かの判断がなされ(ステップS308)、照合が可能なレベルであれば認証用データベース(記憶部)に特徴点に関するデータが登録される(ステップS309)。画像入力中に指が動いた等により照合が不可能なレベルであればステップS306にもどり、再度画像入力を促す。
【0046】
そして、3桁目(k=3)のパスワードに対応する部分指紋画像の照合結果が認証用データベース(記憶部)に登録されたかを判断し(ステップS310)、3桁目(k=3)のパスワードに対応する部分指紋画像の特徴点データが記憶部に登録されるまでステップS305に戻って、ステップS305からステップS310までの処理が繰り返される。3桁目(k=3)のパスワードに対応する部分指紋画像の特徴点データが認証用データベース(記憶部)に保存されると、パスワードが認証用データベース(記憶部)に記録され(ステップS311)、登録ルーチンが終了する(ステップS312)。
【0047】
携帯電話の使用者(ユーザー)はパスワードの3桁に対応する指の位置を記憶するだけで良い。なお、パスワードは必ずしも入力の必要はない。第1〜第3の指紋画像を取得することが、3桁のパスワードを用いたと同様の効果をもたらすからである。ただし、パスワードを入力することで、パスワードが誤っていれば照合を行う必要がなくなるので、不要な照合処理をなくすことができる。そして、セキュリティレベルは3桁のパスワード+指紋となり、高いレベルになる。
【0048】
認証サーバー側はパスワードに対応して部分指紋画像3枚の特徴点データを登録しておけばよいため、データベースの管理が容易になる。また、パスワードと指紋が組み合わされているため、セキュリティ強度を高めることができる。
【0049】
一方で、センサとしては、コストは横400・縦450画素の1/3以下となる。特に、半導体はチップサイズが小さくなるほど歩留まりは向上するため、更にコストは少なくなる。
【0050】
また3回領域を変えて画像を取得するだけなため、それほど難しくなく安定した画像が取得でき、ラインセンサのように一定の速度で指をセンサ上ですべらすよりもはるかにユーザーの負荷を少なくでき、また画像取得の安定性も向上できる。
【0051】
なお、以上説明した実施形態では、携帯電話で通信先のサーバーに指紋の認証をうけて電子商取引を行う場合の画像照合システムについて説明したが、この画像照合システムと同様な機能の画像照合装置を有する携帯電話やPDA等の情報処理装置で同じ機能を実現することも可能である。この場合には図10に示す画像照合装置を携帯電話やPDAに搭載させればよい。図10に示す構成は図3の通信部31を画像イメージ入力部30に置き換えて画像照合装置を構成し、この画像照合装置を携帯電話やPDA等の情報処理装置に搭載する。
【0052】
(第2の実施形態)
PDAでPDA内部の個人情報へのアクセス権に対して認証を受ける場合について説明する。なお、基本動作は第1の実施形態と同じである。例えば、横200画素、縦200画素のセンサで4つの部分指紋画像を取得する。
【0053】
このとき、4文字のパスワード(例えばC23D)も設定する。
【0054】
登録時/認証時とも、操作キーCを押した後、右親指の長手方向の中部分の画像を取得し、次に操作キー2を押した後、再び右親指の長手方向の中部分の画像を取得し、操作キー3を押した後、再び右親指の長手方向の上部分の画像を取得し、操作キーDを押した後、左人差し指の長手方向の中部分の各画像を取得する。
【0055】
ユーザーは操作キーの操作とセンサに各指の部分を置く動作の8アクションを記憶するだけで良く、このうちパスワードは4桁でよい。
【0056】
しかし、セキュリティレベルは4桁のパスワード+指紋となり、高いレベルになる。
【0057】
また、分割した指紋画像取得は、操作キーの押す操作の合間にすることで、分割した各指の領域をセンサ部に押し当てる動作をユーザーに強く意識させるため、うまく所望の個所の画像が取り込まれる様に指の位置がおかれる確率が高くなる。
【0058】
さらに、パスワードに対応して分割画像を登録しておけばよいため、データベースの管理が容易になるとともに、本体に格納させる指紋情報も丸ごと1画面でないためデータの秘匿性が高まる。
【0059】
一方で、センサとしては、コストは横400・縦400画素の1/4以下となる。特に、半導体はチップサイズが小さくなるほど歩留まりは向上するため、更にコストは少なくなる。
【0060】
また4回指と位置を変えて画像を取得するだけなため、それほど難しくなく安定した画像が取得でき、ラインセンサのように一定の速度で指をセンサ上ですべらすよりもはるかにユーザーの負荷を少なくでき、また画像取得の安定性も向上できる。
【0061】
端末内部のメモリで取得された4枚の画像は合成せずに各領域毎に、特徴点が抽出される。一方、PDA内部のデータベースにはパスワードの各文字に対して各領域の特徴点のデータが登録されている。PDA内部では、領域毎に特徴点を照合を行い、4領域の照合結果で全体の指紋認証を行う。
【0062】
取得された4枚の画像は、それぞれ特徴点を抽出された後、登録済みの部分指紋データである特徴点のデータと比較照合される。各4枚の取得画像の比較照合結果は、各画像毎の照合結果値が一定レベルの場合集計され、集計後の値が一定値以上であれば携帯端末の内部のマイコンは本人と認証して個人情報の変更を許可する。
【0063】
同じ指の部分指紋画像を複数読み込み合成して全体の指紋データを作成する方法は、特開平10−143663号公報(浜松ホトニクス)、特開平7−306941号公報(日本電気株式会社)に開示されているが、本発明は取得した部分指紋画像を合成して、登録済みの指紋データと照合するのではなく、取得した部分指紋画像を合成することなく、あらかじめ登録済みの部分指紋データとそれぞれ照合する。このため、取得した部分画像を全体の画像データにする必要がなく、このためユーザーが部分画像を合成するために各画像どうしに共通の部分をつなぎめとしていることを意識する必要がなく、部分画像を手軽かつ迅速に取得することが可能となっている。
【0064】
また、複数の部分画像は同一の指の各部分である必要がないため、ユーザーが任意に指とその撮像部分の組合せを替えることが可能になり、前述したように指紋情報が他人に漏洩してしまった場合等は指と位置の組合せを変えることでの変更の容易性があるとともに、ユーザーの心理的な不安も軽減できる。さらに、こうした構成によりひとつの指の指紋データを登録する場合に比べ、指と位置の組合せが多いことで指紋データ自体の秘匿性も高めることにもなっている。登録側のデータを見ても全体の指紋データは登録されておらず、サーバー側のデータや登録機器から情報が漏洩しても被害が軽減できる。さらに、パスワードなどを組み合わせることで、パスワードは桁数を減らしても十分効果的なセキュリティ効果が保てるため、記憶しやすくできる一方で、指紋データは逆にパスワードと関連付けて管理できるため、登録側が管理しやすくなる利便性を得ることができる。
【0065】
図3に説明した認証装置43は、図11に示すようなコンピュータで構成することができる。図1の通信部となるモデム127で受信された部分画像情報はDRAM等のメモリ122に記憶され、CPU121は図7〜図9を用いて説明したフローチャート(認証装置側のフローチャート)を記述したプログラム(ここではディスク装置126にプログラムが保存されている。)に基づいて、部分指紋画像の特徴点を抽出し、その特徴点データをMO、ハードディスク等のディスク装置126等の記憶手段に記憶する。そして予め登録された部分指紋画像情報と照合する。124はキーボード等のデータを入力する入力手段、125は照合結果を示すCRT等の表示手段である。123はデータバス等のバスを示す。図10に説明した情報処理装置を、図11に示すようなコンピュータで構成することもできる。
【0066】
なお、指紋検出の方法としては、指に光を照射して、その反射光又は透過光(又は散乱・透過光)を光センサで指紋を検出する光学式の他に、指を圧電素子,静電容量検出素子,温度検出素子等の半導体センサに載せて、圧力,容量,温度を検出することで指紋を検出する半導体センサ方式があるが、どのような検出方法を用いてもよい。画像照合を行う被写体としては指紋等の生体情報の他に、例えばバーコード等の認証情報がある。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、セキュリティに優れ、認証精度が高い画像照合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる画像照合システムの概略的構成を示す図である。
【図2】携帯電話に設けられた画像入力装置の概略図である。
【図3】図1の認証装置43の構成の一例を示すブロック図である。
【図4】携帯電話の表示画面を示す図である。
【図5】光センサ上に指を配置した状態を示す図である。
【図6】認証動作を示す説明図である。
【図7】認証ルーチンを示すフローチャートである。
【図8】部分指紋画像の認証処理(認証ルーチン)を示すフローチャートである。
【図9】部分指紋画像の登録処理(登録ルーチン)を示すフローチャートである。
【図10】画像照合装置の構成例を示すブロック図である。
【図11】図3又は図10に説明した認証装置を構成するコンピュータの概略的構成図である。
【符号の説明】
31 通信部
32 メモリ
33 特徴点抽出部
34 特徴点データ格納部
35 制御部
36 登録データ格納部
37 照合部
38 表示部
40 携帯電話
41 ゲートウエイ装置
43 認証装置
44 認証サーバー
45 認証用データベース[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image matching system, an image matching device, an information processing device, an image matching method, and a program describing the method. In particular, biometric information such as a fingerprint and authentication information such as a barcode are read and registered as partial images with a sensor. BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
An image collation device for inputting an image such as a fingerprint and collating with a pre-registered image is used in a device such as a computer in which data requiring confidentiality is recorded, and an image input device for the image collation device. Area sensors and line sensors have been used.
[0003]
On the other hand, the chances of handling personal information and electronic commerce on mobile phones and PDAs are increasing. There is an increasing demand to mount the device on a portable terminal.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an image such as a fingerprint is collated using an area sensor, an imaging surface having an area corresponding to the size of the finger is required, so that the number of sensor chips per wafer is small, and the cost of the sensor is high. Become.
[0005]
In addition, since the size of the area sensor is large, it cannot be mounted on a portable terminal. Further, if the size is sacrificed, a required image cannot be obtained, and there is a problem that accuracy is reduced.
[0006]
On the other hand, when a line sensor is used, the size and cost are satisfactory, but it is necessary to move the subject on the line sensor so as to scan it, and acquire an image on the surface. Requires a certain level of learning from the user. There was also a problem in many cases that recognition was not possible due to instability in image acquisition.
[0007]
In addition, it has been pointed out that fingerprint authentication may erroneously recognize even a pseudo finger (fake finger) made of gelatin.
[0008]
Furthermore, fingerprint authentication has a problem that if the fingerprint information is leaked to another person, there is no other way but to change the finger.
[0009]
Furthermore, since fingerprint authentication leaves the entire fingerprint image as registration data, there is a user's psychological anxiety at the time of acquisition or when a registered device is lost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An image matching system according to the present invention includes a sensor that acquires a partial image of a subject, a control unit that controls the sensor to acquire a plurality of partial images of the subject a plurality of times in a predetermined order, and a plurality of acquired plural images. An information device having communication means capable of transmitting a partial image; and
Registration means for registering in advance partial image information for comparing a plurality of partial images obtained by acquiring the partial images of the subject in a predetermined order with each of the plurality of partial images and the acquisition order; A collation unit that collates the plurality of partial images transmitted from the device based on the partial image information registered in the registration unit, and receives the acquired partial image and transmits a collation result by the collation unit to the information device. An image collating system comprising: an authentication device having a communication unit for transmitting;
[0011]
The image collating apparatus of the present invention further includes a sensor for acquiring a partial image of the subject, control means for controlling the sensor so as to acquire a plurality of partial images of the subject a plurality of times in a predetermined order, A plurality of partial images obtained in a predetermined order of the images, and a registration unit for previously registering partial image information for matching with each of the plurality of partial images and the acquisition order,
An image collating apparatus comprising: collating means for collating a plurality of partial images acquired by the sensor using the control means based on partial image information registered in the registration means.
[0012]
In the image matching method according to the present invention, a step of pre-registering partial image information for collating a plurality of partial images obtained by acquiring partial images of a subject in a predetermined order in each of the plurality of partial images and the acquisition order. When,
Acquiring a plurality of partial images of the subject a plurality of times in the predetermined order by a sensor,
Collating a plurality of partial images acquired by the sensor based on the registered partial image information.
[0013]
A program according to the present invention describes the above-described image matching method according to the present invention.
[0014]
In the present invention, the sensor is controlled so as to obtain a plurality of partial images of a subject in a predetermined order a plurality of times, and the plurality of partial images obtained in a predetermined order of the subject partial images are respectively obtained from the plurality of partial images. By comparing the partial images with the acquisition order, a plurality of partial images can be combined and encrypted.
[0015]
When the present invention is applied to a fingerprint collation device, a plurality of partial images of a fingerprint are acquired multiple times using an area sensor whose area is set to be smaller than one-fifth of a finger. Without synthesizing, by collating each with a plurality of registered partial images registered in advance, performing authentication using the plurality of collation results, and collating according to the acquisition order of the partial images of the fingerprint, Multiple partial images can be combined and encrypted.
[0016]
Further, in the present invention, security can be further enhanced by providing a means for inputting a password and registering a plurality of registered partial images in correspondence with each character (number) of the password.
[0017]
In the present invention, by using an area sensor whose area is set to be a fraction of a finger, the cost area is reduced to a fraction of the conventional size, and the area sensor can be applied to a portable terminal. . Compared to a product using a line sensor, a stable fingerprint image can be obtained, and complexity can be reduced.
[0018]
Furthermore, when the present invention is applied to a fingerprint collation device, for example, if a false finger is created and attempted to be illegally used, and if the entire finger is registered as in the prior art, it is used with a probability of 1/10. Although the fingerprint that is being identified is specified, for example, if three partial fingerprint images of an area about 1/3 of the first joint are selected from an arbitrary part of an arbitrary finger, the probability is (1). / 30) raised to the third power, and the security level can be dramatically increased. Also, if the fingerprint information has been leaked to another person, in the past it was necessary to change the finger and re-register, but in the present invention, it is only necessary to change the combination of which finger and which position, Variations are abundant and easy to change. In addition, since the entire fingerprint image is not left as registration data, psychological uneasiness of the user at the time of acquisition or loss of a registered device can be reduced.
[0019]
Furthermore, by combining with a password, the security level can be increased and a plurality of persons can be registered. Even if the password itself is plain and easy to memorize, high security can be maintained.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
(1st Embodiment)
In the present embodiment, an image matching system will be described in which electronic communication is performed by authenticating a fingerprint of a communication destination server with a mobile phone. In the case of extracting feature points of a fingerprint, template matching or frequency analysis may be used instead of the matching algorithm. In this embodiment, for example, a sensor of 400 pixels horizontally and 150 pixels vertically captures three pixels in a region of about one third in the longitudinal direction of the finger.
[0022]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image matching system according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of an image input device provided in a mobile phone.
[0023]
In FIG. 1,
[0024]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
[0025]
The feature point data is compared with the feature point data of the partial fingerprint image registered in advance in the registration data storage unit (which will be an authentication database) 36 by the matching
[0026]
Hereinafter, the fingerprint matching operation of the image matching system will be further described.
[0027]
FIG. 4 shows a display screen of the mobile phone, and FIG. 5 is a view showing a state where a finger is placed on the optical sensor. Here, the case where the partial fingerprint image is read and the password is input to further improve the accuracy of the verification will be described. However, it is not always necessary to input the password because the acquisition order of the partial fingerprint image itself functions as a kind of password. is not.
[0028]
Here, a three-character password (for example, A1B) is set. At the time of registration / authentication, after the user ID is input, the operation keys are input three times as "A", "1", and "B" as a password. Note that three partial fingerprint images of the finger are acquired in accordance with the password (A1B) input at the time of registration, and the
[0029]
The
[0030]
Next, the
[0031]
The
[0032]
The authentication operation will be described with reference to the explanatory diagram of FIG. 6. As shown in FIG. 6, feature points (black dots in the figure) of the first to third
[0033]
During the authentication operation, as shown in FIG. 4 (c), "authentication in progress" is displayed on the
[0034]
Next, a partial fingerprint image authentication process (authentication routine), a partial fingerprint image collation process including an authentication process (collation routine), and a partial fingerprint image registration process (registration routine) will be described with reference to flowcharts.
[0035]
FIG. 7 is a flowchart showing an authentication routine. The authentication routine is the processing already described with reference to FIG.
[0036]
When the authentication routine is started (step S101), first, n = 0 is set (initialization operation; step S102). Next, the number of digits k (the number of digits of the password, that is, the number of collation results, where k = 3) is obtained (step S103). n on the right side of n = n + 1 is set to 0, and n on the left side is set to 1 (n = 1) (step S104), and the first comparison result P1 (partial fingerprint image 11 and
[0037]
If the comparison result P1 is 60% or more, it is determined whether n = k (here, k = 3) has been reached (step S108). If not, the process returns to step 104, and n on the right side of n = n + 1 is set to 1 Is set, and n on the left side is set to 2 (n = 2), and steps S104 to S107 are repeated. When n = k (here, k = 3) has been reached, that is, when it is determined in step S106 that all of the first to third matching results P1 to P3 are 60% or more, the total number (P1 + P2 + P3) ) Is equal to or more than a predetermined ratio 3 (K = k = 3) × 70% (step S108). In FIG. 6, it is determined whether the total number (P1 + P2 + P3) / 3 is equal to or more than a fixed ratio of 70%. Here, the total number (P1 + P2 + P3) is evaluated.
[0038]
If (P1 + P2 + P3) ≧ 210%, it is determined that authentication has been performed (step S109), and the authentication routine ends (step S111). If (P1 + P2 + P3) <210%, it is determined that authentication cannot be performed (step S110), and the authentication routine ends (step S111).
[0039]
FIG. 8 is a flowchart showing the authentication processing (authentication routine) of the partial fingerprint image.
[0040]
When the collation routine is started (step S201), first, n = 0 is set (initialization operation; step S202). Next, "Enter your ID number and password." Is displayed on the display screen of the mobile phone, and a key input is prompted. When the ID number and the password are input (step S203), the number of digits k (for example, three digits) of the password is obtained (step S204).
[0041]
Next, n of the right side of n = n + 1 is set to 0, n of the left side is set to 1 (n = 1) (step S205), and the first (n = 1) partial fingerprint is obtained by the image input device of the
[0042]
The comparison result compared in step S209 is stored in a temporary storage unit provided in the matching unit 37 (step S210). Then, it is determined whether or not the collation result of the partial fingerprint image corresponding to the password of the third digit (k = 3) is stored in the temporary storage unit (step S211), and the password corresponding to the password of the third digit (k = 3) is determined. The process returns to step S205 until the matching result of the partial fingerprint image is stored in the temporary storage unit, and the processes from step S205 to step S211 are repeated. When the verification result of the partial fingerprint image corresponding to the password of the third digit (k = 3) is stored in the temporary storage unit, the verification result of the three partial fingerprint images corresponding to the password recorded in the temporary storage unit is read. The authentication is performed by the authentication routine 213 described with reference to FIG. 7 (step S212), and the verification routine ends (step S214).
[0043]
FIG. 9 is a flowchart showing a registration process (registration routine) of a partial fingerprint image.
[0044]
When the registration routine is started (step S301), first, n = 0 is set (initialization operation; step S302). Next, "Please enter your password" is displayed on the display screen of the mobile phone, and a key input is prompted. When the password is input (step S303), the number of digits k (for example, three digits) of the password is obtained (step S304).
[0045]
Next, n of the right side of n = n + 1 is set to 0, n of the left side is set to 1 (n = 1) (step S305), and the first (n = 1) partial fingerprint is obtained by the image input device of the
[0046]
Then, it is determined whether or not the collation result of the partial fingerprint image corresponding to the third digit (k = 3) password is registered in the authentication database (storage unit) (step S310). The process returns to step S305 until the feature point data of the partial fingerprint image corresponding to the password is registered in the storage unit, and the processes from step S305 to step S310 are repeated. When the characteristic point data of the partial fingerprint image corresponding to the third digit (k = 3) password is stored in the authentication database (storage unit), the password is recorded in the authentication database (storage unit) (step S311). Then, the registration routine ends (step S312).
[0047]
The user (user) of the mobile phone only needs to store the finger position corresponding to the three digits of the password. It is not always necessary to input a password. This is because acquiring the first to third fingerprint images has the same effect as using a three-digit password. However, by inputting the password, if the password is incorrect, it is not necessary to perform the collation, so that unnecessary collation processing can be eliminated. The security level is a three-digit password + fingerprint, which is a high level.
[0048]
Since the authentication server only needs to register the feature point data of the three partial fingerprint images corresponding to the password, the management of the database is facilitated. Further, since the password and the fingerprint are combined, the security strength can be increased.
[0049]
On the other hand, the cost of the sensor is one third or less of 400 pixels in the horizontal direction and 450 pixels in the vertical direction. In particular, as the chip size of the semiconductor is reduced, the yield is improved, so that the cost is further reduced.
[0050]
In addition, since it is only necessary to change the area three times to obtain an image, a stable image can be obtained without difficulty, and the user's load is much less than when a finger slides on the sensor at a constant speed like a line sensor. And the stability of image acquisition can be improved.
[0051]
In the above-described embodiment, the image collating system in the case where the mobile phone authenticates the fingerprint to the server of the communication destination and performs the electronic commerce is described. However, the image collating device having the same function as the image collating system is used. The same function can be realized by an information processing device such as a mobile phone or a PDA having the same. In this case, the image matching device shown in FIG. 10 may be mounted on a mobile phone or a PDA. The configuration shown in FIG. 10 replaces the
[0052]
(Second embodiment)
A case where the PDA is authenticated for the right to access the personal information inside the PDA will be described. The basic operation is the same as in the first embodiment. For example, four partial fingerprint images are acquired by a sensor having 200 pixels horizontally and 200 pixels vertically.
[0053]
At this time, a four-character password (for example, C23D) is also set.
[0054]
At the time of registration / authentication, after pressing the operation key C, an image of the middle part in the longitudinal direction of the right thumb is obtained. Then, after pressing the
[0055]
The user need only memorize the eight actions of operating the operation keys and placing each finger on the sensor, and the password may be four digits.
[0056]
However, the security level is a four-digit password + fingerprint, which is a high level.
[0057]
In addition, the divided fingerprint image is acquired in the interval between the pressing operations of the operation keys, so that the user is strongly conscious of the operation of pressing the area of each divided finger against the sensor unit. The probability that the position of the finger is placed so as to be increased.
[0058]
Furthermore, since it is sufficient to register the divided image corresponding to the password, the management of the database becomes easy, and the confidentiality of the data is increased because the fingerprint information stored in the main body is not a single screen.
[0059]
On the other hand, the cost for a sensor is 1/4 or less of 400 pixels horizontally and 400 pixels vertically. In particular, as the chip size of the semiconductor is reduced, the yield is improved, so that the cost is further reduced.
[0060]
In addition, since it is only necessary to change the position of the finger four times to acquire an image, a stable image can be acquired without difficulty, and the user's load is far more than a finger sliding on the sensor at a constant speed like a line sensor And the stability of image acquisition can be improved.
[0061]
Feature points are extracted for each region without combining the four images acquired in the memory inside the terminal. On the other hand, in a database in the PDA, feature point data of each area is registered for each character of the password. Inside the PDA, the feature points are collated for each area, and the entire fingerprint authentication is performed based on the collation results of the four areas.
[0062]
After the feature points are extracted from the four acquired images, they are compared with feature point data that is registered partial fingerprint data. The comparison and collation results of each of the four acquired images are totaled when the collation result value of each image is at a certain level, and if the value after the totaling is a certain value or more, the microcomputer inside the mobile terminal authenticates itself. Allow changes to personal information.
[0063]
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 10-143663 (Hamamatsu Photonics) and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 7-306941 (NEC Corporation) disclose a method of reading and synthesizing a plurality of partial fingerprint images of the same finger to create overall fingerprint data. However, the present invention does not combine the acquired partial fingerprint images and collate them with the registered fingerprint data, but collates the acquired partial fingerprint images with the previously registered partial fingerprint data without combining them. I do. For this reason, the acquired partial image does not need to be converted into the entire image data, so that the user does not need to be aware that the common part is connected to each image in order to combine the partial images. Images can be obtained easily and quickly.
[0064]
In addition, since the plurality of partial images need not be each part of the same finger, the user can arbitrarily change the combination of the finger and its imaging part, and as described above, fingerprint information is leaked to another person. In the case of a mistake, for example, it is easy to change by changing the combination of the finger and the position, and the psychological anxiety of the user can be reduced. Furthermore, with such a configuration, the confidentiality of the fingerprint data itself is also increased because there are many combinations of the finger and the position as compared with the case where fingerprint data of one finger is registered. Looking at the data on the registration side, the entire fingerprint data is not registered, and damage can be reduced even if the data on the server side or information leaks from the registered device. Furthermore, by combining passwords, etc., the password can maintain a sufficiently effective security effect even if the number of digits is reduced, making it easy to memorize.On the other hand, fingerprint data can be managed in association with the password, so the registration side manages it Convenience that can be easily performed can be obtained.
[0065]
The
[0066]
In addition, as a fingerprint detection method, a finger is irradiated with light, and the reflected light or transmitted light (or scattered / transmitted light) is detected by an optical sensor to detect the fingerprint. There is a semiconductor sensor system in which a fingerprint is detected by detecting pressure, capacity, and temperature on a semiconductor sensor such as a capacitance detection element or a temperature detection element. However, any detection method may be used. The subject for which image matching is performed includes, for example, authentication information such as a barcode in addition to biometric information such as a fingerprint.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to perform image matching with excellent security and high authentication accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image matching system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an image input device provided in a mobile phone.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a configuration of the
FIG. 4 is a diagram showing a display screen of a mobile phone.
FIG. 5 is a diagram showing a state where a finger is placed on the optical sensor.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an authentication operation.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an authentication routine.
FIG. 8 is a flowchart showing an authentication process (authentication routine) of a partial fingerprint image.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a registration process (registration routine) of a partial fingerprint image.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of an image matching device.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a computer constituting the authentication device described in FIG. 3 or FIG.
[Explanation of symbols]
31 Communication unit
32 memories
33 Feature point extraction unit
34 Feature point data storage
35 control unit
36 Registration data storage
37 Collation unit
38 Display
40 mobile phone
41 Gateway device
43 Authentication device
44 Authentication server
45 Authentication Database
Claims (8)
前記被写体の部分画像を所定の順序で取得した複数の部分画像を、その複数の部分画像のそれぞれとその取得順序とで照合するための部分画像情報を予め登録するための登録手段と、前記情報機器から送信された複数の部分画像を、前記登録手段に登録された部分画像情報に基づいて照合する照合手段と、取得された部分画像を受信するとともに前記照合手段による照合結果を前記情報機器へ送信する通信手段と、を備えた認証装置と、を備えた画像照合システム。A sensor for acquiring a partial image of a subject, a control unit for controlling the sensor so as to acquire a plurality of partial images of the subject in a predetermined order, and a communication unit capable of transmitting the acquired plurality of partial images And an information device comprising:
Registration means for registering in advance partial image information for comparing a plurality of partial images obtained by acquiring the partial images of the subject in a predetermined order with each of the plurality of partial images and the acquisition order; A collation unit that collates the plurality of partial images transmitted from the device based on the partial image information registered in the registration unit, and receives the acquired partial image and transmits a collation result by the collation unit to the information device. An image collating system comprising: an authentication device having a communication unit for transmitting;
前記制御手段を用いて前記センサで取得された複数の部分画像を、前記登録手段に登録された部分画像情報に基づいて照合する照合手段とを有する画像照合装置。A sensor for acquiring a partial image of the subject, control means for controlling the sensor so as to acquire a plurality of partial images of the subject a plurality of times in a predetermined order, and a plurality of control means for acquiring the partial images of the subject in a predetermined order. Having partial image information for previously registering partial image information for collating with each of the plurality of partial images and the acquisition order thereof,
An image matching apparatus comprising: a matching unit that matches a plurality of partial images acquired by the sensor using the control unit based on the partial image information registered in the registration unit.
前記被写体の複数の部分画像をセンサにより前記所定の順序で複数回取得するステップと、
前記センサで取得された複数の部分画像を、登録された前記部分画像情報に基づいて照合するステップとを有する画像照合方法。A step of pre-registering partial image information for comparing a plurality of partial images obtained in a predetermined order of the partial images of the subject with each of the plurality of partial images and the acquisition order;
Acquiring a plurality of partial images of the subject a plurality of times in the predetermined order by a sensor,
Collating a plurality of partial images acquired by the sensor based on the registered partial image information.
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Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050407 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070205 |