JP2004054698A

JP2004054698A - 個人識別装置

Info

Publication number: JP2004054698A
Application number: JP2002212746A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kiyomoto; 清本　尚一
Original assignee: IO NETWORK KK
Current assignee: IO NETWORK KK
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP4232079B2

Abstract

【課題】指紋特徴データ又は血管パターンの特徴データの一方のみを使用して個人識別を行うこともできるが、両者を組み合わせることにより、利用者への不適合の判定が生起する可能性が著しく減少させることができる。
【解決手段】指紋画像読取りユニットと、該ユニットにより読取られた指紋画像より指紋特徴データを抽出する手段と、血管パターン画像の読取り部と、該読取り部により読取られた血管パターン画像より血管パターンの特徴データを抽出する手段を設けると共に、前記抽出された特徴データを退避する領域を設け、抽出された指紋特徴データ又は血管パターンの特徴データ或は指紋特徴データと血管パターンの統合したデータを使用して個人識別を行う個人識別装置。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、指紋又は皮膚下の血管パターンにおける個人差を識別情報として用いた個人識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明者は、先に指紋による個人識別装置に関して多くの提案を行ってきた（特開平１１−２９６６５２号等）。
【０００３】
一方、個人識別手段として、指紋以外の生体情報を利用する研究も行われており、例えば指の血管パターンを利用して個人認証を行う方法（特開平７−２１３７３号公報）、手の甲の静脈パターンを利用した個人認証を行う方法（特開平１０−２９５６７４号公報）が開示されている。
【０００４】
また、これらの方法は何らかの方法で装置の一部分に指又は手の甲を固定し、その位置の自由度を制限した上で、それらの生体部位の血管パターンを抽出し、それらを用いて個人認証を行うものであるが、特開２００２−９２６１６には指または手の固定を必要とせず、非接触・非固定状態でそれらの生体部位血管パターンを読取り、それを用いて個人認証を行う方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の指紋による個人識別の場合、指紋の劣化等の事情で個人を識別するには不十分な情報量しか抽出できない場合が起こり得る。例えば、指紋の基本的特徴データである隆線の分岐点や隆線の端点の数が個人識別に必要な個数抽出ができない等の事態が発生するが、勿論このような指紋は個人識別に用いることはできない。
【０００６】
また、常時薬品に触れる職場や、手先や皮膚の激しい摩耗を必要とする職場に従事する人の指は、指紋の劣化が著しく個人の特定に十分な情報を抽出することが困難なことがある。
【０００７】
稀に、１０指全てが個人識別に使用不可能という事態も起こり、このような個人は、指紋識別装置を使用できないが、このような特徴データの不足により使用不可能な指の持ち主にも個人識別可能にすることが要求される。
【０００８】
一方、後者の血管パターンによる個人識別の場合、皮膚の比較的浅い層に位置する血管パターン（主に静脈）は、血管パターンは指紋の隆線のパターンに比べて遥かに単純であり、血管の本数より遥かに少ないので、個人識別に利用できる特徴データは少ないという本質的な欠陥がある。
【０００９】
更に、指又は手の皮膚が厚い人の場合は血管パターンが十分に読取れず、それのみで個人を特定することは、困難な場合が少なくない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は上記実情に鑑み、指紋画像読取りユニットと、該ユニットにより読取られた指紋画像より指紋特徴データを抽出する手段と、血管パターン画像の読取り部と、該読取り部により読取られた血管パターン画像より血管パターンの特徴データを抽出する手段を設けると共に、前記抽出された特徴データを退避する領域を設け、抽出された指紋特徴データ又は血管パターンの特徴データ或は指紋特徴データと血管パターンの特徴データを統合したデータを使用して個人識別を行う個人識別装置を提案するものである。
【００１１】
【発明の実施の態様】
即ち、この発明においては指紋識別の段階で、抽出した指紋の特徴データが不足等の理由で、その指紋が個人識別に不適格と判定された場合、指紋の特徴データを一時退避保管した上で、血管パターン画像を採取し、血管パターン画像の特徴データを抽出して個人識別の試みを行うものである。
【００１２】
また、抽出された血管パターンの特徴データが指紋の場合と同様、それ単独で個人識別するに不十分な情報量しか提供できない場合には、一時退避保管した指紋の特徴データを導引し、参照することにより個人の識別を行うものである。
【００１３】
なお、特開平７−２１３７３号公報や特開平１０−２９５６７４号公報で述べられている通り、血管パターン画像の採取には指や手の装置の一部への固定が重要となるが、この発明に係わる個人識別装置では使用に際して指紋画像読取りユニットへ指を押圧することにより指が固定されているため血管パターン画像の採取も容易に行うことができる。
【００１４】
また指又は手といった血管パターン採取部位は、指紋の部位に近いこともあって、抽出された指紋特徴データと血管パターンの特徴データを座標上で関連付けるなど両者の融合並びに両技術の相性が甚だよく、指紋特徴データと血管パターンの特徴データを統合した場合、個人識別における精度の高い特徴データを提供できる。
【００１５】
したがって、この発明では指紋特徴データ又は血管パターンの特徴データの一方のみを使用して個人識別を行うこともできるが、両者を組み合わせることにより、利用者への不適合の判定が生起する可能性が著しく減少させることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明すると、この発明に係る個人識別装置には全体制御領域としてＣＰＵ１、作業領域として第１メモリー２、指紋特徴データ或は血管パターンの特徴データの退避領域として第２メモリー３、外部インタフェース４を有し、外部インタフェース４にはキー入力機３６、登録生体データ３８が接続される。
【００１７】
更に、個人識別装置には指紋画像読取りユニット５、血管パターン画像読取り用近赤外線光源ユニット６、血管パターン画像読取り用変換制御部７、血管パターン画像読取りカメラ８から構成される血管パターン読取り部９を有する。
【００１８】
血管パターンは指紋採取位置に近い指の血管パターン或は手の甲の血管パターンを採取するのが装置を小型化できるので都合がよい。
【００１９】
指の血管パターンを採取する方法として、図２に示すように指の腹側から光を照射し、透過光を指の背側で受光する透過読取り方式（Ａ）と指の背側から光を照射し、同じ指の背側で反射光を受光する反射読取り方式（Ｂ）が考えられる。
【００２０】
図２により具体的に説明すると、個人識別装置は指先の内側に設けられた指紋画像読取りユニット５と指部に設けられた血管パターン読取り部９からなり、血管パターン読取り部９は指部を遮光カバー１１で覆い、内部に光源ユニット６と指の血管パターン読取り用カメラ８等で構成される受光部１０が設けられ、透過読取り方式（Ａ）では指の腹側に光源ユニット６が設けられ、指の背側にカメラ１０が設けられ、反射読取り方式（Ｂ）では指の背側に周囲に反射板１２を設けた光源ユニット６と受光部１０が設けられる。
【００２１】
図３は、手の甲の血管パターンを採取する方式の具体例を示すものであるが、この装置は指先の内側に設けられた指紋画像読取りユニット５と手の甲部に設けられた血管パターン読取り部９から構成され、血管パターン読取り部９は前記反射読取り方式と同様に手の甲の背側に周囲に反射板１２を設けた光源ユニット６と受光部１０が設けられる。
【００２２】
なお、ここで光源ユニット６としては、皮膚に対して透過率の高い近赤外波長領域の光源ユニットを使用することができ、また血管パターンの画像採取に対する感度を上げるために、遮光カバー１１としては皮膚に対して透過率の高い近赤外波長領域の環境光をカットするものを使用することができる。
【００２３】
なお、皮膚に対して透過率の高い近赤外波長領域の環境光をカットする遮光カバー１１を装着しても、その他の可視光を透過するように調整すれば、利用者が指紋読取り時に指紋の位置決めに不都合又は支障を来すことがない。
【００２４】
次に、図３の実施例に基づいて、この発明に係わる個人識別装置の処理を説明すると、先ず個人の特徴情報を登録する一処理過程を図６に沿って説明する。
【００２５】
装置全体の制御を担うプロセッサー１により、指紋画像読取りユニット５が起動され、指紋画像の採取が実施される（図６−２４）。
【００２６】
採取された指紋画像より指紋の隆線の端点と隆線が分岐する分岐点を指紋の特徴点としてこれを抽出し（図６−２５）、これより指紋特徴データ群を作成する。
【００２７】
これを詳しく述べると、抽出された端点と分岐点は隆線の太さが異なり、この差異により端点と分岐点の信頼度を関係付けることができ、また端点と分岐点の隆線線分の平均を採って、これを特徴点に方向情報として付与する。
【００２８】
図５の１９には端点と分岐点を方向情報を二等辺三角形の頂点と信頼度を三角形の面積の大きさで表した指紋特徴データ群を示す。
【００２９】
この抽出操作は、発見・抽出された隆線の端点及び分岐点から成る特徴点の個数が限界個数（指紋特徴量の閾値、例えば司法では１２個〜１５個）を越えるまで抽出し、十分と判断されれば（図６−２６）、指紋の特徴データ群登録を行う（図６−２７）。
【００３０】
なお、発見・抽出された隆線の端点及び分岐点から成る特徴点の個数が閾値と比較してそれに至らない場合は、それに基づいて本人を特定するには不十分と判断されるが、この場合は情報量不足のまま登録を認めると、照合時に他人と誤ってしまうようなトラブルが起こりかねないので、抽出された指紋の特徴データ群登録を拒絶する（図６−２６）。
【００３１】
この指紋情報の登録拒否が生起した場合は、当該抽出済みの指紋特徴データを第２メモリー３に一時的に退避する（図６−２８）。
【００３２】
その上で、指紋読取りユニット５をオフにし、血管パターン画像読取り用光源ユニット６、血管パターン画像読取り用変換制御部７、血管パターン画像読取り用カメラ８及び血管パターン読取り部９をオンにして血管パターンの画角（被写領域）１３における血管パターンの特徴情報の読取りに移行する。
【００３３】
ここで、血管パターンの画角（被写領域）１３は、反射板１２を具備した光源ユニット６により手の甲の一部を照射し、受光部１０により一定領域１３内で反射された画像情報を読取る（図６−３０）。
【００３４】
血管パターン画像の採取が完了した後、その画像データに対するノイズの除去や血管像の強調処理等の画像前処理を実施し（図６−３１）、血管パターン画像から分岐点を抽出して（図６−３２）、血管パターン画像情報の個人特徴データを次の方法により抽出する。
【００３５】
即ち、血管パターンを分岐点及び画像領域境界で区切られる線分（以下、血管線分と記す）の集合体と見做し、その上で採取された血管パターン画像情報から個人特徴データとして、血管の流れの方向の分布、血管の太さの分布、分岐点の位置、分岐点間の距離と方向及び連結性等（以下、血管パターンの特徴データと記す）を抽出するものである。
【００３６】
この概要を図４に基づいて説明すると、手の甲の血管パターン画像より分岐点（ａ）１４，分岐点（ｂ）１５，分岐点（ｃ）１６，分岐点（ｄ）１７等の分岐点を抽出する。
【００３７】
ここで、分岐点１４（ａ）と分岐点１５（ｂ）を連結する血管線分１９と分岐点１６（ｃ）と分岐点１７（ｄ）を連結する血管線分１８を比較すると、血管の太さが異なるが、この差は分岐点の信頼度に関係付けることができる。
【００３８】
即ち、太い血管線分に帰属する分岐点の信頼度は高いものと判断され、図４の例では、比較的細い血管線分に帰属する分岐点１４は分岐点１６及び１７より信頼度が低いことになる。
【００３９】
このようにして特徴点（血管の場合は分岐点のみ）の重みを定義すると共に、指紋同様、接続された血管線分の方向の平均を採って、これを特徴点に方向情報として付与して血管パターンの特徴データ群とする。
【００４０】
なお、指又は手といった血管パターン採取部位は、指紋の部位に近いこともあって、図５に示すように抽出された指紋特徴データと血管パターンの特徴データを座標上で関連付けることができることを示唆している。
【００４１】
そして、両者の特徴データを例えば分岐点の座標情報等で関連付けて抽出することにより、両者の融合がよく、統合する際に精度の高い特徴データ群とすることができる。
【００４２】
このため、図５に示した実施例では指紋から抽出された特徴点データ群１９を模式的に示したが、血管パターンの画角（被写領域）１３についてもこの指紋分岐点の座標情報を導入して血管パターンに対して抽出された方向（二等辺三角形の頂点）と信頼度（三角形の面積の大きさ）とで血管パターンの特徴データ群としてある。
【００４３】
血管パターンの特徴データを、血管パターン特徴量の閾値を越えるまで抽出し、十分と判断されれば（図６−３３）、血管パターンの特徴登録を行う（図６−３４）。
【００４４】
上述のように指紋から抽出された特徴データと血管パターンの特徴データとは同一の扱いが可能であるので、図６−３３の判定で特徴データが不足な場合、一時退避した指紋の特徴データと図６−３２で得られた血管パターンの特徴データとを統合して（図６−３５）、個人識別に足る情報量を備えた特徴データを作ることが可能となる。
【００４５】
なお、指紋の特徴データのみで個人識別可能と断定されて情報登録に至ったケース、血管パターンの特徴データのみを情報登録したケース、又はその両者を統合して個人識別の特徴データとしたかの夫々の場合の種別を区別するための識別子（種別フラッグ）をセットし（図６−２７、−３４、−３５）、氏名等の個人情報を装置の外部インタフェース４に接続されたキーボード３６から入力し、それらを付加して登録生体データとしてデータベース３８に登録する（図６−３７）。
【００４６】
なお、この実施例では抽出された指紋特徴データを第２メモリー３に一時的に退避する例について述べたが、血管パターンの特徴データを第２メモリー３に一時的に退避して指紋特徴データの抽出を行うようにしてもよい。
【００４７】
次に、図７に従って、本人認証過程の一実施例を説明すると、本人確認を必要とする利用者に氏名等の個人情報を入力させ、その個人データを基に登録生体データベース３８から当該生体関連情報を読取る（図７−４１）。
【００４８】
このデータから登録されている生体情報の種別を読取り、それに従って夫々の種別毎の生体読取り過程を実施する（図７−４２）。
【００４９】
指紋の特徴データのみを抽出する場合には指紋画像データ採取（図７−２４）、指紋特徴データ抽出（図７−２５）を行い、血管パターンの特徴データのみを抽出する場合には血管パターン画像採取（図７−３０）、血管パターン画像の画像処理（図７−３１）、血管パターンの特徴データ抽出（図７−３２）を行い、その両者を統合する場合には指紋と血管パターンの特徴データを抽出した後、夫々のデータの統合（図７−３５）し、夫々のデータを抽出した後、特徴データの照合（図７−４４）を行い、照合を終了する（図７−４５）。
【００５０】
この実施例では図３に基づいて指紋と手の甲の血管パターンについて説明したが、図２に示すように指紋と指の血管パターンを利用する場合には、図８に示すように、前記同様に指の血管パターン画像から特徴データが抽出されるが、抽出された特徴データの血管線分の方向分布から指の方向２０が計算されるが、この指の方向の延長上に指紋の情報領域がある。
【００５１】
即ち、このように計算し得る指の方向２０と、指紋及び指の血管パターンの夫々が持つ特徴情報を同一座標上で関係付けることが可能となり、例えば指紋読取装置に指を固定した使用者の指の状態の不都合で該目的が完了しなかった場合、前記血管パターンの特徴量の中、血管の方向の平均から指の方向を抽出して指紋の特徴データ群抽出時にそれを参照することにより、両者を統合する際により精度の高い指紋の特徴データとして使用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上要するに、この発明によれば指紋特徴データ又は血管パターンの特徴データの一方のみを使用して個人識別を行うこともできるが、両者を組み合わせることにより、利用者への不適合の判定が生起する可能性が著しく減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す個人識別装置におけるブロック図
【図２】この発明の一実施例における（Ａ）は指の腹側から光を照射し、透過光を指の背側で受光する透過読取り方式の模式図、（Ｂ）は指の背側から光を照射し同じ指の背側で反射光を受光する反射読取り方式の模式図
【図３】手の甲の血管パターン画像を反射方式で採取する個人識別装置の説明図
【図４】同上の装置で採取された手の甲の血管パターン画像の一例を示す図
【図５】同上の血管パターン画像から抽出した特徴データ群と模式的に示された指紋の特徴点データ群を関連付ける説明図
【図６】この発明において生体の特徴情報を登録する一処理過程のフローチャート
【図７】この発明において生体の特徴情報を照合する一処理過程のフローチャート
【図８】この発明における指の血管パターンと指紋の特徴データを関連付ける説明図

Claims

指紋画像読取りユニットと、該ユニットにより読取られた指紋画像より指紋特徴データを抽出する手段と、血管パターン画像の読取り部と、該読取り部により読取られた血管パターン画像より血管パターンの特徴データを抽出する手段を設けると共に、前記抽出された特徴データを退避する領域を設け、抽出された指紋特徴データ又は血管パターンの特徴データ或は指紋特徴データと血管パターンの特徴データを統合したデータを使用して個人識別を行うことを特徴とする個人識別装置。
指紋の特徴データのみを使用することで個人識別が可能な場合は指紋の特徴データを使用し、血管パターンの特徴データのみを用いて個人識別可能な場合は血管パターンの特徴データを使用し、更には両者の何れの使用によっても個人識別が不十分な場合は、両者を統合した特徴データを用いて個人識別を行う請求項１記載の個人識別装置。
指紋の特徴データのみでは個人識別には不十分である場合には、自動的に読取り部で血管パターン画像を読取り、読取られた血管パターン画像より血管パターンの特徴データを抽出する請求項１記載の個人識別装置。
血管パターンの読取り部が指又は手の特定部位を遮光カバーで覆い、内部に光源ユニットと指又は手の特定部位の皮膚下の血管パターン画像を読取る撮像部からなる請求項１記載の個人識別装置。
光源ユニットとして指又は手の特定部位を透過する近赤外線光源ユニットを使用し、遮光カバーとして光源波長成分中、近赤外波長領域を外光から遮光する遮光カバーを使用する請求項４記載の個人識別装置。
読取られた血管パターン画像を分岐点及び画像領域境界で区切られる血管線分の集合体と見做し、血管の流れの方向の分布、血管の太さの分布、分岐点の位置、分岐点間の距離と方向及び連結性等を考慮して血管パターンの特徴データを抽出する請求項１記載の個人識別装置。
血管パターン画像より血管パターンの特徴データを抽出する際に、指紋特徴データを参照する請求項１記載の個人識別装置。
指紋画像より指紋の特徴データを再抽出する際に、血管パターン画像における血管の方向の平均から抽出された指の方向を参照して指紋の特徴データを再抽出する請求項１記載の個人識別装置。