JP2006260054A - 認証装置、認証方法、認証方法をコンピュータに実行させるための認証プログラムおよび当該プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 認証の対象となる被写体の画像のうち登録されるべき被写体の画像に限って良好な画質が得られるように被写体撮像の処理をする。
【解決手段】 登録時には、指紋撮像部101により、登録すべき指紋の画像を撮像した時のパラメータ値を不揮発性記憶部105に画像データと対応付けて記憶する。認証時はパラメータ値を読出して指紋撮像部101に設定し指紋を撮像する。これにより、正当な登録者が指紋認証を行なう場合は、登録者の個人特性に合致したパラメータ値による撮像が行なわれるので、認証のための良好な画質が得られる。登録者以外が指紋認証を行なう場合は、該人物の個人特性に合致しないパラメータ値により撮像されて、画像信号が出力されるので、当該画像信号による画質は良好とはなり得ない。
【選択図】 図1
【解決手段】 登録時には、指紋撮像部101により、登録すべき指紋の画像を撮像した時のパラメータ値を不揮発性記憶部105に画像データと対応付けて記憶する。認証時はパラメータ値を読出して指紋撮像部101に設定し指紋を撮像する。これにより、正当な登録者が指紋認証を行なう場合は、登録者の個人特性に合致したパラメータ値による撮像が行なわれるので、認証のための良好な画質が得られる。登録者以外が指紋認証を行なう場合は、該人物の個人特性に合致しないパラメータ値により撮像されて、画像信号が出力されるので、当該画像信号による画質は良好とはなり得ない。
【選択図】 図1
Description
本発明は、認証装置、認証方法、認証方法をコンピュータに実行させるための認証プログラムおよび当該プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体に関し、特に、認証の対象となる被写体の画像データを得るための撮像に関するパラメータ値を変更する認証装置、認証方法、認証方法をコンピュータに実行させるための認証プログラムおよび当該プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体に関する。
従来、個人認証が必要な場合に暗証番号による認証などが用いられてきたが、近年、指紋を利用した認証が広がっている。指紋を利用した認証では、指紋認証装置にあらかじめ指紋画像を登録しておく。認証を行なう際には、指紋認証装置に組込まれた指紋撮像装置により撮像した指紋画像と、あらかじめ登録した指紋画像との間で照合を行ない、照合結果に基づき、指紋を登録した人物(以下、登録者と記す)と認証を実行した人物(以下、認証者と記す)が同一人物であるかを判断する。照合結果に基づき同一人物の指紋であると判断されれば認証成功とし、同一人物の指紋でないと判断されれば認証失敗とする。
指紋認証では、暗証番号を用いた認証装置において発生する暗証番号の紛失、漏洩などの危険性が少ないため、安全性が重要となるシステムにおいて指紋認証が利用されている。
近年、インターネットなど通信網を介した決済システムが広く利用されるようになっており、それにつれ、携帯電話、PDA(personal digital assistant)等の個人用携帯機器への指紋認証装置の組込みが広がっている。これら個人用携帯機器においては、装置の小型化が容易という理由により、固体撮像素子を用いて指紋を撮像する指紋認証装置が使用されている。
固体撮像素子により指紋を撮像する場合は、素子の撮像面に指を置き、密着させ撮像する。このとき、撮像対象の指の皮膚表面の油脂量、撮像面に対する押圧力など個人特性により、画像の画質が左右される欠点がある。
上記欠点を改良するため、種々の提案がなされている。たとえば、特許文献1では、撮像面上の物体の抵抗値を測定し、得られた抵抗値によって、撮像装置のパラメータを変化させ画像の画質を向上させる方法が提案されている。
また、特許文献2では、撮像面下に圧力センサを設け、撮像時の撮像面押圧力がある一定の時に撮像を開始する手順にて、撮像画質を向上させる方法が提案されている。
特開2003−187234号公報
特開2004−199487号公報
特許文献1と2では、撮像面上に置かれた物体の特性に応じ撮像装置のパラメータを自動的に変更する、もしくは撮像面上に置かれた物体の特性が一定となる条件にて撮像を行ない良好な画質の画像を得ている。したがって、登録者でない人物の指が撮像面に置かれ指紋を撮像した場合、登録者の指紋を撮像した場合と同様に撮像画像の画質は良好となる。
登録者でない人物の指紋画像の画質を向上させることは、正当な登録者でない第3者を正当登録者であると誤認識する率を、すなわち他人受け入れ率を高めることにつながり、指紋認証を用いたセキュリティ性を損なう惧れがある。それゆえに、正当な登録者の指紋は良好な画質で撮像されるけれども、正当な登録者でない人物の指紋については、その指紋画像の画質を良好にするような撮像動作がなされないことが、セキュリティ上望ましい。
この発明の目的は、認証の対象となる被写体の画像のうち登録されるべき被写体についてのみ撮像のパラメータが当該被写体に固有の値が適用されるように被写体撮像の処理をする認証装置、認証方法、認証方法をコンピュータに実行させるための認証プログラムおよび当該プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体を提供することである。
この発明のある局面に従う認証処理においては、撮像部により、与えられるパラメータ値に従い、被写体を撮像して被写体の画像信号が出力されると、当該画像信号は画像データに変換される。登録モードにおいては、変換されて出力された画像データに基づき、パラメータ値が決定される。そして、決定されたパラメータ値と変換されて出力された画像データとが対応付けて格納される。
認証モードにおいては、格納されていたパラメータ値が読出されて撮像部に与えられて、読出された当該パラメータ値に対応して格納されていた画像データと変換して出力された画像データとが照合される。
本発明では、登録モードにおいて被写体を撮像した時の撮像部のパラメータ値が格納される。認証モードで被写体を撮像して画像データを取得する場合には、登録モードで撮像された被写体について決定されたパラメータ値が撮像部に与えられて被写体が撮像される。これにより、認証モードとにおいて登録モードと同一の被写体についての認証が行なわれる場合には、当該被写体について決定されて登録されているパラメータ値により撮像が行なわれる。
一方、同一でない被写体についての認証が行なわれる場合には、当該被写体について決定されたものではないパラメータ値により撮像が行なわれるので、登録された被写体の撮像時にのみ当該被写体に固有のパラメータ値を用いた撮像が可能となる。その結果、画像データの照合結果は同一の指紋でないことを示すから、認証処理結果が示す他人受け入れ率は下がり、当該認証処理を用いたセキュリティは向上する。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、個人認証のために撮像される被写体は個人に特有のバイオメトリクス情報であって、ここでは指紋の画像としているが、これに限定されない。たとえば、網膜の画像、静脈の画像などであってもよい。
図1の各実施の形態に係る指紋認証装置1は、指紋撮像部101、入力部102、後述のゲインカウンタ114を有するCPU(central processing unit)103、表示部104、不揮発性記憶部105、メインメモリ106、着脱自在にFD(flexible disk)110やCD−ROM(compact disc read only memory)111が装着されて、装着された記憶媒体をアクセスする外部I/F109、外部の各種の通信ネットワーク113と指紋認証装置1とを接続するための通信I/F112を備える。通信ネットワーク113にはインターネットを適用することも可能である。また、有線に限定されず、電波や光(赤外線)による無線の通信ネットワーク113であってもよい。
指紋認証装置1は、指紋撮像部101の撮像面上に接触するように置かれた指の指紋を撮像し、撮像して得られた画像信号をデジタルデータに変換して、画像データ208を出力する。また、指紋撮像部101に与えられる撮像に係るパラメータは可変に設定されて、設定されたパラメータにより撮像して出力される指紋画像の画質は変化する。ここでは、当該パラメータは指紋撮像部101の増幅器のゲインを調整するためのゲインコントロール信号205として示される。指紋撮像部101の一例である静電容量型指紋撮像装置は、たとえば、岡崎、町田著「指紋センサLSI」(電子情報通信学会技報 CAS2002-25,VLD2002-39,DSP2002-65(2002−06))に示されている。
入力部102は、指紋認証装置1の使用者が、指紋登録処理や指紋認証処理などの処理モードの別やID番号など、所望の情報を入力するために操作される装置であり、キーボード、ボタンなどからなる。CPU103は、指紋認証装置1の全体の制御・監視、ならびに全ての演算処理を行なう。表示部104は液晶ディスプレイ、CRT(陰極線管)、LED(light emitting diode)などからなり、指紋登録処理または指紋認証処理の結果を含む各種情報を表示する。不揮発性記憶部105には、後述の1つまたは複数の登録指紋データ107が格納される。
メインメモリ106には、指紋認証装置1の動作の制御・監視を行なうための各種プログラム108、および後述する初期ゲインデータGAを含む各種データが格納される。
図2を参照して、指紋撮像部101は撮像面201、複数のセンサ電極202、センサ回路203、ゲイン制御端子214を有する増幅器204、CPU103からゲインコントロール信号205が与えられる可変抵抗器206およびA/D(analog/digital)変換器207を備える。撮像面201の主面(外部に露出している面)には撮像対象となる指が置かれる。複数のセンサ電極202は、撮像面201の主面とは反対面に配置されている。センサ回路203の構成は後述する。
増幅器204は、センサ回路203から出力される画像信号を示す電圧信号を入力して、ゲイン制御端子214の電圧レベルに応じて増幅して、出力する。
可変抵抗器206は定電圧源VCCを接続し、ゲイン制御端子214には定電圧源VCCからの電圧が可変抵抗器206を介して供給される。可変抵抗器206は、抵抗と可動片210を有し、可動片210は、与えられるゲインコントロール信号205の信号レベルに応じて抵抗上を移動する。抵抗における可動片210の位置により可変抵抗器206の抵抗値が変化するので、定電圧源VCCからゲイン制御端子214に供給される電圧レベルは、すなわち増幅器204のゲインレベルは、CPU103によりゲインコントロール信号205が操作されることにより、可変に調整される。
増幅器204はゲインレベルが可変調整されるので、増幅器204に入力する電圧信号の直流成分レベル(画像の輝度信号レベル)をゲインレベルに従い上昇・下降(明るく・暗く)させて出力する。これは、「指紋画像の各画素の輝度を変化させる」ことを意味する。
A/D変換器207は、増幅器204から出力された画像信号を入力してデジタルデータ、すなわち輝度レベルに基づくバイナリデータに変換して、画像データ208としてCPU103に出力する。A/D変換器207より出力されたデジタルデータは指紋画像の各画素の輝度レベルを示すデータである。このように、指紋撮像部101では、グレースケールの画像を撮像することができる。CPU103は入力した画像データ208に基づきゲインコントロール信号205のレベルを設定して、レベル設定されたゲインコントロール信号205を出力する。
図3には、撮像対象の指301が撮像面201の主面上に置かれた状態の複数のセンサ電極202の周辺が模式的に示される。指301を撮像面201の主面上に置いた場合、各センサ電極202と指301の間にコンデンサ302が形成される。このとき、指301の撮像面201の主面に置かれた指紋の凸凹により、指301と各センサ電極202との間の距離は異なるため、形成される各コンデンサ302の容量は異なる。センサ回路203は、各コンデンサ302の容量の違いを電極202の出力電圧レベルに基づき検知し、その違いを示す電圧信号に変換して増幅器204に出力する。このように、センサ回路203から出力される電圧信号は、撮像面201の主面に置かれた指紋の凸凹の状態を示す画像に対応の信号となす。図3は、静電容量型のセンサであり、センサ回路203には、例えば、「指紋センサー携帯機器への搭載が本格化」中の図4(EDN9月号、http://www.ednjapan.com/edn_j/ 2002/09/cover0209.html)等を適用することができる。
CPU103が、入力した画像データ208についてメインプログラム108に従い実行する指紋の照合処理では、指紋線の形状に基づき照合が行なわれる。そのため、指紋線が認識できない、言い換えると指紋の画像データ208に基づき、指紋の山部と谷部が区別できない場合には、照合処理に失敗する。よって、正当な登録者の指紋画像であってとしても、その輝度が高いまたは低いの一方に偏っている場合には、指紋の山部と谷部を区別することはできないので照合処理に失敗する。これを防止するために、増幅器204のゲインレベルが調整される。一般的に、乾燥肌の人物の指紋が撮像された場合は、指紋画像の画素の輝度は高い(画像が白くなる)ためにゲインを低くして輝度を下げる(画像をより黒くする)ように制御し、逆に脂性の人物の指紋が撮像された場合には、輝度は低い(画像が黒くなる)ため、ゲインを高くして輝度を上げる(画像をより白くする)ように制御する。これにより指紋画像中の各画素の輝度が高いまたは低いの一方に偏らない指紋画像による画像データ208を出力することができる。
図2では、指紋撮像部101に静電容量型センサを用いたが、これに代替して、図4の圧電センサまたは図5の光学センサなどを適用することもできる。図4の圧電センサを用いた指紋撮像部101は、撮像面401、複数の圧電センサ電極402、センサ回路403、ゲイン制御端子408を有する増幅器404、ゲインコントロール信号205が与えられる可変抵抗器406、およびA/D変換器407を備える。
撮像面401の外部に露出する主面上には撮像対象となる指が置かれる。主面とは反対の面には複数の圧電センサ電極402が配置される。圧電センサ電極402とセンサ回路403の構成と機能については、特開平5−61966号公報に詳細が示される。
増幅器404は、センサ回路403から出力される画像信号を示す電圧信号を入力して、ゲイン制御端子408の電圧レベルに応じて増幅して、出力する。
可変抵抗器406は定電圧源VCCを接続し、ゲイン制御端子408には定電圧源VCCからの電圧が可変抵抗器406を介して供給される。可変抵抗器406は、抵抗と可動片410を有し、可動片410は、CPU103から与えられるゲインコントロール信号205の信号レベルに応じて抵抗上を移動する。抵抗における可動片410の位置により可変抵抗器406の抵抗値が変化するので、定電圧源VCCからゲイン制御端子408に供給される電圧レベルは、すなわち増幅器404のゲインレベルは、CPU103によりゲインコントロール信号205が操作されることにより、可変に調整される。
A/D変換器407は、増幅器404から出力された画像信号を入力して、デジタルデータに変換して画像データ208としてCPU103に出力する。CPU103は入力した画像データ208に基づきゲインコントロール信号205のレベルを設定して、レベル設定されたゲインコントロール信号205を出力する。
圧電センサ電極402は、撮像面401に置かれた物体から加えられる圧力を検知し、センサ回路403は、圧電センサ電極402で検知された圧力を電圧信号に変換して出力する。センサ回路403より出力される画像信号である電圧信号は、増幅器404で増幅された後に、A/D変換器407により、デジタルデータに変換される。A/D変換器407から出力されるデジタルデータは指紋画像の各画素の輝度を示す。指紋の山部と谷部では、撮像面401を押す圧力は異なるので、A/D変換器407の出力するデジタルデータも山部と谷部では異なる。よって、指紋の山部と谷部とに相当する部分の画素の輝度も異なる。
さて、撮像面401を押す圧力は個人差があるため、撮像して得られる指紋画像の輝度にも個人差が生じて、指紋画像の輝度が高いまたは低いの一方に偏る場合が生じる。その場合には、正当な登録者であっても指紋の山部と谷部を区別できないために照合処理に失敗する。そこで、図4の構成においても、図2の静電容量型の指紋撮像部で述べたように、CPU103は、増幅器404のゲインレベルをゲインコントロール信号205により操作し、輝度が高いまたは低いに偏らない画像データ208が出力されるように制御する。
次に、図5を参照して光学式センサを用いた指紋撮像部101について説明する。光学式センサを用いた指紋撮像部の構成は、特開平11−309133号公報に詳細が示されているので、ここでは説明を簡単にする。図5では、指紋撮像時の照明用の光源の光量を調節することにより適切な指紋画像を得る構成が示される。
図5を参照して、光学式センサを用いた指紋撮像部101は、撮像対象となる指が置かれる撮像面501を有するプリズム500、指紋撮像のためのCCD(charge coupled device)カメラ502、LED(light emitting diode)503、および画質調整パラメータを示す光量コントロール信号505が与えられる可変抵抗器507を備える。プリズム500にはLED503から光が出射されるので、出射した光はプリズム500内に入射して撮像面501に置かれた指に照射される。
CCDカメラ502は、LED503の出射光を撮影用の照明光として利用して撮像面501に置かれた指の指紋を撮像して、指紋画像に対応のデジタルデータである画像データ208を、CPU103に出力する。CPU103は入力した画像データ208に基づき光量調節信号505を出力する。CCDカメラ502による撮像動作はCPU103により制御される。
可変抵抗器506は定電圧源VCCを接続し、LED503の入力端子510には定電圧源VCCからの電圧が可変抵抗器506を介して供給される。可変抵抗器506は、抵抗と可動片511を有し、可動片511は、与えられる光量調節信号505の信号レベルに応じて抵抗上を移動する。抵抗における可動片511の位置により可変抵抗器506の抵抗値が変化するので、定電圧源VCCから入力端子510を介してLED503に供給される電圧レベルは、すなわちLED503に供給される順方向の電流レベルは、CPU103により光量調節信号505が操作されることにより、可変に調整される。
LED503は供給される電流レベルが高いほど多量の光を発し、逆に電流レベルが低いほど発する光量は少なくなる。したがって、LED503の発光量は端子510の電圧レベルに応じた供給電流レベルにより、言換えると光量調節信号505に従い可変に調整される。
このように、CPU103はゲインコントロール信号205に代替して光量コントロール信号505を操作することにより、LED503の光量を、すなわち指紋撮像時の照明用光量を調整できるので、撮像して得られた指紋画像の各画素の輝度を調整できる。
このように図1の指紋撮像部101には、静電容量型、圧電センサ型および光センサ型のいずれも適用できるが、CCD(charge coupled device)による固体撮像素子を用いて、固体撮像素子から出力される画像に対応の電圧信号のゲインを可変調整するようにしてもよい。以下の実施の形態1〜3では、静電容量型の指紋撮像部101を用いた場合について述べる。
(実施の形態1)
本実施の形態は、個人が所有する携帯電話のようにある特定の1人の指紋についての認証処理が必要とされる機器に組込まれた指紋認証装置を説明する。
本実施の形態は、個人が所有する携帯電話のようにある特定の1人の指紋についての認証処理が必要とされる機器に組込まれた指紋認証装置を説明する。
図6には、実施の形態1に係る携帯電話器600の概観が示される。携帯電話器600は図1の指紋認証装置1のCPU103、不揮発性記憶部105およびメインメモリ106を内蔵する。通信I/F112の機能はアンテナ604を用いた無線通信に代替される。FD110またはCD−ROM111は、携帯電話器600に着脱自在の図示のないスティクメモリなどに代替される。携帯電話器600は表示部104に対応の液晶ディスプレイ601、入力部102に対応のテンキー602、および指紋撮像部101に対応の指紋撮像部603を備える。指紋撮像部603は撮像面を外部に露出していると想定する。
携帯電話器600では通話を開始するには指紋認証が必要であり、指紋認証が成功した後に通話が許可されるものとする。そのための処理手順を図7〜図9および図11のフローチャートに従い説明する。これらフローチャートは予めプログラムとしてメインメモリ106に格納されて、CPU103により読出されて実行される。
まず、携帯電話器600のユーザは、指紋登録処理および指紋認証処理のいずれを行なうかを指定する。すなわち、S802にて、ユーザは入力部102を操作して、指紋登録処理および指紋認証処理のうちいずれを行なうかの選択情報を入力する。S803にて、CPU103は、入力された選択情報を判別する。具体的には、選択情報が指紋登録処理の選択を指示していればS804にて指紋登録処理を、指紋認証処理の選択が指示されていれば、S805にて指紋認証処理を行なう。
次にS804にて行なわれる指紋登録処理の詳細な処理について図8のフローチャートを参照して説明する。なお、ユーザの指301は撮像面201に置かれており、指紋を撮像する場合には撮像面の全体は指により覆われていると想定する。
まず、CPU103は、S902にてゲインカウンタ114の値を初期化する。つまり、初期ゲインデータGAをメインメモリ106から読出し、読出した初期ゲインデータGAが示す値をゲインカウンタ114にセットする。CPU103は、ゲインコントロール信号205のレベルを、ゲインカウンタ114の値に相当するレベルに設定して、レベル設定されたゲインコントロール信号205を可変抵抗器206に出力する。したがって、可変抵抗器206の可動片210はゲインコントロール信号205に応じた位置に移動するので、増幅器204のゲインレベルは初期ゲインデータGAが指示するレベルとなる。
S903では、CPU103は指紋撮像部101に指示して指紋撮像処理を行なわせる。本処理の詳細は後述する。本処理が終了したときに、メインメモリ106には、撮像された指紋の画像データ208が一旦記憶される。
次に、S904では、CPU103は、メインメモリ106に格納された画像データ208を読出し、読出した画像データ208基づき、撮像して得られた画像の画質は照合処理のための所定条件に合致しているかの判定を行なう。説明を分かりやすくする為、指紋撮像部101で撮像された画像の諧調ビット数は1とする。すなわち、撮像された画像中には白画素と黒画素の2種類の画素のみが存在する。画質判定はS903で撮像されメインメモリ106に記憶されている画像データ208が示す画像中の黒画素数をCPU103が数えることにより行なう。黒画素の総数が画像全体の例えば75%以上を占める場合は、照合処理をするには画像が黒すぎると判断し、S905に移行する。
S905では、CPU103は、画像データ208の白画素の総数を増加させる(撮像画像の輝度レベルを上昇させる)よう処理する。つまり、増幅器204の現在のゲインレベルを1db増やすためにゲインカウンタ114の値を1カウントアップさせて、カウントアップ後のゲインカウンタ114の値を示すレベルをゲインコントロール信号205に設定して、レベル設定後のゲインコントロール信号205を可変抵抗器206に出力する。これにより、可動片210は与えられるゲインコントロール信号205により位置を移動させられる。この結果、増幅器204のゲイン端子214の電圧レベルは上昇して、増幅器204のゲインは1db増加する。その後、S903へ戻り指紋撮像を再び行なう。
一方、黒画素の総数が画像全体の25%未満の場合は、照合処理をするには画像が白すぎると判断し、S906に移行する。
S906では、CPU103は、画像データ208の黒画素の総数を増加させる(撮像画像の輝度レベルを下降させる)よう処理する。つまり、増幅器204の現在のゲインレベルを1db減らすためにゲインカウンタ114の値を1カウントダウンさせて、カウントダウン後のゲインカウンタ114の値を示すレベルをゲインコントロール信号205に設定して、レベル設定後のゲインコントロール信号205を可変抵抗器206に出力する。これにより、可動片210は与えられるゲインコントロール信号205により位置を移動させられる。この結果、増幅器204のゲイン端子214の電圧レベルは下降して、増幅器204のゲインは1db減少する。その後、S903へ戻り指紋撮像を再び行なう。
上記のいずれにもあたらない場合、即ちS904において、黒画素の総数が25%以上かつ75%未満の場合は、照合処理のための適切な輝度の指紋画像が撮像されたと判断し、S907へ移る。このように、黒画素の総数が25%以上かつ75%未満の場合は撮像して得られた画像の画質は照合処理のための所定条件に合致していると判定される。
S907において、CPU103は現在出力しているゲインコントロール信号205が示す増幅器204のゲインレベルデータを、すなわちゲインカウンタ114の現在値を読出し、そしてメインメモリ106の画像データ208を読出し、読出したこれらデータを、ゲインコントロールレベルデータ121および指紋画像データ122として含む登録指紋データ107を生成して、生成した登録指紋データ107を不揮発性記憶部105に格納する。
S904の判定のためには、75%以上、25〜75%、25%未満との基準を設けたが、基準値はこれに限定されない。また、増幅器204のゲインレベルの調整幅は1dbとしているが、これに限定されない。
ここでは、増幅器204のゲインレベルを調整する、すなわちゲイン制御端子214の電圧レベルを調整するために、定電圧源VCCと可変抵抗器206の簡単な回路を追加しているに過ぎないから、低コストである。もし、A/D変換後の画像データ208について同様な調整をする場合には、画像データ処理に係るCPU103の負荷が大きくなり、照合を含む認証処理速度は低下するが、ここでは、増幅器204のゲインレベル調整としたので、そのような不都合は回避できる。
また、画質に応じて調整量を決定できる、すなわち1dbづつ増加させたり、または減少させたりできるので、速やかに適正な画質に移行させることができる。
図10のとおり不揮発性記憶部105には、携帯電話器600の所有者のためのただひとつの登録指紋データ107が格納される。登録指紋データ107のゲインコントロールレベルデータ121は、登録指紋データ117の指紋画像データ122の指紋を撮像した場合の増幅器204のゲインレベルを指示する。後述の指紋認証処理では、ゲインコントロールレベルデータ121に基づき設定されたゲインコントロール信号205を用いて指紋撮像が行なわれる。
次に、S903で行なわれている指紋撮像処理について、図9のフローチャートを参照して説明する。
まず、S1402で撮像面201に指301が置かれ、各センサ電極202と指表面との間に各コンデンサ302が形成される。S1403でセンサ回路203は各センサ電極202と指表面との間に形成された各コンデンサ302の容量の違いを検知し、検知結果を電圧信号に変換する。S1404でセンサ回路203から出力される電圧信号は増幅器204により増幅される。S1404で増幅された電圧信号は、S1405でA/D変換器207によりデジタルデータである画像データ208に変換されて出力される。以上により撮像により出力された画像データ208はCPU103を経由してメインメモリ106に格納される。
次にS805にて行なわれる指紋認証処理の詳細な処理について、図11のフローチャートを参照して説明する。不揮発性記憶部105には予め、携帯電話器600の正当な所有者である登録者の登録指紋データ107が格納されていると想定する。
S1102にて、CPU103は不揮発性記憶部105から登録指紋データ107を読出しメインメモリ106に格納する。
次にS1103で、CPU103はメインメモリ106の登録指紋データ107に含まれるゲインコントロールレベルデータ121を読出し、読出したゲインコントロールレベルデータ121が指示するレベルをゲインコントロール信号205に設定して、レベル設定後のゲインコントロール信号205を可変抵抗器206に出力する。したがって、可動片210はゲインコントロール信号205に従い抵抗上を移動するので、増幅器204のゲインは登録指紋データ107の指紋画像データ122の撮像時のそれと同じとなるように設定される。
その後、CPU103は、S1104において図8のS903と同様に指紋撮像処理を行なう。指紋撮像処理が終了したときに、メインメモリ106には撮像して出力された画像データ208が記憶される。
次に、S1105にて、CPU103は、メインメモリ106から読出した今回の撮像による画像データ208とメインメモリ106から読出した登録指紋データ107中の指紋画像データ122とに基づき、2つの指紋画像データは同一の指紋のデータであるか否かを判定する照合処理を実行する。
照合処理には一般的な方法として、マニューシャマッチング法がある。マニューシャマッチング法は指紋画像から指紋の端点や分岐点(以下、マニューシャという)などを抽出し、登録された指紋画像中のマニューシャと、照合対象の指紋画像中に存在するマニューシャを照合する方法である。本方法については特開2001−243465に詳しく記述されている。なお、照合処理には他の方法が適用されてもよい。たとえば、特開平5−108805に詳しく記述されている、指紋の隆線方向による照合方法であってもよい。
S1106では、S1105の照合処理の結果をもとに処理の分岐が行なわれる。具体的には、S1105における照合処理により、照合した2つの指紋画像が同一の指紋ではないと判定された、つまり指紋認証処理に失敗した場合にはS1107に分岐する。一方、2つの指紋画像が同一の指紋であると判定された、つまり指紋認証処理に成功した場合には、S1108に分岐する。S1107では、指紋認証処理に失敗しているので“指紋認証処理失敗”と表示部104に表示する。S1108では、指紋認証処理に成功しているので携帯電話器600の通話機能の使用が許可されるので通話処理が開始される。
ここで、脂性の登録者の指紋画像データ122が登録された携帯電話器600に対し、乾燥肌の認証者の指紋の認証処理がなされた場合や、ゴムなどで偽造した認証者の指紋の認証処理が行なわれた場合を想定する。この場合の、指紋認証処理時には、ゴムなどで偽装した認証者の指紋の画像データ208と正当な登録者の指紋画像データ122とのパターンが同一であったとしても、S1103で脂性の登録者に適合するようにゲインコントロール信号205のレベルが設定されるので、S1104の指紋撮像処理では、偽装した指紋を撮像して出力された画像データ208からはマニューシャを抽出することはできない。そのため、S1105の照合処理による指紋認証処理は失敗する。よって、指紋認証装置1の他人受け入れ率は低下し、指紋認証装置1が搭載された携帯電話器600の使用に関するセキュリティは向上する。
(実施の形態2)
本実施の形態は、携帯電話器600とは異なり、図12のサーバコンピュータのように複数人物が共用する機器に、指紋認証装置1が搭載される場合を想定する。サーバコンピュータは複数人が共用するので、複数の登録者の指紋画像データが登録される。
本実施の形態は、携帯電話器600とは異なり、図12のサーバコンピュータのように複数人物が共用する機器に、指紋認証装置1が搭載される場合を想定する。サーバコンピュータは複数人が共用するので、複数の登録者の指紋画像データが登録される。
図12を参照してサーバコンピュータは、表示部104に対応の液晶ディスプレイ701、入力部102に対応のキーボード703、指紋撮像部101に対応の指紋撮像部704、およびサーバコンピュータ本体702を備える。指紋撮像部704は撮像面201に対応の撮像面705を有する。サーバコンピュータ本体702には、図1のCPU103、不揮発性記憶部105、メインメモリ106、外部I/F109および通信I/F112を有する。
なお、サーバコンピュータではログインするには指紋認証が必要とされるように設定されており、指紋認証が成功した場合にのみログインが許可されるものと想定する。
本実施の形態2の不揮発性記憶部105には、図13に示されるように、サーバコンピュータにログインすることが予め許可された複数の登録者のそれぞれに対応の登録指紋データ117が格納される。各登録指紋データ117は、対応の登録者を一意に識別するためのID番号データ120、ゲインコントロールレベルデータ121および指紋画像データ122を有する。
本実施の形態2に係る全体の処理手順は図7で示したものと同様であるので、説明は略す。本実施の形態2に係る図7のS804の指紋登録処理の手順を、図14を参照して説明する。
図14のS1002〜S1006は図8のS902〜S906と同じである。S1007とS1008では、登録指紋データ117が作成されて不揮発性記憶部105に格納される。登録指紋データ117の作成時には、ID番号データ120には、その時点で不揮発性記憶部105に既に格納されている登録指紋データ117の数を示す値が設定される。図14の手順は不揮発性記憶部105に登録される登録指紋データ117の数だけ繰返して実行される。
指紋認証処理について図15の手順を参照して説明する。なお、使用者(登録者)は、自身に対応の登録指紋データ117のID番号データ120を予め認識していると想定する。
まず、CPU103は、S1202で使用者がキーボード703を操作して入力するID番号データを受理する。S1203でCPU103は、S1202で入力されたID番号データに一致するID番号データ120を有する登録指紋データ117を不揮発性記憶部105から読出してメインメモリ106に格納する。
S1204で、CPU103は、メインメモリ106の登録指紋データ117と、指紋撮像部704を介して入力した画像データ208とに基づき、S1204〜S1206の処理を実行する。S1204〜S1206の処理は、図11のS1103〜S1105の処理と同じである。
S1207では、S1206の照合処理の結果をもとに処理の分岐が行なわれる。S1206の照合処理に使用した2つの指紋画像データが同一の指紋でないという結果を示せば、指紋認証処理の失敗でありS1208に分岐する。一方、S1206の照合処理に使用した2つの指紋画像データが同一の指紋であるという結果を示すならば、指紋認証処理の成功でありS1209に分岐する。S1208では、指紋認証処理に失敗しているのでCPU103は、“指紋認証処理失敗”と液晶ディスプレイ701にメッセージを表示する。S1209では指紋認証処理に成功しているので、サーバコンピュータのログイン処理等が行なわれる。
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、脂性の登録者の指紋画像データが登録されたサーバコンピュータに対し、認証者がゴムなどで偽装した指紋の画像データを用いて指紋認証処理を行なわせた場合には、S1206の照合処理による指紋認証処理は失敗する。
また、サーバコンピュータに脂性の登録者と乾燥肌の登録者それぞれの登録指紋画像データ117が不揮発性記憶部105に格納されており、ID番号データ120が“1”の登録指紋データ117は脂性の登録者の指紋画像データ122を有し、ID番号データ120が“2”の登録指紋データ117は乾燥肌の登録者の指紋画像データ122を有すると想定する。この場合に、ID番号データ120として“2”が割当てされた使用者(登録者)の指紋認証処理を行なう場合に、当該使用者は、S1202でID番号として“1”を入力したとする。この場合、S1204では入力されたID番号(“1”)に基づきゲインコントロール信号205には脂性の指紋に適合するようなレベルが設定される。よって、S1205の指紋撮像処理で指紋を撮像しても適切なゲインレベルではないからマニューシャが抽出できる指紋画像データ208を取得することはできず、S1206の照合処理による指紋認証処理は失敗する。よって、指紋認証装置1の他人受け入れ率は低下し、指紋認証装置1が組込まれたサーバコンピュータのログインに関するセキュリティは向上する。
(実施の形態3)
本実施の形態3では、実施の形態2と同様に認証処理装置1が図12のサーバコンピュータに搭載された場合の指紋認証処理を述べる。本実施の形態3では、実施の形態2と異なり、指紋認証処理時にID番号データの入力は不要である。
本実施の形態3では、実施の形態2と同様に認証処理装置1が図12のサーバコンピュータに搭載された場合の指紋認証処理を述べる。本実施の形態3では、実施の形態2と異なり、指紋認証処理時にID番号データの入力は不要である。
本実施の形態3に係る全体の処理流れは実施の形態1の図7と同様である。本実施の形態3に係る指紋認証処理を図16の手順を参照して説明する。
本指紋認証処理では、不揮発性記憶部105には図13のように複数の登録者の登録指紋データ117が予め格納されていると想定する。
まず、S1302でCPU103はID番号データ120を指示するための一時変数Iに初期値として‘1’をセットする。次にS1303でCPU103は変数Iの値を示すID番号データ120を有する登録指紋データ117を不揮発性記憶部105より読出してメインメモリ106へ格納する。
S1304〜S1306で、CPU103は、メインメモリ106の登録指紋データ117と指紋撮像部101を介して入力した画像データ208とを用いた照合処理を行なう。この照合処理の手順は、S1103〜S1105と同様である。
S1307では、S1306における照合処理の結果をもとに処理の分岐が行なわれる。S1306の照合処理が、2つの指紋画像データが同一の指紋によるものではないという結果を示せば、S1308に分岐する。一方、2つの指紋画像データが同一の指紋によるものであるという結果を示せば、指紋認証処理に成功であるのでS1311に分岐する。 S1308に分岐した場合、不揮発性記憶部105の登録指紋データ117のうち未照合のものがあるかを確認する。つまり、S1308では現在の変数Iの値が、不揮発性記憶部105内の登録指紋データ117の総個数未満を示すならば、S1309へ分岐し、総個数以上を示すならば、S1310へ分岐する。
S1309へ分岐した場合は、不揮発性記憶部105には未照合の登録指紋データ117が存在するので、S1309においてCPU103は変数Iの値を1増やし、S1303へ戻り、以下、同様にして次の要録指紋データ117について指紋認証処理を続行する。S1310へ分岐した場合は、不揮発性記憶部105の登録指紋データ117すべてについて照合処理は済んでいるにもかかわらずS1307の判定は同一の指紋でないことを示すので、すなわちS1305で入力される認証者の指紋は不揮発性記憶部105の登録指紋データ117が示す指紋のいずれとも一致しないので、CPU103は“指紋認証処理失敗”のメッセージを液晶表示部701に表示する。また、S1311では指紋認証処理に成功しているので、サーバコンピュータのログイン処理等が行なわれる。
ここで、脂性の登録者の登録指紋データ117が不揮発性メモリ105に格納されているサーバコンピュータに対し、ゴムなどで指紋を偽装した認証者により指紋認証処理が行なわれた場合を想定する。この場合、指紋認証処理時には、S1304で脂性の指紋に適合するようなレベルにゲインコントロール信号205が設定される。よって、ゴムなどで指紋を偽装するなどした認証者の指紋画像データのパターンが登録者の指紋画像データと同一であったとしても、S1305の指紋撮像処理でマニューシャを抽出することができるような画像データ208を出力することはできず、S1306の照合処理が失敗する。
また、サーバコンピュータに脂性の登録者の登録指紋データ117と乾燥肌の登録者の登録指紋データ117が格納されている場合を想定する。そして、ID番号データ120が“1”の登録指紋データ117が脂性の登録者のデータを示し、ID番号データ120が“2”の登録指紋データ117が乾燥肌の登録者のデータを示すとする。このとき、ID番号データ120が“2”の登録者が指紋認証処理を行なったとする。この場合、まずS1304でID番号データ120が“1”の指紋に適合するように、即ち脂性の指紋の認証処理に適合するようゲインコントロール信号205のレベルが設定される。このとき、S1305の指紋撮像処理ではマニューシャを抽出できる画像データ208を得ることはできず、S1306の照合処理による指紋認証処理は失敗する。このとき、S1307からS1308、S1309へ分岐する。そして、S1303へ戻る。次に、S1304でID番号データ120が“2”の指紋に適合するように、即ち乾燥肌の指紋の認証処理に適合するようゲインコントロール信号205のレベルが設定される。このとき、S1305の指紋撮像処理でマニューシャを抽出できる画像データ208を取得できるので、S1306の照合処理による指紋認証処理に成功する。
以上のように、登録者は認証処理対象のID番号を入力しなくても、自身の指を撮像面に置くだけで、撮像による画像データ208と当該登録者に対応の登録指紋データ117の指紋画像データ122との照合処理がされて、指紋認証に成功する。
したがって、指紋認証装置1の他人受け入れ率は低下し、指紋認証装置1が搭載されたサーバコンピュータのログインに関するセキュリティは向上する。
(実施の形態4)
以上説明した処理機能は、プログラムで実現される。本実施の形態4では、このプログラムはコンピュータで読取可能な記録媒体に格納される。
以上説明した処理機能は、プログラムで実現される。本実施の形態4では、このプログラムはコンピュータで読取可能な記録媒体に格納される。
本実施の形態では、この記録媒体として、図1に示されている認証処理装置1で処理が行なわれるために必要なメモリ、たとえばメインメモリ106のようなそのものがプログラムメディアであってもよいし、また外部I/F109として図示のない磁気テープ装置およびCD−ROM装置などのプログラム読取装置が設けられ、そこに記憶媒体である磁気テープまたはCD−ROM111が挿入されることで読取可能なプログラムメディアであってもよい。いずれの場合においても、格納されているプログラムはCPU103がアクセスして実行させる構成であってもよいし、あるいはいずれの場合もプログラムが一旦読出されて、読出されたプログラムは、図1の装置の所定のプログラム記憶エリア、たとえばメインメモリ106のプログラム記憶エリアにロードされて、CPU103により読出されて実行される方式であってもよい。このロード用のプログラムは、予め当該認証処理装置1に格納されているものとする。
ここで、上述したプログラムメディアは認証処理装置1の本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープなどのテープ系、FD110やハードディスクなどの磁気ディスクやCD−ROM111/MO(Magnetic Optical Disc)/MD(Mini Disc)/DVD(Digital Versatile Disc)などの光ディスクのディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カードなどのカード系、あるいはマスクROM、EPROM(Erasable and Programmable ROM)、EEPROM(Electrically EPROM)、フラッシュROMなどによる半導体メモリを含めた固定的なプログラムを担持する媒体であってもよい。
また、本実施の形態においては、認証処理装置1はインターネットを含む通信ネットワーク113と通信I/F112を介して接続可能な構成が採用されているから、通信ネットワーク113からプログラムがダウンロードされるように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワーク113からプログラムがダウンロードされる場合には、ダウンロード用プログラムは予め当該認証処理装置1本体に格納しておくか、あるいは別の記録媒体から予め当該認証処理装置1の本体にインストールされるものであってもよい。
なお記録媒体に格納されている内容としてはプログラムに限定されず、データであってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 指紋認証装置、107,117 登録指紋データ、114 ゲインカウンタ、120 ID番号データ、121 ゲインコントロールレベルデータ、122 指紋画像データ、204 増幅器、205 ゲインコントロール信号、206 可変抵抗器、208 画像データ、210 可動片、214 ゲイン端子、GA 初期ゲインデータ。
Claims (12)
- 動作モードとして登録モードと認証モードとを有し、前記認証モードでは画像データどうしを照合して、照合結果に基づき認証処理する認証装置であって、
与えられるパラメータ値に従い、被写体を撮像して前記被写体の画像信号を出力する撮像部と、
前記撮像部から出力される前記画像信号を前記画像データに変換して出力する変換部と、
前記登録モードにおいて、前記変換部から出力された前記画像データに基づき、前記パラメータ値を決定するパラメータ決定部と、
前記パラメータ決定部により決定された前記パラメータ値と前記変換部から出力された前記画像データとが対応付けて格納される記憶部と、
前記認証モードにおいて、前記記憶部から前記パラメータ値を読出して前記撮像部に出力し、前記記憶部から読出した当該パラメータ値に対応の前記画像データと前記変換部から出力された前記画像データとを照合する照合制御部とを備える、認証装置。 - 前記パラメータ決定部は、
前記変換部から出力された前記画像データが示す画質レベルを、前記照合のための所定レベルに基づき判定する画質判定部と、
前記パラメータ値を調整して、調整後の前記パラメータ値を前記撮像部に出力するパラメータ調整部とを含み、
前記画質判定部により前記画質レベルが前記所定レベルに合致すると判定されるまで、前記撮像部からの前記画像信号の出力、前記変換部によるデータ変換、前記画質判定部による画質の判定、および前記パラメータ調整部による前記パラメータ値の調整が繰返されることを特徴とする、請求項1に記載の認証装置。 - 前記パラメータ調整部は、前記画質判定部の前記判定の結果に基づき前記パラメータ値の調整量を決定する、請求項2に記載の認証装置。
- 前記撮像部は、
前記画像信号により示される前記被写体の輝度を、与えられる前記パラメータ値に従い変更する輝度変更部を含む、請求項1に記載の認証装置。 - 前記輝度変更部は、
前記画像信号を入力して、当該画像信号の直流成分のレベルを、与えられる前記パラメータ値に従い変更する、請求項4に記載の認証装置。 - 前記輝度変更部は、
前記被写体を撮像するための照明光量を、与えられる前記パラメータ値に従い変更する、請求項4に記載の認証装置。 - 前記画像データはバイナリデータであり、
前記変換部は、
前記画像信号を入力して、入力した前記画像信号を、前記輝度に従いバイナリデータに変換することを特徴とする、請求項1に記載の認証装置。 - 前記画像データは、各画素が黒および白のいずれかに該当する前記バイナリデータであり、
前記所定レベルは、前記画像データの全画素に占める黒および白のいずれかの画素の割合で指示されることを特徴とする、請求項7に記載の認証装置。 - 前記被写体は指紋であることを特徴とする、請求項1に記載の認証装置。
- 動作モードとして登録モードと認証モードとを有し、前記認証モードでは画像データどうしを照合して、照合結果に基づき認証処理する認証装置における認証方法であって、
与えられるパラメータ値に従い、撮像部を用いて被写体を撮像して前記被写体の画像信号を出力する撮像ステップと、
前記撮像ステップにより出力される前記画像信号を前記画像データに変換して出力する変換ステップと、
前記登録モードにおいて、前記変換ステップにより出力された前記画像データに基づき、前記パラメータ値を決定するパラメータ決定ステップと、
前記パラメータ決定ステップにより決定された前記パラメータ値と前記変換ステップにより出力された前記画像データとをメモリに対応付けて格納する格納ステップと、
前記認証モードにおいて、前記メモリから前記パラメータ値を読出して前記撮像部に出力し、前記メモリから読出した当該パラメータ値に対応の前記画像データと前記変換ステップにより出力された前記画像データとを照合する照合制御ステップとを備える、認証方法。 - 請求項10に記載の前記認証方法をコンピュータに実行させるための認証プログラム。
- 請求項10に記載の前記認証方法をコンピュータに実行させるための認証プログラムを記録した機械読取り可能な記録媒体。
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