JP2008006146A - Fingerprint authentication method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、指紋によって個人を特定する指紋認証方法と装置、特に入力された指紋像が生体から得られたものであることを確認要素として組み入れた指紋認証方法と装置に関するものである。 The present invention relates to a fingerprint authentication method and apparatus for identifying an individual using a fingerprint, and more particularly to a fingerprint authentication method and apparatus that incorporates an input fingerprint image obtained from a living body as a confirmation element.
図2は、下記特許文献1に記載された従来の個人特定照合装置の構成図である。
この個人特定照合装置は、指紋認証に生体認証を付加したもので、図2(a)に示すように、個人を特定照合するための情報として指紋像を入力する指紋入力部1と、予めメモリに登録された指紋情報照合用データ2と、入力された指紋像を照合用データと照合して登録された指紋に該当するものがあるか否かを調べる指紋情報照合演算部3を有している。更に、この個人特定照合装置は、指紋をコピーした人工指や切断された指等による“なりすまし”を防止するために、入力された指紋像を有する指が生きた指であるか否かを判定するための生体検出部4と生体情報演算部5を有している。生体情報演算部5の判定結果は指紋情報照合演算部3に与えられ、指紋像の照合結果と生体情報の判定結果による総合結論が、照合結果出力部6から出力されるようになっている。
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional personal identification device described in Patent Document 1 below.
This personal identification collation apparatus is one in which biometric authentication is added to fingerprint authentication. As shown in FIG. 2A, a fingerprint input unit 1 for inputting a fingerprint image as information for specific collation with an individual, and a memory in advance And fingerprint information
生体検出部4は、図2(b)に示すように、指紋像を採取するためのプリズムのやや手前に設置された発光ダイオード等の光源と、受光用ホトダイオード等のセンサで構成されている。即ち、プリズムの面に指先の指紋面を押し当てたときに、指の第2関節の腹面が位置する場所に、光源とセンサが10〜14mmの間隔で並べられている。生体検出部4は、光源からパルス状の可視光〜遠赤外光を異なるレベルで2回出力し、被検体を通過・散乱してセンサに入射された光のレベル差を検出するものである。被検体を通過した光のレベル差は、被検体中の酸素濃度に関係しており、生体検出部4で検出されたレベル差は、生体情報演算部5に与えられ、平均値が求められて正確な酸素濃度が演算され、生体であるか否かの判定が行われるようになっている。
As shown in FIG. 2B, the living
しかしながら、前記個人特定照合装置では、指紋像の照合と生体情報の判定を独立した構成で行うようにしているので、装置が大型化・複雑化すると共に、“なりすまし”を完全に防止することが困難であった。 However, in the personal identification collation apparatus, the fingerprint image collation and the biometric information determination are performed independently, so that the apparatus becomes large and complicated, and “spoofing” can be completely prevented. It was difficult.
本発明は、生体認証を付加した誤判断のおそれが少ない指紋認証方法と指紋認証装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a fingerprint authentication method and a fingerprint authentication apparatus that are less likely to be erroneously determined by adding biometric authentication.
本発明の指紋認証方法は、白色光を認証対象の指先の表皮に照射し、該表皮からの散乱光の分布に基づいて指紋を抽出する指紋抽出処理と、波長の短い可視光を前記指先の真皮に照射し、該真皮からの散乱光の分布に基づいて内蔵指紋を抽出する内蔵指紋抽出処理と、前記指紋抽出処理で抽出した指紋を、前記内蔵指紋抽出処理で抽出した内蔵指紋で補完して指紋情報を生成する指紋情報生成処理と、近赤外光を前記指先の静脈に照射し、該静脈中の血液で散乱されて出力される光のスペクトル分布に基づいて生体反応の有無を判定する生体検出処理と、前記生体検出処理で生体反応が有ると判定されたときに、前記生成された指紋情報を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、該生体検出処理で生体反応が無いと判定されたときには、該生成された指紋情報を記憶する指紋照合処理とを行うことを特徴としている。 The fingerprint authentication method of the present invention irradiates the skin of the fingertip to be authenticated with white light, extracts the fingerprint based on the distribution of scattered light from the skin, and applies visible light having a short wavelength to the fingertip. A built-in fingerprint extraction process that irradiates the dermis and extracts a built-in fingerprint based on the distribution of scattered light from the dermis, and the fingerprint extracted by the fingerprint extraction process is complemented with the built-in fingerprint extracted by the built-in fingerprint extraction process. Fingerprint information generation processing for generating fingerprint information and irradiating the fingertip vein with the near-infrared light and determining the presence or absence of a biological reaction based on the spectral distribution of the light scattered and output by the blood in the vein And determining whether or not the generated fingerprint information matches with the pre-registered fingerprint information when it is determined that there is a biological reaction in the biological detection process and the biological detection process. Determined that there is no biological reaction in the detection process When being is characterized in that performing the fingerprint verification process for storing fingerprint information said generated.
本発明では、表皮からの散乱光に基づいて指紋を抽出する指紋抽出処理と、真皮からの散乱光に基づいて内蔵指紋を抽出する内蔵指紋抽出処理と、静脈中の血液で散乱された光のスペクトル分布に基づいて生体反応の有無を判定する生体検出処理を行い、生体反応が検出されたときには、抽出した指紋を内蔵指紋で補完して生成した指紋情報を予め登録された指紋情報と照合して指紋認証を行うようにしている。これにより、生体認証を付加した誤判断のおそれが少ない指紋認証が可能になるという効果がある。また、生体反応が無いと判定されたときには、生成された指紋情報を記憶するようにしているので、偽造された指紋の持ち主を割り出すために利用することができるという効果がある。 In the present invention, fingerprint extraction processing for extracting a fingerprint based on scattered light from the epidermis, built-in fingerprint extraction processing for extracting a built-in fingerprint based on scattered light from the dermis, and light scattered by blood in the veins Biological detection processing is performed to determine the presence or absence of a biological reaction based on the spectrum distribution. When a biological reaction is detected, fingerprint information generated by complementing the extracted fingerprint with a built-in fingerprint is compared with previously registered fingerprint information. Fingerprint authentication. Thereby, there is an effect that fingerprint authentication with less risk of erroneous determination with biometric authentication added becomes possible. Further, when it is determined that there is no biological reaction, since the generated fingerprint information is stored, there is an effect that it can be used to determine the owner of a forged fingerprint.
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。 The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description of the preferred embodiment is read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings are for explanation only, and do not limit the scope of the present invention.
図1は、本発明の実施例1を示す指紋認証装置の構成図である。
この指紋認証装置は、指紋認証機能に生体認証機能を付加したもので、装置基板10上に形成された光源11、フィルタ12、センサ13、処理部14及び記憶部15を有している。光源11は、認証対象の指20に照射する白色光を発生するもので、例えば、波長が400〜760nmの広帯域スペクトルを有する白色発光ダイオード等が用いられている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a fingerprint authentication device showing Embodiment 1 of the present invention.
This fingerprint authentication device is obtained by adding a biometric authentication function to the fingerprint authentication function, and includes a
フィルタ12は、光源11で発生した白色光から波長を選別して指20の表皮21、真皮22及び静脈23に照射するものである。このフィルタ12では、指紋が形成された指先の表皮21に照射するための白色光と、内蔵指紋が形成された指先の真皮22に照射するための波長の短い可視光(例えば、波長400nm程度の紫色の光)と、指内部の静脈23に照射するための波長760nm程度の近赤外光を選別して出力するようになっている。なお、内蔵指紋は、表皮21の指紋と同じ形状であるが、表皮の内側に形成されているため、表皮の指紋ほど明瞭に読み取ることができず、単独で指紋認証に用いることは困難である。従って、表皮に怪我や磨耗等がある場合に、指紋の欠損部分を補完するために用いられる。
The filter 12 selects a wavelength from white light generated by the
センサ13は、表皮21で散乱された白色光を受光して指紋を抽出すると共に、真皮22で散乱された波長の短い可視光を受光して内蔵指紋を抽出するものである。更に、センサ13は、静脈23中の血液で散乱された近赤外光のスペクトル分布を検出するようになっている。
The
処理部14は、センサ13で抽出された表皮21の指紋と真皮22の内蔵指紋を、予め登録された指紋と照合して指紋認証を行うと共に、このセンサ13で検出された近赤外光のスペクトル分布に基づいて生体認証を行うものである。また、処理部14は、生体認証ができなかった場合に、抽出した指紋情報を記憶部15に保存する機能を有している。
The
次に動作を説明する。
光源11で発生された白色光は、フィルタ12の素通し部を通して認証対象の指20の指先の表皮21に照射される。表皮21に当たった光は、凸部で反射され凹部で分散されて、その散乱光がセンサ13に入射される。センサ13では、入射された光の分布に基づいて表皮21の指紋が抽出される。
Next, the operation will be described.
The white light generated by the
また、光源11で発生された白色光から、フィルタ12で波長400nm程度の光が選別されて認証対象の指20の表皮21を通過して真皮22に照射される。真皮22に当たった光は、凸部で反射され凹部で分散されて、その散乱光がセンサ13に入射される。センサ13では、入射された光の分布に基づいて真皮22の内蔵指紋が抽出される。
Also, light having a wavelength of about 400 nm is selected from the white light generated by the
更に、光源11で発生された白色光から、フィルタ12で近赤外光が選別されて認証対象の指20の内部の静脈23に照射される。静脈23に当たった近赤外光は、この静脈内の血液で散乱され、その散乱光がセンサ13に入射される。センサ13では、入射された近赤外光のスペクトル分布に基づいて、血液中の酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの割合が検出される。
Further, near-infrared light is selected from the white light generated by the
処理部14では、センサ13で抽出された表皮21の指紋を主として用い、これをセンサ13で抽出された真皮22の内蔵指紋で補完することにより、指紋情報が生成される。そして、この生成された指紋情報が予め登録された人の指紋情報と照合され、本人であるか否かを判定する指紋認定が行われる。更に、処理部14では、センサ13で検出された酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの割合に基づいて、生体認証が行われる。生体認証の結果、生体ではないと判定されると、抽出された指紋情報が記憶部15に保存される。
The
以上のように、この実施例1の指紋認証装置は、次のような利点がある。
(1) 白色光を表皮21に照射して抽出した指紋と、波長の短い可視光(波長400nm程度の光)を真皮22に照射して抽出した内蔵指紋を用いて指紋認証を行うようにしているので、怪我等で表皮の指紋認証が困難な場合でも、本人の確認が可能である。
(2) 表皮21の指紋と内蔵指紋を用いているので、偽造した指紋を指先に貼り付けた場合でも、見破ることができる。
(3) 近赤外光を静脈23に照射して血液中の酸化ヘモグロビンの割合によって生体認証を行っているので、指紋をコピーした人工指や切断された指等による“なりすまし”を防止することができる。
(4) 生体認証されない場合に、抽出された指紋情報を記憶部15に保存しているので、偽造された指紋の持ち主を割り出すために利用することができる。
(5) 光源11、フィルタ12、センサ13、処理部14及び記憶部15を、装置基板10上で認証対象の指20の下側の一箇所に集中して形成しているので、装置のサイズが小型化され、省スペースを実現することができる。
As described above, the fingerprint authentication device according to the first embodiment has the following advantages.
(1) Fingerprint authentication is performed using a fingerprint extracted by irradiating the
(2) Since the fingerprint of the
(3) Since the biometric authentication is performed by irradiating the vein 23 with near-infrared light and the ratio of oxyhemoglobin in the blood, it is possible to prevent “spoofing” by an artificial finger copied from the fingerprint or a cut finger. Can do.
(4) Since the extracted fingerprint information is stored in the
(5) Since the
図3は、本発明の実施例2を示す指紋認証装置の構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
FIG. 3 is a configuration diagram of a fingerprint authentication
この実施例2では、光源11からフィルタ12を通過して指20の表皮21、真皮22及び静脈23に照射される光の経路が異なる他は、図1と同様の構成となっている。
The second embodiment has the same configuration as that of FIG. 1 except that the path of light irradiated from the
この指紋認証装置では、光源11で発生された白色光は、フィルタ12の素通し部を通して認証対象の指20の腹側から爪24の内側に照射され、この爪24で反射されて指先の表皮21を透過した光がセンサ13に入射される。センサ13では、入射された光の分布に基づいて表皮21の指紋が抽出される。
In this fingerprint authentication device, the white light generated by the
また、光源11で発生された白色光から、フィルタ12で波長400nm程度の光が選別されて認証対象の指20の爪24の内側に照射され、この爪24で反射されて指先の真皮22を透過した光がセンサ13に入射される。センサ13では、入射された光の分布に基づいて真皮22の内蔵指紋が抽出される。
Further, light having a wavelength of about 400 nm is selected from the white light generated by the
更に、光源11で発生された白色光から、フィルタ12で近赤外光が選別されて認証対象の指20の爪24の内側に照射され、この爪24で反射されて静脈23内の血液で散乱された光がセンサ13に入射される。センサ13では、入射された近赤外光のスペクトル分布に基づいて、血液中の酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの割合が検出される。その他の動作は実施例1と同様であり、同様の利点がある。
Further, near-infrared light is selected from the white light generated by the
10 装置基板
11 光源
12 フィルタ
13 センサ
14 処理部
15 記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
波長の短い可視光を前記指先の真皮に照射し、該真皮からの散乱光の分布に基づいて内蔵指紋を抽出する内蔵指紋抽出処理と、
前記指紋抽出処理で抽出した指紋を、前記内蔵指紋抽出処理で抽出した内蔵指紋で補完して指紋情報を生成する指紋情報生成処理と、
近赤外光を前記指先の静脈に照射し、該静脈中の血液で散乱されて出力される光のスペクトル分布に基づいて生体反応の有無を判定する生体検出処理と、
前記生体検出処理で生体反応が有ると判定されたときに、前記生成された指紋情報を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、該生体検出処理で生体反応が無いと判定されたときには、該生成された指紋情報を記憶する指紋照合処理とを、
行うことを特徴とする指紋認証方法。 A fingerprint extraction process that irradiates the skin of the fingertip of the authentication target with white light and extracts a fingerprint based on the distribution of scattered light from the skin,
A built-in fingerprint extraction process that irradiates the dermis of the fingertip with a short wavelength of visible light and extracts a built-in fingerprint based on the distribution of scattered light from the dermis;
Fingerprint information generation processing for generating fingerprint information by complementing the fingerprint extracted by the fingerprint extraction processing with the internal fingerprint extracted by the internal fingerprint extraction processing;
A living body detection process for irradiating the fingertip vein with near infrared light, and determining the presence or absence of a biological reaction based on the spectral distribution of the light scattered and output by the blood in the vein;
When it is determined in the biological detection process that there is a biological reaction, the generated fingerprint information is compared with fingerprint information registered in advance to determine whether or not they match, and the biological reaction is detected in the biological detection process. When it is determined that there is no fingerprint collation processing for storing the generated fingerprint information,
A fingerprint authentication method characterized by performing.
波長の短い可視光を前記指の腹側から爪に照射し、該爪で反射されて指先の真皮を透過した光の分布に基づいて内蔵指紋を抽出する内蔵指紋抽出処理と、
前記指紋抽出処理で抽出した指紋を、前記内蔵指紋抽出処理で抽出した内蔵指紋で補完して指紋情報を生成する指紋情報生成処理と、
近赤外光を前記指の腹側から爪に照射し、該爪で反射されて静脈中の血液を透過した光のスペクトル分布に基づいて生体反応の有無を判定する生体検出処理と、
前記生体検出処理で生体反応が有ると判定されたときに、前記生成された指紋情報を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、該生体検出処理で生体反応が無いと判定されたときには、該生成された指紋情報を記憶する指紋照合処理とを、
行うことを特徴とする指紋認証方法。 A fingerprint extraction process for irradiating the nail from the ventral side of the finger to be authenticated with white light and extracting the fingerprint based on the distribution of light reflected by the nail and transmitted through the epidermis of the fingertip;
A built-in fingerprint extraction process that irradiates the nail with visible light having a short wavelength from the ventral side of the finger and extracts a built-in fingerprint based on the distribution of light reflected by the nail and transmitted through the dermis of the fingertip;
Fingerprint information generation processing for generating fingerprint information by complementing the fingerprint extracted by the fingerprint extraction processing with the internal fingerprint extracted by the internal fingerprint extraction processing;
A biological detection process for irradiating the nail with near infrared light from the ventral side of the finger and determining the presence or absence of a biological reaction based on the spectral distribution of the light reflected by the nail and transmitted through the blood in the vein;
When it is determined in the biological detection process that there is a biological reaction, the generated fingerprint information is compared with fingerprint information registered in advance to determine whether or not they match, and the biological reaction is detected in the biological detection process. When it is determined that there is no fingerprint collation processing for storing the generated fingerprint information,
A fingerprint authentication method characterized by performing.
前記光源で発生された光から、白色光、波長の短い可視光及び近赤外光を選別して出力するフィルタと、
前記フィルタから出力されて認証対象の指の表皮で散乱された前記白色光の分布に基づいて指紋を抽出し、該フィルタから出力されて該認証対象の指の真皮で散乱された前記波長の短い可視光の分布に基づいて内蔵指紋を抽出し、該フィルタから出力されて該認証対象の指の静脈中の血液で散乱された前記近赤外光のスペクトル分布に基づいて生体反応の有無を検出するセンサと、
前記センサで抽出された指紋を該センサで抽出された内蔵指紋で補完して指紋情報を生成すると共に、該センサで生体反応が検出されたときには、該生成した指紋情報を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、該センサで生体反応が検出されないときには、該生成した指紋情報を記憶部に記憶する処理部とを、
備えたことを特徴とする指紋認証装置。 A light source that generates white light including visible light to near-infrared light;
A filter for selecting and outputting white light, visible light having a short wavelength, and near infrared light from the light generated by the light source;
A fingerprint is extracted based on the distribution of the white light output from the filter and scattered by the epidermis of the finger to be authenticated, and the short wavelength output from the filter and scattered by the dermis of the finger to be authenticated The internal fingerprint is extracted based on the distribution of visible light, and the presence or absence of a biological reaction is detected based on the spectral distribution of the near-infrared light output from the filter and scattered by the blood in the finger vein of the authentication target A sensor to
The fingerprint extracted by the sensor is complemented with the built-in fingerprint extracted by the sensor to generate fingerprint information. When a biological reaction is detected by the sensor, the generated fingerprint information is registered in advance as fingerprint information. And a processing unit that stores the generated fingerprint information in a storage unit when a biological reaction is not detected by the sensor,
A fingerprint authentication apparatus comprising:
前記光源で発生された光から、白色光、波長の短い可視光及び近赤外光を選別して出力するフィルタと、
前記フィルタから出力されて認証対象の指の爪で反射されて表皮を透過した前記白色光の分布に基づいて指紋を抽出し、該フィルタから出力されて該認証対象の指の爪で反射されて真皮を透過した前記波長の短い可視光の分布に基づいて内蔵指紋を抽出し、該フィルタから出力されて該認証対象の指の爪で反射されて静脈中の血液を透過した前記近赤外光のスペクトル分布に基づいて生体反応の有無を検出するセンサと、
前記センサで抽出された指紋を該センサで抽出された内蔵指紋で補完して指紋情報を生成すると共に、該センサで生体反応が検出されたときには、該生成した指紋情報を予め登録された指紋情報と照合して一致するか否かを判定し、該センサで生体反応が検出されないときには、該生成した指紋情報を記憶部に記憶する処理部とを、
備えたことを特徴とする指紋認証装置。 A light source that generates white light including visible light to near-infrared light;
A filter for selecting and outputting white light, visible light having a short wavelength, and near infrared light from the light generated by the light source;
A fingerprint is extracted based on the distribution of the white light output from the filter and reflected by the fingernail of the authentication target and transmitted through the epidermis, and output from the filter and reflected by the fingernail of the authentication target. The near-infrared light that extracts a built-in fingerprint based on the distribution of visible light having a short wavelength that has passed through the dermis, is output from the filter, is reflected by the fingernail of the authentication target, and passes through blood in the vein A sensor for detecting the presence or absence of a biological reaction based on the spectral distribution of
The fingerprint extracted by the sensor is complemented with the built-in fingerprint extracted by the sensor to generate fingerprint information. When a biological reaction is detected by the sensor, the generated fingerprint information is registered in advance as fingerprint information. And a processing unit that stores the generated fingerprint information in a storage unit when a biological reaction is not detected by the sensor,
A fingerprint authentication apparatus comprising:
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