JP2017538225A - タッチセンサのデータを使用する指紋認証 - Google Patents
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Abstract
本発明は、タッチセンサおよび指紋センサを備える電子機器によって候補指紋を認証する方法に関する。本方法は、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも1つのタッチセンサ信号を取得するステップと、候補指紋の少なくとも1つの指紋画像を取得するステップと、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定するステップと、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、を含む。【選択図】図11
Description
本発明は、登録された指紋に対して候補指紋を認証するための機器および方法に関する。
セキュリティの強化および/またはユーザの利便性の向上を提供するために、様々なタイプの生体認証システムがますます用いられている。
特に、指紋検知システムは、例えば、そのスモールフォームファクタ、高性能、およびユーザ受容性(user acceptance)のために民生用電子機器において採用されている。
指紋検知システムが継続的に信用されるためには、利便性ならびにセキュリティの点から高性能を有する指紋検知システムを提供することが重要である。特に、偽造の指を使用して、肯定的な認証結果を得る試行を拒絶することができる指紋検知システムを提供することが望ましいであろう。
いわゆるスプーフィング防止手段を用いる様々な指紋検知システムが提案されている。
例えば、米国特許第2009/0316963号は、指検知領域およびコントローラを含む指紋センサを開示している。コントローラは、認証データと登録データとを位置合わせし、位置合わせされた登録データおよび認証データにおける対応する指特徴の対、および指特徴の空間的な位置に基づいてスプーフ試行の検出を行う。
しかしながら、それでもなお、特にスプーフィング試行を拒絶することに関して改善された性能を有する認証を提供することが望ましいであろう。
従来技術の上記および他の欠点を考慮して、本発明は、特にスプーフィング試行を拒絶することに関して改善された認証を提供することを目的とする。
したがって、本発明の第1の態様によると、電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、電子機器の第1の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、電子機器の第2の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、タッチセンサおよび指紋センサに接続された処理回路と、を備える電子機器によって、登録された指の登録された指紋に対して候補指の候補指紋を認証する方法であって、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも1つのタッチセンサ信号をタッチセンサから取得するステップと、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指紋の少なくとも1つの指紋画像を指紋センサから取得するステップと、処理回路によって、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、処理回路によって、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定するステップと、処理回路によって、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、を含む方法が提供される。
本発明の実施形態による方法のステップは、必ずしも特許請求の範囲に列挙された順番になっている必要はないことに留意されたい。
タッチセンサは、指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示すタッチセンサ信号を提供することができるいかなるセンサであってもよい。そのようなタッチセンサは、それ自体知られており、例えば、少なくともタッチセンサ上の指の存在および位置を検知するための容量性の、抵抗性の、熱的な、または光学的な方法を利用することができる。タッチセンサは、例えば、スマートフォンおよびタブレットのタッチディスプレイにおいて、ならびにラップトップコンピュータなどのトラックパッドにおいて広く用いられている。タッチセンサの能動回路は、指によって直接タッチされる必要はないが、タッチセンサは、ガラスカバーなどのなんらかの保護被膜を介して指タッチを検知することができることを理解されたい。タッチセンサの上に配置構成された保護カバーのサブ領域をタッチする指は、タッチセンサのサブ領域をタッチしていると考えられる。
指紋センサは、例えば、検知素子のアレイ内の各検知素子と指紋センサ表面にタッチする指表面との間の容量結合を示す大きさを検出する容量性指紋センサであってもよい。指紋の隆起部に対応する位置にある検知素子は、指紋の谷部に対応する位置にある検知素子よりも指に対してより強い容量結合を呈する。
しかしながら、本発明の様々な実施形態は、特定の指紋検知技術に限定されず、例えば、光学的な、熱的な、または圧電性の指紋センサなどに等しく適用可能である。
本発明は、タッチセンサも備える電子機器の指紋センサが、タッチセンサに十分に近く配置構成されている場合があり、指紋センサ上の指配置も、結果として実際上常に指がタッチセンサにタッチすることになり、タッチセンサ上の指タッチに関する情報を使用して、電子機器に含まれている指紋検知システムの認証性能を改善することができる、という認識に基づく。
指紋センサ上の指配置中に、指は、指紋センサ上で静止している。これは、いわゆるスワイプセンサタイプの指紋センサの場合のように、指が指紋センサを横切って横に移動するわけではないことを理解されるべきである。
一部の実施形態では、タッチセンサから取得されたタッチセンサ信号から導出された指からの情報を、登録された指に関する記憶された対応する情報と比較することができる。
他の実施形態では、記憶された対応する情報がない場合でさえ、認証試行に関連して得られた指に関する上述の情報を使用して認証性能を改善することができる。例えば、指の形状、弾性、および/または配向などに関する情報を補助認証要素として使用することができる。例えば、タッチセンサを使用して得られた指に関する情報が、(生きている指ではない可能性がある)候補指が極めて異常な形状を有することを示す場合、または候補指が指配置時に予想通りに変形しない場合は、(候補指紋に基づく)認証表現と記憶された登録表現との間のマッチングに対する要求事項を、より厳しくなるように設定することができる。
さらに、実施形態では、タッチセンサと指紋センサとの間の既知の位置関係と共に、タッチセンサ上の指タッチに関する情報を使用して、取得された部分的な指紋画像をユーザの指紋の対応する部分に少なくともおおよそ関連づけることができる。例えば、取得された部分的な指紋画像の指紋の一部分を、指座標系に関連づけることができる。
本発明の様々な実施形態によると、スプーフィング試行を拒絶する能力を含む認証性能を改善することができる。さらに、これは、取得された指紋画像の大規模な追加的な画像処理および分析なしに、一般に指紋センサよりもはるかに低い解像度を有するタッチセンサからの限られたデータ量を使用して実現することができる。
その上、本発明の様々な実施形態によって、例えば、タッチセンサから取得された指に関する情報を考慮した幾何学的に現実的な回転および/または平行移動に対して、認証表現を記憶された登録表現と単に照合させるようとすることで認証時間を低減させることができる。
様々な実施形態において、認証結果を判定するステップは、有利には、処理回路によって、少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証基準を決定するステップと、処理回路によって、認証表現を記憶された登録表現と比較するステップと、処理回路によって、比較および認証基準に基づいて認証結果を判定するステップと、を含むことができる。
指紋認証の当業者には明らかなように、認証基準は、結果として認証が成功するように、認証表現と記憶された登録表現との間のマッチングに対する要求に影響を及ぼすいかなる基準であってもよい。例えば、認証基準は、マッチングスコアを修正するために使用される要素であってもよく、または認証基準は、認証試行が成功したかどうかを判定するためにマッチングスコアと比較されることがあるしきい値スコアを修正するために使用される要素であってもよい。あるいは、または組合せにおいて、認証基準、および認証表現と記憶された登録表現との間の上述の比較は、認証試行が成功したと考えられるように、別々の所定の要求事項を満たす必要がある場合がある。
一部の実施形態では、候補指の少なくとも1つの特性を示す候補指データが少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて決定されてもよく、認証基準は、この候補指データに基づいて決定されてもよい。
タッチセンサ信号に基づいて決定することができる候補指の特性の例は、寸法と、寸法間の関係と、変形特性と、電気的特性と、発汗特性と、を含む。
例えば、タッチセンサ上で画像化されるような指の形状を使用することができる。その場合、認証基準は、最大の指幅などの単純なものから指先端部の曲率などのより複雑なものまでなどの、任意の適切な寸法特性または寸法特性の組合せに基づいてもよい。単純な寸法を測定することよりも複雑ではあるが、曲率のマッチングは、よく研究された分野であり、2Dにおいて低解像度の曲線を比較することは、複雑性の低い問題である。
上で説明したように、認証基準は、候補指のみに関する情報、または候補指および登録された指に関する記憶された情報に関する情報に基づいてもよい。後者の場合、登録指データ(特徴)は、登録中に抽出され、登録された指紋の上述の登録表現と共に、登録された指テンプレートに記憶されてもよい。認証に際して、候補指データ(特徴)を得るために同様の抽出が行われてもよい。次いで、比較を行うことができ、登録指データと候補指データとの間の類似度に基づいてスコアが決定されてもよい。
これらの特徴(登録された指データおよび候補指データ)は、それ自体では、指紋検証に必要な識別力を提供するには十分に唯一無二ではないが、指紋センサを使用して、それらの特徴を生体認証の方法と融合させることによって、小縮尺の特徴が偶然にも同じであったとしても、あまり似ていない指サイズによる試行を容易に拒絶することができるため、著しい利益をもたらすことができる。
実施形態では、記憶された登録された指データは、登録された指紋と登録された指との間の登録された位置関係の表示を含むことができ、候補指データを決定するステップは、候補指紋と候補指との間の候補位置関係を決定することをさらに含んでもよい。
詳細な指紋情報を指紋センサから取得された指紋画像から抽出する場合、タッチセンサ信号は、候補指紋と候補指との間の位置関係、すなわち、指紋センサからの詳細情報が指のどこにあるかの推定値を提供し、その推定値を指の座標系に固定することができる。
マッチング検証に際して、古典的な指紋認識アルゴリズムは、獲得されるスコアを与えるために、どのような指の回転および平行移動が必要かに関する情報を提供する。その場合、タッチセンサと共に使用される指紋センサに対して、指紋センサに基づく結果を、タッチセンサに基づく結果の推定値と相関させることができ、次に、この相関関係に基づいて指紋のマッチングスコアを調整することができる。例えば、手全体は、多かれ少なかれタッチセンサをカバーしなければならないが、タッチセンサが指先端部のみを検出するということを意味する回転において、詐欺師の試行が偶然にも一致する場合、このことは、マッチングスコアを減少させることを強く示している。
さらに、様々な実施形態において、指紋センサ上の候補指配置に対して、少なくとも1つのタッチセンサ信号を取得するステップは、候補指によってタッチされているタッチセンサの瞬間のサブ領域をそれぞれが示すタッチセンサ信号のシーケンスを取得することを含むことができ、認証基準がこのタッチセンサ信号のシーケンスに基づいてもよい。
本方法は、有利には、タッチセンサ信号のそれぞれに基づいて、候補指の少なくとも1つの瞬間の寸法の表示を決定し、結果として、候補指の寸法の候補シーケンスを示す候補指データが得られるステップをさらに含むことができ、認証基準がこの候補指データに基づいてもよい。
候補指に対して取得されたタッチセンサ信号のシーケンスを使用することによって、候補指の変形特性を評価することができ、スプーフィング試行を拒絶することができる。タッチセンサ信号のシーケンスを使用して得られる変形特性は、生きている指に対する所定のレンジと比較されてもよく、または登録されたテンプレートに含まれている、登録された指に対する対応する変形情報と比較されてもよい。
加えて、本発明の実施形態によると、少なくとも1つの指紋画像を取得するステップは、有利には、指紋画像のシーケンスを取得することを含んでもよく、認証結果がこの指紋画像のシーケンスにさらに基づいてもよい。
例えば、指紋画像のシーケンスは、候補指の発汗特性の表示を決定するために使用されてもよく、認証結果がこの発汗特性にさらに基づいてもよい。例えば、発汗特性は、上述の認証基準を決定するため使用されてもよい。
本発明の第2の態様によると、電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、電子機器の第1の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、電子機器の第2の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、を備える電子機器によって、ユーザの指の指紋を登録する方法であって、指紋センサ上の指配置のシーケンスにおけるそれぞれの指配置に対して、指紋の一部分の部分的な指紋画像を指紋センサから取得するステップと、指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示すタッチセンサ信号をタッチセンサから取得するステップと、取得された部分的な指紋画像に基づいて指紋の登録された指紋表現を決定するステップと、タッチセンサ信号に基づいて指の寸法特性を示す登録された指データを決定するステップと、登録された指紋表現および登録された指データを含む指紋テンプレートを形成するステップと、指紋テンプレートを指紋に対する識別子と共に保存し、それによって指紋を登録するステップと、を含む方法が提供される。
本発明のこの第2の態様による方法は、指紋センサ上の指配置のシーケンスにおける少なくとも1つの指配置に対して、指紋の一部分とタッチセンサ信号によって示されるサブ領域に基づく指との間の位置関係、および電子機器の第1の表面部分と第2の表面部分との間の位置関係を決定するステップをさらに含むことができる。
本発明のさらなる実施形態、および本発明のこの第2の態様によって得られる効果は、本発明の第1の態様に対して上記されたものと大部分は類似している。
本発明の第3の態様によると、電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであって、電子機器の第1の表面部分に対応する活性領域を有するタッチセンサと、電子機器の第2の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、メモリと、タッチセンサ、指紋センサ、およびメモリに接続された処理回路であって、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも1つのタッチセンサ信号をタッチセンサから取得し、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指紋の少なくとも1つの指紋画像を指紋センサから取得し、処理回路によって、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索し、処理回路によって、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定し、処理回路によって、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定する、ための処理回路と、を備える電子機器が提供される。
処理回路は、電子機器の他の機能も制御することができる1つまたはいくつかのプロセッサの形態で提供されてもよい。
上述の第1および第2の表面部分は、有利には、指紋センサ上の指の配置が、結果として、指の少なくとも一部分がほぼ必然的にタッチセンサもカバーすることになるように配置構成されていてもよい。その目的のために、指紋センサは、タッチセンサに実質的に直接隣接して配置構成されていても、またはタッチセンサに少なくとも部分的に取り囲まれていてもよい。実施形態では、タッチセンサの一部分は、例えば、タッチセンサの他の一部分よりもかなり高い解像度を有することによって、指紋センサとして機能するように構成されてもよい。
その上、第1および第2の表面部分は、指がタッチセンサならびに指紋センサ上に同時に配置されるのを容易にするように、(電子機器が実質的に平坦な面を有する場合)有利には、電子機器の同一面上にあってもよい。
本発明のさらなる実施形態、および本発明のこの第3の態様によって得られる効果は、本発明の第1および第2の態様に対して上記されたものと大部分は類似している。
要約すると、本発明は、タッチセンサおよび指紋センサを備える電子機器によって候補指紋を認証する方法に関する。本方法は、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも1つのタッチセンサ信号を取得するステップと、候補指紋の少なくとも1つの指紋画像を取得するステップと、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定するステップと、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、を含む。
ここで、本発明のこれらおよび他の態様について、本発明の例示的な実施形態を示す添付図面を参照してより詳細に記載する。
本詳細な記載において、本発明による方法および電子機器の様々な実施形態が、主に、携帯電話のタッチディスプレイに隣接して配置構成された実質的に正方形の指紋センサに関連して記載される。
これは、決して本発明の範囲を限定せず、本発明は、例えば、タブレット、コンピュータ、または時計などの他の電子機器を等しく含むことに留意されたい。さらに、指紋センサは、その他の任意の形状を有することができる。例えば、指紋センサは、細長い矩形として設けられてもよい。
図1は、認証試行に関連して例示的な候補指配置を概略的に示す。図1を参照すると、ここでは携帯電話1の形態の電子機器は、タッチディスプレイ2および指紋センサ3を備える。タッチディスプレイ2は、携帯電話1をタッチベース制御するためのタッチセンサおよびユーザインタフェースとして働くディスプレイを備える。
図1では、携帯電話1のユーザは、自分の指5を指紋センサ3上に置くことによって認証試行を行う。
本発明の実施形態の記載への前置きとして、図2は、認証に対する従来の手法を例示し、この手法では、候補指紋の指紋画像25から抽出された、ここでは特有の特徴M1、M2、M3、およびM4の形態で示される認証表現が、登録された指紋の記憶された登録表現9と比較される。
図2に概略的に例示されているように、認証表現M1〜M4は、回転させた後に、記憶された登録表現と照合させることができる。
特に、図1の電子機器1に含まれているような小さな指紋センサ3では、典型的には、小さな指紋センサ3にタッチしている指紋の一部分の指紋情報の他には、候補指5に関するさらなる情報は、得られない。
改善された認証性能を備える本発明の様々な実施形態について以下に記載する。
図3は、本発明の実施形態による電子機器のタッチセンサと指紋センサとの間の位置関係を概略的に例示する。
図3を参照すると、電子機器1は、電子機器1の第1の表面部分A1に対応する活性領域を有するタッチセンサを含むタッチディスプレイ2、および電子機器1の第2の表面部分A2に対応する活性領域を有する指紋センサ3を備える。タッチセンサ2の活性領域は、タッチセンサの表面上の指の存在を検出することができる領域であり、指紋センサ3の活性領域は、指紋の一部分を画像化するために使用することができる指紋センサ3の領域である。
図3の説明的な例では、第1の表面部分A1は、2つの座標、すなわち、左下コーナー(x1、y1)および右上コーナー(x2、y2)によって規定され、第2の表面部分A2は、2つの座標、すなわち左下コーナー(x3、y3)および右上コーナー(x4、y4)によって規定される。
第1のA1表面部分と第2のA2表面部分との間の既知の位置関係によって、第1の表面部分A1内の位置は、第2の表面部分A2内の位置と関連づけることができ、逆も成り立つ。
図4のブロック図を参照すると、図3の電子機器1は、指紋センサ3の他に、タッチセンサ11、ディスプレイ12、ここではマイクロプロセッサの形態の処理回路13、メモリ14、および電子機器1の様々な構成要素に電気エネルギーを提供するためのバッテリー15を備える。図4には示されていないが、電子機器は、用途に依存するさらなる構成要素を備えてもよい。例えば、電子機器1は、無線通信のための回路、音声通信のための回路、キーボードなどを備えてもよい。
さらに、処理回路は、図3では単一のマイクロプロセッサとして概略的に示されているが、この図は、簡略化された説明図であり、処理回路は、いくつかのプロセッサを備えることができることに留意されたい。例えば、処理回路は、指紋画像の取得および処理、テンプレート生成、ならびに/または認証のための専用の指紋プロセッサを備えることができる。その上、処理回路は、タッチセンサなどを制御するための専用のタッチセンサプロセッサを備えてもよい。
本発明の実施形態によると、候補指5によってタッチされているタッチセンサ11のサブ領域を示すタッチセンサ信号は、様々なやり方で認証の性能を改善するために使用される。
図5は、タッチセンサ11のサブ領域20と指紋センサ3によって得られた候補指紋25との間の位置関係を概略的に示す。図5では、指5によってタッチされているタッチセンサ11のサブ領域20、および候補指紋画像における画像化された指紋25が、図3を参照して上記されたような電子機器1の座標系に示されている。
本発明による登録方法の例示的な実施形態について、ここで、図3、図4、図5、図7、および図8a〜図8bの説明図と共に、図6の流れ図を参照して記載する。
登録方法の第1のステップ100では、指紋センサ3上のおよびタッチセンサ11上の指配置に関連して少なくとも1つのタッチセンサ信号が、処理回路13によってタッチセンサ11から取得される。ステップ101で、同じ指配置に関連して、部分的な指紋画像が、処理回路13によって指紋センサ3から取得される。
ステップ101、またはステップ100およびステップ101は、登録された指紋の登録表現9が、ステップ102で、部分的な指紋画像に基づいて形成され得るまで、新しい部分的な指紋画像を取得するために繰り返されてもよい。
続いて、ステップ103で、登録された指の少なくとも1つの特性を示す登録された指データが決定される。
図7を参照すると、そのような登録された指データは、指の形状、および/または登録された指紋と指5の特徴との間の位置関係を示すことができる。
図7では、(ここでは説明のために例示的な指紋パターンによって示されている)登録された指紋表現9および指5の輪郭40が、指5に対する座標系に配置構成されている。上記のように、登録された指紋表現9は、部分的な指紋画像のシーケンスによって形成される。指5の輪郭40(または他の幾何学的な表現)は、単一のタッチセンサ信号、または複数のタッチセンサ信号に基づいて形成されてもよい。例えば、1つのタッチセンサ信号が、指紋センサ3上のそれぞれの指配置に関連して取得されてもよい。
また、図7は、ステップ103で決定された、登録された指データの一部の説明的な例を概略的に示す。登録された指データは、例えば、指の幅「w」、指先端部の曲率「r」、ならびに登録された特徴M1、M2、M3、およびM4の、指5の座標系におけるそれぞれの位置(x’1、y’1)、(x’2、y’2)、(x’3、y’3)、および(x’4、y’4)を含むことができる。
図8a〜図8bを参照すると、登録された指データは、代わりまたは組合せにおいて、登録された指の変形を示すことができる。
図8aは、図8aの左側の第1の接触から図8aの右側の完全な接触までの、電子機器1の表面の指紋センサ3上の指配置を概略的に示す。
また、図8aで概略的に示されているように、タッチセンサ信号のシーケンスが取得され、このシーケンスにおけるそれぞれのタッチセンサ信号が候補指によってタッチされているサブ領域20を示す。
図8bは、第1のタッチから完全なタッチまでの時間にわたって増加する、タッチセンサによって見られるような指幅の推移の概略表示である。ここでは曲線42によって表わされているこの推移は、ステップ103で決定された、登録された指データを構成してもよく、またはそのような指データに含まれていてもよい。
最後に、ステップ104で、登録された指紋に対する指紋テンプレートが、ステップ102で決定された登録表現とステップ103で決定された、登録された指データとを組み合わせることによって形成される。
本発明による認証方法の例示的な実施形態について、ここで、図3、図4、図10、図11、および図12a〜図12bの説明図と共に、図9の流れ図を参照して記載する。
認証方法の第1のステップ200で、指紋センサ3上のおよびタッチセンサ11上の指配置に関連して少なくとも1つのンタッチセンサ信号が、処理回路13によってタッチセンサ11から取得される。ステップ201で、同じ指配置に関連して、部分的な指紋画像25が、処理回路13によって指紋センサ3から取得される。
その後のステップ202で、図10ならびに図11の特有の特徴M1、M2、M3、およびM4によって表わされる認証表現が決定される。
次のステップ203で、登録された指紋の登録表現を含む、記憶された指紋テンプレートがメモリから検索される。一部の実施形態では、記憶された指紋テンプレートは、指紋の他に、登録された指のさらなる特性を示す登録された指データをさらに含んでもよい。そのような指紋テンプレートの決定の仕方に関する例示的な方法が、登録された指データの有無にかかわらず上に記載された。
ステップ203で指紋テンプレートを検索した後に、認証方法は、次に進んで、ステップ204で認証基準を決定する。認証方法のステップは、図9の流れ図に示された順番で必ずしも行われる必要がないことに留意されたい。それどころか、認証基準は、例えば、記憶された指紋テンプレートが検索される前に、および/または認証表現が決定される前に決定されてもよい。
認証基準は、候補指紋パターンの他に、候補指に関する情報が認証結果に影響を及ぼすことができるように使用されてもよい。さらに上で説明したように、認証は、認証試行に関連して得られた情報、または登録された指の登録に関連して得られた記憶された情報と共に、認証試行に関連して得られた情報に基づいて判定されてもよい。
次のステップ205で、認証表現と登録表現は、認証基準を考慮して比較され、比較の結果がステップ206で評価され、結果として、認証試行の成功または失敗となる。
図10は、第1の認証試行を概略的に示し、抽出された特徴M1、M2、M3、およびM4(ここでは説明のために取得された指紋画像25で示されている)によって示される認証表現、ならびに候補指5の輪郭40が指5に対する座標系に配置構成されている。
候補指5の輪郭40(または他の幾何学的な表現)は、単一のタッチセンサ信号、または複数のタッチセンサ信号に基づいて形成されてもよい。
また、図10は、候補指データの一部の説明的な例を概略的に示す。候補指データは、例えば、指の幅w、指先端部の曲率r、ならびに取得された指紋画像25から抽出された特徴M1、M2、M3、およびM4の、指5の座標系におけるそれぞれの位置(x’1、y’1)、(x’2、y’2)、(x’3、y’3)、および(x’4、y’4)を含むことができる。
図10によって例示されている例示的な認証試行では、簡単にするため曲率半径「r」によってここでは示されている先端部の曲率は、実物の指に対する所定のレンジに基づいて候補指が実物の指ではなさそうだということを示すことができる。したがって、認証基準は、認証試行に対する要求を増大させて、それによって認証の成功の可能性を低減させるように決定されてもよい。
他の実施形態では、記憶された指テンプレートは、例えば、指の幅w、指先端部の曲率r、ならびに登録された特徴M1、M2、M3、およびM4の、指5の座標系におけるそれぞれの位置(x’1、y’1)、(x’2、y’2)、(x’3、y’3)、および(x’4、y’4)を示す登録された指情報を含むことができる。
次いで、認証基準は、記憶された登録された指情報と認証試行に関連して決定された対応する候補指情報と間の比較に基づいて決定されてもよい。図10に例示される認証試行の場合、図7の指テンプレートの説明図と比較すると、候補指特徴および登録された特徴は、指の座標系においてほぼ同一の位置に配置構成されているように見えるが、先端部の曲率は、実に全く異なっていることがわかる。したがって、認証基準は、認証が成功する可能性を著しく低減させるように決定されるべきである。
別の例示的な認証試行が図11に概略的に例示されている。図11と図7を比較すると、特有の特徴は、よく一致しているように見え、幅「w」によって表わされる指寸法、および先端部の曲率半径「r」は、似ているが、指5の座標系における特有の特徴の位置は、全く異なることがわかる。したがって、やはり、認証基準は、認証が成功する可能性を著しく低減させるように決定されるべきである。
本発明の登録方法の実施形態の記載に関連して上で説明したように、登録された指データは、登録された指の変形を示すことができる。このことが、図8a〜図8bで概略的に例示され、ここで、図8aは、図8aの左側の第1の接触から図8aの右側の完全な接触までの、電子機器1の表面の指紋センサ3上の指配置を概略的に示し、図8bは、第1のタッチから完全なタッチまでの時間にわたって増加する、タッチセンサによって見られるような指幅の推移の概略表示であり、曲線42によって表されている。
さらなる認証試行が、図12a〜図12bによって例示され、これらの図は、上記の図8a〜図8bに対応する。図12a〜図12bの認証試行は、例えば、ゼラチンから作られた薄い偽造の指45を使用して、電子機器1の指紋認証システムをだます試行である。偽造の指45は、最初に指紋センサ3上に配置され、次に、実物の指5を使用して、偽造の指45に圧力が印加される。第1のタッチから完全なタッチまでの時間にわたって増加する、タッチセンサによって見られるような指幅の、結果として生じる推移は、候補指の変形曲線47によって表わされている。
図12bで見てわかるように、偽造の指45を使用して認証試行に関連して得られる変形挙動は、記憶された変形曲線42によって示される変形挙動とは全く異なる。したがって、認証基準は、認証が成功する可能性を著しく低減させるように決定されるべきである。
ここまで、指紋センサ3がタッチセンサ11を備えるタッチディスプレイ2に密接に隣接して配置構成された、本発明の実施形態による電子機器1の実施形態について記載した。
この構成の一例が図9aの簡略化された概略断面図で示され、電子機器は、カバーガラス32、透明なタッチセンサ11、ディスプレイ12、および指紋センサ構成要素3を備えるように示されている。図9aで見てわかるように、タッチセンサは、例えば、LCDであってもよいディスプレイ12とカバーガラス32との間にはさまれ、指紋センサ構成要素は、カバーガラス32の開口部に配置構成され、指紋センサ3の上面33が、カバーガラス32の上面と実質的に同じ高さに配置構成されている。
図9bにおいて同様の断面図で示されている別の実施形態では、指紋センサ3は、むしろ、タッチセンサ11の一部として設けられている。タッチセンサ11の指紋センサ部分は、例えば、タッチセンサ11の残りの部分よりもかなり高い解像度を有することができる。
前述したように、電子機器は、携帯電話またはタブレットである必要はなく、タッチセンサがタッチディスプレイに含まれている必要はない。例えば、図10に概略的に例示されるように、電子機器1は、むしろ、ラップトップコンピュータの形態で提供されてもよく、タッチセンサは、コンピュータのトラックパッド35の形態で提供されてもよい。
当業者は、本発明が上記の好ましい実施形態に決して限定されないことを認識する。それどころか、多くの修正形態および変形形態が添付された特許請求の範囲の範囲内で可能である。
特許請求の範囲において、単語「備えている(comprising)」は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「1つの(a)」または「1つの(an)」は、複数を排除しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲で列挙された、いくつかの項目の機能を満たすことができる。ある手段が互いに異なる従属クレームで詳述されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないということを示していない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアの一部と共に、またはその一部として供給される光記憶媒体または固体の媒体などの、適切な媒体に記憶/分配されてもよいが、他の形態、例えば、インターネット、または他の有線もしくは無線通信システムを介して分配されてもよい。特許請求の範囲におけるいかなる引用符号も範囲を限定していると解釈されるべきでない。
Claims (17)
- 電子機器によって、登録された指の登録された指紋に対して候補指の候補指紋を認証する方法であって、前記電子機器が、
前記電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、前記電子機器の第1の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、
前記電子機器の第2の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、
前記タッチセンサおよび前記指紋センサに接続された処理回路と、
を備え、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの候補指配置中に、前記候補指によってタッチされている前記タッチセンサのサブ領域を示す少なくとも1つのタッチセンサ信号を前記タッチセンサから取得するステップと、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの前記候補指配置中に、前記候補指紋の少なくとも1つの指紋画像を前記指紋センサから取得するステップと、
前記処理回路によって、前記登録された指の前記登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、
前記処理回路によって、前記指紋画像に基づいて前記候補指紋の認証表現を決定するステップと、
前記処理回路によって、前記認証表現、前記記憶された登録表現、および前記少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、
を含む、方法。 - 前記認証結果を判定する前記ステップが、
前記処理回路によって、前記少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証基準を決定するステップと、
前記処理回路によって、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較するステップと、
前記処理回路によって、前記比較および前記認証基準に基づいて前記認証結果を判定するステップと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて前記候補指の少なくとも1つの特性を示す候補指データを決定するステップをさらに含み、
前記認証基準が前記候補指データに基づいて決定される、請求項2に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの特性が、
寸法と、
寸法間の関係と、
変形特性と、
電気的特性と、
発汗特性と、
を含む一組の特性から選択された少なくとも1つの特性を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記処理回路によって、前記登録された指の前記少なくとも1つの特性を示す記憶された登録された指データを検索するステップと、
前記認証基準が前記候補指データと前記記憶された登録された指データとの比較に基づいて決定される、ステップと、
をさらに含む、請求項3または4に記載の方法。 - 前記記憶された登録された指データが前記登録された指紋と前記登録された指との間の登録された位置関係の表示を含み、
前記候補指データを決定する前記ステップが前記候補指紋と前記候補指との間の候補位置関係を決定することをさらに含む、
請求項5に記載の方法。 - 前記指紋センサ上の前記候補指配置に対して、少なくとも1つのタッチセンサ信号を取得する前記ステップが、前記候補指によってタッチされている前記タッチセンサの瞬間のサブ領域をそれぞれが示すタッチセンサ信号のシーケンスを取得することを含み、
前記認証基準がタッチセンサ信号の前記シーケンスに基づく、
請求項2から6のいずれか一項に記載の方法。 - 前記タッチセンサ信号のそれぞれに基づいて、前記候補指の少なくとも1つの瞬間の寸法の表示を決定するステップであって、結果として、前記候補指の寸法の候補シーケンスを示す候補指データを決定するステップをさらに含み、
前記認証基準が前記候補指データに基づく、請求項7に記載の方法。 - 前記認証基準が前記候補寸法の表示のシーケンス範囲内で前記少なくとも1つの瞬間の寸法のある時間にわたる推移に基づく、請求項8に記載の方法。
- 前記処理回路によって、前記登録された指の寸法の登録されたシーケンスを示す記憶された登録された指データを検索するステップをさらに含み、
前記認証基準が前記候補指データと前記登録された指データとの比較に基づく、請求項8または9に記載の方法。 - 前記指紋センサ上の前記候補指配置に対して、少なくとも1つの指紋画像を取得する前記ステップが指紋画像のシーケンスを取得することを含み、
前記認証結果が指紋画像の前記シーケンスにさらに基づく、
請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。 - 指紋画像の前記シーケンスに基づいて前記候補指の発汗特性の表示を決定するステップをさらに含み、前記認証結果が前記発汗特性にさらに基づく、請求項11に記載の方法。
- 電子機器によって、ユーザの指の指紋を登録する方法であって、前記電子機器が、
前記電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、前記電子機器の第1の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、
前記電子機器の第2の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、
を備え、
前記方法が、
前記指紋センサ上の指配置のシーケンスにおけるそれぞれの指配置に対して、前記指紋の一部分の部分的な指紋画像を前記指紋センサから取得するステップと、
前記指によってタッチされている前記タッチセンサのサブ領域を示すタッチセンサ信号を前記タッチセンサから取得するステップと、
前記取得された部分的な指紋画像に基づいて前記指紋の登録された指紋表現を決定するステップと、
前記タッチセンサ信号に基づいて前記指の寸法特性を示す登録された指データを決定するステップと、
前記登録された指紋表現および前記登録された指データを含む指紋テンプレートを形成するステップと、
前記指紋テンプレートを前記指紋に対する識別子と共に保存し、それによって前記指紋を登録するステップと、
を含む、方法。 - 前記指紋センサ上の指配置の前記シーケンスにおける少なくとも1つの指配置に対して、前記指紋の前記一部分と前記タッチセンサ信号によって示される前記サブ領域に基づく前記指との間の位置関係、および前記電子機器の前記第1の表面部分と前記第2の表面部分との間の位置関係を決定する、ステップ
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 電子機器であって、
前記電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、前記電子機器の第1の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、
前記電子機器の第2の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、
メモリと、
前記タッチセンサ、前記指紋センサ、および前記メモリに接続された処理回路であり、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの候補指配置中に、前記候補指によってタッチされている前記タッチセンサのサブ領域を示す少なくとも1つのタッチセンサ信号を前記タッチセンサから取得し、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの前記候補指配置中に、前記候補指紋の少なくとも1つの指紋画像を前記指紋センサから取得し、
前記処理回路によって、前記登録された指の前記登録された指紋の記憶された登録表現を検索し、
前記処理回路によって、前記指紋画像に基づいて前記候補指紋の認証表現を決定し、
前記処理回路によって、前記認証表現、前記記憶された登録表現、および前記少なくとも1つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定する、
ための処理回路と、
を備える、電子機器。 - 前記タッチセンサがタッチディスプレイに含まれている、請求項15に記載の電子機器。
- 前記第2の表面部分が前記第1の表面部分に隣接している、請求項15または16に記載の電子機器。
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