JP2886575B2 - 指紋認識方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は指紋パターン認識、特に学習機能を有する
指紋認識方法及びその装置に関するものである。

従来の技術 指紋の指紋パターンを認識してその指紋パターンを記
憶し、その後入力された指紋の指紋パターンと比較して
一致したときに一致信号を発生する指紋認識装置は公知
である。

例えば、実開昭63−76964号公報には、照合すべき指
紋画像と登録された指紋画像とを照合する指紋照合装置
において、被照合指の指紋画像を表示するモニタを備え
ると共に、モニタ画面上に指置きガイドを描くようにし
た指紋照合装置が開示されている。また、特開昭63−14
9776号公報には指紋データの登録時に、指紋読取部で同
一の指について複数回の指紋読取りを行い、これら複数
回の読取りデータの１つを基本指紋データとして登録記
憶する指紋照合方式が開示されている。この指紋照合方
式では、他の読取りデータと基本指紋データとを比較し
て一致率を算出し、この一致率を登録記憶し、照合時に
指紋読取部で読取られた指紋と前記基本指紋データとを
比較して一致率を求め、この一致率が前記登録記憶され
た一致率に応じて定められる基準値以上であるか否かに
より指紋一致判定を行う。

発明が解決しようとする課題 ところで、従来の指紋認識装置では、光学的信号の指
紋パターンを多数のセグメントに分解して、各セグメン
トの２値化信号によりどの程度のセグメントが一致した
かにより、同一の指紋パターンであるかを認識してい
る。被験者が常に一定の押圧力又は一定の方向で指をプ
リズムに対して押圧することは困難である。従って、一
度指紋パターンをメモリに登録しても、登録した指紋パ
ターンとその後に入力した指紋パターンとの一致率が低
く、正しい認識結果を得るのに何度も指紋パターンを入
力しなければならない。

この点で、特開昭63−149776号公報に示される指紋照
合方式は最初に複数回指紋データを入力する操作が必要
となる。この際に登録記憶される指紋データは１つであ
り、登録された単一の指紋データのみに対して一致率を
比較するので、指紋照合精度を高めると、正しい指紋デ
ータを入力しても登録された指紋データと入力された指
紋データとが一致する回数が著しく減少する欠点があ
る。逆に、指紋照合精度を低めると、一致回数が増加す
るが、指紋データの誤認識も増加する。更に、成長する
子供の指は、短期間に大きく指紋パターンが変化するの
で、前記公報に開示された指紋照合方式では、成長する
子供の指紋を正確に認識できない欠点がある。

そこで、この発明は学習機能により既に記憶した一致
率の低い指紋パターンの代わりに一致率の高い新しい指
紋パターンを記憶することにより高い認識率が得られる
指紋認識方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 この発明による指紋認識方法は、指（５）の表面にお
いて反射する光ビーム（１）の最初の指紋パターンを受
信して登録スイッチ（９）が書き込みモードのときのみ
登録データメモリ（12）の複数の記憶エリア（13、14、
15）のいずれかの第１の登録エリア（ａ）に最初の指紋
パターンを記憶させる過程と、登録スイッチ（９）が読
出しモードのとき、指（５）の表面において反射する光
ビーム（１）の後続の指紋パターンを受信する過程と、
登録スイッチ（９）が読出しモードのとき、既に登録デ
ータメモリ（12）の記憶エリア（13、14、15）の少なく
とも１つに記憶された指紋パターンのセグメントと後続
の指紋パターンのセグメントとを比較して一定数以上の
セグメントが一致したときに一致信号を出力する過程
と、前記第１の登録エリア（ａ）に続く登録データメモ
リ（12）の第２の登録エリア（ｂ）に後続の指紋パター
ンのセグメントを記憶させる過程と、登録データメモリ
（12）に記憶された指紋パターンのセグメントと後続の
指紋パターンのセグメントとの一致率を演算する過程
と、登録スイッチ（９）が読出しモードのとき、指
（５）の表面において反射する光ビーム（１）の後続の
指紋パターンを受信して、既に登録データメモリ（12）
の記憶エリア（13、14、15）に記憶された指紋パターン
のセグメントと後続の指紋パターンのセグメントとを比
較して一定数以上のセグメントが一致したときに一致信
号を出力する過程と、登録スイッチ（９）が読出しモー
ドのとき、全ての登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に異な
る指紋パターンを記憶した後、既に登録データメモリ
（12）の登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に記憶された指
紋パターンのうち、一致率の低い指紋パターンに代え
て、登録データメモリ（12）内の後続の指紋パターンを
記憶する過程とを含む。

この発明による指紋認識方法の実施例では、再登録ス
イッチ（18）をオンにして登録データメモリ（12）の記
憶エリア（13、14、15）の１つに後続の指紋パターンを
記憶する過程を含んでもよい。登録スイッチ（９）が読
出しモードのとき、第１の登録エリア（ａ）内に記憶さ
れた指紋パターンを新たな指紋パターンに書き換えな
い。登録データメモリ（12）の各記憶エリア（13、14、
15）は、同一の指紋の異なる指紋パターンを記憶する少
なくとも４つの登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を含む。

この発明による指紋認識装置は、光源（２）と、指紋
を検出すべき指（５）を配置すると共に光源（２）から
光を受光するプリズム（４）と、指（５）の表面から反
射する光を受光する受光手段（７）と、受光手段（７）
の出力をＡ−Ｄ変換した後、２値化するコンバータ（8
a）と、同一の指（５）の表面から得られた指紋パター
ンを記憶する複数の登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を含
む登録データメモリ（12）と、書き込みモード又は読出
しモードに登録データメモリ（12）を切替え、書き込み
モード（9b）のときのみ、登録データメモリ（12）の第
１の登録エリア（ａ）に最初の指紋パターンを記憶する
登録スイッチ（９）と、読出しモード（9a）の登録スイ
ッチ（９）を通過する指紋パターンのセグメントと、登
録データメモリ（12）の記憶エリア（13、14、15）の少
なくとも１つに記憶された指紋パターンのセグメントと
を比較して、一定数以上のセグメントが一致したときに
一致信号を出力する照合判定部（10）と、照合判定部
（10）の一致信号に基づいて一致率を演算し、前記第１
の登録エリア（ａ）に続く登録データメモリ（12）の第
２の登録エリア（ｂ）に前記後続の指紋パターンを記憶
し、全ての登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に異なる指紋
パターンが記憶された後、登録スイッチ（９）が読出し
モードのとき、既に登録データメモリ（12）の登録エリ
ア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に記憶された指紋パターンのう
ち、一致率の低い指紋パターンに代えて、登録データメ
モリ（12）内に後続の指紋パターンを記憶する再登録エ
リア判定部（11）とを有する。

この発明による指紋認識装置の実施例では、コンバー
タ（8a）の出力を一時的に記憶し、照合判定部（10）に
指紋パターンのセグメントを出力する入力メモリ（８）
を有する。

作用 光源（２）から照射された光プリズム（４）を通り指
（５）の表面で反射した後、受光手段（７）により受光
される。指（５）の表面において反射する光ビームの指
紋パターンは受光手段（７）により受光され、光ビーム
の指紋パターンを構成する各セグメントが登録データメ
モリ（12）内に記憶される。受光手段（７）の出力はコ
ンバータ（8a）によりＡ−Ｄ変換され、BCD変換器（8
b）により２値化された後、入力メモリ（８）により一
時的に記憶される。このとき、登録スイッチ（９）が書
き込みモードにシフトされていると、登録データメモリ
（12）に記憶された指紋パターンは登録データメモリ
（12）の複数の記憶エリア（13、14、15）の第１登録エ
リア（ａ）に記憶され、その後、登録スイッチ（９）は
読出しモードに切替られる。従って、その後、受光手段
（７）で受光される指紋パターンは入力メモリ（８）に
記憶された後、照合判定部（10）は、登録スイッチ
（９）を介して入力メモリ（８）から送出される指紋パ
ターンのセグメントと記憶エリア（13、14、15）に記憶
された指紋パターンのセグメントとを比較して指紋パタ
ーンを構成する一定数以上のセグメントが一致したとき
に一致信号を発生する。これと同時に、後続の指紋パタ
ーンは第２登録エリア（ｂ、ｃ、ｄ）以降に記憶され
る。全ての登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に指紋パター
ンが記憶されると、再登録エリア判定部（11）は、照合
判定部（10）の一致信号に基づいてセグメントの一致率
を演算し、登録エリア（ｂ、ｃ、ｄ）に記憶された指紋
パターンのうちより低い一致率の指紋パターンに代えて
比較した指紋パターンを第１登録エリア（ａ）以外の登
録エリア（ｂ、ｃ、ｄ）に記憶させる。

実 施 例 以下、指紋錠に応用したこの発明による指紋認識方法
及びその装置の実施例を第１図〜第３図について説明す
る。

第１図に示すように、指紋認識装置は、光源２と、拡
散板３を介して光源２からの光ビーム１を受光するプリ
ズム４とを有する。プリズム４の上面には、指紋を検出
すべき指５が配置される。指５の表面から反射する光ビ
ーム１はレンズ６を介して受光手段としてのCCDカメラ
７により受光される。CCDカメラ７の出力はコンバータ
を構成するＡ−Ｄ変換器8aによりＡ−Ｄ変換された後、
BCD変換器8bにより２値化され、BCD変換器8bの出力は入
力メモリ８に記憶される。ここで、登録スイッチ９が接
点9b側に切替えられていると、入力メモリ８に記憶され
た指紋情報は登録データメモリ12に登録される。

登録データメモリ12は登録データメモリ＃１〜＃Ｎの
ｎ個の記憶エリア13、14、15を備えている。最初に登録
される指紋情報は登録データメモリ＃１の第１記憶エリ
アａに記憶される。登録データメモリの複数の記憶エリ
アの第１登録エリアａに記憶された後、登録スイッチ９
は接点9a側に切替られる。照合判定部10は登録データメ
モリ12及び登録スイッチ９を介して入力メモリ８に接続
される。また、入力スイッチ８の出力は再登録スイッチ
18を介して再登録エリア判定部11に接続される。再登録
スイッチ18はIC内のスイッチング素子で構成される。照
合判定部10の出力は指紋パターンが一致したときに、指
紋錠のロック機構及び再登録スイッチ18に送出する解錠
信号として一致信号を送出するOK表示部17と、指紋パタ
ーンが不一致のときに不一致信号を送出するNG表示部16
とに接続される。再登録エリア判定部11は登録データメ
モリ＃１〜＃Ｎの第２登録エリアｂ以降のエリアに接続
される。

上記の構成において、照合判定部10、再登録エリア判
定部11及び登録データメモリ12は第２図に示す動作シー
ケンスに基づいて作動される。

第２図において、スタートからステップ20に進み、画
像データ入力を行う。第１図に示すように、プリズム４
の上面に指５を置いて画像データの入力を行う。このた
め、光源２から照射された光ビーム１は拡散板３を通
り、プリズム４に入射する。プリズム４から出た光ビー
ム１は、指５の表面で反射した後、再びプリズム４内及
びレンズ６を通り、CCDカメラ７で受光される。受光さ
れた光ビーム１はＡ−Ｄ変換器8aによりＡ−Ｄ変換され
た後、BCD変換器8bにより２値化され、BCD変換器8bの出
力は入力メモリ８に記憶される。

次に、ステップ21に進み、登録モードか否か判断され
る。登録モードの場合には、登録スイッチ９が接点9bに
切替らている。従って、ステップ21においてYesの場合
にはステップ26に進み、登録データメモリ＃１の第１登
録エリアａへ入力された後、ステップ20に戻る。登録デ
ータメモリ＃１では第３図のＡに示すように第１登録エ
リアａに指紋情報が記憶される。詳細には図示しない
が、この指紋パターンは２値化された多数のセグメント
で構成される。

ステップ21において、登録モードではないとき、即ち
登録スイッチ９の接点が9aに切替られているとき、入力
メモリ８に入力された指紋パターンは照合判定部10にお
いて登録データメモリ12の全ての記憶エリア13、14、15
に記憶された指紋パターンと比較される（ステップ2
2）。入力メモリ８から照合判定部10に送出された指紋
パターンのセグメントは、照合判定部10において各記憶
エリア13、14、15に記憶された指紋パターンのセグメン
トと比較され、照合判定部10は指紋パターンを構成する
一定数以上のセグメントが一致したときに一致信号を発
生し、この一致信号はOK表示部17及び再登録スイッチ18
に送出される（ステップ23）。従って、再登録スイッチ
18がオンになる。しかし、ステップ22において、一定数
以上のセグメントが一致しないとき、照合判定部10はNG
表示部16に出力を送出して、ステップ20に戻る。ステッ
プ23においてOK表示部17が作動された後、後の指紋パタ
ーンは再登録スイッチ18及び再登録エリア判定部11を通
り、登録データメモリ＃１〜＃Ｎのうち、指紋パターン
の一致した第１登録エリアａの補助指紋データとして、
第１登録エリアａと同一系列である記憶エリア13、14、
15の１つ第２登録エリアｂに記憶される。ステップ24で
は、未登録の登録エリアを一致率零の登録エリアと判断
する。第２登録エリアｂに指紋パターンを登録した状態
を第３図Ｂに示す。再登録エリア判定部11では照合判定
部10の一致信号に基づいて再登録される指紋パターンの
一致率と、相当する登録エリアに記憶された指紋パター
ンを構成するセグメントとの一致率を常に演算しかつ記
憶している。

同様な方法において、第３登録エリアｃ及び第４登録
エリアｄにも更に後の指紋パターンが補助指紋データと
して登録される。第３登録エリアｃ及び第４登録エリア
ｄに指紋パターンを登録した状態を第３図Ｃ及びＤに示
す。このように、第２登録エリアｂ〜第４登録エリアｄ
に指紋情報が登録されると、第２登録エリアｂ〜第４登
録エリアｄに登録された全ての指紋パターンのセグメン
トと新たな指紋パターンのセグメントとが比較されるか
ら、一致率を向上することが可能となる。

第４登録エリアｄまで記憶され、更に新たな指紋パタ
ーンが入力されたときは、再登録エリア判定部11は、第
２登録エリアｂ〜第４登録エリアｄに記憶された指紋パ
ターンのうちより低い一致率の登録エリアを選択する
（ステップ24）。その後、再登録エリア判定部11は、既
に登録されている指紋パターンに代えて、新たな指紋パ
ターンを一致率の低い登録エリアに記憶させる（ステッ
プ25）。

上記の実施例では、同一の指の指紋を複数の指紋パタ
ーンとして記憶し、入力された１つの指紋パターンの比
較の際に、登録された正しい複数の指紋パターンと比較
すること、及び指紋パターンが一致した際により一致率
の高いセグメントを含む指紋パターンを一致率の低い指
紋パターンに代えて登録することが可能であるから、指
紋認識の際に照合精度を低下させることなく、一致率を
向上できる学習機能がある。また、短期間に大きく指紋
パターンが変化する成長する子供の指でも、正確に指紋
を認識することができる。

この発明の上記の実施例は種々の変更が可能である。
例えば、登録データメモリ内には任意の系列数の登録エ
リアを設けることができる。また、上記の実施例では、
この発明を指紋錠に応用する例を示したが、指紋錠以外
の他の出入管理装置にこの発明を応用できることは理解
されよう。

発明の効果 この発明では、既に記憶した一致率の低い指紋パター
ンの代わりに一致率の高い新しい指紋パターンを順次記
憶して、学習機能により高い認識率が得られる指紋認識
方法及びその装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による指紋認識装置の構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図の指紋認識装置の動作シーケン
スを示すフローチャート、第３図は第１図に示す登録デ
ータメモリの各登録エリアに記憶される指紋パターンの
順序を示す。 １……光ビーム、２……光源、４……プリズム、５……
指、７……CCDカメラ（受光手段）、８……入力メモ
リ、8a……Ａ−Ｄ変換器、8b……BCDコンバータ、９…
…登録スイッチ、10……照合判定部、11……再登録エリ
ア判定部、12……登録データメモリ、13〜15……記憶エ
リア、ａ、ｂ、ｃ、ｄ……登録エリア、

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】指（５）の表面において反射する光ビーム
   （１）の最初の指紋パターンを受信して登録スイッチ
   （９）が書き込みモードのときのみ登録データメモリ
   （12）の複数の記憶エリア（13、14、15）のいずれかの
   第１の登録エリア（ａ）に最初の指紋パターンを記憶さ
   せる過程と、 登録スイッチ（９）が読出しモードのとき、指（５）の
   表面において反射する光ビーム（１）の後続の指紋パタ
   ーンを受信する過程と、 登録スイッチ（９）が読出しモードのとき、既に登録デ
   ータメモリ（12）の記憶エリア（13、14、15）の少なく
   とも１つに記憶された指紋パターンのセグメントと後続
   の指紋パターンのセグメントとを比較して一定数以上の
   セグメントが一致したときに一致信号を出力する過程
   と、 前記第１の登録エリア（ａ）に続く登録データメモリ
   （12）の第２の登録エリア（ｂ）に後続の指紋パターン
   のセグメントを記憶させる過程と、 登録データメモリ（12）に記憶された指紋パターンのセ
   グメントと後続の指紋パターンのセグメントとの一致率
   を演算する過程と、 登録スイッチ（９）が読出しモードのとき、指（５）の
   表面において反射する光ビーム（１）の後続の指紋パタ
   ーンを受信して、既に登録データメモリ（12）の記憶エ
   リア（13、14、15）に記憶された指紋パターンのセグメ
   ントと後続の指紋パターンのセグメントとを比較して一
   定数以上のセグメントが一致したときに一致信号を出力
   する過程と、 登録スイッチ（９）が読出しモードのとき、全ての登録
   エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に異なる指紋パターンを記憶
   した後、既に登録データメモリ（12）の登録エリア
   （ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に記憶された指紋パターンのうち、
   一致率の低い指紋パターンに代えて、登録データメモリ
   （12）内の後続の指紋パターンを記憶する過程とを含む
   ことを特徴とする指紋認識方法。
2. 【請求項２】再登録スイッチ（18）をオンにして登録デ
   ータメモリ（12）の記憶エリア（13、14、15）の１つに
   後続の指紋パターンを記憶する過程を含む請求項１に記
   載の指紋認識方法。
3. 【請求項３】登録スイッチ（９）が読出しモードのと
   き、第１の登録エリア（ａ）内に記憶された指紋パター
   ンを新たな指紋パターンに書き換えない請求項１〜２の
   いずれかに記載の指紋認識方法。
4. 【請求項４】登録データメモリ（12）の各記憶エリア
   （13、14、15）は、同一の指紋の異なる指紋パターンを
   記憶する少なくとも４つの登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、
   ｄ）を含む請求項１〜３のいずれかに記載の指紋認識方
   法。
5. 【請求項５】光源（２）と、指紋を検出すべき指（５）
   を配置すると共に光源（２）から光を受光するプリズム
   （４）と、指（５）の表面から反射する光を受光する受
   光手段（７）と、受光手段（７）の出力をＡ−Ｄ変換し
   た後、２値化するコンバータ（8a）と、 同一の指（５）の表面から得られた指紋パターンを記憶
   する複数の登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を含む登録デ
   ータメモリ（12）と、 書き込みモード又は読出しモードに登録データメモリ
   （12）を切替え、書き込みモード（9b）のときのみ、登
   録データメモリ（12）の第１の登録エリア（ａ）に最初
   の指紋パターンを記憶する登録スイッチ（９）と、 読出しモード（9a）の登録スイッチ（９）を通過する指
   紋パターンのセグメントと、登録データメモリ（12）の
   記憶エリア（13、14、15）の少なくとも１つに記憶され
   た指紋パターンのセグメントとを比較して、一定数以上
   のセグメントが一致したときに一致信号を出力する照合
   判定部（10）と、 照合判定部（10）の一致信号に基づいて一致率を演算
   し、前記第１の登録エリア（ａ）に続く登録データメモ
   リ（12）の第２の登録エリア（ｂ）に前記後続の指紋パ
   ターンを記憶し、全ての登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）
   に異なる指紋パターンが記憶された後、登録スイッチ
   （９）が読出しモードのとき、既に登録データメモリ
   （12）の登録エリア（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に記憶された指
   紋パターンのうち、一致率の低い指紋パターンに代え
   て、登録データメモリ（12）内に後続の指紋パターンを
   記憶する再登録エリア判定部（11）とを有することを特
   徴とする指紋認識装置。
6. 【請求項６】コンバータ（8a）の出力を一時的に記憶
   し、照合判定部（10）に指紋パターンのセグメントを出
   力する入力メモリ（８）を有する請求項５に記載の指紋
   認識装置。