JP3434756B2

JP3434756B2 - 指紋認証方法及び装置

Info

Publication number: JP3434756B2
Application number: JP34773899A
Authority: JP
Inventors: 正子佐藤
Original assignee: エヌイーシ−カスタムテクニカ株式会社
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2019-12-07
Also published as: JP2001167270A; US6731779B2; US20010002933A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋認証を行う指
紋認証方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】「指紋認証システム」は、この世に存在
する一人ひとりの指紋が異なる特性を有することを利用
し、この指紋を電子的に読み取って、予め登録された人
を特定するものである。

【０００３】現在、いろいろな分野で「セキュリティ」
の問題が取りざたされている。特に情報セキュリティ分
野における本人認証の方法の中で、最も有効、かつ確実
性が高いものとして指紋認証システムが注目されてい
る。そのシステムの多くは、指紋を読取り、判定するた
めの入力センサに指の指紋面を乗せると、事前に登録さ
れている本人である指紋紋章と一致することで確認す
る、というものである。

【０００４】この指紋画像入力装置及び指紋照合装置と
して、特開平１１−１９７１３５号公報に、簡易な操作
により再現性の高い指紋画像を取り込むため、載置位置
に配置した一対の電極間容量に基いて、載置位置への生
体による指の載置を一対の電極をパルス発信回路の一要
素として、発信周波数の変化により指の載置を検出し、
この指の載置により指紋画像の取り込みを開始すること
が記載されている。

【０００５】また、特開平５−１８９５４７号公報（特
許２８３３３１４号）には、登録用指紋画像を所定の領
域に分割してそれぞれ抽出した指紋の隆線又は谷線の方
向データに基づいて方向性フィルタ処理を施し補正した
登録用指紋画像から窓状に切り出した複数の照合用窓画
像と、照合対象指紋画像とをそれぞれ照合して本人確認
を行う指紋照合装置であって、前記登録用指紋画像から
抽出した方向データを登録した登録メモリと、該登録用
指紋画像と同一領域を持つ該照合対象指紋画像を前記所
定の領域に分割し、前記登録メモリに登録されている方
向データに基づき対応する各領域の方向性フィルタ処理
をそれぞれ行って該照合対象指紋画像内の指紋の橋およ
び亀裂を補正する補正手段とを設け、登録用指紋画像か
ら抽出した方向データを用いて照合対象指紋画像の補正
を行い、照合することが記載されている。

【０００６】また、特開平６−２８４５９号公報には、
登録されている指紋辞書と入力指紋のパターンマッチン
グを行って本人の確認を行う指紋照合装置について記載
されている。図７に同公報の構成を示して説明する。先
ず、辞書登録時に、指紋センサ６１で画像パターンとし
て読み取った指紋画像信号を２値化回路６２でデジタル
信号に変換し、特徴抽出部６３で指紋画像信号から画像
の特徴部分を抽出し、その本人確認に必要な一定数の特
徴パターン（主特徴パターン）を主特徴情報記憶部６４
に登録しておき、さらに予備の副特徴パターンを副特徴
情報記憶部６５に登録しておく。照合部６６は指紋入力
時に入力指紋画像と主特徴パターンとをパターンマッチ
ングで照合する。パターンマッチングは、入力指紋画像
上を所定の大きさの窓で順次スキャンしながら、窓から
読み取られたパターンと主特徴情報記憶部６４に格納さ
れている辞書パターン（主特徴パターン）との一致／不
一致を判定することにより行う。照合結果は順位更新部
６７に格納される。

【０００７】次に、指紋照合の結果、パターンが一致し
た数（合格特徴パターン数）が予め定めた基準値よりも
大きいかどうかで本人の確認を行う。本人と確認されな
い場合はもう一度指紋照合を行う。

【０００８】次に、本人であった場合には、副特徴情報
記憶部６５に格納されている残りの副特徴パターンと入
力指紋画像とを照合し、照合結果は順位更新部６７に格
納される。順位更新部６７に格納された一致／不一致の
合否情報を用いて利用順位を更新する。この利用順位に
応じて、次の入力指紋画像における照合を行うので、照
合速度が向上する。

【０００９】また、この特開平６−２８４５９号公報に
は、図７に示す照合部６６にタイマを設けた例が示され
ており、タイマは、指紋辞書登録時からクロックの係数
を開始する。そして、タイマ計数値が予め定められた一
定値に達したら、タイマから順位更新部６７に信号を送
る。順位更新部６７はこの信号を受けたら、副特徴情報
記録部６５に格納されている不要な特徴パターンを削除
する。この結果、主特徴情報記録部６４には一定時間経
過して本人を識別するに必要な信頼性の高い特徴パター
ンのみが残ることになり、以後の照合動作で照合速度を
速めることができるということが記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
システムでは、指紋を認識するために指紋入力センサに
乗せられた指から必要なデータ（有効ポイント）を一定
量収集（指紋キャプチャ）しなければならない。

【００１１】従って、この従来技術には、次のような問
題があった。

【００１２】第１の問題点は、従来技術には、指紋認証
装置の処理時間や簡易な認証を可能とする装置等につい
て、装置側の改善を主として論じており、指紋認証・確
認するこの時、指を乗せてからどのくらいの時間で、本
人であることを確認（認識）できるポイント数（有効ポ
イント数）に到達するのかは、被認証者には分からない
ことである。

【００１３】第２の問題点は、事前に登録されている本
人であることを確認完了した時点でしか、被認証者に知
らせていないことである。

【００１４】そこで、本発明は、指紋認証システムにお
いて、指紋認証中の確認のための信号処理時間に認識ポ
イント数を表示し、本人であることを確認中の処理中の
不安を解消することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、有効ポイントを
どの程度まで収集できていて、本人であることを確認
（認識）できるまであとどのぐらいかかるかを知らせ
る、視覚的なデジタル表示装置「インジケータ」で表示
することで、どの程度まで指紋認証に可能なポイント数
に達しているかを被認証者が視覚で捉えることができる
ようになる。

【００１６】本発明は、上記課題を解決するため、登録
指紋画像情報を記憶する手段と、指紋画像を読み取る指
紋センサと、前記指紋センサによって読み取られた指紋
画像と前記記憶手段に登録された指紋画像とを照合する
手段とを有する指紋認証装置において、前記指紋センサ
によって読み取られた指紋画像のデータ収集量を所定デ
ータ量を１ポイントとしてカウントする手段と、前記カ
ウント手段のカウント値に応じて、予め設定された指紋
認証が可能な有効ポイント数に対する前記カウント手段
のカウント値の割合いを、前記指紋センサによる指紋入
力処理の進捗状況として表示する手段とを備えたことを
特徴とする。

【００１７】また、本発明は、登録指紋画像情報を記憶
する手段と、指紋画像を読み取る指紋センサとを有し、
前記指紋センサによって読み取られた指紋画像と前記記
憶手段に登録された指紋画像とを照合することによって
指紋認証を行う指紋認証方法において、前記指紋センサ
によって読み取られた指紋画像のデータ収集量を所定デ
ータ量を１ポイントとしてカウントし、そのカウント値
に応じて、予め設定された指紋認証が可能な有効ポイン
ト数に対するカウント値の割合いを、前記指紋センサに
よる指紋入力処理の進捗状況として表示することを特徴
とする。

【００１８】

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２０】［第１の実施形態］（１）構成の説明図１は本発明のシステムの一実施形態のフローチャート
である。図１において、まず、指紋認証を開始する（１
０）。続いて、指紋を読み取り（１１）、読み取った指
紋が登録済みの指紋の中に有るか否かを判断し（１
２）、登録済みの指紋の中になければ、再度当該指紋を
読み取り（１１）、登録済みで有れば、指紋認証を終了
する（１３）。ここで、指紋認証が初めての場合には、
登録用の指紋を予め読み取って、登録する。また、登録
済みの指紋があったとしても、認証する該当指紋が一致
しなければ、エンドレスにステップ１１−１２を繰り返
すことになる。

【００２１】また、指紋認証機器の外観を、図３に示し
て説明する。図において、３１は表示部の液晶ＬＣＤデ
ィスプレイであり、３２はそのＬＣＤディスプレイ３１
の一部に表示された認証される指紋の紋章であり、３３
は認証ポイント数を０％−１００％で表示するインジケ
ータであり、３４はインジケータ３３中認証ポイントの
残りポイントを示す残りポインターであり、３５はイン
ジケータ３３中認証ポイントの有効ポイントを示す有効
ポインターであり、３６は認証用の指紋入力センサ部で
ある。

【００２２】また、インジケータを別な場所に設けた例
を、図４に示す。図４において、４０は指紋認証機器で
あり、液晶ＬＣＤディスプレイのない分小さくでき、４
１は指紋入力センサ部、４２はＬＥＤインジケータであ
る。

【００２３】図３及び図４に対して、図５に具体的な構
成図を示す。図５において、図７と同一のものは、同一
の符号で示している。

【００２４】なお、図５において、他の構成要素の動
作、特に登録時の動作及び主特徴情報記憶部６４と副特
徴情報記憶部６５へ格納される指紋画像情報は、図７で
説明した内容とほぼ同一である。

【００２５】上述したように、図１は既存の指紋認証機
器３０および４０（一般にＣＣＤや静電容量方式）によ
って、ある人の指紋を電子的に読み込み、その指紋が予
め登録されている指紋データと一致するかどうかを判定
するフローチャートである。

【００２６】また、指紋読み取り部（指紋入力センサ
ー）３６および４１は、この指紋認証機器３０および４
１によって電子的に指紋データを取り込む。次に、取り
込んだ指紋データが予め登録されている指紋データと一
致するかどうかを判定（１２）し、一致しない場合は、
再度の指紋データ入力を待ち、一致した場合は指紋認証
終了（１３）である。

【００２７】また、図２は、図１の指紋読み取り処理１
１の細部を表したフローチャートである。まず、既存の
指紋認証機器３０および４０によって指紋読み取りを開
始し（２０）、指紋データの取り込みレベルを監視し、
有効ポイント数に達するまで絶えず監視（２１）する。
指紋データの取り込みは、認証が可能なポイント数（有
効ポイント数）に達するまでの時間に個人差があり監視
が必要であり、この有効ポイント数に達するまでの監視
を続けてカウンターをカウントアップ（２２）する。

【００２８】図３は指紋認証機器の一実施形態であっ
て、指紋入力センサ３６によって読み込まれている指紋
データ３２（指紋のイメージ画像）を、カラー液晶表示
装置３１（ＬＣＤ）で表示し、同時に指紋データ３２が
有効ポイント数に達しているかどうかを、被認証者に視
覚的に知らせるために、インジケータ３３として表示す
る方式を備えたシステムである。既存の指紋認証機器
は、読み取りに数秒かかるのが一般的である。高額な指
紋認証システムは、高度に設計されたシステムにより高
速に処理され、指紋読み取りは極短時間に処理が完了す
るが、市場の低価格化に対応するために設計されたシス
テムでは、しばしば処理性能が相対的に低下しているの
が一般的である。

【００２９】本実施形態によるインジケータ３３は、有
効ポイント数３５に連動して指紋認証機器３０に一体化
されたＬＣＤ３１内に表示する。本実施形態によれば、
数ドット単位で１０分割されたインジケータ３３は、有
効ポイント数に達すると、全て赤色表示３５となり、有
効ポイント数に達するまでの途中は、段階的に黒色表示
３４から赤色表示３５に切り替わる。

【００３０】図４は、指紋認証機器４０の別の一実施形
態であって、図３にあるＬＣＤ３１が付いていない簡易
型である。これは指紋入力センサ４１とＬＥＤインジケ
ータ４２で構成され、被認証者が指の腹を指紋入力セン
サ４１に押し当てて指紋読み取りを行う際、指紋入力処
理中の進捗状態をＬＥＤインジケータ４２のＬＥＤの点
灯数で表す。本実施形態によれば、ＬＥＤインジケータ
４２は１０個のＬＥＤで構成されている。有効ポイント
数に達する時間をデジタル的にＬＥＤインジケータ４２
で表示するもので、指紋認証のための有効ポイント数が
低ければ、ＬＥＤインジケータ４２の点灯している数を
少なく、有効ポイントが高ければ、ＬＥＤインジケータ
４２の点灯している数を多くする。有効ポイント数に達
すれば、１０個のＬＥＤインジケータ全てを点灯させる
ことによって、被認証者に指紋読み取りが完了したこと
を知らせる。

【００３１】（２）動作の説明次に、図１乃至図５を参照して、本発明による実施形態
の全体動作について詳細に説明する。

【００３２】本発明の一実施形態によると、予め登録時
に指紋画像信号を主な指紋の特徴パターンを主特徴情報
記憶部６４に登録し、次に詳細な予備的な副特徴パター
ンを副特徴情報記憶部６５に登録しておく。

【００３３】その後、指紋照合時には、指紋センサ６１
によって照合指紋画像をライン毎に読み取って２値化回
路６２でデジタル信号に変換すると共に、順次照合部６
６に入力し、主特徴情報記憶部６４から照合指紋画像と
同一らしい登録指紋画像とを照合する。

【００３４】ここで、図３と図４における指紋認証機器
３０，４０における認証可能な有効ポイントは、有効画
素数90,000ピクセル（画素）中、31,500ピクセルであ
る。インジケータ３３，４２は、31,500ピクセルに到達
するまで有効ポイントがどの位足りないかを表示するも
のである。指紋認証機器３０，４０に指が載せられてい
ない場合は、インジケータはゼロ（全て滅灯）、31,500
ピクセルを超えると全て点灯する。従って、指紋を指紋
入力センサ３６，４１に乗せた人は、そのインジケータ
が順次点灯する表示数に応じて、現在どの程度読み込ま
れ、残りが何秒で済みそうだということが認識され、理
解できる状態となる。

【００３５】次に、図４と図５とにより、ＬＥＤインジ
ケータ４２の表示方法について記述する。図５におい
て、インジケータ４２と同等の表示部７０に表示する場
合、登録指紋画像の画素が90,000(300×300)ピクセルで
あったとすると、その３５％を１００％として表示部の
表示値に割り当てる。そうして、カウンタ部６９で、例
えば表示部７０に例えば「１０」の数字で表現するとす
ると、上記１００％が数字１０となるので、数字１当た
り90,000×0.35／10=3,150となり、数字１当たり毎のカ
ウントを行う。

【００３６】この際、数字の順増が妨げられている場合
には、指紋センサへの指の押圧不足かと疑って、再度指
紋センサへの押圧を加えてやり直し、指紋照合の結着を
早期に尽くすことが可能となる。

【００３７】図４においても、同様に、ＬＥＤインジケ
ータ４２のＬＥＤ１個あたりのキャプチャ数（データ収
集量）は、3,150ピクセルと設定し、計１０個の表示を
可能とする。ＬＥＤインジケータ４２はキャプチャした
有効ポイント数に応じてＬＥＤ表示個数を変化させる。
キャプチャ数が、3,150ピクセル以下の場合はゼロ（全
て滅灯）としている。キャプチャ数が、3,150ピクセル
を超えると、ＬＥＤを１個点灯させ、6,300ピクセルを
超えるとＬＥＤを２個点灯させ、9,450ピクセルを超え
るとＬＥＤを３個点灯させ、以下同様の方法で、ＬＥＤ
を点灯させる個数を増やし、31,500ピクセルを超えると
全てのＬＥＤを点灯させて、有効ポイント数に達したこ
とを被認証者に知らせるものである。

【００３８】また、液晶ディスプレイのＬＣＤ内のイン
ジケータ部分に表示する方法については、基本的な考え
方は前述のとおりである。本実施形態によれば、ＬＣＤ
内のインジケータ部分を縦１０ドット、横１００ドット
とし、横方向を１０分割して制御する。キャプチャ数
が、3,150ピクセル以下の場合は、ゼロとしインジケー
タ部分を全て黒色表示する。キャプチャ数が、3,150ピ
クセルを超えると１０分割した１個目を赤色表示させ、
6,300ピクセルを超えると２個目も赤色表示させ、9,450
ピクセルを超えると３個目も赤色表示させ、以下同様の
方法順次赤色表示させる個数を増やし、31,500ピクセル
を超えるとインジケータ部分を赤色表示させて有効ポイ
ント数に達したことを被認証者に知らせるものである。

【００３９】なお、本実施形態では、ＬＣＤ内のインジ
ケータ部分を縦１０ドット、横１００ドットとし１０分
割しているが、１００ドットを５０ドットとか２００ド
ットに設定したり、分割数を同様に変えることも可能で
ある。一方、本実施形態によるＬＥＤインジケータの場
合においても、ＬＥＤの数を増やしたり、減らしたりし
ても良い。

【００４０】この二つの実施形態ではキャプチャ状態に
合わせてＬＥＤの点灯数を順次増やしたりＬＣＤの場合
は赤色表示の数を増やしているが、キャプチャ状態に合
わせて該当する１個または２個程度を表示させることも
できる。

【００４１】また、本実施形態では、インジケータ表示
数とキャプチャ数を正数倍の関係で説明しているが、キ
ャプチャ数を自然対数等の指数的な条件としてインジケ
ータ表示数を割り当てることもできる。

【００４２】さらに、前述した実施形態では、ＬＣＤ内
のインジケータ部分を縦１０ドット、横１００ドットと
し、横方向を１０分割した単純な四角形の色を変えて視
覚表示しているが、本発明では四角形状に特定するもの
ではなく、キャプチャ状態の変化を知らせることが目的
なので、予め設定した丸形、菱形、三角などの単純形状
だけでなく、特殊な文字、図形、デザイン化されたキャ
ラクタを使っても良い。

【００４３】さらに、有効ポイント数が、31,500ピクセ
ルに達した時、公知の技術でビープ音や音声で知らせる
ことも有効な手段といえる。

【００４４】

【００４５】ちなみに、近年の一般の指紋認証時間は、
２〜３秒程度で完了するが、認証結果を待つという時間
は、人の間隔では十分に長い時間に感じるが、高速の認
証システムであっても、本発明の適用が好ましく、人に
優しい指紋認証装置として提供できる。

【００４６】［第２の実施形態］次に、本発明のシステ
ムの第２の実施形態について説明する。

【００４７】図６に本実施形態による指紋認証機器５０
は、薄型軽量の液晶パネルを用いたＬＣＤ５１と、ＬＣ
Ｄ５１の一部に表示しキャプチャした指紋のイメージ画
像５２と、指紋認証度合いをカウントダウンの数字で示
したデジタルタイマ５３と、認証用の指紋の紋章を読み
取る指紋入力センサ５４とから構成される。また、指紋
照合時の有効ポイントのカウントは図５に示す構成でも
よいし、他の方式でもよい。

【００４８】本発明の第２の実施形態によると、図６に
おける指紋認証機器５０は、前述した一実施形態と同様
に、認証可能な有効ポイントは、有効画素数90,000ピク
セル中31,500ピクセルと同じであるが、インジケータが
デジタル数字による表示５３（デジタルタイマー）とな
っている。デジタルタイマー５３は、31,500ピクセルに
到達するまで有効ポイントがどの位足りないかを表示す
るものである。指紋認証機器に指が載せられていない場
合、デジタルタイマーは“１０”を表示しており、31,5
00ピクセルを超えると“０”と表示する。

【００４９】次に、デジタルタイマーの表示方法につい
て記述する。

【００５０】デジタルタイマーは、キャプチャ数（デー
タ収集量）の単位を、3,150ピクセルと設定し、“１
０”から“０”までカウントダウンするようになってい
る。デジタルタイマーは、キャプチャした有効ポイント
数に応じてタイマー値を変化させる。キャプチャ数が、
3,150ピクセル以下の場合は“１０”を表示している。
3,150ピクセルを超えると“９”に、6,300ピクセルを超
えると“８”に、9,450ピクセルを超えると“７”に、
以下同様の方法でタイマー値をカウントダウンし、31,5
00ピクセルを超えると“０”を表示させて有効ポイント
数に達したことを被認証者に知らせるものである。

【００５１】上述した実施形態ではタイマー値を“１
０”から“０”までカウントダウンさせているが、その
最大／最小値はたとえば“５”から“０”などに自由に
設定できる。逆にタイマー値を“０”から“１０”まで
カウントアップさせる方法も同様の効果をもたらす。

【００５２】上記実施形態では、指紋認証時について説
明したが、指紋登録時にも予め定めた全登録ポイント数
から主特徴情報記憶部６４に格納される登録指紋画像の
ポイント数をカウントアップし、そのカウント数に応じ
た登録度合いを表示部に表示することも可能である。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、指紋入力センサに指を
乗せてからどのくらいの時間で本人であることを確認
（認識）できるポイント数（有効ポイント数）に到達す
るのかを視覚的に被認証者に知らせることができること
である。インジケータの点灯数あるいは色によって、指
紋入力がどの段階にあるかを感覚的に知らせることがで
きるし、これをカウントダウン方式あるいはカウントア
ップ方式でデジタル的に知らせることもできる。

【００５４】また、本発明では、事前に登録されている
本人であることを確認完了した時点のみならず、指紋入
力途上にあることも被認証者に知らせることができるこ
とである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の指紋認証装置の動作を説明するフロー
チャートである。

【図２】本発明の指紋認証装置の動作を説明するフロー
チャートである。

【図３】本発明の指紋認証装置の外観図である。

【図４】本発明の指紋認証装置の外観図である。

【図５】本発明の指紋認証装置の構成図である。

【図６】本発明の指紋認証装置の外観図である。

【図７】従来の指紋認証装置の構成図である。

【符号の説明】

３０，４０指紋認証機器３１ＬＣＤディスプレイ３２キャプチャした指紋のイメージ画像３３，４２インジケータ３４残りポイント表示部３５有効ポイント表示部３６，４２指紋入力センサ６１指紋センサ６２２値化回路６３特徴抽出部６４主特徴情報記憶部６５副特徴情報記憶部６６照合部６７順位更新部６８カウンタ部６９画像信号変換部７０表示部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】登録指紋画像情報を記憶する手段と、指
紋画像を読み取る指紋センサと、前記指紋センサによっ
て読み取られた指紋画像と前記記憶手段に登録された指
紋画像とを照合する手段とを有する指紋認証装置におい
て、前記指紋センサによって読み取られた指紋画像のデ
ータ収集量を所定データ量を１ポイントとしてカウント
する手段と、前記カウント手段のカウント値に応じて、
予め設定された指紋認証が可能な有効ポイント数に対す
る前記カウント手段のカウント値の割合いを、前記指紋
センサによる指紋入力処理の進捗状況として表示する手
段とを備えたことを特徴とする指紋認証装置。
【請求項２】前記表示手段は、予め設定された指紋認
証が可能な有効ポイント数に対する前記カウント手段の
カウンタ値の割合いを表示する際に、前記カウント手段
のカウンタ値と、前記有効ポイント数からカウンタ値を
差し引いた残りポイント数とを視覚的に区別して同時に
表示することを特徴とする請求項１に記載の指紋認証装
置。
【請求項３】登録指紋画像情報を記憶する手段と、指
紋画像を読み取る指紋センサとを有し、前記指紋センサ
によって読み取られた指紋画像と前記記憶手段に登録さ
れた指紋画像とを照合することによって指紋認証を行う
指紋認証方法において、前記指紋センサによって読み取
られた指紋画像のデータ収集量を所定データ量を１ポイ
ントとしてカウントし、そのカウント値に応じて、予め
設定された指紋認証が可能な有効ポイント数に対するカ
ウント値の割合いを、前記指紋センサによる指紋入力処
理の進捗状況として表示することを特徴とする指紋認証
方法。