JP4022861B2 - 指紋認証システム、指紋認証方法及び指紋認証プログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋認証システム、指紋認証方法及び指紋認証プログラムに関し、特に小型の指紋センサを用いて指紋認証を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）、パーソナルコンピュータといった情報処理機器には、個人情報が登録されることが多くなっている。一方、このような情報処理機器に登録された個人情報を他人が不正に使用する問題も発生している。例えば、情報処理機器の小型化に伴って持ち運ぶ機会が増え、置き忘れや紛失等が発生する。このような事態が発生すると、情報処理機器に登録されている個人情報が流出する。そこで、小型の機器に搭載できる、利便性のある認証システムの開発が要望されている、
【０００３】
このような認証システムの１つとして、指紋を利用して認証を行う指紋認証システムが知られている。この指紋認証システムで使用される指紋センサの１つとして、平面型の指紋センサが知られている。この平面型の指紋センサは、１回の走査で指紋の殆どの部分を読み取ることができるように、指の大きさに対応した大きさの読み取り部を備えている。従って、平面型の指紋センサは、その外形が大きくなるので生産の歩留まりが悪く高価になるという問題を含んでおり、携帯電話といった小型の機器や安価な機器に搭載することが困難であった。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、特開平１０−９１７６９は、スイープ型の指紋センサを用いた指紋読取システムを開示している。この指紋読取システムでは、ユーザは、読取時に指を指紋センサに接触させながらスライドさせる。指紋センサは、図１０に示すように、このスライドされる指の指紋を短冊状に分割して読み取る。この読み取りにより得られた指紋画像は、ソフトウェアにより再構成処理がなされることにより指全体の指紋画像が形成され、認証に供される。このスイープ型の指紋センサによれば、スライド方向のセンサの長さを短くできるので、指紋センサを小型且つ価格に構成できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のスイープ型の指紋センサを用いた指紋読取システムでは、以下のような問題を有するため、例えば携帯電話等の小型の機器や安価な機器には指紋センサは搭載されていない。即ち、この指紋読取システムでは、指を指紋センサに接触させてスライドさせる操作が必要があるので、新たな作業をユーザに強いることになり好ましくない。また、指の皮脂や垢といった汚れが指紋センサの周辺に付着してしまうという問題がある。更に、この指紋読取システムでは、指紋センサで読み取った画像を再構成する必要があるので、認証に長時間を要し、これを回避するためには高性能の処理装置を機器に搭載する必要がある。
【０００６】
本発明は、上述した諸問題を解消するためになされたものであり、その目的は、指紋読取を行うためにユーザが行うべき操作を軽減し、汚れが指紋センサの周囲に付着するのを軽減し、更には、小型や安価に機器に適用できる指紋認証システム、指紋認証方法及び指紋認証プログラムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る指紋認証システムは、上記目的を達成するために、指紋センサ（１０）に対して移動する指の指紋を読み取って登録する指紋登録部（２０）と、指紋センサ（１０）に対して静止している指の指紋を読み取って指紋登録部（２０）によって登録された指紋と照合し、以て認証を行う指紋照合部（２０）、とを備えている。
【０００９】
また、本発明の第２の態様に係る指紋認証システムは、上記と同様の目的で、指紋センサ（１０）により指紋をｎ（ｎは正の整数）回に分けて読み取って登録する指紋登録部（２０）と、指紋センサ（１０）により指紋をｍ（ｍは正の整数であり、且つｍ＜ｎ）回に分けて読み取って指紋登録部（２０）によって登録された指紋と照合し、以て認証を行う指紋照合部（２０）、とを備えている。
【００１０】
これら第１及び第２の態様に係る指紋認証システムにおいて、指紋登録部（２０）で登録される指紋の読み取りは、指紋照合部（２０）で指紋を読み取る指紋センサ（１０）で行われるように構成できる。
【００１１】
また、本発明の第３の態様に係る指紋認証システムは、上記と同様の目的で、指紋を読み取る指紋センサ（１０）と、指紋センサ（１０）で読み取られた指紋を第１指紋画像として登録する指紋登録部（２０）と、指紋センサ（１０）で指紋を読み取ることにより得られる第１指紋画像より小さい第２指紋画像と指紋登録部（２０）によって登録された第１指紋画像とを照合し、以て認証を行う指紋照合部（２０）、とを備えている。
【００１２】
上記第１〜第３の態様に係る指紋認証システムにおいて、指紋照合部（２０）で照合に使用される指紋は、指紋登録部（２０）で登録された指紋の読み取り方向と異なる方向に読み取って得られた指紋から構成できる。また、指紋登録部（２０）で登録される指紋は、指の部分的な指紋を全体の指紋に再構成することにより生成され、指紋照合部（２０）は、読み取った指紋に対応する位置を、指紋登録部（２０）で登録された指紋の中から検索して照合するように構成できる。
【００１３】
また、指紋照合部（２０）は、更に、指紋センサ（１０）に対して移動する指の指紋を読み取って指紋登録部（２０）によって登録された指紋と照合し、以て認証を行うように構成できる。
【００１４】
この場合、指紋照合部（２０）は、指紋センサ（１０）に対して移動する指の指紋を読み取った場合と、それ以外の場合とで、当該指紋認証システムが適用される機器に異なる動作を行わせるように構成できる。また、指紋照合部（２０）は、指紋センサ（１０）に対して移動する指の指紋を読み取る場合は、それ以外の場合よりも当該指紋認証システムが適用される機器の使用権限を狭くするように構成できる。また、指紋照合部（２０）は、指紋センサ（１０）から読み込んだ複数の指紋が同一である場合は静止している指の指紋として読み取り、異なる場合は移動する指の指紋として読み取るように構成できる。
【００１５】
また、上記第１〜第３の態様に係る指紋認証システムにおいて、指紋照合部（２０）は、指紋センサ（１０）に対して移動する指の指紋を読み取る場合は、それ以外の場合よりも厳密な照合を行うように構成できる。また、指紋センサ（１０）は、スイープ型の指紋センサから構成できる。
【００１６】
本発明の第４の態様に係る指紋認証方法は、上記目的を達成するために、指紋センサ（１０）に対して移動する指の指紋を読み取って登録する指紋登録ステップと、指紋センサ（１０）に対して静止している指の指紋を読み取って指紋登録ステップで登録された指紋と照合し、以て認証を行う指紋照合ステップ、とを備えている。
【００１７】
本発明の第５の態様に係る指紋認証方法は、上記と同様の目的で、指紋センサ（１０）により指紋をｎ（ｎは正の整数）回に分けて読み取って登録する指紋登録ステップと、指紋センサ（１０）により指紋をｍ（ｍは正の整数であり、且つｍ＜ｎ）回に分けて読み取って指紋登録ステップによって登録された指紋と照合し、以て認証を行う指紋照合ステップ、とを備えている。
【００１８】
本発明の第６の態様に係る指紋認証方法は、上記と同様の目的で、指紋センサ（１０）で読み取られた指紋を第１指紋画像として登録する指紋登録ステップと、指紋センサ（１０）で指紋を読み取ることにより得られる第１指紋画像より小さい第２指紋画像と指紋登録ステップによって登録された第１指紋画像とを照合し、以て認証を行う指紋照合ステップ、とを備えている。
【００１９】
本発明の第７の態様に係る指紋認証プログラムは、上記目的を達成するために、指紋センサ（１０）に対して移動する指の指紋を読み取って登録する指紋登録処理と、指紋センサ（１０）に対して静止している指の指紋を読み取って指紋登録処理で登録された指紋と照合し、以て認証を行う指紋照合処理（５０、６０、７０）、とを行うように構成されている。
【００２０】
本発明の第８の態様に係る指紋認証プログラムは、上記と同様の目的で、指紋センサ（１０）により指紋をｎ（ｎは正の整数）回に分けて読み取って登録する指紋登録処理と、指紋センサ（１０）により指紋をｍ（ｍは正の整数であり、且つｍ＜ｎ）回に分けて読み取って指紋登録処理によって登録された指紋と照合し、以て認証を行う指紋照合処理（５０、６０、７０）、とを行うように構成されている。
【００２１】
更に、本発明の第９の態様に係る指紋認証プログラムは、上記と同様の目的で、指紋センサ（１０）で読み取られた指紋を第１指紋画像として登録する指紋登録処理と、指紋センサ（１０）で指紋を読み取ることにより得られる第１指紋画像より小さい第２指紋画像と指紋登録処理によって登録された第１指紋画像とを照合し、以て認証を行う指紋照合処理（５０、６０、７０）、とを行うように構成されている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る指紋認証システムは、指紋の登録は、この指紋認証システムが搭載された機器の使用が開始される際の最初の１回だけ行われ、指紋の照合はその機器が使用される毎に行われるという点に着目してなされたものである。
【００２３】
即ち、指紋の登録は１回だけしか行われないので、指紋センサに対して指をスライドさせながら指紋を読み取るスイープ読取を行ってもユーザの負担にならず、また、指をスライドさせることに起因する汚れの付着も少なくて済む。この反面、スイープ読取によって指の全体の指紋が得られるので多くの情報を含む指紋画像を得ることができる。
【００２４】
一方、機器を使用する毎に行われる指紋の照合は、指紋センサに対して指を静止させて指紋を読み取るスチール読取を行うのでユーザの負担にならず、また、指をスライドさせることに起因する汚れの付着は生じない。また、情報量の多い指紋画像が登録されているので、照合時には、スチール読取によって得られる指の部分的な指紋のように情報量が多くなくても高精度の照合を行うことができる。
【００２５】
そこで、本発明の実施の形態に係る指紋認証システムは、図３に示すように、指紋の登録の際はスイープ読取を行って指の全体の指紋画像を生成して登録し、指紋の照合の際はスチール読取を行って図１０に示したような短冊状の指紋画像（以下、「スライス画像」と呼ぶ）を取得し、このスライス画像と登録された指紋画像とを照合することにより従来の問題を解消するものである。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態に係る指紋認証システムの構成を示す図である。この指紋認証システムは、指紋センサ１０及び指紋処理回路２０から構成されている。
【００２７】
指紋センサ１０は、スイープ型の指紋センサから構成されている。この指紋センサ１０としては、光、熱、容量、圧力等に感応する素子を使用することができる。この指紋センサ１０の外形は、例えば１０×５ｍｍ程度の大きさを有し、小型の機器、例えば携帯電話等にも搭載可能なサイズになっている。
【００２８】
この指紋センサ１０は、指紋処理回路２０からの指令に応じて読み取り速度を変更できるように構成されている。この指紋センサ１０は、指が当てられている部分の指紋を読み取り、図１０に示したような短冊状のスライス画像として指紋処理回路２０に送る。
【００２９】
指紋処理回路２０は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）２１、中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）２２、リードオンリメモリ（以下、「ＲＯＭ」という）２３、ランダムアクセスメモリ（以下、「ＲＡＭ」という）２４、記憶装置２５及びこれらを接続するバス２６から構成されている。バス２６は、インタフェース２１、ＣＰＵ２２、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４及び記憶装置２５の間のアドレス、データ、制御信号等を送受するために使用される。
【００３０】
インタフェース２１は、この指紋処理回路２０と指紋センサ１０との間の信号の送受を制御する。即ち、このインタフェース２１は、バス２６から送られてくる制御信号を指紋センサ１０に送ると共に、指紋センサ１０から送られてくる指紋画像をバス２６に送る。なお、図１では、インタフェース２１は、バス２６に接続される構成としているが、図１中に破線で示すように、ＣＰＵ２２に接続されるように構成することもできる。
【００３１】
ＣＰＵ２２は、指紋センサ１０から得られる指紋画像の再構成処理、指紋照合処理等を実行する。このＣＰＵ２２の動作の詳細は、後にフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００３２】
ＲＯＭ２３は、ＣＰＵ２２が動作するためのプログラムを記憶する。ＣＰＵ２２は、このＲＯＭ２３からプログラムを順次読み出して、指紋画像の再構成処理、指紋照合処理等を実行する。
【００３３】
ＲＡＭ２４は、ＣＰＵ２２がプログラムに従って処理を行う際の作業用領域として使用される。このＲＡＭ２４には、カウンタ、レジスタ、フラグ、テーブル等が定義される。
【００３４】
記憶装置２５は、例えばハードディスク（ＨＤＤ）やフラッシュＲＯＭ（ＦＲＯＭ）から構成されている。この記憶装置２５はユーザ情報を記憶する。この記憶装置２５の一部又は全部を指紋処理回路２０の外部に設置することもできる。この場合、必要の都度、外部装置２５からユーザ情報を読み込んでＲＡＭ２４に一時的に格納し、このＲＡＭ２４に格納されたユーザ情報を使用して処理を行うように構成する。
【００３５】
なお、この指紋認証システムが、例えば携帯電話、ＰＨＳ、ＰＤＡといった小型化が必須である機器に適用される場合は、記憶装置２５としてＦＲＯＭを、パーソナルコンピュータ等の小型化が必須とまでは言えない機器に適用される場合は、ＨＤＤを使用するように構成できる。
【００３６】
次に、この指紋認証システムに搭載されるソフトウェアの構成を、図２を参照しながら説明する。
【００３７】
このソフトウェアは、指紋処理制御部３０、データベース４０、指紋センサ制御部５０、画像再構成部６０及び指紋照合部７０から構成されている。
【００３８】
指紋処理制御部３０は、上位装置又は上位アプリケーション（ＡＰ）から送られてくるコマンドを解釈し、データベース４０、指紋センサ制御部５０、画像再構成部６０及び指紋照合部７０を制御して認証処理を実行させる。また、データベース４０、指紋センサ制御部５０、画像再構成部６０及び指紋照合部７０によって実行された認証処理の結果を、上位装置又は上位アプリケーションに送る。上位装置とは、この指紋認証システムが適用される装置を言い、上位アプリケーションとは、認証処理の結果を使用するプログラムを言う。
【００３９】
データベース４０は、ユーザ情報、個人情報等を記憶する。このデータベース４０は、上述した記憶装置２５に形成される。このデータベース４０は、各個人及びＩＤや指紋情報、各個人に関する個人情報といったユーザ情報を格納する。このデータベース４０からのユーザ情報の読み出し、書き込み、削除は、指紋処理制御部３０からの指示により行われる。
【００４０】
指紋センサ制御部５０は、センサ設定部５１及びスライス指紋読取部５２から構成されている。センサ設定部５１は、指紋処理制御部３０からの指示に応答して、指紋センサ１０の動作設定を行う。この動作設定には、読取速度の設定が含まれる。また、スライス指紋読取部５２は、指紋センサ１０を制御してスライス画像を読み込み、ＲＡＭ２４に格納する。
【００４１】
画像再構成部６０は、スイープ有無判定部６１、スライス移動量判定部６２及びスライス結合部６３から構成されている。
【００４２】
スイープ有無判定部６１は、ＲＡＭ２４に格納された複数のスライス画像の差分を算出し、スイープの有無を判定する。スライス移動量判定部６２は、２つのスライス画像を比較し、その移動量を算出する。スライス結合部６３は、スライス移動量判定部６２で算出された移動量に基づいてスライス画像同士を結合することにより全体の指紋に再構成してＲＡＭ２４に格納する。
【００４３】
指紋照合部７０は、画像前処理部７１、特徴抽出部７２及び指紋照合。判定部７３から構成されている。
【００４４】
画像前処理部７１は、上記スライス結合部６３で結合された指紋画像のノイズ除去等を行って特徴を抽出しやすい指紋画像に加工する。特徴抽出部７２は、画像前処理部７１で加工された指紋画像から特徴情報を抽出する。指紋照合・判定部７３は、特徴抽出部７２で抽出された特徴情報と、データベース４０に格納されている特徴情報とを照合し、両者の異同を判定する。
【００４５】
次に、以上のように構成される指紋認証システムの動作を説明する。
【００４６】
先ず、この指紋認証システムにおいて、最初の１回だけ行われる指紋の登録では、スイープ読取によって読み取られた複数のスライス画像を結合することにより指全体の指紋の画像が再構成されて、データベース４０に登録される。この場合、指紋画像の特徴が抽出され、指紋の特徴を表す特徴情報が登録される。なお、データベース４０には、再構成された指全体の指紋画像そのものを登録することができる。或いはまた、指紋画像を数字や文字等に変換して登録するように構成できる。
【００４７】
この指紋の登録における指全体の指紋を再構成する動作は、後に図４を参照して説明する指紋の認証処理の中のステップＳ１５〜Ｓ１８の処理と同じである。従って、ここでは説明を割愛する。
【００４８】
次に、この指紋認証システムにおける認証動作を、図４に示したフローチャートを参照しながら説明する。なお、指全体の指紋はデータベース４０に既に登録されているものとする。
【００４９】
指紋認証システムが起動され、上位装置又は上位アプリケーションから認証開始のコマンドを受け取ると、先ず、指紋処理制御部３０は、指紋センサ制御部５０のスライス指紋読取部５２を起動する。このスライス指紋読取部５２では、先ず、指紋入力待ちの状態に入る（ステップＳ１０）。次いで、指紋センサ１０に指が置かれたかどうかが調べられる（ステップＳ１１）。ここで、指紋センサ１０に指が置かれていないことが判断されると、ステップＳ１０に戻り、以下、ステップＳ１０及びＳ１１を繰り返し実行しながら指紋入力待ち状態を継続する。
【００５０】
この指紋入力待ち状態において、ステップＳ１１で指紋センサ１０に指が置かれたことが判断されると、複数のスライス画像が読み込まれる（ステップＳ１２）。この場合、指を置く方向は、指紋センサ１０の長手方向（図３の符号Ａ）、及び、この長手方向に直交する方向（図３の符号Ｂ）の何れであってもよい。但し、静止されている指の指紋を読み取って照合する時は、図３の符号Ａに示すように、指紋センサ１０の長手方向に指を置くのが、指紋センサ１０で読み取られる指紋の面積が大きくなるという観点から、好ましい。その後、スライス指紋読取部５２は、制御を指紋処理制御部３０に戻す。指紋処理制御部３０は、次いで、画像再構成部６０のスイープ有無判定部６１を起動する。
【００５１】
スイープ有無判定部６１は、先ず、読み取り画像の変化度を調べる（ステップＳ１３）。これは、指紋センサ１０から読み込まれた複数のスライス画像の差分を算出し、この算出された差分が所定値以上であるかどうかを調べることにより行われる。ここで、所定値以上、つまり、変化度が高ければ、指がスライドされているものと判断され（ステップＳ１４）、スイープ有無判定部６１は、制御を指紋処理制御部３０に戻す。そして、指紋処理制御部３０は、再度、指紋センサ制御部５０のスライス指紋読取部５２を起動する。
【００５２】
このスライス指紋読取部５２は、先に読み込まれたスライス画像をＲＡＭ２４に格納する（ステップＳ１５）。次いで、指が指紋センサ１０から離れたかどうか、又は取得した画像数が最大になったどうかが調べられる（ステップＳ１６）。このステップＳ１６で「ＮＯ」であると判断されると、次いで、スライス画像の読み込みが行われる（ステップＳ１７）。その後、シーケンスはステップＳ１５に戻る。以下、ステップＳ１６で「ＹＥＳ」と判断されるまでステップＳ１５〜Ｓ１７の処理が繰り返し実行される。
【００５３】
上記繰り返し実行の過程で、上記ステップＳ１６で「ＹＥＳ」であると判断されると、スライス指紋読取部５２は、制御を指紋処理制御部３０に戻す。そして、指紋処理制御部３０は、画像再構成部６０のスライス移動量判定部６２及びスライス結合部６３を起動する。これにより、画像を再構成する処理が実行される（ステップＳ１８）。
【００５４】
この画像を再構成する処理では、スライス移動量判定部６２は、２つのスライス画像を比較し、その移動量を算出する。スライス結合部６３は、スライス移動量判定部６２で算出された移動量に基づいてスライス画像同士を結合することにより全体の指紋に再構成してＲＡＭ２４に格納する。その後、スライス結合部６３は、制御を指紋処理制御部３０に戻す。
【００５５】
上記ステップＳ１３で、所定値以上でない、つまり、変化度が低ければ、指が静止されているものと判断され（ステップＳ１９）、ステップＳ１２で読み込まれた複数のスライス画像の中の１つＲＡＭ２４に格納する（ステップＳ２０）。その後、スイープ有無判定部６１は、制御を指紋処理制御部３０に戻す。
【００５６】
次いで、指紋処理制御部３０は、指紋照合部７０の画像前処理部７１を起動する。画像前処理部７１は、先に読み取ってＲＡＭ２４に格納されている指紋画像のノイズ除去等を行って特徴を抽出しやすい指紋画像に加工する前処理を行う。そして、データベース４０に登録されている指全体の指紋画像を読み込む（ステップＳ２１）。その後、画像前処理部７１は、制御を指紋処理制御部３０に戻す。
【００５７】
指紋処理制御部３０は、次いで、特徴抽出部７２を起動する。これにより、特徴抽出部７２は特徴抽出処理を実行する（ステップＳ２２）。その後、特徴抽出部７２は、制御を指紋処理制御部３０に戻す。
【００５８】
指紋処理制御部３０は、次いで、指紋照合・判定部７３を起動する。この指紋照合・判定部７３は、ステップＳ２１でデータベース４０から読み出した指全体の指紋画像の特徴情報とステップＳ２２で抽出された特徴情報とを照合する（ステップＳ２３）。この照合処理では、スライドされている指をスイープ読取で読み取って再構成した画像の場合は厳密な照合が行われ、静止している指をスチール読取で読み取った画像の場合は厳密さの程度を落として照合が行われる。照合は、例えば類似度が一定値以上であるかどうかを調べることにより行われる。
【００５９】
なお、指紋画像そのものがデータベース４０に登録されている場合は、上記ステップＳ２２の特徴抽出処理はスキップされ、ステップＳ２３の照合処理では指紋画像同士が照合される場合と特徴抽出後特徴同士が照合される場合がある。また、指紋画像を数字や文字に変換したデータがデータベース４０に登録されている場合は、上記ステップＳ２２では、照合のために読み込まれた指紋画像を数値や文字等に変換する処理が行われ、ステップＳ２３の照合処理では数字や文字同士が照合される。
【００６０】
このステップＳ２３での照合の結果、一致しないことが判断されると、指紋照合・判定部７３は、「認証ＮＧ」、つまり認証をパスしなかった旨のデータを指紋処理制御部３０に送る。この「認証ＮＧ」を表すデータを受け取った指紋処理制御部３０は、その旨を表すデータを上位装置又は上位アプリケーションに送り、指紋認証処理を終了する。
【００６１】
一方、上記ステップＳ２３で、一致することが判断されると、次いで、指紋照合に使用した指紋画像は、スライドされている指をスイープ読取で読み取って再構成した画像であるか、静止している指をスチール読取で読み取った画像であるかが調べられる（ステップＳ２４）。
【００６２】
このステップＳ２４で、指紋照合・判定部７３は、静止している指をスチール読取で読み取った画像であることを判断すると、「簡易認証で認証ＯＫ」、つまり厳密さを低くした照合で認証をパスしたことを認識し、その旨のデータを指紋処理制御部３０に送る。一方、スライドしている指をスイープ読取で読み取った画像であることを判断すると、「厳密認証で認証ＯＫ」、つまり厳密な照合で認証をパスしたことを認識し、その旨のデータを指紋処理制御部３０に送る。「簡易認証で認証ＯＫ」及び「厳密認証で認証ＯＫ」を表すデータを受け取った指紋処理制御部３０は、その旨を表すデータを上位装置又は上位アプリケーションに送り、指紋認証処理を終了する。
【００６３】
以上説明したように、この実施の形態に係る指紋認証システムによれば、指紋センサ１０としてスイープ型の指紋センサ１０を用いたので、指紋センサ１０を安価に構成できると共に、その外形を小さくできる。その結果、小型の機器や安価な機器にも搭載することが可能になり、これらの機器においても個人情報の流出を防止できる。
【００６４】
また、指を指紋センサ１０に接触させてスライドさせる操作は、通常の使用形態では登録時の１回だけで済むので、認証が要求される毎に指をスライドさせるという新たな作業をユーザに強いることはなく、指を指紋センサ１０に当てるという従来に行われている指紋認証が可能になる。また、これにより、指の皮脂や垢といった汚れが指紋センサ１０の周辺に付着するという問題も解消される。また、認証時にスイープ読取を行うこともできるので、厳密な認証が要求される場合に対応できる。
【００６５】
更に、この指紋読取システムでは、指紋センサで読み取った画像を再構成する必要があるのは登録時の１回のみであり、通常の指紋認証を行う際は再構成の必要がないので、認証を短時間で行うことができる。その結果、高性能の処理装置を機器に搭載する必要がないので、指紋読取システムを備えた機器を安価に構成できる。
【００６６】
なお、上述した実施の形態では、指紋の読み取り速度は一定であるとして説明したが、スイープ読取とスチール読取とで読取速度を変えるように構成できる。この場合、上記ステップＳ１４でスライドであると判断された場合は、指紋処理制御部３０はセンサ設定部５１を起動し、指紋センサ１０の読取速度を高速に設定する。一方、上記ステップＳ１９で静止であると判断された場合は、指紋処理制御部３０はセンサ設定部５１を起動し、指紋センサ１０の読取速度を低速に設定する。この構成により、スイープ読取を高速にできるので操作性が向上し、また、スチール読取を低速で行うことにより消費電力を抑えることができる。
【００６７】
次に、上記のように構成される指紋認証システムを機器に応用した例を説明する。以下では、静止している指の指紋を読み取る動作を「スチール入力」、動いている指の指紋を読み取る動作を「スイープ入力」という。
【００６８】
本発明に係る指紋認証システムは、図５に示すように、携帯電話に利用することができる。スチール入力は、厳密な認証は求められない反面、軽快な認証動作が求められる操作、例えば「ダイヤルロック解除」、「電源オン」等の認証に用いる。この場合、ユーザが携帯電話を利用したいと考えてから使用可能になるまでの時間を従来のそれより短くできるので、ストレスが生じないという利点がある。
【００６９】
一方、スイープ入力は、金銭を扱うために厳密な認証が求められるモバイルオンラインショッピングやモバイルオンラインバンキングといった「金銭のオンライン操作」を行う場合の認証に用いる。この場合、安全性を向上させることができるという利点がある。
【００７０】
また、本発明に係る指紋認証システムは、図６に示すように、例えばＰＤＡのような、性能の低いＣＰＵを備えた機器に利用することができる。スチール入力は、普段は一般ユーザでのログオンが多いため、「一般ユーザ」でのログオン時の認証に使用する。これにより、性能の低いＣＰＵであっても軽快に指紋認証機能を利用することができる。一方、スイープ入力は、管理者権限でのログオン時の認証に使用する。これにより、厳密な認証が行われるので、セキュリティレベルを高く保つことができる。
【００７１】
また、本発明に係る指紋認証システムは、図７に示すように、セットトップボックス（メディアサーバ）のリモートコントローラに利用することができる。スチール入力は、一般の操作を行う時の認証に使用する。これにより、例えば子供のいたずら等を防止できる。一方、スイープ入力は、ペアレンタルロックの解除操作や有料コンテンツ契約等の金銭に絡む操作を行う場合の認証に使用する。これにより、厳密な認証が行われるので、高いレベルでの安全性を確保できる。
【００７２】
また、本発明に係る指紋認証システムは、図８に示すように、ドアの入退場制御機器に利用することができる。スチール入力は、通常のドアの開閉時の認証に使用する。入退場制御機器は、多くの利用者が使用する機器であるため指紋センサとその周囲が汚損しやすいが、スイープする機会が少なくなるため、汚損が低減される。一方、スイープ入力は、例えば管理者権限モードに移行して機器の設定変更などを行う場合の認証に使用する。これにより、厳密な認証が行われるので、高いレベルでの安全性を確保できる。
【００７３】
更に、本発明に係る指紋認証システムは、図９に示すように、パーソナルコンピュータに利用することができる。スチール入力は、一般ユーザ権限でのパーソナルコンピュータをログオンすると共にその時の認証に使用する。これにより、高速な認証が可能になり、ユーザの待ち時間を短縮できる。また、管理者権限と一般ユーザ権限のアカウントを有するユーザは、スチール入力を行えば、一般ユーザ権限で使用する旨を別途指示しなくても、一般ユーザ権限でログオンできるので使い勝手がよくなる。
【００７４】
一方、スイープ入力は、管理者権限でのパーソナルコンピュータをログオンすると共にその時の認証に使用する。この場合、管理者がログオンするときはスイープ入力に伴う厳密な認証が行われるので、セキュリティレベルを高く維持することができる。また、管理者権限と一般ユーザ権限のアカウントを有するユーザは、スイープ入力すれば、管理者権限で使用する旨を別途指示しなくても、管理者権限でログオンできるので使い勝手がよくなる。
【００７５】
更に、本発明に係る指紋認証システムが利用された機器では、スチール入力では第１のアプリケーションが実行され、スイープ入力では第２のアプリケーションが実行されるように構成できる。スチール入力では第１のコマンドが入力され、スイープ入力では第２のコマンドが入力されるように構成できる。或いは、スチール入力では第１の文字列入力が行われ、スイープ入力では第２の文字列入力が行われるように構成できる。これらの構成により、指紋センサ１０を１つのキーと考えた場合に、１つのキーに複数の役割を持たせることができる。その結果、携帯電話やＰＤＡのように小型の機器に適用してもキーの数の増加を抑えることができるので、これらの機器の小型化に寄与できる。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、指紋読取を行うためにユーザが行うべき操作を軽減し、汚れが指紋センサの周囲に付着するのを軽減し、更には、小型や安価に機器に適用できる指紋認証システム、指紋認証方法及び指紋認証プログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムのハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムのソフトウェアの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムを概略的に説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムを携帯電話に利用した例を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムを性能の低いＣＰＵを備えた機器に利用した例を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムをセットトップボックス（メディアサーバ）のリモートコントローラに利用した例を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムをドアの入退場制御機器に利用した例を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る指紋認証システムをパーソナルコンピュータに利用した例を説明するための図である。
【図１０】従来の指紋認証システムを説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 指紋センサ
２０ 指紋処理回路
２１ インタフェース（Ｉ／Ｆ）
２２ ＣＰＵ
２３ ＲＯＭ
２４ ＲＡＭ
２５ 記憶装置
２６ バス
３０ 指紋処理制御部
４０ データベース
５０ 指紋センサ制御部
５１ センサ設定部
５２ スライス指紋読取部
６０ 画像再構成部
６１ スイープ有無判定部
６２ スライス移動量判定部
６３ スライス結合部
７０ 指紋照合部
７１ 画像前処理部
７２ 特徴抽出部
７３ 指紋照合・判定部

Claims (22)

1. メモリと、
   ユーザに関するユーザ情報と前記ユーザの指の指紋を表す指紋画像とが登録されたデータベースと、
   指紋センサに利用者の指が置かれたときに、前記利用者の指の指紋を読み取って複数のスライス画像を生成する指紋センサ制御部と、
   前記複数のスライス画像の差分を表す差分値が所定値以上ではない場合、前記利用者の指が前記指紋センサに対して移動していないことを認識し、前記複数のスライス画像のうちの１つの画像をスチール読取画像として生成し、前記メモリに格納するスチール読取処理を実行し、前記差分値が前記所定値以上である場合、前記利用者の指が前記指紋センサに対して移動していることを認識し、前記複数のスライス画像を結合してスイープ読取画像を生成し、前記メモリに格納するスイープ読取処理を実行する画面再構成部と、
   前記スチール読取処理が実行されたときに、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合し、前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合する指紋照合部と
   を具備する指紋認証システム。
2. 前記複数のスライス画像の各々が表す指紋は、前記指紋画像が表す前記ユーザの指の指紋の読み取り方向と異なる方向に読み取られて得られた指紋である
   請求項１に記載の指紋認証システム。
3. 前記複数のスライス画像の各々が表す指紋は、前記指紋画像が表す前記ユーザの指の指紋の読み取り方向と異なる方向に読み取られ、前記複数のスライス画像に対して前記スチール読取処理が実行される
   請求項２に記載の指紋認証システム。
4. 前記スイープ読取処理が実行されたとき、前記スイープ読取画像が表す指紋は、前記複数のスライス画像の各々が表す指の部分的な指紋を全体の指紋に再構成することにより生成される
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の指紋認証システム。
5. 前記指紋照合部は、前記スチール読取処理が実行されたときに、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合し、その照合の結果として一致した場合と、前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合し、その照合の結果として一致した場合とで、当該指紋認証システムが適用される機器に異なる動作を行わせる
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の指紋認証システム。
6. 前記指紋照合部は、
   前記スチール読取処理が実行されたときに、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合し、前記利用者が前記ユーザを表しているか否かを簡易的に認証する簡易認証処理を実行し、
   前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合し、前記利用者が前記ユーザを表しているか否かを前記簡易認証処理よりも厳密に認証する厳密認証処理を実行し、
   前記スイープ読取処理及び前記厳密認証処理は、前記スチール読取処理及び前記簡易認証処理に比べて、前記機器に対する安全性を確保する用途で使用される
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の指紋認証システム。
7. 前記指紋センサ制御部は、前記指紋センサに対して移動する前記利用者の指の指紋を読み取る場合と、それ以外の場合とで読み取り速度を変化させる
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の指紋認証システム。
8. 前記指紋センサは、スイープ型の指紋センサである
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の指紋認証システム。
9. コンピュータを用いて指紋を認証する方法であって、
   指紋センサに利用者の指が置かれたときに、前記利用者の指の指紋を読み取って複数のスライス画像を生成するステップと、
   前記複数のスライス画像の差分を表す差分値が所定値以上ではない場合、前記利用者の指が前記指紋センサに対して移動していないことを認識し、前記複数のスライス画像のうちの１つの画像をスチール読取画像として生成し、メモリに格納するスチール読取処理を実行するステップと、
   前記差分値が前記所定値以上である場合、前記利用者の指が前記指紋センサに対して移動していることを認識し、前記複数のスライス画像を結合してスイープ読取画像を生成し、前記メモリに格納するスイープ読取処理を実行するステップと、
   前記スチール読取処理が実行されたときに、ユーザに関するユーザ情報と前記ユーザの指の指紋を表す指紋画像とが登録されたデータベースと、前記メモリとを参照して、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合するステップと、
   前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記データベースと前記メモリとを参照して、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合するステップと
   を具備する指紋認証方法。
10. 前記複数のスライス画像の各々が表す指紋は、前記指紋画像が表す前記ユーザの指の指紋の読み取り方向と異なる方向に読み取られて得られた指紋である
    請求項９に記載の指紋認証方法。
11. 前記複数のスライス画像の各々が表す指紋は、前記指紋画像が表す前記ユーザの指の指紋の読み取り方向と異なる方向に読み取られ、前記複数のスライス画像に対して前記スチール読取処理が実行される
    請求項１０に記載の指紋認証方法。
12. 前記スイープ読取処理が実行されたとき、前記スイープ読取画像が表す指紋は、前記複数のスライス画像の各々が表す指の部分的な指紋を全体の指紋に再構成することにより生成される
    請求項９乃至１１の何れか１項に記載の指紋認証方法。
13. 前記スチール読取処理が実行されたときに、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合し、その照合の結果として一致した場合と、前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合し、その照合の結果として一致した場合とで、前記コンピュータが適用される機器に異なる動作を行わせるステップ
    を更に具備する請求項９乃至１２の何れか１項に記載の指紋認証方法。
14. 前記スチール読取処理が実行されたときに、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合し、前記利用者が前記ユーザを表しているか否かを簡易的に認証する簡易認証処理を実行するステップと、
    前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合し、前記利用者が前記ユーザを表しているか否かを前記簡易認証処理よりも厳密に認証する厳密認証処理を実行するステップと
    を更に具備し、
    前記スイープ読取処理及び前記厳密認証処理は、前記スチール読取処理及び前記簡易認証処理に比べて、前記機器に対する安全性を確保する用途で使用される
    請求項９乃至１３の何れか１項に記載の指紋認証方法。
15. 前記指紋センサに対して移動する前記利用者の指の指紋を読み取る場合と、それ以外の場合とで読み取り速度を変化させるステップ
    を更に具備する請求項９乃至１４の何れか１項に記載の指紋認証方法。
16. コンピュータにインストールされ、前記コンピュータを用いて指紋を認証するコンピュータプログラムであって、
    指紋センサに利用者の指が置かれたときに、前記利用者の指の指紋を読み取って複数のスライス画像を生成するステップと、
    前記複数のスライス画像の差分を表す差分値が所定値以上ではない場合、前記利用者の指が前記指紋センサに対して移動していないことを認識し、前記複数のスライス画像のうちの１つの画像をスチール読取画像として生成し、メモリに格納するスチール読取処理を実行するステップと、
    前記差分値が前記所定値以上である場合、前記利用者の指が前記指紋センサに対して移動していることを認識し、前記複数のスライス画像を結合してスイープ読取画像を生成し、前記メモリに格納するスイープ読取処理を実行するステップと、
    前記スチール読取処理が実行されたときに、ユーザに関するユーザ情報と前記ユーザの指の指紋を表す指紋画像とが登録されたデータベースと、前記メモリとを参照して、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合するステップと、
    前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記データベースと前記メモリとを参照して、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合するステップと
    の各ステップを前記コンピュータに実行させる指紋認証プログラム。
17. 前記複数のスライス画像の各々が表す指紋は、前記指紋画像が表す前記ユーザの指の指紋の読み取り方向と異なる方向に読み取られて得られた指紋である
    請求項１６に記載の指紋認証プログラム。
18. 前記複数のスライス画像の各々が表す指紋は、前記指紋画像が表す前記ユーザの指の指紋の読み取り方向と異なる方向に読み取られ、前記複数のスライス画像に対して前記スチール読取処理が実行される
    請求項１７に記載の指紋認証プログラム。
19. 前記スイープ読取処理が実行されたとき、前記スイープ読取画像が表す指紋は、前記複数のスライス画像の各々が表す指の部分的な指紋を全体の指紋に再構成することにより生成される
    請求項１６乃至１８の何れか１項に記載のコンピュータで実行可能な指紋認証プログラム。
20. 前記スチール読取処理が実行されたときに、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを照合し、その照合の結果として一致した場合と、前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合し、その照合の結果として一致した場合とで、前記コンピュータが適用される機器に異なる動作を行わせるステップ
    を更に前記コンピュータに実行させる請求項１６乃至１９の何れか１項に記載のコンピュータで実行可能な指紋認証プログラム。
21. 前記スチール読取処理が実行されたときに、前記スチール読取画像と前記指紋画像とを 照合し、前記利用者が前記ユーザを表しているか否かを簡易的に認証する簡易認証処理を実行するステップと、
    前記スイープ読取処理が実行されたときに、前記スイープ読取画像と前記指紋画像とを照合し、前記利用者が前記ユーザを表しているか否かを前記簡易認証処理よりも厳密に認証する厳密認証処理を実行するステップと
    を更に前記コンピュータに実行させ、
    前記スイープ読取処理及び前記厳密認証処理は、前記スチール読取処理及び前記簡易認証処理に比べて、前記機器に対する安全性を確保する用途で使用される
    請求項１６乃至２０の何れか１項に記載の指紋認証プログラム。
22. 前記指紋センサに対して移動する前記利用者の指の指紋を読み取る場合と、それ以外の場合とで読み取り速度を変化させるステップ
    を更に前記コンピュータに実行させる請求項１６乃至２１の何れか１項に記載のコンピュータで実行可能な指紋認証プログラム。

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