JP4230154B2 - 指紋入力装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、センサ部に指を置いて指紋データを入力する指紋照合装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図12及び図13は、例えば特願2000−241159に示された従来のパーソナルコンピュータ(以下パソコンという)接続形の指紋照合装置を示し、図12は全体構成図、図13は動作フローチャートである。
指紋照合器3はセンサ部1と制御部2からなり、パソコン6に接続されている。指紋照合器3はパソコン6のマウスとほぼ同じ大きさに構成され、指紋照合OKの場合だけ、パソコン6の起動を許可するようになっている。
【0003】
指紋照合装置の動作モードは「登録」及び「照合」の二つである。この動作モードは、パソコン6の画面とキーボードの操作等で切換えが可能である。
次に、登録及び照合動作を図14により説明する。
ステップS31で登録モードを設定し、指をプリズム1Bに置くと、ステップS32で指紋画像が読み込まれ、ステップS33で指紋の特徴点が抽出されて、仮の登録指紋データとして記憶される。
【0004】
再度指置きをして、その特徴データと仮登録指紋データを照合し、その照合率が規定位置以上であれば、ステップS34で登録OKと判定される。これで、ステップS35で登録され、ステップS36で登録完了が通知される。
また、照合モードを設定し、指をプリズム1Bに置くと、ステップS37で指紋画像が読み込まれ、ステップS38で指紋の特徴点が抽出され、登録指紋データと照合される。
【0005】
そして、照合率が規定値以上であれば、ステップS39で照合OKと判定される。これで、ステップS40で照合OKが通知される。この結果、例えばパソコン6のログオンを可能としたりすることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の指紋照合装置では、利用者は指をプリズム1Bに対して、適当と考えた位置に置いているため、指置き位置が常に一定になるとは限らず、指置き位置にずれが生じやすい。特に指紋データの登録作業は、利用者が最初に行う作業であり、まだ操作に不慣れな段階であるため、運用時に再照合や照合不良が起こりやすくなるという問題点がある。
【0007】
この発明は上記問題点を解消するためになされたもので、指置き位置のずれが小さくなるように練習する指紋入力装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の第1発明に係る指紋入力装置は、センサ部に置かれた指の指紋データを取り込んで個人を判別する装置において、外部操作により練習モードを設定する練習モード選択手段と、上記練習モード時に置かれた指の1回目の指紋データと、2回目以降の指紋データとを照合して上記両指紋データ間の位置ずれ量を計算するずれ量計算処理手段と、上記計算された位置ずれ量を図形、数値又は音声で報知する報知手段とを備えたものである。
【0009】
また、第2発明に係る指紋入力装置は、指紋を入力する指紋照合器をコンピュータ装置に接続し、上記指紋照合器のセンサ部に置かれた指の指紋データを取り込んで個人を判別して上記コンピュータ装置の起動を許可する装置において、上記コンピュータ装置の操作により練習モードを設定する練習モード選択手段と、上記練習モード時に置かれた指の1回目の指紋データと、2回目以降の指紋データとを照合して上記両指紋データ間の位置ずれ量を計算するずれ量計算処理手段と、上記計算された位置ずれ量を上記コンピュータ装置により報知する報知手段とを備えたものである。
【0010】
また、第3発明に係る指紋入力装置は、第2発明のものにおいて、コンピュータ装置に表示器を設け、報知手段として作図変換手段を用い、この作図変換手段は、計算された位置ずれ量を図形に変換して上記コンピュータ装置の表示器へ出力するようにしたものである。
【0011】
また、第4発明に係る指紋入力装置は、第2発明のものにおいて、コンピュータ装置にスピーカを設け、報知手段として音声変換手段を用い、この音声変換手段は、計算された位置ずれ量を音声に変換して上記コンピュータ装置のスピーカへ出力するようにしたものである。
【0012】
また、第5発明に係る指紋入力装置は、第1又は第2発明のものにおいて、計算された位置ずれ量が規定回数連続して規定値以下になれば合格と判定し、上記位置ずれ量が上記規定値を超えれば不合格と判定するずれ量合否判定手段を設け、報知手段を、上記合否が判定されるとこれを図形又は音声で報知するようにしたものである。
【0013】
また、第6発明に係る指紋入力装置は、第1又は第2発明のものにおいて、指の種類を置き換えて規定回数の指置きを繰り返し、位置ずれ量が最小となる指を最適指として決定する最適指決定手段を設け、報知手段を、上記最適指が決定されるとこれを図形又は音声で報知するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1〜図7はこの発明の第1〜第4発明の一実施の形態を示す図で、図1は全体構成図、図2はパソコンの外観図、図3はモード選択表示図、図4はモード選択動作フローチャート、図5は位置ずれ説明図で、(A)は指置き状態図、(B)は方向角データ図、図6は位置ずれ数値説明図で、(A)は座標軸、(B)はウインドウ数、(C)は1回目の指置き位置(プリズムの裏側から見た図)、(D)は2回目の指置き位置(プリズムの裏側から見た図)、図7は位置ずれ修正表示図であり、図中同一符号は同一部分を示す。
【0015】
図1及び図2において、1は指紋センサ部、1AはLED等からなるセンサ光源、1Bは検出対象である利用者の指を置くプリズム、1Cはプリズム1Bに置かれてセンサ光源1Aからの光が照射された指の指紋画像を撮像するカメラ等の撮像素子、2は制御部、2Aは撮像素子1Cからの指紋画像を取り込む画像記憶部、2Bは取り込んだ指紋画像を画像処理して指紋の特徴点を抽出する特徴抽出部、2Cは登録された指紋データを保存する登録データ記憶部、2Dは特徴抽出部2Bから入力された照合指紋データと登録データ記憶部2Cに保存された登録指紋データとを照合する照合処理部である。
【0016】
2Eは登録指紋データの位置と照合指紋データの位置のずれを計算してずれ量信号を出力するずれ量計算処理手段、2Fは照合処理部2D及びずれ量計算処理手段2Eが接続された通信インターフェース(I/F)であり、指紋センサ部1及び制御部2により指紋照合器3を構成している。4はマウス(ポインティング装置)、5はキーボードである。
【0017】
6はパーソナルコンピュータ(以下パソコンという)、6Aはマウス4及びキーボード5が接続されたモード入力手段、6Bは通信I/F2F及びモード入力手段6Aに接続された通信I/F、6Cは通信I/F6Bに接続され画面信号を表示器7へ出力する画面出力手段、6Dは同じく音声信号をスピーカ8へ出力する音声出力手段、6Fは上記計算による位置ずれ量とずれ方向に相当する図形信号を出力する作図変換手段、6Gは上記位置ずれ量に相当する音声信号を出力する音声変換手段、6Hは上記ずれ量が合格か否かを判定するずれ量合否判定手段、6Iは複数回の指紋照合から上記位置ずれが小さく、かつ照合率が高い指を決定する最適指決定手段、6Jは練習モード(後述)を選択する手段で、上記各手段6F〜6Jは通信I/F6Bに接続されている。
【0018】
次に、この実施の形態の動作(練習モードの設定)を説明する。
利用者は、図2に示すようにパソコン6に指紋照合器3を接続し、パソコン6の電源を立ち上げる。そして、指をプリズム1Bに置くと、図12で説明したように、指紋画像が画像記憶部2Aに取り込まれ、特徴抽出部2Bで指紋の特徴点が抽出される。
この照合指紋データは、あらかじめ登録データ記憶部2Cに記憶されている登録指紋データと照合され、照合一致となればパソコン6へのログイン成功となる。
【0019】
利用者がキーボード5を操作すると、その信号はモード入力手段6Aを介してパソコン6に取り込まれ、表示器7に図3に示すようなモードの選択項目が表示される。マウス4又はキーボード5を操作して、練習モードを設定する。これを図4により説明する。
ステップS1で動作モードを設定すると、ステップS2では登録モードが、ステップS3では照合モードが、ステップS4では練習モードが設定される。登録モードS2及び照合モードS3は周知であり、かつ図13で説明したので、ここでは説明は省略する。
【0020】
練習モードS4は、複数回の指置き時に生じる指紋データの位置ずれ量及び上記指紋データの照合一致度を表示して、指紋の登録/照合時の指の置き方を利用者に慣れさせるためのモードである。
これで練習のモード設定が完了すると、利用者は指をプリズム1B上に置く。撮像素子1Cはセンサ光源1Aからの光によって照射された指の指紋画像を撮像し、この指紋画像は画像記憶部2Aに取り込まれて記憶される。
【0021】
ずれ量計算処理手段2Eは取り込まれた指紋画像を画像処理して、登録指紋データ(これは練習モード時の1回目の指紋データであり、本来の登録指紋データではない。)として記憶する。次に、利用者は指をプリズム1Bから放して、照合のため再度指をプリズム1B上に置く。1回目の入力時と同様に画像処理され、照合指紋データ(2回目以降の指紋データ)となって、ずれ量計算処理手段2Eへ送出される。
【0022】
ここで、ずれ量計算処理手段2Eの動作を図5及び図6により説明する。
図5(A)に示すように、1回目に置かれた指の位置11Aと2回目に置かれた指の位置11Bの差を指の位置ずれ、とすると、この位置ずれは、例えば指紋隆線の大局的な流れの方向をコード化したデータ(方向角データ)を利用することで、以下のように検出することができる。
【0023】
指紋画像を図5(B)に示すように、例えば20×20のウインドウ領域に分割する。ここで、各ウインドウごとに指紋隆線の流れの方向を計算し、例えば4方向に分類してコード化する。これを方向角データとする。12Aは1回目に得られた方向角データ、12Bは2回目に得られた方向角データ、12Cは方向角データ12A、12Bの一致する部分である。
ここで得られた2回目及び1回目の方向角データ12B、12Aをそれぞれ
AS(i,j),AF(i,j) (i=1,…,n,j=1,…n)
とする。ここに、n,mは図6(A)〜(C)に示すように、それぞれ方向x,yに並ぶウインドウ領域の数を表す。今、図6(D)に示す2回目の指紋データが図6(C)に示す1回目の指紋データに対して方向x,yにそれぞれウインドウp,qだけ平行移動した場合を考える。このとき、対応するウインドウ領域の方向角の差の2乗平均S(p,q)は数式1のようになる。
【0024】
【数1】
【0025】
ここに、 n’=n−|p| , m’=m−|q|
a=max(i,i+p) , b=max(j,j+q)
c=max(i,i−p) , d=max(j,j−q)
今、|p|<4 , |q|<4を満たすすべての(p,q)の組合せに対して、S(p,q)の値を計算する。この値は、実際の位置ずれ(平行移動)に最も近い(p,q)の組合せ(P,Q)に対して最小になると考えられる。すなわち、図5(B)の一致する部分12Cが最大になるときにS(p,q)が最小になる。
【0026】
すなわち、この(P,Q)が1回目の指紋データに対する2回目の指紋データのおよその位置ずれ量を表す。したがって、(P,Q)方向(図5(A))の方向11Cへ指をずらせば、照合率が向上することになる。
上記のように計算された位置ずれ量は、通信I/F2Fを経由してパソコン6へ送出され、パソコン6は上記送出された信号を通信I/F6Bを介して入力し、作図変換手段6Fへ出力する。
【0027】
次に、作図変換手段6Fは、入力された位置ずれ量とずれ方向に相当する図形信号を出力し、また、音声変換手段6Gは位置ずれ量に相当する音声信号を出力し、パソコン6は通信I/F6Bを介して入力した、位置ずれ量信号及び図形信号を画面出力手段6Cへ出力し、表示器7を動作させる。
【0028】
また、パソコン6は位置ずれ量信号及び音声信号を音声出力手段6Dへ出力し、スピーカ8を動作させる。これで、図7に示すように、表示器7に指をずらす方向と量を図形と数値で表示し、例えば「左斜め上へ(2mm(左へ),3mm(上へ).)指をずらしてください。」と表示する。また、スピーカ8から指をずらす方向と量を音声で案内し、例えば「左斜め上へ、詳しくは左へ2ミリ、上へ3ミリ指をずらしてください。」と案内する。
【0029】
このようにして、位置ずれ量が検出され、この指の位置をずらす方向を図形と数値でパソコン6の表示器7上に表示するようにしたため、位置ずれが小さくなるように練習ができ、コンピュータ装置の起動許可のための個人認証時に、再照合及び照合不良の発生を少なくすることが可能となる。また、指を移動する方向を図形及び音声によって案内するようにしたため、利用者の指の移動方向を分かりやすく誘導することが可能となる。
【0030】
なお、練習モード時は、1回目の指紋データと2回目の指紋データとを照合するものとしたが、運用時に用いられる登録指紋データ(1回目の指紋データに相当)を流用して、これと入力した指紋データ(2回目の指紋データに相当)とを照合するようにしてもよい。また、1回目及び2回目共、指紋の特徴点を照合するようにしてもよい。
【0031】
実施の形態2.
図8及び図9はこの発明の第5発明の一実施の形態を示すずれ量判定動作フローチャート、図9はずれ量判定表示図である。なお、図1〜図7は実施の形態2にも共用する。
この実施の形態は、実施の形態1にゲーム性を付加し、練習を親しみやすくしたものである。
【0032】
次に、この実施の形態の動作を説明する。
ステップS11で画像記憶部2Aは指紋画像を読み込み、ステップS12で特徴抽出部2Bは指紋の特徴点を抽出し、ステップS13で照合処理部2Dは1回目の指紋データかを判定する。1回目であればステップS14へ進み、登録データ記憶部2Cに記憶される。1回目でなければ(例えば2回目)であれば、照合処理部2Dはこの2回目の指紋データを登録データと照合し、ステップS15へ進む。
【0033】
ステップS15でずれ量計算処理部2Eは、上記両データから指位置のずれ量を検出し、ステップS16でその位置ずれ量が規定値以下かを判定する。規定値以下であればステップS17へ進み、位置ずれ量が規定値以下になった回数が、規定回数に達したかを判定する。規定回数に達していなければステップS11へ戻って上記動作を繰り返し、規定回数に達すれば、ステップS18で図9に示すように「OK終了」と文字、及び音声で報知する。ステップS16で位置ずれ量が規定値を超えれば、ステップS19で「NG終了」と報知する。
【0034】
ここで、ステップS16〜S19はずれ量合否判定手段6Hを構成している。
このようにして、指の位置ずれ量が規定回数連続して規定値以下になるように指を置くことができたら「OK終了」となり、できなかったら「NG終了」となるため、利用者はゲーム感覚で練習し、楽しみながら操作に慣れることが可能となる。
【0035】
実施の形態3.
図10および図11はこの発明の第6発明の一実施の形態を示す最適指決定動作フローチャート、図11は最適指表示図である。なお、図1〜図7は実施の形態3にも共用する。
この実施の形態は、どの指が指紋照合に適しているかを判定するものである。
【0036】
次に、この実施の形態の動作を説明する。なお、最初に置く指はあらかじめ指定されているものとする。
ステップS21で画像記憶部2Aは最初の指の指紋画像を読み込み、ステップS22で特徴抽出部2Bは指紋の特徴点を抽出する。ステップS23で最適指決定手段6Iは上記抽出された指紋データを保存する。ステップS24で指置き回数が規定回数に達したかを判定し、規定回数に達していなければ、ステップS21へ戻って上記動作を繰り返す。
【0037】
指置き回数が規定回数に達するとステップS25へ進み、現在置かれている指は最終の指かを判定する。最終の指でなければステップS26へ進み、パソコン6の表示器7に次の指を変更することを表示してステップS21へ戻る。これで、次の指についてステップS21〜S24を繰り返し、これを最終の指まで実行する。そして、ステップS25で最終の指と判定されると、ステップS27へ進む。
【0038】
ステップS27で指ごとに照合処理を実行し、位置ずれ量及び照合率を算出する。ステップS28で上記算出結果に基づいて、位置ずれ量が小さく、かつ照合率が高い指を検索して、パソコン6の表示器7に、例えば図11に示すように、「ずれの最小の指は、指の選定順序で3番目に選定した指です。」と表示し、スピーカ8からも同様の音声を出力する。
ここで、ステップS21〜S28は最適指決定手段6Iを構成している。
【0039】
このようにして、複数の指の中から位置ずれ量の小さい指を選択するようにしたため、利用者は指紋照合器3の運用上に最適の指を知ることができ、以後再照合、照合不良等の少ない指紋照合をすることが可能となる。
【0040】
なお、各手段2E,6F〜6Jを指紋照合器3側に設けてもよく、実施の形態1の場合と同様に、利用者の指置き位置ずれが小さくなるように練習することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したとおりこの発明の第1発明では、外部操作により練習モードを設定し、この練習モード時に置かれた指の1回目の指紋データと、2回目以降の指紋データとを照合して両指紋データ相互の位置ずれ量を計算し、これを図形、数値又は音声で報知するようにしたので、位置ずれが小さくなるように練習ができ、運用時に発生する再照合及び照合不良を少なくすることができる。
【0042】
また、第2発明では、指紋照合器をコンピュータ装置に接続し、コンピュータ装置の操作により練習モードを設定し、この練習モード時に置かれた指の1回目の指紋データと、2回目以降の指紋データとを照合して、両指紋データ相互の位置ずれ量を計算し、これを図形、数値又は音声で報知するようにしたので、位置ずれが小さくなるように練習ができ、コンピュータ装置の起動許可のための個人認証運用時に発生する再照合及び照合不良を少なくすることができる。
【0043】
また、第3発明では、計算された位置ずれ量を図形に変換して、コンピュータ装置の表示器へ出力するようにしたので、位置ずれが小さくなるように練習ができ、運用時に発生する再照合及び照合不良を少なくすることができる。
【0044】
また、第4発明では、計算された位置ずれ量を音声に変換して、コンピュータ装置のスピーカへ出力するようにしたので、位置ずれが小さくなるように練習ができ、運用時に発生する再照合及び照合不良を少なくすることができる。
【0045】
また、第5発明では、計算された位置ずれ量が規定回数連続して規定値以下になれば合格と判定し、上記位置ずれ量が規定値を超えれば不合格と判定するようにしたので、利用者はゲーム感覚で練習し、楽しみながら操作に慣れることができる。
【0046】
また、第6発明では、指の種類を置き換えて規定回数の指置きを繰り返し、位置ずれ量が最小になる指を最適指として決定し、最適指が決定されるとこれを図形又は音声で報知するようにしたので、利用者は指紋照合運用上の最適の指を知ることができ、以後再照合、照合不良等の少ない指紋照合をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す全体構成図。
【図2】 図1のパソコン外観図。
【図3】 この発明の実施の形態1を示すモード選択表示図。
【図4】 この発明の実施の形態1を示すモード選択動作フローチャート。
【図5】 この発明の実施の形態1を示す位置ずれ説明図で、(A)は指置き状態図、(B)は方向角データ図。
【図6】 この発明の実施の形態1を示す位置ずれ数値説明図で、(A)は座標軸、(B)はウインドウ数、(C)はプリズムの裏側から見た1回目の指置き位置、(D)はプリズムの裏側から見た2回目の指置き位置。
【図7】 この発明の実施の形態1を示す位置ずれ修正表示図。
【図8】 この発明の実施の形態2を示すずれ量判定動作フローチャート。
【図9】 この発明の実施の形態2を示すずれ量判定表示図。
【図10】 この発明の実施の形態3を示す最適指決定動作フローチャート。
【図11】 この発明の実施の形態3を示す最適指表示図。
【図12】 従来のパソコン接続形の指紋照合装置を示す全体構成図。
【図13】 従来のパソコン接続形の指紋照合装置を示す動作フローチャート。
【符号の説明】
1 指紋センサ部、 1B プリズム、 2 制御部、 2A 画像記憶部、 2B 特徴抽出部、 2C 登録データ記憶部、 2D 照合処理部、 2E ずれ量計算処理手段、 3 指紋照合部、 4 マウス、 5 キーボード、 6 パソコン、 6F 作図変換手段、 6G音声変換手段、 6H ずれ量合否判定手段、 6I 最適指決定手段、6J 練習モード選択手段、 7 表示器、 8 スピーカ、 11A 1回目の指置き位置、 11B 2回目の指置き位置、 11C 位置ずれ修正方向。
S16〜S19 ずれ量合否判定手段、 S21〜S28 最適指決定手段。
Claims (5)
- センサ部に置かれた指の指紋データを取り込んで個人を判別する装置において、外部操作により練習モードを設定する練習モード選択手段と、上記練習モード時に置かれた指の1回目の指紋データと、2回目以降の指紋データとを照合して上記両指紋データ間の位置ずれ量を計算するずれ量計算処理手段と、上記計算された位置ずれ量を図形、数値又は音声で報知する報知手段と、指の種類を置き換えて規定回数の指置きを繰り返し、上記位置ずれ量が最小となる指を最適指として決定する最適指決定手段と、を備え、上記報知手段は、上記最適指が決定されるとこれを図形又は音声で報知するものとしたことを特徴とする指紋入力装置。
- 指紋を入力する指紋照合器をコンピュータ装置に接続し、上記指紋照合器のセンサ部に置かれた指の指紋データを取り込んで個人を判別して上記コンピュータ装置の起動を許可する装置において、上記コンピュータ装置の操作により練習モードを設定する練習モード選択手段と、上記練習モード時に置かれた指の1回目の指紋データと、2回目以降の指紋データとを照合して上記両指紋データ間の位置ずれ量を計算するずれ量計算処理手段と、上記計算された位置ずれ量を上記コンピュータ装置により報知する報知手段と、指の種類を置き換えて規定回数の指置きを繰り返し、上記位置ずれ量が最小となる指を最適指として決定する最適指決定手段と、を備え、上記報知手段は、上記最適指が決定されるとこれを図形又は音声で報知するものとしたことを特徴とする指紋入力装置。
- コンピュータ装置に表示器を設け、報知手段として作図変換手段を用い、この作図変換手段は、計算された位置ずれ量を図形に変換して上記コンピュータ装置の表示器へ出力するものとしたことを特徴とする請求項2記載の指紋入力装置。
- コンピュータ装置にスピーカを設け、報知手段として音声変換手段を用い、この音声変換手段は、計算された位置ずれ量を音声に変換して上記コンピュータ装置のスピーカへ出力するものとしたことを特徴とする請求項2記載の指紋入力装置。
- 計算された位置ずれ量が規定回数連続して規定値以下になれば合格と判定し、上記位置ずれ量が上記規定値を超えれば不合格と判定するずれ量合否判定手段を設け、報知手段を、上記合否が判定されるとこれを図形又は音声で報知するものとしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の指紋入力装置。
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