JP4394937B2 - 指紋照合装置 - Google Patents

Description

本発明は、指紋照合装置に係り、さらに詳しくは、ユーザの指から読み取った指紋画像により本人同定を行う指紋照合装置の改良に関する。

入室の際、本人であるか否かを確認し、他人の入室を阻止するために指紋照合が従来から行われている。指紋照合は、ユーザの指から指紋を指紋画像として読み取り、読み取った指紋画像を予め記憶している指紋画像と比較することによって行われ、この比較結果に基づいて当該ユーザが本人であるか否かが判別される。また、指紋照合は、通常、１つの指について行われ、認証のための閾値を適切な値に定めることにより、所望の認証精度を得ている。

しかし、近年、セキュリティ性に対する要望が高くなりつつあり、より高精度な指紋照合が必要とされている。ところが、認証精度を向上させるために閾値を高くすると、指紋が不鮮明である場合などに、本人であるにもかかわらず本人ではないと判別され、認証エラーとなるケースが生じてしまうという問題があった。

そこで、複数の指について指紋照合を行うことによって認証精度を向上させようとする指紋照合装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この指紋照合装置では、１つの指について指紋照合により本人であると認証された場合、他の指の指紋について再度指紋照合が行われる。この様にして、指紋照合が複数の指について順次に行われ、全て認証された場合に本人であるとみなされる。

図５（ａ）及び（ｂ）は、従来の指紋照合装置における指紋読み取りの動作を示した図であり、図５（ａ）には、１つの指についてのみ指紋照合が行われる場合が示され、図５（ｂ）には、２つの指について順次に指紋照合が行われる場合が示されている。指紋読み取り部にユーザが自分の手の指を置くと、指紋が指紋画像として読み取られ、指紋照合が行われる。２つの指について順次に指紋照合を行う場合、第１指について本人であると認証されると、第２指についての指紋照合が行われる。その結果、第２指についても本人であると認証されれば、当該ユーザは、指紋画像が予め記憶されている登録ユーザ本人であるとみなされる。

この様に複数の指について指紋照合を行えば、全ての指紋が認証された場合にのみ本人であるとみなされるので、１つの指についてのみ指紋照合を行うのに比べて認証精度を向上させることができる。

しかしながら、この様な従来の指紋照合装置では、本人確認の際、複数の指について指紋を読み取らせなければならないので、ユーザにとって面倒であり、利便性が低下してしまうという問題があった。

なお、認証のための閾値を高くしたうえで、複数の指のいずれかについて本人であると認証されれば、本人であるとみなされるような指紋照合方法も考えられる。すなわち、１つの指についての指紋照合の結果、本人であると認証されなかった場合、他の指についての指紋照合が再度行われ、複数の指のいずれかが認証されると、本人であるとみなされる。この様な指紋照合方法では、１つの指で認証エラーが生じても、他の指による再度の指紋照合が行われるので、本人であるにもかかわらず本人であるとみなされないといったことが生じるのを抑制することができる。しかし、複数の指のいずれか１つでも認証されれば、本人であるとみなされるので、１つの指についてのみ指紋照合を行うのに比べて認証精度が低下してしまうという問題があった。
特開平６−１７６１３５号公報

上述した通り、従来の指紋照合装置では、認証精度を向上させようとすると、認証エラーが生じたり、本人確認の際に複数の指について指紋を読み取らせなければならず、不便であるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、利便性を低下させることなく、認証精度を向上させた指紋照合装置を提供することを目的としている。

本発明による指紋照合装置は、乱数を生成する乱数生成手段と、上記乱数に基づいて照合する指を照合指として表示する照合指表示手段と、ユーザの指から指紋を指紋画像として読み取り、入力画像データを生成する指紋読み取り手段と、指ごとの指紋画像を登録画像データとして記憶する指紋画像記憶手段と、上記入力画像データを上記照合指に対応す
る上記登録画像データと照合し、当該ユーザが登録ユーザであるか否かの照合結果を出力する指紋画像照合手段とを備え、上記乱数生成手段が、当該ユーザが入力画像データを予め記憶させた登録ユーザである場合に、前回までに生成した乱数とは異なる乱数を再度生成し、上記照合指表示手段が、この乱数に基づいて照合指を新たに表示するように構成される。

この様な構成によれば、乱数に基づいて照合指を表示することによって、指紋画像が登録画像データとして予め記憶されている登録指の１つをランダムに指定して指紋照合を行うことができる。すなわち、所定の登録指数に基づいて乱数が生成され、この乱数に基づいて照合する指が表示される。この照合指に対応する登録画像データがユーザの指から読み取った入力画像データと照合されるので、登録指の１つを照合指としてランダムに指定して指紋照合を行うことができる。このため、１回の指紋照合における認証精度を全ての登録指について指紋照合が行われる場合と同等とすることができる。従って、複数の指について指紋を読み取らせなくても、認証精度を向上させることができる。

特に、上記指紋照合装置によれば、ユーザが登録ユーザである場合に、再度生成された乱数に基づいて指紋照合が行われるので、さらに認証精度を向上させることができる。すなわち、指紋画像照合手段によりユーザが登録ユーザであると判別された場合には、前回までに生成した乱数とは異なる乱数が再度生成され、この乱数に基づいて照合指が新たに表示される。これによって、前回までの指紋照合で用いた指とは異なる登録指が新たに照合指としてランダムに指定され、指紋照合が再度行われるので、１回だけの指紋照合に比べて認証精度を向上させることができる。

さらに、上記構成に加え、上記登録ユーザに対応付けて識別符号を記憶する識別符号記憶手段と、ユーザにより入力された識別符号に基づいて当該ユーザに対応する登録ユーザを判別するユーザ識別手段とを備え、上記指紋画像記憶手段が、登録ユーザごとに照合回数ｎ（ｎ≧１）を記憶し、上記乱数生成手段が、上記指紋画像照合手段による照合結果に基づいて、乱数の再度生成をｎ−１回行うように構成される。すなわち、ユーザが入力した識別符号に基づいて当該ユーザに対応する登録ユーザが判別され、この登録ユーザに対応する照合回数ｎに基づいて乱数の再度生成による指紋照合がｎ−１回行われる。従って、登録ユーザごとに指紋照合の回数を指定して指紋照合を行うことができるので、登録ユーザに応じて適切な認証精度を得ることができる。

本発明による指紋照合装置によれば、乱数に基づいて照合指を表示することによって、指紋画像が登録画像データとして予め記憶されている登録指の１つをランダムに指定して指紋照合を行うことができる。従って、１回の指紋照合における認証精度を全ての登録指について指紋照合が行われる場合と同等とすることができるので、利便性を低下させることなく、認証精度を向上させることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による指紋照合装置の一構成例を示したブロック図である。本実施の形態による指紋照合装置１は、ユーザの指から読み取った指紋画像により本人同定を行う情報処理装置であり、例えば、扉のロックシステムの一部として部屋の出入り口などに設けられる。

この指紋照合装置１は、操作入力部２、照合指表示部３、指紋センサー４、乱数生成部５、登録用ＩＤデータベース６、照合用ＩＤデータベース７、照合回数データベース８、ユーザ識別部９、指紋画像照合処理部１０、指紋画像記憶部１１、表示制御部１２及び主制御部１３により構成される。

操作入力部２は、各種操作キーからなり、ユーザによるキー操作に基づいて登録用ＩＤや照合用ＩＤなどの入力データを主制御部１３に対して出力する。照合指表示部３は、表示制御部１２の制御により各種情報の画面表示を行っている。この照合指表示部３には、ユーザに対して指紋照合を促すために、照合に用いる指が照合指として表示される。照合指は、乱数生成部５により生成される乱数から決定され、指紋画像が予め登録されている指のいずれか１つが選択される。また、照合指表示部３には、ＩＤ認証の結果や指紋照合の結果なども表示される。

指紋センサー４は、ユーザの指から指紋を指紋画像として読み取り、入力画像データを出力する指紋読み取り手段であり、例えば、ＣＣＤカメラなどの撮像装置からなる。この指紋センサー４には、指紋を読み取るための指紋読み取り部が設けられており、入力画像データは、この指紋読み取り部に置かれた指に対して可視光などをスキャンしたときの反射光に基づいて生成される。生成された入力画像データは、主制御部１３へ出力され、指紋照合などに用いられる。

乱数生成部５は、主制御部１３の制御により乱数を出力する乱数発生回路であり、所定の登録指数Ｎに基づいてランダムな自然数Ｒ（１≦Ｒ≦Ｎ）を生成する。登録用ＩＤデータベース（ＤＢ）６は、照合用ＩＤや指紋画像などの登録時及び照合条件の設定時に用いる登録用ＩＤを記憶する記憶装置であり、照合用ＩＤとは異なる識別符号が登録用ＩＤとして予め格納されている。この登録用ＩＤには、照合用ＩＤよりもセキュリティ性が高い、すなわち、複雑な識別符号が用いられる。

照合用ＩＤデータベース（ＤＢ）７は、指紋照合の際に用いる照合用ＩＤを記憶する記憶装置であり、ユーザごとの識別符号を照合用ＩＤとして格納している。照合回数データベース（ＤＢ）８は、固有モード時における指紋照合の際に用いる照合回数Ｓを記憶する記憶装置であり、異なる指について行う指紋照合の回数を照合回数Ｓとして格納している。照合回数Ｓが多いと指紋照合における認証精度が高くなると考えられるので、照合回数データベース８に記憶させる照合回数Ｓを部屋の重要度などに応じて適切な値に定めることにより、所望の認証精度を得ることができる。ここでは、照合回数データベース８に格納されている照合回数Ｓを用いて指紋照合を行う照合モードを固有モードと呼んでいる。

ユーザ識別部９は、操作入力部２においてユーザにより入力された照合用ＩＤを照合用ＩＤデータベース７に記憶されている照合用ＩＤと比較することにより、登録ユーザの判別を行っている。すなわち、照合用ＩＤに基づいて、照合用ＩＤデータベース７に照合用ＩＤが予め格納されているユーザ（登録ユーザ）の中から当該ユーザに対応する登録ユーザが判別される。

指紋画像記憶部１１は、登録画像データ１４及び照合回数（Ｓ）１５をユーザごとに記憶する登録画像の記憶手段であり、指ごとの指紋画像を登録画像データ１４として格納している。これらの登録画像データ１４及び照合回数１５は、照合用ＩＤデータベース７に格納されている照合用ＩＤに対応付けて記憶されている。照合回数（Ｓ）１５は、個別モード時における指紋照合の際に用いる照合回数Ｓであり、登録ユーザが要求する認証精度に応じて定めることにより、認証精度を登録ユーザに応じて切り替えることができる。ここでは、登録ユーザごとの照合回数１５を用いて指紋照合を行う照合モードを個別モードと呼び、上述した固有モードと区別している。

指紋画像照合処理部１０は、入力画像データを登録画像データ１４と照合し、本人であるか否かの照合結果の出力を行っている。すなわち、指紋センサー４が読み取った入力画像データと、照合指表示部３に表示した照合指に対応する登録画像データ１４とを比較し、これらの画像データが同一であるか否かが判別される。この判別の結果、画像データが同一でないと判別された場合、認証不可となり、指紋照合処理を終了する。一方、画像データが同一であると判別された場合には、前回までに生成された乱数とは異なる乱数を再度生成させ、異なる指についての指紋照合が行われる。この様にして、指紋照合が照合回数Ｓまで行われ、全ての指紋照合において画像データが同一であると判別されると、当該ユーザは登録ユーザ本人であると認証される。

図２のステップＳ１０１〜Ｓ１１０は、図１の指紋照合装置における指紋画像の登録動作の一例を示したフローチャートである。まず、主制御部１３は、操作入力部２からユーザによる操作入力により登録用ＩＤが入力されると（ステップＳ１０１）、登録用ＩＤデータベース６に格納されている登録用ＩＤと照合する。次に、主制御部１３は、登録用ＩＤの照合の結果、これらの登録用ＩＤが同一であると判別すると、登録モードに移行する（ステップＳ１０２）。登録用ＩＤが同一でないと判別した場合には、認証不可として登録処理を終了する。

登録モードでは、照合用ＩＤ、登録指数Ｎ、照合回数（Ｓ）１５及び登録画像データ１４の登録が順次に行われる。まず、主制御部１３は、操作入力部２において照合用ＩＤが入力されると、照合用ＩＤデータベース７に記憶させる（ステップＳ１０３）。次に、主制御部１３は、登録指数Ｎ及び照合回数（Ｓ）１５が入力されると、登録指数Ｎ及び照合回数（Ｓ）１５を上記照合用ＩＤに対応付けて指紋画像記憶部１１に記憶させる（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。

次に、主制御部１３は、照合指表示部３に登録する指（指番号）を順次に表示するとともに、指紋センサー４に指紋を順次に読み取らせる。すなわち、まず、現在の登録指数をＹ＝１として（ステップＳ１０６）、第Ｙ指を表示するとともに（ステップＳ１０７）、指紋を読み取り、指紋画像記憶部１１に記憶させる（ステップＳ１０８）。次に、Ｙ＝Ｙ＋１として（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０７からステップＳ１０９までの処理手順を繰り返し（ステップＳ１１０）、Ｙ＞Ｎとなると、この登録処理を終了する。

図３のステップＳ２０１〜Ｓ２０６は、図１の指紋照合装置における照合条件の設定動作の一例を示したフローチャートである。まず、主制御部１３は、操作入力部２において登録用ＩＤが入力されると（ステップＳ２０１）、登録用ＩＤデータベース６に格納されている登録用ＩＤと照合する（ステップＳ２０２）。次に、主制御部１３は、照合の結果、これらの登録用ＩＤが同一であると判別すると、照合条件設定モードに移行する。登録用ＩＤが同一でないと判別された場合には、認証不可として照合条件の設定処理を終了する。

照合条件設定モードでは、ユーザごとの照合回数１５を使用するか否かをユーザに対して照会する画面表示が行われる（ステップＳ２０３）。このとき、主制御部１３は、ユーザがユーザごとの照合回数１５を使用することを選択した場合、個別モードに移行してこの照合条件設定処理を終了する（ステップＳ２０４）。一方、ユーザごとの照合回数１５を使用しない場合には、登録ユーザについて共通の照合回数Ｓの登録をユーザに対して照会する。このとき、主制御部１３は、照合回数Ｓが入力されれば（ステップＳ２０５）、この照合回数Ｓを照合回数データベース８に記憶させるとともに、固有モードに移行して照合条件設定処理を終了する（ステップＳ２０６）。

図４のステップＳ３０１〜Ｓ３１５は、図１の指紋照合装置における指紋照合動作の一例を示したフローチャートである。まず、主制御部１３は、エラー回数をＥ＝０とし（ステップＳ３０１）、操作入力部２においてユーザによる操作入力により照合用ＩＤが入力されると（ステップＳ３０２）、照合用ＩＤデータベース７に登録されている照合用ＩＤと照合する（ステップＳ３０３）。この照合の結果、入力された照合用ＩＤが登録されていれば、指紋照合モードに移行する。一方、入力された照合用ＩＤが登録されていなければ、指紋照合処理を終了する。

指紋照合モードでは、ユーザの指から読み取った指紋画像に基づいて指紋照合が行われる。まず、主制御部１３は、ユーザにより入力された照合用ＩＤに対応する登録指数Ｎを指紋画像記憶部１１から読み出す（ステップＳ３０４）。次に、主制御部１３は、個別モードの場合、上記照合用ＩＤに対応する照合回数Ｓを指紋画像記憶部１１から読み出す。一方、固有モードの場合には、照合回数データベース８に格納されている照合回数Ｓが読み出される（ステップＳ３０５）。

次に、主制御部１３は、読み出した登録指数Ｎに基づいて乱数Ｒ（１≦Ｒ≦Ｎ）を乱数生成部５に生成させ（ステップＳ３０６）、生成された乱数Ｒに基づいて照合指を表示する（ステップＳ３０７）。このとき、照合指表示部３には、「第Ｒ指を指紋読み取り部に置いてください」という文字メッセージが画面表示される。

次に、指紋画像照合処理部１０は、指紋センサー４によりユーザの指から指紋を読み取らせ（ステップＳ３０８）、読み取った入力画像データを当該ユーザにより入力された照合用ＩＤに対応する登録画像データ１４と照合する（ステップＳ３０９）。

指紋画像照合処理部１０は、この照合の結果、入力画像データが第Ｒ指の登録画像データと一致した場合、照合回数をＳ＝Ｓ−１とし（ステップＳ３１０）、Ｓ＝０となるまでステップＳ３０６からステップＳ３１０の処理手順を繰り返す（ステップＳ３１１）。このとき、乱数生成部５は、前回までに生成した乱数Ｒとは異なる乱数Ｒを生成する。そして、Ｓ＝０となると、当該ユーザが登録ユーザ本人であるとみなされ、「認証ＯＫ」という文字メッセージが表示される（ステップＳ３１２）。

一方、入力画像データが第Ｒ指の登録画像データと一致しなかった場合には、エラー回数をＥ＝Ｅ＋１とし（ステップＳ３１３）、このエラー回数がＥ≧３となると、当該ユーザは登録ユーザではないとみなされ、「認証ＮＧ」という文字メッセージが表示される（ステップＳ３１４，Ｓ３１５）。

本実施の形態によれば、乱数Ｒに基づいて照合指を表示することによって、指紋画像が登録画像データ１４として予め記憶されている登録指の１つをランダムに指定して指紋照合を行うことができる。すなわち、所定の登録指数Ｎに基づいて乱数Ｒが生成され、この乱数Ｒに基づいて照合する指が表示される。この照合指に対応する登録画像データ１４がユーザの指から読み取った入力画像データと照合されるので、登録指の１つを照合指としてランダムに指定して指紋照合を行うことができる。このため、１回の指紋照合における認証精度を全ての登録指について指紋照合が行われる場合と同等とすることができる。従って、複数の指について指紋を読み取らせなくても、認証精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態１による指紋照合装置の一構成例を示したブロック図である。 図１の指紋照合装置における指紋画像の登録動作の一例を示したフローチャートである。 図１の指紋照合装置における照合条件の設定動作の一例を示したフローチャートである。 図１の指紋照合装置における指紋照合動作の一例を示したフローチャートである。 従来の指紋照合装置における指紋読み取りの動作を示した図である。

符号の説明

１ 指紋照合装置、２ 操作入力部、３ 照合指表示部、４ 指紋センサー、
５ 乱数生成部、６ 登録用ＩＤデータベース、７ 照合用ＩＤデータベース、
８ 照合回数データベース、９ ユーザ識別部、１０ 指紋画像照合処理部、
１１ 指紋画像記憶部、１２ 表示制御部、１３ 主制御部、１４ 登録画像データ、
１５ 照合回数

Claims (2)

1. 乱数を生成する乱数生成手段と、
   上記乱数に基づいて照合する指を照合指として表示する照合指表示手段と、
   ユーザの指から指紋を指紋画像として読み取り、入力画像データを生成する指紋読み取り手段と、
   指ごとの指紋画像を登録画像データとして記憶する指紋画像記憶手段と、
   上記入力画像データを上記照合指に対応する上記登録画像データと照合し、当該ユーザが登録ユーザであるか否かの照合結果を出力する指紋画像照合手段とを備え、
   上記乱数生成手段は、当該ユーザが入力画像データを予め記憶させた登録ユーザである場合に、前回までに生成した乱数とは異なる乱数を再度生成し、
   上記照合指表示手段が、この乱数に基づいて照合指を新たに表示することを特徴とする指紋照合装置。
2. 上記登録ユーザに対応付けて識別符号を記憶する識別符号記憶手段と、
   ユーザにより入力された識別符号に基づいて当該ユーザに対応する登録ユーザを判別するユーザ識別手段とを備え、
   上記指紋画像記憶手段は、登録ユーザごとに照合回数ｎ（ｎ≧１）を記憶し、
   上記乱数生成手段は、上記指紋画像照合手段による照合結果に基づいて、乱数の再度生成をｎ−１回行うことを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。

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