JP4419493B2 - 指紋読取装置、同装置に用いられる指紋読み取り状況表示方法及びプログラム - Google Patents

指紋読取装置、同装置に用いられる指紋読み取り状況表示方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、ユーザの指紋パターンを読み取る指紋読取装置に係り、特に指紋パターンの読み取り状況をユーザに通知する場合に用いて好適な指紋読取装置、同装置に用いられる指紋読み取り状況表示方法及びプログラムに関する。
指紋は、終生不変、万人不同といった2大特徴により個人認証の最も有力な手段として広く利用されている。通常、この種の指紋読取装置では、指紋読取りのための専用のセンサ(入力部)を備えており、そのセンサ画面上にユーザの指(指紋面側)を押し付けることで、指紋パターンを読み取る構成になっている。このようにして読み取られたユーザの指紋パターンは装置内に予め登録された指紋のパターンとマッチング処理され、登録パターンと一致した場合には本人であるものと判定されて、以後の操作が許可される。一方、登録パターンと一致しなかった場合には本人以外であると判定されて、以後の操作が禁止されることになる。
ところで、ユーザの指先全面がセンサ画面上に正しく押し付けられていないなどにより、指紋パターンの読み取り不良が生じた場合に、通常、ユーザに対して指紋パターンの再入力が要求される(例えば、特許文献1、2参照)。この場合、再入力の要求方法として、文字等による報知が一般的である。
例えば、特許文献1では、読み取った指紋パターンの特徴点の数が一定数未満の場合に、ユーザに対して指を置き直して、再度、指紋画像を入力するように指紋パターンの再入力が促される。そのときの再入力の要求は、音、光、振動、文字表示などによって行われる。また、特許文献2では、読み取った指紋パターンが登録された指紋パターンと不一致の場合に、ランプの点灯表示により再入力が要求されるようになっている。
特開20003−091731号公報 特開平06−272440号公報
上述したように、入力された指紋パターンの読み取り不良が生じた場合に、ユーザに対して指紋パターンの再入力が要求される。しかしながら、前記特許文献1、2などのように、単に文字等の表示により指紋パターンの再入力を要求しただけでは、ユーザは読み取り不良の原因が具体的に分からないため、また同じような指の置き方をして失敗を繰り返してしまう問題があった。
この場合、入力された指紋パターンの画像を表示することにより、どこの部分の読み取りが不良だったのか具体的に明示することも考えられるが、指紋パターンをそのまま表示することは美観的に好ましくなく、また、プライバシー的にも良くない。
本発明は前記のような点に鑑みなされたもので、指紋パターンを使わずに読み取り状況を具体的にユーザに知らしめることのできる指紋読取装置、同装置に用いられる指紋読み取り状況表示方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係る指紋読取装置は、被認証者の指紋パターンを読み取る指紋読み取り手段と、この指紋読み取り手段によって読み取られた指紋パターンの読み取り状況を判断する判断手段と、この判断手段によって読み取り不良であると判断された場合に、その読み取り不良部分を表した指標画像を予め任意の被写体を撮影して得られた写真画像を利用して生成する指標画像生成手段と、この指標画像生成手段によって生成された指標画像を表示する表示手段とを具備したことを特徴とする。
このような構成によれば、指紋パターンの読み取り不良が生じた場合に、その読み取り不良部分を表した指標画像が予め任意の被写体を撮影して得られた写真画像を利用して生成されて表示される。これにより、指紋パターンを使わずに読み取り状況をユーザに具体的に知らしめることができ、また、指紋パターンを直接表示するわけではないので、美観を損なうことなく、プライバシーも確保できる。
また、本発明の請求項では、前記指標画像生成手段は、前記指紋パターンの読み取り不良部分に対応させて前記写真画像を加工処理することにより、その不良部分を表した指標画像を生成することを特徴とする。
このような構成によれば、前記指標画像は、指紋パターンの読み取り不良部分に対応させて前記写真画像を加工処理することで得られる。
また、本発明の請求項では、予め指紋パターンの読取り時に生じる可能性のある不良部分に合わせて作成された多数のパターン画像を記憶した記憶手段を備え、前記指標画像生成手段は、前記指紋パターンの読み取り不良部分に対応したパターン画像を前記記憶手段から選択し、そのパターン画像と前記写真画像とを合成処理することにより、その不良部分を表した指標画像を生成することを特徴とする。
このような構成によれば、前記指標画像は、指紋パターンの読み取り不良部分に対応したパターン画像を前記写真画像と合成処理することで得られる。
本発明によれば、指紋パターンの読み取り不良が生じた場合に、その読み取り不良部分を表した指標画像を予め任意の被写体を撮影して得られた写真画像を利用して生成し、表示するようにしたため、読み取り状況をユーザに具体的に知らしめることができる。これにより、ユーザはどのような入力の仕方が悪かったのかを把握して、再入力の際にその点を注意することができる。
また、前記指標画像を指紋パターンに代えて表示するようにしたことで、指紋パターンを直接表示した場合のように美観を損なうことなく、また、指紋パターンを他人に見られることもないので、プライバシーも確保することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る指紋読取装置をカメラ付き携帯電話に適用した場合の外観構成を示す図である。
図1に示すように、この携帯電話10の機器本体11の表面上には、表示部12、入力部13、マイク14、スピーカ15などが設けられている。
表示部12は、例えばカラー表示可能な小型LCD(Liquid Crystal Display)からなり、薄型平面状の表示画面を有し、そこに各種メニューや入力データを表示したり、この携帯電話10に備え付けられたカメラ16で撮影した画像や外部から受信した画像などを表示する。また、カメラ撮影時には、この表示部12の表示画面が電子ビューファインダとして機能し、そこに被写体の画像を映し出すことができる。
入力部13は、データの入力や機能指示を行うためのものである。この入力部13には、電話番号や文字データを入力するためのダイヤル/文字ボタン13aや、電源のON/OFFを切り換えるための電源ボタン13b、電話やメールの発着信に用いられる発着信ボタン13cの他に、携帯電話10に備えられた各機能を選択するためのカーソールキーを兼ねた機能選択ボタン13dや、カメラ16を起動するためのカメラボタン13eなどが含まれている。
マイク14およびスピーカ15は、通話時における送話器と受話器として用いられる。このマイク14およびスピーカ15は通話時にユーザの耳と口元の位置にくるように、例えばマイク14は機器本体11の下部、スピーカ15は機器本体11の上部に配置されている。
カメラ16は、CCD等の固体撮像素子を採用したもので、カメラボタン13eの操作に伴い静止画あるいは動画の撮影を行う。このカメラ16は、例えば機器本体11の上部に回動自在に設置されており、前記機能選択ボタン13dの操作に伴い静止画または動画の撮影を行う。なお、このカメラ16は機器本体に固定されていても、着脱自在な構成であっても良い。
また、機器本体11の上部には、無線電波を送受信するためのアンテナ17が伸縮自在に取り付けられている。
ここで、本実施形態において、この携帯電話10の機器本体11の表面上には、個人認証機能の1つとして用いられる指紋センサ18が設置されている。この指紋センサ18は、ユーザの指先を載せるためのセンサ面18aを有し、そのセンサ面18a上に押し付けられたユーザの指先の指紋パターンを読み取る。
図2は同実施形態における携帯電話10の回路構成を示すブロック図である。
この携帯電話10は、上述した表示部12や、各種ボタン13a〜13eを含む入力部13を備えると共に、CPU21、ROM22、RAM23、記憶装置24、電話通信装置25、撮像装置26および指紋読取装置27を備える。
CPU21は、この携帯電話10の全体の制御を司る主制御装置(コンピュータ)である。このCPU21は、ROM12などに記憶されたプログラムを読み込み、そのプログラムに記述された手順に従って各種処理を実行するものであり、ここでは指紋パターンの読取りに関する一連の処理を実行する。
ROM22には、本発明を実現するためのプログラムを含む各種情報が記憶されている。なお、前記プログラムはROM22に予め記憶されている他に、例えばメモリカード等の記録媒体に記録されて提供されるような形態であっても良い。さらに、前記プログラムが外部端末からネットワーク等の通信媒体を介して提供されるような形態であっても良い。
また、RAM23は、ワークメモリとして用いられ、図3に示すようにCPU21の処理に必要な各種データを記憶する。記憶装置24は、例えばフラッシュメモリなどのメモリカード等からなり、外部メモリとして任意に着脱可能である。
電話通信装置25は、所定の通信プロトコルに従って相手機器との間のコネクションを確立するなどの電話通信に関する処理を行う通信装置である。この電話通信装置25にはマイク14およびスピーカ15などを含む。
撮像装置26は、図1に示したカメラ16からなり、前記入力部13に設けられたカメラボタン13eの操作により静止画または動画の撮影を行う。なお、本実施形態では、任意の被写体を対象として、静止画の撮影を行うものとする。また、指紋読取装置27は、図1に示した指紋センサ18を通じて入力される被認証者の指紋パターンの読取り処理を行う。
次に、図3乃至図7を参照して、指紋パターンの読み取り時に用いられる各種データについて説明する。
図3はRAM23に記憶される各種データの構成を示す図である。このRAM23の記憶領域31には、撮像装置26であるカメラ16にて任意に撮影された画像データ(写真画像)が記憶される。この写真画像は、後述する指標画像の生成に利用される。図4は写真画像の一例を示したものであり、この例ではユーザが電車を被写体として撮影して得られた写真画像が示されている。
また、記憶領域32には、予め登録者の指紋パターン(登録指紋データ)が記憶されている。図5は指紋パターンの一例を示したものであり、登録者の指紋パターンのイメージが示されている。
また、記憶領域33には、指紋センサ18によって読み取られた被認証者の指紋パターン(照合指紋データ)が記憶される。指紋パターンの読み取り後、この記憶領域33に記憶された指紋パターンと前記記憶領域32に予め記憶された登録者の指紋パターンとが照合され、両者が一致すれば登録者であると認められる。
また、記憶領域34には、デフォルト画像が記憶される。このデフォルト画像は、図6に示すように、指先をイメージした楕円形状のパターン画像からなる。
また、記憶領域35には、再入力指示画像が記憶される。再入力指示画像とは、指紋パターンの再入力を指示するための画像であり、前記写真画像あるいは前記デフォルト画像からなる。本実施形態では、この記憶領域35に登録された再入力指示画像(写真画像/デフォルト画像)を指紋パターンの読取り状況に応じて加工処理することにより、読み取り不良部分を表した指標画像を生成し、これを再入力の要求指示と共に表示することを特徴としている。
また、記憶領域36には、前記指標画像の生成する際に用いられる各種対応パターンが予め記憶されている。これらの対応パターンは、図7に示すように、指先をイメージした楕円形状のパターン画像の右上部分を欠いたもの、右下部分を欠いたもの、左上部分を欠いたもの、左下部分を欠いたものなど、予め指紋パターンの読取り時に生じる可能性のある不良部分に合わせて作成されたパターン画像である。
さらに、これらのデータの記憶領域31〜36の他に、このRAM23の所定領域が入力バッファ37として確保されており、そこに指紋センサ18を通じて入力された指紋パターンが保持されるようになっている。
次に、本実施形態の動作を説明する。
なお、以下の各フローチャートで示される各種処理は、CPU21がプログラムを読み込むことにより、そのプログラムに記述された手順に従って実行される。
図8は同実施形態における携帯電話10の指紋照合時の処理動作を示すフローチャートである。例えば、ユーザが入力部13の機能選択ボタン13dの操作により「指紋照合」を指示すると、例えば「指紋を入力して下さい」といったようなメッセージが表示部12に表示されるなどして入力待ちの状態となる(ステップA11)。
ここで、被認証者であるユーザの指先(例えば薬指)を図1に示す指紋センサ18のセンサ画面上に押し付けることにより、その指先の指紋パターンの入力がなされ(ステップA12)、その指紋パターンが指紋読取装置27によって読み取られる(ステップA13)。なお、このとき入力された指紋パターンは、例えばRAM23に設けられた入力バッファ37に保持される。
このようにしてユーザの指紋パターンが入力されると、CPU21は、その入力された指紋パターンが指紋照合に適しているか否かを判断する。これは、例えば一定の面積以上の指紋が取れたか否かで判断する。すなわち、CPU21は、当該指紋パターンを構成する画像の面積を計算することにより、その面積の値が所定値以上であれば照合可能であると判断する(ステップA14、A15)。
照合可能であれば(ステップA15のYes)、CPU21はその指紋パターンを用いて所定の照合処理を行い(ステップA16)、その照合結果を出力する(ステップA17)。
詳しくは、入力された指紋パターンをRAM23の入力バッファ37から読み出し、これを正当な照合指紋データとして図3に示すRAM23の記憶領域33に記憶する。続いて、RAM23の記憶領域32から登録者の指紋パターン(登録指紋データ)を読み出し、その登録者の指紋パターンと前記記憶領域33に記憶された入力指紋パターンとを比較検証する。その結果、両者の指紋パターンが一致すれば、登録者であると判定し、例えば「登録者であると認証されました」といったようなメッセージを表示部12に表示する。両者の指紋パターンが一致しなければ、登録者でないと判定し、例えば「指紋パターンが違います」といったようなメッセージを表示部12に表示する。
一方、前記ステップA15において、前記入力された指紋パターンを構成する画像の面積が所定値未満であり、照合不可能であると判断された場合には、以下のような処理が実行される。
すなわち、入力された指紋パターンの読み取り不良により照合できない状態あった場合において、どのような入力の仕方(つまりセンサ面に対する指の押し付け方)が不適切だったのかをユーザに知らしめるために、CPU21は、当該指紋パターンの読み取り不良部分を表した指標画像の生成処理を行う(ステップA18)。そして、CPU21は、この指標画像生成処理によって生成された指標画像を、例えば「この指標画像を参考にして再入力して下さい」といったようなメッセージと共に表示部12に表示して、ユーザに指紋パターンの再入力を要求する(ステップA19)。
ここで、本実施形態において、前記指標画像は、指紋パターン以外の特定の画像を用いて生成される。前記指紋パターン以外の特定の画像とは、ユーザがカメラ16にて撮影した写真画像または予め用意されたデフォルト画像のことである。どの写真画像を指標画像に用いるのかはユーザが任意に選択することができる。なお、この画像選択に関しては後に図13および図14を参照して説明するものとし、まずは、図9を参照して前記ステップA18で実行される指標画像の生成処理について説明する。
図9は同実施形態における携帯電話10の指標画像生成処理(1)を示すフローチャートである。前記ステップA15において、入力された指紋パターンの読み取り不良により照合不可能と判断されると、CPU21は、まず、その指紋パターンを構成する画像の輪郭を追跡するなどして、読み取った指紋の範囲を抽出する(ステップB11)。そして、CPU21は、この抽出した指紋の範囲に対応させて、RAM23の記憶領域35に記憶された再入力指示画像(写真画像/デフォルト画像)を加工処理することにより、当該指紋パターンの読み取り不良部分を表した指標画像を生成する(ステップB12)。
図10に具体例を示す。図10(a)は入力された指紋パターン、同図(b)はその指紋パターンに対応した指標画像である。
今、前記再入力指示画像として、ユーザが選択した写真画像を例にする。図10(a)に示すように、入力された指紋パターンの右上部分が欠落していたとすると、写真画像の右上部分を同じように加工処理することで、同図(b)に示すように、右上部分が欠落した指標画像が得られる。このような指標画像を表示することで、ユーザに対して指の右上部分の押し付け方が足りなかったことを知らせることができる。
また、他の指標画像の生成方法として、対応パターンを利用する方法がある。対応パターンとは、指紋パターンの読み取り不良部分に合わせて作成されたパターン画像のことであり、図7に示したように、指先をイメージした楕円形状のパターン画像を基本形として、右上部分を欠いたもの、右下部分を欠いたもの、左上部分を欠いたもの、左下部分を欠いたものなど多数用意されている。以下に、このような対応パターンを利用した指標画像生成方法について説明する。
図11は同実施形態における携帯電話10の指標画像生成処理(2)を示すフローチャートであり、対応パターンを利用した場合の処理が示されている。前記ステップA15において、入力された指紋パターンが照合不可能と判断されると、CPU21は、まず、その指紋パターンを構成する画像の形状などから正常に読み取れなかった部分を不良部分として特定する(ステップC11)。
続いて、CPU21は、RAM23の記憶領域36に予め用意されている各種対応パターンの中から前記不良部分と同じ箇所が欠落している対応パターンを選択する(ステップC12)。例えば、指紋パターンの右上部分が不良部分として特定された場合には、右上部分に欠けた対応パターンを選択する。そして、CPU21は、この選択した対応パターンとRAM23の記憶領域35に記憶された再入力指示画像とを合成処理することにより、当該指紋パターンの読み取り不良部分を表した指標画像を生成する(ステップC13)。
図12に具体例を示す。図12(a)は対応パターン、同図(b)はその対応パターンを用いて生成された指標画像である。
今、前記再入力指示画像として、ユーザが選択した写真画像を例にする。例えば、入力された指紋パターンの右上部分が欠落していた場合に、図12(a)に示すように右上部分が欠けた対応パターンが選択される。この対応パターンと写真画像とを合成することにより、同図(b)に示すように右上部分が欠落した指標画像が得られる。
次に、指標画像として利用する画像の選択処理について説明する。
図13は同実施形態における携帯電話10の画像選択処理の動作を示すフローチャートである。例えば、ユーザが入力部13の機能選択ボタン13dの操作により「画像選択」を指示すると(ステップD11のYes)、図14に示すような画像選択画面41が表示部12に表示される(ステップD12)。この画像選択画面41には、ユーザがカメラ16を用いて撮影した各種写真画像を含んだ画像一覧メニュー42が設けられており、その中の1つを選択するように構成されている。
前記画像一覧メニュー42の中から写真画像が選択されると(ステップD13のYes)、CPU21はその選択された写真画像をRAM23の記憶領域31から読み出し、再入力指示画像としてRAM23の記憶領域35に登録する(ステップD14)。一方、写真画像が選択されなかった場合には(ステップD11のYes)、CPU21は、図6に示すような指先をイメージした楕円形状のデフォルト画像をRAM23の記憶領域34から読み出し、これを再入力指示画像としてRAM23の記憶領域35に登録する(ステップD14)。
このように、ユーザにより任意に選択された写真画像またはデフォルト画像を用いて指標画像が生成される。このような指標画像を再入力要求時に指紋パターンに代えて表示することで、ユーザはどのような入力の仕方が悪かったのかを把握することができ、再入力の際にその点を注意して指紋パターンを再入力することができる。また、指紋パターンを直接表示するわけではないので、美観を損なうことなく、また、プライバシーも確保することができる。
なお、前記実施形態では、指標画像に利用する画像をカメラ16で撮影した写真画像の中から選ぶものとして説明したが、写真画像の他に、例えば携帯電話10に予め備えられている各種イラストや記号なども選択対象に含めて、これらの中からユーザが任意に選べるようにしても良い。
また、指紋パターンが要求されるアプリケーションの種類に応じて指標画像に利用する画像を異ならせても良いし、複数選択された画像の中から所定の順に変えるようにしても良い。
また、前記実施形態では、カメラ付きの携帯電話を例にして説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばPDA(Personal Digital Assistant)やパソコンなど、指紋認証機能を要する電子機器であれば、その全てに本発明を適用することができる。
要するに、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態で示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、「発明が解決しようとする課題」で述べた効果が解決でき、「発明の効果」の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
また、上述した実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク(フレキシブルディスク、ハードディスク等)、光ディスク(CD−ROM、DVD−ROM等)、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に適用したり、そのプログラム自体をネットワーク等の伝送媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムあるいは伝送媒体を介して提供されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。
本発明の一実施形態に係る指紋読取装置をカメラ付き携帯電話に適用した場合の外観構成を示す図。 同実施形態における携帯電話の回路構成を示すブロック図。 同実施形態における携帯電話に設けられたRAMに記憶される各種データの構成を示す図。 同実施形態における写真画像の一例を示す図。 同実施形態における指紋パターンの一例を示す図。 同実施形態におけるデフォルト画像の一例を示す図。 同実施形態における対応パターンの一例を示す図。 同実施形態における携帯電話の指紋照合時の処理動作を示すフローチャート。 同実施形態における携帯電話の指標画像生成処理(1)を示すフローチャート。 前記指標画像生成処理(1)を説明するための具体例を示す図であり、指紋パターンとその指紋パターンに対応した指標画像を示す図。 同実施形態における携帯電話の指標画像生成処理(2)を示すフローチャート。 前記指標画像生成処理(2)を説明するための具体例を示す図であり、対応パターンとその対応パターンを用いて生成された指標画像を示す図。 同実施形態における携帯電話の画像選択処理の動作を示すフローチャート。 同実施形態における携帯電話の画像選択画面の構成を示す図。
符号の説明
11…機器本体、12…表示部、13…入力部、13a…ダイヤル/文字ボタン、13b…電源ボタン、13c…発着信ボタン、13d…機能選択ボタン、13e…カメラボタン、14…マイク、15…スピーカ、16…カメラ、17…アンテナ、18…指紋センサ、18a…センサ画面、21…CPU、22…ROM、23…RAM、24…記憶装置、25…電話通信装置、26…撮像装置、27…指紋読取装置、31〜36…各種データ記憶領域、37…入力バッファ、41…画像選択画面、42…画像一覧メニュー。

Claims (5)

  1. 被認証者の指紋パターンを読み取る指紋読み取り手段と、
    この指紋読み取り手段によって読み取られた指紋パターンの読み取り状況を判断する判断手段と、
    この判断手段によって読み取り不良であると判断された場合に、その読み取り不良部分を表した指標画像を予め任意の被写体を撮影して得られた写真画像を利用して生成する指標画像生成手段と、
    この指標画像生成手段によって生成された指標画像を表示する表示手段と
    を具備したことを特徴とする指紋読取装置。
  2. 前記指標画像生成手段は、前記指紋パターンの読み取り不良部分に対応させて前記写真画像を加工処理することにより、その不良部分を表した指標画像を生成することを特徴とする請求項記載の指紋読取装置。
  3. 予め指紋パターンの読取り時に生じる可能性のある読み取り不良部分に合わせて作成された多数のパターン画像を記憶した記憶手段を備え、
    前記指標画像生成手段は、前記指紋パターンの読み取り不良部分に対応したパターン画像を前記記憶手段から選択し、そのパターン画像と前記写真画像とを合成処理することにより、その不良部分を表した指標画像を生成することを特徴とする請求項記載の指紋読取装置。
  4. 被認証者の指紋パターンを読み取るステップと、
    この読み取られた指紋パターンの読み取り状況を判断するステップと、
    読み取り不良であると判断された場合に、その読み取り不良部分を表した指標画像を予め任意の被写体を撮影して得られた写真画像を利用して生成するステップと、
    この生成された指標画像を表示するステップと
    を備えたことを特徴とする指紋読み取り状況表示方法。
  5. 指紋読取り機能を備えたコンピュータに用いられるプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    被認証者の指紋パターンを読み取る機能と、
    この読み取られた指紋パターンの読み取り状況を判断する機能と、
    読み取り不良であると判断された場合に、その読み取り不良部分を表した指標画像を予め任意の被写体を撮影して得られた写真画像を利用して生成する機能と、
    この生成された指標画像を表示する機能と
    を実現させるためのプログラム。
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