JP4675636B2 - 指紋照合装置 - Google Patents

Description

この発明は、読み取った指紋データと登録されている指紋データとを照合する指紋照合装置に関するものである。

従来装置では、個人識別装置は、指紋データが読み取られる際に指に対して指を透過する光を照射する光源と、指の指紋部分を撮影する撮影手段と、撮影手段から信号が入力される信号処理部とを有している。ここで、通常、指紋の凸部では、指紋の凹部に比べ光の透過率が低くなっている。撮影手段は、指紋の凸部と凹部との間で生じる透過率の差を画像化し、凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を信号処理部に入力する。信号処理部は、撮影手段から入力された指紋画像に基づいて、指紋データを求めている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−８５５３８号公報

上記のような従来の指紋照合装置では、撮影手段は、撮影対象が、例えば透明なシートに指紋パターンが印刷されたようなものであっても、指と同じような指紋画像を信号処理部に入力してしまうことがある。即ち、指の指紋と、透明シートに印刷された指紋パターンとを区別することができず、なりすましが可能であるという問題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、セキュリティ性を向上させることができる指紋照合装置を提供することである。

この発明に係る指紋照合装置は、指の指紋データを読み取る指紋データ読取部、指の三次元形状データを読み取る三次元形状読取部、指紋データと三次元形状データとが登録されるデータ記憶部、及び指紋データ読取部によって読み取られた指紋データとデータ記憶部に登録されている指紋データとを照合するとともに、三次元形状読取部によって読み取られた三次元形状データとデータ記憶部に登録されている三次元形状データとを照合するデータ照合部を備え、指紋データ読取部は、指紋データを読み取る際に指に対して指を透過する光を照射する指紋データ読取用光源と、指紋データを読み取る際に指の指紋部分を透過する光を撮影する指紋データ読取用撮影部と、指紋データ読取用撮影部から入力された信号に基づいて指紋データを求める信号処理部とを有し、三次元形状読取部は、複数のスリット孔が設けられたスリット板と、三次元形状データを読み取る際にスリット孔を通して指の指紋部分に光を照射する三次元形状読取用光源と、三次元形状データを読み取る際に指の指紋部分で反射した光を撮影する三次元形状読取用撮影部と、三次元形状読取用撮影部から入力された信号に基づいて、指の三次元形状データを求める三次元形状算出部とを有し、指紋データ読取用撮影部は、三次元形状読取用撮影部を兼ねている。

この発明の指紋照合装置によれば、データ照合部は、指紋データ読取部によって読み取られた指紋データとデータ記憶部に登録されている指紋データとを照合するとともに、三次元形状読取部によって読み取られた三次元形状データとデータ記憶部に登録されている三次元形状データとを照合するので、指による指紋照合と指でないものによる指紋照合とを区別することができ、セキュリティ性を向上させることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による指紋照合装置を示す構成図である。図において、指紋照合装置は、指の指紋データを読み取る指紋データ読取部１と、指の三次元形状データを読み取る三次元形状読取部２と、指紋データ読取部１及び三次元形状読取部２の動作を制御する制御部３とを有している。

指紋データ読取部１は、指紋データ読取用光源（主光源）１１、指紋データ読取用光源１１に対して対向するように配置された撮影部１２、指紋データ読取用光源１１と撮影部１２との間に配置された指保持部１０、及び信号処理部１３を有している。

指紋データ読取用光源１１は、指紋データが読み取られる際に、指を透過する光、例えば赤色光乃至近赤外光領域等の波長を有する光を照射する。

指保持部１０には、開口部１０ａが設けられている。利用者の指は、指の指紋部分が開口部１０ａに合わさるように指保持部１０上に置かれている。

撮影部１２は、指紋データが読み取られる際に、指を透過する光を撮影するためのものである。即ち、撮影部１２は、結像レンズ１２ａ、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子１２ｂ、及び撮像素子１２ｂからの信号を画像情報として出力する画像出力回路１２ｃを有している。撮影部１２からの画像情報は、指紋データが読み取られる際には、信号処理部１３に入力される。信号処理部１３は、撮影部１２からの画像情報に基づいて、指紋データを求める。

三次元形状読取部２は、スリット板１６、三次元形状読取用光源（補助光源）１７、撮影部１２、及び三次元形状算出部１８を有している。即ち、この実施の形態では、撮影部１２は、指紋データ読取用撮影部と三次元形状読取用撮影部とを兼ねている。

三次元形状読取用光源１７は、三次元形状データが読み取られる際に指の指紋部分に光を照射する。また、三次元形状読取用光源１７は、スリット板１６とともに、指保持部１０の撮影部１２側に配置されている。

撮影部１２は、三次元形状データが読み取られる際には、指の指紋部分で反射した光を撮影する。また、三次元形状データが読み取られる際には、撮影部１２からの画像情報は、三次元形状算出部１８に入力される。三次元形状算出部１８は、撮影部１２から入力された画像情報に基づいて、指の三次元形状データを求める。

制御部３には、指紋データ読取部１が読み取った指紋データ、及び三次元形状読取部２が読み取った三次元形状データが入力される。制御部３は、指紋データ及び三次元形状データが登録されるデータ記憶部３ａと、データ照合部３ｂとを有している。

データ照合部３ｂは、指紋照合がされる際に、指紋データ読取部１によって読み取られた指紋データとデータ記憶部３ａに登録されている指紋データとを照合するとともに、三次元形状読取部２によって読み取られた三次元形状データとデータ記憶部３ａに登録されている三次元形状データとを照合する。

次に、図２は、図１のスリット板１６を拡大して示す正面図である。図において、スリット板１６には、複数のスリット孔１６ａが設けられている。各スリット孔１６ａは、長さ方向に直角な方向に互いに等間隔をおいて配置されている。三次元形状読取用光源１７から照射される光は、スリット孔１６ａを通ることによって、互いに平行な複数の帯状の光（スリット光）にされる。

次に、図３は、図１の撮影部１２が指を撮影したときの画像を示す説明図である。図において、指には、スリット光が照射されている（図では、スリット光が照射されている部分を黒い曲線で描いている）。スリット光は、指の膨らみに応じて曲線を描いている。三次元形状算出部１８は、各スリット光が描く曲線の曲率を計算し、それら各スリット光が描く曲線の曲率から三次元形状データを算出する。制御部３は、所定の曲率よりも大きな曲率から算出された三次元形状データが入力されると、撮影部１２が撮影したものを指と判定する。

次に、図４は、図１の撮影部１２が指のパターンが印刷された透明シートを撮影したときの画像を示す説明図である。図において、各スリット光は、指では曲線を描くのに対して、透明シート上に印刷された指のパターン上では、直線を描いている。制御部３は、所定の曲率よりも小さな曲率から算出された三次元形状データが入力されると、撮影部１２が撮影したものを指でないものと判定する。

次に、動作について説明する。まず、三次元形状データ及び指紋データの登録について説明する。三次元形状データ及び指紋データの登録が開始されると、始めに、指保持部１０上に置かれた登録対象（指、又は指でないもの）の三次元形状データが算出される。即ち、図１のように三次元形状読取用光源１７のみが点灯され、撮影部１２によって登録対象の表面で反射した光が撮影され、三次元形状算出部１８によって三次元形状データが算出される。

次に、三次元形状算出部１８によって算出された三次元形状データが、指によるものかどうかが制御部３によって判定される。このとき、三次元形状データが、指でないものによる三次元形状データであると判定されると、その三次元形状データの登録は行われず、かつ指紋データの読取も行われない。

これに対して、三次元形状データが、指による三次元形状データであると、制御部３によって判定されると、図５のように、三次元形状読取用光源１７が消灯されるとともに、指紋データ読取用光源１１が点灯され、指紋データが読み取られ、それら読み取られた三次元形状データと指紋データとが互いに関係づけられ、データ記憶部３ａに登録される。

次に、三次元形状データ及び指紋データの照合について説明する。三次元形状データ及び指紋データの照合が開始されると、始めに指保持部１０上に置かれた照合対象（指、又は指でないもの）の三次元形状データが算出される。

このとき、算出された三次元形状データとデータ記憶部３ａに登録されている三次元形状データとが照合され、算出された三次元形状データが、データ記憶部３ａに登録されている三次元形状データと似ていない三次元形状データ、例えば指でないものによる三次元形状データであれば、なりすましによる指紋照合が行われていると判定され、指紋データの読み取り及び照合は行われない。

これに対して、算出された三次元形状データと似ている三次元形状データがデータ記憶部３ａに登録されていれば、照合対象が指であると判定されるとともに、その指の指紋データが読み取られ、その読み取られた指紋データと、データ記憶部３ａに登録されている指紋データとが照合され、それらが類似していれば登録されている利用者による指紋照合であると判定し、類似していなければ登録されていない利用者による指紋照合であると判定する。

このような指紋照合装置では、制御部３は、指紋データ読取部１によって読み取られた指紋データとデータ記憶部３ａに登録されている指紋データとを照合するとともに、三次元形状読取部２によって読み取られた三次元形状データとデータ記憶部３ａに登録されている三次元形状データとを照合するので、指による指紋照合と指でないものによる指紋照合とを区別することができ、セキュリティ性を向上させることができる。即ち、なりすましを防止することができる。

また、このような指紋照合装置では、指紋データ読取部１は、指紋データ読取用光源１１、撮影部１２、及び信号処理部１３を有しているので、より正確な指紋データを読み取ることができる。

さらに、このような指紋照合装置では、三次元形状読取部２は、スリット板１６、三次元形状読取用光源１７、撮影部１２、及び三次元形状算出部１８を有しているので、より正確な三次元形状データを読み取ることができる。

さらにまた、撮影部１２は、指紋データ読取用撮影部と三次元形状読取用撮影部とを兼ねており、指紋データの読取時と三次元形状データの読取時との両方に使用することができるので、指紋照合装置をより安価にすることができる。

なお、実施の形態１では、制御部３は、指紋データ読取部１及び三次元形状読取部２と別に設けられているように説明したが、指紋データ読取部１及び三次元形状読取部２の少なくともいずれか一方が制御部３を兼ねてもよい。即ち、三次元形状読取部２が指紋データ読取部１の動作を制御してもよい。また、指紋データ読取部１及び三次元形状読取部２が、データ記憶部及びデータ照合部をそれぞれ有していてもよい。

また、実施の形態１では、三次元形状データを先に読み取り、その後に指紋データを読み取るように説明したが、その順番は逆でもよい。

さらに、実施の形態１では、三次元形状データは、指毎に記憶部３ａに登録されるように説明したが、三次元形状データは指毎に登録されなくてもよく、例えば基準となる所定の三次元形状データが１つだけ登録されるようにしてもよい。即ち、三次元形状データでは、利用者個人の識別を行わず、登録対象及び照合対象が指であるかどうかの判定だけをするようにしてもよい。

さらにまた、実施の形態１では、三次元形状読取部２は、スリット光が描く曲線の曲率から三次元形状データを求めるように説明したが、三次元形状データを求める方法は、その他の方法、例えば指の指紋部分を２つの撮影部によって別々の角度から撮影し、得られた２枚の画像からその視差を計算することで三次元形状データを求める方法等であってもよい。

この発明の実施の形態１による指紋照合装置を示す構成図である。 図１のスリット板を拡大して示す正面図である。 図１の撮影部が指を撮影したときの画像を示す説明図である。 図１の撮影部が指のパターンが印刷された透明シートを撮影したときの画像を示す説明図である。 図１の指紋データ読取用光源が光を発しているときの状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 指紋データ読取部、２ 三次元形状読取部、３ａ データ記憶部、３ｂ データ照合部、１１ 指紋データ読取用光源、１２ 撮影部（指紋データ読取用撮影部兼三次元形状読取用撮影部）、１３ 信号処理部、１６ スリット板、１７ 三次元形状読取用光源、１８ 三次元形状算出部。

Claims (1)

1. 指の指紋データを読み取る指紋データ読取部、
   指の三次元形状データを読み取る三次元形状読取部、
   指紋データと三次元形状データとが登録されるデータ記憶部、及び
   上記指紋データ読取部によって読み取られた指紋データと上記データ記憶部に登録されている指紋データとを照合するとともに、上記三次元形状読取部によって読み取られた三次元形状データと上記データ記憶部に登録されている三次元形状データとを照合するデータ照合部
   を備え、
   上記指紋データ読取部は、指紋データを読み取る際に指に対して指を透過する光を照射する指紋データ読取用光源と、指紋データを読み取る際に指の指紋部分を透過する光を撮影する指紋データ読取用撮影部と、上記指紋データ読取用撮影部から入力された信号に基づいて指紋データを求める信号処理部とを有し、
   上記三次元形状読取部は、複数のスリット孔が設けられたスリット板と、三次元形状データを読み取る際に上記スリット孔を通して指の指紋部分に光を照射する三次元形状読取用光源と、三次元形状データを読み取る際に指の指紋部分で反射した光を撮影する三次元形状読取用撮影部と、上記三次元形状読取用撮影部から入力された信号に基づいて、指の三次元形状データを求める三次元形状算出部とを有し、
   上記指紋データ読取用撮影部は、上記三次元形状読取用撮影部を兼ねている
   ことを特徴とする指紋照合装置。

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