JP4706150B2 - 指紋照合装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋照合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
指紋照合装置の例として、図４に示されたものがある。図４は、従来の指紋照合装置を示すブロック図である。
図４において、１は指紋センサ回路であり、指紋を検知し、入力指紋画像を出力する。２は特徴抽出回路であり、入力された入力指紋画像に基づき指紋の特徴を抽出し、入力指紋データを出力する。３は登録指紋データ記憶回路であり、登録指紋データが記録される。なお、この登録指紋データは、予め指紋センサ回路１から入力され、特徴抽出回路２でその特徴が抽出されたものである。４は照合判定回路であり、特徴抽出回路２から出力された入力指紋データと登録指紋データ記憶回路３から出力された登録指紋データとを照合し、判定結果を出力する。
【０００３】
この従来の指紋照合装置では、指紋センサ回路１を用いて登録指紋データも入力指紋データも入力される。
これら登録指紋データも入力指紋データも同じ指紋センサ回路１で入力されるため、入力指紋データと登録指紋データの領域は同じ広さとなる。しかし、登録時と照合時とでは、指紋センサ回路１上に置かれる指の位置が若干ずれることが多いため、入力指紋データと登録指紋データとの重複する領域は、指紋センサ回路１のセンサ面積よりも狭いものとなる。
照合判定回路４は、これら入力指紋データと登録指紋データとの重複領域における一致度で入力指紋データと登録指紋データとが一致するかどうか判定する。
このため、所定の照合性能を確保するためには、この重複領域の面積をできるだけ大きくする必要があり、指紋センサ回路１のセンサ面積を大きくする必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の指紋照合装置は、入力位置にずれのある入力指紋データと登録指紋データとを比較して照合するため、入力指紋データと登録指紋データが入力される指紋センサ回路の面積を大きくする必要があった。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、照合時に利用する指紋センサ回路の面積が小さい指紋照合装置を得ることを目的とするものである。
【０００５】
この発明にかかる指紋認証装置は、利用者の指紋が検出される指紋検出手段と、利用者の指紋に基づく登録用指紋データが予め登録される登録手段と、指紋検出手段で検出され登録用指紋データに対して狭い画像領域である照合用指紋データの画像領域が登録用指紋データの画像領域に全て含まれるか否かを、登録用指紋データと照合用指紋データが合致する指紋の特徴点の分布する面積がある一定面積以上であるか否か又は登録用指紋データと一致する照合用指紋データの簡略指紋画像の面積がある一定面積以上であるか否かにより判定する包括判定手段と、照合用指紋データの画像領域が前記登録用指紋データの画像領域に全て含まれる場合に、照合用指紋データの全画像領域と登録用指紋データの対応する画像領域とを照合し、利用者を特定する照合判定手段とを備えたものである。
【０００６】
また、この発明にかかる指紋照合装置の照合用指紋データの画像領域は、指紋の特徴点が所定の数だけ認識できる広さである。
【０００７】
さらに、この発明にかかる指紋認証装置は、照合用指紋データと登録用指紋データとの位置を合わせる位置合わせ手段を備え、包括判定手段は、位置合わせ手段による位置合わせの結果に基づき、位置が特定された前記照合用指紋データが前記登録用指紋データに全て含まれるか否かを、登録用指紋データと照合用指紋データが合致する指紋の特徴点の分布する面積がある一定面積以上であるか否か又は登録用指紋データと一致する照合用指紋データの簡略指紋画像の面積がある一定面積以上であるか否かにより判定するものである。
【０００８】
また、この発明にかかる指紋照合装置の登録指紋データは、一定の画像領域を有する連続する複数の指紋画像を重ね合わせて生成されるものである。
【０００９】
さらに、この発明にかかる指紋照合装置は、一定の画像領域を有する連続する複数の指紋画像が重ね合わされ生成された和集合画像が、所定の画像領域よりも広いかどうかを判定する領域判定手段を備え、和集合画像が所定の画像領域よりも広い場合には、和集合画像を登録指紋データとして登録手段に登録するものである。
【００１０】
また、この発明にかかる指紋照合装置において、和集合画像が所定の画像領域よりも狭い場合には、不足する画像領域を指示して、一定の画像領域を有する連続する指紋画像をさらに検出して和集合画像を更新するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明による指紋照合装置の一実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態１の指紋照合装置を示すブロック図である。
図１において、１０は第２の指紋センサ回路であり、指紋を検知し、入力指紋画像を出力する。１１は第２の特徴抽出回路であり、入力された入力指紋画像に基づき指紋の特徴を抽出し、入力指紋データを出力する。１２は第２の登録指紋データ記憶回路であり、入力指紋データを登録指紋データとして登録する。１３は指紋登録部であり、第２の指紋センサ回路１０、第２の特徴抽出回路１１、及び第２の登録指紋データ記憶回路１２から構成される。
【００１２】
２０は登録指紋データ入力回路であり、第２の登録指紋データ記憶回路１２に登録された登録指紋データが入力され、登録指紋データ記憶回路３に出力する。２１は位置補正回路であり、登録指紋データ記憶回路３に入力された登録指紋データと、特徴抽出回路２から出力される入力指紋データとが入力される。この位置補正回路２１は、位置合わせ手段に相当する。
【００１３】
２２は包含検出回路であり、登録指紋データ記憶回路３に入力された登録指紋データと、位置補正回路２１から出力される位置補正入力指紋データとが入力され、照合可能情報や照合不可情報等の照合可否情報が出力される。この包含検出回路２２は、包含判定手段に相当する。照合判定回路４は、特徴抽出回路２から出力された入力指紋データと、登録指紋データ記憶回路３から出力された登録指紋データと、包含検出回路２２から出力された照合可否情報とに基づき判定結果を出力する。
【００１４】
２３は指紋照合部であり、指紋センサ回路１、特徴抽出回路２、登録指紋データ記憶回路３、照合判定回路４、登録指紋データ入力回路２０、位置補正回路２１、及び包含検出回路２２から構成される。
なお、指紋センサ回路１及び第２の指紋センサ回路１０は指紋検出手段に相当する。また、登録指紋データ記憶回路３及び第２の登録指紋データ記憶回路１２は登録手段に相当する。さらに、照合判定回路４は照合判定手段に相当する。
【００１５】
なお、指紋登録部１３と指紋照合部２３とは別々に設置されてもよい。
また、登録用の第２の指紋センサ回路１０のセンサ面積は、照合用の指紋センサ回路１のセンサ面積よりも広く大きいものとする。
さらに、図１において、図４に示す従来例と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略し、図４と相違する部分について説明した。
【００１６】
次に、図１に示す実施形態１の指紋照合装置の動作について説明する。
まずは、登録指紋データの作成方法及び登録方法について以下に説明する。
登録指紋データの作成は、まず登録したい者の指を第２の指紋センサ回路１０上に置く。すると、その指の指紋が第２の指紋センサ回路１０によって検出され、入力指紋画像が作成される。この第２の指紋センサ回路１０で作成された入力指紋画像は、第２の特徴抽出回路１１に入力される。この第２の特徴抽出回路１１では、入力された入力指紋画像に基づく入力指紋データを作成する。
【００１７】
この第２の特徴抽出回路１１で作成された入力指紋データは、第２の登録指紋データ記憶回路１２に入力され、登録指紋データとして登録される。
また、この第２の登録指紋データ記憶回路１２に登録された登録指紋データは、指紋照合部２３の登録指紋データ入力回路２０を介して登録指紋データ記憶回路３に記録される。
【００１８】
次に、入力指紋データの生成方法及び入力指紋データと登録指紋データとの照合方法について以下に説明する。
入力指紋データの作成は、まず利用者の指を指紋センサ回路１上に置く。すると、その指の指紋が指紋センサ回路１によって検出され、入力指紋画像が作成される。この指紋センサ回路１で作成された入力指紋画像は特徴抽出回路２に入力される。そして、この特徴抽出回路２は、入力された入力指紋画像に基づく入力指紋データを作成する。
【００１９】
そして、この特徴抽出回路２から出力された入力指紋データと上述の登録指紋データ記憶回路３に記憶された登録指紋データは、位置補正回路２１で、それらのおおよその位置あわせが行われる。この位置あわせとは、比較的狭い領域の入力指紋データが、比較的広い領域の登録指紋データに対して、その登録指紋データのどこに位置するかを特定するものである。その特定方法としては、合致する特徴点の数がある一定値ｎ以上となるように位置あわせをする方法（ケース１）や、簡略指紋画像を用い、パターンマッチングにより位置あわせをする方法（ケース２）がある。
【００２０】
この位置補正回路２１で、入力指紋データと登録指紋データとのおおよその位置あわせが行われると、続いて包含検出回路２２では、その位置が特定された入力指紋データの領域が全て登録指紋データの領域に含まれるかどうか判定する。その判定方法としては、合致する特徴点の分布する面積がある一定面積以上であるか否かを判定する方法（ケース１に対応）や、簡略指紋画像と一致する面積がある一定面積以上であるか否かを判定する方法（ケース２に対応）がある。
【００２１】
これら入力指紋データと登録指紋データとの包含関係の結果から、入力指紋データの領域が登録指紋データの領域に完全に含まれる場合、包含検出回路２２は照合判定回路４に対して照合可能である旨を示す照合可能情報を出力する。また、入力指紋データの領域が登録指紋データの領域には含まれきれなかった場合には、包含検出回路２２からは照合判定回路４に対して照合不可である旨を示す照合不可情報が出力される。
【００２２】
そして、包含検出回路２２から照合可能情報が出力されると、照合判定回路４は登録指紋データと入力指紋データとの照合判定を行う。この照合判定は、入力指紋データ全域と対応する登録指紋データとの一致度で判定される。その判定方法としては、合致する特徴点の数がある一定値Ｎ（＞ｎ）以上であるか否かを判定する方法（ケース１及び２に対応）がある。
なお、この入力指紋データは照合用指紋データに相当する。
【００２３】
このように、入力指紋データの全領域（画像領域）が照合領域となるため、指紋センサ回路１のセンサ面積は照合判定に必要な最小のセンサ面積となり、従来例の指紋センサ回路のセンサ面積から入力時のずれを考慮した部分を除去したものに相当する。
なお、センサ面積は縮小するが、実際に必要とされるセンサ面積には変化が無いため、その性能は従来と同等に維持することができる。
また、照合判定に必要な最小のセンサ面積は、例えば１４ｍｍ×８ｍｍ程度の、指紋の特徴点が約１５点程度識別できる範囲である。なお、指紋の特徴点とは、指紋の山が途切れた部分や、２つの指紋の山が１つに合流している部分のことである。
【００２４】
実施の形態２．
本発明による指紋照合装置の他の実施形態について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施形態２の指紋照合装置を示すブロック図である。
図２において、３０は位置合わせ回路であり、指紋センサ回路１から出力された入力指紋画像が入力される。３１はＯＲ画像生成回路であり、位置あわせ回路３０に接続される。３２は領域判定回路であり、ＯＲ画像生成回路３１に接続される。この領域判定回路３２は領域判定手段に相当する。
【００２５】
３３は特徴データ生成回路であり、領域判定回路３２と登録指紋データ記憶回路３とに接続される。３４は指紋画像記憶回路であり、指紋センサ回路１から出力された入力指紋画像が入力される。位置合わせ回路３０では、指紋画像記憶回路３４に先に入力され記録された入力指紋画像と、後に入力された指紋画像との位置あわせが行われる。
なお、図２において、図１に示す実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略し、図１と相違する部分について説明した。
【００２６】
次に、図２に示す実施形態２の指紋照合装置の動作について説明する。特に、登録指紋データの作成方法及び登録方法について以下に説明する。
本実施形態における登録指紋データは、実施形態１の照合時に利用する指紋センサ回路１と同様の比較的センサ面積の狭いものを用い、複数回の入力によって得られた複数の入力指紋画像を足し合わせて、本願発明が必要とする広い領域の登録指紋データを作成するものである。
【００２７】
具体的には、登録指紋データの作成にあたり、まず登録したい者の指を指紋センサ回路１上に置く。すると、その指紋センサ回路１上の指紋、つまり指の一部の指紋が指紋センサ回路１によって検出され、入力指紋画像（第１回目画像（Ｇ１））が生成される。
そしてまた、指紋センサ回路１上の指の位置を少しずらして、先に検出した指紋とその一部が重畳する他の部分の指紋を検出させる。すると、先に検出した入力指紋画像とその一部が重畳する他の入力指紋画像（第２回目画像）が生成される。
【００２８】
この第２回目画像が生成されると、位置合わせ回路３０では、第１回目画像と第２回目画像との重畳する部分をもとに、第１回目画像と第２回目画像との位置合わせを行い、第１回目画像に対する第２回目画像の位置を確認し、第２回目画像を修正した修正第２回目画像（Ｇ２）を生成する。
これら第１回目画像と修正第２回目画像とが得られると、ＯＲ画像生成回路３１では、第１回目画像と修正第２回目画像との重畳部分を重ね合わせた両画像の和集合画像Ｇ（＝Ｇ１ＵＧ２）を生成する。
【００２９】
この和集合画像Ｇが得られると、領域判定回路３２では、この和集合画像Ｇが所定の領域よりも広いかどうか判定する。なお、この所定の領域とは、実施形態１における登録用の第２の指紋センサ回路１０から得られた登録指紋データの広さ領域である。
この和集合画像Ｇが所定の領域以上の広さである場合には、この和集合画像Ｇを特徴データ生成回路３３に出力し、特徴データを生成して、これを登録指紋データとして登録指紋データ記憶回路３に記憶する。
【００３０】
この和集合画像Ｇが所定の領域の広さ未満である場合には、再度、指の位置をずらして、上述と同様の処理を繰り返し、指紋センサ回路１上で指紋を検知し、その検知した結果を修正し、それまで得られた和集合画像Ｇと重ね合わせて指全体の指紋データを作成し、領域判定を行う。
【００３１】
なお、入力指紋データの生成方法及び入力指紋データと登録指紋データとの照合方法については、実施形態１と同様であり、その説明を省略する。
また、本実施形態は、指紋データの登録時と照合時に同じ指紋センサ回路１を使用するため、本実施形態の指紋センサ回路１と実施形態１の指紋センサ回路１のセンサ面積を同様のものとしたが、指紋データの登録時と照合時とに異なる指紋センサ回路を使用する場合には、登録時の指紋センサ回路のセンサ面積はさらに狭いものとすることができる。
【００３２】
さらに、本実施形態の指紋センサ回路は固定設置され、指を動かすことによって複数の入力指紋データを得ていたが、指紋センサ回路を移動させることによって複数の入力指紋データを得るようにしてもよい。
【００３３】
このように、登録用の指紋センサ回路１のセンサ面積を小さくしても、複数枚の入力指紋画像から、必要な大きさの入力指紋画像を生成することができるので、登録時の指紋センサ回路を小さくすることができ、指紋照合装置全体も小型化できる。
【００３４】
実施の形態３．
本発明による指紋照合装置の他の実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態３の指紋照合装置を示すブロック図である。
図３において、４１は指紋画像不足部表示回路であり、領域判定回路３２に接続される。この指紋画像不足部表示回路４１は、領域判定回路３２において判定された和集合画像Ｇが所定の領域よりも広いか狭いか、また狭い時にはどの部分の領域が不足しているかに基づき、可視または可聴的に出力するものであり、利用者の指の置く位置や移動させる方向を適切に指示する。
なお、図３において、図２に示す実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略し、図２と相違する部分について説明した。
【００３５】
このように、入力して得られた和集合画像Ｇが不足していても、その不足領域を補うように、指の置く位置や移動させる方向がガイダンスされるため、指紋登録操作が容易に行える。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかる指紋照合装置は、利用者の指紋が検出される指紋検出手段と、利用者の指紋に基づく登録指紋データが予め登録される登録手段と、指紋検出手段で検出された照合用指紋データの画像領域が登録用指紋データの画像領域に全て含まれるか否かを判定する包含判定手段と、照合用指紋データの画像領域が登録用指紋データの画像領域に全て含まれる場合に、照合用指紋データの全画像領域と登録指紋データの対応する画像領域とを照合し、利用者を特定する照合判定手段とを備えたものであり、照合時に利用する指紋検出手段が小さい指紋照合装置を得ることができる。
【００３７】
また、この発明にかかる指紋照合装置の登録指紋データは、一定の画像領域を有する連続する複数の指紋画像を重ね合わせて生成されるものであり、登録時に利用する指紋検出手段が小さい指紋照合装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の指紋照合装置を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施形態２の指紋照合装置を示すブロック図である。
【図３】 本発明の実施形態３の指紋照合装置を示すブロック図である。
【図４】 従来の指紋照合装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 指紋センサ回路、２ 特徴抽出回路、３ 登録指紋データ記憶回路、４ 照合判定回路、１０ 第２の指紋センサ回路、１１ 第２の特徴抽出回路、１２ 第２の登録指紋データ記憶回路、１３ 指紋登録部、２０ 登録指紋データ入力回路、２１ 位置補正回路、２２ 包含検出回路、２３ 指紋照合部、３０ 位置合わせ回路、３１ ＯＲ画像生成回路、３２ 領域判定回路、３３ 特徴データ生成回路、３４ 指紋画像記憶回路、４１ 指紋画像不足部表示回路。

Claims (6)

1. 利用者の指紋が検出される指紋検出手段と、
   利用者の指紋に基づく登録用指紋データが予め登録される登録手段と、
   前記指紋検出手段で検出され前記登録用指紋データに対して狭い画像領域である前記照合用指紋データの画像領域が前記登録用指紋データの画像領域に全て含まれるか否かを、前記登録用指紋データと前記照合用指紋データが合致する指紋の特徴点の分布する面積がある一定面積以上であるか否か又は前記登録用指紋データと一致する前記照合用指紋データの簡略指紋画像の面積がある一定面積以上であるか否かにより判定する包括判定手段と、
   前記照合用指紋データの画像領域が前記登録用指紋データの画像領域に全て含まれる場合に、前記照合用指紋データの全画像領域と前記登録用指紋データの対応する画像領域とを照合し、前記利用者を特定する照合判定手段と、を備えたことを特徴とする指紋照合装置。
2. 照合用指紋データの画像領域は、指紋の特徴点が所定の数だけ認識できる広さであることを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
3. 照合用指紋データと登録用指紋データとの位置を合わせる位置合わせ手段を備え、
   包括判定手段は、前記位置合わせ手段による位置合わせの結果に基づき、位置が特定された前記照合用指紋データが前記登録用指紋データに全て含まれるか否かを、前記登録用指紋データと前記照合用指紋データが合致する指紋の特徴点の分布する面積がある一定面積以上であるか否か又は前記登録用指紋データと一致する前記照合用指紋データの簡略指紋画像の面積がある一定面積以上であるか否かにより判定することを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
4. 登録指紋データは、一定の画像領域を有する連続する複数の指紋画像を重ね合わせて生成されることを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
5. 一定の画像領域を有する連続する複数の指紋画像が重ね合わされ生成された和集合画像が、所定の画像領域よりも広いかどうかを判定する領域判定手段を備え、
   前記和集合画像が所定の画像領域よりも広い場合には、前記和集合画像を登録指紋データとして登録手段に登録することを特徴とする請求項４に記載の指紋照合装置。
6. 和集合画像が所定の画像領域よりも狭い場合には、不足する画像領域を指示して、一定の画像領域を有する連続する指紋画像をさらに検出して前記和集合画像を更新することを特徴とする請求項５に記載の指紋照合装置。

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