JPH0212381A - 個人認証装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば指紋によって個人の認証を行う個人
認証装置に関する。

（従来の技術） 近時、個人の身体的な特徴を用いた認証方式が有力と考
えられるようになってきた。ながでも、指紋は個人性が
著しいといわれ、個人認証の手段として有力なものであ
る。

ところで、この指紋を用いた個人認証においては、鮮明
な指紋画像を得ることが必要不可欠である。このため、
指が当接される台を暖めて発汗を促し、指を台に密着さ
せる方法や、指が置かれる台に弾性体をコーティングす
ることにより、指を台に密着させる方法が考えられてい
る。

しかし、これらの方法は、いずれもコントラストの高い
指紋画像を得るための技術であり、台に対する指の置き
方については同等考慮されていないものである。

即ち、指紋による個人認証において、被認証者は本人で
あることを認めて欲しい訳であるから、台に対する指の
置き方は、常に適切であるという前提に基づいている。

しかしながら、認証装置における指を当接する台の設置
位置（特に高さ）や、個人の“くせ“などの要因によっ
て、台に対する指の置き方は毎回一定とは限らず、指紋
画像の入力領域が一定しなかったり、入力された指紋画
像が大きく歪んでいたりすることがあり、認証精度の向
上を図ることが困難なものであった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、指を当接し指画像を入力する台に対して、
指を毎回一定位置に置くことが難しく、認証精度を向上
することが困難であるという課題を解決するものであり
、その目的とするところは、指を台に対して毎回一定に
置くことができ、認証精度を向上することが可能な個人
認証装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、指を当接する当接手段と、この当接手段に
当接された指の画像情報を読取り、個人を認証する個人
認証装置において、各種情報を表示する報知手段と、前
記当接手段に対する指の位置を検出する検出手段と、こ
の検出手段の出力に応じて前記報知手段に適切な指の当
接位置を依糸合する制御手段とから構成されている。

（作用） この発明は、検出手段によって当接手段に対する指の当
接位置を検出し、この検出手段゛の検出出力に応じて、
当接手段に対する指の適切な当接位置を、報知手段によ
って被認証者に報知することにより、毎回当接手段の適
切な位置に指を当接することができ、認証精度の向上お
よび認証速度の高速化を可能としている。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図において、プリズム１１の近傍には、プリズム１
１の表面に光を照射する光源１２が設けられるとともに
、プリズム１１の表面に当接された指からの反射光を受
光し、指の画像を撮像する例えばＣＣＤカメラ１３が設
けられている。このカメラ１３から出力される指画像は
、Ａ／Ｄ　（アナログ／ディジタル）変換回路１４を介
して制御部１５に供給される。この制御部１５は、個人
認証装置全体の制御を行うものであり、この制御部１５
には、前記Ａ／Ｄ変換回路１４から供給される画像情報
等を記憶するメモリ１６、各種の情報を表示する表示部
１７が接続されている。

また、前記プリズム１１の表面部には、指の当接位置を
設定するため、プリズム１１に対して固定された第１の
指ガイド１８が設けられるとともに、この第１の指ガイ
ド１８と平行する位置、および直交する位置には、第１
の指ガイド１８に対して移動自在とされた第２、第３の
指ガイド１９．２０が設けられている。これら指ガイド
１つ、２０には、それぞれ位置検出器２１．２２が設け
られ、これら位置検出器２１．２２の出力信号は、Ａ／
Ｄ変換回路２３．２４を介して前記制御部１５に供給さ
れる。

第２図は、前記位置検出器２１を示すものであり、位置
検出器２２も同様の構成とされている。

この位置検出器２１は、例えばポテンショメータ形変位
センサによって構成されている。このセンサは、軸芯方
向に移動自在なコア３１の周囲に抵抗線３２が巻回され
ており、この抵抗線３２に接触子３３を摺動接触させた
構成とされている。前記コア３１には前記第２の指ガイ
ド１９が設けられるとともに、コア３１および第２の指
ガイド１９を図示矢印方向に付勢するばね３４が設けら
れている。そして、コア３１が接触子３３に対して移動
すると、その移動量が端子Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｃ間の抵抗変化
として検出されるようになっている。

上記構成において、プリズム１１に対する指の置き方を
推定する動作について説明する。

先ず、第３図に示す如く、指の長手方向をＸ１短手力向
をｙとし、指を第１乃至第３の指ガイド１８〜２０の相
互間に挿入してプリズム１１の表面に当接すると、第２
、第３の指ガイド１９．２０の位置が位置検出器２１．
２２によって検出され、指の先端位置ｘｅ、および指の
幅に対応した位置ｙｌ、ｙｒを求めることができる。

一方、上記のようにプリズム１１に指を当接した状態に
おいて、カメラ１３からは、指の画像信号が出力され、
この画像信号はＡ／Ｄ変換回路１４によって、例えば８
ビツト、５１２Ｘ５１２画素の画像情報に変換される。

この画像情報は、制御部１５を介してメモリ１６に記憶
される。

第４図（ａ）は、メモリ１６に記憶された画像情報を示
すものであり、この画像情報を指の長手方向と直交方向
に加算すると、同図（ｂ）に示すようなヒストグラムを
得ることができる。このヒストグラムからは、指画像の
先端位置Ｘｅｌを容易に求めることができる。即ち、ヒ
ストグラムの値は指の先端位置において急峻に立上がる
なめ、予め所定の閾値ＴＨｘを設定しておき、ヒストグ
ラムの値がこの閾値ＴＨｘを越えた所を、先端位置Ｘｅ
ｌ　として求めることができる。

また、メモリ１６に記憶された画像情報を指の長手方向
に加算すると、第５図に示すようなヒストグラムを得る
ことができる。

このヒストグラムに対して所定の閾値ＴＨＶを設定する
と、指の幅方向左端ｙ１１、および右端Ｙｒ１を求める
ことができる。

上記のようにして求めた指の先端位置Ｘｅｌ。

幅方向左端、右端ｙ１１、ｙｒｌ、および前記位置検出
器２１．２２によって検出された実際の指の先端位置ｘ
ｅ、幅に対応する位置ｙ１、ｙｒより、被認証者の指の
当接状態を判別するパラメータが求められる。このパラ
メータは、 ■　指の先端がプリズムから離れているかどうかを示す
先端情報（Ｌｘ）。

■　指の左側、または右側がプリズムから離れているか
どうかを示す左情報（ＬＹＬ）、右情報（ＬＹＲ）。

■　指全体のプリズムに対する押付は方は十分かどうか
を示す圧力情報（ＬＹ）。

から構成されている。

前記先端情報（Ｌｘ）は、次式によって定義される。

Ｌ　ｘ−ｘ　ｅ　１−　ｘ　ｅ　　　　　　　−（１）
この先端位置情報Ｌｘの値が大きいほど指の先端がプリ
ズム１１から離れていることを示している。

また、上記左右情報ＬＹＬ、ＬＹＲは、次式によって定
義される。

ＬＹＬ−ｙ　ｌ、−！／　１　　　　　・・・（２）Ｌ
ＹＲ＝ｙ　ｒ−ｙ　ｒｌ　　　　　　＋＋　（３）この
左情報ＬＹＬの値が大きいほど指の左側がプリズム１１
から離れていることを示し、右情報ＬＲＬの値が大きい
ほど指の右端がプリズム１１から離れていることを示し
ている。

さらに、圧力情報ＬＹは、次式によって定義される。

ＬＹ”ｙｒ　１−’ｌ　１　ｔ　　　　　　−（４）圧
力情報ＬＹの値は、指をプリズム１１に強く押付けるほ
ど大きくなる。

上記のようにして求めたパラメータＬｘ。

ＬＹＬ、ＬＹＲ，ＬＹと、これら各パラメータにそれぞ
れ対応して予め設定した閾値とを比較することにより、
プリズム１１に対する指の置き方の良、不良を判定する
ことができる。

例えば指の先端がプリズム１１から離れているかどうか
を判定する場合は、次式に示す如く、先端情報Ｌｘとこ
れに対応して予め予備実験を行って定めた閾値ＴＨＬｘ
とが比較され、 Ｌ　ｘ　＞置　ｘ　　　　　　　　−（５）の場合、指
がプリズム１１から離れているものと判別され、 Ｌｘ≦ＴＨＬｘ　　　　　　　　−Ｃ６）の場合、プリ
ズム１１から指が離れていないものと判別される。同様
にして、他のパラメータについても判別することができ
る。

上記構成において、第６図を用いて個人認証処理につい
て説明する。

被認証者がプリズム１１の表面に指を当接すると、この
指の画像情報がカメラ１３によって撮象されるとともに
、第３図に示す如く、位置検出器２１．２２の検出出力
より、指の先端位置ｘｅ。

左位置ｙｌ、右位置ｙｒが求められる（ステップ５ＴＩ
）。この後、前記カメラ１３の出力より、（１）〜（４
）式に示す指の置き方を示すパラメータが求められる（
ステップ５Ｔ２）。そして、この求めたパラメータと予
め設定された閾値とが（５）（６）式に示す如く比較さ
れ、指の置き方が適切か否かが判別される（ステップ５
Ｔ３）。

この結果、指の置き方が適切でない場合は、表示部１７
に指の置き方を指示する表示が行われる（ステップ５Ｔ
４）。例えば指先が大きく離れているものと判別された
場合は、 “指先が離れています。

もう少し指先を押付けて下さい” というような表示が行われ、指の置き方が適切となるま
で、ステップＳＴ１〜４の動作が繰返される。表示の例
としては、この他指の置き方に対応して、例えば、 “指の右側が離れています。

もう少し指の右側を押付けて下さい。

“指の左側が離れています。

もう少し指の左側を押付けて下さい。

“指の押付けかたが足りません。

指全体を押付けるようにして下さい。

が設けられており、これらの案内が判別結果に応じて表
示部１７に表示される。

上記のようにして、指の置き方が適切なものと判別され
た場合、入力された指の画像情報より指紋のマニューシ
ャや隆線の方向等、指紋を記述する情報が抽出され（ス
テップ５Ｔ５）、この情報とメモリ１６に記憶されてい
る指紋情報とが照合される（ステップ５Ｔ６）。この結
果、画情報が一致している場合は本人と認証され、不一
致の場合は他人と認証される（ステップＳＴ７〜９）。

上記実施例によれば、カメラ１３によって入力した指紋
の画像情報から得た指の置き方に関する情報と、位置検
出器２１．２２によって得た実際の位置情報とから、プ
リズム１１に対する指の置き方が適切か否かを判別し、
適切でない場合は、その状態からどのように置き方を変
えればよいかを表示部１７に表示することにより、指の
置き方を矯正するようにしている。したがって、カメラ
１３によって入力される指の画像情報を、照合の度に一
定とすることができ、安定な指紋の画像情報を得ること
ができるため、照合精度の向上、および照合速度の高速
化を図ることができるものである。

次に、この発明の第２の実施例について説明する。

上記実施例においては、指の先端位置Ｌｘ等の情報をあ
る固定の閾値と比較することによって、指の置き方を判
別したが、指の置き方を示す情報を指紋の登録時に一緒
にメモリ１６に登録し、この登録した指の置き方に関す
る情報と、照合時に得た指の置き方を示す情報とを比較
するようにしてもよい。この場合、（５）（６）式に示
す閾値ＴＨＬ　ｘは次のように表わされる。

ＴＨＬｘ＝ＬｘＯ＋ａ （ａ＞０）・・・（７） ここで、ＬｘＯは指紋登録時に求めた指の先端位置を示
す情報であり、ａはどの程度指先が離れている場合、適
切とするかという許容値を示すものである。

この実施例によれば、メモリ１６への登録量が若干増加
するが、登録時の指の置き方を忠実に再現することがで
きるため、指紋の照合精度を向上することができるもの
である。

尚、指の置き方に関する情報は、指の画像情報の量子化
精度がＯ，ｌ■であっても、１指紋当りの登録量は、指
の長さ方向で約２バイト、指の幅方向で約１バイト程度
である。この方法では、０．１ｉ＠といった高い量子化
精度は必要としないので、登録量はこの値よりも確実に
小さくなると考えられる。

次に、この発明の第３の実施例について説明する。

上記実施例においては、指の先端情報および幅方向の情
報を位置検知器２１．２２によって検出したが、これら
位置検知器を使用することなく、指の先端情報および幅
方向の情報を求めることができる。

第７図はその一例を示すものである。同図（ｂ）におい
てｘｃは、同図（ａ）に示す指紋の画像情報の中心位置
を示すものである。この中心位置とは、指紋の画像情報
の最も内側にある隆線の頂点として定義されるものであ
り、指紋の基準点となるものである。この中心点を求め
る方法としては、例えば［指紋画像の中心点検出法“電
気通信学会論文、−８４／３　　ｖｏｌ、Ｊ６７−ＤＮ
ｏ、３、Ｐ、３８３〜３８４″に見られるように、小領
域の２次元フーリエ変換を用いる方法や、“人の同定の
ための画像処理、電気通信学会論文　１１／−７６ｖｏ
ｌ、５９、Ｎｏ、　　１１　　Ｐ、　１２７８〜１２８
５″に示されるように、小領域における隆線の方向パタ
ーンを用いる方法」等が知られている。

この先端位置ｘｅと中心位置ｘｃとの相互間距１１ｔＩ
　Ｌ　ｘ　Ｃを求め、この相互間距離Ｌｘｃと所定の閾
値とを比較し、閾値より短ければ指先が離れているもの
と判断することができる。

また、第８図は上記指の中心位置ｘｃに代えて、指の第
１関節の位置ｘｊを用いて指の先端位置を判別するもの
である。

同図（ａ）に示す指の画像情報より、そのヒストグラム
を求めた場合、関節位置における値は他の部分に比べて
格段に低いため、関節位置を容易に求めることができる
。同図（ｂ）において、ｘｊは第１関節の位置を示すも
のである。したがって、先端位置ｘｅと第１関節の位置
ｘｊとの１゜瓦間距離Ｌｘを求め、これを所定の閾値と
比較し、相互間距離Ｌｘが閾値より短い場合は、指先が
離れているものと判断することができる。

次に、指の幅方向左右がプリズムから離れているか否か
を判断する場合、およびプリズムに対する指全体の押付
は方が適切か否かを判断する場合について説明する。

第９図は第５図と同様に、指の画像情報と指の長手方向
に対するヒストグラムを示すものである。

同図において、指紋の中心位置をｙｃとして、指紋の左
端位置ｙ１と中心位置ｙｃの相互間距離をＬＹＬ、指の
右端ｙｒと中心位置ｙｃとの相互間距離をＬＹＲ，指の
左端ｙ１と右端ｙｒの相互間距離をＬＹとし、指の左右
がプリズムから離れているかどうかの判別関数Ｅｆを次
式で定義する。

Ｅ　ｆ−（ＬＹＬ−ＬＹＲ）／ＬＹ　　・・・（８）こ
の判別関数Ｅｆの値が、指の左側が離れているかどうか
を判別する閾値（負の値）よりも小さい場合、左側が離
れているものと判断し、右側が離れているかどうかを判
断するための閾値（正の値）を越えている場合は、有価
が離れているものと判断する。

また、ＬＹの値が指全体の押付は方を判別するための閾
値より小さい場合は、指全体の押付は方が不十分である
と判断する。

この実施例の場合も、前述した実施例と同様に、指の置
き方を示す情報をその都度所定の閾値と比較する方法、
あるいは指紋の登録と同時に、指の置き方に関する情報
をメモリに登録し、この登録した情報と照合時に求めら
れた指の置き方に関する情報を比較する方法を適用する
ことができる。

後者の場合において、例えば指先がプリズムから離れて
いるかどうかを判別する場合、登録時に求めたＬｘｃを
Ｌｘｃｏとし、入力指紋より求めたそれをＬｘｃｒとす
ると、次式 ％式％（９） で示す値が、予め設定した閾値（負の値）よりも小さい
場合指先が離れているものと判断され、それ以外の場合
は十分押付けられているものと判断される。ＬＸ、ＬＹ
ＬＳＬＹＲ，ＬＹについても同様である。

この実施例によれば、プリズム１１の表面に第１乃至第
３の指ガイド１８〜２０、および位置検出器２１．２２
を設ける必要がないため、装置構成を簡単化することが
できるものである。

尚、上記実施例では、指の置き方に対する矯正方法の案
内を表示部１７に文字によって表示したが、これに限定
されるものではなく、例えば音声によって案内するする
ことも可能である。

その他、この発明の要旨を変えない範囲において、種々
変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果コ 以上、詳述したようにこの発明によれば、検出手段によ
って当接手段に対する指の当接位置を検出し、この検出
手段の検出出力に応じて、当接手段に対する指の適切な
当接位置を、報知手段によって被認証者に報知すること
により、毎回当接手段の適切な位置に指を当接すること
ができ、認証精度の向上および認証速度の高速化を図る
ことが可能な個人認証装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は位
置検出器の構成を示す構成図、第３図は位ｇｌ検出器の
動作を説明するために示す図、第４図乃至第６図はそれ
ぞれこの発明動作を説明するために示す図、第７図乃至
第９図はそれぞれこの発明の他の実施例の動作を説明す
るために示す図である。 １１・・・プリズム、１３・・・カメラ、１５・・・制
御部、１６・・・メモリ、１７・・・表示部、２１．２
２・・・位置検出器。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第 図 ＄１　図 第４ 第 図 第７図 第８図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 指を当接する当接手段と、この当接手段に当接された指
   の画像情報を読取り、個人を認証する個人認証装置にお
   いて、 各種情報を報知する報知手段と、 前記当接手段に対する指の位置を検出する検出手段と、 この検出手段の出力に応じて前記報知手段に適切な指の
   当接位置を供給する制御手段と、を具備したことを特徴
   とする個人認証装置。