JPS61255481A - 画像入力装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は画像入力装置に関し、特に指紋等の被照合パタ
ーンを光学的に検出して電気信号とする画像入力装置に
関する。

（従来技術とその問題点） 指紋を用いて個人を同定するシステムにあっては、指紋
の「万人不同」および「終生不変」の特質から極めて高
い信頼性を有するために、パターン認識技術を用いて採
取指紋とあらかじめ登録されている指紋との同一性の照
合をなす装置が種々提案されている。

かかる指紋照合装置では、例えばガラス等の透明体の載
置面上に置かれた指に対して、この載置面の裏面から、
ガラスの光学的境界変化を利用して、光源とＩ　ＴＶ　
（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ）等の
撮像装置とにより指紋紋様の光電変換像を発生する指紋
入力装置を有しており、このような指紋入力装置は、例
えば、特開昭５４−６９３００号公報および特開昭５４
−８５６００号公報に開示されている。

かかる装置では、入力される指紋像には発汗量の個人差
により画質の優劣を生じ易い。この画質の優劣は後の照
合処理に大きな影響を与えるため画質の良好な画像の採
取が望まれる。また偽造指紋入力に対する防御策も慎重
に整備される必要がある。これらの背景について、第２
図および第３図を参照してその概略を説明する。指紋押
捺の際にプリズム１の上面（載置面）に指を押しあてる
。

指の表面では皮膚の凹凸によって指紋紋様が構成され、
その凹凸は汗等の微量の水分層によって覆われているの
で、凸部と凹部とでは、プリズムに対する反射率が異な
る。すなわち、凹部では空気層があり、指を押し当てな
い場合と同様となり、内部光源２からの光線４は反射さ
れる。凸部では載置面において反射率が低下し、また、
水分層に入射する光線も指の表面において反射はするが
、水分層が希薄であるために生じる干渉等によって光量
の少ない反射光線となる。そこで、指の表面の凹部は明
るく、凸部は暗くなった反射光線５が得られる。この反
射光線５は捧像装置３によって指紋紋様の充電変換像に
される。

このような指紋入力装置において１実際に指紋を押捺す
ることなく、指紋画像をＯＨＰ用プラス置装しめ、別に
用意した外部光源８から、これまた別に用意したプリズ
ム７を介して透明薄膜６に光を照射して装置内部の撮像
装置３へ偽造指紋画像を入力する偽造入力法が考えられ
る。この場合、透明薄膜６と指紋載置用プリズム１との
間、および、偽造指紋入力用プリズム７と透明薄膜６と
の間の空気層をなくし、両者を密着させないと外部の偽
造指紋入力用光源８による画像は生じないため、これら
空気層をなくすとともに両プリズムと透明薄膜との密着
度を均一に保ち、画像検出の正確を期すべく、これらの
間に水等の液体を塗布しあらかじめ湿らせて偽造指紋入
力を行う。また、石膏や粘土により指紋紋様の型取りを
行い、その母型に粘度が低く流動性に富んだシリコンゴ
ム等を流し込み乾燥させて作成した偽造指紋を月いれば
、前述のごとき外部光源を用いることなく偽造入力が行
えるものである。指紋入力装置においてこのような偽造
指紋入力が行われると、指紋入力装置を備える画像入力
装置が不正に使用されるという問題を生じることになる
。

第３図は実際の生体指による指紋入力時における検出画
像上の画素の濃淡値の時間的変化を示す図である。図に
おいて、縦軸は検出画像中の所定位置の画素の濃度を示
し、横軸は時間を示す。指がプリズム１に接触した時刻
Ｔａから検出画像中の画素の濃度は高くなり、すなわち
、暗画素の数が増加し、時刻Ｔｂまで濃度の増加が続き
濃度Ｇａに達する。その後、時刻Ｔｃまで濃度はゆるや
かに増加し、濃度Ｇｂに達するものである。

ここで、第３図において指紋載置時刻Ｔｂ以後の画像上
では発汗作用による濃度変化を生じるものである。この
発汗量には個人差があり、画像上の濃度変化は一定では
ないが、生体指による押捺か否かは、この発汗作用の有
無により判断が可能である。

この濃度変化のみの判定については、その画像中の所定
位置の画素の濃淡値検出時間の間隔をあらかじめ設定し
て、この２点間の濃度変化を検出すれば良いわけである
。しかし、その濃度変化が少ない場合、もしくは、濃度
変化が検出されない場合における再押捺要求の遅れは利
用者にとって不快なものであり、出来る限り早く要求す
ることが必要である。従って、濃淡値検出時間間隔は短
く設定することが必要となる。一方、後工程にある指紋
照合処理に必要な指紋画像は出来る限り品質の良い、す
なわち、暗画素の濃度の高いものが良いことになる。そ
こで、第３図に示すごとく、高濃度の画像は濃度変化の
有無の判定時より、時間超過した時点で採取することが
望まれる。しかし、この利用者の不快感をなくすととも
に、良質な指紋画像採取を容易とした装置の具体的提案
は現状ではなされていない。

（発明の目的） 本発明の目的は撮像装置から取り込まれた指紋画像上の
所定の位置め画素の濃淡値変化よりプリズム面への指の
載置完了を検出し、その検出結果を受けた後の時刻及び
この時刻以後であって一定時間以内に取り込まれた指紋
画像中の所定の位置の画素から発汗作用に起因する濃淡
変化を検出し、その検出結果により偽造指紋パターン入
力判定を行うことにより、不正入力を防止し、かつ、前
記判定が正常と判定された場合、前記画像中の所定の位
置または新たな所定位置の画素の濃淡値が所定のいき値
以上である時、前記画像を採取し、さらには、短時間に
して利用者への再押捺要求を行い、利用者の抱く不快感
をなくすとともに、指紋照合処理に必要な良質な画像、
すなわち、暗画素の濃度の高い指紋画像を自動的に採取
する画像入力装置を提供することにある。

（発明の構成） 本発明は、被照合パターンを有する被検査対象物を透明
体の載置面上に載置して、前記透明体を介して前記被検
査対象物とは反対側から前記載置面に内部光源からの光
を照射せしめた際、前記載置面に生じる光学的境界変化
による反射光によって得られるＮ像を用いて前記被照合
パターンを検出する画像入力装置において、前記画像中
の所定の位置の画素の濃淡値を検出、記憶する手段と、
前記検出された濃淡値より被検査対象物が前記載置面へ
ｔａ載置完了たことを検査出力する検査手段と、前記検
査出力を受けた後の時刻及びこの時刻以後であって、一
定時間以内に画像中の所定の位置の画素の濃淡値を検出
、記憶する手段と、前記時刻及びこの時刻以後であって
一定時間以内に取り込まれた前記画像中の所定の位置の
画素の濃淡値より、正常なる被検査対象物が載置された
か否かの判定をする判定手段と、前記判定手段により正
常と判定した後の、前記所定位置または新たな所定位置
の画素の濃淡値が所定のいき値以上である時、前記載置
面に生じる画像を採取する採取手段を備え、指紋接触検
査及び指紋像正常入力判定及び画像採取を時系列的に行
う画像入力装置が得られる。

（実施例） 以下に、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図に本発明の実施例のブロック図を示す。

なお、第２図より偽造入力用プリズム７、外部光源８を
除いたものが本発明の基本構成である。

第１図において第２図に示した指紋入力部９と、画像上
の所定の位置の画素の濃淡値を検出し、指紋の載置面へ
の接触を検出するとともに、画像採取タイミングの制御
を行う画像課電制御部１０と、所定時刻及び所定時刻よ
り所定時間後に取り込んだ画像上の同一位置の画素の濃
淡値を検出、比較し、その結果に基づいて偽造入力の判
定を行う偽造入力判定部１１と、指紋入力部９において
指紋画像を充電変換して得られた指紋パターンを記憶す
る画像メモリー１２と、利用者各人の指紋特徴情報をあ
らかじめ記憶しておく登録ファイル１３と、この登録フ
ァイルをアクセスするための個人同定番号（ＩＤナンバ
ー）を入力するキーボード１４と、登録ファイル１３と
から呼び出された指紋特赦情報と画像メモリー１２に記
憶された指紋パターン情報との特徴比較を行う照合プロ
セッサー１５とを備えている。

このような構成の画像入力装置においては、利用者が指
紋入力部９の透明体の載置面上に指を押し当て指紋押捺
すると、指紋入力部９は指紋紋様画像を光電変換し、得
られた指紋パターン情報を画像採取制御部１０および偽
造指紋入力判定部１１を介して画像メモリー１２に記憶
される。一方、個人同定番号（ＩＤナンバー）をキーボ
ード１４より照合プロセッサー１５に入力すると、照合
プロセッサー１５は入力されたＩＤナンバーによって登
録７アイ／Ｉ／１３をアクセスし、ファイル１３にあら
かじめ記憶されている利用者各人の指紋特徴情報からＩ
Ｄナンバーに応じた指紋特徴情報を選択して呼び出す。

照合プロセッサー１５では、ファイル１３より呼び出し
た指紋特徴情報と画像メモリー１２に記憶されている指
紋特徴バタンとの特徴比較を行って同一性の照合を行う
。

このような指紋像入力において、前述したようニ、指紋
画像をＯＨＰ用プラプラスチックフィルム透明薄膜に焼
き付けて、これを指を載置するプリズム面上に載置せし
め、別に用意した偽造指紋入力用外部光源から、これま
た別に用意したプリズムを介して当該透明薄膜に光を照
射して装置内部の撮像装置へ偽造指紋パターンを入力し
た場合を考えると、このような偽造指紋には生体のよう
に発汗作用を生じないため、走査画像上の画素、特に暗
画素の濃淡変化の有無によって正常入力がなされたか否
かの判断が可能となる。さらに前記暗画素の近傍画素を
も含めて、その濃淡変化を調べ、近傍画素への発汗作用
の進度を追跡することにより、より厳密な偽造指紋入力
判定が可能である。さらに、走査画像上の所定の画素の
濃淡値を調べることにより指の有無を検出し、照合処理
に必要な、鮮明な指紋画像の採取を制御するものである
。

なおここで検出画像中の画素の濃淡値の検出は容易に成
し得るものであり、ここではその詳細を省略する。

第３図に示すとうり、指が載置面に接触した時刻Ｔａか
ら急激な濃度変化が始まり、指の載置が完了する時刻Ｔ
ｂまで濃度変化が続く。例えば、この時の濃度Ｇａをい
き値とし、検出画像中の画素の濃淡値が前記いき値を超
えた時、指が載置面に載置完了したこととし、画像採取
を行うものである。載置後の発汗作用による濃度変化（
Ｇ　ｂ　−Ｇ　ａ　）は時刻Ｔｃまでゆるやかに生じる
ため、この発汗作用による濃度変化量を検出した時点で
あらかじめ設定したいき値と比較し正常入力と判定する
。なお、発汗量には個人差を生じるため偽造入力判定の
ためのいき値には、一定の許容量を与える必要がある。

第４図に、この動作のフローチャートを示す。

利用者が指紋入力装置９において指紋押捺をすると検出
器３において指紋画像が得られ、画像上の所定の位置の
画素の濃淡値が検出される。（８１）所定時間経過後、
再び画像が取り込まれ、Ｓｌにおいて記憶されていた位
置の濃淡値が検出される（Ｓ２）。このＳ２による検出
は一定時間内であ偽造入力判定部１１では、あらかじめ
Ｓｌにおいて、＃記憶されている濃淡値と新たに８２に
おいて検出された同一位置の濃淡値とが比較され、比較
の結果、同一位置の画素の濃淡値が前記一定時間内で変
化しない場合、特に、暗画素の濃淡値が、より濃くなら
ない場合は、発汗作用を生じないプラスチックフィルム
等により、外部光源からの光を用いて偽造入力を行って
いる疑いがあると判断し、利用者に再度の指紋押捺を要
求する（８３．８４）。

このＳ３における判定はＳ２における検出ごとに行なっ
ても良く、シたがって、この場合、正常入力であれば前
記一定時間より早い時間に正常入力判定の出力が得られ
る。

この８１−８４は偽造入力の判定処理時間であり画像中
の一部についての処理であるので短時間に行なうことが
出来る。したがって、利用者の不快を取り除くことが可
能となる。偽造入力判定後、正常入力であるならば、再
び画像走査しく８６）。

以下の操作を行う。指紋入力部９におけるブリズム１に
指を載置した場合、プリズム面と指との境界面に生じる
光学的変化のため、画像上に濃淡分布を生じるが、前記
の８１、Ｓ２での位置、または、新たな所定位置の暗画
素の濃度が高くなった時、すなわち、Ｓ６において検出
された濃淡値があるいき値を超えた時、指紋画像採取を
行う（Ｓ７）。前記光学的変化による濃度分布が検出さ
れず、画像採取タイミングが得られない場合は、利用者
に再押捺を要求する（Ｓ８）。なお、ここで再押捺を利
用者に要求する手段としては、視覚あるいは聴覚に訴え
る手段を用いることができる。

このような指紋押捺再要求が所定回数繰り返されたか否
かを判断し、（Ｓ５．５１０）、所定回数以内の場合に
は、再び８１〜Ｓ５もしくは８６〜Ｓ１０の処理を繰り
返し、指紋押捺要求が所定回数繰り返されても依然とし
て指紋画像入力タイミングが得られないか、もしくは偽
造入力の疑いがあれば、以後の一切の照合処理を拒否す
る。

Ｓ３における処理において、画像上で発汗作用による濃
淡変化が確認された場合は、偽造指紋入力の疑いはなく
正常入力であるとして、８６以降の画像採取制御（８６
〜Ｓ８）を行う。画像採取後は、照合処理を実行する（
Ｓ９）。このようにして、本実施例によれば、外部光源
を用いた０）ＩＰ用プラスチックフィルムやシリコンゴ
ム等による偽造指紋パターンの入力を禁止するとともに
、指紋画像採取を自動的に行うことができる。

本発明の濃淡値抽出サンプル画素の第１の配置例を第５
図囚に示す。これはあらかじめ定められた２次元パター
ンの画素１６の濃淡レベルを調べ、画像中の濃淡変化検
出の処理速度の短縮を計るものである。ここで、画像中
の画素の濃淡値検出の際、画像の走査と画素の濃淡値検
出には同期が必要であるが、走査速度は濃淡値検出速度
に比べて一般に大であるため、これを回路的に実現する
のは困難である。そこで画像走査方向に隣接する画素を
サンプリングしないようにすれば、前述の問題は解決さ
れる。

第２の配置例として、サンプル画素間に一定間隔をおい
て周期配置した例を第５図（至）に示す。

これは周期的に配置された画素１７の濃淡値を検出する
もので、第１の配置例ではサンプル画素の座標を記憶し
ておく必要があるが、本実施例では一定間隔値のみを記
憶しておけば、画像走査時に周期的な濃淡値検出が行え
る。

第３の配置例としてサンプル画素の配置を２次乱数によ
り発生したランダム配置としたものを第５図（Ｑに示す
。指紋は多数の曲線からなる線図形であるので、規則的
な配置のサンプル画素上に指紋隆線が一致し易く、一致
した場合はその一致部分がすべて暗画素となり、一致し
なかった場合はその一致部分が明画素となり、判定結果
に影響を与えるため、サンプル画素の配置を乱数的に定
めて前述の問題を解消している。ここで前述の実施例と
同様の理由で乱数による画素配置時に２個以上の画素が
隣接しないようにするものである。

また、検出された濃淡値についていき値を用いることに
より二値画像が得られるが、この二値画像上の画素値”
０”ｌ”に応じての同様の処理も可能である。

指紋の有無の検出のみでなく、押捺位置を検出し指紋像
の位置補正を目的として、入力画像の周辺から中心へ向
けてサンプル画素位置間隔に疎密を付した第４の配置例
におけるサンプル画素の配置例を第５図（Ｄ）〜（Ｆ）
に示す。これは、入力画像領域の中心部に押捺されれば
、画素１９〜２１が密であるので濃淡分布が検出される
が、周辺部に押捺されれば画素が錬であるため、濃淡分
布が検出されにくい。従って、この時には視覚や聴覚に
訴え再押捺を要求する。なお、この再押捺要求方法は公
知のものを利用して容易に実現可能であるため、ここで
はその詳細を略す。

第５図の配置例は撮像装置より取り込まれた画像上で、
濃淡値検出を行う画素の位置に応じて、その濃淡値に重
みを付し、指紋載置の有無のみでなく前述の指紋ｔ２載
置置補正をも行うことを目的としたものである。

その重みの付は方としては全画素について全く重みを付
けず平均的に処理するもの、および、周辺部より中心部
に近づくにしたがって重みを増すものが考えられる。な
お、検出された濃淡値に重みを付す方法について当事者
にとっては容易になされるものであり、ここではその詳
細を略す。

第６の配置例は撮像装置より取り込まれた画像上で、濃
淡値検出を行う画素を前記画像中の所定の１個もしくは
複数個の画素およびその近傍画素の濃淡値を検出するも
のである。ここで、所定画素を含め、その近傍画素の濃
淡変化を調べることにより発汗作用の進度が得られ、よ
り厳密な偽造入力判定が可能となる。

なお、本発明は、指紋の照合装置のみならず、被照合パ
ターンを有する一般の被検査対照物の同一性照合装置に
おいて、外部光源からの照射光によるプラスチック、ゴ
ム等の偽造被照合パターンの入力防止および指紋画像自
動採取に適用できることは明らかである。

（発明の効果） 本発明によれば、パターン認識技術を用いて被照合パタ
ーンを検出する装置において、被検査対象物の載置面へ
の載置完了検出後、画像採取タイミング制御を行うと同
時に偽造被照合パターンの入力を効果的に防止するとと
もに、利用者への再押捺要求を短時間にして行い、利用
者の抱く不快感をなくシ、かつ、指紋照合処理に必要な
良質な指紋像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略ブロック図０ 第２図は指紋入力部の概略構成を示す図。 第３図は指紋入力時の検出画像上の画素の濃淡値の時間
的変化を示す図。 第４図は第１図の実施例の動作を説明するためのフロー
チャートを示す図。 第５図は、本発明の第２の実施例におけるサンプル画素
を示す図である。 ｌ・・・・・・プリズム ２・・・・・・内部光源 ３・・・・・・撮像装置 ４・・・・・・入射光線 ５・・・・−・反射光線 ６・・・・・・透明薄膜 ７・・・・・・偽造入力用プリズム ８・・・・・・外部光源 ９・・・・・・指紋入力部 １０・・・・・・Ｎ像採取タイミング制御部１１・・・
・・・偽造入力判定部 １２・・・・・・画像メモリ １３・・・・・・登録ファイル １４・・・・・・キーボード １５・・・・・・照合プロセッサー 第４図 凛５図 （Ａ） 男　５ （Ｅ） 図 ＣＦ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被照合パターンを有する被検査対象物を透明体の
   載置面上に載置して、前記透明体を介して前記被検査対
   象物とは反対側から前記載置面に内部光源からの光を照
   射せしめた際、前記載置面に生じる光学的境界変化によ
   る反射光によつて得られる画像を用いて前記被照合パタ
   ーンを検出する画像入力装置において、前記画像中の所
   定の位置の画素の濃淡値を検出、記憶する手段と、前記
   検出された濃淡値より被検査対象物が前記載置面へ載置
   完了したことを検査出力する検査手段と、前記検査出力
   を受けた後の時刻及びこの時刻以後であつて、一定時間
   以内に画像中の所定位置の画素の濃淡値を検出、記憶す
   る手段と、前記時刻及びこの時刻以後であつて、一定時
   間以内に取り込まれた前記画像中の所定の位置の画素の
   濃淡値より正常なる被検査対象物が載置されたか否かの
   判定をする判定手段と、前記判定手段により正常と判定
   した後の、前記所定位置または新たな所定位置の画素の
   濃淡値が所定のいき値以上である時、前記載置面に生じ
   る画像を採取する採取手段を備え、被検査対象物接触検
   査及び被検査対象物正常入力判定及び画像採取を時系列
   的に行うことを特徴とする画像入力装置。
2. （２）前記濃淡値検出に必要な画素の位置が、あらかじ
   め定められた２次元パターン状に配置された特許請求の
   範囲第１項の画像入力装置。
3. （３）前記濃淡値検出に必要な画素の位置が、あらかじ
   め定められた２次元パターン状に配置され、前記画像上
   での位置に応じて中心から周辺部へ向けて重み付けされ
   ている特許請求の範囲第１項の画像入力装置。
4. （４）前記濃淡値検出に必要な画素の位置があらかじめ
   定められた位置の一個もしくは複数個およびその近傍位
   置である特許請求の範囲第１項の画像入力装置。