KR100564076B1 - 지문 식별 방법 및 장치 - Google Patents

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닛폰 덴키 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명은 소면적의 센서와 손가락의 상대 운동에 의해 얻어지는 지문의 부분 화상군을 사용하여, 고속이며 정확한 본인 확인을 실현하는 지문 식별 방법 및 장치를 제공한다.
프레임 입력부(50)로부터 입력된 부분 화상열에서 전체 화상을 재구성할 때, 최적 위치 계산부(55)로 부분 화상을 템플릿 화상 기억부(52)에 격납된 이용자의 지문 화상(템플릿 화상)과 대조하여 가장 유사도가 높은 위치를 결정하여, 화상 합성부(60)로 부분 합성 화상 기억부(53)에 격납되어 있는 부분 합성 화상과 연결할 수 있다는 처리를 각 부분 화상에 대해서 반복하여 합성 화상을 구하여, 대조 특징 추출부(62)로 합성 화상으로부터 특징을 추출하고, 지문 특징 대조부(63)로 템플릿 대조 특징 기억부(54) 내의 템플릿 화상의 특징과 대조하도록 하였기 때문에, 안정된 대조 동작을 보증하면서 고속으로 본인 확인을 할 수 있다.
템플릿, 합성, 대조, 손가락, 프레임

Description

지문 식별 방법 및 장치{Fingerprint identification method and apparatus}
본 발명은 특히 개인이나 소수 인원의 사용자용 정보기기에 있어서, 지문을 사용한 개인 식별을 위해서, 입력된 복수의 지문 부분 화상을 합성하여, 지문을 대조하는 지문 식별 방법 및 장치에 관한 것이다.
정보기기나 정보 서비스에 있어서의 사용자 확인에는 만인부동·평생불변과 같은 특징을 갖는 지문의 동일성을 이용하는 지문 식별이 유효하다. 이 지문 식별에 의한 사용자 확인에서는 어떤 사용자(X)가 그 정보기기나 정보 서비스를 이용할 때 지문 입력부로부터 지문을 입력하고, 입력된 사용자(X)의 지문과 미리 입력하여 보존되어 있는 그 정보기기나 정보 서비스를 이용하는 권한을 갖는 정규 사용자(A)의 지문 데이터(템플릿(template)이라고 부름)를 대조하여, 일치하면 사용자(X)는 정규 사용자로서 그 정보기기나 정보 서비스의 이용이 허가된다는 순서를 밟는다.
종래, 지문의 입력에 있어서는 손끝 지문 영역보다도 충분히 넓은 정방형에 가까운 날인면을 갖는 말하자면 2차원형의 센서에 의한 입력장치가 많이 사용되고 있었다. 그러나, 입력장치의 저가격화와 소형화에 의한 탑재 가능기기의 범위 확대를 위해서는 지문 영역보다도 작은 영역을 센서면으로 하는 입력장치를 사용하고, 이러한 소면적 센서면에 대하여 손가락을 상대적으로 움직여(이것을 스위프(sweep) 동작이라고 부름), 얻어진 복수의 부분 화상열을 사용하여 지문 대조를 하는 방법이 유효하다.
이 소면적 센서를 사용한 예로서, 일본 특개평10-91769호 공보에 기재되어 있는 기술에 있어서는 거의 손가락의 폭에 가까운 장변 폭을 갖고, 단변 방향의 길이는 장변 폭에 비교하여 상당히 짧은, 1차원의 라인형에 가까운 형상의 직사각 형상의 센서를 사용하고, 그 위에 손가락을 단변 방향으로 슬라이드(slide)시켜, 얻어진 부분 화상열로부터 대조용의 2차원 화상을 합성하는 방법이 설명되어 있다. 이 경우, 라인형의 센서상에서 손가락을 움직여 센서가 시간의 경과와 함께 그 위의 지문의 융기선 패턴에 대응하는 농담(濃淡) 화상을 차례차례로 촬상하기 때문에, 입력장치측에서 보면, 라인형의 농담 화상인 직사각형의 부분 화상열이 시간의 경과와 함께 입력되게 된다. 이 때 일회의 촬상으로 얻어지는 부분 화상을 프레임 또는 프레임 화상이라고 부른다.
그리고, 이 프레임 화상이 차례차례로 입력될 때, 이 부분 화상군으로부터 2차원 화상을 재구성하여, 지문 대조를 하기 위해서는 일반적으로, 도 8에 도시하는 다음과 같은 순서를 이용하고 있다.
① 입력된 부분 화상과 인접하는 부분 화상의 위치관계, 즉 프레임간의 손가락 화상의 2차원적인 이동량을 조사하는 위치 맞춤을 하고(스텝 S11, S18),
② 이 위치 맞춤의 결과에 따라서 서로 위치 결정한 부분 화상군으로부터 2 차원 화상 S(N)을 합성하고(스텝 S19, S20),
③ 얻어진 2차원 화상 S(N)으로부터 대조용의 특징을 추출하고(스텝 S22),
④ 추출한 대조용의 특징과 미리 구해 둔 등록 지문(템플릿)의 특징을 대조하여(스텝 S23), 일치하면 인증 완료로 한다(스텝 S24)는 순서로 처리하고 있다.
상기 ①의 위치 맞춤 방법으로서, 차차 유사 검출 알고리즘(SSDA : Sequential Simularity Detection Algorithm)을 사용하는 방법이 있다. 예를 들면, 이미 제 1 프레임으로부터 제 (n-1) 프레임(n은 2 이상의 정수)까지의 프레임 화상이 입력되고, 그들에 대해서 위치 맞춤 및 합성이 종료하고, 그 결과로서 부분 합성 화상 S(n-1; i, j)(i 및 j는 각각 x좌표, y좌표)가 계산되어 있는 것으로 한다. 여기서, 제 n 프레임 화상 f(n; i, j)가 입력되고, 이것을 부분 합성 화상 S(n-1; i, j)에 대하여 위치 맞춤을 행하여 합성하는 것으로 한다. 이를 위해서, SSDA법에서는 프레임 화상 f(n; i, j)를 조금씩 평행 이동하면서 부분 합성 화상 S(n-1; i, j)와 프레임 화상 f(n; i, j)의 중합을 시도하여, 가장 맞는 곳을 프레임 화상 f(n; i, j)의 위치 맞춤의 최적의 이동 위치로 하는 것이다. 이것을 실현하기 위해서는 프레임 화상 f(n; i, j)를 (x, y)만큼 평행 이동하였을 때의 2개의 화상의 농도치의 차의 누적(이것을 페널티(penalty)라고 함) c(x, y)를 다음식에 의해 계산하여, 페널티 c(x, y)가 최소가 되는 (x, y)를 구한다.
Figure 112003002837737-pct00001
여기서, 2개의 누적합Σ은 각각 부분 합성 화상 S(n-1; i, j)와 프레임 화상 f(n; i, j)가 겹치는 영역 내의 일정 면적에 대한 i 및 j에 대해서 구한다.
②의 합성에 있어서는 페널티 c(x, y)를 최소로 하는 (x, y)만큼 프레임 화상 f(n; i, j)를 평행 이동하여 부분 합성 화상 S(n-1; i, j)와 합성하여, 새로운 부분 합성 화상으로서 S(n; i, j)를 계산하면 좋다.
그러나, 센서에 대한 손가락의 상대적인 이동 속도가 크고, 프레임간의 겹침 면적이 작은 경우, 이러한 방법으로는 최적의 이동량을 구하는 것이 곤란해진다. 즉, 사용자가 손가락을 빠르게 움직였을 때 등은 정확한 위치 맞춤할 수 없고, 옳바른 2차원 화상의 재구성의 실패에 의해 지문 대조의 정밀도가 저하된다는 문제가 있다. 반대로 말하면, 안정된 대조 동작을 보증하기 위해서는 사용자는 손가락을 천천히 움직일 필요가 있어, 사용자의 편리성이 저하된다는 문제가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 종래의 지문 대조 방법이나 지문 대조장치에 있어서는 지문 대조의 정밀도를 향상시키기 위해서는 사용자는 센서상에서 손가락을 천천히 움직일 필요가 있어, 사용자의 편리성이 저하된다는 문제가 있었다.
(발명이 해결하고자 하는 과제)
본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 특히 개인용의 정보기기에 있어서는 등록 사용자의 지문 데이터의 템플릿은 한정된 개수밖에 없다는 특성을 이용함으로써, 부분 화상열이 입력되었을 때의 부분 화상간의 더욱 정확한 위치 맞춤을 가능하게 하고, 더욱 고정밀도의 지문 대조를 실현하는 지문 대조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 효율이 좋은 위치 맞춤을 실현함으로써, 처리에 필요한 계산량을 저감하여 처리의 고속화를 도모하고, 혹은 처리에 사용하는 연산장치의 저가격화를 실현하는 동시에, 종래부터 소면적의 센서에 의해 종래와 같은 정도 이상의 대조 정밀도를 실현하는 것으로, 센서의 저가격화와 탑재 가능기기의 범위 확대를 실현하는 것도 목적으로 한다.
또한, 특히 고정밀도의 대조가 요구되지 않는 응용에 대하여 본 발명을 적용할 때에는 중간 정도의 정밀도의 대조 결과를 더욱 고속으로, 혹은 저연산량으로 얻을 수 있는 지문 대조 방법 및 장치를 제공하는 것도 목적으로 한다.
(발명의 개시)
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재한 지문 식별 방법은 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서, 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 등록 지문의 화상 정보를 이용하여, 상기 각 부분 화상에 대해서 등록 지문의 화상 중에서 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에는 입력 지문이 등록 지문과 다른 것이라고 판정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재한 지문 식별방법은 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별 방법에 있어서, 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 등록 지문의 화상 정보를 이용하여, 각 부분 화상에 대해서, 등록 지문의 화상 중에서 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하고, 부분 화상과 가장 유사한 위치의 정보에 근거하여 부분 화상을 배치함으로써 각 부분 화상을 합성하여 합성 화상을 구하고, 합성 화상을 등록 지문의 화상과 대조하여, 상기 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에는 입력 지문이 등록 지문과 다른 것이라고 판정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재한 지문 식별방법은 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별 방법에 있어서, 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 등록 지문의 화상 정보를 이용하여, 각 부분 화상에 대해서 등록 지문의 화상 중에서 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표의 누적 가산이 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 넘은 경우에는 입력 지문이 등록 지문과 유사한 것이라고 판정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재한 지문 식별방법은 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서, 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 등록 지문의 화상 정보를 이용하여, 상기 각 부분 화상에 대해서, 등록 지문의 화상 중에서 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하고, 부분 화상과 가장 유사한 위치의 정보에 근거하여 부분 화상을 배치함으로써 각 부분 화상을 합성하여 합성 화상을 구하고, 합성 화상을 등록 지문의 화상과 대조하여, 상기 제 1 페널티 지표의 누적 가산이 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 넘은 경우에는 입력 지문이 등록 지문과 유사한 것이라고 판정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재한 지문 식별방법은 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서, 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 상기 등록 지문의 화상 정보를 이용하여, 상기 각 부분 화상에 대해서, 등록 지문의 화상 중에서 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하고, 부분 화상과 가장 유사한 위치의 정보에 근거하여 부분 화상을 배치함으로써 각 부분 화상을 합성하여 합성 화상을 구하고, 합성 화상을 등록 지문의 화상과 대조하여, 각 부분 화상에 대해서, 등록 지문의 화상 중에서 부분 화상과 가장 유사한 위치를 구하는 동시에, 그 이전에 입력된 각 부분 화상으로부터 합성된 부분 합성 화상과 부분 화상이 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하고, 그 결과에 근거하여 부분 화상을 배치하여 각 부분 화상을 합성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6의 발명은 청구항 5에 기재한 지문 식별방법으로, 제 1 페널티 지표와, 그 이전에 계산된 부분 합성 화상과 가장 모순없이 연속하는 위치에 있어서 최소가 되는 제 2 페널티 지표를 계산하고, 제 1 및 제 2 페널티 지표의 가중 평균에 따라서 제 1 페널티 지표의 계산 결과와 제 2 페널티 지표의 계산 결과를 통합하는 것으로 합성 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 7의 발명은 청구항 5에 기재한 지문 식별방법으로, 부분 합성 화상이 더욱 많은 부분 화상으로부터 합성됨에 따라서 제 2 페널티 지표의 가중을 증가시키는 가중 평균법에 따라서 제 1 페널티 지표의 계산 결과와 제 2 페널티 지표의 계산 결과를 통합하고, 그 결과에 근거하여 합성 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재한 지문 식별장치는 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서, 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과, 부분 화상과 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대(對) 등록 화상 최적 위치 계산수단과, 가장 유사한 위치에 배치한 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과, 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과, 부분 화상에 대해서 그 이전에 입력된 각 부분 화상으로부터 합성된 부분 합성 화상과의 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하는 대 합성 화상 최적 위치 계산수단을 구비하고, 화상 합성수단은 대 등록 화상 최적 위치 계산수단의 결과와 대 합성 화상 최적 위치 계산수단의 결과에 따라서 부분 화상을 합성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재한 지문 식별장치는 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서, 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과, 부분 화상과 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과, 가장 유사한 위치에 배치한 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과, 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과, 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에 입력 지문과 등록 지문의 불일치를 판정하는 불일치 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재한 지문 식별장치는 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서, 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과, 부분 화상과 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과, 가장 유사한 위치에 배치한 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과, 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과, 부분 화상에 대해서 그 이전에 입력된 각 부분 화상으로부터 합성된 부분 합성 화상과의 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하는 대 합성 화상 최적 위치 계산수단과, 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에 입력 지문과 등록 지문의 불일치를 판정하는 불일치 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재한 지문 식별장치는 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서, 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과, 부분 화상과 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과, 가장 유사한 위치에 배치한 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과, 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과, 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표 누적 가산하고, 누적 가산한 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 화상 합성수단으로 합성된 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 상회한 경우에, 입력 지문과 등록 지문의 일치를 판정하는 간이 일치 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재한 지문 식별장치는 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서, 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과, 부분 화상과 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과, 가장 유사한 위치에 배치한 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과, 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과, 부분 화상에 대해서 그 이전에 입력된 각 부분 화상으로부터 합성된 부분 합성 화상과의 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하는 대 합성 화상 최적 위치 계산수단과, 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 누적 가산한 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 화상 합성수단으로 합성된 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 상회한 경우에, 입력 지문과 등록 지문과의 일치를 판정하는 간이 일치 판정수단을 구비하고, 화상 합성수단은 대 등록 화상 최적 위치 계산수단의 결과와 대 합성 화상 최적 위치 계산수단의 결과에 따라서 부분 화상을 합성하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 지문 식별장치를 도시하는 블록도.
도 2는 동 실시예에 의한 지문 식별장치의 센서의 사용도.
도 3은 동 실시예에 의한 지문 식별 방법을 도시하는 플로 차트.
도 4는 본 발명의 제 2 및 제 3 실시예에 의한 지문 식별장치를 도시하는 블록도.
도 5는 동 실시예에 의한 지문 식별 방법을 도시하는 플로 차트.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 지문 식별장치를 도시하는 블록도.
도 7은 동 실시예에 의한 지문 식별 방법을 도시하는 플로 차트.
도 8은 일반적인 지문 식별 방법을 도시하는 플로 차트.
또, 도 1로부터 도 8에 있어서, 부호 50은 프레임 입력부를 나타낸다. 부호 51은 프레임 화상 기억부를 나타낸다. 부호 52는 템플릿 화상 기억부를 나타낸다. 부호 53은 부분 합성 화상 기억부를 나타낸다. 부호 54는 템플릿 대조 특징 기억부를 나타낸다. 부호 55 및 56은 최적 위치 계산부를 나타낸다. 부호 57 및 58은 합성용 프레임 위치 결정부를 나타낸다. 부호 60은 화상 합성부를 나타낸다. 부호 61은 합성 화상 기억부를 나타낸다. 부호 62는 대조 특징 추출부를 나타낸다. 부호 63은 지문 특징 대조부를 나타낸다. 부호 64는 일치 판정부를 나타낸다. 부호 65는 엄밀 일치 판정부를 나타낸다. 부호 66은 간이 일치 판정부를 나타낸다. 부호 67은 위치 어긋남 페널티 평가부를 나타낸다. 부호 68은 간이 불일치 판정부를 나타낸다. 부호 69는 품질 판정부를 나타낸다. 부호81 및 82는 센서를 나타낸다.
〔제 1 실시예〕
이하, 본 발명의 실시예에 의한 지문 식별 방법 및 장치를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 동 실시예에 의한 지문 식별장치의 블록도이고, 도 2는 동 실시예에 의한 지문 식별 장치의 센서의 사용 방법을 도시하는 도면이다. 본 지문 식별장치는 개인용의 정보기기, 예를 들면 정보단말이나 텔레비전 게임기, 휴대전화 등에 있어서 본인 이외의 사용자가 사용할 수 없도록 하기 위해서, 혹은 개인에게 따라서 사용자별 설정을 하기 위해서, 사용자의 확인을 지문에 의해서 행하는 것이다.
도 1에 있어서, 50은 본인 확인을 위한 지문 화상을 입력하는 프레임 입력부이다. 이 프레임 입력부(50)는 카메라, 스캐너 등과 같이 이동하는 촬상 대상의 부분 화상을 연속하여 얻는 기능을 갖고, 예를 들면 도 2a의 81과 같은 형상을 갖는, 손가락의 지문 부분보다는 작은 직사각형의 센서이다. 사용자는 센서(81)에 대하여 상대적으로, 예를 들면 화살 표시와 같이(혹은 역방향으로) 손가락을 움직이고, 움직임에 따라 연속적으로 촬상한 지문의 복수의 부분 화상(프레임)을 얻는다. 1장의 프레임과 지문의 관계를 도시하는 것이 도 2b이고, 도 2b의 직사각형의 부분이 1프레임이다. 프레임 입력부(50)는 설정된 촬상 타이밍마다, 그 위에 놓인 손가락의 융기선에 대응하는 요철을 화상의 농도로 변환하여 촬상한다. 그 실현 방법으로서는 예를 들면 일본 특개평10-91769호 공보, 일본 특개평10-240906호 공보, 일본 특개평09-116128호 공보, 일본 특개평10-22641호 공보 및 일본 특개평10-255050호 공보에 기재되어 있는 기술이 있다. 그 외에도, 프리즘을 사용하는 방 식, 정전 용량을 사용하는 방식 등이 실용화되어 있다.
또, 상기한 설명에서는 정방형의 센서(81)를 가정하고 있지만, 이것은 필요조건이 아니라, 예를 들면 도 2c와 같은 형상의 센서(82)로 도 2d와 같은 부분 화상을 촬상하더라도 같은 효과를 올릴 수 있다. 이 경우, 스위프 동작은 반드시 상기한 바와 같이 1방향으로 직선적으로 이루어질 필요는 없고, 프레임 화상이 덮는 영역의 합집합이 최종적으로 충분히 넓은 영역을 덮으면 되고, 더욱 자유로운 스위프를 하는 것이 가능하다.
51은 입력된 프레임 화상을 기억하는 프레임 화상 기억부, 52는 미리 그 정보기기의 정규 사용자의 지문을 등록 지문(템플릿)으로서 기억하여 두는 템플릿 화상 기억부이다. 이 등록 동작에서는 예를 들면 다른 장치에 부속된 2차원의(지문의 대부분을 충분히 덮을 만큼의 넓이를 갖는다) 센서를 사용하여 지문 화상을 받아들이고, 그 농담 화상을 격납한 파일을 외부로부터 정보기기에 전송하여 템플릿 화상 기억부(52)에 기억시켜 둘 수 있다. 템플릿 화상 기억부(52)에 등록된 지문 화상(템플릿 화상) T의 형상의 예를 도 2e에 도시한다. 53은 그 이전에 입력된 프레임 화상군으로부터 합성된 부분 합성 화상을 보유하여 두는 부분 합성 화상 기억부이다. 54는 미리 그 정보기기의 정규 사용자의 지문 화상으로부터 대조용의 특징을 추출하여 기억하여 두는 템플릿 대조 특징 기억부이다.
또한, 55는 프레임 화상 기억부(51)에 기록된 프레임 화상 f(n)와 템플릿 화상 기억부(52)에 기억되어 있는 템플릿 화상 T의 위치 맞춤을 하여, 최적의 위치를 결정하는 최적 위치 계산부이다. 이 위치 맞춤의 실현 방법으로서는 상기한 SSDA 법을 이용할 수 있다. 즉, 프레임 화상 f(i, j)(i 및 j는 각각 x좌표 및 y좌표)를 템플릿 화상 T(i, j)(i 및 j는 각각 x좌표 및 y좌표)의 전역에 대해서 조금씩 평행 이동하면서 양자의 중합을 시도하여, 가장 맞는 곳을 프레임 화상 f(i, j)의 위치 맞춤의 최적의 위치로 한다. 이것을 실현하기 위해서는 프레임 화상 f(i, j)을 템플릿 화상 T(i, j)의 원점에 대해서 (x, y)만 평행 이동하였을 때의 2개의 화상의 농도치의 차의 누적(페널티) 페널티 c(x, y)를 다음식에 의해 계산하여, 페널티 c(x, y)가 최소가 되는 (x, y)를 구한다.
Figure 112003002837737-pct00002
여기서, 2개의 누적합Σ은 각각 템플릿 화상 T(i, j)와 프레임 화상 f(i-x, j-y)가 겹치는 영역 내의 일정 면적에 대한 i 및 j에 대해서 구한다.
또, 이 위치 맞춤의 실현에는 SSDA법 대신에 상호상관법 등 다른 실현 방법을 이용할 수도 있다.
57은 최적 위치 계산부(55)에서 최소의 페널티 c(x, y)를 부여하는 상대 이동량(x, y)일 때의 페널티 c(x, y)의 값이 어떤 임계치 이하이면, 그 프레임은 합성에 사용할 수 있는 유효한 프레임이라고 하여 그 위치를 합성을 위한 결정 위치로 하고, 또한, 이들이 임계치를 넘었으면, 이 프레임은 합성에는 사용해서는 안된다고 하여 처리를 중단하고, 다음 프레임의 취입으로 진행한다는 판단을 하는 합성용 프레임 위치 결정부이다.
60은 부분 합성 화상 기억부(53)에 보유된 그 이전에 입력된 프레임 화상군으로부터 합성된 부분 합성 화상과, 현재 처리 중인 프레임 화상을 합성용 프레임 위치 결정부(57)가 출력하는 위치 정보에 근거하여 합성하는 화상 합성부이다. 제 n 프레임의 프레임 화상 f(n)가 입력되었을 때의 합성의 모양의 일례를 도 2f(n=4의 경우)에 도시한다. 여기서는 위의 3개의 프레임 화상의 합집합인 흐린 회색의 부분이 부분 합성 화상 기억부(53)에 보유된 프레임 화상군 f(1) 내지 f(n-1)로부터 합성된 부분 합성 화상 S(n-1)이고, 그 아래의 직사각형의 부분이 프레임 화상 f(n)이다. 합성 방법으로서는 예를 들면 부분 합성 화상 S(n-1)에, 그것과 겹치지 않는 프레임 화상 f(n)의 신규의 영역을 첨가하여 확대하는 방법이 가능하다. 이 합성 결과는 부분 합성 화상 S(n-1)보다 넓은 면적을 갖는 부분 합성 화상 S(N)으로서, 부분 합성 화상 기억부(53)에 기록된다.
또한, 61은 모든 유효한 프레임의 판독과 합성이 종료한 뒤, 최종적인 합성 결과인 합성 화상을 기억하는 합성 화상 기억부이다. 이 합성 화상이 미리 정해진 임계치 이상으로 넓은 면적을 갖는 경우에는 이 합성 화상은 사용자의 지문 중 대조에 충분한 넓은 영역을 덮는 2차원 화상으로 되어 있다. 만약 합성 화상의 면적이 임계치에 부족한 경우에는 일련의 스위프는 불충분하다고 하여 사용자에게 재스위프를 지시한다.
62는 합성 화상 기억부(61)에 보유된 2차원의 합성 화상으로부터 대조용의 특징을 추출하는 대조 특징 추출부이다. 또한, 63은 템플릿 대조 특징 기억부(54)에 보유된 정규 사용자의 지문 특징과, 대조 특징 추출부(62)에서 계산된 이번 지문을 입력하고 있는 사용자의 지문 특징을 대조하고, 그 유사도를 출력하는 지문 특징 대조부이다. 이 지문 특징 추출부(62), 지문 특징 대조부(63)를 포함하는 지문 대조장치의 실현 예로서는 특개소56-24675호 공보나 일본 특개평4-33065호 공보에 기재된 「지문 대조장치」가 있다. 이들의 기술에서는 지문 등의 대조에 있어서, 지문 무늬를 특징짓는 각 특징점의 위치 및 방향과 함께, 각 특징점에 의해 고유(固有)로 결정되는 국소 좌표계를 복수개의 부채형 영역에 분할한 근방에 있어서의 최근 곁점과 상기 특징점의 융기선 수, 즉 릴레이션(relation)을 검사함으로써, 안정되고 또한 정밀도가 높은 대조를 가능하게 하고 있다.
64는 지문 특징 대조부(63)에서의 대조 결과의 유사도가 높으면 일치한다고 하여 사용자에 그 정보기기의 이용을 허가하고, 유사도가 낮으면 불일치한다고 하여 이용을 허가하지 않는 등 소정의 동작을 하는 일치 판정부이다.
다음에, 본 실시예의 동작을 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 실시예의 지문 식별 방법을 도시하는 플로 차트이다. 본 실시예를 적용한 정보기기는 예를 들면 휴대전화기 등의 기기이고, 그 정규 사용자가 소유자 한 사람으로 한다. 소유자(A)는 정보기기의 사용 개시시 등에, 미리 그 지문 데이터를 본 지문 식별장치에 등록한다. 그 때의 입력은 예를 들면 외부의 지문 입력 스캐너로 지문의 충분한 넓이의 영역을 포함하는 2차원의 화상 데이터를 찍고, 이 화상 데이터를 템플릿 화상으로서 도 1의 템플릿 화상 기억부(52)에 기억시킨다. 이와 동시에, 그 템플릿 화상 T를 대조 특징 추출부(62), 또는 같은 기능을 갖는 외부장치에 입력하여 계산된, 대조에서 사용되는 템플릿 화상 T의 지문 특징을 템플릿 대조 특징 기억부(54)에 기억시킨다.
그 정보기기 중 사용자 인증을 필요로 하는 기능을 어떤 사용자(X)가 사용하고자 할 때, 사용자(X)는 그 지문을 센서상에서 스위프한다. 이것에 의해 센서의 형상에 따른 지문의 부분 화상인 프레임이 입력된다. 이 부분 화상의 계열을 f(1) 내지 f(n) 내지 f(N)으로 나타낸다. 제 1 프레임 f(1)가 입력(스텝 S11)되면, 그 프레임 화상 f(1)와 유사한 부분을 템플릿 화상 T 중에서 탐색하는 위치 맞춤이 행하여진다(스텝 S12). 입력된 프레임 f(1)가 템플릿 화상 T와 같은 지문의 일부이면 높은 유사도를 갖는 위치를 탐색할 수 있는 것으로, 이것에 의해 가장 유사도가 높은, 말하자면 위치 맞춤의 최적 위치가 결정된다(스텝 S12). 그리고, f(1)에 대해서는 이것을 그대로 부분 합성 화상 S(1)로 하는 동시에, 이 기준점을 부분 합성 화상 S(1)에 대한 위치 맞춤의 최적 위치로서 기억한다(스텝 S15, S19).
그 후, 제 n 프레임 f(n)(n은 2 이상의 정수)가 입력(스텝 S11)되면, 마찬가지로, 프레임 f(n)와 템플릿 화상 T의 위치 맞춤이 행하여져, 가장 유사도가 높은 즉 페널티가 작은 위치 맞춤의 최적 위치가 결정된다(스텝 S12). 이 최적 위치와 지금까지 결정되어 있는 S(n-1)에 대한 기준점 위치를 비교함으로써, 프레임 화상 f(n)와 부분 합성 화상 S(n-1)를 위치 맞춤하는 것이 가능하고(스텝12), 이 결과에 따라서 프레임 화상 f(n)를 이동하여, 부분 합성 화상 S(n-1)와 연결하는 것으로, S(n-1)보다 확대된 부분 합성 화상 S(N)을 작성할 수 있다(스텝 S15, S19).
또, 상기한 위치 맞춤에 있어서, 프레임 화상 f(n)와 템플릿 화상 T의 유사도 혹은 상위도를 평가하여 유사도가 미리 정해진 임계치보다 낮거나 혹은 상위도 가 임계치보다 높은 경우에는 이 프레임 화상 f(n)는 합성에는 적당하지 않은 품질을 갖는다고 해서 기각하여 사용하지 않는다는 처리를 할 수 있다.
이러한 프레임 입력과 합성 동작을 반복하여, 전체 프레임에 대한 처리가 종료한 시점에서 얻어지는 2차원의 농담의 합성 화상을 S(N)로 한다(스텝 S20). 이 합성 화상 S(N)이 미리 정해진 임계치 이상으로 넓은 면적을 갖는 경우에는 이것은 충분히 넓은, 사용자(X)의 지문의 2차원 화상이기 때문에, 이것을 대상으로 하여 대조용의 지문 특징을 추출한다(스텝 S22). 이렇게 하여 얻어진 특징은 사용자(X)의 지문의 특징이고, 이것을 보존되어 있는 소유자(A)의 지문의 특징과 대조하여(스텝 S23), 일치하면 사용자(X)는 소유자(A)라고 하고, 그 정보기기의 사용을 허가한다(스텝 S24).
〔제 2 실시예〕
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 실시예의 지문 식별장치의 블록도이다. 도 4에 있어서, 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 도 4에 있어서, 도 1과 다른 주된 점은 최적 위치 계산부(55) 외에, 최적 위치 계산부(56)를 형성한 것이다. 도 4에 있어서, 최적 위치 계산부(55)는 프레임 화상 기억부(51)에 기억된 프레임 화상 f(n)에 대해서, 템플릿 화상 기억부(52)에 격납되어 있는 템플릿 화상 T의 위치 맞춤을 하고, 최소 페널티 c1을 부여하는 위치 p1을 계산한다. 이것에 대하여, 최적 위치 계산부(56)는 프레임 화상 기억부(51)에 기억된 프레임 화상 f(n)에 대해서, 부분 합성 화상 기억부(53)에 기억된 부분 합성 화상 S(n-1)의 위치 맞춤을 하여, 최소 페널티 c2를 부여하는 위치 p2를 계산한다. 이 위치 맞춤의 실현 방법으로서는 SSDA법을 이용할 수 있다.
그리고, 합성용 프레임 위치 결정부(58)에서는 최소 페널티 c1과 c2의 값이 모두 어떤 임계치 이하이면, 그 프레임 f(n)는 합성에 사용할 수 있는 유효한 프레임이라고 하고, 그 위치 p1 및 p2로부터 결정되는 위치 p3을 합성을 위한 결정 위치로 하며, 또한, 페널티 c1, c2 중 어느 하나가 임계치를 넘으면, 이 프레임 f(n)는 합성에는 사용해서는 안된다고 하여 처리를 중단하고, 다음의 프레임의 취입으로 진행한다는 판단을 한다. 또한, 최소 페널티 c1, c2와 함께 임계치 이하인 경우, 합성을 위한 위치 p3는 2개의 방향 벡터 p1, p2, 및 상기 방향 벡터 p1, p2의 각각의 최소 페널티 c1, c2를 이용하여 다음 식으로부터 얻어진다.
Figure 112003002837737-pct00003
단, p1, p2, p3은 모두 2차원의 방향 벡터.
다음에, 도 5를 참조하여 본 실시예의 동작을 설명한다. 도 5에 있어서, 도 3과 동일 부분에는 동일 스텝 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 도 5에 있어서, 도 3과 다른 주된 점은 스텝 S13 및 스텝 S14의 처리를 추가하고 있는 것이다. 즉, 프레임 f(n)와 템플릿 화상 T의 위치 맞춤이 행하여지고, 템플릿 화상 T에 대한 위치 맞춤의 최소 페널티 c1을 부여하는 최적 위치 p1이 계산된다(스텝 S12). 그것과 평행하여, 프레임 f(n)와 부분 합성 화상 S(n-1)의 위치 맞춤이 행하여지고, 부분 합성 화상 S(n-1)에 대한 위치 맞춤의 최소 페널티 c2를 부여하는 최적 위치 p2가 계산된다(스텝 S13).
그리고, 이 최적 위치 p1과 p2(및 최소 페널티 c1과 c2)를 포함하는 정보로부터, 프레임 f(n)을 부분 합성 화상 S(n-1)에 대하여 합성하기 위한 최적의 이동량 p3이 상기한 (3)식에 의해 계산되고, 이것과 부분 합성 화상 S(n-1)에 대한 기준점 위치를 비교함으로써, 프레임 f(n)와 부분 합성 화상 S(n-1)의 위치 맞춤이 행하여진다(스텝 S15). 도 5의 그 밖의 스텝에 있어서의 처리 내용은 도 3의 경우와 같다.
〔제 3 실시예〕
다음에, 본 발명의 제 3 실시예에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 본 실시예가 제 2 실시예와 다른 점은 합성용 프레임 위치 결정부(58)에 있어서의 합성 위치 p3의 결정 방법이다. 즉, 제 2 실시예에서는 도 4의 합성용 프레임 위치 결정부(58)에 있어서, 상기한 (3)식에 도시한 바와 같이 최적 위치 계산부(55)로부터 얻어지는 템플릿 화상 T의 위치 맞춤 결과의 최적 위치 p1과, 최적 위치 계산부(56)로부터 얻어지는 부분 합성 화상 S(n-1)의 위치 맞춤 결과의 최적 위치 p2를, 그 최소 페널티 c1, c2에 반비례한 가중을 가하여 평균하는 것으로 통합하여, 합성 위치 p3을 결정하였다.
이것에 대하여, 본 실시예에서는 부분 합성 화상 S(n-1)가 더욱 많은 프레임의 합성 결과로서 넓은 면적을 가질 수록 그것은 더욱 신뢰할 수 있다는 가정을 이용한 별도의 계산법을 이용한다. 즉, 합성용 프레임 위치 결정부(58)는 최소 페널티 c1, c2가 모두 임계치 이하인 경우, 합성 위치 p3은 다음식에 의해 결정된다.
Figure 112003002837737-pct00004
Figure 112003002837737-pct00005
Figure 112003002837737-pct00006
단, p1, p2, p3은 모두 2차원의 방향 벡터.
a는 합성의 입력이 되는 부분 합성 화상 S(n-1)의 면적을 도시하는 변수.
C는 양의 정수.
(4), (5)식과 같이, q1, q2는 부분 합성 화상 S(n-1)의 면적 a를 고려하여, 위치 어긋남 페널티로부터 계산되는 각 벡터의 가중을 나타내게 된다. 이것에 의하면, 최초의 프레임 f(1)가 입력되었을 때, 면적 a는 제로이기 때문에 q2는 제로가 되고, 그 후, 합성에 사용한 프레임수가 커짐(즉 n이 커진다)에 따라, 부분 합성 화상 S(n-1)의 확장(면적 a의 증대)과 함께 q2의 기여가 커진다.
다음에, 본 실시예의 동작에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 본 실시예가 제 2 실시예와 다른 점은 스텝 S15에 있어서의 처리 내용이다. 즉, 스텝 S15에 있어서의 합성 위치 p3의 결정이, 제 2 실시예에 있어서는 상기한 (3)식에 의해 행하여지는 데 대하여, 본 실시예에서는 상기한 (4), (5), (6)식에 의해 행하여진다. 도 5의 그 밖의 스텝에 있어서의 처리 내용은 제 2 실시예의 경우와 같다.
〔제 4 실시예〕
다음에, 본 발명의 제 4 실시예에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 실시예의 지문 식별장치를 도시하는 블록도이다. 본 실시예에서는 합성의 정밀도를 올리는 동시에, 보다 적은 계산량으로 사용자의 인증을 실현하는 것도 목적으로 하고 있다. 도 6에 있어서, 도 4와 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. 도 6에 있어서, 도 4와 다른 주된 점은 엄밀 일치 판정부(65), 간이 일치 판정부(66), 위치 어긋남 페널티 평가부(67), 간이 불일치 판정부(68), 품질 판정부(69)를 형성하고 있는 것이다.
도 6에 있어서, 엄밀 일치 판정부(65)는 지문 특징 대조부(63)에서의 대조 결과의 유사도가 높으면 일치한다고 하여 사용자에 그 정보기기의 사용을 허가하고, 유사도가 낮은 경우에는 예를 들어 간이 불일치 판정부(68)에서 불일치라고 판정되지 않았다고 해도, 엄밀하게는 불일치한다고 하여 허가를 하지 않는 등 소정의 동작을 한다.
간이 일치 판정부(66)는 최소 페널티 c1의 누적치가 임계치를 넘지 않고 많은 프레임이 합성되어, 합성 결과의 화상이 일정 면적 이상에 도달한 경우에는 입력 지문은 템플릿과 일치하고 있다는, 즉 사용자(X)는 등록 사용자(A)와 동일하다 는 간이적인 판정 결과를 출력한다. 이것은 비교적 정밀도에 대한 요구가 낮은 응용에 있어서, 고속으로 개인 식별을 하는 데 유효한 방법이다.
위치 어긋남 페널티 평가부(67)는 최적 위치 계산부(55)로부터 템플릿 화상 T의 위치 맞춤의 최소 페널티 c1을, 최적 위치 계산부(56)로부터 부분 합성 화상 S(n-1)의 위치 맞춤의 최소 페널티 c2를 입력하고, n의 증가에 따라 각각을 누적하여 개별로 소정의 임계치와 비교함으로써, 위치 어긋남에 기인하는 판정을 한다. 즉, 위치 어긋남 페널티 평가부(67)의 제 1 기능은 그때까지의 화상 합성에 있어서의 프레임간의 정합성(콘시스텐시)의 평가를 위해, 프레임 화상 f(n)와 부분 합성 화상 S(n-1)의 위치 맞춤의 최소 페널티 c2의 누적치를 계산한다. 또한, 위치 어긋남 페널티 평가부(67)는 템플릿 화상 T의 등록 지문으로 입력된 입력 지문과의 동일성의 평가를 위해, 프레임 화상 f(n)와 템플릿 화상 T의 위치 맞춤의 최소 페널티 c1의 누적치도 계산한다.
간이 불일치 판정부(68)는 위치 어긋남 페널티 평가부(67)에서 계산된 프레임마다의 최소 페널티 c1의 누적치가 임계치보다 커진 시점에서, 스위프에 의한 지문 입력을 하고 있는 사용자(X)의 지문은 템플릿 화상 T에 등록된 정규 사용자(A)의 지문과 다르다고 판단하고, 사용자(X)에 대하여 그 정보기기의 사용 요구의 거부를 통고한다. 간이 불일치 판정부(68)에 있어서의 이러한 화상의 농담 레벨의 불일치에 의한 지문의 차이의 판정에서는 일반적으로 높은 정밀도는 기대할 수 없기 때문에, 정밀도를 필요로 하는 경우에는 상기한 엄밀 일치 판정부(65)에서 종래대로 지문 특징에 의한 대조를 병용한다.
품질 판정부(69)는 위치 어긋남 페널티 평가부(67)에서 계산된 프레임마다 의 페널티 c2의 누적치가 임계치보다 커진 경우, 손가락의 센서에 대한 스위프(이동) 속도가 크고, 혹은 손가락의 스위프시의 지문부의 탄성 변형에 의한 지문의 일그러짐이 큰 등의 이유로, 합성 화상의 품질이 낮다고 판단하여, 사용자(X)에 대하여 지문의 재입력(재스위프)을 요구한다.
다음에, 도 7을 참조하여 본 실시예의 동작을 설명한다. 도 7은 본 실시예의 지문 식별장치 방법을 도시하는 플로 차트이다. 도 7에 있어서, 도 5와 다른 주된 점은 스텝 S16, S17, S21, S25의 부분이다. 즉, 프레임 화상 f(n)와 템플릿 화상 T의 위치 맞춤의 최소 페널티 c1의 누적치를 계산하여, 프레임마다의 최소 페널티 c1의 누적치가 임계치보다 큰 경우에는 사용자(X)에 대하여 그 정보기기의 사용 요구의 거부를 통고한다(스텝 S16).
또한, 프레임 화상 f(n)와 부분 합성 화상 S(n-1)의 위치 맞춤의 최소 페널티 c2의 누적치를 계산하여, 프레임마다의 페널티 c2의 누적치가 임계치보다 큰 경우는 사용자(X)에 대하여 지문의 재입력(재스위프)을 요구한다(스텝 S17).
한편, 최소 페널티 c1의 누적치가 상기한 바와 같이 임계치를 넘지 않은 프레임이 합성되어, 합성 결과 화상이 일정 면적 이상에 달한 경우에는 입력 지문은 템플릿 화상 T와 일치하고 있다는, 즉 사용자(X)는 등록 사용자(A)와 동일하다는 간이적인 판정 결과를 출력한다(스텝 S21).
이러한 화상의 농담 레벨의 불일치에 의한 지문의 차이의 판정은 높은 정밀도는 기대할 수 없고, 말하자면 간이적인 것이다. 따라서, 더욱 높은 정밀도가 요구되는 경우에는 제 3 실시예와 같이, 합성 화상 S(N)로부터 대조용의 지문 특징을 추출하고(스텝 S22), 이것을 보존되어 있는 소유자(A)의 지문의 특징과 대조하여(스텝 S23), 엄밀한 일치 판정을 한다(스텝 S25). 도 7의 다른 스텝의 처리 내용은 도 5의 경우와 같다.
또, 이상의 각 실시예의 설명에서는 본 지문 인식 장치에 등록되는 사용자는 1사람이고, 템플릿은 1손가락분이라고 설명하고 있지만, 설령 이것이 복수의 손가락이더라도, 상기한 프로세스를 각 템플릿에 대해서 순차 행하고, 그 중 최소의 페널티를 부여하는 템플릿을 선택하여 그 후의 처리를 실행하도록 확장할 수 있다. 이것에 의해, 1손가락에 머물지 않고, 소수 사람이 장치를 공유하고, 또는 1사람으로 복수의 손가락을 등록하여, 입력하는 손가락의 차이에 의해 동작을 바꾼다는 효과를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 개인용의 정보기기에 있어서는 1명 내지 소수의 이용자만이 등록 사용자인 것을 이용하여, 소형 센서의 부분 화상(프레임)으로부터 전체 화상을 재구성할 때 등록 사용자의 지문 정보(템플릿)를 사용하도록 한 것으로, 부분 화상간의 더욱 정확한 위치 맞춤을 가능하게 하여, 재구성의 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.
이것에 의해, 종래의 재구성 방식에서는 센서에 대한 손가락의 상대적인 이동 속도가 크고 프레임간의 겹침 면적이 작은 경우에, 최적의 이동량을 구하는 것이 곤란하였던 것에 대하여, 그와 같은 경우에도 더욱 정확한 위치 맞춤이 가능해지고, 대조 정밀도의 향상이 실현된다. 즉, 안정한 대조 동작을 보증하면서, 사용자의 손가락이 움직이는 방법에 의해 큰 자유도를 부여하여, 사용자의 편리성을 높일 수 있다.
또한, 효율이 좋은 위치 맞춤을 실현함으로써, 처리에 필요한 계산량을 저감하여 처리의 고속화를 도모하고, 혹은 처리에 사용하는 연산장치의 저가격화를 실현할 수 있다.
또한, 종래의 2차원형 센서를 사용하는 것보다는 소면적의 센서로 동등한 사용자 확인을 할 수 있고, 면적의 증대에 따라 고가격이 되는 센서 부분의 저코스트화에 의한 장치 전체의 저가격화와, 탑재 가능성의 증대에 의해, 본 지문 식별장치의 응용 범위의 확대에 기여할 수 있다.
또한, 위치 맞춤 페널티의 누적에 의해 입력 화상과 템플릿 화상의 일치도를, 지문 대조 특징을 이용하지 않고 평가함으로써, 특히 고정밀도의 대조가 요구되지 않는 응용에 대하여 사용할 때에는 중간 정도의 정밀도의 대조 결과를 더욱 고속으로, 혹은 저연산량으로 얻을 수 있다.

Claims (14)

  1. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서,
    상기 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 상기 등록 지문의 화상 정보를 이용하고,
    상기 각 부분 화상에 대해서 상기 등록 지문의 화상 중에서 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 상기 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에는 상기 입력 지문이 상기 등록 지문과 다른 것이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 지문 식별방법.
  2. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서,
    상기 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 상기 등록 지문의 화상 정보를 이용하고,
    상기 각 부분 화상에 대해서, 상기 등록 지문의 화상 중에서 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하고, 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치의 정보에 근거하여 상기 부분 화상을 배치함으로써 상기 각 부분 화상을 합성하여 합성 화상을 구하고, 상기 합성 화상을 상기 등록 지문의 화상과 대조하여,
    상기 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 상기 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에는 상기 입력 지문이 상기 등록 지문과 다른 것이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 지문 식별 방법.
  3. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서,
    상기 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 상기 등록 지문의 화상 정보를 이용하고,
    상기 각 부분 화상에 대해서 상기 등록 지문의 화상 중에서 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 상기 제 1 페널티 지표의 누적 가산이 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 상기 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 넘은 경우에는, 상기 입력 지문이 상기 등록 지문과 유사한 것이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 지문 식별방법.
  4. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서,
    상기 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 상기 등록 지문의 화상 정보를 이용하고,
    상기 각 부분 화상에 대해서, 상기 등록 지문의 화상 중에서 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하고, 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치의 정보에 근거하여 상기 부분 화상을 배치함으로써 상기 각 부분 화상을 합성하여 합성 화상을 구하고, 상기 합성 화상을 상기 등록 지문의 화상과 대조하여,
    상기 제 1 페널티 지표의 누적 가산이 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 상기 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 넘은 경우에는, 상기 입력 지문이 상기 등록 지문과 유사한 것이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 지문 식별방법.
  5. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별방법에 있어서,
    상기 각 부분 화상의 합성 위치를 결정하기 위해서 상기 등록 지문의 화상 정보를 이용하고,
    상기 각 부분 화상에 대해서, 상기 등록 지문의 화상 중에서 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하고, 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치의 정보에 근거하여 상기 부분 화상을 배치함으로써 상기 각 부분 화상을 합성하여 합성 화상을 구하고, 상기 합성 화상을 상기 등록 지문의 화상과 대조하여,
    상기 각 부분 화상에 대해서, 상기 등록 지문의 화상 중에서 상기 부분 화상과 가장 유사한 위치를 구하는 동시에, 그 이전에 입력된 상기 각 부분 화상으로부터 합성된 부분 합성 화상과 상기 부분 화상이 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하고, 그 결과에 근거하여 상기 부분 화상을 배치하여 상기 각 부분 화상을 합성하는 것을 특징으로 하는 지문 식별방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 각 부분 화상의 합성 위치의 결정은, 상기 제 1 페널티 지표와, 그 이전에 계산된 상기 부분 합성 화상과 가장 모순 없이 연속하는 위치에 있어서 최소가 되는 제 2 페널티 지표를 계산하고,
    상기 제 1 페널티 지표와 제 2 페널티 지표로부터 가중 1과 가중 2를 계산하고,
    제 1 페널티 지표를 부여한 위치 벡터에 가중 1을 곱하고,
    제 2 페널티 지표를 부여한 위치 벡터에 가중 2를 곱하여, 이들을 더함으로써 합성 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 지문 식별 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 부분 합성 화상이 더욱 많은 상기 부분 화상으로부터 합성됨에 따라서 상기 제 2 페널티 지표의 가중을 증가시키는 가중 평균법에 따라서 상기 제 1 페널티 지표의 계산 결과와 상기 제 2 페널티 지표의 계산 결과를 통합하고, 그 결과에 근거하여 합성 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 지문 식별방법.
  8. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서,
    상기 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과,
    상기 부분 화상과 상기 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과,
    상기 가장 유사한 위치에 배치한 상기 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과,
    상기 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 상기 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과,
    상기 부분 화상에 대해서 그 이전에 입력된 각 부분 화상으로부터 합성된 상기 부분 합성 화상과의 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하는 대 합성 화상 최적 위치 계산수단을 구비하고,
    상기 화상 합성수단은 상기 대 등록 화상 최적 위치 계산수단의 결과와 상기 대 합성 화상 최적 위치 계산수단의 결과에 따라서 상기 부분 화상을 합성하는 것을 특징으로 하는 지문 식별장치.
  9. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서,
    상기 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과,
    상기 부분 화상과 상기 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과,
    상기 가장 유사한 위치에 배치한 상기 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과,
    상기 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 상기 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과,
    상기 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 상기 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에 상기 입력 지문과 상기 등록 지문의 불일치를 판정하는 불일치 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 지문 식별장치.
  10. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서,
    상기 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과,
    상기 부분 화상과 상기 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과,
    상기 가장 유사한 위치에 배치한 상기 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과,
    상기 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 상기 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과,
    상기 부분 화상에 대해서 그 이전에 입력된 각 부분 화상으로부터 합성된 상기 부분 합성 화상과의 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하는 대 합성 화상 최적 위치 계산수단과,
    상기 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 상기 누적 가산의 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘은 경우에 상기 입력 지문과 상기 등록 지문의 불일치를 판정하는 불일치 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 지문 식별장치.
  11. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서,
    상기 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과,
    상기 부분 화상과 상기 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과,
    상기 가장 유사한 위치에 배치한 상기 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과,
    상기 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 상기 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과,
    상기 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 상기 누적 가산한 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 상기 화상 합성수단으로 합성된 상기 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 상회한 경우에, 상기 입력 지문과 상기 등록 지문의 일치를 판정하는 간이 일치 판정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 지문 식별장치.
  12. 지문의 부분 화상의 계열을 입력하고, 상기 입력된 입력 지문과 미리 등록된 등록 지문의 동일성을 판정하는 지문 식별장치에 있어서,
    상기 지문의 부분 화상을 입력하는 프레임 화상 입력수단과,
    상기 부분 화상과 상기 등록 지문의 화상의 가장 유사한 위치에 있어서 최소가 되는 제 1 페널티 지표를 계산하는 대 등록 화상 최적 위치 계산수단과,
    상기 가장 유사한 위치에 배치한 상기 부분 화상과 이미 합성된 부분 합성 화상을 합성하여, 확장된 부분 합성 화상을 생성하는 화상 합성수단과,
    상기 입력된 전체 부분 화상을 합성한 합성 화상과 상기 등록 지문의 화상의 동일성을 판정하는 지문 대조수단과,
    상기 부분 화상에 대해서 그 이전에 입력된 각 부분 화상으로부터 합성된 상기 부분 합성 화상과의 가장 모순없이 연속하는 위치를 구하는 대 합성 화상 최적 위치 계산수단과,
    상기 각 부분 화상의 제 1 페널티 지표를 누적 가산하고, 상기 누적 가산한 결과가 소정의 페널티 임계치를 넘지 않고, 또한 상기 화상 합성수단으로 합성된 상기 부분 합성 화상의 면적이 소정의 면적 임계치를 상회한 경우에, 상기 입력 지문과 상기 등록 지문의 일치를 판정하는 간이 일치 판정수단을 구비하고,
    상기 화상 합성수단은 상기 대 등록 화상 최적 위치 계산수단의 결과와 상기 대 합성 화상 최적 위치 계산수단의 결과에 따라서 상기 부분 화상을 합성하는 것을 특징으로 하는 지문 식별장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 가중 1은 제 2 페널티 지표에 비례하고, 상기 가중 2는 제 1 페널티 지표에 비례하는 것을 특징으로 하는 지문 식별 방법.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 가중 1은 (제 2 페널티 지표)/(제 1 페널티 지표 + 제 2 페널티 지표)이고,
    상기 가중 2는 (제 1 페널티 지표)/(제 1 페널티 지표 + 제 2 페널티 지표)인 것을 특징으로 하는 지문 식별 방법.
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