KR101082626B1 - 생체 정보 판독 장치, 생체 정보 판독 방법 및 생체 정보 판독 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 - Google Patents

생체 정보 판독 장치, 생체 정보 판독 방법 및 생체 정보 판독 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 생체 정보 화상의 채취 상태를 정확히 판단할 수 있도록 하기 위해, 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 채취 수단(11)에 의해 채취된 생체 정보 화상에서의 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 수단(12-1)과, 그 폭에 기초하여, 생체 정보 화상에서의 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 수단(13-1)과, 생체 정보 화상에서의 생체 부위에 따른 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 수단(14)과, 잘록한 위치 주변의 방향 정보에 기초하여, 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 수단(15-1)을 구비하여 구성된다.

Description

생체 정보 판독 장치, 생체 정보 판독 방법 및 생체 정보 판독 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체{BIOLOGICAL INFORMATION READING DEVICE, BIOLOGICAL INFORMATION READING METHOD, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM HAVING BIOLOGICAL INFORMATION READING PROGRAM}
본 발명은, 지문, 장문 등의 생체 정보를 취득하기 위한 기술에 관한 것이며, 특히 취득한 생체 정보의 상태를 판정하기 위한 기술에 관한 것이다.
휴대 전화나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 소형 정보 기기는, 최근의 고기능화에 따라, 네트워크에 접속되거나 대량의 개인 정보 등을 저장할 수 있게 되고, 이들 기기에서의 시큐리티 성능 향상의 요구가 매우 높아져 있다. 이러한 기기에 있어서 시큐리티를 확보하기 위해 종래부터 널리 이용되고 있는 패스워드나 ID(IDentification) 카드 등에 의한 개인 인증을 채용하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 패스워드나 ID 카드는 도용될 위험성이 높기 때문에, 신뢰성이 보다 높은 개인 인증(기기의 사용자가, 미리 등록된 사용자 본인인 것의 인증)을 실현하는 것이 강하게 요구되고 있다.
이러한 요망에 대하여, 생체 정보(바이오 메트릭스)에 의한 개인 인증은, 신뢰성이 높고, 전술의 요망에 응할 수 있는 것으로 생각된다. 특히, 생체 정보로서 예컨대 지문을 이용한 경우에는 편리성도 높다.
생체 정보로서 지문을 이용하여 개인 인증을 하는 경우, 정전 용량식 지문 센서나 광학식 지문 센서에 의해, 피인증자의 손가락으로부터 지문(지문 센서의 채취면에 접촉되는 융선과 같은 채취면에 접촉되지 않는 곡선(谷線)으로 이루어지는 무늬)을 화상 정보로서 채취한다.
그리고, 그 지문 화상(이하, 단순히 지문이라고도 함)의 전경(前景)(예컨대 융선상)으로부터 특징 정보(예컨대, 분기점이나 끝점의 위치 정보)를 추출하고, 추출된 특징 정보와 미리 등록되어 있는 피인증자의 등록 특징 정보를 대조함으로써, 피인증자가 본인인지의 여부를 판정 즉, 개인 인증을 수행한다.
그런데, 피인증자로부터 지문 화상을 채취하는 일반적인 지문 센서(이하, 평면형 지문 센서라는 경우가 있음)는, 통상 손가락의 크기보다 큰 센서면(채취면)을 갖고 있다.
그러나, 최근에 지문 센서를 휴대 전화나 PDA라는 소형 정보 기기에 탑재하기 위해, 센서면의 크기를 손가락 크기보다 작게 하는 것 외에, 손가락의 크기보다 작고 가는 센서면을 통해 연속적으로 채취된 복수의 부분 화상을 통합하여 지문 전체의 화상을 얻는 것이 행해지고 있다.
구체적으로는, 손가락의 크기보다 작은 면형 지문 센서나, 스위프형 지문 센서가 있다(예컨대, 하기 특허문헌 1,2 참조).
스위프형 지문 센서는, 손가락의 길이보다 충분히 짧고, 소면적의 직사각형 채취면(센서면/촬상면)을 갖고 있다. 그리고, 손가락을 채취면에 대하여 이동시키거나, 또는 채취면(지문 센서)을 손가락에 대하여 이동시키면서, 지문 센서에 의해서, 손가락의 지문에 대해서 복수의 부분 화상을 연속적으로 채취하고, 채취된 복수의 부분 화상으로부터, 손가락의 지문 화상 전체를 재구성하는 것이 행해지고 있다.
그리고, 재구성된 지문 화상으로부터, 특징점(융선의 분기점이나 끝점)의 정보를 추출·생성하고, 그 정보에 기초하여 상기 개인 인증이 행해지게 된다. 또한 전술한 바와 같은, 채취면에 대한 손가락의 상대적 이동을 「스위프(sweep) 또는 슬라이드(slide)」라고 부른다.
이러한 스위프형 지문 센서를 구비한 지문 판독 장치는, 예컨대 하기 특허문헌 1, 2에 개시되어 있다. 스위프형 지문 센서에서는, 하기 특허문헌 1, 2에 도시하는 바와 같이, 센서와 손가락과의 상대 위치를 변화시킴으로써 지문의 부분 화상을 순차 입력하도록 되어 있다. 어느 공지예에 관해서도 채취한 지문의 부분 화상으로부터 지문 전체의 정보를 얻을 때는, 부분 화상끼리 중첩 부분이 있는 것을 전제로 하고 있다.
또한, 스위프형 지문 센서는, 지문을 입력할 때에 손가락을 이동시키는 조작이 가해지기 때문에, 센서에 손가락을 압박하는 종래형 지문 센서에는 없는 지문이 입력되는 경우가 있다.
예컨대, 일반적으로, 지문은 원위(遠位) 관절(제1 관절)보다 말단측을 채취하여 이용되지만, 스위프형 지문 센서에서는, 센서 위에 손가락을 미끄러뜨리면서 연속적으로 판독시킬 수 있기 때문에, 원위 관절이나 근위측(손바닥측), 즉 원위 관절과 근위 관절 사이부터 손가락 끝까지, 또는 근위 관절과 손가락 가운데 관절 사이부터 손가락 끝까지라는, 넓은 범위를 더 입력할 수 있다. 특히, 원위 관절은, 지문과 인접하기 때문에 입력되기 쉽다.
이와 같은 원위 관절로부터 말단측의 손가락 끝 영역, 즉 지문 영역을 추출하는 기술이 있고, 예컨대 원위 관절 위에서 표피가 홈형으로 패어 있는 근선(筋線)을 검출하는 기술로서, 하기 특허문헌 3∼5가 있다.
특허문헌 1 일본 특허 공개 평10-091769호 공보 특허문헌 2 일본 특허 공개 제2003-208620호 공보 특허문헌 3 일본 특허 공개 제2003-67749호 공보 특허문헌 4 일본 특허 공개 제2006-72758호 공보 특허문헌 5 일본 특허 공개 평9-134427호 공보
그런데, 스위프형 지문 센서에서, 사용자(인증자)는, 도 23의 (a)에 도시하는 바와 같이, 손가락의 원위 관절 근방을 스위프형 센서의 채취면(100)에 붙인 상태를 시작 위치로 하여, 도 23의 (a)에 도시하는 상태로부터, 손가락을 채취면(이하, 센서라고 함)(100)에 접촉시키면서 손바닥측[즉, 도 23의 (a)의 우측]으로 슬라이딩시킴으로써, 지문이 채취되는 것이 바람직하다.
단, 도 23(b)에 도시하는 바와 같이, 사용자는, 도 23(a)에 도시하는 상태로부터 손가락을 구부리면서 지문을 입력할 수도 있다. 또한, 도 23(a)는 슬라이딩 시작시의 손가락의 위치를 도시하는 도면이고, 도 23의 (b)는 슬라이딩 완료시의 손가락의 위치를 도시하는 도면이다.
그러나, 손가락을 구부리면서 센서(100)에 의해 지문이 입력되면, 도 24와 같이 지문의 중앙 부근에서 센서(100)와 접촉하는 폭이 좁아진 불완전한 지문 화상이 되어 버리는 경우가 있다.
즉, 도 23의 (b)에 도시하는 바와 같이, 손가락의 관절을 구부려 지문을 입력하면, 손가락의 부호 101, 102로 도시하는 부분만이 센서(100)에 닿게 되고, 그 결과, 도 24에 도시하는 바와 같은, 잘록한 부분(103)을 갖는 불완전한 채취 상태의 지문 화상(104)이 채취되어 버린다.
이러한 불완전한 채취 상태의 지문은, 대조시에서, 등록한 지문과 일치하는 특징점의 수가 적어져, 본인으로 잘 인증되지 않는다는 악영향이 생기기 때문에, 지문 인증에 적합한 양호한 지문이라고 할 수 없다.
또한, 면형 지문 센서 및 스위프형 지문 센서의 공통 과제도 있다. 예컨대 융선과 곡선의 차가 불명료한 경우이다. 이 중 표피가 각질화되거나, 상처 등의 어떠한 원인에 의해 표피의 일부가 벗겨져 있는 경우에는, 지문이 국소적으로 융선과 곡선의 차가 불명료하게 되어 있는 부위를 포함하는 불완전한 채취 상태의 지문 화상이 채취되어 버린다.
이 경우, 지문 전체에 감도를 맞추고자 센서의 감도를 제어하면, 불명료한 부위가 비치지 않거나, 또는 반대로 불명료한 부위에 감도를 맞추고자 하면 지문 전체의 감도가 부적절하게 되기도 한다. 또한, 소프트웨어로 강조 처리를 하고자 하면, 노이즈까지도 강조됨으로써 생체 정보와는 상이한 패턴이 생기게 되어, 불완전한 상태를 수선하는 것도 곤란하다.
또한, 종래 기술에서는, 지문이 국소적으로 잘 판독되지 않는 부위도 접촉 폭이 좁다고 간주될 우려도 있기 때문에, 면형 지문 센서여도, 지문의 판독면에 대한 손가락의 압박력이 약한 경우나, 손가락의 표면이 오염되어 있거나 또는 피부 상태가 양호하지 않으면, 도 24에 도시하는 바와 같은 불완전한 채취 상태의 지문 화상(104)이 채취되어 버리는 경우가 있다.
이 때문에 도 24에 도시하는 바와 같은 지문 화상(104)이 채취된 경우에는, 지문 화상(104)에서의 잘록한 부분(103)은 관절이 아니고, 지문 화상(104)은 불완전한 것이라는, 이 지문 화상(104)의 채취 상태를 판별하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 특허문헌 3의 기술은, 입력 화상에 Sobel 변환을 행한 후, Gauss 변환을 적용하고, 그 화상의 수평 방향 라인 각각에 대하여 농도 제곱합으로 산출되는 파워값과, 이상적인 형상을 갖은 표준 파워값을, DP 매칭하는 것에 의해 관절 위치를 검출하는 것이다.
또한, 상기 특허문헌 4의 기술은, 지문 화상을 미리 정해진 영역마다 분할하여 융선의 방향을 추출하고, 융선의 방향과 나열 방식으로부터 관절의 위치를 추출하는 기술이며, 상기 특허문헌 5의 기술은, 지문 화상을 X 방향으로 농도 투영 처리를 하여 투영 히스토그램을 요구하고, 그리고 투영 히스토그램으로부터 극소점을 골 후보와, 골 후보의 확신도를 계산하여 가장 확신도가 높은 후보로부터 관절을 추출하는 것이다.
그러나, 이들 특허문헌 3∼5에 개시된 종래 기술에서는, 지문의 중앙 부근에서 센서와 접촉하는 폭이 좁아진 도 24에 도시하는 바와 같은 불완전한 지문 화상(104)에 대하여, 관절 위치와 불완전하게 되어 있는 위치를 구별하여 인식할 수 없고, 불완전해져 있는 잘록한 부분(103)을 관절 위치로서 잘못 검출하거나, 또는 불완전해져 있는 잘록한 부분(103)을 검출할 수 없다.
본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 창안된 것으로, 생체 정보 화상의 채취 상태를 정확히 판단할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 이 생체 정보 판독 장치는, 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 채취 수단과, 상기 채취 수단에 의해 채취된 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 수단과, 상기 폭에 기초하여, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 수단과, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위에 따른 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 수단과, 상기 잘록한 위치 주변의 상기 방향 정보에 기초하여, 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 수단을 포함하는 것을 요건으로 한다.
또한, 상기 판단 수단은, 상기 잘록한 위치의 상기 생체 정보 화상에서의 위치에 기초하여, 상기 채취 상태를 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 채취 수단은, 상기 생체 정보 화상으로서 지문 화상을 채취하고, 상기 폭 검출 수단은, 상기 지문 화상을 손가락의 길이 방향으로 분할하여 얻어진 복수의 분할 화상마다 상기 폭을 검출하며, 상기 잘록한 위치 검출 수단은, 상기 길이 방향에 인접하는 상기 분할 화상의 상기 폭보다 작은 상기 폭을 갖는 상기 분할 화상의 위치를 상기 잘록한 위치로서의 제1 잘록한 위치로서 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 잘록한 위치 검출 수단은, 상기 길이 방향에 인접하는 상기 분할 화상의 상기 폭보다 작은 상기 폭을 갖는 상기 분할 화상이 복수 검출된 경우는, 복수의 상기 분할 화상 중 상기 폭이 최소값의 상기 분할 화상의 위치를 상기 제1 잘록한 위치로서 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 채취 수단은, 채취면에 접촉한 손가락의 지문 화상을 상기 생체 정보 화상으로서 채취하고, 상기 폭 검출 수단은, 상기 지문 화상을 손가락의 길이 방향으로 분할하여 얻어진 복수의 분할 화상마다 지문의 폭으로부터 상기 손가락의 상기 채취면에 대한 비접촉 부분의 폭을 뺀 접촉 폭을 검출하며, 상기 잘록한 위치 검출 수단은, 상기 길이 방향에 인접하는 상기 분할 화상의 상기 접촉 폭보다 작은 상기 접촉 폭을 갖는 상기 분할 화상의 위치를 상기 잘록한 위치로서의 제2 잘록한 위치로서 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 잘록한 위치 검출 수단은, 상기 길이 방향에 인접하는 상기 분할 화상의 상기 접촉 폭보다 작은 상기 접촉 폭을 갖는 상기 분할 화상이 복수 검출된 경우는, 복수의 상기 분할 화상 중 상기 접촉 폭이 최소값의 상기 분할 화상의 위치를 상기 제2 잘록한 위치로서 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 판단 수단은, 상기 지문 화상에서의 상기 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이에 따라서 이 지문 화상의 양부를 상기 채취 상태로서 판단하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 판단 수단은, 상기 지문 화상에서의 상기 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이가 미리 정해진 값 이상이면 이 지문 화상은 양호하다고 판단하는 한편, 상기 길이가 상기 미리 정해진 값보다 짧으면 이 지문 화상은 불량하다고 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 판단 수단은, 상기 지문 화상이 불량하다고 판단한 경우에, 상기 잘록한 위치 주변의 방향 정보로서의 융선 방향의 분포에 기초하여, 이 잘록한 위치가 손가락의 관절인지의 여부를 판단하고, 불량 상태의 종별을 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 판단 수단은, 상기 융선 방향의 평균값과 상기 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향과의 차가 미리 정해진 값 이내이고, 상기 평균값에 따른 변동을 나타내는 값이 미리 정해진 값 이내인 경우에, 상기 잘록한 위치가 손가락의 관절이라고 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폭 검출 수단은, 상기 제1 잘록한 위치에서의 상기 손가락의 채취면에 대한 비접촉 부분의 폭을 검출하고, 상기 판단 수단은, 상기 제1 잘록한 위치에서의 상기 폭에 대한 상기 비접촉 부분의 폭의 비율이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 상기 제1 잘록한 위치가 손가락의 관절이라고 판단하고 상기 지문 화상은 관절이 입력된 불량 상태라고 판단하는 한편, 상기 비율이 상기 미리 정해진 값보다 작으면 상기 제1 잘록한 위치가 불완전한 입력에 의한 것이라고 판단하고 상기 지문 화상이 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 판단 수단은, 상기 지문 화상에서의 상기 잘록한 위치의 손가락 끝측의 상기 융선 방향의 변동을 나타내는 값이 미리 정해진 값 이상인 경우에는, 상기 잘록한 위치가 손가락의 관절이라고 판단하고 상기 지문 화상은 관절이 입력된 불량 상태라고 판단하는 한편, 상기 변동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 작은 경우에는, 상기 잘록한 위치가 불완전한 입력에 의한 것으로 판단하고 상기 지문 화상은 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 잘록한 위치 검출 수단은, 상기 폭 검출 수단에 의해 검출된 상기 복수의 분할 화상의 복수의 상기 폭에 대하여, 융선 간격보다 넓은 범위의 필터로 평활화를 행한 후 상기 잘록한 위치를 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 판단 수단에 의해 판단된 상기 생체 정보 화상의 채취 상태에 따른 통지를 행하는 통지 수단을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 이 생체 인증 장치의 특징은, 전술한 생체 정보 판독 장치에, 상기 판단 수단에 의해 채취 상태가 양호하다고 판단된 상기 생체 정보 화상을 이용하여 생체 인증을 행하는 생체 인증 수단을 더 포함하는 것에 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 이 생체 정보 판독 방법은, 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 채취 단계와, 이 채취 단계에서 채취된 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 단계와, 상기 폭에 기초하여, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 단계와, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위에 따른 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 단계와, 상기 잘록한 위치 주변의 상기 방향 정보에 기초하여, 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 단계를 포함하는 것을 요건으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 이 생체 정보 판독 프로그램은, 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 채취 수단에 의해 채취된 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 기능을, 컴퓨터에 실현시키기 위한 프로그램으로서, 상기 채취 수단에 의해 채취된 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 수단, 상기 폭에 기초하여, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 수단, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위에 따른 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 수단, 및 상기 잘록한 위치 주변의 상기 방향 정보에 기초하여, 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 수단으로서, 상기 컴퓨터를 기능시키는 것을 요건으로 한다.
이와 같이, 전술한 생체 정보 판독 장치, 생체 정보 판독 방법, 생체 정보 판독 프로그램, 및 생체 인증 장치에 의하면, 채취 수단(채취 단계)에 의해 채취된 생체 정보 화상에서의 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 수단(폭 검출 단계)과, 그 폭에 기초하여 생체 정보 화상에서의 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 수단(잘록한 위치 검출 단계)과, 생체 정보 화상에서의 생체 부위에 따른 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 수단(방향 정보 취득 단계)과, 잘록한 위치 주변의 방향 정보에 기초하여 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 수단(판단 단계)을 구비하고 있기 때문에, 잘록한 위치가 관절인지, 불완전한 입력에 의한 것인지를 판단할 수 있고, 그 결과, 생체 정보 화상의 채취 상태를 정확히 판단할 수 있다. 즉, 그 생체 정보 화상의 채취 상태가, 관절이 입력된 불량 상태인지, 불완전 입력에 의한 불량 상태인지를 확실하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 폭 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 융선 방향 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 정보 판독 방법의 동작 단계의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 폭 검출 수단의 기울기 정보 검출 수단의 동작 단계를 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 폭 검출 수단의 기울기 정보 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 폭 검출 수단의 기울기 정보 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 폭 검출 수단의 기울기 정보 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 위치 검출 수단의 동작 단계의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 위치 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 입력 상태 분류 수단의 동작 단계의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 입력 상태 분류 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 입력 상태 분류 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 입력 상태 분류 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시형태로서의 생체 인증 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시형태로서의 생체 인증 장치의 폭 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시형태로서의 생체 인증 장치의 위치 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시형태로서의 생체 인증 장치의 위치 검출 수단의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 변형예로서의 생체 인증 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 20은 본 발명의 변형예로서의 생체 인증 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 21은 본 발명의 변형예로서의 생체 인증 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 22는 본 발명의 변형예로서의 생체 인증 장치의 위치 검출 수단의 동작 단계의 일례를 도시하는 흐름도이다.
도 23은 스위프형 지문 센서에서의 불완전한 입력을 설명하기 위한 도면으로, (a)는 슬라이딩 시작시의 손가락의 위치를 도시하는 도면이고, (b)는 슬라이딩 완료시의 손가락의 위치를 도시하는 도면이다.
도 24는 불완전한 채취 상태의 지문 화상의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
〔1〕 본 발명의 제1 실시형태에 대해서
〔1-1〕 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치의 개략에 대해서
우선, 도 1에 도시하는 블록도를 참조하면서, 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치(이하, 본 생체 인증 장치라고 함)(1-1)의 구성에 대해서 설명한다.
본 생체 인증 장치(1-1)는, 생체 정보 입력 수단(채취 수단)(11), 폭 검출 수단(12-1), 위치 검출 수단(잘록한 위치 검출 수단)(13-1), 융선 방향 검출 수단(방향 정보 취득 수단)(14), 입력 상태 분류 수단(판단 수단)(15-1), 표시 수단(통지 수단)(16), 및 생체 인증 수단(17)을 구비하여 구성되어 있다.
여기서, 생체 정보 입력 수단(11), 폭 검출 수단(12-1), 위치 검출 수단(13-1), 융선 방향 검출 수단(14), 입력 상태 분류 수단(15-1), 및 표시 수단(16)은, 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 정보 판독 장치(10-1)로서 기능한다.
생체 정보 입력 수단(11)은, 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 것이고, 손가락의 지문 화상을 채취하는 지문 센서이다. 생체 정보 입력 수단(11)으로서의 지문 센서는, 예컨대 스위프형 지문 센서나 면형 지문 센서이고, 모두 채취면(도시 생략)에 접촉한 손가락의 지문을 영상화한다.
또한, 생체 정보 입력 수단(11)의 지문 검출 방법은, 예컨대 정전 용량식, 감열식, 전계식, 광학식 중 어느 방법을 이용하여도 좋다.
지문은, 피검자 손가락의 외피 위에 형성되어 있고, 센서면(채취면)에 접촉되는 융선(접촉 부분)과 센서면에 접촉되지 않는 곡선(비접촉 부분/공극 부분)으로 이루어지는 무늬이다. 생체 정보 입력 수단(11)으로서의 지문 센서는, 센서면에 접촉하는 융선 부분과 센서면에 접촉하지 않는 곡선 부분에서 검지 감도가 상이한 것을 이용하여, 지문의 부분 화상을 2값 이상의 다중값 화상으로서 채취하도록 되어 있다. 예컨대 정전 용량형이나 전계형의 지문 센서로부터 취득되는 다중값 화상에서는, 센서로부터의 거리에 따라 휘도가 상이하고, 통상 센서와의 거리가 가까운 융선 부분이 저휘도로 표시되며, 센서와의 거리가 비교적 먼 곡선 부분이 고휘도로 표시된다.
다중값 화상은, 센서와의 거리가 가까운 융선 부분이 고휘도로 표시되고, 센서와의 거리가 비교적 먼 부분이 저휘도로 표시되는 경우도 있다. 이 경우, 다중값 화상의 각 화상이 갖는 값을 반전시키면 좋다.
또한, 생체 정보 입력 수단(11)으로서의 지문 센서가 스위프형 지문 센서인 경우, 지문 센서가 지문을 판독할 때에는, 이용자는 지문 센서의 센서면 위를 손가락으로 대면서, 손가락의 근원(根元)측, 보다 구체적으로는 제1 관절 부근부터 손가락 끝측, 손가락의 우측으로부터 좌측 등 임의의 방향으로 손가락을 이동시킨다. 단, 지문 센서측을 손가락에 대하여 이동시키는 기구를 구비한 경우는, 이용자는 손가락을 이동시킬 필요는 없다.
폭 검출 수단(12-1)은, 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 입력(채취)된 지문 화상에서의 손가락(즉, 생체 부위)의 폭을 검출하는 것이고, 예컨대 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향을 Y 방향(이하, Y축 방향이라고도 함)으로 하고, 그 Y 방향에 직교하는 X 방향으로 나열하는 라인마다, 또는 지문 화상의 Y 방향을 X 방향으로 복수 분할한 블록마다, 손가락과 센서와의 접촉 범위(X 방향의 접촉 폭)를 이 지문 화상으로부터 검출하는 것이다. 또한, 여기서 말하는 접촉 범위란, 지문 화상에서의 지문이 나타내는 손가락 윤곽선의 X 방향의 폭을 말한다.
보다 구체적으로는, 폭 검출 수단(12-1)은, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같은 지문 화상(30)을 손가락의 길이 방향(도면 중 Y 방향)과 직교하는 X 방향으로 분할하여 얻어진 복수의 분할 화상(30a-0∼30a-28)[이하, 이들 분할 화상(30a-0∼30a-28)을 특별히 구별하지 않는 경우에는, 간단히 부호 30a를 이용하여 설명함]마다, 지문이 나타내는 손가락의 전체폭을 폭으로서 검출한다.
또한, 도 2의 지문 화상(30)은 실제 지문 화상을 간략화한 것이고, 융선을 실선으로 도시하고 있지만, 폭 검출 수단(12-1)이 처리 대상으로 하는 지문 화상은 융선 부분이 백색, 다른 곡선 부분이 흑색으로 나타내어진 것이어도 좋다. 또한, 도 2에 도시하는 지문 화상(30)은, 지문 화상(30)의 길이 방향과 지문 화상(30)에서의 손가락의 길이 방향이 일치하고 있는 경우이다. 또한 도 2에서의 각 분할 화상(30a-0∼30a-28)의 부호는, 도면의 간략화를 위해 부호 30a-0∼30a-2, 30a-23∼30a-25, 30a-28만 도시하고 있다.
폭 검출 수단(12-1)은, 우선 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 채취되어 입력된 지문 화상(30)에서의 손가락의 길이 방향(Y 방향)을, 후술하는 도 5∼도 8을 참조하면서 세부 사항을 설명하는 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의해 검출하고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 지문 화상(30)의 길이 방향(Y 방향)을, X 방향에 등간격으로 분할한다.
그리고, 폭 검출 수단(12-1)은 각 분할 화상(30a)에서의 생체 정보로서의 지문(손가락)의 X 방향의 전체폭을 검출한다. 예컨대 분할 화상(30a-2)에 대해서는 폭 A를 검출한다.
또한, 폭 검출 수단(12-1)에 의한 각 분할 화상(30a)에서의 지문의 폭 검출 방법은 전술한 것에 한정되지 않고, 그 외 공지의 기술을 이용할 수 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이 폭 검출 수단(12-1)은, 기울기 정보 검출 수단(12a)을 구비하고 있지만, 이 기울기 정보 검출 수단(12a)의 세부 사항 및 폭 검출 수단(12-1)의 보다 구체적인 처리 내용은, 후술하는 도 5∼도 8를 참조하면서 상세히 설명한다.
위치 검출 수단(13-1)은, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 지문 화상(30)에서의 손가락의 폭[즉 각 분할 화상(30a)의 지문의 폭]에 기초하여, 지문 화상(30)에서의 손가락의 잘록한 위치를 검출하는 것이고, 지문 화상(30)에서의 손가락의 길이 방향에 인접하는 분할 화상(30a)의 폭보다 작은 폭을 갖는 분할 화상(30a)의 위치를 잘록한 위치로서 검출한다.
예컨대, 도 2에서, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 분할 화상(30-24)의 폭이, 인접하는 분할 화상(30-23, 30-25)의 폭보다 작은 경우에는, 위치 검출 수단(13-1)은, 분할 화상(30-24)의 위치를 잘록한 위치로서 검출한다.
또한, 위치 검출 수단(13-1)은, 지문 화상(30)에서 길이 방향에 인접하는 분할 화상(30a)의 폭보다 작은 폭을 갖는 분할 화상(30a)이 복수개 검출된 경우는, 이들 복수의 분할 화상(30a) 중 폭이 최소값인 분할 화상(30a)의 위치를 잘록한 위치로서 검출한다.
또한, 위치 검출 수단(13-1)에 의한, 보다 상세한 잘록한 위치의 검출 처리에 대해서는, 후술하는 도 9 및 도 10의 (a), (b)를 참조하면서 설명한다.
융선 방향 검출 수단(14)은, 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 채취되어 입력된 지문 화상(30)에서의 지문의 융선 방향을, 생체 부위에 따른 방향 정보로서 취득하는 것이고, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이, 지문 화상(30)을 미리 정해진 사이즈의 소영역(셀)(30b)으로 분할하며, 소영역(30b)마다 융선의 가장 지배적인 방향을 검출하는 것이다. 또한, 도 3에 도시하는 예는, 각 분할 화상(30a)을 X 방향으로 더 균등하게 복수 분할함으로써 소영역(30b)을 취득하고 있다. 또한 도 3에서는, 도면의 간략화를 위해 도면 중 우측 상단의 소영역에만 부호 30b를 붙이고 있다.
입력 상태 분류 수단(15-1)은, 위치 검출 수단(13-1)에 의해 검출된 잘록한 위치[즉, 지문 화상(30)에서 잘록한 부분이 생기는 위치)와, 그 잘록한 위치 주변의 융선 방향 검출 수단(14)에 의해 검출된 방향 정보(융선 방향)에 기초하여, 지문 화상(30)의 채취 상태를 판단(분류)하는 것이고, 구체적으로는, 지문 화상(30)에서의 잘록한 위치의 위치와, 잘록한 위치 주변의 융선 방향에 기초하여, 지문 화상(30)이 생체 인증에 사용할 수 있는 양호한 상태인지의 여부 및, 생체 인증에 사용할 수 없는 불량한 상태의 종별을 채취 상태로서 판단하여, 지문 화상(30)을 분류한다.
보다 구체적으로는, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 지문 화상(30)에서의 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이에 따라서 지문 화상(30)의 양부를 채취 상태로서 판단하도록 구성되고, 그 길이가 미리 정해진 값보다 길면 지문 화상(30)은 양호한 채취 상태라고 판단하는 한편, 그 길이가 미리 정해진 값 이하이면 지문 화상(30)은 불량한 채취 상태라고 판단한다.
또한, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 지문 화상(30)이 불량한 채취 상태라고 판단한 경우에, 잘록한 위치 주변의 방향 정보로서의 융선 방향의 분포에 기초하여, 그 잘록한 위치가 손가락의 관절인지의 여부를 판단하여, 불량 상태의 종별을 판단한다.
구체적으로는, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 잘록한 위치로서 검출된 분할 화상(30a)을 구성하는 모든 소영역(30b)의 융선 방향 검출 수단(14)에 의해 검출된 융선 방향의 평균값과, 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향(즉, X 방향)과의 차가 미리 정해진 값 이내이고, 그 평균값에 따른 변동을 나타내는 값(표준 편차나 분산값)이 미리 정해진 값 이내인 경우에, 잘록한 위치가 손가락의 관절이라고 판단하며, 이 지문 화상(30)이, 관절이 입력된 불량 상태라고 판단한다.
사람 손가락의 관절(원위 관절이나 근위 관절) 부분에서의 지문(융선 방향)은, 손가락의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향으로 집중되어 있다. 따라서, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 잘록한 위치에서의 융선 방향의 평균값과 X 방향과의 차가 미리 정해진 값 이내이고, 이러한 융선 방향이 X 방향에 가까운 경우로서, 이러한 평균값의 표준 편차 등이 미리 정해진 값 이내이며, 융선 방향의 변동이 적은 경우에는, 이 잘록한 위치가 관절이라고 판단한다.
한편, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이러한 평균값과 X 방향과의 차가 미리 정해진 값보다 큰 경우(즉, 융선 방향이 X 방향에 가깝지 않은 경우), 또는 이러한 평균값의 표준 편차 등이 미리 정해진 값보다 큰 경우(즉, 융선 방향에 변동이 있는 경우)에는, 이 잘록한 위치가 불완전한 입력에 의한 것이라고 판단하여, 이 지문 화상(30)이 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 판단한다.
여기서, 불완전한 입력이란, 생체 정보 입력 수단(11)이 스위프형 지문 센서인 경우에는, 예컨대 전술의 도 23(b) 및 도 24에 도시한, 손가락의 구부림에 의해 생기는 것이고, 생체 정보 입력 수단(11)이 스위프형 지문 센서 또는 면형 지문 센서인 경우에는, 손가락에 오염 등이 있거나 채취면에 대한 손가락의 압박이 약한 것이 원인으로 생기는 것이다.
또한, 입력 상태 분류 수단(15-1)의 판단 처리에 대해서는, 후술하는 도 11∼도 14를 참조하면서 보다 상세히 설명한다.
표시 수단(16)은, 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의해 판단(분류)된 지문 화상(30)의 채취 상태, 즉 양호한 상태, 또는 관절이 입력된 불량 상태, 또는 불완전 입력에 의한 불량 상태 중 어느 하나에 따른 통지를 외부(인증자)에 대하여 행하는 것이다.
구체적으로는, 표시 수단(16)은 표시 화면(도시 생략)에, 채취 상태에 따른 메시지를 표시하고, 지문을 입력하고 있는 사용자에 대하여 통지한다. 예컨대 표시 수단(16)은, 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의해 지문 화상(30)이 양호한 상태라고 판단되면, "입력을 완료했습니다"라는 메시지를 표시 화면에 표시시킨다.
또한, 표시 수단(16)은 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의해 지문 화상이 불량 상태라고 판단되면, "다시 한번 입력해 주십시오"라는 메시지를 표시 화면에 표시시키고, 그 불량 상태의 종별에 따른 메시지를 추가로 표시한다.
예컨대, 관절이 입력된 불량 상태로서, 생체 정보 입력 수단(11)이 스위프형 지문 센서인 경우에는, 표시 수단(16)은 "손가락 끝까지 입력해 주십시오" 또는 "다른 손가락으로 입력해 주십시오"의 메시지를, "다시 한번 입력해 주십시오"라는 메시지에 추가로 표시한다.
또한, 관절이 입력된 불량 상태로서, 생체 정보 입력 수단(11)이 면형 지문 센서인 경우에는, 표시 수단(16)은, "손가락을 강하게 압박해 주십시오" 또는 "다른 손가락으로 입력해 주십시오"의 메시지를, "다시 한번 입력해 주십시오"라는 메시지에 추가로 표시한다. 특히, 대조시에 "다른 손가락으로 입력해 주십시오"로 표시하기 전에, 이용자가 생체 인증 수단(17)에 미리 복수의 지문을 등록하고 있는 것을 확인하는 것이 바람직하다.
한편, 불완전한 입력에 의한 불량 상태인 경우에는, 표시 수단(16)은, "손가락 끝까지 입력해 주십시오" 또는 "손가락을 구부리지 말고 입력해 주십시오"의 메시지를, "다시 한번 입력해 주십시오"라는 메시지에 추가로 표시한다.
생체 인증 수단(17)은, 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의해 채취 상태가 양호하다고 판단된 지문 화상(30)을 이용하여 생체 인증을 하는 것이고, 예컨대 본 생체 인증 장치(1-1) 내의 기억부(도시 생략)에 미리 등록된 등록 지문 화상과, 이 지문 화상(30)을 대조함으로써 생체 인증을 행한다.
다음에, 도 4에 도시하는 흐름도(단계 S1∼S6)를 참조하면서, 본 생체 인증 장치(1-1)[생체 정보 판독 장치(10-1)]의 동작 단계(즉, 본 발명의 제1 실시형태에서의 생체 인증 방법)에 대해서 설명한다. 또한, 후술하는 단계 S1∼S6이 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 정보 판독 방법으로서 기능한다.
우선, 생체 정보 입력 수단(11)이 생체 부위의 생체 정보 화상으로서 지문 화상을 채취하여 본 생체 인증 장치(1-1) 내에 입력한다(단계 S1; 채취 단계).
다음에, 폭 검출 수단(12-1)이, 채취된 지문 화상에서의 손가락의 폭을 검출한다(단계 S2; 검출단계). 이 때, 폭 검출 수단(12-1)은, 지문 화상을 손가락의 길이 방향으로 복수 분할하기 위해, 지문 화상을 길이 방향에 직교하는 방향으로 복수로 분할하여, 복수의 분할 화상을 얻는다(도 2 참조). 그리고, 폭 검출 수단(12-1)은 복수의 분할 화상마다 폭을 검출한다.
계속해서, 위치 검출 수단(13-1)이, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 지문 화상에 따른 복수의 폭에 기초하여, 지문 화상에서의 손가락의 잘록한 위치를 검출한다(단계 S3; 잘록한 위치 검출 단계). 구체적으로는, 위치 검출 수단(13-1)은 분할된 지문 화상에서, 양측에 인접하는 분할 화상의 폭보다 작은 폭을 갖는 분할 화상의 위치를, 잘록한 위치로서 검출한다.
한편, 융선 방향 검출 수단(14)은, 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 채취된 지문 화상에서의 생체 부위에 따른 방향 정보로서, 지문의 융선 방향을 취득한다(단계 S4; 방향 정보 취득 단계). 이 때, 융선 방향 검출 수단(14)은, 지문 화상을 분할 화상에 대응하는 복수의 소영역(셀)으로 분할하고(도 3 참조), 복수의 소영역마다 융선 방향을 취득한다.
또한, 본 생체 인증 장치(1-1)에서, 상기 단계 S2, S3의 처리와, 단계 S4의 처리와의 단계는 특별히 한정되는 것이 아니라, 어느 하나가 먼저 실행되어도 좋고, 이들이 동시에 실행되어도 좋다.
그리고, 입력 상태 분류 수단(15-1)이, 위치 검출 수단(13-1)에 의해 검출된 잘록한 위치와, 융선 방향 검출 수단(14)에 의해 검출된 이 잘록한 위치 주변의 방향 정보에 기초하여, 지문 화상의 채취 상태(여기서는 양호 상태, 관절이 입력된 불량 상태, 불완전 입력에 의한 불량 상태)를 판단한다(단계 S5; 판단 단계).
이어서, 표시 수단(16)이 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의해 판단된 채취 상태에 따른 통지를 인증자에 대하여 행하고(단계 S6; 통지 단계), 처리를 종료한다.
또한, 도 4의 흐름도에는 도시하지 않지만, 상기 단계 S5에서, 입력 상태 분류 수단(15-1)이 지문 화상의 채취 상태가 양호 상태라고 판단한 경우에만, 생체 인증 수단(17)이, 이 지문 화상을 이용하여 생체 인증을 행한다(생체 인증 단계).
이와 같이, 본 생체 인증 장치(1-1)에서, 본 생체 정보 판독 장치(10-1)는 생체 정보 화상으로서 지문 화상을 채취하고, 그 채취한 지문 화상의 채취 상태를 판단하도록 구성되어 있으며, 표시 수단(16) 및 생체 인증 수단(17)은 그 채취 상태에 따른 처리를 실행하도록 구성되어 있다.
〔1-2〕 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치(1-1)[생체 정보 판독 장치(10-1)]의 폭 검출 수단(12-1), 위치 검출 수단(13-1), 및 입력 상태 분류 수단(15-1)의 세부 사항에 대해서
〔1-2-1〕 폭 검출 수단(12-1)의 세부 사항에 대해서
다음에, 폭 검출 수단(12-1)의 보다 상세한 구성 및 처리 내용에 대해서 설명하면, 폭 검출 수단(12-1)은, 전술과 같이 지문 화상에서의 손가락(지문)의 폭을 검출하는 것이고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 기울기 정보 검출 수단(12a)을 구비하고 있다.
기울기 정보 검출 수단(12a)은, 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향(Y 방향)을 기울기 정보로서 검출하는 것이다. 또한, 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의해 검출된 길이 방향은, 융선 방향 검출 수단(14) 또는 입력 상태 분류 수단(15-1)에도 입력된다.
기울기 정보 검출 수단(12a)은, 생체 정보 입력 수단(11)이 손가락의 폭보다 넓은 폭을 갖는 채취면에 의해 지문을 채취하는 것인 경우, 즉 도 2에 도시하는 바와 같은 손가락의 횡폭(X 방향의 폭)이 모두 들어간 지문 화상(30)을 취득할 수 있을 정도로, 손가락의 길이 방향에 직교하는 방향의 폭이 넓은 채취면을 생체 정보 입력 수단(11)이 갖는 경우, 지문 화상에서의 지문(패턴)을 타원 근사하고, 타원의 장축 방향을 길이 방향(도 2에서의 Y 방향)으로서 검출한다.
구체적으로는, 기울기 정보 검출 수단(12a)은, 장축 방향을, 지문 화상을 근사한 타원의 장축과, 생체 정보 입력 수단(11)의 지문 센서(채취면)의 평행 방향이 이루는 각(θ)으로 나타내고, 무게 중심 둘레의 모멘트 특징을 M으로 하면, 하기 식 (1)에 의해 계산할 수 있다.
Figure 112010029579535-pct00001
여기서, 무게 중심 둘레의 모멘트 특징(M)[상기 식 (1) 중 M11, M20, M02]은, 하기 식 (2)로 나타낸다.
Figure 112010029579535-pct00002
또한, f(x, y)는 지문 화상의 지문 패턴을 나타내고, xg, yg는 패턴의 무게 중심 좌표를 나타낸다.
또한, 입력 화상 I(x, y)에서의 생체 정보의 휘도가 배경 정보의 휘도보다 높은 경우에는, 상기 식(2)에서의 패턴 f(x, y)와의 관계는 하기 식 (3)에 나타내는 바와 같이 동등한 것으로 한다.
Figure 112010029579535-pct00003
여기서, 입력 화상 I(x, y)는, 생체 정보 입력 수단(11)으로부터 입력된 지문 화상의 패턴을 나타낸다. 또한 후술하는 도 21에 도시하는 바와 같이, 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 취득된 지문 화상(부분 화상)이 후술하는 재구성 수단(18)에 의해 재구성되는 경우에는, 재구성된 지문 화상이 입력 화상 I(x, y)가 된다.
또한, 미리 정해진 임계값 Ith를 이용하여, 패턴 f(x, y)를 하기 식 (4)와 같이 하여도 좋다.
Figure 112010029579535-pct00004
또한, 패턴 f(x, y)를 구하는 계산 시간을 단축하는 것이 중요한 경우는, 하기 식 (5)에 의해, 패턴 f(x, y)를 구하여도 좋다.
Figure 112010029579535-pct00005
한편, 입력 화상 I(x, y)에서의 생체 정보의 휘도가 배경 정보의 휘도보다 낮은 경우에는, I가 취할 수 있는 최대값을 Imax로 하면, 패턴 f(x, y)는, 하기 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010029579535-pct00006
또한, 미리 정해진 임계값 Ith를 이용하여, 패턴 f(x, y)를 하기 식 (7)에 의해 구하여도 좋다.
Figure 112010029579535-pct00007
또한, 계산 시간을 단축하는 것이 중요한 경우에는, 하기 식 (8)에 의해, 패턴 f(x, y)를 구하여도 좋다.
Figure 112010029579535-pct00008
여기서, 도 5에 도시하는 흐름도(단계 S10∼S14)를 참조하면서, 기울기 정보 검출 수단(12a)의 처리 단계의 일례에 대해서 설명하면, 기울기 정보 검출 수단(12a)은, 우선 패턴 f(x, y)를 구하기 위해, 임계값 Ith를 이용한 2 치(値)화 처리[예컨대 상기 식 (5), (8)을 이용한 처리]를 행한다(단계 S10).
다음에, 기울기 정보 검출 수단(12a)은, 무게 중심 둘레의 모멘트 특징(M)을 구하기 위한 고립점 제거 처리를 실행하고(단계 S11), 또한 무게 중심(xg, yg)을 구하기 위한 무게 중심 산출 처리를 행한다(단계 S12).
그리고, 기울기 정보 검출 수단(12a)은 모멘트 특징[상기 식 (1)에서의 M11, M20, M02]을 상기 식 (2)에 의해 구하는, 모멘트 특징 산출 처리를 행하고(단계 S13), 이것에 의해 얻어진 모멘트 특징[상기 식 (1)에서의 M11, M20, M02]을, 상기 식 (1)에 대입함으로써, 길이 방향으로서의 기울기(θ)를 산출하는 각도 산출 처리를 행하고(단계 S14), 처리를 종료한다.
그런데, 생체 정보 입력 수단(11)이 손가락의 폭보다 작은 폭의 채취면을 갖는 지문 센서인 경우에는, 채취된 지문 화상에 지문의 전체 상은 찍혀 있지 않기 때문에, 기울기 정보 검출 수단(12a)이, 이 지문 화상에서의 지문 패턴의 길이 방향을 정확히 검출하는 것은 어렵다.
예컨대 도 6에 도시하는 바와 같이, 생체 정보 입력 수단(11)이 손가락의 폭보다 넓은 폭의 채취면을 갖는 스위프형 지문 센서였던 경우에, 연속 채취된 지문 화상을 서로 연결시켜 지문 화상(촬영 범위)(31a)을 구성하면 , 지문 화상(31a)에서는, 화살표 32a로 도시하는 손가락의 슬라이딩 방향에 관계없이, 손가락 패턴(33a)의 길이 방향(34a)을 구하는 것은 용이하다. 또한, 도 6 및 후술하는 도 7, 도 8에서, 각각 부호 33a∼33c로 도시하는 메시 부분은 지문 패턴을 도시하는 것이다.
그러나, 생체 정보 입력 수단(11)이 손가락의 폭보다 작은 폭의 채취면을 갖는 지문 센서(스위프형 지문 센서)인 경우에는, 도 7, 도 8에 도시하는 바와 같이, 촬영 범위(31b, 31c)가, 각각 지문 패턴(33b, 33c)의 일부분이기 때문에, 손가락의 슬라이딩 방향(32b, 32c) 각각이, 길이 방향(34b, 34c)과 일치하고 있는지의 여부를 구별하는 것은 곤란하다.
즉, 도 7에 도시하는 예에서는, 슬라이딩 방향(32b)과 패턴(33b)의 길이 방향(34b)이 일치하지 않고, 도 8에 도시하는 예에서는, 슬라이딩 방향(32c)과 패턴(33c)의 길이 방향(34c)이 일치하고 있지만, 기울기 정보 검출 수단(12a)이, 이들을 검출하는 것은 곤란하다.
따라서, 기울기 정보 검출 수단(12a)은, 생체 정보 입력 수단(11)이 손가락의 폭보다 작은 폭의 채취면을 갖는 스위프형 지문 센서인 경우에는, 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 연속 채취된 각 슬라이스 화상을 결합할 때에 검출되는 손가락의 채취면에 대한 슬라이딩 방향을, 손가락의 길이 방향으로 간주한다.
이 때, 생체 정보 입력 수단(11)으로서의 스위프형 지문 센서에는, 취득면 주위에 손가락의 가이드를 설치하는 등의 수단을 강구하여, 손가락의 길이 방향과 슬라이딩 방향의 차가 매우 작아지도록 제한하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의해 검출되는 길이 방향이 정확한 것이 되고, 그 결과, 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의한 지문 화상의 입력 상태의 판단도 보다 정확한 것이 된다.
또한, 생체 정보 입력 수단(11)으로서의 스위프형 지문 센서가, 관절 위치 부근으로부터 슬라이딩을 시작한다는 전제의 것이면, 기울기 정보 검출 수단(12a)은, 초기의 슬라이스 화상으로부터 얻어지는 슬라이딩 방향을 길이 방향으로 간주하는 것이 적절하다.
또한, 기울기 정보 검출 수단(12a)은, 노이즈 등에 의한 이동 방향의 오검출의 영향을 고려하여, 초기의 슬라이스 화상을 복수 산출하고, 그 통계량에 기초하여 길이 방향을 결정하여도 좋다. 구체적으로는, 통계량은 평균값 또는 최빈값이다.
또한, 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의한 처리에서 기준이 되는 좌표축은, 지문 센서[생체 정보 입력 수단(11)]의 실장 방향에 의해 정해진다. 지문 센서 주위에 가이드를 설치하고, 손가락의 길이 방향과 슬라이딩 방향을 한정할 수 있는 경우에는, 기울기 정보 검출 수단(12a)은, 실장 방향에 의해 정해지는 y축을 그대로 손가락의 길이 방향(Y 방향축)으로 간주여도 좋다. 특히, 스위프형 지문 센서의 경우에는, 실장 용적에 제한을 받는 휴대형 단말에 실장되는 경우 등, 비교적 낮은 성능의 CPU(Central Processing Unit)로 처리하는 상황에서는, 기울기 정보 검출 수단(12a)이 지문 센서의 실장 방향에 의해 결정되는 y축을 손가락의 길이 방향(Y 방향축)으로 간주함으로써, 길이 방향을 결정하기 위한 계산량을 삭감할 수 있어, 실용적이다.
이와 같이, 기울기 정보 검출 수단(12a)이 정확히 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향을 기울기 정보로서 검출하기 때문에, 폭 검출 수단(12-1)은, 지문 화상의 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의해 검출된 길이 방향(Y 방향)을, 이것에 직교하는 X 방향으로 등간격으로 분할하여 복수의 분할 화상을 생성하고, 각 분할 화상에서의 지문의 X 방향의 폭을 검출한다. 따라서, 폭 검출 수단(12-1)은 지문 화상에서의 손가락(지문)의 폭을 보다 정확히 검출할 수 있다.
〔1-2-2〕 위치 검출 수단(13-1)의 세부 사항에 대해서
계속해서, 위치 검출 수단(13-1)의 보다 상세한 구성 및 처리 내용에 대해서 설명하면, 위치 검출 수단(13-1)은, 전술과 같이, 위치 검출 수단(13-1)은 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 지문 화상에서의 손가락의 폭에 기초하여, 지문 화상에서의 손가락 길이 방향에 인접하는 양측의 분할 화상의 폭보다 작은 폭을 갖는 분할 화상의 위치를 잘록한 위치로서 검출한다.
즉, 위치 검출 수단(13-1)이 검출하는 잘록한 위치는, Y축 방향을 따라 어디를 향해도 폭이 넓어져 가는 위치이다. 따라서, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭이 좁아도, Y축 방향을 향해 단순 감소(또는 증가)하는 위치는 잘록한 위치로는 간주되지 않는다. 예컨대, 폭이 0이 되는 손가락 끝측의 선단 부분의 분할 화상의 위치는 잘록한 위치로는 간주하지 않는다.
구체적으로는, 위치 검출 수단(13-1)은 폭 검출 수단(12-1)에 의해 분할된 지문 화상의 분할 화상에 대하여, 도 9의 흐름도(단계 S20∼S24)에 도시하는 동작단계에 의해, 잘록한 위치를 검출한다. 또한, 이하의 설명은 위치 검출 수단(13-1)이 도 2에 도시하는 지문 화상(30)에 대하여 처리를 실행하는 경우를 예로 한다.
위치 검출 수단(13-1)은 카운터(도시 생략)를 구비하여 구성되어 있다. 이 카운터의 값(i)은, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 분할된 각 분할 화상(30a-0∼30a-28)의 말미(우단)의 번호 0∼28에 대응하고 있다. 그리고, 후술하는 i번째의 접촉 폭 W[i]는, 카운터값(i)에 대응하는 분할 화상(30a)의 폭을 도시한다.
우선, 위치 검출 수단(13-1)은, 카운터의 값(i)을 "m+1" 카운트업한다(단계 S20). 여기서, "m"은 카운터값(i)에 대한 미리 정해진 오프셋량을 나타내고 있다.
그리고, 카운트업한 카운터값 i번째의 분할 화상의 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭 W[i]가, 미리 정해진 임계값(Twidth)보다 작은지의 여부를, 위치 검출 수단(13-1)은 판단한다(단계 S21). 임계값(Twidth)은, 예컨대 모든 분할 화상(30a) 폭의 평균값이다.
여기서, 폭 W[i]가 임계값(Twidth)보다 작으면(단계 S21의 Yes 루트), 위치 검출 수단(13-1)은, 이 폭 W[i]가 Y축 방향에 인접하는 2개의 분할 화상(30a)의 폭보다 작은지의 여부를 판단한다(단계 S22).
구체적으로는, 위치 검출 수단(13-1)은, 하기 식 (9), (10)의 조건을 양쪽 모두 만족시키는지의 여부를 판단한다. 또한, 하기 식 (9), (10)에서, Woffset은 W(폭)에 대한 미리 정해진 오프셋량을 나타낸다.
Figure 112010029579535-pct00009
Figure 112010029579535-pct00010
그리고, 이들 식 (9), (10)을 만족시키면(단계 S22의 Yes 루트), 위치 검출 수단(13-1)은, 이 때의 카운터값(i)에 대응하는 분할 화상(30a)의 위치를 잘록한 위치로서 검출하고, 이 잘록한 위치를 기억부(도시 생략)에 등록한다(단계 S23).
그리고, 위치 검출 수단(13-1)은, 현재의 카운터값(i)이, 카운터값(i)의 최대값 imax[폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭의 수(요소수), 즉 분할 화상(30a) 수; 여기서는 "29"]로부터 오프셋량 m을 뺀 값 이상인지의 여부를 판단한다(단계 S24).
여기서, 현재의 카운터값(i)이 최대값 imax로부터 오프셋량(m)을 뺀 값 이상이면(단계 S24의 Yes 루트), 위치 검출 수단(13-1)은 처리를 종료한다.
한편, 현재의 카운터값(i)이 최대값 imax로부터 오프셋량(m)을 뺀 값보다 작으면(단계 S24의 No 루트), 위치 검출 수단(13-1)은, 상기 단계 S20의 처리로 복귀한다.
그런데, 위치 검출 수단(13-1)이 검출하는 잘록한 위치는, Y축 방향에 인접하는 분할 화상(30a)의 폭보다 작은 폭을 갖는 것이고, 잘록하다고 판단할 수 있는 분할 화상(30a)이 복수인 경우는, 그 중에서 최소의 폭을 갖는 분할 화상(30a)의 위치이다. 따라서, 상기 단계 S21에서, 임계값(Twidth) 이상이면, 이 폭 W[i]는 잘록한 위치가 아니라고 판단할 수 있다. 환언하면, 임계값(Twidth)은, 이러한 판단을 할 수 있도록, 평균값 등이 설정된다.
이 때문에, 상기 단계 S21에서, 폭 W[i]가 임계값(Twidth) 이상이면, 위치 검출 수단(13-1)은, 이 폭 W[i]는 잘록한 위치가 아니라고 판단하고(단계 S21의 No 루트), 상기 단계 S22, S23의 처리는 행하지 않으며, 상기 단계 S24의 처리에 이행한다.
또한, 상기 단계 S22에서, 상기 식 (9), (10) 중 하나 이상을 만족시키지 않는 경우에는, 위치 검출 수단(13-1)은, 이 폭 W[i]는 잘록한 위치가 아니라고 판단하고(단계 S22의 No 루트), 상기 단계 S23의 처리는 행하지 않으며, 상기 단계 S24의 처리로 이행한다.
그런데, 위치 검출 수단(13-1)은, 잘록하다고 판단할 수 있는 분할 화상(30a)이 복수 있는 경우는, 그 중에서 최소의 폭을 갖는 분할 화상(30a)의 위치를 잘록한 위치로서 검출하기 때문에, 상기 단계 S23의 처리는, 기억부에 이전에 등록한 잘록한 위치가 존재하면, 그 잘록한 위치에서의 폭과, 이번에 새롭게 등록하고자 하는 새로운 잘록한 위치에서의 폭을 비교하고, 이 새로운 잘록한 위치에서의 폭이, 이전에 등록한 잘록한 위치의 폭보다 작은 경우에만, 이 새로운 잘록한 위치를 기억부에 오버라이트 등록하도록 구성되어 있다.
또한, 지문 화상(30)에서, 지문의 폭이 좁은 위치가 연속하는 경우가 있다. 즉, W[i]와 W[i+m]가 동일한 정도, 또는 W[i]와 W[i-m]가 동일한 정도인 경우에는, 위치 검출 수단(13-1)이, 도 9에 도시하는 처리시에, 오프셋(m)을 순서대로 확대하는 처리를 추가하도록 구성하여도 좋다. 즉, 단계 S22의 처리에 의해, 폭 W[i]와 폭 W[i+m] 및 폭 W[i-m]가 동일한 정도인 것이 판명되고, 폭 W[i]가 잘록하다고 판단되지 않으면, 위치 검출 수단(13-1)이, 단계 S20에서의 오프셋(m)을 변경하도록 구성하여도 좋다. 이것에 의해, 잘록한 위치를 보다 효율적으로 검출할 수 있고, 잘록한 위치를 검출하기 위한 처리 시간을 단축할 수 있다.
이 때, W[i]가 W[i+m] 또는 W[i-m]보다 커진(넓어진) 경우에는, m을 순서대로 확대한 처리를 중단한다. 또한, 이 때의 카운터값(i)에 대응하는 분할 화상(30a)은 잘록한 위치로서 검출하지 않는다.
그런데, 위치 검출 수단(13-1)은, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 복수의 분할 화상의 복수의 폭에 대하여, 융선 간격보다 넓은 범위의 필터로, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭의 데이터에 대하여 평활화를 한 후, 잘록한 위치를 검출하도록 구성되어 있다.
위치 검출 수단(13-1)은, 잘록한 위치를 검출하기 위해, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 지문 화상의 손가락의 길이 방향(Y축 방향)을 따라 연속하여 검출되는 복수의 폭을 데이터열로서 취급하지만, 지문이나 장문 등 융선과 곡선으로 구성되는 생체 정보에 대해서는, 폭 검출 수단(12-1)이 양자화 단위 등 상세하게 폭을 검출하면, 접촉 범위의 윤곽선에 융선이 접하지 않는 부위에서는, 폭이 좁게 검출된다.
특히, 생체 정보 입력 수단(11)의 채취면(판독면)의 폭이 좁은 경우에는, 지문 화상에서의 지문의 손가락 끝측이나 원위 관절측의 융선이 수평으로 연장되어 있는 부위에서는, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출되는 폭이 좁아진다.
도 10의 (a)에 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 채취된 지문 화상(35)에 있어서, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭의 일부를 화살표 B∼G로 도시하면, 예컨대 화살표 C는, 실제는 잘록하지 않지만, 폭 검출 수단(12-1)에 의한 폭의 검출 위치[지문 화상(35)의 분할 방법]가 원인으로, 화살표 B, D와의 관계에 기초하여, 위치 검출 수단(13-1)에 의해 잘록한 위치로서 검출되어 버린다.
또한, 이 경우도, 실제 잘록한 위치인 화살표 F의 위치도, 화살표 E, G와의 관계에 기초하여, 위치 검출 수단(13-1)에 의해 잘록한 것으로 검출되지만, 화살표 C의 폭이 화살표 F의 폭보다 작기 때문에[도 10(b)중 점 C' 및 점 F' 참조), 위치 검출 수단(13-1)은, 화살표 C의 위치[도 10(b)중 점 C']를 잘록한 위치로서 검출해 버린다. 또한 도 10의 (b)는 도 10의 (a)에 대응하는 폭의 데이터열을 나타내는 도면이고, 실선(P)은 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭을 나타내며, 일점쇄선(Q)은 지문 화상(35)으로부터 기대되는 폭을 나타내고 있다.
또한, 손가락의 긁힘이나 한선 등의 영향에 의해, 폭 검출 수단(12-1)이 지문 화상에서의 융선 내측에서 폭을 검출해 버리는 경우도 생각된다.
이러한, 실제 잘록한 위치와 상이한 위치에서 잘록한 것으로서 검출되는 폭[도 10(b)중 점 C']은, 위치 검출 수단(13-1)에 의한 잘록한 위치 검출시에 노이즈가 된다.
따라서, 위치 검출 수단(13-1)은, 잘록한 위치로서, 도 10(b)에서의 점 C'를 실수로 검출하지 않고, 실제의 잘록한 위치인 점 F'를 잘록한 위치로서 확실하게 검출할 수 있도록 하기 위해, 지문 화상(35)에서의 융선 간격보다 넓은 범위의 필터로, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭의 데이터(데이터열)에 대하여 평활화를 행한 후 잘록한 위치를 검출한다.
그래서, 이러한 노이즈가 되는 폭의 극소값의 영향을 받지 않고, 안정된 폭을 산출해야 한다. 즉, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 복수 폭의 데이터열에 대하여 포락선을 검출해야 하고, 위치 검출 수단(13-1)은, 하기 식 (11)에 의해, 융선 간격보다 넓은 창 사이즈 2m+1을 이용하여 폭의 데이터열을 평활화한다. 또한, 하기 식 (11)에서, Wi'는 국소적으로 평활화된 폭의 i번째의 요소를 나타낸다.
Figure 112010029579535-pct00011
또한, 창 사이즈 2m+1은, 처리 대상이 되는 지문 화상에서의 융선 간격에 기초하여 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 융선 간격은 폭 검출 수단(12-1) 또는 위치 검출 수단(13-1)이 지문 화상에 기초하여 검출한다. 또한, 계산 시간의 단축이 요구되는 케이스에서는, 미리 설정된 평균적인 융선 간격에 기초하여 창 사이즈를 결정하여도 좋다.
단, 잘록한 위치가 아닌 극소값의 근방에서는 평활화에 의해 Wi'가 실제 폭보다 좁아지는 것을 피할 수 없어, 잘록한 위치와의 차가 작아진다. 그 결과, 원래 검출해야 하는 위치를 빠뜨리는 위험성이 증가한다. 그래서, 접촉 폭이 촬상 범위의 폭에 대하여 같은 정도의 경우, 즉 생체 정보 채취 수단의 판독면의 폭과의 차가 미리 정해진 임계값보다 작은 경우에는, 상기 식 (11)의 Wi'에 무게로서 1 이상의 계수를 곱해, Wi'를 산출하여도 좋다.
이와 같이, 위치 검출 수단(13-1)은, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭의 데이터에 대하여 평활화를 한 후 잘록한 위치를 검출하기 때문에, 도 10의 (a), (b)에 도시하는 바와 같은, 화살표 C의 폭의 위치를 실수로 잘록한 위치로서 검출하지 않고, 화살표 F의 폭의 위치를 잘록한 위치로서 정확하고 확실하게 검출할 수 있다.
〔1-2-3〕 입력 상태 분류 수단(15-1)의 세부 사항에 대해서
다음에, 입력 상태 분류 수단(15-1)의 보다 상세한 구성 및 처리 내용에 대해서 설명하면, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 전술한 바와 같이, 위치 검출 수단(13-1)에 의해 검출된 잘록한 위치와, 이 잘록한 위치에서의 융선 방향 검출 수단(14)에 의해 검출된 융선 방향에 기초하여, 지문 화상의 채취 상태를 판단하는 것이고, 구체적으로는, 도 11의 흐름도(단계 S30∼S35)에 도시하는 동작 단계에 따른 판단 처리를 실행한다.
우선, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 위치 검출 수단(13-1)에 의해 검출된 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이를 산출하고, 산출한 길이가 미리 정해진 값(TLength) 이상인지의 여부를 판단한다(단계 S30). 또한, 미리 정해진 값(TLength)은, 인증에 필요한 지문 길이의 최소값이다.
또한, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이, 지문 화상(30)에 손가락 끝의 지문이 포함되어 있는 경우에는, 그 손가락 끝으로부터 잘록한 위치까지의 길이를 산출하지만, 도 12에 도시하는 바와 같이, 지문 화상(36)에 손가락 끝의 지문이 포함되어 있지 않는 경우에는, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 지문 화상(36)의 손가락 끝측의 단부(36a)로부터 잘록한 위치(36b)까지의 길이를, 손가락 끝으로부터 잘록한 위치까지의 길이로서 산출한다.
그리고, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 산출한 손가락 끝으로부터 잘록한 위치까지의 길이가, 미리 정해진 값(TLength) 이상이면(단계 S30의 Yes 루트), 이 지문 화상의 채취 상태를 인증에 사용할 수 있는 양호한 상태라고 판단하고(단계 S31), 처리를 종료한다.
즉, 지문은, 원위 관절부터 손가락 끝에 걸친 중앙 부분이, 복잡한 무늬를 갖고 있기 때문에 개인 인증에 적합하다. 따라서, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 미리 정해진 값(TLength)에 기초하여, 이러한 중앙 부분이 포함되는 만큼, 손가락 끝으로부터 잘록한 위치까지의 거리가 길면, 이 지문 화상의 채취 상태는 양호하다고 판단한다.
한편, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 산출한 손가락 끝부터 잘록한 위치까지의 길이가, 미리 정해진 값(TLength)보다 작으면(단계 S30의 No 루트), 이 지문 화상의 채취 상태를 인증에 사용할 수 없는 불량 상태라고 판단한다(단계 S32).
여기서, 도 13을 참조하면서, 입력 상태 분류 수단(15-1)의 상기 단계 30의 처리를 보다 상세히 설명한다. 도 13에서, 파선(40)은 손가락의 외형을 도시하고, 메시 부분(41a, 41b)은 지문이 채취되는 부분을 도시하고 있다. 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 양방향 화살표(42)에 도시하는 범위(실선 42a부터 실선 42b까지의 범위)의 지문이 채취된 경우, 손가락 끝인 실선(42a)부터 잘록한 위치를 도시하는 이점쇄선(44)까지의 거리는, 미리 정해진 값(TLength)[도면 중 힌색 화살표(T)]보다 충분히 길기 때문에, 이 경우, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이 지문 화상을 양호한 상태라고 판단한다(단계 S31).
한편, 생체 정보 입력 수단(11)에 의해, 양방향 화살표(43)로 도시하는 범위(일점쇄선 43a부터 일점쇄선 43b까지의 범위)의 지문이 채취된 경우, 지문 화상에서의 손가락 끝측 단부인 일점쇄선(43a)부터 잘록한 위치를 도시하는 이점쇄선(44)까지의 거리는, 미리 정해진 값(TLength)[도면 중 흰색 화살표(T)]보다 짧기 때문에, 이 경우, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이 지문 화상을 불량 상태라고 판단한다(단계 S32).
계속해서, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 잘록한 위치 근방의 융선 방향이 손가락의 길이 방향에 직교하는 방향(θ⊥)에 집중되어 있는지의 여부를 판단한다(단계 S33).
구체적으로는, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 융선 방향 검출 수단(14)에 의해 검출된 잘록한 위치 주변(여기서는 분할 화상)의 모든 융선 방향[즉, 상기 도 3에서의 모든 소영역(30b)의 융선 방향]의 평균값과, X 방향과의 차가 미리 정해진 값 이내이고, 이러한 평균값의 변동을 나타내는 값으로서의 표준 편차(분산값이어도 좋다)가 미리 정해진 값 이내인 경우에는, 잘록한 위치 근방의 융선 방향이 손가락의 길이 방향에 직교하는 방향으로 집중되어 있다고 판단하고(단계 S33의 Yes 루트), 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이 지문 화상의 불량 상태가, 관절(도면 중 "원위 관절")이 입력된 불량 상태라고 판단하며(단계 S34), 처리를 종료한다.
따라서, 도 14에 도시하는 바와 같은, 잘록한 위치(37a)가 관절 부분에 있는 지문 화상(37)은, 잘록한 위치(37a) 주변의 융선 방향이 X 방향으로 집중되어 있기 때문에, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이러한 지문 화상(37)은 관절이 입력된 불량 상태라고 판단한다.
한편, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이러한 평균값과 X 방향과의 차가 미리 정해진 값보다 큰 경우, 또는 이러한 평균값의 변동을 나타내는 값으로서의 표준 편차(분산값이어도 좋다)가 미리 정해진 값보다 큰 경우 중 어느 하나가 적합할 때에는, 잘록한 위치 근방의 융선 방향이 손가락의 길이 방향에 직교하는 방향으로 집중되어 있지 않다고 판단하여(단계 S33의 No 루트), 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이 지문 화상의 불량 상태가, 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 판단하여(단계 S35), 처리를 종료한다.
따라서, 도 12에 도시하는 지문 화상(36)은, 잘록한 위치(36b)가 손가락 중앙 부분에 있기 때문에, 잘록한 위치(36b) 주변의 융선 방향은, X 방향을 향하지 않기 때문에, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이러한 지문 화상(36)은 불완전한 입력이 된 불량 상태로 판단한다.
〔1-3〕 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치(1-1)[생체 정보 판독 장치(10-1)]의 효과에 대해서
이와 같이, 본 발명의 제1 실시형태로서의 생체 인증 장치(1-1)[생체 정보 판독 장치(10-1) 및 생체 정보 채취 방법]에 의하면, 생체 정보 입력 수단(11)(채취 단계 S1)에 의해 채취된 지문 화상에서의 지문의 폭을 검출하는 폭 검출 수단(12-1)(폭 검출 단계 S2)과, 그 폭에 기초하여 지문 화상에서의 손가락의 잘록한 위치를 검출하는 위치 검출 수단(13-1)(잘록한 위치 검출 단계 S3)과, 지문 화상에서의 지문에 따른 방향 정보를 취득하는 융선 방향 검출 수단(14)(방향 정보 취득 단계 S4)과, 잘록한 위치 주변의 융선 방향에 기초하여 지문 화상의 채취 상태를 판단하는 입력 상태 분류 수단(15-1)(판단 단계 S5)을 구비하고 있기 때문에, 잘록한 위치가 관절인지, 불완전한 입력에 의한 것인지를 판단할 수 있고, 그 결과, 지문 화상의 채취 상태를 정확히 판단할 수 있다. 즉, 그 지문 화상의 채취 상태가 관절이 입력된 불량 상태인지, 불완전 입력에 의한 불량 상태인지를 확실하게 판단할 수 있다.
예컨대, 생체 정보 입력 수단(11)(스위프형 지문 센서)에 대하여 손가락을 구부리면서 생체 정보를 판독시킨다는 잘못된 입력 조작에 의해 취득된 불완전 입력에 의한 불량 상태를, 관절이 입력된 상태와 구별할 수 있다.
또한, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 잘록한 위치의 지문 화상에서의 위치에 기초하여, 채취 상태를 판단하기 때문에, 지문 화상의 채취 상태의 양부를 정확히 판단할 수 있다.
즉, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 지문 화상에서의 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이에 따라서, 그 지문 화상의 양부를 채취 상태로서 판단하는, 보다 구체적으로는, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 이러한 길이가 미리 정해진 값 이상이면 그 지문 화상은 양호하다고 판단하는 한편, 이러한 길이가 미리 정해진 값보다 짧으면 지문 화상은 불량하다고 판단하기 때문에, 개인 인증에 적합한 복잡한 무늬를 갖는 손가락 끝의 중앙 부분이 포함된 지문 화상은 양호한 채취 상태라고 판단할 수 있고, 그 이외는 불량한 채취 상태라고 판단할 수 있다.
환언하면, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 지문 화상에서의 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이에 따라서 채취 상태를 판단하기 때문에, 관절이나 불완전 입력에 의한 잘록한 위치가 검출된 경우라도, 이러한 길이가 미리 정해진 값 이상이면 양호하다고 판단하기 때문에, 개인 인증에 사용할 수 있는 양호한 지문 화상을 확실하게 분류할 수 있다.
또한, 생체 인증 수단(17)은, 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의해 채취 상태가 양호하다고 판단된 지문 화상을 이용하여 생체 인증을 행하기 때문에, 인증 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 지문 화상이 불량하다고 판단한 경우에, 잘록한 위치 주변의 방향 정보로서의 융선 방향의 분포에 기초하여, 이 잘록한 위치가 손가락의 관절인지의 여부를 판단하고, 불량 상태의 종별을 판단하기 때문에, 관절이 입력된 불량 상태인지, 불완전 입력에 의한 불량 상태인지를 확실하게 판단할 수 있다.
구체적으로는, 입력 상태 분류 수단(15-1)은, 융선 방향의 평균값과 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향과의 차가 미리 정해진 값 이내이고, 평균값에 따른 변동을 나타내는 값이 미리 정해진 값 이내인 경우에, 잘록한 위치가 손가락의 관절이라고 판단하기 때문에, 관절 부분의 지문은 손가락의 길이 방향에 직교하는 방향으로 집중되어 있다고 하는 특성을 이용하여, 불량 상태의 종별의 판단을 보다 정확히 행할 수 있다.
또한, 폭 검출 수단(12-1)은, 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의해 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향을 검출하고, 지문 화상을 손가락의 길이 방향으로 분할하여 얻어진 복수의 분할 화상마다 폭을 검출하도록 구성되며, 또한 위치 검출 수단(13-1)은, 길이 방향 양측에 인접하는 분할 화상의 폭보다 작은 폭을 갖는 분할 화상의 위치를 잘록한 위치로서 검출하기 때문에, 손가락의 채취면에 대한 슬라이딩 방향이나 손가락을 두는 방법이 부적절하기 때문에 지문 화상에서 손가락이 기울어져 있는 경우라도, 그 기울기를 고려하여 지문의 폭을 정확히 검출할 수 있고, 또한 잘록한 위치를 확실하고 정확하게 검출할 수 있다. 또한 그 결과로서, 입력 상태 분류 수단(15-1)도, 지문 화상에서의 손가락의 기울기를 고려하여 채취 상태를 판단할 수 있고, 이러한 판단이 보다 정확하게 된다.
또한, 융선 방향 검출 수단(14)이, 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의해 검출된 기울기를 고려하여 융선 방향을 검출하는, 즉 도 3을 참조하면서 설명한 바와 같이, 기울기를 고려하여 분할된 분할 화상에 기초하여 융선 방향을 검출하기 때문에, 결과적으로 지문 화상의 기울기를 고려하게 되고, 그 결과, 융선 방향을 보다 정확히 검출할 수 있다. 또한, 그 결과로서, 입력 상태 분류 수단(15-1)도, 지문 화상에서의 손가락의 기울기를 고려하여 채취 상태를 판단할 수 있고, 이러한 판단이 보다 정확하게 된다.
또한, 위치 검출 수단(13-1)은, 길이 방향에 인접하는 분할 화상의 폭보다 작은 폭을 갖는 분할 화상이 복수 검출된 경우는, 복수의 분할 화상 중 폭이 최소값인 분할 화상의 위치를 잘록한 위치로서 검출하기 때문에, 하나의 지문 화상에 대하여 하나의 잘록한 위치를 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 위치 검출 수단(13-1)이, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 복수의 분할 화상의 복수의 폭에 대하여, 융선 간격보다 넓은 범위의 필터로 평활화한 후 잘록한 위치를 검출하기 때문에, 상기 도 10의 (a), (b)를 참조하면서 설명한 바와 같이, 융선 간격과 분할 화상의 높이(Y 방향의 폭)와의 관계가 원인으로, 실제는 잘록하지 않은 위치가 실수로 잘록한 위치로서 검출되는 것을 억지(抑止)할 수 있고, 지문 화상에서 정말로 잘록해져 있는 위치를 잘록한 위치로서 확실하게 검출할 수 있으며, 손가락의 표면이 긁히거나, 손가락의 상처가 입력되거나, 주름이 생긴 상태로 입력된 지문 화상에 대해서도, 잘록한 위치의 후보를 좁힐 수 있다.
또한, 위치 검출 수단(13-1)은, 상기 도 9의 단계 S21에 도시하는 바와 같이, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 모두 분할 화상의 폭의 평균값보다 작은지의 여부에 따라서, 잘록한 위치를 검출하기 때문에, 검출 처리의 효율화를 도모할 수 있고, 평균값보다 작은 폭을 잘록한 위치의 후보로 함으로써, 손가락의 표면이 긁혀 있거나, 손가락의 상처가 입력되거나, 주름이 생긴 상태로 입력되어도, 후보를 좁히는 것으로 양호한 지문 화상을 실수로 불완전한 상태라고 판별하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 입력 상태 분류 수단(15-1)에 의해 판단된 지문 화상의 채취 상태에 따른 통지(표시)를 하는 표시 수단을 구비하고 있기 때문에, 사용자(인증자)는 자신에 의한 지문 입력이 적절한지의 여부를 알 수 있고, 부적절한 입력을 한 경우에는, 채취 상태에 따른 옳바른 입력 사용 방법을 알 수 있다.
〔2〕 본 발명의 제2 실시형태에 대해서
다음에, 도 15에 도시하는 블록도를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시형태로서의 생체 인증 장치(1-2)[생체 정보 판독 장치(10-2)]의 구성에 대해서 설명한다. 또한, 도 15에서 이미 기술한 부호와 동일한 부호는 동일한 부분 또는 대략 동일한 부분을 도시하고 있다.
이 도 15에 도시하는 바와 같이, 본 생체 인증 장치(1-2)는, 폭 검출 수단(12-2), 위치 검출 수단(13-2), 및 입력 상태 분류 수단(15-2)의 구성만이, 전술한 제1 실시형태의 생체 인증 장치(1-1)와 상이하고, 이들 이외는 전술한 제1 실시형태의 생체 인증 장치(1-1)와 마찬가지로 구성되어 있다.
본 생체 인증 장치(1-2)에서, 폭 검출 수단(12-2)은, 전술한 제1 실시형태의 생체 인증 장치(1-1)의 폭 검출 수단(12-1)이 검출하는 폭 외에, 그 폭으부터 손가락의 채취면[즉, 생체 정보 입력 수단(11)으로서의 지문 센서의 채취면]에 대한 비접촉 부분의 폭을 뺀 실질적인 접촉 폭을 더 검출하도록 구성되어 있다.
그리고, 위치 검출 수단(13-2) 및 입력 상태 분류 수단(15-2)은, 각각, 전술한 제1 실시형태의 생체 인증 장치(1-1)의 위치 검출 수단(13-1) 및 입력 상태 분류 수단(15-1)의 처리에 추가로, 폭 검출 수단(12-2)에 의해 검출된 접촉 폭에 대해서도, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 검출된 폭과 동일한 처리를 실행하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 폭 검출 수단(12-2)은, 지문 화상에서의 지문의 폭으로서 제1 실시형태와 같이 분할 화상마다 지문의 전체폭을 폭으로서 검출하고, 또한 분할 화상마다 손가락이 채취면에 실제로 접촉한 부분의 접촉 폭도 검출한다.
예컨대, 도 16에 도시하는 지문(38a)이 찍힌 지문 화상(38)에 대해서는, 지문의 폭으로서 폭 R[도면 중의 양방향 화살표(R)]을 검출하고, 지문(38a) 중 지문이 없는 불명료 부분(39)의 폭 S[도면 중 양방향 화살표(S)]를 검출한다. 그리고, 폭 R에서 폭 S를 뺀 폭(즉, 폭 R1과 폭 R2의 합계)을, 접촉 폭으로서 검출한다.
여기서, 폭 검출 수단(12-2)은, 폭 R 안에서, 곡선 폭보다 넓은 영역이 점하는 폭을 불명료한 폭 S로서 검출한다.
또한, 불명료 부분(39)은, 예컨대 손가락의 표피가 각질화되거나, 상처 등의 어떠한 원인에 의해 표피의 일부가 벗겨져 있는 경우, 또는 채취면에 대한 손가락의 압박력이 약한 경우에, 지문 화상에 나타나는 것이다.
위치 검출 수단(13-2)은, 폭 검출 수단(12-2)에 의해 검출된 폭과 접촉 폭 각각에 기초하여 잘록한 위치를 검출한다.
즉, 위치 검출 수단(13-2)은, 전술의 제1 실시형태와 마찬가지로, 폭 검출 수단(12-2)에 의해 검출된 폭에 기초하여 제1 잘록한 위치를 검출하고, 폭 검출 수단(12-2)에 의해 검출된 접촉 폭에 기초하여 제2 잘록한 위치를 검출한다.
보다 구체적으로는, 위치 검출 수단(13-2)은, 손가락의 길이 방향에 인접하는 분할 화상의 접촉 폭보다 작은 접촉 폭을 갖는 분할 화상의 위치를 잘록한 위치로서의 제2 잘록한 위치로서 검출하고, 손가락의 길이 방향에 인접하는 분할 화상의 접촉 폭보다 작은 접촉 폭을 갖는 분할 화상이 복수개 검출된 경우는, 이들 복수의 분할 화상 중 접촉 폭이 최소값인 분할 화상의 위치를 제2 잘록한 위치로서 검출한다.
따라서, 도 16에 도시하는 예에서는, 위치 검출 수단(13-2)은, 제1 잘록한 위치는 검출하지 않지만, 폭 R의 부분(이 분할 화상의 위치)을 제2 잘록한 위치로서 검출한다.
여기서, 위치 검출 수단(13-2)에 의한 접촉 폭에 기초하는 제2 잘록한 위치의 검출 방법은 제1 잘록한 위치의 검출 방법과 동일하고, 위치 검출 수단(13-2)은, 상기 도 9의 흐름도에 도시하는 단계에서, 제2 잘록한 위치를 검출한다.
따라서, 위치 검출 수단(13-2)에 의하면, 제1 잘록한 위치만이 검출되는 경우, 도 16에 도시하는 예와 같이 제2 잘록한 위치만이 검출되는 경우, 제1 잘록한 위치 및 제2 잘록한 위치 양쪽 모두가 검출되는 경우가 있다.
예컨대, 도 17에 도시하는 지문 화상(50)의 지문(50a)에 대해서는, 위치 검출 수단(13-2)은, 화살표 51로 도시하는 부분의 근방을 제1 잘록한 위치로서 검출하고, 화살표 52로 도시하는 부분의 근방을 제2 잘록한 위치로서 검출한다.
또한, 도 18에 도시하는 지문 화상(53)에서의 지문(53a)에 대해서는, 위치 검출 수단(13-2)은, 부호 54로 나타내는 부분 근방을 제1 잘록한 위치 및 제2 잘록한 위치로서 검출한다.
입력 상태 분류 수단(15-2)은, 위치 검출 수단(13-2)에 의해 검출된 제1 잘록한 위치, 및/또는 제2 잘록한 위치의 각각에 대하여, 전술한 제1 실시형태와 같은 방법으로 지문 화상의 채취 상태를 판단한다.
즉, 입력 상태 분류 수단(15-2)은, 제2 잘록한 위치에 대해서도, 상기 도 11의 흐름도에 도시하는 단계에서, 제2 잘록한 위치가 검출된 지문 화상의 채취 상태를 판단한다.
따라서, 입력 상태 분류 수단(15-2)은, 예컨대 도 16에 도시하는 지문 화상(38)에 대해서는, 손가락 끝부터 제2 잘록한 위치까지의 길이(38b)가, 미리 정해진 값(Twidth)(도면 중 방향 화살표 T)보다 짧기 때문에, 채취 상태가 불량하다고 판단한다.
또한, 이 지문 화상(38)에서는, 제2 잘록한 위치에서의 융선 방향은 X 방향으로 집중되어 있지 않기 때문에, 입력 상태 분류 수단(15-2)은, 지문 화상(38)이 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 판단한다.
여기서, 입력 상태 분류 수단(15-2)은, 제1 잘록한 위치 및 제2 잘록한 위치 중 한쪽에 기초하여 이 지문 화상이 불량 상태라고 판단되면, 다른쪽에 기초하면 이 지문 화상을 양호 상태라고 판단할 수 있어도, 이 지문 화상은 불량 상태라고 판단한다.
즉, 입력 상태 분류 수단(15-2)은, 위치 검출 수단(13-2)에 의해 검출된 모든 잘록한 위치에 기초하여 양호 상태라고 판단된 경우에만, 이 지문 화상은 양호하다고 판단한다.
또한, 입력 상태 분류 수단(15-2)은, 제1 잘록한 위치 및 제2 잘록한 위치에 기초하는 불량 상태의 종별(불완전 입력에 의한 불량 상태인지, 관절이 입력된 불량 상태인지)이 상이했던 경우에는, 이 지문 화상은, 이들 양쪽의 불량 상태가 적합한 불량 상태라고 판단한다.
따라서, 이 때는 표시 수단(16)에 의해, 불완전 입력에 의한 불량 상태에 따른 통지(메시지) 및 관절이 입력된 불량 상태에 따른 통지(메시지) 양쪽 모두가 실행된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시형태로서의 생체 인증 장치(1-2)[생체 정보 취득 장치(10-2)]에 의하면, 전술한 제1 실시형태와 같은 작용 효과를 얻을 수 있고, 폭 검출 수단(12-2)이 접촉 폭을 검출하며, 위치 검출 수단(13-2)이 접촉 폭에 기초하여 제2 잘록한 위치를 검출하기 때문에, 입력 상태 분류 수단(15-2)이, 제2 잘록한 위치에 기초하여 지문 화상의 채취 상태를 판단하게 되고, 손가락의 표피가 각질화되거나, 상처 등의 어떠한 원인에 의해 표피 일부가 벗겨져 있거나, 손가락에 주름이 생기는 것이 원인으로, 지문에 있어서 융선과 곡선의 차가 국소적으로 불명료하게 되어 있는 부위를 포함하는 불완전한 채취 상태의 지문 화상을, 불량 상태라고 판단할 수 있고, 또한 그 때에 관절이 입력된 불량 상태와 구별할 수 있기 때문에, 지문 화상의 채취 상태를 보다 정확하고 상세히 판단할 수 있다.
또한, 위치 검출 수단(13-2)이 접촉 폭에 기초하여 제2 잘록한 위치를 검출하고, 입력 상태 분류 수단(15-2)이 제2 잘록한 위치에 기초하여 지문 화상의 채취 상태를 판단하기 때문에, 예컨대 도 16에 도시하는 바와 같이, 지문 화상에서의 지문의 외형 위는 크게 잘록하지 않고 제1 잘록한 위치는 검출되지 않는 경우라도, 지문이 채취되어 있지 않은 불명료 부분이 존재하면, 그 위치를 제2 잘록한 위치로서 검출할 수 있고, 그 결과, 입력 상태 분류 수단(15-2)에 의해 이 지문 화상이 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 하는 것을, 확실하게 검출할 수 있다. 또한 이것에 의해, 생체 인증 수단(17)의 인증 정밀도도 보다 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 위치 검출 수단(13-2)은 손가락의 길이 방향으로 양측에 인접하는 분할 화상의 접촉 폭보다 작은 접촉 폭을 갖는 분할 화상이 복수개 검출된 경우는, 이들 복수의 분할 화상 중 접촉 폭이 최소값인 분할 화상의 위치를 제2 잘록한 위치로서 검출하기 때문에, 지문 화상으로부터 하나의 제2 잘록한 위치를 확실하게 검출할 수 있다.
〔3〕 본 발명의 변형예에 대해서
본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형, 조합하여 실시할 수 있다.
〔3-1〕제1 변형예에 대해서
전술한 제1, 2 실시형태에서는, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)은, 불량 상태의 종별을 판단할 때는, 상기 도 11의 단계 S33에 도시하는 바와 같이, 잘록한 위치(제1 잘록한 위치 또는 제2 잘록한 위치) 근방의 융선 방향이 X 방향으로 집중되어 있는지의 여부에 기초하여 판단하도록 구성했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 폭 검출 수단(12-1, 12-2)이 제1 잘록한 위치에서의 손가락의 채취면에 대한 비접촉 부분의 폭(이하, 비접촉 폭이라 함)을 검출하도록 구성하고, 제1 잘록한 위치에 기초하는 처리를 행하는 경우에는, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)은, 상기 단계 S33의 처리에 추가로, 폭 검출 수단(12-1, 12-2)에 의해 검출된 이 제1 잘록한 위치에서의 비접촉 폭의 값, 또는 제1 잘록한 위치에서의 폭에 대한 비접촉 폭의 비율에 기초하여, 이 제1 잘록한 위치가 관절인지 불완전 입력에 의한 것인지를 판단하도록 구성하여도 좋다.
구체적으로는, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)은 제1 잘록한 위치에서의 비접촉 폭의 값, 또는 제1 잘록한 위치의 전체폭에 대한 비접촉 폭의 비율이 미리 정해진 값 이상인 경우에, 제1 잘록한 위치가 손가락 관절이라고 판단되어 이 지문 화상은 관절이 입력된 불량 상태라고 판단하는 한편, 이러한 값 또는 비율이 미리 정해진 값보다 작으면 제1 잘록한 위치가 불완전한 입력에 의한 것이라고 판단되어 지문 화상이 불완전 입력(여기서는, 손가락을 구부리는 등이 원인)에 의한 불량 상태라고 판단하도록 구성한다.
이 구성은, 손가락의 형상이나 관절 부분의 지문의 특징에 기인하고, 손가락의 관절 부근은 지문 센서의 채취면에 접촉하지 않는 비접촉 부분이 증가한다고 하는 특성을 이용하며, 비접촉 부분이 많은 경우(즉, 비접촉 폭의 값이 크거나, 또는 비접촉 폭의 비율이 큰 경우)에는, 그 잘록한 위치는 관절이라고 판단하는 것이다.
이것에 의해, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)은, 보다 효율적이고 보다 정확히, 지문 화상의 채취 상태를 판단할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 폭의 값 또는 비접촉 폭의 비율에 기초하는 판단 처리는, 상기 도 11의 단계 S33의 처리에 대하여, AND 조건으로서 하여도 좋고, OR 조건으로서 하여도 좋다.
〔3-2〕 제2 변형예에 대해서
또한, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)은, 상기 단계 S33의 처리에 추가로, 잘록한 위치(제1 잘록한 위치 또는 제2 잘록한 위치)의 손가락 끝측의 융선 방향의 변동에 기초하여 이 잘록한 위치가 관절인지 불완전 입력에 의한 것인지를 판단하도록 구성하여도 좋다.
구체적으로는, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)이, 지문 화상에서의 잘록한 위치의 손가락 끝측의 융선 방향의 변동을 나타내는 값(표준 편차 또는 분산값)이 미리 정해진 값 이상인 경우에는, 이 잘록한 위치가 손가락의 관절이라고 판단되어 지문 화상은 관절이 입력된 불량 상태라고 판단하는 한편, 이러한 변동을 나타내는 값이 미리 정해진 값보다 작은 경우에는, 이 잘록한 위치가 불완전한 입력에 의한 것으로 판단되어 지문 화상은 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 판단하도록 구성한다.
이 구성은, 인증에 적합한 지문은, 원위 관절부터 손가락 끝까지의 사이의 중앙 부분이고, 이 부분은 융선이 대략 소용돌이 형상이거나, 루프 형상이거나, 융선 흐름의 곡률이 높은 영역이 집중되어 있기 때문에, 융선 방향의 변동이 큰 것을 이용하고, 융선 방향의 변동을 나타내는 값이 큰 경우는, 그 지문 화상은 이러한 중앙 부분이 포함되어 있다고 판단할 수 있기 때문에, 이 지문 화상이 불완전 입력에 의한 불량 상태라고 판단하며, 융선 방향의 변동을 나타내는 값이 작은 경우는, 이 지문 화상이 관절이 입력된 불량 상태라고 판단한다.
이것에 의해, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)은, 보다 효율적이고 보다 정확히, 지문 화상의 채취 상태를 판단할 수 있다.
또한, 상기 비접촉 폭의 값 또는 비접촉 폭의 비율에 기초하는 판단 처리는, 상기 도 11의 단계 S33의 처리에 대하여, AND 조건으로서 행하여도 좋고, OR 조건으로서 행하여도 좋다.
〔3-3〕 제3 변형예에 대해서
전술한 제1, 제2 실시형태에서는, 폭 검출 수단(12-1, 12-2)의 처리와, 융선 방향 검출 수단(14)의 처리가 병렬적으로 실행되는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 도 19에 도시하는 바와 같이, 폭 검출 수단(12-1)의 처리 후에, 그 처리 결과를 이용하여, 융선 방향 검출 수단(14)이 처리를 하여도 좋다.
생체 인증 장치(1-3) 또는 생체 정보 판독 장치(10-3)는, 예컨대 휴대 전화나 PDA 등의 메모리 사이즈가 적은 소형 정보 기기에 내장되는 경우가 있기 때문에, 처리에 필요한 메모리의 용량이나 연산량은 적은 것이 바람직하다.
따라서, 융선 방향 검출 수단(14)에서 융선 방향을 검출하기 전에, 미리 폭 검출 수단(12-1)으로 융선이 존재하는 범위(즉, 폭을 검출할 수 있었던 범위)를 검출하고, 융선 방향 검출 수단(14)이, 폭 검출 수단(12-1)에 의해 폭이 검출된 분할 화상에 대하여 융선 방향의 검출 처리를 하는 것에 의해, 지문이 존재하지 않는 영역에 대해서도 융선 방향을 검출 처리한다는 낭비를 생략할 수 있기 때문에, 융선 방향을 저장하는 메모리와 연산량을 삭감할 수 있고, 융선 방향의 검출 처리를 효율적이고 고속으로 실행할 수 있다.
또한, 도 19는 제1 실시형태의 변형예를 나타내는 도면이지만, 이것과 마찬가지로 제2 실시형태에서도 폭 검출 수단(12-2)의 처리 후에, 위치 검출 수단(13-2)의 처리와 융선 방향 검출 수단(14)의 처리를 병렬적으로 실행하도록 구성하여도 좋고, 이것에 의해서도 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
〔3-4〕 제4 변형예에 대해서
또한, 전술한 제1, 제2 실시형태에서는, 폭 검출 수단(12-1, 12-2)의 처리와, 융선 방향 검출 수단(14)의 처리가 병렬적으로 실행되는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 도 20에 도시하는 바와 같이, 폭 검출 수단(12-1)의 처리와 위치 검출 수단(13-1)의 처리 후에, 그 처리 결과(잘록한 위치)를 이용하여, 융선 방향 검출 수단(14)이 처리를 행하여도 좋다.
이 경우, 융선 방향 검출 수단(14)은, 위치 검출 수단에 의해 검출된 잘록한 위치에 대한 융선 방향만을 검출하면 좋아지기 때문에, 전술한 제3 변형예보다 처리의 효율화 및 고속화를 더 도모할 수 있고, 메모리 등의 하드웨어 자원의 사용량도 보다 삭감할 수 있다.
또한, 도 20은 제1 실시형태의 변형예를 나타내는 도면이지만, 이것과 마찬가지로 제2 실시형태에서도 위치 검출 수단(13-2) 처리 후에 융선 방향 검출 수단(14)의 처리를 실행하도록 구성하여도 좋고, 이것에 의해서도 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
〔3-5〕 그 외의 변형예에 대해서
생체 정보 입력 수단(11)이 스위프형 지문 센서인 경우, 한장의 지문 화상의 높이(Y 방향의 길이)가, 융선 방향 검출 수단(14)에 의해 융선 방향을 산출하기 위한 최저한으로 필요한 높이보다 작은 경우에는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 생체 정보 입력 수단(11)의 후단에, 지문 화상을 생체의 이동량 및 이동 방향을 이용하여 재구성하는 재구성 수단(18)을 구비하도록 구성하여도 좋다.
이 재구성 수단(18)에 의한 재구성 처리는, 공지의 기술(예컨대 일본 특허 제3859673호에 개시된 기술)을 이용하여 행할 수 있다.
이것에 의해, 폭 검출 수단(12-1) 및 융선 방향 검출 수단(14)은 처리를 확실하게 실행할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 위치 검출 수단(13-1, 13-2)이, 상기 도 9의 흐름도에 도시하는 동작 단계에 의해 잘록한 위치를 검출하도록 구성했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 도 22의 흐름도(단계 S20', S21∼S25)에 도시하는 동작 단계에 의해 잘록한 위치를 검출하여도 좋다. 또한, 도 22에서 도 9에서의 부호와 동일한 부호는, 동일한 처리 또는 대략 동일한 처리를 도시하고 있다.
즉, 전술한 실시형태에서는, 위치 검출 수단(13-1, 13-2)은, 카운터값에 "m+1"을 추가하여 처리를 시작하고(단계 S20 참조), 단계 S24에서 카운터값이 카운터값의 최대값으로부터 m을 뺀 수 이상이 아니라고 판단할 때마다(단계 S24의 No 루트), 카운터값(i)에 재차 "m+1"을 더하도록 구성했지만, 도 22에 도시하는 바와 같이, 위치 검출 수단(13-1, 13-2)은, 카운터값에 m을 추가하여 처리를 시작하고(단계 S20'), 단계 S24에서 카운터값이 카운터값의 최대값으로부터 m을 뺀 수 이상이 아니라고 판단할 때마다(단계 S24의 No 루트), 카운터값을 1 카운트업하도록(단계 S25) 구성하여도 좋다.
이것에 의해, 전술한 실시형태와 마찬가지로, 위치 검출 수단(13-1, 13-2)은 잘록한 위치를 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 표시 수단(16)이 표시 화면에 메시지를 표시하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 표시 화면에서의 메시지 표시 대신에, 또는 추가로, 통지 수단으로서의 표시 수단(16)이, 음성에 의한 통지를 하도록 구성하여도 좋고, 이것에 의해 사용자는 지문 화상의 채취 상태나 재입력 방법을 보다 정확하고 확실하게 파악할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 폭 검출 수단(12-1, 12-2)이, 분할 화상에 기초하여 복수의 폭을 검출하도록 구성했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 생체 정보 입력 수단(11)이 스위프형 지문 센서인 경우에는, 폭 검출 수단(12-1, 12-2)은, 폭(즉 도 9에서의 W[i])을 지문 센서로부터 입력되는 일 단위인 스트립 화상마다 검출하도록 구성하여도 좋다.
즉, 도 2에 도시하는 각 분할 화상(30a)이 스위프형 지문 센서에 의해 입력된 스트립 화상에 상당하는 경우에는, 폭 검출 수단(12-1, 12-2)은, 이들 스트립 화상(30a)을 그대로 사용하여, 스트립 화상(30a)마다 폭을 검출하도록 구성하여도 좋고, 이 경우에는, 재구성 수단(18)에 의한 재구성 처리나 폭 검출 수단(12-1, 12-2)에 의한 지문 화상의 분할 처리가 불필요하게 되어, 처리의 효율화 및 고속화를 도모할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 폭 검출 수단(12-2)이, 접촉 폭을 도 9에서의 W[i]로서 검출하고, 위치 검출 수단(13-2)이나 입력 상태 분류 수단(15-2)이 접촉 폭에 기초하여 처리하도록 구성했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 폭 검출 수단(12-2)이, 접촉 폭 대신에, 비접촉 폭이나 지문의 전체폭에 대한 비접촉 폭의 비율을 도 9에서의 W[i]로서 검출하고, 위치 검출 수단(13-2)이나 입력 상태 분류 수단(15-2)이, 그 비접촉 폭 또는 비율에 기초하여 처리하도록 구성하여도 좋고, 이것에 의해서도 전술한 실시형태와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)이, 기울기 정보 검출 수단(12a)에 의해 검출된 기울기 정보(손가락의 길이 방향)를 이용하여, 융선 방향 검출 수단(14)에 의해 검출된 융선 방향을 보정한 후에, 채취 상태의 판단 처리를 실행하여도 좋고, 이것에 의해, 채취 상태의 판단을 보다 정확한 것으로 할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)은, 생체 정보 입력 수단(11)에 의해 입력된 지문 화상의 손가락의 길이 방향의 길이가, 채취면의 폭(X 방향)보다 짧은 경우에는, 이 지문 화상에 기초하여 손가락의 길이 방향을 검출하는 것은 곤란하기 때문에, 이와 같은 지문 화상이 입력된 경우에는, 이 지문 화상의 채취 상태는 불량 상태라고 즉시 판단하도록 구성하여도 좋다. 이것에 의해, 길이 방향을 검출할 수 없는 불량한 지문 화상에 대하여, 여러 가지 처리를 하지 않고 효율적으로 대처할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서, 지문 화상이 서로 간격을 둔 2 이상의 지문 영역을 갖는 것인 경우, 예컨대 도 13에 도시하는 지문 화상(40)의 지문이 채취되는 부분(메시 부분)(41a, 41b) 사이에 간극이 형성되어 있는 경우에는, 위치 검출 수단(13-1, 13-2)은, 이 간극의 중앙 부분을 잘록한 위치로서 검출하도록 구성하여도 좋고, 이것에 의해, 지문 화상의 채취 상태를 보다 정확히 판단할 수 있게 된다.
또한, 이러한 경우에는, 위치 검출 수단(13-1, 13-2)이 잘록한 위치를 검출하기 전에, 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)이 손가락 끝측의 지문 부분[예컨대 도 13의 메시 부분(41a)]의 손가락 끝측 단부부터 손바닥측 단부까지의 거리(Y 방향에 따른 거리)가, 미리 정해진 값(Twidth)보다 짧은지의 여부를 판단하고, 짧으면 위치 검출 수단(13-1, 13-2)의 처리를 하지 않으며, 이 지문 화상의 채취 상태가 불량 상태라고 판단하고, 짧지 않으면 위치 검출 수단(13-1, 13-2)이 잘록한 위치를 검출하도록 구성하여도 좋으며, 이것에 의해 처리를 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는, 생체 정보 입력 수단(11)이 채취하는 생체 정보가 지문인 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 생체 정보 입력 수단(11)은 생체 정보로서 문장을 채취하여도 좋고, 이것에 의해서도 전술한 실시형태와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 폭 검출 수단(12-1, 12-2), 기울기 정보 검출 수7단(12a), 위치 검출 수단(13-1, 13-2), 융선 방향 검출 수단(14), 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2), 및 생체 인증 수단(17)으로서의 기능은, 컴퓨터(CPU, 정보처리장치, 각종 단말을 포함함)가 미리 정해진 애플리케이션 프로그램(생체 인증 프로그램 또는 생체 정보 판독 프로그램)을 실행하는 것에 의해 실현되어도 좋다.
그 프로그램은, 예컨대 플렉시블디스크, CD(CD-ROM, CD-R, CD-RW 등), DVD(DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD+R, DVD+RW 등) 등의 컴퓨터 판독할 수 있는 기록 매체에 기록된 형태로 제공된다. 이 경우, 컴퓨터는 그 기록 매체로부터 생체 인증 프로그램 또는 생체 정보 판독 프로그램을 판독하여 내부 기억 장치 또는 외부 기억 장치에 전송하고 저장하여 이용한다. 또한, 그 프로그램을, 예컨대 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크 등의 기억 장치(기록 매체)에 기록해 두고, 그 기억 장치로부터 통신 회선을 통해 컴퓨터에 제공하도록 하여도 좋다.
여기서, 컴퓨터란, 하드웨어와 OS(operating system)를 포함하는 개념이고, OS의 제어 하에서 동작하는 하드웨어를 의미하고 있다. 또한, OS가 불필요하고 애플리케이션 프로그램 단독으로 하드웨어를 동작시키는 경우에는, 그 하드웨어 자체가 컴퓨터에 상당한다. 하드웨어는, 적어도 CPU 등의 마이크로프로세서와, 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램을 판독하기 위한 수단을 구비하고 있다.
상기 생체 인증 프로그램으로서의 애플리케이션 프로그램은, 전술과 같은 컴퓨터에, 폭 검출 수단(12-1, 12-2), 기울기 정보 검출 수단(12a), 위치 검출 수단(13-1, 13-2), 융선 방향 검출 수단(14), 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2), 및 생체 인증 수단(17)으로서의 기능을 실현시키는 프로그램 코드를 포함하고 있다. 또한 그 기능의 일부는, 애플리케이션 프로그램이 아니라 OS에 의해 실현되어도 좋다.
또한, 상기 생체 정보 판독 프로그램으로서의 애플리케이션 프로그램은, 전술과 같은 컴퓨터에, 폭 검출 수단(12-1, 12-2), 기울기 정보 검출 수단(12a), 위치 검출 수단(13-1, 13-2), 융선 방향 검출 수단(14), 및 입력 상태 분류 수단(15-1, 15-2)으로서의 기능을 실현시키는 프로그램 코드를 포함하고 있다. 또한 그 기능의 일부는, 애플리케이션 프로그램이 아니라 OS에 의해 실현되어도 좋다.
또한, 본 실시형태로서의 기록 매체로서는, 전술한 플렉시블디스크, CD, DVD, 자기디스크, 광 디스크, 광자기 디스크 외에, IC 카드, ROM 카트리지, 자기테이프, 펀치 카드, 컴퓨터의 내부 기억 장치(RAM이나 ROM 등의 메모리), 외부 기억 장치 등이나, 바코드 등의 부호가 인쇄된 인쇄물 등의, 컴퓨터 판독할 수 있는 여러 가지의 매체를 이용할 수도 있다.
1-1∼1-5: 생체 인증 장치 10-1∼10-5: 생체 정보 판독 장치
11: 생체 정보 입력 수단(채취 수단) 12-1, 12-2: 폭 검출 수단
12a: 기울기 정보 검출 수단
13-1, 13-2: 위치 검출 수단(잘록한 위치 검출 수단)
14: 융선 방향 검출 수단(방향 정보 취득 수단)
15-1, 15-2: 입력 상태 분류 수단(판단 수단)
16: 표시 수단(통지 수단) 17: 생체 인증 수단
18: 재구성 수단
30, 31a, 35, 36, 37, 38, 50, 53, 104: 지문 화상(생체 정보 화상)
30a-0∼30a-28, 30a: 분할 화상
30b: 셀(소영역) 31b, 31c: 촬영 범위

Claims (20)

  1. 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 채취 수단과,
    상기 채취 수단에 의해 채취된 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 수단과,
    상기 폭에 기초하여, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 수단과,
    상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위에 관한 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 수단과,
    상기 잘록한 위치 주변의 상기 방향 정보에 기초하여, 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판단 수단은, 상기 잘록한 위치의 상기 생체 정보 화상에서의 위치에 기초하여, 상기 채취 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 채취 수단은, 상기 생체 정보 화상으로서 지문 화상을 채취하고,
    상기 폭 검출 수단은, 상기 지문 화상을 손가락의 길이 방향으로 분할하여 얻어진 복수의 분할 화상마다 상기 폭을 검출하며,
    상기 잘록한 위치 검출 수단은, 상기 길이 방향에 인접하는 상기 분할 화상의 상기 폭보다 작은 상기 폭을 갖는 상기 분할 화상의 위치를 상기 잘록한 위치로서의 제1 잘록한 위치로서 검출하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 채취 수단은, 채취면에 접촉한 손가락의 지문 화상을 상기 생체 정보 화상으로서 채취하고,
    상기 폭 검출 수단은, 상기 지문 화상을 손가락의 길이 방향으로 분할하여 얻어진 복수의 분할 화상마다 지문의 폭으로부터 상기 손가락의 상기 채취면에 대한 비접촉 부분의 폭을 뺀 접촉 폭을 검출하며, `
    상기 잘록한 위치 검출 수단은, 상기 길이 방향에 인접하는 상기 분할 화상의 상기 접촉 폭보다 작은 상기 접촉 폭을 갖는 상기 분할 화상의 위치를 상기 잘록한 위치로서의 제2 잘록한 위치로서 검출하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 판단 수단은, 상기 지문 화상에서의 상기 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이에 따라 이 지문 화상의 양부를 상기 채취 상태로서 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 판단 수단은, 상기 지문 화상에서의 상기 잘록한 위치부터 손가락 끝까지의 길이가 미리 정해진 값 이상이면 이 지문 화상은 양호하다고 판단하는 한편, 상기 길이가 상기 미리 정해진 값보다 짧으면 이 지문 화상은 불량하다고 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 판단 수단은, 상기 지문 화상이 불량하다고 판단한 경우에, 상기 잘록한 위치 주변의 방향 정보로서의 융선 방향의 분포에 기초하여, 이 잘록한 위치가 손가락의 관절인지의 여부를 판단하여, 불량 상태의 종별을 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 판단 수단은, 상기 융선 방향의 평균값과 상기 지문 화상에서의 손가락의 길이 방향에 대하여 직교하는 방향과의 차가 미리 정해진 값 이내이고, 상기 평균값에 따른 변동을 나타내는 값이 미리 정해진 값 이내인 경우에, 상기 잘록한 위치가 손가락의 관절이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 장치.
  9. 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 채취 단계와,
    상기 채취 단계에서 채취된 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 단계와,
    상기 폭에 기초하여, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 단계와,
    상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위에 관한 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 단계와,
    상기 잘록한 위치 주변의 상기 방향 정보에 기초하여, 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 방법.
  10. 생체 부위의 생체 정보 화상을 채취하는 채취 수단에 의해 채취된 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 기능을, 컴퓨터에 실현시키기 위한 생체 정보 판독 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,
    상기 채취 수단에 의해 채취된 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 폭을 검출하는 폭 검출 수단,
    상기 폭에 기초하여, 상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위의 잘록한 위치를 검출하는 잘록한 위치 검출 수단,
    상기 생체 정보 화상에서의 상기 생체 부위에 관한 방향 정보를 취득하는 방향 정보 취득 수단, 및
    상기 잘록한 위치 주변의 상기 방향 정보에 기초하여, 상기 생체 정보 화상의 채취 상태를 판단하는 판단 수단으로서, 상기 컴퓨터를 기능시키는 것을 특징으로 하는 생체 정보 판독 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
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