(57)【要約】【課題】登録時の指紋画像に対して照合時の指紋画像が回転している場合にも、照合精度の維持可能な個人認証装置（指紋認証装置）を提供する。【解決手段】個人認証装置１０００は、指の先端側である指先端部に光を照射し、照射された光に照らされた指紋の指紋画像を撮影し、撮影された指紋画像に基づき個人を認証する。この個人認証装置１０００は、指先端部の一方の側面に光を照射する第１光源と、指先端部の他方の側面に光を照射する第２光源と、前記第１光源のみが照射された場合の前記指紋画像である第１指紋画像と、前記第２光源のみが照射された場合の前記指紋画像である第２指紋画像とを撮影する画像撮影部１２１と、前記第１指紋画像と前記第２指紋画像とに基づいて、予め定められた基準状態に対する第１間接から指先に向かう方向回りの前記指先端部の回転状態を判定する回転状態判定部とを備えた。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指の先端側である指先端部に光を照射し、照射された光に照らされた指紋の指紋画像を撮影し、撮影された指紋画像に基づき個人を認証する個人認証装置において、
前記指先端部の一方の側面に光を照射する第１光源と、
前記指先端部の他方の側面に光を照射する第２光源と、
前記第１光源のみが照射された場合の前記指紋画像である第１指紋画像と、前記第２光源のみが照射された場合の前記指紋画像である第２指紋画像とを撮影する撮影部と、
前記第１指紋画像と前記第２指紋画像とに基づいて、予め定められた基準状態に対する第１間接から指先に向かう方向回りの前記指先端部の回転状態を判定する回転状態判定部と
を備えたことを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
前記個人認証装置は、さらに、
前記第１指紋画像と前記第２指紋画像とに基づいて、前記回転状態の判定に用いる回転状態判定用合成画像を生成する合成画像生成部を備え、
前記回転状態判定部は、
前記合成画像生成部により生成された前記回転状態判定用合成画像に基づいて、前記回転状態を判定することを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項３】
前記合成画像生成部は、
前記第１指紋画像のうちの前記第１光源の側の第１光源側領域と、前記第２指紋画像のうちの前記第２光源の側の第２光源側領域とから前記回転状態判定用合成画像を生成し、
前記回転状態判定部は、
前記回転状態判定用合成画像の前記第１光源側領域の明るさと、前記回転状態判定用合成画像の前記第２光源側領域の明るさとの相違に基づいて、前記回転状態を判定することを特徴とする請求項２記載の個人認証装置。
【請求項４】
前記合成画像生成部は、
前記第１指紋画像と前記第２指紋画像とに基づいて、認証の対象となる合成画像である認証用合成画像を生成し、
前記個人認証装置は、さらに、
前記回転状態判定部により判定された前記回転状態を参照することにより、指紋が撮影された複数の照合用画像を格納する照合用画像格納部の中から前記認証用合成画像の示す指紋と一致すると認められる指紋を示す照合用画像を検索する検索部
を備えたことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の個人認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人の指紋を照合する個人認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術（例えば特許文献１）について、図を用いて説明する。図１５は、指１０１が、指を挿入する操作部１０２（指挿入部）に挿入された状態を示している。図１５（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示している。この状態で指１０１の上方にある光源１０３から光が指１０１に照射されると、レンズ１０４により、指１０１を透過した光源１０３の透過光が撮像素子１０５に結像する。図１５の場合は図１６に示すように、透過光１０６は撮像素子１０５において、指紋のある指の腹である指腹画像１０７のように撮影され、指１０１の指紋の凹凸を濃淡画像とした指紋画像１１７が得られる。
【０００３】
図１７は、図１５の場合において、指１０１が回転した場合を示している。指１０１が回転した場合、その指腹画像は図１６の指腹画像１０７に対して、図１７の指腹画像１０８ようになり、また、指１０１が回転した場合の指紋画像１１７は図１７に示すように、指１０１の回転に合わせて右側に移動している。
【０００４】
図１８は、図１５に対応する従来の指紋認証装置のブロック図を示す。図１８の指紋認証装置では、指１０１が置かれた状態で、光源点灯部１２０により指に光源１０３から光を照射し、画像撮影部１２１にて指紋画像１１７を撮像する。指紋細線化部１２２にて細線化し、指紋特徴点データ抽出部１２３にて、特徴点データを抽出し、特徴点データ比較部１２４にて、登録されているデータと比較し、比較結果表示部１２５にて照合結果を通知する構成である。
【特許文献１】特開２００３−８５５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の指紋認証装置（例えば特許文献１）では、上記のとおり指１０１が回転して操作された場合には図１７で説明したように指紋画像１１７は移動するが、指紋認証装置側は、それが回転している画像かどうかを検出することができない。このため、指紋の登録時は指１０１が水平に操作され、指紋を照合するときには指１０１が回転されて操作された場合、照合精度が低下するという課題があった。
【０００６】
この発明は、登録時の指紋画像に対して照合時の指紋画像が回転している場合にも、照合精度の維持可能な個人認証装置（指紋認証装置）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の個人認証装置は、
指の第１関節よりも先端側である指先端部に光を照射し、照射された光に照らされた指紋の指紋画像を撮影し、撮影された指紋画像に基づき個人を認証する個人認証装置において、
前記指先端部の一方の側面に光を照射する第１光源と、
前記指先端部の他方の側面に光を照射する第２光源と、
前記第１光源のみが照射された場合の前記指紋画像である第１指紋画像と、前記第２光源のみが照射された場合の前記指紋画像である第２指紋画像とを撮影する撮影部と、
前記第１指紋画像と前記第２指紋画像とに基づいて、予め定められた基準状態に対する第１間接から指先に向かう方向回りの前記指先端部の回転状態を判定する回転状態判定部と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明により、登録時の指紋画像に対して照合時の指紋画像が回転している場合にも、照合精度の維持可能な個人認証装置（指紋認証装置）を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１〜図１４を参照して実施の形態１を説明する。実施の形態１の個人認証装置１０００は、指紋によって個人認証する個人認証装置において、指が操作部１０２に挿入された場合に、指の先端の左右から時間を異にして光を照射し、左右の光のそれぞれによって照らされた指紋画像を撮影し、それぞれの指紋画像に基づいて、指の回転状態を判定する構成である。この回転状態を判定することにより、登録時の指紋画像に対して照合時の指紋画像が回転している場合にも、照合精度の維持可能な個人認証装置が提供可能である。
【００１０】
以下の実施の形態１では、まずアイデアの内容を説明し、次に、そのアイデアを実現する装置について説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態１の個人認証装置１０００に指１０１がセットされた状態を示している。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図である。すなわち、指１０１が、指を挿入する操作部１０２に挿入されている状態で、左右の側方に配置された右側光源１０３Ｒ、左側光源１０３Ｌから光が照射されている状態を示している。右側光源１０３Ｒ、左側光源１０３Ｌは、指の第１関節よりも先端側である指先端部に向けて光を照射する。図１（ｂ）は、指１０１を透過してきた光源１０３の透過光がレンズ１０４によって撮像素子１０５に結像する状態を示している。
【００１２】
（動作）
次に動作について説明する。
【００１３】
（右側光源１０３Ｒによる照射：指１０１が水平にセット）
図２は、指１０１は回転せず水平に操作されている状態を示している。即ち、図２は、指１０１が操作部１０２に水平に挿入されている状態である。右側光源１０３Ｒ（第１光源）からの光が指１０１の右側表面に照射され（照射後のこの表面を明部１１５Ａと呼ぶ）、透過光１０６はレンズ１０４にて撮像素子１０５に結像する。
【００１４】
図３は、指腹画像１０９Ａが撮像素子１０５に結像した状態を示している。指腹画像１０９Ａには、右側光源１０３Ｒにより光が照射された明部１１５Ａ及び指紋画像１１７が現れている。
【００１５】
（左側光源１０３Ｌによる照射：指１０１が水平にセット）
図４は、左側光源１０３Ｌ（第２光源）からの光が指１０１の左側表面に照射され（照射後のこの表面を明部１１５Ｂと呼ぶ）、透過光１０６はレンズ１０４によって撮像素子１０５に結像する。
【００１６】
図５は図３に対応し、指腹画像１０９Ｂが撮像素子１０５に結像した状態を示している。指腹画像１０９Ｂには、左側光源１０３Ｌにより光が照射された明部１１５Ｂ及び指紋画像１１７が現われている。
【００１７】
（認証用合成画像の生成）
図６の指腹画像１１０は、図３の左側半分の画像と、図５の右側半分の画像とを合成した指腹画像である。この合成は後述の左右画像合成部１２８（合成画像生成部）が行なう。図６ではそれぞれの指腹画像の明部１１５Ａ、明部１１５Ｂの反対側半分の画像を合成しているため、全体に渡って指紋画像が映っている。
【００１８】
（回転状態判定用合成画像の生成）
図７は、図６とは反対に、図３の右側半分の画像と、図５の左側半分の画像とを合成した指腹画像である。この合成は後述の左右画像合成部１２８（合成画像生成部）が行なう。合成された指腹画像１１１には、明部１１５Ａ、１１５Ｂが映っている。図２、図４の場合、指１０１は水平に操作されているため、図７の合成画像（指腹画像１１１）では、明部１１５Ａ、１１５Ｂの面積は左右で、ほぼ同様となっている。
【００１９】
（右側光源１０３Ｒによる照射：指１０１が回転した状態でセット）
図８は図２に対応するが、図８は指１０１を回転させて操作している。右側光源１０３Ｒからの光が指１０１の右側表面に照射され（照射後のこの表面を明部１１６Ａと呼ぶ）、透過光１０６はレンズ１０４にて撮像素子１０５に結像する。
【００２０】
図９は図３に対応する図である。図９は、指腹画像１１２Ａが結像した状態を示している。指腹画像１１２Ａには、右側光源１０３Ｒにより光が照射された明部１１６Ａ及び指紋画像１１７が現れている。
【００２１】
（左側光源１０３Ｌによる照射：指１０１が回転した状態でセット）
図１０は図４に対応する図である。図１０は、左側光源１０３Ｌからの光が指１０１の左側表面に照射され（照射後のこの表面を明部１１６Ｂと呼ぶ）、透過光１０６はレンズ１０４にて撮像素子１０５に結像する。
【００２２】
図１１は図５に対応する図である。図１１は、指腹画像１１２Ｂが結像した状態を示している。指腹画像１１２Ｂには、左側光源１０３Ｌにより光が照射された明部１１６Ｂ及び指紋画像１７が現れている。
【００２３】
（認証用合成画像の生成：左右画像合成部）
図１２は図６に対応する図である。指腹画像１１３は、図９の左側半分の画像と、図１１の右側半分の画像を合成した画像である。それぞれの指腹画像の明部１１６Ａ、１１６Ｂの反対側半分の画像を用いて合成しているが、指１０１を回転させて操作しているため、指紋画像１１７が右側に移動して映っている。
【００２４】
（回転状態判定用合成画像の生成：左右画像合成部）
図１３は図７に対応する指腹画像１１４である。図１３では図１２とは反対に、図９の右側半分の画像と、図１１の左側半分の画像とを合成した指腹画像である。図１３の指腹画像１１４は、明部１１６Ａ、明部１１６Ｂが映っている。指１０１の断面は楕円形をしており、また、図８、図１０のように回転されているため、明部１１６Ａの面積が広く、明部１１６Ｂの面積が狭くなっている。この明部の面積の比率から、個人認証装置１０００は、「指１０１の回転の向きと角度」（回転状態の一例）を検出することができる。
【００２５】
図１４は、実施の形態１における個人認証装置１０００のブロック図である。個人認証装置１０００は、画像撮影部１２１（撮影部）、指紋細線化部１２２、指紋特徴点データ抽出部１２３、比較結果表示部１２５、右側光源点灯部１２６、左側光源点灯部１２７、左右画像合成部１２８（合成画像生成部）、明暗分布抽出部１２９、指回転角度計算部１３０、特徴点データ・回転角度比較部１３１を備えている。明暗分布抽出部１２９と指回転角度計算部１３０は回転状態判定部を構成する。また、指紋細線化部１２２、指紋特徴点データ抽出部１２３、特徴点データ・回転角度比較部１３１は、検索部を構成する。
【００２６】
（１）右側光源点灯部１２６は、右側光源１０３Ｒ（第１光源）を点灯させて、指の先端側である指先端部の右側の側面に光を照射する。
（２）左側光源点灯部１２７は、左側光源１０３Ｌ（第２光源）を点灯させて、指先端部の左側の側面に光を照射する。
（３）画像撮影部１２１は、右側光源１０３Ｒのみが照射された場合の指紋画像である第１指紋画像（例えば図９）と、左側光源１０３Ｌのみが照射された場合の指紋画像である第２指紋画像（例えば図１１）とを撮影する。
（４）回転状態判定部は、第１指紋画像と第２指紋画像とに基づいて、予め定められた基準状態に対する指の第１間接から指先に向かう方向回りの指先端部の回転状態（例えば回転の角度、及び回転の方向）を判定する。「予め定められた基準状態」とは、例えば図７に示すように、左右の明部がほぼ同じ面積の状態である。
（５）左右画像合成部１２８は、第１指紋画像と第２指紋画像とに基づいて、回転状態の判定に用いる回転状態判定用合成画像（例えば図１３）を生成する。すなわち、左右画像合成部１２８は、前記第１指紋画像のうちの右側光源１０３Ｒ側の第１光源側領域と、第２指紋画像のうちの左側光源１０３Ｌ側の第２光源側領域とから回転状態判定用合成画像を生成する。そして、回転状態判定部は、回転状態判定用合成画像の第１光源側領域の明るさ（明部１１６Ａ）と、回転状態判定用合成画像の第２光源側領域の明るさ（明部１１６Ｂ）との相違に基づいて、指の前記回転状態を判定する。
（６）また、左右画像合成部１２８は、第１指紋画像と第２指紋画像とに基づいて、認証の対象となる合成画像である認証用合成画像（例えば図１２）を生成する。ここで、「認証用合成画像」とは、真正なものかどうかを判定（認証）される画像である。また、次の「照合用登録データ」とは、真正である人物の指紋画像であって、「認証用合成画像」と同様の処理により回転角度が算出されると共に指紋特徴点データが抽出された指紋画像である。そして、検索部は、回転状態判定部により判定された前記回転状態を参照することにより、指紋が撮影された複数の照合用画像を格納する照合用画像格納部の照合用登録データの中から前記認証用合成画像の示す指紋と一致すると認められる指紋を示す照合用画像を検索する。
【００２７】
図１４に示す個人認証装置１０００の具体的な動作を説明する。図８、図１０の場合を想定して説明する。
（１）図１４において、指１０１が操作部１０２に置かれた状態で、右側光源点灯部１２６により指１０１の右側から右側光源１０３Ｒによって光を照射し、画像撮影部１２１にて図９の指腹画像１１２Ａ（第１指紋画像）を撮像する。
（２）続いて、左側光源点灯部１２７により指１０１の左側から左側光源１０３Ｌの光を照射し、画像撮影部１２１にて図１１の指腹画像１１２Ｂ（第２指紋画像）を撮像する。
（３）左右画像合成部１２８は、指腹画像１１２Ａ、指腹画像１１２Ｂを合成して図１２の指腹画像１１３（認証用合成画像）、図１３の指腹画像１１４（回転状態判定用合成画像）を生成する。
（４）画像１１３（認証用合成画像）については、指紋細線化部１２２にて細線化し、指紋特徴点データ抽出部１２３にて特徴点データを抽出する。
（５）画像１１４（回転状態判定用合成画像）について、明暗分布抽出部１２９にて画像の右側と左側の明るさの分布を計算し、指回転角度計算部１３０にて分布から回転角度を計算する。すなわち、指回転角度計算部１３０は、図１３の指腹画像１１４単独で先端部の回転角度を算出することができる。（６）指紋の特徴点データと、指（指先端部）の回転角度から、特徴点データ・回転角度比較部１３１が、照合用画像格納部に既に登録されている照合用の照合用登録データと比較し、比較結果表示部１２５にて照合結果を通知する。すなわち、照合用画像格納部に既に登録されている照合用登録データも、回転角度が記憶されている。この場合、特徴点データ・回転角度比較部１３１は、ある照合用登録データと、認証の対象となる指紋との回転角度との差分を算出し、その算出量に応じて特徴点データを移動補正して照合処理を実行する。
【００２８】
以上のように、実施の形態１の個人認証装置は指の回転を検出することができるため、登録した時の画像と、照合した時の画像を回転に応じて移動補正することにより、照合性能の低下を防止することができる。
【００２９】
実施の形態１の個人認証装置１０００は、回転状態判定部を備えたので、登録時の指紋画像に対して認証時に撮影された指紋画像が回転している場合にも、照合精度が低下することなく、登録時の指紋画像と認証時に撮影された指紋画像とを照合できる。
【００３０】
実施の形態１の個人認証装置１０００では、左右画像合成部１２８（合成画像生成部）が、第１指紋画像と第２指紋画像とから回転状態判定用合成画像を生成し、回転状態判定用合成画像に基づき指先端部の回転状態を判定するので、確実に指先端部の回転状態を特定することができる。
【００３１】
実施の形態１の個人認証装置１０００では、左右画像合成部１２８（合成画像生成部）が、第１指紋画像の第１光源側領域と、第２指紋画像の第２光源側領域とから回転状態判定用合成画像を生成し、回転状態判定部が、回転状態判定用合成画像における第１光源側領域の明るさと、第２光源側領域の明るさとの相違に基づいて、回転状態を判定するので、簡易な構成により確実に指先端部の回転状態を特定することができる。
【００３２】
実施の形態１の個人認証装置１０００では、左右画像合成部１２８（合成画像生成部）が、第１指紋画像と第２指紋画像とから認証用合成画像を生成し、検索部が、回転状態判定部により判定された指先端部の回転状態を参照することにより、照合用画像格納部の中から認証用合成画像の示す指紋と一致すると認められる指紋を示す照合用画像を検索するので、照合精度が低下することなく、登録時の指紋画像と認証時に撮影された指紋画像とを照合できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態１の個人認証装置１０００に指が水平にセットされた状態を示す図。
【図２】図１の右側光源１０３Ｒが点灯した状態を示す図。
【図３】図１の右側光源１０３Ｒが点灯した場合に得られた指紋画像を示す図。
【図４】図１の左側光源１０３Ｌが点灯した状態を示す図。
【図５】図１の左側光源１０３Ｌが点灯した場合に得られた指紋画像を示す図。
【図６】図３の左半分と図５の右半分との合成画像（認証用合成画像）。
【図７】図３の右半分と図５の左半分の合成画像（回転状態判定用合成画像）。
【図８】実施の形態１の個人認証装置１０００に指が回転状態でセットされた状態を示す図。
【図９】図８の右側光源１０３Ｒが点灯した場合に得られた指紋画像を示す図。
【図１０】図８の左側光源１０３Ｌが点灯した状態を示す図。
【図１１】図８の左側光源１０３Ｌが点灯した場合に得られた指紋画像を示す図。
【図１２】図９の左半分と図１１の右半分の合成画像（認証用合成画像）。
【図１３】図９の右半分と図１１の左半分の合成画像（回転状態判定用合成画像）。
【図１４】実施の形態１の個人認証装置１０００のブロック図。
【図１５】従来技術を示す図。
【図１６】従来技術を示す図。
【図１７】従来技術を示す図。
【図１８】従来技術を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  指、１０２  操作部、１０３Ｒ  右側光源、１０３Ｌ  左側光源、１０４  レンズ、１０５  撮像素子、１０６  透過光、１０７  ，１０８，１０９Ａ，１０９Ｂ，１１０，１１１，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３，１１４  指腹画像、１１５Ａ，１１５Ｂ，１１６Ａ，１１６Ｂ  明部、１１７  指紋画像、１２０  光源点灯部、１２１  画像撮影部、１２２  指紋細線化部、１２３  指紋特徴点データ抽出部、１２４  特徴点データ比較部、１２５  比較結果表示部、１２６  右側光源点灯部、１２７  左側光源点灯部、１２８  左右画像合成部、１２９  明暗分布抽出部、１３０  指回転角度計算部、１３１  特徴点データ・回転角度比較部、１０００  個人認証装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010049301.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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