(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう重ねた接触手段と、
前記接触手段の溝が形成されている面から出射される光を受けるよう配置された撮像手段と、
可動な状態で、前記接触手段の端部を複数の位置で保持する保持手段と、
を含み、
前記接触手段の２枚の透明シートが可撓性を持ち、該接触手段に皮膚を接触させると、該皮膚を接触させる力と該皮膚の丸みとに応じて、該皮膚に接触したまま前記接触手段が撓み、
前記接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、前記撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、
屈折した前記光を撮像装置が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取する、
皮膚模様画像採取装置。
【請求項２】
前記接触手段の、前記保持手段が保持する複数の位置の近傍の部分が、それぞれ独立して撓み、
前記接触手段は、少なくとも該接触手段の中央部分ではつながっている
ことを特徴とする請求項１に記載の皮膚模様画像採取装置。
【請求項３】
前記撮影手段と正対しない部分における、皮膚の凹凸による像を、前記撮像手段の方向に反射する反射手段
を含む請求項１又は２に記載の皮膚模様画像採取装置。
【請求項４】
前記撮像手段が、
前記接触手段と、前記反射手段により反射された前記接触手段の像とを同時に撮影する
請求項３に記載の皮膚模様画像採取装置。
【請求項５】
複数の前記撮像手段が、前記接触手段の異なる場所を、該場所の略法線方向から撮影する
請求項１又は２に記載の皮膚模様画像採取装置。
【請求項６】
前記撮像手段が、前記接触手段の複数の異なる場所を、該場所の略法線方向から撮影するように、前記撮像手段を動かす移動手段
を含む請求項１又は２に記載の皮膚模様画像採取装置。
【請求項７】
一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう重ねた接触手段と、
前記接触手段の溝が形成されている面から出射される光を受けるよう配置された撮像手段と、
可動な状態で、前記接触手段の端部を複数の位置で保持する保持手段と、
を含み、
前記接触手段の２枚の透明シートが可撓性を持ち、該接触手段に皮膚を接触させると、該皮膚を接触させる力と該皮膚の丸みとに応じて、該皮膚に接触したまま前記接触手段が撓み、
前記接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、前記撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、
屈折した前記光を撮像装置が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取する、
皮膚模様画像採取装置と、
前記皮膚模様画像採取装置を制御し、該皮膚模様画像採取装置が採取した皮膚模様画像を該皮膚模様画像採取装置から読み出す制御手段と、
前記制御手段が読み出した前記皮膚模様画像の補正を行う画像補正手段と、
前記皮膚模様画像から、照合のための特徴を抽出して特徴データを生成する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段が生成した特徴データに基づき、皮膚模様の照合を行う照合手段と
を含む皮膚模様照合装置と、
を含む皮膚模様照合システム。
【請求項８】
一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう重ねた接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、
保持手段により、可動な状態で、前記シートの端部を複数の位置で保持し、
前記シートが可撓性を持ち、該シートに皮膚を接触させると、該皮膚を接触させる力と該皮膚の丸みとに応じて、該皮膚に接触したまま前記接触手段が撓み、
屈折した前記光を前記撮像手段が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取する、
皮膚模様採取方法。
【請求項９】
前記シートの、前記保持手段が保持する複数の位置の近傍の部分が、それぞれ独立して撓み、
前記シートは、少なくとも該シートの中央部分ではつながっている
ことを特徴とする請求項８に記載の皮膚模様採取方法。
【請求項１０】
前記シートの、前記撮影手段と正対しない部分における、前記シートの略法線方向の像を、反射手段により、前記撮像手段の方向に反射させる
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の皮膚模様採取方法。
【請求項１１】
前記撮像手段により、
前記シートと、前記反射手段により反射された前記シートの像とを同時に撮影する
請求項１０に記載の皮膚模様採取方法。
【請求項１２】
複数の前記撮像手段により、前記シートの異なる場所を、該場所の略法線方向から撮影する
請求項８又は９に記載の皮膚模様採取方法。
【請求項１３】
移動手段により、前記撮像手段が、前記シートの異なる場所を、該場所の略法線方向から撮影するように、前記撮像手段を動かす
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の皮膚模様採取方法。
【請求項１４】
一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう向きで重ねた接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、
保持手段により、可動な状態で、前記シートの端部を複数の位置で保持し、
前記シートが可撓性を持ち、該シートに皮膚を接触させると、該皮膚を接触させる力と該皮膚の丸みとに応じて、該皮膚に接触したまま前記接触手段が撓み、
屈折した前記光を前記撮像手段が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取し、
採取した皮膚模様画像を皮膚模様画像採取装置によって読み取り、
読み取った前記皮膚模様画像を補正し、
前記皮膚模様画像から、照合のための特徴を抽出して特徴データを生成し、
生成した特徴データに基づき、皮膚模様の照合を行う照合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸のある皮膚表面の模様を画像として採取する皮膚模様画像採取装置及び採取方法、採取した皮膚模様を照合する皮膚模様照合システムに関し、特に指紋や掌紋など皮膚表面の縞状の模様を画像として採取する皮膚模様画像採取装置及び採取方法、採取した縞状の皮膚模様を照合する皮膚模様照合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的に皮膚表面の凹凸の模様を採取する装置には、三角柱型のプリズムを用いたものがある。皮膚表面の凹凸には、例えば指紋や掌紋がある。以下、プリズムを用いた指紋画像採取装置について述べる。
【０００３】
図２２はプリズムを用いた指紋画像採取装置の構成を示す図である。プリズム２の一つの面（上面とする）に対し、空気中における臨界角以上の角度で、他の面を介して光源３から光を照射する。照射した光が上面で全反射した先に画像センサ４を設置すると、画像センサ４は、プリズム２の更に別の面を介して、上面で全反射した光を受光する。プリズム２の上面に指１を接触させた場合、指紋の谷部ではプリズム２に指の皮膚の表面が接触しておらず、指紋の谷部に照射された光はプリズム２の上面で全反射する。一方、指紋の山部ではプリズム２に指の皮膚の表面が接触しているので、指紋の山部に照射された光は反射せずに接触部分で散乱される。従って、プリズム２の上面に指を接触させると、画像センサ４では、光が全反射する指紋の谷部が明るく、光が散乱する山部が暗い指紋画像が得られる。
【０００４】
また、特許文献１には、複数の同一形状のＶ字型の溝が形成されているフィルムすなわちプリズムシートを、前記のプリズムの代わりに使用した身体的特徴入力装置の例が記載されている。特許文献１における身体的特徴とは、指紋、掌紋、掌型及び足形等である。
【０００５】
図２３は、本文献の身体特徴入力装置の構成を表す図である。
【０００６】
本身体特徴入力装置は、図２２に示す前記の指紋画像採取装置のプリズム２をプリズムシート５で置き換えたものである。プリズムシート５の平坦な面（上面とする）に対し、空気中における臨界角以上の角度で、Ｖ字型の溝が形成されている面を介して、光源３から光を照射する。照射した光が上面で全反射した先に画像センサ４を設置すると、画像センサ４は、上面で全反射した光を受光する。プリズムシート５の上面に指１を接触させた場合、指紋の谷部ではプリズムシート５に指の皮膚の表面が接触しておらず、指紋の谷部に照射された光はプリズムシート５の上面で全反射する。一方、指紋の山部ではプリズムシート５に指の皮膚の表面が接触しているので、指紋の山部に照射された光は反射せずに接触部分で散乱される。従って、プリズムシート５の上面に指を接触させると、画像センサ４では、光が全反射する指紋の谷部が明るく、光が散乱する山部が暗い指紋画像が得られる。
【０００７】
一方、特許文献１には、指紋画像採取装置が、反射光ではなく、フィルムと指との接触面の散乱光によって指紋画像を得るように構成することが示唆されている。散乱光によって指紋画像を得る場合、指がフィルムに接触している部分をセンサ４により撮影して、フィルムと指の接触面の散乱光と、フィルムに接触していない指の皮膚の散乱光がフィルムを透過した光との強さの差による模様が指紋画像として得る。（指の皮膚の凸部で、フィルムに接触する部分、及び指紋画像で該部分に対応する部分は隆線と呼ばれる。また、指の皮膚の凹部で、フィルムに接触しない部分、及び指紋画像で該部分に対応する部分は谷線と呼ばれる。）この場合、センサ４の位置は、プリズムシートの上面で全反射した照明光を観測できる位置に限られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２５６８３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プリズムを用いた指紋画像採取装置は、厚みのある三角柱型のプリズムを用いるので、装置のサイズが大きくなると言う問題があった。
【００１０】
一方、特許文献１に記載の身体特徴入力装置では、厚みのある三角柱型のプリズムを用いるために装置のサイズが大きくなるという問題は解決されている。しかし、前記の指紋画像採取装置と同様に、指紋画像を撮影できる角度が、センサ面に照射した光が全反射する場合の反射光を撮影できる臨界角以上の角度に限られるという問題があった。
【００１１】
さらに、センサ面で全反射した光を観測できる方向とセンサ面の法線との間の角度は臨界角以上の角度であり大きくなるので、画像センサの光軸方向とセンサ面の法線方向とのなす角度は同様に大きくしなければならない。画像センサはセンサ面上の反射光と散乱光のコントラストとして現れる指紋を臨界角以上の角度で撮影するので、得られる指紋画像は、センサ面の法線方向から撮影したものと比較して、大きく変形したものとなる。従って、撮影した指紋画像の指紋がセンサ面の法線方向から見た指紋の形になるよう補正しようとすると、指紋の変形が大きいために誤差が大きくなるという問題があった。
【００１２】
また、特許文献１に記載の指紋画像採取装置で散乱光によって指紋画像を採取する方法が考えられる。この場合、センサ４を設置する位置を、フィルムの正面方向から撮影する位置に設定することにより、あるいは、反射光により指紋画像を採取する場合と同じ位置に設定することにより、指紋画像を得ることができる。しかし、フィルムの正面方向（フィルムの面の略法線方向）から見た、フィルムと指の接触面の散乱光の強さと、フィルムに接触していない谷線における指の皮膚の散乱光がフィルムを透過した光と強さとは、差が少ない。そのため、特許文献１の指紋画像採取装置で、フィルムの正面（フィルムの面の略法線方向）から撮影すると、コントラストが得られず、隆線がはっきりしないため、良好な指紋画像が得られないという問題があった。
【００１３】
ところで、フィルムの透過光の臨界角を超えた角度から撮影した場合は、臨界角を超えているためフィルムに接触していない谷線の指の皮膚における散乱光がフィルムを透過した光は観測されない。一方、フィルムに指の皮膚が接触している部分には、一般的に汗や皮脂が存在する。指の皮膚、汗や皮脂の屈折率は、空気の屈折率より、フィルムの屈折率に近い。そのため、センサ面に接触している隆線部の散乱光は、接触部における臨界角を超えない限り、谷線における臨界角を超えた位置においても観測される。従って、谷線における臨界角を超え、センサ面に接触している隆線部の臨界角を超えない場合、隆線がはっきりした指紋が得られる。
【００１４】
しかし、フィルムの法線となす角度が大きい方向から撮影するので、得られる指紋画像は、フィルムの略法線方向から撮影した画像と比較して大きく歪むと言う問題があった。また、この場合、得られた指紋画像を指紋画像をセンサ面の法線方向から見た形に補正しようとすると、歪みが大きいために誤差が生じるという問題があった。
【００１５】
さらに、前記指紋画像採取装置のセンサ面は平面状で堅い一方、指は柔らかいが立体的な形状をしているので、指紋画像採取の際センサ面に指を押しつけても、センサ面に接触させることができるのは指の表面の一部に限られる。そのため、センサ面に接触させることができる狭い範囲の指紋しか採取できないという問題があった。また、指が接触する面積を大きくしようとすると、指を強く押しつける必要があり、指紋の変形が大きくなると言う問題があった。
【００１６】
そこで、センサ面上に指を押しつけながら回転させ、複数枚の指紋画像を撮影して合成することで、広い範囲の指紋画像を採取することも行われてきた。しかし、センサ面に指を押しつけて回転させることで指の部位によりセンサ面に押しつけられる強さが異なるため、指の部位によりセンサ面に押しつけられた時の歪み方も異なる。そのため、複数枚の指紋画像を合成して１枚の指紋画像にする際、画像がうまくつながらないという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、コントラストが高く、歪みが小さい指紋画像を得ることができる皮膚模様画像採取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の皮膚模様画像採取装置は、一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう重ねた接触手段と、前記接触手段の溝が形成されている面から出射される光を受けるよう配置された撮像手段とを含み、前記接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、前記撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、屈折した前記光を撮像装置が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取する。
【００１９】
本発明の皮膚模様照合システムは、一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう重ねた接触手段と、前記接触手段の溝が形成されている面から出射される光を受けるよう配置された撮像手段とを含み、前記接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、前記撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、屈折した前記光を撮像装置が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取する、皮膚模様画像採取装置と、前記皮膚模様画像採取装置を制御し、該皮膚模様画像採取装置が採取した皮膚模様画像を該皮膚模様画像採取装置から読み出す制御手段と、前記制御手段が読み出した前記皮膚模様画像の補正を行う画像補正手段と、前記皮膚模様画像から、照合のための特徴を抽出して特徴データを生成する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段が生成した特徴データに基づき、皮膚模様の照合を行う照合手段とを含む皮膚模様照合装置と、を含む。
【００２０】
本発明の皮膚模様採取方法は、一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう重ねた接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、屈折した前記光を前記撮像手段が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取する。
【００２１】
本発明の照合方法は、一方の面が略平坦であり、他方の面に略同一形状で略単一方向の複数の溝が形成されている２枚の透明シートを含み、一方の透明シートの略平坦な面と他方の透明シートの前記溝が形成されている面とが向き合うよう向きで重ねた接触手段が、該接触手段の２枚の透明シートのうち、撮像手段から遠い方の透明シートの、溝が形成されている面から出射する光を、前記撮像手段に近い方の透明シートにより、該透明シートの略法線方向に屈折させ、屈折した前記光を前記撮像手段が撮影することで、前記撮像手段から遠い方の透明シートに接触させた皮膚の凹凸の模様を採取し、採取した皮膚模様画像を皮膚模様画像採取装置によって読み取り、読み取った前記皮膚模様画像を補正し、前記皮膚模様画像から、照合のための特徴を抽出して特徴データを生成し、生成した特徴データに基づき、皮膚模様の照合を行う。
【発明の効果】
【００２２】
本発明には、コントラストが高く、歪みが小さい指紋画像を得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による第１の実施形態に対応する皮膚模様画像採取装置の構成を表す正面図である。
【図２】プリズムシートの一例を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態の、皮膚模様画像を採取する際の配置を表す正面図である。
【図４】本発明による第２の実施形態に対応する指紋画像照合システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明による第２、第３、第４、第５、第６の実施形態の動作を表すフローチャートである。
【図６】本発明による第３の実施形態に対応する指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。
【図７】第３の実施形態における皮膚模様画像取得装置の構成を表す正面図である。
【図８】第３の実施形態における皮膚模様画像取得装置を表す斜視図である。
【図９】第３の実施形態における皮膚模様画像取得装置の、皮膚模様画像を採取する際の状態を表す正面図である。
【図１０】第３の実施形態における皮膚模様画像取得装置の、皮膚模様画像を採取する際の状態を表す斜視図である。
【図１１】本発明による第４の実施形態に対応する指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。
【図１２】第４の実施形態における皮膚模様画像取得装置の構成を表す正面図である。
【図１３】第４の実施形態における皮膚模様画像取得装置の状態を表す斜視図である。
【図１４】第４の実施形態で使用するシートの一例を表す平面図である。
【図１５】第４の実施形態における皮膚模様画像取得装置の、皮膚模様画像を採取する際のシートと指の状態を表す斜視図である。
【図１６】本発明による第５の実施形態に対応する指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。
【図１７】第５の実施形態における皮膚模様画像取得装置の構成を表す正面図である。
【図１８】第５の実施形態における皮膚模様画像取得装置の、皮膚模様画像を採取する際の状態を表す正面図である。
【図１９】本発明による第６の実施形態に対応する指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。
【図２０】第６の実施形態における皮膚模様画像取得装置の構成を表す正面図である。
【図２１】第６の実施形態における皮膚模様画像取得装置の、皮膚模様画像を採取する際の状態を表す正面図である。
【図２２】三角柱型のプリズムを用いた指紋採取装置の構成の一例を表す図である。
【図２３】プリズムシートを用いた指紋採取装置の構成の一例を表す図である。
【図２４】第１の実施形態における、谷線部分で全反射する光の光路の例を表す図である。
【図２５】第１の実施形態における、隆線部分での散乱光の光路の例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１の実施形態］
次に本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施形態に対応する皮膚模様画像採取装置の構成を示す正面図である。
【００２６】
図１を参照すると、本実施形態に係る皮膚模様画像採取装置１００は、指等の皮膚に接触する接触手段である２枚のシートのシート１１及びシート１２と、撮像手段２０とを含む。
【００２７】
シート１１及びシート１２は、一方の面は略平坦であり、他方の面に同一形状で直線状の多数の溝が、略平行に形成されている透明なシートである。このようなシートとしては、例えば、片側の面にＶ字型の多数の溝が、略平行に形成されているプリズムシートがある。プリズムシートには、ある範囲の角度の広がりを持つ入射光を、より狭い範囲の角度で出射する集光特性を持つものがある。そのようなプリズムシートは、例えば液晶表示装置で、液晶の正面方向から見た輝度を向上させるために、バックライトに用いられる。また、前記プリズムシートは、太陽電池セルの受光面上で集光効率を向上させるためにも用いられる。
【００２８】
プリズムシートを太陽電池セルの集光効率を向上させるために利用する例が、特許文献２に記載されている。また、バックライトに利用されるプリズムシートの例が特許文献３に記載されている。
［特許文献２］特開２００７−７３７７４号公報
［特許文献３］特開２００９−２６６７９２号公報
図２は本発明の第１の実施形態に使用するプリズムシートの例を表す斜視図である。図２では、プリズムシートの溝が形成されている面が上になるように記載している。
【００２９】
図２に示す前記プリズムシートは、プリズムシートの法線となす角度が大きい方向から、プリズムシートの溝が無い方の面に入射して該プリズムシートを透過する光を、該プリズムシートの法線方向すなわち厚み方向に、より近い角度になるよう屈折させる効果がある。プリズムシートがこのような効果を持つためには、空気より屈折率が高く、光を透過する材質で作られていればよい。以下、シートの前記溝が形成されている方の面をプリズム面、前記溝が形成されていない平坦な面を平坦面と呼ぶことにする。また、以下の記載において、シートの法線は、シートの平坦面の法線を指すものとする。
【００３０】
以下、シート１１及びシート１２である前記透明なシートがプリズムシートである例を記載する。ただし、該シートの法線方向と大きな角度をなす方向から該シートに入射して該シートを透過する光線を、該シートの法線方向により近い角度に屈折させて出射させる効果があるシートであれば、シートに形成されている溝の形状は問わない。また、シートがプリズムシートである場合であっても、該シートの法線方向と大きな角度をなす方向から該シートに入射して該シートを透過する光線を、シートの法線方向により近い角度に屈折させて出射させる効果があるプリズムシートであれば、Ｖ字型の溝の形状は問わない。
【００３１】
図１に示すように、互いに接するように重ねたシート１１及びシート１２の一方の側に、シート１１及びシート１２に向けて撮像手段２０が設置されている。シート１１及びシート１２は、双方のシートのプリズム面が、ともに撮像手段２０側に向くよう重ねる。シート１１及びシート１２は、互いに接触していても、接触していなくてもよく、また、部分的に接触していてもよい。図１以下の図面では、シートが２枚重ねであることを分かりやすくするため、２枚のシートを少し離した形で記載する。
【００３２】
撮像手段２０は、例えば、画像を得ることができるＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等のセンサや、該センサを備えたカメラである。撮像手段２０は、重ねられたシート１１及びシート１２を、双方のシートのプリズム面側から撮影する。
【００３３】
詳細は後述するが、反射光により皮膚模様画像を得る場合、図示しない照明を、シート１２のプリズム面側で、シート１１の平坦面で全反射した光が撮像手段２０に入射する位置に設置する。また、散乱光により皮膚模様画像を得る場合、図示しない照明をシート１１の平坦面側のいずれかの位置に設置してもよいし、特別な照明は設置しなくてもよい。散乱光により皮膚模様画像を得る場合、照明を設置した場合は照明からの光が指や掌等を通過して皮膚の表面で散乱する。特別な照明を設置しない場合は、環境光が指や掌等を通過して皮膚の表面で散乱する。散乱光により指紋画像を得る場合は、シートに接する側の皮膚の表面における散乱光が撮像手段２０に入射するようにする。
【００３４】
次に、本実施形態の皮膚模様画像採取装置１００の動作について図面を参照して詳細に説明する。以下、皮膚模様画像を採取する身体の部位が指であるとして説明を行う。しかし、例えば掌や足裏など、皮膚表面に凹凸があり模様を採取できる部位であれば、皮膚模様画像を採取する身体の部位は指に限らない。皮膚模様画像を採取する身体の部位が指である場合、皮膚模様画像は指紋画像である。
【００３５】
図３は、本実施形態の、皮膚模様画像を採取する際の状態を表す図である。模様を採取する指１の皮膚は、シート１１の平坦面に接触している。撮像手段２０は、シート１２から出射する光を像として撮影し、皮膚模様画像として出力する。
【００３６】
皮膚模様画像採取の際、重ねたシート１１及びシート１２の平坦面に、指や掌と言った皮膚表面に凹凸がある部位が接触すると、皮膚の凸部が平坦面に接触する。一方、皮膚の凹部は平坦面に接触しないので、凹部に対応する、凸部が接触する部位の間の平坦面は空気に接する。
【００３７】
撮像手段２０は、皮膚が平坦面に接している凸部と、空気が接している凹部との明るさの差を、皮膚の模様として撮影する。
【００３８】
前述のように、特許文献１には、指を接触させる部分に１枚のプリズムシートのみを使用した身体的特徴入力装置が記載されている。特許文献１に記載の身体的特徴入力装置で反射光によって指紋画像を得る場合、プリズムシートのプリズム面側に設置された光源からの光が、プリズムシートの空気が接する平坦面で全反射し、撮影装置に入射するような構成とする。この場合の配置で皮膚模様画像を撮影すると、皮膚が接しない平坦面の領域で光源からの光が全反射した光と、皮膚の凸部が接する平坦面の領域において光源からの光が皮膚の凸部で散乱した散乱光の強さの差が指紋の模様になるので、コントラストのはっきりした指紋画像が得られる。
【００３９】
一方、散乱光によって指紋画像を得る場合、光源、プリズムシート、及び撮影装置を、プリズムシートで全反射した光源からの光が撮影装置に到達しないような配置にして、皮膚模様画像を撮影する。この場合、皮膚の凸部の散乱光と、皮膚の凹部の散乱光がプリズムシートを透過した光との強さの差が、指紋として現れる。特許文献１に記載の身体的特徴入力装置で散乱光によって指紋画像を得る場合、画像センサは、皮膚の凸部の散乱光及び皮膚の凹部の散乱光の少なくともいずれか一方が届く角度から撮影すればよい。
【００４０】
プリズムシートの法線となす角度が臨界角より小さい方向から見た場合、皮膚模様画像の歪みは小さい。しかし、皮膚の凸部の散乱光の強さと、皮膚の凹部の散乱光がプリズムシートを透過した光の強さとの差は小さいので、得られる皮膚模様画像のコントラストは小さくなる。
【００４１】
一方、プリズムシートのプリズム面から入射した光がプリズムシートの平坦面で全反射する臨界角以上の角度から見た場合、臨界角を超えているため、皮膚の凹部からの散乱光がプリズムシートを透過した光は届かないので、反射光が無い限り該皮膚の凹部に対応する平坦面からの光は届かない。
【００４２】
ところで、指の凸部がプリズムシートに接する部分には、プリズムシートには皮膚表面あるいは汗や皮脂が付着している。皮膚、汗や皮脂の屈折率は空気より大きいので、皮膚の凸部に対応する部分の臨界角は、皮膚の凹部に対応する部分における臨界角より大きくなる。（なお、プリズムシートの屈折率が皮膚、汗や皮脂の屈折率より小さい場合、臨界角は存在しない。）
従って、皮膚の凹部に対応する部分における臨界角以上の角度から見た場合でも、該角度が皮膚の凸部が接触している部分の臨界角を超えていない限り、皮膚の凸部の散乱光は届く。よって、前記皮膚の凹部に対応する部分における臨界角以上の角度から撮影した場合、コントラストの高い皮膚模様画像が得られる。
【００４３】
上述した特許文献１に記載の身体特徴入力装置のように、プリズムシートが１枚の場合、プリズムシートの皮膚が接触していない部分の臨界角以上の角度から撮影すれば、反射光及び透過光のどちらによっても、コントラストの高い皮膚模様画像を得られた。
【００４４】
本実施形態の皮膚模様画像採取装置１００は、引用文献１の身体特徴入力装置のプリズムシートに、もう１枚のプリズムシートを重ねたものに相当する。前述のように、プリズムシートには該プリズムシートの法線となす角の大きい方向の光線を、屈折により該法線の方向に近づける作用がある。図２４及び図２５に、屈折により前記法線の方向に近づく光の光路の模式図を示す。
【００４５】
図２４は、本実施形態において、谷線部分で全反射する光の光路の例を表す図である。
【００４６】
図２４に示すように、シート１１の平坦面が空気と接する谷線部分に臨界角以上の角度で入射した光は、シート１１の平坦面で全反射する。全反射した光は、シート１２により、シート１１及びシート１２の法線方向に近い角度に屈折する。
【００４７】
従って、シート１１の全反射した光が到達するシート１１及びシート１２の略法線方向から、指を接触させたシート１１及びシート１２を撮影することで、反射光によるコントラストの高い指紋画像を得ることができる。
【００４８】
図２５は、本実施形態において、隆線部分での散乱光の光路の例を表す図である。
【００４９】
図２５に示すように、シート１１の平坦面に皮膚の表面が接する隆線部分では、シート１１のプリズム面から入射し指の皮膚内で散乱された光又は指の上部に当たり指内を透過した散乱光が放射される。前述のプリズムシートと同様、指がシート１１に接する部分には、シート１１には皮膚表面あるいは汗や皮脂が付着している。皮膚、汗や皮脂の屈折率は空気より大きいので、隆線部分の臨界角は谷線部分における臨界角より大きくなる。ただし、シート１１の屈折率が皮膚、汗や皮脂の屈折率より小さい場合、臨界角は存在しない。いずれにしても、隆線部分の散乱光で、谷線部分の臨界角より大きい角度でシート１１の平坦面から出射する光が存在する。
【００５０】
一方、指の谷線部分から放射される散乱光は、指の皮膚とシートとの間の空気を介してシート１１の平坦面に入射し、谷線部分における臨界角以下の角度で出射する。シート１１の平坦面の谷線部分から、谷線部分における臨界角以上の角度で出射する、皮膚の谷線部分からの散乱光は存在しない。
【００５１】
よって、シート１１の谷線部分における臨界角以上で隆線部分における臨界角未満の角度で、シート１１の平坦面の隆線部分から出射する光を撮影することで、コントラストの高い皮膚模様画像を得ることができる。
【００５２】
図２５に記載の矢印付きの線は、谷線部分の臨界角より大きい角度で出射する光の光路の例である。図２５に示す例のように、シート１１から出射し、大きい角度でシート１２に入射する光は、屈折により、入射角よりシート１２の法線方向に近い角度で出射する。シート１１の谷線部分における臨界角以上で隆線部分における臨界角未満の角度で、シート１１の平坦面の隆線部分から出射する光は、シート１２の作用により、屈折してシート１２の法線方向に近い角度でシート１２のプリズム面から出射する。従って、シート１１及びシート１２の略法線方向から撮像手段２０でシート１１及びシート１２を撮影することで、コントラストの高い皮膚模様画像を得ることができる。
【００５３】
よって、本実施形態のようにプリズムシートを２枚重ねた場合、平坦面に皮膚が接触しているプリズムシートを、該プリズムシートの略法線方向から撮影することで、コントラストの高い皮膚模様画像を得ることができる。また、プリズムシートの略法線方向から撮影するので、得られる皮膚模様画像の歪みも少なくなる。
【００５４】
以上のように、本実施形態には、コントラストが高く、歪みが小さい皮膚模様画像を得られるという効果がある。
【００５５】
その理由は、重ねた２枚のプリズムシートを構成に持つからである。重ねた２枚のプリズムシートを構成に持つことで、前述のようにコントラストの高い皮膚模様画像を、プリズムシートの略法線方向から撮影することが可能になる。プリズムシート略法線方向から撮影することで、１枚のプリズムシートにプリズム面側から入射する照明光が、該プリズムシートの平坦面で全反射する角度から撮影した皮膚模様画像と比較して、歪みの少ない皮膚模様画像が得られる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５６】
図４は、本実施形態の指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。
【００５７】
図４を参照すると、本実施形態の指紋画像照合システムは、皮膚模様画像採取装置１００と、皮膚模様照合装置２００とを含む。
【００５８】
皮膚模様画像採取装置１００は、図１に示す第１の実施形態の皮膚模様画像採取装置１００と同じであるので、説明を省略する。
【００５９】
皮膚模様照合装置２００は、制御手段５０と、画像補正手段６０と、特徴抽出手段７０と、照合手段８０と、記憶手段９０とを含む。
【００６０】
制御手段５０は、皮膚模様画像採取装置１００を制御して皮膚模様画像を採取させ、皮膚模様画像採取装置１００が採取した皮膚模様画像を皮膚模様画像採取装置１００から読み出す。
【００６１】
画像補正手段６０は、制御手段５０から受け取った皮膚模様画像を、特徴抽出に適した画像になるように、画像処理により補正する。
【００６２】
特徴抽出手段７０は、画像補正手段６０から受け取った皮膚模様画像から、照合を行うための特徴を抽出する。
【００６３】
照合手段８０は、２つの特徴データが、同じ皮膚から採取した皮膚模様画像から抽出したものであるか否かを判断する照合を行う。
【００６４】
次に、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。
【００６５】
図５は本実施形態の指紋画像照合システムの動作の一例を表す図である。
【００６６】
まず、制御手段５０は、皮膚模様画像採取装置１００を制御して皮膚模様画像を採取させ、皮膚模様画像採取装置１００が採取した皮膚模様画像を皮膚模様画像採取装置１００から読み出す（ステップＡ１）。制御手段５０は、読み出した皮膚模様画像を画像補正手段６０に送る。読み出した皮膚模様画像を保存する場合、制御手段５０は、読み出した皮膚模様画像を記憶手段９０に格納する。制御手段５０が画像補正手段６０に送る皮膚模様画像あるいは記憶手段９０に格納する皮膚模様画像は、コンピュータ等で扱えるようデジタル化された画像データである。デジタル化は、皮膚模様画像採取装置１００が行ってもよく、制御手段５０が行ってもよい。
【００６７】
次に、画像補正手段６０は、制御手段５０から受け取った皮膚模様画像を、特徴抽出に適した画像になるように、画像処理により補正する（ステップＡ２）。画像補正手段６０が行う画像処理は、例えば、ノイズ除去や平滑化、コントラスト補正、歪みの補正等のような既存の画像処理である。また、画像補正手段６０は、皮膚模様画像を制御手段５０から受け取らずに、記憶手段９０に格納されている皮膚模様画像を記憶手段９０から読み出す構成にしてもよい。
【００６８】
画像補正手段６０は、補正を行った皮膚模様画像を特徴抽出手段に送る。皮膚模様画像を保存する場合、画像補正手段６０は、補正を行った皮膚模様画像を記憶手段９０に格納する。
【００６９】
次に、特徴抽出手段７０は、画像補正手段６０から受け取った皮膚模様画像から、照合を行うための特徴を抽出する（ステップＡ３）。特徴抽出手段７０は、既存の特徴抽出方法により特徴抽出を行う。また、特徴抽出を行う皮膚模様画像は、記憶手段９０から読み出す構成にしてもよい。
【００７０】
特徴抽出手段７０は、皮膚模様画像から抽出した特徴データを、照合手段８０に送る。また、特徴抽出手段７０は、必要に応じて、皮膚模様画像から抽出した特徴データを、記憶手段９０に格納する。
【００７１】
次に、照合手段８０は、既存の照合方法によって、特徴抽出手段７０から受け取った２つの特徴データが、同じ皮膚から採取した皮膚模様画像から抽出したものであるか否かを判断する照合を行う（ステップＡ４）。照合手段８０は、照合を行う２つの特徴データを、特徴抽出手段７０から受け取らずに、記憶手段９０から読み出してもよい。また、照合手段８０は、特徴抽出手段７０から受け取った特徴データと、記憶手段９０から読み出した特徴データの照合を行ってもよい。
【００７２】
照合手段８０が照合を行う２つの特徴データの組み合わせは、目的に応じて選択する。例えば、本人同定を行いたい場合、照合手段８０は、例えば、皮膚模様画像採取装置１００が採取し照合手段８０が特徴抽出を行った特徴データと、記憶手段９０に、同定を行いたい個人に結び付けられて格納されている特徴データとの照合を行う。個人識別を行いたい場合、照合手段８０は、例えば、皮膚模様画像採取装置１００が採取し照合手段８０が特徴抽出を行った特徴データと、記憶手段９０に格納されている全ての特徴データとの照合を行う。照合の結果、最も同じ皮膚から採取した皮膚模様画像から抽出したものらしい特徴データに関連付けられている個人を、前記の皮膚模様画像採取装置１００が採取し照合手段８０が特徴抽出を行った特徴データを採取した個人であるとする。照合手段８０は、記憶手段９０に格納されている特徴データ同士の照合を行ってもよく、また、他の組み合わせの特徴データの照合を行ってもよい。
【００７３】
以上のように、本実施形態には、コントラストが高く、歪みが小さい縞模様画像に基づき照合を行うために、照合精度が向上するという効果がある。
【００７４】
その理由は、皮膚模様画像採取装置１００が、重ねた２枚のプリズムシートを構成に持つからである。重ねた２枚のプリズムシートを構成に持つことで、前述のようにコントラストの高い皮膚模様画像を、プリズムシートの略法線方向から撮影することが可能になる。プリズムシート略法線方向から撮影することで、１枚のプリズムシートにプリズム面側から入射する照明光が、該プリズムシートの平坦面で全反射する角度から撮影した皮膚模様画像と比較して、歪みの少ない皮膚模様画像が得られる。
【００７５】
皮膚模様画像によって皮膚模様の照合を行うためには、撮影して得られた皮膚模様画像から、該皮膚模様画像の皮膚模様をプリズムシートの法線方向から見た皮膚模様画像を、画像処理により生成した後、生成した皮膚模様画像から特徴抽出を行う必要がある。プリズムシートの平坦面で全反射する角度から撮影した皮膚模様画像の場合、歪みが大きいために、画像処理により生成した、プリズムシートの法線方向から見た皮膚模様画像の誤差は、大きくなる。一方、プリズムシートの略法線方向から撮影した皮膚模様画像の場合、歪みが小さいため、該皮膚模様画像から生成した、プリズムシートの法線方向から見た皮膚模様画像の誤差は、小さくなる。誤差の小さい皮膚模様画像から特徴データを抽出することで、同じ皮膚から採取した皮膚模様画像から抽出した特徴データ同士の差異が減少し、照合精度を向上させることができる。
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００７６】
図６は、本実施形態の指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。以下、本実施形態と、第２の実施形態の相違点を中心に説明する。
【００７７】
図６を参照すると、本実施形態の指紋画像照合システムは、皮膚模様画像採取装置１０１と、皮膚模様照合装置２００とを含む。
【００７８】
本実施形態の皮膚模様照合装置２００の構成は、第２の実施形態に係る皮膚模様照合装置２００の構成と同じであるので、説明を省略する。
【００７９】
本実施形態と、第２の実施形態とを比較すると、皮膚模様画像採取装置１０１の構成が異なる。
【００８０】
図７は、本実施形態における皮膚模様画像採取装置１０１の構成を表す図である。以下、皮膚模様画像採取装置１０１と第１の実施形態における皮膚模様画像採取装置１００との相違点を中心に説明する。また、皮膚模様を採取する部位が指であり、採取した画像が指紋画像であるとして説明を行う。しかし、前述のように、皮膚に凹凸があり皮膚の模様を採取できる部位であれば、皮膚模様を採取する部位は指に限られない。
【００８１】
図７を参照すると、本実施形態における皮膚模様採取装置１０１は、２枚重ねのシート１３と、撮像手段２０と、シート１３を保持する保持手段３０と、反射手段４０とを含む。
【００８２】
シート１３は、第１の実施形態のシート１１及びシート１２を重ねたものと同じである。従って、シート１３の詳細な説明は省略する。シート１３の平坦面はシート１１の平坦面である。また、シート１３のプリズム面は、シート１２のプリズム面である。ただし、シート１３は可撓性を有するものとする。
【００８３】
保持手段３０は、シート１３の周囲を、シート１３が可動な形で保持する。可動な形で保持するとは、保持手段３０がシート１３の周囲を、シート１３が一定範囲で動くよう固定しないで支えることを意味する。シート１３の可動範囲は、シート１３が、後述のように撓んで指に接触するのに十分な範囲であればよい。シート１３及び保持手段３０のいずれか一方又は双方に、シート１３が保持手段３０から脱落しないような機構を設けることが好ましい。そのような機構としては、例えば、シート１３の端及び保持手段３０に突起を設け、該２つの突起によりシート１３の保持手段３０からの脱落を防止するものが考えられる。前記突起は、シート１３が変形するなどして動いた時に、シート１３に設けられた前記突起が保持手段３０に設けた突起に掛かり、シート１３の保持手段３０からの脱落を防止するようにするものである。保持手段３０が保持するのは、シート１３の相対する２辺であっても、いずれか３辺であっても、４辺であってもよい。また、保持手段３０がシート１３の角を保持するようにしてもよい。シート１３の形が四角形以外の場合でも同様である。その場合、保持手段３０はシート１３を５箇所以上で保持しても構わない。
【００８４】
シート１３に、例えばシート１３の法線方向に力を加えた場合、シート１３の周囲は固定されていないので、シート１３は周囲を固定してある場合より大きく撓む。従って、指等をシート１３に接触させて押した場合、シート１３は、例えば、シートが撓まない堅いものであったり、シートの周囲を固定して撓みにくくしてある場合より、広い範囲で指等の表面に接触する。
【００８５】
反射手段４０は、皮膚が接触するシート１３のうち、シート１３に力を加えた時に撓みのために撮像手段２０に写りにくい部分の模様を、反射させることで撮像手段２０に写るようにするものである。反射手段４０として、例えば、鏡を用いることができる。図７の例では、２箇所で画像を反射する構成になっているが、シート１３の撓み方により、３箇所以上で反射するように構成してもよい。また、反射手段４０を取り付ける位置は、変形時のシート１３の略法線方向の像を、撮像手段に向けて反射する位置にすればよい。変形時のシート１３の形状は、撓んだ場合のシート１３の典型的な変形を既存の手段で測定するなどして推定すればよい。
【００８６】
撮像手段２０は、シート１３と、反射手段４０とを同時に撮影する。反射手段４０を撮影することにより、シート１３に力を加えた時に撓みのために撮像手段２０に写りにくい部分の、シート１３の略法線方向から見た模様を、反射手段４０により反射した像を撮影する。
【００８７】
図８は本実施形態における皮膚模様採取装置の一例の、シート１３と、撮像手段２０と、保持手段３０と、反射手段４０の配置を、斜め上方から見たものを表す図である。
【００８８】
次に、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。
【００８９】
図９は、指１でシート１３を撓ませて指紋を撮影する場合の、反射手段４０による反射の例を表す正面図である。
【００９０】
図１０は、指１でシート１３を撓ませた状態の本実施形態を斜め上方から見たものを表す図である。本実施形態における皮膚模様採取装置は撮像手段２０を含むが、図１０の目的は指１とシート１３の撓みとの関係を示すことであるため、図１０には、撮像手段２０は記載していない。以下、図９に基づいて説明を行う。
【００９１】
図９を参照すると、指をシート１３に接触させ、図９の下方に力を加えると、シート１３は撓む。撓んだシート１３の中央付近は、撮像手段２０が直接撮影する。撓んだシート１３の端部分の法線と撮像手段２０の光軸のなす角が大きいので、該端部分を撮像手段２０が直接撮影した場合、該部分を、該部分の略法線方向から撮影した場合と比較して、歪みが大きくなる。
【００９２】
シート１３の歪みが大きい部分の指紋を、正面から見た指紋に補正する方法には、例えば、撮像手段２０で撮影した画像からシート１３の歪みを推定し、補正を行う方法がある。しかし、前記は支部分の歪みは大きいので、補正を行った画像の誤差は大きくなる。
【００９３】
一方、図９に示すように、シート１３の、撮像手段２０で直接撮影した場合に歪みが大きくなる部分を、反射手段４０によって反射し、該反射した像を撮像手段２０で撮影することで、歪みの少ない指紋画像を得ることができる。シート１３を直接撮影した指紋画像と、反射手段４０によって反射された像とによって１枚の指紋画像を生成するには、シート１３を直接撮影した部分と、反射手段４０を撮影した部分とを、既存の画像合成方法でつなぎ合わせればよい。例えば、シート１３と反射手段４０を同時に撮影し、該撮影した画像から、シート１３を直接撮影した部分と反射手段４０を撮影した部分とをそれぞれ切り出してつなぎ合わせることで、一度の撮影で歪みの少ない指紋画像を得ることができる。このような指紋画像の合成やつなぎ合わせは、図６に示す皮膚模様照合装置２００の画像補正手段６０で行えばよい。
【００９４】
本実施形態の指紋画像照合システム全体の動作は、図５に示す第２の実施形態紋画像照合システム全体の動作と同じであるので、説明を省略する。
【００９５】
以上のように、本実施形態には、第２の実施形態の効果に加えて、指の広い範囲の指紋を採取して照合を行うことで、照合精度が向上するという顕著な効果がある。
【００９６】
その理由は、保持手段３０が可撓性のあるシート１３を可動な形で保持する構成を持つことにより、シート１３が撓まない場合や撓みにくい場合より広い範囲で、指がシート１３に接触するからである。採取する指紋の範囲が狭い場合、該範囲に含まれる特徴が少ないため、照合精度が低下する。また、採取する指紋の範囲が狭い場合、照合を行う２つの指紋に、共通領域が無いか、あるいは少ない場合がある。この場合、同一指の指紋であっても異なる指であると判定される場合が多くなる。一方、採取される指紋の範囲が広い場合は、照合を行う２つの指紋画像の共通領域が広くなり、さらに、抽出される指紋の特徴が増加するので、照合の精度が向上する。また、指ではなく、掌など曲面を有する皮膚表面の模様を採取する際も同様な効果がある。
【００９７】
また、本実施形態には、指の変形による歪みの少ない指紋を採取して照合を行うことで照合の精度が向上するという顕著な効果がある。
【００９８】
その理由は、保持手段３０が可撓性のあるシート１３を可動な形で保持する構成を持つことにより、指紋採取の際指紋を採取する指をシート１３に接触させてシート１３に力を加えると、シート１３は弱い力でも指の形に近い曲面になるよう撓むからである。一般的な指紋センサである平面上で変形しないセンサで指紋を採取する場合は、立体である指を平面である指紋センサに押しつけることによる変形が発生する。また、できるだけ広い範囲の指紋を採取しようとした場合、指をセンサに強く押しつける必要があるので、指の変形は大きくなる。また、指は同じ形に変形するわけではなく、力のかけ方によって変形の仕方が異なるので、指紋の変形は指紋画像毎にばらつく。従って、前記一般的な指紋センサで採取される指紋画像の場合、指の変形による指紋の変形のばらつきが大きくなる。一方、本実施形態の皮膚模様画像採取装置では、強い力でシート１３に指を押しつける必要が無く、また、シート１３が撓んで曲面状になる。従って、本実施形態の皮膚模様画像採取装置では、前記平面センサで指紋を採取する場合に発生する指の大きな変形は発生しない。よって、指の変形による変形の少ない指紋画像を採取することができる。指紋採取時の指の変形が少ない場合、同一指の指紋画像であれば、採取した指紋画像の差異が小さくなるので、照合精度が向上する。
【００９９】
さらに、本実施形態には、シート１３が曲面であっても、採取した指紋画像をセンサの正面から見た画像に補正する際の誤差が小さくなるので、照合精度が向上するという効果がある。
【０１００】
その理由は、本実施形態は、シート１３の像を反射させる反射手段４０と、シート１３と反射手段４０の像を撮影する撮影手段２０を構成に持つからである。シート１３の、撮像手段２０が直接撮影した場合にシート１３の法線と撮像手段２０の光軸のなす角が大きくなる部分を、反射手段４０により反射させてから撮像手段２０で撮影することにより、該部分の略法線方向からの像を取得することが可能になる。また、シート１３の、撮像手段２０が直接撮影した場合にシート１３の略法線方向となる部分は、撮像手段２０が直接撮影することで、該部分の略法線方向からの像を取得する。よって、反射手段４０を構成に持つことで、シート１３が曲面であっても、シート１３の全ての部分で、シート１３の略法線方向からの像を取得することができる。従って、採取した指紋画像をセンサの正面から見た画像に補正する際の誤差を小さくすることができるので、該指紋画像を使用した照合の照合精度が向上する。
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【０１０１】
図１１は、本実施形態の指紋画像照合システムの構成を表す図である。以下、本実施形態と、第２の実施形態の相違点を中心に説明する。
【０１０２】
図１１を参照すると、本実施形態の指紋画像照合システムは、皮膚模様画像採取装置１０２と、皮膚模様照合装置２００とを含む。
【０１０３】
本実施形態における皮膚模様照合装置２００の構成は、第２の実施形態における皮膚模様照合装置２００の構成と同じであるので、説明を省略する。
【０１０４】
本実施形態と、第２及び第３の実施形態とを比較すると、皮膚模様画像採取装置１０２の構成が異なる。
【０１０５】
図１２は、本実施形態における皮膚模様画像採取装置１０２の構成を表す正面図である。以下、本実施形態における皮膚模様画像採取装置１０２と第３の実施形態における皮膚模様画像採取装置１０１との相違点を中心に説明する。
【０１０６】
図１２を参照すると、本実施形態は、切れ込みの入った２枚重ねのシート１４と、撮像手段２０と、シート１４を保持する保持手段３１と、反射手段４０とを含む。
【０１０７】
撮像手段２０と、反射手段４０は、第３の実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
シート１４は、シート１３に切り込みを入れて撓みやすくしたものである。
【０１０９】
図１４はシート１４の一例を表す平面図である。シート１４は、図１４に示すシート１４の上辺付近の部分１４２で、縦方向の曲率が大きくなるように撓む。また、シート１４の左辺付近の部分１４１及び右辺付近の部分１４３で、横方向の曲率が大きくなるように撓む。シート１４は、上辺付近の部分と、左辺付近の部分で、前記のように撓むものであれば、図１４に示す形状のものでなくてもよい。
【０１１０】
図１３は、斜め上方から見た、皮膚模様画像採取装置１０２の一例であり、シート１４、撮像手段２０、保持手段３０、反射手段４０の配置関係を示す図である。
【０１１１】
図１３に示す保持手段３１は、３箇所でシート１４を保持する保持手段の一例である。保持手段３１の図１３の形状に限られるものではない。保持手段３１は、シート１４が前記のように撓むようにシート１４を保持するものであれば、保持手段３１の形状や保持手段３１がシート１４を保持する場所の数は問わない。
【０１１２】
図１４に示すシート１４の例では、保持手段３１は、シート１４の左辺付近の部分１４１、上辺付近の部分１４２、右辺付近の部分１４３の部分を、可動な形で保持する。
【０１１３】
次に本実施形態の皮膚模様画像採取装置１０２の動作について説明する。
【０１１４】
図１５は、本実施形態で指紋の撮影を行う場合の、シート１４の変形を示す例である。シート１４の形をわかりやすく表すため、図１５には、撮像手段２０、保持手段３１、及び反射手段４０を記載していない。
【０１１５】
図１５を参照すると、指でシート１４を押すと、左辺付近の部分１４１及び右辺付近の部分１４３の部分で、シート１４は指に巻き付く方向に撓み、指の横側に接触する。一方、上辺付近の部分１４２の部分では、シート１４は指の先端付近に接触するよう撓む。
【０１１６】
本実施形態の指紋画像照合システム全体の動作は、図５に示す第２の実施形態紋画像照合システム全体の動作と同じであるので、説明を省略する。
【０１１７】
以上のように、本実施形態には、第３の実施形態の効果に加えて、より広い範囲の指の先端部分の指紋を採取できるので、照合精度が向上するという効果がある。
【０１１８】
その理由は、シート１４の上部と、シート１４の左右の端部分で、撓みやすい方向が異なる構成を持つからである。そのため、図１５のように、指の横部分の皮膚が広い範囲でシート１４に接触するのと同時に、指の先端部分の皮膚が広い範囲でシート１４に接触する。よって、本実施形態では、より広い範囲の指紋画像を採取することができ、照合を行う２つの指紋画像の共通領域が広くなり、さらに、抽出される指紋の特徴が増加するので、照合精度が向上する。
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１１９】
図１６は、本実施形態の指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。以下、本実施形態と、第２の実施形態の相違点を中心に説明する。
【０１２０】
図１６を参照すると、本実施形態の指紋画像照合システムは、皮膚模様画像採取装置１０３と、皮膚模様照合装置２００とを含む。
【０１２１】
本実施形態の皮膚模様照合装置２００の構成は、第３の実施形態に係る皮膚模様照合装置２００の構成と同じであるので、説明を省略する。
【０１２２】
本実施形態と、第３の実施形態とを比較すると、皮膚模様画像採取装置１０３の構成が異なる。
【０１２３】
図１７は、本実施形態における皮膚模様画像採取装置１０３の構成を表す正面図である。以下、本実施形態における皮膚模様画像採取装置１０３と第３の実施形態における皮膚模様画像採取装置１０１との相違点を中心に説明する。
【０１２４】
図１７を参照すると、皮膚模様画像採取装置１０３は、シート１３と、撮像手段２１と、シート１３を保持する保持手段３０とを含む。以下、本実施形態と第３の実施形態との差を中心に説明する。シート１３及び保持手段３０は、それぞれ、第４の実施形態におけるシート１４及び保持手段３１に置き換えてもよい。その場合は、以下の説明は本実施形態と第４の実施形態との差を中心にしたものとなる。
【０１２５】
シート１３、保持手段３０は、第３の実施形態と同じであるので説明を省略する。
【０１２６】
撮像手段２１は、複数の方向からシート１３を撮影する複数の撮像手段を含む。撮像手段２１は、第３の実施形態において、シート１３の、撮像手段２０が撮影していた部分と、反射手段４０が反射した像を撮像手段２０が撮影していた部分を、それぞれ複数の撮像手段で直接撮影する。
【０１２７】
次に本実施形態の皮膚模様画像採取装置１０３の動作について図面を参照して説明する。
【０１２８】
図１８は、指紋を採取する際の本実施形態における皮膚模様画像採取装置の構成を表す正面図である。
【０１２９】
図１８を参照すると、撮像手段２１のそれぞれの撮像手段は、指が接触することで撓んだシート１３を、それぞれ異なる方方向から撮影する。撮像手段２１のそれぞれの撮像手段は、できるだけ、撓んだシート１３の法線方向からシート１３を撮影できるよう設置する。撮像手段２１のそれぞれの撮像手段を設置する位置は、あらかじめ、撓んだ場合のシート１３の典型的な変形を測定して求めた、該変形時のシート１３を略法線方向から撮影できる位置から選択して決めておけばよい。
【０１３０】
撮像手段２１が含む複数の撮像手段で撮影したそれぞれの指紋画像は、既存の任意の画像合成方法で合成すればよい。
【０１３１】
本実施形態の指紋画像照合システム全体の動作は、図５に示す第２の実施形態の紋画像照合システム全体の動作と同じであるので、説明を省略する。
【０１３２】
以上のように、本実施形態には、第２の実施形態の効果に加えて、第３の実施形態と同様、指の変形による歪みの少ない指紋画像を採取して照合を行うことで、照合の精度が向上するという顕著な効果がある。
【０１３３】
その理由は、保持手段３０が可撓性のあるシート１３を可動な形で保持する構成を持つからである。シート１３が可撓性を持ち撓むことで、指の変形が少なくなる。指の変形が少なくなると、得られる指紋画像では、指の変形による画像毎の指紋の差異も小さくなる。従って、本実施形態では、照合精度が向上する。
【０１３４】
本実施形態には、さらに、シート１３が曲面であっても、採取した指紋画像をセンサの正面から見た画像に補正する際の誤差を小さくすることができるので、照合精度が向上するという効果がある。また、本実施形態には、指の広い範囲の指紋を採取して照合を行うことで照合の精度が向上するという顕著な効果がある。
【０１３５】
その理由は、撮像手段２１の複数の撮像手段が、それぞれシート１３の異なる部分の略法線方向から、シート１３を撮影する構成を持つからである。略法線方向から撮影した複数の画像を合成することで、法線方向となす角の大きい方向から撮影した画像を略法線方向から撮影した画像に変換する際の誤差を小さくすることができる。本実施形態では、誤差の少ない指紋画像をもとに照合を行うので、照合の対象となる指紋画像同士の差異が少なくなり、照合精度が向上する。また、複数の撮像手段により、撓んだシート１３の異なる部位を撮影することで、広い範囲の指紋画像を得ることができる。
［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０１３６】
図１９は、本実施形態の指紋画像照合システムの構成を表すブロック図である。以下、本実施形態と、第２の実施形態の相違点を中心に説明する。
【０１３７】
図１９を参照すると、本実施形態の指紋画像照合システムは、皮膚模様画像採取装置１０４と、皮膚模様照合装置２００とを含む。
【０１３８】
本実施形態における皮膚模様照合装置２００の構成は、第３の実施形態に係る皮膚模様照合装置２００の構成と同じであるので、説明を省略する。
【０１３９】
本実施形態と、第３の実施形態とを比較すると、皮膚模様画像採取装置１０４の構成が異なる。
【０１４０】
図２０は、本実施形態における皮膚模様画像採取装置１０４の構成の一例を表す図である。
【０１４１】
図２０を参照すると、皮膚模様画像採取装置１０４は、シート１３と、撮像手段２２と、シート１３を保持する保持手段３０と、撮像手段が移動するための移動手段２２１とを含む。以下、本実施形態の皮膚模様画像採取装置１０４と第３の実施形態の皮膚模様画像採取装置１０１との相違点を中心に説明する。シート１３及び保持手段３０は、第４の実施形態におけるシート１４及び保持手段３１に置き換えてもよい。その場合は、以下の説明は本実施形態と第４の実施形態との差を中心にしたものとなる。
【０１４２】
シート１３及び保持手段３０は第３の実施形態と同じであるので、説明を省略する。
【０１４３】
撮像手段２２は、移動手段２２１によって、移動しながらシート１３を様々な角度で撮影することが可能な撮像手段である。
【０１４４】
移動手段２２１は、撮像手段２２が移動するためのものである。移動手段２２１は、例えばレールである。
【０１４５】
次に、本実施形態の皮膚模様撮影装置１０４の動作について図面を参照して説明する。
【０１４６】
図２１は本実施形態における皮膚模様撮影装置で指紋画像を撮影する場合の構成の一例を表す正面図である。
【０１４７】
図２１を参照すると、皮膚模様撮影装置１０４の撮像手段２２は、移動手段２２１上を移動する。撮像手段２２は移動手段２２１上を移動しながら、様々な角度からシート１３を撮影する。図２１ではレールである移動手段２２１上を撮像手段２２が移動する場合の例を記載しているが、移動の方法はレールに限られない。また、移動の方向は一方向でなく、例えば直交する２方向でも、あるいは多方向でもよい。また、例えばロボットアーム等で撮像手段２２を移動させてもよい。
【０１４８】
ただし、いずれの場合でも、撮像手段２２は、異なる複数の位置から、シート１３の略法線方向からシート１３を撮影するよう移動できるものとする。撮像手段２２は、曲面上に撓んだシート１３の部分で、ある位置から撮影した場合に法線方向と撮像手段の光軸の方向とのなす角が大きくなる部分を、該部分を略法線方向から撮影できる場所に移動して、該部分を撮影するよう移動可能である。
【０１４９】
移動手段２２１によって移動する撮像手段２２の制御は、皮膚模様照合装置の制御手段５０が行えばよい。
【０１５０】
図２１のように、指がシート１３に接触して力を加えることで、シート１３は撓んでいる。撮像手段２２は移動しながら、指が接触し撓んだ状態のシート１３の略法線方向から複数回撮影を行う。撮像手段２２が撮影を行う位置は、あらかじめ、撓んだ場合のシート１３の典型的な変形を測定して求めた、該変形時のシート１３を略法線方向から撮影できる位置から選択して決めておけばよい。
【０１５１】
得られた複数の指紋画像から１枚の指紋画像を合成する場合、既存の方法でつなぎ合わせて１枚の画像を生成すればよい。つなぎ合わせた画像の生成は、縞模様画像照合装置の画像補正手段が行えばよい。
【０１５２】
撮影は静止画を複数回撮影してもよいし、動画として撮影してもよい。また、撮像手段には、面センサではなく、短冊形やライン型のセンサを用いて、撮影した短冊形あるいはライン型の画像あるいは動画から、既存の方法で指紋画像を合成する方法を用いてもよい。
【０１５３】
本実施形態の指紋画像照合システム全体の動作は、図５に示す第２の実施形態紋画像照合システム全体の動作と同じであるので、説明を省略する。
【０１５４】
以上のように、本実施形態には、第２の実施形態の効果に加えて、第３の実施形態と同様、指の変形による歪みの少ない指紋画像を採取して照合を行うことで、照合の精度が向上するという顕著な効果がある。
【０１５５】
その理由は、保持手段３０が可撓性のあるシート１３を可動な形で保持する構成を持つからである。シート１３が可撓性を持ち撓むことで、指の変形が少なくなる。指の変形が少なくなると、得られる指紋画像では、指の変形による画像毎の指紋の差異も小さくなる。従って、本実施形態では、照合精度が向上する。
【０１５６】
さらに、本実施形態には、シート１３が曲面であっても、採取した指紋画像をセンサの正面から見た画像に補正する際の誤差を小さくするので、照合精度が向上するという効果がある。また、本実施形態には、指の広い範囲の指紋を採取して照合を行うことで照合の精度が向上するという顕著な効果がある。
【０１５７】
その理由は、撮像手段２２が移動することで、撮像手段２２が、シート１３の異なる複数の部分を、該部分の略法線方向から撮影する構成を有するからである。撮像手段２２がある位置からシート１３を撮影した場合に、法線方向と撮像手段の光軸の方向とのなす角が大きい部分があっても、撮像手段２２は、移動することで該部分の略法線方向から撮影することができる。そのため、撮影した画像から生成した、指紋をシートの法線方向から見た時の指紋画像の小さくなる。また、撮像手段２２を移動させて、撓んだシート１３の異なる部位を撮影することで、広い範囲の指紋画像を得ることができる。
【符号の説明】
【０１５８】
１    指
２    プリズム
３    光源
４    画像センサ
５    プリズムシート
１１、１２    シート
１３    ２枚重ねのシート
１４    切れ込みの入った２枚重ねのシート
２０、２１、２２    撮像手段
３０、３１    保持手段
４０    反射手段
５０    制御手段
６０    画像補正手段
７０    特徴抽出手段
８０    照合手段
９０    記憶手段
１００、１０１、１０２、１０３    皮膚模様画像採取装置
１４１    左辺付近の部分
１４２    上辺付近の部分
１４３    右辺付近の部分
２００    皮膚模様照合装置
２２１    移動手段
【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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