(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取得した指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ前記第１の副画像領域の各々に対して前記指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するステップと、
複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記テンプレートデータ内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出するステップと、
前記核領域が前記テンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定するステップと、
前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、前記テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により前記指紋画像データと予め準備された登録指紋画像データとの指紋照合処理を行うステップと、
前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、前記核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択するステップと、
を有し、
前記核領域を抽出するステップは、
前記テンプレートデータにおいて、前記第１の副画像領域を複数含んだ複数行又は複数列の複数の第２の副画像領域を選定し、選定した複数の前記第２の副画像領域の中から、前記第２の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第２の副画像領域内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する前記核領域の候補となる核領域候補領域を抽出するステップと、
抽出した前記核領域の候補から複数の第３の副画像領域を選定するステップと、を備え、
前記核領域の抽出は、選定した複数の前記第３の副画像領域の中から、前記第３の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第３の副画像領域内の分布を基に行うことを特徴とする指紋認証方法。
【請求項２】
前記核領域は、複数の前記第２の副画像領域の中で前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報が最も均等に含まれている領域であると認定して抽出することを特徴とする請求項１に記載の指紋認証方法。
【請求項３】
前記第２の副画像領域は、前記テンプレートデータにおいて各々が第１の副画像領域を同一数含んだ一定領域毎に選定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の指紋認証方法。
【請求項４】
前記一定領域は、前記テンプレートデータを格子状に区画して得られることを特徴とする請求項３に記載の指紋認証方法。
【請求項５】
前記一定領域は、前記テンプレートデータを複数行又は複数列に区画して得られることを特徴とする請求項３に記載の指紋認証方法。
【請求項６】
前記第３の副画像領域は、
前記第２の副画像領域が複数行にて選定された場合に、前記第２の副画像領域において複数列にて選定され、
前記第２の副画像領域が複数列にて選定された場合に、前記第２の副画像領域において複数行にて選定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項７】
前記第３の副画像領域は、前記第２の副画像領域において各々が第１の副画像領域を同一数含んだ一定領域毎に選定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項８】
前記核領域候補領域は、複数の前記第２の副画像領域の中で、前記第１の副画像領域の各々の底辺に対して垂直方向又はその近傍の方向成分情報を備えた前記第１の副画像領域が最も含まれる領域であると認定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項９】
前記核領域は、複数の前記第３の副画像領域の中で前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報が最も均等に含まれている領域であると認定して抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項１０】
前記第３の副画像領域は、前記第２の副画像領域において、前記第１の副画像領域を複数含み、かつ前記テンプレートデータにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複するようにして選定されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項１１】
前記指紋照合可能領域は、前記テンプレートデータの中心を含んで設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項１２】
前記再入力ガイダンスは、予め準備された複数の再入力ガイダンスの中から選択されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項１３】
前記第２の副画像領域は、前記テンプレートデータにおいて、前記第１の副画像領域を複数含み、かつ前記テンプレートデータにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複するようにして選定されることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項１４】
選択した前記再入力ガイダンスは、ユーザに対して提示するステップを備えていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の指紋認証方法。
【請求項１５】
指紋画像データが取得可能な指紋センサと、
登録指紋画像データが予め記憶された記憶部と、
前記指紋センサが取得した前記指紋画像データと前記登録指紋画像データとの指紋照合を行い、又はユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する指紋画像データ処理部と、
前記指紋照合の結果、又は前記再入力ガイダンスを出力する出力部と、
を有し、
前記指紋画像データ処理部は、
前記指紋センサが取得した前記指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ前記第１の副画像領域の各々に対して前記指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するテンプレートデータ生成部と、
複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記テンプレートデータ内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する核領域抽出部と、
前記核領域が前記テンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、前記テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により前記指紋画像データと前記登録指紋画像データとの指紋照合処理を行う指紋照合部と、
前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、前記核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部と、
を備え、
前記核領域抽出部は、
前記テンプレートデータにおいて、前記第１の副画像領域を複数含んだ複数行又は複数列の複数の第２の副画像領域を選定し、選定した複数の前記第２の副画像領域の中から、前記第２の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第２の副画像領域内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する前記核領域の候補となる核領域候補領域を抽出する核領域候補領域抽出部と、
抽出した前記核領域の候補から複数の第３の副画像領域を選定する第３の副画像領域選定部と、を備え、
前記核領域の抽出は、選定した複数の前記第３の副画像領域の中から、前記第３の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第３の副画像領域内の分布を基に行うことを特徴とする指紋認証システム。
【請求項１６】
前記指紋センサは、ラインセンサであることを特徴とする請求項１５に記載の指紋認証システム。
【請求項１７】
取得した指紋画像データと予め準備された登録指紋画像データとの指紋照合を行い、又はユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する指紋画像データ処理部を備え、
前記指紋画像データ処理部は、
取得した前記指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ前記第１の副画像領域の各々に対して前記指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するテンプレートデータ生成部と、
複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記テンプレートデータ内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する核領域抽出部と、
前記核領域が前記テンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、
前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、前記テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により前記指紋画像データと前記登録指紋画像データとの指紋照合処理を行う指紋照合部と、
前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、前記核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部と、を備え、
前記核領域抽出部は、
前記テンプレートデータにおいて、前記第１の副画像領域を複数含んだ複数行又は複数列の複数の第２の副画像領域を選定し、選定した複数の前記第２の副画像領域の中から、前記第２の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第２の副画像領域内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する前記核領域の候補となる核領域候補領域を抽出する核領域候補領域抽出部と、
抽出した前記核領域の候補から複数の第３の副画像領域を選定する第３の副画像領域選定部と、を備え、
前記核領域の抽出は、選定した複数の前記第３の副画像領域の中から、前記第３の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第３の副画像領域内の分布を基に行うことを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
前記登録指紋画像データが格納され、かつ前記指紋画像データ処理部と電気的に接続された記憶部を備えていることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記指紋画像データ処理部と電気的に接続され、かつ外部からの電気信号が入力可能な外部端子を備えていることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザに対して指紋の再入力ガイダンスを提示する手段を備えた指紋認証方法、指紋認証システム、及び半導体装置に関し、特に、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を用いた指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、指紋照合方法のひとつとして、特許文献１に開示されているスペクトル・データ比較が用いられている。スペクトル・データ比較は、ユーザが入力した指紋の指紋画像データを複数の副画像に分割し、かつ副画像の各々に対して、スペクトル・パラメータとして例えば方向成分を設定した後、該指紋画像データの各々の副画像に設定されたスペクトル・パラメータと予め登録された指紋画像データの副画像の各々に予め設定されたスペクトル・パラメータとが全体として類似するか否かによって行われる。
【０００３】
一方、特許文献２には、指紋照合処理を終えた後に、ユーザが入力した指紋の指紋画像データと予め登録された指紋画像データとの位置のズレ度合いを算出し、ズレ度合いが一定以上であった場合に、このズレ度合いの情報を基に、ユーザがどのように指紋を再入力すればよいかをサポートする再入力ガイダンスを選択してユーザに提示する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、ユーザが入力した指紋の指紋画像データに対して様々な演算処理を行って指紋画像データ中の指紋の渦中心を特定し、特定した指紋の渦中心の座標が指紋画像データ内の特定領域に存在するか否かによって指紋照合処理に移行するか否かを判断すること、及び指紋の渦中心の座標が指紋画像データ内の特定領域内に無い場合には、ユーザに対して指紋の再入力を提示することで無駄な指紋照合処理を発生させないようにすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５２９１５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２９６７１７号公報
【特許文献３】特開平９−１４７１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２においては、上述のように、指紋照合処理を終えた後に、ユーザが入力した指紋の指紋画像データと予め登録された指紋画像データとを比較して算出した互いの位置のズレ度合いを基に、再入力ガイダンスを選択してユーザに提示することとしているが、このように両者のズレ度合いが一定以上であった場合には、そもそも指紋照合処理を行う必要がないと考えられる。指紋の再入力が必要であることが明らかな場合にまで指紋照合処理を行うことは、指紋認証処理の遅延と消費電力の増加につながるため問題となる。
【０００７】
発明者は、この問題に対し、まずは特許文献３に開示された方法を用いてユーザが入力した指紋の指紋画像データ内の渦中心としての指紋の核の位置を求める処理を行うこととし、指紋の核の位置が指紋画像データ内の特定領域内にあった場合には指紋照合処理に移行し、指紋の核の位置が指紋画像データ内の特定領域内に無かった場合には、指紋の核の位置情報を基に再入力ガイダンスの選択を行うことを検討した。以上のようにして再入力ガイダンスを選択することにより、特許文献２に記載のように、ユーザが入力した指紋の指紋画像データと予め登録された指紋画像データとのズレ度合いが一定以上でありそもそも指紋照合処理に適していないような場合にまで指紋照合処理を行うといった無駄な処理を排除し、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を実現することが考えられた。
【０００８】
しかしながら、指紋照合処理の手段としてスペクトル・データ比較を採用した場合であって、特許文献３に示された方法で指紋の核の位置を求める処理を行った後に指紋照合処理を行うこととした場合には、指紋の核の位置を求める処理を行い、さらに指紋照合処理としてのスペクトル・データ比較のために指紋画像データから新たに比較用データを作成する必要があることから、指紋認証処理の遅延につながることが発明者の検討によって明らかとなった。
【０００９】
そこで、本発明では、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を用いた指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図った指紋認証方法、指紋認証システム、及び半導体チップを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる指紋認証方法は、取得した指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ前記第１の副画像領域の各々に対して前記指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するステップと、複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記テンプレートデータ内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出するステップと、前記核領域が前記テンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定するステップと、前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、前記テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により前記指紋画像データと予め準備された登録指紋画像データとの指紋照合処理を行うステップと、前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、前記核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択するステップと、を有し、前記核領域を抽出するステップは、前記テンプレートデータにおいて、前記第１の副画像領域を複数含んだ複数行又は複数列の複数の第２の副画像領域を選定し、選定した複数の前記第２の副画像領域の中から、前記第２の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第２の副画像領域内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する前記核領域の候補となる核領域候補領域を抽出するステップと、抽出した前記核領域の候補から複数の第３の副画像領域を選定するステップと、を備え、前記核領域の抽出は、選定した複数の前記第３の副画像領域の中から、前記第３の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第３の副画像領域内の分布を基に行うことを特徴とする指紋認証方法。
【００１１】
本発明にかかる指紋認証システムは、指紋画像データが取得可能な指紋センサと、登録指紋画像データが予め記憶された記憶部と、前記指紋センサが取得した前記指紋画像データと前記登録指紋画像データとの指紋照合を行い、又はユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する指紋画像データ処理部と、前記指紋照合の結果、又は前記再入力ガイダンスを出力する出力部と、を有し、前記指紋画像データ処理部は、前記指紋センサが取得した前記指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ前記第１の副画像領域の各々に対して前記指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するテンプレートデータ生成部と、複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記テンプレートデータ内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する核領域抽出部と、前記核領域が前記テンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、前記テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により前記指紋画像データと前記登録指紋画像データとの指紋照合処理を行う指紋照合部と、前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、前記核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部と、を備え、前記核領域抽出部は、前記テンプレートデータにおいて、前記第１の副画像領域を複数含んだ複数行又は複数列の複数の第２の副画像領域を選定し、選定した複数の前記第２の副画像領域の中から、前記第２の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第２の副画像領域内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する前記核領域の候補となる核領域候補領域を抽出する核領域候補領域抽出部と、抽出した前記核領域の候補から複数の第３の副画像領域を選定する第３の副画像領域選定部と、を備え、前記核領域の抽出は、選定した複数の前記第３の副画像領域の中から、前記第３の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第３の副画像領域内の分布を基に行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明にかかる半導体装置は、取得した指紋画像データと予め準備された登録指紋画像データとの指紋照合を行い、又はユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する指紋画像データ処理部を備え、前記指紋画像データ処理部は、取得した前記指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ前記第１の副画像領域の各々に対して前記指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するテンプレートデータ生成部と、複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記テンプレートデータ内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する核領域抽出部と、前記核領域が前記テンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、前記テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により前記指紋画像データと前記登録指紋画像データとの指紋照合処理を行う指紋照合部と、前記核領域が前記指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、前記核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部と、を備え、前記核領域抽出部は、前記テンプレートデータにおいて、前記第１の副画像領域を複数含んだ複数行又は複数列の複数の第２の副画像領域を選定し、選定した複数の前記第２の副画像領域の中から、前記第２の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第２の副画像領域内の分布を基に、前記指紋画像データが保持する指紋の核が存在する前記核領域の候補となる核領域候補領域を抽出する核領域候補領域抽出部と、抽出した前記核領域の候補から複数の第３の副画像領域を選定する第３の副画像領域選定部と、を備え、前記核領域の抽出は、選定した複数の前記第３の副画像領域の中から、前記第３の副画像領域の各々における複数の前記第１の副画像領域の各々が備える前記方向成分情報の前記第３の副画像領域内の分布を基に行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の指紋認証方法によれば、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を採用した指紋認証処理において、取得した指紋の核領域を抽出し、該核領域が指紋照合可能領域内にあった場合には指紋照合処理を行い、該核領域が指紋照合可能領域内に無かった場合には指紋の核の位置情報を基に再入力ガイダンスの選択を行うこととしたので、取得した指紋画像データがそもそも指紋照合処理に適しておらず指紋の再入力が必要な場合にまで指紋照合処理を行う必要がない。また、本発明の指紋認証方法によれば、取得した指紋画像データを区画した複数の第１の副画像領域の各々に対して方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するステップと、複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核領域を抽出するステップと、核領域がテンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定するステップと、を経た後、テンプレートデータを利用して指紋照合処理を行うこととしたので、取得した指紋画像データが指紋照合処理に適しているか否かを指紋の核領域の位置情報を基に事前に判定した場合であっても、指紋照合処理の際に改めてスペクトル・データ比較のためのデータを生成する必要がない。以上より、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
また、本発明の指紋認証方法によれば、テンプレートデータを複数行又は複数列に区画した第２の副画像領域の中から抽出した核領域候補領域の中から、さらに選定した複数の第３の副画像領域の中から核領域を抽出することとしたので、核領域の抽出精度の劣化を抑制し、正確な核領域の抽出を行うことができる。
【００１４】
本発明の指紋認証システムによれば、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を採用した指紋認証処理において、指紋センサが取得した指紋の核領域を抽出する指紋の核領域抽出部と、核領域が指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合処理をスペクトル・データ比較により行う指紋照合部と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、核領域の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部と、を備えているので、取得した指紋がそもそも指紋照合処理に適しておらず指紋の再入力が必要な場合にまで指紋照合処理を行う必要がない。また、本発明の指紋認証方法によれば、取得した指紋画像データを区画した複数の第１の副画像領域の各々に対して方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するテンプレートデータ生成部と、複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核領域を抽出する核領域抽出部と、該核領域がテンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、を経た後、指紋照合部にてテンプレートデータを利用して指紋照合処理を行うこととしたので、取得した指紋画像データが指紋照合処理に適しているか否かを指紋の核領域の位置情報を基に事前に判定した場合であっても、指紋照合処理の際に改めてスペクトル・データ比較のためのデータを生成する必要がない。以上より、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
また、本発明の指紋認証システムによれば、テンプレートデータを複数行又は複数列に区画した第２の副画像領域の中から抽出した核領域候補領域の中から、さらに選定した複数の第３の副画像領域の中から核領域を抽出することとしたので、核領域の抽出精度の劣化を抑制し、正確な核領域の抽出を行うことができる。
【００１５】
本発明の半導体装置によれば、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を採用した指紋認証処理において、取得した指紋の核領域を抽出する指紋の核領域抽出部と、核領域が指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合処理をスペクトル・データ比較により行う指紋照合部と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、核領域の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部と、を備えているので、取得した指紋がそもそも指紋照合処理に適しておらず指紋の再入力が必要な場合にまで指紋照合処理を行う必要がない。また、本発明の指紋認証方法によれば、取得した指紋画像データを区画した複数の第１の副画像領域の各々に対して方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するテンプレートデータ生成部と、複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核領域を抽出する核領域抽出部と、該核領域がテンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部と、を経た後、テンプレートデータを利用して指紋照合部にて指紋照合処理を行うこととしたので、取得した指紋画像データが指紋照合処理に適しているか否かを指紋の核領域の位置情報を基に事前に判定した場合であっても、指紋照合処理の際に改めてスペクトル・データ比較のためのデータを生成する必要がない。以上より、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
また、本発明の半導体装置によれば、テンプレートデータを複数行又は複数列に区画した第２の副画像領域の中から抽出した核領域候補領域の中から、さらに選定した複数の第３の副画像領域の中から核領域を抽出することとしたので、核領域の抽出精度の劣化を抑制し、正確な核領域の抽出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法を概略的に示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる指紋画像データを図３（ａ）に、テンプレートデータを図３（ｂ）にそれぞれ概略的に示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる複数の第１の副画像領域の中のあるひとつの第１の副画像領域の拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかるテンプレートデータにおいて複数の第２の副画像領域を選定した状態を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる複数の第２の副画像領域の各々内における第１の副画像領域の方向成分情報の分布を概略的に示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる指紋センサの指紋取得領域とユーザの指紋との関係を場合に分けて示したものを図７（ａ）〜図７（ｅ）に、図７（ａ）〜図７（ｅ）の各々の場合に指紋センサが取得した指紋画像データから生成したテンプレートデータを図７（ｆ）〜図７（ｊ）にそれぞれ概略的に示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる再入力ガイダンスの例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる指紋認証方法を概略的に示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかるテンプレートデータにおいて複数行の第２の副画像領域を選定した状態を概略的に示すものを図１０（ａ）に、本発明の第２の実施形態にかかる第２の副画像領域において複数の第３の副画像領域を選定した状態を概略的に示すものを図１０（ｂ）に示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる複数の第３の副画像領域の各々内における第１の副画像領域の各々の方向成分の分布状態を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態にかかるテンプレートデータにおいて複数の第２の副画像領域を選定した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明にかかる実施の形態について、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証システムの構成を概略的に示す図である。指紋認証システム１は、指紋画像データが取得可能な指紋センサ１０と、登録指紋画像データが予め記憶された記憶部２０と、指紋センサ１０が取得した指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合を行い、又はユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する指紋画像データ処理部３０と、指紋照合の結果、又は再入力ガイダンスを出力する出力部５０と、を有し、指紋画像データ処理部３０は、指紋センサ１０が取得した指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ第１の副画像領域の各々に対して指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するテンプレートデータ生成部３１と、複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する核領域抽出部３２と、核領域がテンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部３３と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合処理を行う指紋照合部３４と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部３５と、を備えているなお、以下で説明する指紋認証システム１は本発明にかかる指紋認証システムの特徴を備えて構成された一実施形態に過ぎず、同構成に限定されるものではない。
【００２０】
指紋センサ１０は、ユーザの指紋を撮像して指紋画像データとして取得する。指紋センサ１０は、例えばエリアセンサ又はラインセンサを用いることができるが、ユーザの指紋を指紋画像データとして取得できるものであればこれに限られない。
【００２１】
記憶部２０は、一般的な記憶手段であり、任意の記憶領域に予め指紋画像データが登録されている。記憶部２０に登録された指紋画像データは、人間の指紋を含む画像をデータ化したものであり、ユーザが自己の指紋とともに登録したユーザ情報とともに記憶されていても良いし、指紋認証システム１を提供する企業等によって予め登録されているものでも良く、これらに限られない。なお、記憶部２０に予め登録された指紋画像データを、以後、便宜上、登録指紋画像データと称する。
【００２２】
指紋画像データ処理部３０は、テンプレートデータ生成部３１と、核領域抽出部３２と、指紋画像データ判定部３３と、指紋照合部３４と、再入力ガイダンス選択部３５と、を備え、指紋センサ１０で取得した指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合を行い、又はユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する。
【００２３】
テンプレートデータ生成部３１は、取得した指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ第１の副画像領域の各々に対して、指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成する。第１の副画像領域は、例えば指紋画像データを格子状に分割して生成される。ここで、指紋の隆線の傾きは、例えば、取得された指紋画像データ内に格子状に区画された第１の副画像領域の一辺との対比により定められるが、これに限られない。なお、テンプレートデータ生成部３１にて生成したテンプレートデータは、記憶部２０の任意の領域に記憶される。
【００２４】
核領域抽出部３２は、複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する。核領域抽出部３２では、テンプレートデータにおいて複数の第２の副画像領域を選定し、かつ第２の副画像領域中の方向成分情報の分布を基に核領域を抽出する。これにより、テンプレートデータを用いて指紋画像データが保持する指紋の核領域を抽出することができる。ここで、指紋の核とは、渦巻状となっている指紋の渦の中心を示している。核領域抽出は、例えば、複数の第２の副画像領域の中で複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている、すなわち複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報が最も均等に含まれている領域を核領域として認定することにより行う。このように、複数の第２の副画像領域の中で第１の副画像領域の方向成分の種類を最も多く有している領域を指紋の中心たる核領域と判定して抽出するのは、指紋の模様が渦巻状になっており、核に近づくにつれて指紋の隆線の密度が高くなり種々の方向成分情報が密集している点に着目したことに基づく。なお、指紋の核及びその周辺の指紋の形状は、指の外縁に位置する指紋の形状に比べ、指紋の特徴をより色濃く反映していることが一般的に知られている。
【００２５】
指紋画像データ判定部３３は、核領域抽出部３２にて抽出した核領域がテンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する。指紋照合可能領域は、例えば、指紋照合処理に必要な指紋画像データ内の指紋画像の面積に応じて予め決定されて記憶部２０の任意の領域に設定されていても良いし、状況に応じて可変としても良い。また、指紋照合可能領域は、テンプレートデータ生成部３１にて生成されたテンプレートデータの中心部を含むように設定することが好ましい。指紋照合可能領域をテンプレートデータの中心部を含むように区画設定することで、指紋の核が指紋画像データ内においてより中心に位置した場合に該指紋画像データが指紋照合可能なデータであると判定することが可能となるため、必要以上に指紋照合可能領域の面積を増やすことなく、かつ精度の高い判定が可能となるからである。
【００２６】
核領域が指紋照合可能領域内に位置している場合には、指紋画像データは指紋照合可能なデータであると判定し、核領域が指紋照合可能領域内に位置していない場合には、指紋画像データは指紋照合不可なデータであると判定する。指紋画像データ判定部３３を設けて、指紋画像データが指紋照合可能なデータか否かを指紋照合処理前に予め判定することで、指紋画像データがそもそも指紋照合不可な場合にまで指紋照合処理を行うことを回避することができるので、ユーザの指紋の再入力が必要な場合における指紋認証処理の高速化と、同処理を行う場合における消費電力の低減を図ることができる。
【００２７】
なお、指紋の核領域がテンプレートデータ内の指紋照合可能領域内に位置しているか否かで指紋画像データが指紋照合可能なデータか否かを判断することとしたのは、指紋の渦の中心である核を含む核領域がテンプレートデータ内のある特定の領域内に位置していれば、指紋の核を中心として成り立っている指紋の特徴的な部分が、特定範囲内、すなわち指紋画像データ内に十分に含まれていると判断でき、核領域がテンプレートデータ内のある特定の領域内に位置していなければ、指紋の核を中心として成り立っている指紋の特徴的な部分が、特定範囲内、すなわち指紋画像データ内に十分に含まれていないと判断できるとの考えによる。
【００２８】
ここで、本発明の第１の実施形態にて、指紋画像データが指紋照合可能なデータか否かを判断することとした背景について説明する。本来、指紋照合処理を行うにあたっては、指紋の全てを指紋画像データとして取得することが好ましい。しかしながら、例えば指紋を入力する際に指紋が指紋センサの指紋読取領域から外れた場合には、指紋の全てを含んだ指紋画像データが取得できない場合がある。特に、ラインセンサのように低コスト化を図って指紋読取領域の面積を抑えて形成された指紋センサにあっては、指紋読取領域の上限がそもそもユーザの指の幅よりも狭い場合も多く、入力しようとする指紋の全てを含んだ指紋画像データを取得することがはじめから不可能である場合もあり、指紋を入力する際に指紋が指紋センサの指紋読取領域から外れてしまうことも多い。そして、指紋を入力する際に指紋が指紋センサの指紋読取領域から外れた場合には、指紋の特徴が見出しにくい指紋画像データが取得されてしまう場合がある。このようにして取得された指紋画像データについて指紋照合が行われてしまうと、取得された指紋画像データは指紋の特徴が見出しづらいものであることから、指紋認証処理に誤判定が生じる可能性が高くなってしまう。以上のことから、本発明においては、指紋画像データが指紋照合可能なデータか否かを判断することとしている。
【００２９】
指紋照合部３４は、指紋画像データ判定部３３にて核領域が指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合処理を行う。スペクトル・データ比較は、指紋画像データを格子状に分割して複数の副画像領域を生成し、かつ複数の該副画像領域の各々に指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定して、テンプレートデータ生成部３１にて生成したテンプレートと同様のデータを生成した後、同様のテンプレートデータの形式で予め保存された登録指紋画像データとの間で、副画像領域に設定された方向成分がどの程度一致するかを判定することを行う。ここで、第１の実施形態にかかる指紋認証システム１では、核領域抽出に用いるために生成したテンプレートデータを指紋照合処理前に予め記憶部２０に保存している。従って、予め記憶部２０に記憶したテンプレートデータを指紋照合時に利用することができるので、改めてスペクトル・データ比較のためにテンプレートデータを作成する必要がないので、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
【００３０】
再入力ガイダンス選択部３５は、核領域が指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用して、例えば予め記憶部２０の任意の領域に記憶されて準備された複数の再入力ガイダンスの中からユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する。なお、再入力ガイダンスは、核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用して必要の度に生成したものを選択しても良いが、その場合には再入力ガイダンスの生成に時間がかかり、再入力ガイダンスの出力に遅延が生じてしまうため、予め準備された再入力ガイダンスを選択することが好ましい。
【００３１】
出力部５０は、指紋照合によって得られた結果、又は再入力ガイダンス選択部３５にて選択された再入力ガイダンスを出力する。出力部５０は、ユーザに対して指紋照合の結果、又は再入力ガイダンスを通知する目的で設置されており、映像を出力するディスプレイやタッチパネル等のモニタや、音声を出力するスピーカ等を用いても良いし、これらに限られない。また、出力部５０では、指紋照合によって得られた結果や再入力ガイダンス以外の出力を行っても良い。
【００３２】
半導体装置４０は、少なくとも指紋画像データ処理部３０を備えている。半導体装置４０内の指紋画像データ処理部３０は、外部端子４１を介して指紋センサ１０と電気的に接続されており、また、外部端子４２及び外部端子４３を介して出力部５０と電気的に接続されている。指紋センサ１０が取得した指紋画像データは、外部端子４１を介して指紋画像データ処理部３０に入力される。また、再入力ガイダンス選択部３５にて選択された再入力ガイダンスは、例えば、外部端子４２を介して出力部５０に出力され、指紋照合部３４の指紋照合結果は、外部端子４３を介して出力部５０に出力される。但し、再入力ガイダンス及び指紋照合結果は、同一の外部端子から出力部５０に出力される構成であっても良い。また、記憶部２０は、指紋画像データ処理部３０と電気的に接続され、かつ図１に示されるように半導体装置４０内に形成されている。但し、記憶部２０は半導体装置４０の外部に形成されていても良く、その場合には、半導体装置４０に形成された図示しない外部端子を介して指紋画像データ処理部３０と電気的に接続されていても良い。
【００３３】
なお、第１の実施形態にかかる発明を備えた半導体装置４０は、指紋センサ１０と共に指紋認証パッケージとして構成されても良い。この場合、開発元で準備した該指紋認証パッケージの提供を受けた顧客が、例えば該指紋認証パッケージの外部端子４３と顧客側で準備した出力部５０としてのディスプレイ等とを電気的に接続して該指紋認証パッケージの特性を調査することができるようになるため、一般的に持ち運びが煩雑になりやすいディスプレイ等の持ち運びの手間を省くことができる。
【００３４】
次に、本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法について説明する。本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法は、取得した指紋画像データを複数の第１の副画像領域に区画し、かつ第１の副画像領域の各々に対して指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータを生成するステップＳ１と、複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出するステップＳ２と、核領域がテンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定するステップＳ３と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合に、該テンプレートデータを利用したスペクトル・データ比較により指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合処理を行うステップＳ４と、核領域が指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合に、核領域のテンプレートデータ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択するステップＳ５と、ユーザに再入力ガイダンスを提示するステップＳ６と、を有する。
【００３５】
以下、本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法を、指紋認証システム１を用いて実現した場合について説明する。なお、指紋認証システム１を用いることは本発明にかかる指紋認証方法の一実施形態に過ぎず、本発明にかかる指紋認証方法はこれに限られることなく種々の形態で実施可能である。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法を概略的に示すフローチャートである。
【００３７】
図３（ａ）は、指紋センサ１０にて取得した指紋画像データ１１を、図３（ｂ）はテンプレートデータ３１ａをそれぞれ模式的に示している。
【００３８】
まず、指紋センサ１０にて取得した指紋画像データ１１を、テンプレートデータ生成部３１にて、複数の第１の副画像領域３１ｂに区画し、かつ第１の副画像領域３１ｂの各々に対して、指紋画像データ１１が保持する指紋の隆線３１ｃの傾きに応じた方向成分情報を設定してテンプレートデータ３１ａを生成する（ステップＳ１）。第１の実施形態では、指紋画像データ１１を、例えば２５行×２０列の格子状の複数の第１の副画像領域３１ｂに区画する。但し、第１の副画像領域３１ｂは、上述した２５行×２０列の格子状の区画に限られず、ｍ行×ｎ列（ｍ、ｎは整数）に区画することができ、また、格子状に限られず種々の区画が可能である。なお、図３（ｂ）においては、テンプレートデータ３１ａのうち、格子状に区画された領域の各々が第１の副画像領域３１ｂを示し、第１の副画像領域３１ｂの各々の領域内に示される黒字太線は第１の副画像領域３１ｂに含まれる指紋の隆線３１ｃを示している。また、図３（ｂ）においては、図示の簡略化を図るために、テンプレートデータ３１ａ内におけるひとつの第１の副画像領域３１ｂ、及び該ひとつの第１の副画像領域３１ｂに含まれる指紋の隆線３１ｃを指し示したが、テンプレートデータ３１ａ内に含まれる第１の副画像領域３１ｂ及び指紋の隆線３１ｃは、例示的に図示した組み合わせのみを示しているわけではなく、以降の図においても同様である。
【００３９】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図３（ｂ）に示す複数の第１の副画像領域３１ｂの中のある一つの第１の副画像領域３１ｂの拡大図である。なお、第１の副画像領域３１ｂ内に示された黒字太線は、指紋画像データ１１が保持する指紋の隆線３１ｃのうち、図４にて対象とした第１の副画像領域３１ｂに含まれる指紋の隆線３１ｃを示している。
【００４０】
図４（ａ）は、黒字太線で示された指紋の隆線３１ｃと、第１の副画像領域３１ｂの底辺に対して平行な基準線Ｌ１とのなす角度θ１が４５°である場合を示しており、この場合の第１の副画像領域３１ｂにおける方向成分情報は、「４５」と設定される。
【００４１】
図４（ｂ）は、指紋の隆線３１ｃと基準線Ｌ１とのなす角度θ２が１３５°である場合を示しており、この場合の第１の副画像領域３１ｂにおける方向成分情報は、「１３５」と設定される。
【００４２】
図４（ｃ）は、指紋の隆線３１ｃと基準線Ｌ１とのなす角度θ３が９０°である場合を示しており、この場合の第１の副画像領域３１ｂにおける方向成分情報は、「９０」と設定される。
【００４３】
図４（ｄ）は、指紋の隆線３１ｃと基準線Ｌ１とのなす角度θ４が０°又は１８０°である場合を示しており、この場合の第１の副画像領域３１ｂにおける方向成分情報は、「０」又は「１８０」と設定される。
【００４４】
以上のようにしてテンプレートデータ３１ａを生成する。なお、方向成分情報の値設定については種々設定可能であり、方向成分情報「０」から「１８０」までを「１」単位、すなわち角度を１度の精度で設定しても良いし、「３０」単位、すなわち角度を３０度の単位で設定しても良く、これらに限られない。方向成分「３０」単位で設定した場合には、例えば、指紋の隆線３１ｃと基準線Ｌ１とのなす角度が０°〜１５°の間であれば「０」、同角度が１６°〜４５°の間であれば「３０」となるように設定しても良い。
【００４５】
なお、ステップＳ１にて生成したテンプレートデータ３１ａを、例えば記憶部２０の任意の領域に記憶しておく。
【００４６】
次に、核領域抽出部３２にて、複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ３１ａ内の分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する（ステップＳ２）。
【００４７】
図５は、テンプレートデータ３１ａにおいて複数の第２の副画像領域を選定した状態を概略的に示す図である。
【００４８】
まず、テンプレートデータ３１ａにおいて、第１の副画像領域３１ｂを複数含んだ複数の第２の副画像領域３２ａを選定する（ステップＳ２−１）。第１の実施形態では、テンプレートデータ３１ａを、第１の副画像領域３１ｂを複数含んで格子状に区画することで第２の副画像領域３２ａを選定する。ここでは、テンプレートデータ３１ａを、５行×５列の格子状に区画することで第２の副画像領域３２ａを選定している。また、第２の副画像領域３２ａは、各々が第１の副画像領域３１ｂを５行×４列の２０領域を含んでいる。また、第２の副画像領域３２ａは、図５において黒字太枠を用いて第２の副画像領域３２ａ１〜３２ａ２５の２５領域として示されている。なお、第２の副画像領域３２ａは、上述したような第１の副画像領域３１ｂを２０領域含んで５行×５列の格子状に区画されるもの限られず、第１の副画像領域３１ｂを任意の数だけ含んでｐ行×ｑ列（０＜ｐ＜２５、０＜ｑ＜２０：ｐ、ｑは整数）に区画することができ、また、格子状に限られず種々の選定が可能である。
【００４９】
次に、選定した複数の第２の副画像領域３２ａの中から、第２の副画像領域３２ａの各々における複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する（ステップＳ２−２）。指紋の核領域の抽出は、複数の第２の副画像領域３２ａの中で第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている、すなわち複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報が最も均等に含まれている領域を核領域として認定して抽出することが好ましい。
【００５０】
第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の第２の副画像領域３２ａ内における分布を調べる方法としては、例えば、いくつかの特定の方向成分情報を基準として用い、複数の該基準となる方向成分情報、及びその近傍の方向成分情報が第２の副画像領域３２ａ内にそれぞれどの程度含まれているかを調べることで行う。そして、第１の実施形態では、該いくつかの特定の方向成分情報として、例えば方向成分情報「４５」、「９０」、「１３５」、及び「１８０」（「０」）を用い、これらの方向成分情報及び近傍の方向成分情報を備える第１の副画像領域３１ｂが最も均等に含まれている領域を核領域として認定して抽出することで行う。ここで、あるひとつの第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報は、基準として用いられる複数の方向成分情報のうち、該第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報から最も近い方向成分情報の近傍の方向成分情報として扱う。なお、第２の副画像領域３２ａの各々における複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核が存在する核領域を抽出していれば、必ずしも複数の第２の副画像領域３２ａの中で第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている領域を核領域として認定して抽出しなければならないわけではなく、複数の第２の副画像領域３２ａの中で第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている領域に隣接する領域やこれに準じた領域を核領域として認定して抽出してもよい。但し、この場合、核領域の抽出精度が低下してしまう場合がある。
【００５１】
なお、図６は、第２の副画像領域３２ａ１〜３２ａ２５の各々内における第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布状態を概略的に示した図である。行に第２の副画像領域３２ａを、列に基準となる方向成分情報をそれぞれ示しており、図中、第２の副画像領域３２ａ１〜３２ａ２５の各々に対応する方向成分情報の欄が「○」である場合には対象とする方向成分情報が比較的多く含まれており、「△」である場合には対象とする方向成分情報が多少含まれており、「×」である場合には対象とする方向成分情報がほとんど含まれていないことを示している。
【００５２】
図５及び図６に着目すると、第２の副画像領域３２ａ１、３２ａ７、３２ａ１９及び３２ａ２５内においては、方向成分情報「４５」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが比較的多く含まれていることがわかる。一方、方向成分情報「９０」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはいくつか存在するものの、方向成分情報「１３５」や方向成分情報「１８０」、及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第２の副画像領域３２ａ１、３２ａ７、３２ａ１９、及び３２ａ２５内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布があまりばらついていないことがわかる。
【００５３】
第２の副画像領域３２ａ５、３２ａ９、３２ａ１７及び３２ａ２１内においては、方向成分情報「１３５」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが比較的多く含まれていることがわかる。一方、方向成分情報「９０」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはいくつか存在するものの、方向成分情報「４５」、方向成分情報「１８０」、及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第２の副画像領域３２ａ５、３２ａ９、３２ａ１７、及び３２ａ２１内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布があまりばらついていないことがわかる。
【００５４】
第２の副画像領域３２ａ６、３２ａ１０、３２ａ１１、３２ａ１２、３２ａ１４、３２ａ１５、３２ａ１６、及び３２ａ２０内においては、方向成分情報「９０」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが比較的多く含まれていることがわかる。一方、方向成分情報「４５」、方向成分情報「１３５」、方向成分情報「１８０」、及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第２の副画像領域３２ａ６、３２ａ１０、３２ａ１１、３２ａ１２、３２ａ１４、３２ａ１５、３２ａ１６、及び３２ａ２０内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布があまりばらついていないことがわかる。
【００５５】
第２の副画像領域３２ａ２、及び３２ａ２４内においては、方向成分情報「４５」、方向成分情報「１８０」、及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが含まれているものの、方向成分情報「９０」、方向成分情報「１３５」、及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第２の副画像領域３２ａ２、及び３２ａ２４内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布があまりばらついていないことがわかる。
【００５６】
第２の副画像領域３２ａ４、及び３２ａ２２内においては、方向成分情報「１３５」、方向成分情報「１８０」、及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが含まれているものの、方向成分情報「４５」、方向成分情報「９０」、及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第２の副画像領域３２ａ４、及び３２ａ２２内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布があまりばらついていないことがわかる。
【００５７】
第２の副画像領域３２ａ３、３２ａ８、３２ａ１８、及び３２ａ２３内においては、方向成分情報「４５」、方向成分情報「１３５」、方向成分情報「１８０」、及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂがほぼ均等に含まれているものの、方向成分情報「９０」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第２の副画像領域３２ａ３、３２ａ８、３２ａ１８、及び３２ａ２３内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布が全体に亘っているわけではないことがわかる。
【００５８】
一方、第２の副画像領域３２ａ１３内においては、「４５」「９０」「１３５」「１８０」及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂがほぼ同じ割合で含まれていることがわかる。このことより、図５に示した第２の副画像領域３２ａ１〜３２ａ２５の中で、第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布のばらつきが最も大きいのは第２の副画像領域３２ａ１３であることが見て取れる。
【００５９】
以上より、複数の第２の副画像領域３２ａの中で第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている、すなわち、例えば方向成分情報「４５」、「９０」、「１３５」、「１８０」、及びこれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが最も均等に含まれている領域は第２の副画像領域３２ａ１３であるので、これを指紋の核領域として認定して抽出する。なお、指紋の核領域として抽出された第２の副画像領域３２ａ１３の位置情報を、例えば記憶部２０の任意の領域に記憶しておく。
【００６０】
次に、指紋画像データ判定部３３にて、抽出した指紋の核領域がテンプレートデータ３１ａ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００６１】
図７（ａ）〜図７（ｅ）は、指紋センサ１０の指紋取得領域とユーザの指紋３４ａとの関係を場合に分けて概略的に示した図であり、図中の黒線太枠は指紋取得領域３４ｂを示している。図７（ａ）〜図７（ｅ）では、指紋取得領域３４ｂ内にある指紋３４ａが、指紋センサ１０によって指紋画像データ１１として取得されたものであることを示している。
【００６２】
図７（ｆ）〜図７（ｊ）は、図７（ａ）〜図７（ｅ）の各々の場合に指紋センサ１０が取得した指紋画像データ１１から生成したテンプレートデータ３１ａを概略的に示した図である。図７（ｆ）〜図７（ｊ）において、網掛け箇所は指紋照合可能領域３４ｃであり、黒枠太線はステップＳ２で抽出した指紋の核領域３４ｄを示している。なお、図７（ｆ）は図７（ａ）の状態で取得された指紋画像データから生成したテンプレートデータ３１ａを示し、図７（ｇ）は図７（ｂ）の状態で取得された指紋画像データから生成したテンプレートデータ３１ａを示し、図７（ｈ）は図７（ｃ）の状態で取得された指紋画像データから生成したテンプレートデータ３１ａを示し、図７（ｉ）は図７（ｄ）の状態で取得された指紋画像データから生成したテンプレートデータ３１ａを示し、図７（ｊ）は図７（ｅ）の状態で取得された指紋画像データから生成したテンプレートデータ３１ａを示している。
【００６３】
図７（ｆ）に示すように、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置している場合には、指紋画像データは指紋照合可能なデータであると判定する。図７（ｇ）〜図７（ｊ）に示すように、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置していない場合には、指紋画像データは指紋照合不可なデータであると判定する。
【００６４】
なお、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃと重なった場合、対象となる指紋画像データが指紋照合可能なデータであると判定するか否かは、任意に設定可能である。
【００６５】
核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置していると判定された場合には、指紋照合部３４にて、テンプレートデータ３１ａを利用したスペクトル・データ比較により指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合処理を行う（ステップＳ４）。
【００６６】
一般に、スペクトル・データ比較は、ユーザが入力した指紋の指紋画像データを複数の副画像領域に分割し、かつ副画像領域の各々に対して指紋画像データが保持する指紋の隆線の傾きに応じたスペクトル・パラメータとしての方向成分情報を設定してテンプレートデータ３１ａと同様のデータを生成した後、該テンプレートデータの各々の副画像領域に設定されたスペクトル・パラメータと登録指紋画像データの副画像領域の各々に予め設定されたスペクトル・パラメータとが全体として類似するか否かによって行われる。
【００６７】
第１の実施形態にかかる指紋認証方法では、ステップＳ１にて生成して予め記憶部２０の任意の領域に記憶されているテンプレートデータ３１ａを呼び出し、記憶部２０の任意の領域に予め記憶されている登録指紋画像データとこのテンプレートデータ３１ａとを比較することにより指紋照合処理を行う。このため、スペクトラル・データ比較を用いた指紋照合処理を行う場合に、改めて指紋照合用のテンプレートデータを生成する必要がない。したがって、指紋照合処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
【００６８】
なお、指紋照合処理が完了すると、指紋照合の結果、すなわち入力した指紋と予め登録された指紋との一致不一致結果が出力部５０から出力される。出力部５０より出力される指紋照合結果は、映像であっても音声であっても良いし、ユーザが認識可能と考えられる手段であればこれらに限られず広く採用可能である。
【００６９】
核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置していないと判定された場合には、再入力ガイダンス選択部３５にて、核領域３４ｄのテンプレートデータ３１ａ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する（ステップＳ５）。
【００７０】
図８は、再入力ガイダンスの例を示す図である。例えば、図７（ｇ）に示されるように、テンプレートデータ３１ａ内における指紋の核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃよりも上方に位置している場合には、指紋画像データ１１において指紋の上部分が不足していると考えられるため、指紋の上部分の情報をより取得可能とするような再入力ガイダンスを、記憶部２０に予め記憶された複数の再入力ガイダンスの中から選択する。なお、この場合の再入力ガイダンスは、例えば、指紋センサ１０としてエリアセンサを用いていた場合には、文字列又は音声による「指をもう少し下方に配置してください」等のものであっても良いし、また、図８（ａ）に示すように、該文字列と画像イメージとの組み合わせで再入力ガイダンスを提示しても良い。また、指紋センサ１０としてラインセンサを用いていた場合には、文字列又は音声によって「前回よりも指先側からスワイプを開始してください」等の再入力ガイダンスであっても良いし、図８（ｂ）に示すように、該文字列と画像イメージとの組み合わせで再入力ガイドを提示しても良い。
【００７１】
また、同様に、図７（ｈ）に示されるように、テンプレートデータ３１ａ内における指紋の核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃよりも下方に位置している場合には、指紋画像データにおいて指紋の下部分が不足していると考えられるため、指紋の下部分の情報をより取得可能とするような指紋の再入力ガイダンスを生成する。図７（ｉ）に示されるように、テンプレートデータ３１ａ内における指紋の核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃよりも右方に位置している場合には、指紋画像データにおいて指紋の右部分が不足していると考えられるため、指紋の右部分の情報をより取得可能とするような指紋の再入力ガイダンスを生成する。図７（ｊ）に示されるように、テンプレートデータ３１ａ内における指紋の核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃよりも左方に位置している場合には、指紋画像データにおいて指紋の左部分が不足していると考えられるため、指紋の左部分の情報をより取得可能とするような指紋の再入力ガイダンスを生成する。
【００７２】
最後に、再入力ガイダンス選択部３５にて選択した再入力ガイダンスを、出力部５０を介してユーザに提示する（ステップＳ６）。
【００７３】
なお、ステップＳ５にて再入力ガイダンスを選択した後は、指紋画像データ処理部３０は指紋画像データの取得を待つ待機状態となる。
【００７４】
なお、第２の副画像領域３２ａは、各々が第１の副画像領域３１ｂを同一数含んだ一定領域毎に選定されることが好ましい。第２の副画像領域３２ａの各々が第１の副画像領域３１ｂを同一数含んだ一定領域毎に選定されることで、核領域の抽出の際に、複数の第２の副画像領域３２ａ内における第１の副画像領域３１ｂが備える方向成分情報のばらつきの対比を行う場合に、複数の第２の副画像領域を同一の条件で対比することができるからである。
【００７５】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法によれば、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を採用した指紋認証処理において、取得した指紋の核領域３４ｄを抽出し、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内にあった場合には指紋照合処理を行い、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に無かった場合には指紋の核の位置情報を基に再入力ガイダンスの選択を行うこととしたので、取得した指紋画像データがそもそも指紋照合処理に適しておらず指紋の再入力が必要な場合にまで指紋照合処理を行う必要がない。また、本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法によれば、取得した指紋画像データ１１を区画した複数の第１の副画像領域３１ｂの各々に対して方向成分情報を設定してテンプレートデータ３１ａを生成するステップＳ１と、複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ３１ａ内の分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核領域３４ｄを抽出するステップＳ２と、核領域３４ｄがテンプレートデータ３１ａ内に区画された指紋照合可能領域３４ｃ内に位置しているか否かを判定するステップＳ３と、を経た後、テンプレートデータ３１ａを利用して指紋照合処理を行うこととしたので、取得した指紋画像データ１１が指紋照合処理に適しているか否かを指紋の核領域の位置情報を基に事前に判定した場合であっても、指紋照合処理の際に改めてスペクトル・データ比較のためのデータを生成する必要がない。以上より、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
【００７６】
本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証システムによれば、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を採用した指紋認証処理において、指紋センサ１０が取得した指紋の核領域３４ｄを抽出する指紋の核領域抽出部３２と、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部３３と、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置していると判定された場合に、指紋画像データ１１と登録指紋画像データとの指紋照合処理をスペクトル・データ比較により行う指紋照合部３４と、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置していないと判定された場合に、核領域３４ｄの位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部３５と、を備えているので、取得した指紋がそもそも指紋照合処理に適しておらず指紋の再入力が必要な場合にまで指紋照合処理を行う必要がない。また、本発明の第１の実施形態にかかる指紋認証方法によれば、取得した指紋画像データ１１を区画した複数の第１の副画像領域３１ｂの各々に対して方向成分情報を設定してテンプレートデータ３１ａを生成するテンプレートデータ生成部３１と、複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核領域３４ｄを抽出する核領域抽出部３２と、核領域３４ｄがテンプレートデータ内に区画された指紋照合可能領域３４ｃ内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部３３と、を経た後、指紋照合部にてテンプレートデータ３１ａを利用して指紋照合処理を行うこととしたので、取得した指紋画像データ１１が指紋照合処理に適しているか否かを指紋の核領域の位置情報を基に事前に判定した場合であっても、指紋照合処理の際に改めてスペクトル・データ比較のためのデータを生成する必要がない。以上より、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
【００７７】
本発明の第１の実施形態にかかる半導体装置によれば、ユーザへの再入力ガイダンスの提示を採用し、かつ指紋照合手段としてスペクトル・データ比較を採用した指紋認証処理において、取得した指紋の核領域３４ｄを抽出する指紋の核領域抽出部３２と、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部３３と、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置していると判定された場合に、指紋画像データ１１と登録指紋画像データとの指紋照合処理をスペクトル・データ比較により行う指紋照合部３４と、核領域３４ｄが指紋照合可能領域３４ｃ内に位置していないと判定された場合に、核領域３４ｄの位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択する再入力ガイダンス選択部３５と、を備えているので、取得した指紋がそもそも指紋照合処理に適しておらず指紋の再入力が必要な場合にまで指紋照合処理を行う必要がない。また、本発明の指紋認証方法によれば、取得した指紋画像データ１１を区画した複数の第１の副画像領域３１ｂの各々に対して方向成分情報を設定してテンプレートデータ３１ａを生成するテンプレートデータ生成部３１と、複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核領域３４ｄを抽出する核領域抽出部３２と、核領域３４ｄがテンプレートデータ３１ａ内に区画された指紋照合可能領域３４ｃ内に位置しているか否かを判定する指紋画像データ判定部３３と、を経た後、テンプレートデータ３１ａを利用して指紋照合部３４にて指紋照合処理を行うこととしたので、取得した指紋画像データ１１が指紋照合処理に適しているか否かを指紋の核領域３４ｄの位置情報を基に事前に判定した場合であっても、指紋照合処理の際に改めてスペクトル・データ比較のためのデータを生成する必要がない。以上より、指紋認証処理の高速化と消費電力の低減を図ることができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
【００７９】
本発明の第２の実施形態にかかる指紋認証方法について、図９乃至図１１を用いて説明する。なお、第１の実施形態にかかる指紋認証方法と同様の箇所については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００８０】
図９は、本発明の第２の実施形態にかかる指紋認証方法を概略的に示すフローチャートである。第２の実施形態にかかる指紋認証方法における核領域抽出方法としてのステップＳ２ａは、第１の実施形態のステップＳ２と同様に、複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報のテンプレートデータ内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出するが、ステップＳ２ａでは、以下のステップによって核領域を抽出する。すなわち、第２の実施形態にかかる指紋認証方法における核領域抽出方法としてのステップＳ２ａは、テンプレートデータにおいて、第１の副画像領域を複数含んだ複数行又は複数列の第２の副画像領域を選定するステップＳ２ａ−１と、選定した複数の第２の副画像領域の中から、第２の副画像領域の各々における複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報の第２の副画像領域内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域の候補となる核領域候補領域を抽出するステップＳ２ａ−２と、抽出した核領域候補において、第１の副画像領域を複数含んだ複数の第３の副画像領域を選定するステップＳ２ａ−３と、選定した複数の第３の副画像領域の中から、第３の副画像領域の各々における複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報の第３の副画像領域内の分布を基に、指紋画像データが保持する指紋の核が存在する核領域を抽出するステップ２ａ−４と、を有する。
【００８１】
図１０（ａ）は、テンプレートデータ３１ａにおいて複数行の第２の副画像領域を選定した状態を概略的に示す図であり、図１０（ｂ）は、第２の副画像領域３２ｂにおいて複数の第３の副画像領域を選定した状態を概略的に示す図である。
【００８２】
まず、テンプレートデータ３１ａにおいて、第１の副画像領域３１ｂを複数含んだ複数行又は複数列の第２の副画像領域３２ｂを選定する（ステップＳ２ａ−１）。第２の実施形態では、テンプレートデータ３１ａを、第１の副画像領域３１ｂを複数含んで複数行に区画することで第２の副画像領域３２ｂを選定する。ここでは、テンプレートデータ３１ａを、５行×１列の複数行に区画することで第２の副画像領域３２ｂを選定している。また、第２の副画像領域３２ｂは、各々が第１の副画像領域３１ｂを５行×２０列の１００領域を含んでいる。また、第２の副画像領域３２ｂは、図１０において黒字太枠を用いて第２の副画像領域３２ｂ１〜３２ｂ５の５領域として示されている。なお、第２の副画像領域３２ｂは、上述したような第１の副画像領域３１ｂを１００領域含んで５行×１列の行列に区画されるもの限られず、第１の副画像領域３１ｂを任意の数だけ含んでｒ行×１列（０＜ｒ＜２５：ｒは整数）に区画することができ、また、１行×ｓ列（０＜ｓ＜２０：ｓは整数）に区画することもできる。
【００８３】
次に、選定した複数の第２の副画像領域３２ｂの中から、第２の副画像領域３２ｂの各々における複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の第２の副画像領域３２ｂ内の分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核が存在する核領域の候補となる核領域候補領域を抽出する（ステップＳ２ａ−２）。核領域候補領域の抽出は、複数の第２の副画像領域３２ｂの中で基準線Ｌ１に対して垂直方向又はその近傍の方向成分情報を備えた、すなわち、方向成分情報「９０」又はその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが最も多く含まれる領域を核領域候補領域として認定して抽出することが好ましい。但し、必ずしも複数の第２の副画像領域３２ｂの中で方向成分情報「９０」又はその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂを最も多く含んだ領域を核領域候補領域として認定して抽出しなければならないわけではなく、複数の第２の副画像領域３２ｂの中で方向成分情報「９０」又はその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂを最も多く含んだ領域に隣接する領域やこれに準じた領域を核領域候補領域として認定して抽出してもよい。但し、この場合、核領域の抽出精度が低下してしまう場合がある。
【００８４】
なお、図１１は、第２の副画像領域３２ｂ１〜３２ｂ５の各々内における第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布状態を概略的に示した図である。行に第２の副画像領域３２ｂを、列に基準となる方向成分情報をそれぞれ示しており、図中、第２の副画像領域３２ｂ１〜３２ｂ５の各々に対応する方向成分情報の欄が「○」である場合には対象とする方向成分情報が比較的多く含まれており、「△」である場合には対象とする方向成分情報が多少含まれており、「×」である場合には対象とする方向成分情報がほとんど含まれていないことを示している。
【００８５】
図１０及び図１１に着目すると、第２の副画像領域３２ｂ１、３２ｂ２、３２ｂ４、及び３２ｂ５内においては、方向成分情報「４５」、方向成分情報「１３５」、方向成分情報「１８０」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが比較的多く含まれていることがわかる。一方、方向成分情報「９０」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第２の副画像領域３２ｂ１、３２ｂ２、３２ｂ４、及び３２ｂ５内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布があまりばらついていないことがわかる。
【００８６】
一方、第２の副画像領域３２ｂ３内においては、そのほとんどが方向成分情報「９０」及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂであり、方向成分情報「４５」、方向成分情報「１３５」、方向成分情報「１８０」、及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど含まれていないことがわかる。このことより、図１０に示した第２の副画像領域３２ｂ１〜３２ｂ５の中で、方向成分情報「９０」又はその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが最も含まれている領域は第２の副画像領域３２ｂ３ということが見て取れる。
【００８７】
以上より、第２の副画像領域３２ｂ３を核領域候補領域として抽出する。なお、指紋の核領域候補領域として抽出された第２の副画像領域３２ｂ３の位置情報を、例えば記憶部２０の任意の領域に記憶しておく。
【００８８】
次に、ステップＳ２ａ−２にて抽出した核領域候補としての第２の副画像領域３２ｂ３において、複数の第３の副画像領域３２ｃを選定する（ステップＳ２ａ−３）。第２の実施形態では、第２の副画像領域３２ｂ３を、第１の副画像領域３１ｂを複数含んで複数列に区画することで第３の副画像領域３２ｃを選定する。ここでは、第２の副画像領域３２ｂを、１行×５列の複数行に区画することで第３の副画像領域３２ｃを選定している。また、第３の副画像領域３２ｃは、各々が第１の副画像領域３１ｂを５行×４列の２０領域を含んでいる。また、第３の副画像領域３２ｃは、図１０（ｂ）において黒字太枠を用いて第３の副画像領域３２ｃ１〜３２ｃ５の５領域として示されている。なお、第３の副画像領域３２ｃは、上述したような第１の副画像領域３１ｂを２０領域含んで１行×５列に区画されるもの限られず、第１の副画像領域３１ｂを任意の数だけ含んで１行×ｔ列（０＜ｔ＜２０：ｔは整数）に区画することができる。また、第２の実施形態では、第２の副画像領域３２ｂが複数行に選定された場合の第３の副画像領域の選定の例を示しているが、第２の副画像領域が複数列に選定された場合には、第３の副画像領域は、複数行、すなわちｕ行×１列（０＜ｕ＜２５：ｕは整数）に区画することもできる。また、第３の副画像領域３２ｃは、第２の副画像領域を複数列に区画することで選定される場合に限らず、核領域候補領域を、第１の副画像領域３１ｂを含んで格子状に区画することで選定されても良いし、これに限られず種々の選定が可能である。
【００８９】
次に、選定した複数の第３の副画像領域３２ｃの中から、第３の副画像領域３２ｃの各々における複数の第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報分布を基に、指紋画像データ１１が保持する指紋の核が存在する核領域を抽出する（ステップＳ２ａ−４）。指紋の核領域の抽出は、複数の第３の副画像領域３２ｃの中で第１の副画像領域３１ｂが備える方向成分情報の分布が最もばらついている、すなわち複数の第１の副画像領域の各々が備える方向成分情報が最も均等に含まれている領域を核領域として認定して抽出することが好ましい。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様、例えば、方向成分情報「４５」、「９０」、「１３５」、及び「１８０」を備える第１の副画像領域が最も均等に含まれている領域を核領域として認定して抽出することで行う。但し、必ずしも複数の第３の副画像領域３２ｃの中で第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている領域を核領域として認定して抽出しなければならないわけではなく、複数の第３の副画像領域３２ｃの中で第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている領域に隣接する領域やこれに準じた領域を核領域として認定して抽出してもよい。但し、この場合、核領域の抽出精度が低下してしまうため好ましくない。
【００９０】
図１０（ｂ）に着目すると、第３の副画像領域３２ｃ１、３２ｃ２、３２ｃ４及び３２ｃ５においては、方向成分情報「９０」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂが比較的多く含まれていることがわかる。一方、方向成分情報「４５」、「１３５」及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはいくつか存在するものの、方向成分情報「１８０」、及びその近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂはほとんど存在していないことがわかる。このため、第３の副画像領域３２ｃ１、３２ｃ２、３２ｃ４、及び３２ｃ５内においては第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布があまりばらついていないことがわかる。
【００９１】
一方、第３の副画像領域３２ｃ３内においては、「４５」「９０」「１３５」「１８０」及びそれらの近傍の方向成分情報を備えた第１の副画像領域３１ｂがほぼ同じ割合で含まれていることがわかる。このことより、図１０（ｂ）に示した第３の副画像領域３２ｃ１〜３２ｃ５の中で、第１の副画像領域３１ｂの方向成分情報の分布のばらつきが最も大きいのは第３の副画像領域３２ｃ３であることが見て取れる。
【００９２】
以上より、複数の第３の副画像領域３２ｃの中で第１の副画像領域３１ｂの各々が備える方向成分情報の分布が最もばらついている、すなわち、例えば方向成分情報「４５」、「９０」、「１３５」、及び「１８０」を備えた第１の副画像領域３１ｂが最も均等に含まれている領域は第３の副画像領域３２ｃ３であるので、これを指紋の核領域として抽出する。
【００９３】
なお、指紋の核領域として抽出された第３の副画像領域３２ｃ３の位置情報を、例えば記憶部２０の任意の領域に記憶しておく。
【００９４】
次に、第１の実施形態と同様に、ステップＳ２ａにて抽出した指紋の核領域がテンプレートデータ３１ａ内に区画された指紋照合可能領域内に位置しているか否かを判定する（ステップＳ３）。また、該核領域が指紋照合可能領域内に位置していると判定された場合には、第１の実施形態と同様に、指紋画像データと登録指紋画像データとの指紋照合処理を、テンプレートデータ３１ａを利用したスペクトル・データ比較により行う（ステップＳ４）。また、該核領域が指紋照合可能領域内に位置していないと判定された場合には、第１の実施形態と同様に、該核領域のテンプレートデータ３１ａ内の位置情報を利用してユーザの指紋の再入力方法を示す再入力ガイダンスを選択し（ステップＳ５）、ユーザに再入力ガイダンスを提示する（ステップＳ６）。
【００９５】
なお、第２の副画像領域は、各々が第１の副画像領域を同一数含んだ一定領域毎に選定されることが好ましい。第２の副画像領域の各々が第１の副画像領域を同一数含んだ一定領域毎に選定されていることで、核領域候補領域の抽出の際に、複数の第２の副画像領域内における第１の副画像領域が備える方向成分情報のばらつきの対比を行う場合に、複数の第２の副画像領域を同一の条件で対比することができるからである。
【００９６】
また、同様に、第３の副画像領域は、各々が第１の副画像領域を同一数含んだ一定領域毎に選定されていることが好ましい。第３の副画像領域の各々が第１の副画像領域を同一数含んだ一定領域毎に選定されていることで、核領域の抽出の際に、複数の第３の副画像領域内における第１の副画像領域が備える方向成分情報のばらつきの対比を行う場合に、複数の第３の副画像領域を同一の条件で対比することができるからである。
【００９７】
また、第３の副画像領域は、第２の副画像領域が複数行にて選定された場合には複数列にて選定されることが好ましい。指紋の核は渦形状の中心であるので、第２の副画像領域が複数行、すなわち、テンプレートデータの左端から右端までを含んだ形で複数選定された場合には、第３の副画像領域を第２の副画像領域のうちのひとつにおいて複数列にて選定することで、核領域を抽出する場合に、テンプレートデータの左端又は右端から指紋の核が存在する核領域の手前までの領域の抽出を可能な限り排除することができ、より核に近い領域に絞って核領域を抽出することができるからである。
【００９８】
また、第３の副画像領域は、第２の副画像領域が複数列にて選定された場合には複数行にて選定されることが好ましい。指紋の核は渦形状の中心であるので、第２の副画像領域が複数列、すなわち、テンプレートデータの上端から下端までを含んだ形で複数選定された場合には、第３の副画像領域を第２の副画像領域のうちのひとつにおいて複数行にて選定することで、核領域を抽出する場合に、テンプレートデータの上端又は下端から指紋の核が存在する核領域の手前までの領域の抽出を可能な限り排除することができ、より核に近い領域に絞って核領域を抽出することができるからである。
【００９９】
以上、本発明の第２の実施形態にかかる指紋認証方法によれば、テンプレートデータ３１ａを複数行又は複数列に区画して選定した第２の副画像領域３２ｂの中から核領域を抽出することとしたので、テンプレートデータ３１ａを格子状に区画して選定した第２の副画像領域３２ａの中から核領域を抽出する第１の実施形態に比べて、より少ない候補の中から指紋の核領域を抽出することができるようになる。このため、第２の副画像領域を選定した後、より短時間で指紋の核領域を抽出することが可能となる。また、複数行又は複数列に区画した第２の副画像領域３２ｂの中から抽出した核領域候補領域の中から、さらに選定した複数の第３の副画像領域３２ｃの中から核領域を抽出することとしたので、テンプレートデータ３１ａを複数行又は複数列に区画して選定した第２の副画像領域３２ｂの中から核領域を抽出することとした場合に懸念される核領域の抽出精度の劣化を抑制し、正確な核領域の抽出を行うことができる。
【０１００】
（第３の実施形態）
【０１０１】
本発明の第３の実施形態にかかる指紋認証方法について、図１２を用いて説明する。なお、第１の実施形態にかかる指紋認証方法と同様の箇所については、同一番号を付してその説明を省略する。
【０１０２】
第３の実施形態では、第１の実施形態にかかる指紋認証方法における第２の副画像領域を選定するステップＳ２−１を以下の方法、すなわち、テンプレートデータにおいて、第１の副画像領域を複数含み、かつテンプレートデータにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複するようにして複数の第２の副画像領域を選定する。
【０１０３】
図１２は、テンプレートデータ生成部３１にて生成したテンプレートデータ３１ａにおいて複数の第２の副画像領域３２ｄを選定した状態を示す図である。第３の実施形態では、テンプレートデータ３１ａにおいて、第１の副画像領域３１ｂを複数含み、かつテンプレートデータ３１ａにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複して第２の副画像領域３２ｄを選定する。ここでは、テンプレートデータ３１ａにおいて第２の副画像領域３２ｄ１〜３２ｄ８５までの８５領域が選定されている。また、第２の副画像領域３２ｄは、テンプレートデータ３１ａの左端から、第１の副画像領域の一領域分ずつ順次右端に向かってシフトされ、かつ部分的に重なるようにして選定されている。ここで、第２の副画像領域３２ｄは、各々が第１の副画像領域を５行×４列の２０領域含んでいる。また、第２の副画像領域３２ｄは、図１２において黒字太枠又は点線黒字太枠を用いて示されており、第２の副画像領域３２ｄ２と第２の副画像領域３２ｄ１７の間に存在する第２の副画像領域３２ｄ３〜３２ｄ１６は便宜上黒点で示されている。また、同様に、第２の副画像領域３２ｄ１９と第２の副画像領域３２ｄ３４の間に存在する第２の副画像領域３２ｄ２０〜３２ｄ３３、第２の副画像領域３２ｄ３６と第２の副画像領域３２ｄ５１の間に存在する第２の副画像領域３２ｄ３７〜３２ｄ５０、第２の副画像領域３２ｄ４３と第２の副画像領域３２ｄ６８の間に存在する第２の副画像領域３２ｄ４４〜３２ｄ６７、及び第２の副画像領域３２ｄ６９と第２の副画像領域３２ｄ７０の間に存在する第２の副画像領域３２ｄ７１〜３２ｄ８４は、それぞれ便宜上黒点で示されている。なお、第２の副画像領域３２ｄは、上述したような第１の副画像領域を２０領域含んで８５領域が選定されるもの限られず、第１の副画像領域共々任意の領域数として選定可能である。また、第２の実施形態では、第２の副画像領域３２ｄは、テンプレートデータ３１ａの左端から、第１の副画像領域の一領域分ずつ順次右端に向かってシフトされ、かつ部分的に重なるようにして選定したが、これに限られず、テンプレートデータ３１ａの一端から、第１の副画像領域の一領域分ずつ順次他端に向かってシフトされ、かつ部分的に重なるようにして選定されても良い。さらに、第２の副画像領域３２ｄは、第１の副画像領域を複数含み、かつテンプレートデータ３１ａにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複するように選定されていれば、テンプレートデータ３１ａの一端から他端に向かって選定されていなくても良い。
【０１０４】
なお、第３の実施形態では、第１の実施形態にかかる指紋認証方法における第２の副画像領域の選定方法の他の例を示したが、第２の実施形態にかかる指紋認証方法における第２の副画像領域の選定方法についても、同様に第３の実施形態の思想が適用可能である。すなわち、第２の実施形態にかかる指紋認証方法における第２の副画像領域を選定するステップＳ２ａ−１にて、テンプレートデータにおいて、第１の副画像領域を複数含み、かつテンプレートデータにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複するようにして複数行又は複数列の第２の副画像領域を選定するようにしても良い。また、同様に、第２の実施形態にかかる指紋認証方法における第３の副画像領域を選定するステップＳ２ａ−３にて、同実施形態のステップＳ２ａ−２にて抽出した核領域候補領域において、第１の副画像領域を複数含み、かつテンプレートデータにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複するようにして複数の第３の副画像領域を選定するようにしても良い。
【０１０５】
以上、本発明の第３の実施形態にかかる指紋認証方法によれば、テンプレートデータ３１ａにおいて少なくとも２領域以上が互いに部分的に重複するように第２の副画像領域を選定することとしたので、テンプレートデータ３１ａを格子状に区画して第２の副画像領域を選定した第１の実施形態に比べ、ひとつのテンプレートデータからより多くの第２の副画像領域を抽出できる。このことより、より多くの第２の副画像領域の中から指紋の核領域を抽出することができるので、第１の実施形態よりも正確に指紋の核領域を抽出することができ、より正確な指紋照合処理、又は再入力ガイダンスの選択を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  指紋認証システム
１０  指紋センサ
１１  指紋画像データ
２０  記憶部
３０  指紋画像データ処理部
３１  テンプレートデータ生成部
３１ａ  テンプレートデータ
３１ｂ  第１の副画像領域
３１ｃ  指紋の隆線
３２  核領域抽出部
３２ａ、３２ｂ、３２ｄ  第２の副画像領域
３２ｃ  第３の副画像領域
３３  指紋画像データ判定部
３４  指紋照合部
３４ａ  指紋
３４ｂ  指紋取得領域
３４ｃ  指紋照合可能領域
３５  再入力ガイダンス選択部
４０  半導体装置
４１〜４３  外部端子
５０  出力部
【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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