(57)【要約】【課題】センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを容易に判断することができるようにする。【解決手段】指を指紋検出センサ１１に押しつけた場合、人の指は丸みを帯びているのに対して指紋検出センサ１１の表面は平面だから、初めにＡエリアにおいて指紋が検出され、ユーザが指先の方に力を入れて指を指紋検出センサ１１に押しつけるに従ってその検出範囲が外側に広がり、さらに、Ｂエリアにおいて指先部分の指紋が検出されることになる。指紋の検出される範囲がＡエリアからＢエリアに変化する場合に、検出された指紋が本物の人の指紋の可能性があるとして判断され、反対に、初めに指紋が検出された範囲がＡエリア以外の範囲である場合に、検出された指紋が擬似指紋の可能性があるとして判断される。本発明は指紋照合装置に適用することができる。【選択図】図２
2008022973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置された物体の表面に現れる紋様を検出するセンサと、
前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断する判断手段と
を備える指紋検出装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記センサに載置したときの人の指の向きを基準として、前記センサの第１の範囲において紋様が検出された後に、前記第１の範囲より指先の方向にある第２の範囲において紋様が検出されたとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断する
請求項１に記載の指紋検出装置。
【請求項３】
前記判断手段は、さらに、前記センサにより検出された紋様を構成する線の幅の変化にも基づいて、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを判断する
請求項１に記載の指紋検出装置。
【請求項４】
前記判断手段は、前記センサにより検出された紋様を構成する線の幅の変化が閾値としての所定の変化の幅より少ないとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断する
請求項３に記載の指紋検出装置。
【請求項５】
前記センサに載置したときの人の指の向きを基準として、前記センサの第１の範囲において紋様が検出された後に、前記第１の範囲より指先の方向にある第２の範囲において紋様が検出されたとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断する場合、
前記判断手段は、先に前記第１の範囲において紋様が検出されたときと、前記第１の範囲以外の範囲において紋様が検出されたときとで前記閾値としての変化の幅を替えて、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを判断する
請求項４に記載の指紋検出装置。
【請求項６】
前記判断手段は、さらに、前記センサにより紋様全体が検出された後、前記物体が前記センサから離されるまでの、紋様の検出が続けられる前記センサの範囲の時間的変化にも基づいて、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを判断する
請求項１に記載の指紋検出装置。
【請求項７】
前記判断手段は、前記センサに載置したときの人の指の向きを基準として、前記センサの第１の範囲より指先の方向にある第２の範囲において紋様の検出が終わり、その後、前記第１の範囲において指紋の検出が終わったとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断する
請求項６に記載の指紋検出装置。
【請求項８】
前記判断手段は、前記第１の範囲より狭い前記センサの所定の範囲において紋様の検出が続けられたとき、前記センサにより検出された紋様が人の指紋をまねた擬似指紋であると判断する
請求項６に記載の指紋検出装置。
【請求項９】
センサに載置された物体の表面に現れる紋様を検出し、
前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断する
ステップを含む指紋検出方法。
【請求項１０】
センサに載置された物体の表面に現れる紋様を検出し、
前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋検出装置、指紋検出方法、およびプログラムに関し、特に、センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、容易に判断することができるようにした指紋検出装置、指紋検出方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオメトリックスによるユーザ認証が一般的なものになってきている。例えば、起動時の指紋の照合により正当なユーザであると判断された場合にのみパーソナルコンピュータを利用可能とすることで、データの持ち出しなど、第三者によるパーソナルコンピュータの不正な利用を防ぐことができる。
【０００３】
ところで、指紋によるユーザ認証が普及し、パーソナルコンピュータの不正利用を防ぐ用途だけでなく、金銭が絡む用途などの重要な用途にも使われるようになると、擬似指紋によるなりすましなどの犯罪が問題になってくることが予想される。擬似指紋とは、人の指紋をまねた紋様であり、ゼラチンを材料としたものなどが有名である。
【０００４】
指紋検出センサとして、例えば、センサの表面におかれた物体に微弱な電流を流し、それぞれの位置の抵抗値を測定することによって指紋として現れる凹凸を検出するようになされているものがあるが、他の材料を使った擬似指紋は抵抗値が人の指の抵抗値とは違う値を示すことから、それが擬似指紋であると簡単に判断することができるのに対し、ゼラチンは人の指の抵抗値とほぼ同じ抵抗値を有しており、それを材料として擬似指紋を作った場合、検出された指紋が擬似指紋であるのかどうかを判断するのが難しい。近年、このようなゼラチンを使った擬似指紋によってなりすましが可能であることを証明したレポートが発表されたことから、指紋によるユーザ認証を採用しようとしているユーザにとって１つの不安点になっている。
【０００５】
以上のことから、センサによって検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかをどのようにして判断するかが大きな技術テーマとなり、各種の技術が提案、採用されている。
【０００６】
特許文献１には、指紋画像の各画素値の標準偏差をＮフレーム分だけメモリに格納し、それぞれのフレーム間の標準偏差の最大値と最小値の差に基づいて、入力された指紋画像が生体指紋のものであるのか擬似指紋のものであるのかを判断する技術が開示されている。特許文献２には、顔や指紋の情報に基づいて装置の使用を許可する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２７９４１３号公報
【特許文献２】特開２００４−３５５２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、検出された指紋が擬似指紋であるのかどうかを判断するために、血流を測るセンサや血圧を計るセンサなどの、指紋検出センサ以外のセンサを指紋検出センサの近くに取り付けることも考えられるが、当然、コストがかかってしまう。
【０００８】
特許文献１に開示されている技術によっても、そのようなセンサを用意することなく擬似指紋であるのかどうかを判断することができるが、連続して検出された指紋画像のそれぞれから特徴を求める必要があるなど、処理が煩雑になる。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、容易に判断することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面の指紋検出装置は、載置された物体の表面に現れる紋様を検出するセンサと、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断する判断手段とを備える。
【００１１】
前記判断手段には、前記センサに載置したときの人の指の向きを基準として、前記センサの第１の範囲において紋様が検出された後に、前記第１の範囲より指先の方向にある第２の範囲において紋様が検出されたとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断させることができる。
【００１２】
前記判断手段には、さらに、前記センサにより検出された紋様を構成する線の幅の変化にも基づいて、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを判断させることができる。
【００１３】
前記判断手段には、前記センサにより検出された紋様を構成する線の幅の変化が閾値としての所定の変化の幅より少ないとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断させることができる。
【００１４】
前記センサに載置したときの人の指の向きを基準として、前記センサの第１の範囲において紋様が検出された後に、前記第１の範囲より指先の方向にある第２の範囲において紋様が検出されたとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断する場合、前記判断手段には、先に前記第１の範囲において紋様が検出されたときと、前記第１の範囲以外の範囲において紋様が検出されたときとで前記閾値としての変化の幅を替えて、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを判断させることができる。
【００１５】
前記判断手段には、さらに、前記センサにより紋様全体が検出された後、前記物体が前記センサから離されるまでの、紋様の検出が続けられる前記センサの範囲の時間的変化にも基づいて、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを判断させることができる。
【００１６】
前記判断手段には、前記センサに載置される人の指の向きを基準として、前記センサの第１の範囲より指先の方向にある第２の範囲において紋様の検出が終わり、その後、前記第１の範囲において指紋の検出が終わったとき、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であると判断させることができる。
【００１７】
前記判断手段には、前記第１の範囲より狭い前記センサの所定の範囲において紋様の検出が続けられたとき、前記センサにより検出された紋様が人の指紋をまねた擬似指紋であると判断させることができる。
【００１８】
本発明の一側面の指紋検出方法またはプログラムは、センサに載置された物体の表面に現れる紋様を検出し、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断するステップを含む。
【００１９】
本発明の一側面においては、載置された物体の表面に現れる紋様がセンサにより検出され、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかが、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一側面によれば、センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを容易に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２２】
本発明の一側面の指紋検出装置（例えば、図１の指紋照合装置１）は、載置された物体の表面に現れる紋様を検出するセンサ（例えば、図１の指紋検出センサ１１）と、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断する判断手段（例えば、図９の判断部３３）とを備える。
【００２３】
本発明の一側面の指紋検出方法またはプログラムは、センサに載置された物体の表面に現れる紋様を検出し、前記センサにより検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、紋様全体が検出されるまでの、紋様が検出される前記センサの範囲の時間的変化に基づいて判断するステップ（例えば、図１２のステップＳ３）を含む。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る指紋照合装置１の外観の例を示す図である。
【００２６】
指紋照合装置１は例えば箱形の筐体からなり、USB(Universal Serial Bus)インタフェース用ケーブル２を介して、パーソナルコンピュータなどの外部の機器に接続される。指紋照合装置１の筐体表面には指紋検出センサ１１が露出して設けられており、指紋の照合を行わせるとき、ユーザは、白抜き矢印に示されるように、１本の指の腹を指紋検出センサ１１にあてる。
【００２７】
ユーザが指をあてたとき、指紋検出センサ１１に接している部分に現れる指紋の凹凸（谷、山）を表すRF信号が、指が指紋検出センサ１１に接している間、後段の回路に出力され続け、指紋検出センサ１１から出力されるRF信号に基づいて１本の指の指紋全体が検出される。指紋検出センサ１１の表面は平面であり、ユーザは、指の腹の最も膨らんだ部分から指先の部分にかけて、指の腹のほぼ全体を所定の時間だけあてる必要がある。
【００２８】
指紋検出センサ１１により検出された指紋は、ユーザが指紋照合装置１にあらかじめ登録しておいた指紋と照合され、それらの指紋が一致したとき、指紋検出センサ１１に指を置いたユーザが正当なユーザであると判断される。指紋検出センサ１１に指を置いたユーザが正当なユーザであると判断されたとき、例えば、USBインタフェース用ケーブル２を介して接続されるパーソナルコンピュータの使用が可能とされる。指紋の照合は、指紋全体をマッチングして行われるのではなく、例えば、数カ所の比較的狭い範囲に現れる指紋の特徴をマッチングすることによって行われる。
【００２９】
このような外観を有する指紋照合装置１においては、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが、指紋全体が検出されるまでの、指紋の検出が行われる指紋検出センサ１１の範囲の時間的な変化に基づいて判断される。以下、適宜、指紋照合装置１においては指紋検出センサ１１に載置されるものは指として認識されるから、指紋検出センサ１１にあてられるものが本物の人の指であっても、擬似指紋を表面に現したゼラチンなどを材料とする物体であっても、それらを区別する必要がない場合、単に、指として説明する。
【００３０】
図２は、指置き動作時の指紋の検出範囲の変化の例を示す図である。図２の上方向は指紋検出センサ１１に置いたときの指の向きと同じ方向を示す。
【００３１】
図２の例においては、指紋検出センサ１１は１９２×１２８ドットの解像度を有しており、その全体の範囲に対して、縦長の楕円の範囲であるＡエリアと、指の向きを基準としてＡエリアより指先の方にある、Ａエリアより狭い横長の楕円の範囲であるＢエリアが設定されている。なお、Ａエリア、Ｂエリアを表す楕円は指紋検出センサ１１に描かれているものではない。
【００３２】
ユーザが指紋検出センサ１１に指を置いたとき、図２に示されるように、Ａエリアには、指の腹の最も膨らんだ位置Ｐを中心とした部分が接し、Ｂエリアには、Ａエリアに接する部分より指先の部分が接することになる。
【００３３】
従って、ユーザが、自分の指を指紋検出センサ１１の面と平行におき、そのまま指を指紋検出センサ１１に押しつけた場合、人の指は丸みを帯びているのに対して、指紋検出センサ１１の表面は上述したように平面だから、初めにＡエリアにおいて指紋が検出され、ユーザが指先の方に力を入れて指を指紋検出センサ１１に押しつけるに従ってその検出範囲が外側に広がり、さらに、図２の矢印Ａ1に示されるように、Ｂエリアにおいて指先部分の指紋が検出されることになる。指紋による認証を行うために指紋検出センサ１１に指をあてる場合、先に指先をあて、それから腹の中心付近をあてるような動作よりも、先に腹の中心付近をあて、それから指先をあてるように指先方向に押し込むような動作をとるのが一般的である。
【００３４】
擬似指紋を表面に現したゼラチンなどを材料とする物体は、本物の人の指のように丸みを帯びた形で作成されるのではなく、平面の板状のものとして作成されることが多いから、そのような板状のものを指紋検出センサ１１にあてた場合、指紋（擬似指紋）の検出範囲の時間的な変化は、図２に示されるような、本物の人の指をあてたときの検出範囲の時間的な変化とは異なるものになる。
【００３５】
このように、指紋照合装置１においては、指紋が検出される範囲がＡエリアからＢエリアに変化する場合に、検出された指紋が本物の人の指紋の可能性があるとして判断され、反対に、初めに指紋が検出された範囲がＡエリア以外の範囲である場合に、検出された指紋が擬似指紋の可能性があるとして判断される。
【００３６】
また、指紋照合装置１においては、指が指紋検出センサ１１に置かれている状態から完全に離されるまでの、指紋の検出が続けられる指紋検出センサ１１の範囲の変化にも基づいて、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが判断される。
【００３７】
図３は、指離し動作時の指紋の検出範囲の変化の例を示す図である。図３の上方向は指の向きと同じ方向を示す。
【００３８】
腹全体を押しつけた状態から、ユーザが自分の指を指紋検出センサ１１から離す場合、人の指は丸みを帯びているのに対して、指紋検出センサ１１の表面は平面だから、指紋検出センサ１１の面と平行のまま指を離したときには、初めにＢエリアにおいて指紋の検出が終わり、指を指紋検出センサ１１から離すに従って、図３の矢印Ａ2に示されるように、指の腹の中心付近があてられている位置に向かって、指紋の検出が続けられる範囲が、内側に狭まりつつ、移動していくことになる。
【００３９】
このように、指紋照合装置１においては、Ｂエリアにおいて指紋が検出されなくなり、続けて、Ａエリアにおいても指紋が検出されなくなるといったように、指紋の検出が続けられる範囲がＢエリアからＡエリアに変化する場合に、検出された指紋が本物の人の指紋の可能性があるとして判断され、反対に、初めに指紋の検出が終わった範囲がＢエリア以外の範囲である場合に、検出された指紋が擬似指紋の可能性があるとして判断される。
【００４０】
図４は、擬似指紋を表面に現したゼラチンなどを材料とする物体を指紋検出センサ１１から離すときの指紋の検出範囲の例を示す図である。図４の上方向は指の向きと同じ方向を示す。
【００４１】
擬似指紋を表面に現したゼラチンなどを材料とする物体を指紋検出センサ１１から離す（剥がす）場合、材料が有する粘性などからスムーズには離れず、全体が完全に離れる直前の物体の状態は、一部が指紋検出センサ１１にくっついたままの状態となり、ある程度の力を入れて離したときにそれまでくっついていた部分が瞬間的に離れる。
【００４２】
従って、図４に示されるように、Ａエリアと較べて狭い所定の範囲であるＣエリアにおいて最後まで指紋の検出が続けられ、あるタイミングで急にその検出が終わるような状態になったとき、検出された指紋が擬似指紋の可能性があるとして判断される。本物の人の指を指紋検出センサ１１から離した場合、通常、Ｃエリアを除くＡエリアの部分ではほぼ同時に指紋が検出されなくなる。
【００４３】
さらに、指紋照合装置１においては、検出された指紋を構成する線の幅の変化にも基づいて、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが判断される。線の幅は、指紋の山の幅、谷の幅を表す。
【００４４】
図５は、指紋検出センサ１１により検出された指紋の一部を拡大して示す図である。
【００４５】
図５の右方に斜線を付して示す帯状の部分は指紋の山の部分を表す。指紋照合装置１においては、指を指紋検出センサ１１に押しつけたとしても山の幅が幅Ｌより狭く、強く押しつける前の幅との変化が閾値としての幅の変化より少ない場合には、検出された指紋が本物の人の指紋である可能性があるとして判断され、反対に、山の幅が幅Ｌより広くなるように変化する場合には、検出された指紋が擬似指紋であるとして判断される。
【００４６】
ゼラチンを材料とする物体の表面に現される擬似指紋の山は、ゼラチンを少し強く押し付けると広がり、谷と区別することができなくなるようにつぶれてしまうのに対し、本物の人の指紋の山は、強く押しつけたとしてもつぶれることはなく、このような性質の違いから、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが判断される。
【００４７】
このように、指紋照合装置１においては、第１に、指置き動作時の指紋の検出範囲の時間的な変化、第２に、指離し動作時の指紋の検出範囲の時間的な変化、第３に、指紋の検出が最後まで続けられる狭い範囲の存在の有無、第４に、指紋の山の幅、に基づいて、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが判断される。
【００４８】
検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかをこれらの要素に基づいて判断する指紋照合装置１の一連の処理についてはフローチャートを参照して後述する。
【００４９】
図６は、指紋照合装置１のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【００５０】
図６に示されるように、指紋照合装置１はUSBコントローラ２１、CPU(Central Processing Unit)２２、プログラム用RAM(Random Access Memory)/ROM(Read Only Memory)２３、フラッシュメモリ２４、指紋照合用LSI(Large Scale Integrated Circuit)２５がバス２６を介して接続されることによって構成される。指紋照合用LSI２５には指紋検出センサ１１が接続される。
【００５１】
USBコントローラ２１は、USBインタフェース用ケーブル２を介して接続される外部の機器と通信を行い、例えば、CPU２２による制御に従って、ユーザが正当であることの認証ができたことを表す情報を外部の機器に出力する。外部の機器との間の通信が、USB規格ではなくRS232C規格に従って行われるようにしてもよい。
【００５２】
CPU２２は、プログラム用RAM/ROM２３に記憶されているプログラムを実行し、指紋照合装置１の全体の動作を制御する。
【００５３】
プログラム用RAM/ROM２３は、CPU２２により実行されるプログラムの他、CPU２２が各種の処理を実行する上で必要な各種のデータを記憶する。
【００５４】
フラッシュメモリ２４は、ユーザによりあらかじめ登録された指紋のデータを記憶する。フラッシュメモリ２４に記憶されているデータは、指紋検出センサ１１により検出された指紋の照合を行うときに指紋照合用LSI２５により用いられる。指紋の照合が数カ所の比較的狭い範囲に現れる指紋の特徴をマッチングすることによって行われる場合、フラッシュメモリ２４には、その数カ所分の指紋の特徴を表すデータがテンプレートデータとして記憶される。
【００５５】
指紋照合用LSI２５は、指紋検出センサ１１から出力されるRF信号に基づいて指紋を検出し、検出した指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかを図２乃至図５を参照して説明したようにして判断する。例えば、指紋検出センサ１１に設定された複数の比較的狭い範囲において物体が検出されることによって出力されるRF信号の信号レベルの積算値が閾値を超えたとき、指紋照合用LSI２５は、指紋検出センサ１１に指が置かれたと判断し、指紋の検出を開始する。
【００５６】
また、指紋照合用LSI２５は、指紋検出センサ１１からの出力に基づいて検出した指紋が本物の人の指紋であると判断した場合、検出した指紋を照合対象の指紋とし、照合対象の指紋の所定の範囲から抽出した特徴と、フラッシュメモリ２４に記憶されているテンプレートデータにより表される特徴のマッチングを行う。指紋照合用LSI２５は、照合対象の指紋から抽出した特徴と、フラッシュメモリ２４に記憶されているテンプレートデータにより表される特徴が一致する場合、指紋検出センサ１１に指を置いたユーザが正当なユーザであると判断し、そのことを表す情報をCPU２２に出力する。
【００５７】
図７Ａ乃至図７Ｃ、図８Ａ乃至図８Ｃは、指紋検出センサ１１から指紋照合用LSI２５に出力されるRF信号の例を示す図である。図７Ａ乃至図７Ｃ、図８Ａ乃至図８Ｃにおいて、縦軸は信号のレベルを表し、横軸は指紋検出センサ１１上の位置を表す。
【００５８】
図７Ａは、指が置かれていないときのRF信号を表し、このようなRF信号が指紋検出センサ１１から出力されているとき、指紋照合用LSI２５においては指が置かれていないと判断される。図７Ｂは、指が離された直後の残像や指紋検出センサ１１表面の汚れによって出力されるRF信号を表す。図７Ｃは、乾燥した指が置かれたときのRF信号を表す。
【００５９】
図８Ａは、油がついた指が置かれたときのRF信号を表し、図８Ｂは、照合に適した状態の指が置かれたときのRF信号を表す。図８Ｃは、指紋検出センサ１１の表面に水滴が垂らされたときのRF信号を表す。
【００６０】
ユーザが指を指紋検出センサ１１に置くときのRF信号の遷移は、図７Ａ、図７Ｃ、図８Ｂ、図８Ａのそれぞれに示されるRF信号がその順番で切り替わるようなものになり、反対に、ユーザが指紋検出センサ１１から指を離すときのRF信号の遷移は、図８Ａ、図８Ｂ、図７Ｃ、図７Ａのそれぞれに示されるRF信号がその順番で切り替わるようなものになる。
【００６１】
図９は、指紋照合装置１の機能構成例を示すブロック図である。図９に示される各機能部は、例えば図６の指紋照合用LSI２５によって実現される。
【００６２】
図９に示されるように、指紋照合装置１においては検出範囲特定部３１、山幅測定部３２、判断部３３、および照合部３４が実現される。
【００６３】
検出範囲特定部３１は、指紋検出センサ１１から出力されたRF信号に基づいて、指紋検出センサ１１のどの範囲で指紋が検出されているのかを特定し、特定した範囲を表す情報を判断部３３に出力する。検出範囲特定部３１から出力される情報により、図２に示されるような、指紋検出センサ１１のＡエリアで指紋が検出されていること、指紋検出センサ１１のＢエリアで指紋が検出されていることなどが表される。
【００６４】
山幅測定部３２は、指紋検出センサ１１から出力されたRF信号に基づいて、指紋の山の幅を測定し、測定した山の幅を表す情報を判断部３３に出力する。図８Ｂに示されるようなRF信号においては、所定の位置にある振幅の谷から隣の谷までの幅が、対応する位置の指紋の山の幅を表す。
【００６５】
判断部３３は、検出範囲特定部３１から供給された情報に基づいて、指置き動作時、指離し動作時に指紋の検出が行われている範囲がどのように変化しているかを確認し、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかを判断する。また、判断部３３は、指離し動作時、指紋の検出が最後まで続けられる狭い範囲がある場合には、検出された指紋が擬似指紋であるとして判断する。
【００６６】
さらに、判断部３３は、山幅測定部３２から供給された情報に基づいて、指紋のある位置の山の幅がどのように変化しているかを確認し、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかを判断する。判断部３３は、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかの最終的な判断結果を照合部３４に出力する。
【００６７】
照合部３４は、検出された指紋が本物の人の指紋であるとして判断部３３により判断された場合、指紋検出センサ１１からの出力に基づいて照合対象とする指紋を取得し、照合対象の指紋から抽出した特徴と、フラッシュメモリ２４に記憶されているテンプレートデータにより表される特徴のマッチングを行う。照合部３４は、照合対象の指紋から抽出した特徴と、フラッシュメモリ２４に記憶されているテンプレートデータにより表される特徴が一致する場合、指紋検出センサ１１に指を置いたユーザが正当なユーザであると判断し、そのことを表す情報をCPU２２に出力する。
【００６８】
ここで、図１０、図１１を参照して、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかを判断する判断部３３の状態遷移について説明する。
【００６９】
図１０は、指置き動作時の判断部３３の状態遷移の例を示す図である。
【００７０】
状態Ｓ１は、指紋検出センサ１１に指が置かれるのを待つ状態であり、判断部３３はRF信号の検出を続ける。指紋検出センサ１１から供給されるRF信号に変化がない場合、判断部３３は状態Ｓ１のまま待機する。
【００７１】
RF信号に変化があったことから、指紋検出センサ１１に指が置かれたと判断した場合、判断部３３は、検出範囲特定部３１から供給される情報に基づいて、初めに指紋が検出された範囲がどの範囲であるのかを確認する。検出範囲特定部３１からは、指紋検出センサ１１からのRF信号に基づいて特定された、指紋の検出が行われている範囲を表す情報が順次供給されてくる。また、山幅測定部３２からは、指紋検出センサ１１からのRF信号に基づいて測定された、所定の位置にある山の幅を表す情報が順次供給されてくる。
【００７２】
判断部３３は、初めに指紋が検出された範囲がＡエリアであると判断した場合、自身の状態を状態Ｓ２に遷移させ、一方、初めに指紋が検出された範囲がＡエリア以外の範囲であると判断した場合、自身の状態を状態Ｓ３に遷移させる。
【００７３】
状態Ｓ２において、判断部３３は、検出された指紋が本物の人の指紋である可能性があるとし、続けて、Ｂエリアで指紋が検出されたことを表す情報が検出範囲特定部３１から供給されてくるのを待機する。
【００７４】
Ａエリアに続けてＢエリアで指紋が検出されたことを検出範囲特定部３１から供給された情報に基づいて確認し、さらに、山の幅の変化が所定の規定値の幅の変化より少ないことを山幅測定部３２から供給された情報に基づいて確認した場合、判断部３３は、自身の状態を状態Ｓ２から状態Ｓ４に遷移させる。
【００７５】
状態Ｓ４において、判断部３３は、指紋検出センサ１１に置かれた指が本物の人の指であり、検出された指紋が本物の人の指紋であると判断する。
【００７６】
一方、状態Ｓ２において、山の幅の変化が所定の規定値の幅の変化以上あり、山の幅の変化により埋まってしまう（なくなってしまう）谷の量が多いことを山幅測定部３２から供給された情報に基づいて確認した場合、判断部３３は、自身の状態を状態Ｓ５に遷移させる。
【００７７】
状態Ｓ５において、判断部３３は、検出された指紋が擬似指紋であると判断し、そのことを表す情報を判断結果として照合部３４に出力する。すなわち、初めにＡエリアで指紋が検出され、続けてＢエリアで指紋が検出された場合であっても、指紋の山幅の変化が規定値の幅の変化以上あるとき、検出された指紋は擬似指紋であるとして判断されることになる。
【００７８】
なお、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかを判断するときの規定値として用いられる山の幅の変化を表す値は、状態Ｓ２における判断のときと状態Ｓ３における判断のときとで異なる値が設定される。
【００７９】
例えば、状態Ｓ２にあるとき、指紋が検出された範囲の変化については、本物の人の指紋の可能性がある変化を示しているから、状態Ｓ２における判断のときに用いられる規定値の方が、後述するように、指紋が検出された範囲の変化が擬似指紋の可能性がある変化を示している状態Ｓ３における判断のときに用いられる規定値より大きい値が設定される。すなわち、状態Ｓ２においては、山幅の変化が状態Ｓ３のときより大きいものであっても本物の人の指紋であると判断されるように、いわば緩めに規定値が設定される。
【００８０】
また、この例においては、所定の位置にある山の幅の変化に基づいて、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが判断されるようになされているが、さらに、人の指紋の山の幅は、指の中央付近のものであっても、指の端付近のものであっても差があまりないことから、その差にも基づいて、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが判断されるようにしてもよい。この場合、例えば、Ａエリアで検出された山の幅の平均値とＢエリアで検出された山の幅の平均値が状態Ｓ２，Ｓ３において比較され、平均値の差が閾値の差より小さい場合、本物の人の指紋であるとして判断され、平均値の差に閾値の差以上の一定の差が生じた場合は擬似指紋として判断される。
【００８１】
図１０の説明に戻り、初めに指紋が検出された範囲がＡエリア以外の範囲であると判断したことから状態Ｓ３の状態にあるとき、判断部３３は、指紋検出センサ１１において検出された指紋が擬似指紋である可能性があるとし、続けて、ＡエリアまたはＢエリアで指紋が検出されたことを表す情報が検出範囲特定部３１から供給されてくるのを待機する。
【００８２】
状態Ｓ３において、ＡエリアまたはＢエリアで指紋が検出されたことを確認し、さらに、山の幅の変化が所定の規定値の幅の変化より少ないことを山幅測定部３２から供給された情報に基づいて確認した場合、判断部３３は、自身の状態を状態Ｓ４に遷移させ、検出された指紋が本物の人の指紋であると判断する。照合部３４においては、指紋検出センサ１１から出力されるRF信号に基づいて指紋が検出され、検出された指紋の照合が行われる。
【００８３】
一方、状態Ｓ３において、山の幅の変化が所定の規定値の幅の変化以上あることを確認した場合、判断部３３は、自身の状態を状態Ｓ５に遷移させる。
【００８４】
状態Ｓ５において、判断部３３は、検出された指紋が擬似指紋であると判断し、そのことを表す情報を判断結果として照合部３４に出力する。
【００８５】
図１１は、指離し動作時の判断部３３の状態遷移の例を示す図である。
【００８６】
例えば、図１０に示される状態遷移に従って、検出された指紋が本物の人の指紋であると判断された場合だけ、図１１に示される状態遷移に従って、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかが判断されるようにしてもよい。
【００８７】
状態Ｓ１０は、指が指紋検出センサ１１から離されるのを待つ状態であり、判断部３３はRF信号の検出を続ける。指紋検出センサ１１から供給されるRF信号に変化がない場合、判断部３３は状態Ｓ１０のまま待機する。
【００８８】
RF信号に変化があったことから、指紋検出センサ１１から指が離されたと判断した場合、判断部３３は、検出範囲特定部３１から供給される情報に基づいて、初めに指紋の検出が終わった範囲がどの範囲であるのかを確認する。検出範囲特定部３１からは、指紋検出センサ１１からのRF信号に基づいて特定された、指紋の検出が行われている範囲を表す情報が順次供給されてくる。
【００８９】
判断部３３は、初めに指紋の検出が終わった範囲がＢエリアであると判断した場合、自身の状態を状態Ｓ１１に遷移させる。
【００９０】
状態Ｓ１１において、判断部３３は、照合部３４により検出された指紋が本物の人の指紋である可能性があるとし、Ａエリアでも指紋の検出が終わったことを表す情報が検出範囲特定部３１から供給されてくるのを待機する。
【００９１】
Ｂエリアに続けて、Ａエリアでも指紋の検出が終わったことを検出範囲特定部３１から供給された情報に基づいて確認した場合、判断部３３は、自身の状態を状態Ｓ１１から状態Ｓ１２に遷移させる。
【００９２】
状態Ｓ１２において、判断部３３は、指紋検出センサ１１から離された指が本物の人の指であり、照合部３４により検出された指紋が本物の人の指紋であると判断する。判断部３３は、検出された指紋が本物の人の指紋であることを表す情報を判断結果として照合部３４に出力する。
【００９３】
一方、状態Ｓ１１において、Ａエリアでも指紋の検出が終わったことを確認したが、指紋の検出が、Ａエリアと較べて狭い範囲であるＣエリアで最後まで続けられていたことを検出範囲特定部３１から供給された情報に基づいて確認した場合、自身の状態を状態Ｓ１３に遷移させる。
【００９４】
状態Ｓ１３において、判断部３３は、照合部３４により検出された指紋が擬似指紋であると判断し、そのことを表す情報を判断結果として照合部３４に出力する。初めに指紋の検出が終わった範囲がＢエリア以外の範囲であると状態Ｓ１０において判断した場合も同様に、判断部３３は、自身の状態を状態Ｓ１３に遷移させ、照合部３４により検出された指紋が擬似指紋であると判断する。
【００９５】
ここで、図１２のフローチャートを参照して、指紋照合装置１の一連の処理について説明する。この処理は、例えば、指紋検出センサ１１に指が置かれたことが検出されたときに開始される。
【００９６】
ステップＳ１において、検出範囲特定部３１は、指紋検出センサ１１のどの範囲で指紋が検出されているのかを指紋検出センサ１１から供給されたRF信号に基づいて特定し、特定した範囲を表す情報を判断部３３に出力する。
【００９７】
ステップＳ２において、山幅測定部３２は、指紋の山の幅を指紋検出センサ１１から供給されたRF信号に基づいて測定し、測定した山の幅を表す情報を判断部３３に出力する。
【００９８】
ステップＳ３において、判断部３３は、上述したように、指置き動作時と指離し動作時の指紋の検出が行われる範囲と、指紋の山の幅に基づいて、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか擬似指紋であるのかを判断する。
【００９９】
ステップＳ４において、判断部３３は、検出された指紋を本物の人の指紋として判断したか、擬似指紋として判断したかを判定し、擬似指紋として判断したと判定した場合、処理を終了させる。
【０１００】
判断部３３は、ステップＳ４において、検出された指紋を本物の人の指紋として判断したと判定した場合、そのことを表す情報を照合部３４に出力し、ステップＳ５に進む。
【０１０１】
ステップＳ５において、照合部３４は、照合対象の指紋の所定の範囲から抽出した特徴と、フラッシュメモリ２４に記憶されているテンプレートデータにより表される特徴のマッチングを行い、指紋の照合を行う。照合対象の指紋から抽出した特徴と、テンプレートデータにより表される特徴が一致する場合、照合部３４は、指紋検出センサ１１に指を置いたユーザが正当なユーザであると判断し、処理を終了させる。
【０１０２】
以上の処理により、指紋検出センサ１１により検出された紋様が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかを、血流や血圧を測るセンサなどを設けることなく、容易に判断することができる。
【０１０３】
以上においては、指置き動作時と指離し動作時の指紋の検出が行われる範囲と、指紋の山の幅に基づく上述したような判断がUSBデバイスである指紋照合装置１において行われるものとしたが、同様の判断が、携帯電話機などの、指紋検出センサが設けられている各種のデバイスにおいて行われるようにしてもよい。また、USBデバイスにより指紋の検出だけが行われ、検出された指紋が本物の人の指紋であるのか人の指紋をまねた擬似指紋であるのかの判断や、検出された指紋の照合が、そのUSBデバイスに接続されるパーソナルコンピュータにおいて行われるといったように、センサが設けられるデバイスとは異なるデバイスで行われるようにしてもよい。
【０１０４】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【０１０５】
図１３は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するパーソナルコンピュータの構成の例を示すブロック図である。
【０１０６】
CPU(Central Processing Unit)１０１は、ROM(Read Only Memory)１０２、または記憶部１０８に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM(Random Access Memory)１０３には、CPU１０１が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU１０１、ROM１０２、およびRAM１０３は、バス１０４により相互に接続されている。
【０１０７】
CPU１０１にはまた、バス１０４を介して入出力インタフェース１０５が接続されている。入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウス、マイクロホンなどよりなる入力部１０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部１０７が接続されている。CPU１０１は、入力部１０６から入力される指令に対応して各種の処理を実行する。そして、CPU１０１は、処理の結果を出力部１０７に出力する。
【０１０８】
入出力インタフェース１０５に接続されている記憶部１０８は、例えばハードディスクからなり、CPU１０１が実行するプログラムや各種のデータを記憶する。通信部１０９は、インターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークを介して外部の装置と通信する。
【０１０９】
入出力インタフェース１０５に接続されているドライブ１１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１が装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記憶部１０８に転送され、記憶される。
【０１１０】
コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム記録媒体は、図１３に示すように、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)，DVD(Digital Versatile Disc)を含む）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア１１１、または、プログラムが一時的もしくは永続的に格納されるROM１０２や、記憶部１０８を構成するハードディスクなどにより構成される。プログラム記録媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインタフェースである通信部１０９を介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。
【０１１１】
なお、本明細書において、プログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る指紋照合装置の外観の例を示す図である。
【図２】指置き動作時の指紋の検出範囲の変化の例を示す図である。
【図３】指離し動作時の指紋の検出範囲の変化の例を示す図である。
【図４】指紋の検出範囲の例を示す図である。
【図５】指紋の一部を拡大して示す図である。
【図６】指紋照合装置のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図７】RF信号の例を示す図である。
【図８】RF信号の他の例を示す図である。
【図９】指紋照合装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図１０】指置き動作時の状態遷移の例を示す図である。
【図１１】指離し動作時の状態遷移の例を示す図である。
【図１２】指紋照合装置の一連の処理について説明するフローチャートである。
【図１３】パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  指紋照合装置，  １１  指紋検出センサ，  ２５  指紋照合用LSI，  ３１  検出範囲特定部，  ３２  山幅測定部，  ３３  判断部，  ３４  照合部
【図１】
2008022973.tif 000003
【図２】
2008022973.tif 000004
【図３】
2008022973.tif 000005
【図４】
2008022973.tif 000006
【図５】
2008022973.tif 000007
【図６】
2008022973.tif 000008
【図７】
2008022973.tif 000009
【図８】
2008022973.tif 000010
【図９】
2008022973.tif 000011
【図１０】
2008022973.tif 000012
【図１１】
2008022973.tif 000013
【図１２】
2008022973.tif 000014
【図１３】
2008022973.tif 000015