(57)【要約】【課題】回路規模やコストをあげずに、異なる性能や異なる方式の画像取得手段に対応した自由度の高い認証装置、生体認証システム及び生体認証方法を実現する。【解決手段】画像取得部と認証部からなる生体認証システムにおいて、認証部はセンサ属性を判別する判別部と、画像取得部からの画像信号を照合に適した形に加工する画像処理部の画像処理方法の設定を、判別部により判別したセンサ属性に応じて変更する設定部を有することを特徴とした生体認証システムおよび前記画像取得部として用いられる画像取得装置。【選択図】      図１
2005025310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体情報を取得するセンサからの画像情報と、予め記憶された登録情報とを照合する照合部と、
前記センサの属性情報に基づき、前記画像情報を変更する設定部とを有し、
前記照合部は、前記設定部により変更された前記画像情報と、前記登録情報とを照合することを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
被写体情報を取得するセンサからの画像情報と、予め記憶された登録情報とを照合する照合部と、
前記センサの属性情報に基づき、前記登録情報を変更する設定部とを有し、
前記照合部は、前記設定部により変更された前記登録情報と、前記画像情報とを照合することを特徴とする信号処理装置。
【請求項３】
生体認証を目的とした照合用画像情報を取得するためのセンサを備えた画像取得部と、前記センサから取得した画像情報とあらかじめ保存してある登録情報とを照合することにより認証を行う認証部からなる生体認証システムにおいて、
前記画像取得部は生体認証用の照合用画像情報と共に、センサの属性情報を前記認証部に対して送るセンサ属性記憶部を有することを特徴とした生体認証システム。
【請求項４】
生体認証を目的とした照合用画像情報を取得するためのセンサを備えた画像取得部と、前記センサから取得した画像情報とあらかじめ保存してある登録情報とを照合することにより認証を行う認証部からなる生体認証システムにおいて、
前記認証部は前記画像取得部のセンサ属性を判別する判別部と、前記判別部により判別したセンサ属性に応じて前記画像取得部のセンサ駆動方法の設定を変更する設定部を有することを特徴とした生体認証システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、生体認証等の予め登録された情報との認証に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、指紋認証や顔認証に代表される生体認証等の被写体照合システムは、センサで生成された被写体の画像信号に対して、専用の画像処理を施し、照合用のデータに変換して、データベースに登録された登録データと照合を行う。
【０００３】
たとえば、指紋認証装置では、センサから取得した指の画像に対して、画像処理部で画像強調処理やフィルタリング等の処理を施して指紋画像を得た後，さらに指紋の縞の分岐点やきれめなどの特徴点データを抽出する。この特徴点データを照合用データとして、既にデータベースに登録済みの特徴点データと比較することで、本人かどうかの照合を行う。
【０００４】
こうした生体認証装置は、さまざまな方式のものが提案されている。たとえば、指紋の認証装置においても指を照明した画像を取得する光学式や、指とセンサの電極間の静電容量を検出する静電容量方式、圧力センサーにより指紋のパターンを読み取る感圧式、温度センサによる方式、電界を検出する方式など多様なものが市販されている。また、近年は急速に需要が伸び始め、エリア型の二次元センサばかりでなく、ライン型のセンサなど形態の異なるセンサや、より高解像度、高認識率なセンサなど発達も著しい。
【０００５】
また、近年、情報のセキュリティの高まり等から、指紋認証装置などを携帯電話やＰＤＡなどの携帯機器に搭載する動きや、ネットワークを介しての生体認証を行う動きが始まっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２５６１９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術における被写体照合システムは、各センサの方式固有の特性にあわせた専用の画像処理を施すことで、微細な指紋パターンを読みとれる用に調整されており、基本的にセンサと照合用データに変換する画像処理部は専用の関係にあるため、方式の異なるセンサに変更する場合は照合部も変更しなくてはならなかった。また、同一のセンサ方式であっても、性能が高いものにアップグレードする場合などは、センサ駆動方法やタイミング、必要な画像処理の方法や設定値が異なるため、やはり照合部を変更しなくてはならなかった。
【０００８】
このように、センサ部のみを変更することで解像度などの性能の向上が得られる場合であっても、照合用データに変換する画像処理部や照合部をあわせて変更しなくてはならないため、照合システム全体の変更となり、ユーザーにとって価格が高くなってしまうばかりでなく、データの互換性も得られない問題があった。
【０００９】
さらに、携帯端末やネットワークを介して、センサ部と照合部が切り離されるケースが考えられるが、こうした場合に異なる方式を用いることができない問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、回路規模やコストをあげずに、異なる性能や異なる方式の画像取得手段に対応した自由度の高い画像取得装置、生体認証システム及び生体認証方法を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、被写体情報を取得するセンサからの画像情報と、予め記憶された登録情報とを照合する照合部と、前記センサの属性情報に基づき、前記画像情報を変更する設定部とを有し、前記照合部は、前記設定部により変更された前記画像情報と、前記登録情報とを照合することを特徴とする信号処理装置を提供する。
【００１２】
また、被写体情報を取得するセンサからの画像情報と、予め記憶された登録情報とを照合する照合部と、前記センサの属性情報に基づき、前記登録情報を変更する設定部とを有し、前記照合部は、前記設定部により変更された前記登録情報と、前記画像情報とを照合することを特徴とする信号処理装置を提供する。
【００１３】
また、生体認証を目的とした照合用画像情報を取得するためのセンサを備えた画像取得部と、前記センサから取得した画像情報とあらかじめ保存してある登録情報とを照合することにより認証を行う認証部からなる生体認証システムにおいて、前記画像取得部は生体認証用の照合用画像情報と共に、センサの属性情報を前記認証部に対して送るセンサ属性記憶部を有することを特徴とした生体認証システムを提供する。
【００１４】
また、生体認証を目的とした照合用画像情報を取得するためのセンサを備えた画像取得部と、前記センサから取得した画像情報とあらかじめ保存してある登録情報とを照合することにより認証を行う認証部からなる生体認証システムにおいて、前記認証部は前記画像取得部のセンサ属性を判別する判別部と、前記判別部により判別したセンサ属性に応じて前記画像取得部のセンサ駆動方法の設定を変更する設定部を有することを特徴とした生体認証システムを提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１として、生体認証システムである指紋認証装置の模式的な構成を示すブロック図である。ここでの指紋認証装置は、指紋画像取得部と信号処理装置である認証部がひとつの筐体に収められたユニット形態となっており、パーソナルコンピュータ（以下ＰＣ）の周辺機器として接続して利用する形態を例示する。ＰＣとの接続方法としては、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４、無線ＬＡＮなどが想定される。
【００１７】
ここでは、センサの属性を検出して、認証部側からセンサの駆動あるいは画像処理内容を変更することにより、工場やユーザーでのユニット内の画像取得部のみの交換を可能にする構成を例示する。
【００１８】
ここでいうセンサ属性としては、センサのメーカー名、センサの型番、センサのシリアルナンバーなどの識別番号、センサの画像取得方式（光学式、静電容量方式、圧力検出式、温度検出式、電磁界方式など）、照合方式（特徴点抽出法、パターンマッチング法、周波数解析）、センサ領域の大きさ、エリアセンサかラインセンサか、解像度、画素数、階調数、γ特性、ダイナミックレンジ、画素配列、出力線数、データ出力形式、フレームレート、光源の波長等があげられる。ここでは、光学式センサを用いて、特徴点抽出法により照合を行うセンサを例示する。また、センサ属性のうち解像度、ダイナミックレンジ、γ特性が異なるセンサに変更する場合を説明する。
【００１９】
図１において、１０１が画像取得部であり、１０２が認証部である。１０１において、１０３がセンサＩＣであり、１０４が画素により検出した指紋画像信号を出力するまでの部分からなるセンサ部であり、１０５がセンサ属性記憶部である。センサ属性記憶部としては、単に不揮発性のメモリ素子をセンサＩＣ内に組み込んで読み出しても良いが、たとえばセンサの画素のうちダミー画素部の一部領域を利用してこうした情報をセンサ出力信号の中に組み込んでも良い。たとえば、ダミー画素領域のアルミ配線をレーザーを用いて１個ずつ異なる様に結線や切断を行うことで、センサＩＣ内にシリアルナンバーなどの識別情報をもたせることも出来る。
【００２０】
また、１０６が指を照明するための光源としてのＬＥＤである。１０７がＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルロジックアレイ）やＣＰＬＤと呼ばれるリコンフィギュラブルなロジックＩＣ（コンフィギュレーションファイルをダウンロードすることにより、内部のＳＲＡＭなどで構成されたロジック回路の接続をソフト的に構成することが可能なＩＣ）である。ここでは、このＦＰＧＡ（ＣＰＬＤ）内部に画像取得部のセンサ駆動部や画像処理部の回路が作成されている。１０８がセンサやＬＥＤの駆動パルスを作成するセンサ駆動部であり、１０９がセンサからの指紋画像に適切な画像処理を加えて認証部に送信するための画像処理部１である。また、１１０がセンサＩＣ内に記録されたセンサ属性を、適切な形に変換して認証部に伝えるためのセンサ属性加工部である。１１１がセンサＩＣを駆動する駆動パルスなどの制御線群を示し、１１２がＬＥＤの制御線群を示す。１１３が、センサ部１０４からの画像信号線を示し、１１４が画像処理部１からの出力データ線を示す。また、１１５がセンサＩＣ内のセンサ属性記憶部１０５からのセンサ属性出力線であり、１１６がセンサ属性加工部１１０で加工後のセンサ属性出力線である。
【００２１】
１０２において、１１７が画像取得部からの画像に各種フィルタ処理等の画像処理を行い、指紋画像から特徴点（指紋のパターンの分岐点や端点）の抽出を行う画像処理部２であり、１１８が抽出した特徴点データをデーターベース１１９に登録済みの認証用特徴点データと照合する照合部である。ここでは、指紋の照合方式として特徴点抽出法を例示したが、パターンマッチング法でもよい。その場合１１７は、画像取得部からの指紋画像に各種フィルタ処理等の画像処理を行うとともに、パターンマッチングをしやすいような大きさ、解像度、階調などに変換を行う画像処理部２であり、１１８は１１７で加工した画像データをデーターベース１１９に登録済みの認証用パターンマッチングデータと照合する照合部となる。１２０が、照合結果をＰＣに伝えるためのたとえばＵＳＢ方式の通信部である。１２１が、画像取得部の制御を行う制御部であり、センサ属性の要求を行ったり、取得部から取得した指紋データを送信する要求を行う。また、１２２が画像取得部から受信したセンサ属性の判別部であり、１２３がその判別結果を元に画像取得部のセンサ駆動や画像処理、認証部の画像処理に関する設定を行う設定部である。１２４が、画像取得制御部１２１からセンサ属性加工部１１０へのセンサ属性の要求を行う信号線であり、１２５がセンサ属性判別部１２２から判別した結果を送る信号線である。また、１２６〜１２９がセンサ属性に応じて設定部１１３から各部を設定する制御線であり、１２６によりＦＰＧＡ（ＣＰＬＤ）１０７に対してコンフィギュレーションファイルの送信が行われ、１２７により駆動部１０８が、１２８により画像処理部１が、１２９により画像処理部２が設定される。１３０が、画像取得制御部１２１からセンサ駆動部１０８への画像取得の要求を行う信号線であり、１３１が画像処理部２からの出力データ線を示す。また１３２が、照合部からの出力信号線であり、１３３はデーターベース１１９と照合部１１８の間のデータ線および制御線である。１３４は、ＵＳＢなどのＰＣとの通信線である。
【００２２】
画像取得制御部からの要求により、画像取得部から送られたセンサ属性を判別して、設定部により画像取得部内の回路をコンフィギュレーションし、駆動部および画像処理部１の設定を行う。さらに、認証部の画像処理部２の設定も行う。これにより、認証部に対して異なる画像取得部が接続された場合も、常にセンサ属性に対応したセンサ駆動と信号処理が実現される。
【００２３】
図２に、認証部１０２における起動時のルーチンを示す。ここでは、センサＡとセンサＢの２種類のセンサに対応可能な認証システムを例示する。センサＡは横８００画素、縦６００画素のセンサ、センサＢは横１０２４画素、縦７６８画素のセンサとして、両者のダイナミックレンジやγ特性が異なるものとする。こうした違いはセンサ属性により認証部に伝えられる。
【００２４】
たとえば認証システムのユニットの電源がＯＮになり、起動ルーチンＳ２０１にはいると、認証部は、Ｓ２０２においてセンサＡに対応したコンフィギュレーションファイルを設定部１２３からＦＰＧＡ１０７に対してダウンロードする。次に認証部は、Ｓ２０３において、画像取得制御部１２１からセンサ属性を要求する。Ｓ２０４において認証部は、センサ属性加工部１１０によりＦＰＧＡのレジスタに一旦取り込まれたセンサ属性を、レジスタ値としてセンサ属性判別部１２２に読み取る。Ｓ２０５において認証部は、センサ属性の判別を行う。センサ属性がセンサＡを示している場合、Ｓ２０６において認証部は、駆動部１０８に対してセンサＡの駆動タイミングを設定する。その後Ｓ２０７において認証部は、画像処理部１をセンサＡの属性に対応した設定に設定を行う。ここでは、ダイナミックレンジに関してゲインとオフセット、階調性に関してγ特性、解像度の特徴に伴いエッジ強調などのフィルタ設定を設定している。さらにＳ２０８において認証部は、認証部内の画像処理部２もセンサＡの属性に対応した設定に設定を行う。ここでは、解像度、センササイズに対応して設定値を変更して特徴点データの抽出を行う。その後、Ｓ２１３でルーチンを終了する。
【００２５】
一方、センサ属性がセンサＡを示さない場合、認証部は、Ｓ２０９においてセンサＢに対応したコンフィギュレーションファイルを設定部１２３からＦＰＧＡ１０７に対してダウンロードする。Ｓ２１０において認証部は、駆動部１０８に対してセンサＢの駆動タイミングを設定する。その後Ｓ２１１において認証部は、画像処理部１をセンサＢの属性に対応した設定に設定を行う。ここでは、ダイナミックレンジに関してゲインとオフセット、階調性に関してγ特性、解像度の特徴に伴いＬＰＦなどのフィルタ設定を設定している。さらにＳ２１２において認証部は、認証部内の画像処理部２もセンサＢの属性に対応した設定に設定を行う。ここでは、解像度、センササイズに対応して設定値を変更して特徴点データの抽出を行う。その後、Ｓ２１３でルーチンを終了する。
【００２６】
図３は、図１のセンサ部１０３の構成図である。図３において、４１はセンサの１画素を構成する画素部、４２は画素部４１における読み出しパルス（φＳ）の入力端子、４３は画素部４１におけるリセットパルス（φＲ）の入力端子、４４は画素部４１における転送パルス（φＴ）の入力端子、４５は画素部４１における信号読み出し端子（Ｐ０）、４６は後述するセレクタ部から水平方向の各画素に読み出しパルス（φＳ）を送る信号線、４７は後述するセレクタ部から水平方向の各画素にリセットパルス（φＲ）を送る信号線、４８は後述するセレクタ部から水平方向の各画素に転送パルス（φＴ）を送る信号線、４９は垂直信号線、４０は定電流源、５１は垂直信号線４９に接続された容量、５２は水平シフトレジスタ５６にゲートが接続され、ソース−ドレインに垂直信号線４９と出力信号線５３が接続された転送スイッチ、５４は出力信号線５３に接続された出力アンプ、５５はセンサ部６の出力端子である。
【００２７】
また、５６は水平シフトレジスタ（ＨＳＲ）、５７はそのスタートパルス（ＨＳＴ）の入力端子、５８はその転送クロック（ＨＣＬＫ）の入力端子、５９は垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）、６０はそのスタートパルス（ＶＳＴ）の入力端子、６１はその転送クロック（ＶＣＬＫ）の入力端子、６２は後述するローリングシャッタと呼ばれる方式の電子シャッタ用のシフトレジスタ（ＥＳＲ）、６３はそのスタートパルス（ＥＳＴ）の入力端子、６４は垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）の出力線、６５は電子シャッタ用のシフトレジスタ（ＥＳＲ）の出力線、６６はセレクタ部、６７は転送パルスの元信号ＴＲＳの入力端子、６８はリセットパルスの元信号ＲＥＳの入力端子、６９は読み出しパルスの元信号ＳＥＬの入力端子である。
【００２８】
図４は、図３の画素部４１の構成図である。図４において、７１は電源電圧（ＶＣＣ）、７２はリセット電圧（ＶＲ）、７３はフォトダイオード、７４〜７７はＭＯＳトランジスタからなるスイッチ、７８は寄生容量（ＦＤ）、７９はグラウンドである。
【００２９】
ここで、センサ部１０３の動作を図３、図４を参照して説明する。まず、リセット用のスイッチ７４と、フォトダイオード７３に接続されたスイッチ７５とをＯＦＦした状態で、フォトダイオード７３において入射光による電荷の蓄積が行われる。
【００３０】
その後、スイッチ７６がＯＦＦした状態で、スイッチ７４をＯＮすることにより、寄生容量７８がリセットする。つぎに、スイッチ７４をＯＦＦスイッチ７６をＯＮすることにより、信号読み出し端子４５にリセット状態の電荷を読み出す。
【００３１】
つぎに、スイッチ７６をＯＦＦした状態で、スイッチ７５をＯＮすることにより、寄生容量７８に対して、フォトダイオード７３に蓄積された電荷を転送する。つぎに、スイッチ７５をＯＦＦした状態で、スイッチ７６をＯＮすることにより、信号読み出し端子４５に信号電荷を読み出す。
【００３２】
各ＭＯＳトランジスタの駆動パルスφＳ，φＲ，φＴは、後述するように垂直シフトレジスタ５９，６２とセレクタ部６６とにより作成され、各信号線４６〜４８により、画素の入力端子４２〜４４に供給される。入力端子６０から入力されるクロック信号１パルスに対して、信号ＴＲＳ，ＲＥＳ，ＳＥＬが入力端子６７〜６９にそれぞれ１パルス入力され、このため、駆動パルスφＳ，φＲ，φＴがそれぞれ信号ＴＲＳ，ＲＥＳ，ＳＥＬに同期して出力される。この結果、入力端子４２〜４４に、駆動パルスφＳ，φＲ，φＴが供給される。
【００３３】
また、信号読み出し端子４５は、垂直信号線４９により定電流源４０に接続すると共に、垂直信号線容量５１及び転送スイッチ５２に接続されており、垂直信号線４９を介して電荷信号が垂直信号線容量５１に転送され、その後水平シフトレジスタ５６の出力に従い、転送スイッチ５２が順次走査されて、垂直信号線容量５１の信号が出力信号線５３に順次読み出され、出力アンプ５４を介して出力端子５５から出力される。ここで、垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）５９は、スタートパルス（ＶＳＴ）６０で走査が開始され、転送クロック（ＶＣＬＫ）６１が出力線６４を介してＶＳ１，ＶＳ２，…ＶＳｎと順次転送されていく。また電子シャッタ用垂直シフトレジスタ（ＥＳＲ）６２は、入力端子６３から入力されるスタートパルス（ＥＳＴ）で走査が開始され、入力端子６１から入力される転送クロック（ＶＣＬＫ）が出力線６５に順次転送されていく。
【００３４】
各画素部４１の読み出し順序は、まず垂直方向の上１行目を選択し、水平シフトレジスタ５６の走査に伴い左から右へ各列に接続した画素部４１を選択出力する。１行目の出力が終わると、２行目を選択し、再び水平シフトレジスタ５６の走査に伴い左から右へ各列に接続した画素部４１を選択出力する。以下、同様に垂直シフトレジスタ５９の順次走査に従い、１，２，３，４，５…行目と上から下まで走査を行い、１画面の画像出力を行う。
【００３５】
図５〜図７を用いて、本実施例においてセンサ属性に応じて変更するセンサ駆動および画像処理部の設定について説明する。
【００３６】
図５（ａ）はセンサＡの、図５（ｂ）はセンサＢの画素領域を示している。センサＡにおいて、５０１が黒基準として用いられるＯＢ部（オプティカルブラック部＝光学的黒領域）であり、横１０画素、縦６００画素である。５０２が有効画素領域であり、横８００画素、縦６００画素である。センサＢにおいて、５０３がＯＢ部であり、横２０画素、縦７６８画素である。５０４が有効画素領域であり、横１０２４画素、縦７６８画素である。
【００３７】
図６（ａ）はセンサＡの、図６（ｂ）はセンサＢの１水平走査期間の駆動パルスを示している。ここで、ＭＣＬＫは図１に不図示の画像取得部のメインクロックであり、センサＡの画像取得部では２０ＭＨｚの発振周波数であり、センサＢの画像取得部では４０ＭＨｚの発振周波数である。ＨＳＴとＨＣＬＫは、図３の５６の水平シフトレジスタのスタートパルスおよび、転送クロックである。ＨＣＬＫはＯＢ部と有効画素領域にパルスが入力される。ＲＥＳが図３の６８に入力されるリセットパルスである。またＣＬＭＰは、不図示であるが、ＯＢ部をクランプして黒基準レベルを定めるためのクランプパルスである。
【００３８】
センサＡでは、たとえば図６（ａ）のようにセンサが駆動される。ＨＳＴから次のＨＳＴまでの１水平走査期間中、最初の３０クロックはブランキング期間であり、この期間のうち２０クロック＝１μｓでリセットが行われる。画素は、２クロックで転送されるので、３０クロックの次の２０クロックでＯＢ部が転送され、この期間中の１６クロック＝８００ｎｓでクランプされる。さらに、続く有効画素領域が水平８００画素分あるので、１６００クロックにより水平転送が行われる。したがって、水平方向の１周期は１６５０クロックとなる。一方、センサＢでは、図６（ｂ）のようにセンサが駆動される。ＨＳＴから次のＨＳＴまでの１水平走査期間中、最初の６０クロックはブランキング期間であり、この期間のうち４０クロック＝１μｓでリセットが行われる。
【００３９】
基本的に同じ構成のセンサであるため、ブランキングの間に必要なリセットなどの時間は同程度となり、クロックが高い周波数になった分、カウント数が増加する。画素は、２クロックで転送されるので、６０クロックの次の４０クロックでＯＢ部が転送され、この期間中の３６クロック＝７２０ｎｓでクランプされる。クロック周波数が速くなったが、クランプには同程度の時間が必要なため、ＯＢ部の画素数が増加している。さらに、続く有効画素領域が水平１０２４画素分あるので、２０４８クロックにより水平転送が行われる。したがって、水平方向の１周期は２１４８クロックとなる。
【００４０】
このように、同一のセンサ種類においても、センサの解像度が異なることに対してセンサの駆動パルスのタイミングを変更する必要が生じる。
【００４１】
図７に図１の１０９で示した画像処理部１の構成例を示す。図７（ａ）はセンサＡの、図７（ｂ）はセンサＢの画像処理部１を示している。図７（ａ）において、７０１が画像処理部１全体である。７０３はダイナミックレンジを最適化するためのデジタル的なゲインおよび、オフセット調整部である。７０５がγ補正部である。ここでは、センサＡは出力ゲインが低いため、オフセットは変更しないものの、ゲインを２倍としている。また、γ特性も特に変更しない。７０７が画像フィルタ部である。センサＡは若干解像度が低いため、エッジ強調をかけている。７０２が、画像処理部への入力信号線、７０４、７０６が途中の信号線、７０８が出力信号線である。また、７０９が各ブロックを制御するための制御線である。図７（ｂ）において、７０１が画像処理部１全体である。７０９はダイナミックレンジを最適化するためのデジタル的なゲインおよび、オフセット調整部である。７１１がγ補正部である。ここでは、センサＢは出力ゲインが高いのでゲインは１倍とするが、オフセットが低いため１０ＬＳＢ補正している。また、画素の特性からγ特性も若干かけている。７１３が画像フィルタ部である。センサＢは解像度が高いため、高周波の偽信号がノイズになるため、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で不要な高周波成分を除去している。７０２が、画像処理部への入力信号線、７１０、７１２が途中の信号線、７０８が出力信号線である。また、７０９が各ブロックを制御するための制御線である。
【００４２】
このように、同一のセンサ種類においても、センサの解像度が異なることに対してフィルタ特性をかえたり、画素サイズや画素の縦構造やプロセスの違いで感度などの特性が違うことに対して、ダイナミックレンジやγ特性を変更する必要が生じる。
【００４３】
本実施例では、パルス作成部や画像処理部をＦＰＧＡなどのリコンフィギュレーション可能なロジックＩＣを用いることで、パルスのタイミングを作成するカウンタのリセット値やデコーダ構成、演算回路を変更して実現している。もちろん、複数のタイミングを有したＡＳＩＣやゲートアレイをあらかじめ用意して切り替えたり、マイコン（ＭＰＵ）やＤＳＰを搭載してプログラムの切り替えによりパルスを切り替えても良い。本実施例では２種類のセンサのみの対応で例示したが、多種類への対応も同様に実現できる。また、コンフィギュレーションファイルのダウンロードやプログラムの変更形式にすることで、あとから対応機種を増やすことも容易に可能になる。
【００４４】
このように本発明は、画像取得部は生体認証用の照合用画像情報と共に、センサの属性情報を前記認証部に対して送るセンサ属性記憶部を設けた構成とした。また、認証部は画像取得部のセンサ属性を判別する判別部と、前記判別部により判別したセンサ属性に応じて前記画像取得部あるいは認証部の画像処理部の設定を変更する設定部を設けた構成とした。ここで、センサ属性に応じて変更する設定は、センサの駆動方法または、センサからの画像信号を照合に適した形に加工する画像処理部の画像処理方法、照合部の照合方法自身に関する設定である。
【００４５】
これにより、画像取得部を認証部に対して交換した場合でも、認証部が画像取得部に必要な駆動方法や画像処理方法を認識することが可能となり、自動的に認証部が画像取得部に対応した設定を行うことを実現する。
【００４６】
たとえばセンサＩＣチップが上位機種にランニングチェンジした場合でも、工場の組み立てラインにおいて、認証部は共通のまま画像処理部と組みあわせを行っても、前機種との混在を気にすることなく組み立てが可能になる。
【００４７】
あるいは、ユーザーが購入後の認証システムにおいて，ユーザーが画像取得部のみ新しい機種に自分で交換する場合にも、複数の画像取得部の機種の差を気にすることなく交換可能となる。
【００４８】
さらに、複数の画像取得部の機種に対して、認証部が共通部品として使用できるため、量産効果によりコストダウンが実現できる。
【００４９】
また、認証部が共通になるため、異なるセンサに対しても認証部内の登録データと照合できるため、データの互換性が高められ、ユーザーフレンドリーであるとともに、製品自体の長寿命化も実現できる。
【００５０】
また本実施形態では、指の指紋により被写体（本人）の照合を行うシステムについて説明したが、目の網膜、顔の輪郭等の人相、手の形状，大きさ等により被写体（本人）の照合を行うシステムについても同様に用いることができる。
【００５１】
（実施形態２）
図８に本発明の実施形態２を適用する生体認証システムの説明図をしめす。図８において、８０１が生体認証を行う認証部としての機能を有するサーバーである。このサーバー内のデータベースに、照合を行う登録データも管理されている。８０２〜８０４が携帯電話やＰＤＡからの通信を、インターネットに接続するアクセスポイントである。８０５がインターネットなどのネットワーク網を表している。８０６と８１２が、携帯電話やＰＨＳ、８０９がＰＤＡ等の携帯端末をあらわしている。８０８、８１１、８１４が各携帯端末の通信部からの通信信号を模式的に示している。通信方式としては、携帯電話やＰＨＳの各方式や無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど何でも良い。８０７、８１０、８１３が各携帯機器に組み込まれた、あるいは接続された画像取得部としての指紋照合用センサである。
【００５２】
本実施例では、各端末上のセンサの属性を検出して、認証サーバー側から各端末上の画像処理内容とサーバー側での画像処理内容と照合方式を変更することにより、共通の認証サーバーにおいて、異なる指紋センサの方式を搭載した携帯端末からでも、同様に登録データに対して照合できる認証システムを実現した例を示す。
【００５３】
ここでいうセンサ属性としては、センサのメーカー名、センサの型番、センサのシリアルナンバーなどの識別番号、センサの画像取得方式（光学式、静電容量方式、圧力検出式、温度検出式、電磁界方式など）、照合方式（特徴点抽出法、パターンマッチング法、周波数解析）、センサ領域の大きさ、エリアセンサかラインセンサか、解像度、画素数、階調数、γ特性、ダイナミックレンジ、画素配列、出力線数、データ出力形式、フレームレート、光源の波長等があげられる。ここでは、センサの画像取得方式（光学式、静電容量方式、圧力検出式、温度検出式、電磁界方式など）による差を画像処理により吸収すると共に、照合方式（特徴点抽出法、パターンマッチング法、周波数解析）の差をサーバー側で対応するシステムを例示する。
【００５４】
図９に、本発明の実施形態２における生体認証システムの構成を示すブロック図を示す。図９において、９０１が画像取得部であり、図８の携帯端末上のセンサユニット８０７、８１０、８１３が相当する。９０２が信号処理装置である認証部であり、図８のサーバー８０１が相当する。
【００５５】
９０１において、９０３がセンサＩＣであり、９０４が画素により検出した指紋画像信号を出力するまでの部分からなるセンサ部であり、９０５がセンサの出力信号線である。また、９０６が指を照明するための光源としてのＬＥＤである。９０７がセンサやＬＥＤの駆動パルスを作成する駆動部であり、９０８がセンサ部の駆動パルスなどの制御線群、９０９がＬＥＤの点滅パルス等の制御線群を示している。
【００５６】
９１０がセンサ属性記憶部であり、９１１がセンサ属性信号の出力線である。センサ属性記憶部としては、不揮発性のメモリ内に単に属性データを格納して読み出しても良いが、指紋照合というセキュリティに関わる重要な情報であることを考慮すると暗号化した属性データを格納したり、あるいはセンサＩＣ自身の画素の特性に電子透かしの様に属性データを埋め込んでも良い。たとえば、前述の様にダミー画素領域のアルミ配線をレーザーを用いて１個ずつ異なる様に結線や切断を行うことで、センサＩＣ内にシリアルナンバーなどの識別情報をもたせたり、あるいはセンサ内の欠陥画素を識別情報に利用することも出来る。
【００５７】
９１２が、マイコン部（ＭＰＵ）である。ＭＰＵ内では、ソフトウェアプログラムが実行され、センサから取得した画像の処理と、通信などの各部制御が行われる。
【００５８】
９１３が画像処理部１であり、９１４が認証部に対する通信部である。この通信部は、携帯端末の通信部からアクセスポイントを経由してインターネットに接続する手段までを含んで模式的に示している。９１５が認証部から受信した画像処理部１の設定を行う制御線であり、９１６が設定した画像処理部１に対して取得画像の送信要求の信号線である。９１７が、画像処理部１の出力線である。
【００５９】
ここで、画像処理部１では、まずセンサの画像取得方式（光学式、静電容量方式、圧力検出式、温度検出式、電磁界方式など）による差を吸収する。センサ属性を受信した認証サーバーからの設定に従い、認証サーバーの受信および照合しやすいデータ形式への変換や画像処理時の条件が設定される。さらに、取得した指紋画像に対して適切な画像処理を加えて加工することで、認証サーバーで登録データと比較するための照合用データを作成する。このときの照合方式は、センサ属性として認証サーバーに送信した照合方式である。たとえば、特徴点抽出方式を用いて照合を行う場合は、元画像に各種フィルタ処理を行い、指紋パターンをから特徴点（指紋のパターンの分岐点や端点）の抽出を行う。あるいは、パターンマッチング法を用いて照合を行う場合は、階調処理を加えたり、画像の回転を検出して画像の方向を登録データと一致させたり、画像の大きさをそろえたりして、登録データと比較しやすいデータに加工する。この画像処理部１で、データサイズの大きい画像データから、少ないデータ量の照合用データに変換することで、ネットワーク通信で送受信しやすくなり、よりインターネット上のビジネスやセキュリティ用途向きの認証システムが提供できる。
【００６０】
９０２において、９１８が画像取得部に対する通信部である。この通信部は、インターネットに接続する手段を含んで模式的に示している。通信部で受信したセンサ属性情報は、９１９の属性信号出力線により、センサ属性判別部９２０に伝えられる。９２１は判別部からの判別結果の信号の出力線である。９２２がその判別結果を元に画像取得部の画像処理部１、認証部の画像処理部２、認証部の照合部の設定を行う設定部である。９２３〜９２５がセンサ属性に応じて設定部９２２から各部を設定する制御線である。９２６が、画像取得部に対して画像取得を要求する画像取得制御部であり、９２７が画像取得制御部９２６から通信部９１８を介して画像取得部９０１への画像取得の要求を行う信号線である。９２８が画像処理部２であり、９２９がその出力線である。９３１がデーターベース９３０と画像処理部２の間のデータ線および制御線である。
【００６１】
ここで、画像処理部２は、判別した画像取得部の指紋照合方式に従って、データーベース部の登録画像に適切な画像処理を加えて加工することで、画像取得部から取得した照合用データと比較するための登録データに変換する。たとえば、特徴点抽出方式を用いて照合を行うために、元の登録画像に各種フィルタ処理を行い、指紋パターンをから特徴点（指紋のパターンの分岐点や端点）の抽出を行う。あるいは、パターンマッチング法を用いて照合を行うために、階調処理を加えたり、画像の回転を検出して画像の方向を登録データと一致させたり、画像の大きさをそろえたりして、取得した照合用データと比較しやすいデータに加工する。
【００６２】
９３２が画像取得部から受信した照合用データと画像処理部２から得られる登録画像から変換した登録データと照合する照合部である。９３３が画像取得部から受信した照合用データの信号線である。ここでの照合方式も、判別した画像取得部の指紋照合方式に従って照合処理が切り替えが行われる。たとえば、特徴点抽出方式の場合は、照合用データと登録画像から変換したデータの特徴点の相関をとる。あるいは、パターンマッチング法の場合は、照合用データと登録画像から変換したデータのパターンマッチング処理が行われる。
【００６３】
９３４が認証部から画像取得部に対するセンサ属性の要求信号の流れを模式的にあらわしたものであり、９３５が画像取得部から認証部へのセンサ属性信号の流れを模式的にあらわしたものであり、９３６が認証部から画像取得部の画像処理部１への設定信号の流れを模式的にあらわしたものであり、９３７が認証部から画像取得部への照合用データの要求信号の流れを模式的にあらわしたものであり、９３８が画像取得部から認証部への照合用データの流れを模式的にあらわしたものである。
【００６４】
本実施例では、判別した指紋照合方式に応じて画像処理部２と照合部の処理を切り替えるとともに、送信側から送信される照合用データを作成する画像処理部１の処理も認証部側から制御することで、認証サーバーにおいて複数の指紋認証方式の各端末から送信される指紋データに対応することを可能にしている。
【００６５】
図１０に、認証部９０２における初期設定ルーチンを示す。ここでは、特徴点抽出方式とパターンマッチング方式の２種類の照合方式に対応可能な認証システムを例示する。
【００６６】
たとえば認証サーバーが携帯端末からアクセスを受けると、認証システムの初期設定が行われる。初期設定ルーチンＳ１００１にはいると、認証部は、Ｓ１００２においてセンサ属性を要求する。Ｓ１００３において認証部は、センサ属性を受信する。Ｓ１００４、Ｓ１００８において認証部は、９２０センサ属性判別部によりセンサ属性の判別を行う。センサ属性が特徴点抽出方式を示している場合、Ｓ１００５において認証部は、９２８画像処理部２に対して特徴点抽出用の画像処理を設定する。その後Ｓ１００６において認証部は、９３２照合部を特徴点抽出用の処理に設定を行う。さらにＳ１００７において認証部は、画像取得部内の９１３画像処理部１も認証部の処理に対応した設定に変更を行う。その後、Ｓ１０１３でルーチンを終了する。
【００６７】
一方、センサ属性がパターンマッチング方式を示している場合、Ｓ１００９において認証部は、９２８画像処理部２に対してパターンマッチング用の画像処理を設定する。その後Ｓ１０１０において認証部は、９３２照合部をパターンマッチング用の処理に設定を行う。さらにＳ１０１１において認証部は、画像取得部内の９１３画像処理部１も認証部の処理に対応した設定に変更を行う。その後、Ｓ１０１３でルーチンを終了する。
【００６８】
本実施例では、認証部側の画像処理部２や照合部の処理を、サーバー内で実行されるプログラムにより実行している。したがって、判別したセンサ属性に応じて、これらの処理を切り替えて行うようにあらかじめプログラミングをしている。また、画像取得部側の画像処理部１の処理は、画像取得部内のＭＰＵ上のプログラムで実行されている。したがって、判別したセンサ属性を受信した認証部からの指示に従い、画像処理部１のレジスタ設定を変更したり、あるいはＭＰＵで実行するプログラムを認証部からダウンロードして実行することで、画像処理プログラム自身を交換することで認証部に応じた処理への切り替えを行う。もちろん、実施例１同様ハード的に回路を切り替えてもかまわない。
【００６９】
このように本発明は、画像取得部は生体認証用の照合用情報と共に、センサの属性情報を前記認証部に対して送るセンサ属性記憶部を設けた構成とした。また、認証部は画像取得部のセンサ属性を判別する判別部と、前記判別部により判別したセンサ属性に応じて前記画像取得部あるいは認証部の画像処理部の設定を変更する設定部を設けた構成とした。ここで、センサ属性に応じて変更する設定は、センサの駆動方法または、センサからの画像信号を照合に適した形に加工する画像処理部の画像処理方法、照合部の照合方法自身に関する設定等である。
【００７０】
これにより、携帯端末やネットワークを介して、センサ部と照合部が切り離されるケースにおいて、異なる指紋画像取得方式や照合方式が混在した場合においても、認証部が照合に必要なセンサ側の設定や照合のための画像処理方法を認識することが可能となり、自動的に認証部が画像取得部に対応した設定を行うことを実現する。
【００７１】
また、認証部分をサーバーにおいて共通で使用することで、画像取得部のみを携帯機器に搭載することで汎用性のあるシステムが構成できるため、安価、小型、低消費電力の携帯機器に搭載可能な性能の高い認識装置を実現することができる。
【００７２】
本実施形態では、指の指紋により被写体（本人）の照合を行うシステムについて説明したが、目の網膜、顔の輪郭等の人相、手の形状，大きさ等により被写体（本人）の照合を行うシステムについても同様に用いることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、精度の良い認証が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の指紋照合システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１の指紋照合システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１のセンサ部１０４の内部構成を示すブロック図である。
【図４】図３の画素部４１の構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態１で例示するセンサの画素領域を示す模式図である。
【図６】実施形態１で例示するセンサ部の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】実施形態１で例示する画像処理部の設定を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施形態２の指紋照合システムを説明する説明図である。
【図９】本発明の実施形態２の指紋照合システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態２の指紋照合システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０１  画像取得部
１０２  認証部
１０３  センサＩＣ
１０４  センサ部
１０５  センサ属性記憶部
１０６  ＬＥＤ
１０７  ＦＰＧＡ
１０８  センサ駆動部
１０９  画像処理部１
１１０  センサ属性加工部
１１１  駆動パルスなどの制御線群
１１２  ＬＥＤの制御線群
１１３  センサ部１０４からの画像信号線
１１４  画像処理部１からの出力データ線
１１５  センサ属性記憶部１０５からのセンサ属性出力線
１１６  センサ属性加工部１１０で加工後のセンサ属性出力線
１１７  画像処理部２
１１８  照合部
１１９  データーベース
１２０  通信部
１２１  画像取得部の制御を行う制御部
１２２  センサ属性の判別部
１２３  設定部
１２４  センサ属性加工部１１０へのセンサ属性の要求を行う信号線
１２５  センサ属性判別部１２２から判別した結果を送る信号線である。
１２６〜１２９  各部を設定する制御線
１３０  センサ駆動部１０８への画像取得の要求を行う信号線
１３１  画像処理部２からの出力データ線
１３２  照合部からの出力信号線
１３３  データーベース１１９と照合部１１８の間のデータ線および制御線
１３４  通信線
【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】
2005025310.tif 000009
【図８】
2005025310.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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