(57)【要約】【課題】ユーザが指を装置に接触させることなく、登録時に読み取った指紋画像の位置と照合時に読み取る指紋画像との位置のズレの発生を抑え、精度良く照合を行って、照合性能を安定させることができる。【解決手段】ガイド光源４によるガイド光を用いてユーザの指１の位置決めを行うようにしたので、指紋の登録時も照合時も同じガイド光によって位置決めが行われるため、指紋の登録時に撮像された指１の画像から抽出された登録指紋データベース８内の特徴データと照合時に撮像した指１の画像から抽出された特徴データの位置ズレの発生を抑えることができる。これにより、特徴データの位置ズレが原因の照合ＮＧや再照合操作が減少し、照合繰作時間の短縮が可能となる。また、ガイド光によって位置決めを行うようにしたので、ユーザが指を装置に接触させることがなく、衛生的である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの指の指紋を撮像するカメラと、
ユーザの指が指紋の撮像に適した位置にかざされたときにのみユーザの指の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らすような照射角を有するガイド光を照射するガイド光源と、
ユーザの指の指紋を撮像するときに、指に指紋撮像用の光を照射する主光源と、
ユーザの指の指先から第１関節までのエリアが前記ガイド光により満遍なく照らされていない、もしくは、照らされていてもその指が動いている間は、ガイド光源を点灯させ、前記カメラで撮像された画像に基づいて指の静止を検知した場合に、前記ガイド光源を消灯させ、前記主光源を点灯させる撮像制御手段と、
前記主光源から光を照射させた状態で前記カメラにより撮像した指紋画像が入力され、当該指紋画像からユーザの指紋の照合に用いるための特徴データを抽出する画像処理手段と、
指紋登録時に前記画像処理手段で抽出されたユーザの指紋の特徴データが保存される登録指紋データベースと、
前記照合手段で実行する照合処理で使用する閾値が外部から入力されて、当該閾値を設定する照合閾値設定手段と、
前記画像処理手段で抽出された指紋の特徴データと前記登録指紋データベースに保存された指紋の特徴データとを照合し、それらの一致率が前記閾値より大きい場合には指紋一致とし、前記閾値以下の場合には指紋不一致として、照合結果を出力する照合手段と
を備えたことを特徴とする指紋照合装置。
【請求項２】
ユーザの指先から第１関節までのエリアを撮影可能なガイド光撮影カメラと、
前記ガイド光撮影カメラで撮影した画像から、ガイド光がユーザの指の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ指の位置修正方向情報を出力するガイド光確認手段と、
ガイド光確認手段からの出力を受けて指の位置修正方向情報を表示する位置修正情報表示手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
【請求項３】
ユーザの指の指先から第１関節までのエリアを撮影可能な第２のガイド光撮影カメラと、
前記第２のガイド光撮影カメラで撮影した画像から、ガイド光がユーザの指の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ、指の位置が相対的に修正されるように、前記ガイド光源、前記主光源、及び、前記カメラを移動させるための移動方向情報を出力する第２のガイド光確認手段と、
前記第２のガイド光確認手段からの出力を受けて、前記ガイド光源と前記主光源と前記カメラとをまとめて位置移動させる位置調整手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は指紋照合装置に関し、特に、指紋による生体認証を行うための指紋照合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の指紋照合装置８０においては、図８に示すように、回転可能なように装置本体に設けられた円筒状の指紋センサユニット８１に、ユーザの指紋を読み取るための指紋センサ８２が取り付けられている。ユーザは、指の第一関節を位置決めガイドバー８３に接触させることにより、指の前後方向の位置決めを行って、指紋センサ８２に指紋を採取したい指を接触させて、指紋照合を行う。指紋センサユニット８１が回転する構成であるため、人差し指でも、親指でも、ユーザは手首を無理にひねることなく、楽な姿勢で指紋の採取を行うことができる（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
他の従来の指紋照合装置９０においては、図９に示すように、筐体９１のセンサ窓９２に指紋センサ９３が設けられており、ユーザは、ガイド突起９４に指の先端を接触させることにより指の位置決めをし、指紋の採取を行う（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
以上のように、従来の指紋照合装置においては、図８の位置決めガイドバー８３や図９のガイド突起９４にユーザが指を接触させることで、登録時に読み取った指紋画像の位置と照合時に読み取る指紋画像との位置のズレを軽減し、照合性能の向上を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０７２４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８０３６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の指紋照合装置のように、ガイドが１点では、その点を中心とした位置ズレが発生し、照合性能の低下を引き起こすという問題点があった。
【０００７】
また、指が装置に接触することで、ユーザに対して不衛生感を与え、また、形状次第では、ユーザが指の痛みを感じるなどの不都合が発生する場合もある。
【０００８】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、ユーザが指を装置に接触させることなく、登録時に読み取った指紋画像の位置と照合時に読み取る指紋画像との位置のズレの発生を抑え、精度良く照合を行って、照合性能を安定させることが可能な指紋照合装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、ユーザの指の指紋を撮像するカメラと、ユーザの指が指紋の撮像に適した位置にかざされたときにのみユーザの指の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らすような照射角を有するガイド光を照射するガイド光源と、ユーザの指の指紋を撮像するときに、指に指紋撮像用の光を照射する主光源と、ユーザの指の指先から第１関節までのエリアが前記ガイド光により満遍なく照らされていない、もしくは、照らされていてもその指が動いている間は、ガイド光源を点灯させ、前記カメラで撮像された画像に基づいて指の静止を検知した場合に、前記ガイド光源を消灯させ、前記主光源を点灯させる撮像制御手段と、前記主光源から光を照射させた状態で前記カメラにより撮像した指紋画像が入力され、当該指紋画像からユーザの指紋の照合に用いるための特徴データを抽出する画像処理手段と、指紋登録時に前記画像処理手段で抽出されたユーザの指紋の特徴データが保存される登録指紋データベースと、前記照合手段で実行する照合処理で使用する閾値が外部から入力されて、当該閾値を設定する照合閾値設定手段と、前記画像処理手段で抽出された指紋の特徴データと前記登録指紋データベースに保存された指紋の特徴データとを照合し、それらの一致率が前記閾値より大きい場合には指紋一致とし、前記閾値以下の場合には指紋不一致として、照合結果を出力する照合手段とを備えた指紋照合装置である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、ユーザの指の指紋を撮像するカメラと、ユーザの指が指紋の撮像に適した位置にかざされたときにのみユーザの指の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らすような照射角を有するガイド光を照射するガイド光源と、ユーザの指の指紋を撮像するときに、指に指紋撮像用の光を照射する主光源と、ユーザの指の指先から第１関節までのエリアが前記ガイド光により満遍なく照らされていない、もしくは、照らされていてもその指が動いている間は、ガイド光源を点灯させ、前記カメラで撮像された画像に基づいて指の静止を検知した場合に、前記ガイド光源を消灯させ、前記主光源を点灯させる撮像制御手段と、前記主光源から光を照射させた状態で前記カメラにより撮像した指紋画像が入力され、当該指紋画像からユーザの指紋の照合に用いるための特徴データを抽出する画像処理手段と、指紋登録時に前記画像処理手段で抽出されたユーザの指紋の特徴データが保存される登録指紋データベースと、前記照合手段で実行する照合処理で使用する閾値が外部から入力されて、当該閾値を設定する照合閾値設定手段と、前記画像処理手段で抽出された指紋の特徴データと前記登録指紋データベースに保存された指紋の特徴データとを照合し、それらの一致率が前記閾値より大きい場合には指紋一致とし、前記閾値以下の場合には指紋不一致として、照合結果を出力する照合手段とを備えた指紋照合装置であるので、ユーザが指を装置に接触させることなく、登録時に読み取った指紋画像の位置と照合時に読み取る指紋画像との位置のズレの発生を抑え、精度良く照合を行って、照合性能を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る指紋照合装置の構成を示したブロック図である。図１に示すように、本発明の指紋照合装置１００は、ユーザの指１の有する指紋を撮像可能な解像度と、指１の動きの有無を判別可能な程度の動画撮影機能とを有するカメラ３と、ユーザが指１をかざした場合にユーザの指１の上部に位置するように配置され、ユーザの指１が指紋の撮像に適した位置にかざされた際にのみ、ユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らすような照射角θのガイド光を照射するガイド光源４と、ユーザの指１の指紋を撮像する際に、指１に指紋撮像用の光を照射する主光源５と、ユーザの指１がカメラ撮像範囲に無いか、もしくは、ユーザの指１が撮像範囲にあってもその指１が動いている間は、ガイド光源４を点灯させ、カメラ３で撮像された画像から指１の静止を検知した場合に、ガイド光源４を消灯させ、代わりに、主光源５を点灯させる撮像制御部６と、主光源５から光を照射させて撮像した指紋画像を撮像制御部６から受けて、指紋の照合に必要な特徴データを抽出する画像処理部７と、画像処理部７で抽出されたユーザの指紋の特徴データを保存しておくための登録指紋データベース８と、画像処理部７で抽出された指紋の特徴データと登録指紋データベース８に保存された指紋の特徴データとを照合し、外部上位システム２や画像処理部７へ照合結果を出力する照合部９と、外部上位システム２からの入力を受けて、照合部９で実行する照合処理で使用する閾値を設定する照合閾値設定部１０とから構成されている。
【００１２】
本実施の形態においては、上記の構成により、指紋の登録時も照合時も、図２のようにユーザが自分の指１へガイド光源４によるガイド光を照射させ、その照射具合を確認しながら、指先から第１関節までのエリアをガイド光が満遍なく照らすような位置へ指をかざすようにして位置決めを行う。これにより、登録時に撮像した指の位置と照合時に撮像する指の位置の位置ずれの発生を抑えることができる。図２の左側の○印の図のように、指先から第１関節までのエリアをガイド光が満遍なく照らしている状態が正しい位置であり、一方、図２の右側の×印の図のように、指先から第１関節までのエリアのうちの一部でもガイド光に照らされていない箇所がある場合には、正しくない位置となる。
【００１３】
なお、図１の例においては、ガイド光源４が指１の上部にある例を示しているが、その場合に限らず、図３のように、ガイド光源４を指１の上部ではなく、左右側部に配置してもよく、その場合には、装置の小型化や指上部の開放が可能となる。なお、図３の場合は、図３の左側の○印の図のように、指先から第１関節までのエリアの指上部（爪部分）をガイド光が満遍なく照らしている状態が正しい位置であり、一方、図３の右側の×印の図のように、指先から第１関節までのエリアの指上部のうちの一部でもガイド光に照らされていない箇所がある場合には、正しくない位置となる。
【００１４】
次に、動作について説明する。図６に、ユーザ自身が目視で自分の指１の指先から第１関節までのエリアをガイド光源４によるガイド光が濃遍なく照らしているかどうかを確認しながら、指の位置修正を行う場合の本実施の形態における指紋の特徴データ登録時の動作フロー図を示す。
【００１５】
図６に示すように、指紋照合装置１００の動作開始と同時に、まず、ガイド光源４が点灯する（ステップＳ１）。ユーザは、指先から第１関節までのエリアをガイド光が濃遍なく照らすような位置に指１をかざす（ステップＳ２）。このとき、指１は空中に位置して、ガイド光を浴びており、指紋照合装置１００を構成しているいずれの部材にも接触していないこととする。カメラ３で撮像した指１の画像から、指１の静止が確認されたら（ステップＳ３）、撮像制御部６はガイド光源４を消灯し、代わりに、主光源５を点灯して、その状態で、カメラ３により指１の指紋を撮像する（ステップＳ４）。撮像した指紋画像から、画像処理部７において特徴データを抽出し（ステップＳ５）、抽出した特徴データと登録指紋データベース８内の特徴データとの一致率が照合閾値より大きいかどうかを照合部９での照合処理で確認する（ステップＳ６）。このとき、登録指紋データベース８が空であれば（ステップＳ７）、抽出した特徴データを登録指紋データベース８に保存する（ステップＳ１１）。一方、登録指紋データベース８が空でなく（ステップＳ７）、抽出した特徴データと登録指紋データベース８内の特徴データの一致率が照合閾値より大きい場合（ステップＳ８）、照合部９から画像処理部７と外部上位システム２に照合結果ＯＫ（すなわち、指紋一致）を出力し、その後一定時間以内に画像処理部７で抽出する特徴データを登録指紋データベース８に保存するようにする（ステップＳ１０，Ｓ１１）。以上により、ユーザの指１の指紋の特徴データの登録は完了する。
【００１６】
図７に、本実施の形態１における照合時の動作フロー図を示す。図７に示すように、指紋照合装置１００の動作開始と同時に、まず、ガイド光源４が点灯する（ステップＳ２１）。ユーザは、指１の指先から第１関節までのエリアをガイド光源４によるガイド光が濃遍なく照らすような位置に指１をかざす（ステップＳ２２）。カメラ３で撮像した指１の画像から、指１の静止が確認されたら（ステップＳ２３）、撮像制御部６はガイド光源４を消灯し、代わりに、主光源５を点灯して、カメラ３で指1の指紋を撮像する（ステップＳ２４）。撮像した指１の指紋画像から、画像処理部７において特徴データを抽出し（ステップＳ２５）、抽出した特徴データと登録指紋データベース８内の特徴データの一致率が照合閾値より大きいかどうかを照合部９での照合処理で確認する（ステップＳ２６）。抽出した特徴データと登録指紋データベース８内の特徴データの一致率が照合閾値より大きい場合（ステップＳ２７）、照合部９から画像処理部７と外部上位システム２に照合結果ＯＫ（すなわち、指紋一致）を出力する（ステップＳ２８）。以上により、照合時の動作は完了する。
【００１７】
以上により、本実施の形態においては、ガイド光源４によるガイド光を用いて指１の位置決めを行うようにしたので、指紋の登録時に撮像した指１の画像から抽出される特徴データと照合時に撮像した指１の画像から抽出される特徴データの位置ズレの発生を抑えることができるため、特徴データの位置ズレが原因の照合ＮＧや再照合操作が減少し、照合繰作時間の短縮が可能となる。また、安全性を決定する照合閾値は、特徴データの位置ズレ許容度を含むため、本装置１００の構成で、指の位置の安定性が向上した分、位置ズレ許容度を厳しくして照合閾値を上げて、安全性を向上させることも可能となる。また、ガイド光により指１の位置決めを行うようにしたので、ガイド形状などに指を触れさせる必要が無いため、衛生的であり、かつ、ユーザが筐体やガイド突起等に指をぶつけて負傷したりすることも無い。
【００１８】
なお、上記の説明においては、ユーザが指１をかざした場合に、主光源５が指１の上部になるように配置されているが、その場合に限らず、ユーザが指１をかざした場合に、主光源５が、ユーザの指１の下部に位置するように配置されていてもよい。その場合には、主光源５がユーザの指１の腹部分（指紋のある部分）に光を満遍なく照射できるので、より明確に指紋の撮像を行うことができる。
【００１９】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る指紋照合装置の構成を示したブロック図である。本実施の形態においては、図４のように、ユーザの指先から第１関節までのエリアを撮影可能なガイド光撮影カメラ２０と、ガイド光撮影カメラ２０で撮影した画像から、ガイド光がユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ指１の位置修正方向情報を出力するガイド光確認部２１と、ガイド光確認部２１からの出力を受けて指１の位置修正方向情報を表示する位置修正情報表示部２２が図１の構成にさらに追加されている。他の構成については、図１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
【００２０】
次に、動作について説明する。本実施の形態における登録時の動作は基本的に図６に示した実施の形態１と同じである。但し、ステップＳ２の動作のみが異なり、他の動作は同じである。本実施の形態においては、ステップＳ２で、ユーザが、指先から第１関節までのエリアをガイド光源４によるガイド光が濃遍なく照らすような位置になるように指１をかざした時に、ガイド光撮影カメラ２０が、ユーザの指先から第１関節までのエリアを撮影する。ガイド光確認部２１は、ガイド光撮影カメラ２０で撮影した画像から、ガイド光がユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ、位置修正方向情報を出力する。なお、満遍なく照らしているかどうかを確認する方法については、例えば、指の形状は、左右ほぼ対象であるため、ガイド光で照らされている指の形状が左右対象でない場合には、位置が左右のいずれかにずれていると判断する。また、前後のずれについては、指先には爪があり、第１関節には皺があるので、ガイド光で照らされているエリアに爪と皺とが含まれているかを判断し、いずれかが含まれていなければ、位置が前後にずれていると判断する。位置修正情報表示部２２は、ガイド光確認部２１からの出力を受けて指１の位置修正方向情報を表示する。なお、表示方法としては、所定のメッセージ表示用の液晶画面等の表示装置を予め設けておき、そこに表示する。メッセージを一方向に流すように表示してもよく、あるいは静止画面でもよい。または、メッセージ表示を点滅してユーザの注意を引いたのちに、静止画面としてもよい。さらには、アラーム音をメッセージ表示する前に発生させてもよい。
【００２１】
照合時の動作については、図７に示した実施の形態１と同じである。但し、本実施の形態においては、ステップＳ２２の動作のみが異なる。ステップＳ２２の動作は、上述した本実施の形態２のステップＳ２と同じである。すなわち、ユーザが指１をかざしたら、ガイド光撮影カメラ２０が、ユーザの指先から第１関節までのエリアを撮影し、ガイド光確認部２１が、ガイド光撮影カメラ２０で撮影した画像から、ガイド光がユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ指１の位置修正方向情報を出力し、位置修正情報表示部２２が、ガイド光確認部２１からの出力を受けて指１の位置修正方向情報を表示する。
【００２２】
上述したように、本実施の形態においては、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、ガイド光撮影カメラ２０、ガイド光確認部２１、および、位置修正情報表示部２２を追加して、ガイド光源４からのガイド光がユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ、メッセージ表示して、ユーザに指１の位置を修正させるように促すようにしたので、よりスムーズな指の位置修正を実現し、照合操作時間を短縮することが可能となる。
【００２３】
なお、本実施の形態における位置修正情報表示部２２等は、上記の例に限らず、例えば、特開２００６−１３９５９２号公報の読取制御部等を用いて実現するようにしてもよい。さらに、上記の例では、メッセージ表示する例を示したが、メッセージを音声により出力して、音声ガイドでユーザに指１の位置修正を促すようにしてもよい。
【００２４】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る指紋照合装置の構成を示したブロック図である。本実施の形態においては、図５のように、ユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを撮影可能なガイド光撮影カメラ３０と、ガイド光撮影カメラ３０で撮影した画像から、ガイド光がユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ指１の位置が相対的に修正されるようなガイド光源４と主光源５とカメラ３との移動方向情報を出力するガイド光確認部３１と、ガイド光確認部３１からの出力を受けて、ガイド光源４と主光源５とカメラ３とをセットで（まとめて）位置移動させる機能を有する位置調整部３２とが、図１の構成に追加されている。他の構成については、図１と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００２５】
なお、本実施の形態における位置調整部３２は、例えば、原子間力顕微鏡等で使用されている自動Ｘ−Ｙ−Ｚステージ等を用いて実現すればよい。
【００２６】
動作について説明する。本実施の形態における登録時の動作は基本的に図６に示した実施の形態１と同じである。但し、ステップＳ２の動作のみが異なり、他の動作は同じである。本実施の形態においては、ステップＳ２で、ユーザが指１をかざすと、ガイド光撮影カメラ３０が、ユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを撮影し、ガイド光確認部３１が、ガイド光撮影カメラ３０で撮影した画像から、ガイド光がユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らしているかどうかを確認し、満遍なく照らされていなければ、指１の位置が相対的に修正されるような位置に、ガイド光源４と主光源５とカメラ３とを移動させるための移動方向情報を出力する。位置調整部３２は、ガイド光確認部３１からの出力を受けて、ガイド光源４と主光源５とカメラ３とをまとめて同時に位置移動させて、ガイド光源４からのガイド光がユーザの指１の指先から第１関節までのエリアを満遍なく照らす位置になるように制御する。
【００２７】
照合時の動作については、図７に示した実施の形態１と同じである。但し、本実施の形態においては、ステップＳ２２の動作のみが異なる。ステップＳ２２の動作は、上述した本実施の形態３のステップＳ２と同じであるため、説明は省略する。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においては、上記の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに、ガイド光撮影カメラ３０と、ガイド光確認部３１と、位置調整部３２とを設けて、ガイド光源４によるガイド光が満遍なく照らされているかを確認して、照らされていなければ、ユーザの指１の位置が相対的に修正されるような位置に、ガイド光源４と主光源５とカメラ３とをセットで移動させるようにしたので、自動で高速な指の位置修正を実現し、照会操作時間を短縮可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る指紋照合装置の構成を示したブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る指紋照合装置におけるガイド光の照光状態を示した説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る指紋照合装置の変形例におけるガイド光の照光状態を示した説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る指紋照合装置の構成を示したブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る指紋照合装置の構成を示したブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１〜３に係る指紋照合装置の登録動作を示した流れ図である。
【図７】この発明の実施の形態１〜３に係る指紋照合装置の照合動作を示した流れ図である。
【図８】従来の指紋照合装置の構成を示した説明図である。
【図９】他の従来の指紋照合装置の構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  指、２  外部上位システム、３  カメラ、４  ガイド光源、５  主光源、６  撮像制御部、７  画像処理部、８  登録指紋データベース、９  照合部、１０  照合閾値設定部、２０  ガイド光撮影カメラ、２１  ガイド光確認部、２２  位置修正情報表示部、３０  ガイド光撮影カメラ、３１  ガイド光確認部、３２  位置調整部、１００  指紋照合装置。
【図１】
2009048387.tif 000003
【図２】
2009048387.tif 000004
【図３】
2009048387.tif 000005
【図４】
2009048387.tif 000006
【図５】
2009048387.tif 000007
【図６】
2009048387.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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