JP2000258268A

JP2000258268A - 圧力計測装置、個人識別装置および個人識別方法

Info

Publication number: JP2000258268A
Application number: JP11060335A
Authority: JP
Inventors: Katsura Sakai; 桂酒井; So Sugino; 創杉野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-08
Filing date: 1999-03-08
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性に優れ、簡便かつ低コストで被験者を
識別可能な圧力計測装置、個人識別装置および個人識別
方法を提供する。【解決手段】コンピュータ２は、各圧力センサ４ａ〜
４ｄからの圧力分布の時間変化から利用者Ｐの特徴情報
を抽出し、その特徴情報と予め登録されている登録者の
登録情報とを照合して利用者Ｐが登録者であるかどうか
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体が椅子や寝具
等に接触する圧力を計測する圧力計測装置、およびコン
ピュータシステム，データ通信システム等のシステムへ
のアクセスをコントロールするのに好適な個人識別装置
および個人識別方法に関し、特に、耐久性に優れた圧力
計測装置、および簡便かつ低コストで被験者を識別可能
な個人識別装置および個人識別方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータシステム，データ通信シス
テム等において、ハードウェア，ソフトウェア及び情報
は、常に破壊や悪用等の危険に晒されている。このよう
な危険からシステムを保護するために、システムの利用
を登録者に限定して許可する個人識別装置が従来より用
いられている。この個人識別装置には、利用者名とパス
ワードを予め登録し、利用者を限定して許可するパスワ
ード方式が広く用いられている。

【０００３】しかし、パスワードが盗用されたり、利用
者がパスワードを忘れてしまう等の問題があるため、盗
用，詐称の恐れの少ない本人の不変な生体情報（指紋、
手形、顔形状、瞼、声紋等）を使った個人識別方法が、
例えば、特開平５−２２４７７１号公報に開示されてい
る。

【０００４】この個人識別方法は、登録者の肉体的特徴
に起因する固有の圧力分布情報を登録情報として予めメ
モリに格納しておき、電算機システムの利用時に利用者
に係る圧力分布情報を計測し、この計測で得られた圧力
分布情報と登録情報とを比較照合して利用者が登録者で
あるか否かを判定するものである。

【０００５】しかし、人間は常に、動こうと意識をしな
くても無意識に何かしら体を動かしている。従って、識
別対象である被験者から得る圧力分布情報は常に変動し
ているため、従来の個人識別方法では、一定した固有の
圧力分布情報を被験者から得るのは大変困難となり、個
人を識別することは難しい。一方、被験者の動きを固定
して一定した圧力分布情報を得ようとすると、被験者に
対して大きな肉体的及び心理的負担を強いることにな
る。

【０００６】そこで、このような欠点に鑑みてなされた
従来の個人識別方法としては、例えば、特開平８−１４
５８２５号公報に示されるものがある。

【０００７】特開平８−１４５８２５号公報に示された
個人識別方法は、物体が所定の面に接したときの圧力分
布情報を圧力センサにより時系列的に取り込み、これに
より得られた複数の圧力分布情報について位置の正規化
を行い、位置正規化後の各圧力分布情報を重畳して重畳
圧力分布画像を作成し、この重畳圧力分布画像から圧力
分布形状の特徴を抽出し、物体の属性を識別するもので
ある。この方法によれば、重畳圧力分布画像から圧力分
布形状の特徴を抽出することにより、被験者が静止して
いるときの形状を推測できるため、被験者の動作に依ら
ないで、ほぼ一定した圧力分布情報を得ることができ
る。

【０００８】一方、圧力分布を計測する計測装置は、従
来より主に椅子や寝具等の性能評価を目的に開発されて
いる。この従来の計測装置としては、測定面上に帯状の
布を格子状に並べ、その帯状の布が測定する圧力によっ
て引かれる力を基に圧力分布を計測するものや、圧力を
加えると色が変化する紙を用いて計測するもの、マトリ
ックス状の一対の電極間に感圧抵抗性物質を格子状に塗
布して圧力分布を計測するもの等がある。

【０００９】感圧抵抗性物質を格子状に塗布して圧力分
布を計測する計測装置は、他の装置に比べて実時間で計
測が行え、計測装置を小型にできる等の点が優れてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の個人識
別方法によれば、圧力分布情報の位置を正規化するため
の処理装置が必要であるため、コスト高を招くという問
題がある。

【００１１】従来の計測装置によれば、被験者が無意識
に行う動作によって感圧抵抗性物質の感圧方向（電極に
向かう方向）以外に圧力が加わるため、電極と感圧抵抗
性物質が剥離して計測器の精度が低下し、耐久性に劣る
という問題がある。また、計測器の精度を維持するため
には、計測器を定期的に交換する必要があり、その結
果、システムを維持するための費用が多く必要となる。

【００１２】従って、本発明の目的は、耐久性に優れた
圧力計測装置を提供することにある。また、本発明の他
の目的は、簡便かつ低コストで被験者を識別可能な個人
識別装置および個人識別方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、流体が充填された可撓性容器、および前記
可撓性容器を介して前記流体に加わる圧力を検出する検
出素子からなるアレイ状に配列された複数の微小圧力セ
ンサを備えたことを特徴とする圧力計測装置を提供す
る。上記構成のよれば、検出素子は可撓性容器に加わる
圧力を流体を介して間接的に検出する。

【００１４】本発明は、上記目的を達成するため、登録
者の動作の特徴を登録情報として記憶する記憶手段と、
利用者の動作によって生じる圧力を時系列的に計測して
圧力信号を出力する計測手段と、前記圧力信号の波形か
ら前記利用者の特徴情報を抽出する特徴抽出手段と、前
記特徴情報と前記登録情報とを照合して前記利用者が前
記登録者であるか否かを判定する判定手段とを備えたこ
とを特徴とする個人識別装置を提供する。上記構成によ
れば、圧力信号の波形から特徴情報を抽出することによ
り、信号を正規化するための処理装置が必要なくなる。

【００１５】本発明は、上記目的を達成するため、登録
者の動作の特徴を登録情報として登録し、利用者の動作
によって発生する圧力を時系列的に計測して圧力信号を
出力し、前記圧力信号の波形から前記利用者の特徴情報
を抽出し、前記特徴情報と前記登録情報とを照合して前
記利用者が前記登録者であるか否かを判定することを特
徴とする個人識別方法を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
る個人識別システムを示す。この個人識別システム１
は、コンピュータ本体２ａ，ＣＲＴディスプレイ２ｂ，
キーボード２ｃ等を備えたコンピュータ２と、コンピュ
ータ２を利用する利用者Ｐ用の椅子３と、椅子３の各部
に設けられ、利用者Ｐから受ける圧力を検出する圧力セ
ンサ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとを有する。圧力センサ４
ａ〜４ｄからは信号線４４がコンピュータ本体２ａに接
続されている。

【００１７】図２（ａ）は、圧力センサ４ａ〜４ｄが配
置された椅子３を示す。圧力センサ４ａ〜４ｄは、同図
（ａ）に示すように、椅子３の座面３ａ，背面３ｂ，肘
掛け面３ｃ，足掛け面３ｄ上に利用者Ｐに見えないよう
に配置されている。これにより、利用者Ｐに計測されて
いることが分からないため、利用者Ｐの心理的な負担を
無くし、利用者Ｐが自然な状態で椅子３に腰掛けるよう
になり、この結果、利用者Ｐが無意識に起こす動作によ
って生じる圧力を計測することが可能になる。また、椅
子３の各部に圧力センサ４ａ〜４ｄを配置することによ
り、利用者Ｐがどんな姿勢をとっても対応することがで
きる。

【００１８】図２（ｂ），（ｃ）は、圧力センサ４ａ〜
４ｄのうちの１つの圧力センサ４を示す。圧力センサ４
は、同図（ｂ）に示すように、マトリックス状に配設さ
れた多数の微小圧力センサ４０によって構成される。微
小圧力センサ４０は、同図（ｃ）に示すように、空気等
の流体４１が充填された可撓性容器４２の中に流体４１
内の圧力に応じた圧力信号を出力する圧電素子４３を望
ませ、圧電素子４３からコンピュータ本体２ａに至る信
号線４４を導出している。

【００１９】可撓性容器４２は、気密性が高く、かつ柔
軟性が高い素材であるものが望ましい。具体的には、コ
スト面などから考えるとゴムやポリエステルなどが望ま
しい。

【００２０】流体４１は、本実施の形態では空気を用い
たが、これに限るものではなく、水，油，シリコン等の
他の流体を用いることができる。可撓性容器４２を介し
て流体４１に間接的に圧力を伝えることにより、圧力を
計測する際に与える被験者の負担を減らすことができ
る。また、間接的に圧力を伝えることにより、摩擦など
の余分な力が計測系に加わらないため、計測精度の低下
を防ぐことができる。

【００２１】図３は、本システム１の主要な制御系を示
す。このシステム１は、圧力センサ４ａ〜４ｄを制御し
て圧力分布を計測するセンサ制御部５と、圧力センサ４
ａ〜４ｄからの複数の圧力信号を図示しないメモリに記
憶するとともに、それらの圧力信号から特徴情報を抽出
する特徴抽出部６と、特徴抽出部６によって抽出された
特徴情報と登録情報記憶部７に記憶されている登録情報
との照合を行う識別部８とを有する。これらのセンサ制
御部５、特徴抽出部６、登録情報記憶部７および識別部
８は、コンピュータ本体２ａ内に収容されている。登録
情報記憶部７には、登録者を椅子３に座らせ、圧力セン
サ４ａ〜４ｄによって計測された複数の圧力信号から特
徴抽出部６によって抽出された登録者の特徴情報が登録
情報として記憶されている。

【００２２】なお、圧力センサ４は、上記実施の形態で
は、個人識別装置に適用しているが、これに限らず、人
体が椅子や寝具などに接触する圧力を測定する圧力計測
装置に適用することができる。

【００２３】次に、本システム１の動作を説明する。ま
ず、利用者Ｐは、コンピュータ２を使用するため、椅子
３に腰掛ける。利用者Ｐが椅子３に座り、圧力センサ４
ａ〜４ｄに一定以上の圧力が加わると、センサ制御部５
は、利用者Ｐが椅子３に触れる面に加わる加重分布をマ
トリックス状の圧力分布として計測を開始する。その
後、センサ制御部５は、圧力分布を一定時間計測し、特
徴抽出部６に出力する。

【００２４】図４は、圧力の平均値の時間変動を示す。
横軸が時間、縦軸が圧力であり、座面３ａに設けられた
圧力センサ４ａを構成する微小圧力センサ４０からの圧
力の平均値の時間変動を示す。特徴抽出部６は、センサ
制御部５から得られた圧力分布の時間変化から利用者の
特徴情報を抽出する。すなわち、特徴抽出部６は、圧力
センサ４ａ〜４ｄ毎に圧力の平均値の時間変動を求め
る。特徴抽出部６は、平均の信号波形を微分処理して極
小値を求め、その極小値とその直前の極大値との差を求
め、その差が所定の値以上の極小値を抽出し（図４中×
印で示す。）、所定の時間（例えば１０分間）当たりの
極小値の数（圧力変動数）を求める。このような特徴情
報の抽出処理を行うことにより、図４に示す例では、人
物Ａは５回、人物Ｂは４７回、人物Ｃは１７２回という
データが得られた。特徴抽出部６は、その圧力変動数を
特徴情報として識別部８に出力する。

【００２５】識別部８は、特徴抽出部６からの特徴情報
と登録情報記憶部７に登録情報として登録されている圧
力変動数との照合を行い、利用者が登録者であるかどう
かを判定する。例えば、登録されている圧力変動数と抽
出された圧力変動数との差が一定以下のものが登録情報
に登録されている場合は、利用者は登録者であると判定
する。

【００２６】上述した本実施の形態によれば、圧力を流
体４１を介して間接的に検出しているので、圧電素子４
３に無理な力が加わらないため、優れた耐久性を有す
る。また、微小圧力センサを密接して配列しているの
で、その配列されている面に直交する方向の圧力のみを
検出するので、正確な圧力を検出することが可能にな
る。また、圧力の変化から特徴情報を抽出しているの
で、従来の圧力分布情報による識別と異なり、被験者の
動きを制限したり、計測器を被験者に固定して計測を行
う必要がなくなるので、被験者に心理的，肉体的な負担
を掛けずに圧力分布の計測が可能になる。また、圧力分
布の変化を計測することにより、被験者の動きによって
被験者の微小圧力センサ４０に触れる位置が多少ずれて
も、圧力分布の変化から特徴情報を抽出することがで
き、圧力分布情報の位置を正規化するための処理装置が
必要なくなるので、簡便かつ低コストで被験者を識別す
ることが可能になる。

【００２７】なお、本実施の形態では、圧力の平均値の
時間変動を用いたが、最大振幅や振幅の平均値、振幅の
分散値、ピークとピークの間隔の最大値、ピークとピー
クの間隔の平均値、ピークとピークの間隔の分散値等を
測定し、これらによって利用者が登録者であるか否かを
判定してもよい。また、本実施の形態では、椅子の面上
に圧力センサを設置したが、圧力センサを設置する場所
は椅子に限らず、登録者がシステム利用時に常に接して
いる面であれば何処でもよい。例えば、システムを利用
する利用者が必ず机を利用しているならば、机の作業面
に設置をしてもよい。また圧力分布情報は時間的に連続
していなくても構わない。変動する圧力分布が得られれ
ば、離散的な情報でも可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の圧力計測
装置によれば、圧力を流体を介して間接的に検出してい
るので、圧電素子に無理な力が加わらないため、耐久性
に優れた圧力計測装置を提供できる。また、本発明の個
人識別装置および個人識別方法によれば、圧力信号の波
形から特徴情報を抽出しているので、信号を正規化する
ための処理装置が不要になり、簡便かつ低コストで被験
者の識別可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る個人識別装置を適用
した個人識別システムを示す図

【図２】（ａ）は本発明の実施の形態に係る椅子の斜視
図、（ｂ）は圧力センサを示す図、（ｃ）は圧力センサ
の断面図

【図３】本発明の実施の形態に係る個人識別システムの
制御系の主要部を示すブロック図

【図４】本発明の実施の形態に係る個人識別システムに
よる圧力変動の計測結果を示す図

【符号の説明】

１個人識別システム２コンピュータ３椅子４ａ〜４ｄ圧力センサ５センサ制御部６特徴抽出部７登録情報記憶部８識別部４０微小圧力センサ４１流体４２可撓性容器４３圧電素子４４信号線Ｐ利用者

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が充填された可撓性容器、および前記
可撓性容器を介して前記流体に加わる圧力を検出する検
出素子からなるアレイ状に配列された複数の微小圧力セ
ンサを備えたことを特徴とする圧力計測装置。
【請求項２】前記複数の微小圧力センサは、椅子の座面
上に配置された構成の請求項１記載の圧力計測装置。
【請求項３】登録者の動作の特徴を登録情報として記憶
する記憶手段と、利用者の動作によって生じる圧力を時系列的に計測して
圧力信号を出力する計測手段と、前記圧力信号の波形から前記利用者の特徴情報を抽出す
る特徴抽出手段と、前記特徴情報と前記登録情報とを照合して前記利用者が
前記登録者であるか否かを判定する判定手段とを備えた
ことを特徴とする個人識別装置。
【請求項４】前記特徴抽出手段は、前記特徴情報として
少なくとも前記圧力信号の波形の振幅、あるいは前記圧
力信号の波形のピークの間隔を抽出する構成の請求項３
記載の個人識別装置。
【請求項５】前記計測手段は、複数の前記圧力信号を出
力するアレイ状に配列された複数の微小圧力センサを備
えた構成の請求項３記載の個人識別装置。
【請求項６】前記特徴抽出手段は、前記複数の微小圧力
センサからの前記複数の圧力信号の平均値の時間変動か
ら前記特徴情報を抽出する構成の請求項５記載の個人識
別装置。
【請求項７】前記特徴抽出手段は、前記複数の微小圧力
センサからの前記複数の圧力信号のうち最大値を示す前
記圧力信号の波形から前記特徴情報を抽出する構成の請
求項５記載の個人識別装置。
【請求項８】前記特徴抽出手段は、前記複数の微小圧力
センサを複数の領域に分割し、前記領域毎に前記領域に
属する複数の前記微小圧力センサからの複数の前記圧力
信号の平均値の時間変動から前記特徴情報を抽出する構
成の請求項５記載の個人識別装置。
【請求項９】前記計測手段は、流体が充填された可撓性
容器、および前記可撓性容器を介して前記流体に加わる
圧力を検出する検出素子からなるアレイ状に配列された
複数の微小圧力センサを備えた構成の請求項３記載の個
人識別装置。
【請求項１０】前記記憶手段は、前記登録者について前
記計測手段によって計測され、出力された前記圧力信号
の波形から前記特徴抽出手段によって抽出された前記特
徴情報を前記登録情報として記憶する構成の請求項３記
載の個人識別装置。
【請求項１１】登録者の動作の特徴を登録情報として登
録し、利用者の動作によって発生する圧力を時系列的に計測し
て圧力信号を出力し、前記圧力信号の波形から前記利用者の特徴情報を抽出
し、前記特徴情報と前記登録情報とを照合して前記利用者が
前記登録者であるか否かを判定することを特徴とする個
人識別方法。
【請求項１２】前記圧力信号の出力は、前記利用者が無
意識に起こす動作を計測する構成の請求項１１記載の個
人識別方法。
【請求項１３】前記圧力信号の出力は、前記利用者の動
作を複数の箇所で計測する構成の請求項１１記載の個人
識別方法。