JP3924558B2 - 生体情報採取装置 - Google Patents

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Description

本発明は、個人認証等を行なうべく例えば指紋,掌紋,血管パターン等の生体情報を採取するための装置に関し、より具体的には、例えばスウィープ型指紋センサを用いて指をそのセンサ面(採取面)に対して移動させながら複数の部分画像(指紋画像)を生体情報として連続的に採取するための生体情報採取装置に関する。
携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などの小型情報機器は、近年の高機能化に伴い、ネットワークに接続されたり大量の個人情報などを格納したりすることができるようになり、これらの機器におけるセキュリティ性能の向上の要求が極めて高くなっている。
このような機器においてセキュリティを確保するために、従来から広く用いられているパスワードやID(IDentification)カードなどによる個人認証を採用することが考えられる。しかし、パスワードやIDカードは盗用される危険性が高いので、より信頼性の高い個人認証(機器のユーザが、予め登録されたユーザ本人であることの認証)を実現することが強く望まれている。このような要望に対し、生体情報(バイオメトリクス情報)による個人認証は、信頼性が高く、上述の要望に応えられるものと考えられる。特に、生体情報として指紋を用いた場合には利便性も高い。
生体情報として指紋を用いて個人認証を行なう場合、静電容量式指紋センサや光学式指紋センサにより、被認証者の指から指紋(指紋センサの採取面に接触しうる隆線と同採取面に接触しない谷線とから成る紋様)を画像情報として採取する。そして、その指紋画像の前景(例えば隆線像)から特徴情報(例えば分岐点や端点の位置情報)を抽出し、抽出された特徴情報と予め登録されている被認証者の登録特徴情報とを照合することにより、被認証者が本人であるか否かの判定つまり個人認証を行なっている。
ところで、被認証者から指紋画像を採取する一般的な指紋センサ(以下、平面型指紋センサという場合がある)は、通常、指の大きさよりも大きいセンサ面(採取面)を有している。しかし、近年、指紋センサを携帯電話やPDAといった小型情報機器に搭載するために、センサ面の大きさを指の大きさよりも小さくし、そのセンサ面を通じて連続的に採取された複数の部分画像を統合して指紋全体の画像を得ることが行なわれている。
このような状況に対応した指紋センサとして、スウィープ型のものがある(例えば下記特許文献1,2参照)。このスウィープ型指紋センサは、指の長さよりも十分に短く、小面積の矩形採取面(センサ面/撮像面)を有している。そして、指を採取面に対して移動させるか、または、採取面(指紋センサ)を指に対して移動させるかしながら、指紋センサによって、指の指紋について複数の部分画像を連続的に採取し、採取された複数の部分画像から、指の指紋画像の全体を再構成することが行なわれている。このように再構成された指紋画像から、特徴点(隆線の分岐点や端点)の情報を抽出・生成し、その情報に基づいて上記個人認証が行なわれることになる。なお、上述のような、採取面に対する指の相対的移動のことを「スウィープ(sweep)」と呼ぶ。
このようなスウィープ型指紋センサでは、そのセンサ面に対する指の動かし方によって表皮の歪みが生じたり採取される指紋画像面積が小さくなったりするため、照合性能が劣化する頻度が、平面型指紋センサよりも高くなる。このため、指の適切な動かし方の習得訓練を必要とするユーザが多く、平面型指紋センサに比べて利便性が損なわれている。ユーザが、指の適切な動かし方を学習するためには、少なくとも指をどのように動かしているかを認知することが重要である。
しかしながら、下記特許文献1,2に開示された技術では、指を動かし終わったあとに再構成済みの指紋画像を表示するか、あるいは、照合結果のみを表示するようになっており、指の動かし方に関する情報は除去され表示されることはない。従って、ユーザが、再構成失敗や照合失敗が指の動かし方に起因している場合、それを知ることは難しい。
一方、例えば下記特許文献3,4においては、平面型指紋センサを用いた指紋押捺位置の誘導方法に関する技術が開示されている。しかし、これらの特許文献3,4に開示された技術は、センサ中央と指との位置関係を検出し指をセンサ中央に導くための指示を与えるものであって、このような技術を上述したスウィープ型指紋センサに適用しても、指紋画像が歪む要因を検出することは不可能であり、ユーザが、指紋画像の歪み(つまりは再構成失敗や照合失敗)の原因である指の動かし方を認識することは不可能である。平面型指紋センサでは、例えば図32(A)に示すごとくセンサ面(採取面)100上に指101を静止させて置いた状態で、例えば図32(B)に示すような指紋画像を採取している。従って、特許文献3,4に開示された技術のごとくセンサ面100に対する指101の置き位置のずれを指示する必要はあるが、リアルタイムに指の動きを表示・指示する必然性が全く無い。
特開平10−091769号公報 特開平11−253428号公報 特開2002−288643号公報 特開2002−177623号公報
このため、スウィープ型指紋センサ等において、ユーザが、指紋画像の歪み(つまりは再構成失敗や照合失敗)の原因である指の動かし方を認識できるようにすることが望まれている。
本発明は、このような状況に鑑み創案されたもので、例えばスウィープ型指紋センサにおいて、ユーザが、センサに対する指の動かし方を認識可能にして、指の適切な動かし方を容易かつ確実に学習できるようにし、照合性能向上やユーザの利便性向上を実現することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明の生体情報採取装置(請求項1)は、相対的に移動している生体部位を読み取り該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動速度を検出する移動速度検出手段と、該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度に応じて当該移動速度が検出された該生体部位の位置に対応する部分を変化させた任意パターンを描画する描画手段と、該描画手段によって描画された前記任意パターンを表示する表示手段とをそなえて構成されていることを特徴としている。
また、本発明の生体情報採取装置(請求項2)は、相対的に移動している生体部位を読み取り該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動速度を検出する移動速度検出手段と、該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度が該生体情報採取手段の特性情報に基づいて決定される許容速度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、該判定手段によって前記移動速度が前記許容速度範囲内ではない(つまり前記許容速度範囲外である)と判定された場合にその旨を外部へ通知する通知手段とをそなえて構成され、前記範囲の上限値が、少なくとも、前記特性情報としての、該生体情報採取手段によって採取される部分画像のサイズと、部分画像どうしが相互に重なり合うオーバラップ領域の移動方向のサイズであって、該移動速度検出手段によって前記移動速度を検出するために必要な最小オーバラップサイズと、該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔とに基づいて決定されていることを特徴としている。
上述のごとき生体情報採取装置において、該生体情報採取手段によって採取される連続する2つの部分画像の相対位置関係から該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔当たりの該生体部位の移動量を検出する移動量検出手段をさらにそなえ、該移動速度検出手段が、該移動量検出手段によって検出された該生体部位の移動量と前記採取時間間隔とに基づいて前記移動速度を算出して検出するように構成してもよい(請求項3)。
このとき、該移動量検出手段によって検出された移動量が検出誤差の範囲内である場合、該移動量検出手段が、当該移動量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から該生体部位の移動量を検出するように構成してもよい(請求項4)。
また、該移動量検出手段によって検出された該生体部位の移動量を累積することにより該生体部位の位置変化を検出する位置検出手段をそなえてもよい(請求項5)。この場合、該生体部位を該生体情報採取手段に対して移動させるべき主移動方向と交差する方向について該位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値に基づいて該生体部位の横ずれを検出する横ずれ検出手段と、該横ずれ検出手段によって該生体部位の横ずれが検出された場合にその旨を外部へ通知する通知手段とをそなえてもよいし(請求項6)、該生体部位を該生体情報採取手段に対して移動させるべき主移動方向と交差する方向について該位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値と当該方向についての該生体部位の反転回数とに基づいて該生体部位の蛇行を検出する蛇行検出手段と、該蛇行検出手段によって該生体部位の蛇行が検出された場合にその旨を外部へ通知する通知手段とをそなえてもよい(請求項7)。
さらに、該生体情報採取手段によって採取される連続する2つの部分画像の相対位置関係から該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔当たりの該生体部位の移動方向変化量を検出する移動方向変化量検出手段と、該移動方向変化量検出手段によって検出された該生体部位の移動方向変化量を累積することにより該生体部位の移動方向変化を検出する方向検出手段とをそなえてもよい(請求項8)。この場合、該移動方向変化量検出手段によって検出された移動方向変化量が検出誤差の範囲内である場合、該移動方向変化量検出手段が、当該移動方向変化量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から該生体部位の移動方向変化量を検出するように構成してもよいし(請求項9)、該方向検出手段によって検出された該生体部位の移動方向変化に基づいて該移動速度検出手段において移動速度検出に用いられる2つの部分画像が交差している状態を該生体部位のひねりとして検出するひねり検出手段と、該ひねり検出手段によって該生体部位のひねりが検出された場合にその旨を外部へ通知する通知手段とをそなえてもよい(請求項10)。
上述した本発明の生体情報採取装置(請求項1)によれば、生体情報採取手段(例えばスウィープ型指紋センサ)に対する生体部位の移動速度が移動速度検出手段によって検出され、その移動速度に応じて、当該移動速度が検出された生体部位の位置に対応する部分を変化させた任意パターンが描画手段によって描画され、その任意パターンが表示手段で表示されるように構成することにより、ユーザは、表示手段を参照するだけで、生体情報採取手段に対する生体部位の動かし方を認識することが可能になり、生体部位の適切な動かし方を容易かつ確実に学習できるので、照合性能向上やユーザの利便性向上を実現することができる。
また、本発明の生体情報採取装置(請求項2)によれば、上記移動速度検出手段によって検出された移動速度が、生体情報採取手段の特性情報に基づいて決定される許容速度範囲内であるか否かが判定手段によって判定され、前記許容速度範囲内ではない(つまり許容速度範囲外である)と判定された場合、その旨が通知手段によって外部へ通知されるように構成することにより、ユーザは、通知手段からの通知によって生体部位の不適切な動かし方(例えば、移動速度が速すぎるために、生体情報採取手段によって採取された部分画像どうしのオーバラップ部分が不足し、移動速度の検出や部分画像の再構成が不可能になる状況を招くような動かし方)を認識することが可能になり、生体部位の適切な動かし方を容易かつ確実に学習できるので、照合性能向上やユーザの利便性向上を実現することができる。
このような生体情報採取装置においては、連続する2つの部分画像の相対位置関係から採取時間間隔当たりの生体部位の移動量が移動量検出手段によって検出され、その移動量と前記採取時間間隔とに基づいて生体部位の移動速度が極めて容易かつ正確に検出される(請求項3)。
このとき、移動量検出手段によって検出された移動量が検出誤差の範囲内である場合、移動量検出手段が、当該移動量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、その基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から生体部位の移動量を検出するように構成することにより、検出誤差(例えば1画素)未満の移動量が連続的に検出された場合にその検出誤差が蓄積されるのを確実に防止できるので、検出誤差の影響が少なくなるほか、基準画像がそのまま保持され基準画像の更新処理を間引くことが可能になるため、処理時間を短縮することも可能になる(請求項4)。
このようにして検出された生体部位の移動量を位置検出手段によって累積することにより、生体部位の位置変化が極めて容易かつ正確に検出される(請求項5)。
そして、生体部位の主移動方向と交差する方向について位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値に基づいて生体部位の横ずれが検出された場合、その旨が通知手段によって外部へ通知されるように構成することにより、ユーザは、通知手段からの通知によって生体部位の不適切な動かし方である横ずれを認識することが可能になり、生体部位の適切な動かし方を容易かつ確実に学習できるので、照合性能向上やユーザの利便性向上を実現することができる(請求項6)。
また、生体部位の主移動方向と交差する方向について位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値と当該方向についての生体部位の反転回数とに基づいて生体部位の蛇行が検出された場合、その旨が通知手段によって外部へ通知されるように構成することにより、ユーザは、通知手段からの通知によって生体部位の不適切な動かし方である蛇行を認識することが可能になり、生体部位の適切な動かし方を容易かつ確実に学習できるので、照合性能向上やユーザの利便性向上を実現することができる(請求項7)。
さらに、連続する2つの部分画像の相対位置関係から採取時間間隔当たりの生体部位の移動方向変化量が移動方向変化量検出手段によって検出され、その移動方向変化量を方向検出手段によって累積することにより、生体部位の移動方向変化が極めて容易かつ正確に検出される(請求項8)。
この場合、移動方向変化量検出手段によって検出された移動方向変化量が検出誤差の範囲内である場合、移動方向変化量検出手段が、当該移動方向変化量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、その基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から生体部位の移動方向変化量を検出するように構成することにより、検出誤差未満の移動方向変化量が連続的に検出された場合にその検出誤差が蓄積されるのを確実に防止できるので、検出誤差の影響が少なくなるほか、基準画像がそのまま保持され基準画像の更新処理を間引くことが可能になるため、処理時間を短縮することも可能になる(請求項9)。
そして、方向検出手段によって検出された生体部位の移動方向変化に基づいて移動速度検出手段において移動速度検出に用いられる2つの部分画像が交差している状態が生体部位のひねりとして検出された場合、その旨が通知手段によって外部へ通知されるように構成することにより、ユーザは、通知手段からの通知によって生体部位の不適切な動かし方であるひねりを認識することが可能になり、生体部位の適切な動かし方を容易かつ確実に学習できるので、照合性能向上やユーザの利便性向上を実現することができる(請求項10)。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
〔1〕本実施形態の生体情報採取装置の構成
図1は本発明の一実施形態としての生体情報採取装置の機能構成を示すブロック図であり、この図1に示すように、本実施形態の生体情報採取装置は、例えば、スウィープ型指紋センサ10およびディスプレイ30を付設されたパーソナルコンピュータ(PC)本体20によって実現されている。
ここで、スウィープ型指紋センサ(生体情報採取手段)10は、相対的に移動している指(生体部位;図2〜図5他の符号101参照)の指紋を読み取ってデータ化し、この指101の指紋についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取するものである。このスウィープ型指紋センサ10は、前述したように、指101の長さよりも十分に短く、小面積の矩形状センサ面(採取面;図2〜図5他の符号11参照)を有している。そして、指101をセンサ面11に対して移動させるか、または、センサ面11(指紋センサ10)を指101に対して移動させるかしながら、指紋センサ10によって、指101の指紋について複数の部分画像を連続的に採取する。そして、PC本体20は、採取された複数の部分画像から、指101の指紋画像の全体を再構成し、再構成された指紋画像から、特徴点(隆線の分岐点や端点)の情報を抽出する、もしくは、採取された複数の部分画像を利用して指101の指紋の特徴点の情報を抽出し、抽出された情報を個人認証のために用いることができるようになっている。
このとき、ユーザが本実施形態の装置を個人認証のために用いる場合、指紋センサ10は、個人認証時に被認証者から採取される照合用生体情報と比較・照合するために予め登録される登録生体情報を登録者から取得すべく、前記登録生体情報として複数の部分画像を前記登録者の指101から採取するか、もしくは、個人認証時に登録生体情報と比較・照合するための照合用生体情報を被認証者から取得すべく、前記照合用生体情報として複数の部分画像を被認証者の指101から採取することになる。また、ユーザが本実施形態の装置をスウィープ型指紋センサ10での指101の適切な動かし方を学習するために用いる場合、指紋センサ10は、複数の部分画像を学習者の指101から採取することになる。
ディスプレイ30は、例えばLCD(Liquid Crystal Display),CRT(Cathode Ray Tube)によって構成され、各種情報を表示するためのもので、本実施形態では、後述する描画手段206によって描画された各種画像(任意パターン)を表示する表示手段として機能する。
そして、本実施形態のPC本体20は、本発明の生体情報採取装置として機能すべく、移動量検出手段201,移動速度検出手段202,位置検出手段203,移動方向変化量検出手段204,方向検出手段205,描画手段206,判定手段207,横ずれ検出手段208,蛇行検出手段209,ひねり検出手段210および通知手段211としての機能を果たすものである。これらの機能は、PC本体20を構成するCPU(Central Processing Unit)等によって実現される。
移動量検出手段201は、指紋センサ10によって採取される連続する、2つの部分画像の相対位置関係から、指紋センサ10による部分画像の採取時間間隔Δt当たりの指101の移動量(位置変化量)を、x方向とy方向との2方向について検出するものである。ここで、y方向は、ユーザが指101を指紋センサ10に対して移動させるべき主移動方向(矩形状センサ面11の短手方向)であり、x方向は、上記主移動方向と直交・交差する方向(即ち、矩形状センサ面11の長手方向)である。
また、本実施形態の移動量検出手段201は検出誤差吸収処理機能を有している。この検出誤差吸収処理機能は、移動量検出手段201によって検出された移動量が所定の検出誤差の範囲内である場合には、当該移動量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像を更新することなくそのまま保持し、検出された移動量が前記所定の検出誤差の範囲を超えるまで、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から指101の移動量を検出する機能である。つまり、検出された移動量が所定の検出誤差の範囲内にある場合には、移動量検出に用いられる2枚の部分画像のうちの基準となる側の画像を更新しない。これにより、図20および図22〜図25を参照しながら後述するごとく、移動量の検出誤差が吸収されることになる。
移動速度検出手段202は、指紋センサ10に対する指101の移動速度を検出するもので、移動量検出手段201によって検出された指101の移動量と採取時間間隔Δtとに基づいて前記移動速度を算出して検出する。
位置検出手段203は、移動量検出手段201によって検出された指101の移動量をx方向およびy方向のそれぞれについて累積することにより、つまり、指101の移動量(位置変化量)を検出する都度、その時点までに検出された指101の移動量の総和をx方向およびy方向のそれぞれについて算出することにより、各方向についての指101の位置変化(移動開始位置に対する指101の位置)を検出するものである。
移動方向変化量検出手段204は、指紋センサ10によって採取される連続する、2つの部分画像の相対位置関係から、指紋センサ10による部分画像の採取時間間隔Δt当たりの指101の移動方向変化量(角度変位)を検出するものである。
また、移動方向変化量検出手段204は、移動量検出手段201と同様、検出誤差吸収処理機能を有している。この検出誤差吸収処理機能は、移動方向変化量検出手段204によって検出された移動方向変化量が所定の検出誤差の範囲内である場合には、当該移動方向変化量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像を更新することなくそのまま保持し、検出された移動方向変化量が前記所定の検出誤差の範囲を超えるまで、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から指101の移動方向変化量を検出する機能である。つまり、検出された移動方向変化量が所定の検出誤差の範囲内にある場合には、移動方向変化量の検出に用いられる2枚の部分画像のうちの基準となる側の画像を更新しない。これにより、移動方向変化量の検出誤差が吸収されることになる。
ただし、本実施形態においては、移動量検出手段201による移動量検出後に、移動方向変化量検出手段204による指101の移動方向変化量の検出を行なう。つまり、図21,図26および図27を参照しながら後述するごとく、移動量検出手段201が、まず移動量を検出した後、次に、移動方向変化量検出手段204が、2つの部分画像の重なり合った位置(領域)において移動方向変化量(角度変位)を検出する。
方向検出手段205は、移動方向変化量検出手段204によって検出された指101の移動方向変化量を累積することにより、つまり、指101の移動変化量(角度変位)を検出する都度、その時点までに検出された指101の移動変化量の総和を算出することにより、指101の移動方向変化(移動開始時の移動方向に対する指101の角度)を検出するものである。
描画手段206は、移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた任意パターンを描画し、その任意パターンをディスプレイ30に表示させるものである。このとき、描画手段206は、移動速度検出手段202によって検出された移動速度(上記主移動方向つまりy方向の移動速度)がこの移動速度検出手段202の速度検出誤差を超えると、当該移動速度が検出された指101(指紋)の位置に対応する前記任意パターンの部分の位置やサイズを変化させるように前記任意パターンの描画を更新する。なお、描画手段206によってディスプレイ30に表示される画像表示(任意パターン)の具体例については、図2〜図19を参照しながら後述する。
判定手段207は、移動速度検出手段202によって検出されたy方向についての移動速度が、指紋センサ10の特性情報に基づいて後述のごとく決定される上限値および下限値により設定される許容速度範囲内であるか否か(つまり、上限値を超えたか否か、もしくは、下限値未満であるか否か)を判定するものである。
ここで、図30(A)〜図30(C)を参照しながら、本実施形態における移動速度の上限値について説明する。
移動量検出手段201によって採取時間間隔Δt当たりの指101の移動量を検出する際には、2つの部分画像の相対位置関係を検出する必要がある。この相対位置関係は、2つの部分画像が相互に重なり合うオーバラップ領域における画像情報(ここでは、指紋画像)を重ね合わせることにより検出される。ただし、2つの部分画像のオーバラップ領域における画像情報を重ね合わせるためには、ある程度の大きさのオーバラップ領域が必要である。その重ね合わせを行なうために必要な(つまり移動速度検出手段202によって移動速度を検出するために必要な)、部分画像どうしのy方向のオーバラップサイズが、最小オーバラップサイズδminである。
例えば図30(A)に示すごとく、2つの部分画像どうしのy方向のオーバラップサイズδが最小オーバラップサイズδmin以上であれば、十分な大きさのオーバラップ領域が確保されるので、2つの部分画像のオーバラップ領域における画像情報を重ね合わせて、2つの部分画像の相対位置関係を確実に検出することができる。これに対し、指101の移動速度が速すぎるために、図30(B)に示すごとく2つの部分画像どうしのy方向のオーバラップサイズδが最小オーバラップサイズδmin未満である場合や、図30(C)に示すごとく2つの部分画像にオーバラップ領域が存在しない場合には、2つの部分画像のオーバラップ領域における画像情報を重ね合わせることができず、2つの部分画像の相対位置関係を検出できず、つまりは指101の移動速度を検出することもできない。
従って、指101の移動速度の上限値は、指紋センサ10の特性情報としての、指紋センサ10によって採取される部分画像のサイズ(y方向の長さ)Sと、上記最小オーバラップサイズδminと、指紋センサ10による部分画像の採取時間間隔Δtと、指紋センサ10によるy方向についての画像情報の読取速度Rとに基づいて下式により決定される。
((S−δmin)/Δt)*R/(((S−δmin)/Δt)+R)
ただし、読取速度Rが(S−δmin)/Δtよりも十分に大きい場合には、上限値は(S−δmin)/Δtとしてもよい。
一方、本実施形態では、指101の移動方向が急に反転した状態や、度重なって指101の移動が止まる状態や、移動量の検出誤差を吸収することができないくらいゆっくりと指101が移動している状態を、判定手段207により、移動速度検出手段202によって検出されたy方向についての移動速度が下限値未満になったことで判定する。そして、指101の移動状態がこのような状態であることが判定された場合に、指101を一定方向(y方向)にある程度速く動かすよう、後述する通知手段211によってユーザに促すことができるように構成されている。このとき、本実施形態における移動速度の下限値としては、例えば、採取時間間隔Δt当たりの指101の移動量が後述する検出誤差(例えばd)に満たない速度(つまり速度d/Δt)、あるいは、主とする移動方向の速度符号が反転する時点での速度(つまり速度0)が設定される。
横ずれ検出手段208は、位置検出手段203によって検出されたx方向(指紋センサ10の長手方向)の位置変化(移動開始位置に対する指101のx方向位置)の絶対値に基づいて、指101の横ずれを検出するものである。この横ずれ検出手段208は、例えば、x方向についての位置変化の絶対値と、平均的な指の横幅に基づいて決定される所定の閾値とを比較し、その位置変化の絶対値が所定の閾値を超えた場合に、指101の横ずれが発生したと判定する。
蛇行検出手段209は、位置検出手段203によって検出されたx方向(指紋センサ10の長手方向)の位置変化(移動開始位置に対する指101のx方向位置)の絶対値とx方向についての指101の反転回数とに基づいて指101の蛇行を検出するものである。この蛇行検出手段209は、例えば、x方向についての位置変化の絶対値と、平均的な指の横幅に基づいて決定される所定の閾値とを比較するとともに、x方向についての指101の反転回数と所定の回数とを比較し、指101が所定幅を超えた範囲で所定の回数を超えて方向を反転した場合に、指の101の蛇行が発生したと判定する。
ひねり検出手段210は、方向検出手段205によって検出された指101の移動方向変化(移動開始時の移動方向に対する指101の角度)に基づいて、移動速度検出手段202において移動速度検出に用いられる2つの部分画像が交差している状態を指101のひねりとして検出するものである。このひねり検出手段210は、例えば図31に示すごとく、2つの部分画像のうちの一方の部分画像におけるx方向の任意の1ラインが、他方の部分画像と交差することを検出した場合に、指101のひねりが発生したと判定する。
そして、通知手段211は、
(11)判定手段207によって前記移動速度が前記上限値を超えたと判定された場合もしくは前記下限値未満であると判定された場合(前記許容速度範囲内ではない場合)や、
(12)横ずれ検出手段208によって指101の横ずれが検出された場合や、
(13)蛇行検出手段209によって指101の蛇行が検出された場合や、
(14)ひねり検出手段210によって指101のひねりが検出された場合に、
その旨を外部(ユーザ)へ通知するものである。このとき、通知手段211は、上記項目(11)〜(14)の各状況を、描画手段206を用いてディスプレイ30に画像情報として表示することにより外部(ユーザ)へ通知してもよいし、スピーカ等を鳴動させてビープ音等を鳴らすことにより外部(ユーザ)へ通知してもよい。
〔2〕本実施形態の生体情報採取装置の動作
次に、上述のごとく構成された本実施形態の生体情報採取装置の動作について、図2〜図29を参照しながら説明する。
〔2−1〕本実施形態における画像表示機能
本実施形態の生体情報採取装置では、前述したように、描画手段206により、移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた任意パターンが描画されディスプレイ30に表示される。これにより、指101の適切な動かし方をユーザに学習させるべく、ユーザが指紋センサ10に対して行なった指101の動きをリアルタイムでユーザに提示することが可能になる。つまり、指101の動き(移動速度,位置変化,移動方向変化等)を検出してから、その動きに合わせた任意パターンを描画・表示するまでの動作をリアルタイムで行なう。
以下に図2〜図19を参照しながら、描画手段206によってディスプレイ30に表示される画像表示(任意パターン)の具体例について説明する。
〔2−1−1〕画像表示の第1例
図2(A),図2(B),図3(A)および図3(B)は本実施形態における画像表示の第1例を説明するための図で、図2(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図2(B)は図2(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図3(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図3(B)は図3(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第1例では、図2(B)および図3(B)に示すように、任意パターンとして、指紋センサ10によって採取された複数の部分画像を合成して得られる指紋画像が描画されている。なお、図2(B)および図3(B)では、指101の移動軌跡が太破線で示されているが、この移動軌跡は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
この場合、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図2(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、T秒経過時点までに採取・合成された指紋画像が、その移動速度に応じた補正等を施されることなく、図2(B)に示すようにそのまま表示される。その後、図3(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、T+t秒経過時点までに採取・合成された指紋画像が、その移動速度に応じた補正等を施されることなく、図3(B)に示すようにそのまま表示される。
〔2−1−2〕画像表示の第2例
図4(A),図4(B),図5(A)および図5(B)は本実施形態における画像表示の第2例を説明するための図で、図4(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図4(B)は図4(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図5(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図5(B)は図5(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第2例では、図4(B)および図5(B)に示すように、任意パターンとして、格子状パターンが描画されている。このような格子状パターンを任意パターンとして用いた場合、指101がセンサ面11に対し一定の方向(y方向)へ前記移動速度の上限値以下で且つ下限値以上の一定の速度で移動して指紋画像が採取されると(つまり、指101が理想的な状態で動かされた場合)、全ての格子が同一の矩形になるように、その格子状パターンが描画されディスプレイ30上で表示されることになる。なお、図4(B)および図5(B)では、採取・合成された指紋画像が示されているが、この指紋画像は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
つまり、第2例では、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図4(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、格子状パターンが、図4(B)に示すように、T秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた状態で表示される。その後、図5(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、格子状パターンが、図5(B)に示すように、T+t秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた状態で表示される。
〔2−1−3〕画像表示の第3例
図6(A),図6(B)は本実施形態による画像表示の第3例で用いられる任意画像(操作説明画像)の例を示す図であり、図7(A),図7(B),図8(A)および図8(B)は、図6(A)に示す任意画像を用いて実行される本実施形態における画像表示の第3例を説明するための図で、図7(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図7(B)は図7(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図8(A)はセンサ面11に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図8(B)は図8(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第3例では、例えば図6(A)もしくは図6(B)に示すような任意画像(操作説明画像)が任意パターンとして描画される。ここで、図6(A)や図6(B)に示す画像は、操作説明(指101の理想的な動き)をユーザに想起させるように作成されたもので、図6(A)に示す操作説明画像は、ユーザの指101を動かす方向を誘導するように作成されており、図6(B)に示す操作説明画像は、ユーザの指101の置き方を誘導するように作成されている。そして、図6(A)もしくは図6(B)に示す操作説明画像を用いた場合、指101がセンサ面11に対し一定の方向(y方向)へ前記移動速度の上限値以下で且つ下限値以上の一定の速度で移動して指紋画像が採取されると(つまり、指101が理想的な状態で動かされた場合)、図6(A)もしくは図6(B)に示す操作説明画像が、変形・変位することなく、このままディスプレイ30上で表示されることになる。ここでは、図6(A)に示す操作説明画像を用いた場合について説明する。
第3例では、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図7(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、操作説明画像が、図7(B)に示すように、T秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた状態で表示される。その後、図8(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、操作説明画像が、図8(B)に示すように、T+t秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた状態で表示される。なお、図7(B)および図8(B)では、指101の移動軌跡が太破線で示されているが、この移動軌跡は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
〔2−1−4〕画像表示の第4例
図9は本実施形態による画像表示の第4例で用いられる任意画像(キャラクタ画像)の例を示す図であり、図10(A),図10(B),図11(A)および図11(B)は、図9に示す任意画像を用いて実行される本実施形態における画像表示の第4例を説明するための図で、図10(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図10(B)は図10(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図11(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図11(B)は図11(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第4例では、例えば図9に示すような任意画像(キャラクタ画像)が任意パターンとして描画される。ここで、図9に示す画像は、ユーザに対して指101を理想的に移動させるための動機付けを行なうように作成されたキャラクタ画像である。つまり、指101がセンサ面11に対し一定の方向(y方向)へ前記移動速度の上限値以下で且つ下限値以上の一定の速度で移動して指紋画像が採取されると(つまり、指101が理想的な状態で動かされた場合)、図9に示すキャラクタ画像が、変形・変位することなく、このままディスプレイ30上で表示されることになる。
第4例では、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図10(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、キャラクタ画像が、図10(B)に示すように、T秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた状態で表示される。その後、図11(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、キャラクタ画像が、図11(B)に示すように、T+t秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する部分の位置やサイズを変化させた状態で表示される。なお、図10(B)および図11(B)では、指101の移動軌跡が太破線で示されているが、この移動軌跡は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
〔2−1−5〕画像表示の第5例
図12(A),図12(B),図13(A)および図13(B)は本実施形態における画像表示の第5例を説明するための図で、図12(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図12(B)は図12(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図13(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図13(B)は図13(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第5例では、図12(B)および図13(B)に示すように、任意パターンとして、指101の移動軌跡(太実線)が描画されている。このような移動軌跡を任意パターンとして用いた場合、指101がセンサ面11に対し一定の方向(y方向)へ前記移動速度の上限値以下で且つ下限値以上の一定の速度で移動して指紋画像が採取されると(つまり、指101が理想的な状態で動かされた場合)、y方向に沿う直線が、移動軌跡としてディスプレイ30上で表示されることになる。なお、図12(B)および図13(B)では、採取・合成された指紋画像が示されているが、この指紋画像は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
つまり、第5例では、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図12(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、移動軌跡(太実線)が、T秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、図12(B)に示すように表示される。その後、図13(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、移動軌跡(太実線)が、T+t秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、図13(B)に示すように表示される。
〔2−1−6〕画像表示の第6例
図14(A),図14(B),図15(A)および図15(B)は本実施形態における画像表示の第6例を説明するための図で、図14(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図14(B)は図14(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図15(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図15(B)は図15(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第6例では、図14(B)および図15(B)に示すように、任意パターンとして、指101の動きに応じたベクトル、つまり移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じた長さを有する矢印(もしくは線分)が描画されている。このとき、矢印(もしくは線分)の方向(方向検出手段205による検出結果に基づく方向を用いてもよい)は、指101を移動方向に対応させるように描画されている。このような矢印を任意パターンとして用いた場合、指101がセンサ面11に対し一定の方向(y方向)へ前記移動速度の上限値以下で且つ下限値以上の一定の速度で移動して指紋画像が採取されると(つまり、指101が理想的な状態で動かされた場合)、ディスプレイ30上で、同一長さの複数の矢印が、全て同一のy方向直線上に載るように表示されることになる。なお、図14(B)および図15(B)では、採取・合成された指紋画像が示されているが、この指紋画像は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
つまり、第6例では、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図14(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、5本の矢印が、図14(B)に示すように、T秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の位置に対応する位置で表示される。その後、図15(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、8本の矢印が、図15(B)に示すように、T+t秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する位置で表示される。
〔2−1−7〕画像表示の第7例
図16(A),図16(B),図17(A)および図17(B)は本実施形態における画像表示の第7例を説明するための図で、図16(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図16(B)は図16(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図17(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図17(B)は図17(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第7例では、図16(B)および図17(B)に示すように、任意パターンとして、移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じた色(図中では実線矢印および白抜き矢印として表示)を有する矢印(もしくは線分)が描画されている。このとき、矢印(もしくは線分)の方向(方向検出手段205による検出結果に基づく方向を用いてもよい)は、指101を移動方向に対応させるように描画されている。このような矢印を任意パターンとして用いた場合、指101がセンサ面11に対し一定の方向(y方向)へ前記移動速度の上限値以下で且つ下限値以上の一定の速度で移動して指紋画像が採取されると(つまり、指101が理想的な状態で動かされた場合)、ディスプレイ30上で、同一色の複数の矢印が、全て同一のy方向直線上に載るように表示されることになる。なお、図16(B)および図17(B)では、採取・合成された指紋画像が示されているが、この指紋画像は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
つまり、第7例では、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図16(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、5本の矢印が、図16(B)に示すように、T秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の位置に対応する位置で表示される。その後、図17(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、8本の矢印が、図17(B)に示すように、T+t秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する位置で表示される。なお、図16(B)および図17(B)において、実線矢印および白抜き矢印とは、それぞれ異なる速度であることを示している。
〔2−1−8〕画像表示の第8例
図18(A),図18(B),図19(A)および図19(B)は本実施形態における画像表示の第8例を説明するための図で、図18(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、図18(B)は図18(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図、図19(A)はセンサ面11に対する指101の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、図19(B)は図19(A)に対応するディスプレイ30上での表示状態を示す図である。
この画像表示の第8例では、図18(B)および図19(B)に示すように、任意パターンとして、移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じた太さを有する矢印(もしくは線分)が描画されている。このとき、矢印(もしくは線分)の方向(方向検出手段205による検出結果に基づく方向を用いてもよい)は、指101を移動方向に対応させるように描画されている。このような矢印を任意パターンとして用いた場合、指101がセンサ面11に対し一定の方向(y方向)へ前記移動速度の上限値以下で且つ下限値以上の一定の速度で移動して指紋画像が採取されると(つまり、指101が理想的な状態で動かされた場合)、ディスプレイ30上で、同一太さの複数の矢印が、全て同一のy方向直線上に載るように表示されることになる。なお、図18(B)および図19(B)では、採取・合成された指紋画像が示されているが、この指紋画像は、実際のディスプレイ30上では表示されない。
つまり、第8例では、指101がセンサ面11に対して移動を開始してからT秒経過した時点で例えば図18(A)に実線矢印で示すように指101が移動している場合、ディスプレイ30上では、5本の矢印が、図18(B)に示すように、T秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の位置に対応する位置で表示される。その後、図19(A)に実線矢印で示すように指101が移動すると、ディスプレイ30上では、8本の矢印が、図19(B)に示すように、T+t秒経過時点までに検出された移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101(指紋)の各位置に対応する位置で表示される。
〔2−2〕本実施形態における通知機能
本実施形態の生体情報採取装置では、前述したように、通知手段211により、ユーザが、照合性能を下げる指101の動かし方(不適切な動かし方)をしている時に、その旨をリアルタイムで通知することができる。
照合性能を下げる指101の動かし方としては、
(21)指101が検出限界を超える移動速度(上記許容速度範囲外の移動速度)で移動する場合
(22)指101の大きな左右の横ずれ
(23)指101の大きな左右の蛇行
(24)指101のひねり
を検出する。
これらの動かし方(21)〜(24)は、前述したように、それぞれ、判定手段207,横ずれ検出手段208,蛇行検出手段209およびひねり検出手段210によって検出され、これらの動かし方(21)〜(24)が検出されると、通知手段211により、ユーザが不適切な動かし方をしている旨と、どのように不適切であるのかに関する情報(例えば、速度が速すぎる,速度が遅すぎる,横ずれが大きい,大きく蛇行している,ひねりが加わっている等)とがユーザに対して通知される。その内容は、例えば、ディスプレイ30上で画像情報として表示されるとともに、スピーカ等を鳴動させてビープ音等を鳴らしてユーザに通知される。
〔2−3〕本実施形態における移動量検出処理および検出誤差吸収処理
次に、図20に示すフローチャート(ステップS11〜S17)に従って、本実施形態の移動量検出手段201による移動量検出処理手順および検出誤差吸収処理手順について説明する。指紋センサ10により1枚目の指紋画像(部分画像)が取得されると(ステップS11)、この1枚目の指紋画像(部分画像)を移動量検出の基準画像に設定する(ステップS12)。この後、指紋センサ10によりN枚目(Nの初期値は2;N=2,3,4,…)の指紋画像(部分画像)を取得し(ステップS13)、そのN枚目の指紋画像と基準画像とのオーバラップ領域を重ね合わせて相対位置関係を検出し、基準画像に対するN枚目の指紋画像の移動量を検出する(ステップS14)。そして、検出された移動量(ここではy方向の移動量)が所定の検出誤差を超えているか否かを判定する(ステップS15)。
移動量が所定の検出誤差を超えている場合(ステップS15のYESルート)、ステップS14で検出された移動量が検出結果として移動量検出手段201から出力され、ステップS13で今回取得されたN枚目の指紋画像を移動量検出の基準画像に設定する、つまり、基準画像の更新を行なう(ステップS16)。Nを1だけインクリメントしてから(ステップS17)、ステップS13に戻る。
一方、移動量が所定の検出誤差の範囲内である場合(ステップS15のNOルート)、ステップS16を省略し、Nを1だけインクリメントしてから(ステップS17)、ステップS13に戻る。つまり、ステップS14で検出される移動量が前記所定の検出誤差を超えるまで、基準画像は、更新されることなくそのまま保持され、同じ基準画像として用いられる。また、このとき、ステップS14で検出される移動量が前記所定の検出誤差を超えるまで、ステップS14で検出された移動量は、検出結果として移動量検出手段201から出力されない。
ここで、図22〜図25を参照しながら、移動量検出誤差,この移動量検出誤差によって生じる不具合,本実施形態の移動量検出手段によってどのように検出誤差が吸収されるかについて説明する。
図22(A)および図22(B)は移動量検出誤差を説明するための図で、図22(A)は指101を動かし始めてからN枚目に採取された指紋画像(部分画像)を示すものであり、図22(B)は指101を動かし始めてからN+1枚目に採取された指紋画像(部分画像)を示すものである。
これらの図22(A)および図22(B)では、図22(A)に示す部分画像を採取した時の指101の位置から、図22(B)に示す部分画像を採取した時の指101の位置までの、主移動方向(y方向)についての移動量が、指紋センサ10によって採取される画像の1画素未満(つまり移動量検出誤差の範囲内)である例を示す。このような移動量が、指紋センサ10および移動量検出手段201によって移動量検出を行なう際の検出誤差である。指紋センサ10を用いて検出される最小移動量は、指紋センサ10によって採取される画像の1画素であるので、上述のような検出誤差の範囲内の移動量は、通常、1画素もしくは0画素として取り扱われることになる。
図23(A),図23(B),図24(A)および図24(B)は、図22(A)および図22(B)に示すような移動量検出誤差によって生じる不具合を説明するための図である。
図23(A)は、図22(A)および図22(B)に示すような移動量検出誤差の範囲内の移動量を1画素として扱い、図22(A)に示す部分画像と図22(B)に示す部分画像とを重ね合わせた状態を示している。また、図23(B)は、図22(A)および図22(B)に示すような移動量検出誤差の範囲内の移動量を0画素として扱い、図22(A)に示す部分画像と図22(B)に示す部分画像とを重ね合わせた状態を示している。このように1画素単位で部分画像を重ね合わせることによりピクセル誤差が生じ、重ね合わせ精度が劣化してしまう。
また、図24(A)および図24(B)は、指紋センサ10により部分画像を1枚採取する毎に移動量検出の基準となる画像(基準画像)を更新する場合で、且つ、連続する複数枚の部分画像から得られる指101の移動量が連続して1画素未満の状態であった場合に、これらの部分画像を重ね合わせて得られる指紋画像を示している。
図24(A)は、図23(A)に示すような状態(移動量が検出誤差範囲内であってその移動量を1画素として取り扱う状態)が連続した場合に得られる重ね合わせ画像を示しており、この図24(A)に示すように、移動量が1画素として検出される状態が多数回連続すると、移動量は実際よりも極端に長く検出される。
図24(B)は、図23(B)に示すような状態(移動量が検出誤差範囲内であってその移動量を0画素として取り扱う状態)が連続した場合に得られる重ね合わせ画像を示しており、この図24(B)に示すように、移動量が0画素として検出される状態が多数回連続すると、移動量は実際よりも極端に短く検出される。
このように、移動量が検出誤差範囲内である状況が連続すると検出誤差が蓄積され、移動量の誤差が極めて大きくなり、照合率の劣化を招くことになるため、その誤差を極力小さくする、つまり検出誤差が蓄積されないようにする必要がある。
図25(A)〜図25(C)は本実施形態の移動量検出手段201による検出誤差吸収処理を説明するための図である。ここでは、所定の検出誤差を、例えばd画素として説明する。
図25(A)および図25(B)は、それぞれ図22(A)および図22(B)と同じ状況を示している。移動量が所定の誤差範囲内(d画素未満)の状況が連続する場合、本実施形態では、図25(A)に示すN枚目の部分画像が、更新されることなく基準画像として固定・保持され続けることになる。そして、図25(C)に示すように、N枚目の部分画像(基準画像)とN+K枚目の部分画像とのy方向移動量が所定の誤差範囲を超えると(つまり指101のy方向移動量がd画素を超えると;ステップS15のYESルート)、移動量の検出結果が出力されるとともに、基準画像が更新される(この場合、N+K枚目の部分画像が次の基準画像となる)。
これにより、検出誤差範囲内の移動量が連続的に検出されても、その検出誤差が吸収されて蓄積されることがなく、その検出誤差の影響を抑えることができる。また、図25(A)〜図25(C)で示す例では、移動量がd画素に満たないN+1枚目からN+K−1枚目の部分画像は破棄され、基準画像の更新処理などの処理を間引くことが可能になるため、処理時間を短縮することもできる。
〔2−4〕本実施形態における移動量検出処理/移動方向変化量検出処理
図21は本実施形態における移動量検出処理および移動方向変化量検出処理の手順を説明するためのフローチャート(ステップS21〜S27)である。なお、以下では、移動方向変化量のことを角度変位という場合がある。
図21に示すように、本実施形態では、指紋センサ10により1枚目の指紋画像(部分画像)が取得されると(ステップS21)、この1枚目の指紋画像(部分画像)を移動量検出および角度変位検出の基準画像に設定する(ステップS22)。この後、指紋センサ10によりN枚目(Nの初期値は2;N=2,3,4,…)の指紋画像(部分画像)を取得し(ステップS23)、そのN枚目の指紋画像と基準画像とのオーバラップ領域を重ね合わせて相対位置関係を検出し、まず、移動量検出手段201により基準画像(ここではN−1枚目の部分画像)に対するN枚目の指紋画像の移動量(ΔX,ΔY)を検出する(ステップS24)。このときの移動量検出手法については、図27(A)を参照しながら後述する。
ついで、ステップS24で検出された移動量近傍で、基準画像(ここではN−1枚目の部分画像)に対するN枚目の部分画像の角度変位を検出する(ステップS25)。このときの角度変位検出手法については、図27(B)を参照しながら後述する。
そして、N枚目の部分画像を移動量検出および角度変位検出の基準画像に設定する、つまり、基準画像の更新を行なってから(ステップS26)、Nを1だけインクリメントして(ステップS27)、ステップS23に戻る。
なお、図21に示すフローチャートでは、図20により説明した移動量の検出誤差吸収処理については省略されている。また、図20および図22〜図25を参照しながら移動量検出について上述した検出誤差吸収処理は、角度変位(移動方向変化量)の検出の際にも移動量検出の場合と同様に適用してもよく、その場合、移動量検出の場合と同様の作用効果を得ることができる。
ここで、図26(A)〜図26(C)は指101の移動方向が変化する場合に採取される部分画像について説明するための図で、図26(A)は、センサ面11に対し指101がその移動方向を変化させながら移動する状況の一例を示す図であり、図26(B)および図26(C)は、それぞれ、図26(A)に示すごとく指101の移動方向が変化する場合に採取されるN枚目の部分画像(基準画像)およびN+1枚目の部分画像を示している。図26(A)に示すように指101が移動方向を変化させながら移動した場合、図26(B)に示すN枚目の部分画像と図26(C)に示すN+1枚目の部分画像との間で、移動量(ΔX,ΔY)および角度変位Δθの3軸の探索が必要になり、単なる平行移動と比べて多大な計算時間を要することになる。特に回転方向(角度変位)の探索に要する負荷は高い。
そこで、本実施形態では、まず、図27(A)に示すごとく移動量を概略的に検出してから(図21のステップS24)、図27(B)に示すごとく角度変位を検出している(図21のステップS25)。ここで、図27(A),図27(B)は、図26(A)に示すごとく指101の移動方向が変化する場合における、本実施形態での移動量および角度変位(移動方向変化量)の検出手順を説明するための図で、図26(B)および図26(C)に示す部分画像から、移動量および角度変位を検出する場合について説明するものである。
つまり、本実施形態では、計算量を削減するために、角度変位については無視し、図27(A)に示すごとく、まず概ねの移動量(ΔX,ΔY)だけを検出する(図21のステップS24)。部分画像を採取する時間間隔Δtが十分に短ければ、移動量(ΔX,ΔY)の検出誤差は十分に小さいとみなすことができる。次に、N枚目の部分画像に対しN+1枚目の部分画像を、ステップS24で検出された移動量(ΔX,ΔY)だけ平行移動して重なり合わせた位置で、N枚目の部分画像に対するN+1枚目の部分画像の角度変位Δθを検出する(図21のステップS25)。これにより、指101の動きの検出を効率よく行なうことが可能になる。
ところで、図28(A)および図28(B)は、本実施形態において角度変位検出処理の負荷をさらに軽減するための手法を説明するための図である。一般に、角度変位を検出するために部分画像を回転させると、計算処理に要する負荷が高くなる。そこで、ここでは、計算負荷を低減してリアルタイム性を追求するために、角度変位を簡易的に検出する手法について説明する。画像を取得する時間間隔が十分に短ければ、角度変位は微小なものとなるので、図28(A)に示すごとく、部分画像のx方向左右両端におけるy方向の位置の差は、最大でも1画素ないし数画素程度と仮定することができる。そこで、例えば図28(B)に示すごとく、部分画像を複数の領域(図28(B)に示す例では2つの領域)に分割し、それぞれの領域で移動量(ΔX,ΔY)を検出する。そして、それぞれの領域で移動量が異なっている場合に、角度変位があったとみなす。
なお、逐次検出される角度変位をθiとすると、指101の姿勢(方向変化;移動開始時の移動方向に対する指101の角度)は角度変位の総和Σθiで表わされる。この総和Σθiは、前述した通り、方向検出手段205によって算出される。
また、図29は本実施形態における角度変位検出処理の精度改善手法を説明するための図である。図28(A)および図28(B)を参照しながら上述した簡易的な角度変位検出方法では、図27(A)を参照しながら説明した移動量検出処理と同様に検出誤差が大きくなるので、その検出誤差を低減させる必要がある。そこで、例えば図29に示すごとく部分画像を複数の領域(図29では4つの領域)に分割した場合に、これらの領域から得られる複数の角度変位の平均値を、当該部分画像の角度変位として用いる。あるいは、分割された領域で検出される移動量が所定の値未満である場合には、角度変位がないものとして、移動量検出について説明した検出誤差吸収処理と同様に基準画像を更新しない。このように部分画像を複数に分割して検出処理を行なうと、検出誤差を低減する効果だけでなく、指101の表皮の歪みを吸収する効果も得られる。
〔3〕本実施形態の生体情報採取装置の効果
このように、本発明の一実施形態としての生体情報採取装置によれば、スウィープ型指紋センサ10に対する指101の移動速度が移動速度検出手段202によって検出され、その移動速度に応じて、当該移動速度が検出された指101の位置に対応する部分を変化させた任意パターンが描画手段206によって描画され、その任意パターンが、ディスプレイ30上において指101の動きと同期して逐次更新されながらリアルタイムで表示されるので、ユーザは、ディスプレイ30を参照するだけで、指紋センサ10に対する指101の動かし方を認識することが可能になる。従って、ユーザは指101の適切な動かし方を容易かつ確実に学習できるので、照合性能向上やユーザの利便性向上を実現することができる。
その際、本実施形態では、描画手段206によって描画される任意パターンとして、指紋センサ10によって採取された複数の部分画像を合成して得られる指紋画像(図2,図3参照)そのものに代え、図4〜図19を参照しながら説明したような、
(31)格子状パターン
(32)任意画像(操作説明画像やキャラクタ画像)
(33)指101の移動軌跡
(34)移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じた長さを有する線分もしくは矢印
(35)移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じた色を有する線分もしくは矢印
(36)移動速度検出手段202によって検出された移動速度に応じた太さを有する線分もしくは矢印
のいずれかを用いる。このとき、上記(34)〜(36)の線分もしくは矢印は、その方向を指101の移動方向に対応させるように描画する。
これにより、低負荷の処理によって指101の動きと同期・対応させた画像または軌跡を逐次更新しながら表示することができ、例えば、左右に大きく流れた動きをしている場合や、蛇行している場合や、ひねりが加わっている場合といった不適切な動きが明確に表示され、ユーザは、ディスプレイ30を参照するだけでその不適切な動かし方を認識し、指101の適切な動かし方を容易かつ確実に学習することができる。
特に、上記(33)〜(36)のパターンを用いた場合、データ量の多い指紋画像そのものを表示する必要が無く、データ量の少ないパターンを表示すればよいので、画像処理の負荷を大幅に軽減することができ、画像表示処理の遅いシステムでも、リアルタイム性を維持しながら、指101の動かし方をディスプレイ30上で表示することが可能になる。
また、指101の指紋画像そのものを表示せず、指101の画像以外で歪みのない状態を容易に想像可能な図形(例えば上記(31)〜(36)のような任意パターン)を表示することにより、他人に指紋画像を見られやすいデスクトップPC等に本発明を導入する場合であっても、セキュリティ性の劣化を防止しつつ、つまりプライバシーを保護しつつ、指101の歪みの状態(指101の動かし方)をユーザに認識させることができる。
さらに、本実施形態では、移動速度検出手段202によって検出された移動速度が所定範囲外になったことが判定手段207によって認識された場合や、横ずれ検出手段208によって指101の横ずれが検出された場合や、蛇行検出手段209によって指101の蛇行が検出された場合や、ひねり検出手段210によって指101のひねりが検出された場合、その旨が通知手段11によって画像情報や音声情報としてユーザに通知されるので、ユーザは、指101の不適切な動かし方(例えば、移動速度が速すぎるために、指紋センサ10によって採取された部分画像どうしのオーバラップ部分が不足し、移動速度の検出や部分画像の再構成が不可能になる状況を招くような動かし方や、横ずれ,蛇行,ひねりといった動き)を認識することが可能になり、指101の適切な動かし方をより容易かつ確実に学習できるようになる。
比較実験として、初めてスウィープ型指紋センサを操作するユーザが、試行10回で、照合可能な指紋画像が得られる割合(部分画像の再構成に成功する割合)を、従来装置と本発明装置とでそれぞれ測定した。その結果、従来装置では、その割合が30%であったのに対し、本発明装置では90%に改善された。つまり、ユーザは、指の動きを正確に認知でき、少ない練習回数で、スウィープ型指紋センサに対する指の適切な動かし方を学習できることが明らかになった。
一方、本実施形態によれば、連続する2つの部分画像の相対位置関係から採取時間間隔Δt当たりの指101の移動量(ΔX,ΔY)が移動量検出手段201によって検出され、その移動量と採取時間間隔Δtとに基づいて指101の移動速度を極めて容易かつ正確に検出することができる。また、このようにして検出された指101の移動量を位置検出手段203によって累積することにより、指101の位置変化を極めて容易かつ正確に検出することができる。さらに、連続する2つの部分画像の相対位置関係から採取時間間隔Δt当たりの指101の角度変位Δθが移動方向変化量検出手段204によって検出され、その角度変位Δθを方向検出手段205によって累積することにより、指101の移動方向変化(移動開始時の移動方向に対する指101の角度)を極めて容易かつ正確に検出することができる。
このとき、移動量検出手段201や移動方向変化量検出手段204によって検出された移動量や角度変位が検出誤差の範囲内である場合、移動量検出手段201や移動方向変化量検出手段204が、その移動量や角度変位を検出するために用いた基準画像を更新することなく、移動量検出手段201や移動方向変化量検出手段204によって検出された移動量や角度変位が検出誤差の範囲を超えるまでそのまま保持することにより、検出誤差未満の移動量や角度変位が連続的に検出された場合にその検出誤差が蓄積されるのを確実に防止できるので、検出誤差の影響が少なくなるほか、基準画像がそのまま保持され基準画像の更新処理を間引くことが可能になるため、処理時間を短縮することも可能になる。
また、図21や図27を参照しながら説明したごとく、部分画像の採取時間間隔Δtが十分に短ければ、移動量の検出誤差は十分に小さいとみなすことができるので、先に移動量検出のみを行なって概ねの移動量を検出してから、指101の角度変位(移動方向変化量)の検出を行なうことにより、演算処理の負荷を大幅に軽減することができる。
〔4〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、本実施形態では、パーソナルコンピュータにより本発明の装置を実現した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、個人認証専用の装置にも上述と同様にして適用することができ、この場合も、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
また、生体部位が指であり生体情報として指紋画像を採取する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、生体部位としての掌から、掌紋画像や血管パターン画像等を生体情報として採取する場合にも上述と同様に適用され、上述と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、上述した移動量検出手段201,移動速度検出手段202,位置検出手段203,移動方向変化量検出手段204,方向検出手段205,描画手段206,判定手段207,横ずれ検出手段208,蛇行検出手段209,ひねり検出手段210および通知手段211としての機能(各手段の全部もしくは一部の機能)は、CPU等のコンピュータが所定のアプリケーションプログラムを実行することによって実現される。
そのプログラムは、例えばフレキシブルディスク,CD−ROM,CD−R,CD−RW,DVD等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。この場合、コンピュータはその記録媒体から上記プログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送し格納して用いる。また、そのプログラムを、例えば磁気ディスク,光ディスク,光磁気ディスク等の記憶装置(記録媒体)に記録しておき、その記憶装置から通信回線を介してコンピュータに提供するようにしてもよい。
ここで、コンピュータとは、ハードウエアとOS(オペレーティングシステム)とを含む概念であり、OSの制御の下で動作するハードウエアを意味している。また、OSが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウエアは、少なくとも、CPU等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたプログラムを読み取るための手段とをそなえている。上記アプリケーションプログラムは、上述のようなコンピュータに、移動量検出手段201,移動速度検出手段202,位置検出手段203,移動方向変化量検出手段204,方向検出手段205,描画手段206,判定手段207,横ずれ検出手段208,蛇行検出手段209,ひねり検出手段210および通知手段211としての機能を実現させるプログラムコードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーションプログラムではなくOSによって実現されてもよい。
さらに、上記記録媒体としては、上述したフレキシブルディスク,CD−ROM,CD−R,CD−RW,DVD,磁気ディスク,光ディスク,光磁気ディスクのほか、ICカード,ROMカートリッジ,磁気テープ,パンチカード,コンピュータの内部記憶装置(RAMやROMなどのメモリ),外部記憶装置等や、バーコードなどの符号が印刷された印刷物等の、コンピュータ読取可能な種々の媒体を利用することもできる。
〔5〕付記
(付記1) 相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動速度を検出する移動速度検出手段と、
該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度に応じて、当該移動速度が検出された該生体部位の位置に対応する部分を変化させた任意パターンを描画する描画手段と、
該描画手段によって描画された前記任意パターンを表示する表示手段とをそなえて構成されていることを特徴とする、生体情報採取装置。
(付記2) 相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動速度を検出する移動速度検出手段と、
該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度が、該生体情報採取手段の特性情報に基づいて決定される許容速度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
該判定手段によって前記移動速度が前記許容速度範囲内ではないと判定された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをそなえて構成されていることを特徴とする、生体情報採取装置。
(付記3) 該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度が、該生体情報採取手段の特性情報に基づいて決定される許容速度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
該判定手段によって前記移動速度が前記許容速度範囲内ではないと判定された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをさらにそなえて構成されていることを特徴とする、付記1記載の生体情報採取装置。
(付記4) 前記範囲の上限値が、少なくとも、前記特性情報としての、該生体情報採取手段によって採取される部分画像のサイズと、該移動速度検出手段によって前記移動速度を検出するために必要な、部分画像どうしの最小オーバラップサイズと、該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔とに基づいて決定されていることを特徴とする、付記2または付記3に記載の生体情報採取装置。
(付記5) 該移動速度検出手段が該移動速度検出手段の速度検出誤差を超える移動速度を検出すると、該描画手段が、当該移動速度が検出された該生体部位の位置に対応する前記任意パターンの部分を変化させるように、前記任意パターンの描画を更新することを特徴とする、付記1または付記3に記載の生体情報採取装置。
(付記6) 該生体情報採取手段によって採取される連続する、2つの部分画像の相対位置関係から、該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔当たりの該生体部位の移動量を検出する移動量検出手段をさらにそなえ、
該移動速度検出手段が、該移動量検出手段によって検出された該生体部位の移動量と前記採取時間間隔とに基づいて前記移動速度を算出して検出することを特徴とする、付記1〜付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記7) 該移動量検出手段によって検出された移動量が検出誤差の範囲内である場合には、該移動量検出手段が、当該移動量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から該生体部位の移動量を検出することを特徴とする、付記6記載の生体情報採取装置。
(付記8) 該移動量検出手段によって検出された該生体部位の移動量を累積することにより、該生体部位の位置変化を検出する位置検出手段をさらにそなえて構成されたことを特徴とする、付記6または付記7に記載の生体情報採取装置。
(付記9) 該生体部位を該生体情報採取手段に対して移動させるべき主移動方向と交差する方向について該位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値に基づいて、該生体部位の横ずれを検出する横ずれ検出手段と、
該横ずれ検出手段によって該生体部位の横ずれが検出された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをさらにそなえて構成されていることを特徴とする、付記8記載の生体情報採取装置。
(付記10) 該生体部位を該生体情報採取手段に対して移動させるべき主移動方向と交差する方向について該位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値と当該方向についての該生体部位の反転回数とに基づいて該生体部位の蛇行を検出する蛇行検出手段と、
該蛇行検出手段によって該生体部位の蛇行が検出された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをさらにそなえて構成されていることを特徴とする、付記8または付記9に記載の生体情報採取装置。
(付記11) 該生体情報採取手段によって採取される連続する、2つの部分画像の相対位置関係から、該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔当たりの該生体部位の移動方向変化量を検出する移動方向変化量検出手段と、
該移動方向変化量検出手段によって検出された該生体部位の移動方向変化量を累積することにより、該生体部位の移動方向変化を検出する方向検出手段とをさらにそなえて構成されていることを特徴とする、付記1〜付記10のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記12) 該移動方向変化量検出手段によって検出された移動方向変化量が検出誤差の範囲内である場合には、該移動方向変化量検出手段が、当該移動方向変化量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から該生体部位の移動方向変化量を検出することを特徴とする、付記11記載の生体情報採取装置。
(付記13) 移動量検出後に、該移動方向変化量検出手段による該生体部位の移動方向変化量の検出を行なうことを特徴とする、付記11または付記12に記載の生体情報採取装置。
(付記14) 該方向検出手段によって検出された該生体部位の移動方向変化に基づいて、該移動速度検出手段において移動速度検出に用いられる2つの部分画像が交差している状態を該生体部位のひねりとして検出するひねり検出手段と、
該ひねり検出手段によって該生体部位のひねりが検出された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをさらにそなえたことを特徴とする、付記11〜付記13のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記15) 該描画手段が、前記任意パターンとして、該生体情報採取手段によって採取された該複数の部分画像を合成して得られる該生体部位の画像を描画することを特徴とする、付記1,付記3,付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記16) 該描画手段が、前記任意パターンとして、格子状パターンを描画することを特徴とする、付記1,付記3,付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記17) 該描画手段が、前記任意パターンとして、任意画像を描画することを特徴とする、付記1,付記3,付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記18) 該描画手段が、前記任意パターンとして、該生体部位の移動軌跡を描画することを特徴とする、付記1,付記3,付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記19) 該描画手段が、前記任意パターンとして、該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度に応じた長さを有する線分もしくは矢印を描画することを特徴とする、付記1,付記3,付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記20) 該描画手段が、前記任意パターンとして、該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度に応じた色を有する線分もしくは矢印を描画することを特徴とする、付記1,付記3,付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記21) 該描画手段が、前記任意パターンとして、該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度に応じた太さを有する線分もしくは矢印を描画することを特徴とする、付記1,付記3,付記5のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記22) 該描画手段が、前記の線分もしくは矢印の方向を該生体部位の移動方向に対応させるように前記の線分もしくは矢印を描画することを特徴とする、付記19〜付記21のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記23) 個人認証時に被認証者から採取される照合用生体情報と比較・照合するために予め登録される登録生体情報を登録者から取得すべく、該生体情報採取手段が、前記登録生体情報として該複数の部分画像を前記登録者の生体部位から採取することを特徴とする、付記1〜付記22のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
(付記24) 個人認証時に登録生体情報と比較・照合するための照合用生体情報を被認証者から取得すべく、該生体情報採取手段が、前記照合用生体情報として該複数の部分画像を前記被認証者の生体部位から採取することを特徴とする、付記1〜付記22のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
本発明の一実施形態としての生体情報採取装置の機能構成を示すブロック図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第1例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第1例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第2例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第2例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態による画像表示の第3例で用いられる任意画像の例を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第3例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第3例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 本実施形態による画像表示の第4例で用いられる任意画像の例を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第4例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第4例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第5例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第5例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第6例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第6例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第7例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第7例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第8例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 (A),(B)は本実施形態における画像表示の第8例を説明するための図で、(A)はセンサ面に対する指の移動状態(移動開始後T+t秒経過時点の状態)を示す図、(B)は(A)に対応するディスプレイ上での表示状態を示す図である。 本実施形態における移動量検出処理手順および検出誤差吸収処理手順を説明するためのフローチャートである。 本実施形態における移動量検出処理および移動方向変化量検出処理の手順を説明するためのフローチャートである。 (A),(B)は移動量検出誤差を説明するための図である。 (A),(B)は移動量検出誤差によって生じる不具合を説明するための図である。 (A),(B)は移動量検出誤差によって生じる不具合を説明するための図である。 (A)〜(C)は本実施形態の移動量検出手段による検出誤差吸収処理を説明するための図である。 (A)〜(C)は指の移動方向が変化する場合に採取される部分画像について説明するための図である。 (A),(B)は指の移動方向が変化する場合における本実施形態での移動量および角度変位(移動方向変化量)の検出手順を説明するための図である。 (A),(B)は本実施形態における角度変位検出処理の負荷軽減手法を説明するための図である。 本実施形態における角度変位検出処理の精度改善手法を説明するための図である。 (A)〜(C)は本実施形態における移動速度上限値を説明するための図である。 本実施形態におけるひねり検出処理について説明するための図である。 (A)は平面型指紋センサのセンサ面上での指の置き方を説明するための図、(B)は平面型指紋センサによって採取された指紋画像の例を示す図である。
符号の説明
10 スウィープ型指紋センサ(生体情報採取手段)
11 センサ面(採取面)
100 平面型指紋センサのセンサ面
101 指(生体部位)
20 パーソナルコンピュータ(PC)本体
201 移動量検出手段
202 移動速度検出手段
203 位置検出手段
204 移動方向変化量検出手段
205 方向検出手段
206 描画手段
207 判定手段
208 横ずれ検出手段
209 蛇行検出手段
210 ひねり検出手段
211 通知手段
30 ディスプレイ(表示手段)

Claims (10)

  1. 相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
    該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動速度を検出する移動速度検出手段と、
    該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度に応じて、当該移動速度が検出された該生体部位の位置に対応する部分を変化させた任意パターンを描画する描画手段と、
    該描画手段によって描画された前記任意パターンを表示する表示手段とをそなえて構成されていることを特徴とする、生体情報採取装置。
  2. 相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
    該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動速度を検出する移動速度検出手段と、
    該移動速度検出手段によって検出された前記移動速度が、該生体情報採取手段の特性情報に基づいて決定される許容速度範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
    該判定手段によって前記移動速度が前記許容速度範囲内ではないと判定された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをそなえて構成され
    前記範囲の上限値が、少なくとも、前記特性情報としての、該生体情報採取手段によって採取される部分画像のサイズと、部分画像どうしが相互に重なり合うオーバラップ領域の移動方向のサイズであって、該移動速度検出手段によって前記移動速度を検出するために必要な最小オーバラップサイズと、該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔とに基づいて決定されていることを特徴とする、生体情報採取装置。
  3. 該生体情報採取手段によって採取される連続する、2つの部分画像の相対位置関係から、該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔当たりの該生体部位の移動量を検出する移動量検出手段をさらにそなえ、
    該移動速度検出手段が、該移動量検出手段によって検出された該生体部位の移動量と前記採取時間間隔とに基づいて前記移動速度を算出して検出することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の生体情報採取装置。
  4. 該移動量検出手段によって検出された移動量が検出誤差の範囲内である場合には、該移動量検出手段が、当該移動量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から該生体部位の移動量を検出することを特徴とする、請求項3記載の生体情報採取装置。
  5. 該移動量検出手段によって検出された該生体部位の移動量を累積することにより、該生体部位の位置変化を検出する位置検出手段をさらにそなえて構成されたことを特徴とする、請求項3または請求項4に記載の生体情報採取装置。
  6. 該生体部位を該生体情報採取手段に対して移動させるべき主移動方向と交差する方向について該位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値に基づいて、該生体部位の横ずれを検出する横ずれ検出手段と、
    該横ずれ検出手段によって該生体部位の横ずれが検出された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをさらにそなえて構成されていることを特徴とする、請求項5記載の生体情報採取装置。
  7. 該生体部位を該生体情報採取手段に対して移動させるべき主移動方向と交差する方向について該位置検出手段によって検出された位置変化の絶対値と当該方向についての該生体部位の反転回数とに基づいて該生体部位の蛇行を検出する蛇行検出手段と、
    該蛇行検出手段によって該生体部位の蛇行が検出された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをさらにそなえて構成されていることを特徴とする、請求項5または請求項6に記載の生体情報採取装置。
  8. 該生体情報採取手段によって採取される連続する、2つの部分画像の相対位置関係から、該生体情報採取手段による前記生体情報の採取時間間隔当たりの該生体部位の移動方向変化量を検出する移動方向変化量検出手段と、
    該移動方向変化量検出手段によって検出された該生体部位の移動方向変化量を累積することにより、該生体部位の移動方向変化を検出する方向検出手段とをさらにそなえて構成されていることを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の生体情報採取装置。
  9. 該移動方向変化量検出手段によって検出された移動方向変化量が検出誤差の範囲内である場合には、該移動方向変化量検出手段が、当該移動方向変化量を検出するために用いた2つの部分画像のうち古い方の部分画像である基準画像をそのまま保持し、当該基準画像と次に採取された部分画像との相対位置関係から該生体部位の移動方向変化量を検出することを特徴とする、請求項8記載の生体情報採取装置。
  10. 該方向検出手段によって検出された該生体部位の移動方向変化に基づいて、該移動速度検出手段において移動速度検出に用いられる2つの部分画像が交差している状態を該生体部位のひねりとして検出するひねり検出手段と、
    該ひねり検出手段によって該生体部位のひねりが検出された場合に、その旨を外部へ通知する通知手段とをさらにそなえたことを特徴とする、請求項8または請求項9に記載の生体情報採取装置。
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