JPH1153545A

JPH1153545A - 照合装置および方法

Info

Publication number: JPH1153545A
Application number: JP9205963A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Sako; 曜一郎佐古
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】検体の状況に応じた照合方法で照合を行う。【解決手段】入力センサ６１より入力された指の指紋
の画像は、表示装置７２に表示されるとともに、２値化
処理部６２に供給され、しきい値設定部６６で設定され
たしきい値に基づいて２値化され、平滑化処理部６３に
おいて平滑化処理された後、隆線方向検出部６４により
隆線方向が検出される。隆線方向角データ形成部６５に
おいて隆線方向を表す隆線方向角データが生成され、こ
れと、登録隆線方向角データ格納部６８に予め格納され
ている上記指に対応する隆線方向角データとが照合され
る。このとき、キー入力部６９より入力され、照合エリ
ア設定部６７で設定された傷等の外乱がある領域が照合
の対象から除外される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照合装置および方
法に関し、例えば、人の指先の指紋を読み取り、これを
もとに生成される指紋画像を比較基準の指紋画像と照合
する照合装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本人であるか否かを確認することは、情
報セキュリティの重要な技術の１つである。その中でも
個人の身体的特徴を利用する指紋照合、掌紋照合等の個
人識別方法の研究開発が盛んである。特に、指紋や掌紋
は、「万人不同」、「終生不変」という極めて優れた特
徴を持つと考えられており、研究開発のみならず、商品
化も活発である。例えば、指紋照合の場合、予め、各人
毎の指紋データを登録しておき、指紋センサによって検
出した検体（指）の指紋データと、上記登録データとを
照合するようにしている。

【０００３】図１３に示すように、指紋センサとして
は、例えば直角プリズム内面の全反射を用いたものがあ
る。この指紋センサは、発光ダイオード２等の光源から
直角プリズム３の所定の反射面の内面３Ａに対して全反
射条件を満たすような角度で照射光を照射する。このと
き、直角プリズム３の所定の反射面の外側に指紋の検出
対象となる指先（検体）Ｆを押し当てておき、反射面か
らの反射光Ｌ２を結像光学系４を介して撮影手段である
ＣＣＤ（charge coupled device）５上に結像し、反射
光Ｌ２を光電変換することによって指紋の画像を光電情
報として読み取るようになされている。

【０００４】実際に指紋照合を行う場合、光電変換によ
って得られた反射光パターンＰＲによる光電情報に基づ
いて指紋画像を生成し、この指紋画像を予め登録されて
いる比較基準となる指紋画像との間でパターンマッチン
グ等の手法を用いて照合するようになされている。

【０００５】この場合、指紋画像の検出は、直角プリズ
ム３の反射面に検体が押し当てられると、その接触部位
の屈折率が非接触部位の空気による屈折率と異なるため
に、反射面における全反射条件が崩れ、これにより接触
部位に応じた反射光パターンＰＲが得られるという検出
原理を用いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、指紋や
掌紋は、切り傷、擦り傷、火傷などで一時的に変化する
ことがあり、この場合、指紋照合が正常に行われなくな
る場合がある課題があった。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、切り傷、擦り傷、火傷等により指紋が変化
しても、正常に指紋照合を行うことができるようにする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の照合装
置は、検体の画像を入力する入力手段と、入力手段によ
って入力された画像と、予め登録されている検体の画像
とを照合する照合手段と、照合手段の照合方法を、検体
の状況に応じて切り替える切り替え手段とを備えること
を特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の照合装置は、検体の画像
を入力する入力手段と、入力手段によって入力された画
像を所定の基準値に基づいてデジタルのデータに変換す
る変換手段と、検体の状況を指示する指示手段と、指示
手段によって指示された検体の状況に応じて、基準値を
変更する変更手段と、変換手段によって変換されたデジ
タルのデータから検体の特徴量を検出する検出手段と、
検出手段によって検出された検体の特徴量を表すデータ
と、予め登録されている検体の特徴量を表すデータとを
照合する照合手段とを備えることを特徴とする。

【００１０】請求項５に記載の照合装置は、検体の画像
を入力する入力手段と、入力手段によって入力された画
像のうち、外乱の発生している第１の領域を特定する特
定手段と、入力手段によって入力された画像のうち、特
定手段によって特定された第１の領域を除いた第２の領
域と、予め登録されている検体の画像の第２の領域に対
応する領域とを照合する照合手段とを備えることを特徴
とする。

【００１１】請求項６に記載の照合方法は、検体の画像
を入力する入力ステップと、入力ステップによって入力
された画像と、予め登録されている検体の画像とを照合
する照合ステップと、照合ステップの照合方法を、検体
の状況に応じて切り替える切り替えステップとを備える
ことを特徴とする。

【００１２】請求項７に記載の照合方法は、検体の画像
を入力する入力ステップと、入力ステップによって入力
された画像を所定の基準値に基づいてデジタルのデータ
に変換する変換ステップと、検体の状況を指示する指示
ステップと、指示ステップによって指示された検体の状
況に応じて、基準値を変更する変更ステップと、変換ス
テップによって変換されたデジタルのデータから検体の
特徴量を検出する検出ステップと、検出ステップによっ
て検出された検体の特徴量を表すデータと、予め登録さ
れている検体の特徴量を表すデータとを照合する照合ス
テップとを備えることを特徴とする。

【００１３】請求項８に記載の照合方法は、検体の画像
を入力する入力ステップと、入力ステップによって入力
された画像のうち、外乱の発生している第１の領域を特
定する特定ステップと、入力ステップによって入力され
た画像のうち、特定ステップによって特定された第１の
領域を除いた第２の領域と、予め登録されている検体の
画像の第２の領域に対応する領域とを照合する照合ステ
ップとを備えることを特徴とする。

【００１４】請求項１に記載の照合装置および請求項６
に記載の照合方法においては、入力した検体の画像と、
予め登録されている検体の画像とを照合するとき、照合
方法を検体の状況に応じて切り替える。

【００１５】請求項３に記載の照合装置および請求項７
に記載の照合方法においては、入力した検体の画像を所
定の基準値に基づいてデジタルのデータに変換すると
き、指示された検体の状況に応じて基準値を変更し、そ
の基準値に基づいて変換されたデジタルのデータから検
体の特徴量を検出し、検出された検体の特徴量を表すデ
ータと、予め登録されている検体の特徴量を表すデータ
とを照合する。

【００１６】請求項５に記載の照合装置および請求項８
に記載の照合方法においては、入力した検体の画像のう
ち、外乱の発生している第１の領域を特定し、特定され
た第１の領域を除いた第２の領域と、予め登録されてい
る検体の画像の第２の領域に対応する領域とを照合す
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の照合装置を応用
した指紋照合装置の一実施の形態の構成例を示すブロッ
ク図である。検出部１１は、光学センサ１２および圧力
センサ１３とから構成され、検体の情報を読み取るよう
になされている。光学センサ１２は、検体に対して照射
される照射光の反射光を、光電変換素子等からなる撮像
部によって撮像し、光電情報Ｓ１に変換した後、画像処
理部１４に供給するようになされている。

【００１８】画像処理部１４は、検体からの反射光パタ
ーンによる光電情報Ｓ１に対して、濃淡画像処理および
２値化処理を施した後、その２値化処理によって生成し
た画像データＳ３をデータ照合部１５に送出するように
なされている。

【００１９】一方で、圧力センサ１３は、光学センサ１
２による光電情報Ｓ１の検出時、検体の検出部１１に対
する押圧力を検出して圧力データＳ２としてデータ照合
部１５に送出するようになされている。これにより、デ
ータ照合部１５は、圧力データＳ２と画像データＳ３と
を組データとして受け取ることができる。

【００２０】データ照合部１５は、予め異なる複数の押
圧力によって比較基準の画像データを読み取って、画像
データおよびそのときの押圧力データの組データを比較
基準の組データとして各検体Ｆ毎にデータベース１５Ａ
内に登録している。

【００２１】データ照合部１５は、所定の押圧力によっ
て読み取った検体Ｆの指紋の画像データＳ３を、画像処
理部１４を介して受け取ると、その画像データＳ３の組
データの圧力データＳ２と一致する検体Ｆの比較基準の
組データの押圧力データを検索する。そして、その押圧
力データの組データの画像データを用いて、画像データ
Ｓ３を照合するようになされている。

【００２２】図２に示すように、光学センサ１２は、線
状の光ファイバーを複数束ねたファイバー・オプティッ
ク・プレート（ＦＯＰ(Fiber Optic Plate)）２０を側
面側より所定の角度で斜めに切断した切断面より光学面
を形成し、この光学面を検体Ｆの画像データを検出する
ための検出面２０Ａとする。そして、この検出面２０Ａ
の外面上に検体Ｆを押し当て、さらに検出面２０Ａの内
面に対して光源である発光ダイオード２１より側面部２
０Ｂより全反射条件を満たす入射角にて照射光Ｌ１を照
射する。そして、検出面２０Ａの内面からの反射光Ｌ２
をＦＯＰ２０を介してＦＯＰ２０の一方の端部２０Ｃに
接続するＣＣＤ２２に直接入射させる。

【００２３】ＣＣＤ２２は、検体Ｆの検出面２０Ａとの
接触部における反射光Ｌ２を受光面に入射し、これを光
電情報Ｓ１に光電変換して画像処理部１４に出力する。

【００２４】また、ＦＯＰ２０の検出面２０Ａの表面に
例えばピエゾ型の圧電素子からなる圧力センサ１３が検
体Ｆの検出部位を押し当てる位置に対応する４つの所定
位置に配設されている。圧力センサ１３は、検体Ｆを検
出部１１に押し当てたときの押圧力を歪み電圧に変換し
て電気信号の圧力データとして、データ照合部１５に出
力する。

【００２５】また、このように検出面２０Ａの４ヶ所に
圧力センサ１３を配設したことにより、各圧力センサ１
３より検出する圧力データＳ２をもとに各圧力センサ１
３に対して均等に圧力がかかるように、検体Ｆを押圧さ
せ、これにより検体Ｆを検出面２０Ａに対して表面情報
の検出に適した最適な接触状態で押し当てることがで
き、このようにして、指紋の画像データを高い精度で読
み取ることができる。

【００２６】実際、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す
ように、検体Ｆを検出面２０Ａに対して軽く押し当てた
ときの指紋ＦＰ１（図３（Ａ））と、検体Ｆを検出面２
０Ａに対して強く押し当てたときの指紋ＦＰ２（図３
（Ｂ））とを比較した場合、指紋ＦＰ１の隆線（凸部）
の接触領域に比して指紋ＦＰ２の隆線の接触領域は増
え、この結果、指紋ＦＰ１およびＦＰ２のそれぞれの反
射光パターンＰ１およびＰ２が異なったものとして読み
取られる。

【００２７】このように、同一の検体Ｆの指紋を読み取
った場合でも、検出面２０Ａに対する検体Ｆの押圧力に
よって得られる画像データは異なったものとなる。

【００２８】そこで、データ照合部１５においては、１
つの検体Ｆに対して、複数の異なる押圧力毎にそれぞれ
比較基準の画像データを読み取って、そのときの押圧力
データと画像データとを比較基準の組データとしてデー
タベース１５Ａに登録しておく。そして、実際に指紋照
合する場合、データ照合部１５は、まず検出面２０Ａに
押し当てる検体Ｆに関する比較基準の複数の組データを
データベース１５Ａより読み出して、複数の組データの
中から、圧力データＳ２に一致する押圧力データを持つ
組データを検索する。そして、複数の組データの押圧力
データのうち、いずれかの押圧力データが圧力データＳ
２と適合すると判定されたとき、その押圧力データを持
つ組データの比較基準の画像データとそのときの画像デ
ータＳ３とを照合する。

【００２９】これにより、検体Ｆを様々な異なる押圧力
にて検出面２０Ａに対して接触させ、照合する場合、そ
のときの圧力データＳ２に応じてデータベース１５Ａよ
り比較基準の押圧力データを読み出すことによって、押
圧力が同一の条件において読み取った画像データ同士を
用いて、画像データを照合することができる。このよう
にして、圧力データＳ２をもとに、検体Ｆの指紋形状の
変形に応じた確実な画像データの照合を行うことができ
る。

【００３０】データ照合部１５における指紋画像の照合
方法としては、指紋の隆線の対局的な流れをコード化し
た方向角データを取り出して、この方向角データをもと
に照合する方向コードマッチングや、指紋の隆線の端点
や分岐点等の特徴点データを用いる特徴点マッチングの
手法が用いられている。

【００３１】以上の構成において、検体ＦをＦＯＰ２０
の検出面２０Ａ上の所定の位置に押し当て、検出面２０
Ａの内面に対して発光ダイオード２１から全反射条件を
満たす入射角にて照射光Ｌ１を照射し、検出面２０Ａの
内面からの反射光Ｌ２をＣＣＤ２２によって撮像する。
これにより、検出面２０Ａ上に押し当てられた検体表面
の形状または模様等の情報を反射光パターンとしてＣＣ
Ｄ２２によって読み取ることができる。

【００３２】ＣＣＤ２２は、反射光Ｌ２を光電情報Ｓ１
に光電変換して画像処理部１４に送出する。

【００３３】画像処理部１４は、光電情報Ｓ１をもとに
所定の画像処理を施すことにより、検体Ｆの反射光パタ
ーンに応じた画像データＳ３を生成することができる。

【００３４】このとき、同時に検出部１１においては、
検出部２０Ａの表面に配設した圧力センサ１３によって
検体Ｆを検出面２０Ａに押し当てたときの押圧力が圧力
データＳ２として読み取られ、データ照合部１５に送出
される。

【００３５】データ照合部１５は、データベース１５Ａ
内に登録された検体Ｆに関する比較基準の組データの中
から圧力データＳ２に一致する押圧力データをもつもの
を検索する。そして、データ照合部１５は、登録された
比較基準の組データの中から、圧力データＳ２に一致す
る押圧力データがあった場合、その押圧力データの組デ
ータの比較基準の画像データと読み取られた画像データ
Ｓ３とを照合する。

【００３６】この結果、データ照合部１５においては、
検体Ｆの検出面２０Ａに対する押圧力を比較基準の画像
データを読み取ったときと同一の所定の押圧力として、
そのときの画像データＳ３を比較基準の画像データと照
合することができる。

【００３７】従って、検体Ｆに対する同一の押圧力によ
るほぼ同一の形状変形を比較基準データに対して再現し
て照合することにより、検体Ｆの形状が変形した場合に
おいても、画像データＳ３を比較基準の画像データとの
間で確度の高い照合を行うことができ、防犯の信頼性を
向上させることができる。

【００３８】以上の構成によれば、検出部１１における
圧力センサ１３によって検体Ｆの検出面２０Ａに対する
押圧力の圧力データＳ２が読み取られ、データ照合部１
５において圧力データＳ２に一致する押圧力データにて
読み取った比較基準の画像データを用いて、画像データ
Ｓ３を照合するようにしたので、検体Ｆに対して同一の
押圧力での画像データの照合を行うことができ、押圧力
により検体Ｆの形状が変形した場合においても、変形に
応じた画像データを用いた確度の高い指紋照合を行うこ
とができる。

【００３９】さらに、指紋のコピー画像を用いて照合し
た場合、そのコピー画像の画像データがこの画像データ
を読み取ったときの押圧力でなければ、即ち、圧力デー
タＳ２と画像データＳ３とがともに押圧力データと画像
データに一致しなければ、データ照合部１５は照合を不
適と判定するので、防犯の信頼性を向上させることがで
きる。

【００４０】なお、上記第１の実施の形態においては、
複数の異なった押圧力による画像データをデータベース
１５Ａに比較基準の組データとして登録しておき、その
中の１つの押圧力条件にて検体Ｆを照合する場合につい
て説明したが、本発明はこれに限らず、１つの検体Ｆに
対する複数の異なる比較基準の組データをもとに、各比
較基準の組データのそれぞれに対応する異なる押圧力に
て複数回、指紋の画像データを読み取るようにして、各
押圧力毎の画像データＳ３をそれぞれ比較基準の画像デ
ータと照合するようにしてもよい。この場合、複数の異
なる押圧力によって読み取った各画像データＳ３が全て
対応する比較基準の画像データと一致したときのみ照合
が適合であるとすれば、検体Ｆの押圧力による変形を複
数の異なる押圧力毎に再現した照合を行うことができ
る。これにより、指紋照合の確度を一段と向上させるこ
とができる。

【００４１】さらに、データ照合部１５において、検体
Ｆの押圧力に応じた画像データの変形の関係が類推でき
るように十分なデータ量の押圧力データおよびそれに対
応する画像データの組データをデータベース１５Ａに登
録し、かつその類推方法をプログラムしておくことによ
り、検体Ｆの押圧力の圧力データＳ２と、登録されてい
る押圧力データとが完全に一致しない場合においても、
圧力データＳ２に近い押圧力データから画像データを類
推して画像照合するようにしてもよい、要は、検体Ｆの
押圧時の圧力データＳ２に基づいて、所定の比較基準の
押圧力データを設定し、この押圧力データに対応する比
較基準の画像データと画像データＳ３とを照合するよう
にすればよい。

【００４２】図４は、本発明の照合装置を応用した指紋
照合装置の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図
である。図４に示した指紋照合装置においては、図１に
示した指紋照合装置において、圧力センサ１３より入力
される圧力データＳ２を表示する表示部２６を新たに設
けるようにしている。その他の構成および動作は、図１
を参照して上述した場合と同様であるので、対応する部
分には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

【００４３】図４に示した指紋照合装置は、検体Ｆが検
出部１１の光学センサ１２の所定の検出面２０Ａに接触
されると、圧力センサ１３より出力される圧力データＳ
２を読み取り、その読み取った圧力データＳ２の数値デ
ータを表示部２６にて表示することによって被検者に知
らせる。

【００４４】また、図４に示した指紋照合装置において
は、照合の際の比較基準となるデータを登録するとき、
まず、検体Ｆの検出面２０Ａに対して押し当てられた押
圧力を、圧力センサ１３により読み取り、表示部２６に
表示させ、登録者に知らせるとともに、そのときの画像
データおよび押圧力データを検体Ｆに関する所定の比較
基準の組データとしてデータベース１５Ａに登録する。

【００４５】ここで、データ照合部１５において指紋照
合する場合、まず、表示部２６において検体Ｆの検出面
２０Ａに対する押圧力が表示される。これに応じて被検
者は、表示部２６に表示される数値データを参照しなが
ら、比較基準データの登録者のみが知る登録時の所定の
押圧力になったとき、データ照合部１５の所定の入力ス
イッチ（図示せず）を押す。これに応じてデータ照合部
１５は、入力スイッチが押されたときの検体Ｆの画像デ
ータＳ３を光学センサ１２を介して読み取り、検体Ｆに
対する比較基準の画像データと照合する。

【００４６】この結果、データの登録者は、検出面２０
Ａに対して検体Ｆを比較基準の画像データを読み取った
ときの所定の押圧力と同一の押圧力で押し当てることが
できる。これにより、比較基準の画像データと同一の押
圧力による画像データＳ３を用いて照合することができ
る。このようにして、検体Ｆの検出面２０Ａに対する押
圧力に応じた画像データを用いた照合を行うことができ
る。

【００４７】このときの比較基準の画像データの所定の
押圧力の数値データは、登録者のみが知り得るようにし
ておく。また、表示部２６に表示させる圧力データＳ２
の数値データについては、任意の単位を設定するように
してよい。

【００４８】これにより、登録者が比較基準の画像デー
タを登録したときの所定の押圧力の実データが、他に知
られていなければ、例えば、コピーにより登録者の検体
Ｆの指紋の画像データを複製してもそのコピーした画像
データが所定の押圧力によるものであり、かつ、照合時
に所定の押圧力によって押圧したものでなければ、デー
タ照合部１５において比較データが適合であるという照
合結果を得ることはできない。これにより、指紋のコピ
ーを用いた照合の一致を未然に防止することができ、防
犯の信頼性を向上させることができる。

【００４９】以上の構成において、第１の実施の形態の
場合と同様にして、検出面２０Ａの所定の位置に押し当
てた検体Ｆの反射光Ｌ２がＣＣＤ２２によって受光さ
れ、その反射光Ｌ２による表面形状の情報が光学センサ
１２により光電情報Ｓ１に光電変換された後、画像処理
部１４に送出される。そして、画像処理部１４におい
て、指紋の画像データＳ３が生成される。

【００５０】このとき、同時に検出部１１においては、
検出面２０Ａの表面に配設された圧力センサ１３によっ
て検体Ｆが検出面２０Ａに押し当てられたときの押圧力
が圧力データＳ２として読み取られ、データ照合部１５
に送出される。

【００５１】そして、データ照合部１５は、圧力データ
Ｓ２をもとに、その数値データを表示部２６に表示さ
せ、被検者に知らせる。これにより、被検者は、表示部
２６に表示される圧力データＳ２の数値データより、検
体Ｆの検出面２０Ａに対する押圧力がデータの登録者の
みが知る所定の押圧力になったか否かを判別することが
できる。そして、被検者Ａは、表示部２６に表示される
押圧力が所定の数値になったとき、入力スイッチを押
す。これにより、データ照合部１５において、このとき
光学センサ１２によって読み取られた画像データＳ３を
用いて、比較基準の画像データとの間で指紋照合が実行
される。

【００５２】従って、以上の構成によれば、データ照合
部１５において、検体Ｆの検出面２０Ａに対する押圧力
を、比較基準の画像データが読み取られたときと同一の
所定の押圧力に設定し、画像データを照合することがで
きる。

【００５３】従って、同一の押圧力によるほぼ同一の検
体Ｆの変形を再現することにより、画像データＳ３と比
較基準の画像データとの間で確度の高い照合を行うこと
ができ、防犯の信頼性を向上させることができる。

【００５４】さらに、入力スイッチを押すときの押圧力
を、データの登録者のみが知り得るようにし、押圧力が
比較基準の画像データを登録したときのものと異なった
場合には、照合が不適であるとすることにより、確度の
高い照合を行うことができ、防犯の信頼性を一層、向上
させることができる。

【００５５】なお、上記第２の実施の形態においては、
検体Ｆの検出面２０Ａに対する押圧力による圧力データ
Ｓ２を、表示部２６において数値データによって表示し
た場合について説明したが、本発明はこれに限らず、発
光ダイオード等によって段階表示させるようにすること
も可能である。また、ブザー等の音声によって知らせる
ようにしても良い。

【００５６】さらに、データベース１５Ａに登録する組
データの押圧力データを予め所定の押圧力に設定してお
き、データ照合部１５において読み取られた検体Ｆの圧
力データＳ２と、上記所定の押圧力とを比較し、その比
較結果を表示部２６に表示させることにより、検体Ｆの
押圧力が所定の値になるように被検者による検体Ｆの押
し当て加減を指示誘導するようにしてもよい。これによ
り、比較基準の画像データが読み取られたときと同一
の、画像照合に適した所定の押圧力により指紋の画像デ
ータＳ３が読み取られるようにすることができる。これ
により、被検者本人の指紋を読み取り損なうのを未然に
防止することができる。

【００５７】なお、上記実施の形態においては、検体Ｆ
の検出面２０Ａに対する押圧力を圧力素子によって測定
した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、
例えば、図５に示すように、図示せぬ撮像装置上に透明
なシリコンゴム等によって形成したガイド３１を設け、
このガイド３１の凹部３１Ａの右側領域および左側領域
に歪みゲージ３２を配設し、検体Ｆの表面歪に生じる圧
力歪みをそれぞれ検出し、この圧力歪みを画像データと
の組データとして用いるようにしても良い。

【００５８】これにより、ガイド３１において検出され
る検体Ｆの画像データを、圧力歪みに応じて判別するこ
とができ、検体Ｆを検出面２０Ａに対して押し当てたと
きに生じる指紋形状の圧力歪みによる変形に対応した指
紋照合を行うことができる。

【００５９】この場合、歪みゲージ３２を凹部３１Ａの
右側領域および左側領域に配設することにより、検体Ｆ
を検出面２０Ａに対して押し当てるときの右側領域また
は左側領域への押し当て方向の偏りを歪みゲージ３２に
より検出して、偏りに応じて押し当てる方向が適正なも
のであるか否かを判定し、押し当て方向の偏りを修正す
るようにしても良い。

【００６０】また、予め予測される押し当て方向の偏り
に応じた画像データをデータベース１５Ａに登録してお
くことにより、データベース１５Ａに格納されている画
像データをもとに、検体Ｆを検出面２０Ａに対して押し
当てる方向に依存しない画像データの照合を実現するこ
ともできる。

【００６１】さらに、例えば、形状記憶材料によって検
体Ｆの凹凸形状を記憶させておいて、その凹凸形状の各
部について圧力データを取り、画像データとの組データ
として用いるようにすれば、より一層、確度の高い照合
を行うことができる。

【００６２】図６は、本発明の照合装置を応用した指紋
照合装置の第３の実施の形態の構成例を示すブロック図
である。検出部５１は、例えば、図１３に示したように
構成され、発光ダイオード２から直角プリズム３の所定
の反射面の内側３Ａに対して全反射条件を満たすような
角度で照射光が照射されるようになされている。このと
き、直角プリズム３の所定の反射面の外側に指紋の検出
対象となる指先（検体）が押し当てられると、反射面か
らの反射光Ｌ２が結像光学系４を介してＣＣＤ５上に結
像される。ＣＣＤ５は、反射光Ｌ２を光電変換し、指紋
の画像を光電情報として読み取るようになされている。
この光電情報は、指先の凹凸に応じた濃淡画像に対応し
ている。

【００６３】画像処理部５２は、この光電情報を２値化
処理した後、汗腺孔などのノイズの影響を除くため、周
辺８画素を含めた９画素で多数決を取る空間フィルタに
より平滑化するようになされている。指紋照合システム
５３は、画像処理部５２からの光電情報の特徴量を抽出
することによって指紋データを生成し、この指紋データ
と登録指紋データベース格納部５４に予め登録されてい
る同一の検体の比較基準となる指紋データとをパターン
マッチング等の手法により照合を行うようになされてい
る。

【００６４】次に、その動作について説明する。発光ダ
イオード２から直角プリズム３の所定の反射面の内側３
Ａに対して全反射条件を満たすような角度で照射光が照
射される。このとき、直角プリズム３の所定の反射面の
外側に指紋の検出対象となる指先（検体）Ｆが押し当て
られると、反射面からの反射光Ｌ２が結像光学系４を介
してＣＣＤ５上に結像される。この反射光Ｌ２は、ＣＣ
Ｄ５により光電変換され、指紋の画像が光電情報として
読み取られる。この光電情報は、上述したように指先の
凹凸に応じた濃淡画像に対応している。

【００６５】この光電情報は、画像処理部５２に供給さ
れ、２値化処理された後、汗腺孔などのノイズの影響を
除くため、周辺８画素を含めた９画素で多数決を取る空
間フィルタにより平滑化される。その後、指紋照合シス
テム５３に供給され、その特徴量が抽出され、登録指紋
データ格納部５４に登録されている検体Ｆの比較基準と
なる指紋データとの間でパターンマッチング（照合）が
行われる。

【００６６】特徴量を抽出する方法としては、例えば、
マニューシャと呼ばれる、図７に示すように、指紋の隆
線が途切れている点（端点）や、図８に示すように指紋
の隆線が分岐している点（分岐点）から特徴量を抽出す
る方法、図９に示すように、指紋の画像を所定のブロッ
ク（例えば、１６画素×１６画素）に分割し、各ブロッ
ク内の指紋の隆線の方向を求め、隆線の流れの方向（隆
線方向）から指紋の特徴量を抽出する方法、および指紋
全体のパターンからその特徴量を抽出する方法等があ
り、これらの方法をそれぞれ単独で用いて照合する場合
と、これらの方法を組み合わせた方法で照合する場合と
がある。

【００６７】例えば、隆線方向から指紋の特徴量を抽出
する場合、入力された指紋データと登録指紋データ格納
部５４に登録されている登録指紋データとをこの形式に
し、隆線方向角データの一致度合い（この例の場合、図
９に示した各ブロックのうち、隆線の方向が一致したも
のの数）が所定のしきい値より大きいかまたは等しい場
合、入力された指紋データと登録指紋データ格納部５４
に登録されている登録指紋データとが同一であると判断
し、本人であることを確認する（照合ＯＫとする）。

【００６８】この場合、切り傷、擦り傷、手あれ、火傷
などがあると、これが隆線方向角データとして出現し、
外乱となるため、マッチング時に大きな障壁となる。こ
のため、これをシステム上、指紋と分離することができ
るようにする必要がある。

【００６９】図１０は、隆線方向から指紋の特徴量を検
出し、照合を行うようにした指紋照合装置の詳細な構成
例を示すブロック図である。入力センサ６１（入力手
段）は、図６の検出部５１に対応し、例えば図１３に示
したような構成をなしており、指先の指紋の画像をＣＣ
Ｄ５により撮像し、対応する信号を出力するようになさ
れている。キー入力部６９（切り替え手段、指示手段）
は、キーボードまたはマウス等により構成され、擦り傷
や手あれ、または切り傷や火傷があることを示す所定の
キーを入力したり、２値化の対象から除外するエリア等
を入力するようになされている。表示装置７２は、入力
センサ６１により得られた画像を表示するようになされ
ている。

【００７０】しきい値設定部６６（変更手段）は、２値
化処理部６２において用いられる２値化のためのしきい
値を設定し、エリア設定部７１は、しきい値設定部６６
が画面を分割して得られる複数のエリア毎にしきい値を
設定する場合の各エリアを設定するようになされてい
る。２値化処理部６２（変換手段）は、入力センサ６１
からの指紋の画像に対応するデータを、しきい値設定部
６６から供給されるエリア設定部７１により設定された
エリア毎に設定されるしきい値に基づいて、２値化する
ようになされている。

【００７１】平滑化処理部６３は、２値化されたデータ
に対して平滑化処理を施すようになされている。隆線方
向検出部６４（検出手段）は、平滑化処理部６３におい
て平滑化処理されたデータの隆線方向を、１６画素×１
６画素のブロック毎に検出するようになされている。隆
線方向角データ形成部６５は、隆線方向検出部６４によ
って検出された隆線方向から、図９に示したような隆線
方向角データを生成するようになされている。

【００７２】照合エリア設定部６７（特定手段）は、キ
ー入力部６９により入力されたエリアに基づいて、照合
すべきエリアを設定するようになされている。登録隆線
方向角データ格納部６８は、照合する指紋の隆線方向角
データを予め格納しておくようになされている。照合処
理部７０（照合手段）は、隆線方向角データ形成部６５
より供給される、入力センサ６１により入力された指紋
画像に対応する隆線方向角データの、照合エリア設定部
６７によって設定された照合エリアについて、登録隆線
方向角データ格納部６８に格納されている対応する隆線
方向角データのうち、上記照合エリアに対応する部分の
データとを照合し、照合結果を出力するようになされて
いる。

【００７３】次に、その動作について説明する。入力セ
ンサ６１のプリズム面に指を押し当て、所定の光をその
プリズム面に照射すると、指の指紋の凹凸の度合いに応
じた濃淡画像が得られ、その指紋の濃淡画像に対応する
データが２値化処理部６２および表示装置７２に供給さ
れる。入力センサ６１より供給された検体（指）の指紋
の画像に対応するデータは、表示装置７２に供給され、
指紋の画像が表示されるとともに、２値化処理部６２に
供給される。ユーザは、表示装置７２に表示された指紋
の画像から、切り傷、火傷、擦り傷、手あれ等があるこ
とを対応するキーを入力することによって指紋照合装置
に知らせるとともに、図１１に示すように、その領域を
指定する。指定された領域を示すデータは、照合エリア
設定部６７に供給され、照合を行わないエリアが設定さ
れる。

【００７４】２値化処理部６２に供給された指紋の画像
データは、しきい値設定部６６より供給される、所定の
ブロック（例えば、４画素×４画素のブロック）毎に設
定されたしきい値に基づいて２値化される。例えば、擦
り傷などがある領域はしきい値が比較的高く設定され
る。また、手あれ等で指紋が薄くなっている場合、その
領域はしきい値が比較的低く設定される。

【００７５】しきい値設定部６６によって設定されたし
きい値に基づいて２値化された指紋の画像データは、平
滑化処理部６３に供給される。平滑化処理部６３におい
ては、指紋の画像データに含まれる汗腺孔等の画像（ノ
イズ）を除去するため、例えば、所定の注目画素の周辺
の８画素を含めた９画素で多数決をとる空間フィルタに
より平滑化が行われる。次に、隆線方向検出部６４によ
り、平滑化された画像データの特徴量が抽出される。例
えば、平滑化された指紋の画像データの１６画素×１６
画素毎に、隆線の大局的な流れが検出される。そして、
隆線方向角データ形成部６５において、隆線の方向角を
コード化した隆線方向角データが生成され、照合処理部
７０に供給される。

【００７６】照合処理部７０に供給された隆線方向角デ
ータは、登録隆線方向角データ格納部６８に格納されて
いる対応する隆線方向角データと照合される。また、こ
のとき、照合エリア設定部６７より供給される照合しな
い領域を示すデータに基づいて、照合しない領域を除い
た領域について照合が行われる。隆線方向に基づいて照
合を行う場合、登録隆線方向角データ格納部６８に格納
されるデータは、入力された指紋の画像データの１６画
素×１６画素毎に隆線の大局的な流れを示す隆線方向角
データの形式にしておくようにする。

【００７７】照合処理部７０は、隆線方向角データ形成
部６５より供給された隆線方向角データと、登録隆線方
向角データ格納部６８に格納されている隆線方向角デー
タとを照合し、それらが合致するものの度合いが所定の
基準値以上であるか否かにより、本人であるか否かを判
定する。即ち、それらが合致するものの度合いが所定の
基準値以上である場合、本人であると判断し、それらが
合致するものの度合いが所定の基準値より小さい場合、
本人ではないと判定する。そして、判定結果に対応する
信号が出力される。

【００７８】図１２は、指の所定のエリアを指定する方
法の他の例を示している。この例の場合、表示装置７２
の画面に指の図形が表示され、その指の図形を分割して
得られる各領域に番号が付けられる。従って、ユーザ
は、１つまたは複数の番号を選択することによって、選
択した番号に対応する領域を指定することができる。こ
のようにして指定した領域は、照合エリア設定部６７に
おいて、照合処理を行わないエリアとして設定される。

【００７９】そのほかに、直線的な傷の場合、その始端
と終端とを表示装置７２に表示された画像上で指定する
ようにすることにより、除外すべき領域を指定するよう
にすることも可能である。そして、指定された領域を照
合処理から除外するようにする。

【００８０】また、擦り傷や手あれなどの広範囲に薄く
存在する外乱に対しては、２値化のしきい値を高くする
ことにより、擦り傷が指紋であると認識されないように
することができる。一方、２値化のしきい値を低くする
ことにより、手あれで消えそうな指紋を抽出するように
することができる。この場合、しきい値を高くしたり、
低くするエリアは、キー入力部６９から入力するように
することができる。

【００８１】また、切り傷や火傷などの明確に画像とし
て残る外乱に対しては、照合処理を行うときに、キー入
力部６９によって指定されたエリアを照合処理の対象か
ら除外する。隆線方向を検出して照合する場合には、キ
ー入力部６９によって指定されたエリアを予め除外した
ものに対して、隆線方向を検出するようにすることも可
能である。

【００８２】また、キー入力部６９より照合エリアの設
定をすることなく、照合処理部７０の照合結果から、局
所部分だけが一致度合いが低い、直線的な不一致のみが
ある場合、照合ＯＫとするようにすることも可能であ
る。この場合にも、切り傷等の外乱があることを、モー
ド切り替えスイッチ等で指示することができるようにす
ることが可能である。また、擦り傷等のように広範囲に
薄く外乱が存在する場合には、入力された画像と登録さ
れた画像の差分量を各エリア毎に算出し、各エリアにお
ける差分量が所定量以下である場合、照合ＯＫとするよ
うにすることができる。

【００８３】以上のようにして、傷等の外乱と指紋や掌
紋とを分離して処理することができるので、包丁等で切
り傷を負うことにより本人が本人であると認証されなく
なるといった不具合の発生を抑制することができ、照合
処理の信頼性を向上させることができる。また、傷等の
外乱が存在するエリアを特定することができるようにす
るとともに、本人の身体的な状況（例えば、切り傷や擦
り傷等）を積極的に開示することにより、本人の身体的
な状況に応じた照合処理を行い、本人の身体的な状況が
変化しても、本人が本人であると認証される本人許容率
を向上させることができる。

【００８４】なお、上記第１および第２の実施の形態に
おいては、光学センサ１２において検体Ｆの検出面２０
ＡをＦＯＰ２０の端面に設けた場合について説明した
が、ＦＯＰ２０の代わりに、光学プリズムを用いて光学
プリズムの所定の反射面を検出面としてもよい。さら
に、検出面上に押し当てられた検体Ｆの画像をＣＣＤ等
の固体撮像素子によって直接読み取るようにしても良
い。

【００８５】また、上記各実施の形態においては、指紋
形状を光学的に検出する光学センサ１２の光源に発光ダ
イオードを用いた場合について説明したが、本発明はこ
れに限らず、例えば、半導体レーザ装置等の光源を用い
ても良い。

【００８６】また、上記実施の形態においては、反射光
を光電変換素子によって光電情報、即ち、電気信号に変
換して指紋画像を作成した場合について説明したが、本
発明はこれに限らず、光情報である反射光パターンを、
カメラ等によって撮影した画像をそのまま写真画像情報
として取り込み、この写真画像情報をもとに画像照合す
るようにしても良い。

【００８７】また、上記実施の形態においては、指紋検
出装置による検出対象として、人の指先の指紋とした場
合について説明したが、本発明はこれに限らず、手指の
指紋以外にも、手のひらの掌紋や足指の指紋等でも良
い。さらに、牛の鼻紋等、人の識別以外にも、検出面に
押し当てたときに読み取られる画像が変化するものに対
して適用することができる。

【００８８】また、情報を読み取る対象は、人や動物の
指紋に限らず、検出面に対する押圧力に応じて読み取る
画像データが変化するものであれば良く、例えば、印鑑
等の照合にも適用することができる。

【００８９】また、上記実施の形態においては、キー入
力部６９から、擦り傷や手あれ等の指または掌の状態を
示すキーを入力するようにしたが、モード切り替えスイ
ッチを設け、それを用いて擦り傷や手あれがあるか否か
に応じてモードを切り替えるようにすることも可能であ
る。そして、しきい値設定部６６は、モード切り替えス
イッチによって設定されたモードに応じて、しきい値を
変更するようにすることができる。

【００９０】また、キー入力部６９からエリアの指定を
行わないときは、図１０において、表示装置７２を省略
することが可能である。

【００９１】さらに、上記第３の実施の形態において
は、入力センサ６１を図１２に示したようにプリズムで
構成されるようにしたが、図２に示したようにＦＯＰで
構成されるようにすることも可能である。

【００９２】

【発明の効果】請求項１に記載の照合装置および請求項
６に記載の照合方法によれば、入力した検体の画像と、
予め登録されている検体の画像とを照合するとき、照合
方法を検体の状況に応じて切り替えるようにしたので、
検体の状況に応じた最適な照合方法で照合を行うことが
でき、照合の信頼性を向上させることができる。

【００９３】請求項３に記載の照合装置および請求項７
に記載の照合方法によれば、入力した検体の画像を所定
の基準値に基づいてデジタルのデータに変換するとき、
指示された検体の状況に応じて基準値を変更し、その基
準値に基づいて変換されたデジタルのデータから検体の
特徴量を検出し、検出された検体の特徴量を表すデータ
と、予め登録されている検体の特徴量を表すデータとを
照合するようにしたので、検体の状況に応じた最適なデ
ジタル化を行うことができ、照合の信頼性を向上させる
ことができる。

【００９４】請求項５に記載の照合装置および請求項８
に記載の照合方法によれば、入力した検体の画像のう
ち、外乱の発生している第１の領域を特定し、特定され
た第１の領域を除いた第２の領域と、予め登録されてい
る検体の画像の第２の領域に対応する領域とを照合する
ようにしたので、検体の状況が変化しても、変化してい
ない部分を用いて照合を行うことができ、照合の信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を応用した指紋照合装置の第１の実施の
形態の構成例を示すブロック図である。

【図２】検出部１１の構成例を示す図である。

【図３】押圧力の違いによる反射光パターンの変化を説
明するための図である。

【図４】本発明を応用した指紋照合装置の第２の実施の
形態の構成例を示すブロック図である。

【図５】歪みゲージを設けた検出部１１の構成例を示す
図である。

【図６】本発明を応用した指紋照合装置の第３の実施の
形態の構成例を示すブロック図である。

【図７】指紋線の端点を示す図である。

【図８】指紋線の分岐点を示す図である。

【図９】隆線方向角データを示す図である。

【図１０】指紋照合装置の詳細な構成例を示すブロック
図である。

【図１１】傷のある領域を指定する方法を説明する図で
ある。

【図１２】指の図形を分割して得られた各矩形領域に付
けられた番号を用いてエリア指定を行う方法を説明する
図である。

【図１３】従来の指紋センサの構成例を示す図である。

【符号の説明】

２発光ダイオード，３プリズム，４結像光学
系，５ＣＣＤ，１１検出部，１２光学セン
サ，１３圧力センサ，１４画像処理部，１５
データ照合部，１５Ａデータベース，２０Ｆ
ＯＰ，２０Ａ検出面，２１発光ダイオード，２
２ＣＣＤ，２６表示部，５１検出部，５２
画像処理部，５３指紋照合システム，５４登録
指紋データ格納部，６１入力センサ，６２２値
化処理部，６３平滑化処理部，６４隆線方向検
出部，６５隆線方向角データ形成部，６６しき
い値設定部，６７照合エリア設定部，６８登録
隆線方向角データ格納部，６９キー入力部，７０
照合処理部，７１エリア設定部，７２表示装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、指紋や
掌紋は、切り傷、擦り傷、火傷などで一時的に変化する
ことがあり、この場合、指紋照合や掌紋照合が正常に行
われなくなる場合がある課題があった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、切り傷、擦り傷、火傷等により指紋や掌紋
が変化しても、正常に指紋照合や掌紋照合を行うことが
できるようにするものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８２】また、キー入力部６９より照合エリアの設
定をすることなく、照合処理部７０の照合結果から、局
所部分だけが一致度合いが低い場合や直線的な不一致の
みがある場合、照合ＯＫとするようにすることも可能で
ある。この場合にも、切り傷等の外乱があることを、モ
ード切り替えスイッチ等で指示することができるように
することが可能である。また、擦り傷等のように広範囲
に薄く外乱が存在する場合には、入力された画像と登録
された画像の差分量を各エリア毎に算出し、各エリアに
おける差分量が所定量以下である場合、照合ＯＫとする
ようにすることができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９１】さらに、上記第３の実施の形態において
は、入力センサ６１を図１３に示したようにプリズムで
構成されるようにしたが、図２に示したようにＦＯＰで
構成されるようにすることも可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検体の画像を入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された画像と、予め登録され
ている前記検体の画像とを照合する照合手段と、前記照合手段の照合方法を、前記検体の状況に応じて切
り替える切り替え手段とを備えることを特徴とする照合
装置。
【請求項２】前記切り替え手段は、前記検体の外傷の
種類に応じて前記照合手段の照合方法を切り替えること
を特徴とする請求項１に記載の照合装置。
【請求項３】検体の画像を入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された前記画像を所定の基準
値に基づいてデジタルのデータに変換する変換手段と、前記検体の状況を指示する指示手段と、前記指示手段によって指示された前記検体の状況に応じ
て、前記基準値を変更する変更手段と、前記変換手段によって変換されたデジタルのデータから
前記検体の特徴量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記検体の前記特徴量
を表すデータと、予め登録されている前記検体の特徴量
を表すデータとを照合する照合手段とを備えることを特
徴とする照合装置。
【請求項４】前記変換手段は、前記検体の画像を、前
記画像を分割した各分割領域毎に設定した基準値に基づ
いてデジタルのデータに変換することを特徴とする請求
項２に記載の照合装置。
【請求項５】検体の画像を入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された前記画像のうち、外乱
の発生している第１の領域を特定する特定手段と、前記入力手段によって入力された画像のうち、前記特定
手段によって特定された前記第１の領域を除いた第２の
領域と、予め登録されている前記検体の画像の前記第２
の領域に対応する領域とを照合する照合手段とを備える
ことを特徴とする照合装置。
【請求項６】検体の画像を入力する入力ステップと、前記入力ステップによって入力された画像と、予め登録
されている前記検体の画像とを照合する照合ステップ
と、前記照合ステップの照合方法を、前記検体の状況に応じ
て切り替える切り替えステップとを備えることを特徴と
する照合方法。
【請求項７】検体の画像を入力する入力ステップと、前記入力ステップによって入力された前記画像を所定の
基準値に基づいてデジタルのデータに変換する変換ステ
ップと、前記検体の状況を指示する指示ステップと、前記指示ステップによって指示された前記検体の状況に
応じて、前記基準値を変更する変更ステップと、前記変換ステップによって変換されたデジタルのデータ
から前記検体の特徴量を検出する検出ステップと、前記検出ステップによって検出された前記検体の前記特
徴量を表すデータと、予め登録されている前記検体の特
徴量を表すデータとを照合する照合ステップとを備える
ことを特徴とする照合方法。
【請求項８】検体の画像を入力する入力ステップと、前記入力ステップによって入力された前記画像のうち、
外乱の発生している第１の領域を特定する特定ステップ
と、前記入力ステップによって入力された画像のうち、前記
特定ステップによって特定された前記第１の領域を除い
た第２の領域と、予め登録されている前記検体の画像の
前記第２の領域に対応する領域とを照合する照合ステッ
プとを備えることを特徴とする照合方法。