JP2005135114A

JP2005135114A - 指紋照合装置

Info

Publication number: JP2005135114A
Application number: JP2003369531A
Authority: JP
Inventors: Toshio Oe; 敏男大江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】指の押捺力に応じて指紋センサの光源光度を自動的に調整して明瞭な指紋を採取することのできる指紋照合装置を提供する。
【解決手段】指紋センサ１が出力する指紋画像データを画像処理して指置き状態を判定する指置き判定手段２の判定結果に基づいて、指紋センサ１の撮像素子感度を設定する撮像素子感度設定手段５を備えた指紋照合装置において、指紋センサ１に押しつけられた指の押捺力を検出する圧力センサ６と、検出された押捺力が適正な値であるか否かを判定する圧力判定手段７と、圧力判定手段７での判定結果に基づいて指紋センサ１の光源の光度を設定する光源光度設定手段８と、圧力判定手段７が検出する圧力状態を告知する圧力状態告知手段９とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、光学指紋センサによって採取される指紋データと予め登録されている指紋データを照合する指紋照合装置に関する。

従来の指紋照合装置について説明する。
図６は、例えば、特許文献１（特開２００１−５９４９号公報）に示された従来の指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
図６に示すように、特許文献１に示された従来の指紋照合装置は、指の指紋画像を読み取る指紋センサ１０、予め登録されている指紋データと指紋センサ１０より読み取られた指紋データを照合する指紋照合処理手段３０、指紋センサ１０より読み取られた指紋データを画像処理することにより指置き状態を認識する指置き判定手段２０、指紋センサ１０が指で押されているかどうかを圧力で検知する圧力センサ６０、指置き判定手段２０の判定結果および圧力センサ６０の検知結果に基づいて感度変更スイッチ７１をＯＮ／ＯＦＦ動作させることにより指紋センサ１０の撮像パラメータ（感度）を変更する判定器７０、および指紋照合処理手段３０での照合結果を表示する照合結果表示手段４０とで構成されている。

また、図７は、図６に示した指紋照合装置に用いられる光学式全反射法として知られた指紋センサ１０の構成を概念的に示す図である。
図に示すように、指紋センサ１０は、指が置かれるプリズム１０ａ、プリズム１０ａを通して指を照らす光源１０ｂ、指紋画像の倍率を調整するレンズ１０ｃ、指紋画像を取り込み、指紋データとして出力する撮像素子１０ｄ、これらプリズム１０ａ、光源１０ｂ、レンズ１０ｃ、撮像素子１０ｄを固定し、外来からの光を遮蔽するケース１０ｅで構成されている。

次に動作について説明する。指紋センサ１０では、指紋の凹凸により、プリズム１０ａに密着している部分と密着していない部分で、水分あるいは皮脂分などの有無によって光の屈折率が異なり、撮像素子１０ｄにおいて光の明暗として検出される。
指紋センサ１０で採取された指紋画像は、指置き判定手段２０により濃淡ヒストグラムの変化や指紋隆線の流れ（方向角）を用いて指紋の明瞭度を算出する。
指紋の明瞭度が条件を満足していない場合は、指紋センサ感度設定手段５０によって、撮像素子１０ｄの光学感度を再設定する。
例えば、指がかすれている場合は、指紋明瞭度が低いため感度を上げる。また、指がべたついている場合は、指紋明瞭度が高すぎるため感度を下げる。
こうして指置き判定手段２０において指紋の明瞭度が条件を満足した場合、明瞭な指紋が置かれたと判定する。

指紋照合処理手段３０では、一般的に特徴点マニューシャ法と知られた方法（指紋隆線の分岐点や端点の位置と角度に基づいて、予め登録されている指紋データと指紋センサにより読み取られた指紋データとを照合する）にて照合処理が行われる。
その結果を照合結果表示手段４０において、ＬＥＤなどのランプやディスプレイ装置などにて視覚的に、あるいはブザー・スピーカーにより音声ガイダンスなどにて聴覚的に知らせる。
特開２００１−５９４９号公報（図３、段落００２０〜００２２）

従来の装置では、圧力センサ６０は、単に指紋センサ１０が指で押されているかどうかを圧力で検知するだけであり、指紋センサ感度設定手段５０は指置き判定手段２０の判定結果および圧力センサ６０の検知結果に基づいて、感度変更スイッチ７１をＯＮ／ＯＦＦ動作させることにより指紋センサ１０の撮像パラメータ（感度）を変更する。
即ち、圧力センサ６０によって指置きが検知されなければ指が置かれていないと判断して照合処理は行わず、指置きが検知された場合は、指置き判定手段２０の判定結果に基づいて感度変更スイッチ７１が指紋センサ感度設定手段５０の感度を切り換えている。
従って、指紋センサに指を置いたときの状態は、画像のみで判断していることになり、例えば、かすれ・べたつきがない良好な指紋であっても、指置き操作に慣れていない人では指を軽く置きすぎたり、強く置きすぎたりすることがある。

指を軽く置きすぎた場合は、プリズム１ａとの密着性が低くなり、かすれた指紋と判断して必要以上に光学感度を上げてしまったり、指を強く置きすぎた場合は密着性が高くなりべたついた指紋と判断して光学感度を下げてしまったりして、本来あるべき指紋画像を読み取ることができないことがあるとい問題点がある。
また、かすれた指紋を置いた場合、プリズムに前操作者の指紋が残留（水分，皮脂が残留）している場合では、両者が重なって読み取られることがあるという問題点もある。

この発明は、上述のように問題点を解決するためになされたものであり、適正な押捺力で指紋を採取できると共に、検出された押捺力に応じて指紋センサの光源の出力を自動的に調整することにより、明瞭な指紋を採取することのできる指紋照合装置を提供することを目的とする。
また、さらに照合精度の高い紋照合装置を提供することを目的とする。
また、さらに明瞭な指紋採取を阻害する原因である残留指紋の有無を検出できる紋照合装置を提供することを目的とする。

この発明に係る指紋照合装置は、指の指紋画像を採取して指紋画像データを出力する指紋センサ、上記指紋センサが出力する指紋画像データを画像処理して指置き状態を判定する指置き判定手段、予め登録されている指紋データと上記指紋センサから出力される指紋画像データを照合する指紋照合処理手段、上記指紋照合処理手段による照合結果を告知する照合結果告知手段、上記指置き判定手段の判定結果に基づいて上記指紋センサの撮像素子感度を設定する撮像素子感度設定手段を備えた指紋照合装置において、
上記指紋センサに押しつけられた指の押捺力を検出する圧力センサと、上記圧力センサによって検出された押捺力が適正な値であるか否かを判定する圧力判定手段と、上記圧力判定手段での判定結果に基づいて上記指紋センサの光源の光度を設定する光源光度設定手段と、上記圧力判定手段が検出する圧力状態を告知する圧力状態告知手段とを備えたものである。

本発明によれば、適正な押捺力で指紋を採取できると共に、検出された押捺力に応じて指紋センサの光源出力を自動的に調整して撮像素子感度を最適に設定することが可能となるので、指紋採取時の押捺力のばらつきを抑制し、明瞭な指紋を安定して採取することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施の形態による指紋照合装置は、指の指紋画像を採取して指紋画像データを出力する指紋センサ１、指紋センサ１が出力する指紋画像データを画像処理することにより指置き状態を認識する指置き判定手段２、予め登録されている指紋データと指紋センサ１から出力される指紋画像データを照合する指紋照合処理手段３、指紋照合処理手段３による照合結果を告知（表示）する照合結果告知手段４、指置き判定手段２の判定結果に基づいて指紋センサ１の撮像素子感度を設定する撮像素子感度設定手段５とを備えている。

さらに、本実施の形態による指紋照合装置は、指紋センサ１のプリズム１ａに押しつけられた指の押捺力を検出する圧力センサ６、圧力センサ６で検出された押捺力が適正な値であるか否かを判定する圧力判定手段７、圧力判定手段７での判定結果に基づいて指紋センサ１の光源の光度を設定する光源光度設定手段８、圧力判定手段７が検出する圧力状態を告知する圧力状態告知手段９、圧力判定手段７が検出した圧力状態を記憶する圧力情報記憶手段１０を備えている。

また、図２は、実施の形態１による指紋照合装置で用いられる指紋センサの構成を示す図である。
図２に示すように、本実施の形態による指紋照合装置に用いられる指紋センサ１は、指が置かれる紋採取面を有したプリズム１ａ、プリズム１ａを通して指を照らす光源１ｂ、指紋画像の倍率を調整するレンズ１ｃ、指紋画像を取り込み、指紋データとして出力する撮像素子１ｄ、これらプリズム１ａ、光源１ｂ、レンズ１ｃ、撮像素子１ｄを固定し、外来からの光を遮蔽するケース１ｅで構成されている。
また、指紋センサ１には、指紋採取時の指の押捺力を検出する圧力センサ６が配置されている。

次に動作について説明する。
指紋センサ１で読み取られた指紋画像は指置き判定手段２によって濃淡ヒストグラムの変化や指紋隆線の流れ（方向角）を用いて指紋明瞭度を算出する。
指紋の明瞭度が所定の条件を満足していない場合は、撮像素子感度設定手段５において、指紋センサ１の撮像素子１ｄの光学感度を再設定する。
一方、指がプリズム１ａを押しつける押捺力を圧力センサ６で検出し、圧力判定手段７にて指紋押捺力が弱すぎたり強すぎたりしない適正な力であるかを判定する。

指紋押捺力が適正でない場合は、圧力状態告知手段９にてＬＥＤなどのランプやディスプレイ装置などにて視覚的に、あるいはブザー・スピーカーにより音声ガイダンスなどにて聴覚的に、「押捺力が弱い」あるいは「押捺力が強い」旨を知らせる。
また、指紋押捺力が適正な場合であっても、指置き判定手段２が採取される指紋の明瞭度が低いと判断した場合は、図示しない指置き判定結果告知手段によって「かすれている」と告知し、高すぎる場合は「水分が多すぎる」と告知する。
光源光度設定手段８には圧力判定手段７および指置き判定手段２の判定結果が入力され、圧力判定手段７によって押捺力が適正であると判定され、かつ指置き判定手段２によって指紋明瞭度が低いと判定された場合は、光源光度設定手段８は指紋センサ１の光源１ｂを明るくし、押捺力は適正であるが、指紋明瞭度が高い場合は光源１ｂを暗くする。

指紋明瞭度が適正で、かつ指紋押捺力が適正となった場合は、指紋照合処理手段３にて照合処理が行われ、その結果を照合結果告知手段４によって操作者に知らせる。
この例では、操作者の指紋押捺力が適正でない場合、適正な押捺力にさせるよう知らせることができる。
また、押捺力は適正であるが、指紋明瞭度が低くい場合は、かすれた指紋であると認識して、光源１ｂを明るくし、撮像素子１ｄの感度を上げて、かすれた指紋の明瞭度を改善することができる。また、押捺力は適正であるが、指紋明瞭度が非常に高い場合は、べたついた指紋であると認識して光源１ｂを暗くし、撮像素子１ｄの感度を下げて、明瞭度を改善することができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２よる指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態による指紋照合装置は、実施の形態１において、さらに圧力情報記憶手段１０を備えたことを特徴とする。
圧力情報記憶手段１０は、指紋明瞭度が適正で、かつ指紋押捺力が適正となった場合の指紋押捺力を記憶し、記憶された圧力情報を図示しない登録指紋データ登録装置に保存される登録指紋データに付加する。
そして、指紋照合をする際に、指紋照合処理手段３において、予め登録されている指紋データと上記指紋センサ１から出力される指紋画像データを照合すると共に、圧力情報記憶手段１０によって既に記憶されている指の押捺力と今回検出された指紋押捺力を比較・照合して判定する
これにより、指紋画像による照合判定に加えて、指紋押捺力の一致性も考慮することが可能となり、指紋の照合性能を高めることができる。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３による指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
また、図５は、実施の形態３による指紋照合装置で用いられる指紋センサの構成を示す図である。
本実施の形態による指紋照合装置は、実施の形態１あるいは２による指紋照合装置において、さらに、指紋センサ１のプリズム１ａに残留する残留指紋を検出する残留指紋検出手段１１と、残留指紋検出手段１１が残留指紋を検出した場合に、残留指紋があることを告知する残留指紋告知手段１２を設けたことを特徴とする。

残留指紋検出手段１１と残留指紋告知手段１２以外の図１および図２との共通部分は、
基本的には同じ動作をするので、説明は省略する。
図４に示すように、本実施の形態による指紋照合装置に用いられる指紋センサ１には、実施の形態１あるいは２と同様に、圧力センサ６が配置されていると共に、さらに、プリズム１ａの指紋採取面に残留する残留指紋（指紋形状をした皮脂分）を検出するための残留指紋検出手段１１である静電容量センサが配置されている。
指紋を採取する際に、プリズム１ａの指紋採取面に残留指紋があれば、残留指紋検出手段（静電容量センサ）１１は残留指紋のあることを検出し、残留指紋告知手段１２は残留指紋検出手段１１の検出結果に基づいて残留指紋のあることを告知し、残留指紋を清掃するよう促すことができる。

なお、残留指紋が残ったまま操作された場合、指紋押捺力は適正ではあるが指紋明瞭度が低くなるようなかすれた指紋の場合には光源１ｂが明るくなるよう制御する一方、撮像素子１ｄの感度を上げないように制御する。
操作者は、光源が明るくなっても指紋が読み取られない状況から、指紋がかすれていると認識する。
そして、指紋に息を吹きかけるなどして水分を与えることにより、指紋の明瞭度が高まるため、残留指紋の明瞭度に打ち勝ち、残留指紋による影響を小さくできる。

本発明は、指紋を採取する際の押捺力に応じて指紋センサの撮像素子の感度を設定し、明瞭な指紋を採取できる指紋照合装置に実現に有用である。

実施の形態１による指紋照合装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１による指紋照合装置で用いられる指紋センサの構成を示す図である。実施の形態２による指紋照合装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３よる指紋照合装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３による指紋照合装置で用いられる指紋センサの構成を示す図である。従来の指紋照合装置の構成を示すブロック図である。従来の指紋照合装置で用いられる指紋センサの構成を示す図である。

符号の説明

１指紋センサ
１ａプリズム１ｂ光源１ｃレンズ
１ｄ撮像素子１ｅケース
２指置き判定手段３指紋照合処理手段
４照合結果告知手段５撮像素子感度設定手段
６圧力センサ７圧力判定手段
８光源光度設定手段９圧力状態告知手段
１０圧力情報記憶手段１１残留指紋検出手段
１２残留指紋告知手段

Claims

指の指紋画像を採取して指紋画像データを出力する指紋センサ、上記指紋センサが出力する指紋画像データを画像処理して指置き状態を判定する指置き判定手段、予め登録されている指紋データと上記指紋センサから出力される指紋画像データを照合する指紋照合処理手段、上記指紋照合処理手段による照合結果を告知する照合結果告知手段、上記指置き判定手段の判定結果に基づいて上記指紋センサの撮像素子感度を設定する撮像素子感度設定手段を備えた指紋照合装置において、
上記指紋センサに押しつけられた指の押捺力を検出する圧力センサと、上記圧力センサによって検出された押捺力が適正な値であるか否かを判定する圧力判定手段と、上記圧力判定手段での判定結果に基づいて上記指紋センサの光源の光度を設定する光源光度設定手段と、上記圧力判定手段が検出する圧力状態を告知する圧力状態告知手段とを備えたことを特徴とする指紋照合装置。
上記圧力センサが検出する指の押捺力を記憶する圧力情報記憶手段を備え、指紋を照合する際に、上記指紋照合手段は、予め登録されている指紋データと上記指紋センサから出力される指紋画像データを照合すると共に、既に記憶されている指の押捺力と今回検出された指紋押捺力を照合して判定することを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
指紋センサの指紋採取面に残留する残留指紋を検出する残留指紋検出手段と、上記残留指紋検出手段の検出結果に応じて残留指紋の存在を告知する残留指紋告知手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の指紋照合装置。