JP2008198195A - 指のサーマルイメージを用いるｉｄ識別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】指のサーマルイメージを用いるID識別方法の提供。
【解決手段】指のサーマルイメージを取得し、サーマルイメージから指紋隆線サーマルイメージ及びは血管のサーマルイメージを抽出し、該指紋隆線サーマルイメージ及びは該血管のサーマルイメージにより生態認証を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は指のサーマルイメージを用いるID（identification）識別方法に関する。特に指紋と指血管のサーマルイメージを利用し身分認証を行う方法で、本発明の指紋感知チップは、本発明者が２００１年７月６日に提出し、特許文献１で、に適用する指のサーマルイメージを用いるID識別方法に係る。

伝統的な生物認証は使用者の指紋をID認証の依拠とすることができる。指紋識別の長所は精度が高く、使用が便利で、国際演算法標準を備える点である。しかし、ある種の特殊業務に従事する使用者には指紋がない可能性がある。例えば、コンクリート作業或いは化学産業に従事する人員は、長期間にわたり指がコンクリートあるいは化学薬品に浸食されることで、指紋がなくなってしまう。このタイプの使用者に対しては、光学式、圧力式、キャパシター式、電場式、キャパシタンス圧力式などの指紋センサーでは、指紋を感知することはできない。真皮層の指紋を感知することができるとしている技術もあるにはあるが、指は汚れていることが多く、油分や各種外在物質が付着していると、真皮層の探知を干渉する。また、もし手に水がついていれば、公知の指紋感知装置では良好な画像を得ることはできない。よって本発明は新たな感知装置と方法を探し、生態認証を行い、(１)指に指紋がない、(２)指に水が着いている、という問題を克服するものである。

上記問題を解決するため、本発明者は特許文献１に掲示された本発明者の「温度差感知式指紋識別チップの設計と製造」において、サーモエレクトリカル感知原理を利用し、アレー部品を製造し、指紋の隆線と指紋の谷の感知を行う。該感知素子は接触式体温或いは微小間隔距離赤外線を感知原理とするため、水と皮膚(水が付着する指)、空気と皮膚(一般の指)などの異なる物質に対して、異なる導熱及び赤外線材料特性を備え、よって異なる対比の図像を得ることができ、こうして指紋識別に応用する。本発明は該センサーの感知原理を基礎とし、さらに指の皮下血管形状感知方法を提出する。これにより指に指紋がない人の生態認証を行い、或いは真の指と偽の指の区分を行う。

図６は本発明者が特許文献１に掲示した指紋識別チップの温度差感知原理の概略図である。図６に示すように、各感知素子１０’はIC製造工程、特にCMOS行程を利用し製造される。該感知素子１０’の基本構造はシリコン基板１００、LOCOS(Local Oxidation)層１０１、少なくとも１個の熱電対１０２が直列し構成するサーモパイプ及びヒートパイプ（Heat Pipe）４００を含む。サーモパイプの熱接触区２００はLOCOS(Local Oxidation)層１０１の中央部分に位置し、サーモパイプの冷接触区３００はLOCOS(Local Oxidation)層１０１周囲の薄酸化層(図示なし)に位置する。該ヒートパイプ４００構造は少なくとも１個のメタルインターコネクト(Metal Interconnect)と少なくとも１個のビアホールメタルプラグ(Via Hole Metal Plug)を含む。該ヒートパイプ４００はLOCOS(Local Oxidation)層１０１中央部分と最外表面の保護層１０６の間に製作する。

指の指紋は指紋隆線２０と指紋谷線２１を含む。指紋隆線２０が該感知素子１０’と接触すると、該指紋隆線２０と該感知素子１０’間には熱量(図中の太い矢印参照)が発生し、固体熱伝導メカニズムを通して伝達される。内、大部分の熱エネルギーは該ヒートパイプ（Heat Pipe）４００を通してLOCOS(Local Oxidation)層１０１上のサーモパイプの熱接触区２００に伝導され、さらに熱接触区２００を経由し各方向に伝達される。熱接触区２００と冷接触区３００間には温度グラディエント(Temperature Gradient)を発生するため、温度差△Ｔを引き起こす。これにより該感知素子１０’はこの温度差△Ｔにより電圧信号を感応し、指紋隆線２０と接触しているか否かを判別する。該感知素子１０’が発する電圧信号は以下の公式により表示する。

Ｎ値は直列接続の熱電対の数で、αは熱電対のゼーベック係数(Ｖ／℃)である。

該熱電対１０２の熱接触区２００と冷接触区３００に最大の温度グラディエント(温度差)を持たせるため、ヒートパイプ４００は温度グラディエントを増強可能な設計である。この特性により特許文献１の精神を引き継ぎ、本発明の指紋と血管サーマルイメージの感知を達成することができる。

台湾特許第０９０１１３７５５号明細書

本発明が解決しようとする課題は、二重或いは単一の指データを通して使用者の身分を認証する指のサーマルイメージを用いるID識別方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記の指のサーマルイメージを用いるID識別方法を提供する。指のサーマルイメージを取得し、該サーマルイメージから指紋隆線サーマルイメージ及びは血管サーマルイメージの一方或いは両者を抽出するステップを含み、続いて、該指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照し、第一比較対照結果を獲得し、該血管サーマルイメージと指血管テンプレートを比較対照し、第二比較対照結果を獲得し、該第一比較対照結果と該第二比較対照結果の内の一方或いは両者に基づきID識別を行う。

請求項１の発明は、指のサーマルイメージを取得し、
該サーマルイメージから指紋隆線サーマルイメージ及びは血管サーマルイメージを抽出するステップを含むことを特徴とする指のサーマルイメージを用いるID識別方法としている。
請求項２の発明は、前記指のサーマルイメージを用いるID識別方法はさらに以下のステップを含み、
該指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照し、第一比較対照結果を獲得し、
該血管サーマルイメージと指血管テンプレートを比較対照し、第二比較対照結果を獲得し、
該第一比較対照結果と該第二比較対照結果の内の一方或いは両者に基づきID識別を行うことを特徴とする請求項１記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法としている。
請求項３の発明は、前記指紋隆線サーマルイメージと該指紋隆線テンプレートを比較対照するステップでは、さらに該指紋隆線サーマルイメージの複数の第一特徴点を抽出し該指紋隆線テンプレートと比較対照し、
該血管サーマルイメージと該指血管テンプレートを比較対照するステップでは、さらに該血管サーマルイメージの複数の第二特徴点を抽出し、該指血管テンプレートと比較対照することを特徴とする請求項２記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法としている。
請求項４の発明は、前記指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照するステップでは、さらに該指紋隆線サーマルイメージと該指紋隆線テンプレートの図形を比較対照し、
該血管サーマルイメージと該指血管テンプレートの比較対照ステップでは、さらに該血管サーマルイメージと該指血管テンプレートの図形を比較対照することを特徴とする請求項２記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法としている。
請求項５の発明は、前記指のサーマルイメージを用いるID識別方法はさらに以下のステップを含み、
該指紋隆線サーマルイメージの複数の第一特徴点を抽出し、
該血管サーマルイメージの複数の第二特徴点を抽出し、
該各第一特徴点と該各第二特徴点を保存ユニット中に保存し、指紋隆線テンプレート及び指血管テンプレートとすることを特徴とする請求項１記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法としている。
請求項６の発明は、前記指のサーマルイメージを用いるID識別方法はさらに以下のステップを含み、
感知素子装置を提供し、該感知素子装置を利用し該指の該サーマルイメージを取得することを特徴とする請求項１記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法としている。

上記のように、本発明の指のサーマルイメージを用いるID識別方法は、指紋と血管という二重の指の特徴を利用し認証を行うことができる。使用者の指紋が浸食されてしまっており、指紋が感知不能である時、及びは指の真偽を判別する必要がある時には、指血管の特徴を採取し認証を行うことができるため、認証結果はより一層信頼性が高くなる。

本発明の上記内容について、以下に実施例に図示を付し、詳細な説明を行う。
指上には血管が分布し、該血管の分布図案は個人に特有の指の特徴である。よって、本発明は指のサーマルイメージを用いるID識別方法を提供し、指接触或いは接近熱型或いは赤外線型感知素子装置を利用し、本発明の以下の信号あるいはデータ処理方式を合わせ、単一感知素子装置を利用し使用者の指紋サーマルイメージと血管分布画像(血管サーマルイメージと略称)を得ることができる。該感知素子の原理は、特許文献１に掲示するサーモエレクトリック(thermoelectric)感知方式、ピロエレクトリック(pyro- electric)、ボロメトリック(boｌometric)、或いは他の接触式、或いは非接触式の温度感知素子、或いは赤外線感知素子の感知方式による。使用者の指紋が既に浸食されてしまっているなら、血管サーマルイメージによりID認証を行うことができ、使用者の指紋が存在するなら、指紋サーマルイメージ及び血管サーマルイメージによりダブル認証及び単一認証を行うことができる。内、血管サーマルイメージはリアルの指及び生態である時しか探知することができない(血管の温度はより高いため)。よって、血管サーマルイメージを使用する探知もリアルの指で、しかも生態である時の探知の依拠とすることができる。

本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法のフローチャートである図１、本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法を利用し感知されたサーマルイメージである図２、本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法を利用し抽出された指紋隆線サーマルイメージである図３、本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法を利用し抽出された血管サーマルイメージである図４に示すように、本発明のID認証方法は以下のステップを含む。

先ず、ステップS０１では感知素子装置を提供する。この感知素子装置は図２に示す指のサーマルイメージ１０を取得する。該サーマルイメージ１０は指紋隆線サーマルイメージ１２と血管サーマルイメージ１４の両方を含み、及びは指紋隆線サーマルイメージ１２か血管サーマルイメージ１４のどちらかのみを含む。例えば、図２のサーマルイメージ１０は数個の画素点P１−P４を備える。画素点P１は指の隆線と血管の重なる位置に対応し、画素点P２は指の隆線と血管の無い位置に対応し、画素点P３は血管があるが、指紋の隆線がない位置(指紋谷線)に対応し、画素点P４は血管がなく指紋谷線である位置に対応する。本実施例中では、仮に画素点P１の電圧レベルを最高レベルとする。よって、画素点P１−P４は図５の平均レベルL１−L４をそれぞれ備える。例えば、血管サーマルイメージ１４は画素点P１及びP３により組成する(但し、P１の分布も計算することができ、並びに数学テンプレートにより推算することができる)。例えば、指紋隆線サーマルイメージ１２は画素点P１とP２により組成する。本実施例中では、信号を出力するウィンドウをL２以上に設定することで、P１点に属する分布信号を得ることができ、しかもP３とP４の情報をフィルターし、数学演算を通して血管サーマルイメージを得る。別に血管サーマルイメージの取得方式も、数学演算をＩＣに設計することで、直接感知チップ内部において直接演算し得ることができ、システム使用時の設計の問題を低下させることができる。

ステップS０２では、サーマルイメージ１０から指紋隆線サーマルイメージ１２及び血管サーマルイメージ１４の内の一方或いは両方を抽出する。

ステップS０３では、指のテンプレートが存在するか否かを判断する。もし指のテンプレートが存在するなら、指データ比較対照動作を行う（S０５）。内、該指のテンプレートは指紋隆線テンプレート及びは指血管テンプレートを含む。S０５の実施方式は画像比較対照方式(pattern recognition)、或いは特徴点比較対照方式(Minutiae Point recognition)などのより多くの種類がある。比較対照結果は、上記の単一結果の一致度或いは指紋隆線テンプレート及び指血管テンプレートの両方の一致度を採用することができる。

よって本発明のID識別方法はさらに以下のステップを含む。先ず、指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照し、第一比較対照結果を得る。比較対照結果は９０%などの一致度である。次に血管サーマルイメージと指血管テンプレートを比較対照し、第二比較対照結果を得る。続いて、第一比較対照結果と第二比較対照の内の一つ或いは両方に基づきID識別を行う。

特徴点により比較対照を行う状況において、指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照するステップでは、さらに指紋隆線サーマルイメージの複数の第一特徴を抽出し、指紋隆線テンプレートと比較対照する。指紋隆線サーマルイメージと指血管テンプレートの比較対照ステップでは、さらに血管サーマルイメージの複数の第二特徴点を抽出し、指血管テンプレートと比較対照する。

図形により比較対照を行う状況において、指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照するステップでは、指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートの図形を比較対照する。血管サーマルイメージと指血管テンプレートの比較対照ステップでは、さらに血管サーマルイメージと指血管テンプレートの図形を比較対照する。

指のテンプレートが存在しない時には、ステップS０４に示すテンプレートの登録動作を行う必要がある。よってステップS０４では、取得した指紋隆線サーマルイメージと血管サーマルイメージの映像処理をそれぞれ行い、保存ユニット中に保存し、指紋隆線テンプレートと指血管テンプレートデータとする。指紋隆線テンプレートと指血管テンプレートデータは図形データ及びは特徴点データである。指紋隆線テンプレートと指血管テンプレートデータが特徴点データである時、本発明の指のサーマルイメージを用いるID識別方法は、さらに以下のステップを含む。先ず、指紋隆線サーマルイメージの複数の第一特徴点を抽出する。次に、血管サーマルイメージの複数の第二特徴点を抽出する。最後に、各第一特徴点及び各第二特徴点をそれぞれ保存ユニット中に保存し、指紋隆線テンプレート及び指血管テンプレートとする。

本発明の指のサーマルイメージを用いるID識別方法は、指紋と血管という二重の指の特徴を利用し認証を行うことができる。使用者の指紋が浸食されてしまっており、指紋が感知不能である時、及びは指の真偽を判別する必要がある時には、指血管の特徴を採取し認証を行うことができるため、認証結果はより一層信頼性が高くなる。

本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法のフローチャートである。 本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法を利用し感知されたサーマルイメージである。 本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法を利用し抽出された指紋隆線サーマルイメージである。 本発明指のサーマルイメージを用いるID識別方法を利用し抽出された血管サーマルイメージである。 第一平均レベルと第二平均レベルの関係図である。 台湾特許公報第５５８６８６号に掲示された本発明者の指紋識別チップの温度差感知原理の概略図である。

符号の説明

L１−L４ 平均レベル
P１−P４ 画素点
１０ サーマルイメージ
１２ 指紋隆線サーマルイメージ
１４ 血管サーマルイメージ
S０１−S０６ ステップ
１０’ 感知素子
２０ 指紋隆線
２１ 指紋谷線
１００ シリコン基板
１０１ LOCOS(Local Oxidation)層
１０２ 熱電対
１０６ 保護層
２００ 熱接触区
３００ 冷接触区
４００ ヒートパイプ

Claims (6)

1. 指のサーマルイメージを取得し、
   該サーマルイメージから指紋隆線サーマルイメージ及びは血管サーマルイメージを抽出するステップを含むことを特徴とする指のサーマルイメージを用いるID識別方法。
2. 前記指のサーマルイメージを用いるID識別方法はさらに以下のステップを含み、
   該指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照し、第一比較対照結果を獲得し、
   該血管サーマルイメージと指血管テンプレートを比較対照し、第二比較対照結果を獲得し、
   該第一比較対照結果と該第二比較対照結果の内の一方或いは両者に基づきID識別を行うことを特徴とする請求項１記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法。
3. 前記指紋隆線サーマルイメージと該指紋隆線テンプレートを比較対照するステップでは、さらに該指紋隆線サーマルイメージの複数の第一特徴点を抽出し該指紋隆線テンプレートと比較対照し、
   該血管サーマルイメージと該指血管テンプレートを比較対照するステップでは、さらに該血管サーマルイメージの複数の第二特徴点を抽出し、該指血管テンプレートと比較対照することを特徴とする請求項２記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法。
4. 前記指紋隆線サーマルイメージと指紋隆線テンプレートを比較対照するステップでは、さらに該指紋隆線サーマルイメージと該指紋隆線テンプレートの図形を比較対照し、
   該血管サーマルイメージと該指血管テンプレートの比較対照ステップでは、さらに該血管サーマルイメージと該指血管テンプレートの図形を比較対照することを特徴とする請求項２記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法。
5. 前記指のサーマルイメージを用いるID識別方法はさらに以下のステップを含み、
   該指紋隆線サーマルイメージの複数の第一特徴点を抽出し、
   該血管サーマルイメージの複数の第二特徴点を抽出し、
   該各第一特徴点と該各第二特徴点を保存ユニット中に保存し、指紋隆線テンプレート及び指血管テンプレートとすることを特徴とする請求項１記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法。
6. 前記指のサーマルイメージを用いるID識別方法はさらに以下のステップを含み、
   感知素子装置を提供し、該感知素子装置を利用し該指の該サーマルイメージを取得することを特徴とする請求項１記載の指のサーマルイメージを用いるID識別方法。

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