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発明の名称 指紋照合システムとその指紋照合方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−5969(P2001−5969A)
公開日 平成13年1月12日(2001.1.12)
出願番号 特願平11−178539
出願日 平成11年6月24日(1999.6.24)
代理人 【識別番号】100065385
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 穣平
【テーマコード(参考)】
4C038
5B043
5B047
【Fターム(参考)】
4C038 FF01 FF05 FG00 
5B043 AA09 BA02 DA06 FA07 GA01 GA17
5B047 AA25 BC16
発明者 中島 豊
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 指紋データを入力して入力指紋データとして登録し、前記指紋データの予め定めた回転角度と前記回転角度の回転順序とを照合用指紋データに加えて登録し、前記入力指紋データと前記照合用指紋データとを指紋照合することを特徴とする指紋照合方法。
【請求項2】 請求項1に記載の指紋照合方法において、前記照合用指紋データに対応して、前記入力指紋データは当該指紋データと当該指紋データの回転角度と当該指紋データの回転角度の回転順序とで照合することを特徴とする指紋照合方法。
【請求項3】 請求項1に記載の指紋照合方法において、前記照合用指紋データの登録時、予め定めた回転角度に複数回傾かせた指紋データを入力して複数入力指紋データ記憶部に記憶するステップと、回転計算部により前記入力各指紋データの回転角度と回転順序を計算するステップと、回転及び照合用指紋データ登録処理部で前記回転角度と前記回転順序及び照合に用いる指紋データを回転及び照合用指紋データ記憶部に記憶するステップとを特徴とする指紋照合方法。
【請求項4】 入力指紋データと予め登録した照合指紋データとを照合する指紋照合システムにおいて、前記照合指紋データは前記照合指紋データとその照合指紋データの予め定めた回転角度と前記回転角度の回転順序とを格納したデータであり、前記照合指紋データを格納した回転及び照合用指紋データ記憶部を備えたことを特徴とする指紋照合システム。
【請求項5】 請求項4に記載の指紋照合システムにおいて、前記照合用指紋データに対応して、前記入力指紋データが当該指紋データと当該指紋データの回転角度と当該指紋データの回転角度の回転順序とで照合する回転及び指紋データ照合処理部を備えたことを特徴とする指紋照合システム。
【請求項6】 請求項4に記載の指紋照合システムにおいて、前記照合用指紋データの登録時、予め定めた回転角度に複数回傾かせた指紋データを入力して格納する複数入力指紋データ記憶部と、前記入力各指紋データの回転角度と回転順序を計算する回転計算部と、前記回転角度と前記回転順序及び照合に用いる指紋データを記憶する回転及び照合用指紋データ記憶部と、前記回転計算部からの各パラメータと前記格納処理する回転及び照合用指紋データ登録処理部とを備えたことを特徴とする指紋照合システム。
【請求項7】 請求項4乃至6の何れかに記載の指紋照合システムにおいて、前記入力指紋データを読み取る指紋スキャナを備え、該指紋スキャナは前記指紋データの入力領域の周囲に所定角度毎に回転角度を指標するマークを具備することを特徴とする指紋照合システム。
【請求項8】 請求項4乃至6の何れかに記載の指紋照合システムにおいて、前記入力指紋データは一指又は複数の指の指紋であり、前記回転角度及びその回転順序は予め登録していた回転角度及びその回転順序に従って入力することを特徴とする指紋照合システム。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、本人を認証する指紋照合システムとその指紋照合方法に関し、主に指紋データの回転角度と予め定めた回転角度の回転順序を併用した指紋照合システムとその指紋照合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の指紋照合システムの公知な一例として、指紋の登録時と照合時は一指の指紋を1回だけ用い、照合時に入力された指紋データと予め格納されているすべての指紋データとの照合を行う。
【0003】たとえば、特開昭61−175865号公報に記載されているように、テンキーのような登録順に対応した登録番号を入力する入力装置を備えている場合は、登録時に指紋データと本人のみが知る登録順の登録番号を対応づけて記憶部に格納させておき、照合時に本人の登録順の指の順序と登録番号を入力することで、その登録番号に対応付けられた指紋データのみ記憶部から取り出して照合を行うことが開示されている。
【0004】また、特開平4−43459号公報には、指紋を検出して照合画像とし、予め記憶した指紋の登録画像と上記照合画像を画面中心を一致せしめて重ね、重ねた状態で登録画像の各指紋の特徴点について、照合画像の特徴点の方向と登録画像の特徴点の方向との角度差を検出し、上記角度差のうち最も頻度が高く現れる角度差を上記照合画像の回転角として出力することが記載され、複雑且つ大量の演算をすることなく照合画像と登録画像の相対回転角を正確に知ることができるので、指紋照合装置全体をコンパクトにすることができると記載されている。
【0005】また、特開平5−242224号公報には、指紋は「万人不同」「終生不変」という2大特徴を持つため、本人確認の最も有効な手段と考えられ、指紋画像を読み取り2値画像として特徴画像を窓画像として切り出して指紋辞書として登録し、入力した照合用画像の指紋中心位置からの回転量を検出し、照合用画像と窓画像との照合を行う指紋照合装置が記載されている。この指紋照合装置により、照合時に指を回転させた状態で入力した場合でも正確に本人であることを確認できると記載されている。
【0006】また、特開平6−162174号公報には、システム・セキュリティ確保のため、押捺された指紋の状態(回転、歪み)に応じて、複数個の照合用窓の探求範囲を調節して照合率を上げ、誤照合率を下げることが記載されている。
【0007】また、特開平10−124667号公報には、回転ズレがあっても登録パターンと照合パターンとが同一であるか否かを識別するために、登録パターンのN次元パターンデータとこのN次元パターンデータを各々相異なる所定角度回転させた複数のN次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して登録フーリエN次元回転パターンデータを作成する登録フーリエパターンデータ作成手段と、照合パターンのN次元パターンデータにN次元離散的フーリエ変換を施して照合フーリエN次元パターンデータを作成する照合フーリエパターンデータ作成手段と、登録フーリエN次元回転パターンデータから1パターンずつ読み出し、照合フーリエN次元パターンデータと合成し、この合成フーリエN次元パターンデータに対して振幅抑制処理を行い、N次元離散的フーリエ変換又は逆をフーリエ変換を施し、この合成フーリエN次元パターンデータに出現する相関成分エリアの強度に基いて登録パターンと照合パターンとの照合を行うことが記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来技術には、次のような問題点があった。
【0009】第1の問題点は、照合するということだけを1の目的として、指紋データ以外の情報を用いていないため、セキュリティの確保という点で、指紋データ以外の情報(回転角度、回転順序など)を併用した場合に比べ、セキュリティが低いということである。
【0010】第2の問題点は、登録番号を用いているので、テンキーのような登録番号入力装置が必要ということである。
【0011】なお、上記各公報は、登録指紋情報と照合指紋情報とを一致させるために角度を回転させることを記載しており、セキュリティ上更なる秘密性を向上しようとすることまで考慮されていない。
【0012】本発明は、上記各問題点を解決するために、セキュリティの確保という点で、指紋データ以外の情報(回転角度、回転順序など)を併用して、セキュリティを更に高めた指紋照合方式を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による指紋照合方法は、指紋データを入力して入力指紋データとして登録し、前記指紋データの予め定めた回転角度と前記回転角度の回転順序とを照合用指紋データとして登録し、前記入力指紋データと前記照合用指紋データとを指紋照合することを特徴とする。
【0014】また、本発明は、入力指紋データと予め登録した照合指紋データとを照合する指紋照合システムにおいて、前記照合指紋データは前記照合指紋データとその照合指紋データの予め定めた回転角度と前記回転角度の回転順序とを格納したデータであり、前記照合指紋データを格納した回転及び照合用指紋データ記憶部を備えたことを特徴とする。
【0015】また、本発明は、指紋を照合する指紋照合システムにおいて、指紋の偽造、詐称を更に困難にするものである。
【0016】また、本発明は、図1を参照して説明すれば、回転計算部21は、入力装置1より得られる任意の角度に複数回傾いた指紋データの回転角度と回転順序を計算する。回転及び照合用指紋データ登録処理部22は、登録する照合用指紋データとその回転順序と回転角度を、回転及び照合用指紋データ記憶部32に記憶する。回転及び指紋データ照合処理部23は、回転角度と回転順序、指紋データの照合を行なう。
【0017】このようにして、指紋を本人のみ知る任意の角度に複数回傾かせ、その回転角度と回転順序をその指紋データと対応付けて登録を行ない、照合時には、登録時と同様な回転角度と回転順序で複数回指紋データの入力を行い、指紋データだけでなくその回転角度と回転順序の照合も行うため、指紋データが偽造されても判定信頼度の向上を可能にする。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0019】[第1の実施形態]
(1)構成の説明図1を参照すると、本発明の指紋照合システムの一実施形態は、指紋スキャナ等の入力装置1と、プログラム制御により動作するデータ処理装置2と、指紋情報等の情報を記憶する記憶装置3と、ディスプレイ装置や印刷装置等の出力装置4とから構成されている。
【0020】記憶装置3は、主記憶装置としてのDRAMやフラッシュメモリ等や、ハードディスクやMOディスク等の周辺メモリ等からなり、複数入力指紋データ記憶部31と、回転及び照合用指紋データ記憶部32とを備えている。
【0021】複数入力指紋データ記憶部31は、入力装置1より入力される指紋データの1回の登録もしくは照合に用いる複数の指紋データを記憶している。
【0022】回転及び照合用指紋データ記憶部32は、予め登録された指紋の照合用指紋データと、予め登録された指紋の回転角度と回転順序を記憶している。
【0023】また、データ処理装置2は、回転計算部21と、回転及び照合用指紋データ登録処理部22と、回転及び指紋データ照合処理部23と、回転及び照合用指紋データ登録処理部22と回転及び指紋データ照合処理部23とを切り替えるスイッチSWとを備えている。
【0024】回転計算部21は、複数入力指紋データ記憶部31に記憶されている指紋データの回転角度と回転順序を計算し、入力された指紋データとともに回転角度と回転順序を、入力装置1により検出された指紋データの登録時は回転及び照合用指紋データ登録処理部22に、入力指紋データと予め登録していた指紋データとを照合する照合時は回転及び指紋データ照合処理部23に与える。
【0025】回転及び照合用指紋データ登録処理部22は、回転計算部21より与えられた指紋データから照合用指紋データを作成し、回転角度と回転順序と共に、回転及び照合用指紋データ記憶部32に記憶する。登録結果を出力装置4に出力する。
【0026】回転及び指紋データ照合処理部23は、回転計算部21より与えられる回転角度と回転順序と入力指紋データと、回転及び照合用指紋データ記憶部32に記憶されている回転角度と回転順序と照合用指紋データの照合を行ない、その結果を出力装置4に出力する。
【0027】また、入力装置1は、入力指紋データを検出して複数入力指紋データ記憶部31に格納するために、例えば指紋スキャナとして、指紋の大きさ程度の光電変換装置や半導体センサによりダイレクトに読み込んで指紋画像データとして出力する。また、指紋の入力部分には、指紋を回転しても読み出せるだけの検出領域と物理的なスペースが用意されている。
【0028】また、出力装置4には、液晶ディスプレイやブラウン管ディスプレイ等に表示したり、プリンタ等の印刷装置に印字出力したり、外部記憶装置に出力することができ、入力指紋データが予め登録した照合指紋データと一致したか否かの表示やプリントアウトする。
【0029】(2)動作の説明次に、図1及び、図2と図3のフローチャートを参照して、本実施形態の全体の動作について詳細に説明する。
【0030】まず、指紋登録時について、図1と図2を用いて説明する。入力装置1より本人のみが知る任意の角度に複数回傾かせた指紋データを入力し、複数入力指紋データ記憶部31に記憶する(図2のステップA1、A2、A3)。次に、回転計算部21は、各指紋データの回転角度と回転順序を計算する(ステップA4)。
【0031】回転角度の検出には、例えば特開平4―43469号公報に記載の「指紋画像回転量検出装置」に示された方式を用いる。すなわち、指紋画像の特徴点として、指紋の急な回転模様の最急角度を有するトップ点や一本の指紋皺の末端等の指紋データの特徴点を一つ又は複数定め、その特徴点が指紋の画像領域の中心点から、最大20度程度又は180度程度での範囲内で、何度回転しているのかを検出して、予め自分で定めた入力順序に応じて、順次入力する。その場合、登録する入力回転数は任意として、記憶できる回転数がよい。また、回転順序は上記指紋の回転角度に対応して入力された順序を計算すればよい。
【0032】さらに、SWを回転及び照合用指紋データ登録処理部22に接続し、回転及び照合用指紋データ登録処理部22は、ステップA4にて求まった回転角度と回転順序及び照合に用いる指紋データを、回転及び照合用指紋データ記憶部32に記憶する(ステップ5)。照合に用いる指紋データ(すなわち特徴抽出された指紋データ)は最初の一指を用いる。照合方式は回転に関し、感度の高い照合方式、例えば特開昭62―272378号公報を用いる。すなわち、本照合方式は、コントラストチェック手段によりフレームバッファに指紋画像が取り込められたか否かを調べ、画像入力手段から指紋画像をフレームバッファに取り込む。つぎに指紋の隆線のピッチ幅をピッチ幅測定手段で測定し、ピッチ幅が例えば5ピクセル以上であれば小領域の大きさを10×10ピクセルに、また5ピクセル未満であれば8×8ピクセルの処理領域に小領域分割手段で分割する。つぎに分割された小領域内の隆線の方向角を方向角手段で算出し、登録手段により方向角データを登録する。照合データと登録データとを照合手段により照合し、同一のデータであるかどうかを判断する。最後に、登録を終了したら、その旨を出力装置4に出力する(ステップA6)。
【0033】次に、回転及び指紋データ照合処理部23の予め登録した指紋データと入力された指紋データとの指紋照合時について、図1と図3を用いて説明する。
【0034】図3のステップA1〜A4は図2で述べた動作と同一のため、説明を省略する。つぎに、SWを回転及び指紋データ照合処理部23に接続し、回転及び指紋データ照合処理部23において、入力された指紋データの回転角度と回転順序すなわち回転計算部21より与えられた回転角度と回転順序に等しい指紋データを、回転及び照合用指紋データ記憶部32から抜き出し、入力された指紋データと照合を行なう(ステップA7)。照合方式は、例えば特開昭62―272378号公報に記載された方式を用いる。すなわち、上述したように、本照合方式は、コントラストチェック手段によりフレームバッファに指紋画像が取り込められたか否かを調べ、画像入力手段から指紋画像をフレームバッファに取り込み、指紋の隆線のピッチ幅をピッチ幅測定手段で測定し、ピッチ幅が例えば5ピクセル以上であれば小領域の大きさを10×10ピクセルに、また5ピクセル未満であれば8×8ピクセルの処理領域に小領域分割手段で分割する。分割された小領域内の隆線の方向角を算出し、方向角データを登録する。そして照合データと登録データとを照合手段により照合し、同一のデータであるかどうかを判断する。この照合手段の照合結果を出力装置4に出力する(ステップA8)。
【0035】次に、具体例を用いて説明する。まず、右手人差し指を0°、−45°、+45°の順で、3回の回転数と回転角度とで入力したものを登録するとする。入力された順に、右手人差し指の指紋データが複数入力指紋データ記憶部31に記憶される。図2におけるステップA4にて、0°→−45°→+45°の回転角度と回転順序が計算される(ステップA4)。回転角度と回転順序と照合に用いる指紋データとを、回転及び照合用指紋データ記憶部32に記憶する(ステップA5)。
【0036】次に、回転及び照合用指紋データ記憶部32に記録した前回登録した回転及び照合用指紋データ321のイメージと今回登録した回転及び照合用指紋データ322のイメージとを図4に示す。今回の照合時、図3のフローチャートを参照して、同様に右手人差し指を0°、−45°、+45°の順で3回入力された場合、回転及び照合用指紋データ記憶部32から、0°→−45°→+45°の指紋データを抜き出し、抜き出された指紋データとのみ入力の指紋データとの照合を行なう(ステップA7)。ただし、入力の指紋データとの回転角度差が、ある一定範囲内、例えば±5度程度であれば等しいものとみなす。または、図9に示すように、指紋データの入力装置に、−90度、−45度、0度、45度、90度の角度ガイドを設けることにより、任意の角度ではなく、5方向に回転角度を絞り角度の指定を行い易くしてもよい。
【0037】なお、本実施形態に用いる指紋は一指に限る必要はない。例えば、一指で回転角度と回転数を登録し、続けて他の指で回転角度と回転数を登録しておくことで、セキュリティの安全性は向上する。
【0038】また、図3のステップA7では、回転角度と回転順序から指紋データを絞り込んだが、指紋データから回転角度と回転順序を絞り込んで照合してもよい。また、回転角度と回転順序のどちらか一方を利用してもよい。また、特徴点を抽出する指紋データは最初の一指に限る必要はない。
【0039】[第2の実施形態]
(1)構成の説明次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0040】図5を参照すると、本実施形態は、図1のデータ処理装置2がデータ処理装置5に、記憶装置3が記憶装置6である点が異なる。以下では、図1と等しい部分の入力装置1や出力装置4等は説明を省略する。
【0041】記憶装置6は、複数入力指紋データ記憶部31と、複数の照合用指紋データ記憶部61から構成される。
【0042】複数入力指紋データ記憶部31は、図1の複数入力指紋データ記憶部31に等しい。複数の照合用指紋データ記憶部61は、登録された複数の照合用指紋データを記憶している。
【0043】また、データ処理装置5は、複数の照合用指紋データの登録処理部51と、複数の指紋データ照合処理部52から構成される。
【0044】複数の照合用指紋データの登録処理部51は、複数入力指紋データ記憶部31に記憶されているすべての指紋データから照合用の指紋データ(特徴抽出された指紋データ)を作成し、複数の照合用指紋データ記憶部61に記憶する。登録結果を出力装置4に出力する。
【0045】複数の指紋データ照合処理部52は、入力された複数の指紋データと、複数の照合用指紋データ記憶部61に記憶されている指紋データの照合を行ない、その結果を出力装置4に出力する。
【0046】(2)動作の説明次に、図5の構成図及び、図6と図7のフローチャートを参照して、本実施形態の全体の動作について詳細に説明する。
【0047】まず、指紋登録時について、図5と図6を用いて説明する。ステップA1〜A3は、図2と同様のため説明は省略する。次に、SWを複数の照合用指紋データの登録処理部51に接続し、複数入力指紋データ記憶部31に記憶されているすべての指紋データから照合用の指紋データ(特徴抽出された指紋データ)を複数作成し、複数の照合用指紋データ記憶部61に記憶する(ステップB1)。
【0048】次に、指紋照合時について、図5と図7を用いて説明する。ステップA1〜A3は図3と同様のため説明は省略する。次に、SWを複数の指紋データ照合処理部52側に接続し、複数の指紋データ照合処理部52は、入力された複数の指紋データと、複数の照合用指紋データ記憶部61に記憶されている指紋データの照合を行なう(ステップB2)。
【0049】次に、具体例について説明する。右手人差し指を0°、−45°、+45°の順で3回入力したものを登録するとする。入力された順に右手人差し指の指紋データが複数入力指紋データ記憶部31に記憶される。それらの指紋データの特徴抽出を行ない3つの照合用の指紋データを作成し、複数の照合用指紋データ記憶部61に記憶する(ステップB1)。複数の照合用指紋データ記憶部61のイメージを図8に示す。図8において、前回登録した照合用指紋データ611と今回登録した照合用指紋データ612とを示す。
【0050】つぎに、照合時には、SWを複数の指紋データ照合処理部52に接続し、同様に右手人差し指を0°、−45°、+45°の順で3回入力された場合、これら3つの指紋データと、複数の照合用指紋データ記憶部61との順序を含めた指紋データの照合を行なう。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、本人のみが知る任意の回転角度と回転順序を用いるので、指紋データ入力した結果の正確性から、第三者による偽造、詐称が極めて困難になる。
【0052】また、回転角度と回転順序を用いて、照合すべき指紋データを絞り込むので、本人の認証時間はもちろん、指紋照合時間が低減される。また、指紋データの入力のみ行なうので、入力に指紋スキャナ以外の特別なハードは不要であり、簡易な設備で、セキュリティを高め、本人認証と確認とが一致した場合の確率が秘密鍵方式と公開鍵方式とを併用した場合よりも、物理的に確認できるので、本人の認証率は極めて高くなる。




 

 


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