JP2008502955A

JP2008502955A - コントロールポイントの移動を含む指紋認証方法

Info

Publication number: JP2008502955A
Application number: JP2007503481A
Authority: JP
Inventors: スリニバス、ベンカタ、ラマ、グッタ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2008-01-31
Also published as: WO2005091210A2; EP1728194A2; WO2005091210A3; KR20070003933A; CN101120360A; US20080240522A1

Abstract

指紋システム（８０）が、複数個のコントロール指紋画像（ＣＦＩ）に基づくユーザ指紋画像（ＵＦＩ）の指紋認証方法（２０）を実施する。この方法は、（Ｓ２４）ユーザ指紋画像（ＵＦＩ）中の少なくとも１つのコントロールポイント及び各コントロール指紋画像（ＣＦＩ）中の少なくとも１つのコントロールポイントを検出するステップと、（Ｓ２６）ユーザ指紋画像（ＵＦＩ）及びコントロール指紋画像（ＣＦＩ）のうちの１つ又は２つ以上のうちの少なくとも１つの中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数としてユーザ指紋画像（ＵＦＩ）と各コントロール指紋画像（ＣＦＩ）を重ね合わせるステップと、（Ｓ２８）最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像（ＣＦＩ）を識別された指紋画像（ＩＦＩ）として認証するステップとを有する。

Description

開示の内容

本発明は一般に、指紋認証方法及びシステムに関する。本発明は特に、コントロール指紋画像及びユーザ指紋画像中のコントロールポイントの移動を含む方法を実施する指紋認証システムに関する。

当該技術分野で知られている指紋システムは、登録者及び登録者の指紋をシステムデータベースに登録する指紋登録モジュール及びシステムの特定のユーザの身元をシステムデータベースにストアされている指紋から認証する指紋認証モジュールを採用している。これら指紋システムは、ユーザがユーザの登録中に自分の指を指紋センサ上に置いたのと同じ仕方で、ユーザがユーザの認証中に自分の指を指紋センサ上に置いた場合に良好に働く。これとは逆に、指紋システムの性能は、ユーザがユーザの登録中に自分の指を指紋センサ上に置いたのと同じ仕方で、ユーザがユーザの認証中に自分の指を指紋センサ上に置かなかった場合には劇的に低下する。これは、指紋の隆線と谷部を見分けるよう圧力を測定する圧力センサ（例えば、２００３年６月１７日に発行された米国特許出願第６，５７８，４３６号（発明の名称：Method and Apparatus for Pressure Sensing）に開示されている圧力センサの場合に特に当てはまり、この米国特許を参照により引用し、その明細書の開示内容全体は本明細書に組み入れられる。

本発明は、コントロール指紋画像及びユーザ指紋画像中のコントロールポイントの移動を前提とする新規且つ特徴的である距離計測に基づく指紋認証方法を提供する。

本発明の一形態は、ユーザ指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイント及び各コントロール指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイントを検出するステップと、ユーザ指紋画像及び（又は）１つ又は２つ以上のコントロール指紋画像中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数としてユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせるステップと、最も短い重ね合わせ距離をもつコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証するステップとを有する指紋認証方法である。

本発明の第２の形態は、ユーザ指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイント及び各コントロール指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイントを検出する手段と、ユーザ指紋画像及び（又は）１つ又は２つ以上のコントロール指紋画像中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数としてユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせる手段と、最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証する手段とを有する指紋認証システムである。

本発明の第３の形態は、複数個のコントロール指紋画像をストアするよう動作できるデータベースを有する指紋認証システムである。このシステムは、複数個のコントロール指紋画像をデータベースから検索して取り出し、それによりコントロール指紋画像のうちの１つをユーザ指紋画像で認証するよう動作できる指紋モジュールを更に有する。指紋認証モジュールは、ユーザ指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイント及び各コントロール指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイントを検出し、ユーザ指紋画像及びコントロール指紋画像のうちの１つ又は２つ以上のうちの少なくとも１つの中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数としてユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせ、そして、最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証するよう更に動作できる。

「モジュール」という用語は、本明細書においては、ハードウェア及び（又は）プログラムされたソフトウェアを処理する構造形態と定義される。

本発明の上記形態、特徴及び利点並びに他の形態、他の特徴及び他の利点は、添付の図面と関連して現時点において好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むと一層明らかになろう。詳細な説明及び図面は、本発明を限定するのではなく、本発明の単なる例示であり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及びその均等範囲によって定められる。

図１に示すフローチャート１０は、本発明の指紋登録方法を表している。フローチャート１０の段階Ｓ１２において、登録者についてのコントロール（対照）指紋画像を収集する。実際問題として、登録者のコントロール指紋画像を収集するために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。

例示の一実施形態では、感知アレイ３１を有する従来型圧力センサ３０（例えば、米国特許第６，５７８，４３６号明細書に開示されている圧力センサ）が、図３に例示的に示すように登録者の従来型圧力マップＰＭ１を収集するために採用されており、この従来型圧力マップＰＭ１は、数字の“１”により隆線Ｒと数字の“０”により谷部Ｖを見分けるために図４に例示的に示されているように従来型パルス応答に基づく。しかる後、図３に示すような指紋登録モジュール（“ＦＥＭ”）４０が、コントロール指紋画像ＣＦＩを登録者の圧力マップＰＭ１から従来通り導き出すために採用されている。

第２の例示の実施形態では、圧力センサ３０は、図３に示すように登録者の圧力マップＰＭ２を収集するために用いられ、この圧力マップは、数字“１”により隆線Ｒの山部（ピーク）と、数字“０．５”により隆線Ｒの非山部と、数字“０”により谷部Ｖとを見分けるために図４に例示的に示すようにパルス応答に基づいている。当業者であれば、圧力マップＰＭ２等の収集を可能にする米国特許第６，５７８，４３６号明細書に開示されている圧力センサの構造的改造を想到するであろう。しかる後、指紋登録モジュール４０が、コントロール指紋画像ＣＦＩを登録者の圧力マップＰＭ２から従来通り導き出すために採用されている。

第３の例示の実施形態では、任意の型式のディジタル入力装置、例えば、図３に示すようなディスクドライブ３２、カードリーダ及びスキャナが、あらかじめ生成された圧力マップＰＭ１又はあらかじめ生成された圧力マップＰＭ２を収集するために採用されている。しかる後、指紋登録モジュール４０を用いてコントロール指紋画像ＣＦＩを登録者のあらかじめ生成された圧力マップＰＭ１又はあらかじめ生成された圧力マップＰＭ２から従来通り導き出す。

フローチャート１０の段階Ｓ１４において、コントロール指紋画像をストアする。実際問題として、コントロール指紋画像をストアするために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。例示の一実施形態では、指紋登録モジュール４０は、図３に示すようにデータベース５０へのコントロール指紋画像ＣＦＩのためのファイルのストレージを管理し、この場合、ファイルは、登録者の氏名、コントロール指紋画像ＣＦＩを構成する１つ又は２つ以上の従来型テンプレート及びコントロール指紋画像ＣＦＩを含む将来の認証のために必要な任意他の情報を含む。

フローチャート１０は、段階Ｓ１４の完了で終わり、次の登録時に再び実行される。本発明の指紋認証方法の理解を容易にする目的で、本明細書における図２及び図６〜図８についての以下の説明は、３人からの任意型式の３つの圧力マップの収集及び３人の登録者に関する３つのコントロール指紋画像のストレージに基づいている。しかしながら、当業者であれば、本発明を任意の人数の登録者に利用できることは理解されよう。加うるに、当業者であれば理解されるように、登録者の最大人数は、全ての登録者のコントロール指紋画像をストアする１つ又は複数のデータベースのサイズで決まる。

図２に示すフローチャート２０は、本発明の指紋認証方法を表している。フローチャート２０の段階Ｓ２２において、ユーザ指紋画像を収集する。実際問題として、ユーザ指紋画像を収集するために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。

例示の一実施形態では、圧力センサ３０又はディジタル入力装置３２が、圧力マップＰＭ３又は圧力マップＰＭ４を収集するために採用され、図６に示すような指紋認証モジュール（“ＦＡＭ”）４１が、図６に示すようなユーザ指紋画像ＵＦＩを圧力マップＰＭ３又は圧力マップＰＭ４から従来通り導き出すために採用されている。ユーザ指紋画像ＵＦＩは、圧力マップＰＭ３から導き出されたときには、黒色と白色の指紋画像となる。ユーザ指紋画像ＵＦＩは、圧力マップＰＭ４から導き出されたときには、グレースケールの指紋画像となる。

フローチャート２０の段階Ｓ２４において、ユーザ指紋画像及びコントロール指紋画像中のコントロールポイント（例えば、芯、デルタ（三角州状部分）、隆線の終端部、隆線の分岐部等）を従来通り検出する。実際問題として、画像中のコントロールポイントをコンピュータ処理するために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。

例示の一実施形態では、図６に示すような指紋認証モジュール４１は、図６に例示的に示すようにユーザ指紋画像ＵＦＩ及び各コントロール指紋画像ＣＦＩ中のコントロールポイントを検出するために採用されている。指紋変換モジュール４１によるこれらコントロールポイントのコンピュータ処理は、刊行物であるアニル・ケー・ジェイン（Anil K. Jain）及びシャラス・パンカンティ（Sharath Pankanti）著，「フィンガープリント・マッチング・アンド・クラシフィケーションズ（Fingerprint Matching and Classifications）」，Ａ・ボビック（A. Bovik）編，「ハンドブック・オブ・イメージ・プロセシング（Handbook of Image Processing）所収，アカデミック・プレス（Academic Press），２０００年，８２１〜８３５ページに従って達成され、この非特許文献を参照により引用し、その記載内容全体は本明細書に組み入れられる。

フローチャート２０の段階Ｓ２６において、ユーザ指紋画像及び（又は）コントロール指紋画像の検出されたコントロールポイントを画像内で従来通り移動させてユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせる。実際問題として、画像中のコントロールポイントを移動させるために用いられる技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。例示の一実施形態では、指紋認証モジュール４１は、指紋重ね合わせ法を表す図７に示すようなフローチャート６０を実行する。

フローチャート６０の段階Ｓ６２において、ユーザ指紋画像及びコントロール指紋画像を、回転、並進及び（又は）スケール変更に基づく位置合わせを含む共通の座標系に位置合わせする。実際問題として、画像を位置合わせするために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。例示の一実施形態では、図６に示すような指紋認証モジュール４１は、刊行物であるアニル・ケー・ジェイン（Anil K. Jain），エル・ホン（L. Hong），シャラス・パンカンティ（Sharath Pankanti）及びアール・ボレ（R. Bolle）著，「オンライン・アイデンティティ−オーセンティケーション・システム・ユージング・フィンガープリント（On-Line Identity-Authentication System Using Fingerprints）」，プロシーディングス・オブ・ＩＥＥＥ（PROCEEDINGS OF IEEE）（スペシャル・イシュー・オブ・バイオメトリクス（Special Issue of Biometrics）），第８５巻，１９９７年９月，１３６５〜１３８８ページに従ってユーザ指紋画像ＵＦＩ及びコントロール指紋画像ＣＦＩを位置合わせするために採用され、この非特許文献を参照により引用し、その記載内容全体は本明細書に組み入れられる。

フローチャート６０の段階Ｓ６４において、検出されたコントロールポイントをユーザ指紋画像及び（又は）コントロール指紋画像内で移動させてユーザ指紋画像の隆線をコントロール指紋画像の隆線上に重ね合わせ又はその逆の関係が成り立つようにする。実際問題として、コントロールポイントを画像内で移動させてユーザ指紋画像の隆線をコントロール指紋画像の隆線上に重ね合わせ又はその逆の関係が成り立つようにするために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。

例示の一実施形態では、図６に示すような指紋認証モジュール４１は、ユーザ指紋画像の隆線とコントロール指紋画像の隆線の重ね合わせ又はその逆の関係が成り立つのを容易にするように設計された既定の公差パラメータ及び（又は）フィルタリングパラメータ内でコントロールポイントをユーザ指紋画像ＵＦＩ及び（又は）コントロール指紋画像ＣＦＩ内で移動させる。既定の公差パラメータ及びフィルタリングパラメータがどのようなものであれ、これらは、本発明を商業的にどのように実施するかに基づいて設計されており、したがって、限定されない。

フローチャート６０の段階Ｓ６６において、重ね合わせ距離をコンピュータ処理する。重ね合わせ距離をコンピュータ処理するために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。例示の一実施形態では、図６に示すような指紋認証モジュール４１は、ユーザ指紋画像ＵＦＩの隆線をコントロール指紋画像ＣＦＩの隆線上に重ね合わせ又はこの逆の関係が成り立つようにするのに必要なユーザ指紋画像ＵＦＩ及び（又は）コントロール指紋画像ＣＦＩ内でのコントロールポイントの移動回数の計数により重ね合わせ距離をコンピュータ処理するために採用されている。

フローチャート６０は、段階Ｓ６６の後に終了し、このフローチャートは、各コントロール指紋画像をフローチャート６０に従って変換するために繰り返される。フローチャート２０の段階Ｓ２８は、必要な重ね合わせ済みコントロール指紋画像の全て（例えば、図６に示すような３つの変換済みコントロール指紋画像）を得る際に実行される。

再び図２を参照すると、最も短い重ね合わせ距離をもつコントロール指紋画像を段階Ｓ２８中、コントロール指紋画像として認証する。最も短い重ね合わせ距離をもつコントロール指紋画像を決定するために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。例示の一実施形態では、指紋認証モジュール４１は、指紋選択方法を表す図８に示すようなフローチャート７０を実行する。

フローチャート７０の段階Ｓ７２において、重ね合わせ距離をコントロールポイント移動回数により従来通りソートする。実際問題として、重ね合わせ距離をコントロールポイント移動回数により従来通りソートするために採用される技術の形式は、本発明を商業的にどのように実施するかで決まり、したがって、限定されない。かかるソートは、静的又は動的フィルタ（これには限定されない）内で達成できる。

フローチャート７０の段階Ｓ７４において、数の最も小さなコントロールポイント移動ステップをもつ重ね合わせ距離をソートした群から最も短い重ね合わせ距離として選択する。フローチャート７０は、段階Ｓ７４の完了時に終了する。

再び図２を参照すると、フローチャート２０は、段階Ｓ２８の完了時に終了し、このフローチャートは、新たなユーザを認証することが必要なときに再実行される。

フローチャート１０（図１）、フローチャート２０（図２）、フローチャート６０（図７）及びフローチャート７０（図８）の実行を本明細書においては種々の段階の順次実施方式で説明したが、実際問題として、かかる段階の実行順序は、限定されない。

当業者であれば理解されるように、実際問題として、モジュール４０（図３）及びモジュール４１（図６）の構造的具体化は、本発明を具体化する装置又はシステムの特定の具体化に応じて様々であろう。かくして、モジュール４０，４１を構造的に具体化するための種々の実際のハードウェアプラットホーム及びソフトウェア環境は、限定されない。

例示の一実施形態では、図９に示すような本発明の指紋識別モジュール（“ＦＩＭ”）８０は、モジュール４０〜４２の処理ハードウェアを部分的に又は全体的に含む任意型式の従来型プロセッサ（“μＰ”）８１（例えば、ディジタル信号プロセッサ）を採用している。指紋識別モジュール８０は、フローチャート１０（図１）を含む指紋識別ルーチン（“ＦＥＲ”）８３にプログラムされた（従来通り又は別の仕方で）コンピュータ命令をストアし、フローチャート２０（図２）、フローチャート６０（図７）及びフローチャート７０（図８）を含む指紋識別ルーチン（“ＦＡＲ”）８４に（従来通り又は違った仕方で）プログラムされ、コンピュータ命令をストアする任意形式の従来型コンピュータ読取り可能媒体８２（例えば、ハードドライブ等）を更に採用している。したがって、プロセッサ８１は、ルーチン８３，８４のコンピュータ命令のプログラム実行を制御し、ローカル又はネットワーク方式で圧力センサ３０、ディスクドライバ３２及びデータベース５０とインターフェイスを取るよう従来型オペレーティングシステムを実行するために動作可能である。

本明細書に開示した本発明の実施形態は、好ましい実施形態であると現時点において考えられるが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更及び改造を行うことができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載されており、均等例の意味及び範囲に属する全ての変更は、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明の指紋登録方法の一実施形態を表すフローチャートである。本発明の指紋認証方法の一実施形態を表すフローチャートである。図１に示す指紋登録方法を実行する本発明の指紋登録システムの一実施形態を示す図である本発明の圧力センサの一実施形態からの第１の例示のパルス応答を示す図である本発明の圧力センサの第２の実施形態からの第２の例示のパルス応答を示す図である図２に示す指紋認証方法を実行する本発明の指紋認証システムの一実施形態を示す図である本発明の指紋重ね合わせ方法の一実施形態を表すフローチャートである。図７に示す指紋重ね合わせ方法の一実施形態を表すフローチャートである。図１及び図２にそれぞれ示す指紋登録方法及び指紋認証方法を実行する本発明の指紋認証システムの一実施形態を示す図である。

Claims

複数個のコントロール指紋画像に基づくユーザ指紋画像の指紋認証方法であって、
前記ユーザ指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイント及び各コントロール指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイントを検出するステップと、
前記ユーザ指紋画像及び前記コントロール指紋画像のうちの１つ又は２つ以上のうちの少なくとも１つの中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数として前記ユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせるステップと、
最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証するステップとを有する、指紋認証方法。
前記ユーザ指紋画像を前記圧力マップから導き出すステップを更に有し、前記ユーザ指紋画像は、黒色と白色の指紋画像である、請求項１記載の指紋認証方法。
前記ユーザ指紋画像を前記圧力マップから導き出すステップを更に有し、前記ユーザ指紋画像は、グレースケールの指紋画像である、請求項１記載の指紋認証方法。
前記コントロールポイントの移動の関数として前記ユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせる前記ステップは、
前記ユーザ指紋画像及び第１のコントロール指紋画像のうちの少なくとも一方の中の前記検出されたコントロールポイントを移動させて前記ユーザ指紋画像の第１の組をなす隆線と前記第１のコントロール指紋画像の第２の組をなす隆線を重ね合わせるステップを含む、請求項１記載の指紋認証方法。
前記最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証する前記ステップは、コントロールポイント移動回数に基づいて１群の重ね合わせ距離をソートするステップと、
数の最も小さなコントロールポイント移動回数をもつ重ね合わせ距離を最も短い重ね合わせ距離として選択するステップとを含む、請求項４記載の指紋認証方法。
複数個のコントロール指紋画像に基づくユーザ指紋画像の指紋認証システムであって、
前記ユーザ指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイント及び各コントロール指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイントを検出する手段と、
前記ユーザ指紋画像及び前記コントロール指紋画像のうちの１つ又は２つ以上のうちの少なくとも１つの中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数として前記ユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせる手段と、
最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証する手段とを有する、指紋認証システム。
前記ユーザ指紋画像を前記圧力マップから導き出す手段を更に有し、前記ユーザ指紋画像は、黒色と白色の指紋画像である、請求項６記載の指紋認証システム。
前記ユーザ指紋画像を前記圧力マップから導き出す手段を更に有し、前記ユーザ指紋画像は、グレースケールの指紋画像である、請求項６記載の指紋認証システム。
指紋認証システムであって、
複数個のコントロール指紋画像をストアするよう動作できるデータベースと、
前記複数個のコントロール指紋画像を前記データベースから検索して取り出し、それにより前記コントロール指紋画像のうちの１つをユーザ指紋画像で認証するよう動作できる指紋モジュールとを有し、
前記指紋認証モジュールは、前記ユーザ指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイント及び各コントロール指紋画像中の少なくとも１つのコントロールポイントを検出するよう更に動作でき、
前記指紋認証モジュールは、前記ユーザ指紋画像及び前記コントロール指紋画像のうちの１つ又は２つ以上のうちの少なくとも１つの中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数として前記ユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせるよう更に動作でき、
前記指紋認証モジュールは、最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証するよう更に動作できる、指紋認証システム。
前記指紋認証モジュールは、前記ユーザ指紋画像を前記圧力マップから導き出すよう更に動作でき、前記ユーザ指紋画像は、黒色と白色の指紋画像である、請求項９記載の指紋認証システム。
前記指紋認証モジュールは、前記ユーザ指紋画像を前記圧力マップから導き出すよう更に動作でき、前記ユーザ指紋画像は、グレースケールの指紋画像である、請求項９記載の指紋認証システム。
前記ユーザ指紋画像及び前記コントロール指紋画像のうちの１つ又は２つ以上のうちの少なくとも１つの中の１つ又は２つ以上のコントロールポイントの移動の関数として前記ユーザ指紋画像と各コントロール指紋画像を重ね合わせている間、前記指紋認証モジュールは、前記ユーザ指紋画像及び第１のコントロール指紋画像のうちの少なくとも一方の中の前記検出されたコントロールポイントを移動させて前記ユーザ指紋画像の第１の組をなす隆線と前記第１のコントロール指紋画像の第２の組をなす隆線を重ね合わせるよう更に動作できる、請求項９記載の指紋認証システム。
前記最も短い重ね合わせ距離をもつ第１のコントロール指紋画像を識別された指紋画像として認証している間、前記指紋認証モジュールは、コントロールポイント移動回数に基づいて１群の重ね合わせ距離をソートし、そして、数の最も小さなコントロールポイント移動回数をもつ重ね合わせ距離を最も短い重ね合わせ距離として選択するよう更に動作できる、請求項９記載の指紋認証システム。