JP4823681B2

JP4823681B2 - 個人識別装置

Info

Publication number: JP4823681B2
Application number: JP2005375795A
Authority: JP
Inventors: 暢彦安藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: JP2007179216A

Description

この発明は、取得する指紋情報を照合することにより個人を識別する個人識別装置に関するものである。

従来の個人識別装置は、指紋を有する被検体を指紋の表面が非接触状態で保持しうる被検体保持部と、被検体保持部に指紋の表面が非接触状態で保持される被検体に被検体を透過しうる光を照射する光源と、被検体の指紋を通過する光源からの光を撮像して指紋に対応する指紋画像を得る撮像手段と、この撮像手段から出力された指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する信号処理部と、を備える。このように構成される個人識別装置では、指紋を有する被検体の面の反対側に設けられた光源から射出される光が被検体内部を通過するときに指紋の凹凸によって生じる透過率の差を撮像手段で画像化する。（例えば、特許文献１参照）。

しかし、光源の光強度が一定であるとシェーディングを補正することが困難であるので、撮像手段内の第１の領域と第１の領域と異なる第２の領域との露光条件が変わるように撮像手段に入射する照射光量に基づいて光源の光照射条件を制御してシューディング補正を行っている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−８５５３８号公報特開２００３−２３３８０６号公報

しかし、撮像手段に入射する照射光量に基づいて光源の光照射条件を制御しても、指先の爪側から照射され、指先を透過する光を指紋画像として取り込むときには、指先の太さにより画質が変動し、この指紋画像を用いて照合を行うと識別性能が悪くなるという問題がある。

この発明の目的は、太さや幅など被検体としての指先の特性にばらつきがあっても識別性能が一定に維持される個人識別装置を提供することである。

この発明に係わる個人識別装置は、光源から出射され、指先の爪側から入射し、指先の指紋を透過してから出射する透過光を一定のダイナミックレンジの撮像手段により上記指紋に対応する指紋画像として取得し、上記指紋画像から得られる指紋情報に基づいて個人を識別する個人識別装置において、上記光源の光量を調整する光量調整手段と、上記光源から出射する光と直交し、上記指先に入射する光を出射する第２の光源と、上記第２の光源からの上記指先を透過して出射する光を指横画像として撮像する第２の撮像手段と、上記指先の指厚毎に指紋画像のコントラストが所定の値以上になる上記光源の目標光量が予め格納されている指厚−光量テーブルと、上記指横画像から上記指先の指厚を検出し、該指厚に対応する目標光量を上記指厚−光量テーブルから読み出し、該目標光量を上記光量調整手段に送信する指厚検出手段と、を備える。

この発明に係わる個人識別装置の効果は、撮像手段により撮像された指紋画像のコントラストがコントラスト閾値未満であることは指先に照射する光量が少ないためであると判断し、光源の光量を増加してコントラストを大きくするので、指先の厚みが厚くなって指紋を透過する光量が減少してコントラストが小さくなっても光源の光量を増加することによりコントラストを所定の値以上にすることができ、指紋の凹凸に対応する明暗を区分けすることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる個人識別装置の構成図である。
この発明の実施の形態１に係わる個人識別装置１は、図１に示すように、被検体である指先２の爪３側から光４を照射し、指先２の反対の面にまで指先２を透過してくる光５を２次元画像として撮像する。指先２には凹凸からなる紋様の指紋６がある。そして、指先２の指紋６を光が透過することにより、指紋６の凹凸が光強度の強弱として現れ、２次元画像での明暗として得られる。この２次元画像の明暗のパターンが指紋情報となる。そして、個人が個人識別装置１に指先２をかざすと、個人識別装置１は２次元画像を取得し、予め取得して登録されている明暗のパターンと照合することにより、当該指の個人を識別する。

実施の形態１に係わる個人識別装置１は、指先２を非接触状態で保持できるように開口部１１が設けられた指先２を保持する被検体保持部１２、指先２の爪３側（指紋６の反対側）に指先２を透過しうる光４を出射する光源１３、指紋６に対向して設けられ、指先２を透過し、指紋６を通過した光源１３からの光７を撮像する撮像手段１４、撮像手段１４から出力される指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する信号処理部１５を備える。

また、個人識別装置１は、光源１３が照射する光量を調整する光量調整手段１６、撮像手段１４から出力される画像を画像処理して画像のコントラストを算出する画像コントラスト算出手段１７を備える。

光源１３としては、赤色光乃至近赤外光領域の投射光あるいは赤色光乃至近赤外光領域の光を含む投射光を出射するものが用いられる。光源１３としては、例えばレーザー、発光ダイオード、ランプ光源が用いられる。赤色光乃至近赤外光領域の光としては波長が６５０ｎｍから１４００ｎｍのものが好ましい。
なお、指先２に照射する光４は、好ましくは平行光であり、平行光を得るために光源１３においてレンズや曲面鏡を設けてもよい。また、外部からの光の影響を受けないように指先２および光源１３を遮光体によって覆ってもよい。

撮像手段１４は、結像レンズ２１、撮像素子２２、画像出力回路２３を備えている。結像レンズ２１は、指先２を透過してくる光７を撮像素子２２上に結像する。撮像素子２２は、例えば２次元固体撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサ）や撮像管である。撮像素子２２は、指先２を透過した光７に感度を有するもの、即ち、赤色光または近赤外光領域の光に感度を有するものが用いられる。
撮像手段１４は、その光軸が指先２を照射する光４の方向と略平行となるように配置される。

画像コントラスト算出手段１７は、撮像手段１４の出力から１フレーム分の画像データを取り込み、画像データに含まれるピクセル毎の輝度データから輝度に関するヒストグラフを作成し、このヒストグラフから算出される分散をコントラストとする。
そして、画像コントラスト算出手段１７は、この算出されたコントラストを予め定められたコントラストに関する閾値、コントラスト閾値と比較し、コントラストがコントラスト閾値未満のときには光量調整手段１６に光量増加指示を送信し、コントラストがコントラスト閾値以上のときには信号処理部１５に照合開始指示を送信する。
光量調整手段１６は、光量増加指示を受信したとき、例えば光源１３に流す電流を所定の値だけ増加して光源１３の光量を所定量増加する。

図２は、この発明の実施の形態１に係わる個人識別装置１で実施する指紋照合ルーチンを示すフローチャートである。
次に、この発明の実施の形態１に係わる個人識別装置１で実施する指紋照合ルーチンについて図２を参照して説明する。
この指紋照合ルーチンは、指先２が被検体保持部１２に載せられる度に起動される。
ステップＳ１０１において、光源１３から出射される光４を指先２の爪３側に、指紋６の表面に対して略垂直な方向に照射する。指先２に照射された光４は指先２の内部を伝播し指紋６側に達する。ここで、指先２を透過する光の透過率は指紋６の凸部に比べて凹部おいて高いので、指先２の指紋６を透過した光７の強度は指紋６の凸部に比べて凹部において強くなり、指紋６の凹凸パターンに応じた光強度分布となる。そして、指紋６の表面における指先２を透過した光の光強度分布を撮像手段１４の結像レンズ２１によって撮像素子２２に結像する。撮像素子２２において得られる光強度分布に応じた電気信号は画像出力回路２３に出力される。画像出力回路２３では撮像素子２２からの電気信号が入力され、指紋画像を画像電気信号として出力する。

ステップＳ１０２において、指紋画像のピクセル毎の輝度データから輝度に関する分散を算出し、この分散をコントラストとする。
ステップＳ１０３において、コントラストがコントラスト閾値以上か否かを判断し、コントラストがコントラスト閾値以上のときにはＳ１０４に進み、コントラストがコントラスト閾値未満のときにはＳ１０５に進む。
ステップＳ１０４において、指紋画像のデータを照合対象データとして登録し、予め登録されている登録データと照合して個人の識別を行い、指紋照合ルーチンを終了する。
ステップＳ１０５において、光量調整手段１６に光量増加指示を送信してステップＳ１０１に戻る。

このような個人識別装置１は、撮像手段１４により撮像された指紋画像のコントラストがコントラスト閾値未満であることは指先２に照射する光量が少ないためであると判断し、光源１３の光量を増加してコントラストを大きくするので、指先２の厚みが厚くなって指紋６を透過する光量が減少してコントラストが小さくなっても光源１３の光量を増加することによりコントラストを所定の値以上にすることができ、指紋６の凹凸に対応する明暗を区分けすることができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態３に係わる個人識別装置の構成図である。
この発明の実施の形態２に係わる個人識別装置１Ｂは、図３に示すように、実施の形態１に係わる個人識別装置１に指先２の幅を検出する指幅検出手段１８と指幅−光量テーブル２５とを追加し、画像コントラスト算出手段１７を省略したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
この実施の形態２に係わる個人識別装置１Ｂでは、指先２の厚みが指先２の幅に関連することに着目して、指先２の幅の大小に関係させて光源１３の光量を調整することにより指紋画像のコントラストを所定の値以上に制御する。
実施の形態２に係わる指幅−光量テーブル２５は、指幅毎に適する光源１３の光量が格納されている。
実施の形態２に係わる指幅検出手段１８は、撮像手段１４から出力される指紋画像データを画像処理して指紋６が認められる領域の幅を検出し、その幅を指先２の幅とする。
そして、指幅検出手段１８は、指先２の幅に基づき指幅−光量テーブル２５を検索して該当する光量を読み出して、目標の光量を光量調整手段１６に送信するとともに信号処理部１５に照合開始指示を送信する。
光量調整手段１６は、指幅検出手段１８から受信する目標の光量に光源１３の光量が一致するように光源１３に流す電流を制御する。

図４は、この発明の実施の形態２に係わる個人識別装置１Ｂで実施する指紋照合ルーチンを示すフローチャートである。
次に、この発明の実施の形態２に係わる個人識別装置１Ｂで実施する指紋照合ルーチンについて図４を参照して説明する。
この指紋照合ルーチンは、指先２が被検体保持部１２に載せられる度に起動される。なお、ステップＳ２０１、Ｓ２０４での手順は、図２のステップＳ１０１の手順と同様であるので説明は省略する。

ステップＳ２０２において、撮像手段から出力される指紋画像データを画像処理して指紋６が認められる領域の幅を検出し、その幅を指先２の幅とする。指先２の幅に基づき指幅−光量テーブル２５を検索して該当する光量を算出して、目標の光量を光量調整手段１６に送信する。
ステップＳ２０３において、光量調整手段１６は目標の光量に光源１３の光量がなるように光源１３に流す電流を制御する。
ステップＳ２０４において、ステップＳ２０１と同様にして指紋画像データを取り込む。
ステップＳ２０５において、指紋画像のデータを照合対象データとして登録し、予め登録されている登録データと照合して個人の識別を行って指紋照合ルーチンを終了する。

このような個人識別装置１Ｂは、指先２の大きさに関連する指先２の幅を検出し、指先２の幅に対応するように光源１３の光量を調整するので、指先２の厚さに適する光量で照射されて指紋画像のコントラストが所定の値以上になり、指紋６の凹凸に対応する明暗の識別精度が向上する。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係わる個人識別装置の構成図である。
この発明の実施の形態３に係わる個人識別装置１Ｃは、実施の形態１に係わる個人識別装置１に指先２の幅方向に光を照射する第２の光源３１、指先２を幅方向に透過する光を撮像する第２の撮像手段３２、第２の撮像手段３２からの指横画像から指先２の厚みを検出する指厚検出手段１９および指厚−光量テーブル２６を追加し、画像コントラスト算出手段１７を省略したことが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。

第２の光源３１は、光源１３から照射される光と直交し、指先２を透過する光を照射する。
第２の撮像手段３２は、第２の光源３１から照射され、指先２を透過して指先２から出射した直後の位置の画像として撮像する。
第２の撮像手段３２は、撮像手段１４と同様であり、結像レンズ３３、撮像素子３４、画像出力回路３５を備えている。

実施の形態３に係わる指厚−光量テーブル２６には、指先２の厚さ毎に適する光源１３の光量が格納されている。
実施の形態３に係わる指厚検出手段１９は、第２の撮像手段３２から出力される指横画像データを画像処理して指先２が認められる領域の高さを検出し、その高さを指先２の厚さとする。
そして、指厚検出手段１９は、指先２の厚さに基づき指厚−光量テーブル２６を検索して該当する光量を算出して、目標の光量を光量調整手段１６に送信するとともに信号処理部１５に照合開始指示を送信する。
光量調整手段１６は、指厚検出手段１９から受信する目標の光量に光源１３の光量が一致するように光源１３に流す電流を制御する。

図６は、この発明の実施の形態３に係わる個人識別装置１Ｃで実施する指紋照合ルーチンを示すフローチャートである。
次に、この発明の実施の形態３に係わる個人識別装置１Ｃで実施する指紋照合ルーチンについて図６を参照して説明する。
この指紋照合ルーチンは、指先２が被検体保持部１２に載せられる度に起動される。なお、ステップＳ３０３での手順は、図２のステップＳ１０１の手順と同様であるので説明は省略する。

ステップＳ３０１において、第２の撮像手段３２から出力される指横画像データを画像処理して指先２が認められる領域の高さを検出し、その高さを指先２の厚さとする。そして、指先２の厚さに基づき指厚−光量テーブル２６を検索して該当する光量を読み出して、目標の光量を光量調整手段１６に送信する。
ステップＳ３０２において、光量調整手段１６は目標の光量に光源１３の光量がなるように光源１３に流す電流を制御する。
ステップＳ３０４において、指紋画像のデータを照合対象データとして登録し、予め登録されている登録データと照合して個人の識別を行って指紋照合ルーチンを終了する。

このような個人識別装置１Ｃは、指先２の厚さを検出しそれに対応するように光源１３の光量を調整するので、指先２の厚さに適する光量で照射されて指紋画像のコントラストが所定の値以上になり、指紋の凹凸に対応する明暗の識別精度が向上する。

この発明の実施の形態１に係わる個人識別装置の構成図である。実施の形態１の個人識別装置で実施する指紋照合ルーチンのフローチャートである。この発明の実施の形態２に係わる個人識別装置の構成図である。実施の形態２の個人識別装置で実施する指紋照合ルーチンのフローチャートである。この発明の実施の形態３に係わる個人識別装置の構成図である。実施の形態３の個人識別装置で実施する指紋照合ルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１、１Ｂ、１Ｃ個人識別装置、２指先、３爪、４、５、７光、６指紋、１１開口部、１２被検体保持部、１３、３１光源、１４、３２撮像手段、１５信号処理部、１６光量調整手段、１７画像コントラスト算出手段、１８指幅検出手段、１９指厚検出手段、２１、３３結像レンズ、２２、３４撮像素子、２３、３５画像出力回路、２５指幅−光量テーブル、２６指厚−光量テーブル。

Claims

光源から出射され、指先の爪側から入射し、指先の指紋を透過してから出射する透過光を一定のダイナミックレンジの撮像手段により上記指紋に対応する指紋画像として取得し、上記指紋画像から得られる指紋情報に基づいて個人を識別する個人識別装置において、
上記光源の光量を調整する光量調整手段と、
上記光源から出射する光と直交し、上記指先に入射する光を出射する第２の光源と、
上記第２の光源からの上記指先を透過して出射する光を指横画像として撮像する第２の撮像手段と、
上記指先の指厚毎に指紋画像のコントラストが所定の値以上になる上記光源の目標光量が予め格納されている指厚−光量テーブルと、
上記指横画像から上記指先の指厚を検出し、該指厚に対応する目標光量を上記指厚−光量テーブルから読み出し、該目標光量を上記光量調整手段に送信する指厚検出手段と、
を備えることを特徴とする個人識別装置。