生物体特征输入设备和生物体特征输入方法

摘要

本发明涉及生物体特征输入设备和生物体特征输入方法。为获得高认证准确度的生物体特征信息。生物体特征输入设备包括成像设备和手指引导器，该手指引导器用于引导手指至手指的图像能够被拾取的位置。手指引导器配置有手指抵接部，该手指抵接部支撑放置在手指引导器上的手指的尖端侧，以及手指保持设备，当手指被放置在手指抵接部上时该手指保持设备将手指抵接部的位置向手指所指向的方向移位。手指引导器被设置有引导器位置检测部，该引导器位置检测部检测手指抵接部的位置。当手指抵接部被检测到位于预先设置的位置时，成像设备拾取手指的图像。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求在2008年6月12日提交的日本专利申请No.2008-154518的优先权利益，其内容通过引用被整体合并于此。

技术领域

本发明涉及生物体特征认证技术，该技术基于通过拾取手指的图像而获得的生物体特征来执行个人认证。

背景技术

通过使用手指的拾取的图像而对个人进行认证的生物体特征认证技术被已知作为核对诸如指纹和血管图形的皮肤最外层的图形与预先注册的信息的方法。例如，诸如在银行的自动柜员机(ATM)的设备采用通过使用指纹或手指血管图形来执行个人认证的技术。

同时，公开了利用指纹作为生物体特征的方法作为非接触型生物体特征成像设备的现有技术(专利文献1：日本未审查专利公开2003-85538)。

然而，利用前述的现有技术，例如，当拾取手指的图像时，因为使用者的指尖被用力地压在手指引导器上，因此在指纹中产生了扭曲。在该情形中，扭曲的指纹的图像将被拾取，从而降低了认证准确度。此外，与在指纹中的扭曲一样，在手指血管的形状方面产生了变形，从而在使用血管图形的认证中也降低了认证准确度。

发明内容

本发明的示例性目的是提供生物体特征输入设备和生物体特征输入方法，使得可以通过有效地抑制当拾取手指的图像时在手指中产生的扭曲而拾取高认证准确度的手指图像。

为了获得前述的示例性目的，根据本发明的示例性方面的生物体特征输入设备包括用于拾取手指的图像的成像设备和手指引导器，该手指引导器用于引导手指至手指的图像能够被拾取的位置，其中：手指引导器配置有手指抵接部，手指抵接部支撑放置在手指引导器上的手指的尖端侧，以及手指保持设备，手指保持设备支撑手指抵接部并当手指被放置在手指抵接部上时将手指抵接部的位置向手指所指向的方向移位；手指引导器被设置有引导器位置检测部，其检测手指抵接部的位置；以及当抵接部被检测位于预先设置的位置时，成像设备拾取手指的图像。

此外，根据本发明的另一示例性方面的生物体特征输入方法是通过使用如下所述的生物体特征输入设备拾取手指的图像的生物体特征输入方法，所述生物体特征输入设备包括用于拾取手指的图像的成像设备和用于将手指引导至将被放置的位置的手指引导器。该方法包括：吸收当手指被放置在手指引导器上时施加到手指引导器的压力；在吸收压力之后检测手指引导器的位置；以及当手指引导器位于被设置用于拾取手指的图像的区域中时，拾取手指的图像。

附图说明

图1是示出根据本发明的生物体特征输入设备的示例性实施例的示意方块图；

图2A和2B示出在图1中公开的生物体特征输入设备的手指引导器的示图，其中图2A是从上面看的在系统主单元上被引导的手指的说明性示图，而图2B是从系统主单元的左侧看的图2A的状态的说明性示图；

图3A和图3B示出在图1中公开的生物体特征输入设备，其中图3A是示出放置的手指被引导至成像部10的成像区域的情形，而图3B是示出手指引导器被放置的手指推到不适于拾取图像的位置的情形；

图4是示出在图1中公开的生物体特征输入设备的内部结构的示意方块图；

图5是示出在图1中公开的生物体特征输入设备的全部操作的流程图。

具体实施方式

(示例性实施例)

接下来，将通过参考附图具体地描述本发明的示例性实施例。

根据示例性实施例的生物体特征输入设备是下述系统，即，该系统用于基于诸如手指13的指纹、手指血管图形等的生物体特征的图像而执行个人认证。

如在图1中所示，生物体特征输入设备(在下文中被称为“认证系统”)1被构造成包括：壳体型系统主单元10，其顶面被开口；手指引导器101，用于支撑作为成像目标的手指13，手指引导器101设置在系统主单元10的开口侧的内侧侧面上；和成像部20，拾取放置于手指引导器101上的手指的腹面的图像，成像部20设置在系统主单元10的内部的底面上。

此外，在系统主单元10的外部，认证系统1包括：图像处理设备25，其对从AD转换设备24传输的图像数据执行图像处理；核对设备26，其执行拾取的图像与预先注册的图像(注册图像)的核对；注册数据存储设备27，其存储注册图像；和输出部28，其输出并显示核对的结果(认证判断结果)。

关于放置在本实施例的手指引导器101上的手指13的方向，其中手指13的指纹所在的侧被表示为腹面，而腹面的相反侧被表示为背面。

此外，关于系统主单元10的方向，从手指13的腹面侧向成像部20的方向被表示为下方向，而相反方向(即从成像部20向手指13)被表示为上方向。此外，如在图1中所示，放置在手指引导器101中的手指13的指尖侧被表示为前方向，而手指13的指根侧被表示为后方向。在手指13的腹面和背面之间的面被表示为侧面，并且在手指13的两侧(左侧和右侧)上都存在侧面。

图1是系统主单元10的从其左侧看的示意方块图。

此外，认证系统1包括位置检测器支撑设备106，用于支撑稍后将描述的位置检测设备105B和105C，检测器支撑设备106设置在手指引导器101的下侧，以平行于手指引导器101，同时在检测器支撑设备106和手指引导器101之间设置有特定的距离。

特定距离被定义为下述距离，即，利用该距离，位置检测设备105B和105C能够检测到稍后将描述的位置检测目标部104的位置。

此外，系统主单元10包括：用于照射手指13的指纹光源31，其设置在系统主单元10内部的前侧；和用于照射手指13的血管光源32，其分别设置在系统主单元10内部的左侧和右侧。

指纹光源31被期望是LED等，其具有近红外线的大约850-960nm的波长特性，用于消除干扰光等的影响。

考虑增强通过血管中的血色素的吸收产生的成像画面中的对比度的效果、对于干扰光的抵抗性等，血管光源32被期望是LED等，其具有近红外线的大约850-960nm的波长特性。

此外，还能够采用下述结构，即其中，红外线透射滤波器被直接放置在光源上以透射波长并且消除其它波长的干扰光。

手指引导器101是从系统主单元10内部的前侧面向后侧突出的构件。如在图2A中所示，手指引导器101配置有其处放置手指13的指尖作为成像目标的手指接触部(对应于手指抵接部)102和用于支撑手指接触部102的压力吸收设备103。

手指接触部102具有适合指尖的形状的凹进形状。这使得能够以手指13的腹面面朝成像部20的方式引导放置在手指接触部102上的手指13。

压力吸收设备103配置有弹簧，并且例如，当手指13被放置在手指接触部102上时，它将手指接触部102的位置向前侧移位。由此，来自放置在手指接触部102上的手指13的压力被吸收。

这使得能够减轻当手指13被放置在手指接触部102上时在手指13的成像区域中产生的扭曲。

压力吸收设备103具有立方体形状，并且它在其后侧面被连接到手指接触部102，并且在其相反侧(前侧)侧面连接到系统主单元10的前内侧面。压力吸收设备103具有沿着认证系统1的前后方向收缩的结构。这里假设，在这里，压力吸收设备103由具有弹性的弹簧结构的材料配置。

压力吸收设备103可以用弹性缓冲垫(cushion)或海绵材料代替弹簧结构来配置，只要它具有能够释放或吸收来自手指13的压力的结构。

由此，其上放置手指13的手指接触部102的位置被来自手指13的压力朝向图2A的箭头方向(前方向)移位。

如在图2B中所示，在压力吸收设备103的下侧面，设置有位置检测目标部104，其是用于检测手指接触部102的位置的移位(移动)的检测目标。

位置检测目标部104也可以被设置在手指接触部102(手指抵接部)的下侧。由此，位置检测设备105B和105C能够直接检测手指接触部102的位置。在那种情形中，位置检测目标部104对应于手指抵接部。

例如，位置检测目标部104配置有诸如磁性墨水或铁屑的磁性物质。

用于检测位置检测目标部104的移动位置的位置检测设备105B和105C被设置在位置检测器支撑设备106的上侧面。在该情形中，如在图2B中所示，位置检测设备105B被放置沿着位置检测器支撑设备106的长度方向的后侧，而位置检测设备105C被放置在前侧。此外，由位置检测设备105B和105C检测到的关于位置检测目标部104的位置的信号被输出到成像部20的成像控制设备21。

位置检测设备105B和105C(对应于引导器位置检测部)是用于检测位置检测目标部(待检测部)104的位置的传感器，其检测位置检测目标部104的移动位置(移位位置检测功能)。

当在图2B中的区域X中检测位置检测目标部104时，位置检测设备105B发送信号，通知成像控制设备21位置检测目标部104被检测到(位置检测通知功能)。

在检测到位置检测目标部104之后，位置检测通知功能可以以特定间隔被连续地执行。由此，成像控制设备21能够检测手指是否被引导至适于拾取图像的地点(成像区域)，并且也能够检测用于拾取图像的时序。

此外，位置检测设备105B可以被设置成当检测到位置检测目标部104已经进入区域X时，利用预先设置的位置检测计时器进行计时，并且当位置检测目标部104被检测到预置长度的时间或更长的时间时，向成像控制设备21发送信号，指示能够拾取手指的图像。

如在图2B中所示，当在设置于区域X的前侧的区域Y内检测到位置检测目标部104时，位置检测设备105C向成像控制设备21发送消息，指示位置检测目标部104已经进入区域Y中(不正确状态通知功能)。

由此，关于压力吸收设备101的前后方向的位置信息被通知给成像控制设备21。因此，成像控制设备21能够检测手指引导器101被作为拾取图像的目标的手指13推入多远。

位置检测设备105B和105C可以仅需要处于下述结构，即能够检测位置检测目标部104的当前位置或检测位置检测目标部104的位置被移动了多少。

现在，描述其中手指引导器101的位置检测目标部104的位置被手指的压力移位的情形。

如在图3A中所示，因为手指13的压力使压力吸收设备103收缩，因此在区域X中检测到位置检测目标部104。这里，位置检测设备105B通知成像控制设备21在区域X中检测到位置检测目标部104。

在这时，成像控制设备21启动成像控制设备21的位置检测计时器。当在直到由位置检测计时器测量的时间达到预置时间的时段期间，在区域X中检测到位置检测目标部104时，成像控制设备21拾取手指13的图像。

如在图3A中所示，这时在手指13中的指纹区域与成像设备22的成像区域匹配。因此，认为手指13在前后位置方面被引导至最适于拾取图像的位置。

在这时，手指13的压力被压力吸收设备103吸收，从而在手指13的指纹区域中没有生成指纹扭曲，该扭曲否则可能通过与手指接触部102的接触而产生。因此，成像部10能够以高认证准确度拾取指纹和手指血管图形的图像。

由此，成像设备20的成像控制设备21能够检测作为成像目标的手指13的成像区域被引导至适于拾取图像的位置，并且能够在适于拾取图像的手指位置和时序拾取图像。

此外，这使得在本示例性实施例中能够在沿着前后方向(指尖-指根方向)的位置(前后位置)中限定指纹的成像范围。因此，成像设备20能够以高准确度拾取手指图像，这适合于对执行图像认证进行判断。

同时，图3B示出了其中在区域Y中由位置检测设备105C检测到位置检测目标部104的情形。

这里，位置检测设备105C在区域Y中检测到位置检测目标部104，并且同时，向成像控制设备21发送信息，指示手指引导器101被过度地推动。

在该情形中，因为被用力地压到手指引导器101，因此手指13的与手指接触部102接触的部分具有变形。因此，手指的认证准确度被降低。此外，如在图3B中所示，它从成像设备22的成像区域向前侧移出。

在该情形中，成像控制设备21可以在输出部28上显示指示，诸如“轻轻地触摸引导器”。这使得能够给使用者指令，不要太用力地推入手指引导器101。

现在，描述下述情形，即位置检测目标部104是为磁性物质的铁片，并且位置检测设备105B和105C被设置为用于检测磁性物质的MR传感器。

具体地，位置检测设备105B和105C被串联连接作为相同特性的磁阻元件(被称为“MR元件”)。此外，输出端子被提供给位置检测设备(MR元件)105B和位置检测设备(MR元件)105C之间的连接，并且在输出端子生成的电压(输出电压)被通知给成像控制设备21。输出端子被设置在位置检测器支撑设备106的顶面。

此外，电压V被施加给串联连接的MR元件105B和105C的两端。而且，磁体被设置在位置检测器支撑设备106内，用于对MR元件105B和105C施加一致的磁场。

如在图3A中所示，当位置检测目标部(铁片)104更靠近MR元件105B时，对位置检测设备105B施加大于施加给位置检测设备105C的磁场的磁场。因此，位置检测设备105B的阻抗值增加，从而输出电压变得更高。

在本示例性实施例中，当位置检测设备(MR元件)105B的输出电压大于预先设置值并且该值保持特定长度的时间时，成像控制设备21拾取被引导的手指13的图像。

此外，如在图3B中所示，当位置检测目标部(铁片)104处于更加靠近MR元件105C的状态中时，位置检测设备105C的输出电压变得高于预先设置的值。因此，成像控制设备21执行用于在输出部28上输出诸如“轻轻地触摸引导器”的指示器的处理。

成像部10是用于拾取手指13的图像的相机设备。如在图4中所示，成像部10配置有：成像控制设备21，用于控制成像部10的手指成像处理；成像设备22，其包括成像元件；成像透镜23，用于拾取图像；和AD转换设备24，其将拾取的图像信息转换成数字信息，并且输出转换后的信息。

此外，如上所述，在系统主单元10的外侧，本示例性实施例的生物体特征输入设备1包括：图像处理设备25；核对设备26；注册数据存储设备27；和输出部28。

成像设备22配置有诸如CCD或CMOS的图像传感器。成像透镜23将包括手指13的指纹区域的成像目标区域反映在成像设备22上。AD转换设备24将通过成像设备22反映和拾取的手指13的图像转换成数字信息的图像数据x，并且将其发送给图像处理设备25(图像转换/传输功能)。

AD转换设备24包括用于加载图像的存储器和用于根据预先设置的程序执行图像转换/传输功能的处理器。

图像处理设备25具有预先设置的存储器。图像处理设备25将图像数据x加载到存储器中，并且执行用于通过根据预先设置的程序从图像数据x中提取诸如指纹或血管图形的图像特征生成图像特征提取数据y的处理(提取数据生成功能)。此外，对于拾取的生物体特征，图像处理设备25使用手指血管、指纹、或包括多个手指血管和指纹的生物体特征作为图像数据x，并且从图像数据x生成图像特征提取数据y。

图像处理设备25被构造成具有用于执行提取数据生成功能的处理器。

此外，核对设备26将预先注册到注册数据存储设备27的注册图像数据与通过图像处理设备25生成的图像特征提取数据y相互核对(图像核对功能)，并且基于核对结果进行关于个人认证的判断(个人认证判断功能)。

而且，核对设备26执行用于将个人认证判断功能的执行结果输出给输出部28(认证结果输出功能)的处理。

核对设备26被构造成具有通过预先设置的程序执行图像核对功能和个人认证判断功能的处理器。

(关于示例性实施例的操作的说明)

接下来，将描述根据示例性实施例的认证系统1的操作。

首先，使用者的手指13被放置在手指引导器101上，并且是手指引导器101的与手指13的接触部分的手指抵接部102的位置被移位。然后，手指抵接部102的位置被检测到。当指示手指抵接部的位置的位置检测目标部104被检测到在预先设置的区域中时，手指13的图像被拾取。

在下文，将通过参考图5的流程图提供详细的说明。

首先，使用者的手指13被放置在手指引导器101上(步骤S101)。这里，放置在手指接触部102上的手指13的腹面被引导至朝向成像设备22的方向。

由于来自手指13的压力，压力吸收设备103变得收缩，并且手指接触部102的位置和位置检测目标部104的位置被向前方向移位(步骤S102)。

然后，位置检测目标部104的位置被位置检测设备105B检测到(步骤S103)。位置检测设备105B和105C以特定的时间间隔不断地执行位置检测目标部104的检测。

当位置检测目标部104的位置更靠近位置检测设备105B时或当位置检测目标部104被检测到处于区域X(图2B)中时，位置检测设备105向成像控制设备21发送信息，指示位置检测目标部104被检测到(步骤S104)。

此时，成像控制设备21启动位置检测计时器。当位置检测目标部104在区域X(图2B)中被检测到预先设置的时间长度(特定时间)或更长(步骤S105)时，成像控制设备21拾取手指13的图像(步骤S106)。

具体地，在其中设置包括位置检测设备105B和105C的MR传感器的情形中，当位置检测设备105B和位置检测目标部104之间的距离小于位置检测设备105C和位置检测目标部104之间的距离时，来自位置检测设备105B的输出电压被通知给成像控制设备21。

然后，当通知的电压量大于预先设置值并且该值被保持特定长度的时间时，成像控制设备21拾取被引导的手指13的图像。

在该情形中，用于测量位置检测目标部104被检测到处于区域X(图2B)内所经过的时间的位置检测计时器被预先设置在成像控制设备21中。

此外，位置检测设备105B可以被设置成当位置检测目标部104被检测到处于区域X(图2B)内预先设置的时间或更长时，向成像控制设备21发送信号，指示能够拾取被引导的手指13的图像。

当位置检测目标部104被检测到处于区域Y内时，位置检测设备105C向成像控制设备21发送信号，指示位置检测目标部104被检测到处于区域Y中。此时，成像控制设备21向输出部28输出诸如“轻轻地触摸引导器”的警告。之后，位置检测设备105B和105C继续以特定的时间间隔检测位置检测目标部104。

成像控制设备21可以被设置成根据在拾取图像之前由使用者输入的内容确定拾取指纹的图像、手指血管的图像、还是两者的图像。

接着，AD转换设备24将拾取的手指图像传输给图像处理部25作为图像数据x。图像处理设备25基于传输的图像数据提取手指图像的图像特征，并且将其传输给核对设备26作为特征图像数据y(步骤S107)。

核对设备26执行预先注册到注册数据存储设备27的指纹和血管图形与图像特征数据y的核对(图像核对步骤)。同时，核对设备26基于核对结果进行关于认证的判断，并且将结果输出到输出部28(步骤S 108)。

已经通过参考位置检测目标部104是作为磁性物质的铁片的情形描述了示例性实施例，并且位置检测设备105B和105C是用于检测磁性的MR传感器。然而，检测位置检测目标部104的移动位置的方式不仅限于MR传感器的使用。

如上所述，利用本发明，能够抑制由于手指引导器和放置在手指引导器上的手指之间的接触导致的指纹扭曲，从而能够通过抑制扭曲的影响而拾取手指的图像。这使得能够改善通过使用手指图像而执行的个人认证的准确度。

虽然已经参考本发明的示例性实施例对本发明进行了具体地说明和描述，但是本发明不被限制到这些实施例。本领域技术人员将会理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形成和内容上的各种改变。

本发明被构造为包括：手指引导器，用于引导手指；用于检测手指引导器的抵接部的移动的设备；和成像设备，其基于手指抵接部的检测到的位置拾取图像。因此，作为根据本发明的示例性优点，能够提供生物体特征输入设备和生物体特征输入方法，使得能够通过有效地减轻在引导的手指中产生的扭曲而拾取高认证准确度的手指的图像。

工业适用性

本发明能够被应用到通过使用手指而执行的与个人计算机等的使用相关的个人认证，以及应用到通过使用手指而执行的与进入/离开特定房间的控制有关的个人认证。