JP4553644B2 - Biometric authentication device - Google Patents
Biometric authentication device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4553644B2 JP4553644B2 JP2004193355A JP2004193355A JP4553644B2 JP 4553644 B2 JP4553644 B2 JP 4553644B2 JP 2004193355 A JP2004193355 A JP 2004193355A JP 2004193355 A JP2004193355 A JP 2004193355A JP 4553644 B2 JP4553644 B2 JP 4553644B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- area
- biometric information
- feature point
- input
- collation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Collating Specific Patterns (AREA)
Description
本発明は、生体情報認証装置に関し、更に詳細に述べると入力された生体情報画像から抽出した入力特徴点リストと、複数の特徴点リストを合成して作成した入力特徴点リストより大きい(広い)一つの登録特徴点リストとを適正に照合し、同一の生体情報かどうかの認証判定を行うことができる生体情報認証装置に関するものである。 The present invention relates to a biometric information authentication device, and more specifically, is larger (wider) than an input feature point list created by combining an input feature point list extracted from an input biometric information image and a plurality of feature point lists. The present invention relates to a biometric information authentication apparatus capable of appropriately collating with one registered feature point list and performing authentication determination as to whether or not they are identical biometric information.
近年、建物や部屋への出入りの際に資格認証を行う等、本人確認によるセキュリティへの重要性に関心が集まっている。本人確認の方法としては、パスワードによる認証等種々の方法があるが、その一つとして、固有の生体情報による認証を行う装置が多く利用されている。 In recent years, there has been an interest in the importance of security by identity verification, such as performing qualification authentication when entering or leaving a building or room. There are various methods such as authentication using a password as a method for identity verification. As one of the methods, an apparatus that performs authentication using unique biometric information is often used.
例えば、指紋等の生体情報認証装置をモバイル機器に搭載することを目的として、指より小さな面積の指紋センサが市場に出回っている。これらの指紋センサは省スペース・低価格であることから実装に適している反面、指より小さいが故に位置ずれが生じやすい。登録したときと照合するときの指載置位置にずれがあると、両者の指紋(紋様、特徴点)が一致せず、照合精度低下を招きやすい問題がある。 For example, a fingerprint sensor having an area smaller than a finger is on the market for the purpose of mounting a biometric information authentication device such as a fingerprint on a mobile device. These fingerprint sensors are suitable for mounting because they are space-saving and inexpensive, but they are easily displaced because they are smaller than the fingers. If there is a difference in the finger placement position at the time of registration and collation, the fingerprints (patterns and feature points) of the two do not match, and there is a problem that the collation accuracy tends to be lowered.
すなわち、指紋センサに対して指を載置する位置がずれ、照合時に登録されていない部分の指紋を含んだデータが入力されてしまうことにより本人であっても拒否されてしまうことがある。 That is, the position where the finger is placed with respect to the fingerprint sensor is shifted, and data including a fingerprint of a part that is not registered at the time of collation may be input, so that even the person himself is rejected.
指紋認証装置では通常、指紋入力部に指ガイドを設ける等して位置ずれを防ぐが、完全に防ぐことは難しい。
そこで、位置ずれに対応するために、登録時に指紋入力を複数回行ってこれらを合成しセンサの指紋読み取り領域より広い領域の指紋を登録しておき、この登録指紋とそれより狭い領域の入力指紋とで照合する手法が開示されている(特許文献1参照)。
In a fingerprint authentication device, a misalignment is usually prevented by providing a finger guide or the like in the fingerprint input unit, but it is difficult to prevent it completely.
Therefore, in order to deal with the positional deviation, fingerprints are input multiple times during registration, and these are combined to register a fingerprint in a wider area than the fingerprint reading area of the sensor, and this registered fingerprint and an input fingerprint in a narrower area are registered. Is disclosed (see Patent Document 1).
特許文献1では、照合指紋データの画像領域が登録指紋データの画像領域全てに含まれる場合に、照合指紋データの全画像領域と登録指紋データ中の照合指紋データに対応する画像領域との照合を行う。すなわち、登録指紋と入力指紋とで位置合わせを行い、登録指紋から入力指紋と対応する領域を抽出し、一致する特徴点の数に基づいて照合を行う。よって、特徴点の位置合わせをしたときに常に入力指紋全域に対応する登録指紋から判定対象となる特徴点を得ることができるため、照合時の位置ずれの問題が解決され、正当なユーザが照合で拒否される本人拒否率を低減することができる。 In patent document 1, when the image area of collation fingerprint data is contained in all the image areas of registration fingerprint data, collation with all the image areas of collation fingerprint data and the image area corresponding to the collation fingerprint data in registration fingerprint data is carried out. Do. That is, the registration fingerprint and the input fingerprint are aligned, an area corresponding to the input fingerprint is extracted from the registration fingerprint, and collation is performed based on the number of matching feature points. Therefore, when the feature points are aligned, the feature points to be determined can be obtained from the registered fingerprints corresponding to the entire input fingerprint, so that the problem of misalignment at the time of collation is solved, and legitimate users are collated. It is possible to reduce the rejection rate of the person rejected by.
しかしながら、登録指紋データ中の照合指紋データに対応する画像領域をそのまま照合に用いた場合、登録指紋に対して入力指紋の傾きが大きい場合であっても小さい場合であっても(位置合わせの程度によらず)同様の判定を行うため、登録者の入力指紋のみならず登録者のものではない入力指紋までもが極端に大きな回転や上下左右へのずらし移動による対応付け(座標変換)され照合される場合がある。
その結果、登録者本人を正しく受け入れる確率は上がるが、登録していない他人を誤って受け入れてしまう確率も上がってしまい、トータルの照合精度を劣化させる場合がある。
However, when the image area corresponding to the collation fingerprint data in the registered fingerprint data is used for the collation as it is, the inclination of the input fingerprint relative to the registration fingerprint is large or small (the degree of alignment). In order to make the same determination), not only the registrant's input fingerprint but also the registrant's input fingerprint is matched (coordinated) and collated by extremely large rotation and vertical and horizontal movement. May be.
As a result, the probability of correctly accepting the registrant increases, but the probability of erroneously accepting an unregistered person also increases, which may degrade the total verification accuracy.
また、照合指紋データの画像領域が登録指紋データの画像領域に全て含まれる場合を照合実行条件としてしまうと、登録指紋データからはみ出した領域に照合指紋データの特徴点が検出された場合に照合が実行されない。
その結果、登録していない他人を正しく拒絶する確率は上がるが、登録者本人を誤って拒絶してしまう確率までもが上がってしまい、トータルの照合精度を劣化させる場合がある。
In addition, if the matching execution condition is that the image area of the verification fingerprint data is included in the image area of the registered fingerprint data, the verification is performed when the feature points of the verification fingerprint data are detected in the area protruding from the registration fingerprint data. Not executed.
As a result, the probability of correctly rejecting another person who has not registered increases, but the probability of rejecting the registrant by mistake increases, and the total matching accuracy may be degraded.
本発明は上記課題を解消するためになされたものであって、入力特徴点データ(照合指紋データ)とそれより領域が大きい登録特徴点データ(登録指紋データ)とを照合する際に、両者を適正に比較照合し、トータルの照合精度を高めた体情報認証装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and when comparing input feature point data (verification fingerprint data) and registered feature point data (registered fingerprint data) having a larger area, both are compared. An object of the present invention is to provide a body information authenticating apparatus that appropriately compares and collates and increases the total collation accuracy.
上述の目的に鑑み、本発明の目的は、所定領域の生体情報を入力する生体情報入力手段と、生体情報入力手段の読み取り領域より広い領域の生体情報が登録される記憶手段と、登録生体情報と入力生体情報とを照合して同一性を判定する照合手段とから構成される生体情報認証装置において、照合手段は、登録生体情報の領域と入力生体情報の領域とを座標軸の回転を含む位置合わせをして重複する領域である対応領域を求める対応領域抽出手段と、位置合わせができたときの登録生体情報の領域の座標軸と入力生体情報の領域の座標軸との相対角度が大きい程対応領域との重複を減少させるように照合領域を抽出する照合領域抽出手段と、登録生体情報における照合領域部分と入力生体情報とを照合する生体情報照合手段と、を備えることを特徴とする生体情報認証装置を提供することにある。 In view of the above-described object, an object of the present invention is to provide biometric information input means for inputting biometric information in a predetermined area, storage means for registering biometric information in a wider area than the reading area of the biometric information input means, and registered biometric information. And a biometric information authenticating device configured to collate the input biometric information with each other and determine the identity, the collation means includes a position of the registered biometric information area and the input biometric information area including the rotation of the coordinate axis. Corresponding region extraction means for obtaining corresponding regions which are overlapping regions by matching, and the corresponding region increases as the relative angle between the coordinate axis of the registered biometric information region and the coordinate axis of the input biometric information region when the alignment is completed A collation area extracting means for extracting a collation area so as to reduce overlap with biometric information, and a biometric information collating means for collating the collation area portion in the registered biometric information with the input biometric information. And to provide a biometric information authentication device according to claim.
本発明によれば、以下のように照合精度が向上する。
登録生体情報と入力生体情報とを位置合わせしたときの回転角度が大きい程対応領域と照合領域との重複が減少するため、両生体情報を照合した場合に、位置合わせしたときの回転角度が大きくなりがちな他人の入力生体情報を誤って受け入れる確率を下げることができる。また、本人の生体情報の場合は前記角度が小さくなるため、本人の生体情報に対する照合精度も維持することができる。
According to the present invention, the collation accuracy is improved as follows.
The larger the rotation angle when registering the registered biometric information and the input biometric information, the smaller the overlap between the corresponding area and the collation area. Therefore, when collating both biometric information, the rotation angle when aligning is large. It is possible to reduce the probability of erroneously accepting input biometric information of other people who tend to be. Further, in the case of the person's biological information, the angle becomes small, so that the collation accuracy with respect to the person's biological information can be maintained.
また、対応領域に含まれる基準点(好ましくは対応領域の重心、又は一致特徴点の重心)を中心に前記回転角度だけ回転させることで、対応領域と照合領域との重複を適切な割合で減少させることができる。よって、本人を受け入れる確率と他人を受け入れない確率のバランスを保つことができ、全体の照合精度を向上させることができる。
更に、照合領域が登録生体情報の全体領域からはみ出さないように補正することにより、上述の効果を例外なく得ることができる。
In addition, by rotating the reference point included in the corresponding area (preferably the centroid of the corresponding area or the centroid of the matching feature point) by the rotation angle, the overlap between the corresponding area and the matching area is reduced at an appropriate rate. Can be made. Therefore, the balance between the probability of accepting the person and the probability of not accepting the other person can be maintained, and the overall matching accuracy can be improved.
Furthermore, by correcting so that the collation area does not protrude from the entire area of the registered biometric information, the above-described effects can be obtained without exception.
また、本発明は指紋以外の生体情報に適用することも可能である。例えば、血管パターン(指、手の甲、掌、網膜等)、掌紋、耳の形等は、指紋と同様に端点や分岐点を有するため、同様の認証処理が適用できる。従って、これらの生体情報を用いた認証装置においても、高精度な認証を実現することができる。 The present invention can also be applied to biological information other than fingerprints. For example, blood vessel patterns (finger, back of hand, palm, retina, etc.), palm print, ear shape, and the like have end points and branch points similar to fingerprints, and thus the same authentication process can be applied. Therefore, high-accuracy authentication can be realized even in an authentication apparatus using such biometric information.
以下では、生体情報として指紋を例に挙げ、実施例を説明する。
図1は、本発明の構成を表す図である。図1の各部に関し、概略的に説明する。
Hereinafter, an example will be described by taking a fingerprint as an example of biometric information.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the present invention. Each part of FIG. 1 will be schematically described.
操作・表示部100は、登録者のID番号等の入力、動作状態、ガイダンスの表示を行う。操作・表示部100は、タッチパネルディスプレイとスピーカで構成する。タッチパネルディスプレイの代わりにテンキーと液晶ディスプレイで構成してもよい。
The operation /
指紋入力部110は、登録者が指を載置すると指紋のデジタル画像を出力する。指紋入力部110は、指を照明するLED、指を撮像してデジタル信号に変換するCCDカメラをモジュール化した光学式の指紋センサ及びユーザに指載置位置を正しく認識させるための指ガイド部材で構成される。指紋センサには、他に静電容量式や圧力式等様々な方式のものがあるが、本発明は指紋センサの方式を限定しない。尚、指紋のデジタル画像の領域(センサ領域)の形状は、矩形とする。
The
記憶部120は、フラッシュメモリ等のメモリ装置で構成され、後述する登録特徴点リスト、登録特徴点分布領域を登録者のID番号と紐付けて格納する。
登録特徴点リストが分布する2次元空間は、前記指紋入力部110の指紋センサの2次元空間(以下、センサ領域と呼ぶ)よりも広い。
The
The two-dimensional space in which the registered feature point list is distributed is wider than the two-dimensional space of the fingerprint sensor of the fingerprint input unit 110 (hereinafter referred to as a sensor region).
図2は、登録特徴点リストを模式的に表した図である。図中の三角形は後述する特徴点を表しており、三角形の重心位置が特徴点の位置を表し、三角形の重心から最小頂角に対応する点へ向かう方向が特徴点の方向を表している。図2(a)における矩形は、センサ領域を表しており、4回の指紋入力によって得られた特徴点を対応付けている様子を示している。登録特徴点リストは、このように複数回の指紋入力によって得られた特徴点リストを合成して得ることができ、(b)は(a)から合成した特徴点リストである。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a registered feature point list. The triangle in the figure represents a feature point to be described later, the center of gravity of the triangle represents the position of the feature point, and the direction from the center of gravity of the triangle to the point corresponding to the minimum vertex angle represents the direction of the feature point. A rectangle in FIG. 2A represents a sensor region, and shows a state in which feature points obtained by four fingerprint inputs are associated with each other. The registered feature point list can be obtained by synthesizing the feature point list obtained by multiple times of fingerprint input as described above, and (b) is a feature point list synthesized from (a).
また、登録特徴点リストに関連付けて特徴点の分布する領域(以下、登録特徴点分布領域と呼ぶ)を示す情報を格納しておく。登録特徴点分布領域は多角形領域210とするのが理想であるが、処理が煩雑になるので現実的には矩形領域220で近似し、これらの対角の座標を一対格納しておく。
In addition, information indicating a region where feature points are distributed (hereinafter referred to as a registered feature point distribution region) is stored in association with the registered feature point list. Ideally, the registered feature point distribution area should be a
上記説明は、登録時と認証時に同じ指紋入力部110を用いることを前提としたものであるが、指より広いセンサ領域の指紋入力部を用いて登録を行い、指より小さいセンサ領域の指紋入力部を用いて認証を行っても本発明による効果は損なわれない。
The above description is based on the premise that the same
処理部130は、デジタル信号を入出力し、デジタル信号を処理するプログラムを記憶、実行することが可能なCPU等で構成される。
以下で述べる制御部140、特徴抽出部150、照合部160の各部は、処理部130に含まれ、前記プログラムにより実現される。
The
Each of the
特徴抽出部150は、指紋のデジタル画像を処理して特徴点を抽出する。ここで、特徴点とは、指紋の隆線の端点や隆線の分かれ目である分岐点を意味する。
図3は、指紋等の生体情報の特徴点の位置座標と方向の例を表す図である。図3の300、310、320は端点の、330は分岐点の、それぞれ、サンプルである。
The
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of position coordinates and directions of feature points of biological information such as fingerprints. In FIG. 3, 300, 310, and 320 are end points, and 330 is a branch point.
特徴点は、個々の情報として、位置(x,y)、方向に相当する偏角(以下、方向パラメータと呼ぶ)θ、信頼度Wのデータ要素を持つ。
端点300の位置(xT,yT)を図3(a)に例示し、端点300の方向パラメータθTを図3(b)に例示する。
The feature point has data elements of position (x, y), declination (hereinafter referred to as direction parameter) θ corresponding to the direction, and reliability W as individual information.
The position (x T , y T ) of the
特徴点の方向は、近傍隆線の流れる方向であり、分岐点であれば分岐先の方向、端点であれば隆線の連なる方向に近くなる。方向パラメータθは、x軸方向から時計回りに値を設定する。
特徴点の信頼度Wは、特徴点を含む近傍特徴点の各方向単位ベクトルを足し合わせて平均化した方向ベクトルの大きさに比例した値として求める。これは、特徴点と近傍特徴点との整合性の度合いを反映した値となり、特徴点を含む近傍特徴点方向が全て同じ方向となるとき最大値を取る。信頼度Wは各特徴点の方向の信頼性や存在の信頼性を表す指標であり、算出方法はこれに限るものではない。
一つの指紋画像から複数の特徴点(xi,yi,θi,Wi)が抽出され、これらは、特徴点リストとして出力される。このように、一つの特徴点リストは座標系を有しており、座標軸を持つ。この軸は、指紋入力部110の入力系で規定される。入力指紋の特徴点リストと同様、登録指紋の特徴点リストも座標軸を持つ。
The direction of the feature point is the direction in which the neighboring ridges flow. If the point is a branch point, the direction is a branch destination direction. The direction parameter θ is set clockwise from the x-axis direction.
The reliability W of the feature point is obtained as a value proportional to the magnitude of the direction vector obtained by adding the respective direction unit vectors of neighboring feature points including the feature point. This is a value reflecting the degree of consistency between the feature points and the neighboring feature points, and takes a maximum value when the neighboring feature point directions including the feature points are all in the same direction. The reliability W is an index representing the reliability of the direction of each feature point and the reliability of existence, and the calculation method is not limited to this.
A plurality of feature points (x i , y i , θ i , W i ) are extracted from one fingerprint image, and these are output as a feature point list. Thus, one feature point list has a coordinate system and has coordinate axes. This axis is defined by the input system of the
照合部160は、認証時に指紋入力部110から入力された認証対象者(認証を受けようとする者)の指紋画像を特徴抽出部150で処理した特徴点リスト(以下、入力特徴点リストと呼ぶ)と、記憶部120から読み出した登録特徴点リストとを照合して後述する類似度を算出し、これを照合閾値と比較して、登録者としての認証を与えるかどうかの判定を行う。
すなわち、類似度が照合閾値以上であれば登録者と同定して認証対象者に認証を与え、そうでなければ認証を与えない。
The
That is, if the degree of similarity is equal to or higher than the collation threshold, the user is identified as a registrant and authentication is given to the person to be authenticated, otherwise authentication is not given.
図4は、照合用登録特徴点リストの切り出しの様子を表す図である。
図4は、照合の様子を模式的に示したものであり、三角形は特徴点、矩形領域410や430は指紋センサのセンサ領域を表している。特徴点のうち、黒三角形は入力特徴点であり、これらの位置(xi,yi)、方向パラメータθi及び信頼度Wiをリスト化したものが入力特徴点リストである。白三角形は登録特徴点であり、同様にリスト化したものが登録特徴点リストである。また、登録特徴点分布領域220は、登録特徴点が分布する範囲を示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating how the registered feature point list for verification is cut out.
FIG. 4 schematically shows a state of matching, in which triangles represent feature points, and
以下、図4を参照し、照合について、本発明の特徴である照合用の特徴点の切り出し処理を中心に説明する。
照合に際しては、登録時と認証時の指の載置位置のずれ(位置ずれ)に対処するために、位置合わせという処理を行う。位置合わせは、登録特徴点リストと入力特徴点リストが最も良く一致するように行う座標変換である。図4(b)の例では、入力特徴点リスト(矩形領域410)を若干傾けるような座標変換によって位置合わせされている。
この位置合わせにより、登録特徴点リスト(登録特徴点分布領域220)の座標軸と、入力特徴点リスト(矩形領域410)の座標軸とは相対的な角度を持つ。この相対角度は、位置合わせの際に矩形領域410を回転させた角度となる。
Hereinafter, with reference to FIG. 4, the collation will be described focusing on the process of extracting feature points for collation that is a feature of the present invention.
At the time of collation, a process called alignment is performed in order to cope with a deviation (position deviation) of the finger placement position at the time of registration and authentication. The alignment is a coordinate conversion performed so that the registered feature point list and the input feature point list are best matched. In the example of FIG. 4B, the input feature point list (rectangular region 410) is aligned by coordinate transformation that slightly tilts.
By this alignment, the coordinate axis of the registered feature point list (registered feature point distribution region 220) and the coordinate axis of the input feature point list (rectangular region 410) have a relative angle. This relative angle is an angle obtained by rotating the
このように位置合わせされた後に、後述する類似度を算出するが、このときに、登録特徴点分布領域220全体を用いるのではなく、矩形領域420で示すようなセンサ領域と同じ広さの領域から登録特徴点を切り出して類似度を算出する。こうして、同じ広さに分布する特徴点同士で対等な比較を行う。切り出された特徴点のリストを照合用登録特徴点リストと呼ぶ。
本発明では、前記照合用登録特徴点リストを切り出すための領域を登録特徴点リストの座標軸に正対させる。
After the registration, the similarity described later is calculated. At this time, instead of using the entire registered feature
In the present invention, the region for cutting out the registered feature point list for matching is directly opposed to the coordinate axis of the registered feature point list.
ここで、照合の際に用いる類似度を定義しておく。類似度は、次のように特徴点の数や信頼度に基づいた正規化を施すのが一般的である。
類似度Sは、登録特徴点リスト及び入力特徴点リストの特徴点の一致実績と信頼度に基づき、例えば、下記のように算出する。
Here, the similarity used in the collation is defined. In general, the similarity is normalized based on the number of feature points and the reliability as follows.
The similarity S is calculated, for example, as follows based on the matching results and reliability of the feature points in the registered feature point list and the input feature point list.
ここで、Nは照合用登録特徴点リスト中の白三角形の数、Mは入力特徴点リスト中の黒三角形の数、Wiは照合用登録特徴点リストのi番目の特徴点の信頼度、Ciはその対応付け結果(ペアあり:1、ペアなし:0)、Wjは入力特徴点リストのj番目の特徴点の信頼度、Cjはその対応付け結果(ペアあり:1、ペアなし:0)である。
このように定義すれば、他人の指紋で一部の特徴点が偶然に一致しても類似度は不当に高くならない。
Here, N is the number of white triangles in the registered registered feature point list, M is the number of black triangles in the input feature point list, Wi is the reliability of the i-th feature point in the registered registered feature point list, and Ci. Is the association result (with pair: 1, no pair: 0), Wj is the reliability of the jth feature point in the input feature point list, and Cj is the association result (with pair: 1, without pair: 0) It is.
If defined in this way, even if some feature points coincide by chance with another person's fingerprint, the degree of similarity does not become unreasonably high.
図4(a)は登録者本人の入力特徴点リスト、(c)は登録者でない他人の入力特徴点リストの例であり、(b)、(d)はこれらと登録者の登録特徴点リストとの位置合わせを行ったときの様子である。 4A is an example of the input feature point list of the registrant, FIG. 4C is an example of the input feature point list of another person who is not the registrant, and FIG. 4B and FIG. 4D are the registered feature point list of these and the registrant. It is a state when the alignment is performed.
他人の場合(図4(d))は本来一致しない指紋であるが故に、本人の場合(図4(b))に比べて極端な回転を伴う位置合わせ結果となる事が多い。このとき、本発明では矩形領域410及び矩形領域430と重複する領域(対応領域)に含まれる特徴点を登録特徴点リストから切り出すのではなく、矩形領域420や矩形領域450(照合領域)に含まれる特徴点を切り出すことによって照合用登録特徴点リストを生成する。
In the case of another person (FIG. 4 (d)), since the fingerprints do not match with each other, the result of alignment often involves an extreme rotation compared to the case of the other person (FIG. 4 (b)). At this time, in the present invention, feature points included in a region (corresponding region) overlapping with the
点線の矩形の各辺は、登録特徴点リストの座標系に平行になるようにする。
登録特徴点リストの座標系は、登録時に登録者が指を載置した向きに略一致している。
Each side of the dotted rectangle is made parallel to the coordinate system of the registered feature point list.
The coordinate system of the registered feature point list substantially matches the direction in which the registrant places his / her finger during registration.
このように抽出された照合領域である矩形領域450においては、該領域と矩形領域430との重複領域以外における登録特徴点と入力特徴点との一致がカウントされなくなるため、位置合わせ時の矩形領域430を切り出し領域にする場合と比べて一致特徴点数は減少傾向となる。そのため、登録特徴点を矩形領域450から切り出して照合した場合の類似度は、登録特徴点を矩形領域430から切り出して照合に用いた場合よりも低下する(他人の場合)。矩形領域410と420との間にも同様のことが起こる(本人の場合)。しかしながら、本人の場合は前述の相対角度は小さく、重複領域は広いため、一致特徴点数はあまり減少せず類似度の低下は小さい。すなわち、一般に類似度の低下は、本人に比べて他人の方が大きくなり、照合精度の向上につながる。
In the rectangular area 450 that is the collation area extracted in this way, the coincidence between the registered feature point and the input feature point other than the overlapping area between the area and the
言い換えると、照合用登録特徴点リストを切り出すための領域を登録特徴点リストの座標軸に正対させるということは、位置合わせで行う平行移動と回転のうち、回転をリセットしていることに相当する。 In other words, making the region for cutting out the registered feature point list for verification directly face the coordinate axis of the registered feature point list is equivalent to resetting the rotation of the translation and rotation performed in the alignment. .
そもそも、指紋入力部110の指ガイド等の働きにより指紋センサに対する指の方向は略一定に保たれるため、登録時と照合時とで指の方向が大きく異なることはなく、大きな回転を伴う位置合わせは必要とならない。
それにもかかわらず、他人の指紋の位置合わせが大きな回転を伴うのは、位置ずれを補正するのではなく、異なる指紋データ同士の無理な対応付けによるものである。このように無理に対応付けられた分をリセットすることで、意図的に位置合わせ不整合を残したままにすることにより、他人の指紋に対する類似度を大きく低下せしめる。
In the first place, the direction of the finger with respect to the fingerprint sensor is kept substantially constant by the action of the finger guide of the
Nevertheless, the alignment of another person's fingerprint is accompanied by a large rotation, not by correcting the misalignment, but by forcibly associating different fingerprint data. By resetting the amount that is forcibly associated in this way, the degree of similarity with respect to another person's fingerprint is greatly reduced by intentionally leaving an alignment mismatch intentionally.
この効果を得るために、照合領域(420)は、入力特徴点リストの矩形枠(410)と重複する対応領域の軸と登録特徴点リストの軸とが平行になるように、前述の相対角度だけ対応領域を回転移動させて抽出する。このとき、照合領域(420)は、登録特徴点リストの座標軸に正対する。したがって、位置合わせしたときの相対角度が大きい程、対応領域と照合領域との重複は減少させる。 In order to obtain this effect, the collation area (420) has the above-mentioned relative angle so that the axis of the corresponding area overlapping the rectangular frame (410) of the input feature point list and the axis of the registered feature point list are parallel. Only the corresponding area is rotated and extracted. At this time, the collation area (420) faces the coordinate axis of the registered feature point list. Therefore, the larger the relative angle when aligned, the smaller the overlap between the corresponding area and the collation area.
図4(b)、(d)において、丸で囲んだ特徴点は位置合わせの段階で略一致した入力特徴点黒三角形と登録特徴点白三角形のペアを表し、★印はペアを構成する特徴点の重心を表している。
この重心★を中心に矩形領域410を回転させることによって、矩形領域420を得る。重心★を中心とすることによって、回転後の領域に多くの特徴点ペアを含ませることができる。
尚、矩形領域410の重心(図4の×印)を中心に回転させてもよい。これによっても、回転後の領域に比較的多くの特徴点ペアを含ませることができるとともに、回転により一定の割合で重複領域を減少させることができる。
4 (b) and 4 (d), feature points surrounded by circles represent pairs of input feature point black triangles and registered feature point white triangles that are substantially matched at the stage of alignment, and ★ marks indicate the features that constitute the pair. It represents the center of gravity of the point.
The
In addition, you may rotate centering | focusing on the gravity center (x mark of FIG. 4) of the rectangular area |
更に、本実施例では、照合領域が登録特徴点分布領域からはみ出した場合には、照合領域が登録特徴点分布領域に含まれるように登録特徴点リストの座標軸に対して平行移動した後の領域を照合領域として得る。 Further, in the present embodiment, when the collation area extends beyond the registered feature point distribution area, the area after the translation is performed with respect to the coordinate axis of the registered feature point list so that the collation area is included in the registered feature point distribution area. Is obtained as a verification region.
この平行移動により抽出された照合領域は、登録特徴点リストの座標系との正対する関係は崩れず、かつ、センサ領域の広さに保たれる。 The collation region extracted by this parallel movement does not collapse the direct relationship with the coordinate system of the registered feature point list, and is kept in the size of the sensor region.
図4(d)では、矩形領域430を回転させた矩形領域440が、登録特徴点分布領域からはみ出している。図4(d)では、矩形領域440を平行移動させることによって矩形領域450を照合領域として得ており、この領域に含まれる登録特徴点リストの特徴点が照合に用いられる。
In FIG. 4D, a rectangular area 440 obtained by rotating the
このようにすることで、式1や式2で表される類似度の正規化や登録特徴点リストから一定の広さに分布する特徴点を切り出すことによる類似度の格差是正、照合用登録特徴点リストを切り出すための領域を登録特徴点リストの座標軸に正対させることによる照合精度の向上、といった効果を例外なく作用させることが可能となる。 By doing in this way, normalization of similarity expressed by Equation 1 and Equation 2, correction of similarity disparity by cutting out feature points distributed over a certain area from the registered feature point list, registered features for verification The effect of improving collation accuracy by making the area for cutting out the point list directly face the coordinate axis of the registered feature point list can be achieved without exception.
出力部170は、電気錠コントローラ等の他機器と接続する端子である。
認証を与える場合には、ここに解錠信号が流れる。
The
When authentication is given, an unlock signal flows here.
図5は、本発明による指紋等の生体情報認証装置の照合処理を示すフローチャートである。同図を参照し、本装置の照合処理について説明する。 FIG. 5 is a flowchart showing a collation process of a biometric information authentication apparatus such as a fingerprint according to the present invention. The verification process of this apparatus will be described with reference to FIG.
認証対象者(認証を受けようとする者)により、操作・表示部100のタッチパネルディスプレイが操作されID番号が入力される(S500)。
認証対象者は、「指紋を入力してください」等のガイダンスに従い、指紋入力部110を構成する指紋センサに指を載置する。
The touch panel display of the operation /
The person to be authenticated places his / her finger on the fingerprint sensor constituting the
指紋入力部110から指紋画像のデジタル信号が出力され、処理部130へ入力される(S505)。
制御部140は、特徴抽出部150を起動し、指紋画像を特徴抽出部150に出力する。
A fingerprint image digital signal is output from the
The
特徴抽出部150は、指紋画像から複数の特徴点を抽出して各特徴点の情報を求め、入力特徴点リストを生成する(S510)。図4(a)は、入力特徴点リストの模式図である。入力特徴点リストは、黒三角形で表される特徴点の位置を表す座標(x,y)と方向パラメータθと信頼度を表す値を組としたデータが特徴点の個数分だけ列挙されたリストデータとして記憶される。
The
制御部140は、照合部160を起動し、照合部160に入力特徴点リストを入力する。
照合部160は、記憶部120から入力されたID番号と紐付けされた登録特徴点リストを読み出し、以下のように該登録特徴点リストと入力特徴点リストの類似度を算出する。
The
The
登録特徴点リストと入力特徴点リストの中から一致する特徴点のペアを探索する(S515)。登録特徴点白三角形と入力特徴点黒三角形との様々な組み合わせを検証する処理を繰り返し、位置、方向が略一致するペアを見つけ出す。
尚、探索に要する計算コストは大きなものとなるため、特徴点を間引きして実行するようにしてもよい。この場合、信頼度Wの高い順に所定個数の特徴点を選出するようにすれば、間引きによる精度低下を防ぐ事ができる。
A matching feature point pair is searched from the registered feature point list and the input feature point list (S515). The process of verifying various combinations of the registered feature point white triangle and the input feature point black triangle is repeated to find a pair whose position and direction substantially match.
In addition, since the calculation cost required for the search becomes large, the feature points may be thinned out and executed. In this case, if a predetermined number of feature points are selected in descending order of reliability W, it is possible to prevent a decrease in accuracy due to thinning.
S515の探索によって得た一致特徴点を基にして登録特徴点リストと入力特徴点リストの位置合わせを行う(S520)。この位置合わせは、一致特徴点群を構成する入力特徴点黒三角形の重心と登録特徴点白三角形の重心が同一点(図4の★)になるような平行移動と、このようにして得られた重心★を中心として入力特徴点黒三角形と登録特徴点白三角形が最も近づくような回転により実行される。こうして、図4(b)の410で示すような位置合わせ結果を得る。このとき、入力特徴点リストの座標系を登録特徴点リストの座標系に変換する。また、矩形領域410の左上の角の座標値と右下の角の座標値にも同様の座標変換を施しておく。
The registered feature point list and the input feature point list are aligned based on the matching feature points obtained by the search in S515 (S520). This alignment is obtained in this way by a parallel movement in which the centroid of the input feature point black triangle and the centroid of the registered feature point white triangle constituting the coincident feature point group become the same point (★ in FIG. 4). The rotation is performed so that the input feature point black triangle and the registered feature point white triangle are closest to each other with the center of gravity ★ as the center. In this way, an alignment result as indicated by 410 in FIG. 4B is obtained. At this time, the coordinate system of the input feature point list is converted into the coordinate system of the registered feature point list. Further, the same coordinate conversion is performed on the coordinate value of the upper left corner and the coordinate value of the lower right corner of the
次に、重心★を中心に矩形領域410の長辺が登録特徴点リストのy軸に平行になるような回転を矩形領域410に加える(S525)。すなわち、座標変換する前の入力特徴点リストと登録特徴点リストの座標軸が平行になるように、前述の位置合わせで生じた相対角度だけ矩形領域410を回転させる。前述した矩形領域410の角の座標値に更に回転を加える処理となる。この結果、図4(b)の矩形領域420を得る。
Next, rotation is applied to the
矩形領域420が登録特徴点分布領域220に包含されているかを判定する(S530)。登録特徴点分布領域220の角の座標値は記憶部120に格納されているので、これを読み出して矩形領域420の角の座標値と比較すればよい。
矩形領域420のように登録特徴点分布領域220に包含されている場合は、これを照合領域とし、そのまま次の処理に進む。それに対し、矩形領域440のように登録特徴点分布領域220に包含されていない場合には、矩形領域440に平行移動のための座標変換を施し、矩形領域450を照合領域として得る(S535)。
It is determined whether the
If it is included in the registered feature
次に、登録特徴点リストから矩形領域420(照合領域)に含まれる登録特徴点を切り出し、照合用登録特徴点リストを生成する(S540)。登録特徴点リスト内の各特徴点の座標値と矩形領域420の角の座標値を比較すればよい。
Next, the registered feature points included in the rectangular area 420 (matching region) are cut out from the registered feature point list to generate a matching registered feature point list (S540). The coordinate value of each feature point in the registered feature point list may be compared with the coordinate value of the corner of the
入力特徴点リストと照合用登録特徴点リストの類似度を算出する(S545)。このとき、入力特徴点リストと照合用特徴点リストとを再度位置合わせした上で類似度を算出する。こうすることで、対応領域と照合領域との重複領域からわずかに外れた位置に存在する一致特徴点を救済し、精細な照合を行うことができる。
類似度を照合閾値と比較して、類似度が照合閾値以上であれば認証対象者に認証を与える旨の通知を、そうでない場合は認証を与えない旨の通知を制御部に対して行う(S550)。
The similarity between the input feature point list and the registered feature point list for matching is calculated (S545). At this time, the similarity is calculated after the input feature point list and the matching feature point list are aligned again. By doing this, it is possible to relieve the matching feature point existing at a position slightly deviated from the overlapping region between the corresponding region and the matching region, and perform fine matching.
The similarity is compared with the verification threshold, and if the similarity is equal to or higher than the verification threshold, the control unit is notified that the authentication target is authenticated, and otherwise is notified to the control unit that the authentication is not performed ( S550).
制御部140は、照合部160からの通知に応じた制御を行う。
認証を与える旨の通知であった場合、出力部170に解錠信号を送出し、接続された電気錠コントローラを通じてドアの電気錠を解錠する(S555)。また、操作・表示部100に「照合OKです」等のガイダンスを表示する(S560)。
一方、認証を与えない旨の通知であった場合、操作・表示部100に「照合に失敗しました」等のガイダンスを表示する(S560)。
The
If the notification is to give authentication, an unlock signal is sent to the
On the other hand, if the notification indicates that authentication is not given, guidance such as “failure of collation” is displayed on the operation / display unit 100 (S560).
尚、上記説明は、ユーザのID番号入力によって照合が開始されるものとしたが、ID番号入力(S500)を省略し、指紋入力(S505)によって照合が開始されるものとしてもよい。この場合、指紋認証装置は登録されているID番号全てを対象にして順にS510からS550までの処理を実行し、何れかの登録指紋との類似が照合閾値以上であれば認証を与える。また、ID番号入力によって照合が開始される処理と指紋入力によって照合が開始される処理の両者を実行可能にし、ユーザが選択できるようにしてもよい。 In the above description, the collation is started by the user's ID number input, but the ID number input (S500) may be omitted and the collation may be started by the fingerprint input (S505). In this case, the fingerprint authentication apparatus executes the processing from S510 to S550 in order for all registered ID numbers, and gives authentication if the similarity with any registered fingerprint is equal to or greater than the collation threshold. Further, both the process of starting collation by inputting an ID number and the process of starting collation by inputting a fingerprint may be executed so that the user can select them.
尚、以上の説明では、指紋入力部110のセンサ領域の形状を矩形としたため、対応領域、照合領域も矩形となっている。しかし、この形状はこれに限るものではなく、回転させた場合に確実に領域が変化する形状であれば良い。好ましくは、上下・左右が対称である矩形、菱形、楕円形の何れかであると良い。
In the above description, since the shape of the sensor area of the
また、以上の説明では個人を特定するための生体情報として指紋を利用した認証装置の実施例を述べたが、本発明は指紋以外の生体情報に適用することも可能である。例えば、血管パターン(指、手の甲、掌、網膜等)、掌紋、耳の形等は、指紋と同様に図3に示したような端点や分岐点を有するため、同様の合成処理が適用できる。従って、これらの生体情報を用いた認証装置においても、高精度な認証を実現することができる。 In the above description, an embodiment of an authentication apparatus using a fingerprint as biometric information for identifying an individual has been described. However, the present invention can also be applied to biometric information other than fingerprints. For example, a blood vessel pattern (finger, back of hand, palm, retina, etc.), palm print, ear shape, and the like have end points and branch points as shown in FIG. Therefore, high-accuracy authentication can be realized even in an authentication apparatus using such biometric information.
100 操作・表示部
110 指紋入力部
120 記憶部
130 処理部
140 制御部
150 特徴抽出部
160 照合部
170 出力部
100 Operation /
Claims (6)
前記照合手段は、
前記登録生体情報の領域と前記入力生体情報の領域とを座標軸の回転を含む位置合わせをして重複する領域である対応領域を求める対応領域抽出手段と、
前記位置合わせができたときの前記登録生体情報の領域の座標軸と前記入力生体情報の領域の座標軸との相対角度が大きい程前記対応領域との重複を減少させるように照合領域を抽出する照合領域抽出手段と、
前記登録生体情報における照合領域部分と前記入力生体情報とを照合する生体情報照合手段と、
を備えることを特徴とする生体情報認証装置。 The biometric information input means for inputting the biometric information of the predetermined area, the storage means for registering biometric information in a larger area than the reading area of the biometric information input means, and the registered biometric information and the input biometric information are collated and the identity In a biometric information authentication device configured with a verification means for determining
The verification means includes
A corresponding area extracting means for obtaining a corresponding area that is an overlapping area by aligning the area of the registered biometric information and the area of the input biometric information, including rotation of coordinate axes;
A collation area that extracts a collation area so that the overlapping with the corresponding area decreases as the relative angle between the coordinate axis of the registered biometric information area and the coordinate axis of the input biometric information area when the alignment is completed Extraction means;
Biometric information collating means for collating the collation region portion in the registered biometric information with the input biometric information;
A biometric information authentication device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004193355A JP4553644B2 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Biometric authentication device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004193355A JP4553644B2 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Biometric authentication device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006018395A JP2006018395A (en) | 2006-01-19 |
| JP4553644B2 true JP4553644B2 (en) | 2010-09-29 |
Family
ID=35792643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004193355A Expired - Fee Related JP4553644B2 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Biometric authentication device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4553644B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4577580B2 (en) | 2007-04-10 | 2010-11-10 | ソニー株式会社 | Alignment method, alignment apparatus, and program |
| CN105205439B (en) * | 2015-02-13 | 2017-05-03 | 比亚迪股份有限公司 | Method for calculating area of fingerprint overlapping region and electronic device |
| JP2020038492A (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 株式会社東海理化電機製作所 | Biological information authentication device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63163678A (en) * | 1986-12-26 | 1988-07-07 | Fujitsu Ltd | Picture automatic collating device |
| JP2693810B2 (en) * | 1989-03-20 | 1997-12-24 | 富士通株式会社 | Fingerprint collation device |
| JP4706150B2 (en) * | 2001-08-27 | 2011-06-22 | 三菱電機株式会社 | Fingerprint verification device |
-
2004
- 2004-06-30 JP JP2004193355A patent/JP4553644B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006018395A (en) | 2006-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4592341B2 (en) | Biometric authentication device | |
| JP4650386B2 (en) | Personal authentication system and personal authentication method | |
| KR100597152B1 (en) | User authentication method and user authentication device | |
| US8353004B2 (en) | Authentication device, authentication method, authentication program and computer readable recording medium | |
| EP1612718B1 (en) | Registration method for biometric authentication system, corresponding biometric authentication system, and program for same | |
| JP5930023B2 (en) | Biometric authentication apparatus, biometric authentication method, and biometric authentication computer program | |
| JP6024141B2 (en) | Biological information processing apparatus, biological information processing method, and biological information processing program | |
| EP1418486A2 (en) | Fingerprint-based authentication apparatus | |
| JP2010146073A (en) | Biometric authentication device, biometric authentication method, computer program for biometric authentication and computer system | |
| WO2013161077A1 (en) | Biometric authentication device, biometric authentication program, and biometric authentication method | |
| JP2009042802A (en) | Authentication system | |
| KR20220013328A (en) | Method for authenticating user contactlessly based on decentralized identifier using verifiable credential and authentication supporting server using the same | |
| JP2018169943A (en) | Face authentication processing device, face authentication processing method, and face authentication processing system | |
| JP4553644B2 (en) | Biometric authentication device | |
| JP4912011B2 (en) | Biometric information verification device | |
| JP5509769B2 (en) | Biometric authentication device and biometric authentication method | |
| JP5187372B2 (en) | Personal authentication system and personal authentication method | |
| JP2004021615A (en) | Image matching system, image matching device, information processing device, image matching method, and program describing the method | |
| JP4624039B2 (en) | Biometric authentication device | |
| JP4671845B2 (en) | Personal authentication system and personal authentication program | |
| CN114067383B (en) | Passive 3D facial imaging based on macrostructural and microstructural image dimensions | |
| JP7740508B2 (en) | Authentication device, authentication method, and program | |
| JP2009003511A (en) | Verification device | |
| CN110084084B (en) | Method and electronic device for distinguishing fingerprint feature points and non-fingerprint feature points | |
| Oluwaseun et al. | DESIGN AND IMPLEMENTATION OF AN ELECTRONIC ATTENDANCE AND ADMITTANCE SYSTEM WITH FINGERPRINT AUTHENTICATION USING PATTERN MATCHING |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070614 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100604 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100615 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100713 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4553644 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |