JP3467052B2 - 個人識別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばセキュリティ
ーシステムの一部を構成する個人識別装置に関し、特
に、生体の個体差を識別情報として用いる装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、セキュリティーシステムの入退出
管理等に利用される個人識別装置としては、暗証番号を
入力する方式、ＩＤ番号が登録されたカードの情報を磁
気、あるいは光により読み取る方式、指紋、虹彩、眼底
血管等の生体情報を利用する方式等が知られている。

【０００３】例えば、指紋を利用する装置は、特開昭６
３−１２３１６８号公報に開示され、虹彩を利用するシ
ステムは特開昭６２−５０１８８９号公報に開示され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、暗証番
号を利用する方式では脅迫等により暗証番号が他人に洩
れる可能性があり、カードを利用する方式では紛失や盗
難によりカードが他人の手に渡る可能性があり、安全性
に問題がある。

【０００５】また、虹彩、眼底血管を利用する方式で
は、上記の方式より安全性は高くなるが、検出のために
目に光を入れる必要があり、利用者の負担が大きいとい
う問題がある。

【０００６】さらに、指紋はパターンが複雑であるため
に特徴点が１００以上となり、指紋を利用する方式では
識別処理に多くの時間が必要となる。

【０００７】

【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、安全性が高いと共に、利用
者の負担が少なく、かつ、特徴点が指紋に比べて少ない
生体情報を利用した個人識別装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】掌は、厚い皮膚で構成さ
れる隆起部と、皮膚が薄くへこんだ皺部とで構成されて
いる。そして、掌には、一般に運命線、生命線、頭脳線
と呼ばれる比較的太く長い３本の皺があり、この皺のパ
ターンである手相は個人毎に異なるため、これを個人識
別情報として利用することができる。

【０００９】この発明にかかる個人識別装置は、識別情
報としてこの手相を用いることを特徴とし、具体的に
は、手相の像を画像として取り込む入力手段と、取り込
んだ手相の画像から個人の特徴量を抽出する抽出手段
と、登録時に、特徴量を個人識別情報として記憶する記
憶手段と、照合時に、記憶手段に記憶された特徴量と、
入力手段から出力される手相像に基づいて抽出される特
徴量とが一致するか否かを判断する判別手段とを備え、
前記入力手段は、掌を密着させるために凸の曲面を検出
面として有する透明体ブロックと、該透明体ブロックの
内部から前記掌を照明する照明装置と、前記掌が密着さ
れた曲面からの反射光を受光して手相の像を検出する撮
像装置と、から構成され、前記検出面の周辺部から頂点
までの高さの差ｈは、２ｍｍから８ｍｍの範囲内に設定
され、前記曲面の直径ｗは、４５ｍｍから７５ｍｍの範
囲に設定されていることを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、この発明にかかる個人識別装置の実施
例を説明する。図１は、実施例の個人識別装置の基本的
な構成例を示す。

【００１１】この装置は、図１、図２に示すように、手
１を載せて掌の像を画像として取り込む入力装置２を備
えている。この入力装置２は、光源３及び投光レンズ群
４から構成される照明手段と、透明体ブロックとしての
プリズム５と、結像レンズ群９及び受像素子１０から成
る受像手段とから構成されている。

【００１２】光源３は、蛍光灯、白熱電球、発光ダイオ
ード、エレクトロニックルミネッセンス、レーザー等に
より構成される。プリズム５は、照明光が入射する端面
６と、手１が置かれる側に凸となる曲面である検出面７
と、反射光が射出する端面８とを備えている。また、受
像素子１０には、ＣＣＤセンサー等が用いられる。

【００１３】光源３から発して投光レンズ群４を介して
端面６からプリズム５に入射した照明光は、端面８で内
面反射されて検出面７に対して真下から入射する。検出
面に達した照明光は、皺部に対応する部分では検出面と
掌との間にスペースが生じるために一部が検出面で反射
すると共に、残部はプリズム外へ射出し、隆起部に対応
する部分では掌が検出面に密着するために散乱する。

【００１４】受像手段である結像レンズ群９と受像素子
１０とは、この例では検出面上の全ての点において臨界
角より大きな角度で反射した光線のみが達する範囲に配
置されており、受像手段には皺部からの反射光は入射せ
ず、端面８から射出した隆起部からの散乱光のみが入射
する。したがって、得られる画像は白の隆起部の中に黒
で皺部の像が形成される。

【００１５】図中の符号１１は、手相の画像入力の開始
を指示するスイッチである。スイッチ１１は、掌を検出
面７上に置いたときに指先で触れる位置に設けられてお
り、最も簡単には押ボタンスイッチでもよいし、指先の
接触を光電的に捉え、あるいは静電容量の変化として捉
えるスイッチであってもよい。また、スイッチを設ける
位置は、この実施例に限られず、さらに、スイッチを設
けずに後述のＩＤ番号の入力を入力開始の信号として用
いることもできる。

【００１６】受像素子１０から出力される画像データ
は、モニター１２に表示されると共に、フレームメモリ
を備える画像入力装置１３に記憶される。コンピュータ
１４は、画像入力装置１３に記憶された画像データを必
要に応じて読み込み、手相のパターンを画像化して個人
の特徴量を抽出する。

【００１７】なお、コンピュータ１４は、登録時には、
特徴量を個人識別情報として記憶する記憶手段としての
機能を発揮すると共に、照合時には、記憶された特徴量
と受像素子１０の出力から得られる手相像から抽出され
る特徴量とが一致するか否かを判断する判別手段として
機能する。

【００１８】モニター１１は、主として登録時の確認用
として利用され、照合専用の装置として利用する際には
設ける必要はない。また、ディスプレイ装置１５は、登
録時の各種の操作手順の表示、照合時の動作確認情報の
表示等に使用される。

【００１９】上記のシステムをセキュリティーシステム
の入退出管理に利用する場合には、少なくとも入力装置
２を制御対象となるオートロックが設けられたドアの近
傍に配置し、このロックをコンピュータ１４からの司令
により制御する。

【００２０】また、制御の対象となるドアが複数ある場
合には、図３に示すように入力装置２をドア毎に１台づ
つ設けると共に、画像入力装置１３とコンピュータ１４
とを１組設けて集中管理するよう構成することもでき
る。

【００２１】さらに、図３のシステムを単位として複数
の単位システムを連結して複合システムを構成すること
もできる。図４は、その複合システムの例を示し、各単
位システムのコンピュータ１４間が通信網で結ばれてお
り、個人の識別データ、開錠の履歴、あるいは各単位シ
ステムの利用状況等の情報をやり取りすることができ
る。

【００２２】このような複合システムは、例えば同一組
織の施設が複数の箇所に分散している場合に利用でき、
１つの施設で登録した識別データを他の施設においても
利用することにより、各施設において個別に登録する必
要がなく、効率的な運用が可能となる。

【００２３】次に、図５に基づいて実施例の装置の作用
を説明する。図５の例では(ａ)登録と(ｂ)照合とを別個
のプログラムで処理しているが、これらの２つの機能を
共通のプログラム内で処理してもよい。

【００２４】処理がスタートすると、ステップ(図中で
は「Ｓ．」で示す)１において個人識別用のＩＤ番号の
入力が促され、これが入力されるとステップ２で撮像素
子１０から掌の画像データが入力される。処理のスター
トは、登録プログラムを操作者が起動してもよいし、ス
テップ１のＩＤ番号入力をトリガとしてスタートさせて
もよい。

【００２５】ＩＤ番号は、キーボードを用いて直接入力
してもよいし、磁気カード等を読取装置にかけて入力す
るようにしてもよい。

【００２６】ステップ２では、手を所定の位置に置く
と、これをスイッチ１１が検出し、光源３が点灯して画
像が画像入力装置１３に入力される。あるいは、ＩＤ番
号の入力により光源３を点灯させてもよい。画像の入力
が完了すると、図示せぬ告示手段により、画像入力が完
了したことを音声、光等により被測定者に知らせる。登
録時には、モニター１２の表示を観察しながら、良好な
画像が得られたか否かを確認し、良好な画像が得られる
まで画像入力を繰り返すこともできる。

【００２７】ステップ３では、画像入力装置１３に記憶
された画像データをコンピュータ１４内で処理して画質
を改善する。入力された画像データには、図６(ａ)に示
すように検出対象とする３本の比較的太い皺１６，１
７，１８以外に、ノイズとなる細かい皺も含まれる。こ
こから微細な皺やノイズを除去するために画像データを
二値化して図６(ｂ)に示す画像を取り出す。続いて、画
像の膨張収縮処理をして図６(ｃ)に示すような画像デー
タを得る。なお、個人差により、画質改善処理を実行し
ても細かい皺の情報が残存する可能性があるが、画質改
善によっても消去されない皺は、個人を特定する識別情
報として意味を有するため、必ずしも図６(ｃ)に示すよ
うな３本の皺のみを抽出する必要はない。

【００２８】次に、ステップ４において特徴量を抽出す
るために図７に(１)〜(６)で示されるような特徴点を線
追跡手法などによりピックアップする。特徴点には、
(１)のような端点と(２)のような分岐点とがあり、円形
の画面に表示された同心円を基準として、円の中心に近
い方から順に番号が付される。

【００２９】特徴量としては、図７に黒点で示される各
特徴点の数や位置的座標、図８に＊印で示されるような
各特徴点から延びる枝線を等分割した点の座標、図９の
矢印で示される枝線の方向ベクトルや特徴点間の接続関
係、同じく図９中の符号ａ〜ｄで示される各ベクトルの
なす角度、図１０のｅ〜ｉで示される枝線上の分割点を
結ぶ直線がなす角度(この例ではｈ＝０)等が考えられ
る。これらの特徴量を単独で、あるいは複数組み合せて
個人を特定する識別情報として利用する。

【００３０】登録時には、ステップ４からステップ５へ
進み、抽出された特徴量をＩＤ番号と共にディスク装置
等に記録してデータを保存し、処理を終了する。

【００３１】照合時には、ステップ６において登録され
ている保存データからＩＤ番号をキーにして特徴量を呼
び出し、ステップ７で入力されたデータから抽出された
特徴量と保存されていたデータの特徴量とを比較する。
登録時と照合時とで掌の方向が回転する場合等も予測さ
れるため、比較の際には所定の許容範囲を設けてもよ
い。特徴量として、ベクトルのなす角度や、特徴点間の
接続関係を用いた場合には、回転による影響を受けにく
くすることができる。

【００３２】また、上記のズレが許容範囲を越える場合
や、ＩＤ番号の入力ミス等の誤操作に対応するため、照
合時には比較結果が他人であるときにもステップ１から
の動作を所定回数繰り返すよう設定してもよい。

【００３３】比較の結果、本人であると確認されれば、
ステップ８からステップ９へ進み、ドアのロックを解除
する等の対応動作をして処理を終了し、本人であること
が確認できなければ、ステップ１０へ進んでロックを解
除しない等拒否動作をして処理を終了する。

【００３４】画像データをそのまま保存するのでなく、
特徴量を抽出してから保存するため、保存される個々デ
ータの情報量をコンパクトにすることができると共に、
照合時にも迅速に判別することができる。

【００３５】なお、上記の例では、ＩＤ番号と手相の特
徴量とをリンクさせて管理しているが、照合処理の時間
が短い場合、すなわち、登録されるデータ件数が少ない
か、１件当たりの特徴量のデータ容量を少なく限定して
いる等の場合には、ＩＤ番号を使用せずに、入力された
画像から抽出された特徴量を、登録されている特徴量の
データと逐一比較することにより、照合することもでき
る。

【００３６】次に、上述した入力装置２の他の構成例を
説明する。プリズム５に対する照明装置と撮像装置との
配置については、検出面７での照明光の反射の仕方によ
り、以下の３通りの組み合せが考えられる。

【００３７】第１は、検出面での全反射光を直接利用す
る場合である。この場合には、照明光を検出面の各点に
おける臨界角より大きな角度で検出面へ入射させると共
に、受像手段を臨界角より大きな角度範囲に配置する。
照明光は、皺部に対応する部分では検出面で全反射して
受像手段に到り、隆起部に対応する部分では散乱してそ
の一部が受像手段に達する。したがって、得られる画像
は、グレーの隆起部の中に白で皺部の像が形成される。

【００３８】第２は、検出面での全反射光を間接的に利
用する場合である。この場合には、照明光を臨界角より
大きな角度で検出面へ入射させると共に、受像手段を全
反射光が到達しない範囲に配置する。全反射光が到達し
ないのは、全反射した光束が射出する側における臨界角
より小さな角度範囲と、照明手段と同一のサイドとであ
る。照明光は、皺部に対応する部分では検出面で全反射
して受像手段へ到達せず、隆起部に対応する部分での散
乱光の一部が受像手段に達する。したがって、得られる
画像は、グレーの隆起部の中に黒で皺部の像が形成され
る。但し、撮像手段を照明手段と同一のサイドに設ける
場合には、隆起部からの戻り光が比較的少なくなるた
め、画像のコントラストを高めることは難しい。

【００３９】第３は、検出面での全反射光を全く利用し
ない場合である。この場合には、照明光を臨界角より小
さな角度で検出面へ入射させると共に、受像手段を臨界
角より大きな角度範囲に配置する。照明光は、皺部に対
応する部分では一部が検出面を透過して皺部に達し、皺
部で反射されて検出面に入射すると共に、残りは検出面
で反射され、いずれも臨界角内で進むために受像手段に
は達しない。一方、隆起部に対応する部分での散乱光
は、その一部が受像手段に達する。したがって、得られ
る画像は白の隆線部の中に黒で皺部の像が形成される。
前述の図１に示した構成は、この第３の条件をみたすよ
う各装置が配置されている。

【００４０】図１１に示す実施例２では、上述した第１
の条件で各手段が配置されている。光源３から発して投
光レンズ群４を介して端面６からプリズム５に入射した
照明光は、検出面７に対して臨界角より大きな角度で入
射するため、皺部に対応する部分では全反射されると共
に、隆起部に対応する部分では散乱する。皺部からの全
反射光と隆起部における散乱光の一部は、端面８から射
出して結像レンズ群９を介して受像素子１０上に結像す
る。

【００４１】図１２に示す実施例３では、上記の第２の
条件で各手段が配置されている。光源３を発して投光レ
ンズ群４を透過した照明光は、プリズムの端面８からプ
リズム５内に入射する。照明光は、検出面７に対して臨
界角より大きな角度で入射するため、皺部に対応する部
分では全反射されてプリズムの他方の端面６からプリズ
ム外に射出する。隆起部に対応する部分で散乱された照
明光の一部は、端面８からプリズム外に射出して結像レ
ンズ群９を介して受像素子１０に達する。

【００４２】図１３に示す実施例４では、上記の第３の
条件で各手段が配置されてる。光源３から発して投光レ
ンズ群４を透過した照明光は、プリズム５の端面６から
入射して検出面７に対して臨界角より小さい角度で入射
する。照明光は、皺部に対応する部分では一部が検出面
で反射すると共に、残部はプリズム外へ射出し、隆起部
に対応する部分では散乱する。

【００４３】受像手段である結像レンズ群９と受像素子
１０とは、臨界角より大きな角度範囲に配置されている
ため、受像手段には皺部からの反射光は入射せず、端面
８から射出した隆起部からの散乱光のみが入射する。

【００４４】第３の条件を満たすためには、図１３に破
線で示したように端面８側から照明光を入射させるよう
光源３と投光レンズ群４とを配置してもよいし、実線で
示した光源と破線で示した光源とを同時に点灯させても
よい。また、図１４に示す実施例５のように、プリズム
５の真下から照明してもよい。ただし、図１３の破線位
置や図１４の位置に照明手段を設ける場合には、端面８
で直接反射された光束が受像手段に達しないよう配慮す
る必要がある。

【００４５】図１５に示す実施例６、および図１６に示
す実施例７は、いずれも上記の条件３を満たす配置であ
る。底面６から入射した照明光は、検出面７の頂点の接
平面に対して垂直に入射し、隆起部からの散乱光が端面
８から射出して受像素子１０に達する。

【００４６】透明体ブロックとしてのプリズム５の形状
は、三角プリズムに限られず、条件を満たせば、台形や
角錐、角錐台等の形状とすることもできる。また、プリ
ズムの検出面の曲面形状は、球面のみでなく回転対称な
非球面、楕円体面、あるいは、回転非対称な非球面であ
ってもよい。

【００４７】なお、検出面７の周辺部から頂点までの高
さの差ｈ(図１７参照)は、掌の窪みに合わせて設定すれ
ばよいが、個人差により、また、掌への力の入れ具合に
より、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のばらつきが認められた
(サンプル数３０名)。したがって、ｈは２ｍｍから８ｍ
ｍの範囲に設定すれば、一般に掌にフィットする形状と
なる。また、検出面の曲面部の直径ｗは、４５ｍｍから
７５ｍｍの範囲にあればよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、個人を特定する識別情報として手相を用いることに
より、安全で、利用者にかかる負担を小さくしつつ、か
つ、指紋を用いるよりも少ない特徴点で、すなわち短時
間で判別が可能な個人識別装置を提供することができ
る。

【００４９】また、入力手段として凸の曲面を検出面と
して備える透明体ブロックを利用することにより、掌全
体の像を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明にかかる個人識別装置の実施例１を
示す説明図である。

【図２】 図１に示す入力装置の斜視図である。

【図３】 複数の入力装置を一台のコンピュータで管理
する場合の単位システムのシステム図である。

【図４】 １台、または複数の入力装置を管理する複数
のコンピュータ間を通信網で接続した複合システムのシ
ステム図である。

【図５】 この発明の実施例の装置の作動を示すフロー
チャートである。

【図６】 (ａ)は入力される掌の画像を示す説明図、
(ｂ)は(ａ)の画像データを二値化して得られる画像を示
す説明図、(ｃ)は(ｂ)の画像データを膨張収縮処理して
得られる画像を示す説明図である。

【図７】 図６の画像データから特徴点を抽出した状態
を示す説明図である。

【図８】 特徴量を特徴点間の分割点の座標として捉え
る場合の説明図である。

【図９】 特徴量を特徴点の分割点間や特徴点間を結ぶ
ベクトル、あるいは、これらのベクトルのなす角度とし
て捉える場合の説明図である。

【図１０】 特徴量を分割点を結ぶ直線のなす角度とし
て捉える場合の説明図である。

【図１１】 実施例２にかかる入力装置の光学系を示す
説明図である。

【図１２】 実施例３にかかる入力装置の光学系を示す
説明図である。

【図１３】 実施例４にかかる入力装置の光学系を示す
説明図である。

【図１４】 実施例５にかかる入力装置の光学系を示す
説明図である。

【図１５】 実施例６にかかる入力装置の光学系を示す
説明図である。

【図１６】 実施例７にかかる入力装置の光学系を示す
説明図である。

【図１７】 プリズムの曲面の大きさを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…手 ２…入力装置 ３…光源 ４…投光レンズ群 ５…プリズム ７…検出面 ６…端面 ８…端面 ９…結像レンズ群 １０…受像素子 １４…コンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−204390（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−78979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−136238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−92579（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−275879（ＪＰ，Ａ) 塩野充外２名，手形を用いたゲート管 理のための個人同定実験，電子情報通信 学会論文誌Ｄ−ＩＩ，1991年 ６月25 日，Ｖｏｌ． Ｊ74−Ｄ−ＩＩ， Ｎ ｏ． ６，ｐｐ．688−697 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 7/00 G06T 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手相の像を画像として取り込む入力手段
   と、 取り込んだ手相の画像から個人の特徴量を抽出する抽出
   手段と、 登録時に、前記特徴量を個人識別情報として記憶する記
   憶手段と、 照合時に、前記記憶手段に記憶された特徴量と、 前記入力手段から出力される手相像に基づいて抽出され
   る特徴量とが一致するか否かを判断する判別手段とを備
   え、前記入力手段は、 掌を密着させるために凸の曲面を検出面として有する透
   明体ブロックと、 該透明体ブロックの内部から前記掌を照明する照明装置
   と、 前記掌が密着された曲面からの反射光を受光して手相の
   像を検出する撮像装置と、から構成され 前記検出面の周辺部から頂点までの高さの差ｈは、２ｍ
   ｍから８ｍｍの範囲内に設定され、 前記曲面の直径ｗは、４５ｍｍから７５ｍｍの範囲に設
   定されていることを特徴とする 個人識別装置。
2. 【請求項２】 前記入力手段と、前記抽出手段と、前記記
   憶手段と、前記判別手段とがそれぞれ１つづつ設けられ
   て構成されることを特徴とする請求項１に記載の個人識
   別装置。
3. 【請求項３】 前記入力手段が複数設けられ、前記抽出手
   段、前記記憶手段、前記判別手段はそれぞれ１つづつ設
   けられ、前記複数の入力手段からの情報を一括して処理
   することを特徴とする請求項１に記載の個人識別装置。
4. 【請求項４】 前記入力手段と、前記抽出手段と、前記記
   憶手段と、前記判別手段とがそれぞれ複数設けられ、前
   記複数の判別手段の間でデータ転送が可能な通信網を有
   することを特徴とする請求項１に記載の個人識別装置。