成像设备和用于鉴别使用者的方法

文档序号:6480676阅读:231来源:国知局
专利名称:成像设备和用于鉴别使用者的方法
技术领域
本发明涉及一种用于根据通过对手进行成像收集的生物统计特征数 据识别用于确定使用者的图像的成像设备。
背景技术
在用于通过提取手指的图像识别使用者的生物统计特征数据鉴别技 术中,已经引入一种将例如指纹的手指皮肤的图案或血管图案与预先储存 的数据比对的系统。此外,即使在用于利用手掌图像识别使用者的生物统 计数据鉴别技术中,也提出了一种将例如掌纹的皮肤表面上的图案或手掌 的血管图案与预先储存的数据比对的系统。例如,对于安装在银行的自动
出纳机(ATM),利用手指或手掌的生物统计特征数据鉴别使用者。
同时,在使用可能被许多人使用的ATM之前,使用者倾向于避免使用
需要成像且利用接触式成像设备输入生物统计特征数据的方法。其原因在
于要求使用者触摸许多其他人已经触摸的接触式设备。
因此,作为相关技术的技术文献的JP-A第2003-85538号公开了一种用
于使用手指的指纹作为生物统计特征数据的方法,该方法涉及非接触式生 物统计数据成像设备的技术。
此外,JP-A第H07 (1995) -21373号公开了一种用于使用手指的血管 作为生物统计特征数据的方法。
另外,JP-A第2006-107401号公开了一种用于使用手掌的血管作为生
物统计数据的方法。
然而,在以上列出的专利文献中,用于识别图像的成像设备分别使用 了不同的光学系统和成像单元。因此,当考虑用于鉴别例如指纹和掌纹的 多个生物统计特征数据的技术时,用于识别图像的成像设备需要使用多个 输入装置和成像单元。结果,用于识别图像的成像设备存在的问题是很难 实现减少尺寸和降低制造成本。

发明内容
本发明的目的是提供--种用于识别用于鉴别使用者的图像的高精度 成像设备。
根据本发明的一个方面,提供一种用于识别图像的成像设备,包括 成像单元,所述成像单元包括用于引导手掌的成像区域的手掌引导
单元;用于引导手指的成像区域的手指引导单元;以及用于将手掌和手指
的成像区域的生物统计数据形成图像的成像单元。
根据本发明的一个方面,提供一种用于识别图像的成像方法,包括步

用于使用手指引导单元引导的手指的成像区域成像的手指成像步骤; 用于将成像的手指数据与先前储存的手指图像数据进行比对的手指图像 比对步骤;用于使用手掌引导单元引导的手掌的成像区域成像的手掌成像 步骤;用于将成像的手掌数据与先前储存的手掌图像数据进行比对的手掌 图像比对步骤;以及用于根据比对数据的结果识别和确定使用者的鉴别确 定步骤。
根据本发明的一个方面,提供一种记录有计算机能够执行的程序的计 算机可读介质;
所述介质具有用于使用手指引导单元引导的手指的成像区域成像的 手指成像功能;用于将成像的手指数据与先前储存的手指图像数据进行比 对的手指图像比对功能;用于使用手掌引导单元引导的手掌的成像区域成 像的手掌成像功能;用于将成像的手掌数据与先前储存的手掌图像数据进 行比对的手掌图像比对功能;以及用于根据比对数据的结果识别使用者的 鉴别确定功能。


以下详细说明和附图将使本发明的其它特征和优点变得更加清晰,其

图l是显示本发明的示例实施例的用于识别图像的成像设备的第一示 例实施例的示意结构透视图;图2 (A)和图2 (B)显示图l的内部结构,其中图2 (A)是包括成像 单元的垂直横截面视图,而图2 (B)是沿着图2 (A)的线A-A的横截面视 图3是显示本示例实施例的用于识别图像的成像设备的内部结构的示 意方框图4是本示例实施例的用于识别图像的成像设备中的手掌的成像期间 的侧视图5是本示例实施例的用于识别图像的成像设备中的手指的成像期间 的侧视图;以及
图6 (A)和图6 (B)显示本示例实施例的用于识别本图像的成像设 备的第二示例实施例中的内部布置,其中图6 (A)是包括成像单元的垂直 横截面视图,而图6 (B)是沿着图6 (A)的线A-A的横截面视图。
在图中,相同的参考符号表示相同的结构元件。
具体实施例方式
下面将详细说明本发明的第一实施例。
参照图l,将说明本示例实施例的生物统计特征数据成像设备(在下 文中将称为"成像设备")。成像设备100设置有设置在成像设备100内的例 如照相机或类似装置的成像单元104。成像设备100包括指尖引导单元102 以及指根引导单元103,用于将指纹和/或手指血管图案的成像区域引导到 用于成像的适当位置。此外,成像设备100还包括用于将手掌引导到适于 掌纹和/或手掌血管图案的成像的位置的手掌引导单元101。这些引导单元 设置在成像设备100的上部处。
在此,对于手指的成像,将使用者的指尖放置在指尖引导单元102上, 而相同手指的指根放置在指根引导单元103上。因此,将使用者的手指引 导到成像单元104的适当位置以用于手指的成像。此外,对于手掌的成像, 将使用者的手掌也放置在手掌引导单元IOI。因此,将使用者的手掌引导 到成像单元104的适当位置以用于手掌的成像。
换言之,指尖引导单元102和指根引导单元103引导手指的成像区域, 以提供在成像单元104的成像方向上位于延伸线上的手指的成像区域。手掌引导单元101以同样的方式引导手掌的成像区域,以提供在成像单元104
的成像方向上位于延伸线上的成像区域。
通过手掌引导单元101引导的手掌的成像区域的位置设置在比通过指
尖引导单元102和指根引导单元103引导的手指的成像区域的位置更远离 成像单元104的侧面中。例如,手掌引导单元101在成像单元104的成像方 向上位于比指尖引导单元102、指根引导单元103更远的位置处。结果,引 导的手指的位置在引导的手掌的位置与成像单元104之间进行选择。
因此,由于达到成像单元104的引导的手掌的成像区域的位置变为比 引导的手指的位置长,所以手掌可以在比手指的成像区域更宽的范围内成 像。因此,可以改进采用手掌图像的图像识别精度。
此外,指尖引导单元102、指根引导单元103和手掌引导单元101布置
为将引导的手指和手掌的成像区域的位置设定成垂直重叠。结果,由成像 设备100占据的区域可以设定成很小。因此,可以降低成像设备安装所需 的成本和空间。
手掌引导单元101包括凹入区域201、 202和203。当需要利用图像单元 104获得掌纹和手掌的血管的图像时,如图4所示,将使用者的手的三个手 指(食指、中指和无名指)的根部放置在这些凹入区域上。结果,引导手 掌的成像区域,且成像单元104可以在手掌的成像区域成像。
指尖引导单元102和指根引导单元103引导使用者的手指。当成像单元 104对使用者的手指的指纹和血管图案进行成像时,如图5所示,将指尖放 置在指尖引导单元102上,而指根放置在指根引导单元103上。结果,引导 手指的成像区域,且成像单元104可以在手指的成像区域成像。
在此,包括成像设备100的成像单元104的垂直横截面视图显示在图2 (A)中,以及沿图2 (A)中的线A-A的横截面视图显示在图2 (B)中。
在此,用于指纹和掌纹的发光单元208为平面发光单元,并布置在设 备的指尖侧的单个表面侧面(前表面侧面)中。用于指纹和掌纹的发光设 备208发出用于使指纹或掌纹成像的光线,以照射手指的指纹或手掌的掌 纹。由于用于指纹和掌纹的发光单元208使由皮肤表面上的凹入区域及凸 出区域形成的指纹或掌纹成像,因为理想的是由皮肤表面上的凹入区域及 凸出区域形成阴影,所以发光单元优选从一个方向辐射光线。因为此光线不容易使血管成像,所以理想的是以短波长发射光线的发
光单元作为用于指纹和掌纹的发光单元208。考虑到去除干扰光线所达到的效果,用于指纹和掌纹的发光单元208可以如同用于血管的发光单元209发射近红外光的波段中的光线。在用于指纹和掌纹的唯一发光单元布置为只从一个方向辐射光线的情况下,在用于指纹和掌纹的发光单元208以及用于血管的发光单元209提供相等或相似的长波段中的光线的状态下,可以获得充分的对比度。此外,通过处理成像的数据可以限制可能防止指纹和掌纹的识别的外部光线的影响。
用于血管的发光单元209分别布置在设备的右侧面和左侧面处的内侧中。在成像手指或手掌的血管的时候,用于血管的发光单元209将近红外光线辐射到引导的手指和手掌。
此外,在成像手指和手掌的血管图案时,用于血管的发光单元209从作为成像目标的手指和手掌两侧的两个方向辐射光线,以便防止由尽可能多的出现在成像数据上的皮肤表面上的凹入区域及凸出区域所形成的指纹和掌纹的阴影。
成像单元104具有分别使指纹、手指血管图案或掌纹以及手掌血管图案成像的功能,并且还产生各自的图像数据。
在此,成像单元104构成有例如CCD和CMOS的图像传感器、控制系统以及用于将手指和手掌的图像聚焦到图像传感器的透镜光学系统等。此外,成像单元104还包括用于将通过成像聚焦在图像传感器上的图像转换成图像数据的AD转换器。
此外,成像单元104具有预先设定使手指成像的适当的焦距和快门数度等的手指成像模式、以及使手掌成像的适当的焦距和快门数度等的手掌成像模式。
此外,如图3所示,成像设备100连接到成像单元104。成像设备IOO包括用于提取由成像单元104产生的图像数据的图像提取单元204、用于储存例如指纹、掌纹以及血管图案的图像特征数据的比对单元205、以及用于控制连接到成像设备100的成像单元104的成像模式的控制单元210。
图像提取单元204从成像单元104提取的图像数据提取指纹、掌纹以及手指和手掌血管的图像特征。图像提取单元204具有图像特征提取功能,以将提取的图像特征数据发送到比对单元205。
在此,图像提取单元204由微处理器或类似装置构成。图像提取单元204提取指纹、掌纹以及血管的图像。
比对单元205具有用于根据先前储存的图像特征数据比对从图像提取单元204发送的图像特征数据的图像数据比对功能。
如图3所示,控制单元210连接到成像单元104,并具有用于控制成像单元104的成像模式的成像模式控制功能。
在此,控制单元210具有用于根据从图像提取单元204发送的图像数据转换成像单元104的成像模式的灰度模式转换功能。在此情况下,控制单元210收集成像数据,并检测图像数据内的预设像素或多个不同像素的灰度。因此,聚焦的图像被确定为手指图像或手掌图像。.
例如,控制单元210根据图像数据收集偏离到收集的图像的右侧和左侧中的任一侧的部分处的几个像素的灰度。在灰度完全指示出"黑色"的情况下,控制单元210确定收集的图像为只有图像的中心被聚焦的手指的图像。
此外,在预设像素完全显示为"白色"的情况下,控制单元210确定图像数据的整个部分都聚焦在图像中。因此,此图像可以确定为具有较宽聚焦区域的手掌的图像。
无论成像的物体是手掌还是手指都可以如上所述进行确定,且还可以将成像单元104的成像模式转换到恰好适于成像物体的成像模式。
此外,控制单元210包括连接到手掌引导单元101和指尖引导单元102的引导检测单元,以便例如通过传感器检测指根放置在手掌引导单元IOI上的状态,即,手掌引导单元101引导手掌的状态。此外,当该引导检测单元检测到手掌放置在手掌引导单元上时,成像物体可以确定为手掌,并且成像单元104的成像模式也可以转换到适于成像物体(手掌)的成像模式。
此外,例如,当将指尖放置在手指引导单元102上时,换言之,当手指引导单元102引导手指时,控制单元210用引导检测单元检测该状态以确定成像物体为手指。在此,也可以将成像单元104的成像模式转换(改变)为适于成像物体(手掌)的模式。因此,成像设备100可以使指纹、掌纹、手指血管图案以及手掌血管图案成像,以便有效地获得用于识别使用者的安全性。
同时,还可以提供小尺寸且低价格的生物统计特征数据成像设备,所述成像设备可以只用一个成像单元成像并确定指纹、手指的血管、掌纹以及手掌的血管的生物特征数据以用于鉴别。
此外,对于通过呈现对于用于成像的每个成像单元都不同的图像数据
的特征和趋向所产生的识别确定的影响,可以通过用相同的成像单元104
使多个不同的生物统计特征数据成像得到抑制。
接下来,将说明如上所述构成的生物统计特征数据成像设备ioo的操作。
首先,用手掌引导单元101引导的手掌的成像区域在手掌成像步骤中成像。在手掌图像比对步骤中,将通过成像获得的成像数据与先前储存的手掌图像进行比对。接下来,在成像模式转换步骤中,预设在成像单元中的成像模式从用于成像手掌的手掌成像模式转换到用于成像手指的手指成像模式。然后,用指尖引导单元102和指根引导单元103引导的手指的成像区域在手指成像步骤中成像。在手指图像比对步骤中,将通过成像获得的成像手指数据与先前储存的手指图像进行比对。在鉴别确定步骤中,根据手指图像和手掌图像的比对结果鉴别和确定使用者。
在此,手掌图像比对步骤、手掌成像步骤、成像模式转换步骤、手指成像步骤、手指图像比对步骤以及鉴别确定步骤的执行内容可以以计算机
可执行格式进行编程。
接下来,将在下面详细说明上述示例实施例的成像设备100的操作。
首先,将手掌设定到如图4所示的用于掌纹和手掌血管图案的成像的成像设备IOO。在此,用手掌引导单元101将手掌引导到预定的位置。
在此,在对掌纹和手掌的血管图案进行成像的情况下,使用者将手掌的三个手指(食指、中指和无名指)的指根部分放在手掌引导单元101的预设凹入区域201、 202和203中。
在此情况下,成像单元104设定为手掌成像模式以成像引导的手掌(手掌成像步骤)。
在此,控制单元210 (图2)检测到指根放置在手掌引导单元101上,且引导的手掌的掌纹和手指血管图案可以通过将成像单元104设定到手掌成像模式用成像单元104成像。
成像单元104使用手掌引导单元101引导的手掌成像,控制单元210收集成像的手掌数据中的特定像素的灰度数据,并根据灰度数据确定图像数据是否显示手掌的图像。结果,也可以使控制单元210将成像单元104转换到手指成像模式,且成像单元104设定为对引导的手掌的掌纹和手掌血管图案进行成像。
接下来,成像单元104将聚焦的手掌的掌纹和手掌血管图案的图像发送到图像提取单元204。
图像提取单元204根据来自成像单元104的图像数据提取掌纹和手掌血管图案的图像特征数据,并将此图像特征数据发送到比对单元205。
比对单元205将图像特征数据与诸如先前储存的指纹、掌纹以及血管图案的图像特征数据进行比对(手掌图像比对步骤)。
接下来,使指纹和手指血管图案成像。
首先,使用者如图5所示将手指放置在指尖引导单元102和指根引导单元103上,以使手指的指纹和手指血管图案成像。因此,将放置在指尖引导单元102和指根引导单元103上的手指引导到用于成像的最佳位置。
在此,控制单元210检测到手指已经放置在指尖引导单元102和指根引导单元上,也可以设定成像单元104转换到手指成像模式,且此成像单元使引导的手指的指纹和手指血管图案成像。
此外,成像单元104使放置在指尖引导单元102和指根引导单元103上的手指的图像成像,且控制单元210根据成像数据中的特定像素的灰度确定成像的数据显示手指的图像。接下来,也能够设定控制单元210将成像单元104转换到手指成像模式,且成像单元104使引导的手指的指纹和手指血管图案成像。
在此,比对步骤可能需要较长的时间,这是因为发送到比对单元205的手掌的图像数据大于手指的图像数据。因此,在手掌的掌纹数据提取期间,允许设定成对手指的指纹和手指血管图案进行成像(手指成像步骤)。因此,可以减少识别所需的总时间。
接下来,成像单元104将聚焦的手掌的掌纹和手掌血管图案作为图像数据发送到图像提取单元204。图像提取单元204根据从成像单元104发送
的图像数据提取指纹和手指血管图案的图像特征数据,并将此图像特征数据发送到比对单元205。
比对单元205将先前储存在比对数据储存单元211中的指纹和手指血管图案与所述传送的图像特征数据进行比对,以执行用于识别(鉴别确定步骤)使用者的确定步骤。在此,也可以设定当例如手指和手掌的指纹、血管图案完全匹配时确定识别。
如上所述,在本发明中,手指和手掌的生物统计特征数据可以只通过成像单元被成像,因此,本发明可以提供一种比利用单一生物统计特征数据的现有鉴别系统具有更高识别准确度的生物统计特征成像设备。此外,由于手指和手掌的生物统计特征数据可以只通过成像单元104被成像,所
以与现有技术的包括多个成像设备的装置相比,可以提供尺寸较小、价格较低的成像设备。
下面将详细说明本发明的第二实施例。
在此,与第一示例实施例中相同的参考符号表示相同的结构元件。
在系统结构方面,第二示例实施例具有与上述第一示例实施例(图l)几乎相同的结构,但进一步设置有漫射器502、聚焦透镜503以及红外线透射过滤器504。因此,手指的指纹和血管图案以及手掌的掌纹和血管图案的生物统计特征数据可以通过成像单元104以更高的图像质量成像。
首先,在此示例实施例中,如图6 (A)禾B6 (B)所示,聚焦透镜503设置在用于指纹和掌纹的发光单元208的上部处。因此,从发光单元208辐射到引导的手指或手掌、用于指纹和掌纹的光线可以偏振为几乎平行的光线。因此,聚焦透镜503可以很容易形成由皮肤的凹入区域及凸出区域形成的指纹和掌纹的阴影,并且可以加强指纹和掌纹的对比度。
此外,漫射器502恰好设定在各发光单元209的上方以用于血管。结果,投射的光线可以被漫射,使得在成像手掌的手指的血管图像的情况下,很难产生由皮肤的凹入区域及凸出区域形成的指纹和掌纹的阴影。即,只可以形成血管的更具体的图像。
如上所述,在此示例实施例中,最佳的发光单元可以选择用于指纹和掌纹的成像以及用于只成像血管。因此,可以获得光线的最适当的状态,此外,可以实现对使用者的鉴别的高度完善的确定。
此外,对于用于血管的发光单元209,当考虑到加强由于在血管中血色素的吸收造成降低的对比度以及阻止污染和干扰光线时,理想的是具有大约850到960 nm的波长、近红外线的光线的波长特征的LED。此外,在此示例实施例中,由于透射此波长光线并去除其它波长的干扰光线,红外光透射过滤器504可以恰好布置在发光单元上方。
另外,对于用于指纹和掌纹的发光单元208,优选使用具有大约850到960nm的波长、近红外光的光线的波长特征的LED。此外,可以防止干扰光线的不利效果,并且由于灰尘沉积在成像设备100内造成的对成像单元104的透镜的污染也可以通过布置红外光透射过滤器504受到控制。
虽然已经参照上述提及的实施例对本发明进行了说明,但本领域的普通技术人员可以将本发明以各种其它方式实施。
权利要求
1.一种用于识别图像的成像设备,包括用于引导手掌的成像区域的手掌引导单元;用于引导手指的成像区域的手指引导单元;以及用于使手掌和手指的所述成像区域的生物统计数据成像的成像单元。
2. 根据权利要求l所述的成像设备,其中所述手指引导单元在所述成 像单元和手掌的所述成像区域之间引导手指的成像区域。
3. 根据权利要求2所述的成像设备,进一步包括用于转换成像模式的控制单元,所述成像模式包括手指成像模式和手 掌成像模式。
4. 根据权利要求3所述的成像设备,进一步包括用于收集预定的成像区域的灰度数据的收集单元,其中所述转换单元 根据所述灰度数据转换模式。
5. 根据权利要求3所述的成像设备,进一步包括用于检测所述手掌引导单元是否引导手掌的所述成像区域的检测单 元,其中在所述检测单元检测到所述手掌引导单元引导手掌的所述成像区 域的情况下,所述转换单元将成像模式转换到所述手掌成像模式。
6. 根据权利要求3所述的成像设备,进一步包括第一发光单元,所述第一发光单元用于照亮用于对指纹和掌纹进行成 像的手指或手掌的所述成像区域。
7. 根据权利要求6所述的成像设备,进一步包括用于由近红外光的光线照亮手指或手掌的所述成像区域的血管的第 二发光单元。
8. 根据权利要求7所述的成像设备,进一步包括提取单元,所述提取单元用于从通过所述成像单元成像的指纹图像、 手指血管图像、手掌图像以及手掌血管图像提取指纹图案、手指血管图案、 掌纹图案以及手掌血管图案的数据。
9. 根据权利要求8所述的成像设备,进一步包括储存单元,所述储存单元用于储存指纹图案、手指血管图案、掌纹图案以及手掌血管图案的数据;以及用于将所述提取数据与所述储存数据进行比对的比对单元。
10. —种用于识别图像的方法,包括步骤(a) 对手掌的成像区域进行成像,所述手掌的成像区域通过手掌引 导单元引导;(b) 将成像的手掌数据与在储存单元中储存的手掌数据进行比对;(c) 对手指的成像区域进行成像,所述手指的成像区域通过手指引 导单元引导;(d) 将成像的手指数据与在所述储存单元中储存的手指数据进行比 对;以及(e) 根据步骤(b)和/或步骤(d)的比对结果鉴别使用者。
11. 根据权利要求10所述的方法,进一步包括步骤(f) 在所述步骤(b)之后,将成像模式从手掌成像模式转换到手指 成像模式。
12. —种包含程序的计算机可读介质,所述程序使设备执行方法,所 述方法包括步骤(a) 对手掌的成像区域进行成像,所述手掌的成像区域通过手掌引 导单元引导;(b) 将成像的手掌数据与在储存单元中储存的手掌数据进行比对;(c) 对手指的成像区域进行成像,所述手指的成像区域通过手指引 导单元引导;(d) 将成像的手指数据与在储存单元中储存的手指数据进行比对;以及(e) 根据比对结果鉴别使用者。
13. 根据权利要求12所述的包含程序的计算机可读介质,所述程序使 设备执行方法,所述方法进一步包括步骤(f) 将成像模式从手掌成像模式转换到手指成像模式。
全文摘要
本发明公开了一种用于识别图像的成像设备,所述成像设备通过对手掌或手指的识别图案进行成像来确定识别使用者。所述用于识别图像的成像设备包括用于引导手掌的成像区域的手掌引导单元、用于引导手指的成像区域的手指引导单元、以及用于使手掌和手指的成像区域的生物统计数据成像的成像单元。
文档编号G06K9/00GK101526993SQ200910005930
公开日2009年9月9日 申请日期2009年1月20日 优先权日2008年1月21日
发明者樋口辉幸 申请人:日本电气株式会社
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