专利名称：手指静脉认证装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种手指静脉认证装置。
背景技术：
在生物体认证技术中，由于静脉认证利用生物体内部的静脉图案来进行认证，所以与指纹认证相比更难以伪造和篡改，从而能够实现安全性更高的生物体认证装置。在静脉认证装置中，使用手指静脉图案进行认证的手指静脉认证装置与手掌静脉认证装置等其他的静脉认证装置相比，由于能够进一步小型化，并且容易组装在设备中，所以在各个领域中具有广泛的应用前景。在手指静脉认证装置中，利用手指静脉吸收近红外光并且静脉以外的部分透射近红外光这一特点，通过将近红外光照射在手指上并且使用具有近红外光灵敏度的红外线摄像机对手指进行拍摄，能够拍摄到静脉的图像，并且能够将该静脉的图案用于认证。专利文献1中公开了一种采用手指静脉认证方式的个人认证装置，其被构造成从拍摄到的图像中检测出手指轮廓，并对拍摄到的手指图像的旋转偏移进行修正。在专利文献2和专利文献3中公开了通过将手指引导到手指放置位置的引导单元和设置在手指前端的按钮开关来决定手指放置位置的结构。此外，在专利文献4中公开了通过具有触摸屏的位置传感器来识别出手指的外形范围并且使对应的近红外光光源进行点灯的结构，据该专利文献记载的位置传感器还能够检测出手指的旋转偏移和倾斜等，但文献中没有对此进行具体的说明。专利文献专利文献1日本国专利特开2002-83298号公报专利文献2日本国专利特开2003-30632号公报专利文献3日本国专利特开2006-155575号公报专利文献4日本国专利特开2007-325793号公报
发明内容
为了正确地对静脉图案进行认证，重要的是将登录时和认证时的摄像条件设定成相同的摄像条件，以便使用手指的相同部分的静脉图案对登录的静脉图案和需要认证的静脉图案进行一致性认证。如果登录时的摄像条件和认证时的摄像条件不同，例如登录时和认证时的手指在认证装置上的放置位置不一样，则登录时和认证时的由红外线摄像机拍摄到的手指静脉的图像相互也不一样，使得提取出的静脉图案看起来也会不一样。由此，即使是由本人进行的认证输入，也会因静脉图案看起来不一样而被判断为不是同一个人，从而可能出现将本人误判为他人的情况。另一方面，还有可能出现虽然是由他人进行的认证输入，但由于手指的位置发生了偏移而偶然地使得手指静脉图案相一致，从而将他人误判为本人的情况。如果登录时和认证时的手指的位置偏移在一定程度的范围以内，则可以如专利文献1所公开的那样，通过从拍摄到的图像中提取手指的轮廓，并根据该轮廓对手指的旋转偏移和向上浮起等进行位置修正，以此来进行认证。但如果手指放置位置与正确的位置之间有很大的差异，则难以通过轮廓数据来进行修正。此外，在通过将摄像窗口设置得比手指窄，使得摄像窗口完全被手指覆盖以避免受到外部光线影响的小型的开放型手指静脉认证装置中，由于拍摄到的图像中不包括手指的轮廓，所以无法根据手指的轮廓数据对手指放置位置的位置偏移和旋转偏移进行修正。为了避免出现上述情况，可以考虑采用由专利文献2和专利文献3公开的通过在手指前端放置部分设置开关和传感器等而使得用户的手指每次都放置在相同的手指放置位置上的手指静脉认证装置，但该等手指静脉认证装置虽然能够防止手指在以红外线摄像机的光轴为轴的相同平面内发生的旋转偏移，但是无法防止以手指的轴为中心的手指的旋转偏移。此外，为了防止手指的位置偏移，已知有为了防止手指发生偏移而在手指前端放置部分设置了图1所示的手指前端引导部分即凹部的手指静脉认证装置。在图1中，100表示手指静脉认证装置，1表示近红外光照射部分，W表示设置有近红外光透射滤光器2的摄像窗口，3表示手指前端引导部分，4表示认证对象用户的手指。在手指静脉认证装置100中，如果为了防止手指出现偏移而加深手指前端引导部分3的深度，则如图2A所示，手指正常粗细的人的手指能够正常放置，但如图2B所示，在遇到指甲很长的人或者使用指甲贴片的人等时，指甲会与手指前端引导部分3的缘部发生干涉，此时，如果手指的厚度较薄，则会因手指朝上浮起而使得手指不能稳定地放置。此外， 如果为了避免指甲与手指前端引导部分3的缘部发生干涉而缩小手指前端引导部分3的深度，则如图2C所示，在有些情况下，手指会超出手指放置位置而使得位置偏移变大。本发明提供一种手指静脉认证装置，其使用近红外光，通过红外线摄像机从摄像窗口拍摄手指静脉图案，以此进行生物体认证，所述手指静脉认证装置的特征在于，所述摄像窗口的外侧设置有手指前端放置部分，在该手指前端放置部分设置有具有多个在XY方向上连续的检测区域的触摸传感器，根据由该触摸传感器检测出的手指前端形状数据以及由所述红外线摄像机检测出的手指轮廓数据来检测手指与所述手指静脉认证装置上的正确的手指放置位置之间的手指位移量，以此对所获取的手指静脉图案进行修正，并且自动地获取与在对手指静脉认证装置进行登录时的手指静脉图案相同的手指静脉图案。此外，本发明的手指静脉认证装置的特征还在于，手指位移量是指在以所述红外线摄像机的光轴为中心的相同平面内发生的手指的旋转偏移，或者是指以手指的轴为中心的旋转方向上的位置偏移，或者是指手指的轴向上的前后位置的偏移。此外，本发明的手指静脉认证装置的特征还在于，手指放置部分呈大致平坦的形状。并且，本发明的手指静脉认证装置的特征还在于，在手指位移量超过了规定的阈值时，向用户输出提示信息，通知用户将手指放置到正确的放置位置上。并且，本发明还提供一种手指静脉认证装置，其使用近红外光，通过红外线摄像机从被手指覆盖的窄小的摄像窗口拍摄手指静脉图案，以此进行生物体认证，所述手指静脉认证装置的特征在于，所述摄像窗口的外侧设置有手指前端放置部分，在该手指前端放置部分设置有具有多个在XY方向上连续的检测区域的第一触摸传感器，并且在所述摄像窗口的外侧设置有手指根部放置部分，在该手指根部放置部分设置有具有多个在XY上方向连续的检测区域的第二触摸传感器，根据由该第一触摸传感器和第二触摸传感器检测出的手指前端形状数据和手指根部形状数据来检测手指与正确的手指放置位置之间的位移量并对其进行修正，从而自动地获取与在对手指静脉认证装置进行登录时的手指静脉图案相同的手指静脉图案。此外，本发明的手指静脉认证装置的特征还在于，在所述触摸传感器上设置有检测对触摸传感器的按压力的压力传感器。并且，本发明的手指静脉认证装置的特征还在于，所述触摸传感器由电阻膜式触摸传感器构成。发明效果在本发明中，在摄像窗口的外侧设置有手指前端放置部分，在该手指前端放置部分设置有具有多个在XY方向上连续的检测区域的触摸传感器，根据由该触摸传感器检测出的手指前端形状数据以及由所述红外线摄像机检测出的手指轮廓数据检测手指与正确的手指放置位置之间的手指位移量，以对所获取的手指静脉图案进行修正，并且自动地获取与在对手指静脉认证装置进行登录时的手指静脉图案相同的手指静脉图案，由此，能够将手指前端放置部分设定为大致平坦的形状，同时能够实现认证精度高并且使用方便的手指静脉认证装置。
图1是表示现有技术中的普通的开放型手指静脉认证装置的立体图。
图2A是现有技术中的手指前端引导部分的示意图。
图2B是现有技术中的手指前端引导部分的示意图。
图2C是现有技术中的手指前端引导部分的示意图。
图3是手指前端放置部分中安装有触摸传感器的实施例1的立体图。
图4是由实施例1的触摸传感器和红外线摄像机获取的数据的示意图。
图5是表示实施例1的核对模板的生成方法的示意图。
图6A是手指没有放在正常位置时的触摸传感器的手指数据的示意图。
图6B是手指没有放在正常位置时的触摸传感器的手指数据的示意图。
图7A是以手指的轴为中心的手指旋转偏移的检测方法的示意图。
图7B是以手指的轴为中心的手指旋转偏移的检测方法的示意图。
图8是由实施例2的手指静脉认证装置获取的手指静脉数据的示意图。
图9是实施例3的在触摸传感器上设置有压力传感器时的示意图。
图10是表示实施例4的接触型触摸传感器的示意图。
符号说明
1近红外光照射部分
2近红外光透射滤光器
3手指前端放置部分
4手指
5，50触摸传感器
6红外线摄像机7触摸传感器检测区域8红外线摄像机检测区域9手指的轮廓10接触轮廓数据11模板生成区域12手指前端触摸传感器检测区域13手指根部触摸传感器检测区域14图像获取区域15X 电极16Y 电极101手指静脉认证单元200图像处理装置300认证处理装置W:摄像窗口P:压力传感器
具体实施例方式以下参照附图对本发明的实施例进行说明。实施例1图3是使用了本发明的手指静脉认证单元101的立体图。手指前端放置部分被设置成平坦面，并且也可以根据需要设置不会与指甲发生干涉的足够浅的凹部。手指前端放置部分安装有触摸传感器5，该触摸传感器5由静电传感器构成，并且具有被分割成X-Y矩阵状的多个检测区域。手指静脉的图像由设置在下侧的红外线摄像机6隔着近红外光透射滤光器2拍摄。近红外光从手指的上面或者侧面朝着手指照射。根据触摸传感器5以及红外线摄像机6的数据，由图像处理装置200生成规定的核对用模板，并且通过认证处理装置 300进行认证处理。图像处理装置200以及认证处理装置300可以设置在安装在手指静脉认证装置101上的处理器上，或者与手指静脉认证装置101连接的PC等的设备上。设置在手指前端放置部分的触摸传感器5能够正确地检测出手指的接触部分和非接触部分，在手指放置在手指前端放置部分时，能够获取手指前端的位置和形状的数据。图4是对由实施例1的手指静脉认证单元101获取的手指数据进行说明的说明图。在将手指放置在手指静脉认证单元101上时，如图4所示，与手指4接触的灰色部分G 成为通过触摸传感器5来检测手指的检测部分。由于手指4的剖面为圆形，所以触摸传感器5在比红外线摄像机6拍摄到的图像的轮廓更窄的范围内与手指发生接触，因此，由触摸传感器5检测出的手指的形状比通过图像看到的手指的形状更小。7表示触摸传感器检测区域，8表示红外线摄像机检测区域。红外线摄像机6获取手指4的静脉图案P和手指的轮廓9作为图像数据。将该2 种数据组合，并将由触摸传感器5检测出的手指4的检测部分端点设定为A，A’。从点A和 A’分别引出与通过图像而获取的手指的轮廓9相平行的平行线A-B，A’ -B’，对该线内侧的图像数据和触摸传感器5的检测数据进行合成而生成接触轮廓数据10。如图5所示，根据该接触轮廓数据10，从由红外线摄像机6拍摄到的手指的整体图像剪切对应位置的静脉数据以生成核对用的模板。以下对上述步骤进行具体说明。将对手指4的整体进行拍摄而得到的图像的特定区域设定为模板生成区域11，在剪切模板生成区域11的图像以生成模板时，在手指4倾斜放置的场合，根据接触轮廓数据10检测手指4的倾斜程度，并根据该数据在图像处理装置 200中使手指静脉图像旋转从而使手指变得基本垂直。此后，通过剪切模板生成区域11的图像，使得在手指4相对于手指静脉认证装置101的手指放置位置倾斜放置时，也能够获取位置与正常放置时的位置相同的静脉数据。在手指放置位置相对于规定的位置沿着手指的轴向在前后发生了偏移时，由于手指前端部分也包括在手指的接触轮廓数据10中，所以根据接触轮廓数据10检测在前后方向发生了多大的偏移，并根据该数据使手指静脉图像在图像处理装置200上移动。此后，通过剪切模板生成区域11的图像，即使在前后方向发生了偏移，也能够获取位置与登录时的放置位置相同的静脉数据。由此，通过根据手指的接触轮廓数据10对手指的旋转偏移以及轴向的前后位置的偏移进行修正，即使手指的放置位置有点偏移，也能够生成正确的核对用模板。此外，检查最初进行登录和认证时通过触摸传感器5获取的数据，如图6所示，在手指超出范围时或者只有小部分的手指放置在手指放置位置时，判断为手指的偏移大，手指没有正确地放置在手指放置位置。此时，由于超过了可以进行上述自动修正的范围，所以通过声音、文字和信号等输出提示，要求用户将手指放置在正确的位置上，在促使用户将手指放置在正确的手指放置位置以后再次获取数据。以下对手指的旋转偏移的检测进行说明。在触摸传感器5和摄像窗口的交界线上，如图7A所示，将触摸传感器检测到的手指的轮廓点设定为A，A’，将图像数据中的手指的轮廓点设定为B，B’，此时，在手指水平地放置的场合，A-B和A’ -B’的距离大致相同，但如果在手指的轴向上手指发生了旋转偏移时，如图7B所示，由于人的手指呈扁平的形状， 所以A-B和A’ -B，的距离差变大。当A-B和A’_B’的距离差超过了规定的阈值时，判断为手指发生了旋转偏移，输出要求用户重新将手指正确放置的提示，在促使用户将手指放置在正确的位置以后再次获取数据。由此，通过对触摸传感器5的位置数据和从红外线摄像机6拍摄到的图像中提取的轮廓数据进行比较，能够检测出手指的以轴向为中心的旋转偏移。如上所述，通过将触摸传感器安装在手指前端侧，以检测手指放置位置和以摄像机等的光轴为轴的相同平面上的旋转偏移和以手指的轴为中心的旋转偏移等，并对静脉数据进行修正，以及向用户提示适当的手指放置方法，由此，能够实现精度高并且使用方便的手指静脉认证装置。实施例2在小型的开放型手指静脉认证装置中，通过将摄像窗口 W设定成比手指窄，使得摄像窗口 W能被手指完全遮住，以此来避免受到外部光的影响。此时，由于摄像窗口 W较小， 只能拍摄到图8所示的图像获取区域的一部分，所以无法通过红外线摄像机6的图像获取手指的轮廓线。此时，通过进一步在手指的根部侧安装触摸传感器，能够在没有轮廓数据的情况下检测出手指的旋转偏移。如图8所示，根据分别连接在位于红外线摄像机检测区域8的上下部分的手指前端触摸传感器检测区域12和手指根部触摸传感器检测区域13中检测到的手指的接触面的 A点和B点以及A’点和B’点而得到的线A-B以及A’ -B’的斜度计算出手指的旋转角度， 并根据该旋转角度使在图像获取区域14拍摄到的图像旋转。然后，根据手指前端侧的触摸传感器5的手指前端顶点部分的C点计算出手指在轴向上的前后位置的偏移，并使图像朝着前后移动。根据由此获取的数据求出图像获取区域14的静脉图案相当于手指的哪个部分， 并根据其结果来判断与模板的一致性，从而能够实现精度高的手指静脉认证装置。在现有技术中，由于无法了解从摄像窗口拍摄到的静脉图案属于手指的哪个部分，所以在手指发生了偏移或者旋转偏移时，无法在对登录的静脉图案和进行认证的静脉图案的位置进行调整后再进行认证，所以可能会将本人以外的人的图案判定为与本人的图案相一致而将他人误判为本人，或者尽管是本人但却将本人误判为他人，而拒绝本人，从而导致认证率下降。但是，如本实施例所示，只要能够判断出静脉图案属于手指的哪个部分， 就能够在对登录的静脉图案和进行认证的静脉图案的位置进行调整后再进行识别，从而能够抑制由手指的偏移和旋转偏移引起的认证率的下降。实施例3在手指用力按压时，手指前端会扩展成扁平形状，使得手指和触摸传感器5的接触面增大，导致由触摸传感器5检测出的数据与登录时的数据不一样。相反，如果按压力太弱，则会使得手指和触摸传感器5的接触面变小，可能导致由触摸传感器检测出的数据与登录时的数据不一样。如果登录时和认证时的触摸传感器5的检测数据不一样，则会导致认证率下降。为了避免出现上述情况，如图9所示，在触摸传感器5的正下方安装压力传感器P， 检测手指4对触摸传感器5的按压力。事先决定能够进行登录和认证的压力的范围，在压力超过了该范围时，输出要求用户不要按得太重的提示。相反，在压力过低时，输出要求用户按得重一点的提示。由此，能够更为真实地再现登录时的手指的放置方法，从而能够提高认证率。实施例4在实施例1至3的手指静脉认证装置中，在采用设置有X-Y矩阵状的电阻膜和电极等的接触型的触摸传感器50来取代用于检测手指前端的位置和形状的静电型的触摸传感器5时，也能够与静电型的触摸传感器一样检测出手指前端的位置和形状。如图10所示，接触型的触摸传感器50具有通过将X方向的X电极15和Y方向的 Y电极16在上下方向重叠而成的结构，并且还被构造成只有从上方受到手指按压的部分才会与上下的电极发生接触。由此，通过依序对X电极15施加电压，并且每次施加电压时均测量Y电极16的电压，由此能够检测出手指所接触的位置和形状。
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权利要求
1.一种手指静脉认证装置，其使用近红外光，通过红外线摄像机从摄像窗口拍摄手指静脉图案，以此进行生物体认证，所述手指静脉认证装置的特征在于，所述摄像窗口的外侧设置有手指前端放置部分，在该手指前端放置部分设置有具有多个在XY方向上连续的检测区域的触摸传感器，根据由该触摸传感器检测出的手指前端形状数据以及由所述红外线摄像机检测出的手指轮廓数据来检测手指与所述手指静脉认证装置上的正确的手指放置位置之间的手指位移量，以此对所获取的手指静脉图案进行修正，并且自动地获取与在对手指静脉认证装置进行登录时的手指静脉图案相同的手指静脉图案。
2.如权利要求1所述的手指静脉认证装置，其特征在于，所述手指位移量是指在以所述红外线摄像机的光轴为中心的相同平面内发生的手指的旋转偏移。
3.如权利要求1所述的手指静脉认证装置，其特征在于，所述手指位移量是指以手指的轴为中心的旋转方向上的位置偏移。
4.如权利要求1所述的手指静脉认证装置，其特征在于，所述手指位移量是指手指的轴向上的前后位置的偏移。
5.如权利要求1所述的手指静脉认证装置，其特征在于，所述手指放置部分呈大致平坦的形状。
6.如权利要求1所述的手指静脉认证装置，其特征在于，在所述手指位移量超过了规定的阈值时，向用户输出提示信息，通知用户将手指放置到正确的放置位置上。
7.一种手指静脉认证装置，其使用近红外光，通过红外线摄像机从被手指覆盖的窄小的摄像窗口拍摄手指静脉图案，以此进行生物体认证，所述手指静脉认证装置的特征在于，所述摄像窗口的外侧设置有手指前端放置部分，在该手指前端放置部分设置有具有多个在XY方向上连续的检测区域的第一触摸传感器，并且在所述摄像窗口的外侧设置有手指根部放置部分，在该手指根部放置部分设置有具有多个在XY方向上连续的检测区域的第二触摸传感器，根据由该第一触摸传感器和第二触摸传感器检测出的手指前端形状数据和手指根部形状数据来检测手指与正确的手指放置位置之间的手指位移量并对其进行修正，从而自动地获取与在对手指静脉认证装置进行登录时的手指静脉图案相同的手指静脉图案。
8.如权利要求7所述的手指静脉认证装置，其特征在于，所述手指位移量是指在以所述红外线摄像机的光轴为中心的相同平面内发生的手指的旋转偏移。
9.如权利要求7所述的手指静脉认证装置，其特征在于，所述手指放置部分呈平坦的形状或者大致平坦的形状。
10.如权利要求7所述的手指静脉认证装置，其特征在于，在所述手指位移量超过了规定的阈值时，向用户输出提示信息，通知用户将手指放置到正确的放置位置上。
11.如权利要求1所述的手指静脉认证装置，其特征在于，在所述触摸传感器上设置有检测对触摸传感器的按压力的压力传感器。
12.如权利要求1所述的手指静脉认证装置，其特征在于，所述触摸传感器由电阻膜式触摸传感器构成。
全文摘要
本发明提供一种手指静脉认证装置，在手指静脉认证装置中解决无法根据手指的图像检测出以手指为轴时的手指的旋转偏移的问题，解决因指甲与手指前端的凹部干涉而无法正常放置的问题，解决在手指比摄像窗口宽而将摄像窗口完全覆盖的摄像方式中因拍摄不到手指而无法检测出手指的旋转偏移的问题等。在手指前端放置部分设置能够获取手指位置和形状的X-Y矩阵状的触摸传感器，将手指前端放置部分的形状设置成手指容易放置的平坦的形状。以及根据由传感器读取的手指的位置和形状的数据检测出以摄像机的光轴为轴的手指的旋转偏移，以手指为轴的手指的旋转偏移以及手指的位置偏移，并且根据该等数据正确地提取静脉，并将其用于对用户进行提示，以使用户的手指放置在正确的位置。
文档编号G06K9/00GK102194100SQ20111004240
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年3月12日
发明者喜种佳司 申请人:株式会社日立制作所