專利名稱：活體檢測裝置及方法,以及具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在驗(yàn)證裝置中對要獲取生物信息的被檢體是否是活體進(jìn)行檢測的裝置及方法，該驗(yàn)證裝置采用諸如指紋、掌紋以及血管圖案的生物信息進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證。
同時(shí)，本發(fā)明涉及一種用于使用諸如指紋、掌紋以及血管圖案的生物信息進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證的驗(yàn)證裝置，更具體地，涉及具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，用于在從被驗(yàn)證者處獲取生物信息的過程中，檢測作為生物信息獲取對象的被檢體是否為活體。
背景技術(shù)：
隨著近年來諸如移動電話和PDA(個(gè)人數(shù)字助理)的小型信息設(shè)備的功能的高度完善，在某些情況下可以將他們與網(wǎng)絡(luò)相連，或者在某些情況下可以存儲大量的個(gè)人信息等，并且在這些裝置中對提高安全性能的要求正在激增。
為了確保這些裝置中的安全性，可以考慮采用借助于目前廣泛使用的密碼或ID(識別)卡等實(shí)現(xiàn)的個(gè)人驗(yàn)證技術(shù)。但是密碼或ID卡具有被竊取的高風(fēng)險(xiǎn)性，因此迫切需要實(shí)現(xiàn)具有更高可靠性的個(gè)人驗(yàn)證技術(shù)(驗(yàn)證一個(gè)裝置的用戶是否為預(yù)先注冊的用戶)。對于這種需求，相信借助于生物信息的個(gè)人驗(yàn)證技術(shù)具有高可靠性并且可以滿足上述要求。特別地，在采用指紋作為生物信息的情況下其具有較高的便利性。
因此，為了進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證，在采用指紋作為生物信息的情況下，利用電容型指紋傳感器或者光學(xué)指紋傳感器從被驗(yàn)證者的手指獲取指紋(由可以接觸到指紋傳感器的獲取面的隆線以及不會接觸該獲取面的谷線構(gòu)成的圖形)作為圖像信息。并且從該指紋圖像的前景(例如，隆線圖像)中提取出特征信息(例如，分歧點(diǎn)或端點(diǎn)的位置信息)，以將所提取的特征信息與預(yù)先注冊的被驗(yàn)證者的注冊特征信息進(jìn)行比較，由此判斷該被驗(yàn)證者是否是已經(jīng)進(jìn)行了注冊特征信息的注冊(即個(gè)人驗(yàn)證)的人，即，進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證。
但是，在上述采用指紋來進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證的系統(tǒng)中，作為進(jìn)行高可靠性的個(gè)人驗(yàn)證中的一個(gè)問題，指出了利用偽造指紋的不正當(dāng)使用。即，在使用指紋的系統(tǒng)中存在以下可能人工制造出具有偽造指紋的手指，以成功地使用該人造手指進(jìn)行假冒，并且通過該成功的假冒行為而進(jìn)行的不正當(dāng)使用導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性下降。
在采用硅或者橡膠作為人造手指的材料的情況下，由于這些材料是不通電的，從而電容型指紋傳感器不會從由硅制成的人造手指或者由橡膠制成的人造手指獲取指紋圖像，因此不可能進(jìn)行上述的不正當(dāng)使用。并且，光學(xué)指紋傳感器基本上也不可能從硅制成的人造手指或者橡膠制成的人造手指中獲取指紋。
然而，已經(jīng)指出采用成分與人類表皮的成分極其相似的樹膠(gummi)(通過對膠的水溶液進(jìn)行凝膠化而得到)作為人造手指的材料，由于樹膠是可通電的，所以該人造手指的材料使電容型指紋傳感器或者光學(xué)指紋傳感器可以從由樹膠制成的人造手指獲取指紋，由此使得通過成功的假冒行為可以進(jìn)行不正當(dāng)使用。
例如，在日本特開2000-123143號公報(bào)、日本特開平10-302047號公報(bào)、日本特開平10-370295號公報(bào)、日本特開2000-172833號公報(bào)等中公開了用于排除通過偽造手指而進(jìn)行的不正當(dāng)使用的技術(shù)。
然而，在日本特開2000-123143號公報(bào)或者日本特開平10-302047號公報(bào)中公開的技術(shù)中，通過被檢體的電流值、靜電容量以及電阻等來判斷被檢體是否是活體，所以無法排除由上述通電的樹膠制成的人造手指的偽造指紋。而且，在日本特開平10-370295號公報(bào)中公開的技術(shù)中，通過電容型傳感器是否產(chǎn)生了反應(yīng)來判斷偽造指紋，在日本特開平2000-172833號公報(bào)中公開的技術(shù)中，通過阻抗的頻率特性(一種電特性)來判斷偽造指紋，所以這兩種技術(shù)都不能排除由通電的樹膠制成的人造手指的偽造指紋。
本發(fā)明源于對于這些問題的考慮，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種活體檢測裝置和方法，其使得可以可靠地檢測被檢體是否是活體，由此可以可靠地識別出非活體，例如樹膠制成的人造手指。
而且，本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其可以實(shí)現(xiàn)在為了使用諸如指紋和掌紋的生物信息進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證而從被驗(yàn)證者獲取生物信息的過程中，可靠地檢測作為生物信息獲取對象的被檢體是否為活體，驗(yàn)證可靠地識別出例如由樹膠制成的人造手指，可靠地排除通過使用偽造指紋進(jìn)行成功的假冒行為而實(shí)現(xiàn)的不正當(dāng)使用，并且實(shí)現(xiàn)具有更高可靠性的個(gè)人驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的活體檢測裝置包括并且由以下部分構(gòu)成圖像獲取裝置，用于連續(xù)地獲取被檢體的外皮表面的圖像，該被檢體在接觸獲取面的同時(shí)移動；以及，分泌物檢測裝置，用于根據(jù)由圖像獲取裝置連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，檢測是否存在從外皮的外分泌腺分泌出的分泌物。
而且，本發(fā)明的活體檢測方法包括圖像獲取步驟，由圖像獲取裝置連續(xù)地獲取在與圖像獲取裝置的獲取面接觸的同時(shí)移動的被檢體的外皮表面的圖像；以及，分泌物檢測步驟，根據(jù)在圖像獲取步驟中連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，檢測從外皮的外分泌腺分泌出的分泌物。
此外，本發(fā)明的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置包括圖像獲取裝置，用于連續(xù)地獲取在與獲取面接觸的同時(shí)移動的被驗(yàn)證者的外皮表面的圖像；分泌物檢測裝置，用于根據(jù)通過圖像獲取裝置連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，來檢測是否存在從外皮的外分泌腺分泌的分泌物；比較裝置，用于將根據(jù)由圖像獲取裝置連續(xù)獲取的多個(gè)圖像而得到的被驗(yàn)證者的獲取特性信息與預(yù)先注冊的該被驗(yàn)證者的注冊特征信息進(jìn)行比較，從而判斷該獲取特征信息是否與注冊特征信息一致；以及，驗(yàn)證裝置，用于在通過分泌物檢測裝置檢測到存在分泌物并且由比較裝置確定獲取特征信息與注冊特征信息相一致的情況下，驗(yàn)證出所述個(gè)人是本人。
另外，在圖像獲取裝置或者圖像獲取步驟中，可以一同獲取形成在外皮上的圖形(由可以接觸獲取面的隆線和不接觸獲取面的谷線形成)和粘附在獲取面上的分泌物，作為外皮表面的圖像。此時(shí)，在分泌物檢測裝置或者分泌物檢測步驟中，可以計(jì)算出由圖像獲取裝置連續(xù)獲取的多個(gè)圖像的加權(quán)平均圖像，以根據(jù)所計(jì)算出的加權(quán)平均圖像中的時(shí)間變化來檢測是否存在分泌物，并且在這種情況下，可以利用加權(quán)平均圖像中的靈敏度值隨時(shí)間的變化來識別出其變化部分，作為獲取面中的粘附了分泌物的部分，從而檢測是否存在分泌物。
而且，可以使用以電容型傳感器為代表的接觸型半導(dǎo)體傳感器，或者光學(xué)傳感器，作為圖像獲取裝置。此外，圖形可以是指紋而外分泌腺可以是汗腺，并且在此情況下，可以使用掃描(sweep)型指紋傳感器作為圖像獲取裝置，該掃描型指紋傳感器用于在相對于獲取面移動作為被檢體的手指(被驗(yàn)證者的手指)的同時(shí)連續(xù)獲取手指指紋的部分圖像。
根據(jù)上述本發(fā)明的活體檢測裝置和方法，關(guān)注于以下事實(shí)在諸如由樹膠制成的人造手指的非活體中不存在分泌諸如汗、皮脂和水汽等的分泌物的外分泌腺(汗腺)，而就活體而言，根據(jù)由圖像獲取裝置連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，觀察到存在從該活體的外皮的外分泌腺不可避免地分泌出的分泌物，并且在檢測到存在分泌物的情況下，可以檢測出該被檢體是活體。這使得可以可靠地檢測被檢體是否是活體，由此使得可以可靠地識別出諸如由樹膠制成的人造手指的非活體。
而且，根據(jù)上述本發(fā)明的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，在為了使用諸如指紋、掌紋以及血管圖形的生物信息進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證而從被驗(yàn)證者獲取生物信息驗(yàn)證的過程中，使用了與上述的活體檢測裝置和方法類似的技術(shù)，來探查是否存在分泌物，并且在檢測出存在分泌物并且判定所獲取的特征信息與所注冊的特征信息相一致的情況下，驗(yàn)證出該人是本人。這使得可以可靠地檢測出作為生物信息獲取目標(biāo)的被檢體是否是活體，以可靠地識別出例如由樹膠制成的人造手指，可靠地排除通過采用偽造指紋進(jìn)行成功的假冒行為而實(shí)現(xiàn)的不正當(dāng)使用，并且實(shí)現(xiàn)了具有更高可靠性的個(gè)人驗(yàn)證。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的驗(yàn)證裝置，可以利用現(xiàn)有的用于獲取生物信息的圖像獲取裝置來進(jìn)行活體檢測，從而不必新增加用于活體檢測的儀器(硬件)，并且可以在不導(dǎo)致制造成本等增加的情況下實(shí)現(xiàn)活體檢測功能。


圖1是示出作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2(A)至圖2(D)全是用于說明該實(shí)施例中的活體檢測技術(shù)(汗檢測技術(shù))的原理的圖，圖2(A)至圖2(C)分別示出了通過掃描型指紋傳感器獲取的部分圖像的示例，而圖2(D)示出了圖2(A)至圖2(C)中示出的部分圖像的加權(quán)平均圖像(重疊圖像)；圖3用于說明該實(shí)施例中的活體檢測技術(shù)(汗檢測技術(shù))的原理，示出了由掃描型指紋傳感器獲取的指紋和汗的圖像強(qiáng)度(靈敏度值)隨時(shí)間變化的曲線；圖4是用于說明該實(shí)施例的驗(yàn)證裝置的操作的流程圖；以及圖5是用于說明該實(shí)施例中的活體檢測過程(汗檢測部的操作)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
將通過參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是示出作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖1所示的該實(shí)施例的用于使用待驗(yàn)證個(gè)人的指紋(生物信息)來驗(yàn)證該人的驗(yàn)證裝置包括電容型掃描式指紋傳感器(圖像獲取裝置)10、汗檢測部(分泌物檢測裝置)20、指紋比較部(比較裝置)30、驗(yàn)證部(驗(yàn)證裝置)40、指紋數(shù)據(jù)生成部50以及注冊指紋數(shù)據(jù)存儲部60。
電容型掃描式指紋傳感器(圖像獲取裝置)10用于連續(xù)地獲取在與獲取面(傳感器面)11接觸的同時(shí)移動的被驗(yàn)證者的外皮表面的圖像，更具體地，用于在相對于獲取面11移動被驗(yàn)證者的手指100的同時(shí)，連續(xù)地獲取該人的手指100的指紋的部分圖像。
這里，形成在被驗(yàn)證者的外皮(手指；被檢體)上的所謂指紋是由可以接觸獲取面11的隆線(接觸部分)和不接觸獲取面11的谷線(非接觸部分/間隙部分)構(gòu)成的圖形。指紋傳感器10利用以下事實(shí)在接觸獲取面11的隆線部分和不接觸獲取面11的谷線部分之間存在檢測靈敏度的差異，從而獲得作為多值圖像的指紋圖像。在電容型傳感器中，亮度會根據(jù)與傳感器的距離而不同，通常與傳感器較近的隆線部分以低亮度顯示，而與傳感器距離相對較遠(yuǎn)的谷線部分以高亮度顯示。
這時(shí)，大量的汗腺(外分泌腺)在作為活體的手指100的表面(隆線)上是開放的，并且隨時(shí)會從這些汗腺分泌出諸如汗、皮脂及水汽的分泌物。為此，當(dāng)為了獲取指紋圖像而移動手指100/使手指100接觸獲取面11時(shí)，只要該手指是活體，來自汗腺的分泌物就一定會粘附于獲取面11上。與隆線部分一樣，指紋傳感器10將粘附于獲取面11上的分泌物轉(zhuǎn)換成圖像，并且在上述部分圖像中將它們獲取為低亮度圖形。
通常，一般的用于從被驗(yàn)證者獲取指紋圖像的指紋傳感器具有大于手指尺寸的傳感器面(獲取面)。然而，近年來，為了將指紋傳感器安裝在諸如移動電話或者PDA的小型信息裝置上，已將傳感器面的尺寸制作得小于手指的尺寸，將通過該傳感器面連續(xù)獲取的多個(gè)圖像結(jié)合在一起來獲得整個(gè)指紋的圖像。在本實(shí)施例中使用的電容型掃描式指紋傳感器10(對應(yīng)于這種情況的指紋傳感器)在長度上比手指100短很多，并且具有如圖1所示的小面積的矩形獲取面(傳感器面/成像面)11。
而且，指紋傳感器10適用于在手指100移動到獲取面11時(shí)或者在獲取面11(指紋傳感器10)移動到手指100時(shí)，連續(xù)地獲取與手指100的指紋有關(guān)的多個(gè)部分圖像，并且指紋數(shù)據(jù)生成部50適用于根據(jù)所獲取的多個(gè)部分圖像來重建手指100的整個(gè)指紋圖像。將手指100對于獲取面11的相對移動稱為掃描。
如上所述，指紋數(shù)據(jù)生成部50重構(gòu)出整個(gè)指紋圖像，并且從該指紋圖像中提取/生成特征點(diǎn)(隆線的分歧點(diǎn)或者端點(diǎn))的信息作為比較所需的指紋數(shù)據(jù)(被驗(yàn)證者的獲取特征信息)。
另一方面，用于檢測是否存在從手指100的外分泌腺(汗腺)分泌出的分泌物的汗檢測部(分泌物檢測裝置)20根據(jù)由指紋傳感器10連續(xù)獲取的多個(gè)部分圖像，計(jì)算上述多個(gè)部分圖像的加權(quán)平均圖像，并且根據(jù)所計(jì)算出的加權(quán)平均圖像隨時(shí)間的變化來檢測是否存在分泌物。在使用電容型傳感器的情況下，在所計(jì)算出的加權(quán)平均圖像中隆線或者分泌物的亮度值低于周圍的亮度值，因此，可以定義圖像的亮度越低，對分泌物的靈敏度越高。在使用光學(xué)傳感器的情況下，隆線或者分泌物的亮度值高于周圍的亮度值，因此，可以定義圖像的亮度越高，對分泌物的靈敏度越高。這時(shí)，本實(shí)施例的汗檢測部20將所計(jì)算出的加權(quán)平均圖像中的，隨時(shí)間從高靈敏度值向低靈敏度值的變化與周圍的變化相比較慢的部分識別為獲取面11中的粘附有分泌物的部分，并且檢測到存在分泌物。另外，將汗、皮脂、水汽等視為上述分泌物；但是在此以汗為代表，并且在下文中，將分泌物描述為“汗”。
在此將參照圖2(A)至圖2(D)和圖3來說明由本實(shí)施例的汗檢測部20進(jìn)行的汗檢測技術(shù)(活體檢測技術(shù))的原理。另外，圖2(A)至圖2(C)分別示出了在時(shí)刻T、T+t以及T+k(k＞t＞0)由指紋傳感器10所成像的部分圖像的示例，而圖2(D)示出了圖2(A)至圖2(C)中示出的部分圖像的加權(quán)平均圖像(即，在時(shí)刻T至T+k所獲取的部分圖像的加權(quán)平均圖像)。同時(shí)，圖3是示出由指紋傳感器10獲取的指紋和汗的圖像強(qiáng)度(靈敏度值)隨時(shí)間變化的曲線。
為了檢測不是隆線那樣的移動圖像的圖形，作為從活體(手指100)分泌出并且粘附在獲取面11上的汗等，汗檢測部20使用多個(gè)部分圖像的加權(quán)平均圖像，從而在由指紋傳感器10所成像的指紋的多個(gè)部分圖像中將指紋圖像(隆線圖像)與汗圖像分離開。在本實(shí)施例中，在通過汗檢測部20分離出汗圖像(分泌物)并檢測/確認(rèn)出存在汗圖像的情況下，檢測出被驗(yàn)證者的手指是活體。
在利用本實(shí)施例的指紋傳感器10來獲取指紋圖像的過程中，手指100隨時(shí)間移動，從而隆線圖像在每一時(shí)刻都改變其位置，如圖2(A)至2(C)所示。為此，在各部分圖像的相同位置處出現(xiàn)相同圖形(隆線圖像)的可能性是非常低的，所以在根據(jù)多個(gè)部分圖像獲得的加權(quán)平均圖像(重疊圖像)中，與隆線相對應(yīng)的圖像被平均化，如圖2(D)所示，這使得隆線的圖像信息(圖像強(qiáng)度)減弱。
另一方面，一旦作為分泌物的汗(皮脂、水汽等)粘附于獲取面11上，則伴隨著掃描操作，汗沿其掃描方向拖行并擴(kuò)展，如圖2(A)至圖2(C)所示。并且，直到該汗由手指100擦去，或者從獲取面11揮發(fā)掉之前，在各個(gè)部分圖像的相同位置處，由于汗而產(chǎn)生的圖形(汗圖像)會保持出現(xiàn)。為此，如圖2(D)所示，在由多個(gè)部分圖像獲得的加權(quán)平均圖像(重疊圖像)中，對應(yīng)于汗的圖像與部分周圍相比突出。
然而，如上所述，粘附于獲取面11的汗等由于隨著掃描操作被手指100擦去或者隨時(shí)間而揮發(fā)掉，所以不會被轉(zhuǎn)換成圖像，從而舊的圖像信息變得無意義。為此，為了隨時(shí)使用新的部分圖像來計(jì)算反映非移動圖形(即汗圖像)的加權(quán)平均圖像G(i，j，k)，例如使用以下公式(1)。
G(i，j，K)＝wF(i，j，K-k)+(1-w)G(i，j，K-1) (1)其中0＜W＜1。
使用該公式(1)，用權(quán)重w(k)乘以輸入圖像F(i，j，K-k)來計(jì)算關(guān)于n個(gè)部分圖像的加權(quán)平均圖像G(i，j，K)而獲得的圖像被視為非移動圖形(即汗圖像)，其中可以將n定義為在預(yù)定時(shí)間內(nèi)獲取的圖像的數(shù)量，或者定義為在預(yù)定距離之內(nèi)獲取的圖像的數(shù)量。并且，將權(quán)重w(k)設(shè)置為，使得部分圖像越新(即k越小)，權(quán)重越大。
并且，本實(shí)施例的汗檢測部20將利用公式(1)計(jì)算出的加權(quán)平均圖像G(i，j，K)中的隨時(shí)間變化而出現(xiàn)了從低靈敏度值向高靈敏度值的變化的部分識別為獲取面11中的粘附有汗等的部分，并且檢測到存在分泌物。
這時(shí)，為了縮短計(jì)算時(shí)間并降低所使用的存儲容量，可以使用例如以下公式(2)代替上述公式(1)來計(jì)算加權(quán)平均圖像G(i，j，K)。
G(i，j，K)＝{w(k)·F(i，j，K-1)+G(i，j，K-1)} (2)另外，在使用電容型掃描式指紋傳感器10來獲得指紋圖像的過程中，通常，如圖1中的箭頭A所示，使手指100從其指肚向指尖部移動。因此，存在以下傾向在手指100的指肚部分中，在與掃描方向(圖1的箭頭A的方向)大致平行的方向上存在隆線，并且在手指100的指尖部分中，在與掃描方向相交的方向上存在隆線。
因此，在如上所述計(jì)算平均圖像的情況下，如圖3所示，在手指100的指肚側(cè)的平均圖像中，隆線的圖像強(qiáng)度極高而汗圖像的強(qiáng)度較低，從而難于將汗圖像與部分圖像分離開來。
另一方面，如圖3所示，在手指100的指尖側(cè)中，隆線的圖像強(qiáng)度變低而汗圖像的強(qiáng)度變高，從而可以容易地從部分圖像中分離/識別出汗圖像。為此，在本實(shí)施例的汗檢測部20中，優(yōu)選地使用指尖側(cè)的部分圖像組(其不受隆線圖像的影響)來計(jì)算加權(quán)平均圖像，并且來檢測是否存在汗(分泌物)。
指紋比較部(比較裝置)30用于將由指紋數(shù)據(jù)生成部50獲取的獲取指紋數(shù)據(jù)(被驗(yàn)證者的獲取特征信息)與預(yù)先在注冊指紋數(shù)據(jù)存儲部60中注冊的被驗(yàn)證者的注冊指紋數(shù)據(jù)(注冊特征信息)進(jìn)行比較，從而確定獲取指紋數(shù)據(jù)是否與注冊指紋數(shù)據(jù)相一致。
在汗檢測部20檢測到存在汗等(分泌物)并且比較部30判定獲取指紋數(shù)據(jù)與注冊指紋數(shù)據(jù)相一致的情況下，驗(yàn)證部(驗(yàn)證裝置)40驗(yàn)證出該人是本人。也就是說，在汗檢測部20未檢測到存在諸如汗等的分泌物的情況下(即在無法確認(rèn)接觸獲取面11的被檢體是活體的情況下)，本實(shí)施例的驗(yàn)證部40不考慮由比較部30作出的指紋比較結(jié)果，而總是輸出驗(yàn)證失敗(被驗(yàn)證者不是進(jìn)行注冊指紋數(shù)據(jù)的注冊的人的非驗(yàn)證信息)。
另外，通過將例如電容型掃描式指紋傳感器10安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)上來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的上述驗(yàn)證裝置。這時(shí)，通過利用個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的CPU(中央處理單元)執(zhí)行預(yù)定程序來實(shí)現(xiàn)汗檢測部20、指紋比較部30、驗(yàn)證部40以及指紋數(shù)據(jù)生成部50的功能，并且利用該個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲裝置(例如硬盤、RAM、ROM等)、外部地安裝在該個(gè)人計(jì)算機(jī)上的存儲裝置等來實(shí)現(xiàn)注冊指紋數(shù)據(jù)存儲部60的功能。
接下來，將根據(jù)圖4中所示的流程圖(步驟S10至S100)來說明具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的驗(yàn)證裝置的操作。
如圖4所示，首先，進(jìn)行指紋傳感器10的初始調(diào)節(jié)(步驟S10)。在該初始調(diào)節(jié)中，例如，進(jìn)行例如增益調(diào)節(jié)等，以適當(dāng)?shù)貦z測手指信息。之后，被驗(yàn)證者在使手指(被檢體)100接觸到指紋傳感器10的獲取面11的同時(shí)沿預(yù)定方向移動該手指100，并且指紋傳感器10連續(xù)地獲取在接觸獲取面11的同時(shí)移動的手指100的指紋圖像(步驟S20)。這時(shí)，如果該被檢體是活體，則從諸如汗腺等的外分泌腺中不可避免地分泌出的諸如汗等的分泌物粘附于獲取面11，并且所粘附的分泌物的圖像與指紋的部分圖像一起成像，并且該分泌物圖像包含在部分圖像中。
并且，汗檢測部20執(zhí)行稍后將描述的活體檢測處理(汗檢測處理步驟S30)，并且根據(jù)指紋傳感器10連續(xù)獲取的部分圖像，檢測是否存在從手指100的外分泌腺(汗腺)分泌出的汗。
這里將參照圖5中所示的流程圖對汗檢測部20的操作(活體檢測處理/汗檢測處理)進(jìn)行說明。
汗檢測部20逐個(gè)載入由指紋傳感器10獲取的部分圖像(步驟S31)，并且判斷該部分圖像是否屬于手指100的指尖側(cè)(步驟S32)。進(jìn)行這種判斷的原因是如上參照圖3所述，為了可靠地檢測是否存在汗(分泌物)，理想地使用不受隆線圖像影響的指尖側(cè)的部分圖像。另外，例如通過判斷開始指紋獲取之后所經(jīng)過的時(shí)間是否達(dá)到一預(yù)定時(shí)間或者所獲取的部分圖像的數(shù)目是否達(dá)到預(yù)定數(shù)量來進(jìn)行步驟S32中的判斷。
在部分圖像不屬于手指100的指尖側(cè)(步驟S32中的“否”路線)的情況下，操作返回到步驟S31，以載入下一部分圖像，并且由步驟S32進(jìn)行判斷。另一方面，在部分圖像屬于手指100的指尖側(cè)(步驟S32中的“是”路線)的情況下，使用上述公式(1)或者上述公式(2)來計(jì)算加權(quán)平均圖像(步驟S33)。
并且，判斷加權(quán)平均圖像是否是根據(jù)預(yù)定數(shù)目(上述公式(1)和(2)中的n)的部分圖像而計(jì)算出的(步驟S34)，并且在用于計(jì)算的部分圖像的數(shù)目未達(dá)到預(yù)定數(shù)目(步驟S34中的“否”路線)的情況下，操作返回到步驟S31，以載入下一部分圖像，并且執(zhí)行與上述過程類似的處理(步驟S32至S34)。
在步驟S33中的用于計(jì)算的部分圖像的數(shù)目達(dá)到預(yù)定數(shù)量(步驟S34中的“是”路線)的情況下，判斷在本次獲得的加權(quán)平均圖像中是否存在圖像強(qiáng)度(靈敏度值)變得大于上次獲得的加權(quán)平均圖像的圖像強(qiáng)度的部分(出現(xiàn)了從低靈敏度值向高靈敏度值變化的部分)(步驟S35)。
該變化部分是與當(dāng)諸如汗等的分泌物粘附于獲取面11時(shí)所成像的圖像(汗圖像)相對應(yīng)的部分，如參照圖2(A)至圖2(D)所進(jìn)行的說明。因此，判斷是否存在上述變化部分就是判斷是否從被檢體(手指100)中分泌出了諸如汗等的分泌物，即判斷被檢體(手指100)是否是活體。
在存在上述變化部分(步驟S35中的“是”路線)的情況下，汗檢測部20告知驗(yàn)證部40檢測到存在汗的結(jié)果(即，作為被檢體的手指100是活體的結(jié)果)(步驟S36)。
另一方面，在不存在上述變化部分的情況下(步驟S35中的“否”路線)，汗檢測部20判斷是否載入了最后的部分圖像，在部分圖像未載入至最后一個(gè)(步驟S37中的“否”路線)的情況下，操作返回到步驟S31，以重復(fù)地執(zhí)行與上述類似的處理(步驟S31到S37)。而且，在將部分圖像載入至最后一個(gè)(步驟S37中的“是”)的情況下，汗檢測部20告知驗(yàn)證部40無法檢測到存在汗的結(jié)果(即，作為被檢體的手指100不是活體)(步驟S38)。
與汗檢測部20中的上述汗檢測處理的執(zhí)行并行地，在指紋數(shù)據(jù)生成部50中，根據(jù)由指紋傳感器10連續(xù)獲取的部分圖像重構(gòu)整個(gè)指紋圖像，并且從該指紋圖像中提取/生成特征點(diǎn)(隆線的分歧點(diǎn)或者端點(diǎn))的信息作為進(jìn)行比較所需的指紋數(shù)據(jù)(所獲取的被驗(yàn)證者的特征信息)(步驟S40)。
而且，驗(yàn)證部40根據(jù)來自汗檢測部20的通知來識別該被檢體(手指100)是否是活體(步驟S50)。在從汗檢測部20接收到表示無法檢測到存在汗的結(jié)果的通知的情況下，識別出該被檢體(手指100)不是活體(步驟S50中的“否”路線)，并且將驗(yàn)證失敗的結(jié)果(該人未通過驗(yàn)證的非驗(yàn)證信息)告知該個(gè)人或者系統(tǒng)管理員等(步驟S100)。這時(shí)，可以將被檢體(手指100)不是活體的結(jié)果，即，使用了偽造指紋的結(jié)果告知系統(tǒng)管理員等。
在從汗檢測部20接收到表示存在汗的結(jié)果的通知的情況下，識別出該被檢體(手指100)是活體(步驟S50中的“是”路線)，并且由指紋比較部30進(jìn)行指紋比較。即，在指紋比較部30中，從注冊指紋存儲部60中讀出被驗(yàn)證者的注冊指紋數(shù)據(jù)(步驟S60)，將該注冊指紋數(shù)據(jù)與來自指紋數(shù)據(jù)生成部50獲取的指紋數(shù)據(jù)(步驟S40)進(jìn)行比較(S70)，并且判斷獲取指紋數(shù)據(jù)是否與注冊指紋數(shù)據(jù)相一致(步驟S80)。
在這些指紋數(shù)據(jù)相一致的情況下(步驟S80中的“是”路線)，驗(yàn)證出該人是本人，并將該結(jié)果告知該人或系統(tǒng)管理員等(步驟S90)。而且，在獲取指紋數(shù)據(jù)與注冊指紋數(shù)據(jù)不一致的情況下(步驟S80中的“否”路線)，將驗(yàn)證失敗的結(jié)果(該人未通過驗(yàn)證的非驗(yàn)證信息)告知該人或者系統(tǒng)管理員等驗(yàn)證驗(yàn)證(步驟S100)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如上所述，關(guān)注于以下事實(shí)在諸如樹膠制成的人造手指的非活體中不存在分泌汗的汗腺(外分泌腺)，根據(jù)由電容型掃描式指紋傳感器10連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，對汗(就活體而言，不可避免地會從其外皮的汗腺中分泌出)的存在進(jìn)行探查，并且在檢測到存在汗的情況下檢測出該被檢體(被驗(yàn)證者的手指100)是活體。這使得可以可靠地檢測出被檢體是否是活體，由此使得可以可靠地識別出諸如由樹膠制成的人造手指的非活體。
而且，在本實(shí)施例中，在為了使用指紋進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證而從被驗(yàn)證者獲取指紋圖像時(shí)驗(yàn)證，探查是否存在汗，并且當(dāng)檢測到存在汗并且判定比較結(jié)果相一致時(shí)，驗(yàn)證出該人是本人。因此，可以可靠地檢測出作為生物信息獲取對象的被檢體(手指100)是否是活體，例如，可靠地識別出由樹膠制成的人造手指，可靠地排除通過使用偽造指紋進(jìn)行成功的假冒行為而實(shí)現(xiàn)的不正當(dāng)使用，并且可以實(shí)現(xiàn)具有更高可靠性的個(gè)人驗(yàn)證。
這時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的驗(yàn)證裝置，可以原樣地使用獲取指紋圖像的電容型掃描式指紋傳感器10來進(jìn)行活體檢測，從而不必新添加用于進(jìn)行活體檢測的裝置(硬件)，從而可以在不引起裝置成本等增加的情況下實(shí)現(xiàn)活體檢測功能。
此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例；而是可以在不脫離由后附權(quán)利要求及其等同物所限定的發(fā)明概念的精神的情況下進(jìn)行各種修改。
例如，在上述實(shí)施例中，說明了如下情況被檢體是人的手指，并且獲取指紋圖像作為生物信息；但是，本發(fā)明并不限于此，在從作為被檢體的手掌獲取掌紋圖像或者血管圖形圖像等作為生物信息的情況下，也可以與上述情況類似地應(yīng)用本發(fā)明，并且可以獲得與上述類似的操作效果。而且，與上述相類似地本發(fā)明還應(yīng)用于以下情況從作為被檢體的牛等的鼻中獲取鼻紋圖像作為生物信息，并且可以獲得與上述相類似的操作效果。
而且，在上述實(shí)施例中，說明了以下情況指紋傳感器是電容型；但是也可以使用光學(xué)指紋傳感器。
此外，在上述實(shí)施例中，使用了具有小面積的矩形獲取面的掃描型指紋傳感器作為指紋傳感器；但是，可以使用具有大于手指尺寸的獲取面的通用指紋傳感器。但是，在此情況下，與在手指處于靜止?fàn)顟B(tài)下獲取整體指紋圖像的情況不同，通過使手指在指紋傳感器的獲取面上移動適當(dāng)?shù)牧?，來類似于上述情況檢測是否存在諸如汗等的分泌物，以進(jìn)行活體檢測。
工業(yè)適用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)由圖像獲取裝置連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，探查是否存在就活體而言會從其外皮的外分泌腺中不可避免地分泌出的分泌物，并且在檢測到存在分泌物的情況下檢測出該物體是活體。這使得可以可靠地檢測出被檢體是否是活體，以可靠地識別出諸如由樹膠制成的人造手指的非活體，以可靠地排除通過用偽造指紋進(jìn)行成功的假冒行為而實(shí)現(xiàn)的非正當(dāng)使用，并且實(shí)現(xiàn)具有更高可靠性的個(gè)人驗(yàn)證。
因此，優(yōu)選地將本發(fā)明應(yīng)用于使用指紋和掌紋等的生物信息進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證的驗(yàn)證裝置驗(yàn)證，并且相信其用處是極高的。
權(quán)利要求
1.一種活體檢測裝置，包括并且由以下部分構(gòu)成圖像獲取裝置(10)，用于連續(xù)地獲取被檢體的外皮表面的圖像，所述被檢體在接觸獲取面(11)的同時(shí)移動；以及分泌物檢測裝置(20)，用于根據(jù)由所述圖像獲取裝置(10)連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，檢測是否存在從所述外皮的外分泌腺分泌出的分泌物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活體檢測裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)一同獲取形成在所述外皮表面上的圖形以及粘附于所述獲取面(11)上的所述分泌物，作為所述外皮表面的圖像，所述圖形包括能夠接觸所述獲取面(11)的隆線和不接觸所述獲取面(11)的谷線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活體檢測裝置，其中所述分泌物檢測裝置(20)計(jì)算所述圖像獲取裝置(10)連續(xù)獲取的多個(gè)圖像的加權(quán)平均圖像，并且根據(jù)所計(jì)算出的加權(quán)平均圖像中的時(shí)間變化來檢測是否存在所述分泌物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活體檢測裝置，其中所述分泌物檢測裝置(20)將所述加權(quán)平均圖像中的隨時(shí)間變化而出現(xiàn)了從低靈敏度值向高靈敏度值的變化的部分識別為所述獲取面(11)中的粘附有所述分泌物的部分，從而檢測是否存在所述分泌物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的活體檢測裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)是接觸型半導(dǎo)體傳感器，所述接觸型半導(dǎo)體傳感器以電容型傳感器為代表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的活體檢測裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)是光學(xué)傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的活體檢測裝置，其中所述圖形是指紋，并且所述外分泌腺是汗腺。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的活體檢測裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)是掃描型指紋傳感器，用于在相對于所述獲取面(11)移動作為所述被檢體的手指的同時(shí)，連續(xù)地獲取所述手指的指紋的部分圖像。
9.一種活體檢測方法，包括圖像獲取步驟，由圖像獲取裝置(10)連續(xù)地獲取被檢體的外皮表面的圖像，所述被檢體在接觸所述圖像獲取裝置(10)的獲取面(11)的同時(shí)移動；以及分泌物檢測步驟，根據(jù)在所述圖像獲取步驟中連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，檢測從所述外皮的外分泌腺分泌出的分泌物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的活體檢測方法，其中在所述圖像獲取步驟中，一同獲得形成在所述外皮上的圖形以及粘附于所述獲取面(11)上的所述分泌物，作為所述外皮表面的圖像，所述圖形包括可以接觸所述獲取面(11)的隆線和不接觸所述獲取面(11)的谷線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的活體檢測方法，其中在所述分泌物檢測步驟中，計(jì)算在所述圖像獲取步驟中連續(xù)獲取的多個(gè)圖像的加權(quán)平均圖像，以根據(jù)所計(jì)算出的加權(quán)平均圖像的時(shí)間變化來檢測是否存在所述分泌物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的活體檢測方法，其中在所述分泌物檢測步驟中，將所述加權(quán)平均圖像中的隨時(shí)間變化而出現(xiàn)了從低靈敏度值向高靈敏度值的變化的部分識別為所述獲取面(11)中的粘附有所述分泌物的部分，從而檢測是否存在所述分泌物。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的活體檢測方法，其中所述圖像獲取裝置(10)是接觸型半導(dǎo)體傳感器，所述接觸型半導(dǎo)體傳感器以電容型傳感器為代表。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的活體檢測方法，其中所述圖像獲取裝置(10)是光學(xué)傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中的任一項(xiàng)所述的活體檢測方法，其中所述圖形是指紋，并且所述外分泌腺是汗腺。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的活體檢測方法，其中所述圖像獲取裝置(10)是掃描型指紋傳感器，用于在相對于所述獲取面(11)移動作為所述被檢體的手指的同時(shí)，連續(xù)地獲取所述手指的指紋的部分圖像。
17.一種具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，所述裝置包括圖像獲取裝置(10)，用于連續(xù)地獲取被驗(yàn)證者的外皮表面的圖像，所述外皮表面在接觸獲取面(11)的同時(shí)移動；分泌物檢測裝置(20)，用于根據(jù)所述圖像獲取裝置(10)連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，檢測是否存在從所述外皮的外分泌腺分泌出的分泌物；比較裝置(30)，用于將所述個(gè)人的獲取特征信息與所述個(gè)人的注冊特征信息進(jìn)行比較，從而判斷所述獲取特征信息與所述注冊特征信息是否一致，所述獲取特征信息是從所述圖像獲取裝置(10)連續(xù)獲取的多個(gè)圖像中得到的，所述注冊特征信息是預(yù)先注冊的；以及驗(yàn)證裝置(40)，用于在所述分泌物檢測裝置(20)檢測到存在所述分泌物并且所述比較裝置(30)確定所述獲取特征信息與所述注冊特征信息一致的情況下，驗(yàn)證出所述個(gè)人是本人。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)一同獲取形成在所述外皮表面上的圖形以及粘附于所述獲取面(11)的所述分泌物，作為所述外皮表面的圖像，所述圖形包括可以接觸所述獲取面(11)的隆線，以及不接觸所述獲取面(11)的谷線。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其中所述分泌物檢測裝置(20)根據(jù)所計(jì)算出的加權(quán)平均圖像中的時(shí)間變化，計(jì)算所述圖像獲取裝置(10)連續(xù)獲取的多個(gè)圖像的加權(quán)平均圖像，并檢測是否存在所述分泌物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其中所述分泌物檢測裝置(20)將所述加權(quán)平均圖像中的隨時(shí)間變化而出現(xiàn)了從低靈敏度值向高靈敏度值變化的部分識別為所述獲取面(11)中的粘附有所述分泌物的部分，從而檢測出是否存在所述分泌物。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中的任一項(xiàng)所述的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)是接觸型半導(dǎo)體傳感器，所述接觸型半導(dǎo)體傳感器以電容型傳感器為代表。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至22中的任一項(xiàng)所述的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)是光學(xué)傳感器。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至22中的任一項(xiàng)所述的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其中所述圖形是指紋，并且所述外分泌腺是汗腺。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的具有活體檢測功能的驗(yàn)證裝置，其中所述圖像獲取裝置(10)是掃描型指紋傳感器，用于在相對于所述獲取面(11)移動所述個(gè)人的手指的同時(shí)，連續(xù)地獲取所述手指的指紋的部分圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種驗(yàn)證裝置，用于使用指紋和掌紋等的活體來進(jìn)行個(gè)人驗(yàn)證，并且用于可靠地檢測被檢體是否是活體，由此使得可以可靠地識別諸如由樹膠制成的人造手指的非活體，所述裝置包括并且由以下部分構(gòu)成圖像獲取裝置(1)，用于連續(xù)地獲取在接觸獲取面(11)的同時(shí)移動的活體的外皮表面的圖像；以及，分泌物檢測裝置(20)，用于根據(jù)圖像獲取裝置(10)連續(xù)獲取的多個(gè)圖像，檢測是否存在從所述活體的外皮表面的外分泌腺分泌出的分泌物。
文檔編號G06K9/00GK1668245SQ0282960
公開日2005年9月14日 申請日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者安孫子幸弘 申請人:富士通株式會社