生物体认证装置

1.一种生物体认证装置，其特征为具有：应识别的手或手指的 定位装置，对应识别的手或手指照射红外线的红外线发光装置，对上 述手或手指配置与上述红外线发光装置相反侧的红外线图像输入装 置，确认是生物体的生物体确认装置，处理上述红外线图像输入装置 所输入的图像数据，并与预先登记的图形数据进行对照的处理装置， 以及输出所述处理装置的处理结果的输出装置；
上述生物体确认装置是使用上述定位装置所设置的电极或热敏 元件，通过测定应识别的手或手指的温度，电阻，特定频率的阻抗， 电容量中的至少一者以确认是生物体。
2.如权利要求1所述的生物体认证装置，其中，将上述红外线 发光装置与上述红外线图像输入装置配置成使该红外线发光装置与 该红外线图像输入装置的连结线略呈水平。
3.如权利要求1所述的生物体认证装置，其中，上述处理装置 是藉上述生物体确认装置的测定结果，控制上述红外线发光装置及红 外线图像输入装置的动作开始。
4.如权利要求1所述的生物体认证装置，其中，上述红外线发 光装置被配置于应识别的手或手指的手背侧，由以亮度饱和的电流值 加以驱动的直线状排列的多个红外线发光二极管，与配置于上述多个 红外线发光二极管及应识别的手或手指间而具有所定宽度间隙的遮 蔽装置构成。
5.如权利要求1所述的生物体认证装置，其中，具有可读取信 息记录媒体所存储的登记图像数据的读取装置，而上述处理装置执行 上述红外线图像输入装置所输入且经过处理的图像数据，与上述读取 装置所读取的图像数据的对照。

技术领域\n本发明是关于生物体认证装置，特别是关于能以简单的构造进行 高精度认证的生物体认证装置。\n背景技术\n近年来、作为生物体认证方法之一，已有通过手的血管图像以进 行认证的方式的提案。例如在日本特表平08-508419号公报，有取手 背的静脉图案图像以进行个体认证的装置的记载。\n但是，上述已知方式，却有无法获得鲜明的血管图像，装置无法 小型化，或本人以外者可获得认证的危险性等问题。\n发明内容\n本发明的目的，即在解决上述已知技术的问题，而提供一种以简 单的构造能进行高精度认证的生物体认证装置。\n本发明的生物体认证装置，其特征为具有：应识别的手或手指的 定位装置，对应识别的手或手指照射红外线的红外线发光装置，对上 述手或手指配置与上述红外线发光装置相反侧的红外线图像输入装 置，确认是生物体的生物体确认装置，处理上述红外线图像输入装置 所输入的图像数据，并与预先登记的图形数据进行对照的处理装置， 以及输出所述处理装置的处理结果的输出装置。\n依据本发明，由于设有红外线光源，通过输入透射图像而能以小 型结构造获得鲜明的血管图像，又通过具有生物体确认装置能防止不 正确的认证。\n附图的简单说明：\n图1为使用本发明生物体认证装置的入室管理系统构造的说明 图。\n图2为本发明生物体认证装置的构造的正视图，侧剖面图。\n图3为把持部24及图像输入部23的构造的剖面图。\n图4为把持部24的构造的平面显示图及侧面图。\n图5为本发明生物体认证装置的电路构造方块图。\n图6为把持部24地构造的第二实施例平面显示图。\n图7为本发明控制程序内容的流程图。\n图8为登记处理内容的流程图。\n图9为本发明第二实施例的系统构造方块图。\n图10为第二实施例的认证单元构造剖面图。\n图11为第二实施例的各单元电路构造方块图。\n图12为第二实施例的电阻检测电路构造显示图。\n图13为第二实施例的温度检测电路构造显示图。\n图14为第二实施例的容量检测电路构造显示图。\n图15为第二实施例的空间过滤器构造说明用显示图。\n图16为第二实施例的登记处理内容的流程图。\n图17为第二实施例的认证，消除处理内容流程图。\n发明的具体实施方式\n以下，就本发明的实施形态详细说明。图1为使用本发明第一实 施例的生物体认证装置的入室管理系统构造说明图。本发明的生物体 认证装置13是与门11的电动锁12连接，通常上锁。欲入室者即通过 生物体认证装置13面板的十位按键输入自己的ID号码，然后将手由 开口部伸入而握住内部的把持部。\n当生物体认证装置13检测到手已握住把持部时，即点亮把持部内 部的红外线发光LED，由上部的CCD摄像装置予以输入红外线透射光的 手图像，并与预先登记的入室许可者的数据进行核对。且认证OK时， 则驱动电动锁12而解锁。计算机10在本发明虽非必须，被使用于例 如入出室的记录，多个登记者的存储，维护，监视等。\n图2为本发明生物体认证装置的构造正面显示图，侧面剖面图。 生物体认证装置13的上部正面面板配设有十位按键装置20及各种状 态表示用LED 21，下部设有开口部22。开口部22内呈箱状，在中央 水平地配置有具销体36的把持部24。\n箱内上部装设有CCD摄像装置23，其里面则设有可发生臭氧的杀 菌消毒器25。又，为遮蔽外光，亦可备有被覆于开口部22的转动盖或 遮帘。生物体认证装置13内部具有后述的装载有控制电路等的基板26 及电源装置27。\n图3为把持部24及图像输入部23的构造剖面图。又，图4为把 持部24的构造平面显示图及侧面图。把持部24的剖面是角呈圆弧的 长方形状，至少其上部由红外线可透射的材质(丙烯基，氯乙烯等) 所形成。内部为空洞，配置有将可发出波长850nm左右红外线的多个 红外线发光二极管34如图示那样加以装设的光源基板35。\n把持部24的里头侧面是配置有两支金属制销体36及温度测定用 热敏元件46，两支销体36间呈中指可插入的间隔。又，在图示虽省略 配线用电线，但销体36，热敏元件46，光源基板35连接于控制基板 26。\n配置于上部的CCD摄像装置由CCD照像机30，透镜31，两光学 过滤器32，33所成。CCD照像机30及透镜31只要是在红外线区域具 有灵敏度，就可使用市场销销售的。第一过滤器32为仅使比波长750nm 更长波长的光通过的低通滤波器，第二过滤器33为仅使比波长900nm 更短波长光通过的高通滤波器。因此，通过将两过滤器组合而成为 750-950nm的带通滤波器。\n如现有例的通过反射光的摄影，是仅能摄影手表面附近的静脉而 已，但在本发明，如图示那样通过由红外线透射光输入图像，连手内 部的动脉图案亦能鲜明地予以摄影。又，红外线可透过骨头，故无骨 头的影像。\n图5为本发明生物体认证装置的电路构造方块图，单片计算机40 为市场销售的内藏有CPU，ROM，RAM，I/O端口，存储器总线，时钟 电路，中断电路等的16位单片计算机。CCD照像机接口电路41将CCD 照像机30输出的数字图像信息(多亮度数据)取入于单片计算机40。\n并行I/O端口42自十位按键装置20读取输入数据的同时，且控 制显示用LED 21，红外线照明用LED 34，杀菌消毒器25的导通/断开。 又，红外线照明用LED 34，杀菌消毒器25由未图示的驱动器驱动， 其中，红外线照明用LED 34被形成为通过以再增加其以上电流亦无法 增加亮度的亮度饱和电流值以上的电流值加以驱动，而可消除各LED 的亮度不均，均匀照明。\nD/A，A/D变换器43是将单片计算机40所输出的一方锁体的数字 驱动信号变换为模拟信号输出至缓冲器44，同时，将缓冲器45所输出 的另一方销体的电压(信号)及缓冲器47所输出温度传感器(热敏元 件)46的输出信号变换为数字信号。又，放大器44，45，47为运算 放大器(直流放大器)。\n闪速ROM 50被使用为存储所登记的图像数据等。又登记数据的存 储亦可使用EEPROM，SRAM，硬盘，软盘等，且自计算机10读取亦可。\n通信驱动器51为如RS-232C标准的线式驱动器/接收器。电源电 路52被输入商用电源或停电用内藏电池54的电力而向生物体认证装 置全体供应所期望电压的电源。锁驱动器53通过单片计算机40的控 制，输出如电动锁12解锁用螺线管的驱动信号。\n图7为本发明生物体认证装置的控制程序内容的流程图。在S10， 自十位按键装置读取输入数据并保存。在S11，判定所读取数据是否为 与ENT(ENTER)键对应的数据，结果如否定时即退回S10，如肯定时 即移至S12。\n在S12，使杀菌消毒器25断开。在S13，进行所输入ID号码与所 登记ID号码的比较，以判定ID号码是否被登记。且，判定结果为否 定时移至S26，如肯定时即移至S14。并在S14，读取对应所输入ID 号码的核对用登记数据。\n在S15，通过D/A变换器43及缓冲器44向一方销体36施予所定 直流电压，通过放大器45及A/D变换器43读取另一方销体36的电位。 且，通过判定所读取电位是否处于所定范围，而判定人手是否与两支 销体36接触。又，电位于所定时间内未超过所定值时，或检测十位按 键的CL(清除)键被按下时，则移至S26。\n在S16，测定两支销体36间的阻抗。即，通过D/A变换器43及 缓冲器44向一方销体36施予所定振幅及频率(例如数10kHz)的交 流电压，通过放大器45及A/D变换器43读取另方销体36的电压波形。 且，通过所读取电压波形的振幅及相位是否处于所定范围，而判定是 否为生物体。\n在S17，将温度传感器(热敏元件)46所输出的电位加以A/D变 换并读取，通过辨别是否处于所定范围，以判定是否为生物体。在S18， 判定S15-S17的测定结果是否全部表示是生物体，如结果为否定时移 至S26，如肯定时则移至S19。\n在S19，点亮红外线照明用LED，在S20，起动CCD照像机30， 通过接口电路41取入红外图像。在S21，熄灭红外线照明用LED。又， 由于红外线照明用LED以大电流加以驱动，故控制成仅在摄影所需最 小限时间点亮。\n在S22，对于所读取图像数据施予边缘(对比度)强调，二值化等 图像处理，且，例如予以向量化，进行端点及分支点等位置或互相关 连等的特征抽出处理。在S23，与在S14所读取登记特征进行核对。又， 所读取图像的图像处理，特征抽出，核对处理可使用众所同周知的任 意方法。\n在S24，判定核对结果是否一致，即是否为本人，判定结果如否定 时乃移至S26，肯定时移至S25。在S25，令认证OK用的显示用LED 点亮同时，例如通过锁驱动器53驱动电动锁12解锁。\n在S26，使杀菌消毒器导通，退回S10。又，在S26，通过通信驱 动器51对计算机10输出ID号码，认证结果，核对数据等处理内容亦 可。\n图8为登记处理内容的流程图。在图7，虽显示预先登记有认证用 数据的例示，但实施上，例如在生物体认证装置装设时仅登记入退室 者一人或多个人的认证数据，在现场，由其管理中的任意一人就入退 室许可者进行如下登记处理。\n在S30，通过例如是否输入所定的特定ID号码，以判定是否为登 记指示。且判定结果为否定，即其他ID号码时移至S31，而进行图7 的S12至S26所示的通常的认证处理，但肯定时乃移至S32。\n在S32，首先进行管理者的认证处理。管理者的认证处理，除了 ID为预先所定者外则与图7所示S10至S24的处理相同。在S33，是 判定管理者的认证是否OK，结果为否定时即结束处理，肯定时却移至 S34。\n在S34，使用十位按键输入新登记的ID号码。在S35，输入新登 记者的认证用数据。即，进行图7的S15至S22的处理，而进行新登 记者的生物体确认与血管图像的取得，特征抽出。在S36，使认证用数 据与ID号码关连化，并加以存储/保存。通过如上构造及处理，能以 小型装置进行精度良好的认证。\n图6为把持部24的第二实施例构造平面显示图。在第一实施例， 虽披露了兼具手的定位及生物体确认用电极的销体的使用例，但第二 实施例则是开设定位用凹陷，将金属板，金属箔或电镀者当作电极的 使用例。\n把持部24内藏有光源基板35，把持部24侧面设有对应拇指以外 的四支手指的四个凹陷60。中指与无名指所对应的凹陷底部却通过例 如电镀形成有两个电极61，62。又，食指所对应的凹陷底部设有温度 传感器即热敏元件46。又，电极61，62，温度传感器46的装设位置， 只要是可接触于手指或手掌且对于血管摄影无障碍的部分，则任何位 置均可设置。\n其次，就生物体认证装置的第二实施例加以说明。图9为本发明 生物体认证装置的第二实施例系统构造方块图。与第一实施例不同 处，即在于：装置分为控制单元70及认证单元71，具有读卡器77， 可识别手指的血管图案以及将识别机构横向配置，使手指压住垂直面 等。\n认证单元71具有含十位按键及液晶显示装置的面板76，磁卡或 IC卡用读卡器77，CCD照像机或红外线LED等所成的识别机构(的开 口部)。\n图10(a)为第二实施例的认证单元构造剖面图，图10(b)为识 别机构的A-A剖面图，图10(c)为共用电极74的B-B剖面图，图10 (d)为电极72，73的侧面图。\n识别机构被横向配置，构造为手14的手指垂直地压住识别窗75。 识别窗75如图10(b)所示呈凹陷，以使手指可被遮住。识别窗75 由仅使红外线通过的塑料等板材77所封住。识别窗75的左侧设有红 外线CCD照像机91。识别窗75的相反侧配置有红外线LED阵列97， 可自手背侧照射红外线、通过如此配置，而可减轻手背侧皱纹所致的 取入图像的影响。\nLED阵列97，是例如以5mm间隔排列十个红外线LED所成。LED 阵列97前部却装设有可形成所定间隙(例如3mm左右)的两张遮蔽 板78。该遮蔽板78能遮住不需要的红外线，而提升分辨率。\n图9，图10所示装置虽是识别右手的例如食指所需的装置，但将 朝向设成反向形成为左手用亦可，或设成双方共用亦可。\n识别窗75的跟前，如图10(d)所示，有全体由U字型构造的指 头导件的两个金属制电极72，73及配置于两电极72，73间的热敏元 件76，而两电极72，73与热敏元件76可接触于食指腹面根部。又， 识别窗75的深部，图10(c)所示，设有兼作手指止动件及手指导件 的中央部分凹陷的金属制共用电极74。共用电极74的构造为比指甲位 置更低。\n通过将识别机构横向配置设置成由手指遮住识别窗的构造，不易 自外部进入不需要红外线，又识别窗75不易附著尘埃等。\n图11为第二实施例的各单元电路构造方块图。控制单元70是具 有含CPU，ROM，RAM，I/O端口等的众知的单片计算机80，该计算机 80连接有：与其他计算机10连接所需的RS-232C接口电路82，设 定自装置的ID或动作模式等所需的DIP开关83，计时器81，可输出 电动锁12等的控制信号的输出电路90，存储登记信息的RAM 84，通 过视频信号输入电路86将图像信号A/D变换一帧部分并取进的视频捕 捉电路85，与认证单元71进行通信的RS 485接口电路87等。计算 机80即进行后述的登记处理或认证处理等。又，由电源供应电路88 向认证单元71供应电源。\n认证单元71，亦具有含CPU，ROM，RAM，及数字I/O端口等的众 知的单片计算机92，该计算机92连接有：可与控制单元的计算机80 进行通信的RS 485接口电路93，磁卡或IC卡用读卡器77，构成面 板的液晶显示电路及背面光98以及键盘99，红外线LED 97，温度检 测电路96，电阻检测电路94，电容量检测电路95等。计算机92则依 据计算机80的指令进行各种测定有关的处理，面板或读卡器有关的处 理等。又，可输出NTSC等视频信号的众知的红外线CCD照像机91通 过同轴电缆而连接于控制单元70的视频信号输入电路86。\n图12为第二实施例的电阻检测电路94构造显示图。电阻检测电 路94是通过电阻将电源供给电极72，当人的手指接触电极72及共用 电极74时，测定随著手指的电阻值起变化的电极72的电压的电路。 电极72的电压则通过使用运算放大器的缓冲电路被输入于单片计算机 92的模拟输入模拟输入端子(所内藏A/D变换器)。\n图13为第二实施例的温度检测电路96构造显示图。含有热敏元 件的热敏元件76的电阻电桥电路的输出电压，即通过使用运算放大器 的差动放大器被输入于单片计算机92的模拟输入端子(内藏的A/D变 换器)。\n图14为第二实施例的电容量检测电路95构造显示图。电容量检 测电路95为众知的使用单稳态多谐振荡器IC的振荡电路所成。且， 决定振荡频率的电阻与电容器的连接点连结于电极73，当人的手指接 触电极73及共用电极74时，随着手指的电容量(及电阻)值，振荡 电路的频率变化。振荡电路所输了的方形被输出至单片计算机92的数 字输入端子，由程序测定方形波的周期(频率)。\n图17为第二实施例的认证，消除处理内容流程图。其中。图17 (a)为第二实施例的认证处理内容流程图。首先，被认证者自面板输 入ID，而导通ENT键。控制单元的计算机80则读取登记图像的同时， 进行直流电阻测定，电容量测定，温度测定，并通过各个测定值是否 位于所定范围内以判定是否为生物体。被判定为生物体时，即以亮度 饱和的电流值驱动照明用的红外线LED 97。且自CCD照像机91取入 红外线图像数据，再使红外线LED断开。\n其次，将所取入的图像数据加以压缩(例如自64KB压缩为1KB)， 以进行浓淡变化强调滤波处理。图15为第二实施例的强调滤波器核心 图案构造(加权函数)说明图。滤波处理是为注视于特定的像素时， 对该像素为中心的5×5＝25个像素浓淡值分别乘以如图15所示差 分滤波的系数，而将结果相加的值作为新的醒目像素值。通过该处理 能强调像素的局部性浓淡变化。\n其次，为除去细微杂波进行杂波除去滤波处理，并算出与登记图 像的相关值，以判定是否为本人。此时，使一方图像的位置偏移以算 出多个相关值，采用相关值的最大值。通过如此处理，虽例如偏移2mm 左右亦能正确地识别。且，如本人时即进行解锁动作，非本人时即进 行NG显示等的拒绝动作。\n图16为第二实施例的登记处理内容的流程图。其中，图16(a) 为监督者(具有全部权限的管理者一人)登记处理的流程图。本处理， 在例如登记数据连一件都没有的状态下导通F3键来执行。由监督者导 通F3键，并导通F1键。且，输入ID导通ENT键并插入手(手指)。 反覆如此动作三次。计算机80则采取三次取入数据的相关值，各相关 值如为所定值以上即认为OK，例如将最初读取加工的图像数据作为监 督者登记数据存储起来。\n图16(b)为具有部分权限的多个管理者登记处理的流程图。管理 者由监督者加以登记处理。在管理者的登记，首先由监督者进行F3导 通，ID输入，ENT键导通，以认证手(手指)。然后，由管理者进行 F2导通，ID输入，ENT键导通，并插入手以读取三次图像数据。计算 机80取得三次取入数据的相关值，各相关值如所定值以上即认为 OK，例如将最初读取加工的图像数据作为管理者登记数据予以存储。\n图16(c)为无权限的一般人登记处理的流程图。一般人由监督者 或管理者加以登记。一般人的登记，首先由监督者或管理者进行F3导 通，ID输入，ENT键导通，认证手(手指)。之后，由一般人进行ID 输入，ENT键导通，并插入手读取三次图像数据。计算机80则取三次 取入数据的相关值，各相关值如为所定值以上即认为OK，例如将最初 读取加工的图像数据作为一般人登记数据加以存储。\n图17(b)为第二实施例的消除处理内容流程示意图。消除仅由具 特定权限的人(例如监督者)才能实施。欲进行消除时，例如由监督 者导通F4键，输入ID以认证手。且，输入欲消除ID，而确认显示， 欲消除时通过导通ENT键以消除该ID的登记数据，欲取消时使CLR键 导通。\n以上，虽揭露了本发明实施例，但是本发明亦可考虑下述的变形 例。在实施例中，虽揭露了作为核对使用血管图像图案的例子，但例 如将指纹，声纹，笔迹，眼底血管图案，眼睛虹彩图案等其他认证用 数据并用于认证或生物体确认亦可。\n在实施例，虽揭露了通过十位按键输入ID号码的例示，但是设置 十位按键及读卡装置，自ID卡能读取ID号码亦可。又，ID号码的记 载媒体并不限于磁卡，亦可使用众知的任意信息记载媒体。且，具备 蓝牙等无线电接口装置，通过无线电连接而取得ID号码亦可。\n又，在第二实施例，作为信息记载媒体使用IC卡，将登记图像数 据存储于IC卡内，认证时采取由IC卡读取的登记图像与由照像机读 取的图像的相关性进行认证亦可。这样，就无需预先将登记图像数据 存储于装置内。\n作为生物体确认方法虽揭露了直流或交流的阻抗，温度等测定方 法，但是为更可靠地识别生物体，另设装有接触摄影用透镜的CCD照 像机或透镜31更换机构，以连续取入手血管的扩大图像，而检测血液 (红血球)的流动亦可。\n在实施例中，虽揭露了通过透射光摄影图像的例示，但是通过反 射光进行摄影亦能进行某程度的血管图案摄影。\n在实施例中，虽揭露了适用于入退室管理系统的例示，但是本发 明的生物体认证装置，亦可连接或内藏于需要个人认证的任意系统、 装置。\n产业上的可利用性\n本发明，是通过装设红外线光源以输入透射图像，能由小型构造 获得鲜明的血管图像，且通过具备生物体确认装置，而可防止不正确 的认证。