生物體信息處理裝置、生物體信息處理方法以及生物體信息處理用電腦程式的製作方法

2023-08-01 16:57:51 1

專利名稱：生物體信息處理裝置、生物體信息處理方法以及生物體信息處理用電腦程式的製作方法
技術領域：
這裡所公開的實施方式涉及在生物體認證中利用由生物體數據表示的生物體信息的生物體信息處理裝置、生物體信息處理方法以及生物體信息處理用電腦程式。
背景技術：
近年來，開發了一種基於手或者手指的靜脈圖案、指紋或者掌紋等表示生物體信息的生物體圖像，對裝置或者系統的利用者進行認證的生物體認證技術。利用了這樣的生物體認證技術的生物體認證裝置例如取得想要使用生物體認證裝置的利用者的表示生物體信息的生物體圖像，作為輸入生物體圖像。然後，生物體認證裝置將輸入生物體圖像所表示的利用者的輸入生物體信息，與預先登記的登記利用者的生物體圖像所表示的生物體信息、即登記生物體信息進行比對。在基於比對處理的結果判斷為輸入生物體信息與登記生物體信息一致的情況下，生物體認證裝置將該利用者認證為具有合法權限的登記利用者。 然後，生物體認證裝置允許獲得了認證的利用者使用組裝有生物體認證裝置的裝置或者與生物體認證裝置連接的其他裝置。在使用了這樣的生物體認證裝置的情況下，利用者為了使用所希望的裝置，必須等待生物體認證處理結束為止。因此，如果為了執行生物體認證處理所需要的時間變長，則有損利用者的便利性。尤其在採用了將輸入生物體信息與生物體認證裝置中預先存儲的多個登記生物體圖像的每一個所表示的登記生物體信息進行比對的所謂1對N比對方式時， 生物體認證裝置必須執行多次比對處理。因此，必然導致生物體認證處理所需要的時間也變長。鑑於此，開發了一種基於從輸入生物體信息提取出的特徵量，將輸入生物體信息分成多個類別(class)中的任意一個類別，將輸入生物體信息只與屬於其被分類的類別的登記生物體信息進行比對的技術(例如參照專利文獻1以及幻。通過採用這樣的技術，由於比對所利用的登記生物體信息的數量減少，所以比對處理的執行次數減少。其結果，生物體認證裝置在採用1對N比對方式的情況下也能夠縮短生物體認證處理整體所需要的時間。其中，在公知的技術中，當輸入生物體信息是指紋時，例如，隆線間隔、指紋的中心的位置、或者隆線方向被用於分類輸入生物體信息。另外，生物體認證技術為了高精度認證利用者，希望在生物體圖像中清楚地反映生物體信息的特徵性構造。但是，如果包括了用於比對的生物體信息的利用者的部位相對於用於輸入生物體信息的傳感器的定位(positioning)不恰當，則在生物體圖像中，導致應該用於比對的生物體信息的一部分未被拍攝下來，或者生物體信息不清楚。而且，按情況不同，生物體認證裝置無法從輸入生物體信息中提取出用於對輸入生物體信息進行分類所用的特徵量，由此不能準確地將輸入生物體信息分類。而且，若輸入生物體信息被錯誤地分類到與本來應該屬於的類別不同的類別，則生物體認證裝置無法將輸入生物體信息與對應的利用者的登記生物體信息進行比對。因此，認證精度降低。
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鑑於此，開發了一種在判斷為輸入生物體信息不恰當的情況下，向利用者進行通知，以便通過使傳感器再次讀取生物體信息，來重新生成生物體圖像的技術(例如參照專利文獻3以及4)。在這樣的技術中，例如基於表現了輸入生物體信息的圖像的濃度分布、或者能否從該圖像提取出生物體信息的特徵點、或者特徵點的位置，來判斷該圖像是否適當。專利文獻1 日本特開2002-133416號公報專利文獻2 日本特開2006-39777號公報專利文獻3 日本特開2001-167^8號公報專利文獻4 日本特開2003-256815號公報在根據輸入生物體信息的特徵將其分成多個類別中的任意一個類別的情況下，為了準確地分類輸入生物體信息而需要的信息有時按每個類別而不同。但是，在現有技術中，生物體認證裝置針對表現了輸入生物體信息的圖像，與類別無關係地以同一基準判斷是否合適。因此，即使在為了準確地分類輸入生物體信息所必要的信息包含於輸入生物體信息的情況下，採用了現有技術的生物體認證裝置有時也將表現了輸入生物體信息的圖像判斷為不合適。在這樣的情況下，與本來不需要重新讀取生物體信息無關，利用者被要求重新輸入生物體信息，其結果，導致生物體認證處理花費額外的時間。

發明內容
鑑於此，本說明書的目的在於，提供一種不僅可以取得適於比對的生物體信息，而且可以防止生物體信息的無用的重新取得的生物體信息處理裝置、生物體信息處理方法以及生物體信息處理用電腦程式。根據一個實施方式，提供一種生物體信息處理裝置。該生物體信息處理裝置具有 生物體信息取得部，其取得利用者的生物體信息，生成表示該生物體信息的輸入生物體數據；和處理部，該處理部實現下述功能從輸入生物體數據所表示的輸入生物體信息中提取出對該生物體信息的特徵進行表示的特徵量的特徵量提取功能；基於特徵量，將由輸入生物體數據表示的輸入生物體信息分類到按每個具有相同特徵的生物體信息而歸類的多個類別的至少一個類別中，並且，計算出針對該輸入生物體信息所分類的類別的可靠度的分類功能；判斷可靠度中的最大值是否高於對多個類別中的與該可靠度的最大值對應的類別所設定的閾值的優劣判斷功能；和在最大值為閾值以下的情況下，提醒利用者以便使生物體信息取得部重新取得利用者的生物體信息的引導功能。根據另一個實施方式，提供一種生物體信息處理方法。該生物體信息處理方法包括取得利用者的生物體信息，生成表示該生物體信息的輸入生物體數據，從輸入生物體數據所表示的輸入生物體信息中提取出對該生物體信息的特徵進行表示的特徵量，基於特徵量，將由輸入生物體數據表示的輸入生物體信息分類到按每個具有相同特徵的生物體信息而歸類的多個類別的至少一個類別中，並且，計算出針對該輸入生物體信息所分類的類別的可靠度，判斷可靠度中的最大值是否高於對多個類別中的與該可靠度的最大值對應的類別設定的閾值，在最大值為閾值以下的情況下，提醒利用者以便使生物體信息取得部重新取得利用者的生物體信息。根據又一個實施方式，提供一種使計算機執行生物體信息的處理的電腦程式。該電腦程式具有使計算機執行下述處理的命令，所述處理包括從由生物體信息取得部生成的輸入生物體數據所表示的利用者的生物體信息中提取出對該生物體信息的特徵進行表示的特徵量，基於特徵量，將由輸入生物體數據表示的輸入生物體信息分類到按每個具有相同特徵的生物體信息而歸類的多個類別的至少一個類別中，並且，計算出針對該輸入生物體信息所分類的類別的可靠度，判斷可靠度中的最大值是否高於對多個類別中的與該可靠度的最大值對應的類別設定的閾值，在最大值為閾值以下的情況下，提醒利用者以便使生物體信息取得部重新取得利用者的生物體信息。本發明的目的以及優點通過技術方案中被特別指出的要素以及組合實現並達成。上述的一般性記述以及下述的詳細記述都是例示性的說明，不應該理解成如技術方案那樣對本發明進行限定。發明效果本說明書所公開的生物體信息處理裝置、生物體信息處理方法以及生物體信息處理用電腦程式能夠取得適於比對的生物體信息，並且可以防止生物體信息的無用的重新取得。


圖1是第1實施方式的生物體信息處理裝置的概略結構圖。圖2(a) (e)是表示指紋的特徵量與根據該特徵量而附帶特徵的指紋的類別之間的關係的一個例子的圖。圖3是對第1實施方式的為了執行針對利用者的生物體認證處理而實現的功能所表示的、生物體信息處理裝置所具有的處理部的功能框圖。圖4(a) (e)分別是表示輸入生物體圖像中僅拍攝了指紋的上側的部分區域時檢測出的特異點與各類別之間的關係的圖。圖5(a) (e)分別是表示在輸入生物體圖像所表現的指紋是屬於漩渦型的類別的指紋時，輸入生物體圖像所呈現的指紋的區域中不含有任何特異點的情況的圖。圖6 (a)以及圖6 (b)是表示呈現指紋的區域的寬廣度對於輸入生物體信息被分類的類別的可靠度之間的關係的圖。圖7是對表示各類別相對於從輸入生物體圖像提取出的特徵點的可靠度的參照表的一個例子進行表示的圖。圖8是表示在處理部上執行的由電腦程式控制的生物體認證處理的動作流程的圖。圖9是第2實施方式涉及的生物體信息處理裝置所具有的處理部的功能框圖。圖10(a)是與手指過度豎起的狀態對應的輸入生物體圖像的概略圖，圖10(b)是與手指偏向下方的狀態對應的輸入生物體圖像的概略圖。圖11是對第3實施方式涉及的為了登記利用者的生物體信息而實現的功能進行表示的、生物體信息處理裝置所具有的處理部的功能框圖。圖12表示在處理部上執行的由電腦程式控制的生物體信息登記處理的動作流程圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，對第1實施方式涉及的執行生物體認證處理的生物體信息處理裝置進行說明。該生物體信息處理裝置為了執行針對利用者的生物體認證處理，取得作為表示利用者的生物體信息的數據即輸入生物體數據。該生物體信息處理裝置基於從輸入生物體信息提取出的特徵量，將輸入生物體數據所表示的作為利用者的生物體信息即輸入生物體信息分到按每個具有同一特徵的生物體信息的進行了歸類(categorize)的多個類別的至少一個類別中。然後，該生物體信息處理裝置將屬於輸入生物體信息被分類的類別的作為預先登記的登記利用者的生物體信息即登記生物體信息與輸入生物體信息進行比對。該生物體信息處理裝置在判斷為輸入生物體信息與任意的登記生物體信息一致的情況下，將利用者認證成與被判斷為與輸入生物體信息一致的登記生物體信息對應的登記利用者。這裡，該生物體信息處理裝置基於從輸入生物體信息提取出的特徵量來決定可靠度，該可靠度表示輸入生物體信息屬於被分類的類別的準確性。然後，該生物體信息處理裝置通過將該可靠度與按類別設定的閾值進行比對，來判斷是否需要再生成輸入生物體數據。在本實施方式中，生物體信息處理裝置利用手指的指紋來作為構成生物體認證的對象的生物體信息。因此，輸入生物體信息以及登記生物體信息被表示在圖像上。鑑於此， 作為表示了輸入生物體信息的輸入生物體數據，可利用輸入生物體圖像。同樣，作為表示了登記生物體信息的登記生物體數據，可利用登記生物體圖像。但是，成為生物體認證的對象的生物體信息也可以是掌紋、鼻紋、靜脈圖案、掌形、容貌、耳殼或者網膜圖案等在靜止圖像中表示的其他生物體信息。並且，成為生物體認證的對象的生物體信息也可以是時間上連續取得的聲紋或者步伐等。例如，在生物體信息是聲紋的情況下，輸入生物體數據以及登記生物體數據成為在規定期間記錄了該聲紋的聲音信號。另外，在本說明書中，「比對處理」這一用語被用於表示計算出對輸入生物體信息與登記生物體信息的類似程度進行表示的類似度的處理。另外，「生物體認證處理」這一用語被用於表示除了比對處理之外，還包括利用通過比對處理而求出的類似度來決定是否認證利用者的處理在內的認證處理整體。圖1表示了生物體信息處理裝置的概略結構圖。如圖1所示，該生物體信息處理裝置1具有顯示部2、生物體信息取得部3、存儲部4、處理部5。生物體信息處理裝置1通過生物體信息取得部3生成表示利用者的手指的指紋的輸入生物體圖像，並利用該輸入生物體圖像執行生物體認證處理。而且，在生物體認證處理的結果是將利用者認證成登記利用者中的任意一個的情況下，生物體信息處理裝置1允許該利用者使用安裝有生物體信息處理裝置1的裝置。或者，生物體信息處理裝置1向未圖示的其他裝置發送表示利用者獲得認證的信號，允許該利用者使用其他裝置。此外，生物體信息處理裝置1也可以具有例如鍵盤、滑鼠或者觸摸板等輸入部6。 而且，生物體信息處理裝置1可以取得由利用者經由輸入部6而輸入的指令、數據或者利用者的識別信息，將該指令、數據或者利用者的識別信息向處理部5傳遞。不過，在不需要利用者將生物體信息以外的信息對生物體信息處理裝置1輸入的情況下，該輸入部6也可被省略。
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顯示部2例如具有液晶顯示器或者CRT顯示器等顯示裝置。而且，顯示部2對利用者顯示用於將手指配置到生物體信息取得部3能夠取得適當的輸入生物體圖像的位置的引導消息。另外，顯示部2還顯示與由處理部5執行的應用程式相關聯的各種信息等。生物體信息取得部3生成表示利用者的指紋的輸入生物體圖像。因此，生物體信息取得部3具有例如掃描式的指紋傳感器。該指紋傳感器例如可以是採用了光學式、靜電電容式、電場式或者感熱式中的任意方式的傳感器。另外，生物體信息取得部3也可以具有利用區域傳感器的任意的指紋傳感器。而且，生物體信息取得部3將生成的輸入生物體圖像傳遞給處理部5。此外，生物體信息取得部3也可以與顯示部2或者輸入部6形成為一體。存儲部4例如具有半導體存儲器、磁碟裝置或者光碟裝置中的至少任意一個。而且，存儲部4存儲在生物體信息處理裝置1中使用的應用程式、至少一個登記利用者的識別信息以及個人設定信息、各種數據等。另外，存儲部4還存儲用於執行生物體認證處理的程序。並且，存儲部4針對各個登記利用者存儲與登記利用者的作為登記生物體信息的特定手指的指紋有關的數據。該與登記生物體信息有關的數據例如可以是作為對登記利用者的特定手指的指紋進行拍攝而得到的圖像的登記生物體圖像。或者，該與登記生物體信息有關的數據也可以是從登記生物體圖像自身或者其部分區域提取出的比對處理用的特徵量。而且，存儲部4存儲用於使手指向生物體信息取得部3能夠取得適當的輸入生物體圖像的位置配置的引導消息。並且，存儲部4還與各登記生物體信息建立關聯地存儲對該登記生物體信息屬於按具有相同特徵的生物體信息的每一個歸類的類別中的哪個類別進行表示的類別識別信肩、ο在本實施方式中，作為登記生物體信息的指紋按照從該指紋提取出的特徵量，被分到漩渦型、左環型、右環型、弓狀紋型、突起弓狀紋型中任意一個類別中。圖2 (a) (e)分別是漩渦型的指紋200、左環(左流蹄狀紋)型的指紋210、右環 (右流蹄狀紋)型的指紋220、弓狀紋型的指紋230、突起弓狀紋型的指紋MO的概略圖。在各圖中，向上側凸的圓弧201位於多個隆線成為旋狀的中心，表示隆線向上側凸的特異點、即上凸核(core)。另一方面，向下側凸的圓弧202位於多個隆線成為旋狀的中心，表示隆線向下側凸的特異點、即下凸核。並且，朝向下側的箭頭203表示形成上凸核的隆線的方向。另外，三角形204表示隆線形成為三角州狀的特異點、即德耳塔(delta)特異點ο如圖2(a)所示，屬於漩渦型的類別的指紋200包括上凸核201、下凸核202和兩個德耳塔特異點204。而且，兩個德耳塔特異點205被配置成隔著將上凸核201與下凸核202 連接的線。並且，在屬於漩渦型的類別的指紋200中，形成上凸核201的隆線的方向203朝向下凸核202。如圖2(b)所示，屬於左環型的類別的指紋210包括上凸核201、和一個德耳塔特異點204。而且，在屬於左環型的類別的指紋210中，德耳塔特異點204存在於比上凸核201 靠右側的位置，且形成上凸核201的隆線的方向203從上凸核201朝向比上凸核201偏向左下方的方向。另一方面，如圖2(c)所示，屬於右環型的類別的指紋220具有與屬於左環型的類別的指紋210鏡面對稱的構造。CN 102549617 A
如圖2(d)所示，屬於弓狀紋型的類別的指紋230具有上凸核201，但不具有其以外的特異點(即，下凸核以及德耳塔特異點)。而且，如圖2(e)所示，屬於突起弓狀紋型的類別的指紋240包括上凸核201、和位於上凸核201的近似正下方的一個德耳塔特異點204。 而且，形成上凸核的隆線的方向203朝向德耳塔特異點204。在本實施方式中，當取得了表示作為登記生物體信息的指紋的登記生物體圖像時，從該登記生物體信息中檢測出上凸核、下凸核以及德耳塔特異點作為特徵量。然後，登記生物體信息基於檢測出的特徵量被分到上述5種類別中的最接近的類別。其中，通過與後述的輸入生物體信息的特徵量的提取以及輸入生物體信息的分類同樣的方法，執行登記生物體信息的特徵量的提取以及登記生物體信息對類別的分類。處理部5具有一個或者多個處理器以及其外圍電路。而且，處理部5執行生物體認證處理，該生物體認證處理使用了從生物體信息取得部3取得的、表示了該利用者的指紋即輸入生物體信息的輸入生物體圖像。圖3是表示為了執行生物體認證處理而實現的功能的處理部5的功能框圖。如圖 3所示，處理部5具有特徵量提取部11、分類部12、優劣判斷部13、引導處理部14、比對部 15、認證判斷部16。處理部5所具有的這些各部是通過在處理部5所具有的處理器上執行的電腦程式而安裝的功能模塊。或者，處理部5所具有的這些各部也可以作為固件(firm ware)被安裝於生物體信息處理裝置1。特徵量提取部11提取出用於決定將輸入生物體信息分類到哪個類別而使用的特徵量。在本實施方式中，作為指紋的輸入生物體信息被分類到圖2(a) 圖2(e)分別所示的指紋型的類別中的任意一個中。鑑於此，作為特徵量，特徵量提取部11檢測附加了圖 2(a) 圖2(e)分別所示的指紋型作為特徵的上凸核、下凸核、德耳塔特異點等特異點。此夕卜，特徵量提取部11也可以還求出形成上凸核的隆線的方向來作為特徵量。特徵量提取部11例如按照以下的順序來提取特徵量。首先，特徵量提取部11通過利用局部閾值法對輸入生物體圖像進行二值化，來生成與隆線對應的像素和與谷線對應的像素具有不同值的二值化生物體圖像。接下來，特徵量提取部11對二值化生物體圖像進行細線化處理，以使隆線被以一個像素的寬度表示。然後，特徵量提取部11通過在與上凸核對應的至少一個模板和細線化後的二值化生物體圖像之間執行模板匹配，來求出相關值。此時，特徵量提取部11變更模板相對細線化後的二值化生物體圖像的相對位置，同時針對細線化後的二值化生物體圖像上的各位置求出與模板的相關值。然後，特徵量提取部11在細線化後的二值化生物體圖像上確定求出的相關值最高的位置。在該最高的相關值為規定值(例如0.9)以上的情況下，特徵量提取部11判斷為在檢測出的位置存在上凸核。同樣，特徵量提取部11通過進行細線化後的二值化生物體圖像和與下凸核或者德耳塔特異點對應的模板之間的模板匹配，從輸入生物體信息提取出下凸核以及德耳塔特異點。其中，關於德耳塔特異點，特徵量提取部11確定以相關值最高的位置為中心的、在將德耳塔特異點的模板的尺寸的區域除去的剩餘的區域內相關值最高的位置。然後，如果針對該確定出的位置的相關值也為規定值以上，則特徵量提取部11判斷為在該位置也存在德耳塔特異點。不過，如果細線化後的二值化生物體圖像和與上凸核對應的模板的相關值的最大值小於規定值，則特徵量提取部11不從輸入生物體信息提取出上凸核。同樣，如果細線化後的二值化生物體圖像和與下凸核或者德耳塔特異點對應的模板的相關值的最大值小於規定值，則特徵量提取部11不從輸入生物體信息提取出下凸核或者德耳塔特異點。其中，各模板例如具有包含多個隆線的程度的大小。而且，在與上凸核對應的模板中表示與上凸核對應的2值圖案，例如近似同心圓狀的向上側凸的多個圓弧。同樣，在與下凸核對應的模板中表示與下凸核對應的2值圖案，例如近似同心圓狀的向下側凸的多個圓弧。並且，在與德耳塔特異點對應的模板中表示隆線從一個像素向3個方向延伸的圖案。特徵量提取部11在從輸入生物體信息提取出上凸核的情況下，可以在細線化後的二值化生物體圖像上的檢測出上凸核的位置周邊，求出比上凸核靠下方的區域中包含的多個隆線的方向。這樣的區域例如在水平方向以檢測出上凸核的位置作為水平方向的中心，具有包括幾條隆線的寬度，並且，在垂直方向以檢測出上凸核的位置作為上端，具有含有多條隆線的寬度。特徵量提取部11將該區域內的多個隆線的方向的平均值作為形成上凸核的隆線的方向。此外，特徵量提取部11也可以利用對上凸核、下凸核以及德耳塔特異點等特異點進行檢測的公知的其他方法，來從輸入生物體圖像以及登記指紋圖像提取出這些特異點。 另外，為了求出形成上凸核的隆線的方向，特徵量提取部11可以利用求出隆線方向的公知的任意方法。並且，特徵量提取部11可以在細線化後的二值化生物體圖像中，計算出多個隆線的間隔的平均值來作為隆線間隔。另外，特徵量提取部11通過例如以輸入生物體圖像的亮度平均值對輸入生物體圖像整體進行二值化，來生成呈現有生物體信息的區域與其他區域具有不同值的生物體區域圖像。特徵量提取部11將針對檢測出的特異點識別該特異點的種類(即，上凸核、下凸核或者德耳塔特異點)的信息和檢測出該特異點的輸入生物體圖像上的位置發送給分類部12。而且，在還求出了形成上凸核的隆線的方向的情況下，特徵量提取部11將該隆線的方向也發送給分類部12。並且，特徵量提取部11將隆線間隔以及生物體區域圖像也傳遞給分類部12。分類部12基於由特徵量提取部11提取出的特徵量將輸入生物體信息分類到多個類別中的至少任意一個類別。這裡，當利用者將手指相對生物體信息取得部3的傳感器面放置在不恰當的位置時，輸入生物體圖像中只表示指紋的一部分的區域。尤其是在生物體信息取得部3的傳感器面小的情況下等，由於輸入生物體圖像上只呈現指紋的一部分，所以如果手指的位置相對傳感器面稍微錯移，有時一部分的特異點也會不呈現到輸入生物體圖像上。這樣的情況下，特徵量提取部11無法從輸入生物體圖像中檢測出一部分的特異點。其結果，輸入生物體信息有可能不被分類到恰當的類別。但是，按照輸入生物體信息所屬的類別，即使一部分的特異點沒有呈現在輸入生物體圖像中，該輸入生物體信息也能被正確分類。鑑於此，分類部12根據提取出的特徵量或者特徵量的組合，在輸入生物體信息屬於規定的類別時，針對判斷為輸入生物體信息所屬的各類別，求出表示其準確性的可靠度。例如，分類部12參照存儲部4中存儲的可靠度表，決定與提取出的特徵量相符的可靠度以及類別。以下，參照圖4 圖6，說明在輸入生物體圖像中只表示了指紋的一部分區域的情況下，針對檢測出的特異點和各類別設定的可靠度的關係。圖4(a) (e)分別是表示在輸入生物體圖像上僅拍攝到指紋的上側的部分區域時檢測出的特異點與各類別之間的關係的圖。圖4(a) (e)分別對應於漩渦型類別、左環型類別、右環型類別、弓狀紋型類別、突起弓狀紋型類別。在各圖中，矩形400表示輸入生物體圖像整體。陰影區域410表示在輸入生物體圖像中呈現指紋的區域。另外，向上側凸的圓弧401表示上凸核。另一方面，向下側凸的圓弧402表示下凸核。並且，朝向下側的箭頭403表示形成上凸核的隆線的方向。另外，三角形404表示德耳塔特異點。其中，這些特異點以及隆線方向中用實線表示的特異點以及隆線方向表示被特徵量提取部11檢測出。另一方面，用虛線表示的特異點以及隆線方向表示由於沒有包含在呈現指紋的區域410，所以無法由特徵量提取部11檢測出。如圖4(a) (e)所示，檢測出的特異點只有上凸核401，並且，上凸核401位於區域410的下端附近。該情況下，沒有呈現指紋的區域有可能存在下凸核或者德耳塔特異點。 但是，由於在輸入生物體圖像400中沒有呈現比上凸核401靠下方的指紋，所以特徵量提取部11無法判別指紋上是否存在下凸核402以及德耳塔特異點404。而且，特徵量提取部11 也難以求出形成上凸核401的隆線的方向。因此，輸入生物體圖像400中表示的指紋有可能屬於任意類別。因此，在這樣的情況下，優選分類部12將輸入生物體圖像400中表示的輸入生物體信息分類到任意的類別，並且，將針對各類別的可靠度設為低的值。另外，圖5(a) (e)分別是表示輸入生物體圖像中表示的指紋為屬於漩渦型的類別的指紋，輸入生物體圖像上呈現的指紋的區域中不含有任何特異點的情況的圖。在各圖中，矩形500表示輸入生物體圖像整體。陰影區域510表示在輸入生物體圖像中呈現有指紋的區域。而且，向上側凸的圓弧501表示上凸核。另一方面，向下側凸的圓弧502表示下凸核。另外，三角形504表示德耳塔特異點。其中，這些特異點中用實線表示的特異點是表示被特徵量提取部11檢測出的特異點。另一方面，用虛線表示的特異點是表示由於特異點沒有包含在呈現指紋的區域510中，所以無法由特徵量提取部11檢測出。在圖5(a)、(b)、(e)中，兩個德耳塔特異點中的一方或者兩方未被檢測到，其以外的特異點被檢測出。但是，漩渦型以外的指紋類別都不具有上凸核與下凸核兩方。另外，在圖5(c)、(d)中，上凸核與下凸核中的一方未被檢測到，其以外的特異點被檢測出。但是，漩渦型以外的指紋類別都不具有兩個德耳塔特異點。因此，在如圖5(a) (e)所示那樣的情況下，優選與任意的特異點未被檢測出無關，在輸入生物體圖像500上表示的指紋被分類到漩渦型的類別，並且，對於漩渦型的類別具有高的可靠度。這樣，在具有輸入生物體信息屬於其的可能性的類別存在多個的情況下，分類部 12將輸入生物體信息分類到這些多個類別。另一方面，在具有輸入生物體信息屬於其的可能性的類別只存在一個的情況下，分類部12將輸入生物體信息分類到該一個類別。而且， 輸入生物體信息被分類的類別的數越少，分類部12將針對該類別的可靠度設定得越高。
另外，呈現輸入生物體信息的區域越廣，越能準確判斷未被檢測出的特異點是否包含於輸入生物體信息。鑑於此，分類部12也可以根據呈現輸入生物體信息的區域的面積，來變更輸入生物體信息被分類的類別以及可靠度。參照圖6(a)以及圖6(b)，說明根據呈現指紋的區域的寬廣度，來變更針對輸入生物體信息被分類的類別的可靠度的一個例子。在各圖中，矩形600表示輸入生物體圖像整體。陰影區域610表示在輸入生物體圖像中呈現有指紋的區域。而且，向上側凸的圓弧601表示上凸核。另一方面，向下側凸的圓弧602表示下凸核。另外，三角形604表示德耳塔特異點。其中，這些特異點中用實線表示的特異點是表示被特徵量提取部11檢測到的特異點。另一方面，用虛線表示的特異點是表示未被特徵量提取部11檢測到的特異點。在圖6 (a)中，從上凸核601到呈現有指紋的區域610的右側的邊界為止的最短距離d，短到即使比上凸核靠向右側存在德耳塔特異點，該德耳塔特異點也不包含在呈現有指紋的區域中的程度。因此，特徵量提取部11無法判斷比下凸核以及上凸核靠向右側是否存在德耳塔特異點。在這樣的情況下，優選分類部12將輸入生物體信息分類到漩渦型以及右環型，並將針對該兩個類別的可靠度設定為相同的值。另外，由於分類部12無法將輸入生物體信息所屬的類別確定為漩渦型或者右環型，所以優選將針對這兩個類別的可靠度設定得比輸入生物體信息只被分類到一個類別的情況的可靠度低。另一方面，在圖6(b)中，從上凸核601到呈現有指紋的區域610的右側的邊界為止的最短距離d，長到如果比上凸核靠向右側存在德耳塔特異點，則該德耳塔特異點可靠地包含在呈現有指紋的區域中的程度。因此，特徵量提取部11能夠判斷為不存在下凸核、比上凸核靠右側不存在德耳塔特異點。因此，優選分類部12將輸入生物體信息僅分類到右環型的類別。而且，優選分類部12將針對右環型的可靠度設定得比針對圖6(a)的情況下的右環型的可靠度高。這樣，在只檢測出上凸核601與左側的德耳塔特異點604的情況下，分類部12將從上凸核601到呈現有指紋的區域610(即，生物體區域)的右側的邊界為止的最短距離d， 設為呈現有指紋的區域的尺寸的指標。然後，分類部12根據該最短距離d，來變更針對漩渦型的類別以及右環型的類別的可靠度。具體而言，分類部12在最短距離d大於規定的閾值Tdi時，將輸入生物體信息分類到右環型的類別，並將針對右環型的可靠度設為可靠度的最高值。另一方面，在最短距離 d為規定的閾值Tdi以下時，分類部12將輸入生物體信息分類到漩渦型的類別以及右環型， 並且，將針對漩渦型的類別以及右環型的可靠設為可靠度的最高值的1/2。或者，最短距離 d越大，分類部12將針對右環型的類別的可靠度設得越高，另一方面，將針對漩渦型的類別的可靠度設得越低。該情況下，分類部12例如根據下式，來決定針對漩渦型的類別的可靠度Rw以及針對右環型的可靠度Rr。Rw = 100X (1-d/Tdi)Rr = 100Xd/Tdi其中，規定的閾值Tdi例如可以設為當比上凸核靠向右側存在德耳塔特異點時， 與從上凸核到其右側的德耳塔特異點的右側端為止的距離相當的值。另外，手指的大小按利用者而不同。因此，優選手指越大，上述的閾值Tdi越大。鑑於此，分類部12通過使用隆線間隔作為表示手指的大小的指標，來修正閾值Ti。例如，如果針對成為基準的隆線間隔PO的閾值為TdO，由輸入生物體信息檢測出的隆線間隔為PiJiJ 分類部12根據下式決定閾值Tdi。Tdi = TdOX Pi/P0這樣，分類部12可以使用從檢測出的特異點向未被檢測出的特異點的方向的距離，作為呈現有指紋的區域的尺寸的指標。例如，作為呈現有指紋的區域的寬廣度的指標的另一個例子，分類部12可以使用沿著垂直方向從上凸核到呈現有指紋的區域的下端為止的距離L。其中，分類部12可以通過計算出從特徵量提取部11接收到的上凸核的位置、與生物體區域圖像上表示的呈現有指紋的區域的邊界間的距離，來求出上述的最短距離d以及距離L。圖7是表示可靠度表的一個例子的圖。在圖7所示的可靠度表700中，各列從左端向右端按順序分別表示檢測出的特異點的總個數、檢測出的上凸核的個數、檢測出的下凸核的個數、檢測出的德耳塔特異點的個數、可靠度、判斷條件、類別。作為第1例，在從輸入生物體信息檢測出上凸核、下凸核以及一個德耳塔特異點的情況下，分類部12通過參照可靠度表700的行701，將該輸入生物體信息分類到漩渦型的類別，並且針對漩渦型的類別將可靠度設為100。另外，分類部12將針對其他類別的可靠度設為0。作為第2例，在從輸入生物體信息檢測出上凸核、和位於比上凸核靠向左側的一個德耳塔特異點，且比上凸核靠右側的呈現有指紋的區域狹窄的情況下，分類部12參照可靠度表700的行702。然後，分類部12將該輸入生物體信息分類到漩渦型以及右環型的類另IJ，並且針對漩渦型以及右環型的類別將可靠度設為50。另外，分類部12將針對其他類別的可靠度設為0。其中，在可靠度表700中，形成上凸核的隆線的方向未被用於決定各類別的可靠度。但是，也可以按照形成上凸核的隆線的方向也被用於決定各類別的可靠度的方式，來設定可靠度表。另外，可靠度表也可以不含有檢測出的特異點的總個數。另外，分類部12也可以通過其他方法來將輸入生物體信息分類到任意的類別，然後設定針對被分類後的類別的可靠度。例如，分類部12也可以利用將特徵量作為輸入、將生物體信息的分類結果作為輸出的機械學習系統，來分類輸入生物體信息。機械學習系統例如可以是感知(perc印tron)型的神經網絡、或者1段或者多段連接的支持向量機。為了學習這樣的機械學習系統，從事先知道所屬的類別的多個生物體信息，提取出類別的分類所利用的特徵量。然後，將這些特徵量、和對應的生物體信息的分類結果作為教師數據，通過利用反向傳播(Backpropagation)等學習算法，機械學習系統能夠進行學習。分類部12將輸入生物體信息被分類後的類別的識別信息、和針對該類別的可靠度發送給優劣判斷部13。優劣判斷部13判斷由生物體信息取得部3生成的輸入生物體圖像的分類結果是否恰當。鑑於此，優劣判斷部13針對輸入生物體信息被分類的類別決定可靠度中最高的可靠度Rmax。然後，優劣判斷部13將Rmax與針對和Rmax對應的類別確定的優劣判斷用閾值Tjmax進行比較。而且，如果Rmax高於閾值Tjmax，則優劣判斷部13判斷為將輸入生物體信息分類為與Rmax對應的類別是恰當的。其結果，輸入生物體圖像被判斷為適合用於和屬於與Rmax對應的類別的登記生物體信息的比對。另一方面，如果Rmax為閾值Tjmax以下，則優劣判斷部13判斷為將輸入生物體信息分類到與Rmax對應的類別是不恰當的。其結果，輸入生物體圖像被判斷為不適合用於比對。此外，當存在多個與Rmax對應的類別時，優劣判斷部13將Rmax與針對這些多個類別分別設定的優劣判斷用閾值Tjc(c = 1、2、. .、η、其中，η是輸入生物體信息被分類的類別的總數)進行比較。然後，如果對某一類別k(l SkSn)而言，Rmax高於優劣判斷用閾值Tjk，則優劣判斷部13判斷為將輸入生物體信息分類到該類別k是恰當的。另一方面， 如果對任意的類別而言，Rmax都為優劣判斷用閾值Tjc以下，則優劣判斷部13判斷為輸入生物體圖像的分類結果不恰當。其中，針對各類別的優劣判斷用閾值Tjc優選越是屬於該類別的生物體信息被誤分類到其他類別的可能性高的類別，越被設定為高的值。由此，如果對於發生分類錯誤的可能性高的類別，沒有準確地從輸入生物體信息提取出屬於該類別的生物體信息所具有的分類用的特徵量，則優劣判斷部13可以將輸入生物體信息的分類結果判斷為錯誤。因此，優劣判斷部13能夠將發生利用者的輸入生物體信息被分類到與登記時被分類的類別不同的類別、即重新分類(binning)錯誤的危險性減輕。另一方面，對於發生分類錯誤的可能性低的類別，即使無法從輸入生物體信息提取出屬於該類別的生物體信息所具有的分類用的特徵量的一部分，優劣判斷部13也可以將輸入生物體信息的分類結果判斷為恰當。因此，優劣判斷部13能夠防止與輸入生物體信息被準確分類無關地重新生成輸入生物體圖像的情況。例如，優選將針對圖2(a) 圖2(e)所示的指紋的各類別中的、漩渦型的類別的優劣判斷用閾值設定得最低。其原因在於，屬於漩渦型的類別的指紋由於具有其他類別的指紋不具有的特徵(例如下凸核)，所以被誤分類到其他類別的可能性低。與此相對，優選針對弓狀紋型的類別的優劣判斷用閾值設定得比針對其他類別的優劣判斷用閾值高。其原因在於，屬於弓狀紋型的類別的指紋不具有與其他類別的指紋所具有的特異點不同的特異點。因此，屬於弓狀紋型的類別的指紋與屬於其他類別的指紋相比，被誤分類到其他類別的可能性較高。優劣判斷部13將表示優劣判斷結果的信息傳遞給處理部5。另外，在判斷為輸入生物體信息的分類結果恰當的情況下，優劣判斷部13將輸入生物體信息所分類的類別的識別信息傳遞給處理部5。而且，在判斷為分類結果不恰當的情況下，處理部5向引導處理部14通知該判斷結果。另一方面，在判斷為分類結果恰當的情況下，處理部5將輸入生物體圖像以及輸入生物體信息被分類的類別的識別信息向比對部15傳遞。若由處理部5通知了輸入生物體信息的分類結果不恰當的判斷結果，則引導處理部14從存儲部4中讀出提醒利用者進行輸入生物體信息的重新輸入的引導消息。然後，引導處理部14使顯示部2顯示讀入的引導消息。此外，在生物體信息處理裝置1具有揚聲器的情況下，引導處理部14也可以經由揚聲器通過聲音向利用者報告引導消息。若從處理部5接收到輸入生物體圖像以及輸入生物體信息被分類的類別的識別信息，則比對部15將輸入生物體信息與存儲部4中存儲的登記生物體信息中屬於輸入生物體信息被分類的類別的登記生物體信息進行比對。然後，比對部15分別求出對輸入生物體信息與各登記生物體信息類似的程度進行表示的類似度，來作為比對處理的結果。作為比對處理，比對部15例如可以採用細節匹配或者圖案匹配。比對部15在通過細節匹配將輸入生物體信息與登記生物體信息進行比對的情況下，從輸入生物體圖像中提取出比對用的特徵點。而且，比對部15使用從輸入生物體圖像提取出的特徵點和作為與登記生物體信息相關的數據存儲到存儲部4中的從登記生物體圖像提取出的多個特徵點。作為比對用的特徵點(細節)，比對部15例如提取出隆線的端點、分支點。鑑於此，為了從輸入生物體圖像提取出隆線的分支點以及端點，比對部15通過進行與特徵量提取部11的處理同樣的處理，來根據輸入生物體圖像生成隆線被細線化後的二值化圖像。然後，比對部15通過使用多個掩模圖案對細線化後的輸入生物體圖像進行掃描，來檢測與任意的掩模圖案一致時的輸入生物體圖像上的位置。然後，比對部15提取出被檢測到的位置的中心像素作為特徵點。其中，掩模圖案例如由3X3像素表示，具有與隆線的分支點或者端點對應的2值圖案。並且，比對部15求出提取出的特徵點的位置以及該特徵點附近的隆線方向作為表示特徵點的信息。其中，為了求出特徵點附近的隆線方向，比對部15可以利用求取隆線方向的任意公知的方法。針對登記生物體圖像也進行與對輸入生物體圖像進行的處理同樣的處理，從登記生物體圖像提取出特徵點，將提取出的特徵點的位置以及特徵點附近的隆線方向存儲到存儲部4中。此外，比對部15也可以採用求出隆線的端點或者分支點作為特徵點的其他方法， 來從輸入生物體圖像提取出特徵點。比對部15選擇登記生物體圖像中位於呈現有登記生物體信息的區域的中心附近的特徵點，作為第1基準特徵點。而且，比對部15選擇從輸入生物體圖像提取出的特徵點中的一個作為第2基準特徵點。然後，比對部15使輸入生物體圖像平行移動，以使第2基準特徵點與第1基準特徵點一致。隨後，比對部15 —邊使輸入生物體圖像旋轉，一邊求出與登記生物體圖像的特徵點一致的輸入生物體圖像的特徵點的個數。比對部15 —邊改變第1基準特徵點與第2基準特徵點的組合，一邊反覆進行上述的處理，求出與登記生物體圖像的特徵點一致的輸入生物體圖像的特徵點的個數的最大值。最後，比對部15求出將該個數的最大值除以從輸入生物體圖像提取出的特徵點的總數而得到的值，作為類似度。因此，該情況下，類似度具有0 1的值，輸入生物體信息與登記生物體信息的類似程度越高，類似度的值越接近於1。其中，為了將車與登記生物體信息的特徵點一致的輸入生物體信息的特徵點，比對部15從輸入生物體信息的關注特徵點的位置開始調查在規定範圍內是否存在登記生物體信息的特徵點。這裡，規定範圍例如可以是與鄰接的2條隆線的平均間隔相當的值。當從關注特徵點的位置開始在規定範圍內存在登記生物體信息的特徵點時，比對部15求出這些特徵點附近的隆線方向的角度差。然後，當隆線方向的角度差的絕對值包含在規定角度範圍內時，比對部15判斷為該登記生物體信息的特徵點與輸入生物體信息的關注特徵點一致。其中，規定角度範圍是認為關注特徵點附近的隆線方向與對應的登記生物體信息的特徵點附近的隆線方向一致的允許界限所對應的值，例如可設為10度。此外，可以只在
15從關注特徵點的位置起在規定範圍內存在與關注特徵點相同種類的登記生物體信息的特徵點的情況下，比對部15判斷為存在與輸入生物體信息的關注特徵點一致的登記生物體信息的特徵點。另外，比對部15也可以利用對與輸入生物體信息的特徵點一致的登記生物體信息的特徵點的個數進行求取的公知的其他方法。另外，在通過圖案匹配將輸入生物體信息與登記生物體信息進行比對的情況下， 比對部15使用表示輸入生物體信息的輸入生物體圖像和作為與登記生物體信息有關的數據而存儲在存儲部4中的登記生物體圖像。而且，比對部15在將輸入生物體圖像與登記生物體圖像的相對位置進行各種變更的同時，利用下式計算出輸入生物體圖像與登記生物體圖像間的相關值c(i，j)。[數
權利要求
1.一種生物體信息處理裝置，其特徵在於，具有生物體信息取得部，其取得利用者的生物體信息，生成表示該生物體信息的輸入生物體數據；和處理部，該處理部實現下述功能從上述輸入生物體數據所表示的輸入生物體信息中提取出對該生物體信息的特徵進行表示的特徵量的特徵量提取功能；基於上述特徵量，將由上述輸入生物體數據表示的輸入生物體信息分類到按每個具有相同特徵的生物體信息而歸類的多個類別的至少一個類別中，並且，計算出針對該輸入生物體信息所分類的類別的可靠度的分類功能；判斷上述可靠度中的最大值是否高於對上述多個類別中的與該可靠度的最大值對應的類別所設定的閾值的優劣判斷功能；和在上述最大值為上述閾值以下的情況下，提醒利用者以便使上述生物體信息取得部重新取得利用者的生物體信息的引導功能。
2.根據權利要求1所述的生物體信息處理裝置，其特徵在於，在屬於上述多個類別中的第1類別的生物體信息所含有的上述特徵量不包含在屬於上述多個類別的第2類別的生物體信息中，且屬於上述第2類別的生物體信息所含有的上述特徵量包含在屬於上述第1類別的生物體信息中的情況下，將對上述第1類別的上述閾值設定得比對上述第2類別的上述閾值低。
3.根據權利要求1或2所述的生物體信息處理裝置，其特徵在於，通過上述分類功能，上述輸入生物體信息被分類的類別的數量越多，上述可靠度越低。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的生物體信息處理裝置，其特徵在於，上述輸入生物體數據是表示了上述輸入生物體信息的圖像，上述處理部還實現下述的輸入狀態推斷功能在上述最大值為上述閾值以下的情況下，基於作為上述特徵量而被提取出的輸入生物體信息中的特異點與表示上述輸入生物體信息的上述圖像上的區域之間的位置關係，推斷取得上述輸入生物體數據時的、利用者的含有生物體信息的部位對於上述生物體信息取得部的定位，通過上述引導功能，將與上述定位對應的消息通知給利用者。
5.根據權利要求1 4中任意一項所述的生物體信息處理裝置，其特徵在於，還具有存儲部，該存儲部將預先登記的至少一個登記利用者的與登記生物體信息有關的數據與上述多個類別中的該登記生物體信息所屬的類別的識別信息一併進行存儲，上述處理部還實現下述的比對處理功能在上述最大值高於上述閾值的情況下，從上述存儲部讀入與上述登記生物體信息有關的數據中的、和屬於上述輸入生物體數據所表示的輸入生物體信息被分類的類別的登記生物體信息有關的數據，並將讀入的數據所表示的登記生物體信息與上述輸入生物體信息進行比對。
6.根據權利要求1 4中任意一項所述的生物體信息處理裝置，其特徵在於，還具有存儲部，上述處理部還實現下述的登記功能在上述最大值高於上述閾值的情況下，作為與登記生物體信息有關的數據，根據上述輸入生物體數據生成比對處理所利用的數據，並將該與登記生物體信息有關的數據和上述輸入生物體數據所表示的輸入生物體信息被分類的類別的識別信息一同寫入到上述存儲部。
7.—種生物體信息處理方法，其特徵在於，包括取得利用者的生物體信息，生成表示該生物體信息的輸入生物體數據， 從上述輸入生物體數據所表示的輸入生物體信息中提取出對該生物體信息的特徵進行表示的特徵量，基於上述特徵量，將由上述輸入生物體數據表示的輸入生物體信息分類到按每個具有相同特徵的生物體信息而歸類的多個類別的至少一個類別中，並且，計算出針對該輸入生物體信息所分類的類別的可靠度，判斷上述可靠度中的最大值是否高於對上述多個類別中的與該可靠度的最大值對應的類別設定的閾值，在上述最大值為上述閾值以下的情況下，提醒利用者以便使上述生物體信息取得部重新取得利用者的生物體信息。
8. —種生物體信息處理用電腦程式，其特徵在於，使計算機執行下述處理 從由生物體信息取得部生成的輸入生物體數據所表示的利用者的生物體信息中提取出對該生物體信息的特徵進行表示的特徵量，基於上述特徵量，將由上述輸入生物體數據表示的輸入生物體信息分類到按每個具有相同特徵的生物體信息而歸類的多個類別的至少一個類別中，並且，計算出針對該輸入生物體信息所分類的類別的可靠度，判斷上述可靠度中的最大值是否高於對上述多個類別中的與該可靠度的最大值對應的類別設定的閾值，在上述最大值為上述閾值以下的情況下，提醒利用者以便使上述生物體信息取得部重新取得利用者的生物體信息。
全文摘要
一種生物體信息處理裝置，其具有取得利用者的生物體信息，生成對該生物體信息進行表示的輸入生物體數據的生物體信息取得部；和處理部。該處理部實現下述功能從輸入生物體數據所表示的輸入生物體信息中提取出對生物體信息的特徵進行表示的特徵量的特徵量提取功能；基於提取出的特徵量，將由輸入生物體數據表示的輸入生物體信息分類到按每個具有相同特徵的生物體信息而歸類的多個類別的至少一個類別中，並且，計算出針對輸入生物體信息所分類的類別的可靠度的分類功能；判斷可靠度中的最大值是否高於對多個類別中的與可靠度的最大值對應的類別設定的閾值的優劣判斷功能；和在可靠度的最大值為閾值以下的情況下，提醒利用者，以便使生物體信息取得部重新取得利用者的生物體信息的引導功能。
文檔編號G06T7/00GK102549617SQ20098016187
公開日2012年7月4日 申請日期2009年10月5日 優先權日2009年10月5日
發明者安孫子幸弘 申請人:富士通株式會社