專利名稱：利用生物測(cè)量學(xué)的用戶鑒別設(shè)備及用戶鑒別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用生物測(cè)量學(xué)的用戶鑒別設(shè)備及用戶鑒別設(shè)備用的用戶鑒別方法，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種方法，其中在門(mén)禁的人身通行管理時(shí)或在諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)等終端上進(jìn)行信息存取管理時(shí)，使用諸如指紋等生物測(cè)量學(xué)對(duì)用戶本身進(jìn)行鑒別。
在傳統(tǒng)上，用戶鑒別方法用來(lái)確認(rèn)管理門(mén)禁人身通行等或在諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)等終端上管理信息訪問(wèn)權(quán)限的用戶是否該用戶本人。
在用戶鑒別方法中，除了根據(jù)用戶持有諸如磁卡等他所持有的物件或者根據(jù)用戶是否知道諸如個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼或密碼等機(jī)密信息來(lái)完成鑒別的方法以外，還使用基于生物測(cè)量學(xué)的鑒別。
基于生物測(cè)量學(xué)的鑒別利用諸如指紋等每一個(gè)個(gè)人所特有的生物特征。指紋是人類手指頭的皮膚圖案。已經(jīng)知道，指紋具有“不同的人指紋不同”和“指紋至死不變”的特征。即使指頭的表皮被破壞，從表皮內(nèi)部的不變的真皮也會(huì)使同樣的指紋恢復(fù)原狀。因此，把指紋作為能夠準(zhǔn)確鑒別個(gè)人的生物測(cè)量量度，已廣為人知。
例如，在有人要求進(jìn)入時(shí)的用戶鑒別過(guò)程中，便要求該個(gè)人輸入其指紋。輸入指紋時(shí)，可以按如下方式使用指紋。更詳細(xì)地說(shuō)，若指紋與登記的指紋一致，則允許進(jìn)入，但若指紋與登記的指紋不一致，則判定該個(gè)人是非法用戶，因而該個(gè)人的進(jìn)入不被允許。
在使用基于擁有的物件的鑒別的地方，檢到該擁有的物件的不相關(guān)的個(gè)人就可以使用它。另外，在使用基于知識(shí)的鑒別的地方，若一個(gè)偷看了或?qū)χR(shí)進(jìn)行隨機(jī)猜測(cè)的人輸入該知識(shí)，則他將取得非法的進(jìn)入許可。相反，按照基于生物測(cè)量學(xué)的方法，可實(shí)現(xiàn)真正個(gè)人本人才能得到鑒別的功能。
例如，在日本公開(kāi)特許公報(bào)No.33065/1992公開(kāi)了如上所述這樣的技術(shù)。
在上述傳統(tǒng)的用戶鑒別方法中，在使用一個(gè)其中輸入諸如指紋等生物測(cè)量量度并將其與登記的校驗(yàn)特征比較來(lái)確認(rèn)個(gè)人本身的系統(tǒng)的地方，不能忽視存在這樣的用戶當(dāng)指紋圖像的質(zhì)量由于手指干燥或手指受損等而下降時(shí)其登記或校驗(yàn)不能順利通過(guò)。
當(dāng)指紋登記或校驗(yàn)不能順利通過(guò)時(shí)，例如，一般采用諸如輸入密碼等代替另一種鑒別方法的規(guī)避辦法。按照這種方法，輸入指紋，而若它不具有足以允許進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)的質(zhì)量，則放棄基于指紋的自動(dòng)校驗(yàn)方法，從鍵盤(pán)輸入密碼作為替代措施。但是，在使用密碼的地方，如上所述，不相關(guān)的個(gè)人可以通過(guò)偷看等裝扮成個(gè)人本人。這成了整個(gè)系統(tǒng)的安全漏洞，這是上述方法的缺點(diǎn)。
很自然，在指紋不適用于自動(dòng)鑒別的地方，例如，另外使用基于諸如虹膜等某些其他的生物測(cè)量量度的校驗(yàn)是一種可能的主意。但是，在這種情況下，安裝和操作諸如照相機(jī)等虹膜圖像輸入設(shè)備、獲得穩(wěn)定的圖像用的照明系統(tǒng)等需要額外費(fèi)用，因而無(wú)法避免成本增大。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用戶鑒別方法和用戶鑒別設(shè)備，藉此即使在某些用戶的生物測(cè)量輸入數(shù)據(jù)，諸如指紋等質(zhì)量低下因而不適用于校驗(yàn)的地方，整個(gè)系統(tǒng)的安全也可以提高，而不會(huì)因?yàn)橐胫匾母郊佑布斐沙杀旧仙?br> 為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用戶鑒別設(shè)備，它包括鑒別裝置，用來(lái)通過(guò)校驗(yàn)作為個(gè)人所特有的生物特征的用戶生物測(cè)量量度來(lái)鑒別用戶；采集裝置，可在鑒別裝置校驗(yàn)生物測(cè)量量度鑒別失敗時(shí)工作，用來(lái)采集請(qǐng)求鑒別的用戶的生物測(cè)量數(shù)據(jù)；和替代鑒別裝置，當(dāng)用采集裝置采集生物測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，用來(lái)代替生物測(cè)量量度的校驗(yàn)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用戶鑒別方法，它包括以下步驟通過(guò)校驗(yàn)作為個(gè)人所特有的生物特征的生物測(cè)量量度來(lái)鑒別用戶；當(dāng)在生物測(cè)量量度的校驗(yàn)中所述鑒別失敗時(shí)，采集請(qǐng)求鑒別的用戶的生物測(cè)量數(shù)據(jù)；以及當(dāng)用采集裝置采集生物測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行替代鑒別，用來(lái)代替生物測(cè)量量度的校驗(yàn)。
用戶鑒別方法最好還包括存儲(chǔ)采集生物測(cè)量數(shù)據(jù)的步驟中采集的生物測(cè)量數(shù)據(jù)，以及根據(jù)所存儲(chǔ)的生物測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)非法用戶的搜索和追擊。
作為替代方案，用戶鑒別方法還包括判斷為準(zhǔn)備用來(lái)進(jìn)行生物測(cè)量量度校驗(yàn)而輸入的生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否具有適合于自動(dòng)校驗(yàn)的質(zhì)量的步驟；和當(dāng)判別生物測(cè)量數(shù)據(jù)不具有適合于自動(dòng)比較的質(zhì)量時(shí)存儲(chǔ)所采集的生物測(cè)量數(shù)據(jù)的步驟。所述用戶鑒別方法還可以包括當(dāng)生物測(cè)量數(shù)據(jù)被判定為不具有適合于自動(dòng)比較的質(zhì)量時(shí)判斷生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否具有適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊用的質(zhì)量的步驟，而且其中當(dāng)生物測(cè)量數(shù)據(jù)被判定為適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊時(shí)，允許使用替代鑒別。生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊的判斷可以根據(jù)所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否適當(dāng)以及是否由用戶在使用的地點(diǎn)輸入的判斷?？梢詼y(cè)量在生物測(cè)量數(shù)據(jù)采集步驟中采集的多個(gè)生物測(cè)量數(shù)據(jù)的相關(guān)性，以便進(jìn)行所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否由用戶就地輸入的判斷。
至少指紋可以用作生物測(cè)量量度。
在替代鑒別之前存儲(chǔ)生物測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，在可以輸入指紋時(shí)至少拍攝面部和/或身材的圖像。
在用戶鑒別設(shè)備和用戶鑒別方法中，若通過(guò)生物測(cè)量學(xué)校驗(yàn)的鑒別失敗，則采集請(qǐng)求鑒別的用戶的生物測(cè)量數(shù)據(jù)，并在采集了用戶的生物測(cè)量數(shù)據(jù)之后替換生物測(cè)量學(xué)的校驗(yàn)。因此，當(dāng)后來(lái)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行門(mén)禁管理的非法通行或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的非法登錄時(shí)，便可以詳細(xì)描述非法裝扮的個(gè)人。因此，用戶鑒別設(shè)備和用戶鑒別方法的優(yōu)點(diǎn)是，即使在某些用戶的生物測(cè)量輸入數(shù)據(jù)、例如指紋的質(zhì)量低下，因而不適合于進(jìn)行校驗(yàn)的地方，整個(gè)系統(tǒng)的安全便得以提高，而不會(huì)由于引入重要的附加硬件而使成本提高。
從結(jié)合附圖而作的以下的描述和后附的權(quán)利要求書(shū)中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，附圖中類似的部分或要素用類似的標(biāo)號(hào)表示。


圖1是表示采用本發(fā)明的用戶鑒別設(shè)備的配置的方框圖；圖2和3是舉例說(shuō)明圖1的用戶鑒別設(shè)備的操作的流程圖；圖4是表示采用本發(fā)明的另一種用戶鑒別設(shè)備的配置的方框圖；圖5和6是舉例說(shuō)明圖4的用戶鑒別設(shè)備的操作的流程圖。
首先參見(jiàn)圖1，其中示出采用本發(fā)明的用戶鑒別設(shè)備的配置。在本實(shí)施例的用戶鑒別設(shè)備中，使用指紋作為生物測(cè)量量度。應(yīng)該指出，圖1中虛線表示處理程序(控制)的流程，而實(shí)線表示諸如指紋等數(shù)據(jù)的流程。
用戶鑒別設(shè)備包括用戶信息輸入部分10、指紋輸入部分11、指紋校驗(yàn)特征提取部分12、指紋校驗(yàn)登記特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分13、指紋特征校驗(yàn)部分14、用戶校驗(yàn)結(jié)果確定部分15、指紋輸入請(qǐng)求部分20、指紋輸入部分21、基于輸入密碼的替代鑒別部分22、替代鑒別裝置用戶信息存儲(chǔ)部分23、服務(wù)允許或拒絕顯示部分(此后簡(jiǎn)稱顯示部分)24和非法用戶追擊信息處理部分25。
圖2和3舉例說(shuō)明圖1的用戶鑒別設(shè)備的操作，參照?qǐng)D1至3描述該用戶鑒別設(shè)備的操作。應(yīng)該指出，舉例示于圖2和3的處理操作可以通過(guò)用戶鑒別設(shè)備的執(zhí)行存儲(chǔ)在用戶鑒別設(shè)備的未示出的控制存儲(chǔ)器中的程序的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂拼鎯?chǔ)器可以是ROM(只讀存儲(chǔ)器)、IC(集成電路)存儲(chǔ)器或類似的存儲(chǔ)器。
從用戶信息輸入部分10輸入請(qǐng)求鑒別以便請(qǐng)求提供服務(wù)的用戶的用戶姓名(圖2的步驟S1)。輸入用戶姓名時(shí)，從0～9數(shù)字鍵輸入用戶號(hào)碼或從鍵盤(pán)輸入用戶識(shí)別符或者不然可以為這樣的輸入使用用磁性ID(標(biāo)識(shí)號(hào)碼)卡等。
為了輸入用戶的指紋圖像，當(dāng)用戶的手指觸及指紋傳感器(未示出)時(shí)，指紋輸入部分11拍攝用戶的指紋圖像。指紋輸入部分11還把指紋圖像的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，以便能夠進(jìn)行用戶鑒別設(shè)備后來(lái)的處理(圖2的步驟S2)。
作為指紋傳感器的配置簡(jiǎn)圖，使用光學(xué)系統(tǒng)，其中一般從LED(發(fā)光二極管)發(fā)射出來(lái)的光被棱鏡反射，然后利用CCD(電荷耦合器件)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像。所述轉(zhuǎn)換利用沿放置在棱鏡反射面外側(cè)的手指隆起線(ridge)的隆起部分和凹部之間反射系數(shù)不同這一事實(shí)。
指紋校驗(yàn)特征提取部分12接收從指紋輸入部分11獲得的指紋圖像，并執(zhí)行從指紋圖像提取識(shí)別指紋用的特征的處理過(guò)程(圖2的步驟S4)。
例如，在the Transations of The Institute of Electronics，Information,and Communication Engineers of Japan,Vol.J72-D-Ⅱ,No.5,May,1989,pp.724-732“利用特征點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(minutiae-network)特征的自動(dòng)指紋識(shí)別-特征提取方法-”一文中Hiroshi Asai,Yukio Hoshino和Kazuo Kiii公開(kāi)了實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別用的特征的提取方法。
按照該文獻(xiàn)公開(kāi)的方法，通過(guò)二進(jìn)制數(shù)字化處理和薄化(thinning)處理從包括隆起線的可變密度圖像中提取隆起線圖案，并檢測(cè)任何一條隆起線的終點(diǎn)和分支點(diǎn)的位置。然后，對(duì)連接終點(diǎn)和分支點(diǎn)的線段上相交隆起線的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代表關(guān)系圖，用作校驗(yàn)用的指紋特征。
在所述方法中，還計(jì)算指紋圖像中圖像質(zhì)量高到足以進(jìn)行特征提取的區(qū)域的面積、通過(guò)所述特征提取獲得的諸如終點(diǎn)和分支點(diǎn)等特征的數(shù)目、通過(guò)所述自動(dòng)特征提取處理而加在每一個(gè)特征上的可靠性信息以及其他必要的信息，作為附加信息。
另外，指紋校驗(yàn)特征提取部分12根據(jù)特征提取結(jié)果判斷輸入的指紋是否具有適合于使用自動(dòng)指紋校驗(yàn)的鑒別的質(zhì)量(圖2的步驟S5)。為了允許進(jìn)行自動(dòng)指紋校驗(yàn)，指紋隆起線之間的凸的和凹的幾何形狀的對(duì)比度必須足夠大。但是，尤其是當(dāng)皮膚干燥或者因?yàn)槠つw的排汗、損傷、磨損等時(shí)，有時(shí)不能獲得具有要求的質(zhì)量的指紋圖像。在這樣的情況下，指紋圖像被判斷為質(zhì)量不夠高。
在實(shí)現(xiàn)該判斷的現(xiàn)有方法中，一般判斷質(zhì)量高到足以進(jìn)行特征提取的區(qū)域的面積、從特征提取中獲得的諸如終點(diǎn)和分支點(diǎn)等各個(gè)特征的數(shù)目、通過(guò)所述自動(dòng)特征提取處理而加在各個(gè)特征的可靠性信息等等指紋校驗(yàn)特征提取部分12所獲得的一切是否分別地或以組合的形式高于預(yù)先為它們確定的閾值。
指紋校驗(yàn)登記特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分13把校驗(yàn)用的指紋特征信息和有關(guān)作為指紋擁有者的用戶的用戶特有信息以彼此對(duì)應(yīng)的關(guān)系存儲(chǔ)起來(lái)。用戶特有信息包括識(shí)別用戶的信息和允許向該用戶提供的服務(wù)的類型、范圍等等。
若指紋校驗(yàn)特征提取部分12判斷指紋圖像具有足夠高的質(zhì)量，則指紋特征校驗(yàn)部分14校驗(yàn)指紋圖像，以便檢測(cè)有關(guān)該用戶的登記特征是否與輸入的指紋特征彼此一致，就是說(shuō)，是否足夠地彼此類似(圖2的步驟S6)。
指紋特征校驗(yàn)部分14接收從用戶這次由指紋校驗(yàn)特征提取部分12輸入的指紋所確定的指紋特征S。另外，指紋特征校驗(yàn)部分14從指紋校驗(yàn)登記特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分13接收與輸入的用戶姓名對(duì)應(yīng)的指紋特征信息F作為來(lái)自此前存儲(chǔ)的指紋特征信息范圍內(nèi)的用戶信息。然后，指紋特征校驗(yàn)部分14把指紋特征信息F與指紋特征S彼此比較，并計(jì)算代表相似性的得分，當(dāng)這兩種類型的信息來(lái)自同一手指時(shí)所述相似性得分具有高值。
指紋特征校驗(yàn)部分14把所述得分與預(yù)先為此而設(shè)置的閾值加以比較，以判斷給出該指紋特征S的用戶與登記的用戶是否同一人(圖2的步驟S7)。若得分高于閾值，則指紋特征校驗(yàn)部分14輸出“指紋一致”的識(shí)別結(jié)果。
例如，在the Transations of The Institute of Electronics,Information,and Communication Engineers of Japan,Vol.J72-D-Ⅱ,No.5,May,1989,pp.733-740“利用特征點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(minutiae-network)特征的自動(dòng)指紋識(shí)別--校驗(yàn)方法--”一文中Hiroshi Asai,Yukio Hoshino和Kazuo Kiii公開(kāi)了實(shí)現(xiàn)如上所述地利用指紋校驗(yàn)留下指紋的個(gè)人的身份的典型方法。
按照此文獻(xiàn)所公開(kāi)的方法，對(duì)于校驗(yàn)用的兩個(gè)指紋中的每一個(gè)，對(duì)與連接隆起線終點(diǎn)和分支點(diǎn)的線段相交的隆起線數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，并以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)代表。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用于指紋的彼此相對(duì)定位，評(píng)價(jià)它們之間的相似性以實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)。
當(dāng)校驗(yàn)結(jié)果表示輸入的指紋與有關(guān)該用戶的存儲(chǔ)的指紋特征足夠相似時(shí)，用戶校驗(yàn)結(jié)果確定部分15鑒定輸入了用戶信息的用戶是合法用戶，并在顯示部分24上顯示允許服務(wù)(圖2的步驟S8)。另一方面，當(dāng)指紋不一致時(shí)，用戶校驗(yàn)結(jié)果確定部分15判定鑒別結(jié)果失敗，拒絕服務(wù)，而且指紋輸入請(qǐng)求部分20隨后執(zhí)行進(jìn)行替代鑒別的處理。
上述處理操作是在指紋校驗(yàn)特征提取部分12判定所述質(zhì)量足以進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)時(shí)執(zhí)行的。但是，另一方面，當(dāng)指紋校驗(yàn)特征提取部分12判定質(zhì)量不夠高時(shí)，或者當(dāng)用戶校驗(yàn)結(jié)果確定部分15進(jìn)行的輸入指紋鑒定得出失敗的結(jié)果時(shí)，指紋輸入請(qǐng)求部分20向該用戶多次發(fā)出向指紋傳感器輸入指紋的請(qǐng)求(圖3的步驟S9至S11)。之所以要多次發(fā)出輸入指紋的請(qǐng)求，理由是意在以此找出和排除偽造指紋的輸入。
指紋輸入部分21利用類似于指紋輸入部分11的類似的方法進(jìn)行指紋的輸入和采集。只有在按照指紋輸入請(qǐng)求部分20的請(qǐng)求從指紋輸入請(qǐng)求部分21進(jìn)行必要的指紋輸入時(shí)，用戶才能進(jìn)到利用替代鑒別部分22進(jìn)行替代鑒別的下一步驟(圖3的步驟S12)。
作為使用替代鑒別部分22的替代鑒別方法，一般有從0～9數(shù)字鍵或鍵盤(pán)輸入個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼或密碼的方法，和另一種從磁卡讀入以證實(shí)持有人身份的方法。若由一個(gè)替代鑒別方法判定該用戶是合法用戶(圖3的步驟S13)，則與由上述生物測(cè)量學(xué)自動(dòng)校驗(yàn)鑒定出該用戶是合法用戶時(shí)類似，鑒別輸入了用戶信息的用戶是合法用戶，因而在顯示部分24上顯示允許服務(wù)(圖3的步驟S14)。在其他任何情況下判定鑒別結(jié)果失敗，因而在顯示部分24上顯示拒絕服務(wù)(圖3的步驟S15)。
替代鑒別裝置用戶信息存儲(chǔ)部分23存儲(chǔ)首先從指紋輸入部分11輸入的圖像和從指紋輸入請(qǐng)求部分20發(fā)出請(qǐng)求之后從指紋輸入部分21輸入的圖像(圖2的步驟S3和圖3的步驟S10)。存儲(chǔ)的圖像在以后需要時(shí)由非法用戶追擊信息處理部分25用來(lái)搜索和追擊非法用戶。
現(xiàn)將參見(jiàn)圖4，其中示出應(yīng)用本發(fā)明的另一種用戶鑒別設(shè)備的配置。按照本實(shí)施例的用戶鑒別設(shè)備具有類似于圖3中所示的用戶鑒別設(shè)備的配置，但又與之不同它還包括輸入圖像性能判別部分26。公共組件以與第一實(shí)施例的用戶鑒別設(shè)備相似的方式操作，故對(duì)其描述從略，不再贅述。
圖5和6舉例說(shuō)明圖4的用戶鑒別設(shè)備的操作，現(xiàn)將參考圖4至6描述該用戶鑒別設(shè)備的操作。應(yīng)該指出，舉例示于圖5和6的處理操作可以用該用戶鑒別設(shè)備中執(zhí)行存儲(chǔ)在該用戶鑒別設(shè)備的未示出的控制存儲(chǔ)器的程序的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述控制存儲(chǔ)器可以是ROM、IC存儲(chǔ)器或類似的存儲(chǔ)器。
在舉例示于圖5和6的處理操作中，步驟S21至S30和S33至S37的操作分別與圖2的步驟S1至S8以及圖3的步驟S9至S15相似。于是，按照第二實(shí)施例的用戶鑒別設(shè)備的不同的和具有特點(diǎn)的操作描述如下。
在按照本實(shí)施例的用戶鑒別設(shè)備中，類似于按照第一實(shí)施例的用戶鑒別設(shè)備，當(dāng)用戶鑒別結(jié)果判定部分15判定根據(jù)輸入的指紋的鑒別失敗，而請(qǐng)求用替代鑒別部分22進(jìn)行的替代鑒別時(shí)，從指紋輸入請(qǐng)求部分20向用戶發(fā)出把指紋輸入到指紋傳感器的請(qǐng)求。因此，指紋輸入部分21采集指紋圖像(圖6的步驟S29)。
輸入圖像性能判斷部分26判斷從輸入傳感器輸入的指紋圖像是否當(dāng)前請(qǐng)求鑒別以求服務(wù)的用戶適當(dāng)?shù)爻噬系氖种傅闹讣y圖像(圖6的步驟S30和S31)。
就像下面給出的這樣的圖像應(yīng)該由輸入圖像性能判斷部分26的判斷加以判斷和排除。詳細(xì)地說(shuō)應(yīng)該排除(1)由用戶呈上的指紋以外的生物要素的圖像，例如，諸如指紋以外的手指的一部分、手掌的一部分或者其他某些部分的皮膚的一部分，和(2)由用戶呈上的生物部分以外的但模仿指紋的成分的圖像，例如，諸如一種用諸如橡膠或硅等類似于人體的材料制成的模仿手指而且此外還在其表面上加有無(wú)關(guān)人員的指紋的成分。
為了排除呈上基于上述模仿手指之類圖像的可能性，輸入圖像性能判斷部分26首先評(píng)估該圖像與指紋的相似性，并利用指紋相似性高于閾值作判據(jù)。為了評(píng)估指紋的相似性，采用這樣一種方法，即把圖像劃分成小區(qū)域，并對(duì)每一個(gè)小區(qū)域使用二維富里葉變換等，以確定頻率分布。
人類指紋的隆起線具有條形圖案，后者具有限制在某種程度上的間距分布，而這一點(diǎn)可以通過(guò)評(píng)估頻率分布中的峰值分布來(lái)確認(rèn)。即使指紋由于該部分破損或干燥而部分地具有不適合于自動(dòng)校驗(yàn)的質(zhì)量，但指紋必定具有較寬的其中可以觀測(cè)到條形圖案的區(qū)域。指紋和其他部分可以用剛才描述的方法彼此區(qū)分。
為了確認(rèn)呈上的成分是活體的手指，使用一種檢查多個(gè)輸入圖像之間的相似性的方法。人類的手指具有彈性，而且每次按壓時(shí)手指變形不同的可能性大。若多次按壓的圖像連細(xì)節(jié)都彼此一致，則有理由肯定，呈上的是其彈性不同于活體手指的仿制物品(復(fù)制品)，而且不是適當(dāng)?shù)膲汉邸?br> 因此，若多個(gè)指紋圖像通過(guò)平行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)相對(duì)定位時(shí)他們之間的隆起線圖案的位置相關(guān)性相當(dāng)高，則估計(jì)該圖像的來(lái)源是一個(gè)具有某種程度剛性的物體。于是，通過(guò)評(píng)估該程度，即可把該物體與手指皮膚區(qū)分開(kāi)，手指皮膚具有彈性的而且每次按壓時(shí)必定呈現(xiàn)不同的變形方式。
另外還可以在手指在輸入傳感器上開(kāi)始按壓輸入之后按壓面積變寬，然后按壓完成時(shí)變窄的過(guò)程中拍攝動(dòng)畫(huà)，并評(píng)估彈性所引起的手指變形程度，然后從所獲得的在時(shí)間方向上的一系列圖像區(qū)分出與手指彈性不匹配的輸入。還可以使用檢查在指紋圖像上是否存在汗腺孔的方法。因?yàn)楹瓜倏自诼∑鹁€上具有非常細(xì)致的結(jié)構(gòu)，故可認(rèn)為在復(fù)制品上模仿它們是相當(dāng)困難的。
只有當(dāng)輸入圖像性能判斷部分26這樣的判斷判定輸入的圖像是合法的指紋輸入時(shí)，用戶才可以進(jìn)到使用替代鑒別部分22進(jìn)行替代鑒別的步驟。
作為替代鑒別部分22的替代鑒別方法，一般可用從0～9數(shù)字鍵或鍵盤(pán)或從證實(shí)持有人身份用的磁卡讀出的另一種方法輸入個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼或密碼的方法。若通過(guò)一種替代鑒別方法判定該用戶是合法用戶，則和用生物測(cè)量學(xué)自動(dòng)校驗(yàn)鑒別出該用戶是合法用戶時(shí)相似，鑒別出輸入用戶信息的用戶是合法用戶。因而允許提供服務(wù)。而在其他任何情況下，判定鑒別結(jié)果失敗，拒絕提供服務(wù)。
替代鑒別裝置用戶信息存儲(chǔ)部分23存儲(chǔ)指紋輸入請(qǐng)求部分20發(fā)出請(qǐng)求之后輸入的圖像(圖6的步驟S30)。以后必要時(shí)，非法用戶追擊信息處理部分25可以用所述存儲(chǔ)圖像來(lái)搜索和追擊非法用戶。
上面描述了本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的組件的配置和操作，下面將描述它們的應(yīng)用實(shí)例。本發(fā)明一般應(yīng)用于重要設(shè)施進(jìn)門(mén)的通行管理(人身通行控制)、包含重要信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的登錄管理等等。
例如，在人身通行控制的應(yīng)用中，請(qǐng)求通行的用戶從0～9數(shù)字鍵等輸入證實(shí)用戶本身身份用的號(hào)碼N等，并從指紋傳感器輸入指紋S。系統(tǒng)判斷指紋S和利用輸入的用戶標(biāo)識(shí)號(hào)碼N從其中存儲(chǔ)的多個(gè)登記指紋中間識(shí)別的指紋F之間的一致性。在實(shí)際的校驗(yàn)中，評(píng)估從指紋S與指紋F提取的校驗(yàn)用的特征的相似性，而若相似性高于閾值，則判定它們彼此一致。
校驗(yàn)處理自動(dòng)進(jìn)行，而當(dāng)輸入指紋的質(zhì)量不夠高時(shí)，它無(wú)法足夠可信地判斷這些指紋是否同一手指的指紋。當(dāng)像剛才描述那樣用戶輸入質(zhì)量這樣低的指紋時(shí)，傳統(tǒng)上一般使用這樣的方法，即其中確定“無(wú)法通過(guò)自動(dòng)校驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行鑒別”，并作為替代措施，發(fā)出輸入特殊的個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼或密碼的請(qǐng)求。然后，若輸入個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼或密碼與登記的一致，則判定鑒別結(jié)果成功。
在本系統(tǒng)中，當(dāng)自動(dòng)校驗(yàn)因?yàn)檩斎胫讣y圖像質(zhì)量不高而得不到成功結(jié)果時(shí)，首先把輸入的指紋圖像存入替代鑒別裝置用戶信息存儲(chǔ)部分23，并在允許替代鑒別之前再次發(fā)出輸入指紋的請(qǐng)求。
之所以以這樣的方式多次發(fā)出輸入指紋的請(qǐng)求，理由是想要防止給出偽造手指的圖像并原樣存儲(chǔ)。為了防止存儲(chǔ)這種偽造的手指，把多個(gè)指紋圖像彼此比較，或如前所述地利用從記錄指紋按壓過(guò)程的動(dòng)畫(huà)獲得的圖像的時(shí)間序列。由輸入圖像性能判斷部分26判斷輸入的多個(gè)圖像或圖像的時(shí)間序列的特征，而若圖像不是活體的指紋，則不允許替代鑒別。
若輸入的圖像是適當(dāng)?shù)膱D像，則將其存入替代鑒別裝置用戶信息存儲(chǔ)部分23，而過(guò)程進(jìn)到用替代鑒別部分22進(jìn)行的基于密碼輸入的替代鑒別。若輸入的密碼或個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼與登記的一致，則判定該用戶被適當(dāng)鑒別，該用戶可以享受服務(wù)。
即使是無(wú)關(guān)的個(gè)人，也可以通過(guò)推測(cè)、偷看等從0～9數(shù)字鍵、鍵盤(pán)等輸入替代鑒別用的密碼或個(gè)人標(biāo)識(shí)號(hào)碼，這會(huì)使裝作合法用戶的個(gè)人非法進(jìn)入。當(dāng)以后發(fā)現(xiàn)非法進(jìn)入門(mén)禁管理或執(zhí)行計(jì)算機(jī)非法登錄時(shí)，本系統(tǒng)提供詳細(xì)描述非法偽裝的個(gè)人的措施。
詳細(xì)地說(shuō)，存儲(chǔ)在替代鑒別裝置用戶信息存儲(chǔ)部分23中的圖像包括利用替代鑒別部分22的用戶的指紋信息，并能用來(lái)由通過(guò)視覺(jué)觀察圖像的管理者等搜索和追擊非法用戶。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下這樣一種系統(tǒng)用戶的范圍是有限的，通過(guò)用視覺(jué)把用戶的指紋和存儲(chǔ)的圖像彼此比較即可獲得許多追擊用的信息。這可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)和追擊非法用戶。
盡管在以上的描述中，描述了使用單只手指的指紋作為生物測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，自然可以通過(guò)輸入多只手指來(lái)提高安全性，并利用多只手指來(lái)更嚴(yán)格地鑒別輸入圖像的性能(用戶是否適當(dāng)?shù)爻噬匣钍种?，通過(guò)存儲(chǔ)多只手指的指紋圖像并用來(lái)追擊非法用戶。
另外，盡管描述了這樣的實(shí)例，其中在輸入指紋之前從用戶信息輸入部分10輸入用戶標(biāo)識(shí)信息，但這并不一定是實(shí)質(zhì)性的。在指紋由指紋輸入部分11進(jìn)行輸入，而不輸入用戶標(biāo)識(shí)信息的地方，可以采取以下程序。首先，從輸入的指紋提取特征。然后，指紋特征校驗(yàn)部分14依次利用存儲(chǔ)在指紋校驗(yàn)登記特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分13中的所有指紋特征數(shù)據(jù)校驗(yàn)所獲得的特征。另外，指紋特征校驗(yàn)部分14允許向指紋具有最高相似性得分的登記用戶提供服務(wù)。
盡管本發(fā)明第一和第二實(shí)施例以指紋作為生物測(cè)量量度的實(shí)例進(jìn)行描述，但是，若指紋傳感器用接收自動(dòng)校驗(yàn)用的其他類型的生物測(cè)量量度(個(gè)人所特有的生物特征)的結(jié)構(gòu)代替，則可代之以使用諸如掌紋、面孔、虹膜、視網(wǎng)膜血管圖案、拳頭、筆跡和聲波紋等其他生物測(cè)量量度。
還可以在普通生物測(cè)量學(xué)鑒別中使用指紋，但在替代鑒別之前在生物測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)中不用指紋而使用其他一些生物測(cè)量量度或與指紋一起使用其他一些生物測(cè)量量度。例如，可以在替代鑒別時(shí)拍攝面部圖像或在輸入指紋時(shí)拍攝身材圖像。在指紋輸入過(guò)程中用另一個(gè)攝像機(jī)拍攝圖像，可以在用輸入圖像性能判斷部分26判斷指紋是否適當(dāng)?shù)剌斎氲男阅軙r(shí)加以利用。這是存儲(chǔ)以后在追擊非法用戶的處理中表現(xiàn)其效用的信息的有效方法。
用這樣的方法，在搜索偽裝成有關(guān)人員使用服務(wù)請(qǐng)求并對(duì)鑒別構(gòu)成威脅的對(duì)系統(tǒng)的攻擊者中，存儲(chǔ)的指紋圖像可以用作替代鑒別器。
即使存儲(chǔ)的指紋圖像的質(zhì)量不足以用于自動(dòng)校驗(yàn)登錄，它們還是提供了對(duì)手工搜索攻擊者有用的信息。因?yàn)檩斎雸D像性能判斷部分26排除用偽造手指進(jìn)行的欺騙，所以圖像表示有關(guān)攻擊者本人的線索或證據(jù)。另外，在輸入密碼時(shí)還要求個(gè)人本人的指紋圖像，對(duì)偽裝攻擊有制止作用，對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性是有效的。
盡管已經(jīng)用特定的術(shù)語(yǔ)描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但是，這樣的描述只是為了舉例說(shuō)明的目的的，因而可以理解，在不脫離以下權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍的情況下，可以做出變化和改變。
權(quán)利要求
1．一種用戶鑒別設(shè)備，它包括鑒別裝置，用來(lái)通過(guò)校驗(yàn)作為個(gè)人所特有的生物特征的用戶生物測(cè)量量度來(lái)鑒別用戶；采集裝置，可在所述鑒別裝置校驗(yàn)生物測(cè)量量度的所述鑒別失敗時(shí)工作，用來(lái)采集請(qǐng)求所述鑒別的所述用戶的生物測(cè)量數(shù)據(jù)；和替代鑒別裝置，當(dāng)用所述采集裝置采集所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，用來(lái)代替所述生物測(cè)量量度的校驗(yàn)。
2．權(quán)利要求1的用戶鑒別設(shè)備，其特征在于還包括存儲(chǔ)裝置，用來(lái)存儲(chǔ)所述采集裝置所采集的生物測(cè)量數(shù)據(jù)；和處理裝置，用來(lái)根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)裝置中的生物測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)非法用戶的搜索和追擊。
3．權(quán)利要求1的用戶鑒別設(shè)備，其特征在于還包括判斷裝置，用來(lái)判斷為生物測(cè)量數(shù)據(jù)校驗(yàn)而輸入的生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否具有適合于自動(dòng)校驗(yàn)的質(zhì)量；和一種可在判定生物測(cè)量數(shù)據(jù)不具有適合于自動(dòng)比較的質(zhì)量時(shí)工作的裝置，用來(lái)存儲(chǔ)所采集的生物測(cè)量數(shù)據(jù)。
4．權(quán)利要求3的用戶鑒別設(shè)備，其特征在于還包括一種可在判定生物測(cè)量數(shù)據(jù)不具有適合于自動(dòng)比較的質(zhì)量時(shí)工作的裝置，用來(lái)判斷所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊，而且其中當(dāng)判定所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)適合于對(duì)非法用戶的搜索和追擊時(shí)，允許使用所述替代鑒別裝置。
5．權(quán)利要求4的用戶鑒別設(shè)備，其特征在于所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊的判斷是根據(jù)輸入的生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否適當(dāng)、而且是否由用戶就地輸入的來(lái)判斷的。
6．權(quán)利要求5的用戶鑒別設(shè)備，其特征在于測(cè)量所述采集裝置所采集的多個(gè)生物測(cè)量數(shù)據(jù)的相關(guān)性，以進(jìn)行所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否由用戶就地輸入的判斷。
7．權(quán)利要求1的用戶鑒別設(shè)備，其特征在于至少指紋用作所述生物測(cè)量量度。
8．權(quán)利要求1的用戶鑒別設(shè)備，其特征在于在替代鑒別之前存儲(chǔ)所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，在輸入指紋時(shí)拍攝面部或/和身材的圖像。
9．一種用戶鑒別方法，它包括以下步驟通過(guò)校驗(yàn)作為個(gè)人所特有的生物特征的生物測(cè)量量度來(lái)鑒別用戶；當(dāng)在所述生物測(cè)量量度的所述校驗(yàn)中所述鑒別失敗時(shí)，采集請(qǐng)求鑒別的用戶的生物測(cè)量數(shù)據(jù)；以及當(dāng)用所述采集裝置采集所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行用來(lái)代替生物測(cè)量量度的校驗(yàn)的替代鑒別。
10．權(quán)利要求9的用戶鑒別方法，其特征在于還包括存儲(chǔ)所述采集生物測(cè)量數(shù)據(jù)的步驟中采集的所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述存儲(chǔ)的生物測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)非法用戶的搜索并追擊的步驟。
11．權(quán)利要求9的用戶鑒別方法，其特征在于還包括判斷為準(zhǔn)備用來(lái)進(jìn)行生物測(cè)量學(xué)校驗(yàn)而輸入的生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否具有適合于自動(dòng)校驗(yàn)的質(zhì)量的步驟；和當(dāng)判斷所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)不具有適合于自動(dòng)比較的質(zhì)量時(shí)存儲(chǔ)所采集的生物測(cè)量數(shù)據(jù)的步驟。
12．權(quán)利要求11的用戶鑒別方法，其特征在于還包括當(dāng)判斷所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)不具有適合于自動(dòng)比較的質(zhì)量時(shí)判斷所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否具有適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊用的質(zhì)量的步驟，以及當(dāng)判斷所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊時(shí)，允許使用替代鑒別。
13．權(quán)利要求12的用戶鑒別方法，其特征在于所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否適用于對(duì)非法用戶的搜索和追擊的判斷是根據(jù)所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是否適當(dāng)而且是由所述用戶就地輸入的來(lái)判斷的。
14．權(quán)利要求13的用戶鑒別方法，其特征在于測(cè)量在所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)采集步驟中所采集的多個(gè)生物測(cè)量數(shù)據(jù)的相關(guān)性，以便判斷斷所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)是不是由用戶就地輸入的。
15．權(quán)利要求9的用戶鑒別方法，其特征在于至少指紋用作所述生物測(cè)量量度。
16．權(quán)利要求9的用戶鑒別方法，其特征在于在所述替代鑒別之前存儲(chǔ)所述生物測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，在輸入指紋時(shí)至少拍攝面部和/或身材的圖像。
全文摘要
公開(kāi)了一種用戶鑒別設(shè)備,藉此即使在某些用戶的生物測(cè)量輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量低下,因而不適宜于校驗(yàn)的地方,也能在不因?yàn)橐胫卮蟮母郊佑布斐沙杀旧仙那闆r下,提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性。當(dāng)指紋校驗(yàn)特征提取部分判定指紋圖像的質(zhì)量不夠高時(shí),或當(dāng)由用戶校驗(yàn)結(jié)果判定部分基于輸入的指紋進(jìn)行的鑒別失敗時(shí),從指紋輸入請(qǐng)求部分向用戶發(fā)出輸入指紋的請(qǐng)求。當(dāng)從指紋輸入部分完成需要的指紋輸入時(shí),允許用替代鑒別部分進(jìn)行替代鑒別。
文檔編號(hào)G06T7/00GK1299113SQ0013538
公開(kāi)日2001年6月13日 申請(qǐng)日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月8日
發(fā)明者內(nèi)田薰 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社