JP2004167227A - Personal identification method, iris registration device, iris identification device, and personal identification program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、虹彩認識を利用した個人認証の技術に関するものであり、特に、例えば太陽光などの外光下や夜間など様々な状況において、虹彩認証の精度を向上させる技術に属する。 The present invention relates to a technique for personal authentication using iris recognition, and particularly to a technique for improving the accuracy of iris authentication in various situations such as under external light such as sunlight or at night.
近年、虹彩認識を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のATM(Automated Teller Machine)、PCログイン用途などに利用され始めている。 In recent years, the technology of personal authentication using iris recognition has begun to be used for entry / exit management to important facilities, ATM (Automated Teller Machine) of banks and the like, PC log-in applications, and the like.
特許文献1では、認証時に得られた虹彩画像情報と、記憶された虹彩画像情報とを比較して個人を識別する、という虹彩認識の基本方式が開示されている。この方式では、目を照明することによって瞳孔径を変化させ、その照明強度を制御して瞳孔を所定の径にした後、虹彩画像同士、または、虹彩画像から抽出された特徴量同士を比較する。瞳孔は、周囲の明るさや感情などによってその径が変化するが、瞳孔径が互いに異なると、虹彩画像同士または特徴量同士の比較が困難になる。このため、特許文献1では、照明によって瞳孔径を合わせた上で比較を行っていた。しかしながら、瞳孔径を所定の径に変化させるためにはある程度の時間を要し、このため、認証に時間がかかる、という問題があった。
これに対して、特許文献2,3では、次のようにして上記の問題を解決している。
On the other hand,
特許文献2では、虹彩領域を極座標系で表現することによって、瞳孔径の大きさに依らない特徴抽出方法を提案している。すなわち、円で近似した瞳孔/虹彩境界の中心を極座標の原点とし、半径座標を、瞳孔/虹彩境界と虹彩/強膜境界との間の距離の割合として表現する。これにより、登録時と認証時とで瞳孔径が異なる場合であっても、一定表現の特徴抽出がなされ、その特徴量同士を比較することが可能となる。よって、認証時に瞳孔径を制御する必要がなくなり、特許文献1と比べて認証時間を短縮できる。
特許文献3では、登録時に、照明強度を変化させて瞳孔径の大きさが異なる複数の虹彩画像を撮影し、複数の虹彩画像から抽出された特徴量を登録しておき、認証時に撮影した虹彩画像から抽出された特徴量と、複数の登録特徴量と比較している。登録時に、瞳孔径の大きさが異なる複数の虹彩画像を撮影しているため、認証時の虹彩画像の瞳孔径が任意の値であっても、ほぼ等しい瞳孔径を持つ登録データと比較を行うことができる。よって、認証時に瞳孔径を制御する必要がなくなり、特許文献1と比べて認証時間を短縮できる。
さて、上述の特許文献2には、「虹彩は光に応答して瞳孔の寸法を調節するために伸長および収縮するが、その精細な組織は伸長および収縮を除けばほとんど変わらない。」と記述されている。極座標表現により、瞳孔径が変化しても虹彩パタンはほとんど変化しないので、本人拒否率を抑えた認証が可能である。しかし厳密には虹彩パタンはわずかに変化し、この変化が認証時のハミング距離のわずかな増加を招く。ハミング距離の増加が、通常は許容できる範囲であっても、瞼・睫による虹彩領域の隠蔽等、その他のハミング距離増加要因と複合した場合、時に本人拒否となる場合がある。
Now,
特許文献3では、登録時に複数の虹彩画像から抽出された特徴データを登録するため、登録データベース容量が増加する。また、認証時には、それら複数の特徴データと比較しなければならないので、認証時の処理時間が増加する。
In
前記の問題に鑑み、本発明は、虹彩認証を利用した個人認証において、瞳孔径の変動に対しても頑健であり、データベースの増加および認証時の処理時間の増加を抑えた認証を行うことを課題とする。 In view of the above-described problem, the present invention provides a method of performing personal authentication using iris authentication, which is robust against fluctuations in pupil diameter and suppresses an increase in the number of databases and an increase in processing time during authentication. Make it an issue.
前記の課題を解決するため、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証方法として、登録時において、被登録者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行い、認証時において、被認証者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、前記虹彩データベースに登録者について登録されたデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得て、前記照合対象の特徴データと認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するものである。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides, as a personal authentication method using an iris image, at the time of registration, an iris image is acquired for a registered person, and feature data and a pupil opening index are obtained from the acquired iris image. Using the obtained feature data and the determined pupil opening index, data registration for the registrant is performed in the iris database.At the time of authentication, an iris image is obtained for the certifier, and feature data is obtained from the obtained iris image. And the pupil opening index, refer to the data registered for the registrant in the iris database, obtain the matching target feature data using the pupil opening index obtained at the time of authentication, the matching target feature data By comparing the authentication data with the characteristic data obtained at the time of authentication, it is determined whether or not the user is the same as the registrant.
この発明によると、登録時において、虹彩画像から得られた特徴データおよび瞳孔開度を用いたデータ登録が、虹彩データベースになされる。そして認証時において、虹彩データベースに登録されたデータが参照され、認証時に虹彩画像から求められた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データが得られる。このため、認証時の瞳孔がたとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として得られるので、様々な状況下においても、本人拒否率が抑えられた十分に精度の高い個人認証を実行することができる。 According to the present invention, at the time of registration, data registration using the feature data obtained from the iris image and the pupil opening is performed in the iris database. Then, at the time of authentication, the data registered in the iris database is referred to, and the characteristic data to be collated is obtained using the pupil opening degree index obtained from the iris image at the time of authentication. For this reason, even if the pupil at the time of authentication is in a miotic state or a mydriatic state, feature data corresponding to the degree of opening of the pupil can be obtained as a collation target. Sufficiently accurate personal authentication with a reduced rejection rate can be executed.
そして、前記本発明に係る個人認証方法において、登録時において、特徴データを瞳孔開度指標と併せて前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と認証時に求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、照合対象の特徴データを特定するのが好ましい。 Then, in the personal authentication method according to the present invention, at the time of registration, the feature data is registered in the iris database in association with the registrant together with the pupil opening index, and is registered in the iris database at the time of authentication. By comparing the pupil opening index registered along with the feature data and the pupil opening index obtained at the time of authentication from the feature data registered in association with the Preferably, it is specified.
これにより、登録時において、虹彩画像から得られた特徴データが瞳孔開度指標と併せて虹彩データベースに登録される。そして認証時において、虹彩データベースに登録された特徴データの中から、瞳孔開度指標同士の対比によって、照合対象の特徴データが特定される。このため、認証時の瞳孔の状態如何にかかわらず、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として特定される。また、瞳孔開度指標を用いることによって、照合対象の特徴データを簡易に検索することができるので、認証を短時間で行うことができる。 Thereby, at the time of registration, the feature data obtained from the iris image is registered in the iris database together with the pupil opening index. Then, at the time of authentication, feature data to be collated is specified by comparing pupil opening indices among feature data registered in the iris database. Therefore, irrespective of the state of the pupil at the time of authentication, feature data corresponding to the degree of opening of the pupil is specified as a collation target. In addition, by using the pupil opening index, it is possible to easily search for feature data to be collated, so that authentication can be performed in a short time.
また、前記本発明に係る個人認証方法において、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ抽出した複数の特徴データおよび瞳孔開度指標から特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、この関係式を表すためのパラメータを前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に認証時に求めた瞳孔開度指標を代入して照合対象の特徴データを得るのが好ましい。 Further, in the personal authentication method according to the present invention, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees for the registered person are obtained, and a plurality of feature data respectively extracted from the obtained plurality of iris images and A relational expression between the feature data and the pupil opening degree index is obtained from the pupil opening degree index, and a parameter for expressing the relational expression is registered in the iris database in association with the registrant, and at the time of authentication, the iris database It is preferable to obtain a relational expression from parameters registered in association with the registrant, and substitute the pupil opening index obtained at the time of authentication into this relational expression to obtain characteristic data to be collated.
これにより、登録時において、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像から得られた複数の特徴データと、瞳孔開度指標との関係式を表すためのパラメータが、虹彩データベースに登録される。そして認証時において、虹彩データベースに登録されたパラメータによって表された関係式に、認証時に虹彩画像から求められた瞳孔開度指標が代入され、照合対象の特徴データが得られる。このため、認証時の瞳孔の状態如何にかかわらず、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として得られる。また、瞳孔開度指標を関係式に代入するだけで照合対象の特徴データを簡易に得ることができるので、認証を短時間で行うことができる。 Thereby, at the time of registration, a parameter for expressing a relational expression between a plurality of feature data obtained from a plurality of iris images having different pupil opening degrees and a pupil opening index is registered in the iris database. Then, at the time of authentication, the pupil opening index obtained from the iris image at the time of authentication is substituted into the relational expression represented by the parameters registered in the iris database, and the matching target feature data is obtained. Therefore, irrespective of the state of the pupil at the time of authentication, feature data corresponding to the degree of opening of the pupil is obtained as a matching target. In addition, since the characteristic data to be collated can be easily obtained only by substituting the pupil opening index into the relational expression, the authentication can be performed in a short time.
また、前記本発明に係る個人認証方法において、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データから、登録する特徴データを特定するとともに、この登録特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則を求め、前記登録特徴データおよび変換規則を前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを生成するのが好ましい。 In the personal authentication method according to the present invention, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees for the registered person are obtained, and a plurality of feature data obtained from the obtained plurality of iris images is obtained. Determine the feature data to be registered, determine a conversion rule for performing conversion from the registered feature data to other feature data having a different pupil opening index, and determine the registered feature data and the conversion rule with the registrant. Registered in association with the iris database, and at the time of authentication, based on feature data and conversion rules registered in association with the registrant in the iris database, collation is performed using the pupil opening index obtained at the time of authentication. Preferably, the target feature data is generated.
これにより、登録時において、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像から得られた複数の特徴データから、登録特徴データおよび、瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換規則が得られ、虹彩データベースに登録される。そして認証時において、虹彩データベースに登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に虹彩画像から求められた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データが生成される。このため、認証時の瞳孔の状態如何にかかわらず、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として生成される。 By this, at the time of registration, a conversion rule from a plurality of feature data obtained from a plurality of iris images having different pupil opening degrees to registered feature data and other feature data having a different pupil opening index is obtained, and the iris is obtained. Registered in the database. Then, at the time of authentication, based on the feature data registered in the iris database and the conversion rule, feature data to be collated is generated using the pupil opening degree index obtained from the iris image at the time of authentication. Therefore, irrespective of the state of the pupil at the time of authentication, feature data corresponding to the degree of opening of the pupil is generated as a matching target.
また、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証方法として、被認証者について虹彩画像を取得する第1のステップと、前記第1のステップにおいて取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める第2のステップと、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得る第3のステップと、前記第3のステップにおいて得た照合対象の特徴データと前記第2のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する第4のステップとを備えたものである。 In addition, the present invention provides a personal authentication method using an iris image, a first step of obtaining an iris image of a person to be authenticated, and feature data and a pupil opening index from the iris image obtained in the first step. A second step of obtaining the pupil opening index, and referring to data registered for the registrant in the iris database in which data registration using the pupil opening index is performed, and using the pupil opening index obtained in the second step. A third step of obtaining feature data to be matched, and comparing the feature data of the matching object obtained in the third step with the feature data obtained in the second step, whereby the person to be authenticated is And a fourth step of determining whether the user is the same as the registrant.
また、本発明は、虹彩認証のためのデータ登録を行う装置として、被登録者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えたものである。 The present invention also provides a device for performing data registration for iris authentication, a device for obtaining an iris image of a registered person, a device for obtaining feature data and a pupil opening index from the iris image, Means for registering data on the registrant in the iris database using the pupil opening index.
また、本発明は、虹彩画像を用いて個人認証を行うための装置として、被認証者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する手段とを備えたものである。 Further, the present invention, as an apparatus for performing personal authentication using an iris image, means for acquiring an iris image for a person to be authenticated, means for obtaining feature data and a pupil opening index from the iris image, Means for obtaining feature data to be checked by referring to data registered in association with a registrant in an iris database in which data registration using the pupil opening index is performed using the pupil opening index; Means for comparing the characteristic data with the characteristic data to determine whether the person to be authenticated is the same as the registrant.
また、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証をコンピュータに実行させるプログラムとして、被認証者について取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求めるステップと、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するステップとをコンピュータに実行させるものである。 Further, the present invention, as a program for causing a computer to execute personal authentication using an iris image, a step of obtaining feature data and a pupil opening index from an iris image obtained for a subject, and using the pupil opening index Referring to data registered for a registrant in the iris database in which data registration using the pupil opening index has been performed, and obtaining feature data to be matched; and the feature data to be matched and the feature data. And determining whether the person to be authenticated is the same as the registrant by comparing the registrant with the computer.
本発明によると、認証時の瞳孔がたとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として得られるので、様々な状況下においても、十分に精度の高い個人認証を実行することができる。さらに、瞳孔開度指標を用いることによって、照合対象の特徴データを簡易に検索または取得できるので、認証を短時間で行うことができる。 According to the present invention, even if the pupil at the time of authentication is in a miotic state or a mydriatic state, feature data corresponding to the degree of opening of the pupil can be obtained as a matching target, so even in various situations. Therefore, it is possible to execute sufficiently accurate personal authentication. Further, by using the pupil opening index, it is possible to easily search or acquire the feature data to be collated, so that the authentication can be performed in a short time.
本発明の第1態様では、虹彩画像を用いた個人認証方法として、登録時において、被登録者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行い、認証時において、被認証者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、前記虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得て、前記照合対象の特徴データと認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するものを提供する。 In the first aspect of the present invention, as a personal authentication method using an iris image, at the time of registration, an iris image is obtained for a registered person, and characteristic data and a pupil opening index are obtained and obtained from the obtained iris image. Using the feature data and the pupil opening index, register the data of the person to be registered in the iris database, obtain an iris image of the person to be authenticated at the time of authentication, and obtain feature data and pupil opening from the obtained iris image. An index is obtained, the data registered for the registrant in the iris database is referred to, the characteristic data to be collated is obtained using the pupil opening index obtained at the time of authentication, and the characteristic data of the collation object and the data at the time of authentication are obtained. A method is provided for determining whether or not the person to be authenticated is the same as the registrant by comparing the obtained characteristic data with the registrant.
本発明の第2態様では、登録時において、特徴データを瞳孔開度指標と併せて前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されている特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と認証時に求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する第1態様の個人認証方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, at the time of registration, the feature data is registered in the iris database in association with the registrant together with the pupil opening index, and at the time of authentication, the registrant is associated with the iris database. By comparing the pupil opening index registered together with the feature data with the pupil opening index obtained at the time of authentication, the characteristic data to be matched is specified from the registered feature data. A personal authentication method according to a first aspect is provided.
本発明の第3態様では、登録時において、前記被登録者について、縮瞳状態、通常状態および散瞳状態における虹彩画像からそれぞれ得られた3個の特徴データを、少なくとも登録する第2態様の個人認証方法を提供する。 In the third aspect of the present invention, at the time of registration, at least three pieces of feature data obtained from the iris images in the miotic state, the normal state, and the mydriatic state are registered for the registrant at least. Provide personal authentication method.
本発明の第4態様では、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ特徴データを求め、求めた複数の特徴データ同士を照合することによって、前記複数の特徴データから前記虹彩データベースに登録する特徴データを選択する第2態様の個人認証方法を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees are obtained for the registered person, and feature data is respectively obtained from the obtained plurality of iris images. A personal authentication method according to a second aspect of selecting feature data to be registered in the iris database from the plurality of feature data by matching each other is provided.
本発明の第5態様では、認証時において、求めた瞳孔開度指標と所定程度近い瞳孔開度指標を有する特徴データが前記登録者について登録されていないとき、認証処理を中止する第2態様の個人認証方法を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, at the time of authentication, the authentication process is stopped when feature data having a pupil opening index that is close to the obtained pupil opening index by a predetermined degree is not registered for the registrant. Provide personal authentication method.
本発明の第6態様では、認証処理を中止したとき、認証時に求めた瞳孔開度指標と登録されている特徴データに係る瞳孔開度指標とを基にして、虹彩画像の好ましい撮影条件を推定し、前記被認証者に推定した撮影条件における虹彩画像の再取得を促す第5態様の個人認証方法を提供する。 According to the sixth aspect of the present invention, when the authentication process is stopped, a preferable iris image photographing condition is estimated based on the pupil opening index obtained at the time of authentication and the pupil opening index related to the registered feature data. A fifth aspect of the present invention provides a personal authentication method that prompts the subject to reacquire an iris image under the estimated photographing conditions.
本発明の第7態様では、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データおよび瞳孔開度指標から特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、この関係式を表すためのパラメータを前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に認証時に求めた瞳孔開度指標を代入して前記照合対象の特徴データを得る第1態様の個人認証方法を提供する。 In the seventh aspect of the present invention, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees for the registered person are obtained, and a plurality of feature data and a pupil opening index respectively obtained from the obtained plurality of iris images. A relational expression between the feature data and the pupil opening degree index is obtained from, and a parameter for expressing this relational expression is registered in the iris database in association with the registrant, and at the time of authentication, a registrant is registered in the iris database. A personal authentication method according to a first aspect is provided in which a relational expression is obtained from parameters registered in association with each other, and a pupil opening degree index obtained at the time of authentication is substituted into the relational expression to obtain the characteristic data to be collated.
本発明の第8態様では、登録時において、前記パラメータを間引いて登録し、認証時において、間引かれたパラメータを補間によって復元する第7態様の個人認証方法を提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the personal authentication method according to the seventh aspect, in which, at the time of registration, the parameters are thinned and registered, and at the time of authentication, the thinned parameters are restored by interpolation.
本発明の第9態様では、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データから、登録する特徴データを特定するとともに、この登録特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則を求め、前記登録特徴データおよび変換規則を前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて前記照合対象の特徴データを生成する第1態様の個人認証方法を提供する。 According to a ninth aspect of the present invention, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees for the registered person are acquired, and registered based on a plurality of feature data obtained from the acquired plurality of iris images. Along with specifying the data, a conversion rule for performing a conversion from the registered feature data to another feature data having a different pupil opening index is obtained, and the registered feature data and the conversion rule are associated with the registrant and the Registered in the iris database, at the time of authentication, based on the feature data and conversion rules registered in association with the registrant in the iris database, using the pupil opening index obtained at the time of authentication, the feature data of the matching target Is provided.
本発明の第10態様では、前記瞳孔開度指標は、虹彩画像における瞳孔径と虹彩径との比である第1態様の個人認証方法を提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the personal identification method according to the first aspect, wherein the pupil opening index is a ratio between a pupil diameter and an iris diameter in an iris image.
本発明の第11態様では、虹彩画像を用いた個人認証方法として、被認証者について虹彩画像を取得する第1のステップと、前記第1のステップにおいて取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める第2のステップと、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得る第3のステップと、前記第3のステップにおいて得た照合対象の特徴データと前記第2のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する第4のステップとを備えたものを提供する。 According to an eleventh aspect of the present invention, as a personal authentication method using an iris image, a first step of acquiring an iris image of a person to be authenticated, and feature data and a pupil opening degree from the iris image acquired in the first step. A second step of obtaining an index, and referring to data registered for a registrant in an iris database in which data registration using the pupil opening index has been performed, and calculating the pupil opening index obtained in the second step. A third step of obtaining feature data to be collated using the method, and comparing the feature data of the collation object obtained in the third step with the feature data obtained in the second step to obtain the person to be authenticated. And a fourth step of determining whether or not the registrant is the same as the registrant.
本発明の第12態様では、前記虹彩データベースは、各登録者について虹彩画像の特徴データが少なくとも1つ瞳孔開度指標と併せて登録されたものであり、前記第3のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録された少なくとも1つの特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する第11態様の個人認証方法を提供する。 In a twelfth aspect of the present invention, in the iris database, feature data of an iris image for each registrant is registered together with at least one pupil opening index, and in the third step, the iris database The pupil opening index registered together with the feature data and the pupil opening index obtained in the second step are compared from at least one feature data registered in association with the registrant. Thereby, the personal authentication method according to the eleventh aspect for specifying the characteristic data to be collated is provided.
本発明の第13態様では、前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと瞳孔開度指標との関係式を表すパラメータが登録されたものであり、前記第3のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を代入することによって前記照合対象の特徴データを得る第11態様の個人認証方法を提供する。 In a thirteenth aspect of the present invention, in the iris database, for each registrant, a parameter representing a relational expression between the feature data of the iris image and the pupil opening index is registered, and in the third step, Obtaining a relational expression from the parameters registered in the iris database in association with the registrant, and substituting the pupil opening index obtained in the second step into the relational expression obtains the characteristic data of the matching target. The personal authentication method according to the eleventh aspect is provided.
本発明の第14態様では、前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと、この特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則とが登録されたものであり、前記第3のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて前記照合対象の特徴データを生成する第11態様の個人認証方法を提供する。 In a fourteenth aspect of the present invention, the iris database includes, for each registrant, feature data of an iris image and a conversion rule for performing conversion from the feature data to other feature data having a different pupil opening index. The pupil opening index obtained in the second step based on the feature data and the conversion rule registered in the third step in association with the registrant in the third step. An eleventh aspect of the present invention provides a personal authentication method for generating feature data to be compared using the personal authentication method.
本発明の第15態様では、虹彩認証のためのデータ登録を行う装置として、被登録者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えたものを提供する。 According to a fifteenth aspect of the present invention, as an apparatus for performing data registration for iris authentication, means for acquiring an iris image of a registered person, means for obtaining feature data and a pupil opening index from the iris image, Means for registering data on the registrant in the iris database using the feature data and the pupil opening index.
本発明の第16態様では、虹彩画像を用いて個人認証を行うための装置として、被認証者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する手段とを備えたものである。 According to a sixteenth aspect of the present invention, as an apparatus for performing personal authentication using an iris image, means for acquiring an iris image of a subject, and means for obtaining feature data and a pupil opening index from the iris image Using the pupil opening index, referring to data registered in association with a registrant in an iris database in which data registration using the pupil opening index has been performed, and a means for obtaining feature data to be matched; Means for comparing the characteristic data to be collated with the characteristic data to determine whether or not the person to be authenticated is the same as the registrant.
本発明の第17態様では、虹彩画像を用いた個人認証をコンピュータに実行させるプログラムとして、被認証者について取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求めるステップと、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断するステップとをコンピュータに実行させるものを提供する。 In a seventeenth aspect of the present invention, as a program for causing a computer to execute personal authentication using an iris image, a step of obtaining feature data and a pupil opening index from an iris image obtained for a subject, With reference to the data registered for the registrant in the iris database that has been registered data using the pupil opening index, to obtain the characteristic data of the collation target, the characteristic data of the collation target, Determining whether the authenticated person is the same as the registrant by comparing the characteristic data with the registrant.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る個人認証方法を概念的に示す図である。図1に示すように、本実施形態では、虹彩データベース12に、各登録者について、虹彩コードを複数個、瞳孔径と虹彩径との比R(以下、「瞳孔径・虹彩径比」と記す。)と併せて登録する。そして、認証時には、撮影した虹彩画像から特徴抽出によって虹彩コードを得るとともに、瞳孔径・虹彩径比Rを求める。そして、登録側の比Rと、認証時の比Rとを対比することによって、適切な虹彩コードを照合対象として選択し、認証を行う。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram conceptually showing a personal authentication method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a plurality of iris codes and a ratio R between pupil diameter and iris diameter (hereinafter referred to as “pupil diameter / iris diameter ratio”) are written in the
図2は本実施形態における認証システムの全体構成を示す図である。図2において、虹彩認証サーバ11は複数登録者の虹彩画像の特徴データを格納する虹彩データベース12を持っており、インターネット、専用線、公衆回線などのネットワーク網13に接続されている。また、虹彩登録装置14と虹彩認証装置15も同様にネットワーク網13に接続されている。虹彩登録装置14は、登録時に生成した虹彩コードを虹彩データベース12に向けて送信する。虹彩認証装置15は、認証時に生成した虹彩コードと、虹彩データベース12から取得した登録時の虹彩コードとを比較することによって個人認証を行う。
FIG. 2 is a diagram illustrating the overall configuration of the authentication system according to the present embodiment. In FIG. 2, an
なお、虹彩認証サーバ11は、利用する地域毎や機関毎に複数設置されていたり、負荷を分散するためのミラーサーバを含めて複数台あってもよい。また、虹彩データベース12は、ネットワーク網を介して虹彩認証サーバ11に接続されていてもよい。
Note that a plurality of
図3は図2の認証システムにおける虹彩登録装置および虹彩撮影装置の構成を示すブロック図である。図3に示すように、虹彩撮影装置16は、被登録者の顔周囲に対して可視光照明を行う照明31、被登録者について複数の虹彩画像を連続して撮影可能な撮影部32、および照明31の発光強度を制御する照明制御部33を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the iris registration device and the iris photographing device in the authentication system of FIG. As shown in FIG. 3, the
また虹彩登録装置14は、虹彩画像を取得する虹彩画像取得部34、取得された虹彩画像から特徴データ(虹彩コード)を抽出する特徴抽出部35、取得された虹彩画像において、瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比を計算する比計算部36、および、特徴データと瞳孔径・虹彩径比とを対応づけて、ネットワーク網13へ送信する特徴送信部37を備えている。ここでは虹彩画像取得部34は、虹彩撮影装置16から送られた瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得する。また、特徴送信部37からネットワーク網13へ送信された特徴データは、虹彩データベース12に登録される。
In addition, the
なお、虹彩登録装置14が虹彩認証サーバと一体化して構成されている場合には、特徴送信部37の代わりに、特徴データと瞳孔径・虹彩径比とを対応づけて虹彩データベースに登録する特徴記憶部を設ければよい。また、虹彩登録装置14と虹彩撮影装置16とは、一体に構成してもよいし、別個に構成してもかまわない。さらには、虹彩登録装置14では虹彩画像の撮影だけを行い、撮影した虹彩画像を虹彩認証サーバ11に送信するようにし、虹彩コードの生成は虹彩認証サーバ11側で行うようにしてもよい。また、虹彩登録装置14の全機能を個人認証サーバ11に内蔵してもよい。
When the
図4は図2の認証システムにおける虹彩認証装置の構成を示す図である。図4に示すように、虹彩認証装置15は、認証を行う被認証者の虹彩画像を取得する虹彩画像取得部41、取得した虹彩画像から特徴データを抽出する特徴抽出部42、取得した虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比を計算する比計算部43、ネットワーク網13を介して虹彩データベース12を参照し、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象の特徴データを選択取得する特徴量取得部44、および照合対象の特徴データと取得された特徴データとを比較することによって、認証を行う認証部45を備えている。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the iris authentication device in the authentication system of FIG. As shown in FIG. 4, the
なお、虹彩認証装置15では、認証用虹彩画像の撮影だけを行い、撮影した虹彩画像を虹彩認証サーバ11に送信し、虹彩コードの生成を虹彩認証サーバ11で行うようにしてもよい。また、登録虹彩コードとの比較も虹彩サーバ11において行い、認証結果のみを虹彩認証装置15が受け取るような形態であってもかまわない。また、虹彩認証装置15が、図2における虹彩認証サーバ11、虹彩データベース12、虹彩登録装置14および虹彩撮影装置16の機能を全て有し、登録、虹彩データの保持、認証を1台の装置によって行うようにしてもかまわない。
In addition, the
図5は本実施形態における虹彩認証装置15の一例としての認証機能付携帯電話の外観を示す図である。図5の認証機能付携帯電話20は、携帯電話に、虹彩画像撮影用のカメラ21と虹彩撮影用の照明22とが付加されたものである。カメラ21および照明22以外には、モニタ23、操作ボタン24、スピーカ25、マイク26およびアンテナ27等を備えている。照明22は1個または数個の近赤外LEDによって構成されている。カメラ21には可視光カットフィルタがセットされており、近赤外成分のみを受光する。モニタ23には、撮影中の虹彩画像や認証結果が表示される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an appearance of a mobile phone with an authentication function as an example of the
本実施形態では、被認証者は、図5のような認証機能付携帯電話を用いて、屋外/屋内を問わず、また、昼/夜を問わず、様々な環境下で虹彩認証を行うものとする。 In the present embodiment, the person to be authenticated performs iris authentication in a variety of environments, whether outdoors or indoors, or day or night, using a mobile phone with an authentication function as shown in FIG. And
図6は本実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。図6のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。 FIG. 6 is a flowchart showing the processing at the time of registration in the present embodiment. According to the flow of FIG. 6, processing at the time of registration in the personal authentication method according to the present embodiment will be described.
まず、被登録者は、虹彩撮影装置16によって、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影する(SA1)。虹彩撮影装置16では、撮影部32は複数の虹彩画像を連続して撮影することができ、また照明31の発光強度を照明制御部33によって制御することができる。ここでは、照明制御部33は、撮影部32が被登録者について複数の虹彩画像を連続して撮影する過程において、撮影開始時に点灯させていた照明31を、所定のタイミングで消灯するものとする。
First, the registrant uses the
図7は虹彩画像の撮影時における照明制御と瞳孔開度の変化、および撮影タイミングを示すグラフである。図7に示すように、本実施形態では、一様な発光強度の照明31を時刻tで消灯するものとする。時刻tの前、すなわち、照明31が一様に点灯しているときは、瞳孔開度はほぼ一定である。ただし、人間の瞳孔は、一定の明るさの下でもわずかながら絶えず収縮と散大を繰り返しているため、図7(b)でも、瞳孔開度はわずかに振動している。
FIG. 7 is a graph showing changes in illumination control, pupil opening, and imaging timing when an iris image is captured. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, it is assumed that the
そして時刻tにおいて、照明制御部によって照明31が消灯されると、瞳孔は明るさに順応するまで散大し、順応後はまたわずかな収縮と散大を繰り返す。その過程において、撮影部32が図7(b)に示す撮影タイミングで複数枚(ここでは10枚)の虹彩画像を連続して撮影する。撮影タイミングとしては、消灯する時刻tの直前から瞳孔が完全に散大するまでの間の数秒〜十数秒後までが望ましい。
Then, at time t, when
このように、可視光照明強度を変化させることによって、様々な瞳孔開度の虹彩画像を複数枚撮影することができる。またここでは、撮影開始時に点灯させていた照明31を消灯させるだけですむので、複雑な照明制御は特に必要としない。また、明から暗へという照度変化にすることによって、被登録者の眩しさによる苦痛を和らげることができる。逆にいうと、照明を暗から明へ変化させる制御の場合には、被登録者にとって眩しいものになり、どちらかといえば好ましくない。 As described above, by changing the illumination intensity of visible light, a plurality of iris images with various pupil openings can be captured. In addition, here, it is only necessary to turn off the light 31 which was turned on at the time of starting the photographing, so that complicated lighting control is not particularly required. Further, by changing the illuminance from bright to dark, the pain caused by the glare of the registrant can be reduced. Conversely, in the case of the control for changing the illumination from dark to bright, it becomes dazzling to the registrant, which is rather undesirable.
すなわち、個人認証のための虹彩画像を撮影する装置として、被登録者の顔周囲に対し可視光照明を行う照明と、前記照明の発光強度を制御する照明制御部と、前記被登録者の虹彩画像を撮影する撮影部とを備え、前記照明制御部は、前記撮影部が前記被登録者について複数の虹彩画像を連続して撮影する過程において、撮影開始時に点灯させていた照明を所定のタイミングで消灯するものが好ましい。 That is, as an apparatus for photographing an iris image for personal authentication, illumination for performing visible light illumination around the face of the registered person, an illumination control unit for controlling the light emission intensity of the illumination, and an iris of the registered person A photographing unit for photographing an image, wherein the lighting control unit performs a predetermined timing of lighting that is turned on at the start of photographing in a process of photographing a plurality of iris images of the registered person continuously. It is preferable that the light is turned off at the same time.
これにより、虹彩画像の撮影過程において、照明を点灯状態から消灯状態にするだけなので、複雑な照明制御を必要とせず、きわめて簡易に、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影することができる。また、明から暗という照度変化なので、被登録者に眩しさによる過大な苦痛を与えることがない。 Accordingly, in the process of capturing the iris image, the illumination is merely changed from the on state to the off state, so that complicated illumination control is not required, and a plurality of iris images having different pupil opening degrees can be captured extremely easily. . Further, since the illuminance changes from light to dark, the registrant does not suffer excessive pain due to glare.
もちろん、照明を消灯する代わりに、例えば、窓のある室内で虹彩画像の撮影を行い、ある時刻でカーテンを閉めるなどによって外光を遮断することによって、周囲の明るさを変化させてもよい。また、照明を単にオン・オフするのではなく、明るさを多段階で変化させてもよい。 Of course, instead of turning off the illumination, for example, the ambient brightness may be changed by capturing an iris image in a room having a window and closing the curtain at a certain time to block external light. Further, instead of simply turning on / off the lighting, the brightness may be changed in multiple steps.
なお、この虹彩撮影装置は、外光が入らない室内に設置することが望ましい。そのような場所では、照明強度を強めにした場合、極端な縮瞳状態の虹彩画像が撮影できるとともに、消灯後は外光が入らないために極端な散瞳状態の虹彩画像が撮影できる。さらに、縮瞳と散瞳の間の虹彩画像が、多段階で撮影することができる。 It is desirable that this iris photographing apparatus be installed in a room where external light does not enter. In such a place, when the illumination intensity is increased, an iris image in an extremely miotic state can be taken, and an iris image in an extremely mydriatic state can be taken after turning off the light because no external light enters. Further, an iris image between the miosis and the mydriasis can be captured in multiple stages.
次に、ステップSA1で撮影した複数の虹彩画像から、特徴データをそれぞれ抽出する(SA2)。虹彩登録装置14において、虹彩画像取得部34が虹彩撮影装置16によって撮影された虹彩画像を取得し、特徴抽出部35が取得された複数の虹彩画像から特徴データを抽出する。ここでは、特許文献2(特表平8−504979号公報)に記載された手法を用いるものとする。特許文献2の虹彩認証の手法の概略は、以下のとおりである。
(1) 虹彩外縁(虹彩と強膜との間の境界)および瞳孔外縁(瞳孔と虹彩との間の境界)を決定することによって、虹彩領域を切り出す
(2) 切り出された虹彩領域をxy直交座標系からrθ極座標系へと変換する
(3) 解析帯域を決定する(半径方向をリング状に8分割)
(4) マルチスケールの2−d Gaborフィルタを適用し、Gaborフィルタ出力後の信号を二値化したものを虹彩コードとする
(5) 予め登録されていた登録虹彩コードと、認証時の虹彩コードとを比較(排他的OR)し、2つのコード間のハミング距離を計算する
(6) ハミング距離が閾値よりも小さい場合は、本人として受け入れ、そうでなければ他人として棄却する
Next, feature data is extracted from each of the plurality of iris images captured in step SA1 (SA2). In the
(1) The iris region is cut out by determining the outer edge of the iris (boundary between the iris and the sclera) and the outer edge of the pupil (the boundary between the pupil and the iris). (2) The cut out iris region is xy orthogonal. Convert from the coordinate system to the rθ polar coordinate system (3) Determine the analysis band (divide the radial direction into eight rings)
(4) Applying a multi-scale 2-d Gabor filter and binarizing the signal output from the Gabor filter as an iris code (5) Registered iris code registered in advance and iris code at the time of authentication (Exclusive OR) to calculate the Hamming distance between the two codes (6) If the Hamming distance is smaller than the threshold, accept as a person, otherwise reject as another person
図8(a)は(1)の虹彩外縁および瞳孔外縁の位置を表す図、図8(b)は虹彩外縁と瞳孔外縁に囲まれる領域を虹彩領域として切り出し、xy座標系で表現した図である。この時点で、虹彩領域の平行移動の影響は吸収される。また図8(c)は虹彩領域を、瞳孔中心を中心としてrθ極座標系で表現した図である((2)の変換)。実際の瞳孔外縁と虹彩外縁は正確には真円ではない。両者を敢えて円で近似した場合、瞳孔の中心と虹彩の中心は同心ではない(偏心している)が、r方向の値を瞳孔外縁で0、虹彩外縁で1に設定することにより、偏心、瞳孔の開き具合の差、および拡大縮小の影響を吸収することができる。 FIG. 8A is a diagram illustrating the positions of the outer edge of the iris and the outer edge of the pupil in FIG. 8A, and FIG. is there. At this point, the effects of the translation of the iris region are absorbed. FIG. 8C is a diagram expressing the iris region in the rθ polar coordinate system with the pupil center as the center (conversion of (2)). The actual pupil and iris edges are not exactly round. If both are intentionally approximated by a circle, the center of the pupil and the center of the iris are not concentric (eccentric). Difference in the degree of opening and the effect of scaling can be absorbed.
図9は(3)で決定された8リング状の解析帯域を表す図、図10は(4)の虹彩コード作成を示す図であり、図9の解析帯域を決定した後の輝度信号(a)に、Gaborフィルタを適用して(b)二値化を行う(c)様子を示している。実際は2次元信号であるが、ここでは説明の簡略化のために1次元で示した。(a)は8リングのうちの1リングにおける角度方向輝度信号である。実際はマルチスケールのGaborフィルタを適用し、単一のスケールのGaborフィルタにも実部、虚部が存在するが、(b)(c)は、ある1つのスケールのGaborフィルタ実部を適用した結果である。Gaborフィルタ出力の正負により二値化を行った後の虹彩コード(c)における各ビットの位置は、虹彩画像上のある位置に対応づけることができる。 FIG. 9 is a diagram illustrating the 8-ring analysis band determined in (3), and FIG. 10 is a diagram illustrating the iris code creation in (4). The luminance signal (a) after the analysis band in FIG. (B) shows a state in which (b) binarization is performed by applying a Gabor filter (c). Although the signal is actually a two-dimensional signal, it is shown here as one-dimensional for simplification of description. (A) is an angular direction luminance signal in one of the eight rings. Actually, a multi-scale Gabor filter is applied, and a single-scale Gabor filter has a real part and an imaginary part, but (b) and (c) show the results of applying a certain-scale Gabor filter real part. It is. The position of each bit in the iris code (c) after binarization based on the sign of the output of the Gabor filter can be associated with a certain position on the iris image.
このように、複数の虹彩画像について、処理(1)〜(6)を行うことにより、虹彩について、平行移動、拡大縮小、瞳孔の開き具合の差異、瞳孔の偏心の影響を吸収した虹彩コードが特徴データとして作成される。 As described above, by performing the processes (1) to (6) on a plurality of iris images, the iris code which has absorbed the effects of translation, enlargement / reduction, difference in pupil opening, and pupil eccentricity can be obtained. Created as feature data.
次に、取得した複数の虹彩画像から、瞳孔径・虹彩径比をそれぞれ計算する(SA3)。この処理は、虹彩登録装置14の比計算部36によって行われる。ここでは、瞳孔外縁を半径rp の円で、虹彩外縁を半径ri の円でフィッティングを行い、瞳孔径・虹彩径比Rを、
R=rp /ri
と定義する。そして、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像から抽出された虹彩コードが、それぞれ、瞳孔径・虹彩径比Rと、対応づけられる。
Next, a pupil diameter / iris diameter ratio is calculated from each of the acquired iris images (SA3). This process is performed by the
R = r p / r i
Is defined. The iris codes extracted from the plurality of iris images having different pupil opening degrees are respectively associated with the pupil diameter / iris diameter ratio R.
本実施形態では、瞳孔開度を表現するための「瞳孔開度指標」として、瞳孔径・虹彩径比を用いている。その理由は次のとおりである。瞳孔の開き具合を表現するパラメータとしては、例えば「瞳孔径」そのものを利用することも可能である。ただし、この場合には、虹彩が常に一定の大きさ(画素数)で撮影できる、という条件を満たすことが必要になる。ところが、携帯電話やPDAのような携帯機器に虹彩認証機能を付加する場合、撮影する本人が、カメラが設けられた携帯機器を手で持って撮影を行うため、撮影時のカメラと目位置との距離が一定に保たれる保証はなく、変動し易い。このため、虹彩画像上で虹彩領域の大きさ自体が変化するので、瞳孔径のみでは瞳孔開度を正確に表現することができない。これに対して、本実施形態のように瞳孔径・虹彩径比を瞳孔開度指標として用いた場合には、たとえ虹彩領域の大きさが画像上で一定しないとしても、瞳孔開度を正確に表現することができる。 In the present embodiment, the pupil diameter / iris diameter ratio is used as a “pupil opening degree index” for expressing the pupil opening degree. The reason is as follows. As a parameter expressing the degree of pupil opening, for example, “pupil diameter” itself can be used. However, in this case, it is necessary to satisfy the condition that the iris can always be photographed with a fixed size (the number of pixels). However, when the iris authentication function is added to a portable device such as a mobile phone or a PDA, the photographing person performs the photographing while holding the portable device equipped with the camera with his / her hand. There is no guarantee that the distance is constant, and it is likely to fluctuate. For this reason, since the size itself of the iris region changes on the iris image, the pupil opening cannot be accurately represented only by the pupil diameter. On the other hand, when the pupil diameter / iris diameter ratio is used as the pupil opening index as in the present embodiment, even if the size of the iris region is not constant on the image, the pupil opening is accurately calculated. Can be expressed.
また、他の瞳孔開度指標としては、撮影時の周囲の明るさを使用してもよい。周囲の明るさとして、例えば、照度(単位:lx)が利用できる。人間の瞳孔は周囲の明るさに応じて収縮または散大するため、照度の値によって、おおよその瞳孔開度を表現できる。照度を計測するためのセンサ位置は、被撮影者の目位置付近にすることが望ましいが、設置が困難な場合は撮影機器に内蔵する等、その他の位置でもよい。 Further, as another pupil opening degree index, ambient brightness at the time of imaging may be used. As the surrounding brightness, for example, illuminance (unit: lx) can be used. Since the human pupil contracts or expands according to the surrounding brightness, the approximate pupil opening can be expressed by the illuminance value. It is desirable that the sensor position for measuring the illuminance is near the eye position of the subject, but if it is difficult to install the sensor, another position such as a built-in device for photographing may be used.
次に、最終的に保存する特徴データを選択する(SA4)。本実施形態では、図7に示したように、ある登録者に対して10枚の虹彩画像を撮影している。この10枚の虹彩画像についてそれぞれ求めた虹彩コードを全て虹彩データベース12に登録してもよいが、ここでは、虹彩データベース12に格納するデータ量をできるだけ少なくするために、必要最小限の虹彩コードを選択するものとする。
Next, feature data to be finally stored is selected (SA4). In the present embodiment, as shown in FIG. 7, ten iris images are shot for a certain registrant. All of the iris codes obtained for each of the ten iris images may be registered in the
虹彩コードの選択は、具体的には次のような処理によって行う。まず、瞳孔径・虹彩径比Rが昇順(または降順)となるように虹彩コードを並び替え、虹彩コードに番号をつける。次に、特徴データ同士の照合として、異なる虹彩コード間のハミング距離を計算する。ここでの計算手法は、後述する認証時の処理におけるハミング距離の計算と同様である。 The selection of the iris code is specifically performed by the following processing. First, the iris codes are rearranged so that the pupil diameter-iris diameter ratio R is in ascending order (or descending order), and the iris codes are numbered. Next, a Hamming distance between different iris codes is calculated as a comparison between the feature data. The calculation method here is the same as the calculation of the Hamming distance in the processing at the time of authentication described later.
本実施形態では、虹彩コードが10個存在するため、ハミング距離は45通り(=10C2 )計算される。この結果、図11に示すようなハミング距離のマトリクスが得られる。虹彩パタンは、厳密にいうと一様な収縮をしないため、瞳孔径・虹彩径比の値Rが近い虹彩コードほど、そのハミング距離は小さくなり、遠いほどハミング距離は大きくなる。 In the present embodiment, since there are 10 iris codes, 45 hamming distances (= 10 C 2 ) are calculated. As a result, a Hamming distance matrix as shown in FIG. 11 is obtained. Strictly speaking, the iris pattern does not contract uniformly, so that the closer the iris code to the value R of the pupil diameter / iris diameter ratio, the smaller the hamming distance, and the farther the iris code, the greater the hamming distance.
そして、各虹彩コードについて、隣接する2つの虹彩コードとのハミング距離が所定の閾値以上であるか否かを判定し、2つのハミング距離が両方とも閾値未満であるとき、その虹彩コードは省略可能であると判断する。所定の閾値は、例えば0.20とする。 Then, for each iris code, it is determined whether or not the Hamming distance between two adjacent iris codes is equal to or greater than a predetermined threshold. If both of the hamming distances are less than the threshold, the iris code can be omitted. Is determined. The predetermined threshold is, for example, 0.20.
具体的には、図11において虹彩コード1に着目すると、虹彩コード0とのハミング距離は0.15であり、虹彩コード2とのハミング距離は0.16である。すなわち、ハミング距離が両方とも閾値すなわち0.20未満であるので、虹彩コード1は省略可能と判断する。この判断は、仮に、認証時の虹彩コードが虹彩コード1に近い場合であっても、虹彩コード0または虹彩コード2と比較することによって認証が成功するため、虹彩コード1は省略してもよい、という思想に基づく。
Specifically, focusing on the
そして、図11において虹彩コード1の行と列を消去して、同様の操作を繰り返す。虹彩コード2に着目すると、虹彩コード0とのハミング距離は0.20であり閾値未満ではないので、虹彩コード2は省略不可能と判断する。次に、虹彩コード3に着目した場合、虹彩コード2とのハミング距離は0.14であり、虹彩コード4とのハミング距離は0.13であり、両方とも閾値未満であるので、虹彩コード3は省略可能と判断する。このような処理を繰り返し、最終的には、虹彩コード0,2,4,6,8,9の6個が選択される。
Then, in FIG. 11, the rows and columns of the
このように、虹彩コード間のハミング距離を参照して、最終的に登録する虹彩コードを決定することによって、虹彩データベース12のデータ量を削減することができる。
As described above, the iris code to be finally registered is determined with reference to the Hamming distance between the iris codes, whereby the data amount of the
なお、虹彩データベースに保存する特徴データを選択するための手法としては、虹彩コードのハミング距離を利用する以外にも、様々な手法が考えられる。例えば、瞳孔径・虹彩径比を用いてもよく、例えば、瞳孔径・虹彩径比が0.1〜0.3、0.3〜0.5、0.5〜0.7の各範囲に入るものから、それぞれ1個ずつを選択してもよい。またその他にも、目の見開き度合が十分大きいか否か、まばたきや被写体の動きによってぶれていないかどうか、フォーカス値が合っているか否か、等を、選択基準として用いることができる。 As a method for selecting feature data to be stored in the iris database, various methods can be considered in addition to using the Hamming distance of the iris code. For example, the pupil diameter / iris diameter ratio may be used. For example, the pupil diameter / iris diameter ratio may be in the range of 0.1 to 0.3, 0.3 to 0.5, and 0.5 to 0.7. One of them may be selected. In addition, whether or not the degree of spread of the eyes is sufficiently large, whether or not the image is blurred due to blinking or movement of the subject, whether or not the focus value is correct, and the like can be used as selection criteria.
虹彩コードの選択は、次のような方法によっても行うことができる。すなわち、抽出した複数の虹彩コードのうち任意の1つを実際に登録すると見なしたとき、この仮登録コードと各虹彩コードとのハミング距離から、図12のようなグラフが作成できる。図12において、縦軸はハミング距離、横軸は瞳孔径・虹彩径比であり、各点は仮登録コード以外の各虹彩コードに対応している。 The selection of the iris code can also be performed by the following method. That is, when it is considered that any one of the plurality of extracted iris codes is actually registered, a graph as shown in FIG. 12 can be created from the Hamming distance between the temporary registration code and each iris code. In FIG. 12, the vertical axis is the Hamming distance, the horizontal axis is the pupil diameter / iris diameter ratio, and each point corresponds to each iris code other than the temporary registration code.
そして図12のグラフから、許容すべきFRR(本人拒否率、例えば1%)を満たす瞳孔径・虹彩径比の範囲A1を得ることができる。また、他の虹彩コードについても、同様の処理を行って許容すべきFRRを満たす瞳孔径・虹彩径比の範囲を求める。そして、瞳孔径・虹彩径比がとりうる範囲全てがカバーされるように、虹彩コードを選択することによって、必要最小限の登録虹彩コードを決定することができる。 Then, from the graph of FIG. 12, it is possible to obtain a range A1 of the pupil diameter / iris diameter ratio that satisfies an acceptable FRR (rejection rate, for example, 1%). The same processing is performed for other iris codes to determine the range of the pupil diameter / iris diameter ratio that satisfies the allowable FRR. Then, by selecting the iris code so that the entire range of the pupil diameter / iris diameter ratio can be covered, the necessary minimum registered iris code can be determined.
ただし、この方法を行う必要条件として、登録時に得られる虹彩データの個数が十分多いことが挙げられる。また、認証時には、他の要因(カメラのフォーカスずれ、瞼・睫による隠蔽等)によって本人棄却がなされる可能性も考えられるので、許容すべきFRRを満たす瞳孔径・虹彩径比の範囲は互いに少しずつオーバラップしていることが望ましい。 However, a necessary condition for performing this method is that the number of iris data obtained at the time of registration is sufficiently large. In addition, at the time of authentication, it is conceivable that the individual may be rejected due to other factors (eg, camera defocus, concealment by eyelids / eyelashes, etc.). It is desirable that they overlap little by little.
なお、本願発明者らによる実験の結果、一人の登録者について、縮瞳状態、通常状態、および散瞳状態における虹彩画像からそれぞれ得られた3個の特徴データを少なくとも登録しておけば、その登録者は良好に認証可能であることが分かっている。ここで、縮瞳状態とは、瞳孔径・虹彩径比が0.1〜0.3のとき、通常状態とは、瞳孔径/虹彩径が0.3〜0.5のとき、散瞳状態とは、瞳孔径・虹彩径比が0.5〜0.7のときとする。 As a result of experiments by the inventors of the present application, for one registrant, if at least three pieces of feature data obtained from the iris images in the miotic state, the normal state, and the mydriatic state are registered, at least Registrants have proven to be well authenticated. Here, the miotic state is when the pupil diameter / iris diameter ratio is 0.1 to 0.3, and the normal state is when the pupil diameter / iris diameter is 0.3 to 0.5 and the mydriatic state. Means that the pupil diameter / iris diameter ratio is 0.5 to 0.7.
最後に、ステップSA4で選択した特徴データとしての虹彩コードを、瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比と併せて、虹彩データベース12に保存する(SA5)。ここでは、虹彩登録装置14の特徴送信部37が、ネットワーク網13を介して虹彩データベース12に虹彩コードと瞳孔径・虹彩径比を送信する。
Finally, the iris code as the feature data selected in step SA4 is stored in the
図13は虹彩データベース12のデータ内容の一例を模式的に示す図であり、複数(M人)の登録者について合計N個の虹彩コードが登録されている。図13に示すように、各虹彩コードには、瞳孔径・虹彩径比が付加情報として添付されている。
FIG. 13 is a diagram schematically showing an example of the data content of the
図14は本実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。図14のフローに従って、本実施形態に係る虹彩認証方法における認証時の処理について説明する。 FIG. 14 is a flowchart showing a process at the time of authentication in the present embodiment. The processing at the time of authentication in the iris authentication method according to the present embodiment will be described with reference to the flow of FIG.
まず、被認証者は、虹彩認証装置15の虹彩画像取得部41によって、虹彩画像を撮影する(SB1)。ここで、虹彩認証装置15として図5の認証機能付携帯電話20のような可搬型の装置を用いた場合には、場所・時間を問わず認証可能である。昼間の屋外では、縮瞳状態の虹彩画像が撮影されることになり、夜間や照明が暗い場所では、散瞳状態の虹彩画像が撮影される。
First, the person to be authenticated captures an iris image by the iris
次に、特徴抽出部42が、撮影した虹彩画像から特徴データとして虹彩コードを抽出する(SB2)とともに、比計算部43が、撮影した虹彩画像から瞳孔開度指標として瞳孔径・虹彩径比を計算する(SB3)。ステップSB2,SB3の処理は、登録時におけるステップSA2,SA3と同様であるため、ここでは説明を省略する。
Next, the
次に、特徴データ取得部44が、虹彩データベース12の中から、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象となる虹彩コードを選択する(SB4)。ここでは、認証時の瞳孔径・虹彩径比と値が近い瞳孔径・虹彩径比と併せて登録されている虹彩コードを選択するものとする。
Next, the feature
例えば図1のように、認証時の虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比Rが0.41であるとき、虹彩データベース12の中から、比Rが0.41に近い虹彩コードを照合対象として取得する。図1は、自分のIDを申告しない、1対N認証を説明した図である。1対N認証の場合は、図1に示すように、虹彩データベース12に登録された全ての登録者について、それぞれ、比Rが0.41に最も近い虹彩コードを1個ずつを取得する。一方、自分のIDを申告する1対1認証の場合は、申告したIDに該当する登録者について、比Rが0.41に最も近い虹彩コード1個を取得する。
For example, as shown in FIG. 1, when the pupil diameter / iris diameter ratio R in the iris image at the time of authentication is 0.41, an iris code whose ratio R is close to 0.41 is acquired from the
そして、認証部45によって、特徴抽出部42によって抽出した虹彩コードと、特徴データ取得部44によって取得した虹彩コードとを比較することによって、認証を行う(SB5)。ここでは、特許文献2の方法と同様に、対象人物の顔の傾きや眼球の回旋運動の影響を補償するために、虹彩コードの相対シフトを行いながら比較を行う。コード比較時における相対シフトは、図10(c)に示す虹彩コードが、あたかも巻かれて円筒にされるかのように、互いに関して虹彩コードを角度方向にシフトさせながら比較処理を反復することによって実行される。そして、ハミング距離が最小となるシフト時でのハミング距離を最終的なハミング距離として出力する。認証は、この最終的なハミング距離が閾値以上であるか否かによって行い、閾値以上のときは被認証者は他人と判定する一方、閾値未満のときは被認証者は本人であると決定する。
Then, the
なお、ここでは、虹彩認証装置15において認証まで行う例について説明したが、この代わりに、自分が持つ端末である虹彩認証装置では特徴抽出および比計算までの処理(SB1〜SB3)を実行し、抽出した特徴データおよび瞳孔径・虹彩径比の値を虹彩認証サーバ11に向けて送信し、虹彩認証サーバ11において、特徴データ取得および認証(SB4,SB5)を行ってもかまわない。
Here, an example in which authentication is performed by the
以上のように本実施形態によると、登録時には、登録者に対し、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、これら複数の虹彩画像から複数の虹彩コードを抽出して、瞳孔径・虹彩径比と対応づけて登録しておき、認証時には、登録された複数の虹彩コードの中から、瞳孔径・虹彩径比を対比して、照合対象の虹彩コードを選択する。すなわち、認証時に撮影した虹彩画像と瞳孔開度が同程度の虹彩画像から抽出した虹彩コードが、照合対象として選択されるので、認証時の瞳孔が、たとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、本人拒否率を抑えた個人認証を実行することができる。 As described above, according to the present embodiment, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees are obtained for the registrant, a plurality of iris codes are extracted from the plurality of iris images, and the pupil diameter / iris is extracted. The iris code is registered in association with the diameter ratio. At the time of authentication, the iris code to be collated is selected by comparing the pupil diameter / iris diameter ratio from the plurality of registered iris codes. That is, since the iris code extracted from the iris image captured at the time of authentication and the iris image having the same degree of pupil opening is selected as a collation target, the pupil at the time of authentication is in the mydriatic state even if it is in the miotic state. Even in this case, it is possible to execute personal authentication with a reduced rejection rate.
また、瞳孔径・虹彩径比を用いて照合対象の虹彩コードを絞り込むので、ただ単に、瞳孔径・虹彩径比が異なる複数の虹彩コードを登録しておき、認証時に最もハミング距離が小さい虹彩コードを選択するような場合に比べて、照合時間を大幅に短縮することができる。 Also, since the iris codes to be compared are narrowed down using the pupil diameter / iris diameter ratio, a plurality of iris codes having different pupil diameter / iris diameter ratios are simply registered, and the iris code having the smallest hamming distance at the time of authentication is registered. The collation time can be greatly reduced as compared with the case where is selected.
(第1の実施形態の変形例)
上述の第1の実施形態では、登録時において、被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、これら複数の虹彩画像からそれぞれ得た複数の特徴データを虹彩データベースに登録するものとした。ここでは、その変形例について説明する。
(Modification of First Embodiment)
In the first embodiment described above, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees are acquired for a registered person, and a plurality of feature data respectively obtained from the plurality of iris images are registered in the iris database. It was taken. Here, a modified example thereof will be described.
図22は本変形例における登録時の処理を示すフローチャートである。図22のフローに従って、本変形例に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。 FIG. 22 is a flowchart showing the processing at the time of registration in this modification. According to the flow of FIG. 22, processing at the time of registration in the personal authentication method according to the present modification will be described.
まず、被登録者は、虹彩画像を撮影する(SA1’)。第1の実施形態との違いは、必ずしも複数の画像を撮影する必要がないことと、虹彩撮影装置16のような可視光照明強度を制御可能な装置を用いる必要がないことである。ここでは、例えば図5のような携帯型機器を用いて登録を行う場合を想定している。
First, the registrant captures an iris image (SA1 '). The difference from the first embodiment is that it is not always necessary to photograph a plurality of images, and it is not necessary to use a device capable of controlling the intensity of visible light illumination such as the
次に、ステップSA1’で撮影した虹彩画像から、特徴データとしての虹彩コードを抽出する(SA2’)。また、取得した虹彩画像から、瞳孔径・虹彩径比を計算する(SA3’)。虹彩画像から虹彩コードを抽出する方法や、虹彩画像から瞳孔径・虹彩径比を計算する方法は、第1の実施形態と同様なので説明を省略する。 Next, an iris code as feature data is extracted from the iris image captured in step SA1 '(SA2'). The pupil diameter / iris diameter ratio is calculated from the acquired iris image (SA3 '). The method of extracting the iris code from the iris image and the method of calculating the pupil diameter / iris diameter ratio from the iris image are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
最後に、特徴データとしての虹彩コードを、瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比と併せて、虹彩データベース12に保存する(SA4’)。
このとき、虹彩登録装置14または虹彩認証サーバ11は、同一の被登録者について、虹彩コードが既に登録されているか否かをチェックしてもよい。例えば、虹彩コードが既に登録されている場合は、登録済みの虹彩コードと新たな虹彩コードとの瞳孔径・虹彩径比同士を比較し、瞳孔径・虹彩径比の値が近いとき、新たな虹彩コードの保存を行わないようにする。これは、似たような瞳孔径・虹彩径比を持つ登録虹彩コードが複数あっても、認証性能向上にそれほど貢献せず、いたずらに虹彩データベースの容量が増加するだけだからである。瞳孔径・虹彩径比の値が近いか否かの判断は、所定の閾値を用いて行えばよい。
Finally, the iris code as the feature data is stored in the
At this time, the
被登録者は、ステップSA1’〜SA4’までの登録処理を、連続して、または、時間をあけて複数回行ってもよい。その場合、周囲の明るさが異なる環境で登録処理を行うことによって、瞳孔開度が異なる虹彩画像が取得できるので、瞳孔径・虹彩径比の値が異なる複数の虹彩コードを登録することができる。 The registrant may perform the registration processing of steps SA1 'to SA4' continuously or a plurality of times at intervals. In that case, by performing registration processing in an environment with different ambient brightness, iris images with different pupil opening degrees can be acquired, so that a plurality of iris codes having different values of the pupil diameter / iris diameter ratio can be registered. .
一方、本変形例に係る認証時の処理は第1の実施形態と同様であり、ここでは図14のフローに従って説明する。 On the other hand, the processing at the time of authentication according to the present modification is the same as that of the first embodiment, and the description will be made according to the flow of FIG.
ステップSB1〜SB3の処理は、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。 The processing in steps SB1 to SB3 is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
次に、特徴データ取得部44が、虹彩データベース12の中から、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象となる虹彩コードを特定する(SB4)。ここでは、認証時の瞳孔径・虹彩径比と値が近い瞳孔径・虹彩径比と併せて登録されている虹彩コードを選択するものとする。
Next, the feature
例えば図23のように、認証時の虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比Rが0.25であるとき、虹彩データベース12の中から、比Rが0.25に近い虹彩コードを照合対象として取得する。図23は自分のIDを申告しない1対N認証を示している。1対N認証の場合、図23に示すように、虹彩データベース12に登録された全ての登録者について、それぞれ、比Rが0.25に最も近い虹彩コードを1個ずつ取得する。一方、自分のIDを申告する1対1認証の場合は、申告したIDに該当する登録者について、比Rが0.25に最も近い虹彩コード1個を取得する。
For example, as shown in FIG. 23, when the pupil diameter / iris diameter ratio R in the iris image at the time of authentication is 0.25, an iris code having a ratio R close to 0.25 is obtained from the
そして、認証部45によって、特徴抽出部42によって抽出した虹彩コードと、特徴データ取得部44によって取得した虹彩コードとを比較することによって、認証を行う(SB5)。ステップSB5の処理は、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
Then, the
本変形例では、登録時に、登録する虹彩コードに瞳孔径・虹彩径比を付与することによって、認証時に、瞳孔径・虹彩径比が最も近い虹彩コードを照合対象として特定することができる。よって、本人拒否率がより小さくなるような認証を行うことができる。ただし本変形例では、第1の実施形態のように、登録時に、明るさを変化させて瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影したりはしない。このため、図23に示すように、登録された虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比が密な間隔を持っていない場合がある。このため、第1の実施の形態よりも本人拒否率が増加する可能性がある。
また、1対1認証の場合は、本人拒否率を増加させないために、図24のような認証処理を行うこともできる。ステップSB1〜SB3の処理は第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
In the present modification, by assigning the pupil diameter / iris diameter ratio to the iris code to be registered at the time of registration, it is possible to specify the iris code having the closest pupil diameter / iris diameter ratio as the matching target at the time of authentication. Therefore, authentication can be performed such that the personal rejection rate becomes smaller. However, in the present modified example, unlike the first embodiment, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil openings are not photographed by changing the brightness. For this reason, as shown in FIG. 23, the pupil diameter-iris diameter ratio of the registered iris codes may not have close intervals. For this reason, there is a possibility that the false rejection rate will be higher than in the first embodiment.
In the case of one-to-one authentication, an authentication process as shown in FIG. 24 can be performed so as not to increase the personal rejection rate. The processing in steps SB1 to SB3 is the same as in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
次に、特徴データ取得部44が、虹彩データベース12の中から、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象となる虹彩コードを探索する(SB8)。ここでは、認証時の瞳孔径・虹彩径比と所定程度近い瞳孔径・虹彩径比と併せて登録されている虹彩コードを、探索するものとする。
Next, the feature
例えば図25のように、認証時の虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比Rが0.25であるとき、虹彩データベース12の中から、比Rが0.25と比べて所定範囲(ここでは例えば±0.15)内にある虹彩コードを照合対象として探索する。図25は自分のIDを申告する1対1認証を示している。申告したID=iとすると、登録者iの虹彩コードの中から比Rが0.25±0.15の範囲内にあり、かつ、0.25に最も近い虹彩コードを探索する。
For example, as shown in FIG. 25, when the pupil diameter / iris diameter ratio R in the iris image at the time of authentication is 0.25, the ratio R in the
該当する虹彩コードが存在したか否かをチェックし(SB9)、存在したときは(Yes)、その虹彩コードを照合対象として用いて認証を行う(SB10)。ステップSB10の処理は第1の実施形態におけるステップSB5と同様であるため、説明を省略する。一方、該当する虹彩コードが存在しないときは(No)、認証処理を中止する(SB11)。図25の例では、該当する虹彩コードが存在しないため、ステップSB11に進む。 It is checked whether or not the corresponding iris code exists (SB9). If the iris code exists (Yes), authentication is performed using the iris code as a collation target (SB10). The processing in step SB10 is the same as step SB5 in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. On the other hand, when the corresponding iris code does not exist (No), the authentication process is stopped (SB11). In the example of FIG. 25, since there is no corresponding iris code, the process proceeds to step SB11.
ここで、ステップSB11において、単に認証処理を中止するだけでなく、被認証者に対して、本人拒否率低減のためのアドバイスを行うこともできる。すなわち、認証時の瞳孔開度指標と、登録された特徴データに係る瞳孔開度指標とを基にして、虹彩画像の好ましい撮影条件を推定し、推定した撮影条件における虹彩画像の再取得を被認証者に促すようにする。ここでの虹彩画像の再取得は、再認証のためであっても、新たな特徴データの登録のためであってもよい。これにより、本人拒否率が低減するとともに、ユーザの利便性も向上する。アドバイスの提示は、例えば図5の携帯電話20のモニタ23を介して行えばよい。
Here, in step SB11, not only the authentication processing is simply stopped, but also advice to the person to be authenticated for reducing the false rejection rate can be given. That is, based on the pupil opening index at the time of authentication and the pupil opening index related to the registered feature data, a preferable iris image photographing condition is estimated, and the iris image is re-acquired under the estimated photographing condition. Prompt the certifier. The reacquisition of the iris image here may be for re-authentication or registration of new feature data. This reduces the false rejection rate and improves user convenience. The presentation of the advice may be performed, for example, via the
例えば図25の場合、登録者iについて、登録虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比の最小値は0.43であり、認証時の瞳孔径・虹彩径比は0.25であったので、次回の認証では、瞳孔径・虹彩径比が0.25よりも大きくなるように、より暗い場所で撮影を行うことを促すようにする。あるいは、今後の認証のため、瞳孔径・虹彩径比が0.43よりも小さな虹彩コードが登録できるように、明るい場所での登録を促してもよい。 For example, in the case of FIG. 25, for the registrant i, the minimum value of the pupil diameter / iris diameter ratio of the registered iris code is 0.43, and the pupil diameter / iris diameter ratio at the time of authentication is 0.25. In the authentication of (1), the user is prompted to take a picture in a darker place so that the pupil diameter / iris diameter ratio becomes larger than 0.25. Alternatively, for future authentication, registration in a bright place may be prompted so that an iris code having a pupil diameter-iris diameter ratio smaller than 0.43 can be registered.
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態では、登録時において、特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、この関係式を表すためのパラメータを登録する。そして認証時において、登録されたパラメータによって表された関係式に、抽出した瞳孔開度指標を代入して、照合対象の特徴データを得る。
(Second embodiment)
In the second embodiment of the present invention, at the time of registration, a relational expression between the feature data and the pupil opening index is obtained, and parameters for expressing the relational expression are registered. Then, at the time of authentication, the extracted pupil opening degree index is substituted into a relational expression represented by the registered parameters to obtain feature data to be collated.
本実施形態に係る個人認証方法は、例えば図2の認証システムにおいて実現される。図15は本実施形態に係る虹彩登録装置14Aの構成を示すブロック図であり、図3と共通の構成要素には図3と同一の符号を付している。関係式計算部38は、特徴データと瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比との関係式を計算し、この関係式を表すパラメータを求める。特徴送信部37は関係式計算部38によって求められたパラメータを虹彩データベース12に送信する。
The personal authentication method according to the present embodiment is realized, for example, in the authentication system of FIG. FIG. 15 is a block diagram illustrating the configuration of the
図16は本実施形態に係る虹彩認証装置15Aの構成を示すブロック図であり、図4と共通の構成要素には図4と同一の符号を付している。特徴データ計算部46は、虹彩データベース12に登録されたパラメータによって表された関係式に、認証時の瞳孔径・虹彩径比を代入することによって、照合対象の特徴データを取得する。
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the
図17は本実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。図17のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。 FIG. 17 is a flowchart showing the processing at the time of registration in the present embodiment. The processing at the time of registration in the personal authentication method according to the present embodiment will be described with reference to the flow of FIG.
ステップSA1〜SA3の処理は、第1の実施形態と同様である。すなわち、虹彩撮影装置16によって、被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影し(SA1)、虹彩登録装置14Aの特徴抽出部35によって、複数の虹彩画像から特徴データとしての虹彩コードをそれぞれ抽出し(SA2)、虹彩登録装置14Aの比計算部36によって、複数の虹彩画像から瞳孔径・虹彩径比をそれぞれ計算する(SA3)。ただし、ステップSA2では、各虹彩画像について、虹彩コードとともに、図10(b)に示すような極座標表現した画像にGaborフィルタを適用した後の信号を、保存しておく。
The processing of steps SA1 to SA3 is the same as in the first embodiment. That is, a plurality of iris images having different pupil openings are photographed by the
次に、虹彩登録装置14Aの関係式計算部38によって、各次元毎に、瞳孔径・虹彩径比と、特徴データとの関係式を計算する(SA6)。図18はステップSA6の処理の詳細を示すフローチャートである。
Next, the relational
まず、ステップSA2で作成された複数(K個)の虹彩コードについて、i番目のコードを基準とした場合、i番目のコードとj番目(j≠i)のコード間のハミング距離を算出する(SA61)。コード間のハミング距離の計算方法は、第1の実施形態で説明した方法と同様である。またこのとき、ハミング距離とともに、そのハミング距離を算出した際のシフト量(回転角θj)を保存する(SA62)。 First, the Hamming distance between the i-th code and the j-th code (j ≠ i) is calculated, based on the i-th code, for the plurality (K) of iris codes created in step SA2 ( SA61). The method of calculating the Hamming distance between codes is the same as the method described in the first embodiment. At this time, the shift amount (rotation angle θ j ) when the hamming distance is calculated is stored together with the hamming distance (SA62).
そして、ステップSA2で保存しておいたGaborフィルタの出力信号をそれぞれ、回転角θjだけ回転させる(SA63)。最後に、各出力信号における同一位置の値を観測し、瞳孔径・虹彩径比の値と、出力信号値の関係を多項式(D次式)でフィッテングする(SA64)。 Then, each of the output signals of the Gabor filter which have been stored at step SA2, is rotated by the rotation angle θ j (SA63). Finally, the value at the same position in each output signal is observed, and the relationship between the value of the pupil diameter / iris diameter ratio and the output signal value is fitted by a polynomial (D-order) (SA64).
図19はステップSA6の処理を概念的に説明するための図である。同図中、(a)はステップSA1で撮影した瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像であり、虹彩領域を虹彩外縁と瞳孔外縁の2重円で簡略化して表現している。また、ステップSA3で計算された瞳孔径・虹彩径比Rの値を併せて示している。図19(b)はステップSA2で記憶されたGaborフィルタの出力を、ステップSA61で計算したハミング距離に対応したシフト量の分だけシフトしたもの、図19(c)は図19(b)におけるGaborフィルタ出力のうち、座標(i,j)における値を、横軸を瞳孔径・虹彩径比とするグラフにプロットし、D次式でフィッティングした結果を示す図である。 FIG. 19 is a diagram for conceptually explaining the processing of step SA6. In the figure, (a) is a plurality of iris images having different pupil openings taken in step SA1, and the iris region is simply represented by a double circle of the outer edge of the iris and the outer edge of the pupil. Also, the value of the pupil diameter / iris diameter ratio R calculated in step SA3 is shown. FIG. 19 (b) shows the output of the Gabor filter stored in step SA2 shifted by the shift amount corresponding to the Hamming distance calculated in step SA61, and FIG. 19 (c) shows the Gabor filter in FIG. 19 (b). It is a figure which shows the result of having plotted the value in the coordinate (i, j) among the filter outputs on the graph which sets a horizontal axis to a pupil diameter-iris diameter ratio, and fitting it by D following formula.
なお、図19(c)ではある座標における実部(または虚部)のGaborフィルタ出力について示しているが、実際にはこの処理を、特徴データを求める全座標について、実部および虚部について、並びに、Gaborフィルタの解析周波数のそれぞれについて行う。例えば、極座標画像において、半径方向にS点、角度方向にT点、F種類の周波数のGaborフィルタを適用する場合、このようなD次式がZ個作成される。
Z=S×T×F×2
2を乗じているのは、実部と虚部に対応する。
Although FIG. 19C shows the Gabor filter output of the real part (or the imaginary part) at a certain coordinate, this processing is actually performed for all the coordinates for which the characteristic data is obtained, for the real part and the imaginary part. The analysis is performed for each of the analysis frequencies of the Gabor filter. For example, when a Gabor filter having S points in the radial direction, T points in the angular direction, and F types of frequencies is applied to the polar coordinate image, Z such D-order expressions are created.
Z = S × T × F × 2
Multiplying by 2 corresponds to the real part and the imaginary part.
次元数Dに関しては、小さく設定した場合は、虹彩データベース12のデータ量は削減されるものの、フィッティングの精度は低下する。逆に大きく設定した場合は、虹彩データベース12の記憶容量が増大するが、フィッティングの精度は向上する。本実施の形態では、次元数Dとして「3」を用いることとする。D=3のとき、関係式は、
Y=aX3 +bX2 +cX+d
となる。ここで、Xは瞳孔径・虹彩径比、Yは極座標のある位置におけるGaborフィルタ出力、a,b,c,dは係数である。
If the number of dimensions D is set to be small, the data amount of the
Y = aX 3 + bX 2 + cX + d
It becomes. Here, X is a pupil diameter / iris diameter ratio, Y is a Gabor filter output at a certain position on polar coordinates, and a, b, c, and d are coefficients.
D=3を選んだ理由は次のとおりである。虹彩認証を屋内で使用する場合は、虹彩パタンの変化は一様に伸縮するゴムシートとして近似可能である。ゴムシートで近似できるということは、瞳孔径・虹彩径比が変わっても、Gaborフィルタ出力の符号が変化しないことを意味している。符号が変化しなければ、虹彩コードのビットは変化しない。すなわち、登録虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比と近い範囲では、YはXの比較的低次(D=1または2)の式で表現可能である。一方、登録虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比から離れるような、極端な縮瞳時や散瞳時では、虹彩コードのビットは反転し、Gaborフィルタの出力の符号は変化する。このような関係を表現するためには、より高次の式が必要であるが、次元が高くなれば係数を保存するための記憶容量が増大となる。よって、本実施の形態ではD=3を選んでいる。もちろん、記憶容量が増加しても精度を優先するような用途の場合は、Dの値を3よりも大きく設定してもよい。 The reason for choosing D = 3 is as follows. When iris authentication is used indoors, the change in iris pattern can be approximated as a rubber sheet that expands and contracts uniformly. The fact that it can be approximated by a rubber sheet means that the sign of the Gabor filter output does not change even if the pupil diameter / iris diameter ratio changes. If the sign does not change, the bits of the iris code do not change. That is, in a range close to the pupil diameter-iris diameter ratio of the registered iris code, Y can be represented by a relatively low-order expression of X (D = 1 or 2). On the other hand, when the pupil diameter / iris diameter ratio of the registered iris code deviates from the pupil diameter / iris diameter ratio, the bits of the iris code are inverted, and the sign of the output of the Gabor filter changes. In order to express such a relationship, a higher-order equation is required. However, as the dimension increases, the storage capacity for storing the coefficients increases. Therefore, in the present embodiment, D = 3 is selected. Of course, the value of D may be set to be larger than 3 in a case where accuracy is prioritized even when the storage capacity increases.
このようにして算出された関係式の係数を、パラメータとして、虹彩データベース12に保存する(SA7)。図20は虹彩データベース12のデータ内容の一例であり、関係式の係数a,b,c,dが保存されている。各係数の1番目の添字は特徴データの番号に対応しており、2番目の添字は次元数に対応している。
The coefficients of the relational expression thus calculated are stored as parameters in the iris database 12 (SA7). FIG. 20 shows an example of the data content of the
なお、ここでは、瞳孔径・虹彩径比とGaborフィルタ出力との関係式を、多項式フィッテイングすることによって表現する方法について説明したが、これ以外に、例えばコサイン変換等の直交基底によって表現してもよい。 Here, a method has been described in which the relational expression between the pupil diameter / iris diameter ratio and the Gabor filter output is expressed by polynomial fitting, but in addition to this, it is expressed by an orthogonal basis such as cosine transform. Is also good.
ここで、特徴データを記憶するための記憶容量について言及する。特許文献2の方法では、特徴データは2048次元の二値情報で表現され、特徴データ1個当たり2048bit(=256byte)の容量を必要とした。これに対して本実施形態の場合、各次元を3次式で表現し、各係数を単精度浮動小数(float;4byte)で表現するものとすると、特徴データ1個当たりの容量は、
2048×4×4=32768(byte)
となり、特許文献2の128倍の容量が必要になる。
Here, a storage capacity for storing feature data will be described. In the method of
2048 × 4 × 4 = 32768 (bytes)
Thus, a capacity 128 times larger than that of
また、虹彩データベースの容量を削減したい場合は、各パラメータを間引いて登録してもよい。2次元の極座標において、2−D Gaborフィルタを角度方向および半径方向に適用する場合、そのコンボリューション後の出力値は、角度方向および半径方向の空間的に近い位置では相関がある。図10(b)でも、局所的に見た場合には値が連続しているので、角度方向の近い位置では相関があることが分かる。よって、Gaborフィルタ出力値から得られたD次式の各係数値も相関があるものとして、角度方向、半径方向ともに数点おきに係数を登録する。仮に、角度方向、半径方向ともに1点おきに係数を登録する場合、上述の例における128倍の容量増加を、128/2/2=32倍まで抑制することができる。また認証の際は、周囲の係数値から補間することにより、係数値を計算することができる。 When it is desired to reduce the capacity of the iris database, each parameter may be thinned out and registered. When the 2-D Gabor filter is applied in the angular direction and the radial direction in the two-dimensional polar coordinates, the output values after the convolution have a correlation at spatially close positions in the angular direction and the radial direction. Also in FIG. 10B, since the values are continuous when viewed locally, it can be seen that there is a correlation at a position close to the angular direction. Therefore, it is assumed that each coefficient value of the following equation obtained from the Gabor filter output value has a correlation, and the coefficient is registered at every several points in both the angular direction and the radial direction. If coefficients are registered at every other point in both the angular direction and the radial direction, the capacity increase of 128 times in the above example can be suppressed to 128/2/2 = 32 times. At the time of authentication, a coefficient value can be calculated by interpolating from surrounding coefficient values.
図21は本実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。図21のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における認証時の処理について説明する。 FIG. 21 is a flowchart showing a process at the time of authentication in the present embodiment. The processing at the time of authentication in the personal authentication method according to the present embodiment will be described with reference to the flow of FIG.
ステップSB1〜SB3の処理は、第1の実施形態と同様である。すなわち、まず被認証者は、虹彩認証装置15Aの虹彩画像取得部41によって、虹彩画像を撮影する(SB1)。次に、特徴抽出部42が、撮影した虹彩画像から特徴データとして虹彩コードを抽出する(SB2)とともに、比計算部43が、撮影した虹彩画像から瞳孔開度指標として瞳孔径・虹彩径比を計算する(SB3)。
The processing of steps SB1 to SB3 is the same as in the first embodiment. That is, first, the person to be authenticated captures an iris image by the iris
次に、特徴データ計算部46は、虹彩データベース12に登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に、比計算部43によって計算した瞳孔径・虹彩径比を代入して、照合対象の虹彩データを計算する(SB6)。例えば、認証時の虹彩画像から抽出した瞳孔径・虹彩径比が0.41のとき、図20のような虹彩データベースに格納されたパラメータから作成されるD次式に、瞳孔径・虹彩径比として0.41を代入し、出力値を計算する。そして、その出力値を二値化する。この処理を全次元について行い、2値の虹彩コードを生成する。
Next, the feature data calculation unit 46 obtains a relational expression from the parameters registered in the
このとき、1対N認証の場合は、虹彩データベース12に登録された全ての登録者について、虹彩コードをそれぞれ取得する。一方、自分のIDを申告する1対1認証の場合は、申告したIDに該当する登録者について、登録されたパラメータから作成されるD次式に瞳孔径・虹彩径比を代入することによって、虹彩コード1個を取得する。
At this time, in the case of one-to-N authentication, an iris code is acquired for each of the registrants registered in the
そして、認証部45によって、特徴抽出部42によって抽出した虹彩コードと、特徴データ計算部46によって求めた虹彩コードとを比較することによって、認証を行う(SB7)。ここでの処理は、第1の実施形態におけるステップSB5と同様であるため、説明を省略する。
The
以上のように本実施形態によると、登録時には、登録者に対し、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、これら複数の虹彩画像から特徴データを生成するD次式のパラメータを計算して登録しておき、認証時には、認証時の瞳孔径・虹彩径比を、登録されたパラメータから計算されるD次式に代入して、照合対象の虹彩コードを決定する。すなわち、認証時に撮影した虹彩画像の瞳孔開度に応じた虹彩コードが照合対象として生成されるので、認証時の瞳孔が、たとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、本人拒否率を抑えた個人認証を実行することができる。 As described above, according to the present embodiment, at the time of registration, a plurality of iris images having different pupil opening degrees are obtained for the registrant, and parameters of the following equation for generating feature data from the plurality of iris images are calculated. At the time of authentication, the ratio of the pupil diameter to the iris diameter at the time of authentication is substituted into the following equation D calculated from the registered parameters to determine the iris code to be compared. That is, since the iris code corresponding to the pupil opening of the iris image captured at the time of authentication is generated as a target to be compared, the pupil at the time of authentication is rejected even if the pupil is in the miotic state or the mydriatic state. Personal authentication with a reduced rate can be executed.
なお、特許文献3では、特許文献2のように極座標表現を用いて登録時と認証時の瞳孔径の差を吸収するのではなく、瞳孔径が異なる複数の登録画像を準備することによって、登録時と認証時の瞳孔径の差を吸収している。よって、認証精度を高めようとすれば、瞳孔径がわずかに異なる多数の虹彩画像または特徴データを必要とし、データベースの容量の増大を招いてしまう。これは瞳孔径が少しでも異なると、異なる特徴データが得られてしまうからである。また、認証時に多数の虹彩画像と照合する必要があるため、認証時間が大幅に増加するという問題がある。なお1対N認証の場合には、多数の登録者について多数の特徴データを登録し、かつ、これら全てを認証時に照合しないといけないので、この問題はより深刻なものとなる。
In
これに対して、上述の各実施形態では、複数の虹彩コードを瞳孔径・虹彩径比と対応づけて登録しておき、認証時に、瞳孔径・虹彩径比を対比して照合対象の虹彩コードを選択したり、特徴データを生成するD次式のパラメータを登録しておき、認証時に、認証時の瞳孔径・虹彩径比を登録されたパラメータから計算されるD次式に代入して照合対象の虹彩コードを決定したりするので、虹彩データベースの容量や認証時間の増加を招くことがなく、したがって、特許文献3と比較して、実用性が格段に向上している、といえる。
On the other hand, in each of the above-described embodiments, a plurality of iris codes are registered in association with the pupil diameter / iris diameter ratio, and the iris code to be collated is compared by comparing the pupil diameter / iris diameter ratio at the time of authentication. Or register the parameters of the following equation to generate the feature data, and substitute the pupil diameter / iris diameter ratio at the time of authentication into the following equation calculated from the registered parameters for verification. Since the target iris code is determined, the capacity of the iris database and the authentication time do not increase, and therefore, it can be said that the practicality is significantly improved as compared with
なお、屋外での認証時には、虹彩パタンの変化だけではなく、外光の映り込みも認証阻害要因となるが、この映り込みに関しては、例えば本願発明者らによる特願2002−28446号によって、対応可能である。 In addition, at the time of authentication outdoors, not only a change in the iris pattern but also reflection of external light can be a factor inhibiting authentication. This reflection is dealt with, for example, by Japanese Patent Application No. 2002-28446 by the present inventors. It is possible.
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態では、登録時に、瞳孔径・虹彩径比が付された虹彩コードととともに、この登録虹彩コードから瞳孔径・虹彩径比が異なる他の虹彩コードへの変換規則を、虹彩データベースに併せて登録する。そして認証時には、求めた瞳孔径・虹彩径比を用いて、虹彩データベースに登録された虹彩コードおよび変換規則を基にして、照合対象の虹彩コードを生成する。
図26は本実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。図26のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, at the time of registration, together with an iris code having a pupil diameter / iris diameter ratio, a conversion rule from the registered iris code to another iris code having a different pupil diameter / iris diameter ratio is set. , Register with the iris database. Then, at the time of authentication, an iris code to be collated is generated based on the iris code registered in the iris database and the conversion rule using the determined pupil diameter / iris diameter ratio.
FIG. 26 is a flowchart showing the processing at the time of registration in the present embodiment. The processing at the time of registration in the personal authentication method according to the present embodiment will be described with reference to the flow of FIG.
まず、被登録者は、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影する(SA1)。そして、ステップSA1で撮影した複数の虹彩画像から、特徴データをそれぞれ抽出する(SA2)とともに、瞳孔径・虹彩径比をそれぞれ計算する(SA3)。これらの処理は、第1の実施形態と同様なので説明を省略する。 First, the registrant captures a plurality of iris images having different pupil openings (SA1). Then, feature data is respectively extracted from the plurality of iris images captured in step SA1 (SA2), and the pupil diameter-iris diameter ratio is calculated (SA3). Since these processes are the same as those in the first embodiment, the description is omitted.
次に、虹彩データベースに登録する特徴データを少なくとも1個特定し(SA8)、特定した特徴データを虹彩データベースに保存する(SA9)。ここでは、最も平均的な瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを登録特徴データとして選択するものとする。その理由は、認証時には、平均的な瞳孔径・虹彩径比を持つ虹彩画像が入力される確率が最も高いであろうと予想されるためである。例えば、取得した複数の虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比のうち最大値と最小値を求め、その平均値((最大値+最小値)/2)に最も近い瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを選択する。登録虹彩データの瞳孔径・虹彩径比と認証時の瞳孔径・虹彩径比とが近いときは、登録虹彩データを変換しなくても、本人拒否率を抑えた認証が可能である。 Next, at least one feature data to be registered in the iris database is specified (SA8), and the specified feature data is stored in the iris database (SA9). Here, it is assumed that feature data having the most average pupil diameter / iris diameter ratio is selected as registered feature data. The reason is that it is expected that the probability of inputting an iris image having an average pupil diameter / iris diameter ratio during authentication will be the highest. For example, the maximum value and the minimum value are obtained from the pupil diameter / iris diameter ratio of the plurality of acquired iris images, and the pupil diameter / iris diameter ratio closest to the average value ((maximum value + minimum value) / 2) is obtained. Select feature data. When the pupil diameter / iris diameter ratio of the registered iris data is close to the pupil diameter / iris diameter ratio at the time of authentication, authentication can be performed with a reduced rejection rate without converting the registered iris data.
また、被登録者が最も頻繁に認証動作を行う状況下で撮影される虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを、登録特徴データとして選択してもよい。例えば、室内で頻繁に認証を行う人物については、室内の明るさにおける瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを選択し、屋外で頻繁に認証を行う人物については、屋外の明るさにおける瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを選択する。 Further, feature data having a pupil diameter / iris diameter ratio of an iris image captured in a situation where the registrant performs the authentication operation most frequently may be selected as the registered feature data. For example, for a person who frequently authenticates indoors, feature data having a pupil diameter / iris diameter ratio at indoor brightness is selected, and for a person who frequently authenticates outdoors, pupil diameter at outdoor brightness. -Select feature data having an iris diameter ratio.
次に、ステップSA9で保存した登録特徴データから他の瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データへの変換規則を算出する(SA10)。瞳孔径が変化したとき、厳密には、虹彩パタンは円周方向に一様でない収縮をする。一方、図23から分かるように、瞳孔径が多少変動してもハミング距離の変化は少ないため、登録時と認証時の瞳孔径・虹彩径比の差が小さい場合は、認証可能である。ここでは、瞳孔径・虹彩径比の差がある程度大きい場合の、特徴データの変換規則を算出する。 Next, a conversion rule from the registered feature data stored in step SA9 to feature data having another pupil diameter / iris diameter ratio is calculated (SA10). Strictly speaking, when the pupil diameter changes, the iris pattern contracts unevenly in the circumferential direction. On the other hand, as can be seen from FIG. 23, even if the pupil diameter fluctuates somewhat, the change in the hamming distance is small, so that if the difference between the pupil diameter and the iris diameter ratio between registration and authentication is small, authentication is possible. Here, the conversion rule of the feature data is calculated when the difference between the pupil diameter and the iris diameter ratio is large to some extent.
ここで、登録特徴データの瞳孔径・虹彩径比をR0とし、変換規則を算出する対象の特徴データの瞳孔径・虹彩径比をR1とする。図27のように、瞳孔径・虹彩径比R0の虹彩コードの一部のビット群が、瞳孔径・虹彩径比R1の虹彩コードの一部のビット群に対応する箇所を求め、両ビット群間の移動量(ビットシフト量)によって、変換規則を表現する。このビットシフト量は、基本的に、2つのコードの瞳孔径・虹彩径比の差が大きいほど大きくなる。図27の例では、変換規則は、「第6〜10ビットを3ビットシフト」「第19〜25ビットを−3ビットシフト」と表される。 Here, the pupil diameter / iris diameter ratio of the registered feature data is R0, and the pupil diameter / iris diameter ratio of the feature data for which the conversion rule is calculated is R1. As shown in FIG. 27, a part of the iris code having the pupil diameter / iris diameter ratio R0 is found to correspond to a part of the iris code having the pupil diameter / iris diameter ratio R1. The conversion rule is expressed by the amount of movement (bit shift amount) between them. This bit shift amount basically increases as the difference between the pupil diameter and the iris diameter ratio of the two codes increases. In the example of FIG. 27, the conversion rule is expressed as “shift the 6th to 10th bits by 3 bits” and “shift the 19th to 25th bits by −3 bits”.
そして、算出した変換規則を虹彩データベースに保存する(SA11)。変換規則は、例えば図28のようなテーブル形式で格納される。ここでは、変換規則を虹彩データベースに保存するものとしたが、被認証者が例えば図5の携帯型認証装置のような同一の端末を常に用いる場合は、変換規則を認証装置に保存しても構わない。その場合は、被認証者の眼に対応するテーブルのみが認証装置に保存される。 Then, the calculated conversion rule is stored in the iris database (SA11). The conversion rules are stored, for example, in a table format as shown in FIG. Here, the conversion rule is stored in the iris database. However, if the user always uses the same terminal such as the portable authentication device in FIG. 5, the conversion rule may be stored in the authentication device. I do not care. In that case, only the table corresponding to the eye of the person to be authenticated is stored in the authentication device.
図29は本実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。図29のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における認証時の処理について説明する。 FIG. 29 is a flowchart showing a process at the time of authentication in the present embodiment. The processing at the time of authentication in the personal authentication method according to the present embodiment will be described with reference to the flow of FIG.
ステップSB1〜SB3の処理は、第1の実施形態と同様なので説明を省略する。 The processing in steps SB1 to SB3 is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
次に、変換規則を基にして、認証時の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録特徴データを変換する(SB12)。虹彩データベースに複数人物(眼)の特徴データが登録されている場合は、変換規則も人物(眼)毎に保存されている。1対N認証の場合は、着目する登録者に対応する変換規則を基にして、認証時に取得した虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録虹彩コードを変換する。1対1認証の場合は、被認証者に対応する変換規則を基にして、認証時に取得した虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録虹彩コードを変換する。変換規則が認証装置に保存されている場合には、1対N認証のとき、認証装置に保存された被認証者の変換規則を用いて全ての登録虹彩コードを変換してもよい。 Next, based on the conversion rule, the registered feature data is converted using the pupil diameter / iris diameter ratio at the time of authentication (SB12). When feature data of a plurality of persons (eyes) is registered in the iris database, conversion rules are also stored for each person (eye). In the case of one-to-N authentication, the registered iris code is converted using the pupil diameter / iris diameter ratio of the iris image acquired at the time of authentication based on the conversion rule corresponding to the registrant of interest. In the case of one-to-one authentication, the registered iris code is converted using the pupil diameter-iris diameter ratio of the iris image acquired at the time of authentication, based on the conversion rule corresponding to the person to be authenticated. When the conversion rule is stored in the authentication device, all the registered iris codes may be converted using the conversion rule of the person to be authenticated stored in the authentication device at the time of one-to-N authentication.
そして、登録特徴データを変換して得られた照合対象の特徴データと、認証時の特徴データとを照合して認証を行う(SB13)。 Then, authentication is performed by comparing the matching target feature data obtained by converting the registered feature data with the feature data at the time of authentication (SB13).
以上のように本実施形態によると、登録時において、虹彩コードとともに、瞳孔径・虹彩径比が異なる虹彩コードへの変換規則を登録し、認証時において、変換規則を基にして、認証時に取得した虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録虹彩コードを変換して照合対象を生成する。これにより、本人拒否率の増加を抑えた認証を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, at the time of registration, along with the iris code, a conversion rule to an iris code having a different pupil diameter / iris diameter ratio is registered, and at the time of authentication, it is acquired at the time of authentication based on the conversion rule. The registered iris code is converted using the pupil diameter / iris diameter ratio of the obtained iris image to generate a collation target. This makes it possible to perform authentication while suppressing an increase in the personal rejection rate.
なお、上述の各実施形態では、虹彩画像の特徴データとして、虹彩コードを用いるものとしたが、他の特徴データを用いてもよい。また、特徴データの生成のために極座標系表現を利用したが、これを利用しなくてもかまわない。 In the above embodiments, the iris code is used as the feature data of the iris image. However, other feature data may be used. Although the polar coordinate system expression is used for generating the feature data, this need not be used.
なお、上述の各実施形態で示した処理は、その全部または一部を、コンピュータにプログラムを実行させることによって、実施することができる。例えば虹彩認証装置に、コンピュータと、虹彩認証プログラムを記憶する記録媒体としてのメモリとを搭載する。この虹彩認証プログラムは、上述の各実施形態で示した認証時の処理を、コンピュータに実行させるものであればよい。 Note that the processing described in each of the above embodiments can be implemented in whole or in part by causing a computer to execute a program. For example, a computer and a memory as a recording medium for storing an iris authentication program are mounted on an iris authentication device. The iris authentication program may be any program that causes a computer to execute the processing at the time of authentication described in each of the above embodiments.
本発明は、様々な状況下において、本人拒否率が抑えられた十分に精度の高い個人認証を可能にするので、例えば、携帯電話・PDAなどに虹彩認証機能を搭載し、電子商取引用途のモバイル認証を行う際に、有効である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention enables sufficiently accurate personal authentication with a reduced rejection rate in various situations. For example, mobile phones and PDAs are equipped with an iris authentication function and can be used for mobile applications for e-commerce. It is effective when performing authentication.
11 虹彩認証サーバ
12 虹彩データベース
13 ネットワーク網
14,14A 虹彩登録装置
15,15A 虹彩認証装置
16 虹彩撮影装置
31 照明
32 撮影部
33 照明制御部
34 虹彩画像取得部
35 特徴抽出部
36 比計算部
37 特徴送信部
38 関係式計算部
41 虹彩画像取得部
42 特徴取得部
43 比計算部
44 特徴データ取得部
45 認証部
46 特徴データ計算部
Claims (17)
登録時において、
被登録者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求め、
求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに、前記被登録者についてのデータ登録を行い、
認証時において、
被認証者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求め、
前記虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得て、
前記照合対象の特徴データと、認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する
ことを特徴とする個人認証方法。 A personal authentication method using an iris image,
At the time of registration,
Obtain an iris image for the registrant,
From the acquired iris image, feature data and a pupil opening index are obtained,
Using the obtained feature data and the pupil opening index, register data on the registrant in the iris database,
At the time of authentication,
Obtain an iris image for the subject,
From the acquired iris image, feature data and a pupil opening index are obtained,
Referring to the data registered for the registrant in the iris database, using the pupil opening index obtained at the time of authentication, to obtain feature data to be collated,
A personal authentication method characterized by determining whether or not the person to be authenticated is the same as the registrant by comparing the characteristic data to be collated with the characteristic data obtained at the time of authentication.
登録時において、
特徴データを、瞳孔開度指標と併せて、前記被登録者と対応づけて、前記虹彩データベースに登録し、
認証時において、
前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されている特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と認証時に求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 1,
At the time of registration,
The feature data is registered in the iris database in association with the registrant, together with the pupil opening degree index,
At the time of authentication,
From the feature data registered in association with the registrant in the iris database, by comparing the pupil opening index registered together with the feature data and the pupil opening index obtained at the time of authentication, A personal authentication method characterized by specifying the characteristic data to be collated.
登録時において、前記被登録者について、縮瞳状態、通常状態および散瞳状態における虹彩画像からそれぞれ得られた3個の特徴データを、少なくとも登録する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 2,
At the time of registration, a personal authentication method characterized by registering at least three pieces of feature data obtained from an iris image in a miotic state, a normal state, and a mydriatic state for the registered person.
登録時において、
前記被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、
取得した前記複数の虹彩画像から、それぞれ、特徴データを求め、
求めた複数の特徴データ同士を照合することによって、前記複数の特徴データから、前記虹彩データベースに登録する特徴データを、選択する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 2,
At the time of registration,
For the registrant, obtain a plurality of iris images having different pupil openings,
From each of the plurality of acquired iris images, feature data is obtained,
A personal authentication method characterized by selecting feature data to be registered in the iris database from the plurality of feature data by comparing the obtained plurality of feature data with each other.
認証時において、求めた瞳孔開度指標と所定程度近い瞳孔開度指標を有する特徴データが、前記登録者について登録されていないとき、認証処理を中止する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 2,
A personal authentication method, wherein at the time of authentication, an authentication process is stopped when feature data having a pupil opening index that is close to the obtained pupil opening index by a predetermined degree is not registered for the registrant.
認証処理を中止したとき、
認証時に求めた瞳孔開度指標と、登録されている特徴データに係る瞳孔開度指標とを基にして、虹彩画像の好ましい撮影条件を推定し、
前記被認証者に、推定した撮影条件における虹彩画像の再取得を促す
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 5,
When you stop the authentication process,
Pupil opening index determined at the time of authentication, based on the pupil opening index according to the registered feature data, to estimate the preferred imaging conditions of the iris image,
A personal authentication method characterized by prompting the subject to reacquire an iris image under the estimated photographing conditions.
登録時において、
前記被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、
取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データおよび瞳孔開度指標から、特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、
この関係式を表すためのパラメータを、前記被登録者と対応づけて、前記虹彩データベースに登録し、
認証時において、
前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に、認証時に求めた瞳孔開度指標を代入して、前記照合対象の特徴データを得る
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 1,
At the time of registration,
For the registrant, obtain a plurality of iris images having different pupil openings,
From a plurality of feature data and a pupil opening index obtained from the plurality of obtained iris images, a relational expression between the feature data and the pupil opening index is obtained,
Registering a parameter for expressing this relational expression in the iris database in association with the registrant,
At the time of authentication,
A relational expression is obtained from parameters registered in association with a registrant in the iris database, and the pupil opening index obtained at the time of authentication is substituted into the relational expression to obtain the characteristic data of the matching target. And personal authentication method.
登録時において、前記パラメータを、間引いて登録し、
認証時において、間引かれたパラメータを、補間によって復元する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 7,
At the time of registration, the parameters are thinned out and registered,
A personal authentication method characterized in that at the time of authentication, thinned parameters are restored by interpolation.
登録時において、
前記被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、
取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データから、登録する特徴データを特定するとともに、この登録特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則を求め、
前記登録特徴データおよび変換規則を、前記被登録者と対応づけて、前記虹彩データベースに登録し、
認証時において、
前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて、前記照合対象の特徴データを生成する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 1,
At the time of registration,
For the registrant, obtain a plurality of iris images having different pupil openings,
A conversion rule for specifying feature data to be registered from a plurality of feature data obtained from the plurality of acquired iris images, and performing a conversion from the registered feature data to another feature data having a different pupil opening index. ,
The registered feature data and the conversion rule are registered in the iris database in association with the registrant,
At the time of authentication,
An individual using the pupil opening index obtained at the time of authentication based on feature data and a conversion rule registered in association with a registrant in the iris database, wherein the feature data to be collated is generated. Authentication method.
前記瞳孔開度指標は、虹彩画像における瞳孔径と虹彩径との比である
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 1,
The personal authentication method, wherein the pupil opening index is a ratio between a pupil diameter and an iris diameter in an iris image.
被認証者について、虹彩画像を取得する第1のステップと、
前記第1のステップにおいて取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求める第2のステップと、
瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得る第3のステップと、
前記第3のステップにおいて得た照合対象の特徴データと、前記第2のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する第4のステップと
を備えたことを特徴とする個人認証方法。 A personal authentication method using an iris image,
A first step of obtaining an iris image for the subject;
A second step of obtaining feature data and a pupil opening index from the iris image obtained in the first step;
By referring to the data registered for the registrant in the iris database in which the data registration using the pupil opening index has been performed, the characteristic data to be collated is obtained using the pupil opening index obtained in the second step. The third step;
By comparing the feature data to be checked obtained in the third step with the feature data obtained in the second step, it is determined whether or not the authenticated person is the same as the registrant. A personal authentication method, comprising:
前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データが少なくとも1つ、瞳孔開度指標と併せて登録されたものであり、
前記第3のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録された少なくとも1つの特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 11,
In the iris database, for each registrant, at least one feature data of an iris image is registered together with a pupil opening index,
In the third step, from among at least one feature data registered in the iris database in association with a registrant, a pupil opening index registered along with the feature data and the pupil opening index in the second step A personal authentication method comprising identifying the characteristic data to be matched by comparing the obtained pupil opening index with the obtained pupil opening index.
前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと瞳孔開度指標との関係式を表すパラメータが登録されたものであり、
前記第3のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に、前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を代入することによって、前記照合対象の特徴データを得る
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 11,
In the iris database, for each registrant, a parameter representing a relational expression between the feature data of the iris image and the pupil opening index is registered,
In the third step, a relational expression is obtained from the parameters registered in the iris database in association with the registrant, and the pupil opening index obtained in the second step is substituted into the relational expression. And obtaining the characteristic data to be collated.
前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと、この特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則とが登録されたものであり、
前記第3のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、前記第2のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて、前記照合対象の特徴データを生成する
ことを特徴とする個人認証方法。 In claim 11,
In the iris database, for each registrant, feature data of an iris image and a conversion rule for performing conversion from the feature data to another feature data having a different pupil opening index are registered,
In the third step, based on the feature data and the conversion rule registered in the iris database in association with the registrant, using the pupil opening index obtained in the second step, A personal authentication method characterized by generating characteristic data.
被登録者について、虹彩画像を取得する手段と、
前記虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求める手段と、
前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに、前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えた
ことを特徴とする虹彩登録装置。 An apparatus for registering data for iris authentication,
Means for obtaining an iris image for the registrant;
Means for calculating feature data and a pupil opening degree index from the iris image;
Means for registering data on the registered person in the iris database using the characteristic data and the pupil opening index.
被認証者について、虹彩画像を取得する手段と、
前記虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求める手段と、
前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、
前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する手段とを備えた
ことを特徴とする虹彩認証装置。 An apparatus for performing personal authentication using an iris image,
Means for acquiring an iris image for the subject,
Means for calculating feature data and a pupil opening degree index from the iris image;
Using the pupil opening index, referring to data registered in association with the registrant in the iris database in which data registration using the pupil opening index is performed, means for obtaining feature data to be collated,
An iris authentication device, comprising: means for comparing the feature data to be compared with the feature data to determine whether or not the person to be authenticated is the same as the registrant. .
被認証者について取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求めるステップと、
前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、
前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。 A program for causing a computer to execute personal authentication using an iris image,
Calculating feature data and a pupil opening degree index from the iris image obtained for the subject;
Using the pupil opening index, referring to data registered for the registrant in the iris database in which data registration using the pupil opening index was performed, and obtaining feature data to be compared;
Determining whether the authenticated person is the same as the registrant by comparing the characteristic data to be compared with the characteristic data.
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