JP2015088041A - Authentication device, authentication method, and program - Google Patents

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剛男 戸部
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Kenzo Mizuno
賢三 水野
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Tetsuji Tsuji
哲司 辻
寛昌 小川
Hiromasa Ogawa
寛昌 小川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the authentication accuracy by suppressing the luminance variation of a finger vein image.SOLUTION: An infrared LED 4 emits infrared light to a finger. A camera 8 images a finger vein image based on a beam transmitted through the finger in a predetermined exposure time Te. An average luminance calculation unit 31 calculates an average luminance La1 of the finger vein image. An exposure time control unit 35 executes a control for varying the exposure time Te of the camera 8 in a range from a minimum time to a maximum time on the basis of the error of the average luminance La1 from a target luminance TLa of the finger vein image. An LED light quantity control unit 36 executes a control for varying the LED light quantity PI of the infrared LED in a range from zero light quantity to a maximum light quantity on the basis of the error.

Description

本発明は、認証装置、認証方法、及びプログラムに関する。   The present invention relates to an authentication device, an authentication method, and a program.

従来より、指静脈認証の分野では、指を透過した近赤外光の画像(以下、「指静脈画像」と呼ぶ)を用いて、マニューシャ法による特徴点抽出データで照合することによって個人を識別する、という特徴点抽出手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in the field of finger vein authentication, an individual is identified by collating it with feature point extraction data by the minutiae method using a near-infrared light image transmitted through the finger (hereinafter referred to as “finger vein image”). A feature point extraction method is known (for example, see Patent Document 1).

特開2001−243465号公報JP 2001-243465 A

しかしながら、特許文献1を含む従来の特徴点抽出手法では、回転や位置ずれを起こした場合、指静脈画像の輝度が大きく変化して重要な特徴点が欠落してしまい、認証精度が悪化する。また、太陽光の散乱光や間接反射光等の外光による指静脈画像の輝度変化、外気温による血流量の変化による指静脈画像の輝度変化も大きく、関節部分と指の縁部分で特徴点の欠落が発生し、認証精度が悪化する。
このように、指静脈画像の輝度変化は認証精度の悪化の要因となっているため、指静脈画像の輝度変化を抑制する手法が求められていたが、有効な手法が見受けられない状況である。
However, in the conventional feature point extraction method including Patent Document 1, when rotation or misalignment occurs, the luminance of the finger vein image changes greatly and important feature points are lost, and authentication accuracy deteriorates. In addition, luminance changes in finger vein images due to external light such as sunlight scattered light and indirect reflected light, and finger vein image luminance changes due to changes in blood flow due to outside air temperature are also large. Omission occurs and authentication accuracy deteriorates.
As described above, since the luminance change of the finger vein image is a factor of deterioration of the authentication accuracy, a method for suppressing the luminance change of the finger vein image has been demanded, but no effective method is found. .

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、指静脈画像の輝度変化を抑制して認証精度を向上させることを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to improve authentication accuracy by suppressing a luminance change of a finger vein image.

上記目的を達成するため、本発明の一態様の認証装置は、
指に赤外光を照射する光源と、
所定の露出時間で、前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
前記指静脈画像の輝度を算出する輝度算出手段と、
前記指静脈画像の目標輝度に対する、前記輝度算出手段により算出された前記輝度の誤差に基づいて、前記撮像手段の前記露出時間を、最小時間から最大時間までの範囲で変化させる制御を実行する露出時間制御手段と、
前記誤差に基づいて、前記光源の光量を、0光量から最大光量までの範囲で変化させる制御を実行する光源光量制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an authentication apparatus according to an aspect of the present invention includes:
A light source that irradiates the finger with infrared light;
An imaging means for imaging a finger vein image based on the transmitted light of the finger at a predetermined exposure time;
Luminance calculating means for calculating the luminance of the finger vein image;
Exposure for executing control for changing the exposure time of the imaging means in a range from a minimum time to a maximum time based on an error in the brightness calculated by the brightness calculation means with respect to a target brightness of the finger vein image. A time control means;
Based on the error, a light source light amount control means for executing control for changing the light amount of the light source in a range from 0 light amount to a maximum light amount;
It is characterized by providing.

ここで、前記撮像手段は、近赤外バンドパスフィルタを有することができる。   Here, the imaging unit may include a near infrared band pass filter.

また、前記光源光量制御手段が前記光源を前記0光量で維持させる制御を実行している最中に、前記露出時間制御手段が前記露出時間を制御し、
前記露出時間制御手段のその制御により前記露出時間が前記最大時間まで変化しても前記誤差が一定以下とならない場合、前記光源光量制御手段は、前記光源の光量を変化させる制御を実行する、
ことができる。
The exposure time control means controls the exposure time while the light source light quantity control means is executing control to maintain the light source at the zero light quantity,
Even if the exposure time changes up to the maximum time by the control of the exposure time control means, the light source light quantity control means executes control to change the light quantity of the light source,
be able to.

さらにまた、前記撮像手段は、前記指静脈画像の信号を所定のゲインだけ増幅させて出力し、
前記誤差に基づいて、前記撮像手段の前記ゲインを変化させる制御を実行するゲイン制御手段をさらに備える、
ことができる。
Furthermore, the imaging means amplifies and outputs a signal of the finger vein image by a predetermined gain,
Gain control means for executing control for changing the gain of the imaging means based on the error,
be able to.

本発明の一態様の認証方法及びプログラムは、上述の本発明の一態様の認証装置に対応する方法及びプログラムである。   An authentication method and program according to one aspect of the present invention are a method and program corresponding to the above-described authentication apparatus according to one aspect of the present invention.

本発明によれば、指静脈画像の輝度変化を抑制して認証精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the authentication accuracy by suppressing the luminance change of the finger vein image.

本発明の認証装置の一実施形態に係る指静脈認証装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the finger vein authentication apparatus which concerns on one Embodiment of the authentication apparatus of this invention. 図1の指静脈認証装置の機能的構成のうち、指静脈認証/登録処理を実行する場合に機能する機能ブロック図である。It is a functional block diagram which functions when performing a finger vein authentication / registration process among the functional structures of the finger vein authentication apparatus of FIG. 図2の機能ブロックのうち、輝度一定制御処理を実行する場合に機能する画像輝度制御部の詳細な機能ブロック図である。FIG. 3 is a detailed functional block diagram of an image luminance control unit that functions when performing a constant luminance control process among the functional blocks of FIG. 2. 図2の機能ブロックのうち、指静脈認証/登録処理を実行する場合に機能する認証部及び登録部の詳細な機能ブロック図である。FIG. 3 is a detailed functional block diagram of an authentication unit and a registration unit that function when executing finger vein authentication / registration processing among the functional blocks of FIG. 2. 図2乃至図4の機能的構成を有する指静脈認証装置が実行する指静脈認証/登録処理の流れを説明するフローチャートである。5 is a flowchart for explaining a flow of finger vein authentication / registration processing executed by a finger vein authentication device having the functional configuration of FIGS. 2 to 4; 図5の指静脈認証/登録処理のうち、輝度一定制御処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining a detailed flow of a constant luminance control process in the finger vein authentication / registration process of FIG. 5. 図5の指静脈認証/登録処理のうち、指静脈認証処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining a detailed flow of finger vein authentication processing in the finger vein authentication / registration processing of FIG. 5. 図5の指静脈認証/登録処理のうち、登録処理の詳細を説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining the details of the registration process in the finger vein authentication / registration process of FIG. 5.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の認証装置の一実施形態に係る指静脈認証装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of a finger vein authentication device according to an embodiment of the authentication device of the present invention.

指静脈認証装置は、赤外LED(Light Emitting Diode)1と、10キー・LCD(Liquid Crystal Display)2と、LED・ブザー3と、タッチセンサ4と、赤外LED駆動回路5と、CPU(Central Processing Unit)6と、メモリ7と、カメラ8と、ビデオデコーダ9と、FPGA(Field−Programmable Gate Array)10とを備える。   The finger vein authentication device includes an infrared LED (Light Emitting Diode) 1, a 10-key LCD (Liquid Crystal Display) 2, an LED buzzer 3, a touch sensor 4, an infrared LED drive circuit 5, a CPU ( A central processing unit) 6, a memory 7, a camera 8, a video decoder 9, and an FPGA (Field-Programmable Gate Array) 10.

4系統の赤外LED1は、認証対象のユーザの指に対して近赤外光を照射する光源である。
10キー・LCD2は、パスワード等の数値をユーザが入力するための「10キー」と、各種情報を画像表示によりユーザに提示するためのLCD(液晶ディスプレイ)とから構成される。
LED・ブザー3は、各種情報を、点灯/消滅パターンにより提示するLEDと、音出力により提示するブザーとから構成される。
タッチセンサ4は、ユーザの指が指静脈認証装置に置かれたことを検知する。
赤外LED駆動回路5は、4系統の赤外LED1に対する電流制御を実行することで、4系統の赤外LED1の光量を変化させる。なお、以下、4系統の赤外LED1の光量を「LED光量」と呼び、そのパラメータを「PI」を用いて表すものとする。
CPU6は、認証装置全体の動作を制御する。
メモリ7は、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)やフラッシュメモリ等で構成され、CPU6が各種処理を実行する上において必要なデータ(後述する登録テンプレート)等を適宜記憶する。
カメラ8は、認証対象のユーザの指を透過した近赤外光の画像、即ち指静脈画像を撮像し、当該指静脈画像のアナログ信号を出力する。なお、本実施形態では、指静脈画像は、動画像としてカメラ8により撮像されるものとする。
ビデオデコーダ9は、指静脈画像(動画像)のアナログ信号に対してA/D変換処理を施し、その結果得られる指静脈画像(動画像)のデジタル信号(以下、「指静脈画像のデータ」と呼ぶ)を出力する。
FPGA10は、指静脈画像のデータを輝度データに変換して、CPU6に転送する。
The four systems of infrared LEDs 1 are light sources that irradiate near-infrared light onto the finger of the user to be authenticated.
The 10-key LCD 2 includes a “10-key” for the user to input a numerical value such as a password, and an LCD (liquid crystal display) for presenting various information to the user by image display.
The LED / buzzer 3 includes an LED that presents various types of information in a lighting / extinction pattern and a buzzer that presents a sound output.
The touch sensor 4 detects that the user's finger is placed on the finger vein authentication device.
The infrared LED drive circuit 5 changes the light quantity of the four infrared LEDs 1 by executing current control on the four infrared LEDs 1. Hereinafter, the light quantity of the four infrared LEDs 1 is referred to as “LED light quantity”, and the parameter is represented using “PI”.
The CPU 6 controls the operation of the entire authentication device.
The memory 7 is configured by an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), a flash memory, or the like, and appropriately stores data (registered template described later) necessary for the CPU 6 to execute various processes.
The camera 8 captures a near-infrared light image transmitted through the finger of the user to be authenticated, that is, a finger vein image, and outputs an analog signal of the finger vein image. In the present embodiment, the finger vein image is captured by the camera 8 as a moving image.
The video decoder 9 performs A / D conversion processing on the analog signal of the finger vein image (moving image), and the digital signal of the finger vein image (moving image) obtained as a result (hereinafter referred to as “finger vein image data”). Output).
The FPGA 10 converts the finger vein image data into luminance data and transfers it to the CPU 6.

図2は、このような指静脈認証装置の機能的構成のうち、指静脈認証/登録処理を実行する場合に機能する機能ブロック図である。
指静脈認証/登録処理とは、指静脈画像に基づいてユーザを認証する、又はユーザの指静脈画像を登録するまでの一連の処理をいう。
FIG. 2 is a functional block diagram of the functional configuration of such a finger vein authentication apparatus that functions when finger vein authentication / registration processing is executed.
The finger vein authentication / registration process is a series of processes until the user is authenticated based on the finger vein image or the user's finger vein image is registered.

指静脈認証/登録処理が実行される場合、CPU11において、画像取得部21と、認証部22と、登録部23と、認証結果出力制御部24と、画像輝度制御部25とが機能する。   When the finger vein authentication / registration process is executed, in the CPU 11, the image acquisition unit 21, the authentication unit 22, the registration unit 23, the authentication result output control unit 24, and the image luminance control unit 25 function.

画像取得部21は、FPGA10からフレーム単位で転送されてくる指静脈画像の輝度データを取得して、認証部22や画像輝度制御部25に供給する。   The image acquisition unit 21 acquires the luminance data of the finger vein image transferred from the FPGA 10 in units of frames and supplies it to the authentication unit 22 and the image luminance control unit 25.

認証部22は、指静脈画像の輝度データから認証を行うためのデータ(以下、「テンプレート」と呼ぶ)を生成する。そして、認証部22は、生成したテンプレートを評価対象として(以下、評価対象のテンプレートを「評価対象テンプレート」と呼ぶ)、メモリ7に既に登録されているテンプレート(以下、「登録テンプレート」と呼ぶ)との相関係数を算出し、当該相関係数に基づく認証処理を実行する。
詳細については図4を参照して後述するが、本実施形態では、N人(Nは1以上の任意の整数値)のユーザの登録テンプレートは、複数のグループの何れかに分類されている。
ここで、相関係数の算出目的としては、既登録のユーザ認証の目的と、新規ユーザ登録(当該新規ユーザの指のテンプレート登録)の目的とに大別される。
ユーザ認証の目的の場合には、認証部22による認証処理の結果は、認証結果出力制御部24に供給される。一方、新規ユーザ登録の目的の場合には、認証部22による認証処理の結果は、登録部23に供給される。
The authentication unit 22 generates data for authentication (hereinafter referred to as “template”) from the luminance data of the finger vein image. Then, the authentication unit 22 uses the generated template as an evaluation target (hereinafter referred to as an “evaluation target template”), and a template already registered in the memory 7 (hereinafter referred to as “registered template”). And the authentication process based on the correlation coefficient is executed.
Although details will be described later with reference to FIG. 4, in this embodiment, the registration templates of N users (N is an arbitrary integer value of 1 or more) are classified into any of a plurality of groups.
Here, the purpose of calculating the correlation coefficient is roughly divided into the purpose of registered user authentication and the purpose of new user registration (template registration of the finger of the new user).
For the purpose of user authentication, the result of the authentication process by the authentication unit 22 is supplied to the authentication result output control unit 24. On the other hand, in the case of the purpose of new user registration, the result of the authentication process by the authentication unit 22 is supplied to the registration unit 23.

登録部23は、認証部22による認証処理の結果に基づいて、認証部22において評価対象テンプレートとされたものを、新規ユーザの指の登録テンプレートとしてメモリ7に記録することで、当該新規ユーザを登録する。
即ち、登録部23は、認証部22において評価対象テンプレートとされたものを、認証部22による認証処理の結果に基づいて何れのグループに分類するのかを決定し、決定したグループに属する登録テンプレートとして新たに記録する。なお、詳細については後述するが、評価対象テンプレートは複数のグループに分類される場合がある。
Based on the result of the authentication process by the authentication unit 22, the registration unit 23 records, in the memory 7, a template to be evaluated by the authentication unit 22 as a registration template for a new user's finger, so that the new user is recorded. sign up.
That is, the registration unit 23 determines which group to be classified as an evaluation target template in the authentication unit 22 based on the result of the authentication process by the authentication unit 22, and sets it as a registration template belonging to the determined group. Record a new one. In addition, although mentioned later for details, an evaluation object template may be classified into a some group.

認証結果出力制御部24は、認証部22による認証処理の結果に基づいて、既登録ユーザの認証の成否等を認証結果として、10キー・LCD2やLED/ブザー3から出力する。   The authentication result output control unit 24 outputs from the 10-key / LCD 2 and the LED / buzzer 3 as the authentication result based on the result of the authentication process by the authentication unit 22 as the authentication result.

画像輝度制御部25は、テンプレートの基になる指静脈画像の輝度を略一定にする制御を実行する。ここで、輝度を略一定にする制御とは、指静脈画像全体としての輝度を略一定にする制御を意味し、本実施形態では各画素の輝度の平均値(以下、「平均輝度」と呼ぶ)を一定にする制御が採用されている。
このような画像輝度制御部25による制御処理を、以下、「輝度一定制御処理」と呼ぶ。後述するように、輝度一定制御処理は、本実施形態では、指静脈認証/登録処理の一部の処理として実行される。
The image brightness control unit 25 executes control to make the brightness of the finger vein image that is the basis of the template substantially constant. Here, the control for making the luminance substantially constant means control for making the luminance of the entire finger vein image substantially constant. In the present embodiment, the average value of luminance of each pixel (hereinafter referred to as “average luminance”). ) Is kept constant.
Such control processing by the image luminance control unit 25 is hereinafter referred to as “luminance constant control processing”. As will be described later, the luminance constant control process is executed as a part of the finger vein authentication / registration process in the present embodiment.

図3は、図2の機能ブロックのうち、輝度一定制御処理を実行する場合に機能する画像輝度制御部25の詳細な機能ブロック図である。   FIG. 3 is a detailed functional block diagram of the image luminance control unit 25 that functions when the luminance constant control process is executed among the functional blocks of FIG.

先ず、輝度一定制御処理の目的について説明する。
従来、指静脈画像が撮像されるカメラでは、自動ゲイン調整や固定ゲインが利用されていた。このため、指静脈画像(テンプレート)の輝度のばらつきが多くなり、その結果、認証精度が低下する。
また、強い外光が存在すると、従来においては、カメラの自動調整の範囲を超えて認証することが実質不可能になる。
さらに、人体的特性上近赤外光の透過率の低い指が存在するが、このような指ではカメラのゲインが上がることにより、指静脈画像のノイズが多くなり、その結果、認証精度が低下する。
そこで、本実施形態では、輝度一定制御処理の実行により、指静脈画像の輝度データの平均輝度を略一定にすることで、カメラ8のダイナミックレンジを充分に利用したノイズの少ないテンプレートの生成を可能とし、認証精度を従来より向上させている。
First, the purpose of the constant brightness control process will be described.
Conventionally, automatic gain adjustment and fixed gain have been used in cameras that capture finger vein images. For this reason, the variation in luminance of the finger vein image (template) increases, and as a result, the authentication accuracy decreases.
In addition, when there is strong external light, it is practically impossible to authenticate beyond the range of automatic camera adjustment.
In addition, there are fingers with low near-infrared light transmittance due to human characteristics, but with such fingers, the gain of the camera increases, resulting in more finger vein image noise, resulting in lower authentication accuracy. To do.
Therefore, in this embodiment, by executing the constant luminance control process, the average luminance of the finger vein image luminance data is made substantially constant, so that it is possible to generate a low-noise template using the dynamic range of the camera 8 sufficiently. The authentication accuracy has been improved compared to the past.

ここで、カメラ8は、詳細には図3に示すように、光学レンズ41と、近赤外バンドパスフィルタ42と、撮像素子43と、AFE(Analog Front End)44とを備える。   Here, the camera 8 includes an optical lens 41, a near-infrared bandpass filter 42, an image sensor 43, and an AFE (Analog Front End) 44, as shown in detail in FIG.

光学レンズ41は、例えば撮像素子43の受光面に被写体像を結像させるフォーカスレンズ等で構成される。   The optical lens 41 is composed of, for example, a focus lens that forms a subject image on the light receiving surface of the image sensor 43.

近赤外バンドパスフィルタ42は、光学レンズ41から射出される光のうち、近赤外の波長帯を通過させ、それ以外の波長帯をカットする。これにより、強い外光が存在しても、認証可能な指静脈画像が撮像素子43によって撮像される。   The near-infrared bandpass filter 42 passes the near-infrared wavelength band of the light emitted from the optical lens 41 and cuts other wavelength bands. Thereby, even if strong external light is present, an authenticable finger vein image is captured by the image sensor 43.

撮像素子43は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の光電変換素子等から構成される。撮像素子43は、所定のクロックパルスに従って一定時間毎に指静脈画(フレーム)を撮像し、当該指静脈画像(フレーム)のアナログ信号として逐次出力する。   The image sensor 43 is configured by, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type photoelectric conversion element or the like. The image sensor 43 captures a finger vein image (frame) at regular intervals according to a predetermined clock pulse, and sequentially outputs the finger vein image (frame) as an analog signal.

このようにアナログ信号として撮像素子43から時間的に連続して出力される複数のフレームにより、指静脈画像の動画像が構成される。この1枚のフレームの撮像において、指を透過した近赤外光が撮像素子43に受光される時間が、露出時間であり、撮像素子43において変更可能とされている。即ち、露出時間を変更することにより、指静脈画像の平均輝度も変化する。
そこで、本実施形態では露出時間は、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、この露出時間のパラメータについては、「Te」を用いて表すものとする。
In this way, a moving image of the finger vein image is configured by a plurality of frames that are continuously output in time from the image sensor 43 as analog signals. In the imaging of one frame, the time during which near-infrared light transmitted through the finger is received by the image sensor 43 is the exposure time, and can be changed by the image sensor 43. That is, changing the exposure time also changes the average brightness of the finger vein image.
Therefore, in the present embodiment, the exposure time is adopted as one of the control objects in the brightness constant control process. Hereinafter, this exposure time parameter will be expressed using “Te”.

AFE44は、例えばCDS(Correlated Double Sampling)回路やアナログアンプ等から構成される増幅回路等から構成される。
AFE44の増幅回路は、撮像素子43から供給される指静脈画像(フレーム)のアナログ信号に対して、ゲイン調整を行う。即ち、当該アナログ信号のレベルが、所定のゲイン倍だけ増幅される。
The AFE 44 includes, for example, a CDS (Correlated Double Sampling) circuit, an amplifier circuit including an analog amplifier, and the like.
The amplification circuit of the AFE 44 performs gain adjustment on the analog signal of the finger vein image (frame) supplied from the image sensor 43. That is, the level of the analog signal is amplified by a predetermined gain.

ここで、指静脈画像(フレーム)を構成する各画素のアナログ信号のレベルは、各画素の輝度と対応している。ゲインが変化すると、各画素のアナログ信号のレベルが変化し、その結果として、指静脈画像の平均輝度も変化する。
そこで、本実施形態ではゲインは、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、このゲインのパラメータを、「G」を用いて表すものとする。
Here, the level of the analog signal of each pixel constituting the finger vein image (frame) corresponds to the luminance of each pixel. When the gain changes, the level of the analog signal of each pixel changes, and as a result, the average luminance of the finger vein image also changes.
Therefore, in this embodiment, the gain is adopted as one of the objects to be controlled in the luminance constant control process. Hereinafter, this gain parameter will be expressed using “G”.

以上のように、本実施形態の輝度一定制御処理では、カメラ8における露出時間Te及びゲインGが制御対象として採用されている。
さらに、光源たる赤外LED4の光量が変化することにより、指静脈画像の平均輝度も変化する。そこで、本実施形態では赤外LED4の光量は、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、赤外LED4の光量を「LED光量」と呼び、このパラメータについては、「PI」を用いて表すものとする。
ここで、本実施形態の輝度一定制御処理では、LED光量PIの下限は「0」即ち、赤外LED4が消灯した状態で外光のみでも、認証可能な制御が実現されている。
As described above, in the constant brightness control process of the present embodiment, the exposure time Te and the gain G in the camera 8 are adopted as control targets.
Further, the average luminance of the finger vein image changes as the light quantity of the infrared LED 4 as the light source changes. Therefore, in the present embodiment, the light amount of the infrared LED 4 is adopted as one of the control targets in the brightness constant control process. Hereinafter, the light amount of the infrared LED 4 is referred to as “LED light amount”, and this parameter is expressed using “PI”.
Here, in the brightness constant control process of the present embodiment, the lower limit of the LED light amount PI is “0”, that is, control that can be authenticated even with only the external light with the infrared LED 4 turned off is realized.

このように、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIが制御対象となる輝度一定制御処理が実行される場合には、CPU6の画像輝度制御部25においては、平均輝度算出部31と、目標輝度設定部32と、誤差算出部33と、制御対象切替部34と、露出時間制御部35と、LED光量制御部36と、ゲイン制御部37とが機能する。   As described above, when the constant brightness control process in which the exposure time Te, the gain G, and the LED light amount PI are controlled is executed, the image brightness control unit 25 of the CPU 6 includes the average brightness calculation unit 31 and the target. The brightness setting unit 32, the error calculation unit 33, the control target switching unit 34, the exposure time control unit 35, the LED light amount control unit 36, and the gain control unit 37 function.

平均輝度算出部31は、画像取得部21から取得された指静脈画像の輝度データの平均輝度を算出する。なお、以下、この平均輝度のパラメータを、「La1」を用いて表すものとする。   The average luminance calculation unit 31 calculates the average luminance of the luminance data of the finger vein image acquired from the image acquisition unit 21. Hereinafter, the parameter of the average luminance is expressed using “La1”.

目標輝度設定部32は、平均輝度の目標値を、目標輝度として設定する。なお、以下、この目標輝度のパラメータを、「TLa」を用いて表すものとする。
目標輝度TLaは、設計者等により任意の値が設定可能であるが、指静脈画像において白とびや黒つぶれが生じない範囲での設定が必要である。そこで本実施形態では、カメラ8におけるビット深度が8ビットであるものとして、128が目標輝度TLaとして設定されるものとする。
The target brightness setting unit 32 sets the target value of average brightness as the target brightness. Hereinafter, the target luminance parameter is expressed using “TLa”.
The target luminance TLa can be set to an arbitrary value by a designer or the like, but it is necessary to set the target luminance TLa within a range in which whiteout and blackout do not occur in the finger vein image. Therefore, in this embodiment, it is assumed that the bit depth in the camera 8 is 8 bits, and 128 is set as the target luminance TLa.

誤差算出部33は、目標輝度TLaに対する、フィードバック値たる現在の平均輝度La1の誤差(TLa−La1)を算出する。
本実施形態では、この誤差(TLa−La1)がほぼ無くなるように(例えば3%以下となるように)、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIのうちの何れかが変更されるような制御が実行される。つまり、本実施形態では、制御対象が、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIの中から決定されて、適宜切り替えられる。
具体的には、制御対象決定部38は、所定のアルゴリズム(図6等を参照して後述する)に基づいて制御対象を決定する。
制御対象切替部34は、誤差(TLa−La1)を入力し、その出力先を、制御対象決定部38により決定された制御対象を制御する機能ブロック(後述する露出時間制御部35、LED光量制御部36、又はゲイン制御部37)に切り替える。
The error calculating unit 33 calculates an error (TLa−La1) of the current average luminance La1 as a feedback value with respect to the target luminance TLa.
In the present embodiment, any one of the exposure time Te, the gain G, and the LED light amount PI is changed so that the error (TLa−La1) is almost eliminated (for example, 3% or less). Control is executed. That is, in this embodiment, the control target is determined from the exposure time Te, the gain G, and the LED light amount PI, and is switched as appropriate.
Specifically, the control target determining unit 38 determines the control target based on a predetermined algorithm (described later with reference to FIG. 6 and the like).
The control target switching unit 34 receives an error (TLa-La1), and outputs a functional block that controls the control target determined by the control target determination unit 38 (exposure time control unit 35, LED light amount control described later). Switching to the unit 36 or the gain control unit 37).

露出時間制御部35は、誤差(TLa−La1)に基づいて、露出時間Teを変化させるように制御する。
LED光量制御部36は、誤差(TLa−La1)に基づいて、LED光量PIを変化させるように制御する。
ゲイン制御部37は、誤差(TLa−La1)に基づいて、ゲインGを変化させるように制御する。
The exposure time control unit 35 controls the exposure time Te to change based on the error (TLa−La1).
The LED light amount control unit 36 performs control so as to change the LED light amount PI based on the error (TLa−La1).
The gain control unit 37 performs control so as to change the gain G based on the error (TLa−La1).

以上、図3を参照して、図2の機能ブロックのうち、輝度一定制御処理を実行する場合に機能する画像輝度制御部25の詳細な機能的構成について説明した。なお、輝度一定制御処理の具体例については、図6を参照して後述する。   The detailed functional configuration of the image luminance control unit 25 that functions when executing the constant luminance control processing in the functional blocks of FIG. 2 has been described above with reference to FIG. A specific example of the luminance constant control process will be described later with reference to FIG.

次に、このような輝度一定制御処理により平均輝度が略一定にされた指静脈画像のテンプレートを用いて、指静脈認証/登録処理を実行する認証部22及び登録部23の詳細な機能的構成について説明する。
図4は、図2の機能ブロックのうち、指静脈認証/登録処理を実行する場合に機能する認証部22及び登録部23の詳細な機能ブロック図である。
Next, detailed functional configurations of the authentication unit 22 and the registration unit 23 that perform finger vein authentication / registration processing using a finger vein image template in which the average luminance is substantially constant by such luminance constant control processing. Will be described.
FIG. 4 is a detailed functional block diagram of the authentication unit 22 and the registration unit 23 that function when executing finger vein authentication / registration processing among the functional blocks of FIG.

指静脈認証/登録処理が実行される場合、CPU11の認証部22において、テンプレート生成部51と、スコア算出部52と、登録テンプレート選択部53とが機能する。   When the finger vein authentication / registration process is executed, the template generation unit 51, the score calculation unit 52, and the registration template selection unit 53 function in the authentication unit 22 of the CPU 11.

テンプレート生成部51は、画像取得部21により取得された指静脈画像の輝度データ(輝度一定制御処理により平均輝度が略一定にされている)に基づいて、テンプレートを生成する。
テンプレートの形態は、認証可能なものであれば特に限定されず、例えば2値化マップであってもよいが、本実施形態では4値化マップが採用されている。
The template generation unit 51 generates a template based on the luminance data of the finger vein image acquired by the image acquisition unit 21 (average luminance is made substantially constant by the luminance constant control process).
The form of the template is not particularly limited as long as it can be authenticated. For example, a binarized map may be used. However, in the present embodiment, a four-valued map is adopted.

即ち本実施形態では、指静脈画像の輝度データ(1フレーム)を構成する各画素値(輝度値)は、0乃至255の範囲内の値を取る。
そこで先ず、テンプレート生成部51は、指静脈画像の輝度データの8フレーム分について、各画素値(輝度値)を合計した画像データ(以下、「指静脈画像の合計輝度データ」と呼ぶ)を生成する。即ち、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値(8フレーム分の輝度値の合計値)は、0乃至2047の範囲内の値を取る。
テンプレート生成部51は、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値を、「0」,「1」,「2」,「3」の比率が所定の値となるように4値化することで、4値化マップたるテンプレートを生成する。
例えば、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値(8フレーム分の輝度値の合計値)のうち、処理の対象として注目すべき画素値(以下、「注目画素値」と呼ぶ)は、第1閾値未満であれば「0」、第1閾値以上第2閾値未満であれば「1」、第2閾値以上第3閾値未満であれば「2」、第3閾値以上であれば「3」に変換される。指静脈画像の合計輝度データについて、各画素が順次注目画素に設定されて、このような処理が繰り返されることで、4値化マップたるテンプレートが生成される。
ここで、第1閾値乃至第3閾値は、例えば、「0」の比率が80%、「1」の比率が5%、「2」の比率が5%となるように夫々設定される。
That is, in this embodiment, each pixel value (luminance value) constituting the luminance data (one frame) of the finger vein image takes a value within the range of 0 to 255.
First, the template generation unit 51 generates image data (hereinafter referred to as “total luminance data of finger vein images”) obtained by summing up pixel values (luminance values) for eight frames of luminance data of finger vein images. To do. That is, each pixel value (total value of luminance values for 8 frames) constituting the total luminance data of the finger vein image takes a value in the range of 0 to 2047.
The template generation unit 51 converts each pixel value constituting the total luminance data of the finger vein image into four values so that the ratio of “0”, “1”, “2”, “3” becomes a predetermined value. Thus, a template that is a quaternary map is generated.
For example, among pixel values (total values of luminance values for 8 frames) constituting total luminance data of a finger vein image, pixel values to be noted as processing targets (hereinafter referred to as “target pixel values”) are as follows: "0" if less than the first threshold, "1" if greater than the first threshold and less than the second threshold, "2" if greater than or equal to the second threshold and less than the third threshold, and "0" if greater than or equal to the third threshold. 3 ". With respect to the total luminance data of the finger vein image, each pixel is sequentially set as a pixel of interest, and the above process is repeated to generate a template that is a quaternary map.
Here, the first threshold value to the third threshold value are set so that, for example, the ratio of “0” is 80%, the ratio of “1” is 5%, and the ratio of “2” is 5%.

なお、テンプレートは、画像取得部21により取得された指静脈画像の輝度データそのものから生成された4値化マップを採用してもよいが、本実施形態では、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報に開示された手法で生成された4値化マップが採用されている。   The template may adopt a quaternary map generated from the luminance data of the finger vein image acquired by the image acquisition unit 21. In this embodiment, the patent of the present applicant's patent 4996394 is used. A quaternary map generated by the method disclosed in the publication is adopted.

即ち、テンプレート生成部51は、次のような一連の処理を実行することで、4値化マップたるテンプレートを生成する。なお、さらなる詳細については、上述の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。   That is, the template generation unit 51 generates a template that is a quaternary map by executing the following series of processes. For further details, reference may be made to the above-mentioned patent publication of Japanese Patent No. 4996394.

先ず、テンプレート生成部51は、カメラノイズの除去と、センタリングを行った上で、指静脈画像の合計輝度データを生成する。センタリングとは、各フレームの中心を一致させることを意味する。   First, the template generation unit 51 generates total luminance data of finger vein images after performing camera noise removal and centering. Centering means matching the centers of the frames.

次に、テンプレート生成部51は、指静脈画像の合計輝度データを、背景画像と静脈画像の各データに分離する。   Next, the template generation unit 51 separates the total luminance data of the finger vein image into each data of the background image and the vein image.

具体的には、テンプレート生成部51は、指静脈画像の合計輝度データに対してローパスフィルタを施すことで、背景画像のデータ(低周波輝度成分信号)を分離すると共に、指静脈画像の合計輝度データに対してバンドパスフィルタを施すことで静脈画像(中周波輝度成分信号)のデータを分離する。
本実施形態では、背景画像のデータ(低周波輝度成分信号)は、いわゆる移動平均法が適用されたローパスフィルタが用いられて、分離(生成)される。
また、静脈画像のデータ(中周波輝度成分信号)は、各画素の重み付けが中心から離れるに従って2/3等比級数で減少する行列を用いて低周波輝度成分を除去した後に移動平均法によって高域を除去する中域通過型フィルタ(バンドパスフィルタ)が用いられて、分離(生成)される。
Specifically, the template generation unit 51 performs low-pass filtering on the total luminance data of the finger vein image, thereby separating the background image data (low frequency luminance component signal) and the total luminance of the finger vein image. The data of the vein image (medium frequency luminance component signal) is separated by applying a band pass filter to the data.
In the present embodiment, the background image data (low-frequency luminance component signal) is separated (generated) using a low-pass filter to which a so-called moving average method is applied.
In addition, vein image data (medium frequency luminance component signal) is obtained by moving average method after removing low frequency luminance component using a matrix in which the weighting of each pixel decreases by 2/3 geometric series as it goes away from the center. A mid-pass filter (band-pass filter) that removes the band is used and separated (generated).

テンプレート生成部51は、静脈画像のデータ(中周波輝度成分信号)について、エッジ外領域の特定と除去を行い、背景画像のデータを用いた補正、具体的には静脈画像の各画素値を背景画像の各対応画素値で除算する補正を行う。   The template generation unit 51 identifies and removes the edge region of the vein image data (medium frequency luminance component signal) and performs correction using the background image data, specifically, each pixel value of the vein image as the background. Correction is performed by dividing by each corresponding pixel value of the image.

テンプレート生成部51は、補正後の静脈画像のデータについて、再現性の少ない分離静脈部分の特定と除去を行う。分離静脈部分とは、一本の連続した静脈として写らずに、細切れに分離して写っている静脈部分を意味する。分離静脈部分が除去されることによって、認識の再現性が向上する。   The template generation unit 51 identifies and removes a separated vein portion with low reproducibility for the corrected vein image data. The separated vein portion means a vein portion that is not shown as a single continuous vein but is shown as being separated into small pieces. The reproducibility of recognition is improved by removing the separated vein portion.

分離静脈の除去の手法は、特に限定されないが、例えば本実施形態では次の(1)乃至(5)による一連の処理を実行する手法が採用されている。
(1)テンプレート生成部51は、補正後の静脈画像のデータのうち、座標(x,y)の画素値f(x,y)が、4値化後の値「1」に該当する値(本実施形態では第1閾値以上の値であり、以下「輝度1」と呼ぶ)以上であれば線分長を「1」とする。
(2)さらに、テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在するか検索する。
(3)テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在する場合は、線分長に「1」を加算し、検索を続行する。
(4)テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在しない場合は、検索を終了する。
(5)テンプレート生成部51は、検索終了時点における線分長が「10」未満であれば分離静脈とみなして、線分の各画素値を全て「0」に置き換える。
このような(1)乃至(5)の処理によって、再現性の少ない分離静脈の除去が可能になる。
ここで「周囲」とは、設計者等が任意に設定可能な範囲であるが、本実施形態では、座標(x,y)に対して(x,y+1),(x,y−1),(x+1,y),(x+1,y+1),(x+1,y−1)の範囲が採用されている。
The method of removing the separation vein is not particularly limited. For example, in the present embodiment, a method of executing a series of processes according to the following (1) to (5) is employed.
(1) The template generation unit 51 sets the pixel value f (x, y) at the coordinates (x, y) in the corrected vein image data to a value corresponding to the value “1” after quaternarization ( In the present embodiment, the line segment length is set to “1” if the value is equal to or greater than the first threshold and hereinafter referred to as “luminance 1”.
(2) Furthermore, the template generation unit 51 searches for coordinates having “luminance 1” or more in the vicinity.
(3) The template generation unit 51 adds “1” to the line segment length and continues the search when coordinates of “luminance 1” or more exist in the vicinity.
(4) The template generation unit 51 ends the search when there are no coordinates of “luminance 1” or higher in the vicinity.
(5) If the line segment length at the end of the search is less than “10”, the template generation unit 51 regards it as a separated vein and replaces all pixel values of the line segment with “0”.
By such processes (1) to (5), it is possible to remove the separation vein with less reproducibility.
Here, “periphery” is a range that can be arbitrarily set by a designer or the like, but in this embodiment, (x, y + 1), (x, y−1) with respect to coordinates (x, y). ), (X + 1, y), (x + 1, y + 1), and (x + 1, y-1).

テンプレート生成部51は、このようにして分離静脈部分が除去された静脈画像のデータについて、ヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて、4値化マップたるテンプレートを生成する。
テンプレート生成部51により生成されたテンプレートは、評価対象テンプレートとしてスコア算出部52に供給される。
The template generation unit 51 creates a histogram for the vein image data from which the separated vein portion has been removed in this way, and generates a template that is a quaternary map based on the histogram.
The template generated by the template generation unit 51 is supplied to the score calculation unit 52 as an evaluation target template.

スコア算出部52は、評価対象テンプレートと、後述する登録テンプレート選択部53によって選択された登録テンプレートとの相関スコア(相関係数)を算出する。
なお、以下、相関スコアの算出時における評価対象テンプレートと登録テンプレートとの区別を明確にすべく、評価対象テンプレートは「TempR」を用いて、登録テンプレートは「Temp」を用いて、夫々表記されるものとする。
The score calculation unit 52 calculates a correlation score (correlation coefficient) between the evaluation target template and a registration template selected by a registration template selection unit 53 described later.
Hereinafter, in order to clarify the distinction between the evaluation target template and the registered template when calculating the correlation score, the evaluation target template is described using “TempR” and the registered template is described using “Temp”. Shall.

相関スコアの算出手法は、特に限定されないが、本実施形態では、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報に開示された手法が採用されている。
即ち、スコア算出部52は、次の式(1)を算出することで、相関スコアを算出する。

Figure 2015088041
ここで、式(1)における相関係数(F/G)が、相関スコアに該当する。また、評価画像が、評価対象テンプレートTempRに該当するため、評価画像の輝度Iとは、評価対象テンプレートTempRの各画素値(4値化後の値)に該当する。一方、登録画像が、登録テンプレートTempに該当するため、登録画像の輝度Tとは、登録テンプレートTempの各画素値(4値化後の値)に該当する。
なお、式(1)に従った相関スコア(相関係数)の算出手法のさらなる詳細については、上述の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。 The calculation method of the correlation score is not particularly limited, but in this embodiment, the method disclosed in the patent publication of Japanese Patent No. 4996394 of the present applicant is adopted.
That is, the score calculation unit 52 calculates the correlation score by calculating the following equation (1).
Figure 2015088041
Here, the correlation coefficient (F / G) in Equation (1) corresponds to the correlation score. Further, since the evaluation image corresponds to the evaluation target template TempR, the luminance I of the evaluation image corresponds to each pixel value (value after quaternarization) of the evaluation target template TempR. On the other hand, since the registered image corresponds to the registered template Temp, the luminance T of the registered image corresponds to each pixel value (value after quaternarization) of the registered template Temp.
For further details of the method of calculating the correlation score (correlation coefficient) according to the equation (1), it is preferable to refer to the above-mentioned patent publication of Japanese Patent No. 4996394.

登録テンプレート選択部53は、メモリ7に登録されている複数の登録テンプレートの中から、評価対象テンプレートTempRとマッチングする対象(相関スコアを求める対象)を選択し、選択したものを登録テンプレートTempとしてスコア算出部52に供給する。   The registered template selection unit 53 selects a target (target for obtaining a correlation score) that matches the evaluation target template TempR from among a plurality of registered templates registered in the memory 7, and scores the selected template as a registered template Temp. It supplies to the calculation part 52.

登録テンプレート選択部53には、グループ代表選択部61と、グループ内選択部62とが設けられている。   The registered template selection unit 53 includes a group representative selection unit 61 and an in-group selection unit 62.

本実施形態では、N個(Nは、1以上の整数値)の登録テンプレートの夫々は、M個(Mは、N以下の整数値)のグループに分類されてメモリ7に登録されている。
所定のグループに属する1以上の登録テンプレート(以下、グループ内の登録テンプレートを「TMPG」を用いて表記する)のうち、当該所定のグループの特徴をよく表していると判断できる登録テンプレートは、当該所定のグループを代表するテンプレート(以下、「代表テンプレート」と呼び、「TMP」を用いて表記する)としてメモリ7に登録されている。
なお、1つの登録テンプレートは、複数のグループに所属することは可能であるが、複数の代表テンプレートTMPとなることはない。
In the present embodiment, each of N (N is an integer value of 1 or more) registered templates is classified into M (M is an integer value of N or less) groups and registered in the memory 7.
Among one or more registration templates belonging to a predetermined group (hereinafter, the registration templates in the group are described using “TMPG”), a registration template that can be determined to well represent the characteristics of the predetermined group is It is registered in the memory 7 as a template representing a predetermined group (hereinafter referred to as “representative template” and expressed using “TMP”).
One registered template can belong to a plurality of groups, but does not become a plurality of representative templates TMP.

先ず本実施形態の認証時には、評価対象テンプレートTempRに対して、M個の代表テンプレートTMPの各々との相関スコアが求められ、各々の相関スコアに基づいて、評価対象テンプレートTempRとマッチする(類似度が高い)代表テンプレートTMPが選抜される。いわば一次選抜が行われる。
つまり、一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループ内に、評価対象テンプレートTempRとマッチする登録テンプレートTMPGが所属していると予測される。従って、この一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループのみが、次の二次選抜の評価対象となる。そこで、以下、一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループを、「評価対象グループ」と呼ぶ。
この評価対象グループが選抜される際(一次選抜が行われる際)に、登録テンプレート選択部53においてグループ代表選択部61が機能する。即ち、グループ代表選択部61は、評価対象テンプレートTempRとのマッチング対象となる代表テンプレートTMPを選択して、スコア算出部52に供給する。
なお、代表テンプレートTMPの選択手法については、最終的にM個の代表テンプレートTMPが選択される手法であれば足り、代表テンプレートTMPの選択順番等は特に限定されない。本実施形態で採用されている選択手法については、図7を参照して後述する。
First, at the time of authentication in the present embodiment, a correlation score with each of the M representative templates TMP is obtained for the evaluation target template TempR, and matches with the evaluation target template TempR based on each correlation score (similarity degree). The representative template TMP is selected. In other words, the primary selection is performed.
That is, it is predicted that the registered template TMPG that matches the evaluation target template TempR belongs to the group to which the representative template TMP selected primarily belongs. Therefore, only the group to which the primary selected representative template TMP belongs becomes an evaluation target for the next secondary selection. Therefore, hereinafter, the group to which the representative template TMP selected primarily is referred to as an “evaluation target group”.
When this evaluation target group is selected (when primary selection is performed), the group representative selection unit 61 functions in the registered template selection unit 53. That is, the group representative selection unit 61 selects a representative template TMP that is a matching target with the evaluation target template TempR, and supplies it to the score calculation unit 52.
It should be noted that the method for selecting the representative template TMP is sufficient as long as M representative templates TMP are finally selected, and the selection order of the representative templates TMP is not particularly limited. The selection method employed in this embodiment will be described later with reference to FIG.

次に本実施形態の認証時には、評価対象テンプレートTempRに対して、評価対象グループに属するP個(Pは、N以下の整数値)の登録テンプレートTMPGの各々との相関スコアが求められる。そして、各々の相関スコアに基づいて、評価対象テンプレートTempRとマッチする(類似度が高い)登録テンプレート(以下、「マッチ登録テンプレート」と呼ぶ)が選抜される。いわば二次選抜が行われる。
このマッチ登録テンプレートが選抜される際(二次選抜が行われる際)に、登録テンプレート選択部53においてグループ内選択部62が機能する。即ち、グループ内選択部62は、評価対象テンプレートとのマッチング対象となる登録テンプレートTMPGを評価対象グループの中から選択して、スコア算出部52に供給する。
なお、登録テンプレートTMPGの選択手法については、最終的に評価対象グループに属するP個の登録テンプレートTMPGが選択される手法であれば足り、登録テンプレートTMPGの選択順番等は特に限定されない。本実施形態で採用されている選択手法については、図7を参照して後述する。
Next, at the time of authentication according to the present embodiment, a correlation score with each of P registered templates TMPG (P is an integer value equal to or less than N) belonging to the evaluation target group is obtained for the evaluation target template TempR. Based on each correlation score, a registration template (hereinafter referred to as “match registration template”) that matches the evaluation target template TempR (highly similar) is selected. In other words, a secondary selection is performed.
When this match registration template is selected (secondary selection is performed), the in-group selection unit 62 functions in the registration template selection unit 53. That is, the intra-group selection unit 62 selects a registered template TMPG that is a matching target with the evaluation target template from the evaluation target group and supplies the selected template TMPG to the score calculation unit 52.
Note that the registration template TMPG selection method is not particularly limited as long as P registration templates TMPG that finally belong to the evaluation target group are selected. The selection method employed in this embodiment will be described later with reference to FIG.

このように、本実施形態の認証ではマッチテンプレートが選抜されるまでに二段階選抜が行われているので、従来と比較して、全体の認証時間を短縮することが可能になる。
具体的には、従来においては、1の評価対象テンプレートTempRに対して、N個の全ての登録テンプレートとの相関スコアが算出されていた。即ち、マッチテンプレートを選抜するために必要な従来の相関スコアの算出回数は、登録数Nと同一のN回分必要であった。従って、登録数Nの増加数に比例して、全体の認証時間は長期化してしまうことになる。
これに対して、本実施形態では、1の評価対象テンプレートTempRに対して、一次選抜ではM個の代表テンプレートTMPとの相関スコアが算出される。そして、その結果1つの評価対象グループに絞られた場合には、二次選抜では、1の評価対象テンプレートTempRに対して、当該評価対象グループ内のP個の登録テンプレートTMPGとの相関スコアが算出される。即ち、この場合のマッチテンプレートを選抜するまでの相関スコアの算出回数は、(M+P)回であり、登録数N回よりも少ない回数になる。その結果、従来と比較して、全体の認証時間を短縮することが可能になる。この全体の認証時間の短縮効果は、登録数Nが増加するほどより顕著なものとなる。換言すると、登録数Nが増加しても、全体の認証時間の長期化は従来と比較して圧倒的に抑制される。
As described above, in the authentication according to the present embodiment, since the two-step selection is performed before the match template is selected, it is possible to shorten the entire authentication time as compared with the conventional case.
Specifically, conventionally, correlation scores with all N registered templates are calculated for one evaluation target template TempR. That is, the number of calculation of the conventional correlation score necessary for selecting the match template is N times the same as the registration number N. Therefore, the total authentication time is prolonged in proportion to the increase in the registration number N.
On the other hand, in the present embodiment, for one evaluation target template TempR, correlation scores with M representative templates TMP are calculated in the primary selection. As a result, when the evaluation target group is narrowed down to one evaluation target group, in the secondary selection, correlation scores with P registered templates TMPG in the evaluation target group are calculated for one evaluation target template TempR. Is done. In other words, the correlation score is calculated (M + P) times until a match template is selected in this case, which is smaller than the registered number N times. As a result, the entire authentication time can be shortened compared to the conventional case. The effect of shortening the overall authentication time becomes more remarkable as the number of registrations N increases. In other words, even if the number of registrations N increases, the overall authentication time can be overwhelmingly suppressed compared to the conventional case.

以上のような認証部22の認証結果は、上述したように、認証時においては認証結果出力制御部24(図2)に供給される一方、登録時においては登録部23に供給される。   As described above, the authentication result of the authentication unit 22 as described above is supplied to the authentication result output control unit 24 (FIG. 2) at the time of authentication, and is supplied to the registration unit 23 at the time of registration.

登録時における指静脈認証/登録処理が実行される場合、CPU11の登録部23において、スコア比較部71と、グループ分類部72と、グループ代表決定部73とが機能する。   When the finger vein authentication / registration process at the time of registration is executed, the score comparison unit 71, the group classification unit 72, and the group representative determination unit 73 function in the registration unit 23 of the CPU 11.

スコア比較部71は、比較元スコアと比較相手スコアとを比較し、その比較結果をグループ分類部72やグループ代表決定部73に供給する。
比較元スコアとしては、スコア算出部52により算出された評価対象テンプレートTempRについての相関スコアのうち、二次選抜まで行われた相関スコアが採用される。なお、登録時には、評価対象テンプレートTempRが新たな登録テンプレートの候補となるので、以下、比較元スコアを、「登録対象スコア」と呼ぶ。具体的には後述する図7のステップS51の処理で認証結果として保存されるスコアSCR[k]が、登録対象スコアとなる。
比較相手スコアの1種としては、本実施形態では「一致スコア」が採用されている。「一致スコア」とは、評価対象テンプレートTempRが、既存の登録テンプレートTempと一致すると判定するための相関スコアの閾値をいう。
比較相手スコアの1種としては、本実施形態では「グループ所属スコア」が採用されている。「グループ所属スコア」とは、グループに所属するため(分類されるため)に必要な相関スコアの閾値をいう。
The score comparison unit 71 compares the comparison source score with the comparison partner score, and supplies the comparison result to the group classification unit 72 and the group representative determination unit 73.
As the comparison source score, among the correlation scores for the evaluation target template TempR calculated by the score calculation unit 52, the correlation score performed until the secondary selection is adopted. At the time of registration, the evaluation target template TempR becomes a candidate for a new registration template, and therefore, the comparison source score is hereinafter referred to as a “registration target score”. Specifically, the score SCR [k] stored as the authentication result in the process of step S51 in FIG.
As one type of comparison partner score, a “match score” is employed in the present embodiment. The “match score” refers to a correlation score threshold for determining that the evaluation target template TempR matches the existing registered template Temp.
As one type of comparison partner score, a “group affiliation score” is employed in the present embodiment. The “group affiliation score” refers to a correlation score threshold necessary for belonging to a group (being classified).

グループ分類部72は、スコア比較部71による比較結果に基づいて評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)のグループ分類を行い、分類されたグループに属する登録テンプレートTMPGとしてメモリ7に記録(登録)する。   The group classification unit 72 performs group classification of the evaluation target template TempR (registration template candidate) based on the comparison result by the score comparison unit 71, and records (registers) it in the memory 7 as the registration template TMPG belonging to the classified group. .

具体的には例えば、登録対象スコアの最大値が一致スコア以上である場合、評価対象テンプレートTempRと一致する登録テンプレートTMPGがメモリ7に既に登録されていることを意味する。そこで、この場合、グループ分類部72は、多重登録であることを示すための所定のエラー処理(以下、「多重登録エラー処理」と呼ぶ)を実行する。   Specifically, for example, when the maximum value of the registration target score is equal to or greater than the matching score, it means that the registration template TMPG that matches the evaluation target template TempR is already registered in the memory 7. Therefore, in this case, the group classification unit 72 executes a predetermined error process (hereinafter referred to as “multiple registration error process”) for indicating multiple registration.

また例えば、登録対象スコアの最大値が一致スコア未満であって、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが存在する場合、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが算出された登録テンプレートTMPGと同一のグループに分類する。
ここで、登録テンプレートは複数のグループに所属することが許されている。そこで、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが複数存在し、それらが複数の異なるグループから算出された場合、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、当該複数のグループの夫々に分類する。
Further, for example, when there is a registration target score that has a maximum registration target score less than the matching score and is equal to or higher than the group affiliation score, the group classification unit 72 selects the evaluation target template TempR (registration template candidate) as a group. The registration target score that is equal to or higher than the affiliation score is classified into the same group as the registered template TMPG.
Here, the registration template is allowed to belong to a plurality of groups. Therefore, when there are a plurality of registration target scores that are equal to or higher than the group affiliation score and they are calculated from a plurality of different groups, the group classification unit 72 selects the evaluation target template TempR (registration template candidate) as the plurality of groups. It classifies each.

さらに、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)は、所定のグループに分類された場合、当該所定のグループの代表テンプレートTMPになる可能性もある。
そこで、このような場合、スコア比較部71は、登録対象スコアと、当該所定のグループ内の最高スコアとを比較する。
「最高スコア」とは、比較相手スコアの1種であって、次のような相関スコアをいう。即ち、本実施形態では、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)が所定のグループに登録される際、登録対象スコアも対応付けられて登録されるものとする。つまり、当該所定のグループに属するP個の登録テンプレートTMPGの各々には、登録時に用いられた登録対象スコアが対応付けられている。これらP個の登録対象スコアの最高値(一般的には代表テンプレートTMPに対応付けられた登録対象スコア)が、最高スコアである。
Furthermore, when the evaluation target template TempR (registered template candidate) is classified into a predetermined group, there is a possibility that it becomes the representative template TMP of the predetermined group.
Therefore, in such a case, the score comparison unit 71 compares the registration target score with the highest score in the predetermined group.
“Highest score” is one of the comparison partner scores, and refers to the following correlation score. That is, in this embodiment, when the evaluation target template TempR (registration template candidate) is registered in a predetermined group, the registration target score is also registered in association with it. That is, each of the P registration templates TMPG belonging to the predetermined group is associated with the registration target score used at the time of registration. The highest value of these P registration target scores (generally, the registration target score associated with the representative template TMP) is the highest score.

グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)の登録対象スコアが、当該所定のグループ内の最高スコアを超えた場合、当該評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を代表テンプレートTMPとしてメモリ7に記録(登録)する。   When the registration target score of the evaluation target template TempR (registered template candidate) exceeds the highest score in the predetermined group, the group representative determining unit 73 selects the evaluation target template TempR (registered template candidate) as the representative template. Record (register) in the memory 7 as TMP.

なお、評価対象テンプレート(登録テンプレートの候補)の登録対象スコアが、グループ所属スコア未満である場合、グループ分類部72は、新規グループを生成し、評価対象テンプレート(登録テンプレートの候補)を当該新規グループに分類するものとする。   When the registration target score of the evaluation target template (registration template candidate) is less than the group affiliation score, the group classification unit 72 generates a new group and sets the evaluation target template (registration template candidate) as the new group. Shall be classified as

次に、図5以降の図面を参照して、このような図2乃至図4の機能的構成の指静脈認証装置が実行する指静脈認証/登録処理について説明する。
図5は、図2乃至図4の機能的構成を有する指静脈認証装置が実行する指静脈認証/登録処理の流れを説明するフローチャートである。
Next, a finger vein authentication / registration process executed by the finger vein authentication apparatus having the functional configuration shown in FIGS. 2 to 4 will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the flow of finger vein authentication / registration processing executed by the finger vein authentication apparatus having the functional configuration of FIGS.

ステップS1において、タッチセンサ4(図1)は、指が検知されたか否かを判定する。
タッチセンサ4により指が検知されていない場合、ステップS1においてNOであると判定されて処理はステップS1に戻される。即ち、タッチセンサ4により指が検知されるまでの間、ステップS1の判定処理が繰り返されて、指静脈認証/登録処理が待機状態となる。
タッチセンサ4により指が検知されると、ステップS1においてYESであると判定されて処理はステップS2に進む。
In step S1, the touch sensor 4 (FIG. 1) determines whether or not a finger has been detected.
When the finger is not detected by the touch sensor 4, it is determined as NO in Step S1, and the process returns to Step S1. That is, until the finger is detected by the touch sensor 4, the determination process in step S1 is repeated, and the finger vein authentication / registration process is in a standby state.
When the finger is detected by the touch sensor 4, it is determined as YES in Step S1, and the process proceeds to Step S2.

ステップS2において、CPU11の画像輝度制御部25等(図2)は、タッチセンサ4により検知された指についての指静脈画像の輝度が一定となるように、輝度一定制御処理を実行する。
輝度一定制御処理の詳細については、図6を参照して後述する。
In step S <b> 2, the image luminance control unit 25 and the like (FIG. 2) of the CPU 11 executes a constant luminance control process so that the luminance of the finger vein image for the finger detected by the touch sensor 4 is constant.
Details of the constant brightness control processing will be described later with reference to FIG.

ステップS3において、認証部22等(図2)は、タッチセンサ4により検知された指についての指静脈画像のテンプレートを、評価対象テンプレートとして生成する。認証部22等は、当該評価対象テンプレートと、代表テンプレートとの間で相関スコアを演算することで、評価対象グループを抽出する(一次選抜する)。そして、認証部22等は、当該評価対象テンプレートと、評価対象グループに属する登録テンプレートとの間で相関スコアを演算する(二次選抜する)。
なお、以下、このような認証部22等により実行されるステップS3の処理を、「指静脈認証処理」と呼ぶ。指静脈認証処理の詳細については、図7を参照して後述する。
In step S3, the authentication unit 22 or the like (FIG. 2) generates a finger vein image template for the finger detected by the touch sensor 4 as an evaluation target template. The authentication unit 22 or the like extracts an evaluation target group (primary selection) by calculating a correlation score between the evaluation target template and the representative template. And authentication part 22 grade | etc., Calculates a correlation score between the said evaluation object template and the registration template which belongs to an evaluation object group (secondary selection).
Hereinafter, the process of step S3 executed by the authentication unit 22 or the like is referred to as “finger vein authentication process”. Details of the finger vein authentication process will be described later with reference to FIG.

ステップS4において、認証部22等は、登録か認証かを判定する。   In step S4, the authentication unit 22 or the like determines whether it is registration or authentication.

認証の場合、ステップS4においてNOであると判定されて、ステップS3の指状膜認証処理の結果が認証部22から認証結果出力制御部24(図2)に供給されて、処理はステップS5に進む。
ステップS5において、認証結果出力制御部24は、認証結果を、10キー・LCD2やLED・ブザー3から出力させる。
これにより、指静脈認証/登録処理は終了となる。
In the case of authentication, it is determined as NO in step S4, the result of the finger film authentication process in step S3 is supplied from the authentication unit 22 to the authentication result output control unit 24 (FIG. 2), and the process proceeds to step S5. move on.
In step S <b> 5, the authentication result output control unit 24 causes the authentication result to be output from the 10-key LCD 2 or the LED buzzer 3.
As a result, the finger vein authentication / registration process ends.

これに対して、登録の場合、ステップS4においてYESであると判定されて、ステップS3の指状膜認証処理の結果が認証部22から登録部23(図2)に供給されて、処理はステップS6に進む。
ステップS6において、登録部23は、タッチセンサ4により検知された指についての指静脈画像のテンプレート、即ちステップS3の処理で評価対象テンプレートとして取り扱われたものを、グループ分類した上でメモリ7に登録する処理を実行する。
なお、以下、このような登録部23により実行されるステップS6の処理を、「登録処理」と呼ぶ。登録処理の詳細については、図8を参照して後述する。
On the other hand, in the case of registration, it is determined as YES in step S4, and the result of the finger film authentication process in step S3 is supplied from the authentication unit 22 to the registration unit 23 (FIG. 2). Proceed to S6.
In step S <b> 6, the registration unit 23 classifies the finger vein image template for the finger detected by the touch sensor 4, that is, the template treated as the evaluation target template in step S <b> 3, and registers it in the memory 7. Execute the process.
Hereinafter, the process of step S6 executed by the registration unit 23 is referred to as “registration process”. Details of the registration process will be described later with reference to FIG.

さらに以下、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS2の輝度一定制御処理、ステップS3の指静脈認証処理、及びステップS6の登録処理の夫々の詳細について、その順番に個別に説明する。   Further, in the finger vein authentication / registration process of FIG. 5, the details of the constant brightness control process in step S2, the finger vein authentication process in step S3, and the registration process in step S6 will be described individually in that order. .

先ず、輝度一定制御処理について、その前提事項等について説明する。   First, the prerequisites and the like for the constant luminance control process will be described.

輝度一定制御処理の実行目的は、上述したように、指静脈画像の平均輝度を揃えることによって、カメラ8のダイナミックレンジを十分に利用したノイズの少ないテンプレートでステップS3の認証処理等の実行を可能にし、その結果として、認証率の向上を図ることである。
さらに、赤外LED1等の光源がない外光だけの状態でも、認証可能な指静脈画像を取得することも、輝度一定制御処理の実行目的の1つである。
As described above, the purpose of executing the constant brightness control process is to perform the authentication process in step S3 and the like with a low noise template using the dynamic range of the camera 8 by aligning the average brightness of the finger vein images. As a result, the authentication rate is improved.
Furthermore, acquiring a finger vein image that can be authenticated even in a state of only external light without a light source such as the infrared LED 1 is one of the purposes of executing the constant luminance control processing.

目標輝度TLaは、上述したように目標輝度設定部32により128が設定されているが、白とびや黒つぶれがない指静脈画像を取得可能な範囲内で任意の値を設定することが可能である。   As described above, the target luminance TLa is set to 128 by the target luminance setting unit 32, but any value can be set within a range in which a finger vein image without overexposure or underexposure can be acquired. is there.

カメラ8のゲインGは、以下に説明する図6の輝度一定制御処理においては説明の便宜上、予め用意された設定値(後述の図6のステップS11におけるカメラ8の初期設定値)で一定となるようにゲイン制御部37により制御されるものとする。設定値は、特に限定されないが、ゲインGを上げると指静脈画像におけるノイズが増加するために、低い値が採用されると好適である。なお、後述するように、カメラ8のゲインGの可変制御も容易に実現できることはいうまでもない。   The gain G of the camera 8 is constant at a set value (initial setting value of the camera 8 in step S11 in FIG. 6 described later) prepared in advance in the brightness constant control process of FIG. 6 described below for convenience of explanation. It is assumed that the gain control unit 37 controls the above. The set value is not particularly limited, but if the gain G is increased, noise in the finger vein image increases, so it is preferable to use a low value. As will be described later, it goes without saying that variable control of the gain G of the camera 8 can be easily realized.

ここでカメラ8のゲインGが一定である場合には、指静脈画像の平均輝度Laは、次の式(2)で近似できる。
La = Ke×Vs×(Pe+PI)×Te×Kg ・・・(2)
式(2)において、Keは、露出時間Teと平均輝度Laの係数を示している。Vsは、指の近赤外光平均透過率を示している。Peは、外光の近赤外光量を示している。Kgは、カメラ8のゲインGと平均輝度Laの係数を示している。
以下に説明する図6の輝度一定制御処理においては、式(2)のうち、露出時間TeとLED光量PIを可変パラメータ(制御対象)として、平均輝度Laが一定となるように制御される。具体的には、上述したように、目標輝度TLaに対する、フィードバック値たる平均輝度La1の誤差(TLa−La1)がほぼ無くなるように(例えば3%以下になるように)、図6の輝度一定制御処理が実行される。
なお、露出時間Teが取り得る範囲としては、最小露出時間(Min_Te)以上最大露出時間(Max_Te)以下とされている。具体的には以下の例では、最小露出時間(Min_Te)としては、2/(60×510)[s]が採用されており、最大露出時間(Max_Te)としては、(1/フレームレート)[s]が採用されている。
Here, when the gain G of the camera 8 is constant, the average luminance La of the finger vein image can be approximated by the following equation (2).
La = Ke × Vs × (Pe + PI) × Te × Kg (2)
In Equation (2), Ke indicates a coefficient of the exposure time Te and the average luminance La. Vs indicates the near infrared light average transmittance of the finger. Pe indicates the near-infrared light amount of external light. Kg represents a coefficient of the gain G and the average luminance La of the camera 8.
In the luminance constant control process of FIG. 6 described below, the average luminance La is controlled to be constant using the exposure time Te and the LED light amount PI as variable parameters (control target) in Expression (2). Specifically, as described above, the luminance constant control in FIG. 6 is performed so that the error (TLa−La1) of the average luminance La1 as a feedback value with respect to the target luminance TLa is almost eliminated (for example, 3% or less). Processing is executed.
The range that the exposure time Te can take is set to be not less than the minimum exposure time (Min_Te) and not more than the maximum exposure time (Max_Te). Specifically, in the following example, 2 / (60 × 510) [s] is adopted as the minimum exposure time (Min_Te), and (1 / frame rate) [ s] is employed.

図6は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS2の輝度一定制御処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart for explaining the detailed flow of the constant luminance control process of step S2 in the finger vein authentication / registration process of FIG.

ステップS11において、図3のCPU6の画像輝度制御部25は、カメラ8の初期設定をする。
初期設定としては、例えば、カメラ8のゲインGとして1倍が設定され、フレームレートとして60[Hz]が設定され、露出時間として(1/60)[s]が設定される。
In step S11, the image brightness control unit 25 of the CPU 6 in FIG.
As the initial setting, for example, 1 is set as the gain G of the camera 8, 60 [Hz] is set as the frame rate, and (1/60) [s] is set as the exposure time.

ステップS12において、LED光量制御部36は、LED光量PIの設定(以下、「IR−LED設定」と呼ぶ)として、0を設定する(PI=0)。
つまり、輝度一定制御処理では、最初は、赤外LED4の光源がない外光だけの状態でも、指静脈画像の平均輝度を一定とすることを目標として、制御が実行される。
In step S <b> 12, the LED light amount control unit 36 sets 0 (PI = 0) as the LED light amount PI setting (hereinafter referred to as “IR-LED setting”).
That is, in the brightness constant control process, control is initially executed with the goal of keeping the average brightness of the finger vein image constant even in the case of only the external light without the light source of the infrared LED 4.

ステップS13において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
ここで、指静脈画像の周辺部分は外光のもれこみの影響を受けやすいため、平均輝度算出部31は、当該指静脈画像の中央部分の各画素に基づいて、平均輝度La1を算出する。
具体的には例えば、VGA(Video Graphics Array)規格に準拠した指静脈画像の画角のうち、指の画角が(x1,y1)=(0,140)乃至(x2,y2)=(640,340)の範囲であるものとする。この場合、平均輝度算出部31は、(x1,y1)=(80,160)乃至(x2,y2)=(560,300)の範囲に含まれる各画素の平均輝度を、平均輝度La1として算出する。
In step S13, the image acquisition unit 21 acquires luminance data of the finger vein image, and the average luminance calculation unit 31 calculates average luminance La1 (feedback value) from the luminance data.
Here, since the peripheral portion of the finger vein image is easily affected by leakage of external light, the average luminance calculation unit 31 calculates the average luminance La1 based on each pixel in the central portion of the finger vein image. .
Specifically, for example, among the angle of view of the finger vein image conforming to the VGA (Video Graphics Array) standard, the angle of view of the finger is (x1, y1) = (0, 140) to (x2, y2) = (640 , 340). In this case, the average luminance calculation unit 31 calculates the average luminance of each pixel included in the range of (x1, y1) = (80, 160) to (x2, y2) = (560, 300) as the average luminance La1. To do.

ここで、ステップS13の処理終了時点では、露出時間Teが制御対象であると制御対象決定部38により決定されており、制御対象切替部34の出力先は露出時間制御部35側に切り替えられている。
このため、ステップS13の処理で取得された平均輝度La1を用いて、誤差算出部33により誤差(TLa−La1)が算出され、当該誤差(TLa−La1)が制御対象切替部34を介して露出時間制御部35に供給されると、処理はステップS14に進む。
Here, at the end of the processing in step S13, the control target determining unit 38 determines that the exposure time Te is a control target, and the output destination of the control target switching unit 34 is switched to the exposure time control unit 35 side. Yes.
For this reason, the error (TLa−La1) is calculated by the error calculation unit 33 using the average luminance La1 acquired in the process of step S13, and the error (TLa−La1) is exposed via the control target switching unit 34. When supplied to the time control unit 35, the process proceeds to step S14.

ステップS14において、露出時間制御部35は、次の式(3)に従って露出時間Teを算出する。
Te = Te + (TLa−La1)/Ke ・・・(3)
式(3)によれば、目標輝度TLaより平均輝度La1が低い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が正値の場合、露出時間制御部35は、露出時間Teを長くするように制御する。ここで、露出時間Teは、フレームレートを超えることができない。そこで、露出時間Teに合わせたフレームレートの調整も適宜行われる。
これに対して、目標輝度TLaより平均輝度La1が高い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が負値の場合、露出時間制御部35は、露出時間Teを短くするように制御する。
In step S14, the exposure time control unit 35 calculates the exposure time Te according to the following equation (3).
Te = Te + (TLa-La1) / Ke (3)
According to Expression (3), when the average luminance La1 is lower than the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) is a positive value, the exposure time control unit 35 performs control so as to increase the exposure time Te. . Here, the exposure time Te cannot exceed the frame rate. Therefore, the frame rate is adjusted as appropriate according to the exposure time Te.
On the other hand, when the average luminance La1 is higher than the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) is a negative value, the exposure time control unit 35 performs control so as to shorten the exposure time Te.

ステップS15において、露出時間制御部35は、ステップS14の処理で算出した露出時間Teが最小露出時間(Min_Te)以上であるか(Te≧Min_Te)否かを判定する。
ステップS14の処理で算出された露出時間Teが最小露出時間(Min_Te)以上である場合、ステップS15においてYESであると判定されて、処理はステップS16に進む。
ステップS16において、露出時間制御部35は、ステップS14の処理で算出した露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)以下であるか(Te≦Max_Te)否かを判定する。
ステップS14の処理で算出された露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)以下である場合、ステップS16においてYESであると判定されて、処理はステップS17に進む。
In step S15, the exposure time control unit 35 determines whether or not the exposure time Te calculated in the process of step S14 is equal to or greater than the minimum exposure time (Min_Te) (Te ≧ Min_Te).
If the exposure time Te calculated in step S14 is equal to or longer than the minimum exposure time (Min_Te), it is determined as YES in step S15, and the process proceeds to step S16.
In step S16, the exposure time control unit 35 determines whether or not the exposure time Te calculated in step S14 is equal to or less than the maximum exposure time (Max_Te) (Te ≦ Max_Te).
If the exposure time Te calculated in the process of step S14 is less than or equal to the maximum exposure time (Max_Te), it is determined as YES in step S16, and the process proceeds to step S17.

ステップS17において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
つまり、ステップS17の処理では、ステップS14の処理で算出された露出時間Te、即ち制御後の露出時間Teに対するフィードバック値たる平均輝度La1が算出される。
In step S17, the image acquisition unit 21 acquires luminance data of the finger vein image, and the average luminance calculation unit 31 calculates average luminance La1 (feedback value) from the luminance data.
That is, in the process of step S17, the average luminance La1 that is a feedback value for the exposure time Te calculated in the process of step S14, that is, the exposure time Te after control is calculated.

ステップS18において、露出時間制御部35は、ステップS17の処理で算出された平均輝度La1、即ち露出時間Teの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaとほぼ一致しているか(La1≒TLa)否かを判定する。   In step S18, the exposure time control unit 35 determines whether the average brightness La1 calculated in the process of step S17, that is, the average brightness La1 after the control of the exposure time Te substantially matches the target brightness TLa (La1≈TLa). Determine whether or not.

例えば本実施形態では、露出時間Teの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%以内の場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%以内の場合、ステップS18においてYESであると判定され、輝度一定制御処理は終了となる。即ち、直前のステップS14の処理で算出された露出時間Teが用いられて、以後のステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行される。これにより、平均輝度が略一定のテンプレートが用いられて、ステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行されることになるので、認証精度が従来と比較して向上することになる。   For example, in this embodiment, when the average luminance La1 after the control of the exposure time Te is within ± 3% relative to the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) is within 3%, YES in step S18. It is determined that there is, and the luminance constant control process ends. That is, the finger vein authentication process (FIG. 5 etc.) of the subsequent step S3 is executed using the exposure time Te calculated in the process of the previous step S14. As a result, a template having a substantially constant average luminance is used and the finger vein authentication process (FIG. 5 and the like) in step S3 is executed, so that the authentication accuracy is improved as compared with the conventional case.

これに対して、露出時間Teの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%を超えている場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%を超えている場合、さらに露出時間Teを変更する制御を実行して誤差(TLa−La1)を3%以内に抑える必要がある。従って、このような場合、ステップS18においてNOであると判定され、処理はステップS14に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、誤差(TLa−La1)を3%以内に抑えられるまでの間、ステップS14乃至S18のループ処理が繰り返し実行されて、各ループ処理のステップS14において露出時間Teが逐次変更される制御が実行される。
On the other hand, when the average luminance La1 after the control of the exposure time Te exceeds ± 3% with respect to the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) exceeds 3%, further exposure is performed. It is necessary to execute control for changing the time Te to suppress the error (TLa−La1) within 3%. Therefore, in such a case, it is determined as NO in Step S18, the process returns to Step S14, and the subsequent processes are repeated.
That is, until the error (TLa−La1) is suppressed to within 3%, the loop processing of steps S14 to S18 is repeatedly executed, and the control is performed in which the exposure time Te is sequentially changed in step S14 of each loop processing. Is done.

ただし、上述したように、露出時間Teが取り得る範囲としては、最小露出時間(Min_Te)以上最大露出時間(Max_Te)以下とされており、ステップS14乃至S18のループ処理は、この範囲内に露出時間Teがあることを条件に繰り返される。
即ち、ステップS14乃至S18のループ処理中に露出時間Teがこの範囲外になった場合、当該ループ処理は終了となり、次のような一連の処理が実行される。
However, as described above, the range that the exposure time Te can take is set to the minimum exposure time (Min_Te) or more and the maximum exposure time (Max_Te) or less, and the loop processing of steps S14 to S18 is within this range. Repeated on condition that there is time Te.
That is, when the exposure time Te is out of this range during the loop processing of steps S14 to S18, the loop processing ends and the following series of processing is executed.

即ち、例えば露出時間Teが最小露出時間(Min_Te)未満となった場合、ステップS15においてNOであると判定されて、処理はステップS26に進む。
ステップS26において、画像輝度制御部25は、所定のエラー処理を実行する。これにより、輝度一定制御処理は終了となる。
That is, for example, when the exposure time Te becomes less than the minimum exposure time (Min_Te), it is determined as NO in Step S15, and the process proceeds to Step S26.
In step S26, the image luminance control unit 25 executes predetermined error processing. As a result, the luminance constant control process ends.

また例えば露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)を超えた場合、平均輝度La1を一定にする(目標輝度TLaと略一致させる)ためには外光だけでは足りず赤外LED4の光源も必要になることから、即ちLED光量PIの制御も必要になる。そこで、このような場合、ステップS16においてNOであると判定されて、処理はステップS19に進み、次のような一連の処理が実行される。   For example, when the exposure time Te exceeds the maximum exposure time (Max_Te), in order to keep the average luminance La1 constant (substantially coincide with the target luminance TLa), only the light from the infrared LED 4 is necessary in order to make the average luminance La1 constant. Therefore, it is necessary to control the LED light amount PI. Therefore, in such a case, it is determined as NO in Step S16, the process proceeds to Step S19, and the following series of processes is executed.

ステップS19において、画像輝度制御部25は、カメラ8の初期設定をする。
ステップS20において、LED光量制御部36は、IR−LED設定として、LED光量PI=50に設定する。
ステップS21において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
In step S <b> 19, the image luminance control unit 25 performs initial setting of the camera 8.
In step S20, the LED light amount control unit 36 sets the LED light amount PI = 50 as the IR-LED setting.
In step S21, the image acquisition unit 21 acquires luminance data of the finger vein image, and the average luminance calculation unit 31 calculates average luminance La1 (feedback value) from the luminance data.

ここで、ステップS21の処理終了時点では、LED光量PIが制御対象であると制御対象決定部38により決定されており、制御対象切替部34の出力先はLED光量制御部36側に切り替えられている。
このため、ステップS21の処理で取得された平均輝度La1を用いて、誤差算出部33により誤差(TLa−La1)が算出され、当該誤差(TLa−La1)が制御対象切替部34を介してLED光量制御部36に供給されると、処理はステップS22に進む。
Here, at the end of the process in step S21, the control target determining unit 38 determines that the LED light amount PI is a control target, and the output destination of the control target switching unit 34 is switched to the LED light amount control unit 36 side. Yes.
For this reason, the error (TLa-La1) is calculated by the error calculation unit 33 using the average luminance La1 acquired in the process of step S21, and the error (TLa-La1) is transmitted to the LED via the control target switching unit 34. When supplied to the light quantity control unit 36, the process proceeds to step S22.

ステップS22において、LED光量制御部36は、次の式(4)に従ってLED光量PIを算出する。
PI = PI + (TLa−La1)/Ke ・・・(4)
式(4)によれば、目標輝度TLaより平均輝度La1が低い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が正値の場合、LED光量制御部36は、LED光量PIを上げるように制御する。これに対して、目標輝度TLaより平均輝度La1が高い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が負値の場合、LED光量制御部36は、LED光量PIを下げるように制御する。
In step S22, the LED light amount control unit 36 calculates the LED light amount PI according to the following equation (4).
PI = PI + (TLa-La1) / Ke (4)
According to Equation (4), when the average luminance La1 is lower than the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) is a positive value, the LED light amount control unit 36 performs control so as to increase the LED light amount PI. On the other hand, when the average luminance La1 is higher than the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) is a negative value, the LED light amount control unit 36 performs control so as to decrease the LED light amount PI.

ステップS23において、LED光量制御部36は、ステップS22の処理で算出したLED光量PIが最大光量(Max_PI)以下であるか(Te≦Max_PI)否かを判定する。
ステップS22の処理で算出されたLED光量PIが最大光量(Max_PI)以下である場合、ステップS23においてYESであると判定されて、処理はステップS24に進む。
In step S23, the LED light quantity control unit 36 determines whether or not the LED light quantity PI calculated in step S22 is equal to or less than the maximum light quantity (Max_PI) (Te ≦ Max_PI).
If the LED light amount PI calculated in step S22 is less than or equal to the maximum light amount (Max_PI), it is determined as YES in step S23, and the process proceeds to step S24.

ステップS24において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
つまり、ステップS24の処理では、ステップS22の処理で算出されたLED光量PI、即ち制御後のLED光量PIに対するフィードバック値たる平均輝度La1が算出される。
In step S24, the image acquisition unit 21 acquires luminance data of the finger vein image, and the average luminance calculation unit 31 calculates average luminance La1 (feedback value) from the luminance data.
That is, in the process of step S24, the average luminance La1 as a feedback value for the LED light amount PI calculated in the process of step S22, that is, the LED light amount PI after control is calculated.

ステップS25において、LED光量制御部36は、ステップS24の処理で算出された平均輝度La1、即ちLED光量PIの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaとほぼ一致しているか(La1≒TLa)否かを判定する。   In step S25, the LED light amount control unit 36 determines whether the average luminance La1 calculated in the process of step S24, that is, the average luminance La1 after the control of the LED light amount PI substantially matches the target luminance TLa (La1≈TLa). Determine whether or not.

例えば本実施形態では、LED光量PIの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%以内の場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%以内の場合、ステップS25においてYESであると判定され、輝度一定制御処理は終了となる。即ち、直前のステップS22の処理で算出されたLED光量PIが用いられて、以後のステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行される。これにより、平均輝度が略一定のテンプレートが用いられて、ステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行されることになるので、認証精度が従来と比較して向上することになる。   For example, in the present embodiment, when the average luminance La1 after the control of the LED light amount PI is within ± 3% of the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) is within 3%, YES is determined in step S25. It is determined that there is, and the luminance constant control process ends. That is, the LED light amount PI calculated in the immediately preceding step S22 is used, and the finger vein authentication process (FIG. 5, etc.) in the subsequent step S3 is executed. As a result, a template having a substantially constant average luminance is used and the finger vein authentication process (FIG. 5 and the like) in step S3 is executed, so that the authentication accuracy is improved as compared with the conventional case.

これに対して、LED光量PIの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%を超えている場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%を超えている場合、さらにLED光量PIを変更する制御を実行して誤差(TLa−La1)を3%以内に抑える必要がある。従って、このような場合、ステップS25においてNOであると判定され、処理はステップS22に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、誤差(TLa−La1)を3%以内に抑えられるまでの間、ステップS22乃至S25のループ処理が繰り返し実行されて、各ループ処理のステップS22においてLED光量PIが逐次変更される制御が実行される。
On the other hand, when the average luminance La1 after the control of the LED light amount PI exceeds ± 3% with respect to the target luminance TLa, that is, when the error (TLa−La1) exceeds 3%, the LED further It is necessary to suppress the error (TLa−La1) within 3% by executing control for changing the light quantity PI. Therefore, in such a case, it is determined as NO in Step S25, the process is returned to Step S22, and the subsequent processes are repeated.
That is, until the error (TLa−La1) is suppressed to 3% or less, the loop processing of Steps S22 to S25 is repeatedly executed, and the control in which the LED light amount PI is sequentially changed in Step S22 of each loop processing is executed. Is done.

ただし、LED光量PIが取り得る範囲としては、赤外LED4の個数や性質等に応じて決定される最大光量(Max_PI)以下とされており、ステップS22乃至S25のループ処理は、この範囲内にLED光量PIがあることを条件に繰り返される。
即ち、ステップS22乃至S25のループ処理中にLED光量PIがこの範囲外になった場合、当該ループ処理は終了となり、次のような一連の処理が実行される。
However, the range that the LED light quantity PI can take is set to be equal to or less than the maximum light quantity (Max_PI) determined according to the number and properties of the infrared LEDs 4, and the loop processing of steps S22 to S25 is within this range. It is repeated on condition that there is LED light quantity PI.
That is, when the LED light amount PI falls outside this range during the loop processing of steps S22 to S25, the loop processing ends, and the following series of processing is executed.

即ち、LED光量PIが最大光量(Max_PI)を超えた場合、ステップS23においてNOであると判定されて、処理はステップS26に進む。
ステップS26において、画像輝度制御部25は、所定のエラー処理を実行する。これにより、輝度一定制御処理は終了となる。
That is, when the LED light amount PI exceeds the maximum light amount (Max_PI), it is determined as NO in Step S23, and the process proceeds to Step S26.
In step S26, the image luminance control unit 25 executes predetermined error processing. As a result, the luminance constant control process ends.

図5の指静脈認証/登録処理のうち、このような図6のステップS2の輝度一定制御処理が実行されると、次に、図7に示すステップS3の指静脈認証処理が実行される。
図7は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS3の指静脈認証処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
In the finger vein authentication / registration process of FIG. 5, when the brightness constant control process of step S2 of FIG. 6 is executed, the finger vein authentication process of step S3 shown in FIG. 7 is executed.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the detailed flow of the finger vein authentication process in step S3 in the finger vein authentication / registration process of FIG.

ステップS41において、図4のCPU6の画像取得部21は、指静脈画像の輝度データ(図6の輝度一定制御処理により平均輝度が一定にされている)を取り込む。   In step S41, the image acquisition unit 21 of the CPU 6 in FIG. 4 captures the luminance data of the finger vein image (the average luminance is fixed by the luminance constant control process in FIG. 6).

ステップS42において、テンプレート生成部51は、ステップS41において取り込まれた指静脈画像の輝度データに基づいて、評価対象テンプレートTempRを作成する。   In step S42, the template generation unit 51 creates an evaluation target template TempR based on the luminance data of the finger vein image captured in step S41.

ステップS43において、グループ代表選択部61は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、M個のグループの代表テンプレートTMPの中から1つを選択する。
ここで、M個のグループの各々には、番号i(iは0乃至M−1以下の整数値)が付されており、番号iのグループの代表テンプレートTMPを、「TMP[i]」と表記するものとする。ステップS43の処理ではi=0に初期設定されて、代表テンプレートTMP[0]が、演算対象の登録テンプレートTempとして選択される。
なお、番号j=0も初期設定されるが、番号jについてはステップS51において後述する。
In step S43, the group representative selection unit 61 selects one of M group representative templates TMP as a registration template Temp for which a correlation score is to be calculated.
Here, each of the M groups is assigned a number i (i is an integer value of 0 to M−1 or less), and the representative template TMP of the group of the number i is referred to as “TMP [i]”. It shall be written. In the process of step S43, i = 0 is initially set, and the representative template TMP [0] is selected as the registration template Temp to be calculated.
Note that the number j = 0 is also initialized, but the number j will be described later in step S51.

ステップS44において、スコア算出部52は、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRと、演算対象の登録テンプレートTempとして選択された代表テンプレートTMP[i]とについて、上述した式(1)に従って相関スコアscore1を算出する。   In step S44, the score calculation unit 52 calculates the correlation score for the evaluation target template TempR created in step S42 and the representative template TMP [i] selected as the calculation target registration template Temp according to the above-described equation (1). score1 is calculated.

ステップS45において、スコア算出部52は、相関スコアscore1が閾値thresh1未満(score1 < thresh1)か否かを判定する。
閾値thresh1は、評価対象グループを選択するために用いられるものであり、設計者等が任意に設定可能であるが、登録テンプレートの登録数N個と、M個の各グループ内に属する登録テンプレートTMPGの個数P(特に最大個数)とに基づいて設定されると好適である。
In step S45, the score calculation unit 52 determines whether the correlation score score1 is less than the threshold value thresh1 (score1 <thresh1).
The threshold value thresh1 is used for selecting an evaluation target group, and can be arbitrarily set by a designer or the like. However, the number of registration templates N and the registration templates TMPG belonging to each of the M groups are registered. Is preferably set based on the number P (particularly the maximum number).

即ち、相関スコアscore1が閾値thresh1以上の場合とは、当該相関スコアscore1が算出された代表テンプレートTMP[i]が属するグループが、評価対象グループとして一次選抜されたことを意味する。この場合、ステップS45においてNOであると判定されて、二次選抜に相当するステップS48乃至S53の一連の処理が実行される。これら一連の処理については後述する。   That is, the case where the correlation score score1 is equal to or greater than the threshold value thresh1 means that the group to which the representative template TMP [i] for which the correlation score score1 is calculated belongs is primarily selected as the evaluation target group. In this case, it is determined as NO in Step S45, and a series of processes of Steps S48 to S53 corresponding to the secondary selection is executed. A series of these processes will be described later.

これに対して、相関スコアscore1が閾値thresh1未満の場合とは、当該相関スコアscore1が算出された代表テンプレートTMP[i]が属するグループは評価対象グループではない(二次選抜する必要はない)と判断されたことを意味する。この場合、ステップS45においてYESであると判定されて、処理はステップS46に進む。   On the other hand, when the correlation score score1 is less than the threshold value thresh1, the group to which the representative template TMP [i] for which the correlation score score1 is calculated is not an evaluation target group (it is not necessary to perform secondary selection). It means that it was judged. In this case, it is determined as YES in Step S45, and the process proceeds to Step S46.

ステップS46において、グループ代表選択部61は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、M個のグループの代表テンプレートTMPの中から別の1つを新たに選択する。
なお、ステップS46における代表テンプレートTMPの選択手法は、未選択のものが選択されれば足りるが、本実施形態では、グループに付された番号iの順に選択されるもの、即ちTemp=TMP[i++]であるものとする。
In step S <b> 46, the group representative selecting unit 61 newly selects another one of the M group representative templates TMP as the registration template Temp for which the correlation score is to be calculated.
It should be noted that the selection method of the representative template TMP in step S46 suffices if an unselected one is selected, but in this embodiment, selection is performed in the order of the number i assigned to the group, that is, Temp = TMP [i ++. ].

ステップS47において、グループ代表選択部61は、M個のグループの代表テンプレートTMPの全てについて、相関スコアscore1の算出が終了したか否かを判定する。
M個のグループの代表テンプレートTMPのうち、相関スコアscore1が未だ算出されていないものが存在する場合、処理はステップS44に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、ステップS44乃至S47のループ処理が繰り返されることで、M個のグループの代表テンプレートTMPの各々について、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRとの相関スコアscore1が演算される。M個のグループのうち、相関スコアscore1が閾値thresh1以上となる代表テンプレートTMPを有するグループは、評価対象グループと判断される。そして、この評価対象グループについて、二次選抜に相当するステップS48乃至S53の一連の処理が実行される。
このようにして、M個のグループの代表テンプレートTMPの全てについて、相関スコアscore1の算出が終了すると、ステップS47においてYESであると判定されて、指静脈認証処理は終了となる。
In step S47, the group representative selection unit 61 determines whether or not the calculation of the correlation score score1 has been completed for all of the M group representative templates TMP.
If there is a M template representative template TMP for which the correlation score score1 has not yet been calculated, the process returns to step S44, and the subsequent processes are repeated.
That is, by repeating the loop processing of steps S44 to S47, the correlation score score1 with the evaluation target template TempR created in step S42 is calculated for each of the M groups of representative templates TMP. Of the M groups, a group having a representative template TMP in which the correlation score score1 is equal to or greater than the threshold value thresh1 is determined as an evaluation target group. And about this evaluation object group, a series of processes of step S48 thru | or S53 equivalent to secondary selection are performed.
Thus, when the calculation of the correlation score score1 is completed for all of the M group representative templates TMP, it is determined as YES in step S47, and the finger vein authentication processing is ended.

次に、二次選抜に相当するステップS48乃至S53の処理について説明する。   Next, processing in steps S48 to S53 corresponding to the secondary selection will be described.

ステップS48において、グループ内選択部62は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、評価対象グループ(ステップS45においてNOであると判断されたグループ)内の登録テンプレートTMPGの中から1つを選択する。
ここで、グループ内のP個の登録テンプレートTMPGの夫々には、番号k(kは0乃至P−1以下の整数値)が付されており、番号kの登録テンプレートTMPGを、「TMPG[k]」と表記するものとする。ステップS48の処理ではk=0に初期設定されて、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPG[0]が、演算対象の登録テンプレートTempとして選択される。
In step S48, the in-group selection unit 62 selects one of the registration templates TMPG in the evaluation target group (the group determined to be NO in step S45) as the registration template Temp for the correlation score calculation target. To do.
Here, each of the P registration templates TMPG in the group is assigned a number k (k is an integer value of 0 to P−1 or less), and the registration template TMPG of the number k is designated as “TMPG [k ] ". In the processing of step S48, k = 0 is initially set, and the registration template TMPG [0] in the evaluation target group is selected as the calculation target registration template Temp.

ステップS49において、スコア算出部52は、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRと、演算対象の登録テンプレートTemp(登録テンプレートTMPG[k])とについて、上述した式(1)に従って相関スコアscore2を算出する。   In step S49, the score calculation unit 52 calculates the correlation score score2 for the evaluation target template TempR created in step S42 and the calculation target registration template Temp (registered template TMPG [k]) according to the above-described equation (1). calculate.

ステップS50において、スコア算出部52は、相関スコアscore2が閾値thresh2以上(score1 ≧ thresh1)か否かを判定する。
閾値thresh2は、マッチテンプレート(或いはその候補)を選択するために用いられるものであり、設計者等が任意に設定可能であるが、登録テンプレートの登録数N個と、M個の各グループ内に属する登録テンプレートTMPGの個数P(特に最大個数)とに基づいて設定されると好適である。
In step S50, the score calculation unit 52 determines whether or not the correlation score score2 is greater than or equal to a threshold value thresh2 (score1 ≧ thresh1).
The threshold value thresh2 is used for selecting a match template (or a candidate thereof) and can be arbitrarily set by a designer or the like. However, the number of registered templates is N and M groups are included in each group. It is preferable to set based on the number P (particularly the maximum number) of registered templates TMPG to which it belongs.

即ち、相関スコアscore2が閾値thresh2以上の場合とは、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPG[k]が、マッチテンプレート(或いはその候補)として二次選抜されたことを意味する。この場合、ステップS50においてYESであると判定されて、処理はステップS51に進む。
ステップS51において、スコア算出部52は、認証結果として、スコアSCR[k]=score2と、評価対象グループ[j]=iを保存する。なお、保存場所は、特に限定されず、メモリ7であってもよいし、図示せぬバッファであってもよい。ステップS51の処理が終了すると、処理はステップS52に進む。
That is, the case where the correlation score score2 is greater than or equal to the threshold value thresh2 means that the registered template TMPG [k] in the evaluation target group is secondarily selected as a match template (or candidate thereof). In this case, it is determined as YES in Step S50, and the process proceeds to Step S51.
In step S51, the score calculation unit 52 stores the score SCR [k] = score2 and the evaluation target group [j] = i as authentication results. The storage location is not particularly limited, and may be the memory 7 or a buffer (not shown). When the process of step S51 ends, the process proceeds to step S52.

これに対して、相関スコアscore2が閾値thresh2未満の場合とは、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPG[k]が、マッチテンプレート(或いはその候補)ではないと判断されたことを意味する。この場合、ステップS50においてNOであると判定されて、処理はステップS52に進む。   On the other hand, the case where the correlation score score2 is less than the threshold value thresh2 means that it is determined that the registered template TMPG [k] in the evaluation target group is not a match template (or candidate thereof). In this case, it is determined as NO in Step S50, and the process proceeds to Step S52.

ステップS52において、グループ代表選択部61は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、評価対象グループの登録テンプレートTMPGの中から別の1つを新たに選択する。
なお、ステップS52における登録テンプレートTMPGの選択手法は、評価対象グループ内で未選択のものが選択されれば足りるが、本実施形態では、各登録テンプレートTMPGに付された番号kの順に選択されるもの、即ちTemp=TMPG[k++]であるものとする。
In step S52, the group representative selection unit 61 newly selects another one from the registration template TMPG for the evaluation target group as the registration template Temp for the correlation score calculation target.
The registration template TMPG selection method in step S52 only needs to be selected in the evaluation target group, but in this embodiment, the registration templates TMPG are selected in the order of the number k assigned to each registration template TMPG. Suppose that Temp = TMPG [k ++].

ステップS53において、グループ代表選択部61は、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの全てについて、相関スコアscore2の算出が終了したか否かを判定する。
評価対象グループ内のうち、相関スコアscore2が未だ算出されていない登録テンプレートTMPGが存在する場合、処理はステップS49に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、ステップS49乃至S53のループ処理が繰り返されることで、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの各々について、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRとの相関スコアscore2が演算される。評価対象グループ内のうち、相関スコアscore2が閾値thresh2以上となる登録テンプレートTMPG[k]が、マッチテンプレート(或いはその候補)として判断され、認証結果として、そのスコアSCR[k]=score2と、評価対象グループGRP[j]=iが保存される。
このようにして、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの全てについて、相関スコアscore2の算出が終了すると、ステップS53においてYESであると判定されて、処理はステップS46に進み、次の代表テンプレートTMPが演算対象に選択され、上述した一連の処理が繰り返される。
In step S53, the group representative selecting unit 61 determines whether or not the calculation of the correlation score score2 has been completed for all the registered templates TMPG in the evaluation target group.
If there is a registered template TMPG for which the correlation score score2 has not yet been calculated in the evaluation target group, the process returns to step S49, and the subsequent processes are repeated.
That is, by repeating the loop processing of steps S49 to S53, the correlation score score2 with the evaluation target template TempR created in step S42 is calculated for each registered template TMPG in the evaluation target group. Among the evaluation target groups, a registered template TMPG [k] whose correlation score score2 is equal to or greater than the threshold value thresh2 is determined as a match template (or candidate thereof), and the score SCR [k] = score2 is evaluated as an authentication result. The target group GRP [j] = i is stored.
Thus, when the calculation of the correlation score score2 is completed for all the registered templates TMPG in the evaluation target group, it is determined as YES in Step S53, and the process proceeds to Step S46, and the next representative template TMP is determined. The calculation target is selected, and the above-described series of processing is repeated.

このような図7の指静脈認証処理が終了すると、即ち図5のステップS3の処理が終了すると、認証の場合には、ステップS4においてNOであると判定されて、ステップS5において、図7のステップS51の処理結果が認証結果として出力される一方、登録の場合には、ステップS4においてYESであると判定されて、図8に示すステップS6の登録処理が実行される。
図8は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS6の登録処理の詳細を説明するフローチャートである。
When the finger vein authentication process of FIG. 7 is completed, that is, when the process of step S3 of FIG. 5 is completed, in the case of authentication, it is determined NO in step S4, and in step S5, the process of FIG. While the processing result of step S51 is output as the authentication result, in the case of registration, it is determined as YES in step S4, and the registration processing of step S6 shown in FIG. 8 is executed.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the details of the registration process of step S6 in the finger vein authentication / registration process of FIG.

ステップS61において、図4のCPU6のスコア比較部71は、認証結果(図7のステップS51の処理結果)のうちスコアSCR[k]を、登録対象スコアとして取得する。   In step S61, the score comparison unit 71 of the CPU 6 in FIG. 4 acquires the score SCR [k] as the registration target score from the authentication result (the processing result in step S51 in FIG. 7).

ステップS62において、スコア比較部71は、登録対象スコアが一致スコア以上か否かを判定する。   In step S62, the score comparison unit 71 determines whether the registration target score is equal to or higher than the matching score.

1以上の登録対象スコアのうち最大値が、一致スコア以上である場合、上述したように、登録対象スコアが演算された評価対象テンプレートTempR(図7のステップS42の処理で作成されたもの)と同一指の登録テンプレートTMPGが、既にメモリ7に登録済みであることを意味する。そこで、このような場合、ステップS62においてYESであると判定されて、処理はステップS63に進む。
ステップS63において、グループ分類部72は、多重登録エラーを実行する。
これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
When the maximum value among the one or more registration target scores is equal to or higher than the matching score, as described above, the evaluation target template TempR (created by the process of step S42 in FIG. 7) in which the registration target score is calculated; This means that the registration template TMPG of the same finger has already been registered in the memory 7. Therefore, in such a case, it is determined as YES in Step S62, and the process proceeds to Step S63.
In step S63, the group classification unit 72 executes a multiple registration error.
As a result, the registration process ends. That is, the process of step S6 in FIG. 5 ends, and the finger vein authentication / registration process ends.

これに対して、登録対象スコアが一致スコア未満である場合、ステップS62においてNOであると判定されて、処理はステップS64に進む。
ステップS64において、スコア比較部71は、登録対象スコアがグループ所属スコア以上か否かを判定する。
On the other hand, when the registration target score is less than the coincidence score, it is determined as NO in Step S62, and the process proceeds to Step S64.
In step S64, the score comparison unit 71 determines whether or not the registration target score is equal to or greater than the group affiliation score.

登録対象スコアがグループ所属スコア以上の場合、ステップS64においてYESであると判定されて、処理はステップS65に進む。
ステップS65において、グループ分類部72は、図7のステップS42において作成された評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当グループに登録する。
該当グループとは、上述したように、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが算出された1以上の登録テンプレートTMPGの夫々と同一のグループをいう。即ち、複数の登録対象スコアが存在する場合、当該複数の登録対象スコアの夫々に対応する複数のグループが該当グループになる。
If the registration target score is greater than or equal to the group affiliation score, it is determined as YES in step S64, and the process proceeds to step S65.
In step S65, the group classification unit 72 registers the evaluation target template TempR (registration template candidate) created in step S42 of FIG. 7 in the corresponding group.
As described above, the corresponding group refers to the same group as each of the one or more registration templates TMPG for which the registration target score that is equal to or higher than the group affiliation score is calculated. That is, when there are a plurality of registration target scores, a plurality of groups corresponding to each of the plurality of registration target scores is a corresponding group.

ステップS67において、スコア比較部71は、登録対象スコアが、該当グループの最高スコア以上か否かを判定する。
登録対象スコアが該当グループの最高スコア以上である場合(該当グループが複数の場合、少なくとも1つのグループの最高スコア以上である場合)、ステップS67においてYESであると判定されて、処理はステップS68に進む。
ステップS68において、グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当グループのグループ代表として、即ち代表テンプレートTMPとして登録する。なお、該当グループが複数の場合、上述したように1つのグループの代表テンプレートTMPにしかなれないので、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)は、最高スコアが最も高いグループの代表テンプレートTMPとして登録されるものとする。これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
登録対象スコアが該当グループの最高スコア未満である場合(該当グループが複数の場合、複数のグループの全ての最高スコア未満である場合)、ステップS67においてNOであると判定されて、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
In step S67, the score comparison unit 71 determines whether or not the registration target score is equal to or higher than the highest score of the corresponding group.
When the registration target score is equal to or higher than the highest score of the corresponding group (when there are a plurality of corresponding groups, the score is equal to or higher than the highest score of at least one group), YES is determined in step S67, and the process proceeds to step S68. move on.
In step S68, the group representative determining unit 73 registers the evaluation target template TempR (registration template candidate) as a group representative of the corresponding group, that is, as a representative template TMP. In addition, when there are a plurality of corresponding groups, as described above, only one group representative template TMP can be obtained. Therefore, the evaluation target template TempR (registered template candidate) is registered as the representative template TMP of the group with the highest highest score. Shall be. As a result, the registration process ends. That is, the process of step S6 in FIG. 5 ends, and the finger vein authentication / registration process ends.
If the registration target score is less than the highest score of the corresponding group (if there are a plurality of relevant groups, if it is less than the highest score of all of the plurality of groups), it is determined as NO in step S67, and the registration process ends. It becomes. That is, the process of step S6 in FIG. 5 ends, and the finger vein authentication / registration process ends.

以上、登録対象スコアがグループ所属スコア以上の場合の一連の処理、即ちステップS64においてYESであると判定された場合の一連の処理について説明した。
次に、登録対象スコアがグループ所属スコア未満の場合の一連の処理、即ちステップS64においてNOであると判定された場合の一連の処理について説明する。
The series of processes when the registration target score is equal to or higher than the group affiliation score, that is, the series of processes when it is determined as YES in Step S64 has been described.
Next, a series of processes when the registration target score is less than the group affiliation score, that is, a series of processes when it is determined NO in Step S64 will be described.

ステップS64においてNOであると判定された場合には、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)が所属すべきグループは存在しないことを意味するので、新規グループが作成されることになる。このため、処理はステップS66に進み、次のような処理が実行される。
ステップS66において、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、新規グループに登録する。
ステップS68において、グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当新規グループのグループ代表として、即ち代表テンプレートTMPとして登録する。
これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
If it is determined NO in step S64, it means that there is no group to which the evaluation target template TempR (registered template candidate) should belong, and thus a new group is created. Therefore, the process proceeds to step S66, and the following process is executed.
In step S66, the group classification unit 72 registers the evaluation target template TempR (registration template candidate) in the new group.
In step S68, the group representative determination unit 73 registers the evaluation target template TempR (registration template candidate) as the group representative of the new group, that is, as the representative template TMP.
As a result, the registration process ends. That is, the process of step S6 in FIG. 5 ends, and the finger vein authentication / registration process ends.

このように、本実施形態の登録処理の実行により、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)は、当該登録対象スコア(図7に示すステップS3の指静脈認証処理で算出された相互認証の相関スコア)がグループスコア以上となるグループに分類される。
即ち、所定グループには、相互認証のスコアがグループスコア以上となるテンプレート、即ち類似性のあるテンプレートが、登録テンプレートTMPGとして所属している。換言すると、登録テンプレートの相互認証の相関スコアによって、類似性のあるテンプレートが同一グループに分類されるようにグルーピングされる。
さらに、グループの中で相互認証のスコアの高いテンプレート、即ち当該グループ内で相関の高いテンプレートが、当該グループを代表する代表テンプレートTMPとして登録されている。
これにより、認証時には、上述したように、認証回数自体は従来のN回と比較して少なくなるが(その分高速になる)、従来と同等の認証精度が得られる。
As described above, by executing the registration process of the present embodiment, the evaluation target template TempR (registration template candidate) is correlated with the registration target score (mutual authentication correlation calculated in the finger vein authentication process in step S3 shown in FIG. 7). (Score) is classified into a group having a group score or higher.
That is, a template having a mutual authentication score equal to or higher than the group score, that is, a similar template belongs to the predetermined group as the registered template TMPG. In other words, similar templates are grouped so as to be classified into the same group according to the correlation score of mutual authentication of registered templates.
Further, a template having a high mutual authentication score in the group, that is, a template having a high correlation within the group is registered as a representative template TMP representing the group.
As a result, at the time of authentication, as described above, the number of times of authentication itself is smaller than that of the conventional N times (and the speed is correspondingly increased), but the authentication accuracy equivalent to that of the conventional case can be obtained.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention. is there.

例えば、光源として、上述の実施形態では、4系統の赤外LED1が採用されたが、特にこれに限定されず、指に赤外光を照射可能な任意の光源を採用することができる。   For example, in the above-described embodiment, four infrared LEDs 1 are employed as light sources, but the present invention is not particularly limited to this, and any light source capable of irradiating infrared light onto a finger can be employed.

また例えば、輝度一定制御処理では、上述の実施形態では、指静脈画像の平均輝度が一定となるように制御されたが、指静脈画像の輝度が一定となるように制御されれば足り、特にこれに限定されない。
ここで、指静脈画像の輝度とは、指静脈画像の各画素の輝度値(画素値)に基づく値をいう。即ち、指静脈画像の各画素の少なくとも一部の輝度値(画素値)を用いて演算される値が、指静脈画像の輝度である。この場合の演算手法は特に限定されない。即ち上述の実施形態では、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値の平均をとる演算手法が採用されたが、これは例示に過ぎず、その他、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値のメディアンを取る演算手法や、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値の自乗平均を取る演算手法等任意の手法を採用することができる。
Further, for example, in the brightness constant control process, the average brightness of the finger vein image is controlled to be constant in the above-described embodiment, but it is sufficient if the brightness of the finger vein image is controlled to be constant. It is not limited to this.
Here, the luminance of the finger vein image refers to a value based on the luminance value (pixel value) of each pixel of the finger vein image. That is, the value calculated using the luminance value (pixel value) of at least a part of each pixel of the finger vein image is the luminance of the finger vein image. The calculation method in this case is not particularly limited. That is, in the above-described embodiment, the calculation method of taking the average of the luminance values of the pixels near the center of the finger vein image is adopted, but this is only an example, and other than that, the calculation of each pixel near the center of the finger vein image is performed. Arbitrary methods such as a calculation method for taking the median of the luminance value and a calculation method for taking the root mean square of the luminance values of the respective pixels near the center of the finger vein image can be adopted.

また例えば輝度一定制御処理として、上述の実施形態では図6のフローチャートに従った処理が採用されたが、特にこれに限定されない。例えばステップS26の所定のエラー処理の代わりに、次のような処理を実行してもよい。
即ち、ステップS26の所定のエラー処理とは、輝度不足による異常終了をするためのものである。そこで、所定のエラー処理の代わりに、図3のゲイン制御部37が、カメラ8のゲインを上昇させる制御を実行してもよい。その後、誤差(TLa−La1)をほぼ無くす(例えば3%以下にする)ための制御については、カメラ8のゲインG及び露出時間Te並びにLED光量PIの3種うち、任意の単種、任意の2種の組み合わせ、又は3種全てを制御対象とすることができる。
For example, as the luminance constant control process, the process according to the flowchart of FIG. 6 is employed in the above-described embodiment, but the present invention is not particularly limited thereto. For example, instead of the predetermined error processing in step S26, the following processing may be executed.
That is, the predetermined error processing in step S26 is for abnormal termination due to insufficient luminance. Therefore, instead of the predetermined error processing, the gain control unit 37 in FIG. 3 may execute control for increasing the gain of the camera 8. Thereafter, for the control for substantially eliminating the error (TLa−La1) (for example, 3% or less), any one of the three types of the gain G and the exposure time Te of the camera 8 and the LED light amount PI, and any Two types or all three types can be controlled.

また例えば指静脈認証処理としては、評価対象テンプレートTempRと、登録テンプレートTempとの比較は、上述の実施形態では、式(1)に基づく相関スコア(相関係数)が採用されたが、特にこれに限定されず、任意の正規化相関法によるパターンマッチング方式を用いて算出された相関係数を採用してもよい。   In addition, for example, as a finger vein authentication process, a correlation score (correlation coefficient) based on Expression (1) is used in the above-described embodiment for comparing the evaluation target template TempR and the registered template Temp. However, the present invention is not limited thereto, and a correlation coefficient calculated using a pattern matching method based on an arbitrary normalized correlation method may be employed.

また例えば指静脈認証処理としては、上述の実施形態では、代表テンプレートTMPを用いたマッチングによる評価対象グループの選択(1次選抜)の後、当該評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGを用いたマッチングによるマッチテンプレートの選択(2次選抜)が行われたが、即ち2段階認証が行われたが、特にこれに限定されず、認証の段階数は3段階以上であってもよい。   Further, for example, as finger vein authentication processing, in the above-described embodiment, after selection of an evaluation target group by matching using a representative template TMP (primary selection), matching by using a registered template TMPG in the evaluation target group. Although match template selection (secondary selection) has been performed, that is, two-step authentication has been performed, the present invention is not particularly limited thereto, and the number of authentication steps may be three or more.

例えば、グループ内をさらに小グループに分類し、小グループ毎に代表テンプレート(以下、「小代表テンプレート」と呼ぶ)を設定し、1次選抜による評価対象グループが選択された後については、図4の認証部22は、1次選抜と同様な手法で小代表テンプレートとのマッチングを行い、マッチする小グループ(以下、「マッチ小グループ」と呼ぶ)を選択する(2次選抜する)。その後、認証部22は、マッチ小グループに属する登録テンプレートとのマッチングを行うことで、マッチテンプレートを選択する(3次選抜する)。   For example, after the group is further classified into small groups, a representative template (hereinafter referred to as “small representative template”) is set for each small group, and the evaluation target group is selected by the primary selection, FIG. The authentication unit 22 performs matching with the small representative template in the same manner as the primary selection, and selects a matching small group (hereinafter referred to as “match small group”) (secondary selection). Thereafter, the authentication unit 22 selects a match template by performing matching with a registered template belonging to the small match group (third-order selection).

また例えば、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報に開示された、1次マップと2次マップとを組み合わせて、多段階選抜することも可能である。   Further, for example, it is possible to perform multi-stage selection by combining a primary map and a secondary map disclosed in the patent publication of Japanese Patent No. 4996394.

ここで、1次マップと2次マップとについて簡単に説明する。
本実施形態でいうテンプレート(4値化マップ)が、2次マップとして採用される。
1次マップとは、2次マップの複数セルを畳み込んで生成される縮小4値化マップをいう。
Here, the primary map and the secondary map will be briefly described.
A template (quaternary map) referred to in the present embodiment is adopted as a secondary map.
The primary map is a reduced quaternary map generated by convolving a plurality of cells of the secondary map.

1次マップは例えば次のようにして生成される。
縦の画素数がa個で横の画素数がb個(各画素を成分とするa行b列の行列)で構成される画像(マップ)を、「a×bの画像(マップ)」と表記するものとすると、例えば4×4の2次マップから、2×2の画素群(セル群)が1つに畳み込まれて、2×2の1次マップが生成される。
The primary map is generated as follows, for example.
An image (map) composed of a vertical pixel number a and horizontal pixel number b (a row and b column matrix with each pixel as a component) is referred to as an “a × b image (map)”. For example, a 2 × 2 primary map is generated by convolving a 2 × 2 pixel group (cell group) into one from a 4 × 4 secondary map.

即ち、画像内の第X行第Y列の画素位置(座標)を「(X,Y)」で表記するものとすると、2次マップの(1,1)、(1,2)、(2,1)、(2,2)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(1,1)の画素値(輝度値)が算出される。
同様に、2次マップの(1,3)、(1,4)、(2,3)、(2,4)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(1,2)の画素値(輝度値)が算出される。
2次マップの(3,1)、(3,2)、(4,1)、(4,2)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(2,1)の画素値(輝度値)が算出される。
2次マップの(3,3)、(3,4)、(4,3)、(4,4)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(2、2)の画素値(輝度値)が算出する。
That is, if the pixel position (coordinates) in the Xth row and the Yth column in the image is represented by “(X, Y)”, (1, 1), (1, 2), (2 , 1), (2, 2), the pixel value (luminance value) of (1, 1) of the primary map is calculated based on the pixel value (luminance value) of the pixel group.
Similarly, based on the pixel values (luminance values) of the pixel groups (1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 4) of the secondary map, 1, 2) pixel values (luminance values) are calculated.
Based on the pixel values (luminance values) of the pixel groups (3, 1), (3, 2), (4, 1), and (4, 2) of the secondary map, ) Pixel value (luminance value) is calculated.
Based on the pixel values (luminance values) of the pixel groups (3, 3), (3,4), (4, 3), (4, 4) of the secondary map, ) Pixel value (luminance value) is calculated.

具体的には例えば、1次マップの画素値(輝度値)は、2次マップの画素群の各画素値(輝度値)を用いる次のステップSa乃至Scの手順に従って算出することができる。   Specifically, for example, the pixel value (luminance value) of the primary map can be calculated according to the procedure of the following steps Sa to Sc using each pixel value (luminance value) of the pixel group of the secondary map.

ステップSaにおいて、図4のテンプレート生成部51は、2次マップの画素群の各画素値の閾値の中央値を合計する。   In step Sa, the template generation unit 51 in FIG. 4 sums the median threshold values of the pixel values of the pixel group of the secondary map.

ここで、「閾値」とは、次のような値をいう。
即ち、2次マップとは上述の実施形態でいう4値化マップ(テンプレート)であり、8フレーム分の指静脈画像の輝度データに基づいて生成される。指静脈画像の輝度データの各画素値(輝度値)は例えば0乃至255の範囲内の値を取るため、8フレーム分の各画素値の合計値は0乃至2040の範囲内の値を取る。この8フレーム分の各画素値の合計値が、「0」、「1」、「2」、「3」の4値のうちの何れかに変換される。この変換を行う際に用いられる閾値(上述の第1乃至第3閾値)が、ステップSaでいう「閾値」である。
また、「閾値の中央値」とは、(閾値の上限値+閾値の下限値)/2をいう。
Here, the “threshold value” refers to the following value.
That is, the secondary map is a quaternary map (template) in the above-described embodiment, and is generated based on luminance data of finger vein images for 8 frames. Since each pixel value (luminance value) of the luminance data of the finger vein image takes a value in the range of 0 to 255, for example, the total value of the pixel values for 8 frames takes a value in the range of 0 to 2040. The total value of the pixel values for the eight frames is converted into one of four values “0”, “1”, “2”, and “3”. The threshold value (first to third threshold values described above) used when performing this conversion is the “threshold value” in step Sa.
The “threshold median” means (threshold upper limit value + threshold lower limit value) / 2.

具体的には、2次マップの画素値「0」の閾値としては、例えば下限「0」と、上限「400」(上限が上述の第1閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「0」の画素値を有する画素については、下限「0」と上限「400」の中央値「200」が、画素値の閾値の中央値となる。
同様に、2次マップの画素値「1」の閾値として、例えば下限「400」(下限が上述の第1閾値)と、上限「800」(上限が上述の第2閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「1」の画素値を有する画素については、下限「400」と上限「800」の中央値「600」が、画素値の閾値の中央値となる。
2次マップの画素値「2」の閾値として、例えば下限「800」(下限が上述の第2閾値)と、上限「1200」(上限が上述の第3閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「2」の画素値を有する画素については、下限「800」と上限「1200」の中央値「1000」が、画素値の閾値の中央値となる。
2次マップの画素値「3」の閾値として、例えば下限「1200」(下限が上述の第3閾値)と、上限「2047」を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「3」の画素値を有する画素については、下限「1200」と上限「2047」の略中央値「1600」が、画素値の閾値の中央値となる。なお、中央値そのものではなく、略中央値とされているのは、計算の簡略化のためである。
Specifically, for example, a lower limit “0” and an upper limit “400” (the upper limit is the above-described first threshold) can be employed as the threshold value of the pixel value “0” of the secondary map. In this case, for a pixel having a pixel value of “0” in the pixel group of the secondary map, the median “200” of the lower limit “0” and the upper limit “400” is the median of the threshold values of the pixel values. .
Similarly, as the threshold value of the pixel value “1” of the secondary map, for example, a lower limit “400” (lower limit is the above-described first threshold value) and an upper limit “800” (upper limit is the above-described second threshold value) may be employed. it can. In this case, for the pixel having the pixel value “1” in the pixel group of the secondary map, the median “600” of the lower limit “400” and the upper limit “800” is the median of the threshold values of the pixel values. .
As the threshold value of the pixel value “2” of the secondary map, for example, a lower limit “800” (lower limit is the above-described second threshold value) and an upper limit “1200” (upper limit is the above-described third threshold value) can be employed. In this case, for the pixel having the pixel value “2” in the pixel group of the secondary map, the median “1000” of the lower limit “800” and the upper limit “1200” is the median of the threshold values of the pixel values. .
As the threshold value of the pixel value “3” of the secondary map, for example, a lower limit “1200” (the lower limit is the above-described third threshold value) and an upper limit “2047” can be employed. In this case, for the pixel having the pixel value of “3” in the pixel group of the secondary map, the approximate median value “1600” of the lower limit “1200” and the upper limit “2047” is the median of the threshold values of the pixel values. Become. The reason why the approximate median value is used instead of the median value itself is to simplify the calculation.

従って、例えば、2次マップのうち、(1,1)の画素値が「0」であり、(1,2)の画素値が「0」であり、(1,3)の画素値が「0」であり、(1,4)の画素値が「1」であるものとする。
この場合、(1,1)の画素値の中央値が「200」となり、(1,2)の画素値の中央値が「200」となり、(2,1)の画素値の中央値が「200」となり、(2,2)の画素値の中央値が「600」となる。
従って、ステップSaでは、これら中央値の合計値、即ち、(200+200+200+600)=1200が算出される。
Thus, for example, in the secondary map, the pixel value of (1, 1) is “0”, the pixel value of (1, 2) is “0”, and the pixel value of (1, 3) is “0”. It is assumed that the pixel value of (1, 4) is “1”.
In this case, the median of the pixel values of (1, 1) is “200”, the median of the pixel values of (1, 2) is “200”, and the median of the pixel values of (2, 1) is “200”. 200 ”, and the median of the pixel values of (2, 2) is“ 600 ”.
Therefore, in step Sa, the total value of these medians, that is, (200 + 200 + 200 + 600) = 1200 is calculated.

ステップSbにおいて、テンプレート生成部51は、2次マップの画素群の各画素値の閾値の中央値の合計値(ステップSaの演算結果)を、畳み込み対象となっている画素数で除算する。
例えば、2次マップのうち、(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)の画素群の各画素値の閾値の中央値の合計値(ステップSaの演算結果)として、上述の例の「1200」が算出された場合、畳み込み対象となっている画素数は「4」であるので、「300(=1200/4)」が、ステップSbの算出結果として得られる。
In step Sb, the template generation unit 51 divides the sum of the median threshold values of the pixel values of the pixel groups of the secondary map (calculation result of step Sa) by the number of pixels to be convolved.
For example, in the secondary map, the sum of the median threshold values of the pixel values of the pixel groups (1, 1), (1, 2), (1, 3), (1, 4) (in step Sa) When “1200” in the above example is calculated as the calculation result), since the number of pixels to be convolved is “4”, “300 (= 1200/4)” is the calculation result of step Sb. As obtained.

ステップScにおいて、テンプレート生成部51は、ステップSbにおいて除算して得られた値を、4値化して1次マップの画素値とする。なお、2次マップ生成の際と同様に、4値化後の値の比率は所定の比率となるものとする。   In step Sc, the template generation unit 51 converts the value obtained by division in step Sb into a quaternary value to obtain a pixel value of the primary map. As in the case of generating the secondary map, the ratio of the values after quaternarization is a predetermined ratio.

以上、1次マップの生成手法について簡単に説明したが、さらなる詳細については、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。   Although the primary map generation method has been briefly described above, for further details, reference may be made to the patent publication of Japanese Patent No. 4996394 of the present applicant.

このような1次マップ(2次マップの縮小画像)を適宜用いた多段階選抜による認証処理を実行することで、より高速に認証することが可能になる。
例えば、代表テンプレートとして1次マップを採用することができる。これにより、評価対象グループを選択する時間をより短縮できる。
また例えば、1次選抜後の評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGとのマッチングにおいて、1次マップによる2次選抜を行い、選択された1次マップに対応する2次マップのみを3次選抜する手法を採用してもよい。これにより、1次選抜後の評価対象グループ内のマッチングを2次マップのみで行う上述の実施形態と比較して、マッチテンプレートを選択する時間をより短縮できる。なお、かかる手法の詳細については、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。
また、例えば、グループ内をさらに小グループに分類する場合には、上述の小代表テンプレートとして1次マップを採用することができる。これにより、マッチ小グループを選択する時間をより短縮できる。
It is possible to perform authentication at higher speed by executing authentication processing by multi-stage selection using such a primary map (a reduced image of the secondary map) as appropriate.
For example, a primary map can be adopted as a representative template. Thereby, the time which selects an evaluation object group can be shortened more.
In addition, for example, in matching with the registration template TMPG in the evaluation target group after the primary selection, a method of performing secondary selection using the primary map and selecting only the secondary map corresponding to the selected primary map is tertiary. May be adopted. Thereby, compared with the above-mentioned embodiment which performs matching in the evaluation object group after primary selection only by a secondary map, time to select a match template can be shortened more. For details of this method, refer to the patent publication of Japanese Patent No. 4996394 of the present applicant.
For example, when the inside of a group is further classified into small groups, a primary map can be adopted as the small representative template described above. Thereby, the time for selecting the small match group can be further shortened.

ここで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図2乃至図4の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が認証装置に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図2乃至図4の例に限定されない。
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
Here, the series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software.
In other words, the functional configurations of FIGS. 2 to 4 are merely examples, and are not particularly limited. That is, it is sufficient that the authentication apparatus has a function capable of executing the above-described series of processes as a whole, and what kind of functional blocks are used to realize this function is limited to the examples of FIGS. Not.
In addition, one functional block may be constituted by hardware alone, software alone, or a combination thereof.

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
When a series of processing is executed by software, a program constituting the software is installed on a computer or the like from a network or a recording medium.
The computer may be a computer incorporated in dedicated hardware. The computer may be a computer capable of executing various functions by installing various programs, for example, a general-purpose personal computer.

このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図示せぬリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク(フロッピディスクを含む)、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、CD−ROM(Compact Disk−Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)等により構成される。光磁気ディスクは、MD(Mini−Disk)等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図1のメモリ7等で構成される。   The recording medium including such a program is not only constituted by a removable medium (not shown) distributed separately from the apparatus main body in order to provide the user with the program, but is also provided to the user in a state of being pre-installed in the apparatus main body. It is composed of a provided recording medium or the like. The removable medium is composed of, for example, a magnetic disk (including a floppy disk), an optical disk, a magneto-optical disk, or the like. The optical disk is composed of, for example, a CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk), or the like. The magneto-optical disk is configured by an MD (Mini-Disk) or the like. Further, the recording medium provided to the user in a state of being incorporated in advance in the apparatus main body is configured by, for example, the memory 7 in FIG. 1 in which a program is recorded.

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。   In the present specification, the step of describing the program recorded on the recording medium is not limited to the processing performed in time series along the order, but is not necessarily performed in time series, either in parallel or individually. The process to be executed is also included.

1・・・赤外LED、2・・・10キー・LCD、3・・・LED・ブザー、4・・・タッチセンサ、5・・・赤外LED駆動回路、6・・・CPU、7・・・メモリ、8・・・カメラ、9・・・ビデオデコーダ、10・・・FPGA、21・・・画像取得部、22・・・認証部、23・・・登録部、24・・・認証結果出力制御部、25・・・画像輝度制御部、31・・・平均輝度算出部、32・・・目標輝度設定部、33・・・誤差算出部、34・・・制御対象切替部、35・・・露出時間制御部、36・・・LED光量制御部、37・・・ゲイン制御部、41・・・光学レンズ、42・・・近赤外バンドパスフィルタ、43・・・撮像素子、44・・・AFE、51・・・テンプレート生成部、52・・・スコア算出部、53・・・登録テンプレート選択部、61・・・グループ代表選択部、62・・・グループ内選択部、71・・・スコア比較部、72・・・グループ分類部、73・・・グループ代表決定部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Infrared LED, 2 ... 10 key LCD, 3 ... LED buzzer, 4 ... Touch sensor, 5 ... Infrared LED drive circuit, 6 ... CPU, 7 ..Memory, 8 ... Camera, 9 ... Video decoder, 10 ... FPGA, 21 ... Image acquisition unit, 22 ... Authentication unit, 23 ... Registration unit, 24 ... Authentication Result output control unit 25 ... Image luminance control unit 31 ... Average luminance calculation unit 32 ... Target luminance setting unit 33 ... Error calculation unit 34 ... Control target switching unit 35 ... Exposure time control unit, 36 ... LED light quantity control unit, 37 ... Gain control unit, 41 ... Optical lens, 42 ... Near infrared bandpass filter, 43 ... Image sensor, 44... AFE, 51... Template generation unit, 52... Score calculation unit, 53. Template selecting section, 61 ... representative group selection unit, the selection unit 62 ... group, 71 ... score comparing section, 72 ... group classification unit, 73 ... representative group determination unit

Claims (6)

指に赤外光を照射する光源と、
所定の露出時間で、前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
前記指静脈画像の輝度を算出する輝度算出手段と、
前記指静脈画像の目標輝度に対する、前記輝度算出手段により算出された前記輝度の誤差に基づいて、前記撮像手段の前記露出時間を、最小時間から最大時間までの範囲で変化させる制御を実行する露出時間制御手段と、
前記誤差に基づいて、前記光源の光量を、0光量から最大光量までの範囲で変化させる制御を実行する光源光量制御手段と、
を備える認証装置。
A light source that irradiates the finger with infrared light;
An imaging means for imaging a finger vein image based on the transmitted light of the finger at a predetermined exposure time;
Luminance calculating means for calculating the luminance of the finger vein image;
Exposure for executing control for changing the exposure time of the imaging means in a range from a minimum time to a maximum time based on an error in the brightness calculated by the brightness calculation means with respect to a target brightness of the finger vein image. A time control means;
Based on the error, a light source light amount control means for executing control for changing the light amount of the light source in a range from 0 light amount to a maximum light amount;
An authentication device comprising:
前記撮像手段は、近赤外バンドパスフィルタを有する
請求項1に記載の認証装置。
The authentication apparatus according to claim 1, wherein the imaging unit includes a near-infrared bandpass filter.
前記光源光量制御手段が前記光源を前記0光量で維持させる制御を実行している最中に、前記露出時間制御手段が前記露出時間を制御し、
前記露出時間制御手段のその制御により前記露出時間が前記最大時間まで変化しても前記誤差が一定以下とならない場合、前記光源光量制御手段は、前記光源の光量を変化させる制御を実行する
請求項2に記載の認証装置。
While the light source light quantity control means is executing control to maintain the light source at the zero light quantity, the exposure time control means controls the exposure time,
The light source light quantity control means executes control to change the light quantity of the light source when the error does not become a certain value even if the exposure time changes up to the maximum time by the control of the exposure time control means. 2. The authentication device according to 2.
前記撮像手段は、前記指静脈画像の信号を所定のゲインだけ増幅させて出力し、
前記誤差に基づいて、前記撮像手段の前記ゲインを変化させる制御を実行するゲイン制御手段をさらに備える、
請求項2又は3に記載の認証装置。
The imaging means amplifies and outputs a signal of the finger vein image by a predetermined gain,
Gain control means for executing control for changing the gain of the imaging means based on the error,
The authentication device according to claim 2 or 3.
指に赤外光を照射する光源と、
所定の露出時間で、前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
を備える認証装置が実行する認証方法であって、
前記指静脈画像の輝度を算出する輝度算出ステップと、
前記指静脈画像の目標輝度に対する、前記輝度算出ステップの処理により算出された前記輝度の誤差に基づいて、前記撮像手段の前記露出時間を、最小時間から最大時間までの範囲で変化させる制御を実行する露出時間制御ステップと、
前記誤差に基づいて、前記光源の光量を、0光量から最大光量までの範囲で変化させる制御を実行する光源光量制御ステップと、
を含む認証方法。
A light source that irradiates the finger with infrared light;
An imaging means for imaging a finger vein image based on the transmitted light of the finger at a predetermined exposure time;
An authentication method executed by an authentication device comprising:
A luminance calculating step for calculating the luminance of the finger vein image;
Control is performed to change the exposure time of the imaging means in a range from a minimum time to a maximum time based on an error in the luminance calculated by the processing of the luminance calculation step with respect to a target luminance of the finger vein image. An exposure time control step,
A light source light quantity control step for executing control to change the light quantity of the light source in a range from 0 light quantity to the maximum light quantity based on the error;
An authentication method that includes:
指に赤外光を照射する光源と、
所定の露出時間で、前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
を備える認証装置を制御するコンピュータに、
前記指静脈画像の輝度を算出する輝度算出ステップと、
前記指静脈画像の目標輝度に対する、前記輝度算出ステップの処理により算出された前記輝度の誤差に基づいて、前記撮像手段の前記露出時間を、最小時間から最大時間までの範囲で変化させる制御を実行する露出時間制御ステップと、
前記誤差に基づいて、前記光源の光量を、0光量から最大光量までの範囲で変化させる制御を実行する光源光量制御ステップと、
を含む制御処理を実行させるプログラム。
A light source that irradiates the finger with infrared light;
An imaging means for imaging a finger vein image based on the transmitted light of the finger at a predetermined exposure time;
A computer for controlling an authentication device comprising:
A luminance calculating step for calculating the luminance of the finger vein image;
Control is performed to change the exposure time of the imaging means in a range from a minimum time to a maximum time based on an error in the luminance calculated by the processing of the luminance calculation step with respect to a target luminance of the finger vein image. An exposure time control step,
A light source light quantity control step for executing control to change the light quantity of the light source in a range from 0 light quantity to the maximum light quantity based on the error;
A program that executes control processing including
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