CN100484471C - 生物体信息处理装置及生物体信息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种为了吸收在出示生物体时产生的位置偏移，通过多次出示生物体来获得相互之间摄像位置不同的多个登记数据，由此提高认证精度、并且是小型且平面的静脉认证装置。本发明是一种生物体信息处理装置，具有：拍摄静脉图像的摄像部、对由上述摄像部拍摄的静脉图像进行处理的图像运算部、放置所摄像的生物体的界面、发出红外线的光源，其特征在于，具有：对由上述摄像部拍摄的被摄体的有无进行判断的被摄体检测部、获得多个登记数据的单元、从多个登记数据选择最佳登记数据的单元。

Description

生物体信息处理装置及生物体信息处理方法

技术领域

本发明涉及用于对个人进行认证的生物体信息处理装置，特别涉及使用生物体的静脉信息进行认证的技术。

背景技术

近年来，对个人信息的安全性被视为很重要。作为保护安全性的个人认证技术，生物学认证受到注目。生物学认证是使用人类的生物信息进行认证的技术，具有优良的便利性及机密性。

作为以往的生物学认证技术，公知有使用指纹、虹膜、声音、脸部、手背静脉或手指静脉的认证。特别是使用静脉的生物学认证中，由于使用了生物体的内部信息，所以具有优良的防伪造性能。

以下特别说明手指静脉认证装置。

手指静脉认证装置在手指上照射红外线。红外线在手指内部散射之后，透射到外部。并且，手指静脉认证装置对从手指的掌侧透过的红外线进行摄像。

此时，血液中的血红蛋白比周围的组织吸收更多的红外线。因此，在手指静脉认证装置所拍摄的图像中，分布在手指的掌侧皮下的血管(手指静脉)作为暗影的图形(手指静脉图形)被可视化。

手指静脉认证装置预先登记该手指静脉图形的特征，通过求出认证时所出示的利用者的手指静脉图形和预先登记的特征之间的相关性，来进行个人认证。

但是，以往的手指静脉认证装置由于在手指的侧面设置光源因此作为装置需要一定高度(例如参照专利文献1)。与此相对，存在下述系统，该系统将光源和检测器设置在作为测量对象的生物体的同一侧，并在认证中使用已测量的光谱(参照专利文献2)。

【专利文献1】日本特开2004—265269号公报

【专利文献2】国际公开JP2005/011184号公报

在比对时所放置的手指的位置与登记时的位置不同的情况下，可以摄像的图形不同，所以在比对它们时不能进行正确的认证。因此，为了提高认证精度，需要如上所述对手指的位置进行规定的结构。这方面，在上述专利文献1所述的装置中，具有手指放置台等物理结构，从而将手指规定在设置位置上。

另一方面，如果是如专利文献2所述的结构，则可以谋求装置的小型化，但由于生物体的载置面大致为平面，所以很难设置如手指放置台那样的物理结构。因此存在下述问题，即，使用者无法决定放置生物体的位置，而产生所登记的生物体信息和认证时出示的生物体信息的位置偏移，从而无法认证。

发明内容

因此，本发明就是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于谋求装置的小型化，并且抑制由于在使用者设置生物体时的位置偏移而引起的认证率低下的问题。

在本发明中所公开的代表性发明如下所述。

一种生物体信息处理装置，具有：光源，对设置在载置面上的生物体照射光；摄像部，对于生物体，从上述光源一侧对透射过该生物体的光进行摄像，取得登记图像候补；处理部，从所摄像的登记图像候补的图像中提取血管图形。

特别是，处理部计算出该多个所提取的血管图形之间的位置偏移，从该多个摄像图像中将相互之间的位置偏移大的规定张数的血管图形确定为登记图形。或者，在取得1个登记图像候补之后，在判断出生物体曾一度离开载置后已被再次设置、或者所载置的位置已错开后，取得新的登记图像候补。

本发明的效果为，根据本发明的静脉认证装置，在生物体的设置面上出示生物体时，不需要严格的定位，可以使便利性提高，同时提高识别率。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的认证系统的结构图。

图2是本发明的第1实施方式的认证处理部的存储器的框图。

图3是本发明的第1实施方式的输入装置的正面图。

图4是本发明的第1实施方式的输入装置的侧面图。

图5是本发明的第1实施方式的认证处理部的登记处理的流程图。

图6是本发明的第1实施方式的认证处理部的登记数据选择处理的流程图。

图7是本发明的第1实施方式的认证处理部的登记数据选择处理的说明图。

图8是本发明的第1实施方式的认证处理部的登记数据选择处理的说明图。

图9是本发明的第1实施方式的认证处理部的登记数据选择处理的说明图。

图10是本发明的第1实施方式的认证处理部的认证处理的流程图。

图11是本发明的第2实施方式的认证处理部的登记处理的流程图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。此外，在本申请的实施例中，特别说明了手指的静脉认证装置，但也可以使用其手掌等其他的生物体来作为对象物。

图1是本发明的第1实施方式的认证系统的结构图。

认证系统包括输入装置2、认证处理部10、存储装置14、显示部15、输入部16、扬声器17及图像输入部18。输入装置2包括光源23及摄像装置9。

光源23例如是红外线LED，向在输入装置2上出示的手指1照射红外线。摄像装置9对在输入装置2上出示的手指1进行摄像。

图像输入部18将由输入装置2的摄像装置9拍摄的图像输入到认证处理部10。

认证处理部10包括CPU11及存储器12以及各种接口(IF)13。

CPU11通过执行存储在存储器12中的程序来进行各种处理。存储器12在图2中后述，用于存储CPU所执行的程序。此外，存储器12暂时存储从图像输入部18输入的图像。

接口13与认证处理部10的外部装置连接。具体来说，接口13与输入装置2、存储装置14、显示部15、输入部16、扬声器17及图像输入部18等连接。

存储装置14预先存储着使用者的登记数据。登记数据是用于比对使用者的信息。例如是手指静脉图形的图像等。手指静脉图形的图像是将分布在手指的掌侧的皮下的血管(手指静脉)作为暗影的图形来进行摄像的图像。

显示部15例如是液晶显示器等，用于显示从认证处理部10接收到的信息。

输入部16例如是键盘等，用于将使用者所输入的信息发送到认证处理部10。扬声器17通过声音发出从认证处理部10接收到的信息。

以下使用图1和图10的流程图，说明本实施方式的认证系统的认证处理。

首先，请求认证的使用者在输入装置2上出示手指1。这时，设置在输入装置2上的光源23向手指1照射红外线。该红外线在手指1的内部向各个方向散射。

设置在输入装置2上的摄像装置9对来自手指的掌侧的红外线进行摄像。并且，摄像装置9通过图像输入部18将所拍摄的图像输入认证处理部10。

这样，认证处理部10将所输入的图像存储到存储器12中。并且，对存储在存储器12中的图像实施静脉图形的提取处理(S202)。该处理可以利用在后述的图5的实施例中所示的静脉图形的提取处置(S104)等。作为所提取的特征量，可以将静脉图形的空间分布作为图像信息进行提取，也可以提取端点及分支点那样的线的结构信息。由此，提取手指静脉的特征数据。

接着，认证处理部10从存储装置14取得在存储装置14中预先存储的登记数据。此外，认证处理部10也可以从存储装置14仅取得与从输入部16输入的信息(例如使用者ID等)相对应的登记数据。此外，也可以存在与一个生物体对应的多个登记数据。接着，将所取得的认证信息存储在存储器12中。

接着，认证处理部10计算所提取的特征数据和从存储装置14取得的登记数据之间的相似度(S204)。在该处理中，可以使用通过将特征图形之间作为图像进行重合来总计象素值的不同点、由此评价相似度的方法，或者从线图形中进一步求出分支点及端点等结构上的特征量、在此基础上评价所对应的特征点的数量及分支数、方向等的一致度的方法等。

然后，实施判断上述所求出的相似度是否高到可以认定是同一图形的程度的处理(S206)。此时，在对一个生物体有多个登记数据的情况下，将相似度最高的比对结果作为对该登记者的比对结果。在被认定是登记者的情况下，实施根据认证系统的认证处理(S208)。例如，可以进行PC登录的实施、门钥匙的开锁、开始ATM上的金钱交易等处理。另一方面，在判断为所登记的所有图形中相似度低的情况下，读取新放置在装置上的手指的静脉图像之后返回图形提取处理S202。通过这样连续地重复认证处理，可以提高接受所登记的本人的概率。此外，也可以在重复规定次数还不能认证的情况下结束比对处理。由此，可以将未登记的他人偶然被认证的可能性抑制到最低。

此外，在对一个生物体存在多个登记数据时，可以如上所述仅在相似度最高的结果超过了阈值的情况下实施认证处理，此外，也可以在几个登记数据中超过了阈值的情况下实施认证处理。前者的情况下可以提高本人被认证的概率，后者的情况下可以降低接受未登记的他人的概率。这些可以根据该认证系统的安全等级进行设定。如上所述，本实施方式的认证系统对使用者进行认证。

在预先登记的静脉图形和所出示的静脉图形完全一致时正确执行认证处理。但是，使用者不一定能在相同位置出示生物体，此时，两个图形产生位置偏移。由此，在一个图形上存在的特征量可能在另一个图形上并不存在。在这样的图形之间的比对中，两者的相似度降低。一般来说，位置偏移量越大，其相似度越低。

图2是本发明的第1实施方式的认证处理部10的存储器12的框图。

存储器12存储有手指检测程序121、光量控制程序122、特征提取程序123、特征比对程序124以及登记数据选择程序125等。手指检测程序121判断手指1是否放置在输入装置2上。光量控制程序122控制光源23的光量。特征提取程序123从由摄像装置9拍摄的图像中提取特征数据。特征比对程序124对由特征提取程序123提取的特征数据和存储在存储装置14中的登记数据进行比对。登记数据选择程序125从所获得的多个特征数据中选择多个所登记的特征数据的候补。

图3(a)是本发明的第1实施方式的输入装置2的平面图。输入装置2的表面是用于设置摄像对象的生物体的手指载置面25。在输入装置2的中央存在由手指载置面25限定的开口部27。开口部27上设置有丙烯酸板31。丙烯酸板31可以防止灰尘等异物进入装置内，并且为仅透射红外线的材料，所以可以获得在对静脉图形进行摄影时防止太阳光及荧光灯等不需要的外光的效果。在手指载置面25上，在开口部27的周围设置有倾斜33，丙烯酸板31被设置为稍低于手指载置面25的高度。由此，在将手指1放置在输入装置2上时，手指1和丙烯酸板31不容易接触。因此，可以防止因手指1被压迫而引起的血流的停止，从而可以防止静脉图形的欠缺。这样，手指载置面25除了稍有倾斜之外其他在整体上为平面结构，可以搭载在由于物理限制或设计上的原因不允许有凹凸形状的设备上，例如移动电话、笔记本型PC及PDA等移动终端、键盘的表面、ATM设备的操作面板表面等。

在开口部27的上下位置上设置有光照射口35，在其中设置有光源23。光源23由发出红外线的元件构成。此外，在光照射口35上设置有光源保护用丙烯酸板37，以覆盖光源23。光源保护用丙烯酸板37由对红外线透明的材质制成，保护光源23不受外部应力的影响。此外，为了配合手指的第一关节，在手指载置面25的左右示出有关节位置规定标记39。由此，使用者可以视觉地进行手指的定位。进而，在光源23和开口部27之间，设置有手指载置位置标记41。这样，通过在手指载置面25的表面实施压纹(シボ)加工等，使手感产生变化，从而可以在视觉上及触觉上确认手指的位置。通过这样的结构，由于使用者可以在触觉上确认手指的定位，所以提高了便利性。进而，在手指载置面25的右上方和左下方设置引导灯43。例如在该灯上使用LED等。通过在视觉上不遮挡该灯43的位置上放置手指1，可以进行引导使手指1放置在直线上。此外，通过对该灯43的点亮及闪烁的发光图形及发光色等进行各种组合，可以向使用者显示认证装置的状态，例如出示手指的等待状态或认证的成功、失败的结果等。

在图3(b)显示了在手指载置面25上载置了手指1的输入装置2。如上所述，手指1覆盖图3(a)所示的手指载置位置标记41，放置在视觉上不遮挡引导灯43的位置上，并且手指的第一关节与关节位置规定标记39配合放置。

图4表示输入装置2的内部结构。在装置内部倾斜设置有镜子45。由此，摄像装置9的光轴弯折而通过开口部27的中心。因此，即使摄像装置9不位于开口部27的正下方，也可以从开口部27对装置外部摄像，可以抑制输入装置2的高度。如图4所示，在将手指1放置在载置面25上的状态下，手指1和光源23的光源保护用丙烯酸板37紧贴在一起。另外，如图3(b)所示，手指1设置为遮住LED23。由此，不但防止了由于没有入射到手指1内部的漏光而引起不必要的干扰光，还由于光源23的光高效地进入手指内部而提高了用于静脉图形摄影的照射光的能效。由此，可以提高所拍摄的静脉图形的画质，提高识别率。

此外，构成手指载置面25的部件是对红外线不透明的材料，或者实施这种材料的涂布，来一起防止红外线的透射和反射。进而，在载置面25的内部，光源23和开口部27之间，以及光源23和摄像装置9之间被隔开，光源23的光不会从光源保护用丙烯酸板37之外的部件放射到外部。如果光源23的光向开口部27泄漏而从开口部27放射出红外线，则红外线照射到位于开口部27的正上方的生物体的表皮。其结果是，通过由表皮放射该光而返回摄像装置9，生物体的表皮映入影像中。因此，生物体内部的静脉图形的对比度下降，画质低下。在本发明中，通过形成上述的材料、结构，光源23的光不会直接到达摄像装置9，而且光源23的光也不会从开口部27从内侧漏出，所以不会发生这样的问题，可以实现清晰的静脉图形的摄像。

在本实施例中的认证装置中存在下述优点，即，装置小且是平面的，组装输入装置2时的自由度高。如图3或图4所示，通过在与摄像元件的同一面上设置光源，并且使生物体的载置面大致平面化，实现抑制高度且装置小型化。在本实施例所述的装置中，由于设置物理的突起等来限制生物体位置的结构会使装置自身的高度增加，所以不优选。另一方面，由于没有限制生物体位置的物理性结构体，所以存在登记时和比对时产生生物体的位置偏移而识别率下降的问题。特别是在由于装置的小型化从而摄像区域被限定为很小的情况下，该位置偏移的影响很大。在本实施例中，形成为如上所述的视觉上的标记及使接触面的触感变化的结构，但仅这样的结构对于使用者每次都限定该手指设置位置来说是不充分的。因此，在该认证装置中，为了提高认证精度，考虑设置在允许手指的位置偏移的情况下实施认证的机构。

在本发明中，针对该问题点，对所登记的生物体部位进行多次摄像，求出它们空间上的位置偏移，从多张中选出相互的位置偏移较大的多张血管图形来进行登记。由此，即使在比对时产生位置偏移，在多个登记数据中包括在接近该位置偏移的状态下进行登记的图形的概率很高，所以即使是平面的界面也可以提高认证精度。图6是表示从多次摄像所得的静脉图形中选择多张登记数据的一个实施例的流程图。此外，此处，说明了从5次摄像所得的静脉图形中选择3张登记数据的方法，但张数可以任意设定。

首先，将5张静脉图形设为P1、P2、P3、P4、P5。并且，对这些静脉图形的所有组合进行循环(

当り)比对。比对可以使用普通的匹配方法，但基于可以检测出相互的图形相似度、并且相似度最高时也可以检测出空间的位置偏移量的方法。具体来说，将相互的重复位置错开来计算相似度，并求出其最大值和其位置偏移。这里，在将i和j设为1～5中的任意自然数时，将图形Pi和图形Pj的比对结果分成匹配的相似度S(i，j)和直接计算的位置偏移量D1(i，j)来存储。该处理在步骤S122表示。

这里，在将手指的长度方向和其直行方向的坐标分别设为y坐标、x坐标时，手指的位置偏移量可以定义成仅在x坐标上的偏移量，也可以定义成仅在y坐标上的偏移量，此外，也可以定义为组合了x坐标和y坐标的偏移量。特别是图3所示的认证装置中，由于手指的长度方向的开口部27的开口宽度相对手指1的长度来说较短，所以手指的长度方向的位置偏移对认证精度的影响较大，认证失败的概率变高。因此，这里关注仅在y坐标上的偏移量。此外，将从指尖到指根的方向定义为y坐标的正方向。

下面，对用于研究5张图形的相对位置的、间接计算出的位置偏移量D2进行定义。在以后的处理中，根据先计算出的D1来决定D2。D2被初始化为空，随着计算的进行而代入值。在步骤S124中，判断D2不是空，在填入了所有元素的情况下，作为最终处理进到步骤S134。

这里叙述根据D1重新计算D2的理由。由于所有图形的各个位置偏移量存储在D1中，所以研究D(i，j)就可以求出Pi和Pj的位置偏移量。但是，在Pi和Pj的位置偏移量很大、两者中不包括公共区域时，很难直接正确求出该位置偏移量。另一方面，如果存在同时包括Pi和Pj的部分区域的其他图形Pk，则通过合成Pi和Pk之间的位置偏移量D1(i，k)、以及Pk和Pj之间的位置偏移量D1(k，j)，求出Pi和Pj的正确的位置偏移量的可能性很高。由于该理由，在本实施例中，间接地求出位置偏移量。

接着，求出整个S(i，j)中的最大值。此时的i，j分别决定为im，jm。在以后的重复处理中，为了不会再次选择相同的S(i，j)，而将S(im，jm)的值改为负数(S126)。

接着，在D2(im，jm)为空时，代入D1(im，jm)的值(S130)。只是，转置行和列所得到的元素仅在位置偏移量的正负上不同，此时，对转置的元素也代入值。

接着，利用在当前时间存储在D2中的值，实施填入D2的空元素的处理(S130)。如上所述，在Pi和Pj的位置偏移大到不包括共同的静脉图形那种程度的情况下，这些图形的相似度极低。因此，为了正确求出Pi和Pj的位置偏移量，最好是，不是直接调查D1(i，j)，而是经由位于中间位置的Pk，利用D1(i，k)和D1(k，j)来求出。此时，由于在D2中优先存储相似度高的D1的值，所以在某元素D2(k，j)为空的情况下，通过代入D1(k，j)，来根据在D2中存在的值生成，从而精度提高。作为生成方法是通过找到形成D2(i，j)＝D2(i，k)—D2(k，j)的k来进行的。对D2的所有空元素进行该处理。当然，在右边为空的情况下代入是不成立的。与上述相同，对转置的元素也同时实施相同的代入。

接着，调查在前一个步骤(S130)中是否发生了代入(S132)。在发生了代入的情况下，存在下述可能性，即通过实施重复处理可以实施对新元素的代入，因此在无法代入之前重复前步骤。在无法代入的情况下，返回作为终止判断的步骤124。

在终止判断S124中判断为已填入所有的D2的情况下，实施最终步骤。首先，以在D2(1，i)的第一横列上获得的位置偏移量作为基础，将Pi排列在数字直线上(S134)。并且，选出位于最端部的图形Pr和P1这2个、以及位于离中间点最近处的图形Pm共3个作为登记图形，从而结束登记图形选择处理。

图7表示图6的流程中S122的处理过程的一个例子。在所有的图形P1～P5中，存储有相似度S和直接计算出的位置偏移量D1。其中，省略线表示在填入的元素中填入了某数值，但说明上没有举出具体的数值。例如，S中最大的值是98，表示比对P1和P2时的相似度。此外，可知这些位置关系如D1所示那样，P2存在于从P1向手指方向偏移了2个像素左右的位置上。

图8是根据D1所生成的、间接计算出的位置偏移量D2的计算例。其中，S和D1具有图7所示的值。图8(a)表示在图6的步骤S128和S130中所生成的D2的过程。首先，搜索S中作为最大值的S(1，2)，将与之对应的D1(1，2)的值原样存储在D2(1，2)中。接着，搜索第二大的S(1，4)，将D1(1，4)的值存储在D2(1，4)中。可知在该时刻P1位于P2和P4之间的位置关系。因此，将+4作为D2(1，4)一D2(1，2)的值代入到D2(2，4)中。这里，若观察图7(b)，则在D1(2，4)中代入了值+8，与当前计算的D2(2，4)有很大不同。但是，若观察图7(a)的S(2，4)，则相似度是26，是极低的，D1(2，4)的可靠性很低。因此，如图8(a)所示，将D2内的值作为参考进行计算，可以得到正确的位置偏移量。这样，最终如图8(b)所示，填入所有的D2的元素。在该状态下，通过关注P1行，可知5个图形的相对位置。

图9是根据图8(b)中P1行的值将5个图形排列在数字直线上时的概念图的一个例子。在将P1配置在数字直线上的0时，将P2到P5配置在各自的位置上。由该图可知，对最靠近指尖侧的图形摄像所得的是P2，指根侧的图形是P3。此外，可知最靠近中心位置的图形是P4。这样，通过取得端部的2个和中间的1个图形，可以获得覆盖了最广范围的登记数据组142。通过登记这些，提高了下述情况的可能性，即，即使登记者的手指的放置方式在手指的长轴方向上产生了位置偏移，使用这3个图形中的某一个图形也可以比对成功。因此，提高了识别率，并且即使没有严格定位也可以认证，从而提高了便利性。

此外，在本实施例中，表示了对5次摄像中的3张进行登记的方法，但即使在对N次摄像中的M张进行登记的情况下，也尽量以留下摄像位置离开的图形的方式来选择所登记的图形。即，对于从3张图像提取的血管图像，对第1和第2图形之间的位置偏移、第1和第3图形之间的位置偏移、以及第2和第3图形之间的位置偏移进行比较，选择位置偏移最大的一组的2张。具体来说，可以如下述那样应对，即，使用相同的方法将登记候补数据排列在上述数字直线上，选择最靠近端部的图形再选择其中间的图形，通过重复上述处理来进行选择，或者等间隔地选择数据，以便取得规定的M张图形等。或者，也可以在处于相邻位置关系的摄像图像之间的偏移在预定的规定值以上时进行登记。

此外，在登记时多次出示的生物体的位置偏移量较小的情况下，也可以不使用上述D2而选择登记候补。这样的状况，可以通过判断出对所有登记候补循环地求出的所有相似度较高并且所有位置偏移量较小来进行检测。此时，在实施了图6中的最初的处理(S122)之后立刻移到将所获得的特征图形排列在数字直线上的处理(S136)，而省略中间的处理。其中，使用D1替代在S136中使用的D2。通过这样的处理流程，可以简化登记处理。

下面说明通过上述本申请的流程登记了多种比对图形时的比对流程。

在本实施例中，特征在于图10中的比对处理(S204)和其判断处理(S206)。如上所述，所登记的静脉图形对1个手指存在M张。因此，实施所提取的静脉图形和所登记的M个登记图形之间的比对。

接着，实施对所计算的相似度进行评价的处理(S206)。事前预先将在统计上可以判断为是同一静脉图形时的比对结果数值化。此时，将M个登记图形中的最高相似度作为针对该登记者的比对结果。并且，在该比对结果是比可判断为同一图形的阈值大的相似度时，认为使用者是该登记者。在不是这样的情况下，返回本流程的开头。

此外，在实施对所有登记者的登记数据进行比较对照的1—N认证时，由于每一个人的登记数据的数量是M张，所以在登记人数和M的值很大的情况下，在比对处理中花费时间，从而便利性降低。关于该点，可以利用下述那样的比对处理的高速化方法。

首先，对所有的登记数据预先生成间隔剔除特征量后的数据，与原来的登记数据一起保存。所谓间隔剔除可以是在空间上缩小特征图形，如果是端点、分支点等结构的特征数据，也可以对特征点赋予优先等级，从而去掉等级低的特征点。此时，也可以改变相对原来数据间隔剔除的比例，来生成多个间隔剔除数据。此外，不仅是登记数据，对在认证时出示的生物体静脉图形也同样地生成间隔剔除数据。

接着，使用间隔剔除率最高的数据来实施与整个登记数据的比对。由于数据量被压缩到很小，所以可以高速实施比对。另一方面，此时的比对结果与使用了没有间隔剔除的数据的情况相比，由于节省了详细的特征量，所以正确分开相同手指和不同手指的概率降低。但是，在明显不同的图形之间的比对中，即使是使用间隔剔除数据的情况，相似度相对来说也极低。因此，预先对可以判断为是明显不同的图形的阈值进行统计评价，将产生的相似度小于该阈值的登记数据在该时刻判断为是其他手指，之后从比对处理的对象中除去。

此后，使用间隔剔除率第二高的数据，对作为比对处理对象而留下的登记数据实施与上述相同的比对处理。由于在前阶段的比对处理中，登记数据的一部分从对象中除去，所以应调查的登记数据数量范围缩小，从而可以期望缩短比对时间。并且，同样地，将可以判断为明显是其他手指的登记数据从比对对象中除去。这样，一边从高间隔剔除率向低间隔剔除率来改变比对数据，一边渐渐缩小作为比对处理对象的登记数据的范围。

最后，使用没有实施间隔剔除的数据，实施与到前阶段的比对为止被缩小的登记数据之间的比对。1次比对处理最花费时间，但由于作为对象的数据数到前阶段为止被充分缩小范围，所以比对时间较小即可。

如上所述，为了实现耐位置偏移的认证，重要的是获得覆盖了生物体的位置偏移的多个登记数据。因此，在登记时出示多个生物体的情况下，需要在对比时在能够放置的范围内尽量分散地进行摄像，此外，最好可以尽量不给登记者增加负担地进行摄像。因此，为了获得位置不同的多个生物体信息从而提高认证精度，在以下的实施例中叙述登记数据收集方法。

图5表示本认证装置的登记流程的其他实施例。在本实施例中，通过在对多个数据进行摄像时催促手指的重新放置，可以尽量使使用者向本装置出示、并且取得相互不同位置上的图像。由此，即使在认证时手指的位置自然地分散的情况下，由于登记数据吸收了这种分散，所以可以进行正确的认证。

在起动静脉认证程序之后，在被认为具有登记权限的情况下，通过切换成登记模式，来开始登记处理。登记权限基于登记者出示密码、或者由预先作为登记管理者登记了静脉图形的人物进行生物体的出示等。

若开始登记处理，则首先实施对手指放置在装置上的情况进行确认的处理(S101)。在本实施例中，使光源23高速闪烁，对点亮时的图像和熄灭时的图像直径的差分进行计算。如果放置有手指的情况下，在点亮时手指部分明亮发光，相反，在熄灭时照射很暗。另一方面，对于背景部分，则与光源的点亮和熄灭无关，在图像上没有变化。利用这点，对点亮、熄灭的两个图像的差分的绝对值进行计算，将该值大的区域判断为手指的区域。在可以判断出该区域的大小是预先设定的普通手指的大小时，判断为手指已放置。在判断为存在手指时进入下面的处理，在不是这样的情况下重复该处理(S102)。根据本方式，由于仅利用静脉图形摄像用的光源23就可以实现手指的检测，所以可以抑制装置的成本，并且实现装置的小型化。此外，S101的处理也可以是将检测手指接触的传感器设置在输入装置2上，来物理地判断手指的有无。

接着，实施静脉图形的提取处理(S104)。在本处理中，首先，由图2中的光量控制程序122进行光量调整，来进行静脉图形的提取。若适当地调节光源23的光强度，则将静脉图形作为暗线进行摄像。通过提取该暗线进而去掉不需要的背景，可以提取静脉图形。该处理也可以使用例如下述方法，即：由匹配滤波器等边缘增强滤波器强调线成分的方法；反复地重复线追迹来以统计的方式提取线成分的方法；由Top—hat变换等形态学运算检测暗线的方法；关注图像的辉度轮廓而对局部辉度值的凹部进行检测、根据暗线的宽度或凹部的曲率等对凹部的中心位置进行强调的方法等。

此外，作为由图2中的光量控制程序122实施的光量调整方法，可以使用下述方法，即：预先调查可明显看到静脉图形时图像上的平均辉度值、从而控制光量来达到作为目标的平均辉度值的方法；从图像提取静脉图形来评价该线图形的适当程度及清晰度、决定光强度使其为最佳的方法等。特别是前者可以实现计算成本低的高速处理。

此外，为了得到最佳光量，需要一边时常监视图像一边控制光量。在本实施例中，通过以下顺序调整光量。首先，假设可以将图像上的平均辉度值作为光强度的函数来描述，从而模型化为最接近直线或者n次曲线等实体的函数。接着，在实际中赋予某光量，并计算因此而得到的图像的平均辉度值，决定模型化后的函数偏移值或倾斜度等参数。最后，根据模型化后的函数，逆计算用于获得作为目标的平均辉度值的光强度，并照射所得的光强度。通过该方法，高速完成了向目标辉度值的收敛。此外，也可以将图像分割为指尖一侧和指根一侧，为了对各自对应的区域照射最佳光量，而独立控制指尖一侧的光源23和指根一侧的光源23。由此，可以拍摄出整体上清晰的静脉图形。

接着，实施对手指已移开进行确认的处理(S106)。具体来说，通过在S101中使用的技术进行确认。重复实施该处理直到手指移开为止。其间，也可以通过显示部15、扬声器17、引导灯43等来指示移开手指，以便使用者可以掌握需要移开手指的情况。因此，在每次登记者出示所登记的手指时会重新放置。通常来说，通过实施重新放置，手指所放置的位置会自然变动。由此，可以防止手指一直放置在相同的位置上，并且可以获得该登记者放置在该装置上的相互之间位置不同的多个静脉图形。因此，如果将这些多个数据作为登记数据，则即使新输入的摄像图像存在自然的位置偏移，与多个登记数据中的某一个一致的概率也很高，从而识别率提高。

接着，实施将在S104中提取的图形作为登记数据候补进行存储的处理(S110)。并且，对登记数据的候补是否刚好达到预先设定的值N进行判断(S112)。这里，N为2以上。如果登记数据的候补小于N个时，则返回处理S102，重复上述处理。此外，即使作为登记候补进行存储的处理S110在图形提取处理S104的后面立即实施也是相同的。

接着，实施从所获得的N个登记候补图形中选择M个实际登记的图形的处理(S114)(其中，M≦N)。作为选择的基准，要选择M个图形的摄像位置相互不同的图形。由此，手指的位置偏移被广泛吸收，识别率提高。此外，由于保留有效数据，删除其他数据，所以登记数据量减少，可以使比对处理高速化。关于该具体的实施例如上述从图6到图9所示那样。

最后，实施将在上述处理中选择出的M个登记图形作为该登记者的生物体信息存储在数据库中的处理(S116)。但是，在本实施例中，为了如上所述在作为登记候补进行摄像的过程中判断手指的重新放置，并取得登记者可能提示的多个位置上的图像，也可以省略S114、116的步骤，而将登记候补作为登记图形。

此外，本实施例中所示的N和M的值也可以预先设定为规定的值，也可以是使用者可以自由选择的可变的值。此外，关于M的值，也可以在N个数据之间计算出相似度，将该相似度在规定范围内的值彼此归为组，将该组的数量作为大致标准(目安)而每次由系统一侧自动决定。由此，对于在登记作业中所获得的多个静脉图形，可以防止登记不需要的图形，并且可以防止排除了需要的图形。进而，在此情况下，在判断出M的值低于预先设定的最小值时，可以继续实施登记作业，催促登记者提示图形，直到获得足够的张数为止。

此外，在上述步骤中，也可以针对等待手指放置和手指移开等的等待处理设定超时，来重置登记处理。由此，可以防止在登记处理实施中中断作业时光源23长时间持续重复闪烁的情况，可以防止消耗功率。此外，可以防止不小心登记了外来者的手指的情况。

如上所述，在本实施例中，通过请求手指的重新放置，来产生比对时可能产生的自然的位置偏移，从中选择可以最宽范围覆盖位置偏移的图形，反映到登记数据中。此外，重新放置的动作对于掌握比对时动作的感觉也很有效，具有操作练习的效果。因此，可以在登记时获得强烈反映比对时的图形的图形，从而提高识别率。

图11表示本认证装置中的登记流程的其他实施方式。与所述第1实施方式中的图5所示的登记流程的不同点是，将判断没有手指的处理替换成判断已发生手指的位置偏移的处理(S206)。

为了实现耐位置偏移的认证，重要的是获得囊括生物体的位置偏移的多个登记数据。因此，在本实施例中，通过使手指在装置上放置的状态下自由移动或者配合系统的指示进行移动等，从而使使用者出示手指的所有位置等，由此，可以获得位置不同的多个手指图像。从这些多个图像中选择相互之间位置偏移量大的图形，由此可以实现位置偏移的许可范围宽的认证。

在本实施例中，在认证处理部10中包括对手指1的位置偏移量进行测量的单元。系统请求登记者在不同的位置上设置手指。此时，登记者可以如实施例1那样每次重新放置，也可以在放置的状态下将位置错开地进行出示。期间，认证处理部10连续地拍摄多张静脉图形。可以在显示部15或扬声器17等中显示催促使手指1移动的消息，此外，也可以通过图示等在视觉上显示将手指的位置在哪个方向上错开多少为好、登记者可以配合该指示来进行出示。

例如，在本实施例中，由于考虑到手指长度方向上的位置偏移，所以请求登记者向手指的长度方向例如从根部向指尖渐渐错开手指。这样，可以取得高效认证时可能设置的手指长度方向上的不同的位置的多个图像。当然，也可以将位置的错开方式委托给登记者，而重视该登记者在可出示给该装置的范围内的图像的取得。

在本实施例中，认证处理部10中包括对手指的位置偏移量进行测量的单元。作为判断所出示的图形是否已移动的方法，连续地提取特征图形，并在时序上进行比对。测量此时的图形的位置偏移量，判断位置是否偏移。此外，也可以在手指载置面25的表面具有旋转编码器等移动检测部，用来检测手指1的移动。特别在前者的方法中，不使用对手指移动进行检测的传感器，可以降低装置成本。在图11的连续取得多张登记图像的流程的途中，设置有以S305和S306表示的对手指位置是否正在移动进行评价、判定的步骤。因此，可以在手指的位置完全没有移动的情况下进行警告，使登记者在登记流程途中移动手指。因此，在取得多张图像之后，S114的选择处理的结果是，可以预先防止可登记的图像没达到规定数M的情况发生。此外，在本实施例中，由于没有向登记者请求手指的重新放置，所以登记者仅使手指在放置在手指载置面25上的状态下移动，使登记处理高速化。此外，根据本实施例，可以对一定是不同位置上的图像进行摄像，可以更加广泛地吸收认证时偶发的手指位置的分散。

本发明产业上的可利用性为，可以用于搭载在PC、移动终端、ATM、汽车或进出房间管理等上的个人认证装置。

Claims (15)

1、一种生物体信息处理装置，其特征在于，具有：

载置面，用于设置生物体；

光源，对上述生物体照射光；

摄像部，实施生物体的重新放置后对从上述光源照射并透射过该生物体的光进行摄像，重复这一过程，以取得该重复摄像的多个摄像图像作为登记图像候补；

处理部，从上述所摄像的登记图像候补的图像中提取血管图形，

上述处理部计算出该多个所提取的血管图形之间的位置偏移，并从该多个摄像图像中将相互之间的位置偏移大的规定张数的血管图形确定为登记图形，

上述载置面具有开口部，

上述摄像部设置在该开口部的下方，

在该开口部的下方且该摄像部的上方，具有能透射上述光的部件。

2、一种生物体信息处理装置，其特征在于，具有：

载置面，用于设置生物体；

光源，对上述生物体照射光；

摄像部，实施生物体的重新放置后对从上述光源照射并透射过该生物体的光进行摄像，重复这一过程，以取得该重复摄像的多个摄像图像作为登记图像候补；

处理部，对从第1个上述摄像图像获得的第1血管图形和从第2个上述摄像图像获得的第2血管图形之间的位置偏移、从第1个上述摄图像获得的第1血管图形和从第3个上述摄像图像获得的第3血管图形之间的位置偏移、以及从第2个上述摄像图像获得的第2血管图形和从第3个上述摄像图像获得的第3血管图形之间的位置偏移进行比较，将该位置偏移最大的一组上述2个血管图形作为认证用的登记图形进行登记。

3、如权利要求1所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

还具有检测部，对上述生物体是否已被设置进行检测，

上述处理部在上次的登记图像候补的摄像后，利用上述检测部判断该生物体是否已从上述载置面离开，

在判断出该生物体已离开之后，将对透射过再次设置的生物体的光进行摄影所得的图像，作为新的上述登记图像候补。

4、如权利要求1所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

上述处理部判断从所摄像的图像中提取的血管图形与来自上次所摄像的登记图像候补的血管图形的位置是否错开，在判断为错开的情况下，将该图像作为新的登记图像候补。

5、一种生物体信息处理装置，其特征在于，具有：

载置面，用于设置生物体；

光源，对上述生物体照射光；

摄像部，对透射过该生物体的光进行摄像，取得登记图像候补；

处理部，从上述所摄像的多个登记图像候补中提取血管图形，作为登记图形；

上述处理部在上述登记图像候补的取得之后检测该生物体是否已从上述载置面离开，进而，将上述生物体再次设置在上述载置面上之后由上述摄像部所摄像的图像作为上述登记图像候补，

上述载置面具有开口部，

上述摄像部设置在该开口部的下方，

在该开口部的下方且该摄像部的上方，具有能透射上述光的部件。

6、如权利要求5所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

上述处理部还计算出从上述登记图像候补中提取的血管图形之间的位置偏移，将该相互之间的位置偏移最大的多个血管图形作为登记图形。

7、如权利要求6所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

上述生物体是手指；

上述位置偏移是上述手指的长度方向的位置偏移。

8、如权利要求1至5中任一项所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

上述生物体是手指。

9、如权利要求3或5所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

上述处理部在取得上述登记图像候补之后，输出表示将该生物体重新放置在上述载置面上的指示。

10、如权利要求1、3、4、6中任一项所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

上述处理部从由上述多个登记图像候补中提取的血管图形中，将相互之间位置离开最大的一对血管图形、和位置最接近该一对血管图形的中间的血管图形确定为上述登记图形。

11、如权利要求1至6中任一项所述的生物体信息处理装置，其特征在于，

上述处理部通过对从新取得的生物体摄像图像中提取的血管图形和上述多个登记图形的每一个进行比对，来进行个人认证。

12、一种生物体信息处理方法，其特征在于，包括：

向出示给装置的载置面的生物体照射光，

实施生物体的重新放置后由摄像部对透射过该生物体的光进行摄像，重复这一过程，来取得多个摄像图像，

从上述多个摄像图像中提取血管图形，

利用上述血管图形，计算上述多个摄像图像之间的位置偏移量，

选择相互之间上述位置偏移量大的规定张数的血管图形，

将该所选择的血管图形作为用于个人认证的登记数据进行记录，

上述载置面具有开口部，

上述摄像部设置在该开口部的下方，

在该开口部的下方且该摄像部的上方，具有能透射上述光的部件。

13、如权利要求12所述的生物体信息处理方法，其特征在于，

在取得上述多个摄像图像时，在判断上述生物体是否已从装置离开之后，取得新的摄像图像。

14、如权利要求12所述的生物体信息处理方法，其特征在于，

在取得上述多个摄像图像时，在判断上述生物体对该装置的设置位置是否错开之后，取得新的摄像图像。

15、一种生物体信息处理方法，其特征在于，包括：

向出示给装置的生物体照射光，

通过对透射过该生物体的光进行摄像，来取得摄像图像，

在该摄像图像取得之后，检测上述生物体是否从该装置离开而再度出示，

通过在上述检测后对透射过该生物体的光进行摄像，来取得新的摄像图像，

从上述多个摄像图像中提取血管图形，

将上述血管图形作为用于个人认证的登记数据进行记录。

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