CN101711399A - 静脉图案管理系统、静脉图案登记装置、静脉图案认证装置、静脉图案登记方法、静脉图案认证方法、程序和静脉数据配置 - Google Patents

Abstract

[问题]为了提供一种静脉图案管理系统、静脉图案登记设备、静脉图案认证设备、静脉图案登记方法、静脉图案认证方法、程序和静脉数据结构，通过其可以确定体表上人为形成的伪静脉图案的存在或不存在。[解决问题的手段]提供了图像捕获单元，用于通过近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光捕获的图像数据；静脉图案提取单元，用于通过使用差分滤波器从近红外光捕获的图像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对构成近红外光捕获的图像数据的像素，对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值；以及伪静脉图案确定单元，用于根据提取的静脉图案，确定在捕获其图像的体表的一部分上人为形成的伪静脉图案的存在或不存在。

Description

静脉图案管理系统、静脉图案登记装置、静脉图案认证装置、静脉图案登记方法、静脉图案认证方法、程序和静脉数据配置

技术领域

本发明涉及静脉图案管理系统、静脉图案登记装置、静脉图案认证装置、静脉图案登记方法、静脉图案认证方法、程序和静脉数据配置。

背景技术

个体认证方法包括这样的方法，其通过将个体的指纹、声纹、虹膜和视网膜、或个体的手或个体的手指的背面的静脉图案等预先登记为登记数据，并且验证和确定在认证时输入的数据以及登记数据来认证个体。具体地，使用静脉图案的个体认证由于其高鉴别能力，近来已经得到关注。

为了改进上述个体认证方法的安全性，因为阻止试图假扮正常的认证用户的非法用户是非常重要的，所以已经广泛开发了用于阻止这样的非法用户的方法(例如，参见专利文献1和非专利文献1)。

现有技术文献

[专利文献1]日本专利申请公开No.2005-259345

[非专利文献1]“Biometric Authentication in Financial Transactions”，Tsutomu Matsumoto，第九届关于伪造ATM卡问题的研讨会(the 9th StudyGroup on Problem of Forged ATM cards)，金融服务委员会(Financial ServicesAgency)，2005年4月15日。

在使用静脉图案的一些个体认证方法中，通过用近红外光捕获手的手指的背侧的图像、并使用差分滤波器处理提取的成像数据来提取静脉图案。

然而，因为用于成像数据的差分滤波器趋于输出伪静脉图案作为静脉部分，所以需要用于确定这样的伪静脉图案的存在以便避免非法用户的假扮的方法，所述图像数据被用近红外光捕获为静脉部分和非静脉部分，用标签笔等在体表绘制所述伪静脉图案。

已经考虑到上述问题做出本发明，并且本发明的目的在于提供一种新颖和改进的静脉图案管理系统、静脉图案登记装置、静脉图案认证装置、静脉图案登记方法、静脉图案认证方法、程序和静脉数据配置，其能够确定体表上有意产生的伪静脉图案的存在。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明实施例，提供了一种静脉图案管理系统，用于登记和认证通过将光照射到活体的一部分而获取的静脉图案，该静脉图案管理系统包括：成像单元，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；静脉图案提取单元，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值；伪静脉图案确定单元，用于基于提取的静脉图案，确定在捕获的体表的的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；静脉图案登记单元，用于基于来自确定单元的确定结果登记近红外光静脉图案，以生成登记静脉图案；以及静脉图案认证单元，用于基于来自伪静脉图案确定单元的确定结果比较新生成的近红外光静脉图案和登记静脉图案，并认证新生成的近红外光静脉图案；其中所述静脉图案提取单元基于获取的差分滤波器的输出值，计算输出值的分布；以及所述伪静脉图案确定单元基于输出值的分布确定伪静脉图案的存在。

为了解决上述问题，根据本发明另一实施例，提供了一种静脉图案登记装置，包括：成像单元，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；静脉图案提取单元，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值；伪静脉图案确定单元，用于基于提取的静脉图案，确定在捕获的体表的的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；已经静脉图案登记单元，用于基于来自确定单元的确定结果登记近红外光静脉图案，以生成登记静脉图案；其中所述静脉图案提取单元基于获取的差分滤波器的输出值，计算输出值的分布；以及所述伪静脉图案确定单元基于输出值的分布确定伪静脉图案的存在。

为了解决上述问题，根据本发明另一实施例，提供了一种静脉图案认证装置，包括：成像单元，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；静脉图案提取单元，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值；伪静脉图案确定单元，用于基于提取的静脉图案，确定在捕获的体表的的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及静脉图案认证单元，用于基于来自伪静脉图案确定单元的确定结果比较捕获的近红外光静脉图案和已经登记的静脉图案，并认证捕获的近红外光静脉图案；其中所述静脉图案提取单元基于获取的差分滤波器的输出值，计算输出值的分布；以及所述伪静脉图案确定单元基于输出值的分布确定伪静脉图案的存在。

所述静脉图案提取单元还可包括用于计算下述输出估计值的输出估计值计算单元，所述输出估计值指示在获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率；以及所述伪静脉图案确定单元可基于输出估计值确定伪静脉图案的存在。

当输出估计值大于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元可确定存在伪静脉图案，而当所述输出估计值小于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元确定不存在伪静脉图案。

所述差分滤波器可以是微分滤波器或高斯拉普拉斯(Log)滤波器。

所述静脉图案认证单元可基于从静脉图案登记装置获取的登记静脉图案，认证近红外光静脉图案，并且基于在静脉图案认证装置内登记的登记静脉图案，认证近红外光静脉图案。

为了解决上述问题，根据本发明另一实施例，提供了一种用于登记静脉图案的静脉图案登记方法，所述静脉图案通过将光照射到活体的一部分而获取，所述方法包括下述步骤：用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值；基于差分滤波器的输出值计算输出值的分布；基于计算的输出值的分布，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及基于确定结果将所述静脉图案登记为登记静脉图案。

为了解决上述问题，根据本发明另一实施例，提供了一种用于认证静脉图案的静脉图案认证方法，所述静脉图案通过将光照射到活体的一部分而获取，所述方法包括下述步骤：用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值；基于差分滤波器的输出值计算输出值的分布；基于计算的输出值的分布，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及比较已经登记的静脉图案和近红外光静脉图案，并且基于确定结果认证近红外光静脉图案。

在计算输出值的分布的步骤中，可计算下述输出估计值，所述输出估计值指示在获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率。

在确定伪静脉图案的存在的步骤中，当输出估计值大于预定阈值时，可确定存在伪静脉图案；以及当所述输出估计值小于预定阈值时，可确定不存在伪静脉图案。

所述差分滤波器可以是微分滤波器或高斯拉普拉斯(Log)滤波器。

为了解决上述问题，根据本发明另一实施例，提供了一种用于使得计算机控制静脉图案登记装置以执行下述功能的程序，所述静脉图案登记装置用于登记通过将光照射到活体的一部分或获取的静脉图案，所述功能包括：成像功能，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；静脉图案提取功能，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值，同时，基于获取的差分滤波器的输出值计算输出值的分布；伪静脉图案确定功能，用于基于提取的静脉图案的输出值的分布，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及静脉图案登记功能，用于基于确定结果登记近红外光静脉图案，以生成登记静脉图案。

根据该配置，计算机程序存储在计算机中包括的存储单元中，并且通过计算机中包括的CPU读取和执行，从而计算机程序使得计算机操作为上述静脉图案登记装置。此外，还可提供其中记录计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质例如可以是磁盘、光盘、磁光盘、闪存等。此外，上述计算机程序可经由网络分发而不是用记录介质。

为了解决上述问题，根据本发明另一实施例，提供了一种用于使得计算机控制静脉图案认证装置以执行下述功能的程序，所述静脉图案认证装置用于认证通过将光照射到活体的一部分或获取的静脉图案，所述功能包括：成像功能，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；静脉图案提取功能，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值，同时基于获取的差分滤波器的输出值计算输出值的分布；伪静脉图案确定功能，用于基于提取的静脉图案的输出值的分布，确定在捕获的体表的的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及静脉图案认证功能，用于基于确定结果比较捕获的近红外光静脉图案和已经登记的静脉图案，并认证捕获的近红外光成像的图案。

根据该配置，计算机程序存储在计算机中包括的存储单元中，并且通过计算机中包括的CPU读取和执行，从而计算机程序使得计算机操作为上述静脉图案认证装置。此外，还可提供其中记录计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质例如可以是磁盘、光盘、磁光盘、闪存等。此外，上述计算机程序可经由网络分发而不是用记录介质。

为了解决上述问题，根据本发明另一实施例，提供了一种一种静脉数据配置，包括：静脉数据存储区，其包含对应于个体的静脉图案、并且要用下述图像数据验证的数据，所述图像数据通过用近红外光捕获活体的体表的一部分的图像而获取；以及输出估计值存储区，其包含对于通过用近红外光捕获图像获取的图像数据的下述评估输出值，所述评估输出值指示在差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于差分滤波器的输出值的总和的比率；其中所述差分滤波器是对于构成通过用近红外光捕获图像获取的图像数据的每个像素、对像素和其周围像素之间具有大的差的该像素输出大的值的滤波器。

所述静脉数据配置还可包括参数存储区，其包含改变差分滤波器的输出特性的参数，以及当通过用近红外光捕获图像获取的图像数据具有大于指示静脉部分的值和指示非静脉部分的值之间的差的差时，所述参数显著地改变差分滤波器的输出值。

根据本发明实施例，可确定在体表上有意形成的伪静脉图案的存在。

附图说明

图1A是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图；

图1B是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图；

图1C是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图；

图2A是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图；

图2B是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图；

图2C是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图；

图2D是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图；

图3是图示Log滤波器的输出值分布的说明图；

图4是图示Log滤波器的输出估计值的变化的图；

图5是图示根据本发明实施例的静脉图案管理系统的说明图；

图6是图示根据实施例的静脉图案登记装置的硬件配置的框图；

图7是图示根据实施例的静脉图案登记装置的配置的框图；

图8是图示根据实施例的静脉图案认证装置的配置的框图；

图9是图示根据实施例的框架(skeleton)提取方法的流程图；以及

图10是图示绘制在手指表面上的伪静脉图案的说明图。

标号的说明

10静脉图案管理系统

20网络

14可移除记录介质

20静脉图案登记装置

30静脉图案认证装置

201CPU

203ROM

205RAM

207总线

211成像设备

213输入设备

215输出设备

217存储设备

219驱动器

221通信设备

231，301成像单元

233，303照射单元

235，305近红外光

237，307光学透镜

239，309成像数据生成单元

241，311静脉图案提取单元

243，313输出估计值计算单元

251，321伪静脉图案确定单元

261，331静脉图案登记单元

263，333存储单元

265登记静脉图案公开单元

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能和结构的结构元件用相同的参考标号表示，并且省略这些结构元件的重复说明。

尽管在下面的描述中将结合手指的静脉图案的示例描述本发明，但是本发明不限于该示例。

<伪静脉图案>

在准备描述根据本发明第一实施例的静脉图案管理系统时，在手指表面上有意形成的伪静脉图案将描述为伪静脉图案的示例。

在利用手指静脉图案的生物学认证中，尽管因为静脉图案自身位于手指的内部、所以假冒是困难的，但是在提取静脉图案时，确定提取的静脉图案是否位于手指的内部也是困难的。因为静脉自身吸收近红外光，所以在捕获体表的图像时，静脉成像为暗阴影，并且如果用具有与静脉的吸光率相似的吸光率的成分在体表上绘制伪静脉图案，则伪静脉图案可能难以从静脉图案中区分出来。

因为一方面近红外光可渗透到身体组织并且可吸收到血液中的血红蛋白(降低的血红蛋白)，所以另一方面在当将近红外光照射到手指、手掌、或手背面时的图像中，手指、手掌、或手背面内部分布的静脉表现为阴影。在图像上表现的静脉的阴影被称为静脉图案。

图10是图示在手指表面上绘制的伪静脉图案的说明图。图10的上部表现用持久笔(permanent pen)直接在手指表面绘制伪静脉图案的情况，并且图10的下部表现手指表面上没有绘制伪静脉图案的情况。此外，在上部和下部的任一中，从左到右分别示出了用可见光捕获的图像、用近红外光捕获的图像、以及经历作为一种差分滤波器的高斯拉普拉斯(Laplacian of Gaussian，Log)滤波器的输出的阈值处理的图像。

如这里所用的阈值处理指这样的处理，其中，将预定的上下阈值分配给Log滤波器的输出值，如果输出值小于下阈值，则将输出值设为零，而如果输出值大于上阈值，则将输出值设为上阈值。

因为持久笔的墨水成分具有与静脉中降低的血红蛋白的吸收性质相似的吸收性质，所以用持久笔绘制的伪静脉图案作为静脉图案留在未经历细化(thinning)处理的中间图像中，如图10的右上方和左下方所示，并且最终被识别为手指中的静脉。

为了解决这样的问题，本申请的发明人已经专注于开发，从而发明人已经构思了一种静脉图案管理系统、静脉图案登记装置、静脉图案认证装置、静脉图案登记方法、静脉图案认证方法、程序和静脉数据配置。

<本实施例>

(差分滤波器的输出值)

参照图1A到1C，下面将详细描述通过用近红外光捕获手指表面的图像获取的近红外光成像数据、以及通过从近红外光成像数据提取静脉图案、并且将作为一种差分滤波器的Log滤波器应用到近红外光静脉图案获取的近红外光静脉图案的Log滤波器的输出值。图1A到1C是图示用于静脉图案的Log滤波器的输出值的说明图。

图1A示出近红外光成像数据，图1B示出用于近红外光静脉图案的Log滤波器输出，并且图1C示出Log滤波器输出的三维表示。此外，图1B中的Log滤波器输出已经经历阈值处理。如图1A所示，因为近红外光可吸收到血液中的血红蛋白中，所以手指静脉部分被成像为近红外光成像数据中的暗阴影。因此，将如Log滤波器的差分滤波器应用到成像数据使得可能示出手指静脉部分和其他之间的清晰的对比，并且允许手指静脉部分显著地可见，如图1B所示。参照图1C中示出的Log滤波器输出的三维表示，可以看到，成像为Log滤波器的输出值中的白色部分的手指静脉部分具有达大约2000的输出幅度，这相对高于其他的输出幅度。

现在参照图2A到2D，将考虑在手指表面上存在伪静脉图案时的Log滤波器输出。图2A到2D是图示用于静脉图案的Log滤波器输出值的说明图。图2A示出在手指表面上不存在伪静脉图案时的Log滤波器输出，并且图2B示出Log滤波器输出的三维表示。图2C示出在手指表面上存在伪静脉图案时的Log滤波器输出，并且图2D示出Log滤波器输出的三维表示。在图2A和2C中，为了比较方便，阈值处理已经应用到Log滤波器输出。相反，在图2B和2D中，示出了还没有应用阈值处理的Log滤波器输出。

参照图2C和2D，可以看到，对于具有伪静脉图案的部分的Log滤波器输出值超过大约18000，并且相对于手指静脉部分显著可见。这是因为，与包含在手指内部的静脉不同，由于伪静脉图案形成在手指表面上，所以在伪静脉图案和其周围之间出现显著高的对比，并且伪静脉图案对Log滤波器响应灵敏。

基于上述认识，本申请的发明人已经贯注于如Log滤波器的差分滤波器的输出值，使得发明人已经构思了可以检测在手指表面上形成的伪静脉图案的存在。

图3示出图2B和2D中示出的Log滤波器的输出值的分布。在图3中，Log滤波器的输出值取作横坐标轴，并且频率取作纵坐标轴。

如可以从图3看到的，在手指表面存在伪静脉图案时，Log滤波器的输出值延伸到接近20000，而在不存在伪静脉图案时，Log滤波器的输出值在2000左右稍微延伸。这意味着，在手指表面上存在伪静脉图案允许Log滤波器的输出值达到非常高的值，并具有显著不同的Log滤波器的输出值分布。

利用该观点，为了可靠地估计如Log滤波器的差分滤波器的输出值的分布，本申请的发明人已经构思了如下所述的定义差分滤波器的输出估计值、并基于输出估计值确定伪静脉图案的存在的方法。

差分滤波器的输出估计值如如下的等式1定义。在等式1中，v^thr表示差分滤波器的上输出值，S(v^thr)表示大于差分滤波器的上输出值v^thr的输出值的和，并且r(v^thr)表示输出估计值。此外，S(0)指示当差分滤波器的上输出值满足v^thr＝0时的差分滤波器的输出值的和，并且还指示差分滤波器的输出值的简单总和。

注意，上述v^thr是基于使用多个估计数据从之前的确定测试等计算的差分滤波器的输出值分布而在之前设置的值。

$r\left(v^{\mathrm{thr}}\right)=\frac{S\left(v^{\mathrm{thr}}\right)}{S\left(0\right)}---\left(1\right)$

对图2B和2D图示的Log滤波器输出计算输出估计值，并且该计算的结果如图4所示。图4是图示Log滤波器的输出估计值的变化的曲线图。在图4中，上输出值取作横坐标轴，而输出估计值取作纵坐标轴。

参照图4，认识到，在不存在伪静脉图案时，上输出值大约为2500，并且输出估计值大约为0，而在存在伪静脉图案时，尽管上输出值为5000，但是输出估计值仍然大。

如从图4明显的，可通过例如将上输出值设为大约2500、并且将输出估计值设为大约0.3，确定伪静脉图案的存在。应当注意，上输出值的阈值和输出估计值的阈值仅是一个示例，并且可对每个特定的个体单独地设置上输出值的阈值。

(静脉图案管理系统)

接下来，参照图5，将详细描述根据该实施例的静脉图案管理系统10。图5是图示根据该实施例的静脉图案管理系统10的说明图。

如图5所示，静脉图案管理系统10例如包括静脉图案登记装置20、以及经由网络12连接到静脉图案登记装置20的多个静脉图案认证装置30A、30B...。

网络12是将静脉图案登记装置20和静脉图案认证装置30连接使得它们可以单向或双向通信的通信线网络。网络12例如可以包括：公共网络，如因特网、电话网、卫星通信网或多播网；私有网络，如广域网(WAN)、局域网(LAN)、因特网协议-虚拟私有网络(IP-VPN)、以太网(注册商标)或无线LAN等，并且网络12不限于有线网和无线网。

静脉图案登记装置20可操作来将预定波长的光照射到期望登记他的/她的静脉图案的个体的体表，捕获体表的图像，从捕获的图像数据提取静脉图案，并且将提取的静脉图案登记为个人标识信息。静脉图案登记装置20还可操作来确定在体表上有意形成的伪静脉图案的存在并且确定是否应该登记提取的静脉图案。此外，静脉图案登记装置20可按照下面要描述的静脉图案认证装置30的请求，公开已经登记为个人标识信息的登记的静脉图案。

静脉图案认证装置30A和30B可操作来将预定波长的光照射到期望登记他的/她的静脉图案的个体的体表，捕获体表的图像，从捕获的图像数据提取静脉图案，并且将提取的静脉图案与已经登记的静脉图案比较，以认证该个体。静脉图案认证装置30还可操作来确定在体表上有意形成的伪静脉图案的存在并且确定是否应该认证提取的静脉图案。此外，静脉图案认证装置30A和30B可请求静脉图案登记装置20公开已经登记的静脉图案。

注意，静脉图案登记装置20和静脉图案认证装置30A和30B可经由如图所示的网络12连接，或可不经由网络12而直接经由通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口(如i.LINK)、小型计算机接口(SCSI)端口、RS-232C端口等连接。

尽管图5中仅存在一个静脉图案登记装置20连接到网络12，但该实施例不意图限制为如上所述的配置，而是可允许多个静脉图案登记装置20连接到网络12。类似地，在图5中，仅存在两个连接到网络12的静脉图案认证装置30，并且多个静脉图案认证装置30可连接到网络12。

(静脉图案登记装置20的配置)

参照图6，将详细描述根据该实施例的静脉图案登记装置20的硬件配置。图6是图示根据该实施例的静脉图案登记装置20的硬件配置的框图。

如图6所示，静脉图案登记装置20主要包括中央处理单元(CPU)201、只读存储器(ROM)203、随机存取存储器(RAM)205、总线207、成像设备211、输入设备213、输出设备215、存储设备217、驱动器219和通信设备221。

CPU 201用作用于根据ROM 203、RAM 205、存储设备217或可移除记录介质14中记录的各种程序、控制静脉图案登记装置20中的全部或部分操作的计算设备和控制器。ROM 203存储由CPU 201使用的程序、操作参数等。RAM 205暂时存储用于在CPU 201的执行中使用的程序、在程序的执行中适当地改变的参数等。CPU、ROM和RAM经由通过如CPU总线的内部总线形成的总线207而互相连接。

成像设备211是在CPU 201的控制下捕获体表的图像以生成图像数据的设备。成像设备211例如包括用于照射预定波长的光的照射设备、和用于聚焦透射过体表的光的聚焦设备(如光学透镜)。照射设备包括发出预定波长的光的光源，并且基于来自CPU 201的控制信号照射预定波长的光。聚焦设备收集从照射设备照射的光，并生成图像数据。

输入设备213例如包括：由用户操作的操作部件，如鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关和操纵杆；以及音频输入部件，如麦克风和耳机。此外，输入设备213例如可以是使用红外照射或其他无线电波的遥控部件(称为遥控器)，或可以是适于静脉图案登记装置20的操作的外部连接设备，如移动电话和PDA。此外，输入设备213例如可以包括输入控制电路等，其用于基于由用户使用上述操作部件和音频输入部件输入的信息生成输入信号，并将输入信号输出到CPU 201。静脉图案登记装置20的用户可通过操作输入设备213，输入各种数据到静脉图案登记装置20，并指令对静脉图案登记装置20的处理操作。

输出设备215例如包括：显示设备，如阴极射线管(CRT)显示设备、液晶显示(LCD)设备、等离子显示面板(PDP)设备、电致发光(EL)显示设备和灯；音频输出设备，如扬声器和头戴式听筒；打印机；移动电话；传真机等，其能够将获取的信息视觉地或听觉地传递给用户。

存储设备217是配置为根据该实施例的静脉图案登记装置20的存储单元的示例的数据存储设备，并且例如包括如硬盘驱动器(HDD)的磁存储设备、半导体存储设备、光学存储设备、磁光存储设备等。存储设备217存储种类广泛的数据，如由CPU 201执行的程序、各种数据、以及从外部获取的各种类型的数据。

驱动器219是用于存储介质的读取器/写入器，并可嵌入到静脉图案登记装置20或在外部附接到静脉图案登记装置20。驱动器219读出记录在可移除记录介质14(如附接的磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)中的信息，并将信息输出到RAM 205。此外，驱动器219能够将记录写到可移除记录介质14(如附接的磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)。可移除记录介质14例如包括DVD介质、HD-DVD介质、蓝光盘介质、致密闪存(CF)(注册商标)、记忆棒、安全数字(SD)存储卡等。此外，可移除记录介质14例如可以是配备有无接触IC芯片的集成电路(IC)卡、电子设备等的形式。

通信设备221是例如包括用于连接到通信网络12的通信设备的通信接口。通信设备221以下列形式制造：通信卡，用于有线地或在无线局域网(LAN)、蓝牙或无线USB(WUSB)中使用；用于在光通信中使用的路由器；用于在非对称数字订户线(ADSL)中使用的路由器；用于在各种通信环境中使用的调制解调器等。该通信设备221能够将信号等发送到其他静脉图案登记装置20和其他静脉图案认证设备30/从其他静脉图案登记装置20和其他静脉图案认证设备30接收信号。此外，连接到通信设备221的网络12通过经由有线或无线连接连接的网络等形成，并且可以例如配置为因特网、家庭LAN、红外通信、卫星通信等。

利用如上所述的配置，静脉图案登记装置20可将预定波长的光照射到期望登记他的/她的静脉图案的个体的体表，捕获体表的图像，从捕获的图像数据提取静脉图案，并且将提取的静脉图案登记为个人标识信息。此外，静脉图案登记装置20可将数据发送到直接连接到静脉图案登记装置20的静脉图案认证装置30或连接到网络12的静脉图案认证装置30/从直接连接到静脉图案登记装置20的静脉图案认证装置30或连接到网络12的静脉图案认证装置30接收数据，并且使用可移除记录介质14检索静脉图案登记装置20中存储的信息。

上面已经描述了用于实现根据该实施例的静脉图案登记装置20的功能的可能的硬件配置的示例。每个上述组件可使用通用组件配置，或可利用对于每个组件的功能的专用硬件配置。因此，可依赖于实现该实施例时的技术的状态适当地修改这里使用的硬件配置。

因为静脉图案认证装置30的硬件配置与静脉图案登记装置20的硬件配置基本相同，所以省略了静脉图案认证装置30的硬件配置的描述。

接下来，参照图7，将详细描述根据该实施例的静脉图案登记装置20的配置。图7是图示根据该实施例的静脉图案登记装置20的配置的框图。

如图7所示，根据该实施例的静脉图案登记装置20例如包括成像单元231、静脉图案提取单元241、伪静脉图案确定单元251、静脉图案登记单元261、存储单元263和登记静脉图案公开单元265。

成像单元231捕获期望登记他的/她的静脉图案的个体的体表H的图像并生成成像数据。成像单元231例如包括照射预定波长的光的照射单元233、聚焦透射通过体表H的光的光学透镜237、以及基于聚焦的光生成成像数据的成像数据生成单元239。

照射单元233包括如卤素灯和发光二极管的光源，其将近红外光照射到体表H，并照射具有大约600nm到大约1300nm的波长的近红外光235。

光学透镜237聚焦透射通过体表H(如手指表面)的近红外光235，并在成像数据生成单元239上形成图像。根据该实施例的光学透镜237能够通过改变倍率到预定倍率来聚焦近红外光235。为了聚焦近红外光235以便以各种倍率形成图像，根据该实施例的光学透镜237可以包括分别具有不同焦距的多个光学透镜，或可包括具有可变焦距的多焦点透镜。

成像数据生成单元239基于已经由光学透镜237聚焦的近红外光235的透射光，生成各种倍率的近红外光成像数据。成像数据生成单元239例如包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器、互补金属氧化物半导体(C-MOS)图像传感器等，并且将近红外光成像数据输出到下面描述的静脉图案提取单元241。此外，成像数据生成单元239可将生成的近红外光成像数据存储在下面描述的存储单元273中。在存储单元273中存储时，捕获日期或捕获时间可以与生成的近红外光成像数据相关联。此外，生成的近红外光成像数据可以是红绿蓝(RGB)信号的形式，或可以是其他颜色的图像数据、灰度图像数据等。

静脉图案提取单元241例如包括对从成像数据生成单元239传输的近红外光成像数据执行用于静脉图案提取的预处理的功能、提取静脉图案的功能、执行用于静脉图案提取的后处理的功能。

用于静脉图案提取的预处理例如包括从近红外光成像数据检测手指的轮廓并鉴别手指是否位于近红外光成像数据中的处理、用于使用检测的手指的轮廓旋转近红外光成像数据并校正近红外光成像数据的角度(捕获图像的角度)的处理等。

此外，可通过将差分滤波器应用到已经经历检测轮廓或校正角度的近红外光成像数据来实现静脉图案提取。差分滤波器是分别对在感兴趣的像素和其周围像素之间的差大的部分处的感兴趣的图像和其周围像素输出高的值作为输出值的滤波器。换句话说，这里使用的差分滤波器指通过利用感兴趣的像素和其周围的像素之间的灰度级值的差的操作、增强(enhance)图像中的线或边缘的滤波器。

通常，使用滤波器h(x，y)以作为二维平面上的格点(x，y)的变量对图像数据u(x，y)执行滤波处理导致如下面的等式2中所示的图像数据v(x，y)。在下面的等式2中，*表示卷积。

$v(x,y)=u(x,y)*h(x,y)$

$=\underset{m_1}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m_2}{\mathrm{\&Sigma;}}h(m_1,m_2)u(x-m_1,y-m_2)$

$=\underset{m_1}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m_2}{\mathrm{\&Sigma;}}u(m_1,m_2)h(x-m_1,y-m_2)---\left(2\right)$

在根据该实施例的静脉图案提取中，如一阶空间微分滤波器或二阶空间微分滤波器的微分滤波器可用作上述差分滤波器。一阶空间微分滤波器指对于感兴趣的像素、计算感兴趣的像素和其水平相邻的像素或其垂直相邻的像素之间的灰度级的差的滤波器，而二阶空间微分滤波器指提取对于感兴趣的像素的灰度值中具有增大的差的变化的部分的滤波器。

例如，下面的高斯拉普拉斯(Log)滤波器可用作上述二阶空间微分滤波器。Log滤波器(等式4)可写为高斯滤波器的二阶导数(等式3)，这是使用高斯函数的平滑滤波器。在下面的等式3中，σ表示高斯函数的标准偏差，换句话说，表示高斯滤波器的平滑程度的变量。此外，下面的等式4中的σ也是表示高斯函数的标准偏差的参数，与等式3中的情况一样，并且在执行Log滤波处理的情况下，改变σ的值可能导致输出值改变。

$h_{\mathrm{gauss}}(x,y)=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&sigma;}}^2}\exp \{-\frac{(x^2+y^2)}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}\}---\left(3\right)$

$h_{\mathrm{Log}}(x,y)={\&dtri;}^2\&CenterDot;h_{\mathrm{gauss}}(x,y)$

$\begin{array}{c}=(\frac{{\&PartialD;}^2}{{\&PartialD;x}^2}+\frac{{\&PartialD;}^2}{{\&PartialD;y}^2})h_{\mathrm{gauss}}\\ =\frac{(x^2+y^2-2{\mathrm{\&sigma;}}^2)}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&sigma;}}^6}\exp \{-\frac{(x^2+y^2)}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}\}\end{array}---\left(4\right)$

此外，上述用于静脉图案提取的后处理例如可包括对已经经历差分滤波器的图像数据的阈值处理、二进制化处理、细化处理等。在已经经过后处理之后，可以提取静脉图案的框架。

静脉图案提取单元241将由此提取的静脉图案或框架传输到下面要描述的输出估计值计算单元243。静脉图案提取单元241还可将提取的静脉图案或框架存储在下面描述的存储单元273中。注意，静脉图案提取单元241可将已经生成来执行每个上述处理的参数、处理期间的中间结果等存储在存储单元273中。

此外，静脉图案提取单元241包括用于计算下述输出估计值的输出估计值计算单元243，所述输出估计值指示获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的总和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率。在该情况下，输出估计值意味着如如下的等式5所定义的值，并且用于确定是否存在伪静脉图案。

$r\left(v^{\mathrm{thr}}\right)=\frac{S\left(v^{\mathrm{thr}}\right)}{S\left(0\right)}---\left(5\right)$

在等式5中，v^thr表示差分滤波器的上输出值，S(v^thr)表示大于差分滤波器的上输出值v^thr的输出值的和，并且r(v^thr)表示输出估计值。此外，S(0)指示当差分滤波器的上输出值满足v^thr＝0时的差分滤波器的输出值的和，并且还指示差分滤波器的输出值的简单总和。

注意，上述v^thr是基于使用多个估计数据从之前的确定测试等计算的差分滤波器的输出值分布，在之前已经设置的值。

输出估计值计算单元243可将根据等式5计算的输出估计值例如传输到下面描述的伪静脉图案确定单元251。此外，输出估计值计算单元243可将计算的输出估计值存储在存储单元263中。

伪静脉图案确定单元251基于从静脉图案提取单元241的输出估计值计算单元243传输的输出估计值，确定在体表H的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在。具体地，伪静脉图案确定单元251通过比较从输出估计值计算单元243传输的输出估计值和预定阈值，确定伪静脉图案的存在。阈值可以是例如已经使用多个估计数据从之前的确定测试等在之前计算的值，或对特定个体唯一的值。

具体地，当从输出估计值计算单元243传输的输出估计值等于或大于预定阈值时，伪静脉图案确定单元251确定在体表H的一部分上没有形成伪静脉图案，而当输出估计值小于预定阈值时，确定已经在体表H的一部分上形成了伪静脉图案。

伪静脉图案确定单元251将确定结果传输到静脉图案登记单元261。伪静脉图案确定单元251还可将确定结果存储在存储单元263中。此外，在存储单元263中存储时，已经经历确定的静脉图案和确定结果可以相互相关联地存储。

静脉图案登记单元261基于从静脉图案确定单元251传输的确定结果，将生成的近红外光静脉图案登记为模板。具体地，当从静脉图案确定单元251传输指示不存在伪静脉图案的确定结果时，静脉图案登记单元261将从静脉图案提取单元241传输的近红外光静脉图案作为登记静脉图案存储在存储单元263中。相反，当从静脉图案确定单元251传输指示存在伪静脉图案的确定结果时，静脉图案登记单元261不登记提取的近红外光静脉图案，并结束登记处理。在登记静脉图案的登记中，不仅存储近红外光静脉图案，而且可以与近红外光静脉图案相关联地存储用于标识个体的其他数据(例如，指纹数据、面部图像数据、虹膜数据、声纹数据等)。此外，要登记为模板的登记静脉图案例如可包含与如公共生物学交换文件格式(CBEFF)框架的标准一致的报头信息。

存储单元263存储从静脉图案登记单元261请求登记的登记静脉图案，或与登记静脉图案相关联的其他数据。除了这些数据外，还可存储由成像数据生成单元239生成的成像数据、通过静脉图案提取单元241提取的静脉图案等。此外，除了这些数据外，静脉图案登记装置20可使得适当地存储在执行一些处理中需要存储的各种参数、中间结果等、或各种数据库等。该存储单元273可以通过成像单元231、静脉图案提取单元241、伪静脉图案确定单元251、静脉图案登记单元261等自由地读取/写入。

登记静脉图案公开单元265可例如按照与静脉图案登记装置20连接的静脉图案认证装置30的请求，公开存储单元263中存储的登记静脉图案。

注意，根据该实施例的静脉图案登记装置20可以以各种装置实现，例如如包括计算机或服务器的信息处理装置、包括移动电话或PHS的移动终端或个人数字助理(PDA)、自动出纳机(ATM)、出入口控制装置等。

尽管在上面的描述中，已经在静脉图案登记装置20中存储图案的情况下描述了要登记为模板的登记静脉图案，但是登记静脉图案可存储在记录介质中，如DVD介质、HD-DVD介质、蓝光盘介质、致密闪存(注册商标)、记忆棒、SD存储卡等、配备有无接触IC芯片的IC卡、电子设备等。

上面已经描述了根据该实施例的静脉图案登记装置20的功能示例。上述组件的每个可使用通用组件或电路配置，或可用对于每个组件的功能的专用硬件配置。此外，每个组件的功能可仅通过CPU等实现。因此，依赖于实现该实施例时的技术的状态，可适当地修改这里使用的配置。

(静脉图案认证装置30的配置)

接下来，参照图8，将详细描述根据该实施例的静脉图案认证装置30的配置。图8是图示根据该实施例的静脉图案认证装置30的配置的框图。

如图8所示，根据该实施例的静脉图案认证装置30例如包括成像单元301、静脉图案提取单元311、伪静脉图案确定单元321、静脉图案认证单元331和存储单元333。

成像单元301捕获期望登记他的/她的静脉图案的个体的体表H的图像并生成成像的数据。成像单元301例如包括照射预定波长的光的照射单元303、聚焦透射通过体表H的光的光学透镜307、以及基于聚焦的光生成成像数据的成像数据生成单元309。

照射单元303包括如卤素灯和发光二极管的光源，其将近红外光照射到体表H，并照射具有大约600nm到大约1300nm波长的的近红外光305。

光学透镜307聚焦透射通过体表H(如手指表面)的近红外光305，并在成像数据生成单元309上形成图像。

成像数据生成单元309基于已经由光学透镜307聚焦的近红外光305的透射光，生成各种倍率的近红外光成像数据。成像数据生成单元309例如包括CCD图像传感器、C-MOS图像传感器等，并且将近红外光成像数据输出到下面描述的静脉图案提取单元311。此外，成像数据生成单元309可将生成的近红外光成像数据存储在下面描述的存储单元333中。在存储单元333中存储时，捕获日期或捕获时间可以与生成的近红外光成像数据相关联。此外，生成的近红外光成像数据可以是红绿蓝(RGB)信号的形式，或可以是其他颜色的图像数据、灰度图像数据等。

静脉图案提取单元311例如包括对从图像数据生成单元309传输的近红外光成像数据执行用于静脉图案提取的预处理的功能、提取静脉图案的功能、执行用于静脉图案提取的后处理的功能。

用于静脉图案提取的预处理例如包括从近红外光成像数据检测手指的轮廓并鉴别手指是否位于近红外光成像数据中的处理、用于使用检测的手指的轮廓旋转近红外光成像数据并校正近红外光成像数据的角度(捕获图像的角度)等的处理。

此外，可通过将差分滤波器应用到已经经历检测轮廓或校正角度的近红外光成像数据来实现静脉图案提取。差分滤波器是分别对在感兴趣的像素和其周围像素之间的差大的部分处的感兴趣的像素和其周围像素输出高的值作为输出值的滤波器。换句话说，这里使用的差分滤波器指通过利用感兴趣的像素和其周围的灰度级值的差的操作、增强图像中的线或边缘的滤波器。

通常，使用滤波器h(x，y)以作为二维平面上的格点(x，y)的变量对图像数据u(x，y)执行滤波处理导致如下面的等式6中所示的图像数据v(x，y)。在下面的等式6中，*表示卷积。

$v(x,y)=u(x,y)*h(x,y)$

$=\underset{m_1}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m_2}{\mathrm{\&Sigma;}}h(m_1,m_2)u(x-m_1,y-m_2)$

$=\underset{m_1}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{m_2}{\mathrm{\&Sigma;}}u(m_1,m_2)h(x-m_1,y-m_2)---\left(6\right)$

在根据该实施例的静脉图案提取中，如一阶空间微分滤波器或二阶空间微分滤波器的微分滤波器可用作上述差分滤波器。一阶空间微分滤波器指对于感兴趣的像素、计算感兴趣的像素和其水平相邻的像素或其垂直相邻的像素之间的灰度级的差的滤波器，而二阶空间微分滤波器指提取对于感兴趣的像素的灰度值中具有增大的差的变化的部分的滤波器。

例如，下面的高斯拉普拉斯(Log)滤波器可用作上述二阶空间微分滤波器。Log滤波器(等式8)可写为高斯滤波器的二阶导数(等式7)，这是使用高斯函数的平滑滤波器。在下面的等式7中，σ表示高斯函数的标准偏差，换句话说，表示高斯滤波器的平滑程度的变量。此外，下面的等式8中的σ也是表示高斯函数的标准偏差的参数，与等式7中的情况一样，并且在执行Log滤波处理的情况下，改变σ的值可能导致输出值改变。

$h_{\mathrm{gauss}}(x,y)=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&sigma;}}^2}\exp \{-\frac{(x^2+y^2)}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}\}---\left(7\right)$

$h_{\mathrm{Log}}(x,y)={\&dtri;}^2\&CenterDot;h_{\mathrm{gauss}}(x,y)$

$=(\frac{{\&PartialD;}^2}{{\&PartialD;x}^2}+\frac{{\&PartialD;}^2}{{\&PartialD;y}^2})h_{\mathrm{gauss}}$

$=\frac{(x^2+y^2-2{\mathrm{\&sigma;}}^2)}{2\mathrm{\&pi;}{\mathrm{\&sigma;}}^6}\exp \{-\frac{(x^2+y^2)}{2{\mathrm{\&sigma;}}^2}\}---\left(8\right)$

此外，上述用于静脉图案提取的后处理例如可包括对已经经历差分滤波器的图像数据的阈值处理、二进制化处理、细化处理等。在已经经过后处理之后，可以提取静脉图案的框架。

静脉图案提取单元311将由此提取的静脉图案或框架传输到下面要描述的输出估计值计算单元313。静脉图案提取单元311还可将提取的静脉图案或框架存储在下面描述的存储单元333中。注意，静脉图案提取单元311可将已经生成来执行每个上述处理的参数、处理期间的中间结果等存储在存储单元333中。

此外，静脉图案提取单元311包括用于计算下述输出估计值的输出估计值计算单元313，所述输出估计值指示获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的总和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率。在该情况下，输出估计值意味着如如下的等式9所定义的值，并且用于确定是否存在伪静脉图案。

$r\left(v^{\mathrm{thr}}\right)=\frac{S\left(v^{\mathrm{thr}}\right)}{S\left(0\right)}---\left(9\right)$

在等式9中，v^thr表示差分滤波器的上输出值，S(v^thr)表示大于差分滤波器的上输出值v^thr的输出值的和，并且r(v^thr)表示输出估计值。此外，S(0)指示当差分滤波器的上输出值满足v^thr＝0时的差分滤波器的输出值的和，并且还指示差分滤波器的输出值的简单总和。

注意，上述v^thr是基于使用多个估计数据从之前的确定测试等计算的差分滤波器的输出值分布而在之前设置的值。

输出估计值计算单元313可将根据等式9计算的输出估计值例如传输到下面描述的伪静脉图案确定单元321。此外，输出估计值计算单元313可将计算的输出估计值存储在存储单元333中。

伪静脉图案确定单元321基于从静脉图案提取单元311的输出估计值计算单元313传输的输出估计值，确定在体表H的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在。具体地，伪静脉图案确定单元321通过比较从输出估计值计算单元313传输的输出估计值和预定阈值，确定伪静脉图案的存在。阈值可以是例如已经使用多个估计数据从之前的确定测试等在之前计算的值，或对特定个体唯一的值。

具体地，当从输出估计值计算单元313传输的输出估计值等于或大于预定阈值时，伪静脉图案确定单元321确定在体表H的一部分上没有形成伪静脉图案，而当输出估计值小于预定阈值时，确定已经在体表H的一部分上形成了伪静脉图案。

伪静脉图案确定单元321将确定结果传输到静脉图案认证单元331。伪静脉图案确定单元321还可将确定结果存储在存储单元333中。此外，在存储单元333中存储时，已经经历确定的静脉图案和确定结果可以相互相关联地存储。

静脉图案认证单元331基于从静脉图案确定单元321传输的确定结果，对生成的近红外光静脉图案执行认证。具体地，例如当从静脉图案确定单元321传输指示不存在伪静脉图案的确定结果时，静脉图案认证单元331请求静脉图案登记装置20公开登记静脉图案，并将从静脉图案登记装置20获取的登记静脉图案与从静脉图案提取单元311传输的近红外光静脉图案比较。例如，通过计算下面要描述的相关系数并基于计算的相关系数执行比较，可实现将登记静脉图案与从近红外光静脉图案比较的处理。当比较结果指示登记静脉图案与近红外光静脉图案相互相似时，静脉图案认证单元331认证近红外光静脉图案，而当它们相互不相似时，不认证近红外光静脉图案。

下面等式10中定义了相关系数，该相关系数是指示两块数据x＝{x_i}和y＝{y_i}之间的相似度的统计测量，并且具有从-1到1的实数值。分别地，当相关系数具有接近1的值时，指示两块数据相互相似，而当相关系数具有接近0的值时，指示两块数据相互不相似。此外，当相关系数具有接近-1的值时，指示两块数据具有相反符号的情况。

$r=\frac{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})(y_i-\stackrel{\&OverBar;}{y})}{\sqrt{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{(x_i-\stackrel{\&OverBar;}{x})}^2}\sqrt{\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{(y_i-\stackrel{\&OverBar;}{y})}^2}}---\left(10\right)$

x：数据x的平均值

y：数据y的平均值

相反，当从静脉图案确定单元331传输指示存在伪静脉图案的确定结果时，静脉图案认证单元341不执行并结束提取的近红外光静脉图案的认证处理。

存储单元333能够存储由成像数据生成单元309生成的成像数据、通过静脉图案提取单元311提取的静脉图案等。此外，除了这些数据外，静脉图案认证装置30可使得适当地存储在执行一些处理中需要存储的各种参数、中间结果等、或各种数据库等。该存储单元333可以通过成像单元301、静脉图案提取单元311、伪静脉图案确定单元321、静脉图案认证单元331等自由地读取/写入。

根据该实施例的静脉图案认证装置30可以以各种装置实现，例如如包括计算机或服务器的信息处理装置、包括移动电话或PHS的移动终端或个人数字助理(PDA)、自动出纳机(ATM)、出入口控制装置等。

尽管在上面的描述中，已经假设从静脉图案登记装置20获取登记静脉图案，但是可基于登记静脉图案执行认证，该登记静脉图案可存储在记录介质中，如DVD介质、HD-DVD介质、蓝光盘介质、致密闪存(注册商标)、记忆棒、SD存储卡等、配备有无接触IC芯片的IC卡、电子设备等。此外，登记静脉图案可存储在静脉图案认证装置30中。

上面已经描述了根据该实施例的静脉图案认证装置30的功能示例。上述组件的每个可使用通用组件或电路配置，或可用对于每个组件的功能的专用硬件配置。此外，每个组件的功能可仅通过CPU等实现。因此，依赖于实现该实施例时的技术的状态，可适当地修改这里使用的配置。

(静脉图案的登记方法)

接下来，参照图9，将详细描述根据该实施例的用于登记静脉图案的方法。图9是图示根据该实施例的用于鉴别伪静脉图案的方法的流程图。

根据该实施例的用于登记静脉图案的方法的特征在于，考虑到伪静脉图案的存在和不存在之间的差分滤波器的输出值分布的差别，基于差分滤波器的输出值确定伪静脉图案的存在。

首先，成像单元231用近红外光235捕获体表(例如，手指表面)的一部分的图像，并且成像单元231中的成像数据生成单元239生成近红外光成像数据(步骤S101)。成像数据生成单元239将生成的近红外光成像数据例如与捕获日期或捕获时间相关联地存储在存储单元263中，并且将生成的近红外光成像数据传输到静脉图案提取单元241。

近红外光成像数据被传输到的静脉图案提取单元241对近红外光成像数据执行用于静脉图案的框架提取的预处理，其中预处理包括用于检测手指的轮廓并鉴别手指的位置的处理、或用于旋转近红外光成像数据并校正近红外光成像数据的角度的处理(步骤S103)。

一旦已经结束用于框架提取的预处理，静脉图案提取单元241就通过将作为一种差分滤波器的Log滤波器处理应用到已经经历预处理的近红外光成像数据来计算Log滤波器输出(步骤S105)，并且将Log滤波器输出取为近红外光静脉图案。在计算Log滤波器的输出值之后，静脉图案提取单元241将计算的Log滤波器的输出值(近红外光静脉图案)存储在存储单元263中。

在计算Log滤波器的输出值之后，静脉图案提取单元241中的输出估计值计算单元243基于计算的Log滤波器的输出值，计算输出估计值(步骤S107)。在估计输出的计算中，用于构成近红外光静脉图案的所有像素的Log滤波器的输出值(即，对于各个像素的灰度值)与预定上输出值比较，同时，对构成近红外光静脉图案的所有像素计算Log滤波器的输出值的总和。一旦已经获取大于上输出值的Log滤波器的输出值的和，则根据上述等式5计算输出估计值。一旦已经计算输出估计值，输出估计值计算单元243就将计算的输出估计值传输到伪静脉图案确定单元251。输出估计值计算单元243还可将计算的输出估计值存储在存储单元263中。

伪静脉图案确定单元251基于从输出估计值计算单元243传输的输出估计值，确定在体表的一部分上(例如，手指表面上)是否存在伪静脉图案。通过确定计算的输出估计值是等于或大于预定阈值还是小于预定阈值来执行存在的确定(步骤S109)。

一方面，当计算的输出估计值小于预定阈值时，伪静脉图案确定单元251确定经历成像的手指表面上不存在伪静脉图案，并且向静脉图案提取单元241和静脉图案登记单元261通知确定结果。已经被通知确定结果的静脉图案提取单元241对近红外光静脉图案执行后处理，如阈值处理、二进制化处理以及细化处理(步骤S111)，并且将经历后处理的近红外光静脉图案存储在存储单元263中，并将近红外光静脉图案传输到静脉图案登记单元261中。

另一方面，当计算的输出估计值等于或大于预定阈值时，伪静脉图案确定单元251确定经历成像的手指表面上存在伪静脉图案，并且向静脉图案登记单元261通知确定结果。

当静脉图案登记单元261被伪静脉图案确定单元251通知指示不存在伪静脉图案的信号时，静脉图案登记单元261将来自静脉图案提取单元241的、经历后处理的近红外光静脉图案作为登记静脉图案存储在存储单元263中包含的数据库(未示出)中。此外，登记静脉图案可以与个体的ID或其他生物学数据等相关联。

此外，当静脉图案登记单元261被伪静脉图案确定单元251通知指示存在伪静脉图案的信号时，静脉图案登记单元261不执行静脉图案的登记处理，并结束一系列处理。

如上所述，在根据该实施例的用于登记静脉图案的方法中，可以通过关注差分滤波器的输出值的幅度或分布，确定体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在。因为根据该实施例的登记静脉图案的方法可在登记静脉图案之前确定伪静脉图案的存在，所以避免了将不必要的数据存储在包含登记静脉图案的数据库等中的可能性，并且管理登记静脉图案变得容易。

(静脉图案的认证方法)

接下来，再次参照图9，将详细描述根据该实施例的用于认证静脉图案的方法。

根据该实施例的用于认证静脉图案的方法的特征在于，考虑到伪静脉图案的存在和不存在之间的差分滤波器的输出值分布的差别，基于差分滤波器的输出值确定伪静脉图案的存在。

首先，成像单元301用近红外光305捕获体表(例如，手指表面)的一部分的图像，并且成像单元301中的成像数据生成单元309生成近红外光成像数据(步骤S101)。成像数据生成单元309将生成的近红外光成像数据例如与捕获日期或捕获时间相关联地存储在存储单元333中，并且将生成的近红外光成像数据传输到静脉图案提取单元311。

近红外光成像数据被传输到的静脉图案提取单元311对近红外光成像数据执行用于静脉图案的框架提取的预处理，其中预处理包括用于检测手指的轮廓并鉴别手指的位置的处理、或用于旋转近红外光成像数据并校正近红外光成像数据的角度的处理(步骤S103)。

一旦已经结束用于框架提取的预处理，静脉图案提取单元311就通过将作为一种差分滤波器的Log滤波器处理应用到已经经历预处理的近红外光成像数据来计算Log滤波器输出(步骤S105)，并且将Log滤波器输出取为近红外光静脉图案。在计算Log滤波器的输出值之后，静脉图案提取单元311将计算的Log滤波器的输出值(近红外光静脉图案)存储在存储单元333中。

在计算Log滤波器的输出值之后，静脉图案提取单元311中的输出估计值计算单元313基于计算的Log滤波器的输出值，计算输出估计值(步骤S107)。在估计输出的计算中，用于构成近红外光静脉图案的所有像素的Log滤波器的输出值(即，对于各个像素的灰度值)与预定上输出值比较，同时，对构成近红外光静脉图案的所有像素计算Log滤波器的输出值的总和。一旦已经获取等于或大于上输出值的Log滤波器的输出值的和，则根据上述等式9计算输出估计值。一旦已经计算输出估计值，则输出估计值计算单元313将计算的输出估计值传输到伪静脉图案确定单元321。输出估计值计算单元313还可将计算的输出估计值存储在存储单元333中。

伪静脉图案确定单元321基于从输出估计值计算单元313传输的输出估计值，确定在体表的一部分上(例如，手指表面上)是否存在伪静脉图案。通过确定计算的输出估计值是等于或大于预定阈值还是小于预定阈值来执行存在的确定(步骤S109)。

一方面，当计算的输出估计值小于预定阈值时，伪静脉图案确定单元321确定经历成像的手指表面上不存在伪静脉图案，并且向静脉图案提取单元311和静脉图案认证单元331通知确定结果。已经被通知确定结果的静脉图案提取单元331对近红外光静脉图案执行后处理，如阈值处理、二进制化处理以及细化处理(步骤S111)，并且将经历后处理的近红外光静脉图案存储在存储单元333中，并将近红外光静脉图案传输到静脉图案登记单元331中。

另一方面，当计算的输出估计值等于或大于预定阈值时，伪静脉图案确定单元321确定经历成像的手指表面上存在伪静脉图案，并且向静脉图案认证单元331通知确定结果。

当静脉图案认证单元331被伪静脉图案确定单元321通知指示不存在伪静脉图案的信号时，静脉图案认证单元331请求静脉图案登记装置20公开登记静脉图案。一旦已经通过静脉图案登记装置20中的登记静脉图案公开单元265公开登记静脉图案，静脉图案认证单元331获取公开的登记静脉图案并将其与从静脉图案提取单元311传输的、已经经历后处理的近红外光静脉图案比较。登记静脉图案与近红外光静脉图案的比较例如使用能够量化地计算图像数据之间的相似度(如上述相关系数)的方法执行。当登记静脉图案与近红外光静脉图案相互相似时，静脉图案认证单元331认证生成的近红外光静脉图案，而当它们相互不相似时，静脉图案认证单元331不认证生成的近红外光静脉图案。

此外，当静脉图案认证单元331被伪静脉图案确定单元321通知指示存在伪静脉图案的信号时，静脉图案认证单元331不执行静脉图案的登记处理，并结束一系列处理。

如上所述，在根据该实施例的用于认证静脉图案的方法中，可以通过关注差分滤波器的输出值的幅度或分布，确定体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在。因为根据该实施例的用于认证静脉图案的方法可在认证静脉图案之前确定伪静脉图案的存在，所以可以在预先防止恶意用户通过重复实验以优化伪静脉图案来假冒他人。

(静脉数据配置)

此外，根据本发明，提供了一种静脉数据配置，包括：静脉数据存储区，其包含对应于个体的静脉图案并且要用下述图像数据来验证的数据，该图像数据通过用近红外光捕获活体的体表的一部分的图像来获取；以及输出估计值存储区，其包含对于通过用近红外光捕获图像而获取的图像数据的评估输出值，该评估输出值指示在差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于差分滤波器的输出值的总和的比率。

静脉数据存储区是例如包含通过静脉图案登记装置20已经登记为登记静脉图案的静脉图案的区域。该静脉数据存储区中包含的数据例如由静脉图案认证装置30在认证捕获的近红外光静脉图案中使用。

输出估计值存储区是包含对于通过用近红外光捕获图像而获取的图像数据的下述评估输出值的区域，该评估输出值指示在差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于差分滤波器的输出值的总和的比率。该输出估计值存储区中包含的输出估计值例如由静脉图案登记装置20或静脉图案认证装置30在确定体表上形成的伪静脉图案的存在时使用。

上述静脉数据配置还包括对于构成通过用近红外光捕获图像而获取的图像数据的每个像素的参数存储区，其包含改变差分滤波器的输出性质的参数，该差分滤波器对于与其周围像素极大不同的像素输出高输出。

参数存储区中包含的参数例如是用于由静脉图案登记装置20或静脉图案认证装置30在从用近红外光或可见光捕获的图像数据中提取静脉图案时使用的差分滤波器的参数，并且例如当通过用近红外光捕获的图像数据具有大于指示静脉部分的值和指示非静脉部分的值之间的差的差时，该参数显著改变差分滤波器的输出值。

对于每种类型的差分滤波器分开包含上述参数，并且上述参数使得体表上形成的伪静脉图案具有使得可通过差分滤波器检测伪静脉图案的值。例如，当Log滤波器用作差分滤波器时，通过Log滤波器可以检测伪静脉图案的值包含在参数存储区中。在此情况下，要包含的参数的值等于或大于2.0。

上述静脉数据配置例如可应用到无接触IC芯片，或如移动电话等中使用的IC卡，如订户标识模块(SIM)卡。此外，该静脉数据配置可应用到记录介质，如DVD介质、HD-DVD介质、蓝光盘介质、致密闪存(注册商标)、记忆棒、或SD存储卡。

本领域技术人员应当理解，依赖于构思需求和其他因素可以出现各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在权利要求或其等效物的范围内。

例如，尽管在上述实施例中已经分别描述了分开提供静脉图案登记装置20和静脉图案认证装置30，但是可提供包括静脉图案登记装置20和静脉图案认证装置30的功能的静脉图案管理装置。

此外，尽管在上述实施例中已经描述了对静脉图案登记装置20和静脉图案认证装置30的每个提供透射型成像单元，但可依赖于要捕获的体表的一部分而提供反射型成像单元。

Claims (31)

1.一种静脉图案管理系统，用于登记和认证通过将光照射到活体的一部分而获取的静脉图案，所述静脉图案管理系统包括：

成像单元，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；

静脉图案提取单元，用于通过将差分滤波器应用到构成所述近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值；

伪静脉图案确定单元，用于基于提取的静脉图案，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；

静脉图案登记单元，用于基于来自确定单元的确定结果登记近红外光静脉图案，以生成登记静脉图案；以及

静脉图案认证单元，用于基于来自伪静脉图案确定单元的确定结果比较新生成的近红外光静脉图案和登记静脉图案，并认证新生成的近红外光静脉图案；其中

所述静脉图案提取单元基于获取的差分滤波器的输出值，计算输出值的分布；以及

所述伪静脉图案确定单元基于输出值的分布确定伪静脉图案的存在。

2.如权利要求1所述的静脉图案管理系统，其中

所述静脉图案提取单元还包括用于计算输出估计值的输出估计值计算单元，所述输出估计值指示在获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率；以及

所述伪静脉图案确定单元基于输出估计值确定伪静脉图案的存在。

3.如权利要求2所述的静脉图案管理系统，其中

当所述输出估计值大于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元确定存在伪静脉图案，而当所述输出估计值小于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元确定不存在伪静脉图案。

4.如权利要求1所述的静脉图案管理系统，其中

所述差分滤波器是微分滤波器。

5.如权利要求4所述的静脉图案管理系统，其中

所述差分滤波器是高斯拉普拉斯(Log)滤波器。

6.一种静脉图案登记装置，包括：

成像单元，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；

静脉图案提取单元，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值；

伪静脉图案确定单元，用于基于提取的静脉图案，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及

静脉图案登记单元，用于基于来自确定单元的确定结果登记近红外光静脉图案，以生成登记静脉图案；其中

所述静脉图案提取单元基于获取的差分滤波器的输出值，计算输出值的分布；以及

所述伪静脉图案确定单元基于输出值的分布确定伪静脉图案的存在。

7.如权利要求6所述的静脉图案登记装置，其中

所述静脉图案提取单元还包括用于计算输出估计值的输出估计值计算单元，所述输出估计值指示在获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率；以及

所述伪静脉图案确定单元基于输出估计值确定伪静脉图案的存在。

8.如权利要求7所述的静脉图案登记装置，其中

当所述输出估计值大于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元确定存在伪静脉图案，而当所述输出估计值小于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元确定不存在伪静脉图案。

9.如权利要求6所述的静脉图案登记装置，其中

所述差分滤波器是微分滤波器。

10.如权利要求9所述的静脉图案登记装置，其中

所述差分滤波器是高斯拉普拉斯(Log)滤波器。

11.一种静脉图案认证装置，包括：

成像单元，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；

静脉图案提取单元，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值；

伪静脉图案确定单元，用于基于提取的静脉图案，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及

静脉图案认证单元，用于基于来自伪静脉图案确定单元的确定结果比较捕获的近红外光静脉图案和已经登记的静脉图案，并认证捕获的近红外光静脉图案；其中

所述静脉图案提取单元基于获取的差分滤波器的输出值，计算输出值的分布；以及

所述伪静脉图案确定单元基于输出值的分布确定伪静脉图案的存在。

12.如权利要求11所述的静脉图案认证装置，其中

所述静脉图案提取单元还包括用于计算输出估计值的输出估计值计算单元，所述输出估计值指示在获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率；以及

所述伪静脉图案确定单元基于输出估计值确定伪静脉图案的存在。

13.如权利要求12所述的静脉图案认证装置，其中

当所述输出估计值大于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元确定存在伪静脉图案，而当所述输出估计值小于预定阈值时，所述伪静脉图案确定单元确定不存在伪静脉图案。

14.如权利要求11所述的静脉图案认证装置，其中

所述差分滤波器是微分滤波器。

15.如权利要求14所述的静脉图案认证装置，其中

所述差分滤波器是高斯拉普拉斯(Log)滤波器。

16.如权利要求11所述的静脉图案认证装置，其中

所述静脉图案认证单元基于从静脉图案登记装置获取的登记静脉图案，认证近红外光静脉图案。

17.如权利要求11所述的静脉图案认证装置，其中

所述静脉图案认证单元基于在静脉图案认证装置内登记的登记静脉图案，认证近红外光静脉图案。

18.一种用于登记静脉图案的静脉图案登记方法，所述静脉图案通过将光照射到活体的一部分而获取，所述方法包括下述步骤：

用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；

通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值；

基于差分滤波器的输出值计算输出值的分布；

基于计算的输出值的分布，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及

基于确定结果将所述静脉图案登记为登记静脉图案。

19.如权利要求18所述的静脉图案登记方法，其中在计算输出值的分布的步骤中，

计算输出估计值，所述输出估计值指示在获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率。

20.如权利要求19所述的静脉图案登记方法，其中在确定伪静脉图案的存在的步骤中，

当输出估计值大于预定阈值时，确定存在伪静脉图案；以及

当所述输出估计值小于预定阈值时，确定不存在伪静脉图案。

21.如权利要求18所述的静脉图案登记方法，其中

所述差分滤波器是微分滤波器。

22.如权利要求21所述的静脉图案登记方法，其中

所述差分滤波器是高斯拉普拉斯(Log)滤波器。

23.一种用于认证静脉图案的静脉图案认证方法，所述静脉图案通过将光照射到活体的一部分而获取，所述方法包括下述步骤：

用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；

通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值；

基于差分滤波器的输出值计算输出值的分布；

基于计算的输出值的分布，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及

基于确定结果比较已经登记的静脉图案和近红外光静脉图案，并且认证近红外光静脉图案。

24.如权利要求23所述的静脉图案认证方法，其中在计算输出值的分布中，

计算输出估计值，所述输出估计值指示在获取的差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于获取的差分滤波器的输出值的总和的比率。

25.如权利要求24所述的静脉图案认证方法，其中在确定伪静脉图案的存在的步骤中，

当输出估计值大于预定阈值时，确定存在伪静脉图案；以及

当所述输出估计值小于预定阈值时，确定不存在伪静脉图案。

26.如权利要求23所述的静脉图案认证方法，其中

所述差分滤波器是微分滤波器。

27.如权利要求26所述的静脉图案认证方法，其中

所述差分滤波器是高斯拉普拉斯(Log)滤波器。

28.一种用于使得计算机控制静脉图案登记装置以执行下述功能的程序，所述静脉图案登记装置用于登记通过将光照射到活体的一部分或获取的静脉图案，所述功能包括：

成像功能，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；

静脉图案提取功能，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值，同时基于获取的差分滤波器的输出值计算输出值的分布；

伪静脉图案确定功能，用于基于提取的静脉图案的输出值的分布，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及

静脉图案登记功能，用于基于确定结果登记近红外光静脉图案，以生成登记静脉图案。

29.一种用于使得计算机控制静脉图案认证装置以执行下述功能的程序，所述静脉图案认证装置用于认证通过将光照射到活体的一部分或获取的静脉图案，所述功能包括：

成像功能，用于用近红外光捕获活体的一部分的体表的图像，并且生成近红外光成像数据；

静脉图案提取功能，用于通过将差分滤波器应用到构成近红外光成像数据的多个像素，从近红外光成像数据提取静脉图案，所述差分滤波器对于像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值，同时基于获取的差分滤波器的输出值计算输出值的分布；

伪静脉图案确定功能，用于基于提取的静脉图案的输出值的分布，确定在捕获的体表的一部分上有意形成的伪静脉图案的存在；以及

静脉图案认证功能，用于基于确定结果比较捕获的近红外光静脉图案和已经登记的静脉图案，并认证捕获的近红外光成像的图案。

30.一种静脉数据配置，包括：

静脉数据存储区，其包含对应于个体的静脉图案、并且要用图像数据验证的数据，所述图像数据通过用近红外光捕获活体的体表的一部分的图像而获取；以及

输出估计值存储区，其包含对于通过用近红外光捕获图像获取的图像数据的评估输出值，所述评估输出值指示在差分滤波器的输出值中、大于预定上输出值的输出值的和相对于差分滤波器的输出值的总和的比率；其中

所述差分滤波器是对于构成通过用近红外光捕获图像获取的图像数据的每个像素、对像素和其周围像素之间具有大的差的像素输出大的值的滤波器。

31.如权利要求30所述的静脉数据配置，其中

所述静脉数据配置还包括参数存储区，其包含改变差分滤波器的输出特性的参数，以及

当通过用近红外光捕获图像获取的图像数据具有大于指示静脉部分的值和指示非静脉部分的值之间的差的差时，所述参数显著地改变差分滤波器的输出值。

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