CN101959457B - 个人认证装置和电子装置 - Google Patents

Abstract

图像拍摄单元具有透镜阵列、遮光元件和图像拍摄单元，图像拍摄单元获取在透镜阵列上保持的活体的静脉图案的复眼图像。偏移估计单元估计复眼图像的小眼图像之间的图像偏移量。图像重构单元通过使用图像偏移量从复眼图像重构单个图像。尺寸修正单元通过由估计的图像偏移量和注册图案存储单元中存储的图像偏移量确定的放大率来修正重构的单个图像的尺寸，以对应于注册图案。其结果是，可以执行个人认证，同时补偿由于对象距离的变动导致的影响。

Description

个人认证装置和电子装置

技术领域

本发明总体涉及使用个体固有的生物测定(biometric)信息的个人认证装置，并且特别涉及使用手指或手掌的静脉图案(vein pattern)的个人认证装置。

背景技术

在最近几年中并持续到现在，注意力正聚焦在当用户访问机密信息来使用信息终端时或用户进入建筑物时的安全，信息终端例如为计算机和移动电话。作为用于认证用户是否被授权来访问信息的认证的手段，用户使用嵌入在卡内的磁条和IC芯片，用户记忆的密码，使用用户的身体特征的生物测定认证，等等。然而，用户可能丢失卡并忘记密码。此外，密码可能被泄露给他人。另一方面，当用户使用生物测定认证时，他/她免于丢失卡或忘记密码的风险。另外，通过生物测定认证，用户难以模仿他人的信息。

然而，在使用手指或手掌的静脉图案作为生物测定信息的个人认证装置中，通过在由引导单元设置的位置上的手指或手掌拍摄静脉图案的图像(参阅例如专利文献2)。如此将活体设置在预定位置是因为，如果拍摄的静脉图案的图像在尺寸上与注册图案的尺寸不太一样会导致认证处理的准确度下降或出错。然而，在这样的情况下，活体必须与引导单元接触并且装置会由于安装了引导单元而整体变大。因此，在由不确定数量的用户使用个人认证装置时，从卫生的观点看，希望不要求用户触摸的装置。最近，信息终端，例如移动电话和笔记本电脑，已经被减小尺寸并且被制造得更薄。因此，如果个人认证终端很大，则难以安装在信息终端中。

此外，专利文献1揭示了一种能无需使得将测试对象的手指设置在预定位置而执行认证的个人认证装置。该个人认证装置包括注册单元和认证单元。注册单元获取三维生物测定信息并将其发送到认证单元，三维生物测定信息包括与登记者的手指的静脉、肌肤轮廓和关节位置有关的信息。认证单元测量要被认证的人的手指的各部位的位置，并将它们表示为坐标，然后修正从注册单元接收到的三维生物测定信息以对应于要被认证的人的手指的位置、倾斜度和关节曲度等的情况。以此方式，使用修正后的三维生物测定信息和认证单元接收到的生物测定信息执行个人认证。然而，要求认证单元具有：发送光或超声波到手指并测量其反射时间的位置测量单元；以及，对三维生物测定信息执行复杂的修正处理的单元，等等。另外，要求注册单元具有使用X射线测量、磁共振测量、超声波测量等等来获得三维生物测定信息的单元。因此，难以减少装置的尺寸和成本。

专利文献1：JP-A-2007-219

专利文献2：JP-A-2006-107401

在拍摄手指的静脉图案的图像用于认证处理的个人认证装置中，在不使手指由引导单元等设置在预定位置而拍摄手指的静脉图案的图像时，最重要的问题是，在拍摄图像时，测试对象、装置和手指的位置之间的距离很可能波动。

发明内容

因此，本发明可以提供一种个人认证装置，该个人认证装置能不管装置和测试对象之间的距离的波动、不需要具有用于限制手指的位置的引导单元等而高准确度地执行个人认证，并且实现装置的缩小化和薄化以及实现成本减少。

根据本发明的第一方面，提供一种个人认证装置，该个人认证装置具有图像获取单元，图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成，该个人认证装置使用由图像获取单元获得的复眼图像的小眼图像中包含的活体图像或者从两个或更多的小眼图像重构的活体图像来用于个人认证。个人认证装置包括：偏移估计单元，用于估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；以及，图像修正单元，用于基于由偏移估计单元估计的图像偏移量，对用于个人认证的活体或通过活体校验的用于个人认证的注册图案执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置或倾斜的波动导致的影响。

根据本发明的第二方面，提供一种个人认证装置，包括：图像获取单元，包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，用于估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；图像重构单元，用于使用由偏移估计单元估计的复眼图像的图像偏移量，从由图像获取单元获得的复眼图像中的多个小眼图像重构单个图像；注册图案存储单元，用于对应地存储注册图案和图像偏移量或对象距离；尺寸修正单元，用于通过由从注册图案存储单元读取的图像偏移量或对象距离确定的放大率、由偏移估计单元估计的图像偏移量或使用图像偏移量计算的对象距离，来修正由图像重构单元重构的单个图像的尺寸；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由尺寸修正单元修正了尺寸的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量。

根据本发明的第三方面，提供一种个人认证装置，包括：图像获取单元，包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，用于估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；图像重构单元，用于使用由偏移估计单元估计的复眼图像的图像偏移量，从由图像获取单元获得的复眼图像的多个小眼图像重构单个图像；注册图案存储单元，用于对应地存储注册图案和图像偏移量或对象距离；尺寸修正单元，用于通过由从注册图案存储单元读取的图像偏移量或对象距离确定的放大率、由偏移估计单元估计的图像偏移量或使用图像偏移量计算的对象距离，来修正从注册图案存储单元读取的注册图案的尺寸；以及，认证处理单元，通过由图像重构单元重构的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量，来校验由尺寸修正单元修正了尺寸的注册图案。

附图说明

图1是说明依据本发明第一实施例的个人认证装置的结构的图示；

图2A和2B是对象图像和复眼图像的图示；

图3是示出了由用于估计图像偏移量的图案匹配所计算出的差值(difference)的示例的图示；

图4是说明从复眼图像重构单个图像的方法的图示；

图5是说明对象距离与图像偏移量之间的关系的示意图；

图6是示出了在依据第一实施例的个人认证装置中的认证的处理流程的流程图；

图7是示出了第一实施例的修改例的框图；

图8是说明依据本发明第二实施例的个人认证装置的结构的图示；

图9是示出了在依据本发明第二实施例的个人认证装置中的认证的处理流程的流程图；

图10是说明依据本发明第三实施例的个人认证装置的结构的图示；

图11A和11B示出了在图像侧具有凸面的平凸透镜的光学布局和MTF特性；

图12A和12B示出了在对象侧具有凸面的平凸透镜的光学布局和MFT特性；

图13A和13B是说明组装透镜阵列和遮光元件的操作的示意图；

图14是示出了依据本发明实施例的移动电话的外观的示例的示意性透视图；

图15是说明用于限制对象距离的范围来获得复眼图像的处理的流程图；

图16是示出了依据本发明第四和第五实施例的个人认证装置的结构的图示；

图17是示出了在注册操作时拍摄图像的情况的示意图；

图18是在注册操作时获取的复眼图像的示意图；

图19是示出了第四实施例中的注册操作的处理流程的流程图；

图20是示出了在认证操作时拍摄对象的图像的情况的示意图；

图21是在认证操作时获得的复眼图像的示意图；

图22是示出了第四实施例中的认证操作的处理流程的流程图；

图23是在认证操作时拍摄倾斜的手指的图像的情况的示意图；

图24是倾斜的手指的复眼图像的示意图；

图25A和25B是说明小眼图像的投影变换处理的图示；

图26是示出了在认证操作时修正手指的倾斜度的处理流程的流程图；

图27是示出了第五实施例中的注册操作的处理流程的流程图；

图28是示出了第五实施例中的认证操作的处理流程的流程图；

图29是说明依据本发明第六和第七实施例的个人认证装置的结构的图示；

图30是示出了第六实施例中的注册操作的处理流程的流程图；

图31是示出了第六实施例中的认证操作的处理流程的流程图；

图32是示出了第七实施例中的注册操作的处理流程的流程图；

图33是示出了第七实施例中的认证操作的处理流程的流程图；

图34是说明依据本发明第八和第九实施例的个人认证装置的结构的图示；

图35是示出了第八实施例中的注册操作的处理流程的流程图；

图36是示出了第八实施例中的认证操作的处理流程的流程图；

图37是示出了第九实施例中的注册操作的处理流程的流程图；

图38是示出了第九实施例中的认证操作的处理流程的流程图；

图39是说明依据本发明第十实施例的个人认证装置的结构的图示；

图40是示出了第十实施例中的注册操作的处理流程的流程图；以及

图41是示出了第十实施例中的认证操作的处理流程的流程图。

具体实施方式

接着，以下描述本发明的实施例。

(第一实施例)

图1是说明依据本发明第一实施例的个人认证装置的结构的图示。在图1中，附图标记12和13分别示意性地表示了要被认证的人的手指或手掌，及其手指或手掌的静脉。个人认证装置包括图像获取单元，该图像获取单元用于将要被认证的人的手指或手掌的静脉13的图像拍摄作为对象，并且，个人认证装置包括处理系统，该处理系统使用图像获取单元获得的静脉图案作为要被认证的人固有的生物测定信息来执行个人认证。

首先描述图像获取单元。图像获取单元包括：以光照射手指或手掌12的光源1；可视光切断滤光器2；具有配置在平面上的两个或更多透镜的透镜阵列3；防止透镜阵列3的各透镜之间的光束的串扰的遮光元件4；以及拍摄通过透镜阵列3形成的图像的图像拍摄单元5。

可以使用LED(发光二极管)、LD(激光二极管)等作为光源1。从光源1发出的光最好是近红外光，特别是具有大约760nm的波长的近红外光。具有大约760nm的波长的近红外光通过身体组织，同时在静脉中流动的血液所包含的减少的血色素中被吸收。因此，相比使用了具有其他波长的光源的情况，可以更清楚地拍摄静脉图案的图像。

在图1中，从光源1发出的光向下照射，也就是在朝向透镜阵列3和图像拍摄单元5的方向照射，但这仅是示例。例如手指或手掌12的身体组织是强的散射体。因此，可以将光源1配置成将光照射在手指或手掌12一侧，或照射在透镜阵列3一侧。此外，不同于图1，光源1的数目不限于1个。当以分散的方式配置多个光源1时，用于拍摄图像的光量增加，并且光照亮的图像拍摄范围更均匀。其结果是，可以以更高的质量拍摄静脉图案的图像。

从光源1发出的近红外光通过手指或手掌12并在手指或手掌12中散射，但它在静脉13中被吸收。由于静脉13的图案暗于其他部位，因此可以从外部观察到静脉13。静脉图案通过可视光切断滤光器2，通过透镜阵列3会聚形成图像，并由图像拍摄单元5拍摄为复眼图像。即使当包括与来自光源1的近红外光不同的波长的强光(例如白天的太阳光)照射到手指或手掌12时，与近红外光不同的光也被可视光切断滤光器2消除，因此，可以清楚地拍摄静脉图案的图像。

值得注意的是，在没有外部光的环境，例如在黑暗的地方拍摄静脉图案的图像时，也可以从结构中排除可视光切断滤光器2。这个修改例也包含在本发明的实施例中。

此外，代替提供可视光切断滤光器2作为分立的元件，可以在透镜阵列3的前表面放置具有与可视光切断滤光器2相同功能的光学薄膜。这个修改例也包含在本发明的实施例中，这有益于装置的尺寸减小和变薄。

遮光元件4提供在透镜阵列3和图像拍摄单元5之间，防止透镜阵列3的各透镜的光束的串扰，并对清楚地拍摄静脉图案的图像做出贡献。

透镜阵列3具有一个阵列结构，在该阵列结构中，透镜放置在一个平面上。作为透镜，可以使用球面透镜、非球面透镜。在使用非球面透镜的情况下，可以提高光学特性。作为制造透镜阵列3的特定方法，可以使用处理方法，例如再流法(reflow method)、区域色调掩膜法(area tone mask method)以及抛光法(polishing method)，或使用由这些方法制造的模具的铸模处理法(moldingprocessing method)。作为用于制造透镜阵列3的材料，可以使用透明树脂、玻璃等等。从减少透镜阵列3的成本的观点看，最好是使用树脂材料的铸模处理法。

作为图像拍摄单元5，可以使用通常的CMOS图像传感器或CCD图像传感器。

接着描述处理系统。依据本实施例的处理系统包括图像存储器6，偏移估计单元10，图像重构单元7，尺寸修正单元11，认证处理单元9，注册图案存储单元9，以及注册处理单元14。值得注意的是，注册处理单元14不强制为以下所描述的。

图像存储器6是读取和存储由图像拍摄单元5拍摄的静脉图案的复眼图像的单元。例如，当对象图像是图2A所示的图像时，拍摄图2B所示的复眼图像。在图2B中，黑色格子部分等同于遮光元件4的阴影部分。由阴影部分分隔的方形区域代表通过透镜阵列3的各透镜形成的小眼图像。事实上，拍摄静脉图案的复眼图像作为对象图像。

偏移估计单元10是估计图像存储器6中存储的复眼图像的小眼图像之间的图像偏移量的单元。图像重构单元7是使用由偏移估计单元10估计的图像偏移量来从复眼图像重构单个图像的单元。重构的单个图像代表静脉图案作为要被认证的人固有的生物测定信息。值得注意的是，在以下的描述中，作为场合的需要，将图像偏移量简称为偏移量或偏移。

注册处理单元14是执行注册处理的单元，该注册处理将作为注册者的生物测定信息的静脉图案存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。在注册时，使注册者将他/她的手指或手掌保持在图像获取单元上来拍摄静脉图案的复眼图像并将拍摄的图像存储在图像存储器6中。偏移估计单元10从复眼图像估计图像偏移量，并且图像重构单元7使用图像偏移量来从复眼图像重构静脉图案的单个图像。注册处理单元14将重构的静脉图案的单个图像存储(注册)在注册图案存储单元8中作为注册图案。然而，在此情况下，注册处理单元14将偏移估计单元10估计的相邻的小眼图像之间的图像偏移量或者通过使用图像偏移量执行来计算获得的对象距离(以下会描述)存储在注册图案存储单元8中，以对应于注册图案。

值得注意的是，尽管图1中未示，提供了选择认证处理或注册处理的单元。当该单元选择认证处理时，激活认证处理单元9和尺寸修正单元11。当该单元选择注册处理时，激活注册处理单元14。这同样应用于以下描述的实施例。

如果认证时的对象距离不同于注册时的对象距离，则由图像重构单元7作为单个图像重构的静脉图案的尺寸存在差异。尺寸修正单元11是执行尺寸修正处理的单元，该尺寸修正处理将认证时的静脉图案的尺寸与注册时的静脉图案(注册图案)的尺寸进行匹配。认证处理单元9是以存储在注册图案存储单元8中的注册图案来校验由尺寸修正单元11修正了尺寸的静脉图案从而确定对要被认证的人的认证的单元。

接着描述偏移估计单元10。在复眼图像中，看起来布置了相似的小眼图像，但它们是在通过不同位置的透镜形成对象的图像时获得的。因此，在小眼图像之间实际上存在图像偏移(视差)。偏移估计单元10执行计算来获得小眼图像之间的图像偏移量。值得注意的是，可以通过简单二进制处理来识别小眼图像的区域。换句话说，如图2A和2B中所描述的，通过由遮光元件4的阴影部分所围绕的区域代表复眼图像中的小眼图像，并且，阴影部分相比剩余部分更暗。相应地，通过使用合适的阈值对复眼图像进行二值化，因而使得可以从剩余部分区分阴影部分并且容易提取由阴影部分围绕的区域作为小眼图像的区域。可选择地，为了预先指定小眼图像的区域，也可以照亮没有对象的图像，并在制造图像获取单元之后将该图像中的明亮区域作为小眼图像的区域存储。

为了计算图像偏移量，可以使用例如图案匹配。从复眼图像中任意选取小眼图像(参考小眼图像)作为计算图像偏移量的参考，并且将部分小眼图像用作模板。参考小眼图像的水平和垂直方向上的图像偏移量被设置为量(0，0)。选择小眼图像(作为检测图像偏移量的基础的小眼图像)作为用于估计图像偏移量的基础的目标。然后，基于参考小眼图像与用于检测图像偏移量的小眼图像之间的相似性和差值来估计图像偏移量。众所周知，互相关函数可以用于确定相似性，并且SSD(像素值之间差值的平方和)和SAD(像素值之间差值的绝对值之和)可以用于确定差异。图3是示出了使用SSD通过图案匹配来计算差值的示例的图示。

由以下公式(1)来表示使用SSD的差值。

(公式1)

$R(x,y)=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{(I(i+x,j+y)-T(i,j))}^2---\left(1\right)$

这里，R表示基于SSD计算的差值，I表示用于检测图像偏移量的部分小眼图像，并且T表示作为模板的部分参考小眼图像。i和j分别表示在模板的水平和垂直方向上的像素的数目。x和y表示在图像偏移量的搜索范围上改变的值。可以将使R最小的值(x，y)估计作为两个小眼图像之间的图像偏移量。在图3中，x轴和y轴表示图像偏移，并且z轴表示SSD差值。逐个像素地估计通过公式(1)获得的图像偏移量。可选择地，可以依据以下方法逐个子像素地估计图像偏移量：将逐个像素地计算的相似性和差值进行函数拟合的方法；对插入用于检测图像偏移量的模板或小眼图像用于图案匹配的方法，等等。

此外，在已知构成透镜阵列3的透镜的配置的情况下，不必估计所有小眼图像的图像偏移量。即，剩余小眼图像的图像偏移量可以基于参考小眼图像与用于检测图像偏移量的任何小眼图像之间计算的图像偏移量获得。例如，在方形格子形状的复眼图像在水平方向上具有M个小眼图像和在垂直方向上具有N个小眼图像的情况下，假设左上端的小眼图像是参考小眼图像并且右下端的小眼图像是用于检测图像偏移量的小眼图像。在相对于参考小眼图像将用于检测图像偏移量的小眼图像的图像偏移量计算为值(x，y)作为图案匹配的结果时，可以将相邻小眼图像之间的水平和垂直方向上的图像偏移量计算为x/(M-1)和y/(N-1)。因此，可以容易地获得所有小眼图像的图像偏移量。如上所述，将仅仅一组小眼图像用于计算图像偏移量，并基于计算出的图像偏移量获得剩余小眼图像的图像偏移量。其结果是，可以减少计算图像偏移量的时间。

接着描述图像重构单元7。图像重构单元7执行从复眼图像重构单个图像(静脉图案)的处理。以如下方式执行这个重构处理：基于由偏移估计单元10估计的图像偏移量重新排列小眼图像的像素。更具体的，如图4所示，预先确定用于重构单个图像的虚拟数字图像区17。然后，在基于关于小眼图像估计的图像偏移量确定的数字图像区17上的位置重新排列小眼图像18的各像素，由此在数字图像区17上重构静脉图案的单个图像。

以下接着描述尺寸修正单元11。由于本发明的该实施例不具有定义手指或手掌12与图像获取单元之间的相对距离的引导单元，对象距离很可能波动。因此，在认证时通过拍摄手指或手掌12的图像获得的静脉图案(由图像重构单元7重构的单个图像)的尺寸通常不同于作为被认证的人的注册图案事先存储在注册图案存储单元8中的静脉图案的尺寸。尺寸修正单元7执行尺寸修正(改变)处理，该尺寸修正处理将认证时的静脉图案的尺寸与注册图案的尺寸进行匹配。

基于注册时的对象距离的比率与认证时的对象距离的比率来确定尺寸修正处理中的放大率。基于注册时相邻小眼图像之间的图像偏移量的比率和认证时相邻小眼图像之间的图像偏移量的比率来确定对象距离的比率。以下基于图5描述该细节。

图5是说明对象距离与相邻小眼图像之间的图像偏移量之间的关系的示意图。在图5中，在从点P发出的光中，通过透镜3a的光应用于点Oa来形成图像，其中，在P点，透镜阵列3的透镜3a的光轴穿过对象(静脉)13，在点Oa，透镜3a的光轴穿过图像拍摄单元5的图像拍摄表面。另一方面，通过与透镜3a邻接的透镜3b的光应用于图像拍摄单元5的图像拍摄表面上的点P’来形成图像。假设透镜3b的光轴穿过图像拍摄单元5的图像拍摄表面的点是Ob，P’Ob是由透镜3a和3b形成的小眼图像之间的图像偏移量。当在设计光学系统时使用透镜节距d、以及透镜阵列3与图像拍摄表面之间的距离f时，在对象距离L与相邻小眼图像间的图像偏移量P’Ob之间建立如下关系。

(公式2)

$L=\frac{f\·d}{\left[P^{\′}\mathrm{Ob}\right]}---\left(2\right)$

如上所述，将注册时的对象距离Lo或相邻小眼图像之间的图像偏移量so存储在注册数据存储单元8中，以对应于注册图案。

假设在认证时，对象距离为L’且相邻小眼图像之间的图像偏移量为s’，则可以将尺寸校正放大率确定为L’/Lo，L’/Lo是认证时的对象距离与注册时的对象距离的比率。这个比率等于注册时的相邻小眼图像之间的偏移量与认证时的相邻小眼图像之间的偏移量的比率so/s’。即使在对象距离的比率或图像偏移量的比率被用作尺寸修正放大率时，也可以获得同样的结果。然而，对象距离的比率的使用会增加用于获得该比率的计算。因此，从计算量的观点，最好是使用图像偏移量的比率。

在认证时，尺寸修正单元11读取对应于注册图案存储单元8中的一个注册图案的图像偏移量so，计算读取的图像偏移量so与由偏移估计单元10估计的图像偏移量s’的比率so/s’，使用计算的比率作为尺寸修正放大率，由此对于由图像重构单元7重构的单个图像静脉图案执行尺寸修正处理。当静脉图案的尺寸是例如Px(像素)×Py(像素)时，它被改变(放大或缩小)为Px·so/s’(像素)×Py·so/s’(像素)。

作为用于修正(改变)尺寸的处理，可以使用最近邻算法(nearest neighboralgorithm)、双线性算法、双三次插值算法(bicubic algorithm)，等等。此外，对小眼图像之间的图像偏移量的测量包含在用于从复眼图像重构单个图像的处理中。因此，不需要额外安装硬件和计算器。

在对象距离的比率被用作尺寸修正放大率的情况下，尺寸修正单元11读取与注册图案存储单元8中的一个注册图案对应的对象距离Lo，根据公式(2)从由偏移估计单元10估计的图像偏移量s’计算认证时的对象距离L’，并且使用计算的比率L’/Lo作为尺寸修正放大率，由此对于由图像重构单元7重构的单个图像静脉图案执行尺寸修正处理。

接着描述认证处理单元9。认证处理单元9通过认证图案存储单元8中存储的注册图案(单个图像的静脉图案)校验要被认证的人的、由尺寸修正单元修正了尺寸的静脉图案，并且然后基于静脉图案与注册图案之间的相似性或差值来确定要被认证的人是否被认证为已注册的人。作为认证方法，可以使用图像匹配或基于特性的匹配，其中，在图像匹配中要被认证的人的静脉图案与注册图案彼此匹配，并且在基于特性的匹配中，检查要被认证的人的静脉图案与注册图案之间的特性点的对应关系。

图6是示出了整个认证处理的流程图。当要被认证的人把他/她的手指或手掌保持在图像获取单元上时，要被认证人的静脉图案的复眼图像被存储在图像存储器6中(步骤S1)。接着，偏移估计单元10从复眼图像确定小眼图像之间的图像偏移量s’(步骤S2)。然后，图像重构单元7通过使用估计的图像偏移量从复眼图像重构静脉图案的单个图像(步骤S3)。

如果在注册图案存储单元8中存储了多个注册图案，则重复执行从步骤S4到S7的处理步骤。因此，重复该处理步骤的最大数目等于注册图案存储单元8中存储的注册图案的数目。首先，尺寸修正单元11读取与注册图案存储单元8中的一个注册图案对应的图像偏移量so，并且使用由偏移估计单元10估计的图像偏移量s’，由此计算尺寸修正放大率so/s’(步骤S4)。值得注意的是，在使用对象距离的比率的情况下，尺寸修正单元11读取与注册图案存储单元8中的注册图案对应的对象距离Lo，并根据公式(2)从由偏移估计单元10估计的图像偏移量s’计算对象距离L’，由此计算尺寸修正放大率Lo/L’。接着，尺寸修正单元11使用在步骤S4中计算的尺寸修正放大率对由图像重构单元7重构为单个图像的静脉图案执行尺寸修正处理(步骤S5)。然后，认证处理单元9读取注册图案存储单元8中的注册图案(步骤S6)，并在注册图案与要被认证的人的、由尺寸修正单元11修正的静脉图案之间执行图案匹配或基于特性的匹配，以确定注册图案和静脉图案是否彼此匹配(步骤S7)。如果它们彼此匹配，则完成从步骤S4到步骤S7的处理步骤。如果它们彼此不匹配，则对下一个注册图案执行从步骤S4到S7的处理步骤。在处理了注册图案存储单元8中存储的最后一个注册图案时，即使注册图案和静脉图案彼此不匹配，也完成从步骤S4到S7的处理步骤。

在上述处理中，如果确定注册图案与静脉图案彼此匹配(步骤S8中的是)，则认证处理单元9输出指示要被认证的人已被认证为注册的人的消息(步骤S9)。如果确定了它们彼此不匹配，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为注册的人的消息(步骤S10)。从而，完成一系列的个人认证处理步骤。

值得注意的是，根据这个实施例的个人认证装置具有注册处理单元14，但它可以配置为不具有注册处理单元14。这个修改例也包含在本发明的该实施例中。根据这个修改例，需要采用具有与这个实施例的个人认证装置相同配置的图像获取单元来获取注册者的静脉图案的复眼图像，并且在个人认证装置的注册图案存储单元8中相应地存储通过重构复眼图像获得的小眼图像的静脉图案(注册图案)和在获取复眼图像时的对象距离或相邻小眼图像之间的图像偏移量。

(第一实施例的修改例)

在第一实施例中对要被认证人的静脉图案执行尺寸修正处理。可选择的，如图7所示，也可以在注册图案存储单元8和认证处理单元9之间提供尺寸修正单元11，来对从注册图案存储单元8读取的注册图案执行尺寸修正处理，并且在修正了尺寸的注册图案与被认证的人的、未修正尺寸的静脉图案之间使用图案匹配或基于特性的匹配来执行个人认证。注册图案的尺寸修正放大率是s’/so或Lo/L’。

(第二实施例)

图8是说明依据本发明第二实施例的个人认证装置的结构的图示。在这个实施例中，以相同的附图标记表示与第一实施例的组件相同的组件或与第一实施例的组件对应的组件。

这个实施例的图像获取单元的结构与第一实施例的图像获取单元的结构相同。这个实施例的处理系统的结构部分地不同于第一实施例的处理系统的结构。接着描述该不同点。

在注册时，注册处理单元14从在图像重构单元7重构由图像获取单元从注册者的手指或手掌获得的复眼图像时获得静脉图案(图像)提取特征量矢量，并且然后将特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。这里，特征量矢量是代表特性点的矢量，特性量例如为静脉图案的分支点和特性点之间的相对位置关系。此外，注册处理单元14将偏移估计单元10估计的图像偏移量(或从图像偏移量计算的对象距离)存储在注册图案存储单元8中以对应于注册图案。

在认证时，尺寸修正单元11从注册图案存储单元8读取注册图案，并对特征量矢量的长度分量执行尺寸修正(改变)处理。尺寸修正处理中的放大率是认证时的图像偏移量s’与对应于该注册图案的图像偏移量so的比率s’/so，或者是从图像偏移量so计算的对象距离L’与对应于该注册图案的对象距离Lo的比率L’/Lo。

认证处理单元9从要被认证的人的静脉图案提取特征量矢量作为由图像重构单元7重构的单个图像，并通过以由尺寸修正单元11修正了尺寸的特征量矢量校验该特征量矢量来执行个人认证。

图9是示出了整个认证处理的流程图。当要被认证的人将他/她的手指或手掌保持在图像获取单元上时，将要被认证的人的静脉图案的复眼图像存储在图像存储器6中(步骤S11)。接着，偏移估计单元10从复眼图像确定小眼图像之间的图像偏移量s’(步骤S12)。然后，图像重构单元7通过使用估计的图像从复眼图像重构要被认证的人的静脉图案的单个图像(步骤S13)。

当注册图案存储单元8中存储了多个注册图案时，重复执行从步骤S14到S17的处理步骤。因此，重复该处理步骤的最大数目等于在注册图案存储单元8中存储的注册图案的数目。首先，尺寸修正单元11读取与注册图案存储单元8中的一个注册图案对应的图像偏移量so，并使用偏移估计单元10估计的图像偏移量s’，由此计算尺寸修正放大率s’/so(步骤S14)。值得注意的是，在使用对象距离的比率的情况下，尺寸修正单元11读取与注册图案存储单元8中的注册图案对应的图像偏移量so，并根据公式(2)从由偏移估计单元10估计的图像偏移量s’计算对象距离L’，由此计算尺寸修正放大率L’/Lo。接着尺寸修正单元11从注册图案存储单元8读取注册图案(步骤S15)，并且通过将该注册图案的特征量矢量的长度分量乘以尺寸放大率来执行尺寸修正处理(步骤S16)。认证处理单元9从要被认证的人的静脉图案提取要由图像重构单元7重构为单个图像的特征量矢量，并以修正了尺寸的特征量矢量校验特征量矢量，由此确定它们是否彼此匹配(步骤S17)。如果它们彼此匹配，则完成从步骤S14到S17的处理步骤。如果它们彼此不匹配，则对下一个注册图案执行从步骤S14到S17的处理步骤。在处理了注册图案存储单元8中存储的最后一个注册图案时，即便它们彼此不匹配也完成从步骤S14到S17的处理步骤。

在上述处理中，如果确定它们彼此匹配(步骤S18中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S9)。如果确定它们彼此不匹配，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S10)。由此完成一系列的个人认证处理步骤。

(第二实施例的修改例)

在上述第二实施例中，对注册图案(特征量矢量)执行尺寸修正处理。可选择地，也可以在重构单元7和认证处理单元9之间提供尺寸修正单元来对要认证的人的静脉图案执行尺寸修正处理。在这种情况下，尺寸修正放大率是s’/so或Lo/L’。

此外，也可以提供与认证处理单元9中的尺寸修正单元对应的单元，并且该单元对于从要被认证的人的静脉图案提取的要由图像重构单元7重构的特征量矢量执行尺寸修正处理。在此情况下，尺寸修正放大率是s’/so或Lo/L’。

(第三实施例)

图10是说明依据本发明第三实施例的个人认证装置的结构的图示。在这个实施例中，构成图像获取单元的透镜阵列3的透镜是在其图像侧具有凸面的平凸透镜，并且在由偏移估计单元10执行的处理步骤之前加入了由退化补偿单元15执行的、用于补偿由于光学系统引起的图像退化的处理步骤。这个实施例的其他结构与第一实施例的结构相同。

作为具有聚光效果或图像形成效果的透镜形状，已知有平凸形状和双侧凸形状。从制造成本的观点，具有平凸表面的球面透镜有效地减少成本。在双侧凸形状的情况下，需要处理多个表面并且将两侧的光轴彼此对准。因此，在例如蚀刻和抛光方法或使用由上述方法制造的模具的铸模处理法的处理方法中，也需要包括将光轴彼此对准的步骤，这可以导致产量的减少。

图11A和11B示出了在图像侧具有凸面的平凸透镜的光学布局和MTF特性。图12A和12B使出了在对象侧具有凸面的平凸透镜的光学布局和MTF特性。图11B和12B示出了多个不同视角的MTF曲线。

如图12B所示，在平凸透镜在对象侧具有凸面的情况下，MTF曲线会由于视角的波动而极大地波动，并且从具有高的视角的位置产生的光束的图像形成性能显著降低。另一方面，如图11B所示，在平凸透镜在图像侧具有凸面的情况下，不管视角上如何波动，MTF曲线也难以波动，并且在宽的视角上保持一定水平或较高的图像形成性能。

退化(degradation)补偿单元15对通过使用在设计光学系统时已知的MTF曲线(图11B)拍摄的复眼图像执行退化补偿处理。如图11B所示，即使在高的空间频率时，MTF曲线也不会变成0。因此，通过使用合适的滤光器，可以改善对比度并获得清晰的图像。例如，可以使用维纳滤光器作为这种滤光器。另外，由于不管图像景色如何，MTF曲线也几乎恒定，因此，可以使用一种维纳滤光器以简单的数字滤光处理执行退化补偿处理。因此，可以以低成本实现退化补偿单元15。

偏移估计单元10使用退化补偿单元15进行退化补偿处理后的复眼图像来估计图像偏移量。另外，图像重构单元7执行从复眼图像重构单个图像的处理。因此可以获得清晰的静脉图案。这个实施例的其他结构和处理与第一实施例的结构和处理相同。

在这个实施例中，最好将遮光元件4的开口部的直径与透镜阵列的透镜的直径相匹配，因为透镜阵列3和遮光元件4在组装该装置时可以容易地且低成本地彼此精确对准。以下通过参考图13A和13B描述该对准操作。

在通过仅具有不准确定位功能的组装设备或手工将透镜阵列3和遮光元件4组装在一起时，引起图13A所示的状态。在该状态下，光最初通过的区域被遮光元件4遮挡。因此，不能获得精确的图像。

假设透镜的直径和遮光元件4的开口部的直径彼此匹配，在只有轻微的变动应用于图3A所示的状态中的透镜阵列3和遮光元件4时，遮光元件4固定在透镜阵列3的各透镜之间的平坦部分。其结果是，建立了图13B所示的期望的位置关系。因此，组装设备的对准精度可以是透镜直径的对准精度的大约一半。

在组装操作后，遮光元件4固定到透镜阵列3。作为固定方法，可以使用粘合剂或光固化树脂执行固定。特别是，如果使用紫外线固化树脂，则固定操作变得更容易并且可以低成本地执行。

值得注意的是，即使透镜阵列3的透镜形成有双侧凸面，它也必然要经历以上对准操作。

(第三实施例的修改例)

在上述的第一和第二实施例及其修改例中，也可以使用本实施例的透镜阵列并在偏移估计单元之前增加退化补偿单元。

换句话说，也可以在注册图案存储单元8和认证处理单元9之间提供尺寸修正单元，对从注册图案存储单元8读取的注册图案执行尺寸修正处理，并在修正了尺寸的注册图案和要被认证的人的、未被修正的静脉图案之间使用图案匹配或者基于特性的匹配来执行个人认证。

此外，和第二实施例一样，也可以将从注册者的静脉图案提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案，在注册图案存储单元8和认证处理单元9之间提供尺寸修正单元，并对从注册图案存储单元8读取的特征量矢量执行尺寸修正处理。可选择地，也可以提供在认证处理单元中执行尺寸修正的单元，并对从要被认证的人的静脉图案提取的特征量矢量执行尺寸修正处理。

值得注意的是，在对象变得很靠近图像获取单元时，对象的用于拍摄图像的区域变窄，并且不能获得关于静脉图案的足够信息。另一方面，在对象隔图像获取单元太远时，极大地降低了要被拍摄的图像的分辨率，这反过来导致偏移估计精度和认证精度的降低。因此，最好是在注册和认证时将对象距离设置在适合的范围内。为此，在上述实施例及其修改例中，确定关于在注册和认证时，从获得的复眼图像估计的图像偏移量是否落入如图15所示的指定范围内。然后，重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计，直到估计的图像偏移量落在指定范围内。以此方式，将在合适的对象距离内拍摄的复眼图像用作有效的复眼图像。

(第四实施例)

图16是示出了依据本发明第四实施例的个人认证装置的结构的图示。本实施例的图像获取单元的结构与第一实施例的图像获取单元的结构相同。在本实施例中，图像获取单元获得的复眼图像中的一个小眼图像被用于认证处理。图像修正单元111将复眼图像中的这一个小眼图像当作处理对象并对它执行修正处理。图像修正单元11不仅可以执行用于补偿(放大和缩小)对象距离的波动的处理，而且还可以执行用于修正在透镜的光轴方向上的活体的倾斜度的处理。

附图标记101表示控制单元，该控制单元控制处理系统的各组件以及图像获取单元的图像获取元件5和光源1的操作。附图标记102表示操作选择开关，用于指示控制单元101选择注册操作或认证操作。附图标记103表示启动开关，用于指示控制单元101启动操作。与开关102和103以及控制单元101对应的单元当然也提供在第一、第二和第三实施例中，但它们未在图1、7、8、和10中示出。

例如，注册操作时在如图17所示的对象距离La拍摄图像以获得如图18所示的复眼图像，并且然后认证操作时在如图20所示的对象距离Lb(＞La)拍摄图像以获得如图21所示的复眼图像。值得注意的是，在图17和20中，构成图像获取单元115的透镜阵列3、遮光元件4和图像拍摄单元5被彼此分开，但这样是为了便于对结构的理解。实际上，以图16中所示的位置关系通过例如壳体固定这些部件。构成透镜阵列3的透镜的数目不限于9。此外，为了方便的目的示出了对象和图像获取单元115之间的相对尺寸。

如图18和21所示，获得的复眼图像由通过构成透镜阵列3的透镜形成的一组小眼图像构成，并且小眼图像是通过倒转对象图像的左、右、上和下而获得的图像。在图18和21所示的复眼图像的各小眼图像中，为了方便，以粗黑线条绘出手指的轮廓，并且手指的轮廓内的线条代表静脉图案。

图18和21中示出的小眼图像不同于对象图像的尺寸，因为在获取对象图像时的对象距离是不同的。在本实施例中，在注册和认证时，图像修正单元111执行图像修正处理来补偿由于对象距离的波动或在透镜的光轴方向上对象位置的波动导致的影响。接着描述在注册和认证时的操作。

首先描述注册操作。在操作选择开关102指示注册操作并且启动开关103指示启动注册操作时，通过控制单元101的控制执行注册操作。图19示出了注册操作的处理流程。

控制单元101首先使光源1发光，并使图像拍摄单元5拍摄图像以将复眼图像输出到图像存储器6(步骤S100)。接着，控制单元101使偏移估计单元10估计在输出到图像存储器6的复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S101)。尽管图19中未示出，可以最好重复执行以下操作：确定估计的图像偏移量是否落入指定范围内，并且如图15所示在图像偏移量未落入指定范围内时再次获取复眼图像来估计另一个图像偏移量，直到获得落入指定范围内的图像偏移量(这同样应用于以下描述的认证操作)。在使用SSD通过图案匹配估计图像偏移量时，可以确定图像偏移量的指定范围来将对象距离设置于在各小眼图像中包含了手指的轮廓的范围内。手指的轮廓具有高的对比度并且用作估计图像偏移量的有效信息。因此，希望手指的轮廓提高图像偏移量的精度。如上所述，用于估计图像偏移量的两个小眼图像可以是任意选择的。然而，在本实施例中，仅需要估计x方向或y方向上的图像偏移量。因此，最好选择x方向或y方向上而不是倾斜方向上的小眼图像，因为可以减少用于估计图像偏移量的计算量。此外，如上所述，当将对象距离设置于在各小眼图像中包含了手指的轮廓的范围内时，最好在图18中的垂直方向上估计彼此相邻的小眼图像之间的图像偏移量。

值得注意的是，已知的相位限制修正方法可以用于估计图像偏移量，但它可能在估计图像偏移量的精度上有负面影响。因此，同样可以设置对象距离的范围使手指的轮廓不包含在小眼图像中。在相位限制修正方法中，这两个小眼图像均被进行傅立叶变换。然后，在确定了它们的相位数据的乘积后，这两个小眼图像被进行逆傅立叶变换。从获得的图像中的顶点位置的中心的偏移对应于小眼图像之间的图像偏移量。

接着，控制单元101使图像修正单元111对获得的用于认证处理的复眼图像中的一个小眼图像(例如在图18的复眼图像的中心处的小眼图像)执行图像修正处理(步骤S102)。这里，图像修正处理表示用于放大或缩小小眼图像以获得预定的图像偏移量S的处理。这个图像修正处理对应于以伪方式(pseudo manner)标准化对象距离。参考图5描述图像偏移量与对象距离之间的关系。另外，如上所述，由公式(2)表示图像偏移量与对象距离之间的关系。在公式(2)中，f和d在相同装置中是恒量。因此，在放大或缩小图像来将修正后的图像中的小眼图像之间的图像偏移量设置为S时，以如在恒量对象距离Ls＝f·d/(S·p)拍摄的那样的方式修正图像(其中p表示一个像素的尺寸)。假设估计的图像偏移量是Sa，用于放大或缩小图像的放大率可以是S/Sa或Sa/S。然而，需要将放大率固定为它们中的一个放大率，并在注册和认证时共同使用所固定的一个放大率。

然后，控制单元101使注册处理单元14将修正后的小眼图像存储在注册图案存储单元8中作为注册图案(步骤S103)。值得注意的是，控制单元101可以使注册处理单元14从修正后的小眼图像提取特征量矢量并将提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。在以此方式注册注册图案时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的注册操作。

接着描述认证操作。在操作选择开关102指示认证操作并且启动开关103指示开始认证操作时，通过控制单元101的控制执行认证操作。图22示出了认证操作的处理流程。

控制单元101首先使光源1发光并且使图像拍摄单元5拍摄图像以将复眼图像输出到图像存储器6(步骤S111)。接着，控制单元101使偏移估计单元10估计在输入到图像存储器6的复眼图像中的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S112)。尽管图22中未示出，可以最好重复执行以下操作：确定估计的图像偏移量是否落入指定范围内，并且在图像偏移量未落入指定范围内时以与注册操作相同的方式再次获取复眼图像来估计另一个图像偏移量，直到获得落入指定范围内的图像偏移量。用于在认证时估计图像偏移量的方法与用于在注册操作时估计图像偏移量的方法相同。

接着，控制单元101使图像修正单元111对获得的复眼图像中用于认证处理的一个小眼图像执行图像修正处理(步骤S113)。假设估计的图像偏移量是Sb并且预定的图像偏移量与注册操作的情况一样是S，用于放大或缩小图像的放大率是S/Sa或Sa/S(与注册时的放大率一样)。

接着，控制单元101使认证处理单元9通过作为注册图案存储在注册图案存储单元中的小眼图像来校验修正的小眼图像(步骤S114)。这个校验处理可以通过图案匹配或基于特性的匹配来执行，在基于特性的匹配中确定图像的特性点之间的相对位置关系。值得注意的是，小眼图像的特征量矢量作为注册图案存储在注册图案存储单元8中，认证处理单元9提取修正的小眼图像的特征量矢量并通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的特征量矢量来校验提取的特征量矢量。在任一种情况下，在注册操作和认证操作中时，以图像好像是在相同的对象距离拍摄的一样的伪方式，对小眼图像执行图像修正处理。因此，如图17和20所示，即使对象距离在实际拍摄时不同，也可以以高的准确度实现认证。

如果修正的小眼图像与注册图案存储单元18中存储的小眼图像匹配(步骤S115中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S116)。如果通过注册图案存储单元18中存储的小眼图像不能识别修正的小眼图像(步骤S115中的否)，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S117)。在输出认证结果时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的认证操作。

与前面的实施例不同，本实施例仅使用复眼图像中的一个小眼图像用于认证，不需要重构单个图像。另外，用于执行图像修正处理的处理量小。

(修正透镜光轴方向上的倾斜)

上述图像修正处理涉及仅仅改变对象距离的情况，但它也可以涉及修正了手指的倾斜的波动的情况。图23示出了在认证时倾斜了手指的情况。这里，手指尖的对象距离与注册情况下一样是La，并且手指根部的对象距离是Lb。图24是此时拍摄的复眼图像的示例。在图24中，手指根部的图像相比手指尖的图像较细。此外，手指根部的图像偏移量小于手指尖的图像偏移量。为了修正该图像为图18的未包含手指的图像，执行以下处理。

首先，在手指尖区域和手指根部区域二者估计图像偏移量。具体的，如图24所示，在由虚线表示的两条线条处估计图像偏移量。这里，在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa，在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb。

通过投影变换处理修正手指的倾斜，其中，图25A中示出的矩形和方形被变换为图25B所示的等腰梯形。假设梯形的上边的放大率是p，梯形的下边的放大率是q并且梯形的高度的放大率是r，则可以通过以下公式表示它的变换。

(公式3)

$\left[\begin{array}{c}{x}^{\′}\\ y^{\′}\\ H\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}p& \frac{(p-q)L_x}{2q{L}_y}& 0\\ 0& \frac{\mathrm{pr}}{q}& 0\\ 0& \frac{p-q}{q{L}_y}& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right]---\left(3\right)$

这里，Lx是图18和24中的小眼图像的垂直方向上的长度，并且，Ly是在这两条线条之间用于估计图像偏移量的长度。

在手指尖的图像偏移量是Sa(等于图18中的图像偏移量)并且手指根部的图像偏移量是Sb时，在条件p＝1，q＝Sa/Sb和r＝R’/R下将公式(3)应用于图24中的中心小眼图像，以使图24中的中心小眼图像几乎与图18中的中心小眼图像匹配。这里R和R’表示在手指尖区域与估计了图像偏移量的手指根部区域之间的手指图像的实际空间的长度。假设在估计了图像偏移量的手指尖处的对象距离是ya并且在估计了图像偏移量的手指根部处的对象距离是yb，则R和R’可以由以下公式(4)和(5)表示。

(公式4)

$R=\frac{y_a}{f}{L}_y---\left(4\right)$

(公式5)

$R^{\′}=\sqrt{{\left\{\frac{y_a+y_b}{2f}{L}_y\right\}}^2+{(y_b-y_a)}^2}---\left(5\right)$

ya和yb可以根据上述公式(2)基于在设计时已知的f(透镜阵列和图像拍摄元件之间的距离)和d(透镜节距)确定。因此，可以计算r＝R’/R。

修正对象距离上的波动的投影变换处理和放大/缩小处理被应用于中心小眼图像。值得注意的是，放大/缩小处理和投影变换处理可以以任意顺序执行。放大/缩小处理的放大率是S/Sa或Sa/S。放大/缩小处理和投影变换处理可以在一个处理中以放大/缩小处理的放大率乘以公式(3)的变换核的方式同时执行。

图26是在如上所示修正手指的倾斜时的认证的处理流程。图像获取单元拍摄的复眼图像被输出到图像存储器6(步骤S121)。然后，由偏移估计单元10估计手指尖的线条处的图像偏移量Sa和由虚线表示的手指根部的线条处的图像偏移量Sb(步骤S122)。尽管图26中未示出，可以最好重复执行是否估计的图像偏移量Sa和Sb落入指定范围内，并获取复眼图像和估计图像偏移量直到获得落入指定范围内的图像偏移量。接着使用估计的图像偏移量Sa和Sb，图像修正单元111分别地或共同地执行依据公式(3)的投影变换处理和具有放大率S/Sa或Sa/S的放大/缩小处理(步骤S123)。认证处理单元9通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的小眼图像来校验由图像修正单元111修正的小眼图像(步骤S124)。如果由图像修正单元111校正的小眼图像与作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的小眼图像匹配(步骤S125中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S126)。如果确定它们彼此不匹配(步骤S 125中的否)，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S127)。

以上描述涉及修正在光轴方向上手指的位置和倾斜的波动的情况。另外，使用手指的纵向方向作为轴的旋转也可以基于手指的静脉图案或轮廓进行修正。值得注意的是，在使用相位限制相关法(phase limitation correlation method)通过注册图案来校验在认证时拍摄的小眼图像时，可以消除由于手指的平面内旋转导致的波动。

(第五实施例)

以下描述本发明第五实施例。在本实施例中，在手指在注册和认证时都倾斜的情况下，在注册和认证时拍摄的图像被修正为具有预定对象距离y0的虚平面。上述公式(3)被用作用于修正处理的变换公式。图27和28分别示出了注册操作的处理流程和认证操作的处理流程。值得注意的是，由于依据本实施例的个人认证装置的框结构与依据第四实施例的个人认证装置的框结构相同，因此对图16进行参考。

首先描述注册操作。在操作选择开关102指示注册操作并且启动开关103指示启动注册操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行注册操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S130)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S131)。在本实施例中，在图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa，而在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb。值得注意的是，与第四实施例的情况相同，也可以确定估计的图像偏移量Sa和Sb是否落入指定范围内，并且然后在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。由此，可以将在拍摄有效的复眼图像时在透镜的光轴方向上手指的位置和倾斜限制到某个范围。

然后，在图像修正单元111中，计算用于修正处理的放大率p、q和r，并依据公式(3)修正用于认证处理的中心小眼图像(步骤S133)。值得注意的是，以下描述用于确定用于该修正处理的梯形的上边的放大率p、梯形的下边的放大率q和梯形的高的放大率r的方法。注册处理单元14将修正的小眼图像存储在注册图案存储单元8中作为注册图案(步骤S134)。值得注意的是，也可以从修正的小眼图像提取特征量矢量并将提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。当以此方式注册注册图案时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的注册操作。

接着描述认证操作。在操作选择开关102指示认证操作且启动开关103指示启动认证操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行认证操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S140)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S141)。在本实施例中，在如图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa’，并且在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb’。值得注意的是，与注册操作的情况一样，也可以确定估计的图像偏移量Sa’和Sb’是否落入指定范围内，并且在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，在图像修正单元111中，计算用于修正处理的放大率p、q和r(步骤S142)，并依据公式(3)修正用于认证处理的中心小眼图像(步骤S143)。值得注意的是，以下描述用于确定梯形的上边的放大率p、梯形的下边的放大率q和梯形的高度的放大率r的方法，这些放大率用于该修正处理。

在认证处理单元9中，通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的小眼图像来校验修正的小眼图像(步骤S144)。值得注意的是，在将小眼图像的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案时，认证处理单元9提取修正的小眼图像的特征量矢量，并通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的特征量矢量来校验提取的特征量矢量。如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像识别了用于认证处理的修正的小眼图像(步骤S145中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S146)。如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像未识别修正的小眼图像，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S147)。在以此方式完成认证处理时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的认证操作。

在本实施例中，即使在注册和认证时存在手指的位置和倾斜(姿态)上的波动，也可以通过图像修正处理来补偿由于该波动导致的影响。因此，可以以高的准确度实现个人认证。

这里，对用于在注册和认证时确定梯形的上边的放大率p、梯形的下边的放大率q和梯形的高度的放大率r的方法进行了描述。依据公式(2)计算在与注册时估计的图像偏移量Sa和Sb对应的手指的位置处的对象距离ya和yb，并依据公式(2)计算在与认证时估计的图像偏移量Sa’和Sb’对应的手指的位置处的对象距离ya’和yb’。可以根据公式(2)计算与对象距离y0对应的图像偏移量S0。在注册时用于修正处理的p、q和r分别基于p＝S0/Sa、q＝S0/Sb和r＝R/R0。这里R0和R可以通过以下公式(6)和(7)计算。

(公式6)

$R_0=\frac{y_0}{f}{L}_y---\left(6\right)$

(公式7)

$R=\sqrt{{\left\{\frac{y_a+y_b}{2f}{L}_y\right\}}^2+{(y_b-y_a)}^2}---\left(7\right)$

在认证时用于修正处理的p、q和r分别基于p＝S0/Sa’、q＝S0/Sb’和r＝R’/R0。认证时的R0的值与注册时的R0的值相同。R’可以通过以下公式(8)计算。

(公式8)

$R^{\′}=\sqrt{{\left\{\frac{{y_a}^{\′}+{y_b}^{\′}}{2f}{L}_y\right\}}^2+{({y_b}^{\′}-{y_a}^{\′})}^2}---\left(8\right)$

由于可以依据公式(2)计算ya、yb、ya’和yb’，因此可以获得注册时和认证时的r。

(第六实施例)

图29是用于说明依据本发明第六实施例的个人认证装置的结构的图示。该个人认证装置具有在认证时执行图像修正处理的特性，以补偿由于注册和认证时的对象距离的波动而导致的影响。这里，图像修正处理代表放大/缩小处理。图30和31分别示出了注册操作的处理流程和认证操作的处理流程。

首先描述注册操作。在操作选择开关102指示注册操作且启动开关103指示启动注册操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行注册操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S150)，并且然后由偏移估计单元10估计复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S151)。估计的图像偏移量是Sa。值得注意的是，也可以确定估计的图像偏移量Sa是否落入指定范围内，并且然后在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，注册处理单元14将复眼图像中的用于认证处理的一个小眼图像(例如，图18中的中心小眼图像)存储在注册图案存储单元8中作为注册图案本身，并且注册处理单元14还可以将图像偏移量Sa存储在注册图案存储单元8中以对应于注册图案(步骤S152)。如上所述，在注册时未对小眼图像执行图像修正处理。值得注意的是，也可以提取小眼图像的特征量矢量，并将特征量矢量注册在注册图案存储单元8中作为注册图案。在以此方式注册了注册图案和图像偏移量时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的注册操作。

接着描述认证操作。在操作选择开关指示认证操作且启动开关103指示启动认证操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行认证操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S161)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S162)。估计的图像偏移量是Sb。值得注意的是，与注册操作的情况一样，也可以确定估计的图像偏移量Sb是否落入指定范围内，并且在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，图像修正单元111依据由估计的偏移量Sb确定的放大率Sb/Sa和注册图案存储单元8中存储的图像偏移量Sa来对用于认证处理的中心小眼图像执行放大/缩小处理，以对应于注册图案(步骤S163)。以此方式，可以补偿在注册图案的获取和认证时对象距离的波动。

在认证处理单元9中，通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的小眼图像来校验图像修正单元9修正的小眼图像(步骤S164)。值得注意的是，在将小眼图像的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案时，认证处理单元9提取修正的小眼图像的特征量矢量，并通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的特征量矢量来校验提取的特征量矢量。如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像识别了用于认证处理的修正的小眼图像(步骤S165中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S166)。如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像未识别修正的小眼图像，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S167)。在以此方式完成认证处理时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的认证操作。

(第七实施例)

以下描述本发明第七实施例。在本实施例中，在手指在注册和认证时都倾斜的情况下，在认证时执行用于补偿由于手指的倾斜的波动导致的影响的图像修正处理。上述公式(3)被用作用于修正处理的变换公式。图32和33分别示出了注册操作的处理流程和认证操作的处理流程。值得注意的是，由于依据本实施例的个人认证装置的框结构与依据第六实施例的个人认证装置的框结构相同，因此对图29进行参考。

首先描述注册操作。在操作选择开关102指示注册操作并且启动开关103指示启动注册操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行注册操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S170)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S171)。在本实施例中，在图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa，而在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb。值得注意的是，也可以确定估计的图像偏移量Sa和Sb是否落入指定范围内，并且然后在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后注册处理单元14将用于认证处理的中心小眼图像存储在注册图案存储单元8中作为注册图案，并且注册处理单元14也可以将图像偏移量Sa和Sb存储在注册图案存储单元8中，以对应于注册图案(步骤S172)。值得注意的是，也可以提取小眼图像的特征量矢量并将提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。当以此方式注册注册图案时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的注册操作。

接着描述认证操作。在操作选择开关指示认证操作且启动开关103指示启动认证操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行认证操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S180)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S181)。在本实施例中，在如图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa’，并且在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb’。值得注意的是，与注册操作的情况一样，也可以确定估计的图像偏移量Sa’和Sb’是否落入指定范围内，并且在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，在图像修正单元111中，计算用于修正处理的放大率p、q和r(步骤S182)，并依据公式(3)修正用于认证处理的中心小眼图像(步骤S183)。值得注意的是，以下描述用于确定梯形的上边的放大率p、梯形的下边的放大率q和梯形的高度的放大率r，这些放大率用于该修正处理。

在认证处理单元9中，通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的小眼图像来校验修正的小眼图像(步骤S184)。值得注意的是，在将小眼图像的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案时，认证处理单元9提取修正的小眼图像的特征量矢量，并通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的特征量矢量来校验提取的特征量矢量。如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像识别了用于认证处理的修正的小眼图像(步骤S185中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S186)。如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像未识别修正的小眼图像，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S187)。在以此方式完成认证处理时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的认证操作。

在步骤S182，计算用于修正处理的梯形的上边的放大率p、梯形的下边的放大率q和梯形的高度的放大率r。这里对用于计算它们的方法进行描述。根据上述公式(2)计算在注册时分别与在手指尖和手指根部处的图像偏移量Sa和Sb对应的手指的位置坐标(xa，ya)和(xb，yb)、以及在认证时分别与在手指尖和手指根部处的图像偏移量Sa’和Sb’对应的手指的位置坐标(xa’，ya’)和(xb’，yb’)。这里，xy平面是与包含手指的纵向方向的图像拍摄表面垂直的表面，并且y轴对应于透镜的光轴。此外，假设认证时的手指的位置被假象地移动，以几乎对应于注册时的手指的位置，坐标(xb’，yb’)被设置在(xb”，yb”)。在以此方式设置坐标系统时，用于在认证时修正图像的p、q和r是基于公式p＝Sa/Sa’、q＝yb”/yb和r＝R’/R。这里，可以依据以下联立的方程解出b”。

(公式9)

$\left\{\begin{array}{c}\frac{y{b}^{\′\′}-\mathrm{ya}}{x{b}^{\′\′}-\mathrm{xa}}=\frac{\mathrm{yb}-\mathrm{ya}}{\mathrm{xb}-\mathrm{xa}}\\ R^{\′}=\sqrt{{(x{b}^{\′\′}-\mathrm{xa})}^2+{(y{b}^{\′\′}-\mathrm{ya})}^2}\end{array}\right.---\left(9\right)$

R’和R可以由以下公式(10)和(11)表示。

(公式10)

$R=\sqrt{{\left\{\frac{y_a+y_b}{2f}{L}_y\right\}}^2+{(y_b-y_a)}^2}---\left(10\right)$

(公式11)

$R^{\′}=\sqrt{{\left\{\frac{{y_a}^{\′}+{y_b}^{\′}}{2f}{L}_y\right\}}^2+{({y_b}^{\′}-{y_a}^{\′})}^2}---\left(11\right)$

可以依据上述公式(2)基于图像偏移量Sa等计算公式中的对象距离ya等，可以基于对象距离、透镜阵列与图像拍摄表面之间的距离f、用于估计图像偏移量的两个区域之间的长度Ly计算xa等。例如，由以下公式表示xa。

$x_a=-\frac{y_a}{2f}{L}_y---\left(12\right)$

(第八实施例)

图34是说明依据本发明第八实施例的个人认证装置的结构的图示。该个人认证装置具有用于从多个小眼图像重构单个图像的图像重构单元7。用于重构单个图像的小眼图像的数目配置成根据必要的认证准确度而变化。附图标记104表示用于指定必要的认证准确度(认证模式)的单元，例如开关。控制单元101依据由单元104指定的认证准确度设置用于在注册和认证时重构单个图像的小眼图像。值得注意的是，在上述第一、第二和第三实施例中，用于重构图像的小眼图像的数目也可以变化，并且这样的修改例包含在本发明中。

图35和36分别示出了注册操作的处理流程和认证操作的处理流程。首先描述注册操作。在操作选择开关102指示注册操作且启动开关103指示启动注册操作时，通过控制单元101的控制执行注册操作。控制单元101首先使光源1发光并且使图像拍摄单元5拍摄图像以输出复眼图像到图像存储器6(步骤S190)。然后由偏移估计单元10估计输出到图像存储器6的复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S191)。估计的图像偏移量是Sa。最好重复执行以下操作：确定估计的图像偏移量Sa是否落入指定范围内，并在它未落入指定范围内时再次获取复眼图像来估计另一个图像偏移量直到获得落入指定范围内的图像偏移量。

接着，控制单元101使图像修正单元111对获得的复眼图像中的用于重构单个图像的小眼图像(也就是，用于认证处理的小眼图像)执行图像修正处理(步骤S192)。这里，图像修正处理表示用于放大或缩小小眼图像以获得预定图像偏移量S的处理。该图像修正处理对应于以伪方式标准化对象距离。用于放大或缩小图像的放大率可以是S/Sa或Sa/S。然而，需要将放大率固定为它们中的一个放大率，并在注册和认证时共同使用所固定的一个放大率。

然后，控制单元101使图像重构单元7从修正后的小眼图像重构单个图像(步骤S193)。在从修正后的小眼图像重构单个图像以标准化对象距离时，补偿由于对象距离的波动导致的影响。随后，控制单元101使注册处理单元14将重构的单个图像存储在注册图案存储单元8中作为注册图案(步骤S194)。值得注意的是，可以使注册处理单元14提取单个图像的特征量矢量并将提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。在以此方式注册注册图案时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的注册操作。

接着描述认证操作。在操作选择开关102指示认证操作并且启动开关103指示开始认证操作时，通过控制单元101的控制执行认证操作。

控制单元101首先使光源1发光并且使图像拍摄单元5拍摄图像以将复眼图像输出到图像存储器6(步骤S200)。接着，由偏移估计单元10估计在输出到图像存储器6的复眼图像中的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S201)。估计的图像偏移量是Sb。与注册操作中的情况一样，也可以重复执行以下操作：确定估计的图像偏移量Sb是否落入指定范围内，并且在它未落入指定范围内时再次获取复眼图像来估计另一个图像偏移量，直到获得落入指定范围内的图像偏移量。

接着，控制单元101使图像修正单元111对获得的复眼图像中的用于重构单个图像的小眼图像执行图像修正处理(放大或缩小处理)(步骤S202)。用于放大或缩小图像的放大率是S/Sa或Sa/S(与注册操作时的放大率相同)。

然后，控制单元101使图像重构单元7从修正后的小眼图像重构单个图像(步骤S203)。在从修正后的小眼图像重构单个图像以标准化对象距离时，补偿由于对象距离的波动导致的影响。

然后，控制单元101使认证处理单元9通过作为注册图案存储在注册图案存储单元中的小眼图像校验重构的单个图像(步骤S204)。值得注意的是，在将单个图像的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案时，认证处理单元9提取单个图像的特征量矢量并通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的特征量矢量校验提取的特征量矢量。在任一的情况下，在注册操作和认证操作时，对用于重构单个图像的小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于对象距离的波动导致的影响。因此，可以以高的准确度实现认证。

如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像识别了用于认证处理的单个图像(步骤S205中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S206)。如果通过存储在注册图案存储单元18中的小眼图像未识别单个图像(步骤S205中的否)，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S207)。在输出认证结果时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的认证操作。

(第九实施例)

以下描述本发明的第九实施例。在本实施例中，在手指在注册和认证时都倾斜的情况下，在注册和认证时拍摄的图像被修正为具有预定对象距离y0的虚平面。上述公式(3)被用作用于修正处理的变换公式。图37和38分别示出了注册操作的处理流程和认证操作的处理流程。值得注意的是，由于依据本实施例的个人认证装置的框结构与依据第八实施例的个人认证装置的框结构相同，因此对图34进行参考。

首先描述注册操作。在操作选择开关102指示注册操作并且启动开关103指示启动注册操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行注册操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S210)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S211)。在本实施例中，在图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa，而在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb。值得注意的是，也可以确定估计的图像偏移量Sa和Sb是否落入指定范围内，并且然后在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，在图像修正单元111中，计算用于修正处理的放大率p、q和r(步骤S212)，并依据公式(3)修正用于重构单个图像的小眼图像(步骤S213)。值得注意的是，在上述的第五实施例中描述了用于确定梯形的上边的放大率p、梯形的下边的放大率q和梯形的高的放大率r的方法，这些放大率被用于重构单个图像。在图像重构单元7中，从修正后的小眼图像重构单个图像(步骤S214)。由注册处理单元14将重构的单个图像存储在注册图案存储单元8中作为注册图案(步骤S215)。值得注意的是，也可以提取单个图像的特征量矢量并将提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。当以此方式注册注册图案时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的注册操作。

接着描述认证操作。在操作选择开关指示认证操作且启动开关103指示启动认证操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行认证操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S220)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S221)。在本实施例中，在如图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa’，并且在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb’。值得注意的是，与注册操作的情况一样，也可以确定估计的图像偏移量Sa’和Sb’是否落入指定范围内，并且然后在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，在图像修正单元111中，计算用于修正处理的放大率p、q和r(步骤S222)，并依据公式(3)修正用于重构单个图像的小眼图像(步骤S223)。值得注意的是，在以上第五实施例中描述了用于确定梯形的上边的放大率p、梯形的下边的放大率q和梯形的高度的放大率r的方法，这些放大率用于该修正处理。在图像重构单元7中，从修正后的小眼图像重构单个图像(步骤S224)。在认证处理单元9中，通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的单个图像校验重构的单个图像(步骤S225)。值得注意的是，在将重构的单个图像的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案时，认证处理单元9提取重构的单个图像的特征量矢量，并通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的特征量矢量来校验提取的特征量矢量。如果通过存储在注册图案存储单元18中的单个图像识别了用于认证处理的重构的单个图像(步骤S226中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S227)。如果通过存储在注册图案存储单元18中的单个图像未识别重构的单个图像，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S228)。在以此方式完成认证处理时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的认证操作。

在本实施例中，即使在注册和认证时存在手指的倾斜上的波动，也可以通过图像修正处理来补偿由于该波动导致的影响。因此，可以以高的准确度实现个人认证。

(第十实施例)

图39是示出了依据本发明第十实施例的个人认证装置的结构的图示。在本实施例中，在手指在注册和认证时都倾斜的情况下，仅在认证时执行用于补偿手指的倾斜的波动导致的影响的图像修正处理。上述公式(3)被用作用于修正处理的变换公式。图40和41分别示出了注册操作的处理流程和认证操作的处理流程。

首先描述注册操作。在操作选择开关102指示注册操作并且启动开关103指示启动注册操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行注册操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S230)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S231)。在本实施例中，在图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa，而在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb。值得注意的是，也可以确定估计的图像偏移量Sa和Sb是否落入指定范围内，并且然后在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，图像重构单元7从控制单元101指定的多个小眼图像重构单个图像(步骤S232)。然后，注册处理单元14将重构的单个图像存储在注册图案存储单元8中作为注册图案，并且注册处理单元也将图像偏移量Sa和Sb存储在注册图案存储单元8中以对应于注册图案(步骤S233)。值得注意的是，也可以提取重构的单个图像的特征量矢量并将提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案。当以此方式注册注册图案时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的注册操作。

接着描述认证操作。在操作选择开关102指示认证操作且启动开关103指示启动认证操作时，控制单元101分配能量到光源1和图像拍摄单元5来执行认证操作。图像获取单元拍摄的复眼图像被输入到图像存储器6(步骤S240)，并且然后由偏移估计单元10估计在复眼图像的两个小眼图像之间的图像偏移量(步骤S241)。在本实施例中，在如图24所示的手指尖的线条处和手指根部的线条处估计图像偏移量。在手指尖的线条处估计的图像偏移量是Sa’，并且在手指根部的线条处估计的图像偏移量是Sb’。值得注意的是，与注册操作的情况一样，也可以确定估计的图像偏移量Sa’和Sb’是否落入指定范围内，并且在所涉及的估计的偏移量未落入指定范围内时重复执行复眼图像的获取和图像偏移量的估计。然后，在图像修正单元111中，基于估计的图像偏移量Sa’和Sb’以及存储在注册图案存储单元8中的图像偏移量Sa和Sb来计算用于修正处理的放大率p、q和r(步骤S242)。在以上第七实施例中描述了用于计算放大率p、q和r的方法。依据公式(3)修正控制单元101设置的多个小眼图像(步骤S243)，并且在图像重构单元中从多个修正后的小眼图像重构单个图像(步骤S244)。在认证处理单元9中，通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的单个图像来校验重构的单个图像(步骤S245)。值得注意的是，在将重构的单个图像的特征量矢量存储在注册图案存储单元8中作为注册图案时，认证处理单元9提取重构的单个图像的特征量矢量，并通过作为注册图案存储在注册图案存储单元8中的特征量矢量来校验提取的特征量矢量。如果通过存储在注册图案存储单元18中的单个图像识别了用于认证处理的重构的单个图像(步骤S246中的是)，则认证处理单元9输出表示要被认证的人被认证为已注册的人的消息(步骤S247)。如果通过存储在注册图案存储单元18中的单个图像未识别重构的单个图像，则认证处理单元9输出要被认证的人未被认证为已注册的人的消息(步骤S248)。在以此方式完成认证处理时，控制单元101停止分配能量到光源1和图像拍摄单元5以完成一系列的认证操作。

(第十一实施例)

在依据本发明的个人认证装置中，图像获取单元容易被制造较薄且尺寸减小，并且不需要用于限制手指和手掌的位置的引导单元。因此，该个人认证装置最好被安装在要求尺寸减小且制造得较薄的电子设备，例如移动电话、笔记本电脑和PDA中。

图14是示出了作为电子设备的例子的移动电话的外观的示意图，该电子设备包含依据本发明的实施例的个人认证装置。在图14中，附图标记31表示窗口，用户将他/她的手指保持在该窗口上。在窗口31中配置了个人认证装置的图像获取单元。由图像获取单元将保持在窗口31的手指的静脉图案获取作为复眼图像。该个人认证装置的结构与上述实施例及其修改例的个人认证装置的结构相同。依据个人认证装置的认证结果，控制允许或限制操作移动电话。

如上所述，本发明的实施例可以提供以下好处。

(1)可以实现能以高的准确度执行个人认证同时补偿由于例如手指的活体在透镜光轴上的位置和倾斜的波动导致的影响的个人认证装置。因为补偿了由于对象距离等的波动导致的影响，从而不需要用于限制活体的位置的引导元件等，因此可以实现非接触的个人认证装置。此外，不需要提供引导元件等，并且图像获取单元配置成容易制造得较薄且尺寸减小从而对成本的减少做出贡献。而且，不需要特别复杂的计算处理。因此，薄且小的个人认证装置整体可以以低成本实现。

(2)通过在个人认证装置中提供注册处理单元，无需使用外部装置即可可注册静脉图案或其特征量矢量。在此方面，个人认证装置优选地安装在电子设备，例如个人笔记本电脑和移动电话中。

(3)通过提供以光照射活体的光源，即使在用于拍摄静脉图案所需的光量少的环境下，也可以确保必要的光量并以高的精度拍摄静脉图案的图像。此外，使用发出能通过活体但被静脉吸收的近红外光的光源，可以更清楚地拍摄静脉图案的图像。此外，通过提供滤光器，可以消除由于具有不适合拍摄静脉图案的图像的波长的光(例如外部光)导致的影响，并且可以更清楚地拍摄静脉图案的图像。此外，通过使用在透镜阵列上作为滤光器形成的光学薄膜，相比提供分立的滤光元件，更容易地实现图像获取单元的薄化和尺寸减小化。

(4)通过使用至少在图像拍摄单元侧具有凸面的透镜阵列的透镜，无需使用高精度组装单元即可容易精确地将透镜阵列和遮光元件彼此对准。其结果是，可以减少组装成本。

(5)透镜阵列的透镜在图像拍摄侧具有凸面。因此，相比使用在两侧都具有凸面的透镜可以大大地减少透镜阵列的成本。此外，相比在对象侧具有凸面的平凸透镜，可以在宽的视角上获得更优秀的图像形成性能。

(6)通过提供用于补偿光学系统导致的图像退化的图像退化补偿单元，可以获得提高了对比度的清晰的静脉图案。特别的，在使用在图像拍摄侧一侧具有凸面的透镜阵列的透镜时，MTF曲线不管图像角度如何都几乎是恒量并且即使在高的空间频率也不会变为0。因此，通过使用维纳滤光器等可以以低成本补偿图像退化。

(7)用于重构单个图像的小眼图像的数目是可变的。因此，在需要低的认证准确度时，可以减少使用的小眼图像的数目。其结果是，减少了重构单个图像所需的处理量，由此加快了处理速度。另一方面，在要求高的认证准确度时，增加所使用的小眼图像的数目。其结果是，增强了重构的小眼图像的解析度，由此提高了认证准确度。

(8)通过确定估计的图像偏移量是否落入预定范围内，无需提供用于限制手指等的位置和姿态的引导元件即可将手指等的对象距离和倾斜限制在某个范围内。其结果是，可以使用适合于高准确度认证的复眼图像。此外，通过设置用于指定图像偏移量的范围以将活体的轮廓包含在小眼图像中，可以提高估计图像偏移量的准确度。

值得注意的是，除了以上描述的结构外，本发明还可以提供以下的结构。

具体的，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：图像获取单元，该图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；图像重构单元，使用由偏移估计单元估计的复眼图像的图像偏移量，从由图像获取单元获得的复眼图像中的多个小眼图像重构单个图像；注册图案存储单元，对应地存储注册图案和图像偏移量或对象距离；以及，认证处理单元，通过由从注册图案存储单元读取的图像偏移量或对象距离确定的放大率、由偏移估计单元估计的图像偏移量或使用图像偏移量计算的对象距离，来修正从图像重构单元重构的单个图像提取的特征量矢量的尺寸，并且通过从注册图案存储单元读取的注册图案校验修正了尺寸的特征量矢量。

此外，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；图像修正单元，基于偏移估计单元估计的图像偏移量，对图像获取单元获得的复眼图像中的多个小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置的波动导致的影响；图像重构单元，使用由偏移估计单元估计的复眼图像的图像偏移量，从由图像修正单元执行了图像修正处理的该多个小眼图像重构单个图像；注册图案存储单元，存储注册图案；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由图像重构单元重构的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量。

而且，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：图像获取单元，该图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的多个图像区域中的复眼图像的小眼图像之间的图像偏移量；图像修正单元，基于由偏移估计单元估计的该多个区域中的图像偏移量，对由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置和倾斜的波动导致的影响；图像重构单元，使用由偏移估计单元估计的复眼图像的图像偏移量，从由图像修正单元执行了图像修正处理的小眼图像重构单个图像；注册图案存储单元，存储注册图案；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由图像重构单元重构的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量。

而且，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：图像获取单元，该图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的多个图像区域中的复眼图像的小眼图像之间的图像偏移量；注册图案存储单元，对应地存储注册图案和图像偏移量；图像修正单元，基于由偏移估计单元估计的该多个区域中的图像偏移量和从注册图案存储单元读取的图像偏移量，对由图像获取单元获得复眼图像中的小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置和倾斜的波动导致的影响；图像重构单元，使用由偏移估计单元估计的图像偏移量，从由图像修正单元执行了图像修正处理的小眼图像重构单个图像；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由图像重构单元重构的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量。

而且，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：图像获取单元，该图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；图像修正单元，基于由偏移估计单元估计的图像偏移量，对由图像获取单元获得的复眼图像中的一个小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置和倾斜的波动导致的影响；注册图案存储单元，存储注册图案；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由图像修正单元执行了图像修正处理的所述一个小眼图像或从所述一个小眼图像提取的特征量矢量。

而且，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：图像获取单元，该图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的多个图像区域中的复眼图像的小眼图像之间的图像偏移量；图像修正单元，基于由偏移估计单元估计的该多个区域中的图像偏移量，对由图像获取单元获得的复眼图像中的一个小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置和倾斜的波动导致的影响；注册图案存储单元，存储注册图案；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由图像修正单元执行了图像修正处理的所述一个小眼图像或从所述一个小眼图像提取的特征量矢量。

而且，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：图像获取单元，该图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；注册图案存储单元，对应地存储注册图案和图像偏移量；图像修正单元，基于由偏移估计单元估计的图像偏移量和从注册图案存储单元读取的图像偏移量，对由图像获取单元获得的复眼图像中的一个小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置的波动导致的影响；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由图像修正单元执行了图像修正处理的所述一个小眼图像或从所述一个小眼图像提取的特征量矢量。

而且，提供了一种个人认证装置，该个人认证装置包括：图像获取单元，该图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，该图像通过透镜阵列的透镜形成；偏移估计单元，估计由图像获取单元获得的多个图像区域中的复眼图像的小眼图像之间的图像偏移量；注册图案存储单元，对应地存储注册图案和图像偏移量；图像修正单元，基于由偏移估计单元估计的多个图像区域中的图像偏移量和从注册图案存储单元读取的图像偏移量，对由图像获取单元获得的复眼图像中的一个小眼图像执行图像修正处理，以补偿由于在透镜阵列的透镜的光轴方向上活体的位置和倾斜的波动导致的影响；以及，认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由图像修正单元执行了图像修正处理的所述一个小眼图像或从所述一个小眼图像提取的特征量矢量。

而且，提供了一种电子设备，该电子装备具有上述的个人认证装置和窗口，在该窗口中保持活体，其中，图像获取单元配置在该窗口中。

本申请基于2008年3月4日向日本专利局递交的日本在先申请No.2008-053711和2008年12月17日向日本专利局递交的日本在先申请No.2008321400，其全部内容通过参考引入于此。

Claims (16)

1.一种个人认证装置，所述个人认证装置具有图像获取单元，图像获取单元包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，所述图像通过透镜阵列的透镜形成，所述个人认证装置使用由图像获取单元获得的复眼图像的小眼图像中包含的活体图像或者从两个或更多的小眼图像重构的活体图像来用于个人认证，所述个人认证装置包括：

偏移估计单元，用于估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；以及

图像修正单元，用于基于由偏移估计单元估计的图像偏移量，对获得的复眼图像中用于认证处理的一个小眼图像执行图像修正处理，

注册图案存储单元，用于将所述图像修正单元修正后的小眼图像作为注册图案进行存储；以及

认证处理单元，用于通过作为注册图案存储在所述注册图案存储单元中的小眼图像来校验修正的小眼图像。

2.根据权利要求1所述的个人认证装置，其中，

图像获取单元具有通过光照亮活体的光源。

3.根据权利要求2所述的个人认证装置，其中，

从光源发出近红外光。

4.根据权利要求2或3所述的个人认证装置，其中，

图像获取单元具有滤光器，该滤光器仅允许特定波长区域内的光通过。

5.根据权利要求4所述的个人认证装置，其中，

该滤光器是可视光切断滤光器。

6.根据权利要求4所述的个人认证装置，其中，

该滤光器由形成在透镜阵列上的光学薄膜制成。

7.根据权利要求1所述的个人认证装置，其中，

图像获取单元具有在透镜阵列与图像拍摄单元之间的遮光元件，该遮光元件防止在透镜阵列的透镜之间的光束的串扰，透镜阵列的透镜至少在图像拍摄单元一侧具有凸面，并且透镜在凸面的直径与遮光元件的开口部的直径匹配。

8.根据权利要求1所述的个人认证装置，其中，

透镜阵列的透镜是在图像拍摄单元侧具有凸面的平凸透镜。

9.根据权利要求1所述的个人认证装置，进一步包括：

退化补偿单元，用于关于由图像获取单元获得的复眼图像，补偿由于光学系统导致的图像退化。

10.根据权利要求1所述的个人认证装置，进一步包括：

用于确定由偏移估计单元估计的图像偏移量是否落入指定范围内的单元，其中，

个人认证装置仅在确定从由图像获取单元获得的复眼图像估计的图像偏移量落入指定范围内时，使用复眼图像作为有效的复眼图像。

11.根据权利要求10所述的个人认证装置，其中，

设置指定范围，使得在通过复眼图像估计的图像偏移量落入指定范围时，复眼图像的小眼图像中包含活体的轮廓。

12.一种个人认证装置，包括：

图像获取单元，包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，所述图像通过透镜阵列的透镜形成；

偏移估计单元，用于估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；

图像重构单元，用于使用由偏移估计单元估计的复眼图像的图像偏移量，从由图像获取单元获得的复眼图像中的多个小眼图像重构单个图像；

注册图案存储单元，用于对应地存储注册图案和图像偏移量或对象距离；

尺寸修正单元，用于通过由从注册图案存储单元读取的图像偏移量或对象距离确定的放大率、由偏移估计单元估计的图像偏移量或使用图像偏移量计算的对象距离，来修正由图像重构单元重构的单个图像的尺寸；以及，

认证处理单元，通过从注册图案存储单元读取的注册图案，来校验由尺寸修正单元修正了尺寸的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量。

13.根据权利要求12所述的个人认证装置，所述装置进一步包括：

注册处理单元，用于将由图像重构单元重构的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元中作为注册图案，以对应于由偏移估计单元估计的图像偏移量或使用图像偏移量计算的对象距离。

14.根据权利要求12所述的个人认证装置，其中，

由图像重构单元用于重构单个图像的小眼图像的数目是可变的。

15.一种个人认证装置，包括：

图像获取单元，包括由两个或更多的透镜构成的透镜阵列、以及拍摄在透镜阵列上保持的活体的一组图像作为复眼图像的图像拍摄单元，所述图像通过透镜阵列的透镜形成；

偏移估计单元，用于估计由图像获取单元获得的复眼图像中的小眼图像之间的图像偏移量；

图像重构单元，用于使用由偏移估计单元估计的复眼图像的图像偏移量，从由图像获取单元获得的复眼图像的多个小眼图像重构单个图像；

注册图案存储单元，用于对应地存储注册图案和图像偏移量或对象距离；

尺寸修正单元，用于通过由从注册图案存储单元读取的图像偏移量或对象距离确定的放大率、由偏移估计单元估计的图像偏移量或使用图像偏移量计算的对象距离，来修正从注册图案存储单元读取的注册图案的尺寸；以及，

认证处理单元，通过由图像重构单元重构的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量，来校验由尺寸修正单元修正了尺寸的注册图案。

16.根据权利要求15所述的个人认证装置，所述装置进一步包括：

注册处理单元，用于将由图像重构单元重构的单个图像或从单个图像提取的特征量矢量存储在注册图案存储单元中作为注册图案，以对应于由偏移估计单元估计的图像偏移量或使用图像偏移量计算的对象距离。

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