CN102037488B - 个人认证方法及用于其的个人认证装置 - Google Patents

Abstract

一种个人认证方法及用于此的装置，其特征在于，利用通过光学的方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，将其与预先登记的个人信息进行比较/对照，在该个人认证方法中，将在通过预先登记的固定指标而固定的视线的方向中获得的测定视野内的上述信息中的至少一种与预先登记的个人信息比较/对照。在用于固定视线的方向的固定指标中，多个凝视点可以从例如字符串的一部分、静止图像的一部分或活动图像的一部分中进行选择，并预先登记应当凝视的这些凝视点的何处。本发明提供一种用于使利用眼底血管图案、眼底血流分布的测定的个人认证方法更坚固的改良技术。

Description

个人认证方法及用于其的个人认证装置

技术领域

本发明涉及一种利用眼底血管图像、眼底血流图等眼底图像信息，和视线信息的个人认证方法及在用于其的个人认证装置。更详细地，本发明涉及一种特征为利用取入到认证装置内的图像范围被视线的方向所规定的情况，解析视线的方向、其移动路径，与预先登记的个人数据进行对照的个人认证方法及装置。

背景技术

在本人(个人)认证中虽然自古以来利用指纹的方式很普及，但最近代替利用目视的比较，开发了各种将图像传感器、半导体传感器，和利用计算机的图像处理组合起来的自动认证方法并被广泛地利用。此外，利用近红外光和图像传感器读取指尖、手掌的皮下静脉图案，提取分支点等的特征进行个人认证的方法也被实用化。可是，任何一种方法都还不完善，与伪造的较量一直持续着。

例如，专利文献1及2虽然公开了一种使用激光的鲜明的高分辨率的指纹传感器，但用其不能判别仿真指纹。相对于此，专利文献3公开有一种使用普通光线通过静脉图案进行个人认证，并且还通过脉搏的光学检测判定被认证者是否生存着的方法。这虽然不是指纹识别，但由于还能确认被认证者是否活着，所以对于防止伪造具有效果。可是，存在根据静脉图案进行认证的可靠性、或装置复杂等问题。

另一方面，已知当向生物体照射激光时，其反射散射光的强度分布通过血球等的移动散射粒子而形成动态的激光散斑(随机的斑点模样)，但通过在成像面中用图像传感器检测该图案，将各像素的模样的时间变化定量化，以图状显示此图案，从而能将生物体表面附近的毛细血管的血流分布图像化。而且，本发明者们也提出了数种利用这样的现象测定皮肤之下、眼底的血流图的技术、装置(例如，参照专利文献4～9)。

本发明者们构想了将血流图与指纹图案结合起来用于个人认证的概念并进行锐意研究，已经提出了一种根据测定皮下血流的个人认证方法和其单元。即，提出由以下工序构成的个人认证方法(1)扩展激光光束照射指肚，使用光学系统将从处于皮下的血管层反射的光在图像传感器上成像为激光散斑的工序，(2)求出表示激光散斑的各像素中的受光量的时间变化的速度的量，例如平均时间变化率、或者按照图像传感器的曝光时间进行积分的受光量的变动度的倒数，将此数值作为二维图获取指肚的血流图的工序，(3)将作为血流图呈现的指纹图案与预先登记的个人数据进行比较/判定的工序，以及用于执行各个工序的装置(参照专利文献10)。此外，本发明者改良上述的方法，还提出使用照明光中特定的波长的激光照射指尖，或同时或依次对指尖照射多个波长的不同的激光，求出相对反射光的重叠或多个血流速图的方法/装置(参照专利文献11)。

另一方面，过去，还提出有一种对个人的生物体信息，例如来自眼底摄影机摄影图像的眼底信息进行编码、加密，形成签名数据、口令的方法/装置(例如参照专利文献12～15)。而且，本发明者们利用上述激光散斑的技术和眼底信息，首创了下述非常强大的个人认证法，其利用了非常难以伪造的通过的眼底血流分布的图像化而获得的视网膜上的血管的行进、动脉和静脉的分布形状、以及处于视网膜背后的脉络膜血管层的分布、血流时效变化等的血流数据，并且进行了专利申请(专利文献16)。

专利文献1：日本特开平5-73666号公报

专利文献2：日本特开平8-16752号公报

专利文献3：日本特开2003-331268号公报

专利文献4：日本特公平5-28133号公报

专利文献5：日本特公平5-28134号公报

专利文献6：日本特开平4-242628号公报

专利文献7：日本特开平8-112262号公报

专利文献8：日本特开2003-164431号公报

专利文献9：日本特开2003-180641号公报

专利文献10：国际公开第05/122896号小册子

专利文献11：国际公开第07/097129号小册子

专利文献12：日本特开平7-213511号公报

专利文献13：日本特开平11-215119号公报

专利文献14：日本特开平11-149453号公报

专利文献15：日本特开2007-41831号公报

专利文献16：国际公开第07/142055号小册子

发明内容

发明要解决的课题

据说眼睛的视网膜的血管模样因个人的不同而完全不同，在一生中不会改变形态。此外，认为其血流分布图像、时效变化也是证明是本人、排除他人的最有力的方法。但是，如果集聚最先端的微细加工技术的精华，则不能断言绝对不可能制作形成有模仿人的视网膜血流的流路的模拟眼。此外，眼底血流信息也有被企图侵入者从医疗机构中盗出的危险。例如，如果经常利用眼底血流认证装置而熟悉操作的人制作模仿他人的眼底的模拟眼并使装置读取的话，也可能冒充其他人。即，虽然本发明者们先前提出的以眼底血流分布的图像化为基础的个人认证装置是极其强大的，但在现在的状态下还很难说是完善的。因此，本发明的课题特别在于提供一种用于使利用眼底血流分布的测定的个人认证方法更加坚固的改良技术。

用于解决课题的方案

在眼底血管或血流分布的测定时，当改变视线时眼球就会旋转，如果从眼底血管或血流分布的测定装置(个人认证装置)侧来观察的话，可看到视网膜血管图案在观察视野内移动的情形。换言之，只要预先登记的视线方向与被测眼的视线不一致，个人认证装置侧就会识别为其它的图案，当作其他人加以拒绝。本发明基于这样的原理，利用了被测者的视线和眼底血管图像、血流图像的观察视野一一对应的性质。

上述本发明的课题基于上述本发明者的技术见解，通过请求的范围的权利要求1～5所述的下记的本发明来实现。

本发明的权利要求1所述的发明是一种个人认证方法，利用通过光学的方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，将其与预先登记的个人信息进行比较/对照，其特征在于，将在通过预先登记的固定指标而固定的视线的方向中获得的测定视野内的上述眼底血管图像信息、眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，与预先登记的个人信息进行比较/对照。

权利要求2所述的发明，是根据权利要求1所述的个人认证方法，其特征在于，用于固定视线的方向的固定指标，具有多个凝视点候补，预先登记凝视何处。此权利要求2的发明的意图是在个人认证装置内准备多个凝视点候补，将由被测者注视登记时指定的凝视点所获得的血管模样、血流图与登记时的血管模样、血流图进行比较/对照，由此能排除不知道登记时的凝视位置的其他人。

权利要求3所述的发明，是根据权利要求2所述的个人认证方法，其特征在于，凝视点利用字符串的一部分、静止图像的一部分或活动图像的一部分。

而且，权利要求4所述的发明涉及在上述认证方法中使用的个人认证装置。即，一种个人认证装置，利用通过光学的方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，将其与预先登记的个人信息进行比较/对照，识别个人，其特征在于，设有用于固定视线的方向的单元。

权利要求5所述的发明，是根据权利要求4所述的个人认证装置，其特征在于，用于固定视线的方向的单元包括具有多个凝视点候补的固定指标。

发明效果

眼底血管图案、眼底血流分布是先天性的，被看作是含有非常复杂的信息的硬件，可用在远超过指纹等的更高精度的个人认证中。但是，由于冒充他人企图侵入的一方的伪造能力也总是在进步，所以可以说需要无限的对策。例如，虽然已经提出有利用视线识别假眼的方法(例如参照专利文献15)，但只要利用角膜反射等就还存在精度差、被用隐藏摄影机等盗取的危险性。相对于此，观察眼底血管图案、血流分布的光学系统，由于需要使眼睛接近使用，所以没有安装隐藏摄影机等的空间。此外，在观察中脸摇晃的情况下，在现有的利用角膜反射的视线检测法中产生误差，得不到充分的精度，相对于此，在观察眼底血管图案、血流分布的光学系统中，根据眼球固有的光学的构造，只要不改变视线就能在观察视野内捕捉眼底相同的部位。本发明由于利用这样的性质，即根据被测眼的视线方向可正确地决定眼底观察系统捕捉的视野的性质，所以可提供一种精度高、且防伪造能力非常优异的个人认证方法及装置。

此外，在本发明中，通过导入以下列举的单元/方法，提高了认证效果。首先，在认证装置内准备多个凝视点候补，通过将被测者注视在登记时指定的凝视点所获得的血管图案、血流图，与登记时的血管图案、血流图进行比较/对照，由此能排除不知道登记时的凝视位置的其他人。假设即使能够利用精密加工技术制成模仿眼底血流的模拟眼，但仅以其不具有视网膜的功能，因此不能注视特定的方向。

进而，即使企图侵入一方的技术进步，进行精细加工，使得例如在视网膜血管的背后集成图像传感器，取出可在视线之前看到的图像，但如果在上述多个凝视点候补中利用字符串、静止图像、活动图像等普通的视频图像的一部分的话，只要不是本人就不会知道应该如何注视哪里才可。本发明有效地利用眼睛具有的视觉功能，通过与后天的软件的要素、即通过学习和记忆而掌握的本人的知识信息处理能力进行组合，从而改良为更坚固的认证系统。

附图说明

图1是使用了眼底血管图案、眼底血流分布测定的个人认证方法的说明图。

图2是用于说明眼底血流图像或眼底血管图像的整体图像，和在改变凝视位置时获得的图像的不同的例子的图。

图3是使用字符串作为凝视画面时的例子。

图4是在凝视画面中显示促使运算处理的字符串、和作为固定指标的16进制计数的例子。

具体实施方式

本发明是一种个人认证方法，利用通过光学的方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，将其与预先登记的个人信息进行比较/对照；其特征在于，将在通过预先登记的固定指标而固定的视线的方向中获得的测定视野内的上述眼底血管图像信息、眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，与预先登记的个人信息进行比较/对照。

本发明利用通过光学的方法获得的眼底血管图像信息、和利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息这2种眼底图像的任意一种。前者是由眼底摄影机等普通的眼底观察光学系统捕捉的血管图案。这是已经基本上完成的技术，能够用白色光等不相干光照亮眼底，用摄像元件将血管图案取入计算机中。如果被测者移动视线的话，眼球会旋转，在测定视野内血管图案移动，因此通过将此视线和其移动信息与预先登记的一连串的图像进行比较/对照，就能判断是不是本人。在由此方法中获得的图像中，自最初就呈现血管图案的浓淡图像，在经过对比度加强、轮廓提取等简单的图像处理后，可立刻作为认证用图像而被利用。但是，由于前处理简便，所以制作在眼底部贴附模仿了眼底血管网的浓淡图像的模拟眼，使检测侧读入而产生错误认证的情况，并不能说是不可能的。

关于后者的眼底血流分布的技术，利用由本发明者们开发的眼底血流图像化装置捕捉的眼底血流分布的活动图像、和其时效变化的信息。这是最近成为实用级别的新的技术，通过用激光照亮眼底的宽的区域，解析散射光在眼底的像面上形成的随机的干涉模样的时间变化，就能获得二维血流图的活动图像。此方法由于根据随机的斑点模样对血流图进行显影的处理复杂，所以大量耗费解析时间和成本。此外，如果不形成与眼底血管网同等的细的流路并在实际中使散射粒子流到那里的话，就不呈现出血流模样，因此使得伪造极其困难。在本发明中，在个人认证中利用这2个眼底图像时，对前者为了克服弱点，对后者为了构筑更坚固的认证系统，所以在认证过程中参照本人预先登记的视线信息。

如上所述，通过公知的方法/装置，能够获得通过光学方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息。在本发明中，在获得这些信息时，获得根据预先登记的固定指标固定的视线的方向的测定视野内的信息。

例如，由于眼底血流图像化装置原来作为医疗设备被开发，所以为了凝视不稳定的患者，具有在测定中解析被测眼向哪个方向移动了多少，根据此移动向量，将血流图向移动对方移位并加以重合的功能。此时，由于相对凝视的移动的分辨率通常是0.1度左右，所以凝视的微小的移动也能够被检测。换言之，在对眼底血流进行图像化的时间点，已经高精度地把握凝视的移动信息。另一方面，通过相对于某一动态图像适应本人预先登记的条件，就能规定理论的凝视移动信息。通过将该理论上求出的跟踪信息与实际中由被测眼获得的凝视的方位、其时效变化进行比较/对照，从而能判断是不是本人。

由于人类的图像处理功能非常优异，例如具有取出埋藏于随机图案内的已知的图案的轮廓的能力，利用两眼的视差的立体视觉能力等，所以利用这些能力能够将视线决定在特定方向上。

在本发明中，为了固定视线的方向使用固定指标，优选固定指标具有多个凝视点候补，预先登记凝视哪里。而且，作为凝视点优选利用字符串的一部分、静止图像的一部分或活动图像的一部分。在固定指标是图像、文字/数字显示画面的情况下，通过用视线指定从显示出的图像/文字联想的内容、运算结果、翻译或转换结果等预先登记的知识作业的结果，就能排除不知道此顺序的其他人。在作为固定指标使用静止图像的情况下，只要检测观看多个凝视点的顺序、和各自的凝视时间，与预先登记的信息，例如所谓5秒以上或3秒以内等的信息进行比较即可。此外，在作为固定指标使用活动图像的情况下，只要检测凝视的方位和其时效变化，与预先登记的信息进行比较即可。

具体地，例如假设能看到在认证装置内仅日期和时间、数字串排列，对于这些数字字符串，本人能够自由地决定使用哪种运算顺序，也能进行简单的加密。如果本人登记为“依次观看求取表示时刻的数字的总和并加上3的2位数字”的话，则可以说其他人推测这样的运算结果向模拟眼发送指令，以迅速地凝视规定的场所的方式进行控制是极其困难的。

此外，在凝视点中利用上述活动图像的一部分的情况下，预先登记凝视哪里，在本人认证的判定中，能够利用：眼底图像、眼底血流图像的测定视野配合活动图像内的凝视对象的移动进行移动的样子即视线的方位、其时效变化的结果，是否与登记的凝视对象的移动信息一致。

上述这样的本发明的个人认证方法，可通过使用下述装置来实施。即，一种个人认证装置，利用通过光学方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，将其与预先登记的个人信息进行比较/对照，识别个人，其特征在于，设有用于固定视线的方向的单元。作为用于固定视线的方向的单元，可使用含固定指标的单元。而且，在这样的装置中，优选用于固定视线的方向的单元包括具有多个凝视点候补的固定指标。

下面，使用附图说明本发明的原理。在图1中，1是眼底血流图像化装置或眼底图像摄像装置，2是凝视画面，3是认证用信息处理装置，4是分隔认证系统的内与外的隔壁，5是为了易于观察眼底而遮挡周围的光的护罩。当处于认证系统的外部的人将眼睛对准护罩内的规定的位置时，图1的眼底血流图像化装置或眼底图像摄像装置1启动，向认证用信息处理装置3发送数据。如果被检测者按照凝视画面2中的预先登记的内容凝视规定的位置的话，将由眼底图像摄像装置1获得的血流图像或血管图像数据与已在认证用信息处理装置3的内部登记完成的图像进行比较/对照，判断是不是本人。

图2的6是眼底血流图像或眼底血管图像的整体像，图3是使用字符串作为凝视画面时的例子。实际被取入认证系统中的眼底血流图像、眼底血管图像为图2的7、8的框内等的限制的区域。例如，图3的凝视图像虽然使用常见的语言，但在被测者凝视开头的文字W时，与此对应捕捉到观察视野的眼底血流图像或眼底血管图像成为图2的7，相对于此，凝视第二个字符e时捕捉到图2的8。此图的移位是明显的，具有识别本人和他人的足够的能力。

此外，图4是在凝视画面中显示促使运算处理的文字信息，和作为固定指标的16进制数字的例子。对于这样的画面考虑各种各样的处理。例如，某人能够这样进行设定，星期三是一周的第3天、这是3月11日，为3+3+11＝17，凝视作为答案的第一位的7。另一个人，以17为16进制数，可能凝视作为其第一位数的1。在进入检测的时刻显示是31秒、在到切换之前的时间有余量的情况下，使27分颠倒，还可登记为凝视7三秒以上、此后凝视2一秒以上。此时的登记内容表现为“凝视表示分的数字的低位三秒以上，凝视高位一秒以上”。如此，如果预先指定凝视各凝视点的时间的话，也能够在个人认证中利用。

作为在固定画面中使用动画时的例子，例如假设显示各个种类的花、和多只颜色不同的蝴蝶在飞舞，而且蝴蝶的颜色时时刻刻以7种颜色变换的画面。在这样的例子中，“由于可以以任意处为起点，首先观察蓝色的蝴蝶、当其转变为其它的颜色后就观察黄色的蝴蝶，当其转变成其它的颜色后就观察郁金香”等，能进行非常的精心制作的登记。

此外，如果设置如下功能，即在登记的最初的凝视点，眼底血管图像、眼底血流图像与登记的不一致的话就不开始活动图像，则由于活动图像的内容不对侵入者公开即可，所以可以说更安全。

在通常的认证装置中，在进入生物体认证前，大多先用卡或登记编号等先输入被测者的ID。在凝视中使用的图像，虽然也可以在登记成员全体中共同使用图4这样的例子，但如果想构筑更坚固的认证系统的话，则也可以登记成员独自作成的独创图像，根据ID读出。

还能够在右眼和左眼登记单独的图像逻辑，在常用和不常用间切换使用。

虽然眼底血管网是用于识别每个人的非常精巧的模样，但即使出现想要使用微细加工技术人工地再现该眼底血管网的人也不是不可思议的。但是，可以想象像本发明的这样，在瞬间判断出观察其他的人创作出的活动图像的何处才好，使伪造眼面向其进行跟踪技术是极其困难的。

工业实用性

在本发明的个人认证系统中，将通过眼底血管摄影装置、眼底血流分布活动图像化装置获得的图像信息，和只有本人知道的凝视点信息组合起来。在前者中对眼底血管进行摄影的技术原来就有，由于仅是浓淡图像，比较容易伪造，但当与后者的凝视点信息组合起来时，就能够构筑非常坚固的个人认证系统。进而，用活动图像对前者中的眼底血流分布进行图像化的装置，是最近由本发明者们研发的技术，所以不人工制作近似血管网的微细的流路，实际上使散射粒子流动的话，就得不到信号，因此伪造极其困难。如果将其与后者的凝视点信息组合起来的话，则能构筑充分活用了人的眼的图像处理能力、脑的存储、运算处理能力的终极的个人认证系统。使用眼底血管图像还是使用眼底血流图像可考虑要求的认证精度、使用条件、机密内容、管理成本等分开使用。活用这些优点，本发明就能被利用在向需要防止外部人员侵入的重要设施的进出监视，出入境管理，对机密性高的信息系统的访问权的获取等，各种各样级别的安全管理中。

Claims (3)

1.一种个人认证方法，利用通过光学的方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，将其与预先登记的个人的信息进行比较/对照，其特征在于，

具备：凝视画面，同时显示用于固定视线的方向的固定指标具有的多个凝视点候补，

预先登记凝视所述凝视画面的哪个凝视点候补，将在预先登记的视线的方向中获得的测定视野内的上述眼底血管图像信息、眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种，与预先登记的个人信息进行比较/对照，并且

所述测定视野是眼底血管图像或眼底血流图像的整体图像中的有限的区域。

2.根据权利要求1所述的个人认证方法，其特征在于，凝视点利用字符串的一部分、静止图像的一部分或活动图像的一部分。

3.一种个人认证装置，利用通过光学的方法获得的眼底血管图像信息、利用激光获得的眼底血流分布图像信息或其时效变化的信息中的至少一种信息，将其与预先登记的个人信息进行比较/对照来识别个人，其特征在于，具备：

图像信息取得装置，取得血流图像数据或血管图像数据来作为所述至少一种信息；

凝视画面，同时显示用于固定视线的方向的固定指标具有的多个凝视点候补；以及

认证用信息处理装置，连接于所述图像信息取得装置与所述凝视画面的双方，并且预先登记有凝视所述凝视画面的哪个凝视点候补，

将在被测者凝视所述凝视画面中的预先登记的1个凝视点候补时通过所述图像信息取得装置获得的测定视野内的血流图像数据或血管图像数据与在所述认证用信息处理装置的内部已登记的图像进行比较/对照，并且所述测定视野是眼底血管图像或眼底血流图像的整体图像中的有限的区域。

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