CN102483845B - 生物体认证装置、生物体认证系统和生物体认证方法 - Google Patents

生物体认证装置、生物体认证系统和生物体认证方法 Download PDF

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Abstract

本发明利用一种生物体认证装置，具备：拍摄单元，其对生物体进行拍摄来取得生物体信息；认证单元，其对预先登记的登记生物体信息和上述生物体信息进行核对来进行认证；姿势判定单元，其根据与拍摄时的上述生物体的姿势有关的姿势信息的履历，来判定上述生物体的姿势的稳定性；和更新判定单元，在由上述姿势判定单元判定为已稳定的情况下，该更新判定单元对上述登记生物体信息进行更新。

Description

生物体认证装置、生物体认证系统和生物体认证方法
技术领域
本发明涉及进行生物体认证的生物体认证装置、生物体认证系统和生物体认证方法。
背景技术
生物体认证是根据人类所具有的生物体特征(手掌静脉或脸型)等来识别个人的技术。在生物体认证中，首先开始将本人的生物体特征数据登记为“登记生物体信息”。在进行认证时，对由传感器(摄像装置等)取得的特征数据和登记生物体信息进行比较，计算出表示两者何种程度相似的“相似度”，在相似度超过了规定的阈值的情况下判定为是本人。
生物体认证的特征数据在登记时和认证时被以完全相同的姿势输入的可能性较低。这里，所谓姿势是表示生物体(手掌或面部等)与传感器的位置关系，具体而言，由距离、倾斜度、旋转之类的参数来表现。
在一般情况下，进行核对处理时会进行处理以便允许一定的姿势变动。例如一边对输入的特征数据进行平行移动、旋转等的图像变换，一边对图像变换后的特征数据和登记生物体信息进行比较，由此搜索最大的相似度。多数情况下，在相似度超过了规定阈值的时间点结束核对处理。因此，当在登记时和认证时姿势的变动较大时，因为进行了图像变换，所以进行核对处理时会花费多余的时间。另外，由于当姿势变动超过一定范围时在图像变换中无法进行修正，因此会产生认证精度下降的问题。
于是，公开有一种技术，将认证结果积存，根据没有通过认证的频度来判断是否需要进行登记生物体信息的再次登记，提醒没有通过认证的发生次数较多的使用者进行登记生物体信息的再次登记。另外，公开有一种技术，在核对结果的一致程度在认证判定阈值(90％)以上且在再次登记判定阈值(93％)以下时，判定为真正需要进行再次登记，并提醒利用者进行再次登记。
另外，正在研发对认证时的姿势进行判断来提高认证精度的技术。例如，公开有一种技术，除了进行基于认证用的主数据的生物体认证以外通过设置检测姿势的区别的功能/机构，能够纠正认证时的姿势，从而提高个人认证的精度。
专利文献1：日本特开2006-99374号公报
专利文献2：日本特开2008-102770号公报
专利文献3：日本特开2007-148724号公报
在上述那样的生物体认证中，由于以登记生物体信息为基准来进行是否是本人的判定，所以登记生物体信息的品质非常重要。若登记生物体信息不合适，则在认证处理中无论花费多少工夫也无法彻底地修正，因此会产生认证错误。
特别是在使用图像的生物体认证的情况下，生物体相对于传感器的“姿势”对认证精度的影响较大。例如在“手掌静脉认证”的情况下，手掌相对于传感器的(1)位置、(2)距离、(3)倾斜度、(4)旋转属于姿势(参照图1)。
图1是说明手掌静脉认证中的、手掌相对于传感器的位置、距离、倾斜度、旋转的图。如图1所示那样，考虑将位置、距离、倾斜度、旋转作为表示手掌的“姿势”的参数。下面，对即使在手掌的静脉图案相同的情况下，因姿势的不同而导致传感器所取得的图像(生物体图像)也不同的情况进行说明。
图2A是表示正常位置的生物体图像的一例的图。图2B是表示异常位置的生物体图像的一例的图。
在利用传感器取得生物体图像时，将照明打开(ON)来进行拍摄。此时，生物体图像会受到照明强度分布的影响。照明强度分布的影响是由于照明强度在视野内不均而导致的。另外，在使用透镜的光学系统中，随着靠近透镜周边，会发生看上去亮度降低的周边减光。图2B所示的a部分位于透镜周边，因此亮度略微减少。因此，当在图像内的位置发生变化时每个区域的看上去的亮度发生变化(例如参照图2B的a)，会对认证处理造成不良影响。
图3A是说明手掌相对于传感器的倾斜度的图。如图3A所示那样，当手掌有倾斜度时，会产生离传感器较近的区域b和离传感器较远的区域c。图3B是表示以图3A的姿势拍摄而得的生物体图像的一例的图。对于拍摄图像来说，一般情况下离传感器较近的区域较亮，较远的区域较暗。因此，在图3B所示的例子中，区域b照得较亮，区域c照得较暗。因此，对于离传感器较远的区域来说，特征提取较难，另外，在离传感器过近而导致发生图像过渡曝光的情况下也难以进行特征提取。
另外，拍摄图像会受到透镜畸变的影响。在一般情况下，透镜周边部分受透镜畸变的影响较大，因此摄像对象的姿势会对拍摄图像造成较大的影响。如上所述，摄像对象的姿势会对拍摄得到的生物体信息和登记生物体信息之间的相似度造成较大的影响。
这里，在如现有技术那样由于相似度的下降而提醒再次登记(更新)的情况下，如果相似度的下降的原因是摄像对象的姿势的不稳定性，则即使进行更新也会由于姿势的不稳定性而不能来说相似度的精度获得了改善。
另外，如现有技术那样存在着如下的问题，即、存储登记时的姿势，而在认证时被纠正成每次登记时的姿势这对于利用者来说比较繁琐。
发明内容
所公开的生物体认证装置具备：拍摄单元，其对生物体进行拍摄来取得生物体信息；认证单元，其对预先登记的登记生物体信息和上述生物体信息进行核对来进行认证；姿势判定单元，其根据与拍摄时的上述生物体的姿势有关的姿势信息的履历，来判定上述生物体的姿势的稳定性；和更新判定单元，在由上述姿势判定单元判定为已稳定的情况下，该更新判定单元判定为对上述登记生物体信息进行更新。
另外，所公开的生物体认证系统具备：拍摄单元，其对生物体进行拍摄来取得生物体信息；认证单元，其对预先登记的登记生物体信息和上述生物体信息进行核对来进行认证；姿势判定单元，其根据与拍摄时的上述生物体的姿势有关的姿势信息的履历，来判定上述生物体的姿势的稳定性；和更新判定单元，在由上述姿势判定单元判定为已稳定的情况下，该更新判定单元判定为对上述登记生物体信息进行更新。
另外，所公开的生物体认证方法包括：拍摄步骤，对生物体进行拍摄来取得生物体信息；认证步骤，对预先登记的登记生物体信息和上述生物体信息进行核对来进行认证；姿势判定步骤，根据与拍摄时的上述生物体的姿势有关的姿势信息的履历，来判定上述生物体的姿势的稳定性；和更新判定步骤，在由上述姿势判定步骤判定为已稳定的情况下，判定为对上述登记生物体信息进行更新。
根据所公开的生物体认证装置，通过判定姿势的稳定性并在姿势稳定时提醒进行登记生物体信息的更新，能够在合适的时间点进行更新处理。
附图说明
图1是对手掌静脉认证中手掌相对于传感器的位置、距离、倾斜度、旋转进行说明的图。
图2的A是表示正常位置的生物体图像的一例的图。图2的B是表示异常位置的生物体图像的一例的图。
图3的A是说明手掌相对于传感器的倾斜度的图。图3的B是表示以图3的A是姿势拍摄得到的生物体图像的一例的图。
图4是实验结果的示意图。
图5是表示因生物体的变化而导致的相似度的下降的图。
图6是表示实施例1涉及的生物体认证装置1的功能构成的一例的框图。
图7是表示实施例2涉及的生物体认证装置2的功能构成的一例的框图。
图8的A是表示从距离传感器至手掌的距离Di的图。图8的B是表示距离传感器的XY平面内的坐标(Xi，Yi)的图。图8的C是表示手掌的倾斜度θ的一例的图。
图9是表示手掌的轮廓的图。
图10是表示姿势变动量的履历信息的一例的图。
图11是用于说明Esum(t)和Ereg(t)的图。
图12是表示更新日期时间的履历信息的一例的图。
图13是表示实施例2涉及的认证处理和更新判定处理的一例的流程图。
图14是表示实施例2涉及的更新判定处理的详细处理的一例的流程图。
图15是表示更新预告画面的一例的图。
图16是表示实施例3涉及的生物体认证装置2的功能构成的一例的框图。
图17是表示实施例3涉及的更新判定处理的一例的流程图。
图18是表示进行基于生物体认证的门禁控制的系统的功能构成的一例的框图。
附图标记说明：
1、2、3...生物体认证装置；10、11、12...传感器部；20、21、22...生物体认证部；30...认证处理部；40、41、42...更新部；50、51、52...登记数据库；60...输入部；70...显示部；80...整体控制部；101、107...摄像装置部；103...照明部；105...距离传感器部；301...特征提取部；303...核对处理部；400、409...姿势判定部；401、411、419...更新判定部；403、413...更新传达部；405、415...更新处理部；407...姿势检测部；417...外部环境判定部。
具体实施方式
下面根据附图对实施例进行说明。
[实施例1]
首先，对发明者进行的调查相似度和姿势变动之间的关系的实验进行说明。发明者进行了如下的对相似度的履历数据进行验证，调查姿势变动的实验。实验条件如下所述。
·利用生物体认证传感器对手掌静脉进行拍摄，测量相似度的时间经过
·测量在早上、中午、晚上进行，一日三次(周休2日)
·参加实验的人为9人
图4是实验结果的示意图。如图4所示那样，登记时的相似度和相似度稳定时的相似度具有差值e。对于该差值，认为原因之一是，在不习惯装置的初学者的情况下，登记时d的生物体的姿势不适当，随着利用次数的增多，认证时的生物体的姿势趋于稳定。另外，如图4所示那样，在利用刚开始后相似度下降。对于该下降，认为其原因在于，由于在利用刚开始后姿势变动较大，所以登记时的生物体的姿势与利用刚开始后的认证时的生物体的姿势不同。
在如现有技术那样，因相似度的下降而提醒再次登记(更新)的情况下，在图4所示的相似度最低的t1附近的时间点提醒再次登记的可能性较高。但是，在t1的时间点，由于认证时的生物体的姿势不稳定，所以不能断定在t1以后认证精度会得到改善。
另外，在认证处理中，在生物体自身发生了变化的情况下相似度也下降。例如，在静脉认证的情况下，当手掌有轻伤，血液凝固等而导致静脉发生了变化时，认为相似度会下降。
图5是表示因生物体的变化而导致相似度下降的图。图5所示的f表示在静脉认证中因轻伤而导致的相似度下降。在如现有技术那样，将相似度作为指标进行更新判定的情况下，会在图5所示的f附近的时间点提醒再次登记。但是，由于轻伤等被愈合而恢复到原样的生物体，所以在图5所示的f处的再次登记不合适。在上述的实验结果和分析结果的基础上，对实施例1涉及的生物体认证装置进行以下说明。
<功能构成>
图6是表示实施例1涉及的生物体认证装置1的功能构成的一例的框图。如图6所示那样，生物体认证装置1具备：传感器部10，其提供用于取得用于生物体认证的特征数据(生物体信息)的传感器功能；和生物体认证部20，其利用登记生物体信息和输入的生物体信息进行认证处理。所谓登记生物体信息，指的是登记数据库50所登记的、成为认证基础的生物体信息。
首先，对传感器部10进行说明。传感器部10具备摄像装置部101和照明部103。
摄像装置部101对登记和认证时所用的生物体进行拍摄，将拍摄图像输出至生物体认证部20。另外，摄像装置部101具有CMOS(Complementary Metal-OxideSemiconductor)、CCD(Charge CoupledDevice)元件等。生物体例如是手掌静脉、指纹、虹膜等。下面将生物体作为手掌静脉进行说明，但不限于此。
照明部103在进行登记和认证时对生物体进行照射。另外，照明部103在摄像装置部101进行拍摄时将照明打开即可。另外，照明部103具有LED(Light Emitting Diode)等。由于在手掌静脉认证中对皮肤下的静脉进行拍摄，所以照明部103照射近红外线的光。
接着，对生物体认证部20进行说明。生物体认证部20具备认证处理部30、更新部40、登记数据库50、输入部60、显示部70和整体控制部80。
认证处理部30对登记时拍摄得到的生物体和认证时拍摄得到的生物体进行比较，进行判定是否是本人的处理。具体而言，认证处理部30具有如下2种功能。
特征提取部301从对生物体进行拍摄而得的图像提取认证所用的特征。在手掌静脉认证的例子中，从对手掌进行拍摄而得的图像中，仅提取静脉图案(生物体信息)。
核对处理部303进行登记时所取得的生物体信息和认证时所取得的生物体信息的比较处理(核对处理)，计算表示两者何种程度一致的相似度。另外，核对处理部303将计算出的相似度登记在登记数据库50中。相似度作为履历信息被登记在登记数据库50中。另外，登记时所取得的生物体信息作为登记生物体信息被存储于登记数据库50。
接着，更新部40根据登记数据库50中所登记的相似度的履历信息，判定是否更新登记生物体信息，在判定为要进行更新的情况下，提醒利用者进行更新处理。具体而言，更新部40具有如下的功能。
姿势判定部400根据登记数据库50中所登记的相似度的履历信息，判定认证时的姿势是否稳定。具体而言，姿势判定部400以最新的相似度为基准，例如累计与最近的规定数量的相似度之间的差值，在累计值在规定值以下的情况下判定为姿势稳定。另外，姿势判定部400在累计值大于规定值的情况下，判定为姿势不稳定。该判定基于将相似度的稳定看作为姿势的稳定的想法。姿势判定部400将判定结果输出至更新判定部401。
在从姿势判定部400取得的判定结果表示稳定的情况下，更新判定部401判定为进行登记生物体信息的更新，在判定结果表示不稳定的情况下，判定为不进行更新。另外，更新判定部401在判定为进行更新的情况下，指示更新传达部403通知更新消息。
另外，更新判定部401也可以对相似度的稳定性条件进行追加，如果值稳定的相似度与初始的相似度基本相同则判定为不更新。具体而言，更新判定部401求出值稳定时的相似度与初始的相似度之间的差值，在该差值在规定值以下的情况下判定为不更新。另外，更新判定部401在该差值大于规定值的情况下，判定为要进行更新。
更新传达部403若从更新判定部401接受到通知，则向利用者和系统管理者通知提醒进行登记生物体信息的更新(再次登记)的消息。更新传达部403例如在显示部70向利用者显示消息，或者通过邮件等向系统管理者通知消息。更新传达部403预先保持有管理者的邮件地址。
另外，当在进行登记生物体信息的更新时系统管理者在场时，更新传达部403也可以在针对利用者的消息中显示可更新的日期时间、场所。在这种情况下，例如在登记数据库50中存储系统管理者能够在场的日期时间、场所。
更新处理部405例如在由系统管理者等输入了进行登记生物体信息的更新时所需要的信息的情况下等，进行利用者的登记生物体信息的更新。更新处理部405在更新得到允许的情况下，利用由特征提取部301提取的生物体信息来覆盖重写登记数据库50中所登记的登记生物体信息。
另外，更新处理部405也可以检测更新时的相似度来判定是否与姿势稳定时的相似度相同，并仅在与姿势稳定时的相似度基本相同的情况下才允许进行更新。具体而言，更新处理部405求出更新时的相似度与姿势稳定时的相似度之间的差值，在该差值在规定阈值以下的情况下允许进行更新即可。
登记数据库50保存生物体认证装置1所需要的各种信息。例如，登记数据库50保持各利用者的生物体认证所用的登记生物体信息。另外，登记数据库50按每个用户来管理相似度的履历信息。
输入部60是用于输入利用者用于确定自身的ID的单元。作为输入ID的具体的单元，例如有数字键或非接触IC卡、键盘、触摸面板等。
显示部70对利用者显示更新消息等，或者利用声音来通知更新消息等。具体而言，显示部70具有CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(LiquidCrystal Display)等显示装置、输出声音用的扬声器等。
整体控制部80适当地调用各部分来执行生物体认证处理、更新处理。例如，整体控制部80是CPU等。
由此，根据实施例1，能够将相似度的稳定视为姿势的稳定，从对姿势稳定时的生物体进行拍摄而得到的图像中提取生物体信息，并将该提取出的生物体信息作为登记生物体信息。
[实施例2]
接着，对实施例2涉及的生物体认证装置2进行说明。在实施例2中，检测认证时的生物体的姿势信息来判定生物体的姿势的稳定性。
<功能构成>
图7是表示实施例2涉及的生物体认证装置2的功能构成的一例的框图。如图7所示那样，生物体认证装置2具备传感器部11和生物体认证部21。另外，对图7所示的功能中与图6所示的功能相同的功能的部件标记相同的附图标记，并省略其说明。
首先，对传感器部11进行说明。传感器部11具备摄像装置部101、照明部103和距离传感器部105。下面对距离传感器105进行说明。
在进行登记和认证时，距离传感器部105对从距离传感器部105到生物体的距离进行测量。距离传感器部105具有多个距离传感器，将取得的距离信息向生物体认证部21输出。
接着，对生物体认证部21进行说明。生物体认证部21包括认证处理部30、更新部41、登记数据库51、输入部60、显示部70和整体控制部80。下面主要对更新部41和登记数据库51进行说明。
更新部41根据摄像装置部101进行拍摄时的生物体的姿势，来判定是否更新登记生物体信息，在判定为要进行更新的情况下，提醒利用者进行更新处理。具体而言，更新部41具有如下的功能。
姿势检测部407根据从传感器部11输入的生物体的图像和距离传感器的数据来进行与姿势有关的参数(也称为“姿势信息”)的检测处理。接着，对姿势信息的取得方法进行说明。
(1)位置
手掌的位置(x，y)是表示手掌的位置的值。另外，手掌的位置在剪裁出手掌区域之后被定义为手掌区域的重心位置。将求出的重心位置(x，y)和基准位置(例如画面的中心位置)(x0，y0)之间的差值(Δx，Δy)作为姿势变动量的位置参数。所谓姿势变动量，指的是将姿势信息与基准值之间的差值称为姿势变动量。另外，该姿势变动量也可以被视为姿势信息。
也就是说，(x，y)是绝对值，(Δx，Δy)是相对值。在手掌位于传感器的中心(作为基准位置)的情况下，作为位置参数，(Δx，Δy)是(0，0)，在从中心偏离的情况下表示从中心的位置偏离。另外，位置参数可以使用重心位置(x，y)。另外，以下将(Δx，Δy)仅表现为Δx。
(2)距离
从传感器部11到手掌的距离d利用距离传感器来测量。在具备多个距离传感器的情况下，将平均值设为d。姿势变动量的距离参数被设为距离d和基准距离之间的差值Δd。例如，如果传感器部11和手掌的基准距离是5cm，而实际拍摄时的距离d是4cm，则距离参数是Δd＝4-5＝-1(cm)。
另外，除了使用距离传感器的方法以外，还有使用亮度值来求出距离的方法。该方法可以使用利用了离照明的距离越远则摄像对象的亮度值越低的情况的方法，通过预先保持亮度值与距离的关系表来实现。
(3)倾斜度
首先，表示3维平面的算式如下式所示。
aX+bY+cZ+1＝0 式(1)
由于独立的变量是(X，Y，Z)这3个，所以如果决定了平面上的3个点就能够表示出平面。于是，考虑具备3个距离传感器的构成。这里，Di是第i个距离传感器的测量值(从距离传感器到手掌的测量值)。另外，若将距离传感器在XY平面内的坐标设为(Xi，Yi)，则点Pi(Xi，Yi，Di)会存在于手掌上。
图8的A是表示从距离传感器到手掌的距离Di的图。图8的B是表示距离传感器在XY平面内的坐标(Xi，Yi)的图。如图8所示，从距离传感器向上方延伸的垂线与手掌的交点成为Pi。
将根据3个距离传感器求出的Pi(i＝1，2，3)的坐标代入式1来求解联立方程式，由此姿势检测部401计算出参数(a，b，c)。由于参数(a，b，c)是记述使手掌近似后的平面的参数，所以姿势检测部407利用该参数来计算倾斜度θ。
利用图8的C来说明倾斜度θ。图8的C是表示手掌的倾斜度θ的一例的图。对于图8的C所示的倾斜度θ，由于其相当于在Y-Z平面(X＝0)内的倾斜度，所以将X＝0代入式1的平面式从而根据线性式bY+cZ＝-1的倾斜度来计算该倾斜度θ。具体而言，姿势检测部407能够根据tanθ＝b/c来计算倾斜度θ。
另外，在距离传感器有3个以上的情况下，姿势检测部407可以针对所有可能的组合来计算参数(a，b，c)，并采用计算出的参数的平均值来计算倾斜度θ。姿势变动量中的倾斜度参数是计算出的θ与基准平面(例如X＝0平面)之间的差值Δθ。
(4)旋转
利用手掌的轮廓来作为手掌的旋转角Ω的计算基准。利用手掌的轮廓的原因在于，手掌的形状上具有较多的纵向直线。姿势检测部407计算轮廓线的平均方向，并利用该方向来计算手掌的旋转角Ω。
图9是表示手掌的轮廓的图。姿势检测部407首先求出图9所示那样的轮廓。接着利用求出的轮廓来计算旋转角Ω。
具体而言，姿势检测部407按照以下的流程来计算旋转角Ω。首先，姿势检测部407通过使用2次微分(拉普拉斯滤波)等来从手掌图像检测轮廓线。接着，姿势检测部407在根据检测到的轮廓(边缘)决定方向时利用霍夫变换。霍夫变换是当存在某一点Q(x，y)时，使用离原点的距离r和倾斜度θ这2个参数来表现能够通过点Q的直线的变换方法。姿势检测部407针对检测到的所有边缘上的点P(x，y)来计算(r，θ)并在r-θ空间进行描绘。此时，当在原图像(手掌的轮廓图像)中包含较多的特定倾斜度时，在相应的θ上较多的点被描绘。也就是说，姿势检测部407通过计算在霍夫变换后的空间中被数量较多地描绘(投票)的θ，能够决定手掌的旋转角Ω。姿势变动量中的旋转参数是计算出的旋转角Ω与基准线(例如Y轴)之间的差值ΔΩ。
另外，姿势检测部407将计算出的姿势变动量(Δx，Δd，Δθ，ΔΩ)存储于登记数据库51，并且向姿势判定部409输出。
另外，姿势检测部407不一定必须求出姿势变动量，也可以将姿势信息(x，d，θ，Ω)存储于登记数据库51。另外，此处的x集中地表现了手掌的位置(x，y)。
姿势判定部409取得由姿势检测部407计算出的姿势变动量，并根据登记数据库51所存储的姿势变动量的履历信息，来判定生物体的姿势是否已稳定。
图10是表示姿势变动量的履历信息的一例的图。如图10所示那样，在履历信息中，取得姿势变动量的日期时间(例如认证时的时刻)和姿势变动量被建立了关联。
姿势判定部409计算对姿势变动量的各要素乘以归一化系数W＝(w0，w1，w2，w3)而得到的姿势变动量E(t)。
E(t)＝w0×Δx+w1×Δd+w3×Δθ+w4×ΔΩ 式(2)
归一化系数W利用相对于认证引擎所允许的姿势量的上限值而如下式所示。
W＝((1/Δxmax)，(1/Δdmax)，(1/Δθmax)，(1/ΔΩmax))
这里，Δxmax表示认证引擎能够允许的位置变动量的最大值。例如，Δxmax是2(cm)。另外，Δdmax、Δθmax、ΔΩmax也同样地是认证引擎所允许的变动量的最大值，例如Δdmax是1(cm)、Δθmax是10(度)、ΔΩmax是20(度)。E(t)是利用变动量相对于最大允许量的比来加以表现的矢量。
另外，除了利用归一化系数以外，也可以利用加权的方法。对姿势变动量加权的原因在于，对姿势变动量的每个参数对认证造成的影响都不同。例如，由于位置的差值(Δx，Δy)仅为平行移动，是能够进行修正的，因此对认证造成的影响不大。所以，w0被设为较小的值。
另一方面，对于倾斜度θ来说，由于作为图像变换而需要进行仿射变换、射影变换，因此对认证造成的影响较大。因此，对w2的值设定较大的值。如上述那样，考虑对认证造成的影响的大小来通过实验预先决定权重。另外，归一化系数或权重并不是必须的。
接着，姿势判定部409根据计算出的姿势变动量E(t)来评价姿势的稳定性。具体而言，姿势判定部409计算与过去N次的姿势变动量E(t)的矢量间距离的累计值Esum(t)。
Esum(t)＝α0×|E(t)-E(t-1)|+α1×|E(t)-E(t-2)|+....+αN-1×|E(t)-E(t-N)| 式(3)
这里，式(3)中出现的α0、α1等表示履历数据的权重。通过将最近的数据权重(α0等)设定成大于其他权重，能够提高稳定性评价的可靠性。Esum(t)表示从t时间点开始到过去N次的姿势变动量的累计。另外，履历数据的权重并不是必须的。
另外，姿势判定部409在以下的条件被满足时判定为姿势已稳定。
Esum(t)＜Th1 (条件1)
Th1是用于姿势的稳定性判定的阈值。Th1例如是0.05(5％)。姿势判定部409将姿势的稳定性判定的结果通知给更新判定部411。
另外，姿势判定部409在使用姿势信息而不是姿势变动量的情况下，将作为姿势变动量的基准值使用的值设为当前的姿势信息。接着，姿势判定部409计算从当前的姿势信息开始到过去的姿势信息的差值，通过将该差值设为姿势变动量，能够进行与上述处理相同的处理来计算E(t)、Esum(t)。
更新判定部411计算登记生物体信息的姿势变动量E(0)与当前的生物体信息的姿势变动量E(t)之间的差值Ereg(t)。
Ereg(t)＝|E(0)-E(t)| 式(4)
更新判定部411在以下的条件被满足时，判定为登记时的姿势与当前的姿势不同。
Ereg(t)＞Th2 (条件2)
Th2是用于登记时与当前的姿势的变动量的大小判定的阈值。Th2例如是0.50。0.50的意思是，在相对于极限变动超过了50％的情况下判定为需要进行更新。
图11是用于说明Esum(t)和Ereg(t)的图。在图11所示的例子中，N为4。如图11所示那样，表示Esum(t)越小则姿势越稳定，表示Ereg(t)越大，则登记时的姿势与稳定时的姿势越不同。
另外，更新判定部411在条件1和条件2都被满足时，判定为要进行登记生物体信息的更新。另外，与条件2的是否满足无关而仅在条件1被满足时，更新判定部411也可以判定为要进行登记生物体信息的更新。更新判定部411在判定为要进行更新的情况下，指示更新传达部413通知更新消息。
更新传达部413在从更新判定部411接受到通知时，向利用者和系统管理者通知提醒进行登记生物体信息的更新(再次登记)的消息。更新传达部413例如在显示部70向利用者显示消息，或者通过邮件等向系统管理者通知消息。更新传达部413预先保持有管理者的邮件地址。
另外，当在登记生物体信息的更新时系统管理者在场时，更新传达部413也可以在针对利用者的消息中显示可更新的日期时间、场所。在这种情况下，在登记数据库51中存储系统管理者能够在场的日期时间、场所。
例如在由系统管理者等输入了登记生物体信息的更新所需要的信息的情况下等，更新处理部415进行利用者的登记生物体信息的更新。更新处理部415在更新得到允许的情况下，利用由特征提取部301提取的生物体信息来覆盖重写登记数据库51中所登记的登记生物体信息。
另外，更新处理部415可以检测更新时的姿势信息，判定与姿势稳定时的姿势信息是否相同，并仅在与姿势稳定时的姿势信息大致相同的情况下允许进行更新。具体而言，更新处理部415求出更新时的姿势信息与姿势稳定时的姿势信息之间的差值，在该差值在规定阈值以下的情况下允许进行更新即可。由此，能够从对姿势稳定时的生物体进行拍摄而得到的图像中提取生物体信息，并将该提取出的生物体信息作为登记生物体信息。
更新处理部415在登记生物体信息已被更新的情况下，将更新后的日期时间存储于登记数据库51。图12是表示更新日期时间的履历信息的一例的图。更新日期时间的履历信息按每个利用者进行存储。
通过存储更新日期时间，更新判定部411也能够在从上次更新开始没有经过规定期间的情况下判定为不进行更新。由此，能够避免使利用者频繁地进行更新处理的情况。
返回图7，登记数据库51保存生物体认证装置2所需要的各种信息。例如，登记数据库51保持各利用者的生物体认证所用的登记生物体信息。另外，登记数据库51保存更新判定部411在进行更新的必要性的判定时使用的“姿势信息的履历信息”(参照图10)。并且，登记数据库51保存登记生物体信息的更新履历信息(参照图12)。
如上所述，生物体认证装置2能够在用于生物体认证的生物体姿势稳定后提醒进行更新处理。
<动作>
接着对生物体认证装置2的动作进行说明。图13是表示实施例2中的认证处理和更新判定处理的一例的流程图。在步骤S11中，认证处理部30进行认证处理。认证处理部30首先取得利用者通过输入部60输入的ID。接着，认证处理部30从传感器部11取得对生物体进行拍摄而得到的图像，并提取作为特征部的生物体信息。接着，认证处理部30取得与ID对应的登记生物体信息，与所提取的生物体信息进行核对来计算相似度。认证处理部30在所计算出的相似度在规定阈值以上的情况下判定为是登记的本人。
在步骤S12中，更新部41进行登记生物体信息的更新判定。更新部41根据生物体的姿势信息判定是否需要进行更新。在步骤S12中，在判定结果为“是”(更新)的情况下行进至步骤S13，在判定结果为“否”(不更新)的情况下结束处理。
在步骤S13中，更新部41将表示需要进行登记生物体信息的更新的消息输出至利用者和/或系统管理者。
接着，对图13所示的步骤S12和S13的详细处理进行说明。图14是表示实施例2中的更新判定处理的详细处理的一例的流程图。在步骤S21中，姿势判定部409计算式(2)所示的姿势变动量E(t)。
在步骤S22中，姿势判定部409计算式(3)所示的姿势变动差的累计值Esum(t)。
在步骤S23中，更新判定部411计算式(4)所示的、相对于登记时的姿势变动的差值Ereg(t)。
在步骤S24中，更新判定部411判定是否满足了条件1和条件2。
Esum(t)＜Th1 (条件1)
Ereg(t)＞Th2 (条件2)
在步骤S24中，在判定结果为“是”(二者均满足)的情况下行进至步骤S25，在判定结果为“否”(至少有1个不满足)的情况下结束处理。
在步骤S25中，更新传达部413输出推荐进行登记生物体信息的更新的消息。
以上，根据实施例2，通过判定姿势的稳定性并在姿势稳定时提醒进行登记生物体信息的更新，能够在适当的时刻进行更新处理。另外，当在适当的时刻进行了更新处理时，能够提高之后的认证处理的精度。
另外，在一般情况下，登记生物体信息的更新处理对于利用者来说是负担，不能说令人满意。也就是说，在没有预告的情况下推荐进行登记生物体信息的更新对于利用者来说成为心理负担的情况是存在的。因此，生物体认证装置2在新登记利用者时，可以利用登记数据库51的登记生物体信息的更新履历，根据其他利用者的更新履历来计算到进行再次登记为止的预测时期。由此，能够通过事先向利用者通知登记生物体信息的更新的可能性来实现降低利用者的负担的构成。
图15是表示更新预告画面的一例的图。在图15所示的例子中，其他利用者的到更新为止的平均期间大约为1个月，该例子显示了该平均期间。
另外，在实施例2中，以手掌的静脉认证为例进行了说明，而在进行指纹认证的情况下，作为姿势信息不需要距离、倾斜度。另外，在实施例2中，由于在登记数据库51中没有存储相似度的履历，因此对于利用网络的攻击(例如爬山(hill-climbing)攻击)防御性也较强。
[实施例3]
接着，对实施例3涉及的生物体认证装置3进行说明。在实施例3中，通过进行外光强度等的外部环境的评价，能够在进行登记生物体信息的更新时以良好的外光条件进行更新处理。
<功能构成>
图16是表示实施例3涉及的生物体认证装置3的功能构成的一例的框图。在图16所示的功能中，对与图7所示的功能相同的功能标记相同的附图标记，并省略其说明。
传感器部12具备摄像装置部107、照明部103和距离传感器部105。摄像装置部107除了具有实施例2的功能以外，还在照明部103的照明关闭(OFF)时定期地拍摄，并将拍摄图像发送到外部环境判定部417。
生物体认证部22具备认证处理部30、更新部42、登记数据库52、输入部60、显示部70和整体控制部80。以下，对更新部42和登记数据库52进行说明。更新部42具备姿势检测部407、姿势判定部409、更新判定部419、更新传达部413、更新处理部415和外部环境判定部417。
外部环境判定部417从传感器部12取得照明关闭时的图像(以下也称为“照明关闭图像”)，判定外部环境是否适合进行更新处理。具体而言，外部环境判定部417根据照明关闭图像的各像素的亮度值来判定外光强度。这里，所谓外光，指的是由照明部103进行照明的光以外的光。例如，外光是基于太阳光或窗户等的反射光。
外部环境判定部417搜索从传感器部12取得的照明关闭图像的像素，对具有规定值以上的亮度值的像素进行计数。这里，在摄像装置的亮度值的范围被设为0～255的情况下，规定值例如取240。
另外，外部环境判定部417将计数值占照明关闭图像的全部像素的比例定义为外光强度，在外光强度在规定值(例如5％)以上的情况下，判定为不适合进行更新处理。另外，外部环境判定部417在外光强度小于规定值的情况下，判定为适合进行更新处理。
另外，外部环境判定部417在求外光强度时，不是对全部像素进行，而是可以对像素进行剔除来简单地求出外光强度。由此，即使在照明关闭图像中拍摄到了通常不会被拍摄的杂物，也能够减小杂物的影响。
接着，外部环境判定部417将判定结果存储于登记数据库52。外部环境判定部417在每次取得照明关闭图像时，就对外光强度进行计算来进行外部环境的判定，并对登记数据库52所存储的判定结果进行更新。因此，登记数据库52保持外部环境的最新的判定结果。
除了实施例2的条件1和条件2以外，更新判定部419还将外部环境的判定结果加入到更新处理判定条件中。具体而言，更新判定部419从登记数据库52取得外部环境的判定结果，在外部环境的判定结果表示适合进行更新处理，并且条件1和条件2被满足的情况下，判定为要进行更新。之后的处理与实施例2相同，因此省略说明。
<动作>
图17是表示实施例3涉及的更新判定处理的一例的流程图。在图17所示的处理中，对进行与图13所示的处理相同的处理的部件标记相同的附图标记，并省略其说明。
在步骤S31中，更新判定部419从登记数据库52取得外部环境的判定结果，判定是否是适于进行更新处理的外部环境。在步骤S31中的判定结果为“是”(外部环境OK)的情况下，行进至步骤S13，进行更新传达处理，在判定结果为“否”(外部环境NG)的情况下，结束处理。
另外，在进行了更新传达处理之后实际进行更新处理的情况下，有时会有时延。此时，即使在实际进行更新处理的情况下，也可以通过由更新处理部415从登记数据库52取得最新的外部环境的判定结果来将外光强度过强的情况等设为不可以进行更新处理。
以上，根据实施例3，能够通过进行外光强度等的外部环境的评价，来在进行登记生物体信息的更新时以良好的外光条件进行更新处理。
[变形例]
接着，对上述各实施例的生物体认证装置的变形例进行说明。图18是表示进行基于生物体认证的门禁控制的系统的功能构成的一例的框图。如图18所示那样，实施例2的生物体认证装置2连接着门禁控制部90。门禁控制部90根据生物体认证部21的认证结果来控制门的关闭。由此，能够进行安全性较高的门的关闭控制。
另外，在图18中，利用实施例2的生物体认证装置2进行了说明，但是也可以利用其他实施例涉及的生物体认证装置来进行门禁控制。另外，各实施例的生物体认证装置不限于门禁控制，也可以应用于希望加强安全性的情况等。
另外，作为其他的变形例，可以构成为将各实施例的生物体认证部设置于与网络连接的信息处理服务器，并且在传感器部中还设置输入部和显示部的生物体认证系统。在这种情况下，具有生物体认证功能的信息处理服务器可以从传感器部经由网络接收拍摄图像，并在进行了认证处理后，将认证结果显示于传感器部的显示部等。
另外，在登记数据库中存储有多个登记生物体信息的情况下，各实施例的更新处理部也可以将与更新对象的生物体信息的姿势信息的差(Ereg(t))最大的登记生物体信息设为覆盖重写对象。
另外，各实施例的更新处理部可以不对登记生物体信息进行覆盖重写，而是将当前的登记生物体信息与更新对象的生物体信息的平均图像作为新的登记生物体信息。由此，虽然针对姿势变动的改善程度变缓和，但是能够抑制认证精度的急剧变化。另外，上述各规定值、阈值分别通过进行实验来设定合适的值即可。
另外，利用上述的各实施例、变形例说明的生物体认证处理、生物体认证系统、生物体认证方法也可以被实现为用于使计算机执行的程序。该程序从服务器等安装并由计算机执行，由此能够实现上述的生物体认证处理。
另外，该程序也可以被记录于记录介质(CD-ROM或SD卡等)，并由计算机或移动终端读取记录有该程序的记录介质来实现上述的生物体认证处理。另外，记录介质可以利用如CD-ROM、软盘、磁光盘等那样将信息以光学形式、电气形式或者磁气形式进行记录的记录介质、如ROM、闪存等那样将信息以电气形式进行记录的半导体存储器等各种各样类型的记录介质。
以上对实施例进行了详细说明，但是并不限定于特定的实施例，可以在权利要求书所记载的范围内进行各种变形和变更。

Claims (6)

1.一种生物体认证装置，具备：
拍摄单元，其对生物体进行拍摄来取得生物体信息；
检测单元，其对上述生物体的姿势进行检测来取得姿势信息；
认证单元，其对预先登记的登记生物体信息和上述生物体信息进行对照来进行认证；
数据库，其存储认证时的上述姿势信息的履历信息，上述履历信息是将认证时的时刻与上述姿势信息建立了关联的信息；
姿势判定单元，其根据所存储的上述姿势信息的履历信息，来判定上述生物体的姿势的稳定性；和
更新判定单元，在由上述姿势判定单元判定为已稳定的情况下，该更新判定单元对上述登记生物体信息进行更新，
上述姿势判定单元计算规定数量的认证时的上述姿势信息与基准信息之间的差值的累计值，在该累计值在第1规定值以下的情况下判定为已稳定，
上述姿势信息至少包括预先设定的基准面与上述生物体之间的距离、上述生物体相对于预先设定的基准位置的位置、上述生物体相对于预先设定的基准面的倾斜度、和上述生物体相对于预先设定的基准位置的旋转中的一种，
上述生物体认证装置还具备外部环境判定单元，该外部环境判定单元根据由上述拍摄单元在照明关闭时拍摄而得到的图像的各像素的亮度值，来判定表示外光的强度的外光强度，
上述更新判定单元还在由上述外部环境判定单元判定为上述外光强度正常的情况下，判定为对上述登记生物体信息进行更新，
将上述亮度值在第4规定值以上的像素占上述图像的全部像素的比例设为上述外光强度，在上述外光强度在第3规定值以内的情况下，上述外部环境判定单元判定为上述外光强度正常。
2.根据权利要求1所述的生物体认证装置，其中，
上述更新判定单元还在登记时的上述姿势信息与认证时的上述姿势信息之间的差值在第2规定值以上的情况下，判定为对上述登记生物体信息进行更新。
3.根据权利要求1或2所述的生物体认证装置，其中，
该生物体认证装置还具备更新单元，其中，在由上述更新判定单元判定为要进行更新的情况下，该更新单元进行上述登记生物体信息的更新。
4.根据权利要求3所述的生物体认证装置，其中，
在更新对象的生物体信息中的上述姿势信息与姿势稳定时的上述姿势信息之间的差值在第5规定值以下的情况下，上述更新单元利用该更新对象的生物体信息来进行更新。
5.一种生物体认证系统，具备：
拍摄单元，其对生物体进行拍摄来取得生物体信息；
检测单元，其对上述生物体的姿势进行检测来取得姿势信息；
认证单元，其对预先登记的登记生物体信息和上述生物体信息进行对照来进行认证；
数据库，其存储认证时的上述姿势信息的履历信息，上述履历信息是将认证时的时刻与上述姿势信息建立了关联的信息；
姿势判定单元，其根据所存储的上述姿势信息的履历信息，来判定上述生物体的姿势的稳定性；
更新判定单元，在由上述姿势判定单元判定为已稳定的情况下，该更新判定单元判定为对上述登记生物体信息进行更新；和
门禁控制部，其根据上述认证单元的认证结果来控制门的开闭，
上述姿势判定单元计算规定数量的认证时的上述姿势信息与基准信息之间的差值的累计值，在该累计值在第1规定值以下的情况下判定为已稳定，
上述姿势信息至少包括预先设定的基准面与上述生物体之间的距离、上述生物体相对于预先设定的基准位置的位置、上述生物体相对于预先设定的基准面的倾斜度、和上述生物体相对于预先设定的基准位置的旋转中的一种，
上述生物体认证系统还具备外部环境判定单元，该外部环境判定单元根据由上述拍摄单元在照明关闭时拍摄而得到的图像的各像素的亮度值，来判定表示外光的强度的外光强度，
上述更新判定单元还在由上述外部环境判定单元判定为上述外光强度正常的情况下，判定为对上述登记生物体信息进行更新，
将上述亮度值在第4规定值以上的像素占上述图像的全部像素的比例设为上述外光强度，在上述外光强度在第3规定值以内的情况下，上述外部环境判定单元判定为上述外光强度正常。
6.一种生物体认证方法，包括：
拍摄步骤，对生物体进行拍摄来取得生物体信息；
检测步骤，对上述生物体的姿势进行检测来取得姿势信息；
认证步骤，对预先登记的登记生物体信息和上述生物体信息进行对照来进行认证；
存储步骤，其存储认证时的上述姿势信息的履历信息，上述履历信息是将认证时的时刻与上述姿势信息建立了关联的信息；
姿势判定步骤，根据所存储的上述姿势信息的履历信息，来判定上述生物体的姿势的稳定性；和
更新判定步骤，在由上述姿势判定步骤判定为已稳定的情况下，判定为对上述登记生物体信息进行更新，
在上述姿势判定步骤中，计算规定数量的认证时的上述姿势信息与基准信息之间的差值的累计值，在该累计值在第1规定值以下的情况下判定为已稳定，
上述姿势信息至少包括预先设定的基准面与上述生物体之间的距离、上述生物体相对于预先设定的基准位置的位置、上述生物体相对于预先设定的基准面的倾斜度、和上述生物体相对于预先设定的基准位置的旋转中的一种，
上述生物体认证方法还具备外部环境判定步骤，该外部环境判定步骤根据由上述拍摄步骤在照明关闭时拍摄而得到的图像的各像素的亮度值，来判定表示外光的强度的外光强度，
上述更新判定步骤还在由上述外部环境判定步骤判定为上述外光强度正常的情况下，判定为对上述登记生物体信息进行更新，
将上述亮度值在第4规定值以上的像素占上述图像的全部像素的比例设为上述外光强度，在上述外光强度在第3规定值以内的情况下，上述外部环境判定步骤判定为上述外光强度正常。
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