JP2006026427A - Personal identification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人間の生体情報、特に指静脈パターンを利用して個人を識別する装置および
方法に関する。
The present invention relates to an apparatus and a method for identifying an individual using human biometric information, particularly a finger vein pattern.
個人の所有物や情報に対するセキュリティ技術が重要視される中、利便性、機密性に優
れた個人認証技術として、人間の生体情報を用いたバイオメトリクス認証が注目されてい
る。従来のバイオメトリクス認証技術として、指紋、虹彩、音声、顔、手の甲の静脈、指
静脈を利用したものなどが考案されている。特に、指静脈を利用した認証技術は指に光を
当てるだけで認証ができるため心理的抵抗感が低く、また生体の内部情報を利用している
ため耐偽造性に優れるという特長を持つ。
As security technology for personal property and information is regarded as important, biometric authentication using human biometric information is attracting attention as a personal authentication technology that is highly convenient and confidential. Conventional biometrics authentication technologies have been devised using fingerprints, irises, voices, faces, veins on the back of the hand, and finger veins. In particular, authentication technology using finger veins has the feature that psychological resistance is low because authentication can be performed simply by shining light on the finger, and that anti-counterfeiting is excellent because internal information of the living body is used.
指静脈を利用した認証は次のように実現される。指の背側あるいは側面から指内部に向
けて赤外光を照射すると、光は指内部で散乱した後、外部へ放射していく。このとき、血
液中のヘモグロビンは周囲組織と比較して赤外光をより吸収するため、指の腹側から放射
された透過光を撮像すると、指の腹側の皮下に分布する血管、すなわち指静脈が暗い影の
パターンとなって可視化される。この画像を事前に登録しておき、提示された指の画像と
の相関を求めることで登録者か否かを判定し、個人認証を行う。
Authentication using the finger vein is realized as follows. When infrared light is irradiated from the back side or side surface of the finger toward the inside of the finger, the light is scattered inside the finger and then emitted to the outside. At this time, since hemoglobin in the blood absorbs infrared light more than the surrounding tissue, when the transmitted light emitted from the ventral side of the finger is imaged, blood vessels distributed subcutaneously on the ventral side of the finger, that is, the finger The veins are visualized as dark shadow patterns. This image is registered in advance, and it is determined whether or not the user is a registrant by obtaining a correlation with the presented finger image, and personal authentication is performed.
指静脈を用いた認証装置に関し、特許文献1には、指静脈を用いた個人認証装置が開示
され、特に、撮影する際の光量のロスを少なくするため、光ファイバーを指に密着させて
指画像を撮影することが開示されている。また特許文献2には、非接触性の求められる環
境下における指静脈パターン画像による個人認証を行う装置および方法が開示されている
。また特許文献3には、指静脈パターン認証における認証ごとの撮影条件を均一にさせる
ための指ガイド部と指先部のボタンスイッチを用いる装置が開示されている。
Regarding an authentication device using a finger vein,
従来の技術では、指静脈画像を再現よく撮像するために、認証装置に指の位置を固定す
る、あるいは誘導するためのガイド部を設置している。このガイド部に沿って指を挿入す
ることで、指の形状の変動の要因、たとえば指の関節の角度や指の中心軸に対する立体回
転角の変動、カメラとの距離変動などが抑制され、指静脈パターンの形状が再現よく撮像
できる。
In the conventional technique, in order to capture a finger vein image with high reproducibility, a guide unit for fixing or guiding the finger position is installed in the authentication apparatus. By inserting the finger along this guide part, the finger shape fluctuation factors such as the finger joint angle, the three-dimensional rotation angle fluctuation with respect to the finger central axis, the camera distance fluctuation, etc. are suppressed. The shape of the vein pattern can be imaged with good reproducibility.
しかしながら、認証装置の使用に習熟していない利用者は、指ガイド部に指を接触させ
る、指に強い力を加え関節を曲げる、あるいは指の挿入角度が安定していないなど、指の
誤挿入や変形が生じる場合がある。また、長期間使用している利用者は、再現よく指を提
示できるが登録時の指の置き方とは違う置き方に推移し、登録パターンとの相関が低くな
る場合がある。また、悪意のある利用者により、生体でない偽造指や偽造パターンを貼付
した生体指が認証装置に挿入され、登録・認証が行われてしまう場合がある。
However, a user who is not proficient in using the authentication device may mistakenly insert a finger, such as bringing the finger into contact with the finger guide, bending the joint by applying a strong force to the finger, or the finger insertion angle being unstable. Or deformation may occur. In addition, a user who has been using the device for a long time can present his / her finger with good reproducibility, but may change in a manner different from the manner in which the finger is placed at the time of registration, and the correlation with the registration pattern may become low. Further, there are cases where a malicious user inserts a forgery finger that is not a living body or a living finger affixed with a forgery pattern into an authentication device, and registration / authentication is performed.
本発明では、指の誤挿入、変形、悪意のある利用者による偽造指の挿入を防止すること
により使い勝手が良く、精度の高い認証装置を提供することを課題とする。
An object of the present invention is to provide an authentication device that is easy to use and has high accuracy by preventing erroneous insertion and deformation of a finger and insertion of a forged finger by a malicious user.
上記の目的を達成するために、本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記とおりである。
In order to achieve the above object, the outline of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
指静脈画像を撮像する撮像部と、指の透過光を発光する光源と、画像の照合を行う画像
演算部と、指の撮像位置を示すガイド部と、指とガイド部への接触を検知する検知部とを
設けた個人認証装置。
An imaging unit that captures a finger vein image, a light source that emits light transmitted through the finger, an image calculation unit that performs image matching, a guide unit that indicates an imaging position of the finger, and a contact between the finger and the guide unit are detected. A personal authentication device provided with a detection unit.
又、指の腹側を照射する反射光を照射する光源、指の先端部を透過する光源及び前記指
の先端部を透過する光源を受光する受光素子、装置の正規使用へ誘導する情報を示す表示
手段とを設ける。さらに、認証の安定性に応じて全登録画像を対象とする照合と利用者本
人に対応した登録画像のみを対象とする照合と切り替える手段と登録データ更新を行う手
段、等の構成を開示する。
In addition, a light source that emits reflected light that illuminates the ventral side of the finger, a light source that transmits through the tip of the finger, a light receiving element that receives the light source that transmits through the tip of the finger, and information that guides the device to regular use. Display means. Furthermore, a configuration is disclosed such as means for switching between collation for all registered images and collation for only registered images corresponding to the user in accordance with the stability of authentication, means for updating registered data, and the like.
本発明によれば、装置に習熟していない利用者による指の誤挿入や、悪意のある利用者
による偽造指の挿入などから、指静脈認証装置の認識率の低下を低コストで防止すること
ができる。
According to the present invention, it is possible to prevent a reduction in the recognition rate of a finger vein authentication device at a low cost from an erroneous insertion of a finger by a user who is not familiar with the device or an insertion of a forged finger by a malicious user. Can do.
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は、本発明を実現するためのシステム構成の概略図である。利用者は認証時に指1
を認証装置6に挿入する。このとき指1の先端は指先ガイド部4に置かれ、指1の根元側
は指置きガイド部9に置かれる。指1が装置に挿入されると認証処理が開始される。なお
認証装置6は側面からの断面図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a system configuration for realizing the present invention. User is
Is inserted into the
認証は次の手順で実行される。光源3より指1の背側から赤外光が照射される。光は指
1、指挿入ガイド部5を透過し、赤外波長光のみ透過させる光学フィルタ7を透過して撮
像装置2に到達する。光は撮像装置2により電気信号に変換され、画像入力手段18を介
し画像としてコンピュータ10に取り込まれる。取り込まれた画像は一度メモリ12に蓄
えられる。そして、事前に登録されている指静脈画像を記憶装置14よりメモリ12に格
納し、メモリ12に格納されたプログラムによりCPU11は登録画像と入力された画像
との照合を行う。照合処理では比較する2枚の画像間の相関の値を算出し、その値に応じ
て登録されている画像と一致するかを判定する。この結果に応じて個人を認証し、正しく
認証された場合は該認証システムの制御対象に対して認証時の処理を行う。
Authentication is performed by the following procedure. Infrared light is irradiated from the back side of the
光源3はLED、ハロゲンランプなど赤外光を発光する部品で構成される。本実施例で
は指の長手方向に複数個並べられたLEDであるものとするが、ひとつの細長い形状の発
光素子としてもよい。指の長手方向に光源を並べることで、指全体を満遍なく照射でき、
指静脈パターンが全体的に鮮明に獲得できる。各LEDの制御はすべて同じ明るさに制御
してもよく、各LEDを個別に制御してもよい。各LEDを個別に制御する場合は、関節
部分などの指1の光透過率の高い部分の光量を抑えつつ、指の太い部分の光量を強めるこ
とができ、鮮明な指静脈パターンが獲得できる。
The
The finger vein pattern can be acquired clearly overall. Each LED may be controlled to have the same brightness, or each LED may be controlled individually. When each LED is controlled individually, it is possible to increase the amount of light in the thick portion of the finger while suppressing the amount of light in the portion with high light transmittance of the
光源3から照射される光量の制御方法の一例を次に示す。まず、ある初期値の光量でL
EDを照射したときの、画像上のLEDの映る各領域の位置の輝度値を調べる。ただし各
LEDの画像上の位置は既知であるとする。その輝度値が適当な明るさであると認められ
る範囲内であればその光量を照射し続けるが、それよりも明るい場合はその画像位置に対
応するLEDの光量を下げ、暗い場合は光量を上げる。このような判定処理を各LEDの
領域において行う。ここで、制御する光量の変化量は固定値としても可変値としてもよい
。
An example of a method for controlling the amount of light emitted from the
When the ED is irradiated, the luminance value at the position of each area where the LED appears on the image is examined. However, it is assumed that the position of each LED on the image is known. If the brightness value is within the range where it is recognized that the brightness is appropriate, the amount of light continues to be irradiated. . Such a determination process is performed in the area of each LED. Here, the amount of change in the amount of light to be controlled may be a fixed value or a variable value.
光量制御の変化量が可変値となる場合の光量制御の一例を以下に示す。まず、各LED
について光量の制御範囲の最大値と最小値の初期値を決める。ここで、光量の制御範囲と
は、LEDに与える光量出力信号の制御値が取り得る範囲であり、この範囲を超えないよ
うに光量を制御する。またその最大値と最小値の初期値は各LEDの特性に応じて決定さ
れる。次に、全LEDの光量の制御値を制御範囲の中央に設定して光を照射し画像を獲得
して、各LED位置周辺の輝度値を調べる。
An example of the light amount control when the change amount of the light amount control becomes a variable value is shown below. First, each LED
The initial value of the maximum value and the minimum value of the light intensity control range is determined. Here, the light amount control range is a range in which the control value of the light amount output signal given to the LED can be taken, and the light amount is controlled so as not to exceed this range. The initial values of the maximum value and the minimum value are determined according to the characteristics of each LED. Next, the control value of the light amount of all the LEDs is set at the center of the control range, light is irradiated to acquire an image, and the luminance value around each LED position is examined.
もし輝度値が暗いときはその場所に位置するLEDの光量を強くする必要がある。そこ
で、先にそのLED位置周辺の輝度値を調べたときの光量の制御値を、その場所に位置す
るLEDの光量制御範囲の新たな最小値としてに設定する。制御範囲を狭めた後、次段階
で照射する光量の制御値を、制御範囲の中央に設定する。これにより次段階では先段階よ
り強い光量が照射される。
If the luminance value is dark, it is necessary to increase the light quantity of the LED located at that location. Therefore, the light amount control value when the brightness value around the LED position is first examined is set as a new minimum value of the light amount control range of the LED located at that location. After narrowing the control range, the control value of the amount of light emitted in the next stage is set at the center of the control range. Thereby, in the next stage, a stronger light amount is irradiated than in the previous stage.
また輝度値が明るいときは、その場所に位置するLEDの光量を弱くする必要がある。
そこで、先にそのLED位置周辺の輝度値を調べたときの光量の制御値を、その場所に位
置するLEDの光量制御範囲の新たな最大値としてに設定する。制御範囲を狭めた後、次
段階で照射する光量の制御値を、制御範囲の中央に設定する。これにより次段階では先段
階より弱い光量が照射される。
Further, when the luminance value is bright, it is necessary to weaken the light amount of the LED located at that location.
Therefore, the control value of the light amount when the luminance value around the LED position is first examined is set as a new maximum value of the light amount control range of the LED located at that location. After narrowing the control range, the control value of the amount of light emitted in the next stage is set at the center of the control range. As a result, a weaker amount of light is irradiated in the next stage than in the previous stage.
もし輝度値が適切であれば当該LEDの光量を変化させず照射し続ける。このような明
るさ判定と制御を各LEDすべてにおいて、全LEDの光量が変化しなくなるまで繰り返
し行う。
If the luminance value is appropriate, the irradiation is continued without changing the light quantity of the LED. Such brightness determination and control are repeated for all the LEDs until the light quantity of all the LEDs does not change.
以上の方法によると、制御の初めは光量の変化量が大きく、制御が進むにつれて微小な
変化量となる。従って、変化量が固定である場合に比べ、微小な制御が可能な上に処理速
度を向上することができる。ただし、制御が進むにつれ光量の制御範囲が狭くなるため、
その範囲に最適解が存在しない場合は制御が収束しない可能性がある。これを解決するた
めに、数回の制御で収束しなかった領域については、光量の制御範囲の最大値と最小値を
初期状態にリセットする処理を設ける。これにより、再度制御範囲を広めることができる
。
According to the above method, the amount of change in the amount of light is large at the beginning of the control, and becomes a minute amount of change as the control proceeds. Therefore, compared with the case where the amount of change is fixed, fine control is possible and the processing speed can be improved. However, as the control proceeds, the light intensity control range becomes narrower.
If there is no optimal solution in the range, control may not converge. In order to solve this, a process for resetting the maximum value and the minimum value of the light amount control range to the initial state is provided for an area that has not converged after several times of control. Thereby, the control range can be expanded again.
認証を開始する方法としては、認証スイッチ8を押下することによるもの、常に指1の画
像を画像入力手段18により取り込み続け、CPU11により指1が完全に挿入されたと判
定されたことによるもの、などがある。本実施例では、前者の方法によるものとする。利
用者が指先ガイド部4を指先で押し下げると、同時に認証スイッチ8が押下される。この
ときインターフェイス13を介してコンピュータ10内部に認証スイッチ8が導通したと
の信号が伝わり、CPU11が認証スイッチ8の押下状態を検知し、認証が開始される。
As a method for starting the authentication, the
指先ガイド部4と指置きガイド部9は指1を2点で支えることにより、指1の水平方向
の位置ずれを抑制し、指1と撮像装置2との距離を一定に保ち、さらに指1の腹側が装置
に接触しないように保つ役割を果たす。もし指1の腹側が装置に接触した場合、指の腹側
に分布する静脈が圧迫されて血液が通らなくなり、パターンが見えなくなる。
The
指静脈パターンの相関を求める前段階として指静脈パターンを抽出する画像処理が実行
されている。その手法の一例を以下に示す。指静脈パターンは血管のない周囲に比べて暗
い輝度値となる。すなわち血管の走行方向に垂直な断面の輝度値プロファイルは血管の中
心をピークとした谷あるいは窪みが見られる。そこで画像の縦方向、横方向の全プロファ
イルについて、輝度値の谷あるいは窪みの中心を見つける。見つけ方はプロファイル曲線
の開き角あるいは曲率を算出してもよく、また平均値の定理に基づき窪みを検出してもよ
い。そしてその点のみ強調されるようにその位置の輝度値を高くする。すると画像全体の
暗線の中心が強調され、指静脈パターンが抽出される。この処理により、暗線が細い場合
、近接した暗線がある場合、あるいは光量に変動がある場合でも、安定して鮮明に暗線を
強調できる。さらに、血管の中心を抽出しているため、気温の変化、体調の変化などによ
る血管の膨張、収縮に対する血管幅の変動の影響を受けずに認証することが可能となる。
Image processing for extracting a finger vein pattern is performed as a previous step for obtaining a correlation between finger vein patterns. An example of the technique is shown below. The finger vein pattern has a darker luminance value than the surrounding area without blood vessels. In other words, in the luminance value profile of the cross section perpendicular to the running direction of the blood vessel, a valley or a depression having the peak at the center of the blood vessel is seen. Therefore, for all profiles in the vertical and horizontal directions of the image, the center of the valley of the luminance value or the depression is found. To find it, the opening angle or curvature of the profile curve may be calculated, or the depression may be detected based on the average value theorem. Then, the luminance value at that position is increased so that only that point is emphasized. Then, the center of the dark line of the entire image is emphasized, and a finger vein pattern is extracted. By this process, even when the dark line is thin, when there is a close dark line, or when the light amount varies, the dark line can be emphasized stably and clearly. Furthermore, since the center of the blood vessel is extracted, it is possible to perform authentication without being affected by fluctuations in the width of the blood vessel with respect to the expansion and contraction of the blood vessel due to a change in temperature or a change in physical condition.
もし指1が指置きガイド部9に接していない状態で認証が開始された場合、接している
状態とは画像上の指の拡大率が異なる。このような拡大率の変動を吸収するため、次のよ
うな画像処理を行う。まず、画像上に映る指の輪郭を抽出する。輪郭抽出方法としてはエ
ッジ強調フィルタを画像全体に施し線の連結を調べる方法、エッジ部を順次追跡しその軌
跡を得る方法など、従来の一般的な画像処理を用いることができる。次に、獲得した指輪
郭の幅を調べる。輪郭幅の決定方法として、指の関節部分を画像処理により検出しその位
置の輪郭幅を得る方法、画像中央位置の輪郭幅を得る方法などがある。その後、この輪郭
幅に基づき指の拡大率を正規化する。正規化の方法としては、輪郭幅がある規定値より大
きい場合は画像全体を縮小、また小さい場合は画像全体を拡大して、輪郭幅を規定値に合
わせる方法、あるいは、輪郭幅が一律に規定の幅になるように弾性的に拡大縮小し、2本
の輪郭線が平行直線になるように補正する方法などがある。これにより、指の撮像状態に
拡大・縮小が含まれていても一定の拡大率に補正することが可能となり、指1が指置きガ
イド部9から離れた状態で認証が開始されても正しく認識することができる。
図2は指1が指挿入ガイド部5に接触した状態を検知する認証装置の一例である。
If the authentication is started in a state where the
FIG. 2 is an example of an authentication device that detects a state in which the
指静脈パターンの撮像時は、指1の腹側は接触のない状態とするため、指置きガイド部
9と指先ガイド部4により指1を2点で支える。このとき、指先を支点として指1の関節
に応力を加えると、指の腹側が反り返るように屈曲する。すると指1の関節位置が上下に
変動を起こすため認証ごとの再現性が低下する。これを防ぐために指挿入ガイド部5を設
け、変動が生じないよう空間を限定している。
At the time of imaging the finger vein pattern, the
しかしながら、上記の要領で指の関節を上下させると、指1の腹側が指挿入ガイド部5
に接触する。すると、接触した部分や関節圧力が加わるため、その周辺部分から血液が逃
げることになる。このような状態で、指先ガイド部4を押し下げるあるいは画像処理部に
より指挿入が確認されるなどで認証が開始された場合、撮像された指画像内の第1関節周
辺には指静脈が映らない。従って個人を特徴付ける情報が欠落し、認識率が著しく低下す
る。
However, when the finger joint is moved up and down as described above, the ventral side of the
To touch. Then, since the contact part and joint pressure are added, blood will escape from the peripheral part. In this state, when authentication is started by pressing down the
このような指挿入ガイド部5への指1の接触を検知するため、指挿入ガイド部5を支え
る部分に押下スイッチ20を設置する。指1の接触により指挿入ガイド部5が全体的に押
し下げられると、押下スイッチ20も押し下げられる。この状態をCPU11が検知し、
もし押下スイッチ20が押し下げられている場合は認証スイッチ8が押下された場合でも
認証を開始しない。また、指挿入ガイド部5は、指先を支点として関節に応力を加え、指
の腹側が反り返るように突っ張り屈曲させると触れる形状及び、配置とすることもできる
。これにより、指表面の接触による静脈パターンの欠落状態で認証が実行されなくなり、
認識率の低下を防ぐことができる。
In order to detect such a contact of the
If the
Decrease in recognition rate can be prevented.
指の接触を検知する手段としては、押下スイッチ20の代わりに、赤外光を遮断しない
材質あるいは赤外光の透過を阻害しない形状で作られた電気式、静電容量式、圧力式など
の接触センサを指挿入ガイド部5の表面に分布させてもよい。これにより押下スイッチ2
0を押し下げるだけのストローク移動が不要となり接触に対する感度を高められる。また
押下スイッチ20は指挿入ガイド部5の指先側の支え部分だけ、あるいは指付け根側の支
え部分だけに設置されていてもよい。このとき、指挿入ガイド部5と認証装置6とが接合
している、押下スイッチ20のない側の接合部は、指1の接触時に該接合部を中心に指挿
入ガイド部5が下側に微小に回転し押下スイッチ20を押し下げるような形状であるとす
る。これにより押下スイッチ20の押下をセンシングする処理やそれに必要な構成部品が
削減でき装置製造コストを低下することができる。
As a means for detecting a finger contact, instead of the
It is not necessary to move the stroke only by depressing 0, and the sensitivity to contact can be increased. Further, the
また、指1と指挿入ガイド部5との接触を画像処理によって検出してもよい。画像処理
による方法の一例としては、接触のある場合の画像は接触のない場合の画像に比べて指の
関節部分の指領域が明るくなる傾向があり、この明るさを評価することで接触を検知する
ことができる。画像処理による方法では、押下スイッチ20が完全に不要となるため装置
構造が簡略化され装置製造コストを低下できる。
Further, the contact between the
指1と押下スイッチ5が接触したことを検出した場合、あるいはその状態で認証が開始
された場合、利用者に対して指1の接触を知らせるため、表示手段15あるいはスピーカ
17より警告を発することができる。これにより利用者に対して再認証を促し、装置の習
熟度を向上させ、認識率の低下を防止することができる。
When it is detected that the
図3は指の腹側の表面の状態を検知する認証装置の一構成例である。反射光源22は指
1の腹側の表面を照射する位置に設置されている。また反射光源22は光学フィルタ7を
透過できる波長の光を発する。また反射光源22の光量は指表面が撮像できる光量に調節
される。
FIG. 3 is a configuration example of an authentication device that detects the state of the surface on the ventral side of the finger. The reflected
反射光源22を消灯した状態で光源3を照射した場合は指静脈の映った画像が撮像され
、光源3を消灯した状態で、反射光源22を照射した場合は指の表面が映った画像が撮像
される。すなわち、認証を行う場合は光源3を点灯し反射光源22を消灯するが、その直
前または直後に点灯、消灯の状態を入れ替え、指表面の反射光による指画像を取得し解析
することで、認証を行うために獲得した指画像が妥当な指であるかを評価できる。
When the
図4は図3の認証装置によって撮像された指表面の画像の一例である。光源3を照射せ
ず反射光源22を照射した場合、指静脈パターンはほぼ見えないが、指表面に見られる情
報、たとえば指の関節部分に存在するしわ、指表面の汚れなどが撮像される。
FIG. 4 is an example of an image of the finger surface imaged by the authentication device of FIG. When the reflected
図4(a)は指の長手方向の中心軸に対する回転がない場合の指の表面の画像である。指
1の中心軸に対し、関節しわ30は上下に偏りなく分布している。図4(b)は指の中心軸
回転がある場合の指の表面の画像である。関節しわ30は大きく下側に偏り、関節しわの
端点31が見られる。さらに指先には、関節しわ30の偏りの方向とは逆の方向に爪32
も撮像されていることが分かる。つまり、指の関節しわ30あるいは爪32の撮像状態を
調べることにより、指1が中心軸回転をしているかが判定できる。この回転を検出した場
合には、利用者に対して警告を発し、認証処理を行わない。これにより誤認識を低減する
ことが可能となる。 以下に、画像処理を用いて指の関節しわ30の位置の偏りを検出す
る手法の一例を示す。まず得られた画像に対し、エッジ強調フィルタを施すことによって
画像の縦方向成分の線を強調する。次に強調された画像を2値化、細線化する。その後、
線が縦方向に連続して並んでいるかどうかを線追跡処理により評価する。もしその線が関
節のしわ部分であれば比較的長距離の追跡が実行されることになる。この追跡長を元に、
関節しわであるかを判定する。その後、辿った線分の端点の位置を求め、指の輪郭位置と
の距離関係を算出することで、関節しわの端点31の位置に偏りがあるかを評価する。ま
た、関節しわの端点31を求めずに回転を検出する方法として、関節しわの分布の重心位
置を算出し、この上下方向の位置に偏りがあるかを評価する方法がある。その他、従来の
画像認識に基づく手法を利用して関節しわ30の偏りを検出してもよい。以上の画像処理
により、特別なセンサを用いずに指の回転検出が可能となり、装置製造コストを上げずに
認識率の低下を防ぐことが可能となる。
以下に、爪32を検出する画像処理の一例を示す。まず、小領域の濃度ヒストグラム分析
や周波数成分分析などの一般的な手法により画像のテクスチャ分析を行い領域分割を実行
した結果、指先付近の上部または下部に、ある面積以上の分割領域が連結している場合、
あるいは統計的に算出された爪32のテクスチャ特徴との比較で類似している領域がある
場合は、その部分を爪32と判定する。ただし従来の画像認識に基づくその他の手法によ
り爪32を検出してもよい。
FIG. 4A shows an image of the surface of the finger when there is no rotation with respect to the central axis in the longitudinal direction of the finger. The
It can be seen that the image is also captured. That is, by examining the imaging state of the finger
It is evaluated by the line tracking process whether or not the lines are continuously arranged in the vertical direction. If the line is a wrinkled part of the joint, tracking over a relatively long distance will be performed. Based on this tracking length,
Determine if it is a joint wrinkle. Thereafter, the position of the end point of the traced line segment is obtained, and the distance relationship with the contour position of the finger is calculated to evaluate whether the position of the
Below, an example of the image processing which detects the nail | claw 32 is shown. First of all, as a result of image texture analysis using general techniques such as density histogram analysis and frequency component analysis of small regions and executing region division, divided regions of a certain area or more are connected to the upper or lower part near the fingertip. If
Alternatively, if there is a similar region in comparison with the statistically calculated texture feature of the
図5は図3の認証装置によって撮像された、本物の生体指と、複写した指静脈パターン
を貼付した指の画像である。
FIG. 5 is an image of a finger with a real biometric finger and a copied finger vein pattern attached, taken by the authentication apparatus of FIG.
図5(a)は、光源3を照射し、反射光源22を照射しない場合の指画像の一例である。
ここでは鮮明な指静脈パターン41が見えている。ただしこの画像からは指静脈が本物か
複写かは判別できない。この状態から、光源3を消灯し、反射光源22を照射する。この
とき、撮像された指静脈パターンが本物の生体である場合、図5(b)のように指静脈パタ
ーンはほとんど見えない、あるいは不鮮明な指静脈パターン40が確認される。しかしな
がら、光源3の光を透過する材質あるいは光に対して半透明な材質のシート上に光源3の
光を遮断する材質の物体で偽造の指静脈パターンを描き指1に貼付する、あるいは直接指
に光を遮断する物体でパターンを描いた場合、図5(c)のように反射光源22のみの照射
でも指静脈パターンが鮮明に確認される。従って、反射光のみで鮮明な指静脈パターンが
撮像されるかを判定することにより、偽造パターン貼付の有無を判定できる。
光源3のみ照射したときに得られる画像と、反射光源22のみ照射したときに得られる画
像との高い相関が認められた場合は、偽造パターンが貼付あるいは直接描かれているもの
と判定し、利用者に対し、表示手段15あるいはスピーカ17を介して警告を発し、認証
処理は行わないようにすれば良い。これにより、偽造指静脈パターンに対する誤認識を防
止することが可能となる。
FIG. 5A is an example of a finger image when the
Here, a clear
If a high correlation is found between an image obtained when only the
偽造された指静脈パターンの貼付だけでなく、指表面、あるいは指挿入ガイド部5、光
学フィルタ7、撮像装置2のいずれかに汚れや埃が存在している場合にも、反射光源22
のみの照射で指画像に鮮明なパターンが映ることがある。これは、反射光源22のみ照射
した指画像に、周囲より目立って暗い部分が存在するかを検出することで判定できる。検
出方法の一例としては、画像の指領域内を微分して得られる値がある閾値を越える場合は
、その位置に鮮明なパターンが存在すると判定できる。ただし、その他の従来の画像処理
方法によって鮮明に映るパターンを検出してもよい。鮮明に映るパターンの位置が毎回同
じ場所であれば、装置内に汚れや埃がたまっていると判定でき、また位置が変動する場合
は指に汚れが付着していると判定できる。この結果を表示手段15あるいはスピーカ17
を介して利用者または管理者に通知する。この通知に基づき洗浄、清掃等の対策を施すこ
とが可能となり、認識率の低下を防止できる。
The reflected
A clear pattern may be reflected on the finger image by only irradiation. This can be determined by detecting whether the finger image irradiated with only the reflected
Notify the user or administrator via Based on this notification, measures such as washing and cleaning can be taken, and a reduction in recognition rate can be prevented.
図6は指の生体反応を検知する指静脈認証装置の一構成例である。指先ガイド部4に生
体検知用光源51が設置され、その上部に受光素子50が設置されている。生体検知用光
源51は赤外光を発光し、指先を透過して受光素子50に到達する。このとき、生体検知
用光源51より発せられた光ではなく、光源3より発せられた光が受光素子50に到達す
ることを防ぐため、光源3と受光素子50との間に光遮蔽部材52を設置してもよい。こ
の受光素子50により受光した光量の変動から生体指か否かを検知する。
FIG. 6 is a configuration example of a finger vein authentication device that detects a biological reaction of a finger. A living body
図7は指の生体反応を検知する指静脈認証装置の一構成例である。図6との違いは、指
静脈パターンの撮像用に用いる光源3を生体検知用光源として併用し、指先ガイド部4に
受光素子50を設置している点である。これにより部品点数を削減できる。
FIG. 7 is a configuration example of a finger vein authentication device that detects a biological reaction of a finger. The difference from FIG. 6 is that the
図8は図6あるいは図7における認証スイッチ8と受光素子50の受光量のタイミング
チャートの一例である。認証スイッチ8の押下タイミングと受光素子50の受光量の変動
タイミングを調べることにより、生体指かどうかを判定する。
指1が生体指である場合は、指1を指先ガイド部4に乗せた状態で、認証スイッチ8を押
下する直前までは、受光素子50の受光量には大きな変動はなく、脈拍に同期した微小な
脈動あるいは指のぶれによる変動が確認されるほか、変動は起こらない。指先で認証スイ
ッチ8を押下した場合、認証スイッチ8が導通し、流れる電流量が瞬間的に増加する。そ
れと共に、指先が指先ガイド部4により圧迫を受け、指先の血量が低下し、生体検知用光
源51から発せられる光の透過率が高まる。これにより、認証スイッチ8の押下と同期し
て、受光素子50の受光量が増加する。認証スイッチ8を押下する圧力が弱まると認証ス
イッチ8が非導通状態となり、それに伴って指先の血量が増加し、徐々に受光素子50の
受光量も減少していく。
指1が生体でない偽造指である場合は、指内に血流が流れていないため認証スイッチ押下
前の脈動はなく、押下時の指先の血量も変化しない。従って、図8に示されるような受光
素子50の受光量の変動は見られない。このように、認証スイッチ8の押下のタイミング
時の受光素子50の受光量の変動量を評価することにより、生体指か偽造指かを判定する
ことができる。
FIG. 8 is an example of a timing chart of the amount of light received by the
When the
When the
図9は透過光を指の側面より照射することで指静脈パターンを撮像する認証装置の形状
における、上述の指挿入ガイド部5への接触検知、指の腹側の状態検知、生体指検知の機
能を有する認証装置の一構成例である。認証装置6は側面の断面図および上部から見た図
として示されている。光源3は指の側面に位置し、認証装置6の上部は開口している。側
面から入射された光は指内部で散乱し指挿入ガイド部5、光学フィルタ7を通して撮像装
置2に到達する。
FIG. 9 illustrates the detection of contact with the finger
このような側面透過光による認証装置においても、上述の認証装置とは光源3の位置が
異なるだけであり、上述の実施例と同様、指挿入ガイド部5への接触検知、指の腹側の状
態検知、生体指検知が実施できる。
Even in such an authentication apparatus using side-surface transmitted light, only the position of the
図10は登録時に利用者の指挿入状態を表示し正しい入れ方をガイドする登録画面の一
例である。登録時は利用者のほとんどが認証装置に習熟していないため、指の挿入方法を
ガイドする必要がある。指1の撮像状態を表示手段15により撮影画像モニタ60に映し
出し、指1の輪郭を合わせる目安となる輪郭ガイド61を重ねて表示する。利用者はこの
撮影画像モニタ60を見ながら自分の指の位置を合わせることができる。このとき、指1
が平面回転している、指1が中心軸回転している、指1が指挿入ガイド部5に接触してい
る、指1が偽造指である、指1に偽造指静脈パターンが貼付されている、などの指状態を
ガイダンス文表示部65に文章で表現する。さらに、ガイダンス表示部63内部に指状態
を示すガイダンス図64を表示する。これらの情報を基に、利用者は指の状態をどのよう
に補正すれば良いかを知ることができる。このように利用者が画面の案内に従い正しく登
録作業を行うことで、登録時に管理者が行う作業を低減できる、あるいは管理者が立ち会
う必要がなくなり、管理者の負担を軽減することができる。
FIG. 10 shows an example of a registration screen that displays the user's finger insertion state during registration and guides correct insertion. At the time of registration, most users are not familiar with the authentication device, so it is necessary to guide the finger insertion method. The imaging state of the
The
登録データはただ1度の試行で獲得するより、何度か指を提示させ、その中から登録に
相応しいデータを選択する方が、登録データの信頼性を高めることができる。また現在の
入れ方が以前の入れ方とどの程度の違いがあるのかを利用者に示すことで習熟度を効率よ
く高めることができる。このような情報提示を行う登録の一実施例を以下に示す。
利用者が登録のために指を提示する毎に、1回目の試行あるいは過去の試行における指静
脈パターンとのパターン照合を行い、パターンの変動の度合いを照合結果表示部62に表
示し、また指挿入の変動グラフ表示部66に時系列に表示する。さらにガイダンス表示部
63に指の状態や変動した理由などの情報を表示してもよい。利用者はこのような履歴情
報を見ながら何回も試行し、指1の入れ方に応じた指挿入の変動を視覚的に理解すること
ができる。またこの履歴を用いて、指の入れ方の変動が大きいときはデータを登録せず、
変動が小さい状態が続いた場合に指静脈パターンを登録することができる。この登録は利
用者が手動で行ってもよいし、システムが自動的に判定して登録を行ってもよい。また登
録データは1枚でもよく複数枚でもよい。
It is possible to improve the reliability of the registered data by presenting the finger several times and selecting data suitable for the registration from among them, rather than acquiring the registered data in a single trial. In addition, it is possible to efficiently increase the proficiency level by showing the user how much the current insertion method is different from the previous insertion method. An example of registration for presenting such information is shown below.
Each time the user presents a finger for registration, pattern matching with the finger vein pattern in the first or past trial is performed, the degree of pattern variation is displayed on the matching
A finger vein pattern can be registered when a state with small fluctuations continues. This registration may be performed manually by the user, or the system may automatically determine and perform registration. The registration data may be one or more.
図10の登録画像が情報伝達手段である図1の表示手段15の代わりに、利用者に正し
い入れ方をガイドする情報はスピーカ17による音声を用いた伝達手段などで伝えてもよ
い。このような登録方法により利用者の習熟度を高めると共に、信頼性の高い登録データ
が獲得できる。
Instead of the
認証のモードとして、全登録画像を対象に照合を行う1−N認証と、事前に利用者本人を
識別するID番号を入力しそれに対応した登録画像のみを対象に照合を行う1−1認証の
モードを設ける実施例を説明する。1−N認証のモードでは指を装置に挿入した直後に認
証が開始されるが、1−1認証では入力手段16を用いてID番号を入力した後に指を挿
入し、認証を行う。
認証結果や認証に必要な情報は、表示手段15あるいはスピーカ17を用いて利用者に提
示することができる。表示手段としてはディスプレイ、液晶、LEDランプなどを用いる
ことができる。またスピーカ17から発する音としては音声、ビープ音などがある。
図11、図12、図13は、1−N認証と1−1認証とを遷移する認証モードのフローチ
ャートの一例である。1−N認証は個人を特定するID番号などの情報を入力することなく
、登録した指を提示するだけで認証が実行される形態の認証モードであり、利用者から見
た場合には利便性が高い。ただし、登録データとの照合における登録者判定の相関値の閾
値は全登録者で共通となるため、本人データとの相関が低くなりやすい利用者は本人拒否
が生じやすくなる。一方、1−1認証は、認証を受ける個人を特定するID番号などの情報
を事前に入力した後、指を提示することで認証が実行される形態の認証モードであり、利
便性は低下するが個人ごとに閾値を設定できるため装置に習熟していない利用者に対して
認識率を高めることができる。本実施例では、登録データに1−N認証の有効/無効の属
性を持たせ、1−N認証モード動作を自動的に有効/無効にすることで1システム内で2
つの認証モードを個人ごとに切り替え、さらに登録データとの相関が低下していると判定
された場合は登録データを自動更新することで、利便性を高め、かつ高認識率を実現する
。
As an authentication mode, 1-N authentication for collation for all registered images, and 1-1 authentication for collation only for registered images corresponding to the ID number for identifying the user in advance are input. An embodiment for providing a mode will be described. In the 1-N authentication mode, the authentication is started immediately after the finger is inserted into the apparatus. In the 1-1 authentication, the finger is inserted after the ID number is input using the input unit 16, and the authentication is performed.
The authentication result and information necessary for authentication can be presented to the user using the display means 15 or the
FIG. 11, FIG. 12, and FIG. 13 are examples of flowcharts of an authentication mode for transitioning between 1-N authentication and 1-1 authentication. 1-N authentication is an authentication mode in which authentication is performed simply by presenting a registered finger without entering information such as an ID number for identifying an individual, and is convenient for the user. Is expensive. However, since the threshold value of the correlation value of the registrant determination in the collation with the registration data is common to all the registrants, the user who tends to have a low correlation with the personal data is likely to be rejected. On the other hand, 1-1 authentication is an authentication mode in which authentication is executed by presenting a finger after inputting information such as an ID number for identifying an individual to be authenticated in advance, and convenience is reduced. However, since a threshold can be set for each individual, the recognition rate can be increased for users who are not familiar with the apparatus. In this embodiment, the registration data is provided with a 1-N authentication valid / invalid attribute, and the 1-N authentication mode operation is automatically validated / invalidated so that 2 in one system.
One authentication mode is switched for each individual, and when it is determined that the correlation with the registered data is lowered, the registered data is automatically updated to improve convenience and realize a high recognition rate.
図11は1−N認証と1−1認証の2つの認証モードの切り替えのフローチャートの一
例である。初めにステップS100にて初期化を行う。初期化は例えば撮像手段2、光源
3、メモリ12等の初期化を含む。次のステップS110では認証スイッチ8が押下され
たかを判定する。押下された場合はS120の1−N認証モードを実行する。S120の1
−Nモードの詳細は図12を用いて後述する。押下されない場合はステップS130にて
ID番号の入力があるかを判定する。ID番号の入力があり、さらにS140で認証スイ
ッチが押下されたと判定された場合は、S150の1−1認証モードを実行する。S12
0の1−Nモードの詳細は図12を用いて後述する。各認証モードが終了した場合、S16
0で認証システムの認証モード自体から抜ける場合は終了、そうでない場合は再度認証モ
ードを繰り返す。本手順によれば、利便性の高い1−N認証と信頼性の高い1−1認証が
切り替わり、利便性と信頼性を共に含んだシステムが実現できる。
FIG. 11 is an example of a flowchart of switching between two authentication modes, 1-N authentication and 1-1 authentication. First, initialization is performed in step S100. The initialization includes, for example, initialization of the imaging unit 2, the
Details of the -N mode will be described later with reference to FIG. If not, it is determined in step S130 whether an ID number has been input. If it is determined that an ID number has been input and the authentication switch has been pressed in S140, the 1-1 authentication mode in S150 is executed. S12
Details of the 0 1-N mode will be described later with reference to FIG. When each authentication mode ends, S16
If the authentication mode of the authentication system itself is exited with 0, the process ends. If not, the authentication mode is repeated again. According to this procedure, the highly convenient 1-N authentication and the highly reliable 1-1 authentication are switched, and a system including both convenience and reliability can be realized.
図12は1−N認証を利用者単位に無効にする機能を有する1−N認証モードのフロー
チャートの一例である。ステップS200において、1−N認証が有効となっている全登
録データと挿入された指との照合を行い、パターンの相関を算出する。S210では相関
の値を用いて登録者本人が登録されているかを判定する。もし登録されていないと判定さ
れた場合は本モードを終了する。登録されていると判定された場合、S220で認証され
た人物を特定し、認証処理を行う。ここで認証処理とは、扉を開ける、PCにログインす
る、認証ログを残す、などの認証システムに応じた処理を指す。次に、S230では、S
220で算出した相関の値が十分に高いかどうかを判定する。十分高い場合は、本モード
を終了する。相関が十分高いとはいえない場合、認証はされるが安定した認証ができてい
ない可能性がある。そこでS240では認証者に対応する不安定認証回数を読み込み、S
250でその回数に1を加え再度保存する。さらに、S260ではこの不安定認証回数が
ある閾値T1を超えたかどうかを判定する。超えていない場合は本モードを終了する。も
し超えた場合は不安定な認証が連続して、あるいは頻繁に繰り返されたと判定され、S2
70にて当該認証者の登録データの1−N認証属性を無効化する。これにより、当該認証
者は次から1−N認証モードでは認証ができないようになり、自動的に1−1認証モード
のみの認証が可能となる。その後、S280で不安定認証回数を0に初期化し、本モード
を終了する。このとき、利用者に対して、音声、文字、ランプの点灯などにより1−N認
証モードでの認証が不可となり、ID番号を毎度入力する1−1認証モードのみ対応でき
るようになったことを知らせることもできる。以上、図12の手順により、1−N認証で
安定した認証ができない利用者を1−1認証モードに自動的に変更できるため、信頼性を向
上することができる。
FIG. 12 is an example of a flowchart of a 1-N authentication mode having a function of invalidating 1-N authentication for each user. In step S200, all registered data for which 1-N authentication is valid is collated with the inserted finger, and a pattern correlation is calculated. In S210, it is determined whether the registrant is registered using the correlation value. If it is determined that it is not registered, this mode is terminated. If it is determined that the user is registered, the person authenticated in S220 is identified and an authentication process is performed. Here, the authentication process refers to a process according to an authentication system, such as opening a door, logging in to a PC, or leaving an authentication log. Next, in S230, S
It is determined whether the correlation value calculated in 220 is sufficiently high. If it is sufficiently high, this mode is terminated. If the correlation is not high enough, authentication may be performed but stable authentication may not be possible. Therefore, in S240, the number of unstable authentications corresponding to the authenticator is read, and S
At 250, add 1 to the number of times and save again. Further, in S260, it is determined whether or not the number of unstable authentications exceeds a certain threshold value T1. If not, exit this mode. If exceeded, it is determined that unstable authentication has been repeated continuously or frequently, and S2
At 70, the 1-N authentication attribute of the registration data of the certifier is invalidated. As a result, the authenticator can no longer authenticate in the 1-N authentication mode, and can automatically authenticate only in the 1-1 authentication mode. Thereafter, the number of unstable authentications is initialized to 0 in S280, and this mode is terminated. At this time, the user cannot be authenticated in the 1-N authentication mode due to voice, text, lamp lighting, etc., and only the 1-1 authentication mode in which the ID number is input each time can be supported. You can also let them know. As described above, according to the procedure shown in FIG. 12, a user who cannot perform stable authentication with 1-N authentication can be automatically changed to the 1-1 authentication mode, so that reliability can be improved.
図13は1−N認証を利用者単位に有効にし、かつ登録データを差し替える機能を有す
る1−1認証モードのフローチャートの一例である。S300では入力されたID番号に
対応する登録データと、挿入された指のデータとの照合を行い相関の値を算出する。その
後S310S330迄はS210からS230に対応する。S330で算出した相関値が
十分高いと判定された場合はS340で当該認証者の安定認証回数を1つ増やす。さらに
S350でこの安定認証回数がある閾値T2を超えたかを判定する。もし閾値を超えない
場合は本モードを終了する。もし閾値を超えた場合は、安定した認証が連続して、あるい
は頻繁に行えたことになり、S360でID番号に対応した登録データの1−N認証属性
を有効にし、S370で安定/不安定認証回数を共に0に初期化する。そして本認証モー
ドを終了する。
FIG. 13 is an example of a flowchart of a 1-1 authentication mode having a function of enabling 1-N authentication for each user and replacing registered data. In S300, the registered data corresponding to the input ID number is collated with the inserted finger data to calculate a correlation value. Thereafter, S310 to S330 correspond to S210 to S230. If it is determined that the correlation value calculated in S330 is sufficiently high, the number of stable authentications of the authenticator is increased by one in S340. Furthermore, in S350, it is determined whether the number of stable authentications exceeds a certain threshold value T2. If the threshold is not exceeded, this mode is terminated. If the threshold value is exceeded, stable authentication can be performed continuously or frequently, the 1-N authentication attribute of the registration data corresponding to the ID number is enabled in S360, and stable / unstable in S370. Both authentication times are initialized to 0. And this authentication mode is complete | finished.
S330で算出した相関が十分に高いとはいえないと判定された場合、当該認証者の不
安定認証回数に1を加える。さらにS390でこの回数がある閾値T3を越えるか判定す
る。超えなかった場合は本認証モードを終了する。超えた場合はS400で安定/不安定
認証回数を共に0に初期化する。さらにS410ではID番号に対応した登録データを、
現在入力されたデータに置き換える。このデータは当該認証者のデータであると正しく確
認済みであるため、意図的に他人のデータを登録することはできず、データの信頼性が保
たれている。そしてS420で登録データの置き換えを認証システム管理者に通知する。
そして本認証モードを終了する。
If it is determined that the correlation calculated in S330 is not sufficiently high, 1 is added to the number of unstable authentications of the authenticator. Further, in S390, it is determined whether this number exceeds a certain threshold value T3. If not exceeded, this authentication mode is terminated. If exceeded, both stable / unstable authentication times are initialized to 0 in S400. In S410, the registration data corresponding to the ID number is
Replace with the currently entered data. Since this data has been correctly confirmed as the data of the certifier, the data of another person cannot be intentionally registered, and the reliability of the data is maintained. In step S420, the authentication system administrator is notified of replacement of registration data.
And this authentication mode is complete | finished.
図13のS410では、現在入力されたデータを登録データに置き換えている。これは
、自動的に登録データを更新することに対応する。これにより、1−N認証モードかつ1
−1認証モードで相関値が高めになって安定した認証ができない利用者が、現在の指の入
れ方において最も相関が高くなるようにできる。この効果は、登録時の指の入れ方と運用
時での指の入れ方に変化が生じている利用者の認識率を高めると共に、指静脈パターンの
経年変化や体調変化、病気、成長過程によって変動している場合においても有効であり、
データの自動更新によりシステムの運用コストをかけずに認識率を高く保つことが可能と
なる。また利用者によっては季節変動に伴う気温の変化で血流量が変動し、指静脈パター
ン画像の鮮明度が変化する場合がある。特に気温の低い季節では血流量が減少するため、
気温の高い時期に登録した登録パターンとの相関が低下する。これは数ヶ月単位で緩やか
に変動すると考えられ、相関が低下した場合に登録データを差し替えることで、現在の季
節に応じた登録パターンを利用でき、認識率の低下を防止することが可能となる。
ここで、図12の1−N認証モードにおいて不安定認証回数が閾値T1を上回った時点で
S270のように1−N認証を無効にする代わりに、1−1認証を経ずに登録データを差
し替えてもよい。これによると1−1認証でのID番号入力が不要となり、利便性を損な
わない運用が可能となる。しかしながら、本実施例のように1−N認証から1−1認証を
経て登録データを差し替えることで、確実に登録者を同定でき、より安全に登録データを
更新することができる。
In S410 of FIG. 13, the currently input data is replaced with registered data. This corresponds to automatically updating the registration data. As a result, 1-N authentication mode and 1
The correlation value is increased in the -1 authentication mode, and the user who cannot perform stable authentication can have the highest correlation in the current finger placement. This effect increases the recognition rate of users who have changed their finger placement during registration and finger placement during operation, as well as the finger vein pattern over time, changes in physical condition, disease, and growth process. It is effective even when it fluctuates,
The automatic update of data makes it possible to keep the recognition rate high without incurring system operating costs. In addition, depending on the user, the blood flow may vary due to a change in temperature due to seasonal variations, and the sharpness of the finger vein pattern image may change. Especially during the low temperature season, the blood flow decreases.
Correlation with the registered pattern registered in the high temperature period decreases. This is considered to fluctuate gradually in units of several months. By replacing the registration data when the correlation decreases, the registration pattern according to the current season can be used, and the recognition rate can be prevented from decreasing. .
Here, in the 1-N authentication mode of FIG. 12, when the number of unstable authentications exceeds the threshold T1, instead of invalidating the 1-N authentication as in S270, the registration data is not passed through the 1-1 authentication. It may be replaced. According to this, it becomes unnecessary to input the ID number in the 1-1 authentication, and the operation without impairing the convenience becomes possible. However, by replacing the registration data through 1-N authentication and 1-1 authentication as in the present embodiment, the registrant can be reliably identified, and the registration data can be updated more safely.
また、本実施例では1−N認証と1−1認証で用いる登録データベースを共通化し、登
録データごとに1−N認証属性を設け、1−N認証が有効あるいは無効であることを記録
させたが、1−N認証用と1−1認証用の2つのデータベースを用意し、1−N認証の有
効/無効の切り替えは1−N認証用のデータベースに対するデータの書き込み/削除で実
現してもよい。これにより、保存するデータに特別な属性を設けずに1−N認証と1−1認
証の切り替えができ、保存する情報量が削減できる。
Also, in this embodiment, the registration database used for 1-N authentication and 1-1 authentication is shared, and a 1-N authentication attribute is provided for each registration data to record that 1-N authentication is valid or invalid. However, two databases for 1-N authentication and 1-1 authentication are prepared, and switching between valid / invalid of 1-N authentication is realized by writing / deleting data to / from the database for 1-N authentication. Good. As a result, it is possible to switch between 1-N authentication and 1-1 authentication without providing special attributes for the data to be stored, and the amount of information to be stored can be reduced.
また、上記認証モードにおいて、1つの指に対し複数の登録データを保持し、1−N認
証モードではその中の代表登録データ1枚を照合対象とし、1−1認証モードではその中
の全ての登録データを照合対象としてもよい。このとき、上述の登録データを入力データ
に差し替える処理S410では、1つの指の複数の登録データのうち1枚と差し替える。
差し替える登録データの選択方法としては、最も古い登録データを選択する、他の全ての
登録データの相関値の総和が最も低いデータを選択する、などの手法を用いることができ
る。このように複数の登録データと照合することにより指提示の変動に対する照合の許容
度を高め、認識率を向上できる。また複数の登録データを登録季節ごとに分類して持たせ
ることで、指静脈パターンの季節変動に合わせた認証を行うことも可能となり、認識率の
低下を防止できる。
In the authentication mode, a plurality of registration data is held for one finger. In the 1-N authentication mode, one representative registration data is set as a verification target. In the 1-1 authentication mode, all of the registration data is stored. Registration data may be used as a verification target. At this time, in the process S410 of replacing the above-described registration data with input data, one of a plurality of registration data of one finger is replaced.
As a method for selecting the registration data to be replaced, a method of selecting the oldest registration data or selecting data having the lowest sum of correlation values of all other registration data can be used. Thus, by collating with a plurality of registered data, the tolerance of collation with respect to fluctuations in finger presentation can be increased, and the recognition rate can be improved. Further, by providing a plurality of registered data classified for each registered season, it is possible to perform authentication in accordance with the seasonal variation of the finger vein pattern, thereby preventing a reduction in recognition rate.
また図13のS300では、ID番号が1つの登録パターンに対応していたが、ある特
定の登録パターンを1つのグループとみなし、グループID番号を入力させてもよい。こ
の場合、グループID番号で特定される複数の登録パターン内の全パターンとの照合を行
うことになるが、利用者は短いID番号の入力で認証が済み、また照合するデータ数が抑
えられ高速な処理が可能となる。
In S300 of FIG. 13, the ID number corresponds to one registration pattern. However, a specific registration pattern may be regarded as one group and a group ID number may be input. In this case, all the patterns in a plurality of registered patterns specified by the group ID number are collated, but the user is authenticated by inputting a short ID number, and the number of data to be collated can be reduced and high speed is achieved. Processing becomes possible.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基き具体的に説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であること
は言うまでもない。例えば、図11−13に示した1−N認証と1−1認証の遷移は、指
認証に限るものではなく、照合パターンが体調、病気、成長過程、季節によって変動する
指紋認証、虹彩認証に代表される生体認証に適用可能である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. . For example, the transition between 1-N authentication and 1-1 authentication shown in FIG. 11-13 is not limited to finger authentication, but for fingerprint authentication and iris authentication in which the matching pattern varies with physical condition, disease, growth process, and season. It can be applied to representative biometric authentication.
以上、本発明者によってなされた発明により、指の誤挿入、変形が自動検出することが
可能となる。従って、間違った置き方の指静脈パターンが登録された、これを防ぐために
システム管理者は指が正しく挿入されたかを確認せずとも、登録人数が大規模である場合
にも確認漏れが生じ、完全に誤挿入を防ぐことが可能となる。
As described above, according to the invention made by the present inventor, erroneous insertion and deformation of a finger can be automatically detected. Therefore, the wrong finger vein pattern has been registered.To prevent this, the system administrator does not check whether the fingers have been inserted correctly. It is possible to completely prevent erroneous insertion.
また、装置に習熟していない利用者による指の誤挿入や、悪意のある利用者による偽造
指の挿入などから、指静脈認証装置の認識率の低下を低コストで防止することが可能とな
る。
In addition, it is possible to prevent a reduction in the recognition rate of the finger vein authentication device at a low cost from a wrong finger insertion by a user who is not familiar with the device or a forged finger insertion by a malicious user. .
1・・・指、2・・・撮像部、3・・・光源、4・・・指先ガイド部、5・・・指挿入ガ
イド部、6・・・認証装置、7・・・光学フィルタ、8・・・認証スイッチ、9・・・指
置きガイド部、11・・・CPU、12・・・メモリ、13・・・インターフェイス、1
4・・・外部記憶装置、15・・・表示手段、16・・・入力手段、17・・・スピーカ
、18・・・画像入力手段、20・・・押下スイッチ、22・・・反射光源、30・・・
関節しわ、31・・・関節しわ端点、32・・・爪、40・・・不鮮明な指静脈パターン
、41・・・偽造指静脈パターン、50・・・受光素子、51・・・生体検知用光源、5
2・・・光遮蔽部材、60・・・撮影画像モニタ、61・・・輪郭ガイド、62・・・照
合結果表示部、63・・・ガイダンス図表示部、64・・・指挿入状態を示すガイダンス
図、65・・・ガイダンス文表示部、66・・・指挿入の変動グラフ表示部。
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Joint wrinkle, 31 ... joint wrinkle end point, 32 ... nail, 40 ... unclear finger vein pattern, 41 ... fake finger vein pattern, 50 ... light receiving element, 51 ... for living body detection Light source, 5
2 ... light shielding member, 60 ... photographed image monitor, 61 ... contour guide, 62 ... collation result display unit, 63 ... guidance diagram display unit, 64 ... finger insertion state Guidance diagram, 65... Guidance text display section, 66... Finger insertion variation graph display section.
Claims (16)
指を透過し、前記撮像部へ入射する光を照射する光源と、
前記撮像部で撮像された画像からパターンを生成し、前記パターンと事前に登録された
登録パターンとの照合を行う画像演算部と、
前記登録パターンを保持する記憶装置と、
前記指の撮像位置を示すガイド部とを有し、
さらに、前記指の前記ガイド部へ接触を検知する検知部を有することを特徴とする個人
認証装置。 An imaging unit;
A light source that passes through a finger and emits light incident on the imaging unit;
An image calculation unit that generates a pattern from an image captured by the imaging unit and performs matching between the pattern and a registered pattern registered in advance;
A storage device for holding the registered pattern;
A guide portion indicating an imaging position of the finger;
Furthermore, it has a detection part which detects a contact to the said guide part of the said finger | toe, The personal authentication apparatus characterized by the above-mentioned.
さらに、前記指の所有者へ警告を行う警告部を有し、
前記検知部が前記接触を検知した場合に、前記警告部が前記所有者へ警告を行うことを
特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to claim 1,
Furthermore, it has a warning part that warns the owner of the finger,
The personal authentication device, wherein the warning unit issues a warning to the owner when the detection unit detects the contact.
前記検知部は、前記接触により前記ガイドに押し下げられることにより押下されるスイ
ッチ部であることを特徴とする個人認証装置。 In the personal authentication device according to claim 1 or 2,
The personal authentication apparatus according to claim 1, wherein the detection unit is a switch unit that is pressed by being pressed down by the guide by the contact.
前記検知部は、上記ガイド部に分布した、電気式、静電容量式、圧力式の接触センサで
あることを特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to any one of claims 1 to 3,
The personal authentication apparatus according to claim 1, wherein the detection unit is an electrical, electrostatic capacitance, or pressure contact sensor distributed in the guide unit.
突っ張ると触れる形状であることを特徴とする個人認証装置。 5. The personal authentication device according to claim 1, wherein the guide portion has a shape that is touched when the finger is stretched.
指を透過し、前記撮像部へ入射する光を照射する第1の光源と、
指を反射し、前記撮像部へ入射する光を照射する第2の光源と、
前記撮像部で撮像された画像からパターンを生成し、前記パターンと事前に登録された
登録パターンとの照合を行う画像演算部と、
前記指の所有者へ警告を与える警告部とを有し、
前記画像演算部が、前記指を反射した光により撮像した画像から前記指の掌側の関節の
しわの分布位置の偏りまたは爪を検知した場合に、前記警告部が警告を発することを特徴
とする個人認証装置。 An imaging unit;
A first light source that transmits light that passes through a finger and is incident on the imaging unit;
A second light source that reflects a finger and emits light incident on the imaging unit;
An image calculation unit that generates a pattern from an image captured by the imaging unit and performs matching between the pattern and a registered pattern registered in advance;
A warning unit that gives a warning to the owner of the finger;
The warning unit issues a warning when the image calculation unit detects a deviation of a wrinkle distribution position or a nail of a joint on the palm side of the finger from an image captured by light reflected from the finger. Personal authentication device.
前記画像演算部は、前記指を反射した光により撮像した画像から生成したパターンの鮮
明度から前記指の偽造の有無を判定することを特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to claim 6,
The personal authentication device, wherein the image calculation unit determines whether or not the finger is counterfeited based on a definition of a pattern generated from an image captured by light reflected from the finger.
前記反射した光により撮像した画像のパターンから、汚れ、ほこり、指の油の有無の検
知することを特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to claim 6 or 7,
A personal authentication apparatus, wherein the presence or absence of dirt, dust, or finger oil is detected from a pattern of an image captured by the reflected light.
前記第1の光源と、前記第2の光源とが相補に点灯と消灯を行うことを特徴とする個人
認証装置。 The personal authentication device according to any one of claims 6 to 8,
The personal authentication apparatus, wherein the first light source and the second light source are turned on and off in a complementary manner.
前記指の先端部分によって押し込まれるスイッチ部と、
受光素子と、
前記指の先端部分を透過し、前記受光素子へ入射する光を照射する光源とを有し、
前記受光素子が受光量の変動を検知し、前記画像演算部は、前記スイッチ部が押し込ま
れることにより前記画像の照合を行い、前記押し込み時とそれ以前における前記受光素子
の受光量の変動から前記指の偽造の有無を判定することを特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to any one of claims 1 to 9,
A switch unit that is pushed by the tip of the finger;
A light receiving element;
A light source that transmits light incident on the light receiving element through the tip of the finger;
The light receiving element detects a variation in the amount of received light, and the image calculation unit collates the image when the switch unit is pushed in, and the variation in the amount of light received by the light receiving element at the time of pushing and before A personal authentication device for determining whether or not a finger is forged.
指を透過し、前記撮像部へ入射する光を照射する光源と、
前記撮像部で撮像された画像からパターンを生成し、前記パターンと事前に登録された
登録パターンとの照合を行う画像演算部と、
前記登録パターンを保持する記憶装置とを有し、
前記指の所有者に割り当てられた識別番号を入力する入力部を有し、
前記画像演算部が、前記照合を登録パターン全てに対して行う第1のモードと、前記照
合を前記識別番号に対応する登録パターンに対してのみ行う第2のモードとを切り替える
ことを特徴とする個人認証装置。 An imaging unit;
A light source that passes through a finger and emits light incident on the imaging unit;
An image calculation unit that generates a pattern from an image captured by the imaging unit and performs matching between the pattern and a registered pattern registered in advance;
A storage device that holds the registered pattern;
An input unit for inputting an identification number assigned to the owner of the finger;
The image calculation unit switches between a first mode in which the collation is performed on all registered patterns and a second mode in which the collation is performed only on registered patterns corresponding to the identification numbers. Personal authentication device.
前記第1のモードにおいて前記照合で登録者と認められる確度が低い状態で所定回数行
われた場合に、前記第2のモードに切り替えることを特徴とする請求項9記載の個人認証
装置。 The personal authentication device according to claim 11,
10. The personal authentication apparatus according to claim 9, wherein the second authentication mode is switched to the second mode when the first mode is performed a predetermined number of times with a low probability of being recognized as a registrant in the verification.
前記第1のモードにおいて前記照合が、登録者と認められる確度が低い状態で所定回数
行われた場合に、前記登録パターンを無効化することを特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to claim 11,
The personal authentication device, wherein, in the first mode, the registration pattern is invalidated when the verification is performed a predetermined number of times with a low probability of being recognized as a registrant.
前記第1のモードにおいて前記照合が、登録者と認められる確度が低い状態で所定回数
行われた場合に、前記登録パターンを無効化し、前記撮像部で撮像された画像から生成さ
れたパターンを新たな登録パターンとすることを特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to claim 11,
In the first mode, when the verification is performed a predetermined number of times with a low probability of being recognized as a registrant, the registration pattern is invalidated, and a pattern generated from the image captured by the imaging unit is newly set. Personal authentication device characterized by having a simple registration pattern.
前記第2のモードにおいて前記照合で登録者と認められる確度が低い状態で所定回数成
功した場合に、前記照合が成功したときの前記指の画像から得られるパターンと前記登録
パターンとを置き換えることを特徴とする個人認証装置。 The personal authentication device according to claim 11,
Replacing the registered pattern with the pattern obtained from the image of the finger when the verification succeeds when the verification succeeds a predetermined number of times with a low probability of being recognized as a registrant in the verification in the second mode. A personal authentication device.
前記指の所有者に対する情報伝達手段を有し、前記指の正常挿入状態へ導く情報を前記
情報伝達手段に示すことを特徴とする個人認証装置。
The personal authentication device according to any one of claims 1 to 15,
A personal authentication apparatus, comprising: an information transmission unit for the owner of the finger, wherein the information transmission unit indicates information that leads to a normal insertion state of the finger.
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