JP2006146612A - 認証装置、認証方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】
認証精度を損なうことなく記憶容量を低減できる認証装置を提案する。
【解決手段】
生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像から認証対象上の複数の点を抽出する抽出手段と、当該抽出手段により抽出された各点の点間を連結する連結手段と、当該連結手段により連結された点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各点を表す情報とを認証情報として記憶する記憶手段と、当該記憶手段に記憶された認証情報に基づいて、認証対象を照合対象の一方として再構成する再構成手段とを設けるようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、認証装置、認証方法及びプログラムに関し、バイオメトリクス認証に適用して好適なものである。

従来、生体の指紋をバイオメトリクス認証の対象とした認証装置が数多く提案されているが、近年、生体における血管自体がバイオメトリクス認証の対象の１つとして着目されている。

この種の認証装置は、血管を通る脱酸素化ヘモグロビン（静脈血）又は酸素化ヘモグロビン（動脈血）が近赤外線帯域の光（近赤外光）を特異的に吸収するといった性質を利用して血管を撮像し、この結果得られる血管画像を照合対象のデータとしてメモリに登録又はメモリにデータとして登録された血管画像と照合するようになされている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１７８６０６公報

ところでかかる構成の認証装置においては、血管画像自体を照合対象のデータとしてメモリに記憶するため、当該メモリに記憶する１人当たり記憶領域の占有量が膨大となるという問題があった。

この問題を解決するための１つの手法として、血管画像における血管から分岐点を抽出し、当該抽出した分岐点を血管のパターンとしてメモリに記憶するといったことが考えられるが、この手法を採用した場合には、血管の点同士を照合することになるため、認証精度が低下するといった問題が生じることとなる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、認証精度を損なうことなく記憶容量を低減し得る認証装置、認証方法及びプログラムを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、認証装置において、生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像に基づいて認証対象上の複数の点を抽出する抽出手段と、当該抽出手段により抽出された各点の点間を認証対象に近似するように連結する連結手段と、当該連結手段により連結された点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各点を表す情報とを認証情報として記憶する記憶手段と、当該記憶手段に記憶された認証情報に基づいて、認証対象を照合対象の一方として再構成する再構成手段とを設けるようにした。

従って、この認証装置では、複数の点と、これら点のうち認証情報に近似する信頼性の高い点同士の連結状態だけを記憶手段に記憶しておき、認証時には、再構成手段により認証対象を照合対象の一方として再構成できるため、当該認証精度を損なうことなく記憶手段の記憶容量を低減することができる。

また本発明は、認証方法において、生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像に基づいて認証対象上の複数の点を抽出する第１のステップと、抽出された各点の点間を認証対象に近似するように連結する第２のステップと、連結された点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各点を表す情報とを認証情報として記憶手段に記憶する第３のステップと、記憶手段に記憶された認証情報に基づいて、認証対象を照合対象の一方として再構成する第４のステップとを設けるようにした。

従ってこの認証方法では、複数の点と、これら点のうち認証情報に近似する信頼性の高い点同士の連結状態を表す情報だけを記憶手段に記憶しておき、認証時には、認証対象を照合対象の一方として再構成できるため、当該認証精度を損なうことなく記憶手段の記憶容量を低減することができる。

さらに本発明は、制御を司る装置に対するプログラムにおいて、生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像に基づいて認証対象上の複数の点を抽出する第１の処理と、抽出した各点の点間を認証対象に近似するように連結する第２の処理と、連結した点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各点を表す情報とを認証情報として記憶手段に記憶させる第３の処理と、記憶手段に記憶された認証情報に基づいて、認証対象を照合対象の一方として再構成する第４の処理とを実行させるようにした。

従ってこのプログラムでは、複数の点と、これら点のうち認証情報に近似する信頼性の高い点同士の連結状態を表す情報だけを記憶手段に記憶しておき、認証時には、認証対象を照合対象の一方として再構成できるため、当該認証精度を損なうことなく記憶手段の記憶容量を低減することができる。

本発明によれば、生体を認証対象として撮像した結果得られる画像に基づいて認証対象上の複数の点を抽出し、これら点の点間を認証対象に近似するように連結し、これら連結した点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各点を表す情報とを認証情報として記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶された認証情報に基づいて、認証対象を照合対象の一方として再構成するようにしたことにより、複数の点と、これら点のうち認証情報に近似する信頼性の高い点同士の連結状態を表す情報だけを記憶手段に記憶しておき、認証時には、認証対象を照合対象の一方として再構成でき、かくして認証精度を損なうことなく記憶容量を低減することができる。

以下図面について本発明を適用した実施の形態を詳述する。

（１）認証装置の全体構成
図１において、１は全体として本実施の形態による認証装置１を示し、血管撮像部２と、信号処理部３とがケーブルを介して相互に接続されることにより構成される。

この血管撮像部２は、認証装置１の筺体１Ａの所定位置に指ＦＧを模るようにして形成された湾曲形状のガイド溝１１を有し、当該ガイド溝１１の底面には撮像開口部１２が配設されている。

これによりこの血管撮像部２は、ガイド溝１１にあてがうようにして接触される指ＦＧの指腹を撮像開口部１２上にガイドし、当該ガイド溝１１の先端に指先を当接するように接触される指ＦＧに対する撮像開口部１２の位置を撮像者に応じて位置決めし得るようになされている。

そしてこの撮像開口部１２の表面には、所定材質でなる無色透明の開口カバー部１３が設けられている一方、筺体１Ａの内部における撮像開口部１２の直下には、カメラ部１４が配設されている。

またガイド溝１１の側面には、ヘモグロビンに対して特異的に吸収される近赤外光を血管の撮像光として照射する１対の近赤外光光源１５（１５Ａ及び１５Ｂ）が、ガイド溝１１の短手方向と平行に撮像開口部１２を挟み込むようにして配置されており、当該ガイド溝１１に接触された指ＦＧの指腹側部分に近赤外光を照射し得るようになされている。

従ってこの血管撮像部２では、指ＦＧの指腹底に近赤外光を照射する場合に比して、指ＦＧ表面で反射する近赤外光の割合が格段に抑えられる。また指ＦＧ表面を介してその内方に入射する近赤外光は、血管を通るヘモグロビンに吸収されると共に血管以外の組織において散乱するようにして指ＦＧ内方を経由し、当該指ＦＧから血管を投影する近赤外光（以下、これを血管投影光と呼ぶ）として、撮像開口部１２及び開口カバー部１３を順次介してカメラ部１４に入射する。

カメラ部１４においては、マクロレンズ１６と、酸素化及び脱酸素化双方のヘモグロビンに依存性の有する波長域（およそ900[nm]〜1000[nm]）の近赤外光だけを透過する近赤外光透過フィルタ１７と、ＣＣＤ撮像素子１８とが順次配設されており、開口カバー部１３から入射する血管投影光をマクロレンズ１６及び近赤外光透過フィルタ１７を順次介してＣＣＤ撮像素子１８の撮像面に導光する。これによりこのカメラ部１４は、近接する指ＦＧの内方に混在する静脈系及び動脈系双方の毛細血管を忠実に結像し得るようになされている。

ＣＣＤ撮像素子１８は、信号処理部３による制御のもとに、撮像面に結像される血管を撮像し、当該撮像結果を画像信号（以下、これを血管画像信号と呼ぶ）ＳＡ１、ＳＡ２、……、ＳＡｎとして信号処理部３に順次出力するようになされている。

一方、信号処理部３は、図２に示すように、制御部２０に対して、血管撮像駆動部２１、画像処理部２２、認証部２３、フラッシュメモリＦＭ及び外部とデータの授受をするインターフェース（以下、これを外部インターフェースと呼ぶ）ＩＦをそれぞれ接続することにより構成されている。

この制御部２０は、認証装置１全体の制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)と、各種プログラムが格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭ(Random Access Memory)とを含むコンピュータ構成でなり、当該制御部２０には、認証装置１の筺体１Ａ表面の所定位置に設けられた操作部（図示せず）の操作に応じて、登録者の血管を登録するモード（以下、これを血管登録モードと呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ１又は登録者本人の有無を判定するモード（以下、これを認証モードと呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ２が与えられる。

そして制御部２０は、操作部（図示せず）から血管登録モードの実行命令ＣＯＭ１が与えられた場合には、ＲＯＭに格納された対応するプログラムに基づいて、動作モードを血管登録モードに遷移して血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３をそれぞれ制御する。

この場合、血管撮像駆動部２１は、近赤外光光源１５及びカメラ部１４のＣＣＤ撮像素子１８をそれぞれ駆動するようにして血管撮像部２を起動する。この結果、血管撮像部２では、近赤外光光源１５からこのときガイド溝１１（図１）に接触される撮像者の指ＦＧ（図１）の指腹側部に近赤外光が照射され、当該指ＦＧ（図１）を経由してＣＣＤ撮像素子１８の撮像面に導光される血管投影光がこのＣＣＤ撮像素子１８から血管画像信号ＳＡ１、ＳＡ２、……、ＳＡｎとして画像処理部２２のＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換部２２Ａに順次出力される。

Ａ／Ｄ変換部２２Ａは、血管画像信号ＳＡ１、ＳＡ２、……、ＳＡｎに対してＡ／Ｄ変換処理を施し、この結果得られる血管画像のデータ（以下、これを血管画像データと呼ぶ）ＤＡ１、ＤＡ２、……、ＤＡｎをフィルタ部２２Ｂに送出する。

フィルタ部２２Ｂは、血管画像データＤＡ１、ＤＡ２、……、ＤＡｎに対して、ノイズ成分除去及び輪郭強調等に対応する各種フィルタリング処理を施し、この結果得られる血管画像データＤＢ１、ＤＢ２、……、ＤＢｎを２値化部２２Ｃに送出する。

２値化部２２Ｃは、血管画像データＤＢ１、ＤＢ２、……、ＤＢｎに対して２値化処理を施し、この結果得られる白黒の血管画像（以下、これを２値血管画像と呼ぶ）のデータ（以下、これを２値血管画像データと呼ぶ）ＤＣ１、ＤＣ２、……、ＤＣｎを細線化部２２Ｄに送出する。

細線化部２２Ｄは、２値血管画像データＤＣ１、ＤＣ２、……、ＤＣｎに対して、例えばモルフォロジー処理を施すようにして、当該２値血管画像データＤＣ（ＤＣ１〜ＤＣｎ）に基づく２値血管画像の血管を線状化する。

そして細線化部２２Ｄは、線状化された血管（以下、これを血管線と呼ぶ）からなる複数枚の２値血管画像のうちから１枚の２値血管画像を選択し、当該選択した２値血管画像に対応する２値血管画像データＤＤを認証部２３に送出する。

認証部２３は、２値血管画像データＤＤを所定の形式からなる登録認証情報ＲＣとして生成し、これを制御部２０に送出する。

制御部２０は、このようにして血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３を制御することによって当該認証部２３から登録認証情報ＲＣを受け取ると、この登録認証情報ＲＣをフラッシュメモリＦＭに登録すると共に、当該血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３に対する制御を解除するようにして血管撮像部２を停止させる。

このようにしてこの制御部２０は、血管登録モードを実行することができるようになされている。

これに対して制御部２０は、操作部（図示せず）から認証モードの実行命令ＣＯＭ２が与えられた場合には、ＲＯＭに格納された対応するプログラムに基づいて、動作モードを認証モードに遷移して血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３をそれぞれ制御すると共に、フラッシュメモリＦＭに登録された登録認証情報ＲＣを読み出して認証部２３に送出する。

この場合、血管撮像駆動部２１は、上述の血管登録モードの場合と同様に血管撮像部２を起動する。また画像処理部２２は、この血管撮像部２から順次出力される血管画像信号ＳＡ（ＳＡ１〜ＳＡｎ）に対して上述の血管登録モードの場合と同様にして各種処理を施し、この結果得られる２値血管画像データＤＤを認証部２３に送出する。

認証部２３は、この２値血管画像データＤＤに基づく２値血管画像と、制御部２０によりフラッシュメモリＦＭから読み出された登録認証情報ＲＣに基づく２値血管画像とにおける血管線の形成パターンを照合する。

そして認証部２３は、この照合度合いに応じて、このとき血管撮像部２で撮像されている撮像者が登録者であるか否かを判定し、この判定結果を判定データＤ１として制御部２０に送出する。

制御部２０は、このようにして血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３を制御することによって当該認証部２３から判定データＤ１を受け取ると、この判定データＤ１を外部インターフェースＩＦを介して外部に転送すると共に、当該血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３に対する制御を解除するようにして血管撮像部２を停止させる。

このようにしてこの制御部２０は、認証モードを実行することができるようになされている。

このようにこの認証装置１は、生体の内方に介在する固有構造物の血管を認証対象として本人（登録者）の有無を判定する生体認証を実行することにより、生体表面に有する指紋等を対象とする場合に比して、生体からの直接的な盗用のみならず第三者による登録者への成りすましをも防止できるようになされている。

（２）認証部の具体的な処理内容
次に、上述の認証部２３の具体的な処理内容について説明する。

ここで、制御部２０の制御のもとに実行される認証部２３における認証処理の処理内容を機能的に分類すると、図３に示すように、特徴点抽出部３１と、特徴点連結部３２と、血管再構成部３３と、照合部３４とに分けることができる。

この場合、認証部２３は、血管登録モード時には、このとき細線化部２２Ｄ（図２）から供給される２値血管画像データＤＤに対して、特徴点抽出部３１において、当該２値血管画像における血管線から特徴的な要素となる点（以下、これを特徴点と呼ぶ）を抽出する特徴点抽出処理を施した後、特徴点連結部３２において、これら特徴点を血管線に近似するように連結する特徴点連結処理を施し、当該連結された特徴点間に対応する特徴点同士の連結状態を表すデータ（以下、これを連結状態データと呼ぶ）と、これら特徴点の位置を表すデータ（以下、これを特徴点位置データと呼ぶ）とを登録認証情報ＲＣとしてフラッシュメモリＦＭに登録する。

一方、認証部２３は、認証モード時には、制御部２０（図２）によりフラッシュメモリＦＭから読み出された登録認証情報ＲＣの連結状態データ及び特徴点位置データに基づいて、血管再構成部３３において、２値血管画像を再構成した後、照合部３４において、当該再構成された２値血管画像（以下、これを再構成２値血管画像と呼ぶ）と、このとき細線化部２２Ｄ（図２）から供給される２値血管画像データＤＤに基づく２値血管画像とを照合し、この照合度合いに応じて登録者本人の有無を判定するようになされている。

以下、特徴点抽出部３１による特徴点抽出処理、特徴点連結部３２による特徴点連結処理、血管再構成部３３による画像再構成処理及び照合部３４による照合処理の処理内容を詳細に説明する。

（２−１）特徴点抽出処理
特徴点抽出部３１は、例えば図４に示すように、２値血管画像の血管線（図４（Ａ））における分岐点及び屈曲点を特徴点として抽出する（図４（Ｂ））。

実際上、特徴点抽出部３１は、細線化部２２Ｄ（図２）から供給される２値血管画像データＤＤに対して、ハリスコーナー(Harris Corner)と呼ばれる点抽出処理を施すようにして、当該２値血管画像データＤＤに基づく２値血管画像の血管線における複数の分岐点及び屈曲点をそれぞれ抽出する。

そして特徴点抽出部３１は、これら分岐点及び屈曲点を特徴点位置データＤ３１として生成し、この特徴点位置データＤ３１と、２値血管画像データＤＤとを特徴点連結部３２に送出する。

この実施の形態の場合、特徴点抽出部３１においては、かかる点抽出処理の際に用いる判別関数（画像における各画素が曲点であるか否かを判別する関数）に対する閾値を、光景の画像等の一般画像に比して低い曲率、すなわち一般画像よりも一段となだらかな特徴点（分岐点及び屈曲点）を抽出し得る曲率となるように設定している。

これにより特徴点抽出部３１は、一般画像に比して分岐点及び屈曲点が極少となる２値血管画像の血管線からより多くの分岐点及び屈曲点を抽出することができるようになされている。

（２−２）特徴点連結処理
（２−２−１）第１の特徴点連結処理
特徴点連結部３２は、例えば図５に示すように、血管線上の複数の分岐点及び屈曲点（図５（Ａ））を、当該血管線に近似するように連結する（図５（Ｂ））。

実際上、特徴点連結部３２は、特徴点抽出部３１から供給される２値血管画像データＤＤに基づく２値血管画像について、当該２値血管画像データＤＤと共に供給される特徴点位置データＤ３１により表される各分岐点及び屈曲点をそれぞれ認識する。

この状態において、特徴点連結部３２は、例えば図６に示すように、これら分岐点及び屈曲点（特徴点）のうち探索対象の基準とする特徴点（以下、これを探索基準点と呼ぶ）Ｐを選択し、当該選択した探索基準点Ｐと血管線に対応する線分（以下、これを血管線対応線分と呼ぶ）を形成する特徴点の探索候補として、当該探索基準点Ｐ以外の任意の特徴点（以下、これを探索候補点と呼ぶ）Ｑを選択する。

そして特徴点連結部３２は、この探索基準点Ｐと探索候補点Ｑとの線分ＰＱを構成する各画素を中心として、当該画素から上下左右にｎ（ｎ＝１、２、……、又はｎ）画素までの範囲ＳＣ（但し、図６ではｎ＝３）に存在する実際の血管線を構成する画素（以下、これを血管線画素と呼ぶ）を検出するようにして、この線分ＰＱの近傍領域ＮＡＲ（図６において一点鎖線で囲まれた領域）における血管線画素数を計測し、この後、当該線分ＰＱの長さ（距離）に対する血管線近傍画素数の割合を算出する。

ここで、特徴点連結部３２は、かかる線分ＰＱの長さ（距離）に対する血管線近傍画素数の割合が予め定められた閾値以上の場合には、探索候補点Ｑが探索基準点Ｐと血管線対応線分を形成する点であると推定し、このとき選択した探索候補点Ｑと探索基準点Ｐとを連結した後、この探索候補点Ｑに代えて、残りの特徴点を新たな探索候補点Ｑとして選択して上述の探索処理を繰り返す。

これに対して、特徴点連結部３２は、線分ＰＱの長さ（距離）に対する血管線近傍画素数の割合が閾値未満の場合には、探索候補点Ｑが探索基準点Ｐと血管線対応線分を形成する点ではないと推定し、このとき選択した探索候補点Ｑと探索基準点Ｐとを連結せずに、当該探索候補点Ｑに代えて、残りの特徴点を新たな探索候補点Ｑとして選択して上述の探索処理を繰り返す。

また特徴点連結部３２は、全ての特徴点を新たな探索候補点Ｓとして探索処理し終わると、これまで探索基準点Ｐとして選択していた特徴点とは別の特徴点を新たな探索基準点Ｑとして選択し、上述した場合と同様にして分岐点及び屈曲点（特徴点）同士を連結するようになされている。

このようにして特徴点連結部３２は、複数の分岐点及び屈曲点を血管線に近似するように連結することができるようになされている。

（２−２−２）第２の特徴点連結処理
また上述した第１の特徴点連結処理に代えて、以下の第２の特徴点連結処理を採用することもできる。

すなわち、特徴点連結部３２は、特徴点抽出部３１から供給される２値血管画像データＤＤに基づく２値血管画像について、当該２値血管画像データＤＤと共に供給される特徴点位置データＤ３１により表される各分岐点及び屈曲点をそれぞれ認識する。

この状態において、特徴点連結部３２は、例えば図７に示すように、これら分岐点及び屈曲点（特徴点）から探索基準点Ｒを選択し、当該選択した探索基準点Ｒと血管線対応線分を形成する血管線対応線分を形成する特徴点の探索候補として、当該探索基準点Ｒ以外の探索候補点Ｓを選択する。

そして特徴点連結部３２は、この探索基準点Ｒと探索候補点Ｓとの線分ＲＳを半径とし、当該探索基準点Ｒ及び探索候補点Ｓを中心にした２つの円Ｃ１及びＣ２が相互に重なる領域（以下、これを円重複領域と呼ぶ）ＡＲ１において、探索基準点Ｒ及び探索候補点Ｓ以外の他の分岐点及び屈曲点を探索する。

ここで、特徴点連結部３２は、円重複領域ＡＲ１に他の特徴点を検出しなかった場合には、探索候補点Ｓが探索基準点Ｒと血管線対応線分を形成する点であると推定し、このとき選択した探索候補点Ｓと探索基準点Ｒとを連結した後、この探索候補点Ｓに代えて、残りの特徴点を新たな探索候補点Ｓとして選択して上述の探索処理を繰り返す。

これに対して、特徴点連結部３２は、かかる円重複領域ＡＲ１に他の特徴点を検出した場合には、探索候補点Ｓが探索基準点Ｒと血管線対応線分を形成する点ではないと推定し、このとき選択した探索候補点Ｓと探索基準点Ｒとを連結せずに、当該探索候補点Ｓに代えて、残りの特徴点を新たな探索候補点Ｓとして選択して上述の探索処理を繰り返す。

また特徴点連結部３２は、全ての特徴点を新たな探索候補点Ｓとして探索処理し終わると、これまで探索基準点Ｒとして選択していた特徴点とは別の特徴点を新たな探索基準点Ｒとして選択し、上述した場合と同様にして分岐点及び屈曲点（特徴点）同士を連結するようになされている。

このようにして特徴点連結部３２は、複数の分岐点及び屈曲点を血管線に近似するように連結することができるようになされている。

以上の第２の特徴点連結処理は、単に特徴点の位置関係を連結基準として連結する点で、元画像の状態（血管線画素数）を連結基準として連結する第１の特徴点連結処理と相違する。従って、この第２の特徴点連結処理を採用した場合、当該第２の特徴点連結処理結果を示す図８と、第１の特徴点連結処理結果を示す図５（Ｂ）とを視覚的に比較しても分かるように、当該第１の特徴点連結処理に比して精度が低下するが、計算量を削減するといった利点がある。なお、かかる精度が低下は、図８及び図５（Ｂ）からも明らかなように、認証時に実質的な支障をきたす程度までには及ばないことが確認されている。

かかる構成に加えて、この特徴点連結部３２は、上述の第１又は第２の特徴点連結処理により血管線に近似するように連結した各特徴点間における連結部分（血管線対応線分）を適宜削除するようになされている。

実際上、特徴点連結部３２は、血管線に近似するように連結した各連結部分（血管線対応線分）のうち、互いに交差する血管線対応線分（以下、これを交差血管線対応線分と呼ぶ）を探索するようになされており、例えば図９に示すように、当該交差血管線対応線分ＴＵ及びＴ´Ｕ´を検出した場合には、これら交差血管線対応線分ＴＵ及びＴ´Ｕ´のうち、長いほうの交差血管線対応線分Ｔ´Ｕ´を削除する。

この結果、図１０に示す修正前（Ａ）と修正後（Ｂ）とを比較してみても明らかなように、複数の分岐点及び屈曲点が、より血管線に近似するように連結されることとなる。

また特徴点連結部３２は、交差血管線対応線分を探索した後に、血管線に近似するように連結した各連結部分（血管線対応線分）のうち、局所的な三角形を形成する血管線対応線分（以下、これを三角形形成血管線対応線分と呼ぶ）も探索するようになされている。

そして特徴点連結部３２は、例えば図１１に示すように、三角形形成血管線対応線分ＶＷ、ＷＸ及びＶＸを検出した場合には、これら三角形形成血管線対応線分ＶＷ、ＷＸ及びＶＸによって形成される三角形の面積を算出し、この面積が閾値よりも大きい場合に、当該三角形形成血管線対応線分ＶＷ、ＷＸ及びＶＸのうち、最大辺となる血管線対応線分ＶＸを削除する。

この結果、図１２に示す修正前（Ａ）と修正後（Ｂ）とを比較してみても明らかなように、複数の分岐点及び屈曲点が、より血管線に近似するように連結されることとなる。

このようにして特徴点連結部３２は、血管線に近似するように連結した血管線対応線分を適宜削除することができるようになされている。

そして特徴点連結部３２は、このようにして削除した後に残った連結部分（血管線対応線分）に対応する特徴点同士の連結状態を表すデータ（以下、これを連結状態データと呼ぶ）を生成し、この連結状態データと、血管線上の複数の特徴点（図１２(Ｂ)）を表す特徴点データＤＤとを登録認証情報ＲＣとしてフラッシュメモリＦＭに登録するようになされている。

このように特徴点連結部３２は、複数の特徴点を血管線に近似するように連結した連結部分を適宜削除することにより、より正確に、当該連結部分に対応する特徴点同士の連結状態を登録認証情報ＲＣとしてフラッシュメモリＦＭに登録することができるようになされている。

（２−３）血管再構成処理
血管再構成部３３は、複数の特徴点と、これら特徴点の連結状態とを表す登録認証情報ＲＣに基づいて、元の２値血管画像における血管線（図１２(Ｂ)）に相当する血管線を再構成する。

実際上、血管再構成部３３は、制御部２０（図２）によりフラッシュメモリＦＭから読み出された登録認証情報ＲＣの連結状態データに基づいて、当該登録認証情報ＲＣの特徴点位置データにより表される各特徴点の連結状態を認識する。

この状態において血管再構成部３３は、この認識結果に基づいて、ブレッセンハム(Bresenham)と呼ばれるアルゴリズムに準拠した直線描画処理により、各特徴点のうち連結すべき特徴点間の線分上の画素を選択するようにして連結する。これにより元の２値血管画像における血管線（図１２(Ｂ)）に相当する血管線が再構成されることになる。

そして血管再構成部３３は、このようにして再構成した血管線を構成する２値血管画像（再構成２値血管画像）のデータ（以下、これを再構成２値血管画像データと呼ぶ）Ｄ３３を生成し、これを照合部３４に送出する。

（２−４）照合処理
照合部３４は、再構成２値血管画像の血管形成パターンと、撮像者の撮像結果から得られる２値血管画像の血管形成パターンとに基づいて、登録者本人の有無を判定する。

実際上、照合部３４は、血管再構成部３３から供給される再構成２値血管画像データＤ３３に基づく再構成２値血管画像と、細線化部２２Ｄ（図３）から供給される２値血管画像データＤＤに基づく２値血管画像との相互相関を算出するようにして、当該２値血管画像における血管形成パターン同士を照合する。

そして照合部３４は、この照合結果として、所定閾値以下の相互相関値が得られたときには、このとき血管撮像部２で撮像している撮像者が登録者ではないと判定する一方、当該閾値よりも大きい相互相関値が得られたときには撮像者が登録者本人であると判定し、この判定結果を判定データＤ１として、制御部２０の制御のもとに外部インターフェースＩＦを介して外部に送出するようになされている。

（３）動作及び効果
以上の構成において、この認証装置１は、生体固有の認証対象として生体内方の血管を撮像した結果得られる血管画像信号ＳＡに基づいて、当該血管画像から血管線上の複数の特徴点を抽出し（図５（Ａ））、これら特徴点を血管線に近似するように連結する（図５（Ｂ））。

そして認証装置１は、連結した特徴点同士の連結状態を表す連結状態データと、各特徴点の位置を表す特徴点位置データとを登録認証情報ＲＣとしてフラッシュメモリＦＭに記憶し、認証時において、このフラッシュメモリＦＭに記憶された登録認証情報ＲＣに基づいて、血管線を照合対象の一方として再構成する。

従ってこの認証装置１では、非認証時には、複数の特徴点と、これら特徴点のうち認証情報に近似する信頼性の高い点同士の連結状態を表す情報だけをフラッシュメモリＦＭに記憶しておくことができるため、当該フラッシュメモリＦＭにおける登録認証情報ＲＣの容量を低減することができ、この結果、認証精度を損なうことなくフラッシュメモリＦＭの記憶容量を低減することができる。

これに加えて、この認証装置１は、特徴点を血管線に近似するように連結したとき、当該連結部分において、血管線に相当するものではない連結部分として、互いに交差する各連結部分のうち長いほうの連結部分（交差血管線対応線分Ｔ´Ｕ´（図９））、及び、三角形を形成する各連結部分のうち最大辺に対応する連結部分（三角形形成血管線対応線分ＶＸ（図１１））を削除した後、残りの特徴点同士の連結状態を表す連結状態データを登録認証情報ＲＣとして記憶する。

従ってこの認証装置１では、より信頼性の高い点同士の連結状態を表す情報だけを複数の特徴点と共に認証情報として記憶することができ、この結果、一段と認証精度を損なうことなくフラッシュメモリＦＭの記憶容量を低減することができる。

以上の構成によれば、生体固有の認証対象として生体内方の血管を撮像した結果得られる血管画像に基づいて血管線上の複数の特徴点を抽出し、これら特徴点を血管線に近似するように連結し、当該連結した特徴点同士の連結状態表す情報と、各特徴点を表す情報とを登録認証情報ＲＣとしてフラッシュメモリＦＭに記憶し、認証時に、当該フラッシュメモリＦＭに記憶された登録認証情報ＲＣに基づいて、血管線を照合対象の一方として再構成するようにしたことにより、フラッシュメモリＦＭに記憶している状態時には登録認証情報ＲＣの容量を低減することができ、かくして認証精度を損なうことなくフラッシュメモリＦＭの記憶容量を低減することができる。

（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、生体固有の認証対象として指ＦＧ内方の血管を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば掌、腕又は目の血管等、この他種々の生体部位における血管を適用するようにしても良く、また例えば生体表面の指紋、紋様と呼ばれる紙の模様又は生体内方の神経等、この他種々の認証対象を適用するようにしても良い。因みに、神経を認証対象とする場合には、例えば神経に特異的なマーカを体内に注入し、当該マーカを撮像するようにすれば、上述の実施の形態と同様にして神経を認証対象とすることができる。

また上述の実施の形態においては、生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像に基づいて認証対象上の複数の点を抽出する抽出手段として、血管画像信号ＳＡに対してＡ／Ｄ変換部２２Ａ（図３）、フィルタ部２２Ｂ（図３）、２値化部２２Ｃ（図３）及び細線化部２２Ｄを順次介して各種前処理を施した後に特徴点を抽出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該前処理の処理内容を必要に応じて変更するようにしても良い。

またかかる特徴点として、ハリスコーナーと呼ばれる点抽出処理により２値血管画像における血管線上の分岐点及び屈曲点を抽出するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば所定サイズでなる格子状の画像を２値血管画像に重ね合わせ、当該格子と交わる血管線上の点を抽出する等、当該２値血管画像における血管線上の任意の点を抽出するようにしても良い。このようにした場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

さらに上述の実施の形態においては、抽出手段により抽出された各点を連結する連結手段として、複数の特徴点の点間を、第１の特徴点連結処理（図６）では、点の点間を、その点間の線分ＰＱの長さに対する、当該線分ＰＱの近傍範囲ＮＡＲに存在する血管線画素数の割合に応じて連結し、第２の特徴点連結処理（図７）では、その点間の線分ＲＳを半径とし、かつその線分ＲＳを構成する点Ｒ、Ｓを中心とした円Ｃ１及びＣ２が同士が相互に重なる円重複領域ＡＲ１における２つの点以外の他の特徴点の有無に応じて連結するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図１３に示すように、その点間の線分を直径とする円領域ＡＲ２における血管線画素数に応じて連結する等、この他種々の連結手法を用いて連結するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、連結手段により連結された点間を修正する修正手段として、互いに交差する各連結部分のうち長いほうの連結部分（交差血管線対応線分Ｔ´Ｕ´（図９））を削除した後に、三角形を形成する各連結部分のうち最大辺に対応する連結部分（三角形形成血管線対応線分ＶＸ（図１１））を削除するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該三角形形成血管線対応線分ＶＸを削除した後に、交差血管線対応線分Ｔ´Ｕ´を削除するようにしても良い。

また、例えば図６において上述した場合と同様にして交差血管線対応線分ＴＵ及びＴ´Ｕ´あるいは三角形形成血管線対応線分ＶＷ、ＷＸ及びＶＸの近傍範囲に存在する血管線画素数を計測し、その計測結果に応じて当該血管線対応線分ＴＵ、Ｔ´Ｕ´及びＶＷ、ＷＸ及びＶＸを削除するようにしても良い。このようにすれば、かかる血管線対応線分ＴＵ、Ｔ´Ｕ´及びＶＷ、ＷＸ及びＶＸを、実際の血管線に対応させて残すこともできるため、より一段と実際の血管に近似させることができる。

なお、点間の線分を直径とする円領域ＡＲ２における血管線画素数に応じて連結する連結手段を採用した場合等には、交差血管線対応線分Ｔ´Ｕ´（図９））及び三角形形成血管線対応線分ＶＸを削除する修正手法に代えて、当該血管線対応線分ＴＵ、Ｔ´Ｕ´及びＶＷ、ＷＸ及びＶＸを、その長さに対する、当該線分ＴＵ、Ｔ´Ｕ´及びＶＷ、ＷＸ及びＶＸの近傍に存在する血管画素数の割合に応じて削除するようにしても良い。

また修正時期として、上述の実施の形態では、複数の特徴点を血管線に近似するように全て連結した後に、当該連結部分を修正するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば探索基準点Ｐ（図６）、Ｒ（図７）と、探索候補点Ｑ（図６）、Ｓ（図７）とを連結する度に、当該連結部分を修正するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各点を表す情報とを認証情報として記憶する記憶手段として、フラッシュメモリＦＭを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＨＤＤ(Hard Disk Drive)や、装脱着自在のメモリスティック（ソニー株式会社 登録商標）等、この他種々の記憶手段を幅広く適用することができる。

またこの記憶手段においては、認証装置１とは別体として伝送路を介して接続した形態とするようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、記憶手段に記憶された認証情報に基づいて、認証対象を照合対象の一方として再構成する再構成手段として、ブレッセンハムと呼ばれるアルゴリズムに準拠した直線描画処理により再構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これ以外の直線描画処理により再構成するようにしても良い。

本発明は、生体を識別する技術を用いる分野に利用可能である。

本実施の形態による認証装置の全体構成を示す略線図である。 信号処理部の構成を示すブロック図である。 認証部の処理の説明に供する機能ブロック図である。 特徴点の抽出前後を示す略線図である。 第１の特徴点連結処理による特徴点の連結前後を示す略線図である。 第１の特徴点連結処理による特徴点の連結の説明に供する略線図である。 第２の特徴点連結処理による特徴点の連結の説明に供する略線図である。 第２の特徴点連結処理による特徴点の連結結果を示す略線図である。 連結部分の削除（１）の説明に供する略線図である。 削除前後（１）を示す略線図である。 連結部分の削除（２）の説明に供する略線図である。 削除前後（２）を示す略線図である。 他の実施の形態における特徴点の連結の説明に供する略線図である。

符号の説明

１……認証装置、２……血管撮像部、３……信号処理部、１４……カメラ部、１５Ａ、１５Ｂ……近赤外光光源、１６……マクロレンズ、１７……近赤外光透過フィルタ、１８……ＣＣＤ撮像素子、２０……制御部、２１……血管撮像駆動部、２２Ａ……Ａ／Ｄ変換部、２２Ｂ……フィルタ部、２２Ｃ……２値化部、２２Ｄ……細線化部、２３……認証部、３１……特徴点抽出部、３２……特徴点連結部、３３……血管再構成部、３４……照合部、ＩＦ……外部インターフェース、ＦＭ……フラッシュメモリ、ＦＧ……指、ＣＯＭ（ＣＯＭ１及びＣＯＭ２）……実行命令、ＳＡ（ＳＡ１〜ＳＡｎ）……血管画像信号、ＤＡ（ＤＡ１〜ＤＡｎ）、ＤＢ（ＤＢ１〜ＤＢｎ）……血管画像データ、ＤＣ（ＤＣ１〜ＤＣｎ）、ＤＤ……２値血管画像データ、Ｄ１……判定データ、Ｄ３１……特徴点位置データ、Ｄ３３……再構成２値血管画像データ、ＲＣ……登録認証情報、ＡＲ１……円重複領域、ＡＲ２……円領域、ＮＡＲ……近傍領域、Ｐ、Ｒ……探索基準点、Ｑ、Ｓ……探索候補点、ＴＵ、Ｔ´Ｕ´……交差血管線対応線分、ＶＷ、ＷＸ、ＶＸ……三角形形成血管線対応線分。

Claims (18)

1. 生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像から認証対象上の複数の点を抽出する抽出手段と、
   上記抽出手段により抽出された各上記点の点間を、上記認証対象に近似するように連結する連結手段と、
   上記連結手段により連結された各上記点間における連結状態を表す情報と、各上記点を表す情報とを認証情報として記憶する記憶手段と、
   上記記憶手段に記憶された上記認証情報に基づいて、上記認証対象を照合対象の一方として再構成する再構成手段と
   を具えることを特徴とする認証装置。
2. 上記連結手段は、
   上記抽出手段により抽出された各上記点の点間を、その点間の線分の長さに対する、当該線分の近傍に有する上記認証対象の画素数の割合に応じて連結する
   ことを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
3. 上記連結手段により連結された上記点間を修正する修正手段を具え、
   上記記憶手段は、
   上記修正手段により修正された各上記点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各上記点を表す情報とを認証情報として記憶する
   ことを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
4. 上記修正手段は、
   各上記点間において、互いに交差する各上記点間を修正する
   ことを特徴とする請求項３に記載の認証装置。
5. 上記修正手段は、
   各上記点間において、互いに交差する各上記点間と、三角形を形成する各上記点間とを修正する
   ことを特徴とする請求項３に記載の認証装置。
6. 上記修正手段は、
   上記互いに交差する各上記点間のうち長いほうの上記点間を修正すると共に、三角形を形成する各上記点間のうち最大辺に対応する上記点間を修正する
   ことを特徴とする請求項５に記載の認証装置。
7. 生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像から認証対象上の複数の点を抽出する第１のステップと、
   抽出された各上記点の点間を、上記認証対象に近似するように連結する第２のステップと、
   連結された上記点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各上記点を表す情報とを認証情報として記憶手段に記憶する第３のステップと、
   上記記憶手段に記憶された上記認証情報に基づいて、上記認証対象を照合対象の一方として再構成する第４のステップと
   を具えることを特徴とする認証方法。
8. 上記第２のステップでは、
   抽出された各上記点の点間を、その点間の線分の長さに対する、当該線分の近傍に有する上記認証対象の画素数の割合に応じて連結する
   ことを特徴とする請求項７に記載の認証方法。
9. 上記第２のステップでは、
   連結された上記点間を修正する修正ステップを具え、
   上記第３のステップでは、
   修正された各上記点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各上記点を表す情報とを認証情報として記憶する
   ことを特徴とする請求項７に記載の認証方法。
10. 上記修正ステップでは、
    各上記点間において、互いに交差する各上記点間を修正する
    ことを特徴とする請求項９に記載の認証方法。
11. 上記修正ステップでは、
    各上記点間において、互いに交差する各上記点間と、三角形を形成する各上記点間とを修正する
    ことを特徴とする請求項９に記載の認証方法。
12. 上記修正ステップでは、
    上記互いに交差する各上記点間のうち長いほうの上記点間を修正すると共に、三角形を形成する各上記点間のうち最大辺に対応する上記点間を修正する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の認証方法。
13. 制御を司る装置に対して、
    生体固有の認証対象を撮像した結果得られる画像に基づいて認証対象上の複数の点を抽出する第１の処理と、
    抽出した各上記点の点間を、上記認証対象に近似するように連結する第２の処理と、
    連結した上記点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各上記点を表す情報とを認証情報として記憶手段に記憶させる第３の処理と、
    上記記憶手段に記憶された上記認証情報に基づいて、上記認証対象を照合対象の一方として再構成する第４の処理と
    を実行させることを特徴とするプログラム。
14. 上記第２の処理は、
    連結した上記点間の線分の長さに対する、当該線分の近傍に有する上記認証対象の画素数の割合に応じて、上記点間を連結する
    ことを特徴とする請求項１３に記載のプログラム。
15. 上記第２の処理は、
    連結した上記点間を修正する修正処理を具え、
    上記第３の処理は、
    修正した各上記点間に対応する点同士の連結状態を表す情報と、各上記点を表す情報とを認証情報として記憶させる
    ことを特徴とする請求項１３に記載のプログラム。
16. 上記修正処理は、
    各上記点間において、互いに交差する各上記点間を修正する
    ことを特徴とする請求項１５に記載のプログラム。
17. 上記修正処理は、
    各上記点間において、互いに交差する各上記点間と、三角形を形成する各上記点間とを修正する
    ことを特徴とする請求項１５に記載のプログラム。
18. 上記修正処理は、
    上記互いに交差する各上記点間のうち長いほうの上記点間を修正すると共に、三角形を形成する各上記点間のうち最大辺に対応する上記点間を修正する
    ことを特徴とする請求項１７に記載のプログラム。