JP2007272527A - 個人認証装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】個人認証装置の利点を活用するために使用時に太陽光などの外光の強さを計測することによって、個人認証を行うに適切な光量の範囲内にあるかをメッセージ出力することのできる個人認証装置を提供する。
【解決手段】撮像部からの撮像信号を基に、少なくとも指を横断する方向の近赤外線光量の測定を行い、測定された近赤外線光量から指を横断する方向の近赤外線光量の分布を形成する近赤外線分布形成手段を有し、予め格納した参照近赤外線分布と測定された近赤外線分布とを比較して測定された近赤外線分布が予め定めた状況を越えるときに個人認証を行うことが不適であることを示す信号を生成する個人認証適、不適判定手段を有する。
【選択図】図6

Description

本発明は、指静脈のパターンデータを利用した個人認証装置に関する。
特許文献1には、1本の指の指紋を下面に向けて挿入できる挿入部を設けたケースと、
前記指に対してその上面から透過光を照射する光源部と、任意波長に対して光透過性を有する干渉フィルタ部と、該干渉フィルタ部を透過した透過光を撮像する撮像部と、該撮像部から出力される前記指の静脈画像データの画像処理部とを有する個人認証装置が記載されている。
特許文献2には、光源にチップタイプの近赤外発光ダイオードを用いて手の平側の静脈パターンを利用して個人認証する認証装置が記載されている。
特許文献3には、指の位置を設定する指置きガイドと、前記指に透過光を照射する光源部と、透過した前記透過光を撮像する撮像部と、該撮像部で撮影された画像の認証処理を行う認証部とを有し、前記指置きガイドは認証対象の指が設定される認証対象指置きガイド部と、認証対象外の指が設定される認証対象外指置きガイド部とを備えた指認証装置に記載されている。
そして、前記認証対象指置きガイド部は、前記認証対象の指が設定され認証が行われる光学開口部に対応する部分が開口しており、前記認証対象指の付け根部分がその外形に沿った凹部形状を有していることが記載されている。
特開2004−49705号公報 特開2002−92616号公報 特開2005−128936号公報
財産や情報の安全な管理を目的として、個人認証技術への期待が高まっている。特に、人間の体の一部を鍵として利用する生体認証技術は、従来の暗証番号や鍵による管理に比べ、遺失や盗難等による不正行使の恐れが少ないことから注目を集めている。指の血管パターンを用いた認証方法は、指紋のように犯罪を連想させたり、蚊彩のように直接眼球に光を照射したりすることがないので心理的抵抗感がなく、また、生体の表面ではなく内部の特徴を読み取るため、偽造が困難という利点がある。
本発明は、かかる個人認証装置の利点を活用するために、使用時に太陽光などの外光の強さを計測することによって、個人認証を行うに適切な光量の範囲内にあるかをメッセージを出力することのできる個人認証装置を提供することを目的とする。
本発明は、生体の指に対して光を照射する光照射部と、前記指からの透過光を検出して指の静脈の撮像を行う撮像部と、該撮像部によって取得された画像から指静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出手段と、抽出された指静脈パターンを予め登録された指静脈パターンと比較する画像演算部と、を有する指静脈による個人認証装置において、前記撮像部からの撮像信号を基に、少なくとも指を横断する方向の近赤外線光量の測定を行い、測定された近赤外線光量から指を横断する方向の近赤外線光量の分布を形成する近赤外線分布形成手段を有し、予め格納した参照近赤外線分布と測定された近赤外線分布とを比較して測定された近赤外線分布が予め定めた状況を越える時に、個人認証を行うことが不適であることを示す信号を生成する個人認証適、不適判定手段を有することを特徴とする個人認証装置を提供する。
また上述の個人認証装置は、前記近赤外線分布形成手段は、前記光照射部が指に光を照射する以前の状態の近赤外線分布(1)を形成し、前記個人認証適、不適判断手段は、前記光照射部が指に光を照射する前の状態について、予め格納した参照近赤外線分布と当該測定された近赤外線分布(1)とを比較する。
また、上述の個人認証装置は、前記近赤外線分布形成手段は、前記光照射部が指に光を照射して個人認証を行う時の状態の近赤外線分布(2)を形成し、前記個人認証適、不適判断手段は、前記光照射部が指に光を照射して個人認証を行う時の状態について、予め格納した参照近赤外線分布と当該測定された近赤外線分布とを比較することを特徴とする。
また、上述の個人認証装置は、前記近赤外線分布形成手段は、指の横断方向のヒストグラフを形成し、前記個人認証適、不適判断手段は、該ヒストグラフの端側と指を置く中央側の数値を比較し、端側の数値の平均値が中央側の数値よりも予め定めた数値よりも差が大きい場合に個人認証適の判定をすることを特徴とする。
本発明によれば、測定された近赤外線光量から指を横断する方向の近赤外線光量の分布を形成し、予め格納した近赤外線分布と測定された近赤外線分布とを比較して測定された近赤外線分布が予め定めた状況を越える時に、個人認証を行うことが不適であることを示す信号を生成することを行っているので、個人認証装置の利点を活用するために使用時に太陽光などの外光の強さを計測することによって、個人認証を行うに適切な光量の範囲内にあるかをメッセージ出力することのできる個人認証装置を提供することができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施例である個人認証装置(静脈認証装置)100の外観を示す図であり、図2はその平面図であり、図3は図2の中央部における断面図である。
まず、図3を用いて個人認証装置100の構成について説明する。
本体10には指置台11を組み込んで一体化してある。また、本体10の内部にはカメラ基板9に載置され、画像処理を行うCPUを内蔵した制御モジュール部(制御モジュール手段)1と撮像部(撮像手段)2が設けられる。制御モジュール部1は周知のように、撮像部2で取得した画像から指静脈パターンを抽出する指静脈パターン抽出手段と、抽出された指静脈パターンを予め登録された指静脈パターンとを比較し、すなわち照合する画像演算手段を有する。
撮像部2は、本体10の上部(図では垂直方向左辺部)に形成された空間部12内に配置された照射手段としての近赤外発光LED13(13A,13B)および指検出手段(図示せず)を備える。
指置台11には指置台11に設けた穿口部15(15A,15B)近赤外発光LED13に対向する形で照射窓16(16A,16B)が設けてある。近赤外発光LED13は空間部12内に配置され、照射窓16以外には光は洩れることがない。本体10の内部の中央部にはカメラレンズ3とCCDを備えたカメラモジュール4およびミラーで構成される光軸屈折部5を備える。この光軸屈折部5はミラーが傾斜してあり、装置全体の厚さを小さくして撮像の光路長さを稼ぎ、画像歪を少なくしている。指置台11の中央部には大きく撮像開口部6が形成され、この撮像開口部6には撮像窓7が設けてある。撮像窓7は中部が見えないスモーク状材料が使用される。この材料は赤外線を透過する。撮像開口部6は、外方に向けて丸みRをつけた深みのある形状とされ撮像時に指が撮像窓7に接触しないようにしている。このような丸みRをつけることによって静脈を圧迫してつぶさないようにすることができ、また撮像開口部周辺に位置する静脈の映りを良くすることができる。撮像窓7はこの撮像開口部6に設けた図のようにして溝8に垂直に設置される。
カメラレンズ3を介して投光された光は光軸屈折部5のミラーによって曲折され、撮像窓7および開口部6を通って矢印で示すように外方へと照射される。
近赤外発光LED13および状態表示LED17は図4に示すようにして空間部12内に配置される。図4(a)は側面図、図4(b)は平面図である。図4において、複数の近接赤外発光LED13と1個の状態表示LED17が基板18上に配置される。各部品は制御部19に接続される。本例の場合、状態表示LEDは点灯した時には緑色を呈する。
状態表示LEDの点灯は次の通りである。
Figure 2007272527
図2は、指置台11の上面部を示す。指置台11の上面部の中央部には上述したように撮像開口部6が設けられ、撮像開口部6には撮像窓7が設けてある。
撮像窓7の周囲部は平面状とされた4面からなる。指置台11は図において縦方向の長さが横方向の長さに比べて若干長くしてあるが、撮像窓7は横方向の長さが縦方向の長さに比べて長くしてある。このような形状によって指を表面に載置し易く、かつ撮像画を確実に取得できるようにしてある。
指が載置されることになる2つの並行な平面21,22には、上述した照射窓16A,16Bが撮像窓7から離れて設けてある。この照射窓16A,16Bと撮像窓7との間、すなわち照射窓16A,16Bおよび撮像窓7にそれぞれ近接して手触り感触部25(25A,25B)が設けてある。感触部25Bの面積は感触部25Aの面積に比べて大きくしてある。これは指の先端か根元部かによって面積に差を設けている。照射窓16A,16Bおよび手触り感触部25A,25Bはいずれも横長の矩形状をなしている。横幅は、8mmあれば充分に照射可能であると共に、指を載置することができる。
このように、手触り感触部25A,25Bは、前記撮像窓の両側に設けられており、撮像窓7を中心として片側に手触り感触部25A、照射窓16Aが配設され、他側に手触り感触部25B、照射窓16Bがこの順序で配列され、片側の手触り感触部25Aに照射窓16Aおよび他側の手触り感触部25B、照射窓16Bは一直線Yに並んで配置される。
手触り感触部25(25A,25B)は、周囲の平面21,22の手触りがツルツルとした感触としてある。すなわち、周囲の平面21,22の凹凸を表わすシボは粗くしてあり、手触り感触部25のシボは細いものとしている。手触り感触部25はまったく平面とすることができる。このようにして、周囲のシボの粗い表面に区別して手触りの滑らかな表面を持つ手触り感触部25が形成される。
感触を逆にした構成とすることができる。すなわち、周囲のシボの細いか、まったくない表面に区別してシボの粗い表面を持つ手触り感触部25としてもよい。
以上のように、周囲の表面に区別して手触りの異なる表面を持つ手触り感触部25が設けられる。手触り感触部25は平面21,22に直接的に形成することができ、また上述した性質をもつプラスチック板(異質材料)を貼り付けるようにしてもよい。また平面21,22の面から削り取るようにしてもよい。平面21,22は撮像窓7の側方に離間して状態表示窓26(26A,26B)が状態表示LED17に対応した形で設けてある。
側方の他の平面23,24には前述した一直線Yに対して直角方向となる一直線X上に、指の前後ズレ押え27(27A,27B)が設けてあり、その表面は手触り感触部25の表面と同一に形成してある。
図5は、図1に示す個人認証装置100上に指29を載置した状態を示し、撮像窓7を中心として一直線に並置した手触り感触部25A,照射窓16Aおよび手触り感触部25B,照射窓16Bを用いて指29の左右のズレの押えを行うことを示す図である。
図6は、本発明の実施例である個人認証装置100のメッセージ出力装置200をブロックで示す図であり、図7および図8は光量測定グラフを示す図である。以下、図6〜図8を使用して個人認証装置100のメッセージ出力装置200について説明する。
図6において、個人認証装置100のメッセージ出力装置200は、撮像手段(撮像部)2から撮像した画像信号を入力する撮像信号入力手段31、近赤外線分布形成手段32、個人認証適・不適判定手段33、記憶手段34および結果表示手段35から構成される。
撮像信号入力手段31は、撮像手段2からの撮像信号を近赤外線分布形成手段32に伝える。
近赤外線分布形成手段32は、得られた撮像信号から(1)光を照射する以前の状態の近赤外線分布を形成し、(2)光を照射するときの状態の近赤外線分布を形成する。また、ヒストグラフを形成する。ヒストグラフは、分布を調べる度数分布図のこととして知られている。デジタル画像でヒストグラフというと、主に画像のデータ分布を表わしたグラフを指す。画像のデータ分布とは、横軸に明るさ、縦軸に明るさごとの画素数を積み上げ、画像の明暗の傾向を山なりのグラフで示したものである。デジタル画像は細かい点で表わされ、明るさや色は装置内部で数値化されており、暗い点を一方に明るい点を他方に積み上げるとヒストグラフになる。一般的なデジタル画像であるRGBの8ビットなら横軸を0〜255(256階調)として、真っ黒は0、純白は255、中間はその間の数値として、画像の中の点を横軸の該当する場所に積み上げていくと、画像のデータ分布がグラフ化され、ヒストグラフが形成されることになる。
本実施例の図5の状態において、指を横断する方向(X方向)が横軸となる。従って、近赤外線分布形成手段32は、撮像手段2から撮像信号入力手段31を介して入力した撮像信号から少なくとも指29を横断する方向(X方向)の近赤外線量の測定を行い、測定された近赤外線光量から指29を横断する方向の近赤外線光量の分布を形成することを行う。この近赤外線光量の分布に基づいてヒストグラフを形成することを行う。このようにして、近赤外線分布形成手段32は、光照射部(近赤外発光LED13)が指29に光を照射する以前の状態の近赤外線分布(1)を形成し、また光照射部が指29に光を照射して個人認証を行う時の状態の近赤外線分布(2)を形成する。記憶手段34は、次のような基準データとしての参照データを予め格納している。
(1)光を照射する以前の状態の形成された参照近赤外線分布
(2)光を照射するときの状態の形成された参照近赤外線分布
なお、後述する図7,図8に示すようにこれらの参照近赤外線分布は直線状に設定されてもよい。ここでは測定された近赤外線分布との対応のために参照近赤外線分布ということにする。
個人認証適・不適判断手段33は、近赤外線分布形成手段32からの測定された近赤外線分布(1)(2)と記憶手段34に格納された参照近赤外線分布(1)(2)との比較を行って、
(1)光を照射する以前の状態の適・不適判定
(2)光を照射するときの状態の適・不適判定
を行う。
なお、ヒストグラフを形成する場合に、端側(両端側,片側)の数値の平均値を求め、指29が載置される中央側の数値の平均値との比較を行うことを行うが、この場合端側においては指29の影響のない状態での計測であり、本実施例の予め格納された参照近赤外線分布に該当する。
このように、個人認証適・不適判定手段33は、予め格納した参照近赤外線分布と測定された近赤外線分布とを比較して測定された近赤外線分布が予め定めた状況を越える時に、個人認証を行うことが不適であることを示す信号を生成することを行う。
結果表示手段35は、個人認証適・不適判定手段33での判定結果を受け、判定結果である適・不適についての画面表示あるいは/および音声表示を行う。
上述の説明において、近赤外線光量の計測を行っているが、近赤外発光LED13からの発光がなされていない状態にあっては、この近赤外線光量の計測は、太陽光などの外光についての光量計測ということになる。本実施例ではこの外光についての光量計測を行って、上述のように個人認証適・不適の判定を行っている。以下、外光についての光量計測による判定方法について、図7および図8を用いて説明する。
個人認証装置100は、計測のために近赤外線を使用している関係で、太陽光である外光が強い場合、すなわち測定環境(認証環境)の外光が強い場合にはセンサー部を形成する撮像手段2のカメラが光量オーバーのため計測不安定となるおそれがある。このため、本実施例では、指静脈情報登録時(登録テンプレートの生成時)には、近赤外線光量の測定をセンサーであるカメラ自身で行い、上述した判定結果を生成することとしている。また、登録テンプレートを使用し、指静脈認証時にも上述した判定結果を生成し、認証の環境が悪い判定をされた場合には、ワーニングのメッセージを出すことを行う。ワーニングメッセージを出力し、認証環境についての改善を求めて改善後に認証を行うことを推奨することを行う。
図7は、(1)光を照射する以前の状態の近赤外線分布を形成(登録テンプレート生成)状態である光量測定グラフを示し、図7(a)は光量測定グラフから外光OKと判定され、図7(b)は光量測定グラフから外光NG(不適)と判定された例を示す。図7で横軸は、前述したように板の横断方向、すなわちセンサー幅方向を示し、縦軸は光量を示す。点線は基準線としての参照線であり、前述したように格納された参照近赤外線として把握することができる。
なお、図7(a)(b)では、センサー幅方向の平面表示としているが、指方向(奥行き方向)についても考慮した立体表示とすることができ、この立体表示に基づいて判定することができる。
図7(a)の状態では、測定された光量は参照線よりも下側にあり、従って外乱OKと判定され、登録テンプレートの生成がなされる。一方、図7(b)の状態では、測定された光量は参照線よりも上側にあり、従って外光の光量が多いために外乱NGと判定され、例えば「外光の影響があり登録できません。カーテン・ブラインドを下ろして下さい。」等のメッセージが結果表示手段35に画面あるいは/および音声で表示される。
図8は,指静脈認証時の状態であり、個人認証装置100の上には指29が載置される(図5参照)。
図8(a)の状態では、測定された光量は参照線に比べて指29が載置されたことを示す中央側での光量に比べて適切な状態にあり、外乱OKと判定され、登録テンプレートを使用しての指静脈認証を行う。
図8(b)の状態では、測定された光量は参照線に比べて指29が載置されたことを示す中央側での光量に比べて端側が高くなっており、外乱NGと判定され、例えば「外乱の影響があり認証ができません。カーテン・ブラインドを下ろして下さい。」等のメッセージが結果表示手段35に画面あるいは/および音声で表示される。このように、指静脈認証時には、得られた画像から指29と背景の外光状況の関係を求め、この関係から認証の環境が悪い場合にはワーニングを出して、環境の改善を求め、しかる後に認証を行う。改善の簡単な手法として右手指の認証時に、左手で指29のサイドをカバーすることで外乱を小さくすることができる。このように、適・不適判定によって対応手法を適宜選択し、採用できるようになる。
図9は、指静脈登録時の外光測定フロー図である。図9において、個人認証装置の電源がONになったかを判定し(S1)、ONになっている場合に・外光側光開始のメッセージを出力し、・装置周辺に手や物を近付けないようにするメッセージを出力する(S2)。
次に、・センサーであるカメラから画像を取り込む、・取り込んだ画像のY軸(縦軸)方向ドットの明るさを加算し、平均的な明るさを計算する(S3)。全画面の平均明るさとしてもよい。平均値としての平均の明るさが、閾値を超えたか、すなわち上述した参照線の上側にあるかを判定する(S4)。閾値を超えず、すなわち上述した参照線の下側にある場合には指静脈登録処理を行い、登録テンプレートを生成する(S5)。
閾値を超えているような場合、・外光の影響が大きいために登録ができないメッセージを出力し、・カーテン、ブラインドを閉めて外光を制限するようにメッセージを出力して(S6)、終了する。
図10は、指静脈認証フロー図を示す。
指静脈認証作業開始のメッセージを出力し(S1)、装置上に指を置くメッセージを出力し(S12)、装置上に指が置かれたかを判定する(S13)。
装置上に指が置かれた判定をされると、・センサーのカメラから画像を取り込み、・取り込んだ画像のY軸方向ドットの明るさを加算しヒストグラフを作成する(S14)。全画面の平均明るさとしてもよい。
次に、ヒストグラフにおいてセンサー両端と中央の数値を比較し、両端の数値の平均等が中央側の平均値より指定以上の差があるかを判定する(S15)。図8(a)に示す例では両端の数値の平均値は中央側の数値の平均値よりも低い数値を示し、図8(b)はその逆となっている。開放型、平面型、閉鎖型の個人認証装置でも同様にして予め定めた値の差を求める。また図8に示す参照線を使用して判定してもよい。
指定以上の差がNOと判定されると、・認証できないメッセージを出力し(S16)、YESと判定されると、取り込んだ画像で指静脈の認証を行うかを判定する(S17)。認証を行わない場合、認証NGのメッセージを出力し(S18)、行う場合、認証OKのメッセージを出力し(S19)、終了する。
本発明の実施例である指静脈パターン入力装置の外観図。 図1の平面図。 図1の断面図。 近赤外発光LEDおよび状態表示LEDの集合体を示す図。 図1に示す個人認証装置上に指を載置した状態を示す図。 本発明の実施例である個人認証装置のメッセージ出力装置をブロックで示す図。 光量測定グラフを示す図。 光量測定グラフを示す図。 指静脈登録時の外光測定フロー図。 指静脈認証フロー図。
符号の説明
1…制御モジュール部(制御モジュール手段)、2…撮像部(撮像手段)、3…カメラレンズ、4…カメラモジュール、5…光軸屈折部、6…撮像開口部、7…撮像窓、9…カメラ基板、10…本体、11…指置台、12…空間部、13(13A,13B)…近赤外発光LED、15(15A,15B)…穿口部、16(16A,16B)…照射窓、17…状態表示LED、18…基板、19…制御部、21,22,23,24…平面、25(25A,25B)…手触り感触部、26(26A,26B)…状態表示窓、29…指、31…撮像信号入力手段、32…近赤外線分布形成手段、33…個人認証適・不適判定手段、34…記憶手段、35…結果表示手段、100…個人認証装置、200…個人認証装置のメッセージ出力装置。

Claims (4)

  1. 生体の指に対して光を照射する光照射部と、前記指からの透過光を検出して指の静脈の撮像を行う撮像部と、該撮像部によって取得された画像から指静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出手段と、抽出された指静脈パターンを予め登録された指静脈パターンと比較する画像演算部と、を有する指静脈による個人認証装置において、
    前記撮像部からの撮像信号を基に、少なくとも指を横断する方向の近赤外線光量の測定を行い、測定された近赤外線光量から指を横断する方向の近赤外線光量の分布を形成する近赤外線分布形成手段を有し、予め格納した参照近赤外線分布と測定された近赤外線分布とを比較して測定された近赤外線分布が予め定めた状況を越える時に、個人認証を行うことが不適であることを示す信号を生成する個人認証適、不適判定手段を有すること
    を特徴とする個人認証装置。
  2. 請求項1において、前記近赤外線分布形成手段は、前記光照射部が指に光を照射する以前の状態の近赤外線分布(1)を形成し、前記個人認証適、不適判断手段は、前記光照射部が指に光を照射する前の状態について、予め格納した参照近赤外線分布と当該測定された近赤外線分布(1)とを比較することを特徴とする個人認証装置。
  3. 請求項1または2において、前記近赤外線分布形成手段は、前記光照射部が指に光を照射して個人認証を行う時の状態の近赤外線分布(2)を形成し、前記個人認証適、不適判断手段は、前記光照射部が指に光を照射して個人認証を行う時の状態について、予め格納した参照近赤外線分布と当該測定された近赤外線分布とを比較することを特徴とする個人認証装置。
  4. 請求項3において、前記近赤外線分布形成手段は、指の横断方向のヒストグラフを形成し、前記個人認証適、不適判断手段は、該ヒストグラフの端側と指を置く中央側の数値を比較し、端側の数値の平均値が中央側の数値よりも予め定めた数値よりも差が大きい場合に個人認証適の判定をすることを特徴とする個人認証装置。
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