JP2010165132A - 個人識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
一般的な生体認証において大規模な識別処理を行う場合には、認証精度の向上が課題となる。これを解決するためには、一般に異なる生体情報を利用者が提示する。認証の際にこうした複数の生体情報を提示するのは、利用者の利便性の観点で課題となる。
【解決手段】
所定の部位について、生体情報の取り込み位置を所定ピッチで変更した複数の生体情報を記憶しておき、また、複数の生体情報に含まれる基準生体情報を特定しておき(他の生体情報と区別して記憶)、入力された生体情報と基準生体情報を照合し、その結果に応じて、以下の処理を実行する。すなわち、照合で一致しないと判断された場合、当該部位を前記所定ピッチに従って移動させ、当該移動の連続性を判断し、連続的な移動と判断した場合に、前記移動後に取り込んだ生体情報と複数の生体情報のうち基準生体情報から所定ピッチ分移動した生体情報と照合するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体情報、その中でも特に、指静脈情報を用いた個人の識別や認証を行う技術に関する。

現在、セキュリティの向上のために、生体情報を用いた個人識別や認証を行うニーズが高まっている。例えば、自動取引装置（ＡＴＭ）での取引や入退出管理における個人識別(認証)を、生体情報を用いて行うことがなされている。これらの生体情報を用いた個人識別の場合、識別対象者から生体情報を画像として取得し、これを予め記憶された基準のデータと照合することで、識別や認証を行っている。この照合については、それぞれ特徴量同士を照合することもある。

ここで、認証対象者は、予め決められた位置（デバイス）に生体情報を取り込む部位を置き、装置がその部位から生体情報を取り込む。この際、認証対象者の置き方によって、部位が回転するなど位置ずれの問題が発生することがある。このような生体情報の認証に関係する従来技術として、特許文献１がある。特許文献１では、生体情報の１つの例として、指静脈パターンを用いることが記載されている。そして、非接触性の求められる環境下での個人認証に関し、不鮮明で位置ずれのある指静脈パターン画像を利用しながらも、高精度な個人認証を実現することを目的としている。この目的を達成するため、特許文献１では、非接触に指静脈パターン画像を獲得する手段と、獲得した画像に含まれる静脈パターンを取り出す手法として指の輪郭を用いて回転補正を行う手段と、指先を基準として指画像の位置を正規化する手段と、画像の任意の位置から任意の長さだけ輝度地の暗い部分をたどることを繰り返すことにより統計的に全体の静脈パターンを獲得する手段と、血管パターンに強い特徴が表れている部分だけを比較するマッチングの手段と、画像を小領域に分割し、各小領域ごとに独立してマッチングを行い、マッチしたときの位置ずれ量を評価する手段とを設ける。このようにして評価された位置ずれ量分(例えば、回転量)を補正して、照合を行う。

また、高精度の生体認証を行うと共に、偽造を防止するための従来技術として、特許文献２がある。特許文献２では、所定部位の所定パターンを読み取る撮像装置を備えた生体認証装置であって、前記撮像装置は、光学系と、前記光学系を通過する像を撮像する撮像素子と、撮像素子による撮像画像に対して所定の画像処理を施す画像処理手段と、を有し、認証時に、認証部位の数または組み合わせを選択し、前記撮像素子により撮像した被写体の前記選択された認証部位の画像データと基準認証データとを比較し認証を行い、前記基準認証データは、前記撮像素子により被写体を撮像し、前記画像処理手段にて複数の部位について生成したデータである。つまり、特許文献２には、複数の部位の生体情報を用いた生体認証技術が開示されている。

特開２００２−８３２９８号公報 特開２００７−１７５２５０号公報

ここで、特許文献２のように複数の部位を用いようとすると、認証対象者、すなわち、ユーザに対する利便性を損なってしまう恐れがある。例えば、指静脈認証の場合、それぞれの指について、１回ずつ(複数回)、認証位置（デバイス）に指を置く必要が出ている。これは、指紋の場合も同様であり、手のひら・掌紋についても「手」を複数回置く必要性がある。もしくは、複数の部位のデータを一度に取り込むような特別なデバイスが必要になってくる。

そこで、本発明では、特許文献１のように回転との位置ずれにも対応できるような個人識別(認証)技術を提供することを目的とする。なお、本発明は、複数の部位を用いることが必須ではないが、複数の部位から生体情報を取り込むものにも適用可能である。

上記の課題を解決するために、本発明では、所定の部位について、生体情報の取り込み位置を所定ピッチで変更した複数の生体情報を記憶しておき、また、複数の生体情報に含まれる基準生体情報を特定しておき(他の生体情報と区別して記憶)、入力された生体情報と基準生体情報を照合し、その結果に応じて、以下の処理を実行する。すなわち、照合で一致しない（もしくは認証できない）と判断された場合、当該部位を前記所定ピッチに従って移動させ、当該移動の連続性を判断し、連続的な移動と判断した場合に、前記移動後に取り込んだ生体情報と複数の生体情報のうち基準生体情報から所定ピッチ分移動した生体情報と照合するものである。そして、この照合を一致(認証)するまで、もしくは複数の生体情報それぞれとの照合が終了するまで繰り返す。

ここで、部位を所定ピッチ分移動させるとは、移動を促す表示を行うことや部位が置かれたデバイスを移動することおよび取り込み装置を移動することを含む。また、移動には、回転が含まれ、所定ピッチとして回転角度が含まれる。

また、生体情報としては、指や手のひらなどの静脈情報、指紋情報、虹彩情報などが含まれる。つまり、生体情報を取得されるユーザの部位を移動可能なものであればよい。

以上の構成により、本発明では複数の部位を用いなくとも擬似的に複数の生体情報での照合が可能になり、より高精度に個人識別(認証)が可能になる。

以下、生体情報として指静脈データを、移動として回転を例に、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明もしくは実施形態においては、個人識別もしくは認証された結果の適用先（取引や入退出管理等）は特に問わない。また、本実施形態では、個人識別装置（図１）にテンプレートと呼ばれる基準となる生体情報を格納しているが、ＩＣカードなどの別媒体に格納する構成としてもよいし、本生体情報の照合にＩＤ、ＰＩＮやＩＣカードなどでの認証を組み合わせてもよい。

図１は、本発明の一実施形態における装置構成の例である。本例は、演算を実施するCPU１０１、演算に一時的に必要になるデータを格納するメモリ１０３、指の静脈などのデータを記憶するための記憶装置１０４、後に示す部品を制御するためのコントローラ１０２からなり、これらはバスなどにより接続されている。また、コントローラ１０２には、IDなどを入力するための入力装置１０５、カメラ２０３、カメラ２０４、LED２０１、ディスプレイ２０６が接続される。本発明を実施するにおいて、部品構成は必ずしも図１である必要はない。つまり、コントローラ１０２の制御信号によって、図示しない保持部に置かれた指に対して、ＬＥＤ２０１で光を照射し、これをカメラ２０３で撮影して指静脈データを取り込む。そして、この指静脈データをメモリ１０３上に展開し、記憶装置１０４に格納された指静脈データとを照合して、個人識別を実行する。そして、個人識別の際、入力装置１０５で入力されたＩＤに対応する生体情報を記憶装置１０４から読み出すようにするものである。なお、カメラ２０４は、「指」の回転を算出するための画像を入力するものであり、ディスプレイ２０６はユーザに「指」の回転を促す表示を行うものである。これらの装置のうち、指（保持部）付近の位置関係(詳細)および処理の詳細については、以下説明する。

まず、図２を用いて、指（保持部）付近の位置関係を説明する。ここでは、指の静脈画像を取得するためのLED２０１、カメラ２０３、および指の角度を取得するためのカメラ２０４、利用者に指の回転を指示するディスプレイ２０６の構成・位置関係を示す。ここで、２０２は利用者の指を、また２０５および２０６はそれぞれのカメラの光軸を示す。本実施例では、LED２０１とカメラ２０３が利用者の指を挟み込む構成となっているが、この限りではなく、指静脈画像を取得できればどのような構成でもよい。また、本実施例では、指の角度を取得するカメラ２０４の位置が、利用者の指２０２の右上方に設置されているが、この限りではなく、指の角度が取得できる位置であればどのような位置にあってもよい。本実施例では、利用者に指の回転を指示するためにディスプレイを用いているが、この限りではなく、例えば音声などを利用して回転を指示してもよい。

図３は、本実施形態の個人認証装置における指静脈データの登録作業のフローの例を示す。以下ステップを説明する。

まず、ステップ３００において、入力装置１０５がユーザからIDの入力を受け付ける。このIDは、ユーザのIDとしてもよいし、複数の指を用いる場合には各指を識別するIDとする。

次に、ステップ３０１において、コントローラ１０２は、LED２０１、カメラ２０３を制御し、利用者の指２０２から指の静脈パターン画像を取得する。指静脈パターン画像の取得は、上述した特許文献１の技術を用いればよく、LED２０１で発光され、指２０２を透過した透過光をカメラ２０３で撮影する。

次に、ステップ３０２において、ステップ３０１で撮影された指静脈パターン画像から特徴を抽出する。特徴の抽出としては、特許文献１に記載したような輪郭追跡方法を用いればよいが、他の方法を用いてもよい。また、本実施形態では、取得した本特徴量を指静脈データ（生体情報）として用いるが、（１）指静脈画像データ、（２）指静脈画像データもしくは特徴量に対して、暗号化など変換処理を施したものを指静脈データとして用いてもよい。なお、この特徴の抽出や変換は、CPU101の演算にて実行される。

次に、ステップ３９３において、コントローラ１０２に従って、ステップ３０２で抽出した特徴である指静脈データを、記憶装置１０４に保存する。この際、図４に示すように、指のID、角度、特徴(指静脈データ)を保存する。

次に、ステップ３０４において、CPU１０１が、指静脈データの取得数（保存数）があらかじめ定めた規定の回数に達したかを判断する。これは、予め登録された規定数と記憶装置１０４中における当該ＩＤのレコード数の比較によって判断する。規定の回数に達した場合には、処理を終了する。それ以外は、ステップ３０５に進む。

次に、ステップ３０５において、コントローラ１０２が、ディスプレイ２０６に指の回転を指示する表示をする。ここでは、角度＝所定ピッチとして、１５°が設定（装置に格納）されているものとする。そこで、コントローラ１０２はディスプレイ２０６に「指を１５°回転してください。」との表示をさせる。ここで、「右に」もしくは「左に」といったように方向を併せて表示してもよい。

次に、ステップ３０６において、指の回転角を、カメラ２０４を利用して取得する。具体的な方法としては、例えば、指の表面構造の画像を連続的に取得しておき、2枚の画像の指の回転方向への移動量を、パターンマッチングなどにより算出し、この移動量の積算を指の回転角とすればよい（これを、CPU１０１で演算する）。この場合、指静脈画像データを撮影したタイミングから「表面構造の画像を連続的に取得」を開始する。連続的に、とは所定周期ごとに静止画を撮影してもよいし、動画として撮影してもよい。

そして、ステップ３０７において、CPU１０１が 指の回転角があらかじめ定めた角度になったかを判断し、なった場合、ステップ３０１へ進み、指の静脈パターン画像を取得する。それ以外は、ステップ３０５へ戻り、指の回転を指示する。

なお、ステップ３０５〜３０７においては、ユーザに指を動かさせたが、装置側が移動（回転）するようにしてもよい。すなわち、（１）カメラ２０３を１５°ずつ回転させて、撮影、特徴抽出、保存の各処理を実行する、もしくは（２）保持部を１５°ずつ回転させて、撮影、特徴抽出、保存の各処理を実行する。

これにより、最初に保存した指静脈データ（特徴）を基準指静脈データとして、角度＝０°のものして以降扱われる。このために、該当するレコードに基準指静脈データを示すフラグを記録してもよいし、０°を基準指静脈データとして判断するロジックを組んでもよい。

次に、図５を用いて、指静脈の照合を実施するフローの例を示す。以下ステップごとに説明する。

はじめに、個人照合装置は、コントローラ102やCPU101などに従って、ステップ３００〜３０２について、図３と同様の処理を行う。但し、図示していないが、まずユーザの入力装置１０５に対する入力などに応じて、照合ロジック（プログラム）を走らせる。その上で、これらの処理を実行する。逆に図3の登録処理に関しては、同様に登録ロジック（プログラム）を走らせることが前提になる。

次に、ステップ５０３において、（図５の）ステップ３０２で取得したある角度の指静脈の特徴である指静脈データと、図３のステップ３０３で保存した指の同じ角度の特徴である指静脈データを比較し、類似度を算出する。これは、メモリ１０３に展開された取得した指静脈データと記憶装置１０４に格納された指静脈データをCPU１０１にて比較演算する。ここで、「図３のステップ３０３で保存した指の同じ角度の特徴である指静脈データ」とは、図５のステップ３０１での取得が最初の（その認証、識別における）である場合には、基準指静脈データ、すなわち、角度＝０°のデータとなる。2回目であれば、所定角度＝１５°と回数が増加するにつれ、１５°ずつずらしたデータとなる。つまり、ステップ３００（図５の）で入力されたＩＤに対応する指静脈データ(特徴)のうち、角度がマッチするものを記憶装置１０４から読み出し、メモリ103に展開し、これと取得したものを比較する。

次に、ステップ５０４において、CPU101が、ステップ５０３で算出した類似度をもとに、指静脈の一致もしくは不一致を判定する。判定の方法としては、例えば、最初の指の角度において、類似度があらかじめ定めた閾値を超える場合には一致、それ以外は不一致とすればよい。あるいは、保存された指の角度について、あらかじめ定めたいくつかの角度において、類似度が閾値を超える場合に一致、それ以外は不一致としてもよい。一致した場合には処理を終了し、不一致の場合はステップ３０５に戻る。

次に、ステップ３０５において、図３と同様の処理、すなわち、指の回転指示を行う。そして、ステップ５０８の処理に進む。ここで、指が回転している間に取得した複数の指静脈画像の連続性を判定する。具体的な方法としては、例えば、回転が始まる前に取得した指静脈画像と、次の指静脈画像の類似度を、ステップ３０１、３０２、５０３と同様の方法で算出し、あらかじめ定めた連続性を判定するための閾値を超えていれば連続、それ以外は不連続とする方法などがある。連続と判定した場合は次のステップへ、それ以外は、指が偽造されている可能性があるため、処理を終了する。この判断は、CPU１０１の演算で実現される。そして、ステップ３０６〜３０７において、図３のステップ３０６、３０７と同様の処理を行う。これにより、複数の回転角度の回転の指静脈データについて、照合を行うことになる。なお、上述したように、ステップ５０４で一致とならなくとも、ＩＤ分すべての指静脈データについて、照合してすべてが不一致の場合、終了することになる。

なお、本実施形態では、各角度における指静脈データとの照合で一致か否かにより、個人識別・認証を行っているが、以下のように行ってもよい。その内容は、基準指静脈データでの照合と次の照合（もしくは他の照合）における一致度を算出し、それぞれの一致度が予め定めた範囲内である場合に、当該ユーザとして識別する。これにより、照合時に最初に置いた指の角度がずれていた場合でも正確な認証を行うことができる。なお、この変形例は、ステップ５０４で不一致、と判断された場合に実行するようにしてもよい。

本実施形態における装置の構成の例 本実施形態の装置の一部の例 本実施形態の指静脈の登録作業のフローの例 本実施形態の指静脈の登録データの例 本実施形態の指静脈の照合を実施するフローの例

１０１…ＣＰＵ、１０２…コントローラ、１０３…メモリ、１０４…記憶装置、１０５…記憶装置、２０１…ＬＥＤ、２０３…カメラ（指静脈画像データ撮影用）、２０４…カメラ（指の角度検知用）、２０６…ディスプレイ

Claims (1)

1. 生体情報を用いて個人の識別を実行する個人識別装置において、
   所定の部位について、生体情報の取り込み位置を所定ピッチで変更した複数の生体情報を記憶し、前記複数の生体情報に含まれる基準生体情報を特定して記憶する手段と、
   前記個人から入力された入力された生体情報と基準生体情報を照合する手段と、
   前記照合の結果、一致しないと判断された場合、当該部位を前記所定ピッチに従って移動させる手段と、
   当該移動の連続性を判断する手段と、
   前記移動が連続的な移動と判断した場合に、前記移動の後に取り込んだ生体情報と複数の生体情報のうち、前記基準生体情報から所定ピッチ分移動した生体情報と照合する手段とを有することを特徴とする個人識別装置。

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