JP2010181970A - Equipment for biometric identification, biometric identification device, biometric identification system, discrimination reference determination method, biometric identification method, and program - Google Patents

Equipment for biometric identification, biometric identification device, biometric identification system, discrimination reference determination method, biometric identification method, and program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biometric identification device for improving precision of biometric identification. <P>SOLUTION: The main component of multi-dimensional correlation data related to correlation of a biological pattern acquired from a plurality of biological samples are analyzed. The first main component axis of correlation data distribution related to the same biological sample and the first component axis of correlation data distribution related to different biological samples are determined. One-dimensional data related to each distribution are generated by projecting the multi-dimensional correlation data on the first main component axis of each distribution. A Mahalanobis distance from the center of distribution of each distribution to each point of one-dimensional data is calculated on the first main component axis of each distribution. A determination reference value related to the Mahalanobis distance for discriminating the same biological sample from the different biological samples is determined on the basis of the Mahalanobis distance of each distribution calculated regarding the plurality of biological samples. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体認証用装置、生体認証装置、生体認証システム、判別基準決定方法、生体認証方法、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a biometric authentication device, a biometric authentication device, a biometric authentication system, a discrimination criterion determination method, a biometric authentication method, and a program.

近年、情報化社会の進展に伴い、個人が保持する情報の価値や重要性が急速に高まっている。こうした状況の中で、堅牢な情報管理を実現する手法として生体認証技術(バイオマトリックス技術)に大きな注目が集まっている。生体認証とは、人間の体(生体)の特徴的な部分(以下、生体部位)を利用して本人又は他人を特定することである。例えば、異なる生体間では指紋が互いに異なるため、指紋を生体認証に用いることができる。指紋と同様に、人間の声紋、顔の形状、手の形状、虹彩パターン、静脈パターン等も異なる生体間で互いに異なる特徴を有する。そのため、これらの特徴量を生体認証に利用して個人を特定したり、認証処理や探索処理等を行ったりすることができる。   In recent years, with the progress of the information society, the value and importance of information held by individuals are rapidly increasing. Under these circumstances, biometric authentication technology (biomatrix technology) has attracted a great deal of attention as a method for realizing robust information management. Biometric authentication is to identify a person or another person using a characteristic part (hereinafter referred to as a biological part) of a human body (biological body). For example, since fingerprints are different between different biometrics, the fingerprints can be used for biometric authentication. Similar to fingerprints, human voiceprints, face shapes, hand shapes, iris patterns, vein patterns, and the like have different characteristics among different living bodies. Therefore, it is possible to specify an individual by using these feature amounts for biometric authentication, and to perform authentication processing, search processing, and the like.

このように、生体認証を利用して個人を特定したり、認証処理や探索処理等を行ったりするには、生体部位から取得された特徴量の比較処理を行う必要がある。そのため、生体部位の特徴量(例えば、指紋、声紋、静脈パターン等)が比較可能なデータ(例えば、画像データ、音声データ、3次元座標データ、アイリスコード等)の形式で取得される。次いで、このような形式で本人が予め登録しておいた「参照データ」と、認証操作の際に入力された「入力データ」とが何らかの方式で比較され、類似性が測定される。そして、比較の結果得られた類似性に基づいて個人の特定や認証処理等が行われる。   Thus, in order to specify an individual using biometric authentication, or to perform an authentication process, a search process, or the like, it is necessary to perform a comparison process of feature amounts acquired from a biological part. Therefore, it is acquired in the form of data (for example, image data, audio data, three-dimensional coordinate data, iris code, etc.) that can compare feature quantities (for example, fingerprints, voiceprints, vein patterns, etc.) of living body parts. Next, “reference data” registered in advance by the person in such a format is compared with “input data” input at the time of the authentication operation by some method, and similarity is measured. Then, identification of individuals, authentication processing, and the like are performed based on the similarity obtained as a result of the comparison.

生体認証に関し、下記の特許文献1には、生体パターンによる本人認証を行う前に、生体認証センサで検出された生体パターンが生体のものであるか、或いは、非生体のものであるかを判別する技術が開示されている。特に、同文献には、生体パターンに見られる固有の統計的な傾向を捉えて生体と非生体とを判別する技術が開示されている。例えば、生体の血管パターンは一定の方向に揃う傾向がある。この傾向に関し、同文献では、血管パターンを形成する各線分の角度分布や分布強度等に基づいて生体パターンと非生体パターンとを判別し、その判別結果に応じて疑似血管パターン等を排除する方法が提案されている。このような方法を用いることで、より高精度に生体認証を行うことが可能になる。   Regarding biometric authentication, Patent Document 1 below determines whether a biometric pattern detected by a biometric sensor is a living body or a non-living body before performing personal authentication using a biometric pattern. Techniques to do this are disclosed. In particular, this document discloses a technique for discriminating between a living body and a non-living body by capturing a unique statistical tendency found in a living body pattern. For example, the blood vessel pattern of a living body tends to align in a certain direction. With regard to this tendency, this document discloses a method for discriminating a biological pattern and a non-biological pattern based on the angular distribution and distribution intensity of each line segment forming the blood vessel pattern and eliminating the pseudo blood vessel pattern or the like according to the discrimination result. Has been proposed. By using such a method, biometric authentication can be performed with higher accuracy.

特開2008−102780号公報JP 2008-102780 A

上記文献に記載の技術は、生体パターンの形状値に関する2以上の指標値を参照し、2以上の指標値で表現される形状値の分布から生体パターンと非生体パターンとを判別するための境界値を決定する技術に関する。また、同技術は、当該境界値を用いて生体と非生体とを判別する技術に関する。特に、同技術では、分布の広がりが考慮されており、分布中心からのマハラノビス距離により境界値が表現されている。しかし、同技術では、分布の広がりが持つ方向性については考慮されていない。   The technique described in the above document refers to a boundary for discriminating a biological pattern and a non-biological pattern from a distribution of shape values represented by two or more index values with reference to two or more index values related to the shape value of the biological pattern. It relates to a technique for determining a value. The technology also relates to a technology for discriminating between a living body and a non-living body using the boundary value. In particular, in this technique, the spread of the distribution is taken into consideration, and the boundary value is expressed by the Mahalanobis distance from the distribution center. However, this technology does not consider the directionality of the distribution spread.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、分布の広がりが持つ方向性を考慮して本人判定に用いる基準値を決定することにより、本人認証の精度をさらに高めることが可能な、新規かつ改良された生体認証用装置、生体認証装置、生体認証システム、判別基準決定方法、生体認証方法、及びプログラムを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to determine the reference value used for the person identification by taking into account the directionality of the distribution spread. It is an object of the present invention to provide a new and improved biometric authentication device, biometric authentication device, biometric authentication system, discrimination criterion determination method, biometric authentication method, and program capable of further improving the accuracy of authentication.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析部と、前記複数次元の相関データを前記主成分分析部で決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成部と、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記1次元データの各点までのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部と、前記複数の生体サンプルに関して前記マハラノビス距離算出部で算出された前記各分布のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定部と、を備える、生体認証用装置が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, principal component analysis is performed on correlation data of a plurality of dimensions related to correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, and correlation data distribution of the same biological sample is analyzed. A principal component analysis unit that determines a first principal component axis and a first principal component axis of a correlation data distribution relating to different biological samples; and a first of each distribution in which the multi-dimensional correlation data is determined by the principal component analysis unit. A one-dimensional data generation unit that generates one-dimensional data relating to each distribution by projecting onto the principal component axis, and from the distribution center of each distribution to each point of the one-dimensional data on the first principal component axis of each distribution A Mahalanobis distance calculation unit that calculates the Mahalanobis distance of the distribution, and a Mahalanobis distance of each distribution calculated by the Mahalanobis distance calculation unit for the plurality of biological samples. Can, and a determination reference value determining unit for determining a discriminant reference value for the Mahalanobis distance for discriminating between said different biological samples and the same biological sample, biometric authentication apparatus is provided.

また、上記の生体認証用装置は、前記複数の生体サンプルから取得された生体パターンについて当該各生体パターンの特徴点配置に関する第1相関値と、当該各生体パターンの特徴点を結ぶ線分の傾きに関する第2相関値とが記録されたサンプルデータ記憶部をさらに備えていてもよい。この場合、前記主成分分析部は、前記サンプルデータ記憶部に記録された第1相関値及び第2相関値の組を前記複数次元の相関データとして主成分分析する。   In addition, the biometric authentication device may include a first correlation value related to the feature point arrangement of each biometric pattern and a slope of a line segment connecting the feature points of each biometric pattern with respect to the biometric pattern acquired from the plurality of biometric samples. There may be further provided a sample data storage unit in which the second correlation value is recorded. In this case, the principal component analysis unit performs principal component analysis on the set of the first correlation value and the second correlation value recorded in the sample data storage unit as the multi-dimensional correlation data.

また、前記1次元データ生成部は、前記複数次元の相関データに対し、前記第1主成分軸を1つの座標軸とする座標系に座標変換を施す座標変換部と、前記座標変換部により座標変換が施された前記複数次元の相関データから、前記第1主成分軸の成分を抽出して1次元データを生成する第1主成分抽出部と、を含むように構成されていてもよい。   The one-dimensional data generation unit is configured to perform coordinate conversion on a coordinate system having the first principal component axis as one coordinate axis for the multi-dimensional correlation data, and to perform coordinate conversion by the coordinate conversion unit. And a first principal component extraction unit that extracts a component of the first principal component axis and generates one-dimensional data from the multi-dimensional correlation data subjected to.

また、前記生体パターンは、静脈パターン、指紋パターン、虹彩パターンのいずれか又は複数の組み合わせであってもよい。   The biological pattern may be any one or a combination of a vein pattern, a fingerprint pattern, and an iris pattern.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定の生体部位から生体パターンを取得する生体認証センサと、登録済みの生体パターンが記録された登録パターン記憶部と、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析して決定される同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成部と、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記1次元データ生成部で生成された1次元データまでのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部と、前記マハラノビス距離算出部で算出されたマハラノビス距離に基づいて前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定部と、を備える、生体認証装置が提供される。   In order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, a biometric authentication sensor that acquires a biometric pattern from a predetermined biometric part, a registered pattern storage unit in which a registered biometric pattern is recorded, The first principal component axis of the correlation data distribution related to the same biological sample and the correlation data related to different biological samples determined by principal component analysis of the first dimension data of multiple dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples. Each of the distributions is projected onto the first principal component axis of the distribution by projecting multi-dimensional second correlation data relating to the correlation between the biometric pattern acquired by the biometric authentication sensor and the biometric pattern recorded in the registered pattern storage unit. A one-dimensional data generation unit for generating one-dimensional data relating to the distribution, and the first order from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution A Mahalanobis distance calculation unit for calculating a Mahalanobis distance to one-dimensional data generated by the data generation unit; a biometric pattern acquired by the biometric sensor based on the Mahalanobis distance calculated by the Mahalanobis distance calculation unit; and the registration There is provided a biometric authentication device including a similarity determination unit that determines similarity between biometric patterns recorded in a pattern storage unit.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析部と、前記複数次元の第1相関データを前記主成分分析部で決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する第1の1次元データを生成する第1の1次元データ生成部と、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記第1の1次元データの各点までの第1のマハラノビス距離を算出する第1のマハラノビス距離算出部と、前記複数の生体サンプルに関して前記第1のマハラノビス距離算出部で算出された前記各分布の第1のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定部と、を有する、生体認証用装置と;所定の生体部位から生体パターンを取得する生体認証センサと、登録済みの生体パターンが記録された登録パターン記憶部と、前記同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び前記異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する第2の1次元データを生成する第2の1次元データ生成部と、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記第2の1次元データまでの第2のマハラノビス距離を算出する第2のマハラノビス距離算出部と、前記第2のマハラノビス距離算出部で算出された第2のマハラノビス距離及び前記判別基準値決定部で決定された判別基準値に基づいて前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定部と、を有する、生体認証装置と;を含む、生体認証システムが提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, the first biological data of a plurality of dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples is subjected to principal component analysis, and the same biological sample is obtained. A principal component analysis unit for determining a first principal component axis of the correlation data distribution relating to the correlation data distribution and a first principal component axis of the correlation data distribution relating to different biological samples, and the principal component analysis unit determining the first correlation data of the plurality of dimensions A first one-dimensional data generation unit that projects the first principal component axis of each distribution generated to generate first one-dimensional data related to each distribution, and the respective ones on the first principal component axis of each distribution A first Mahalanobis distance calculator for calculating a first Mahalanobis distance from each distribution center of the distribution to each point of the first one-dimensional data; and the first Mahalanobis distance with respect to the plurality of biological samples. A discriminant reference value determining unit for determining a discriminant reference value for the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the first Mahalanobis distance of each distribution calculated in the output unit; A biometric authentication device having a biometric authentication sensor that acquires a biometric pattern from a predetermined biometric part, a registered pattern storage unit that stores a registered biometric pattern, and a correlation data distribution of the same biosample A plurality of correlations between a biometric pattern acquired by the biometric sensor and a biometric pattern recorded in the registered pattern storage unit with respect to a main component axis and a first principal component axis of a correlation data distribution related to the different biological samples. Second one-dimensional data for generating second one-dimensional data relating to each distribution by projecting the second-dimensional correlation data. A generating unit; a second Mahalanobis distance calculating unit that calculates a second Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution to the second one-dimensional data; Based on the second Mahalanobis distance calculated by the second Mahalanobis distance calculation unit and the discrimination reference value determined by the discrimination reference value determination unit, the biometric pattern acquired by the biometric authentication sensor and the registered pattern storage unit There is provided a biometric authentication system including: a biometric authentication device having a similarity determination unit that determines similarity between recorded biometric patterns.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析ステップと、前記複数次元の相関データを前記主成分分析ステップで決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成ステップと、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記1次元データの各点までのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、前記複数の生体サンプルに関して前記マハラノビス距離算出ステップで算出された前記各分布のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定ステップと、を含む、判別基準決定方法が提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, principal component analysis is performed on correlation data of a plurality of dimensions related to correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, and correlations regarding the same biological sample are performed. A principal component analysis step of determining a first principal component axis of the data distribution and a first principal component axis of the correlation data distribution relating to different biological samples, and each distribution in which the multi-dimensional correlation data is determined in the principal component analysis step A one-dimensional data generation step for generating one-dimensional data relating to each distribution by projecting onto the first principal component axis of the distribution, and from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution, The Mahalanobis distance calculation step for calculating the Mahalanobis distance to each point and the Mahalanobis distance calculation step for the plurality of biological samples are calculated. And a discrimination reference value determining step for determining a discrimination reference value relating to the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the Mahalanobis distance of each distribution. Provided.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析して決定される同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、所定の生体部位から生体パターンを取得するための生体認証センサを用いて取得された生体パターンと登録済みの生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成ステップと、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記1次元データ生成ステップで生成された1次元データまでのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、前記マハラノビス距離算出ステップで算出されたマハラノビス距離に基づいて前記生体認証センサを用いて取得された生体パターンと前記登録済みの生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定ステップと、を含む、生体認証方法が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, the same is determined by principal component analysis of multi-dimensional first correlation data relating to correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples. Acquired using a biometric authentication sensor for acquiring a biological pattern from a predetermined biological site with respect to the first principal component axis of the correlation data distribution related to the biological sample and the first principal component axis of the correlation data distribution related to different biological samples. A one-dimensional data generation step for projecting multi-dimensional second correlation data relating to the correlation between the biometric pattern and the registered biometric pattern to generate one-dimensional data relating to each distribution, and a first principal component axis of each distribution The Mahalano distance calculating the Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution to the one-dimensional data generated in the one-dimensional data generation step. Similarity for determining similarity between the biometric pattern acquired using the biometric authentication sensor and the registered biometric pattern based on the Mahalanobis distance calculated in the mahalanobis distance calculating step A biometric authentication method including a determination step.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析ステップと、前記複数次元の第1相関データを前記主成分分析ステップで決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する第1の1次元データを生成する第1の1次元データ生成ステップと、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記第1の1次元データの各点までの第1のマハラノビス距離を算出する第1のマハラノビス距離算出ステップと、前記複数の生体サンプルに関して前記第1のマハラノビス距離算出ステップで算出された前記各分布の第1のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定ステップと、前記同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び前記異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、所定の生体部位から生体パターンを取得するための生体認証センサを用いて取得された生体パターンと登録済みの生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する第2の1次元データを生成する第2の1次元データ生成ステップと、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記第2の1次元データまでの第2のマハラノビス距離を算出する第2のマハラノビス距離算出ステップと、前記第2のマハラノビス距離算出ステップで算出された第2のマハラノビス距離及び前記判別基準値決定ステップで決定された判別基準値に基づいて前記生体認証センサを用いて取得された生体パターンと前記登録済みの生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定ステップと、を含む、生体認証方法が提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, the first biological data of a plurality of dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples is subjected to principal component analysis, and the same biological sample is obtained. A principal component analysis step for determining a first principal component axis of the correlation data distribution relating to the correlation data distribution and a first principal component axis of the correlation data distribution relating to different biological samples, and determining the first correlation data of the plurality of dimensions in the principal component analysis step. A first one-dimensional data generation step of generating first one-dimensional data relating to each distribution by projecting onto the first principal component axis of each distribution, and each of the distributions on the first principal component axis of each distribution A first Mahalanobis distance calculating step of calculating a first Mahalanobis distance from each distribution center of the distribution to each point of the first one-dimensional data; A discriminant criterion for determining a discriminant criterion value for the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the first Mahalanobis distance of each distribution calculated in the first Mahalanobis distance calculating step. In order to acquire a biological pattern from a predetermined biological part with respect to the value determining step, the first principal component axis of the correlation data distribution related to the same biological sample, and the first principal component axis of the correlation data distribution related to the different biological sample A second one for generating second one-dimensional data relating to each of the distributions by projecting a plurality of second-dimensional correlation data relating to the correlation between the biometric pattern acquired using the biometric authentication sensor and the registered biometric pattern. Dimensional data generation step, and from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution, A second Mahalanobis distance calculating step for calculating a second Mahalanobis distance to the dimension data, a second Mahalanobis distance calculated in the second Mahalanobis distance calculating step, and a determination determined in the determination reference value determining step There is provided a biometric authentication method including a similarity determination step of determining a similarity between a biometric pattern acquired using the biometric authentication sensor based on a reference value and the registered biometric pattern.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析機能と、前記複数次元の相関データを前記主成分分析機能で決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成機能と、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記1次元データの各点までのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出機能と、前記複数の生体サンプルに関して前記マハラノビス距離算出機能で算出された前記各分布のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, principal component analysis is performed on correlation data of a plurality of dimensions related to correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, and correlations regarding the same biological sample are performed. A principal component analysis function for determining a first principal component axis of data distribution and a first principal component axis of correlation data distribution relating to different biological samples, and each distribution in which the multi-dimensional correlation data is determined by the principal component analysis function A one-dimensional data generation function for generating one-dimensional data relating to each distribution by projecting onto the first principal component axis of the distribution, and the distribution of the one-dimensional data from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution Mahalanobis distance calculation function for calculating the Mahalanobis distance to each point, and the Maha Nobis distance calculation function for the plurality of biological samples calculated by the Mahalanobis distance calculation function. Based on Nobis distance, a program for implementing a determination reference value determining function of determining the discrimination reference value for the Mahalanobis distance for determining said it said same biological sample different biological samples to the computer is provided.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析して決定される同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、所定の生体部位から生体パターンを取得するための生体認証センサを用いて取得された生体パターンと登録済みの生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成機能と、前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記1次元データ生成機能で生成された1次元データまでのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出機能と、前記マハラノビス距離算出機能で算出されたマハラノビス距離に基づいて前記生体認証センサを用いて取得された生体パターンと前記登録済みの生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラムが提供される。   In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, the same is determined by principal component analysis of multi-dimensional first correlation data relating to correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples. Acquired using a biometric authentication sensor for acquiring a biological pattern from a predetermined biological site with respect to the first principal component axis of the correlation data distribution related to the biological sample and the first principal component axis of the correlation data distribution related to different biological samples. A one-dimensional data generation function for projecting multi-dimensional second correlation data relating to the correlation between the biometric pattern and the registered biometric pattern to generate one-dimensional data relating to each distribution, and a first principal component axis of each distribution The Mahalanobis distance for calculating the Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution to the one-dimensional data generated by the one-dimensional data generation function. A similarity determination function for determining a similarity between a biometric pattern acquired using the biometric sensor and the registered biometric pattern based on the Mahalanobis distance calculated by the output function and the Mahalanobis distance calculation function A program for causing a computer to realize the above is provided.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記のプログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体が提供されうる。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, a computer-readable recording medium in which the above program is recorded can be provided.

以上説明したように本発明によれば、分布の広がりが持つ方向性を考慮して本人判定に用いる基準値を決定することにより、本人認証の精度をさらに高めることが可能になる。   As described above, according to the present invention, it is possible to further improve the accuracy of identity authentication by determining the reference value used for identity determination in consideration of the directionality of the distribution spread.

本発明の一実施形態に係る生体認証システムの一構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one structural example of the biometrics authentication system which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る生体認証センサの一構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of 1 structure of the biometric sensor which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る前処理装置の機能構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the function structural example of the pre-processing apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る前処理の全体的な流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole flow of the pre-processing which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る前処理の一部の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of a part of pre-processing which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る前処理の中で算出される本人分布・他人分布の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the principal distribution and others distribution calculated in the pre-processing which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る前処理の一部の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of a part of pre-processing which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る主成分分析手法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the principal component analysis method which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る前処理の一部の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of a part of pre-processing which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る前処理の中で決定される閾値直線の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the threshold straight line determined in the pre-processing which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る生体認証装置の機能構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the function structural example of the biometrics apparatus which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る認証処理の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the authentication process which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る生体認証システムにおける前処理及び認証処理の全体的な流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole flow of the pre-processing and authentication process in the biometric authentication system which concerns on the embodiment. 同実施形態に係る生体認証システムにおける前処理及び認証処理の全体的な流れを概念的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows notionally the whole flow of the pre-process in the biometrics system which concerns on the embodiment, and an authentication process. 原データに対してマハラノビス距離を算出した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having calculated Mahalanobis distance with respect to original data. 主成分分析により座標変換を施した後のデータ分布を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the data distribution after performing coordinate transformation by principal component analysis. 主成分分析により座標変換を施した後のデータ分布に対してマハラノビス距離を算出した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having calculated the Mahalanobis distance with respect to the data distribution after performing coordinate transformation by principal component analysis. 主成分分析による座標変換後のデータに対して算出されたマハラノビス距離の2次元プロット結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the two-dimensional plot result of the Mahalanobis distance calculated with respect to the data after the coordinate transformation by a principal component analysis. 同実施形態に係る装置のハードウェア構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hardware structural example of the apparatus which concerns on the same embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[説明の流れについて]
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図1を参照しながら、同実施形態に係る生体認証システム10の構成について説明する。次いで、図2を参照しながら、同実施形態に係る生体認証センサ100の一例である静脈認証センサの構成について説明する。次いで、図3を参照しながら、同実施形態に係る判別基準決定装置110の機能構成について説明する。
[About the flow of explanation]
Here, the flow of explanation regarding the embodiment of the present invention described below will be briefly described. First, the configuration of the biometric authentication system 10 according to the embodiment will be described with reference to FIG. Next, a configuration of a vein authentication sensor which is an example of the biometric sensor 100 according to the embodiment will be described with reference to FIG. Next, a functional configuration of the determination criterion determination device 110 according to the embodiment will be described with reference to FIG.

次いで、図4〜図10を参照しながら、同実施形態に係る本人認証に用いる判別基準値の決定方法について説明する。まず、図4を参照しながら、同方法に関する全体的な処理の流れについて説明する。次いで、図5、図6を参照しながら、相関値の計算方法について説明する。次いで、図7、図8を参照しながら、主成分軸の計算方法について説明する。次いで、図9、図10を参照しながら、マハラノビス距離の計算方法について説明する。この説明の中で、図10を参照しながら、判別基準値の決定方法について説明する。   Next, with reference to FIGS. 4 to 10, a method for determining a discrimination reference value used for personal authentication according to the embodiment will be described. First, referring to FIG. 4, an overall processing flow regarding the method will be described. Next, a correlation value calculation method will be described with reference to FIGS. Next, a principal component axis calculation method will be described with reference to FIGS. Next, a method for calculating the Mahalanobis distance will be described with reference to FIGS. In this description, a method for determining the discrimination reference value will be described with reference to FIG.

次いで、図11を参照しながら、同実施形態に係る生体認証装置130の機能構成について説明する。次いで、図12を参照しながら、同実施形態に係る生体認証処理の流れについて説明する。次いで、図13、図14を参照しながら、同実施形態に係る判別基準値の決定処理及び認証処理を含む全体的な処理の流れについて説明する。次いで、図15〜図18を参照しながら、同実施形態に係る技術を適用することにより得られる効果について説明する。次いで、同実施形態に係る判別基準決定装置110、及び生体認証装置130のハードウェア構成例について説明する。   Next, the functional configuration of the biometric authentication device 130 according to the embodiment will be described with reference to FIG. Next, a flow of biometric authentication processing according to the embodiment will be described with reference to FIG. Next, an overall processing flow including determination criterion value determination processing and authentication processing according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. Next, effects obtained by applying the technique according to the embodiment will be described with reference to FIGS. Next, a hardware configuration example of the discrimination criterion determination device 110 and the biometric authentication device 130 according to the embodiment will be described.

(説明項目)
1:生体認証システム10の構成
1−1:生体認証センサ100の構成
1−2:判別基準決定装置110の機能構成
1−3:生体認証装置130の機能構成
1−4:生体認証システム10による全体的な処理の流れ
2:生体認証システム10を適用することで得られる効果
3:判別基準決定装置110、生体認証装置130のハードウェア構成
(Description item)
1: Configuration of Biometric Authentication System 1-1: Configuration of Biometric Authentication Sensor 100 1-2: Functional Configuration of Discrimination Criteria Determination Device 110 1-3: Functional Configuration of Biometric Authentication Device 130 1-4: According to Biometric Authentication System 10 Overall Process Flow 2: Effect Obtained by Applying Biometric Authentication System 3: Hardware Configuration of Discrimination Criteria Determination Device 110 and Biometric Authentication Device 130

<実施形態>
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、より高精度な生体認証を実現するために、より精度良く本人と他人とを判別することが可能な基準値の決定方法が提案される。また、同方法で決定された判別基準値を用いて生体認証を行う方法についても提案される。これらの方法を適用することで精度良く生体認証を行うことができる。
<Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, in order to realize more accurate biometric authentication, a method for determining a reference value capable of discriminating between a person and another person with higher accuracy is proposed. In addition, a method for performing biometric authentication using the discrimination reference value determined by the same method is also proposed. By applying these methods, biometric authentication can be performed with high accuracy.

[1:生体認証システム10の構成]
まず、図1を参照しながら、本実施形態に係る生体認証システム10の構成について説明する。図1は、本実施形態に係る生体認証システム10の構成例を示す説明図である。
[1: Configuration of biometric authentication system 10]
First, the configuration of the biometric authentication system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a biometric authentication system 10 according to the present embodiment.

図1に示すように、生体認証システム10は、主に、生体認証センサ100と、判別基準決定装置110と、生体認証装置130とを含む。生体認証センサ100は、生体部位から生体情報を取得する手段である。また、判別基準決定装置110は、2つの生体情報が同一生体のものであるか否かを判別するための判別基準値を決定する手段である。そして、生体認証装置130は、判別基準値に基づき、ユーザ毎に予め登録された生体情報(参照データ)と生体認証を行う際に入力された生体情報(入力データ)とを照合し、入力データに対応するユーザを特定する手段である。なお、判別基準決定装置110は、生体認証用装置の一例である。   As shown in FIG. 1, the biometric authentication system 10 mainly includes a biometric authentication sensor 100, a discrimination criterion determining device 110, and a biometric authentication device 130. The biometric sensor 100 is a means for acquiring biometric information from a biological part. Further, the discrimination criterion determination device 110 is a means for determining a discrimination reference value for discriminating whether or not two pieces of biological information are of the same living body. Then, the biometric authentication device 130 collates the biometric information (reference data) registered in advance for each user with the biometric information (input data) input when performing biometric authentication based on the discrimination reference value, and the input data It is a means to specify the user corresponding to. The discrimination criterion determination device 110 is an example of a biometric authentication device.

生体認証システム10においては、まず、生体認証センサ100を用いて多数の生体サンプルから生体情報が取得される。以下の説明においては、この段階で生体サンプルから取得される生体情報のことをサンプルデータと呼ぶことにする。これらのサンプルデータは、判別基準決定装置110に入力される。但し、各サンプルデータに対応する生体サンプル(入力ユーザ)は既知であり、判別基準決定装置110には、各サンプルデータと各生体サンプルの情報とが対応付けて記録されているものとする。これら多数のサンプルデータに基づき、判別基準決定装置110は、判別基準値を決定する。   In the biometric authentication system 10, first, biometric information is acquired from a large number of biological samples using the biometric authentication sensor 100. In the following description, the biological information acquired from the biological sample at this stage will be referred to as sample data. These sample data are input to the discrimination criterion determining device 110. However, it is assumed that the biological sample (input user) corresponding to each sample data is known, and each sample data and information on each biological sample are recorded in association with each other in the discrimination criterion determination device 110. Based on the large number of sample data, the discrimination criterion determination device 110 determines a discrimination criterion value.

判別基準決定装置110で決定された判別基準値を含む情報(以下、本人判定用パラメータ)は、生体認証装置130に入力される。また、生体認証装置130には、生体認証センサ100を用いて予め参照データが入力されている。生体認証センサ100から生体認証装置130に入力データが入力されると、生体認証装置130は、入力された本人判定用パラメータを用いて各参照データと入力データとを照合する。この照合処理の結果、判別基準値を上回る類似度を持つ参照データが検出された場合、生体認証装置130は、その参照データに対応するユーザが入力データに対応するユーザであると判定する。   Information including the discrimination criterion value determined by the discrimination criterion determination device 110 (hereinafter, the identity determination parameter) is input to the biometric authentication device 130. In addition, reference data is input to the biometric authentication device 130 in advance using the biometric authentication sensor 100. When input data is input from the biometric authentication sensor 100 to the biometric authentication device 130, the biometric authentication device 130 collates each reference data with the input data using the input identity determination parameter. As a result of this collation processing, when reference data having a degree of similarity exceeding the criterion value is detected, the biometric authentication device 130 determines that the user corresponding to the reference data is the user corresponding to the input data.

このように、生体認証においては、入力データと参照データとの照合精度が生体認証の精度を左右する。そのため、認証精度を高めるためには、同じユーザの生体情報をより正確に同じと判別し、異なるユーザの生体情報をより正確に違うと判別する工夫が必要である。通常、生体認証においては、生体情報として指紋画像や静脈パターン画像等が入力され、こうした画像データの類似度合いを定量化して閾値判定が行われる。   Thus, in biometric authentication, the accuracy of collation between input data and reference data affects the accuracy of biometric authentication. Therefore, in order to increase the authentication accuracy, it is necessary to devise a method for determining that the same user's biometric information is more accurately the same and determining that the different users' biometric information is more accurately different. Normally, in biometric authentication, a fingerprint image, a vein pattern image, or the like is input as biometric information, and threshold determination is performed by quantifying the degree of similarity of such image data.

そして、この閾値判定の結果に応じて比較対象である2つの画像データの同一性が判別される。このとき、同じユーザの生体パターンを比較した結果と、異なるユーザの生体パターンを比較した結果とで定量化した値の分布が明確に区別できない状態であると、閾値判定により誤った判定結果が得られる確率が高まる。その結果、認証精度が低下してしまう。そこで、本実施形態においては、両分布が明確に区別されるように生体情報を定量化する手法が提案される。この定量化手法は、後述する判別基準決定装置110、及び生体認証装置130により実現される。   Then, the identity of the two image data to be compared is determined according to the result of the threshold determination. At this time, if the distribution of the values quantified between the result of comparing the biometric patterns of the same user and the result of comparing the biometric patterns of different users cannot be clearly distinguished, an erroneous determination result is obtained by the threshold determination. The probability of being increased. As a result, the authentication accuracy is degraded. Therefore, in this embodiment, a method for quantifying biological information is proposed so that both distributions are clearly distinguished. This quantification method is realized by the discrimination criterion determination device 110 and the biometric authentication device 130 described later.

以下、生体認証システム10に含まれる生体認証センサ100、判別基準決定装置110、及び生体認証装置130について、より詳細に説明する。   Hereinafter, the biometric authentication sensor 100, the discrimination criterion determining device 110, and the biometric authentication device 130 included in the biometric authentication system 10 will be described in more detail.

(1−1:生体認証センサ100の構成)
まず、生体認証センサ100について説明する。生体認証システム10において、ユーザは、生体認証センサ100を用いて所定の生体部位から取得される生体情報を入力し、生体認証を行う。生体情報としては、例えば、静脈、指紋、虹彩、顔、声紋等に現れる生体パターンが用いられる。本実施形態では、個々のユーザに固有の特徴的な形状値を含む任意の生体パターンを用いることができる。
(1-1: Configuration of Biometric Sensor 100)
First, the biometric sensor 100 will be described. In the biometric authentication system 10, the user inputs biometric information acquired from a predetermined biometric site using the biometric authentication sensor 100 and performs biometric authentication. As biometric information, for example, a biometric pattern that appears in a vein, fingerprint, iris, face, voiceprint, or the like is used. In the present embodiment, any biological pattern including a characteristic shape value unique to each user can be used.

生体認証センサ100は、ユーザが所定の生体部位をセンシングエリアに近接又は載置させた場合に当該生体部位から生体パターンを取得する手段である。ここで言うセンシングエリアとは、載置された生体部位から生体パターンを取得するのに好適な領域のことである。例えば、光照射手段と撮像手段との間にセンシングエリアが設けられる。この場合、センシングエリアに載置された生体部位に向けて効率的に光が照射され、生体部位を透過又は生体部位の内部で散乱した光が撮像手段に効率的に入射されるように、センシングエリアの位置が設定される。   The biometric authentication sensor 100 is a unit that acquires a biometric pattern from a biometric part when the user places or places a predetermined biometric part in the sensing area. The sensing area referred to here is an area suitable for acquiring a biological pattern from a placed biological part. For example, a sensing area is provided between the light irradiation unit and the imaging unit. In this case, sensing is performed so that light is efficiently emitted toward the living body part placed in the sensing area, and light that is transmitted through the living body part or scattered inside the living body part is efficiently incident on the imaging unit. The position of the area is set.

(静脈認証センサについて)
ここで、図2を参照しながら、生体認証センサ100の一例として静脈認証センサを取り上げ、具体的に静脈認証センサの構成及び動作について説明する。図2は、静脈認証センサの主要な構成及び動作を示す説明図である。なお、図2には、静脈認証センサで取得された生体部位(指FG)の撮影画像(A)、及び当該撮影画像(A)に画像処理を施すことで得られる静脈画像(B)が併せて掲載されている。
(About vein authentication sensor)
Here, referring to FIG. 2, a vein authentication sensor is taken as an example of the biometric authentication sensor 100, and the configuration and operation of the vein authentication sensor will be specifically described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the main configuration and operation of the vein authentication sensor. FIG. 2 also shows a captured image (A) of the living body part (finger FG) acquired by the vein authentication sensor and a vein image (B) obtained by performing image processing on the captured image (A). It is published.

図2に示すように、静脈認証センサは、主に、近赤外光照射光源(LED102)、及び撮像素子104を有する。静脈認証センサは、センシングエリア(架台等)に載置された生体部位(例えば、指FG)を撮像し、生体部位の内部に存在する静脈の撮像画像(静脈画像(B))を生成する。但し、上記のLEDは、Light Emitting Diodeの略である。なお、図2の例では、近赤外光照射光源としてLEDを用いているが、本実施形態の適用範囲はこれに限定されず、LED以外の光源を用いてもよい。   As shown in FIG. 2, the vein authentication sensor mainly includes a near-infrared light irradiation light source (LED 102) and an image sensor 104. The vein authentication sensor images a living body part (for example, a finger FG) placed on a sensing area (such as a gantry), and generates a captured image of a vein existing inside the living body part (vein image (B)). However, the LED is an abbreviation for Light Emitting Diode. In the example of FIG. 2, the LED is used as the near-infrared light irradiation light source, but the application range of the present embodiment is not limited to this, and a light source other than the LED may be used.

LED102は、センシングエリアに載置された生体部位に所定の波長帯域の近赤外光を照射する手段である。近赤外光は、身体組織に対して透過性が高い一方で、血液中のヘモグロビン(還元ヘモグロビン)に吸収され易いという特徴を有する。そのため、近赤外光を生体部位(例えば、指、手のひら、手の甲等)に照射すると、生体部位の内部に分布する静脈が影として観測される。このようにして観測される静脈の影を静脈パターンという。なお、静脈パターンは、上記の生体パターンの一例である。このような静脈パターンを良好に撮像するためには、所定の波長帯域が約600nm〜1300nm程度(好ましくは、700nm〜900nm程度)の近赤外光を用いることが好ましい。   The LED 102 is a means for irradiating a living body part placed in the sensing area with near infrared light in a predetermined wavelength band. Near-infrared light has a characteristic of being easily absorbed by hemoglobin (reduced hemoglobin) in blood while being highly permeable to body tissues. Therefore, when near-infrared light is irradiated to a living body part (for example, a finger, palm, back of hand, etc.), veins distributed inside the living body part are observed as shadows. The vein shadow observed in this way is called a vein pattern. The vein pattern is an example of the biological pattern. In order to image such a vein pattern well, it is preferable to use near-infrared light having a predetermined wavelength band of about 600 nm to 1300 nm (preferably about 700 nm to 900 nm).

例えば、LED102により照射される近赤外光の波長が600nm未満又は1300nm超過である場合、近赤外光が血液中のヘモグロビンに吸収される割合が小さくなり、良好な静脈パターンが得られない。逆に、LED102により照射される近赤外光の波長が700nm〜900nm程度である場合、近赤外光が脱酸素化ヘモグロビン及び酸素化ヘモグロビンの双方に対して特異的に吸収されることにより、良好な静脈パターンが得られる。なお、上記波長帯域を含む光を発光可能なLED102と上記波長帯域を通過させる帯域通過フィルタ(非図示)とを組み合わせることで、このような波長帯域の近赤外光を照射可能な近赤外光源を容易に実現することができる。   For example, when the wavelength of near-infrared light emitted by the LED 102 is less than 600 nm or more than 1300 nm, the proportion of the near-infrared light absorbed by hemoglobin in blood becomes small, and a good vein pattern cannot be obtained. On the contrary, when the wavelength of the near infrared light irradiated by the LED 102 is about 700 nm to 900 nm, the near infrared light is specifically absorbed by both deoxygenated hemoglobin and oxygenated hemoglobin, A good vein pattern is obtained. In addition, the near infrared which can irradiate near-infrared light of such a wavelength band by combining LED102 which can emit light including the said wavelength band, and the band pass filter (not shown) which passes the said wavelength band is combined. A light source can be easily realized.

上記のようにしてLED102から照射された近赤外光(照射光L11)は、指FGの内部で静脈に散乱され、散乱光L13として撮像素子104に入射する。そして、撮像素子104は、入射した散乱光L13により撮像画像(A)を生成する。撮像素子104としては、例えば、CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)が用いられる。撮像素子104から出力された撮影画像(A)には、図示しない画像処理部で所定の画像処理が施され、静脈画像(B)が生成される。ここで施される所定の画像処理は、例えば、エッジ検出処理、平滑化処理、2値化処理、細線化処理等である。   The near-infrared light (irradiation light L11) emitted from the LED 102 as described above is scattered into the vein inside the finger FG and enters the image sensor 104 as scattered light L13. Then, the imaging element 104 generates a captured image (A) with the incident scattered light L13. As the imaging element 104, for example, a charge coupled devices (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) is used. The captured image (A) output from the image sensor 104 is subjected to predetermined image processing by an image processing unit (not shown) to generate a vein image (B). The predetermined image processing performed here is, for example, edge detection processing, smoothing processing, binarization processing, thinning processing, and the like.

以上説明したように、静脈認証センサは、LED102により照射光L11を指FGに照射し、指FGの内部を通過した散乱光L13を撮像素子104で撮影し、その撮影画像(A)に所定の画像処理を施すことで静脈画像(B)を生成する(S10)。このようにして生成された静脈画像(B)は、生体情報として判別基準決定装置110、又は生体認証装置130に入力される(図1を参照)。但し、判別基準決定装置110には生体サンプルから取得された生体情報(サンプルデータ)が入力され、生体認証装置130には認証対象となる生体情報(認証用データ;参照データ、入力データ)が入力される。   As described above, the vein authentication sensor irradiates the finger FG with the irradiation light L11 by the LED 102, images the scattered light L13 that has passed through the inside of the finger FG with the imaging element 104, and displays a predetermined image on the captured image (A). By performing image processing, a vein image (B) is generated (S10). The vein image (B) generated in this way is input as biometric information to the discrimination criterion determining device 110 or the biometric authentication device 130 (see FIG. 1). However, biometric information (sample data) acquired from a biological sample is input to the discrimination criterion determination device 110, and biometric information (authentication data; reference data, input data) to be authenticated is input to the biometric authentication device 130. Is done.

(1−2:判別基準決定装置110の機能構成)
次に、判別基準決定装置110について説明する。まず、図3を参照しながら、本実施形態に係る判別基準決定装置110の機能構成について説明する。図3は、本実施形態に係る判別基準決定装置110の機能構成例を示す説明図である。
(1-2: Functional Configuration of Discrimination Criteria Determination Device 110)
Next, the discrimination criterion determination device 110 will be described. First, the functional configuration of the discrimination criterion determining apparatus 110 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a functional configuration example of the discrimination criterion determining apparatus 110 according to the present embodiment.

図3に示すように、判別基準決定装置110は、主に、記憶部112と、相関計算部114と、主成分分析部116と、マハラノビス距離計算部118と、閾値直線決定部120とを有する。上記の通り、判別基準決定装置110には、生体認証センサ100から多数のサンプルデータが入力される。これらの入力されたサンプルデータは、記憶部112に記録され、判別基準値の決定に用いられる。   As shown in FIG. 3, the discrimination criterion determination device 110 mainly includes a storage unit 112, a correlation calculation unit 114, a principal component analysis unit 116, a Mahalanobis distance calculation unit 118, and a threshold line determination unit 120. . As described above, a large number of sample data is input from the biometric sensor 100 to the discrimination criterion determination device 110. These input sample data are recorded in the storage unit 112 and used to determine the discrimination reference value.

なお、記憶部112は、サンプルデータ記憶部の一例である。また、主成分分析部116は、1次元データ生成部、座標変換部、第1主成分抽出部の一例である。マハラノビス距離計算部118は、マハラノビス距離算出部の一例である。そして、閾値直線決定部120は、判別基準値決定部の一例である。   The storage unit 112 is an example of a sample data storage unit. The principal component analysis unit 116 is an example of a one-dimensional data generation unit, a coordinate conversion unit, and a first principal component extraction unit. The Mahalanobis distance calculation unit 118 is an example of a Mahalanobis distance calculation unit. The threshold straight line determination unit 120 is an example of a discrimination reference value determination unit.

(相関計算部114)
まず、相関計算部114について説明する。相関計算部114は、記憶部112に記録された多数のサンプルデータを読み出す。記憶部112に記録されるサンプルデータは、例えば、静脈パターン等の生体パターンを撮影し、画像処理S10を施して得られた画像データである。この画像データは、上記の画像処理S10において生体パターンに含まれる特徴点の座標情報、及び特徴点間を結ぶ線分の情報(以下、線分情報)に変換されている。つまり、記憶部112には、各サンプルデータを形成する特徴点の座標情報及び線分情報が記録されている。そこで、相関計算部114は、各サンプルデータの座標情報及び線分情報を用いて後述する画素相関値及びハフ相関値を算出する。
(Correlation calculator 114)
First, the correlation calculation unit 114 will be described. The correlation calculation unit 114 reads a large number of sample data recorded in the storage unit 112. The sample data recorded in the storage unit 112 is, for example, image data obtained by photographing a biological pattern such as a vein pattern and performing image processing S10. This image data is converted into the coordinate information of the feature points included in the biological pattern and the information of line segments connecting between the feature points (hereinafter, line segment information) in the image processing S10. In other words, the coordinate information and line segment information of the feature points forming each sample data are recorded in the storage unit 112. Therefore, the correlation calculation unit 114 calculates a pixel correlation value and a Hough correlation value, which will be described later, using the coordinate information and line segment information of each sample data.

(画素相関値について)
ここで言う画素相関値とは、2つの生体パターンに対応するサンプルデータの座標情報を用いて算出される相関係数のことを意味する。例えば、相関係数は、下記の式(1)で定義される。但し、各画素の座標を(m,n)と表現し、比較対象となる2つの生体サンプルの画素情報をf、fと表現している。例えば、座標(10,15)に画素情報fに対応するサンプルデータの特徴点が存在する場合、f(10,15)=1と表現される。一方、座標(100,2)に画素情報fに対応するサンプルデータの特徴点が存在しない場合、f(100,2)=0と表現される。
(About pixel correlation values)
The pixel correlation value here means a correlation coefficient calculated using coordinate information of sample data corresponding to two biological patterns. For example, the correlation coefficient is defined by the following equation (1). However, the coordinates of each pixel are expressed as (m, n), and the pixel information of the two biological samples to be compared is expressed as f 1 and f 2 . For example, if there is a feature point of sample data corresponding to the pixel information f 1 at the coordinates (10, 15), it is expressed as f 1 (10, 15) = 1. On the other hand, when there is no feature point of sample data corresponding to the pixel information f 1 at the coordinates (100, 2), it is expressed as f 1 (100, 2) = 0.

下記の式(1)に示す相関係数S(f,f)は、2つのサンプルデータf、f間の類似度を示す統計学指標である。相関係数Sが1に近い程、2つのサンプルデータが類似している。逆に、相関係数Sが0に近い程、2つのサンプルデータが相違している。従って、2つのサンプルデータf、fが完全に一致していれば、上記の相関係数Sの値は1となる。つまり、同一の生体サンプルから取得されたサンプルデータの相関係数Sは1に近い値になる。もちろん、同一のサンプルデータを用いて算出される相関係数Sは1になる。一方、異なる生体サンプルから取得されたサンプルデータの相関係数Sは1よりも十分に小さい値になることが期待される。 The correlation coefficient S 1 (f 1 , f 2 ) shown in the following equation (1) is a statistical index indicating the similarity between the two sample data f 1 and f 2 . As the correlation coefficient S 1 is close to 1, two sample data are similar. Conversely, the closer the correlation coefficient S 1 is 0, two sample data are different. Therefore, if the two sample data f 1 and f 2 are completely coincident with each other, the value of the correlation coefficient S 1 is 1. That is, the correlation coefficient S 1 of sample data acquired from the same biological sample is a value close to 1. Of course, the correlation coefficient S 1 calculated using the same sample data is 1. On the other hand, the correlation coefficient S 1 of the sample data obtained from different biological samples is expected to be sufficiently smaller than 1.

Figure 2010181970
…(1)
Figure 2010181970
... (1)

(ハフ相関値について)
一方、上記のハフ相関値とは、生体パターンの各線分(直線)をハフ(Hough)変換して得られるハフ空間上の各特徴点について、下記の式(2)を用いて算出される相関係数Sのことを意味する。ハフ変換とは、例えば、x−y空間で定義される直線Lを2つのパラメータr、θで表現し、直線Lをr−θ空間の1点に変換する方法である。例えば、変換式をr=x・cosθ+y・sinθと表現すると、直線L上の座標点(x,y)は、r−θ空間上の曲線r=x・cosθ+y・sinθに変換される。同様に、k=1,…,N−1について、直線L上の座標点(x,y)は、r−θ空間上の曲線r=x・cosθ+y・sinθに変換される。
(About Hough correlation value)
On the other hand, the above-mentioned Hough correlation value is a phase calculated using the following equation (2) for each feature point on the Hough space obtained by Hough transforming each line segment (straight line) of the biological pattern. which means that the relationship between the number of S 2. The Hough transform is, for example, a method in which a straight line L defined in the xy space is expressed by two parameters r and θ, and the straight line L is converted to one point in the r-θ space. For example, when the conversion equation is expressed as r = x · cos θ + y · sin θ, the coordinate point (x 0 , y 0 ) on the straight line L is converted into a curve r = x 0 · cos θ + y 0 · sin θ on the r-θ space. The Similarly, for k = 1,..., N−1, the coordinate point (x k , y k ) on the straight line L is converted to a curve r = x k · cos θ + y k · sin θ on the r-θ space.

このとき、(x,y)が直線L上にあるため、r−θ空間上に描かれるN本の曲線r=xk’・cosθ+yk’・sinθ(k’=0,…,N−1)は1点で交わる。この点が直線Lを特徴付けるハフ空間(r−θ空間)上の特徴点である。例えば、生体パターンの特徴点(x,y)(k=1,2)を結ぶ線分L12は、ハフ空間上におけるr=x・cosθ+y・sinθ(k=1,2)の交点(r12,θ12)で特徴付けられる。このように、ハフ変換を用いることで、生体パターンの特徴点を結ぶ各線分がハフ空間における特徴点の分布として得られる。 At this time, since (x k , y k ) is on the straight line L, N curves r = x k ′ · cos θ + y k ′ · sin θ (k ′ = 0,..., N) drawn on the r-θ space. -1) intersects at one point. This point is a feature point on the Hough space (r-θ space) that characterizes the straight line L. For example, the line segment L 12 connecting the feature points (x k , y k ) (k = 1, 2) of the biological pattern is represented by r = x k · cos θ + y k · sin θ (k = 1, 2) on the Hough space. Characterized by the intersection (r 12 , θ 12 ). Thus, by using the Hough transform, each line segment connecting the feature points of the biological pattern is obtained as the distribution of the feature points in the Hough space.

例えば、ハフ空間上の座標を(m’,n’)と表現し、比較対象となる2つのサンプルデータについて各線分を特徴付けるハフ変換値をhf、hfと表現する。但し、ハフ変換値hf(m’,n’)は、サンプルデータの線分に対応するハフ変換値が座標(m’,n’)に存在する場合にhf(m’,n’)=1をとり、存在しない場合にhf(m’,n’)=0をとるものとする。同様に、ハフ変換値hf(m’,n’)は、サンプルデータの線分に対応するハフ変換値が座標(m’,n’)に存在する場合にhf(m’,n’)=1をとり、存在しない場合にhf(m’,n’)=0をとるものとする。このような表現を用いると、ハフ相関値Sは、下記の式(2)のように表現される。 For example, the coordinates of the Hough space (m ', n') and expressed, the Hough transform values characterizing each segment for two sample data to be compared is expressed as hf 1, hf 2. However, Hough conversion value hf 1 (m ', n' ) is Hough transform values corresponding to the line segment of the sample data is the coordinates (m ', n') hf 1 when present in (m ', n') = 1, and hf 1 (m ′, n ′) = 0 when there is no such value. Similarly, the Hough transform value hf 2 (m ', n' ) is Hough transform values corresponding to the line segment of the sample data is the coordinates (m ', n') hf 2 (m when present in ', n' ) = 1, and hf 2 (m ′, n ′) = 0 when it does not exist. With such a representation, the Hough correlation value S 2 can be expressed as the following equation (2).

Figure 2010181970
…(2)
Figure 2010181970
... (2)

以上説明したように、相関計算部114は、記憶部112に記録された全てのサンプルデータについて画素相関値、及びハフ相関値を計算する。相関計算部114で算出された(画素相関値,ハフ相関値)の分布を2次元プロットすると、図6に例示するような分布図が得られる。なお、相関計算部114は、同一の生体サンプルについて算出した画素相関値及びハフ相関値と、相異なる生体サンプルについて算出した画素相関値及びハフ相関値とを区別するための識別情報を保持している。そのため、図6に例示した分布図の中で、同一の生体サンプルに関する分布(以下、本人分布)と、相異なる生体サンプルに関する分布(以下、他人分布)とを区別することができる。   As described above, the correlation calculation unit 114 calculates pixel correlation values and Hough correlation values for all sample data recorded in the storage unit 112. When the distribution of (pixel correlation value, Hough correlation value) calculated by the correlation calculation unit 114 is two-dimensionally plotted, a distribution diagram illustrated in FIG. 6 is obtained. The correlation calculation unit 114 holds identification information for distinguishing between the pixel correlation value and the Hough correlation value calculated for the same biological sample and the pixel correlation value and the Hough correlation value calculated for different biological samples. Yes. Therefore, in the distribution diagram illustrated in FIG. 6, it is possible to distinguish between a distribution related to the same biological sample (hereinafter referred to as “personal distribution”) and a distribution related to different biological samples (hereinafter referred to as “other person distribution”).

その結果、図6の分布図から本人分布と他人分布とを分ける境界線(本人判定用閾値)を決定することが可能になる。しかしながら、図6に例示した分布図から明らかなように、本人分布と他人分布とが境界線付近で少しだけ重なっており、本人判定用閾値を用いて生体サンプルの同一性を判別した場合、判別結果に誤りを含む可能性が大きい。   As a result, it is possible to determine a boundary line (person identification threshold value) that separates the individual distribution from the other person distribution from the distribution diagram of FIG. However, as is apparent from the distribution chart illustrated in FIG. 6, the identity distribution and the identity distribution are slightly overlapped in the vicinity of the boundary line. The result is likely to contain errors.

そこで、本実施形態においては、画素相関値−ハフ相関値の分布から判別基準値を決定せず、さらに本人分布と他人分布とが明確に区別可能な分布形態に変換してから判別基準値の決定を行う。そのため、相関計算部114で算出された画素相関値、及びハフ相関値は主成分分析部116に入力される(図3を参照)。さらに、本人分布と他人分布とを区別するための識別情報が相関計算部114から主成分分析部116に入力される。   Therefore, in the present embodiment, the discrimination reference value is not determined from the distribution of the pixel correlation value-the Hough correlation value, and further converted into a distribution form in which the identity distribution and the other person distribution can be clearly distinguished, and then the discrimination reference value Make a decision. Therefore, the pixel correlation value and the Hough correlation value calculated by the correlation calculation unit 114 are input to the principal component analysis unit 116 (see FIG. 3). Further, identification information for distinguishing the personal distribution from the other person distribution is input from the correlation calculation unit 114 to the principal component analysis unit 116.

(主成分分析部116)
次に、主成分分析部116について説明する。図6に例示した分布図を参照すると、本人分布の広がりと他人分布の広がりとは異なる方向性を有していることが分かる。そこで、本実施形態においては、両分布が持つ方向性の違いを考慮して本人分布と他人分布とをより明確に区別できるように分布形態を変換する手法が提案される。特に、本実施形態では、主成分分析を用いて画素相関値−ハフ相関値の分布(以下、PH分布)を主成分方向に回転した上で第1主成分軸にサンプルデータのPH分布を射影して1次元分布に変換する手法が提案される。以下、この手法について詳細に説明する。
(Principal component analysis unit 116)
Next, the principal component analysis unit 116 will be described. Referring to the distribution chart illustrated in FIG. 6, it can be seen that the spread of the personal distribution and the spread of the other person have different directions. Therefore, in the present embodiment, a method is proposed in which the distribution form is converted so that the person distribution and the other person distribution can be more clearly distinguished in consideration of the difference in directionality of both distributions. In particular, in the present embodiment, the distribution of pixel correlation value-Hough correlation value (hereinafter referred to as PH distribution) is rotated in the principal component direction using principal component analysis, and the PH distribution of the sample data is projected onto the first principal component axis. Thus, a method of converting to a one-dimensional distribution is proposed. Hereinafter, this method will be described in detail.

(主成分分析について)
まず、主成分分析について簡単に説明する。主成分分析とは、図8に示すように、多数の点で形成される点群の広がりが最も大きい方向を第1主成分軸として、また、第1主成分軸に直交し、かつ、点群の広がりが次に大きい方向を第2主成分軸として抽出する分析手法である。この分析手法は、多次元分布に対しても同様に用いることができる。N次元空間に広がりを持つ点群の場合、主成分分析によりN本の主成分軸を抽出することができる。つまり、主成分分析により主成分軸で定義される新たな座標系が形成される。
(About principal component analysis)
First, the principal component analysis will be briefly described. In the principal component analysis, as shown in FIG. 8, the direction in which the spread of the point group formed by a large number of points is the largest is the first principal component axis, is orthogonal to the first principal component axis, and This is an analysis method for extracting the direction with the next largest group spread as the second principal component axis. This analysis technique can be used for multidimensional distributions as well. In the case of a point group having a spread in an N-dimensional space, N principal component axes can be extracted by principal component analysis. That is, a new coordinate system defined by the principal component axis is formed by principal component analysis.

ここで、主成分軸の具体的な算出方法について簡単に説明する。なお、簡単のため、図8に示すような2次元空間(x−y空間)上に分布する点群Qを考える。主成分軸を求めるには、点群Qに関する分散共分散行列Cの固有値λ、λ、及び固有ベクトルE、Eを求めればよい。但し、固有値λ、λはスカラー量であり、固有ベクトルE、Eは2次元のベクトル量である。点群Qを構成する座標点(x,y)(k=0,…,N−1)の期待値を(μ,μ)(但し、μ=Σx/N、μ=Σy/N、Σ:k=0〜N−1に関する和)と表現すると、分散共分散行列Cは下記の式(3)及び式(4)で表現される。 Here, a specific calculation method of the principal component axis will be briefly described. For simplicity, a point group Q distributed on a two-dimensional space (xy space) as shown in FIG. 8 is considered. In order to obtain the principal component axis, the eigenvalues λ 1 and λ 2 and the eigenvectors E 1 and E 2 of the variance-covariance matrix C regarding the point group Q may be obtained. However, eigenvalues λ 1 and λ 2 are scalar quantities, and eigenvectors E 1 and E 2 are two-dimensional vector quantities. The expected value of the coordinate point (x k , y k ) (k = 0,..., N−1) constituting the point group Q is expressed as (μ x , μ y ) (where μ x = Σx k / N, μ y = Σy k / N, Σ: sum regarding k = 0 to N−1), the variance-covariance matrix C is expressed by the following equations (3) and (4).

Figure 2010181970
…(3)

Figure 2010181970
…(4)
Figure 2010181970
... (3)

Figure 2010181970
... (4)

そのため、固有値λ、λは、下記の式(5)で表現される固有方程式を解くことにより得られる。但し、Iは2行2列の単位行列を表す。また、det(…)は行列式を表す。さらに、下記の式(6)及び式(7)の関係式、及び条件式|E|=|E|=1から固有ベクトルE、Eが得られる。各主成分軸は点群Qの重心Pを通ることから、固有ベクトルE、EをE=(e11,e12)、E=(e21,e22)と表現すると、λ>λの場合、第1主成分軸は下記の式(8)で表現され、第2主成分軸は下記の式(9)で表現される。 Therefore, the eigenvalues lambda 1, lambda 2 is obtained by solving the characteristic equation represented by the following formula (5). Here, I represents a unit matrix of 2 rows and 2 columns. Det (...) represents a determinant. Further, eigenvectors E 1 and E 2 are obtained from the following relational expressions (6) and (7) and the conditional expression | E 1 | = | E 2 | = 1. Since each principal component axis passes through the center of gravity P 0 of the point group Q, if the eigenvectors E 1 and E 2 are expressed as E 1 = (e 11 , e 12 ), E 2 = (e 21 , e 22 ), λ 1> lambda case 2, the first principal component axis is expressed by equation (8) below, the second principal component axis is represented by the formula (9) below.

Figure 2010181970
…(5)

Figure 2010181970
…(6)

Figure 2010181970
…(7)

Figure 2010181970
…(8)

Figure 2010181970
…(9)
Figure 2010181970
... (5)

Figure 2010181970
... (6)

Figure 2010181970
... (7)

Figure 2010181970
... (8)

Figure 2010181970
... (9)

以上説明したように、上記の式(3)〜式(9)に関する演算を行うことで点群Qの主成分軸を算出することができる。本実施形態の場合、点群QとしてPH分布(本人分布、他人分布)が与えられる。また、上記の計算方法を用いて本人分布、及び他人分布の各々に対して主成分軸が算出される。   As described above, the principal component axis of the point group Q can be calculated by performing calculations related to the above equations (3) to (9). In the case of this embodiment, a PH distribution (personal distribution, distribution of others) is given as the point group Q. Further, the principal component axis is calculated for each of the principal distribution and the other person distribution using the above calculation method.

(本実施形態への適用)
まず、主成分分析部116は、相関計算部114から入力された本人分布Qの期待値(μ1x,μ1y)を計算する。次いで、主成分分析部116は、上記の式(3)及び式(4)に基づいて本人分布Qの分散共分散行列Cを算出する。次いで、主成分分析部116は、分散共分散行列Cについて上記の式(5)に相当する固有方程式を解き、固有値λ11、λ12を算出する。次いで、主成分分析部116は、上記の式(6)及び式(7)に基づいて固有値λ11、λ12に各々対応する固有ベクトルE11、E12を算出する。その結果、上記の式(8)及び式(9)に基づいて主成分軸が決定される。
(Application to this embodiment)
First, principal component analysis unit 116 calculates the expected value of the personal distribution Q 1 inputted from the correlation calculating unit 114 (μ1x, μ1y). Next, the principal component analysis unit 116 calculates the variance-covariance matrix C 1 of the principal distribution Q 1 based on the above equations (3) and (4). Next, the principal component analysis unit 116 solves the eigen equation corresponding to the above equation (5) for the variance-covariance matrix C 1 and calculates eigen values λ 11 and λ 12 . Next, the principal component analysis unit 116 calculates eigenvectors E 11 and E 12 corresponding to the eigenvalues λ 11 and λ 12 based on the above equations (6) and (7), respectively. As a result, the principal component axis is determined based on the above equations (8) and (9).

同様に、主成分分析部116は、相関計算部114から入力された他人分布Qの期待値(μ2x,μ2y)を計算する。次いで、主成分分析部116は、上記の式(3)及び式(4)に基づいて本人分布Qの分散共分散行列Cを算出する。次いで、主成分分析部116は、分散共分散行列Cについて上記の式(5)の固有方程式を解き、固有値λ21、λ22を算出する。次いで、主成分分析部116は、上記の式(6)及び式(7)に基づいて固有値λ21、λ22に各々対応する固有ベクトルE21、E22を算出する。その結果、上記の式(8)及び式(9)に基づいて主成分軸が決定される。 Similarly, the principal component analysis unit 116 calculates the expected values of others distributions Q 2 to which is input from the correlation calculating unit 114 (μ2x, μ2y). Then, principal component analysis unit 116 calculates the covariance matrix C 2 of the principal distribution Q 2 based on the above equation (3) and (4). Next, the principal component analysis unit 116 solves the eigen equation of the above equation (5) for the variance-covariance matrix C 2 and calculates eigen values λ 21 and λ 22 . Next, the principal component analysis unit 116 calculates eigenvectors E 21 and E 22 corresponding to the eigenvalues λ 21 and λ 22 based on the above equations (6) and (7), respectively. As a result, the principal component axis is determined based on the above equations (8) and (9).

このようにして本人分布及び他人分布の各々について主成分軸が算出される。各分布の主成分軸が算出されると、主成分分析部116は、点群Q、Qの各点を各分布の第1主成分軸に射影させ、点群Q、Qの次元を1次元に低減させる。具体的には、点群Q、Qの座標が各分布の主成分方向に変換され、第1主成分に対応する座標値のみが抽出される。 In this way, the principal component axis is calculated for each of the principal distribution and the other person distribution. When the main component axis of each distribution is calculated, the principal component analysis unit 116, each point of the point group Q 1, Q 2 is projected to the first principal component axis of each distribution point group Q 1, Q 2 Reduce dimension to one dimension. Specifically, the coordinate point group Q 1, Q 2 is converted to principal component direction of the distributions, only the coordinate values corresponding to the first principal component is extracted.

例えば、本人分布Qについて算出された第1主成分軸の傾きがθであると仮定する。この場合、本人分布Q及び他人分布Qに含まれる座標点(x,y)(k=0,…,N−1)は、第1主成分軸をp1x軸、第2主成分軸をp1y軸とする新たな座標系の座標点(p1x,p1y)に変換される。この座標変換の変換式は、下記の式(10)で表現される。この座標変換の後、主成分分析部116は、変換後の座標点p1xを本人分布Qに関する1次元データDQとして抽出する。 For example, it is assumed that the inclination of the first principal component axis calculated for the principal distribution Q 1 is θ 1 . In this case, the coordinate points (x k , y k ) (k = 0,..., N−1) included in the principal distribution Q 1 and the other person distribution Q 2 have the first principal component axis as the p1x axis and the second principal component. It is converted into a coordinate point (p1x k , p1y k ) in a new coordinate system with the axis as the p1y axis. The conversion formula of this coordinate conversion is expressed by the following formula (10). After this coordinate transformation, the principal component analysis unit 116 extracts coordinate points p1x k after the conversion as a one-dimensional data DQ 1 related person distribution Q 1.

同様に、他人分布Qについて算出された第1主成分軸の傾きがθであると仮定する。この場合、本人分布Q及び他人分布Qに含まれる座標点(x,y)(k=0,…,N−1)は、第1主成分軸をp2x軸、第2主成分軸をp2y軸とする新たな座標系の座標点(p2x,p2y)に変換される。この座標変換の変換式は、下記の式(11)で表現される。この座標変換の後、主成分分析部116は、変換後の座標点p2xを他人分布Qに関する1次元データDQとして抽出する。 Similarly, it is assumed that the inclination of the first principal component axis calculated for others distribution Q 2 is theta 2. In this case, the coordinate points (x k , y k ) (k = 0,..., N−1) included in the principal distribution Q 1 and the other person distribution Q 2 have the first principal component axis as the p2x axis and the second principal component. It is converted to a coordinate point (p2x k , p2y k ) in a new coordinate system with the axis as the p2y axis. The conversion formula of this coordinate conversion is expressed by the following formula (11). After this coordinate transformation, the principal component analysis unit 116 extracts coordinate points p2x k after the conversion as a one-dimensional data DQ 2 regarding others distributions Q 2.

Figure 2010181970
…(10)

Figure 2010181970
…(11)
Figure 2010181970
(10)

Figure 2010181970
... (11)

上記のように、PH分布に含まれる各点は、主成分分析部116により、本人分布Qに対する1次元データDQ、及び他人分布Qに対する1次元データDQに変換される。そして、主成分分析部116により変換された1次元データDQ、DQは、マハラノビス距離計算部118に入力される。 As described above, each point included in the PH distribution, the principal component analysis unit 116, and is converted for the principal distribution Q 1 one-dimensional data DQ 1, and the one-dimensional data DQ 2 for others distributions Q 2. The one-dimensional data DQ 1 and DQ 2 converted by the principal component analysis unit 116 are input to the Mahalanobis distance calculation unit 118.

(マハラノビス距離計算部118)
上記の通り、マハラノビス距離計算部118には、主成分分析部116により本人分布Qの第1主成分軸、及び他人分布Qの第1主成分軸の各々に射影されたPH分布の各点に対応する1次元データDQ、DQが入力される。そこで、マハラノビス距離計算部118は、これら1次元データDQ、DQの各々について、各点と分布中心との間のマハラノビス距離を算出する。ここで、マハラノビス距離について簡単に説明する。
(Mahalanobis distance calculator 118)
As described above, the Mahalanobis distance calculation unit 118, each of the principal first principal component axis distribution Q 1, and PH distribution is projected to each of the first principal component axis of others distributions Q 2 by principal component analysis unit 116 One-dimensional data DQ 1 and DQ 2 corresponding to the points are input. Therefore, the Mahalanobis distance calculation unit 118 calculates the Mahalanobis distance between each point and the distribution center for each of the one-dimensional data DQ 1 and DQ 2 . Here, the Mahalanobis distance will be briefly described.

例えば、ある集合に属すると期待される多数の標本点が存在する場合、ある標本点がその集合に属する可能性は、その標本点が全標本点の重心に近いほど高いと考えられる。この考えから、重心から標本点までのユークリッド距離に基づいて各標本点が集合へ帰属する可能性を判断できるのではないかと考えられる。しかしながら、ある標本点が集合に帰属すると判断すべき最大のユークリッド距離を決定することは非常に難しい。そのため、各標本点について集合への帰属可能性を考える場合には、標本点の密度や広がり具合等の統計量を考慮した一種の距離であるマハラノビス距離が用いられる。例えば、マハラノビス距離は、データのクラスタリングなどを行う際によく用いられる。   For example, when there are a large number of sample points that are expected to belong to a set, the possibility that a sample point belongs to the set is considered to be higher as the sample point is closer to the center of gravity of all the sample points. From this idea, it is considered that the possibility that each sample point belongs to the set can be determined based on the Euclidean distance from the center of gravity to the sample point. However, it is very difficult to determine the maximum Euclidean distance that should be determined that a sample point belongs to a set. Therefore, when considering the possibility of belonging to a set for each sample point, a Mahalanobis distance, which is a kind of distance taking into account statistics such as the density and spread of the sample points, is used. For example, the Mahalanobis distance is often used when clustering data.

例えば、観測点をx=(x,…,x、p次元空間上にある点群Qの中心をμ=(μ,…,μ、点群Qの分散共分散行列をCと表現すると、観測点xに関するp次元のマハラノビス距離D(x)は、下記の式(12)で定義される。また、次元数p=1の場合、分散共分散行列Cが分散σになるため、1次元のマハラノビス距離D(x)は、下記の式(13)のように表現される。但し、σは点群Qの標準偏差を表す。 For example, the observation point is x = (x 1 ,..., X p ) T , the center of the point group Q in the p-dimensional space is μ = (μ 1 ,..., Μ p ) T , and the variance covariance of the point group Q When the matrix is expressed as C, the p-dimensional Mahalanobis distance D m (x) related to the observation point x is defined by the following equation (12). Further, when the number of dimensions p = 1, the variance-covariance matrix C becomes variance σ 2 , so the one-dimensional Mahalanobis distance D m (x) is expressed as in the following equation (13). Where σ represents the standard deviation of the point group Q.

Figure 2010181970
…(12)

Figure 2010181970
…(13)
Figure 2010181970
(12)

Figure 2010181970
... (13)

さて、本実施形態においては、主成分分析部116から入力された本人分布Q及び他人分布Qに関する1次元データDQ、DQについてマハラノビス距離が算出される。このように、マハラノビス距離の算出対象が1次元である場合、上記の式(13)が用いられる。まず、マハラノビス距離計算部118は、1次元データDQ、DQの各々に関して標準偏差σ、σを算出する。次いで、マハラノビス距離計算部118は、上記の式(13)に基づいて1次元データDQ、DQの各々に対応するマハラノビス距離Dm1、Dm2を算出する。そして、マハラノビス距離計算部118で算出された本人分布Q及び他人分布Qに各々対応するマハラノビス距離Dm1、Dm2は、閾値直線決定部120に入力される。 In the present embodiment, the Mahalanobis distance is calculated for the one-dimensional data DQ 1 and DQ 2 related to the principal distribution Q 1 and the stranger distribution Q 2 input from the principal component analysis unit 116. Thus, when the calculation target of the Mahalanobis distance is one-dimensional, the above equation (13) is used. First, the Mahalanobis distance calculation unit 118 calculates standard deviations σ 1 and σ 2 for each of the one-dimensional data DQ 1 and DQ 2 . Next, the Mahalanobis distance calculation unit 118 calculates the Mahalanobis distances D m1 and D m2 corresponding to the one-dimensional data DQ 1 and DQ 2 based on the above equation (13). The Mahalanobis distances D m1 and D m2 respectively corresponding to the principal distribution Q 1 and the other person distribution Q 2 calculated by the Mahalanobis distance calculation unit 118 are input to the threshold straight line determination unit 120.

(閾値直線決定部120)
さて、上記のマハラノビス距離Dm1、Dm2を2次元データとしてプロットすると、図10に例示するような分布図が得られる。図10の分布図から明らかなように、本人分布Qに対応するマハラノビス距離の分布QMと、他人分布Qに対応するマハラノビス距離の分布QMとは、大きく離れている。図6に示したPH分布に比べると、図10における分布QM、QMの分離度合いは非常に大きい。このような分離度合いを示す理由は、主成分分析部116で各分布の第1主成分軸に座標点を射影したこと、及びマハラノビス距離を用いてデータ間の相関を考慮したことにある。
(Threshold line determination unit 120)
Now, when the Mahalanobis distances D m1 and D m2 are plotted as two-dimensional data, a distribution diagram illustrated in FIG. 10 is obtained. As is clear from the distribution diagram of FIG. 10, the distribution QM 1 Mahalanobis distance corresponding to the principal distribution Q 1, and the distribution QM 2 Mahalanobis distance corresponding to others distribution Q 2, widely separated. Compared with the PH distribution shown in FIG. 6, the degree of separation of the distributions QM 1 and QM 2 in FIG. 10 is very large. The reason for indicating such a degree of separation is that the principal component analysis unit 116 projects the coordinate points on the first principal component axis of each distribution and considers the correlation between the data using the Mahalanobis distance.

マハラノビス距離は、データの分布が重心を基準に対称であることを前提とするものである。そのため、マハラノビス距離をPH分布の各点に適用して分布QM、QMを算出しても、図10に示すような分布QM、QMの分離度合いは得られない。しかし、本実施形態においては、主成分分析部116により、本人分布Qと他人分布Qとの間に存在する方向性の違いが考慮されている。そのため、マハラノビス距離に関する分布QM、QMにも方向性の違いを考慮したことによる効果が現れ、本人分布Qと他人分布Qとを明確に分けることに成功しているのである。 The Mahalanobis distance assumes that the data distribution is symmetric with respect to the center of gravity. Therefore, even if the distributions QM 1 and QM 2 are calculated by applying the Mahalanobis distance to each point of the PH distribution, the degree of separation of the distributions QM 1 and QM 2 as shown in FIG. 10 cannot be obtained. However, in the present embodiment, the principal component analysis unit 116, the direction of the differences existing between the principal distribution Q 1, others distribution Q 2 is considered. For this reason, the distributions QM 1 and QM 2 related to the Mahalanobis distance have an effect due to the consideration of the difference in directionality, and the identity distribution Q 1 and the other person distribution Q 2 have been clearly separated.

そこで、閾値直線決定部120は、マハラノビス距離に関する分布図の中で本人分布QMと他人分布QMとを明確に分けることが可能な位置に閾値直線(y=m*x)を決定する。なお、この閾値直線が判別基準値になる。また、判別基準値としては、例えば、閾値直線の傾きmを決定すればよい。図10に示すように、本実施形態の手法を用いると、本人分布QMと他人分布QMとが明確に分離されるため、閾値直線の傾きには、ある程度の幅が許される。そのため、閾値直線の決定方法は、本人分布QMと他人分布QMとが十分に区別できるような方法であれば、どのような方法を用いてもよい。 Therefore, the threshold straight line determination unit 120 determines a threshold straight line (y = m * x) at a position where the identity distribution QM 1 and the stranger distribution QM 2 can be clearly separated in the distribution map regarding the Mahalanobis distance. This threshold straight line becomes the discrimination reference value. Further, as the discrimination reference value, for example, the slope m of the threshold line may be determined. As shown in FIG. 10, when the technique of the present embodiment is used, since the principal distribution QM 1 and the stranger distribution QM 2 are clearly separated, a certain amount of width is allowed for the slope of the threshold line. Therefore, any method may be used for determining the threshold line as long as the person distribution QM 1 and the other person distribution QM 2 can be sufficiently distinguished.

例えば、本人分布QMの中心点と他人分布QMの中心点とを結ぶ線分の中点を通る直線として閾値直線の傾きを決定することができる。また、本人分布QMに含まれる点の中でマハラノビス距離Dm2に対応する軸(y軸)に最も近い点と、他人分布QMに含まれる点の中でマハラノビス距離Dm1に対応する軸(x軸)に最も近い点とを結ぶ線分の中点を通る直線として閾値直線を決定できる。なお、本実施形態においては、これらの例示した方法以外にも、本人分布QMと他人分布QMとが十分に区別できるような方法であれば任意の方法を閾値直線の決定方法として採用することができる。 For example, the inclination of the threshold line can be determined as a straight line passing through the midpoint of the line segment connecting the center point of the principal distribution QM 1 and the center point of the other person distribution QM 2 . Also, the point closest to the axis (y-axis) corresponding to the Mahalanobis distance D m2 among the points included in the principal distribution QM 1 and the axis corresponding to the Mahalanobis distance D m1 among the points included in the other-person distribution QM 2 The threshold straight line can be determined as a straight line passing through the midpoint of the line segment connecting the point closest to (x-axis). In the present embodiment, in addition to these exemplified methods, any method may be adopted as the threshold straight line determination method as long as the person distribution QM 1 and the other person distribution QM 2 can be sufficiently distinguished. be able to.

以上説明したように、相関計算部114、主成分分析部116、マハラノビス距離計算部118、及び閾値直線決定部120により本人分布Q(QM)と他人分布Q(QM)とを明確に判別することが可能な判別基準値が決定される。閾値直線決定部120により決定された判別基準値(例えば、閾値直線の傾きm)は、生体認証装置130に入力される。また、生体認証装置130には、主成分分析部116から、本人分布Q及び他人分布Qの第1主成分軸の傾きθ、θを示す情報も入力される。 As described above, the identity distribution Q 1 (QM 1 ) and the stranger distribution Q 2 (QM 2 ) are clarified by the correlation calculation unit 114, the principal component analysis unit 116, the Mahalanobis distance calculation unit 118, and the threshold line determination unit 120. A discrimination reference value that can be discriminated in a short time is determined. The discrimination reference value (for example, the slope m of the threshold line) determined by the threshold line determination unit 120 is input to the biometric authentication device 130. The biometric authentication device 130 also receives information indicating the inclinations θ 1 and θ 2 of the first principal component axes of the principal distribution Q 1 and the other person distribution Q 2 from the principal component analysis unit 116.

以上、本実施形態に係る判別基準決定装置110の機能構成について、個々の構成要素毎に詳細に説明した。そこで、以下では、判別基準決定装置110による全体的な処理の流れについて説明する。また、この説明の中で、個々の処理ステップにおける細かな処理の流れについても簡単に説明する。   Heretofore, the functional configuration of the discrimination criterion determining apparatus 110 according to the present embodiment has been described in detail for each component. Therefore, the overall processing flow by the discrimination criterion determining apparatus 110 will be described below. Also, in this description, the detailed processing flow in each processing step will be briefly described.

(判別基準決定装置110による処理の流れについて)
まず、図4、図5、図7、図9を参照しながら、判別基準決定装置110による処理の流れについて簡単に説明する。図4は、判別基準決定装置110による全体的な処理の流れを示す説明図である。図5は、画素相関値及びハフ相関値の算出処理の流れを示す説明図である。図7は、主成分分析を用いた1次元データの生成処理の流れを示す説明図である。図9は、マハラノビス距離の計算処理の流れを示す説明図である。
(Regarding the flow of processing by the discrimination criterion determination device 110)
First, with reference to FIGS. 4, 5, 7, and 9, the flow of processing by the discrimination criterion determining apparatus 110 will be briefly described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the overall processing flow by the discrimination criterion determining apparatus 110. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the flow of processing for calculating the pixel correlation value and the Hough correlation value. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of processing for generating one-dimensional data using principal component analysis. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the flow of the Mahalanobis distance calculation process.

(全体的な流れ)
まず、図4を参照する。図4に示すように、まず、生体認証センサ100からサンプルデータが入力され、記憶部112に記録される(S102)。次いで、相関計算部114により画素相関値及びハフ相関値(PH分布)が算出される(S104)。次いで、主成分分析部116により主成分分析が行われ、本人分布Q1及び他人分布Q2の各々についてPH分布の各点が第1主成分軸上の1次元データに射影される(S106)。次いで、マハラノビス距離計算部118により、主成分分析部116で変換された1次元データに基づいてマハラノビス距離が算出される(S108)。次いで、閾値直線決定部120により、マハラノビス距離に基づいて閾値直線(判別基準値)が決定される(S110)。
(Overall flow)
First, referring to FIG. As shown in FIG. 4, first, sample data is input from the biometric sensor 100 and recorded in the storage unit 112 (S102). Next, the correlation calculation unit 114 calculates a pixel correlation value and a Hough correlation value (PH distribution) (S104). Next, the principal component analysis is performed by the principal component analysis unit 116, and each point of the PH distribution is projected onto one-dimensional data on the first principal component axis for each of the principal distribution Q1 and the other person distribution Q2 (S106). Next, the Mahalanobis distance calculation unit 118 calculates the Mahalanobis distance based on the one-dimensional data converted by the principal component analysis unit 116 (S108). Next, the threshold line determining unit 120 determines a threshold line (discrimination reference value) based on the Mahalanobis distance (S110).

以下、ステップS104、S106、S108の処理について、より詳細に説明する。   Hereinafter, the processes of steps S104, S106, and S108 will be described in more detail.

(PH分布算出処理の流れ)
次に、図5を参照する。図5は、図4におけるステップS104の詳細な処理の流れを示すものである。図5に示すように、まず、サンプルデータの静脈パターン画像間で特徴点の画素値を用いて画素相関値が算出される(S122)。次いで、サンプルデータの静脈パターンに含まれる特徴点を結ぶ各線分がハフ変換される(S124)。次いで、ハフ変換値の相関係数がハフ相関値として算出される(S126)。次いで、各サンプルデータに関する画素相関値及びハフ相関値の組が出力される(S128)。
(Flow of PH distribution calculation process)
Reference is now made to FIG. FIG. 5 shows the detailed processing flow of step S104 in FIG. As shown in FIG. 5, first, pixel correlation values are calculated using the pixel values of feature points between vein pattern images of sample data (S122). Next, each line segment connecting the feature points included in the vein pattern of the sample data is subjected to Hough transform (S124). Next, the correlation coefficient of the Hough transform value is calculated as the Hough correlation value (S126). Next, a set of pixel correlation values and Hough correlation values for each sample data is output (S128).

(主成分分析及び1次元化処理の流れ)
次に、図7を参照する。図7は、図4におけるステップS106の詳細な処理の流れを示すものである。図7に示すように、まず、画素相関値とハフ相関値とを軸とする空間(PH空間)における本人分布及び他人分布の分布中心の座標値が算出される(S130)。次いで、各分布の共分散行列が算出される(S132)。次いで、各分布に対応する共分散行列の固有値及び固有ベクトルが算出される(S134)。次いで、分布毎に算出された固有値及び固有ベクトルに基づいて各分布の第1主成分軸が算出される(S136)。次いで、各分布が第1主成分軸を横軸とする座標系へ変換される(S138)。次いで、座標変換後の各横軸にサンプルデータが射影され、各分布に対する1次元データが生成される(S140)。
(Principal component analysis and one-dimensional processing flow)
Reference is now made to FIG. FIG. 7 shows the detailed processing flow of step S106 in FIG. As shown in FIG. 7, first, the coordinate values of the distribution centers of the principal distribution and the stranger distribution in the space (PH space) around the pixel correlation value and the Hough correlation value are calculated (S130). Next, a covariance matrix for each distribution is calculated (S132). Next, eigenvalues and eigenvectors of the covariance matrix corresponding to each distribution are calculated (S134). Next, the first principal component axis of each distribution is calculated based on the eigenvalue and eigenvector calculated for each distribution (S136). Next, each distribution is converted into a coordinate system having the first principal component axis as a horizontal axis (S138). Next, the sample data is projected onto each horizontal axis after coordinate conversion, and one-dimensional data for each distribution is generated (S140).

(マハラノビス距離算出処理の流れ)
次に、図9を参照する。図9は、図4におけるステップS108の詳細な処理の流れを示すものである。図9に示すように、まず、各分布の1次元データに関する標準偏差が算出される(S142)。次いで、各分布の1次元データに関する期待値及び標準偏差を用いてマハラノビス距離が算出される(S144)。但し、各分布の1次元データに関する期待値は、各分布の分布中心として既に算出されている。つまり、上記の主成分軸は分布中心を通るものであり、座標変換により変更されないため、各分布中心の座標値を各1次元データの期待値として利用することができるのである。
(Mahalanobis distance calculation process flow)
Reference is now made to FIG. FIG. 9 shows the detailed processing flow of step S108 in FIG. As shown in FIG. 9, first, a standard deviation for one-dimensional data of each distribution is calculated (S142). Next, the Mahalanobis distance is calculated using the expected value and standard deviation regarding the one-dimensional data of each distribution (S144). However, the expected value for the one-dimensional data of each distribution has already been calculated as the distribution center of each distribution. That is, since the principal component axis passes through the distribution center and is not changed by coordinate transformation, the coordinate value of each distribution center can be used as the expected value of each one-dimensional data.

以上、判別基準決定装置110による処理の流れについて説明した。判別基準決定装置110による処理の内容は機能構成と共に詳細に説明した。また、各構成要素による処理の流れは上記の通りである。このように、本実施形態では、主成分分析により分布の方向性を考慮した上でマハラノビス距離に基づいて本人分布と他人分布とを判別する判別基準値が決定される。以下、この判別基準値を用いて生体認証を行う方法について説明する。   The flow of processing by the discrimination criterion determination device 110 has been described above. The contents of the processing by the discrimination criterion determining apparatus 110 have been described in detail together with the functional configuration. Further, the flow of processing by each component is as described above. As described above, in the present embodiment, the discrimination reference value for discriminating between the principal distribution and the other person distribution is determined based on the Mahalanobis distance in consideration of the directionality of the distribution by principal component analysis. Hereinafter, a method of performing biometric authentication using this discrimination reference value will be described.

(1−3:生体認証装置130の機能構成)
次に、図11を参照しながら、本実施形態に係る生体認証装置130の機能構成について説明する。図11は、本実施形態に係る生体認証装置130の機能構成例を示す説明図である。なお、生体認証装置130には、「参照データ」として登録ユーザの生体情報(以下、登録データ)が入力されているものとする。また、判別基準決定装置110から判別基準値等が入力されている。
(1-3: Functional Configuration of Biometric Authentication Device 130)
Next, the functional configuration of the biometric authentication device 130 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of the biometric authentication device 130 according to the present embodiment. It is assumed that the biometric information of the registered user (hereinafter, registered data) is input to the biometric authentication device 130 as “reference data”. In addition, a discrimination reference value or the like is input from the discrimination reference determination device 110.

生体認証装置130は、生体認証センサ100を用いて入力された生体情報(入力データ)と登録データとを照合し、入力データに対応する登録ユーザを特定する手段である。特に、生体認証装置130は、入力データと登録データとを照合して本人認証を行う際、判別基準決定装置110で決定された判別基準値を用いて判別処理を行う。つまり、生体認証装置130においては、入力データと登録データとの間の画素相関値及びハフ相関値を判別基準決定装置110で算出された本人分布及び他人分布の第1主成分軸に射影して得られる1次元データのマハラノビス距離を用いて当該データ間の同一性が判別される。以下、生体認証装置130の各機能構成について説明する。   The biometric authentication device 130 is a means for collating biometric information (input data) input using the biometric authentication sensor 100 with registered data and specifying a registered user corresponding to the input data. In particular, the biometric authentication device 130 performs a discrimination process using the discrimination reference value determined by the discrimination criteria determination device 110 when authenticating the user by comparing the input data with the registration data. That is, in the biometric authentication device 130, the pixel correlation value and the Hough correlation value between the input data and the registration data are projected onto the first principal component axis of the individual distribution and the other person distribution calculated by the discrimination criterion determination device 110. The identity between the data is determined using the Mahalanobis distance of the obtained one-dimensional data. Hereinafter, each functional configuration of the biometric authentication device 130 will be described.

図11に示すように、生体認証装置130は、主に、相関計算部132と、マハラノビス距離計算部134と、本人判定部136と、記憶部138とを有する。記憶部138には、生体認証センサ100を用いて入力された登録データが格納されている。また、記憶部138には、判別基準決定装置110から入力された判別基準値、及び、本人分布/他人分布の第1主成分軸を特定するための傾き、各分布の分布中心、各分布の1次元データに関する標準偏差等を含む情報(以下、座標変換用パラメータ)が格納されている。   As shown in FIG. 11, the biometric authentication device 130 mainly includes a correlation calculation unit 132, a Mahalanobis distance calculation unit 134, an identity determination unit 136, and a storage unit 138. The storage unit 138 stores registration data input using the biometric sensor 100. In addition, the storage unit 138 stores the discrimination reference value input from the discrimination criterion determination device 110, the inclination for specifying the first principal component axis of the individual / others distribution, the distribution center of each distribution, Information including a standard deviation and the like regarding the one-dimensional data (hereinafter referred to as coordinate conversion parameters) is stored.

なお、記憶部138は、登録パターン記憶部の一例である。また、マハラノビス距離計算部134は、1次元データ生成部、マハラノビス距離算出部の一例である。そして、本人判定部136は、類似性判定部の一例である。   The storage unit 138 is an example of a registered pattern storage unit. The Mahalanobis distance calculation unit 134 is an example of a one-dimensional data generation unit and a Mahalanobis distance calculation unit. The identity determination unit 136 is an example of a similarity determination unit.

(相関計算部132)
まず、相関計算部132について説明する。上記の通り、相関計算部132には、生体認証センサ100を用いて認証対象となる入力データが入力される。入力データが入力されると、相関計算部132は、記憶部138に記録された登録データを読み出す。そして、相関計算部132は、入力データ及び登録データの座標情報及び線分情報を用いて画素相関値及びハフ相関値を算出する。なお、画素相関値は、上記の式(1)に基づいて算出される。また、ハフ相関値は、上記の式(2)に基づいて算出される。相関計算部132は、記憶部138に格納された一部又は全部の登録データについて、入力データと登録データとの間の画素相関値及びハフ相関値を算出する。相関計算部132により算出された画素相関値及びハフ相関値は、マハラノビス距離計算部134に入力される。
(Correlation calculator 132)
First, the correlation calculation unit 132 will be described. As described above, the input data to be authenticated is input to the correlation calculation unit 132 using the biometric sensor 100. When input data is input, the correlation calculation unit 132 reads registration data recorded in the storage unit 138. Then, the correlation calculation unit 132 calculates a pixel correlation value and a Hough correlation value using the coordinate information and line segment information of the input data and the registration data. The pixel correlation value is calculated based on the above equation (1). The Hough correlation value is calculated based on the above equation (2). The correlation calculation unit 132 calculates a pixel correlation value and a Hough correlation value between the input data and the registration data for a part or all of the registration data stored in the storage unit 138. The pixel correlation value and the Hough correlation value calculated by the correlation calculation unit 132 are input to the Mahalanobis distance calculation unit 134.

(マハラノビス距離計算部134)
次に、マハラノビス距離計算部134について説明する。上記の通り、マハラノビス距離計算部134には、相関計算部132から入力データと登録データとの間の画素相関及びハフ相関を示す相関値が入力される。これらの相関値が入力されると、マハラノビス距離計算部134は、入力された相関値を判別基準値の算出時に用いた本人分布及び他人分布の第1主成分軸に射影させ、1次元データに変換する。
(Mahalanobis distance calculator 134)
Next, the Mahalanobis distance calculation unit 134 will be described. As described above, the correlation value indicating the pixel correlation and the Hough correlation between the input data and the registered data is input to the Mahalanobis distance calculation unit 134 from the correlation calculation unit 132. When these correlation values are input, the Mahalanobis distance calculation unit 134 projects the input correlation values onto the first principal component axis of the principal distribution and the other person distribution used when calculating the discrimination reference value, and generates one-dimensional data. Convert.

この変換処理を行うために、まず、マハラノビス距離計算部134は、記憶部138に記録されている第1主成分軸の傾きに関する情報を読み出し、本人分布及び他人分布の第1主成分軸を横軸とする座標系に相関値の座標系を変換する。次いで、マハラノビス距離計算部134は、座標変換後の相関値から第1主成分軸成分を抽出して1次元データとする。このようにして1次元データを算出すると、マハラノビス距離計算部134は、記憶部138に記録された本人分布及び他人分布の分布中心及び各分布の標準偏差を示す情報に基づいて分布中心から1次元データまでのマハラノビス距離を算出する。マハラノビス距離計算部134で算出されたマハラノビス距離は、本人判定部136に入力される。   In order to perform this conversion processing, first, the Mahalanobis distance calculation unit 134 reads information on the inclination of the first principal component axis recorded in the storage unit 138, and laterally converts the first principal component axis of the personal distribution and the other person distribution. Convert the coordinate system of the correlation value to the coordinate system used as the axis. Next, the Mahalanobis distance calculation unit 134 extracts the first principal component axis component from the correlation value after the coordinate conversion to obtain one-dimensional data. When the one-dimensional data is calculated in this way, the Mahalanobis distance calculating unit 134 calculates the one-dimensional data from the distribution center based on the information indicating the distribution center of the individual distribution and the other person distribution recorded in the storage unit 138 and the standard deviation of each distribution. Calculate the Mahalanobis distance to the data. The Mahalanobis distance calculated by the Mahalanobis distance calculation unit 134 is input to the identity determination unit 136.

(本人判定部136)
次に、本人判定部136について説明する。上記の通り、本人判定部136には、マハラノビス距離計算部134から入力データと登録データとの間の相関に関し、本人分布及び他人分布の各分布中心から各第1主成分軸上で算出されたマハラノビス距離が入力される。マハラノビス距離が入力されると、本人判定部136は、記憶部138に記録された判別基準値及び入力されたマハラノビス距離に基づいて入力データと登録データとの相関に関する計算結果が本人分布に属するか、他人分布に属するかを判定する。
(Principal determination unit 136)
Next, the person determination unit 136 will be described. As described above, the identity determination unit 136 calculates the correlation between the input data and the registered data from the Mahalanobis distance calculation unit 134 on each first principal component axis from each distribution center of the individual distribution and the other person distribution. Mahalanobis distance is entered. When the Mahalanobis distance is input, the identity determination unit 136 determines whether the calculation result regarding the correlation between the input data and the registered data belongs to the identity distribution based on the discrimination reference value recorded in the storage unit 138 and the input Mahalanobis distance. It is determined whether it belongs to another person distribution.

図10の例示した判別基準値m(閾値直線y=m*x)が与えられている場合、入力データと登録データとの間の相関値に基づいて算出されたマハラノビス距離(x,y)がy<m*xの場合、本人判定部136は、他人分布に属すると判定する。逆に、入力データと登録データとの間の相関値に基づいて算出されたマハラノビス距離(x,y)がy>m*xの場合、本人判定部136は、本人分布に属すると判定する。本人分布に属すると判定した場合、本人判定部136は、入力データと登録データとが同一であると判定する。一方、他人分布に属すると判定した場合、本人判定部136は、入力データと登録データとが非同一であると判定する。 When the discrimination reference value m illustrated in FIG. 10 (threshold line y = m * x) is given, the Mahalanobis distance (x 0 , y 0) calculated based on the correlation value between the input data and the registered data. ) Is y 0 <m * x 0 , the identity determination unit 136 determines that it belongs to the other person distribution. Conversely, if the Mahalanobis distance (x 0 , y 0 ) calculated based on the correlation value between the input data and the registered data is y 0 > m * x 0 , the identity determination unit 136 belongs to the identity distribution. Is determined. When it is determined that it belongs to the personal distribution, the personal determination unit 136 determines that the input data and the registration data are the same. On the other hand, if it is determined that the person belongs to the other person distribution, the person determination unit 136 determines that the input data and the registration data are not identical.

以上、本実施形態に係る生体認証装置130の機能構成について説明した。上記の通り、生体認証装置130は、画素相関値−ハフ相関値空間上で入力データと登録データとの同一性を判別するのではなく、本人分布及び他人分布の第1主成分軸に射影された相関値に基づいて同一性の判別を行う。特に、本人分布及び他人分布の第1主成分軸に射影された相関値と各分布の分布中心との間のマハラノビス距離に基づいて比較対象とされる両データ間の同一性が判定される。その結果、判定精度を向上させることができる。   The functional configuration of the biometric authentication device 130 according to the present embodiment has been described above. As described above, the biometric authentication device 130 does not determine the identity between the input data and the registered data on the pixel correlation value-Hough correlation value space, but is projected onto the first principal component axis of the person distribution and the other person distribution. The identity is determined based on the correlation value. In particular, the identity between the two data to be compared is determined based on the Mahalanobis distance between the correlation value projected on the first principal component axis of the principal distribution and the other person distribution and the distribution center of each distribution. As a result, the determination accuracy can be improved.

(生体認証装置130による処理の流れについて)
ここで、図12を参照しながら、生体認証装置130による処理の流れについて簡単に説明する。図12は、生体認証装置130による処理の流れを示す説明図である。
(About the flow of processing by the biometric authentication device 130)
Here, the flow of processing by the biometric authentication device 130 will be briefly described with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the flow of processing by the biometric authentication device 130.

図12に示すように、生体認証装置130は、まず、生体認証センサ100から入力された認証用データ(入力データ)と登録データとの間の画素相関値及びハフ相関値を算出する(S150)。次いで、生体認証装置130は、本人分布及び他人分布の各主成分方向に両相関値を座標変換し、各第1主成分軸の成分を抽出することで1次元データを算出する(S152)。次いで、生体認証装置130は、算出した1次元データと本人分布及び他人分布の各分布中心との間のマハラノビス距離を算出する(S154)。次いで、生体認証装置130は、算出したマハラノビス距離を用いて判別基準値に基づく閾値判定を実行し、入力データと登録データとの同一性を判定する(S156)。そして、生体認証装置130は、判定結果を生体認証の結果として出力する(S158)。   As shown in FIG. 12, the biometric authentication device 130 first calculates a pixel correlation value and a Hough correlation value between authentication data (input data) input from the biometric authentication sensor 100 and registration data (S150). . Next, the biometric authentication device 130 performs coordinate conversion of both correlation values in the principal component directions of the principal distribution and the stranger distribution, and calculates one-dimensional data by extracting the components of the first principal component axes (S152). Next, the biometric authentication device 130 calculates the Mahalanobis distance between the calculated one-dimensional data and each distribution center of the person distribution and the other person distribution (S154). Next, the biometric authentication device 130 performs threshold determination based on the determination reference value using the calculated Mahalanobis distance, and determines the identity between the input data and the registered data (S156). Then, the biometric authentication device 130 outputs the determination result as a result of biometric authentication (S158).

以上説明した流れに沿って、生体認証装置130は認証処理を実行する。   In accordance with the flow described above, the biometric authentication device 130 executes an authentication process.

(1−4:生体認証システム10による全体的な処理の流れ)
次に、図13、図14を参照しながら、生体認証システム10による全体的な処理の流れについて説明し、本実施形態に係る生体認証処理の全体的な構成について纏める。図13は、生体認証システム10による全体的な処理の流れを説明するための説明図である。また、図14は、生体認証システム10において実行される各処理の内容を概念的に示した説明図である。
(1-4: Overall Process Flow by Biometric Authentication System 10)
Next, an overall processing flow by the biometric authentication system 10 will be described with reference to FIGS. 13 and 14, and an overall configuration of the biometric authentication processing according to the present embodiment will be summarized. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the overall processing flow by the biometric authentication system 10. FIG. 14 is an explanatory diagram conceptually showing the contents of each process executed in the biometric authentication system 10.

図13に示すように、まず、大量のサンプルデータを用いて2次元の相関データで構成される本人分布及び他人分布が取得される(S162)。次いで、本人分布及び他人分布の各々について第1主成分軸が決定される(図14のCS1)。さらに、各相関データを主成分方向に座標変換し(図14のCS2)、各第1主成分軸に射影することで(図14のCS3)各分布に対応する1次元データが生成される(S164)。次いで、各第1主成分軸上で生成した1次元データと各分布中心との間のマハラノビス距離が算出され(図14のCS4)、各分布のマハラノビス距離を直交軸とする座標空間内で各分布を区別するための閾値直線が決定される(S166)。   As shown in FIG. 13, first, a principal distribution and a stranger distribution composed of two-dimensional correlation data are acquired using a large amount of sample data (S162). Next, the first principal component axis is determined for each of the principal distribution and the others distribution (CS1 in FIG. 14). Furthermore, each correlation data is coordinate-transformed in the principal component direction (CS2 in FIG. 14), and projected onto each first principal component axis (CS3 in FIG. 14), thereby generating one-dimensional data corresponding to each distribution (CS3 in FIG. 14). S164). Next, the Mahalanobis distance between the one-dimensional data generated on each first principal component axis and each distribution center is calculated (CS4 in FIG. 14), and each Mahalanobis distance of each distribution is calculated in a coordinate space with an orthogonal axis. A threshold straight line for distinguishing the distribution is determined (S166).

次いで、認証用データと登録データとの間の相関を示す2次元の相関データが取得される(S168)。次いで、2次元の相関データを上記の本人分布及び他人分布の各主成分方向に座標変換した上で各第1主成分を抽出することにより1次元データが生成される(S170)。次いで、各分布の分布中心と1次元データとの間のマハラノビス距離が算出される(S172;図14のCS5)。次いで、各分布に関するマハラノビス距離及び閾値直線に基づいて本人判定が行われる(S174)。上記のようにして判別基準値が算出され、算出された判別基準値を用いて本人判定が行われる。   Next, two-dimensional correlation data indicating the correlation between the authentication data and the registration data is acquired (S168). Next, two-dimensional correlation data is subjected to coordinate transformation in the principal component directions of the above-described principal distribution and others distribution, and each first principal component is extracted to generate one-dimensional data (S170). Next, the Mahalanobis distance between the distribution center of each distribution and the one-dimensional data is calculated (S172; CS5 in FIG. 14). Next, identity determination is performed based on the Mahalanobis distance and the threshold line for each distribution (S174). The discrimination reference value is calculated as described above, and identity determination is performed using the calculated discrimination reference value.

[2:生体認証システム10を適用することで得られる効果]
次に、図6、図15〜図18を参照しながら、本実施形態に係る生体認証システム10を適用することで得られる効果について説明する。ここで示す実験データは、100本の指を生体サンプルとして利用し、各指を複数回ずつ撮影して得られたサンプルデータである。従って、実験データには、同一生体の相関を示す本人分布の2次元相関データが100個、異なる生体の相関を示す他人分布の2次元相関データが18800個含まれる。
[2: Effects obtained by applying the biometric authentication system 10]
Next, effects obtained by applying the biometric authentication system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 15 to 18. The experimental data shown here is sample data obtained by photographing each finger a plurality of times using 100 fingers as biological samples. Therefore, the experimental data includes 100 pieces of two-dimensional correlation data of the individual distribution indicating the correlation of the same living body and 18800 pieces of two-dimensional correlation data of the other person distribution indicating the correlation of different living bodies.

(原データの分布特性)
まず、図6を参照する。既に述べた通り、サンプルデータ間の相関を特徴付けるために、例えば、画素相関値及びハフ相関値が用いられる。そして、画素相関値及びハフ相関値を各々座標軸とする空間に本人分布及び他人分布がプロットされ、各分布の特性に基づいて本人又は他人の判別基準が決定される。図6のように、画素相関値−ハフ相関値の分布(PH分布)においては、本人分布の分布中心と他人分布の分布中心とが離れており、おおよそ本人と他人とを見分ける基準に用いることができる。
(Distribution characteristics of original data)
First, referring to FIG. As already mentioned, for example, pixel correlation values and Hough correlation values are used to characterize the correlation between sample data. Then, the person distribution and the other person distribution are plotted in a space having the pixel correlation value and the Hough correlation value as coordinate axes, respectively, and the determination criterion for the person or the other person is determined based on the characteristics of each distribution. As shown in FIG. 6, in the pixel correlation value-Hough correlation value distribution (PH distribution), the distribution center of the principal distribution and the distribution center of the stranger distribution are separated from each other. Can do.

しかしながら、本人分布も他人分布も大きく広がりを持っており、本人分布と他人分布との間の境界部分が明確であるとは言えない。図6には仮に決定した本人判定用閾値が描画されているが、他人分布の領域に本人分布に属するデータが含まれてしまっている。つまり、このデータの分だけ判定誤りが発生してしまうことになる。このように、分布中心が離れていても、分布中心からの広がりがある場合に、分布中心からどの程度の距離までがその分布中心に対応する集合の範囲と言えるのかがはっきりとしない。そのため、各分布中心からのユークリッド距離に基づいてPH分布内で閾値直線を決定すると、上記のような判定誤りが発生してしまう。   However, both the person distribution and the other person distribution have a large spread, and it cannot be said that the boundary between the person distribution and the other person distribution is clear. In FIG. 6, the temporarily determined threshold for determining the person is drawn, but data belonging to the person distribution is included in the area of the other person distribution. That is, a determination error occurs for this data. Thus, even if the distribution centers are separated, when there is a spread from the distribution center, it is not clear how far the distribution center can be said to be the range of the set corresponding to the distribution center. Therefore, if a threshold straight line is determined in the PH distribution based on the Euclidean distance from each distribution center, the above determination error occurs.

このように、PH分布を直接用いて閾値判定の基準を設けると、あまり高い判定精度が期待できない。そこで、第1に考えられる対策としては、各分布の広がりを考慮したマハラノビス距離を用いることである。   As described above, when the threshold determination criterion is provided by directly using the PH distribution, a very high determination accuracy cannot be expected. Therefore, the first possible countermeasure is to use the Mahalanobis distance considering the spread of each distribution.

(原データに対するマハラノビス距離の本人・他人比較)
そこで、図15を参照し、PH分布から直接マハラノビス距離を算出した場合に得られる分布について考察する。図15の(A)は、他人分布の分布中心からPH分布に含まれる全てのデータ点までのマハラノビス距離をプロットしたものである。同様に、図15の(B)は、本人分布の分布中心からPH分布に含まれる全てのデータ点までのマハラノビス距離をプロットしたものである。横軸は何番目のデータ点であるかを示すインデックスであり、縦軸はマハラノビス距離を示す。
(Principal / other comparison of Mahalanobis distance to original data)
Therefore, with reference to FIG. 15, the distribution obtained when the Mahalanobis distance is directly calculated from the PH distribution will be considered. FIG. 15A is a plot of the Mahalanobis distance from the distribution center of the other person distribution to all the data points included in the PH distribution. Similarly, FIG. 15B is a plot of Mahalanobis distances from the distribution center of the principal distribution to all data points included in the PH distribution. The horizontal axis is an index indicating what number data point is, and the vertical axis indicates the Mahalanobis distance.

仮に、マハラノビス距離により本人分布と他人分布とが明確に区別できるとすれば、本人分布のデータ点と他人分布のデータ点とが、あるマハラノビス距離を境界とする2つの領域に明確に区分されるはずである。つまり、マハラノビス距離により本人分布と他人分布とが明確に区別できるとすれば、本人分布のデータ点が含まれる領域と、他人分布のデータ点が含まれる領域とが、図15の分布図内である高さに位置する横線で明確に区切られることになる。   If the Mahalanobis distance clearly distinguishes the person distribution from the other person distribution, the data point of the person distribution and the data point of the other person distribution are clearly divided into two regions with a certain Mahalanobis distance as a boundary. It should be. That is, if it is possible to clearly distinguish the personal distribution from the other person distribution by the Mahalanobis distance, the region including the data point of the personal distribution and the region including the data point of the other person distribution are shown in the distribution diagram of FIG. It will be clearly separated by a horizontal line located at a certain height.

上記の考察を念頭に置いて図15の分布図を参照する。図15の(A)においては、本人分布のデータ点を含む領域A1と、他人分布のデータ点を含む領域A2とをある高さの横線で明確に区切ることはできない。また、図15の(B)においても、本人分布のデータ点と、他人分布のデータ点とが同じマハラノビス距離に対応する領域B1に含まれてしまっている。これらの結果から、PH分布に対して単純にマハラノビス距離を適用しても、本人分布と他人分布とを明確に区別することができないことが分かる。   With the above consideration in mind, reference is made to the distribution diagram of FIG. In FIG. 15A, the area A1 including the data points of the personal distribution and the area A2 including the data points of the other person distribution cannot be clearly separated by a horizontal line having a certain height. Also in FIG. 15B, the data point of the principal distribution and the data point of the other person distribution are included in the region B1 corresponding to the same Mahalanobis distance. From these results, it can be seen that even if the Mahalanobis distance is simply applied to the PH distribution, the person distribution and the other person distribution cannot be clearly distinguished.

このような結果が得られた背景には、マハラノビス距離の特性が関係していると考えられる。既に述べた通り、マハラノビス距離は、分布の広がりを考慮した距離である。しかし、マハラノビス距離で考慮される分布の広がりは、対称分布を想定したものである。そのため、分布の形状が十分に非対称な場合、マハラノビス距離を基準に分布の属性を判定しようとすると、判定誤りが発生してしまうのである。また、図6に示したように、生体認証で用いられる生体情報のPH分布には、本人分布及び他人分布の各々で方向性が観測される。そのため、PH分布に対して単純にマハラノビス距離を適用しただけでは、認証に用いる閾値を精度良く決定することができない。   It is considered that the Mahalanobis distance characteristic is related to the background from which such a result was obtained. As already mentioned, the Mahalanobis distance is a distance that takes into account the spread of the distribution. However, the spread of the distribution considered in the Mahalanobis distance assumes a symmetric distribution. Therefore, if the distribution shape is sufficiently asymmetric, a determination error will occur if an attempt is made to determine the distribution attribute based on the Mahalanobis distance. Further, as shown in FIG. 6, in the PH distribution of biometric information used in biometric authentication, directionality is observed in each of the identity distribution and the other person distribution. Therefore, the threshold used for authentication cannot be determined with high accuracy simply by applying the Mahalanobis distance to the PH distribution.

(主成分分析による座標変換後のデータプロット)
そこで、本人分布及び他人分布の方向性を考慮するために主成分分析を用いる方法が考案される。図16には、他人分布の主成分方向に座標変換したPH分布(A)と、他人分布の主成分方向に座標変換したPH分布(B)とが示されている。図16に示すように、主成分分析により座標変換を施すと、本人分布のデータ点と他人分布のデータ点とが第1主成分軸に沿って明確に区別できるようになる。
(Data plot after coordinate transformation by principal component analysis)
In view of this, a method using principal component analysis is devised in order to consider the directionality of the principal distribution and the other person distribution. FIG. 16 shows a PH distribution (A) coordinate-converted in the principal component direction of the other person distribution and a PH distribution (B) coordinate-transformed in the principal component direction of the other person distribution. As shown in FIG. 16, when coordinate conversion is performed by principal component analysis, the data points of the principal distribution and the data points of the other person distribution can be clearly distinguished along the first principal component axis.

例えば、図16の(A)を参照すると、他人分布は、第1主成分方向に明確に区別された領域A1、A2のうち、領域A1に全て含まれている。同様に、本人分布は、第1主成分方向に明確に区別された領域A1、A2のうち、領域A2に全て含まれている。また、図16の(B)を参照すると、他人分布は、第1主成分方向に明確に区別された領域B1、B2のうち、領域B1に全て含まれている。同様に、本人分布は、第1主成分方向に明確に区別された領域B1、B2のうち、領域B2に全て含まれている。   For example, referring to FIG. 16A, the stranger distribution is all included in the region A1 among the regions A1 and A2 clearly distinguished in the first principal component direction. Similarly, the identity distribution is all included in the region A2 among the regions A1 and A2 clearly distinguished in the first principal component direction. Further, referring to FIG. 16B, the stranger distribution is all included in the region B1 among the regions B1 and B2 clearly distinguished in the first principal component direction. Similarly, the identity distribution is all included in the region B2 among the regions B1 and B2 clearly distinguished in the first principal component direction.

図16の結果から理解されるように、本人分布及び他人分布の方向性を考慮することで、両分布を第1主成分方向に明確に区別することができる。しかし、主成分分析だけを用いる場合、分布の広がりが考慮されないことになる。そこで、分布の広がりを考慮するためにマハラノビス距離を適用する方法が考えられる。但し、マハラノビス距離を適用するには、分布の形状を対称にする必要がある。   As can be understood from the results of FIG. 16, both distributions can be clearly distinguished in the first principal component direction by considering the directionality of the principal distribution and the other person distribution. However, when only the principal component analysis is used, the spread of the distribution is not considered. Therefore, in order to consider the spread of the distribution, a method of applying the Mahalanobis distance can be considered. However, in order to apply the Mahalanobis distance, the shape of the distribution needs to be symmetric.

そこで、本実施形態においては、上記の通り、第1主成分軸にPH分布のデータ点を射影して1次元データを生成し、1次元データに対してマハラノビス距離を適用する方法が提案された。1次元データを用いれば空間的な非対称性(第1主成分軸方向の広がりと第2主成分軸方向の広がりの違い)が無くなるため、マハラノビス距離を正しく適用することができるようになる。   Therefore, in the present embodiment, as described above, a method has been proposed in which PH distribution data points are projected onto the first principal component axis to generate one-dimensional data, and the Mahalanobis distance is applied to the one-dimensional data. . If one-dimensional data is used, spatial asymmetry (difference between the spread in the first principal component axis direction and the spread in the second principal component axis direction) is eliminated, so that the Mahalanobis distance can be correctly applied.

(1次元データに対するマハラノビス距離の本人・他人比較)
上記のように、PH分布の各データ点を1次元データに変換後、その1次元データに対して分布中心から各データ点までのマハラノビス距離を算出した結果が図17である。
(Principal / other comparison of Mahalanobis distance for one-dimensional data)
As described above, FIG. 17 shows the result of calculating the Mahalanobis distance from the center of distribution to each data point after converting each data point of the PH distribution into one-dimensional data.

図17の(A)は、他人分布中心からPH分布の各データ点に対応する1次元データまでのマハラノビス距離をプロットしたものである。同様に、図17の(B)は、本人分布中心からPH分布の各データ点に対応する1次元データまでのマハラノビス距離をプロットしたものである。図17の(A)を参照すると、本人分布と他人分布とが、あるマハラノビス距離で区分された領域A1、A2に明確に区別されていることが分かる。同様に、図17の(B)を参照すると、本人分布と他人分布とが、あるマハラノビス距離で区分された領域B1、B2に明確に区別されていることが分かる。   FIG. 17A plots the Mahalanobis distance from the center of the other person's distribution to the one-dimensional data corresponding to each data point of the PH distribution. Similarly, FIG. 17B plots the Mahalanobis distance from the center of the principal distribution to the one-dimensional data corresponding to each data point of the PH distribution. Referring to FIG. 17A, it can be seen that the identity distribution and the stranger distribution are clearly distinguished into regions A1 and A2 divided by a certain Mahalanobis distance. Similarly, referring to FIG. 17B, it can be seen that the principal distribution and the stranger distribution are clearly distinguished into regions B1 and B2 divided by a certain Mahalanobis distance.

そこで、他人分布の分布中心から測定したマハラノビス距離を縦軸にし、本人分布の分布中心から測定したマハラノビス距離を横軸にして2次元プロットすると、図18のような分布図が得られる。図18に示すように、各分布の第1主成分軸方向にデータ点を射影してから算出されたマハラノビス距離の分布は、本人分布と他人分布とを明確に区別できるものとなる。図6に示したPH分布と比較すると、図18の分布図における本人分布と他人分布との距離が非常に大きいことが理解される。この距離の大きさこそが、生体認証における認証精度の高さを示すものとなる。   Therefore, when a two-dimensional plot is made with the Mahalanobis distance measured from the distribution center of the other person's distribution on the vertical axis and the Mahalanobis distance measured from the distribution center of the principal distribution on the horizontal axis, a distribution chart as shown in FIG. 18 is obtained. As shown in FIG. 18, the Mahalanobis distance distribution calculated after projecting the data points in the direction of the first principal component axis of each distribution can clearly distinguish the personal distribution from the other person distribution. Compared with the PH distribution shown in FIG. 6, it is understood that the distance between the principal distribution and the other person distribution in the distribution chart of FIG. 18 is very large. The magnitude of this distance indicates the level of authentication accuracy in biometric authentication.

このように、本人分布と他人分布との間の統計的な性質を際立たせ、本人と他人との差異をはっきりさせることで、生体認証における認証精度を大きく向上させることができるのである。本実施形態においては、本人分布と他人分布とに現れる方向性の違い、及び各分布の広がりを考慮して統計的な性質を際立たせ、上記のように各分布を明確に区別できるようにする方法が提案された。この方法を用いることにより、生体認証における本人認証精度を格段に向上させる効果が得られる。   In this way, it is possible to greatly improve the authentication accuracy in biometric authentication by highlighting the statistical properties between the person distribution and the other person distribution and clarifying the difference between the person and the other person. In the present embodiment, the statistical properties are emphasized in consideration of the difference in directionality appearing between the principal distribution and the distribution of others and the spread of each distribution, so that each distribution can be clearly distinguished as described above. A method was proposed. By using this method, the effect of significantly improving the authentication accuracy in biometric authentication can be obtained.

[3:判別基準決定装置110、生体認証装置130のハードウェア構成]
上記の判別基準決定装置110、生体認証装置130が有する各構成要素の機能は、例えば、図19に示す情報処理装置のハードウェア構成を用いて実現することが可能である。例えば、各構成要素の機能は、コンピュータプログラムを用いて図19に示す情報処理装置を制御することにより実現される。なお、ここで示す情報処理装置の形態は任意であり、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、PHS、PDA等の携帯情報端末、ゲーム機、又は種々の情報家電がこれに含まれる。但し、上記のPHSは、Personal Handy−phone Systemの略である。また、上記のPDAは、Personal Digital Assistantの略である。
[3: Hardware Configuration of Discrimination Criteria Determination Device 110 and Biometric Authentication Device 130]
The functions of the constituent elements of the discrimination criterion determining device 110 and the biometric authentication device 130 can be realized by using, for example, the hardware configuration of the information processing apparatus illustrated in FIG. For example, the function of each component is realized by controlling the information processing apparatus shown in FIG. 19 using a computer program. In addition, the form of the information processing apparatus shown here is arbitrary, For example, personal information terminals, such as a personal computer, a mobile telephone, PHS, PDA, a game machine, or various information household appliances are contained in this. However, the above PHS is an abbreviation of Personal Handy-phone System. The PDA is an abbreviation for Personal Digital Assistant.

図19に示すように、この情報処理装置は、主に、CPU902と、ROM904と、RAM906と、ホストバス908と、ブリッジ910と、外部バス912と、インターフェース914と、入力部916と、出力部918と、記憶部920と、ドライブ922と、接続ポート924と、通信部926とにより構成される。但し、上記のCPUは、Central Processing Unitの略である。また、上記のROMは、Read Only Memoryの略である。そして、上記のRAMは、Random Access Memoryの略である。   As shown in FIG. 19, this information processing apparatus mainly includes a CPU 902, a ROM 904, a RAM 906, a host bus 908, a bridge 910, an external bus 912, an interface 914, an input unit 916, and an output unit. 918, a storage unit 920, a drive 922, a connection port 924, and a communication unit 926. However, the CPU is an abbreviation for Central Processing Unit. The ROM is an abbreviation for Read Only Memory. The RAM is an abbreviation for Random Access Memory.

CPU902は、例えば、演算処理装置又は制御装置として機能し、ROM904、RAM906、記憶部920、又はリムーバブル記録媒体928に記録された各種プログラムに基づいて各構成要素の動作全般又はその一部を制御する。ROM904は、CPU902に読み込まれるプログラムや演算に用いるデータ等を格納する手段である。RAM906には、例えば、CPU902に読み込まれるプログラムや、そのプログラムを実行する際に適宜変化する各種パラメータ等が一時的又は永続的に格納される。   The CPU 902 functions as, for example, an arithmetic processing unit or a control unit, and controls the overall operation of each component or a part thereof based on various programs recorded in the ROM 904, the RAM 906, the storage unit 920, or the removable recording medium 928. . The ROM 904 is a means for storing a program read by the CPU 902, data used for calculation, and the like. In the RAM 906, for example, a program read by the CPU 902, various parameters that change as appropriate when the program is executed, and the like are temporarily or permanently stored.

これらの構成要素は、例えば、高速なデータ伝送が可能なホストバス908を介して相互に接続される。一方、ホストバス908は、例えば、ブリッジ910を介して比較的データ伝送速度が低速な外部バス912に接続される。また、入力部916としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ、及びレバー等が用いられる。さらに、入力部916としては、赤外線やその他の電波を利用して制御信号を送信することが可能なリモートコントローラ(以下、リモコン)が用いられることもある。   These components are connected to each other via, for example, a host bus 908 capable of high-speed data transmission. On the other hand, the host bus 908 is connected to an external bus 912 having a relatively low data transmission speed via a bridge 910, for example. As the input unit 916, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, a lever, or the like is used. Further, as the input unit 916, a remote controller (hereinafter referred to as a remote controller) capable of transmitting a control signal using infrared rays or other radio waves may be used.

出力部918としては、例えば、CRT、LCD、PDP、又はELD等のディスプレイ装置、スピーカ、ヘッドホン等のオーディオ出力装置、プリンタ、携帯電話、又はファクシミリ等、取得した情報を利用者に対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置である。但し、上記のCRTは、Cathode Ray Tubeの略である。また、上記のLCDは、Liquid Crystal Displayの略である。そして、上記のPDPは、Plasma DisplayPanelの略である。さらに、上記のELDは、Electro−Luminescence Displayの略である。   As the output unit 918, for example, a display device such as a CRT, LCD, PDP, or ELD, an audio output device such as a speaker or a headphone, a printer, a mobile phone, or a facsimile, etc. Or it is an apparatus which can notify audibly. However, the above CRT is an abbreviation for Cathode Ray Tube. The LCD is an abbreviation for Liquid Crystal Display. The PDP is an abbreviation for Plasma Display Panel. Furthermore, the ELD is an abbreviation for Electro-Luminescence Display.

記憶部920は、各種のデータを格納するための装置である。記憶部920としては、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、又は光磁気記憶デバイス等が用いられる。但し、上記のHDDは、Hard Disk Driveの略である。   The storage unit 920 is a device for storing various data. As the storage unit 920, for example, a magnetic storage device such as a hard disk drive (HDD), a semiconductor storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device, or the like is used. However, the HDD is an abbreviation for Hard Disk Drive.

ドライブ922は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体928に記録された情報を読み出し、又はリムーバブル記録媒体928に情報を書き込む装置である。リムーバブル記録媒体928は、例えば、DVDメディア、Blu−rayメディア、HD DVDメディア、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CF)、メモリースティック、又はSDメモリカード等である。もちろん、リムーバブル記録媒体928は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード、又は電子機器等であってもよい。但し、上記のCFは、CompactFlashの略である。また、上記のSDは、Secure Digital memory cardの略である。そして、上記のICは、Integrated Circuitの略である。   The drive 922 is a device that reads information recorded on a removable recording medium 928 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory, or writes information to the removable recording medium 928. The removable recording medium 928 is, for example, a DVD medium, a Blu-ray medium, an HD DVD medium, a compact flash (registered trademark) (CF), a memory stick, or an SD memory card. Of course, the removable recording medium 928 may be, for example, an IC card on which a non-contact type IC chip is mounted, an electronic device, or the like. However, the above CF is an abbreviation for CompactFlash. The SD is an abbreviation for Secure Digital memory card. The IC is an abbreviation for Integrated Circuit.

接続ポート924は、例えば、USBポート、IEEE1394ポート、SCSI、RS−232Cポート、又は光オーディオ端子等のような外部接続機器930を接続するためのポートである。外部接続機器930は、例えば、プリンタ、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、又はICレコーダ等である。但し、上記のUSBは、Universal Serial Busの略である。また、上記のSCSIは、Small Computer System Interfaceの略である。   The connection port 924 is a port for connecting an external connection device 930 such as a USB port, an IEEE 1394 port, a SCSI, an RS-232C port, or an optical audio terminal. The external connection device 930 is, for example, a printer, a portable music player, a digital camera, a digital video camera, or an IC recorder. However, the above USB is an abbreviation for Universal Serial Bus. The SCSI is an abbreviation for Small Computer System Interface.

通信部926は、ネットワーク932に接続するための通信デバイスであり、例えば、有線又は無線LAN、Bluetooth(登録商標)、又はWUSB用の通信カード、光通信用のルータ、ADSL用のルータ、又は各種通信用のモデム等である。また、通信部926に接続されるネットワーク932は、有線又は無線により接続されたネットワークにより構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、赤外線通信、可視光通信、放送、又は衛星通信等である。但し、上記のLANは、Local Area Networkの略である。また、上記のWUSBは、Wireless USBの略である。そして、上記のADSLは、Asymmetric Digital Subscriber Lineの略である。   The communication unit 926 is a communication device for connecting to the network 932. For example, a wired or wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), or a WUSB communication card, an optical communication router, an ADSL router, or various types It is a modem for communication. The network 932 connected to the communication unit 926 is configured by a wired or wireless network, such as the Internet, home LAN, infrared communication, visible light communication, broadcast, or satellite communication. However, the above LAN is an abbreviation for Local Area Network. The WUSB is an abbreviation for Wireless USB. The above ADSL is an abbreviation for Asymmetric Digital Subscriber Line.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

例えば、上記実施形態の説明においては、生体情報を画素相関値及びハフ相関値に変換し、この2次元相関データの分布を用いて本人認証を精度良く行う方法が提案された。しかし、本実施形態に係る技術の適用範囲はこれに限定されない。例えば、生体情報をN次元(N≧3)の特徴量データの分布に変換し、その分布に対して本実施形態の技術を適用することもできる。この場合、N次元の特徴量データは、第1主成分軸上に射影されて1次元データに変換される。そして、1次元データに対してマハラノビス距離が算出され、算出されたマハラノビス距離の分布に基づいて判別基準値が算出される。さらに、入力データ、登録データに対しても第1主成分軸への射影、マハラノビス距離の算出が行われ、判別基準値に基づいて本人認証が行われる。このように、本実施形態の技術は、3次元以上のデータ分布に対しても同様に適用可能である。   For example, in the description of the above-described embodiment, a method has been proposed in which biometric information is converted into pixel correlation values and Hough correlation values, and identity authentication is performed with high accuracy using the distribution of the two-dimensional correlation data. However, the application range of the technology according to the present embodiment is not limited to this. For example, biometric information can be converted into a distribution of N-dimensional (N ≧ 3) feature amount data, and the technique of this embodiment can be applied to the distribution. In this case, the N-dimensional feature amount data is projected onto the first principal component axis and converted into one-dimensional data. Then, the Mahalanobis distance is calculated for the one-dimensional data, and the discrimination reference value is calculated based on the distribution of the calculated Mahalanobis distance. Further, the projection to the first principal component axis and the Mahalanobis distance are calculated for the input data and the registered data, and the personal authentication is performed based on the discrimination reference value. Thus, the technique of the present embodiment can be similarly applied to a three-dimensional or higher data distribution.

10 生体認証システム
100 生体認証センサ
102 LED
104 撮像素子
110 判別基準決定装置
112 記憶部
114 相関計算部
116 主成分分析部
118 マハラノビス距離計算部
120 閾値直線決定部
130 生体認証装置
132 相関計算部
134 マハラノビス距離計算部
136 本人判定部
138 記憶部
FG 指
L11 照射光
L13 散乱光
V 静脈
10 Biometric authentication system 100 Biometric authentication sensor 102 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 Image pick-up element 110 Discrimination reference | standard determination apparatus 112 Memory | storage part 114 Correlation calculation part 116 Principal component analysis part 118 Mahalanobis distance calculation part 120 Threshold straight line determination part 130 Biometric authentication apparatus 132 Correlation calculation part 134 Mahalanobis distance calculation part 136 Personal identification part 138 Memory | storage part FG Finger L11 Irradiation light L13 Scattered light V Vein

Claims (11)

複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析部と、
前記複数次元の相関データを前記主成分分析部で決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成部と、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記1次元データの各点までのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部と、
前記複数の生体サンプルに関して前記マハラノビス距離算出部で算出された前記各分布のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定部と、
を備える、生体認証用装置。
Principal component analysis is performed on multi-dimensional correlation data regarding the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, the first principal component axis of the correlation data distribution regarding the same biological sample, and the first of the correlation data distribution regarding different biological samples. A principal component analysis unit for determining a principal component axis;
A one-dimensional data generating unit that projects the multi-dimensional correlation data onto a first principal component axis of each distribution determined by the principal component analyzing unit to generate one-dimensional data relating to each distribution;
A Mahalanobis distance calculator for calculating a Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution to each point of the one-dimensional data on the first principal component axis of each distribution;
Discrimination for determining a discrimination reference value related to the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the Mahalanobis distance of each distribution calculated by the Mahalanobis distance calculation unit with respect to the plurality of biological samples. A reference value determination unit;
A biometric authentication device.
前記複数の生体サンプルから取得された生体パターンについて当該各生体パターンの特徴点配置に関する第1相関値と、当該各生体パターンの特徴点を結ぶ線分の傾きに関する第2相関値とが記録されたサンプルデータ記憶部をさらに備え、
前記主成分分析部は、前記サンプルデータ記憶部に記録された第1相関値及び第2相関値の組を前記複数次元の相関データとして主成分分析する、請求項1に記載の生体認証用装置。
The first correlation value related to the feature point arrangement of each biological pattern and the second correlation value related to the slope of the line segment connecting the feature points of each biological pattern are recorded for the biological patterns acquired from the plurality of biological samples. A sample data storage unit;
The biometric authentication device according to claim 1, wherein the principal component analysis unit performs principal component analysis on the set of the first correlation value and the second correlation value recorded in the sample data storage unit as the multi-dimensional correlation data. .
前記1次元データ生成部は、
前記複数次元の相関データに対し、前記第1主成分軸を1つの座標軸とする座標系に座標変換を施す座標変換部と、
前記座標変換部により座標変換が施された前記複数次元の相関データから、前記第1主成分軸の成分を抽出して1次元データを生成する第1主成分抽出部と、
を含む、請求項2に記載の生体認証用装置。
The one-dimensional data generation unit
A coordinate transformation unit that performs coordinate transformation on a coordinate system having the first principal component axis as one coordinate axis for the multi-dimensional correlation data;
A first principal component extraction unit that extracts a component of the first principal component axis from the multi-dimensional correlation data subjected to coordinate transformation by the coordinate transformation unit to generate one-dimensional data;
The biometric authentication device according to claim 2, comprising:
前記生体パターンは、静脈パターン、指紋パターン、虹彩パターンのいずれか又は複数の組み合わせである、請求項1に記載の生体認証用装置。   The biometric authentication device according to claim 1, wherein the biometric pattern is one or a combination of a vein pattern, a fingerprint pattern, and an iris pattern. 所定の生体部位から生体パターンを取得する生体認証センサと、
登録済みの生体パターンが記録された登録パターン記憶部と、
複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析して決定される同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、
前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成部と、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記1次元データ生成部で生成された1次元データまでのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出部と、
前記マハラノビス距離算出部で算出されたマハラノビス距離に基づいて前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定部と、
を備える、生体認証装置。
A biometric sensor that acquires a biometric pattern from a predetermined biometric part;
A registered pattern storage unit in which registered biometric patterns are recorded;
The first principal component axis of the correlation data distribution related to the same biological sample and the correlation data related to different biological samples determined by principal component analysis of the first dimension data of multiple dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples. For the first principal component axis of the distribution
One-dimensional data for generating one-dimensional data relating to each distribution by projecting a plurality of second-dimensional correlation data relating to the correlation between the biometric pattern acquired by the biometric authentication sensor and the biometric pattern recorded in the registered pattern storage unit A generator,
A Mahalanobis distance calculator that calculates a Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution to the one-dimensional data generated by the one-dimensional data generator;
A similarity determination unit that determines similarity between a biometric pattern acquired by the biometric sensor and a biometric pattern recorded in the registered pattern storage unit based on the Mahalanobis distance calculated by the Mahalanobis distance calculation unit; ,
A biometric authentication device.
複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析部と、
前記複数次元の第1相関データを前記主成分分析部で決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する第1の1次元データを生成する第1の1次元データ生成部と、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記第1の1次元データの各点までの第1のマハラノビス距離を算出する第1のマハラノビス距離算出部と、
前記複数の生体サンプルに関して前記第1のマハラノビス距離算出部で算出された前記各分布の第1のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定部と、
を有する、生体認証用装置と;
所定の生体部位から生体パターンを取得する生体認証センサと、
登録済みの生体パターンが記録された登録パターン記憶部と、
前記同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び前記異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、
前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する第2の1次元データを生成する第2の1次元データ生成部と、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記第2の1次元データまでの第2のマハラノビス距離を算出する第2のマハラノビス距離算出部と、
前記第2のマハラノビス距離算出部で算出された第2のマハラノビス距離及び前記判別基準値決定部で決定された判別基準値に基づいて前記生体認証センサで取得された生体パターンと前記登録パターン記憶部に記録された生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定部と、
を有する、生体認証装置と;
を含む、生体認証システム。
Principal component analysis is performed on first-dimensional correlation data of a plurality of dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, and the first principal component axis of the correlation data distribution regarding the same biological sample and the correlation data distribution regarding different biological samples A principal component analysis unit for determining a first principal component axis;
The first one-dimensional data generation for generating the first one-dimensional data relating to each distribution by projecting the plurality of first-dimensional correlation data onto the first principal component axis of each distribution determined by the principal component analysis unit And
A first Mahalanobis distance calculator that calculates a first Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution to each point of the first one-dimensional data on the first principal component axis of each distribution;
Discrimination regarding the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the first Mahalanobis distance of each distribution calculated by the first Mahalanobis distance calculation unit with respect to the plurality of biological samples. A discriminant reference value determining unit for determining a reference value;
A biometric authentication device;
A biometric sensor that acquires a biometric pattern from a predetermined biometric part;
A registered pattern storage unit in which registered biometric patterns are recorded;
For the first principal component axis of the correlation data distribution for the same biological sample and the first principal component axis of the correlation data distribution for the different biological samples,
Projecting multi-dimensional second correlation data relating to the correlation between the biometric pattern acquired by the biometric authentication sensor and the biometric pattern recorded in the registered pattern storage unit to generate second one-dimensional data relating to each distribution. A second one-dimensional data generation unit;
A second Mahalanobis distance calculator for calculating a second Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution to the second one-dimensional data;
The biometric pattern acquired by the biometric sensor and the registered pattern storage unit based on the second Mahalanobis distance calculated by the second Mahalanobis distance calculation unit and the discrimination reference value determined by the discrimination reference value determination unit A similarity determination unit that determines the similarity between the biological patterns recorded in
A biometric authentication device;
Including a biometric authentication system.
複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析ステップと、
前記複数次元の相関データを前記主成分分析ステップで決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成ステップと、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記1次元データの各点までのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、
前記複数の生体サンプルに関して前記マハラノビス距離算出ステップで算出された前記各分布のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定ステップと、
を含む、判別基準決定方法。
Principal component analysis is performed on multi-dimensional correlation data regarding the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, the first principal component axis of the correlation data distribution regarding the same biological sample, and the first of the correlation data distribution regarding different biological samples. A principal component analysis step for determining a principal component axis;
Projecting the multi-dimensional correlation data onto a first principal component axis of each distribution determined in the principal component analysis step to generate one-dimensional data relating to each distribution;
A Mahalanobis distance calculating step of calculating a Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution to each point of the one-dimensional data on the first principal component axis of each distribution;
Discrimination for determining a discrimination reference value related to the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the Mahalanobis distance of each distribution calculated in the Mahalanobis distance calculation step with respect to the plurality of biological samples. A reference value determining step;
Discrimination criteria determination method including
複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析して決定される同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、
所定の生体部位から生体パターンを取得するための生体認証センサを用いて取得された生体パターンと登録済みの生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成ステップと、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記1次元データ生成ステップで生成された1次元データまでのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出ステップと、
前記マハラノビス距離算出ステップで算出されたマハラノビス距離に基づいて前記生体認証センサを用いて取得された生体パターンと前記登録済みの生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定ステップと、
を含む、生体認証方法。
The first principal component axis of the correlation data distribution related to the same biological sample and the correlation data related to different biological samples determined by principal component analysis of the first dimension data of multiple dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples. For the first principal component axis of the distribution
One-dimensional data relating to the respective distributions by projecting multi-dimensional second correlation data relating to a correlation between a biometric pattern acquired using a biometric authentication sensor for acquiring a biometric pattern from a predetermined biometric part and a registered biometric pattern A one-dimensional data generation step for generating data;
A Mahalanobis distance calculating step of calculating a Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution to the one-dimensional data generated in the one-dimensional data generating step;
A similarity determination step for determining a similarity between a biometric pattern acquired using the biometric sensor based on the Mahalanobis distance calculated in the Mahalanobis distance calculation step and the registered biometric pattern;
A biometric authentication method.
複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析ステップと、
前記複数次元の第1相関データを前記主成分分析ステップで決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する第1の1次元データを生成する第1の1次元データ生成ステップと、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記第1の1次元データの各点までの第1のマハラノビス距離を算出する第1のマハラノビス距離算出ステップと、
前記複数の生体サンプルに関して前記第1のマハラノビス距離算出ステップで算出された前記各分布の第1のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定ステップと、
前記同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び前記異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、
所定の生体部位から生体パターンを取得するための生体認証センサを用いて取得された生体パターンと登録済みの生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する第2の1次元データを生成する第2の1次元データ生成ステップと、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記第2の1次元データまでの第2のマハラノビス距離を算出する第2のマハラノビス距離算出ステップと、
前記第2のマハラノビス距離算出ステップで算出された第2のマハラノビス距離及び前記判別基準値決定ステップで決定された判別基準値に基づいて前記生体認証センサを用いて取得された生体パターンと前記登録済みの生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定ステップと、
を含む、生体認証方法。
Principal component analysis is performed on first-dimensional correlation data of a plurality of dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, and the first principal component axis of the correlation data distribution regarding the same biological sample and the correlation data distribution regarding different biological samples A principal component analysis step for determining a first principal component axis;
Projecting the first-dimensional data of the plurality of dimensions onto the first principal component axis of each distribution determined in the principal component analysis step to generate first one-dimensional data relating to each distribution Steps,
A first Mahalanobis distance calculating step of calculating a first Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution to each point of the first one-dimensional data on the first principal component axis of each distribution;
Discrimination regarding the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the first Mahalanobis distance of each distribution calculated in the first Mahalanobis distance calculating step with respect to the plurality of biological samples. A discrimination reference value determination step for determining a reference value;
For the first principal component axis of the correlation data distribution for the same biological sample and the first principal component axis of the correlation data distribution for the different biological samples,
A second multi-dimensional correlation data relating to a correlation between a biometric pattern acquired using a biometric authentication sensor for acquiring a biometric pattern from a predetermined biometric part and a registered biometric pattern is projected to obtain a second for each distribution. A second one-dimensional data generation step for generating the one-dimensional data of
A second Mahalanobis distance calculating step of calculating a second Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution to the second one-dimensional data;
The biometric pattern acquired using the biometric sensor based on the second Mahalanobis distance calculated in the second Mahalanobis distance calculation step and the discrimination reference value determined in the discrimination reference value determination step and the registered A similarity determination step for determining similarity between the biometric patterns of
A biometric authentication method.
複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の相関データを主成分分析し、同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸、及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸を決定する主成分分析機能と、
前記複数次元の相関データを前記主成分分析機能で決定された各分布の第1主成分軸に射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成機能と、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から前記1次元データの各点までのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出機能と、
前記複数の生体サンプルに関して前記マハラノビス距離算出機能で算出された前記各分布のマハラノビス距離に基づき、前記同一の生体サンプルと前記異なる生体サンプルとを判別するためのマハラノビス距離に関する判別基準値を決定する判別基準値決定機能と、
をコンピュータに実現させるためのプログラム。
Principal component analysis is performed on multi-dimensional correlation data regarding the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples, the first principal component axis of the correlation data distribution regarding the same biological sample, and the first of the correlation data distribution regarding different biological samples. A principal component analysis function for determining a principal component axis;
A one-dimensional data generation function for projecting the multi-dimensional correlation data onto a first principal component axis of each distribution determined by the principal component analysis function to generate one-dimensional data relating to each distribution;
A Mahalanobis distance calculation function for calculating a Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution to each point of the one-dimensional data on the first principal component axis of each distribution;
Discrimination for determining a discrimination reference value related to the Mahalanobis distance for discriminating between the same biological sample and the different biological sample based on the Mahalanobis distance of each distribution calculated by the Mahalanobis distance calculation function with respect to the plurality of biological samples. A reference value determination function;
A program to make a computer realize.
複数の生体サンプルから取得された生体パターンの相関に関する複数次元の第1相関データを主成分分析して決定される同一の生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸及び異なる生体サンプルに関する相関データ分布の第1主成分軸に対し、
所定の生体部位から生体パターンを取得するための生体認証センサを用いて取得された生体パターンと登録済みの生体パターンとの相関に関する複数次元の第2相関データを射影させて前記各分布に関する1次元データを生成する1次元データ生成機能と、
前記各分布の第1主成分軸上で当該各分布の分布中心から、前記1次元データ生成機能で生成された1次元データまでのマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出機能と、
前記マハラノビス距離算出機能で算出されたマハラノビス距離に基づいて前記生体認証センサを用いて取得された生体パターンと前記登録済みの生体パターンとの間の類似性を判定する類似性判定機能と、
をコンピュータに実現させるためのプログラム。
The first principal component axis of the correlation data distribution related to the same biological sample and the correlation data related to different biological samples determined by principal component analysis of the first dimension data of multiple dimensions related to the correlation of biological patterns acquired from a plurality of biological samples. For the first principal component axis of the distribution
One-dimensional data relating to the respective distributions by projecting multi-dimensional second correlation data relating to a correlation between a biometric pattern acquired using a biometric authentication sensor for acquiring a biometric pattern from a predetermined biometric part and a registered biometric pattern A one-dimensional data generation function for generating data;
A Mahalanobis distance calculation function for calculating a Mahalanobis distance from the distribution center of each distribution on the first principal component axis of each distribution to the one-dimensional data generated by the one-dimensional data generation function;
A similarity determination function for determining similarity between a biometric pattern acquired using the biometric sensor and the registered biometric pattern based on the Mahalanobis distance calculated by the Mahalanobis distance calculation function;
A program to make a computer realize.
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