JP2011070386A

JP2011070386A - 生体認証装置

Info

Publication number: JP2011070386A
Application number: JP2009220676A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kishida; 浩岸田
Original assignee: Hitachi Solutions Ltd
Current assignee: Hitachi Solutions Ltd
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07

Abstract

【課題】指を常に正しい撮影位置に置くことが出来るようにすることが可能な生体認証装置を提供すること。
【解決手段】認証対象の生体に対し赤外光を照射した状態で撮影手段により生体の２次元の静脈画像を撮影し、その撮影した静脈画像を用いて本人認証を行う生体認証装置であって、前記撮影手段により撮影した静脈画像にハレーション部分が存在した場合、そのハレーションが最小となるように前記撮影手段による生体の撮影位置の修正を使用者に対して指示する撮影位置修正指示手段を備えたことを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、生体の静脈情報を用いて本人認証を可能とする生体認証装置に係り、特に指の静脈画像を用いて本人であるかを認証する生体認証装置に関するものである。

生体認証では予め個人を特定する生体情報を他の個人情報と共に登録する必要がある。生体情報の登録では管理者によって厳密に情報が管理される。
生体情報の取得の際には、生体情報の撮影対象となる指を撮影装置の適切な位置に置くように管理者によって指示され、またメーカからも正しい置き方のリーフレットなどが配布されている。これは、正しい置き方をすることでより精度の高い認証を行うための登録情報を得るためである。さらに正しい置き方を使用者に知識として得てもらい、認証時にその置き方が再現できるようにするためである。

従来、下記の特許文献１に開示された個人認証装置がある。

特開２００７−１３３６２３号公報

しかしながら、実際の運用では、使用者は生体（指）の置き方が変わっているとの認識が無いまま登録時と認証時に生体の置き方が変わるために認証に失敗するケースが多々ある。

本発明の目的は、指を常に正しい位置に置くことが出来るようにすることが可能な生体認証装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る生体認証装置は、指の根元から指先を貫く軸をθ軸（回転の中心軸）としたとき、そのθ軸に対して指が回転して置かれると、指と撮影面とが接する角度が変化し、撮影面と接する角度の大きさに応じて撮影画像のハレーションが発生するといった関係があることに着目し、θ軸上の指の回転方向をハレーションの状態によって検出し、そのハレーション部分が最小となるように、生体の撮影位置の修正を指示するようにしたものである。
すなわち、認証対象の生体に対し赤外光を照射した状態で撮影手段により前記生体の２次元の静脈画像を撮影し、その撮影した静脈画像を用いて本人認証を行う生体認証装置であって、
前記撮影手段により撮影した静脈画像にハレーション部分が存在した場合、そのハレーションが最小となるように前記撮影手段による生体の撮影位置の修正を使用者に対して指示する撮影位置修正指示手段を備えたことを特徴とする。
また、前記静脈画像が指の静脈画像であり、前記撮影位置修正指示手段が、指の輪郭から算出される指の幅に対するハレーション部分の幅の比率が０．１％〜５％以内になるように生体の撮影位置の修正を使用者に対して指示することを特徴とする。
また、前記撮影位置修正指示手段が、指を挿入する方向を軸としてその軸を中心とする指の回転方向の修正を発光ダイオードなどの発光手段から発光される光によって指示するものであることを特徴とする。
また、前記撮影位置修正指示手段が、指が適正な撮影位置にあることを示す発光手段と、右方向または左方向に回転した位置にあることを示す左右の発光手段によって構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、撮影手段に対する指の適正な撮影位置を使用者に簡便に指示することができ、適正な撮影位置で撮影した静脈画像により本人認証を実施することができる。

本発明に係る生体認証装置の第１の実施形態を示す光学系の構成図である。本発明の第１の実施形態における光学系の撮影範囲を示す模式図である。本発明の第１の実施形態における光学系の導光範囲を示す模式図である。本発明の第１の実施形態における撮影画像の一例を示す図である。本発明の第１の実施形態におけるハレーションが含まれる撮影画像の一例の図である。ハレーションが発生するメカニズムを説明する模式図である。ハレーション部分を判定する方法を説明する模式図である。本発明に係る生体認証装置の外観の一例を示す図である。撮影対象の指が時計方向に回転して置かれていた場合の表示器の表示状態を示す図である。撮影対象の指が反時計方向に回転して置かれていた場合の表示器の表示状態を示す図である。撮影対象の指が適切な位置に置かれていた場合の表示器の表示状態を示す図である。

以下、本発明を実施する場合の第１の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施形態における生体認証装置の光学系を示す図であり、指１０１を指先方向から根元方向に見たときの構成を示している。
この実施形態の生体認証装置は、赤外光を発光する光源１０３と、光源１０３の光を指１０１の側面に導く導光板１０２と、２次元画像を撮影する撮影装置１０５と、撮影面１０４から構成されている。

図２は図１に示す光学系の撮影範囲１１０を示す模式図である。同様に図３は図１の光学系の導光範囲１１１を示す模式図である。
図４は図１に示す光学系で撮影した指静脈の模式図であり、正常に光学系に指１０１を配置した場合、撮影範囲１２１内に指の輪郭１２２を含む静脈画像１２３が撮影される。
しかし、指１０１が撮影面１０４に対し適正な位置に配置されない場合、特に指の根元から指先を貫くθ軸を中心に指１０１が回転して置かれていた場合、図５に示す模式図のように、指の輪郭１２２の右側（または左側）にハレーション１２４が発生する。
適正な位置に指１０１を配置した場合、光源１０３から発せられた赤外光は図３に示すように導光板１０２によって指１０１の側面より背側に照射され、照射された光は指の表面で反射する。この状態での反射光は撮影装置１０５の撮影範囲には直接入射することはない。

しかし、不適切な位置に指１０１を配置した場合、指１０１がθ軸まわりに回転することで光源１０３から発せられた赤外光は図６に示すように導光板１０２によって指の腹部分に照射されるようになる。この結果、指１０１からの反射光は指の形状によって太実線で示す反射範囲１２５となり、撮影範囲の画像として撮影装置１０５に入射され、露出過多となってはハレーションを発生させる。

そこで、ハレーションの発生が指１０１の撮影面１０４に対する傾きに起因することとなることから、撮影画像にハレーションが存在する場合、指１０１が撮影面１０４に対して回転して置かれているものと判定し、その回転方向を使用者に通知し、撮影面１０４に対して傾きがない適切な状態で置かれるように指１０１の置き方を修正するように指示する。

ハレーションを検出する具体的な方法は、例えばワンチップマイコンを内蔵する制御系を用いた場合、１画素当たり８ビットの撮影画像を１画素当たり３値画像に変換する。３値画像への変換は、ある閾値において白画像を作成する。同様に黒画像を作成する。白、黒両画像を重ね合わせ、白黒両方に含まれる部分は白でも黒でもない部分とすることで変換できる。
ハレーション部分は露出過多であるので３値画像の白部分である。そこで、図７に示す指１０１の幅方向１４１に画素単位１４２に白の画素を確認し、連続して白画像が存在する場合、ハレーション候補として検出する。
指幅方向に一連の検出が終了したら指先方向に１画素移動し、同様の指の幅方向にハレーション候補を検出する。同様を繰り返し撮影範囲全体の検出が終了した後、ハレーション候補として検出した部分が指先方向に対して所定画素数以上連続する場合、ハレーション部分であると判断する。

ハレーション部分が存在する画素の位置が判明した場合、その画素の位置が撮影範囲の中心に対して右寄りであれば、使用者に対して左寄りに指１０１を回転させるよう促し、逆に撮影範囲の中心に対して左寄りであれば、使用者に対して右寄りに指１０１を回転させるよう促すことで、使用者は生体認証装置への正しい生体のかざし方が可能になり、安定に撮影可能な生体認証装置を提供できる。

ここで、光学系の構成によっては指の輪郭部分で白画素の連続が容易に発生する可能性があり、この場合ハレーションの可能性として検出部分が左右に分かれる場合がある。その場合、ハレーション範囲が左右でそれぞれ最小となるように使用者に対して指１０１を回転させるよう促すことで、使用者は生体認証装置への正しい生体のかざし方が可能になり、安定に撮影可能な生体認証装置を提供できる。
実験によれば、指の輪郭から算出される指の幅に対するハレーション部分の幅の比率が０．１％〜５％以内になるように生体の撮影位置の修正を使用者に対して指示することが望ましい。

図８は、本発明に係る生体認証装置の外観の一例を示す図である。
筐体２００の上面には指１０１を所定の位置に使用者が置きやすいようにする指置き台２０３と左右の指置き台の中央に配置される撮影面２０１と、撮影面２０１と左右それぞれの指置き台２０３に挟まれるように位置される投光面２０２と、指１０１のねじれ方向を使用者に示す表示器２０４で構成されている。

図９〜図１１は表示器２０４による指１０１の置き方を正すときの具体的な表示方法を示す図である。
先ず、図９では指２１０が時計方向（ＣＷ）に＋θだけ回転２１１した場合であり、表示器２０４は右側に配置されたＬＥＤ２０７が点灯乃至は点滅する。
図１０では指１０１が反時計方向（ＣＣＷ）に−θだけ回転２１２した場合であり、表示器２０４は左側に配置されたＬＥＤ２０５が点灯乃至は点滅する。
図１１は指１０１の回転２１３が無い場合で表示器２０４は中央に配置されたＬＥＤ２０６が点灯乃至は点滅する。

このようにして使用者は容易に撮影面に対する指の回転（ねじれ）を認識することが出来、また、適正な置き方を把握することが可能であり、安定に撮影可能な生体認証装置を提供できる。
なお、表示器２０４は前述の３連式のＬＥＤを用いた表示器に代えて、５連、７連とすることで、指１０１の回転の度合いによって、左右に配置されたＬＥＤの点灯場所を変更することで、明瞭に適切な位置を指示することが可能になる。

１０１…指
１０２…導光板
１０３…光源
１０４…撮影面
１０５…撮影装置
１１０…撮影範囲
１１１…導光範囲
１２１…撮影範囲
１２２…指の輪郭
１２３…静脈
１２４…ハレーション
１４１…指の幅方向
１４２…画素単位
２００…生体認証装置の筐体
２０１…撮影面
２０２…投光面
２０３…指置き台
２０４…表示器
２０５…左側に配置されたＬＥＤ
２０６…中央に配置されたＬＥＤ
２０７…右側に配置されたＬＥＤ

Claims

認証対象の生体に対し赤外光を照射した状態で撮影手段により前記生体の２次元の静脈画像を撮影し、その撮影した静脈画像を用いて本人認証を行う生体認証装置であって、
前記撮影手段により撮影した静脈画像にハレーション部分が存在した場合、そのハレーションが最小となるように前記撮影手段による生体の撮影位置の修正を使用者に対して指示する撮影位置修正指示手段を備えたことを特徴とする生体認証装置。
前記静脈画像が指の静脈画像であり、前記撮影位置修正指示手段が指の輪郭から算出される指の幅に対するハレーション部分の幅の比率が０．１％〜５％以内になるように生体の撮影位置の修正を使用者に対して指示することを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
前記撮影位置修正指示手段が、指を挿入する方向を軸としてその軸を中心とする指の回転方向の修正を発光ダイオードなどの発光手段から発光される光によって指示するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の生体認証装置。
前記撮影位置修正指示手段が、指が適正な撮影位置にあることを示す発光手段と、右方向または左方向に回転した位置にあることを示す左右の発光手段によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の生体認証装置。