JP2011236730A - 入室者認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入室者が扉を開けて入室する際に把手に接触するといった自然な行為の中で、確度の高い入室者認証を行い、解錠を可能にする。
【解決手段】把手３ａにより開閉され、施錠、解錠を行う電気錠２０が組み込まれた扉に用いられる入室者認証装置１であって、把手３ａに埋め込まれ、把手３ａの握り初めと終わりを検知してその間の掌紋画像を撮影する画像撮影部１０と、撮影された掌紋画像を取得し、予め登録された掌紋画像との照合を行い、この照合の結果に従い電気錠２０を解錠制御する制御部３０と、を有する構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、把手により開閉され、施錠、解錠を行う電気錠が組み込まれた扉に用いられる入室者認証装置に関する。

一般住宅やマンション、事務所等の玄関に設けられる玄関ドアは、躯体等に固定された出入り枠と、この出入り枠の内側に開閉自在に固定された扉と、この扉を施錠し、解錠する把手を含む錠ケースを主に構成されている。

玄関ドアは、鍵を把手近傍に設けられた錠ケースの鍵穴に差し込み、手動で回動させて扉の施錠や解錠を行うものが一般的である。
これに対し、近年、電気錠により扉の開閉を行う玄関ドアも普及してきた。この電気錠を制御する手段の一つとして、指紋や掌紋等の生体情報を用いたバイオメトリクス認証が実用化され、玄関ドアの扉の開閉を行う用途にも使用されるようになった（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１０は、紋様（指紋、掌紋）検出を行う入室者認証装置１００の構成を記すブロック図であり、電気錠１０１を組み込んだ扉１０２のレバーハンドル１０３には、開閉時に手が触る指や掌等の位置に、紋様を読み取って検出信号Ｓ１を出力する紋様読み取り機（紋様検出窓１０４内に）が埋め込まれている。
紋様読み取り機が読み取った紋様は、紋様照合機１０５で予め登録された紋様と照合される。制御部１０６は、両者の紋様が一致して紋様照合機１０５から合致信号Ｓ２が入力されたときに解錠信号Ｓ３を出力して電気錠１０１を解錠制御する。この状態で入室者はレバーハンドル１０３を回して扉１０２を開閉することができる。

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、レバーハンドル１０３に触る手の指や掌の位置に設けられる紋様検出窓１０４は小さく、このため、レバーハンドル１０３に触る手の指や掌の位置が制限される。従って、触れた場所によっては紋様の読み取りがうまくできず、再読み取り操作が発生する等、余分な行為が発生する。この場合、入室者が扉１０２を開けて入室する際に、レバーハンドル１０３に接触するといった自然な行為の中で紋様を自動的に取得することができない。

また、紋様検出窓１０４は、親指が触れる程度の面積しか割り当てられないため、紋様読み取り機で読み取れる紋様は、指紋か、掌の極一部の情報のみである。従って、入室者を認証するために得られる紋様の情報量が少なく、このため、認証率が低下して確度の高い入室者認証ができない。

特開平８−２８１０９号公報

本発明は、入室者が扉を開けて入室する際に把手に接触するといった自然な行為の中で、確度の高い入室者認証を行なう、入室者認証装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、把手により開閉され、施錠、解錠を行う電気錠が組み込まれた扉に用いられる入室者認証装置であって、前記把手に埋め込まれ、撮影開始のトリガと撮影終了のトリガを検知してその間の複数の掌紋画像を撮影する画像撮影部と、前記撮影された複数の掌紋画像を取得し、予め登録された前記複数の掌紋画像との照合を順次行い、この照合の結果に従い前記電気錠を解錠制御する制御部と、からなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の入室者認証装置において、前記撮影開始のトリガは、前記把手の握り初めとし、前記撮影終了のトリガは、前記把手の握り終わりとすることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の入室者認証装置において、前記撮影開始のトリガは、前記把手の握り初めとし、前記撮影終了のトリガは、前記複数の掌紋画像の取り込み終了とすることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１記載の入室者認証装置において、前記撮影開始のトリガは、前記把手の握り初めとし、前記撮影終了のトリガは、前記照合の終了とすることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１記載の入室者認証装置において、前記画像撮影部は、全方位カメラを含み、この全方位カメラにより撮影された掌紋画像を前記制御部へ送信することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１記載の入室者認証装置において、前記画像撮影部は、赤外線遮光フィルタが取り外され、赤外線通過フィルタが取り付けられたデジタルカメラを含み、このデジタルカメラにより撮影された掌紋画像を前記制御部へ送信することを特徴とする。

請求項７に係る発明は、前記制御部は、請求項１記載の入室者認証装置において、前記画像撮影部により撮影される掌紋画像毎に、小指の付け根を基準点とする所定範囲の画素を切り出し、この切り出された画素を単位に特徴ベクトルを生成し、前記予め登録された掌紋画像の特徴ベクトルとの一致度を求め、この一致度と閾値との比較結果に応じて前記電気錠を解錠する解錠信号を生成出力することを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項７記載の入室者認証装置において、前記制御部は、前記閾値以上の一致度がある掌紋画像が所定枚数以上である場合に前記電気錠を解錠する解錠信号を生成出力することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、把手に埋め込まれた画像撮影部が、撮影開始のトリガと撮影終了のトリガを検知してその間の掌紋画像を撮影し、制御部が、撮影された掌紋画像と予め登録された掌紋画像との照合を行い電気錠を解錠制御する構成とした。このように、撮影開始のトリガを検知してから撮影終了のトリガを検知するまでの間に撮影された動画に基づき掌紋画像の照合を行うため、認証に使用される掌紋の情報量が多く、入室者が扉を開けて入室する際に把手に接触するといった自然な行為の中で確度の高い入室者認証を行うことができる。

請求項２に係る発明では把手の握り初めと握り終わりのトリガを検知し、その間に撮影される掌紋画像に基づき照合を行い電気錠の解錠制御を行うため、入室者が扉を開けて入室する際に把手に接触するといった自然な行為の中で確度の高い入室者認証を行うことができる。

請求項３に係る発明では、撮影開始のトリガを把手の握り初めとし、撮影終了のトリガを照合に必要な複数の掌紋画像の取り込み終了としたため、扉を開くときに把手を比較的長時間握る傾向がある入室者であっても把手を握っている時間に依存せずに撮影が終了するため、無駄な掌紋画像の撮影機会が減る。

請求項４に係る発明では、撮影開始のトリガは把手の握り初めとし、撮影終了のトリガは照合の終了としたため、扉を開くときに把手を比較的長時間握る傾向がある入室者であっても把手を握っている時間に依存せずに撮影が終了するため、一層、無駄な掌紋画像の撮影機会が減る。

請求項５に係る発明では、画像撮影部は、全方位カメラにより撮影された掌紋画像を制御部へ送信することとした。全方位カメラで掌紋撮影を行うため、把手を握った掌の位置に依存することなく掌紋の全体像を撮影できる。従って、確度が高い入室者の認証が可能になる。

請求項６に係る発明では、赤外線通過フィルタが取り付けられたデジタルカメラにより撮影された掌紋画像を制御部へ送信することとした。一般に普及しているデジタルカメラで掌紋画像を撮影できるため、安価に入室者認識装置を提供することができる。

請求項７に係る発明では、制御部は、撮影された掌紋画像毎に小指の付け根を基準点とする所定範囲の画素を切り出して照合を行う。又、照合に際し、切り出された画素の特徴ベクトルを生成し、予め登録された掌紋画像の特徴ベクトルとの一致度によって電気錠を解錠する。このように、特徴ベクトルにより切り出された画素と登録された掌紋画像との照合を、抽出された掌紋画像分だけ行なうことで、古典的な静止画によるテンプレートマッチングによる照合と比較して確度の高い入室者認証が可能になる。

請求項８に係る発明では、制御部は、切り出された画素を単位に特徴ベクトルを生成して予め登録された掌紋画像の特徴ベクトルとの一致度を求め、更に、閾値以上の一致度がある掌紋画像が所定枚数以上である場合に電気錠を解錠する制御を行うため、確度の高い入室者認証が可能になる。

本発明の実施例１に係る入室者認証装置のシステム構成を示す図である。 図１に示すドアハンドルの断面構造を示す図である。 図１に示す画像撮影部及び制御部の内部構成を示すブロック図である。 図１に示す画像撮影部の動作を示すフローチャートである。 図１に示す制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係る入室者認証装置をドアノブに適用した場合の入室構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る入室者認証装置の動作を示すフローチャートである。 図７の続きを示すフローチャートである。 図６に示すドアノブの断面構造を示す図である。 従来の入室者認証装置のシステム構成を示す図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

（実施例１の構成）
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、入室者認証装置１は玄関ドア２に取り付けられている。電気錠２０が組み込まれた扉２のドアハンドル３ａには、開閉時に握られる掌の部位（図中、破線で示すブロック）に、掌紋を撮影する画像撮影部１０が埋め込まれている。画像撮影部１０として、ここでは全方位カメラを用いることとする。

ドアハンドル３ａが連結部材４を介して結合される扉２の端部には、電気錠２０が組み込まれた錠ケース５が備え付けられている。錠ケース５には、鍵穴６と、外部（後述する制御部３０）から供給される電気信号によりデッドボルトを動かして施錠し、又は解錠を行うモータやソレノイドを含む。

図２にドアハンドル３ａの断面構造が示されている。図２に示すように、ドアハンドル３ａは、その断面形状が中空の円柱になっている。この円柱部分のうち入室者の掌４０が接触する部位は透光性を有する半透明のアクリル材で形成され、この中に、特殊なレンズとミラーを組み合わせて水平方向に３６０度を一度に見ることができるようにした全方位カメラが埋め込まれている。この場合、ドアハンドル３ａを握った掌の位置に依存することなく、掌紋の全体像を撮影できるため、確度の高い入室者の認証が可能になる。但し、撮影された全方位画像はパノラマ画像に変換する必要があり、このため、精度の高いサンプリング手法により形状に歪みが生じない画像を生成する必要がある。

尚、ここでは画像撮像部１０として全方位カメラを使用するものとするが、市販のデジタルカメラで代替しても良い。デジタルカメラは、可視光撮影用、赤外光撮影用のいずれのタイプでも良いが、赤外光撮影の場合は、赤外線遮光フィルタを取り外し、代わって赤外線通過フィルタを取り付けたフィルタ構造を有するものとする。

説明を図１に戻す。画像撮影部１０によって撮影された掌紋画像は、制御部３０に予め登録された掌紋と照合される。制御部３０は、両者の掌紋が一致したときに電気錠２０の解錠制御を行う。この状態で入室者はドアハンドル３ａを回して扉２を開閉することができる。

図３に示されるように、本実施例に係る入室者認証装置１は、画像撮影部１０と、電気錠２０と、制御部３０と、により構成される。
画像撮影部１０は、タッチセンサ１１と、光源１２と、カメラ本体１３と、カメラ制御部１４と、画像送信部１５とを含み構成される。

タッチセンサ１１は、掌のドアハンドル３ａへの接触の有無を検知するセンサであり、抵抗膜式、静電容量式のいずれの検知方式を採用してもよい。タッチセンサ１１は、動画撮影用に、入室者によるドアハンドル３ａの握り初めと終わりを示す信号を検知してカメラ制御部１４にその信号を出力する。

カメラ制御部１４は、タッチセンサ１１から出力される信号に基づき、ＬＥＤ（Light Emitted Diode）等で構成される光源１２のＯＮ／ＯＦＦ、及びカメラ本体１３による入室者の掌紋撮影の開始、終了のタイミングを制御する。尚、赤外光撮影の場合、光源１２として赤外線ＬＥＤの照射が望ましい。

画像送信部１５は、カメラ制御部１４による制御の下で、カメラ本体１３により撮影された入室者の掌紋画像を取り込んで制御部３０に送信する。尚、掌紋画像の送信は、有線、無線の別を問わない。

電気錠２０は、制御部３０から供給される電気信号によりデッドボルトを動かし、施錠、解錠を行うモータやソレノイドにより構成される。

制御部３０は、モード制御部３１と、画像受信部３２と、画像変換部３３と、画像認識部３４と、画像抽出部３５と、画像登録部３６と、画像照合部３７と、解錠制御部３８と、掌紋ＤＢ（Data Base）３９と、により構成される。

モード制御部３１は、保守時に行われる掌紋登録動作（以下、登録モードという）と、入室者認証時に行われる認証動作（以下、認証モードという）とを切り替え制御するものであり、通常は認証モードになっている。

画像受信部３２は、画像撮影部１０の画像送信部１５から送信される入室者の掌紋画像を受信して画像変換部３３に出力する。画像変換部３３は、掌紋認証を行う際に画像撮影部１０で撮影され送信される全方位の掌紋画像をパノラマ画像に変換し、同時にサンプリングにより形状に歪みが生じない掌紋画像に変換して画像認識部３４へ出力する。

画像認識部３４は、画像変換部３３により変換された掌紋画像から、掌紋の照合に使用する一部画像を切り出すための基準点を周知の輪郭検出アルゴリズムに従い検出する機能を有する。ここでは、基準点として小指の付け根を利用するものとする。

画像抽出部３５は、画像認識部３４で検出された基準点に基づき、画像変換部３３から出力される変換後の掌紋画像から、照合に使用する部分画像を切り出すもので、画像撮影部１０により撮影される複数枚の掌紋画像の中から都度１枚の掌紋画像を抽出し、この抽出された掌紋画像毎に、小指の付け根を基準点とする所定範囲の画素を切り出して画像照合部３７へ出力する。

画像登録部３６は、モード制御部３１が「登録モード」を示した場合に動作し、画像撮影部１０から取得される登録掌紋画像を掌紋ＤＢ３９に登録する。ここで、登録掌紋画像は、画像抽出部３５により特徴ベクトルに変換され、掌紋コードとして登録される。尚、モード制御部３１が「登録モード」を示すためには、保守員が制御部３０に専用の機器を接続して制御部３０との間で通信を行い、モード制御部３１を「認証モード」から「登録モード」に切り替える必要がある。又、この切り替え機能を制御部３０が持つ場合は、制御部３０に付加される切り替えスイッチ等によりユーザが操作を行う必要がある。

画像照合部３７は、モード制御部３１が「認証モード」を示した場合に動作し、画像抽出部３５で切り出され生成される特徴ベクトルに基づき、掌紋ＤＢ３９に登録された掌紋コードとの間で照合を行うことにより入室者の認証を行う。具体的に、画像照合部３７は、画像抽出部３５で切り出された画素のＳＩＦＴ特徴（Scale Invariant Feature Transform）を生成し、掌紋ＤＢ３９に予め登録された掌紋画像のＳＩＦＴコードとの一致度を求め、この一致度と閾値との比較結果に応じて電気錠２０を解錠する解錠信号を生成出力する。

解錠制御部３８は、画像照合部３７により解錠信号が生成出力されると、電気錠２０に解錠信号を出力して電気錠２０の解錠制御を行う。

（実施例１の動作）
以下に本実施例１の動作を説明する。
図４のフローチャートを使用して、図３の画像撮影部１０の動作から説明する。

図４では、先ず、撮影開始トリガの有無が判定される（ステップＳ１０１）。
具体的に、図３に示す画像撮影部１０では、カメラ制御部１４が、タッチセンサ１１から出力されるタッチ信号を監視することによって撮影開始トリガの有無を判定する。

ステップＳ１０１で、撮影開始トリガ有り（ＹＥＳ）と判定されると、ステップＳ１０２の処理へ進む。ステップＳ１０２では、光照射による掌紋の撮影が行われ、ステップＳ１０３で撮影画像の逐次送信処理が実行される。

具体的に、入室者が図１のドアハンドル３ａを握り、これを受けて図３の画像撮像部１０では、タッチセンサ１１が掌の接触を検知してタッチ信号を出力すると、カメラ制御部１４は、光源１２を制御してドアハンドルを握った入室者の掌に光を照射し、同時にカメラ本体１３による掌紋撮影を開始させる。そして、画像送信部１５では、撮影された掌紋画像を制御部３０（画像受信部３２）に逐次送信する。

次に、ステップＳ１０４で撮影終了トリガの有無が判定される。ここで、撮影終了トリガ有り（ＹＥＳ）と判定されると撮影動作を終了し、撮影終了トリガ無し（ＮＯ）と判定されると、ステップＳ１０２の処理に戻る。

具体的に、入室者が図１のドアハンドル３ａから手を離すことで、図３の画像撮影部１０では、カメラ制御部１４が、タッチセンサ１１からリリース信号を受信して撮影終了トリガ有りと判定する。そして、画像送信部１５では、カメラ本体１３で撮影された掌紋動画像を、例えば、一回の握りに２秒程度要するものとすれば、６０枚の静止画像として１フレーム毎に逐次送信する。

次に、図５のフローチャートを使用して図３の制御部３０の動作を説明する。図５では、先ず、モード判定が行われる（ステップＳ２０１）。モード判定の結果、「登録モード」であればステップＳ２０２の処理へ進み、「認証モード」であればステップＳ２０７の処理に進む。ここで、「登録モード」とは、入室許可者の掌紋を登録する操作をいい、「認証モード」とは、入室者の認証を行い、結果によっては電気錠の解錠制御を行うことをいう。ここでは、通常「認証モード」になっているため、ステップＳ２０７の撮影画像の取り込み処理が行われる。

具体的に、図３の制御部３０では、モード制御部３１が、本入室者認証装置１が「登録モード」になっているか、「認証モード」になっているかを判定する。モード制御部３１は、「登録モード」になっていれば、画像登録部３６による掌紋登録動作を有効とし、画像受信部３２が受信した画像撮影部１０から送信される登録掌紋画像を取り込む。

次に、ステップＳ２０３で基準点の抽出処理が実行される。具体的に、図３の制御部３０では、画像受信部３２が全方位の登録掌紋画像を取り込むと、その登録掌紋画像は、画像変換部３３へ供給される。これをうけた画像変換部３３では、全方位掌紋画像をパノラマ画像に変換すると共に、適宜サンプリングを行い、形状に歪みが生じない掌紋画像に変換して画像認識部３４へ出力する。そして、画像認識部３４では、周知の輪郭抽出アルゴリズムを用いて、例えば、小指付け根の基準点を抽出して画像抽出部３５へ引き渡す。

次に、ステップＳ２０４で分離度フィルタによるエッジ抽出処理が実行される。具体的に、図３の制御部３０では、画像抽出部３５が、画像認識部３４により検出された基準点に基づき、例えば、幅３６０ピクセル、高さ３４０ピクセルの画像を切り出し、その切り出された画像からエッジ（しわ）の抽出を行う。ここでエッジは、切り出された画像を更に小領域に分割し、その分割領域の中で分散をとり、分散が大きい場合にエッジ候補として抽出する分離度フィルタによるエッジ抽出を行う。ここで分散の大小は、分割領域の平均輝度の分散を、領域全体の輝度分散で正規化することによって判断される。

次に、ステップＳ２０５でシフト特徴（ＳＩＦＴキー）の生成処理が実行される。具体的に、図３の制御部３０では、画像抽出部３５が、抽出されたエッジから特徴ベクトルであるＳＩＦＴキーを生成し、掌紋コードとして画像登録部３６に出力する。ここで、「ＳＩＦＴキー」とは周知の特徴抽出アプローチの一つであり、上述したように分割された極小領域の特異な輝度分布に着目してその特異点を求めるために使用される特徴ベクトルのことをいう。

ＳＩＦＴキーは、古典的なテンプレートマッチングによる照合と比較して、照明変動や、対象の見え方の変動に強い認証を可能とする特徴抽出アプローチであるため、本実施例のように、カメラがドアハンドル３ａに埋め込まれた環境の中で撮影される画像の認証に適したものと考えられる。

次に、ステップＳ２０６で掌紋の登録処理が実行される。具体的に、図３の制御部３０では、画像登録部３６が、画像抽出部３５から取得した掌紋コードを掌紋ＤＢ３９に登録する。

一方、ステップＳ２０１でモード判定の結果、「認証モード」であれば、撮影画像の受信の有無が判定される（ステップＳ２０７）。具体的に、モード制御部３１は、「認証モード」になっていれば、画像照合部３７による掌紋画像認証動作を有効とし、これを受けた画像照合部３７では、内蔵するカウンタｉを０クリアする（ステップＳ２０７）。カウンタｉは、１回の握りにより一致掌紋画像の数を記憶するために使用されるものである。詳細は後述する。

画像受信部３２では、画像撮影部１０（画像送信部１５）から逐次送信される掌紋画像を、ステップＳ２０８で受信して画像変換部３３へ出力する。以降、ステップＳ２０９で基準点（頂点）を抽出し、ステップＳ２１０で分離度フィルタによるエッジ抽出を行い、ステップＳ２１１でシフト特徴を生成する処理は、「登録モード」時に行った、ステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０５のそれぞれの処理と同じである。基準点（頂点）を抽出する処理は、図３の制御部３０における画像認識部３４が行い、分離度フィルタによるエッジ抽出及びシフト特徴を生成する処理は、画像抽出部３５が行う。

次に、ステップＳ２１２でシフト特徴のマッチング処理が実行され、続いて、ステップＳ２１３で一致度の計算処理が実行される。具体的に、図３の制御部３０では、画像抽出部３５でエッジ抽出が行われ、生成されたＳＩＦＴ特徴は、画像照合部３７へ出力される。画像照合部３７では、画像抽出部３５から出力されるＳＩＦＴキーと、掌紋ＤＢ３９に登録済みのＳＩＦＴコードとの照合を行ない、一致度の計算を行う。

次に、ステップＳ２１４で一致度αと閾値βとの比較判定が行われる。ここでは閾値βとして、例えば一致率８０％を想定する。そして、一致率８０％以上の場合はカウンタｉを＋１更新し（ステップＳ２１５）、続いてカウンタｉの値を閾値γと比較する（ステップＳ２１６）。ここで比較される閾値γは、例えば、画像撮影部１０から逐次送信される６０枚の掌紋画像のうち４８枚（６０枚の８０％）とする。

そして、ステップＳ２１６で、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８枚（６０枚の８０％の）以上あると判定された場合に解錠制御を行い（ステップＳ２１７）、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８枚に満たないか、或いはステップＳ２１４で一致度が８０％に満たないと判定された場合はステップＳ２０８の処理に戻り、次に送信される掌紋画像の受信を待って上記と同様の処理を繰り返す。

具体的に、図３の制御部３０では、画像照合部３７が、算出された一致度αと閾値βとの比較を行い、更に、一致度が８０％以上の掌紋画像のフレーム数を示すカウンタｉの値と閾値γとの比較を行い、その結果を解錠制御部３８に出力する。すなわち、取り込んだ入室者のＳＩＦＴキーと、掌紋ＤＢ３９に登録されたＳＩＦＴコードとの間に８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８フレーム以上ある場合、画像照合部３７は認証が成立したものと見なし、このとき、解錠制御部３８が解錠信号を生成して電気錠２０の解錠制御を行う。又、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８フレーム未満の場合、画像照合部３７は認証失敗と見なし、このとき解錠制御部３８は解除信号を生成することなく、電気錠２０を施錠した状態を維持する。すなわち、制御部３０は、閾値以上である一致度と閾値未満である一致度との割合が所定値以上である場合に電気錠２０を解錠する解錠信号を生成出力する。

（実施例１の効果）
以上説明のように、本実施例１に係る入室者認証装置１によれば、把手（ドアハンドル３ａ）に埋め込まれた画像撮影部１０が、把手の握り初めと終わりを検知してその間の掌紋画像を撮影し、制御部３０が、撮影された掌紋画像と予め登録された掌紋画像との照合を行い、電気錠２０を解錠制御する構成とした。このように、把手の握り初めから終わりに至る間に撮影された動画に基づき掌紋画像の照合を行うため、指紋等の静止画認証に比べて認証率が向上し、入室者が扉２を開けて入室する際に把手に接触するといった自然な行為の中で解錠を可能にすることができる。

また、本実施例１に係る入室者認証装置１によれば、撮影部１０は、赤外線通過フィルタが取り付けられたデジタルカメラ、又は全方位カメラを含み、これらカメラで撮影された入室者の掌紋画像を制御部３０に出力し、入室者認証を行う構成とした。 このため、前者ではフィルタの交換のみでデジタルカメラを使用でき、従って、撮影部１０を廉価構成で実現できる。又、後者では把手を握った掌の位置に依存することなく、掌紋の全体像を撮影できるため、一般のデジタルカメラを使用して撮影する場合に比べ、確度の高い入室者の掌紋を取得することができる。

また、本実施例１に係る入室者認証装置１によれば、制御部３０は、取得された掌紋画像毎に、小指の付け根を基準点とする所定範囲の画素を切り出して照合を行ない、又、照合に際し、切り出された画素の特徴ベクトルを生成し、予め登録された掌紋画像の特徴ベクトルとの一致度によって電気錠を解錠する。更にこの特徴ベクトルとして、例えば、ＳＩＦＴキーを用い、切り出された画素と登録された掌紋画像との照合を行うことにより、古典的なテンプレートマッチングによる照合と比較して照明変動や対象の見え方の変動に強い入室者認証が可能になる。従って、認証率が向上する。また、このとき、閾値以上の一致度がある掌紋画像が所定枚数以上ある場合に電気錠を解錠するため、確度の高い入室者認証が可能になる。

次に、実施例２について説明する。

上記した実施例１では、カメラ制御部１４が、タッチセンサ１１から出力されるタッチ信号を監視することにより、把手の握り初めを検知したタイミングを撮影開始のトリガとし、握り終わりを検知したタイミングを撮影終了のトリガとして掌紋画像の撮影を終了した。これに対し、撮影終了のトリガはタッチセンサ１１によらず、画像送信部１５により送信される掌紋画像の枚数を監視することで、照合に必要な所定の枚数（例えば、６０枚）の取り込みを終えたタイミングとし、あるいは画像照合部３７の出力を監視することにより、画像照合部３７が認証成立と判定するのに必要な、掌紋画像の枚数（例えば、４８枚）の照合終了時としてもよい。以下に説明する実施例２では、後者の、撮影終了のトリガは照合の終了とする場合について説明する。実施例２に係る入室者認証装置１によれば、扉を開くときに把手を比較的長時間握る傾向がある入室者であっても、把手を握っている時間に依存せずに撮影が終了するため、無駄な掌紋画像の撮影機会が減る。

（実施例２の構成）
以下に説明する実施例２でも図３に示す実施例１と同じ構成を使用するものであり、制御部３０の動作のみを若干異にするものである。図７，図８に、本実施例２に係る入室者認証装置１の制御部３０の動作がフローチャートで示されている。以下、図７、図８のフローチャートを参照しながら本実施例２に係る入室者認証装置１の制御部３０の動作について、特に、実施例１との差異に着目して説明する。

（実施例２の動作）
図７において、まず、ステップＳ３０１でモード判定が行われる。実施例１同様、モード判定の結果、「登録モード」であればステップＳ３０２の処理へ進み、「認証モード」であれば、図８に示すステップＳ３１０の処理に進む。モード制御部３１は、「登録モード」になっていれば、画像登録部３６による掌紋登録動作を有効とし、認証に必要な掌紋画像の枚数をカウントする内蔵カウンタｊを初期化する（ステップＳ３０２）。そして、画像受信部３２では画像撮影部１０（画像送信部１５）から送信される入室者認証のための登録掌紋画像を取り込む（ステップＳ３０３）。ここでは、画像撮影部１０の画像送信部１５は、カメラ制御部１４による制御のもと、入室者が把手を握ってから撮影される所定枚数の掌紋画像を順次受信することによって取り込む。

次に、制御部３０は、画像受信部３２が全方位の登録掌紋画像を取り込むと、その登録掌紋画像は、画像変換部３３へ供給される。これをうけた画像変換部３３では、全方位掌紋画像をパノラマ画像に変換すると共に、適宜サンプリングを行い、形状に歪みが生じない掌紋画像に変換して画像認識部３４へ出力する。そして、画像認識部３４では、周知の輪郭抽出アルゴリズムを用いて、例えば、小指付け根の基準点を抽出して画像抽出部３５へ引き渡す（ステップＳ３０４）。

続いて、制御部３０は、画像抽出部３５が、画像認識部３４により検出された基準点に基づき、例えば、幅３６０ピクセル、高さ３４０ピクセルの画像を切り出し、その切り出された画像からエッジ（しわ）の抽出を行う。ここでエッジは、切り出された画像を更に小領域に分割し、その分割領域の中で分散をとり、分散が大きい場合にエッジ候補として抽出する分離度フィルタによるエッジ抽出を行う（ステップＳ３０５）。ここで分散の大小は、分割領域の平均輝度の分散を、領域全体の輝度分散で正規化することによって判断される。

次に、制御部３０は、画像抽出部３５が、抽出されたエッジから特徴ベクトルであるＳＩＦＴキーを生成し、掌紋コードとして画像登録部３６に出力する（ステップＳ３０６）。そして、制御部３０は、カウンタｊを＋１更新し（ステップＳ３０７）、認証に必要な枚数ｎ（例えば、６０枚）の掌紋画像のシフト特徴を生成したか否かを判定する（ステップＳ３０８）。ここで、ｎ枚の掌紋画像が受信できた場合に（ステップＳ３０８“ＹＥＳ”）、掌紋の登録処理が実行される。具体的に、図３の制御部３０では、画像登録部３６が、画像抽出部３５から取得した掌紋コードを掌紋ＤＢ３９に登録する。未だｎ枚の掌紋画像を受信できていない場合は（ステップＳ３０８“ＮＯ”）、ステップＳ３０３の撮影画像の取り込み処理に戻る。

一方、ステップＳ３０１の登録／認証判定処理で「認証モード」であれば、モード制御部３１は、画像照合部３７による掌紋画像認証動作を有効とし、これを受けた画像照合部３７では、内蔵するカウンタｉとｋとを０クリアする（図８のステップＳ３１０）。ここで、カウンタｉは、後述する照合の結果、一致度（α）が閾値（β）以上の掌紋画像の数を、カウンタｋは先に説明したカウンタｊ同様、認証に必要な受信した掌紋画像の枚数をそれぞれカウントするために使用される。

画像受信部３２では、画像撮影部１０（画像送信部１５）から逐次送信される掌紋画像を受信したら（ステップＳ３１１“ＹＥＳ”）、都度、その掌紋画像を画像変換部３３へ出力する（ステップＳ３１２）。次に、画像受信部３２では、カウンタｋを＋１更新し（ステップＳ３１２）、カウンタｋの値が認証に必要な枚数に到達したか否かを判定する（ステップＳ３１３）。未だ認証に必要な枚数に到達しない場合（ステップＳ３１３“ＮＯ”）、掌紋画像の登録時と同様、画像認識部３４は、基準点（頂点）を抽出し（ステップＳ３１４）、画像抽出部３５は、分離度フィルタによるエッジ抽出を行い（ステップＳ３１５）、シフト特徴を生成する（ステップＳ３１６）。

次に、制御部３０では、画像抽出部３５でエッジ抽出が行われ、生成されたＳＩＦＴ特徴を画像照合部３７へ出力する。画像照合部３７では、画像抽出部３５から出力されるＳＩＦＴキーと、掌紋ＤＢ３９に登録済みのＳＩＦＴコードとの照合を行ない（ステップＳ３１７）、一致度の計算を行う（ステップＳ３１８）。そして、ステップＳ３１９で一致度αと閾値βとの比較判定が行われる。ここでは閾値βとして、例えば一致率８０％を想定する。ここで、一致率８０％以上の場合は（ステップＳ３１９“ＹＥＳ”）、カウンタｉを＋１更新し（ステップＳ３２０）、続いてカウンタｉの値を閾値γと比較する（ステップＳ３２１）。ここで比較される閾値γは、例えば、画像撮影部１０から逐次送信される６０枚の掌紋画像のうちの４８枚（６０枚の８０％）とする。

ステップＳ３２２で、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８枚（６０枚の８０％の）以上あると判定された場合に扉の解錠制御を行い（ステップＳ３２２）、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８枚に満たないか（ステップＳ３２１“ＮＯ”）、或いはステップＳ３２０の一致度判定処理で一致度が８０％に満たないと判定された場合は（ステップＳ３１９“ＮＯ”）、ステップＳ３１１の撮影画像の受信処理に戻り、次に送信される掌紋画像の受信を待ち、上記と同様の処理を繰り返す。具体的に、制御部３０では、画像照合部３７が、算出された一致度αと閾値βとの比較を行い、更に、一致度が８０％以上の掌紋画像のフレーム数を示すカウンタｉの値と閾値γとの比較を行い、その結果を解錠制御部３８に出力する。即ち、画像照合部３７は、取り込んだ入室者の掌紋画像のＳＩＦＴキーと、掌紋ＤＢ３９に登録されたＳＩＦＴコードとの間に８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８フレーム以上ある場合、認証が成立したものと見なし、このとき、解錠制御部３８が解錠信号を生成して電気錠２０の解錠制御を行う。又、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８フレーム未満の場合、認証失敗と見なし、このとき解錠制御部３８は解除信号を生成することなく、電気錠２０を施錠した状態を維持する。

以上の動作は、ステップＳ３１３で、カウンタｋの値がｎ以上になるまで、すなわち、）画像照合部３７で、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８枚（６０枚の８０％）以上あると判定されるまで繰り返し実行される。つまり、８０％以上の一致度がある掌紋画像が４８枚あれば、６０枚の掌紋画像を取り込む必要はない。

（実施例２の効果）
以上説明のように、本実施例２に係る入室者認証装置１によれば、把手（ドアハンドル３ａ）に埋め込まれた画像撮影部１０が、把手の握り初めと認証に必要な枚数の取り込みの終了を検知してその間の掌紋画像を送信し、制御部３０が、撮影された複数の掌紋画像と予め登録された複数の掌紋画像との照合を行い、電気錠２０を解錠制御する構成とした。このように、把手の握り初めから制御装置３０が認証に必要な枚数の掌紋画像を取り込むまでの間に撮影された動画に基づき掌紋画像の照合を行うため、指紋等の静止画認証に比べて認証率が向上し、かつ、入室者が扉２を開けて入室する際に把手に接触するといった自然な行為の中で解錠を可能にすることができる。

また、本実施例２に係る入室者認証装置１によれば、閾値以上の一致度がある掌紋画像が所定枚数以上ある場合に電気錠を解錠するため、確度の高い入室者認証が可能になる。

また、実施例２に係る入室者認証装置１によれば、撮影開始のトリガを把手の握り初めとし、撮影終了のトリガを照合の終了としたため、扉を開くときに把手を比較的長時間握る傾向がある入室者であっても、握りを継続する時間に依存することなく撮影が終了するため、無駄な掌紋画像の撮影機会が減る。なお、実施例２では、６０枚の掌紋画像のうち、８０％（γ）以上の一致度がある掌紋画像が４８枚（６０枚の８０％）以上あると判定されたタイミングを照合終了とし、この場合、６０枚の掌紋画像を取り込む必要はないとして説明したが、一致度αおよび閾値γは任意である。なお、画像送信部１５が送信した掌紋画像の枚数を監視することにより、照合に必要な所定の枚数（例えば、６０枚）を撮影しその掌紋画像の取り込みを終えたタイミングを撮影終了のトリガとし、あるいは照合に必要な所定の枚数の掌紋画像を撮影するのに要する時間（例えば、２秒）を監視してタイムアウトを検知したタイミングを撮影終了のトリガとしても良く、この場合も、実施例１と比較すれぱ、無駄な掌紋画像の撮影機会が減る。。

尚、上記した実施例１、２において、認証は、ＳＩＦＴキーを用いたが、ＳＩＦＴキーによらず、ユークリッド距離を用いた放射基底関数（ＲＢＦネットワーク：Radial Basis Function）による認証で代替しても確度の高い入室者認証が可能である。

本実施例１、２に係る入室者認証装置は、ドアハンドル３ａに適用したが、例えば、回転式のドアノブ３ｂにも適用可能である。この場合の入室者認証装置１と玄関ドア２との関係は図６に示す通りである。図６から明らかなように、電気錠２０が組み込まれた扉２のドアノブ３ｂに入室者認証装置１が組み込まれる以外は、図１に示す実施例１，２と同じである。

又、図９にドアノブ３ｂの断面構造が示されているように、図２のドアハンドル３ａ同様、画像撮像部１０が埋め込まれている。但し、ドアノブ３ｂの場合は可視光による撮影はできないため、撮影部１０として使用される全方位カメラ又は市販のデジタルカメラは、赤外線遮光フィルタを取り外し、新たに赤外線通過フィルタの装着が必須である。

尚、本発明の入室者認証装置は、上述したドアハンドル３ａ、ドアノブ３ｂに限らず、レバーハンドル、スライドドア他、入室者が扉を開けて入室する際に使用する把手全般への適用が可能である。

本発明の入室者認証装置は、入室者が扉を開けて入室する際に把手に接触するといった自然な行為の中で、確度の高い入室者認証を行い解錠を可能にするため、一般住宅やマンション、事務所等の玄関に設けられる玄関ドアや車両ドアに用いて好適である。

１…入室者認証装置、１０…画像撮影部、１１…タッチセンサ、１２…光源、１３…カメラ本体、１４…カメラ制御部、１５…画像送信部、２０…電気錠、３０…制御部、３１…モード制御部、３２…画像受信部、３３…画像変換部、３４…画像認識部、３５…画像抽出部、３６…画像登録部、３７…画像照合部、３８…解錠制御部、３９…掌紋ＤＢ

Claims (8)

1. 把手により開閉され、施錠、解錠を行う電気錠が組み込まれた扉に用いられる入室者認証装置であって、
   前記把手に埋め込まれ、撮影開始のトリガと撮影終了のトリガを検知してその間の複数の掌紋画像を撮影する画像撮影部と、
   前記撮影された複数の掌紋画像を取得し、予め登録された前記複数の掌紋画像との照合を順次行い、この照合の結果に従い前記電気錠を解錠制御する制御部と、
   からなることを特徴とする入室者認証装置。
2. 前記撮影開始のトリガは、前記把手の握り初めとし、前記撮影終了のトリガは、前記把手の握り終わりとすることを特徴とする請求項１記載の入室者認証装置。
3. 前記撮影開始のトリガは、前記把手の握り初めとし、前記撮影終了のトリガは、前記複数の掌紋画像の取り込み終了とすることを特徴とする請求項１記載の入室者認証装置。
4. 前記撮影開始のトリガは、前記把手の握り初めとし、前記撮影終了のトリガは、前記照合の終了とすることを特徴とする請求項１記載の入室者認証装置。
5. 前記画像撮影部は、
   全方位カメラを含み、この全方位カメラにより撮影された掌紋画像を前記制御部へ送信することを特徴とする請求項１記載の入室者認証装置。
6. 前記画像撮影部は、
   赤外線遮光フィルタが取り外され、赤外線通過フィルタが取り付けられたデジタルカメラを含み、このデジタルカメラにより撮影された掌紋画像を前記制御部へ送信することを特徴とする請求項１記載の入室者認証装置。
7. 前記制御部は、
   前記画像撮影部により撮影される掌紋画像毎に、小指の付け根を基準点とする所定範囲の画素を切り出し、この切り出された画素を単位に特徴ベクトルを生成し、前記予め登録された掌紋画像の特徴ベクトルとの一致度を求め、この一致度と閾値との比較結果に応じて前記電気錠を解錠する解錠信号を生成出力することを特徴とする請求項１記載の入室者認証装置。
8. 前記制御部は、
   前記閾値以上の一致度がある掌紋画像が所定枚数以上である場合に前記電気錠を解錠する解錠信号を生成出力することを特徴とする請求項７記載の入室者認証装置。

Images