JP2015232911A - Biometric authentication device and method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire more biometric information from one image by extracting tone difference in a blood vessel image in a taken image as information to be used for authentication.SOLUTION: A personal authentication device is used for performing personal authentication by using feature information of a blood vessel pattern acquired from a living body. The personal authentication device comprises: an imaging unit for taking an image of an area which is an authentication target in the living body; and an operation unit for acquiring the taken image as an authentication image. The operation unit extracts the blood vessel pattern from the authentication image, and acquires tone degree in the blood vessel pattern as the feature information.

Description

本発明は、人間の生体情報、特に指静脈パターンを利用して個人を識別する装置および方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for identifying an individual using human biometric information, particularly a finger vein pattern.

個人情報や財産を安全に管理するためのセキュリティ技術に対する関心が高まる中、特に人間の生体情報を用いたバイオメトリクス認証が注目されている。従来のバイオメトリクス認証技術として、指紋、虹彩、音声、顔、手の甲の静脈又は指静脈を用いる認証方式が知られている。特に、生体に照射した赤外光の血液中のヘモグロビンによる吸収を利用した静脈認証技術は、指に光を当てるだけで認証ができるため心理的抵抗感が低く、また生体の内部情報を利用しているため耐偽造性に優れるという特長を持つ。   As the interest in security technology for safely managing personal information and property increases, biometric authentication using human biometric information is attracting attention. As a conventional biometric authentication technique, an authentication method using a fingerprint, an iris, a voice, a face, a vein on the back of a hand, or a finger vein is known. In particular, vein authentication technology that uses absorption of hemoglobin in the blood of infrared light irradiated to the living body has low psychological resistance because authentication can be performed simply by shining light on the finger, and internal information of the living body is used. Therefore, it has the feature of being excellent in forgery resistance.

静脈認証は、様々な分野での応用が期待されており、入退や勤怠管理の分野では、複数拠点にまたがった大規模1―N認証のニーズが高まっている。また、金融分野においては、例えば指をかざすだけでカードの提示なしに買い物ができる、手ぶら決済での活用が注目されている。このような用途においては、数万から数百万人規模のユーザを正確に見分ける必要があり、今までの指静脈認証の水準を超える、高い精度が要求される。   Vein authentication is expected to be applied in various fields, and in the field of entry / exit and attendance management, there is a growing need for large-scale 1-N authentication across multiple sites. Also, in the financial field, for example, utilization in empty-handed payment, in which shopping can be done without presenting a card simply by holding a finger, is drawing attention. In such applications, it is necessary to accurately distinguish tens of thousands to millions of users, and high accuracy exceeding the level of conventional finger vein authentication is required.

特許文献1には、認証に用いる指を複数本とすることで、一本で用いるときに比べ認証精度を向上させる方法が開示されている。また特許文献2には、複数のレンズを用いて画像を撮像し、血管の三次元構造を認証に用いることが開示されている。   Patent Document 1 discloses a method for improving authentication accuracy by using a plurality of fingers for authentication as compared to when using a single finger. Patent Document 2 discloses that an image is captured using a plurality of lenses, and a three-dimensional structure of a blood vessel is used for authentication.

特開2010-035560号公報JP 2010-035560 特開2010-39534号公報JP 2010-39534 A

しかしながら、血管パターン画像を複数取得することで認証に用いる生体情報を増大させることは、演算処理や記憶媒体にとって大きな負荷となり得る。さらに生体情報を増大させることは、外光や認証を行う生体のコンディション等による環境変化により、本人一致率を低下させてしまうことも問題となり得る。また、複数の画像を取得して血管の三次元立体構造を形成することも、レンズアレイや複数の撮像装置等が必要となり部品数が多く、コスト増大やコンパクト化の妨げの原因となる可能性がある。さらに、不安定な3次元方向の血管情報や認証時の位置ずれ等が原因となり、本人一致率を低下させてしまうといった問題もある。   However, increasing biometric information used for authentication by acquiring a plurality of blood vessel pattern images can be a heavy load on arithmetic processing and storage media. Further increasing biometric information can also cause a problem that the identity matching rate is reduced due to environmental changes caused by external light or the condition of a biometric body that performs authentication. In addition, acquiring a plurality of images to form a three-dimensional structure of blood vessels also requires a lens array, a plurality of imaging devices, etc., which increases the number of parts and may cause an increase in cost and hinder compactness. There is. Furthermore, there is a problem that the identity matching rate is lowered due to unstable blood vessel information in the three-dimensional direction, positional deviation at the time of authentication, and the like.

本発明はこのような問題に鑑みて、血管画像抽出装置や個人認証装置において、撮像された画像における、血管像の濃淡の違いを認証に用いる情報として抽出し、一枚の画像からより多くの生体情報を取得することを第一の目的としている。   In view of such a problem, the present invention extracts a difference in contrast of a blood vessel image in a captured image as information used for authentication in a blood vessel image extraction device or a personal authentication device, and more from one image. The primary purpose is to obtain biological information.

上記課題を解決するための本発明の一例としては、生体から取得される血管パターンの特徴情報を用いて個人の認証を行うために用いられる個人認証装置であって、 前記生体における認証対象となる領域を撮像する撮像部と、 前記撮像された画像を認証画像として取得する演算部とを備え、前記演算部は前記認証画像から血管パターンを抽出し、当該血管パターンの濃淡の度合いを前記特徴情報として取得することを特徴とする個人認証装置である。   As an example of the present invention for solving the above-described problem, there is provided a personal authentication device used for performing personal authentication using characteristic information of a blood vessel pattern acquired from a living body, and is an authentication target in the living body. An imaging unit that captures an area; and a calculation unit that acquires the captured image as an authentication image. The calculation unit extracts a blood vessel pattern from the authentication image, and determines the degree of shading of the blood vessel pattern in the feature information. As a personal authentication device.

本発明によれば、撮像された血管パターンの濃淡の違いを用いて、一枚の画像からより多くの生体情報を取得することができる。   According to the present invention, it is possible to acquire more biological information from a single image by using the difference in density of the imaged blood vessel pattern.

本発明を実施する認証装置の一例。An example of the authentication apparatus which implements this invention. 本発明を実施する認証装置のシステム構成例。The system configuration example of the authentication apparatus which implements this invention. 本発明を実施する認証装置のシステム構成例。The system configuration example of the authentication apparatus which implements this invention. 本発明を実現する登録処理のフローチャートの一例。An example of the flowchart of the registration process which implement | achieves this invention. 一致率と出現頻度の関係図。The relationship figure of coincidence rate and appearance frequency. 画質評価値と識別性評価値の関係図。The relationship figure of an image quality evaluation value and a discriminability evaluation value. 圧力値の変動における画質評価値の変動の一例。An example of the fluctuation | variation of the image quality evaluation value in the fluctuation | variation of a pressure value. 本発明を実現する登録処理のフローチャートの一例。An example of the flowchart of the registration process which implement | achieves this invention. 本発明を実現する認証処理のフローチャートの一例。An example of the flowchart of the authentication process which implement | achieves this invention. 指置きガイド部に弾性部材を備えた認証装置の構成例。The structural example of the authentication apparatus provided with the elastic member in the finger placement guide part. 指置きガイド部及び指先ガイド部に弾性部材を備えた認証装置の構成例。The structural example of the authentication apparatus provided with the elastic member in the finger placement guide part and the fingertip guide part. 指置きガイド部と指先ガイド部が連動して沈み込む認証装置の構成例。The structural example of the authentication apparatus which a finger placement guide part and a fingertip guide part sink in conjunction. 距離センサを備えた認証装置の構成例。The structural example of the authentication apparatus provided with the distance sensor. 圧迫位置を撮像部から遠ざける認証装置の構成例。The structural example of the authentication apparatus which keeps a compression position away from an imaging part. 指を正しい提示状態へガイドする登録画面の一例。An example of the registration screen which guides a finger to the correct presentation state. 本発明を実現する認証処理のブロック図の一例。An example of the block diagram of the authentication process which implement | achieves this invention. 輝度起伏情報の表現方法の一例。An example of the expression method of brightness undulation information. 認証に用いる指画像と特徴点および特徴量の一例。An example of a finger image, a feature point, and a feature amount used for authentication. 血管が交差した場合の一例。An example when blood vessels intersect. 特徴点の基準点からの位置関係による血管識別の説明図。Explanatory drawing of the blood vessel identification by the positional relationship from the reference point of a feature point. 光量制御を行う認証装置の構成例。2 is a configuration example of an authentication device that performs light amount control. 光量調節処理のフローチャートの一例。An example of the flowchart of a light quantity adjustment process. 光量調節処理におけるヒストグラムおよび血管画像の変化の一例。An example of the change of the histogram and blood vessel image in light quantity adjustment processing. 遮光手段を設けた認証装置の一例。An example of the authentication apparatus which provided the light-shielding means.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、本願実施例においては特に指の静脈認証装置について説明するが、図3に示すように掌等その他の生体を用いる個人認証装置であっても適応可能である。また、血管画像を抽出する装置である血管画像抽出装置においても本発明を適用できることは云うまでも無い。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment of the present application, a finger vein authentication device will be described in particular. However, as shown in FIG. 3, the present invention can be applied to a personal authentication device using another living body such as a palm. Needless to say, the present invention can also be applied to a blood vessel image extracting apparatus which is an apparatus for extracting blood vessel images.

画像の濃淡から認証に用いる特徴情報を抽出するためには、より多くの血管情報が撮像されることが重要となる。しかしながら、例えば認証に使用する情報を登録した時と、後に改めて認証照合を行う時とでは、提示された生体部位の装置への押しつけの仕方や提示の仕方や外光量の違いなど、その時々での生体の環境変化により、再現性が不十分となることが問題である。   In order to extract feature information used for authentication from the density of an image, it is important to capture more blood vessel information. However, for example, when the information used for authentication is registered and when authentication verification is performed again later, the method of pressing the presented body part against the device, the way of presentation, the difference in external light amount, etc. The problem is that the reproducibility becomes insufficient due to environmental changes in the body.

本実施例では、このような問題に鑑みて、より精度の高い血管形状および血管の濃淡の情報を取得するための形態について説明する。   In the present embodiment, in view of such a problem, a description will be given of a mode for acquiring information on a blood vessel shape and blood vessel density with higher accuracy.

図1は本発明を実現する個人認証装置の一例であり、図2は図1の個人認証装置の構成の概略図である。   FIG. 1 is an example of a personal authentication device that implements the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of the configuration of the personal authentication device of FIG.

利用者は認証時に指1を認証装置2に提示する。このとき指1の先端は指先ガイド部5に置かれ、指1の根元側は指置きガイド部6に置かれる。指1が装置に提示されると図示しないタッチセンサ等の検知手段を用いて指を検知し、認証処理が開始される。指の検知には距離センサや温度センサなどその他のセンサを用いてもよい。   The user presents the finger 1 to the authentication device 2 at the time of authentication. At this time, the tip of the finger 1 is placed on the fingertip guide portion 5, and the base side of the finger 1 is placed on the finger placement guide portion 6. When the finger 1 is presented to the apparatus, the finger is detected using a detection unit such as a touch sensor (not shown), and authentication processing is started. Other sensors such as a distance sensor and a temperature sensor may be used for finger detection.

認証装置2は側面からの断面図である。指置きガイド部6および指先ガイド部5の下部にそれぞれ提示する指の圧力検知を行う圧力検知部7−1、7−2を設ける。また、指置きガイド部6と圧力検知部7−2との間にばね等の弾性部材8を挟み込み、該指置きガイド部6は指との接触による圧力で下方に沈み込む。弾性部材8は、コイルバネや板バネ、ゴム部材など、圧力を緩和するものであれば何れでも良い。詳細は後述するが、この沈み込みによりガイド部へかけられる圧力を低減させることができる。尚、沈み込む方向は下方でなくても、押圧を低減させる方向であれば何れの方向でもよい。また、圧力検知部7−1,圧力検知部7−2の何れか一方のみを用いる形態でもよい。   The authentication device 2 is a cross-sectional view from the side. Pressure detectors 7-1 and 7-2 for detecting finger pressure to be presented are provided below the finger placement guide unit 6 and the fingertip guide unit 5, respectively. Further, an elastic member 8 such as a spring is sandwiched between the finger placement guide portion 6 and the pressure detection portion 7-2, and the finger placement guide portion 6 sinks downward due to pressure due to contact with the finger. The elastic member 8 may be any member that relieves pressure, such as a coil spring, a leaf spring, or a rubber member. Although details will be described later, the pressure applied to the guide portion due to the sinking can be reduced. In addition, the direction which sinks may not be a downward | lower direction, but any direction may be used if it is a direction which reduces a press. Alternatively, only one of the pressure detection unit 7-1 and the pressure detection unit 7-2 may be used.

実施する装置が卓状のものであれば、生体が指をガイド部に載置する際、一般的に指は生体側の斜め上方からガイド部に押圧をかけて載置される。そのため弾性部材8が装置に対して真上方向からの圧力を緩和するように配置されていた場合、弾性部材8が緩和する圧力は垂直成分のみに留まり、水平成分の圧力を軽減させることができない可能性がある。   If the device to be implemented is a table-like device, when the living body places a finger on the guide portion, the finger is generally placed by pressing the guide portion from an obliquely upper side on the living body side. Therefore, when the elastic member 8 is arranged so as to relieve the pressure from directly above the apparatus, the pressure relieved by the elastic member 8 remains only in the vertical component, and the pressure of the horizontal component cannot be reduced. there is a possibility.

本実施例において弾性部材8は図2及び図3のように、生体が装置に指を提示する際の進行方向からの押圧を緩和するよう、装置上方に対して生体側に斜め向きに配置されている。この形態により、弾性部材8はより大きな指からの圧力を受けることができるため、真上方向からの圧力を緩和する配置よりも、押圧をより緩和することができる。
認証は次の手順で実行される。光源3より指1の背側から赤外光が照射される。光は指1を透過し、指の認証対象領域が提示される指提示部9を通過し、赤外波長光のみ透過させる光学フィルタ10を透過して撮像装置4に到達する。光は撮像装置4により電気信号に変換され、画像入力部11を介し画像としてコンピュータ12に取り込まれる。取り込まれた画像は一度メモリ14に蓄えられる。そして、事前に登録されている指静脈画像(登録データ)を記憶装置15よりメモリ14に格納し、メモリ14に格納されたプログラムによりCPU16は登録画像と入力された画像との照合を行う。
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the elastic member 8 is disposed obliquely on the living body side with respect to the upper side of the apparatus so as to relieve the pressure from the advancing direction when the living body presents the finger to the apparatus. ing. With this configuration, since the elastic member 8 can receive a larger pressure from the finger, the pressing can be more relaxed than an arrangement that relieves the pressure from directly above.
Authentication is performed by the following procedure. Infrared light is irradiated from the back side of the finger 1 from the light source 3. The light passes through the finger 1, passes through the finger presentation unit 9 where the authentication target area of the finger is presented, passes through the optical filter 10 that transmits only infrared wavelength light, and reaches the imaging device 4. The light is converted into an electrical signal by the imaging device 4 and is taken into the computer 12 as an image via the image input unit 11. The captured image is once stored in the memory 14. Then, the finger vein image (registration data) registered in advance is stored in the memory 14 from the storage device 15, and the CPU 16 collates the registered image with the input image by the program stored in the memory 14.

照合処理では比較する2枚の画像間の相関の値を算出し、その値に応じて登録されている画像と一致するかを判定する。この結果に応じて個人を認証し、正しく認証された場合は該認証システムの制御対象に対して認証時の処理を行う。また、指置きガイド部6および指先ガイド部5の下部に設けられた圧力検知部7−1,7−2が指を押し付けたときの圧力を検知し、検知された圧力値を用いて演算を行い、演算結果に基づいて表示部17またはスピーカー18を用いて利用者に圧力値を緩めたり、圧力値の変動を抑えたりするように促すことができる。表示部としてはディスプレイ、液晶、LEDランプなどを用いることができる。またスピーカー18から発する音としては音声、ビープ音などがある。   In the collation processing, a correlation value between the two images to be compared is calculated, and it is determined whether the image matches the registered image according to the value. An individual is authenticated in accordance with the result, and when the authentication is correctly performed, a process at the time of authentication is performed on the control target of the authentication system. Further, the pressure detection units 7-1 and 7-2 provided below the finger placement guide unit 6 and the fingertip guide unit 5 detect the pressure when the finger is pressed, and perform an operation using the detected pressure value. The user can be prompted to relax the pressure value or suppress the fluctuation of the pressure value by using the display unit 17 or the speaker 18 based on the calculation result. A display, a liquid crystal, an LED lamp, or the like can be used as the display unit. Sounds emitted from the speaker 18 include voices and beeps.

認証のモードとして、全登録画像を対象に照合を行う1−N認証と、事前に利用者本人を識別するためにID番号を入力したり、ICカードをカードリーダーに提示し、ID番号やIC内のID情報に対応した登録画像のみを対象に照合を行う1−1認証のモードを設け、1−N認証モードでは指を装置に提示した直後に認証が開始されるが、1−1認証では入力手段19を用いてID番号を入力した後に指を提示し、認証を行う。   As an authentication mode, 1-N authentication is performed to check all registered images, and an ID number is entered to identify the user in advance, or an IC card is presented to the card reader. In the 1-N authentication mode, authentication is started immediately after a finger is presented to the apparatus in the 1-N authentication mode. Then, after inputting an ID number using the input means 19, a finger is presented and authentication is performed.

また、CPUやメモリ、記憶装置、表示部等は、認証装置2とは別の端末等に格納しておくことも可能であることは言うまでもない。   Needless to say, the CPU, the memory, the storage device, the display unit, and the like can be stored in a terminal other than the authentication device 2.

従来の個人認証装置では、利用者が指を再現よく提示できるようにするため、認証装置に指の位置を固定するためのガイド部を設置している。このガイド部に指を提示することで、撮影される静脈の画像の再現性が高くなり、高精度な認証が可能である。しかし、指を提示するときのガイド部と指の接触状態によっては、圧迫を受けて血流が止まり、血管パターンが部分的に欠落する可能性がある。さらに、指を反り返した状態で提示すると指の表皮の緊張によって血管が圧迫されて血管パターンが欠落する可能性もある。指を装置へ強く押し付けたり、反り返したりした状態で登録すると、血管パターンが欠損し、本来持っている血管パターンよりも情報が不足した状態で画像が登録されてしまう。また、押し付け圧力値や指の反り返りの程度は指の提示のたびに変化し、獲得される血管パターンが安定しないため、認証時の再現性が低下する。   In the conventional personal authentication device, a guide unit for fixing the position of the finger is installed in the authentication device so that the user can present the finger with good reproducibility. By presenting the finger on the guide unit, the reproducibility of the captured vein image is enhanced, and high-accuracy authentication is possible. However, depending on the contact state between the guide unit and the finger when presenting the finger, the blood flow may be stopped due to the pressure, and the blood vessel pattern may be partially lost. Furthermore, if the finger is turned over and presented, the blood vessel may be compressed due to the tension of the epidermis of the finger, and the blood vessel pattern may be lost. If registration is performed in a state where the finger is strongly pressed or warped, the blood vessel pattern is lost, and an image is registered in a state in which information is insufficient compared to the blood vessel pattern that is originally possessed. Further, the pressing pressure value and the degree of finger warping change each time the finger is presented, and the acquired blood vessel pattern is not stable, so that the reproducibility at the time of authentication is lowered.

したがって、指静脈認証の高精度化のためには、指の押し付けや指の反り返り等による血管パターン欠損のない、全ての血管パターンを含む画像を登録すること、そして、認証時において提示する認証指の再現性を高めることが必要である。再現性を高めるために、ガイド部によって指の提示位置を固定しつつ、認証に用いる部分は装置に触れないようにし、血管パターンの欠損が生じないようにしている。   Therefore, in order to improve the accuracy of finger vein authentication, it is necessary to register an image including all blood vessel patterns without any blood vessel pattern defect due to finger pressing or finger warping, and the authentication finger presented at the time of authentication. It is necessary to improve the reproducibility of. In order to improve reproducibility, a finger presentation position is fixed by a guide unit, and a part used for authentication is prevented from touching the apparatus so that a blood vessel pattern is not lost.

本実施例における、認証に用いる登録データを登録処理するまでの一例を図4のフローチャートを用いて説明する。初めにステップS100にて装置に指が提示されたことを検知し、ステップS110で撮影された血管画像から初期画質評価値を計算する。画質評価値は、例えば、線分を強調するエッジ強調フィルタやマッチドフィルタを用いる方法、線成分を追跡することで線パターンを抽出する方法、画像の断面プロファイルにおける輝度値の局所的なくぼみ位置を抽出する方法などを用いて血管画素とそれ以外の画素に二値化して得られる血管パターンの含有率や、血管の屈曲領域や分岐領域といった特異性の高い領域の含有率などが挙げられる。この血管パターンの含有率は、血管画像を二値化して血管とそれ以外に分けた後に、画像中の全画素数に対する血管画素の比率で表すことができる。また、特異性の高い領域の含有率は、血管画像を血管が屈曲や分岐している特異な領域とそれ以外の領域に二値化した場合、画像中の全画素数と特異領域の画素数の比率で表すことができる。   An example until registration processing of registration data used for authentication in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, it is detected in step S100 that a finger has been presented to the apparatus, and an initial image quality evaluation value is calculated from the blood vessel image photographed in step S110. The image quality evaluation value is, for example, a method using an edge emphasis filter or a matched filter for emphasizing a line segment, a method of extracting a line pattern by tracking a line component, and a local indentation position of a luminance value in a cross-sectional profile of an image. The content rate of a blood vessel pattern obtained by binarizing into a blood vessel pixel and other pixels using an extraction method, the content rate of a highly specific region such as a bent region or a branched region of a blood vessel, and the like can be given. The content ratio of the blood vessel pattern can be represented by the ratio of the blood vessel pixels to the total number of pixels in the image after binarizing the blood vessel image and dividing the blood vessel into other portions. In addition, the content ratio of highly specific areas is the total number of pixels in the image and the number of pixels in the specific area when the blood vessel image is binarized into a specific area where the blood vessel is bent or branched and other areas. It can express with the ratio of.

次にステップS120で表示部17などを通じて提示している指の圧力を緩めるように促し、ステップS130で再び画質評価値を計算する。そして、ステップS140において、圧力を緩める前後での画質評価値の増減量を計算し、画質評価値が増加した場合は更に圧力を緩めるように指示し、画質評価値が増加しなくなった場合はステップS150において、圧力値が変動しなくなったかどうかを調べる。圧力値が変動し、安定しない場合はステップS160において圧力値の変動を抑えるために指を静止させるように指示し、ステップS170において再び画質評価値を計算する。圧力値が変動しなくなった場合は、ステップS180において、画質評価値が閾値THを上回るかどうかを調べる。閾値THを下回る場合はステップS190において、別指の提示を指示し、上回る場合は、ステップS200で認証時に用いる登録データとして登録する。   Next, in step S120, the user is prompted to relax the finger pressure presented through the display unit 17 and the like, and in step S130, the image quality evaluation value is calculated again. Then, in step S140, the amount of increase / decrease in the image quality evaluation value before and after the pressure is reduced is calculated.If the image quality evaluation value increases, an instruction is given to further reduce the pressure. In S150, it is checked whether or not the pressure value has changed. If the pressure value fluctuates and is not stable, an instruction is given to stop the finger in order to suppress the fluctuation of the pressure value in step S160, and the image quality evaluation value is calculated again in step S170. If the pressure value no longer fluctuates, it is checked in step S180 whether the image quality evaluation value exceeds the threshold value TH. If it falls below the threshold value TH, it is instructed to present another finger in step S190, and if it exceeds, it is registered as registration data used at the time of authentication in step S200.

指提示検知には圧力センサを利用する他、温度センサや、距離センサ、光ドップラーを利用した血流センサなどを用いることで、生体判定を行いつつ、指の提示を検知することができる。   In addition to using a pressure sensor for finger presentation detection, a temperature sensor, a distance sensor, a blood flow sensor using an optical Doppler, or the like can be used to detect the presentation of a finger while performing living body determination.

画質評価値の閾値THの決定方法として、例えば、事前に大量の血管画像データベースが用意できるのであれば、このデータベースと識別性評価値を利用して画質評価値の閾値を決定することができる。識別性評価値は、ある指の静脈画像について、同一指と別の指の静脈画像とをどの程度精度良く区別することができるかを表す指標である。例えば、ある指の静脈画像を少なくとも1枚以上の同一指とそれ以外の別指静脈画像からなるN枚のデータベースと照合させるとする。   As a method for determining the image quality evaluation value threshold TH, for example, if a large amount of blood vessel image database can be prepared in advance, the image quality evaluation value threshold can be determined using this database and the discriminability evaluation value. The discriminability evaluation value is an index representing how accurately a vein image of a finger can be distinguished from a vein image of the same finger and another finger. For example, suppose that a vein image of a finger is collated with N databases of at least one identical finger and other finger vein images.

図5(a)、(b)はある指1と指2をデータベースと照合したときの一致率を横軸、一致率の出現頻度を縦軸で表したグラフである。指1は血管パターンの再現性が高く、血管パターンが安定して取得できているとすると、同一指同士の一致率は高くなる。更に、指1は平均的な別指との一致率が低いとすると、指1は同一指と別指との一致率の間に大きな差が生じるため、識別性が高いということになる。逆に、指2は同一指同士の一致率が低く、平均的な別指との一致率が高いため、指2は同一指と別指との一致率の差が小さくなり、識別性が低いということになる。   5A and 5B are graphs in which the matching rate when a finger 1 and a finger 2 are collated with the database is represented on the horizontal axis, and the appearance frequency of the matching rate is represented on the vertical axis. If the finger 1 has high reproducibility of the blood vessel pattern and the blood vessel pattern can be acquired stably, the matching rate between the same fingers increases. Furthermore, if the finger 1 has a low matching rate with an average of another finger, the finger 1 has a high discriminability because there is a large difference between the matching rate between the same finger and another finger. On the other hand, since the finger 2 has a low matching rate between the same fingers and a high matching rate with the average other finger, the difference in the matching rate between the same finger and the other finger is small and the discrimination performance is low. It turns out that.

したがって、識別性評価値は具体的には、別指との一致率の平均が低いほど、識別性評価値が高くなるように決定する方法や、同一指との一致率と別指との一致率の平均の差の大きさを識別性評価値にする方法などがある。縦軸を識別性評価値、横軸を画質評価値としてデータベース内の全登録データをプロットすると識別性評価値の高い画像は血管の量が多く、血管が屈曲や分岐している特異領域も多く含むため、画質評価値も高くなり、図6のように右肩上がりに分布する。この分布から、どの程度の画質評価値であれば、同一指同士の一致度が高く別指同士の一致度が低くなるのか、つまり高い識別性を維持できるのかを統計的に知ることができる。確保しておきたい識別性評価値に対応する画質評価値を閾値として設定することで、新規に血管画像を登録する場合には、実際に認証実験を行うことなく、血管画像の画質評価値を計算し、閾値を超えた血管画像を登録するだけで、識別性の高い血管画像を登録することができる。   Therefore, specifically, the distinction evaluation value is determined such that the lower the average of the matching rate with another finger, the higher the distinguishing evaluation value, or the matching rate between the same finger and another finger There is a method in which the magnitude of the average difference of the rates is used as a discrimination evaluation value. Plotting all registered data in the database with the vertical axis as the discriminant evaluation value and the horizontal axis as the image quality evaluation value, images with a high discriminant evaluation value have a large amount of blood vessels and many unique regions where the blood vessels are bent or branched As a result, the image quality evaluation value is also increased, and the image is distributed in an upwardly rising manner as shown in FIG. From this distribution, it is possible to statistically know how much the image quality evaluation value is, and whether the matching degree between the same fingers is high and the matching degree between the different fingers is low, that is, whether high discrimination can be maintained. By setting the image quality evaluation value corresponding to the discriminability evaluation value to be secured as a threshold value, when newly registering a blood vessel image, the image quality evaluation value of the blood vessel image is obtained without actually performing an authentication experiment. By simply calculating and registering a blood vessel image exceeding the threshold value, a highly discriminating blood vessel image can be registered.

指を装置に押し付けることによる血管パターンの欠損が発生している場合、利用者が圧力を緩めていくにつれて各圧力にて撮像される画像から抽出される血管パターンが増加していくため、それに伴い図7のグラフのように画質評価値も増加していく。もし、圧力値を考慮せず特徴量が予め設定しておいた値を超えた場合に血管画像の識別性能が保証されるとし、登録可能と判定する場合、図7(a)のグラフの圧力値2aで指を提示し続けても登録することができる。あるいは、圧力を緩めた後の画像の画質評価値と、圧力を緩める前以前の画像の画質評価値とを比較し、所定の変化率より低くなった場合を、識別性能の保障される登録可能値としてもよい。所定の変化率は例えば、事前実験において圧力を緩めて指を静止した状態に移行させる過程における画質評価値の変化率の最小値を多数の被験者について測定し、この変化率の最小値が最も大きい被験者の変化率を所定の変化率とすることができる。また、提示する人ごとに所定の変化率を決定することもできる。   When there is a blood vessel pattern defect caused by pressing a finger against the device, the blood vessel pattern extracted from the image captured at each pressure increases as the user relaxes the pressure. The image quality evaluation value also increases as shown in the graph of FIG. If the characteristic value exceeds a preset value without considering the pressure value, the blood vessel image identification performance is guaranteed. If it is determined that registration is possible, the pressure in the graph of FIG. Registration is possible even if the finger is continuously presented with the value 2a. Alternatively, the image quality evaluation value of the image after the pressure has been relaxed is compared with the image quality evaluation value of the image before the pressure has been relaxed. It may be a value. The predetermined rate of change is, for example, the minimum value of the rate of change of the image quality evaluation value in the process of releasing the pressure and shifting the finger to a stationary state in a preliminary experiment, and the minimum value of the rate of change is the largest. The change rate of the subject can be set to a predetermined change rate. In addition, a predetermined change rate can be determined for each person to be presented.

実際には圧力値2aでは血管パターンの欠損が発生しており、圧力値1aまで力を緩めなければ押し付けによる血管パターンの欠損をすべて解消することができない。利用者に画質評価値の増加がなくなるまで圧力を緩めさせることにより、指が持っている血管パターンの量によらず、指ごとに押し付けによる血管パターン欠損のない安定した血管画像を獲得することができる。   Actually, a blood vessel pattern defect occurs at the pressure value 2a, and all the blood vessel pattern defects caused by pressing cannot be eliminated unless the force is reduced to the pressure value 1a. By letting the user relax the pressure until there is no increase in the image quality evaluation value, it is possible to acquire a stable blood vessel image without a blood vessel pattern defect due to pressing for each finger, regardless of the amount of blood vessel patterns possessed by the finger. it can.

特に、登録後に認証の基準となり、最も信憑性の高いデータであることが求められる登録データにおいては、図7(a)における圧力値1cよりも小さい圧力値であれば血管パターンの欠損がほぼ最小に等しい状態、つまり画質評価値が最大となるため、圧力値1cよりも小さい圧力値にて登録することが望ましい。圧力値1cは例えば、2フレーム前またはそれ以上前のフレームから圧力値が減少し続けているにも関わらず画像評価値が増加しなくなったときの圧力値として決定することができる。   In particular, in registered data that is required to be the most reliable data after registration and is required to be the most reliable data, if the pressure value is smaller than the pressure value 1c in FIG. Since the image quality evaluation value is the maximum, it is desirable to register with a pressure value smaller than the pressure value 1c. For example, the pressure value 1c can be determined as a pressure value when the image evaluation value does not increase even though the pressure value continues to decrease from the frame two frames before or after.

さらに、図7(a)のグラフにおける圧力値3aで指を提示したときの血管パターン欠損による画質評価値不足と、図7(b)のグラフにおける圧力値1bのように圧力を緩めた状態での画質評価値不足を区別することができる。したがって、血管パターン欠損による画質評価値不足に対しては圧力を緩めるように促すことで、画質評価値を増加させて登録可能な画像を作成し、圧力を緩めた状態でも画質評価値不足となるような元々血管パターンの少ない指に対しては、別指の再提示を促すなどの対処をすることで登録画像の識別性を高める。   Further, in the state where the image quality evaluation value is insufficient due to the blood vessel pattern defect when the finger is presented at the pressure value 3a in the graph of FIG. 7 (a) and the pressure is relaxed as in the pressure value 1b in the graph of FIG. 7 (b). It is possible to distinguish the shortage of image quality evaluation values. Therefore, by encouraging the pressure to be relaxed when the image quality evaluation value is insufficient due to a blood vessel pattern defect, the image quality evaluation value is increased to create a registerable image, and the image quality evaluation value is insufficient even when the pressure is relaxed. For such a finger having a small blood vessel pattern from the beginning, the recognizability of the registered image is enhanced by taking measures such as prompting another finger to re-present.

登録時に圧力値も記憶装置5に記録しておくことにより、1−1認証の場合は、表示部17等を通じて登録時と同じ圧力で指を提示するように促すことで再現性を向上させることができる。   By recording the pressure value in the storage device 5 at the time of registration, in the case of 1-1 authentication, reproducibility is improved by prompting the user to present a finger with the same pressure as at the time of registration through the display unit 17 or the like. Can do.

実施例1において、さらに認証精度を向上させる手段として、指が生体に接触し、指からの圧力と画質評価値との間に相関性が生じていることを保障するための接触検知手段を設けることが有効となる。詳細を実施例2にて説明する。   In the first embodiment, as a means for further improving the authentication accuracy, a contact detection means for ensuring that the finger is in contact with the living body and a correlation is generated between the pressure from the finger and the image quality evaluation value is provided. Is effective. Details will be described in the second embodiment.

実施例1において、さらに接触検知手段を有した場合について、図8のフローチャートを用いて説明する。初めに、ステップS200において指の提示を検知し、ステップS210の画質評価値計算を行う。次に、ステップS220において画質評価値が閾値THを上回るかどうか調べ、上回る場合はステップS230において登録を行い、下回る場合は、ステップS240において、圧力値が閾値TH2を下回るかどうか調べる。圧力値の閾値TH2の決定法については上記の画質評価値の閾値THの一例と同様に、縦軸を識別性評価値、横軸を登録時の圧力値として、データベース内の全登録データをプロットし、統計的に識別性評価値が維持できる登録時の圧力値を決定することができる。閾値TH2を上回る場合は、ステップS250において圧力を緩めるように表示部17などで指示し、下回る場合はステップS260、S270において指の接触検知を行う。指が装置に触れていない場合はステップS280において装置に触れるように指示を行い、指が触れている場合はステップS290において別指の提示を指示する。   In the first embodiment, a case where a contact detection unit is further provided will be described with reference to the flowchart of FIG. First, presentation of a finger is detected in step S200, and an image quality evaluation value calculation in step S210 is performed. Next, in step S220, whether or not the image quality evaluation value exceeds the threshold value TH is checked. If it exceeds, registration is performed in step S230. If it is lower, in step S240, it is checked whether or not the pressure value is lower than the threshold value TH2. For the method of determining the pressure value threshold TH2, as with the above example of the image quality evaluation value threshold TH, plotting all registered data in the database with the vertical axis as the distinguishability evaluation value and the horizontal axis as the pressure value at the time of registration. Thus, it is possible to determine a pressure value at the time of registration that can statistically maintain the distinguishability evaluation value. If the threshold value TH2 is exceeded, the display unit 17 or the like is instructed to relax the pressure in step S250, and if it is less than the threshold value TH2, finger contact detection is performed in steps S260 and S270. If the finger is not touching the device, an instruction is given to touch the device in step S280, and if the finger is touching, the presentation of another finger is instructed in step S290.

指の接触検知について、指の装置に対する押し付けをなくし、画質評価値を増加させるために圧力を緩めるように指示するが、人によっては装置から手を離してしまう場合がある。この状態では血管パターンを安定して抽出できないだけでなく、画質評価値がかえって低くなり、登録できる程度の血管パターンを持っている指であっても、別指の提示を指示してしまう可能性がある。したがって、指浮き検知を行うことにより、圧力を緩めた状態で、かつ指を装置に触れた状態を維持することができるため、正確に別指の提示を指示するガイダンスを行うことが可能である。指浮きの検知手段としては圧力センサの出力値を用いるほか、距離センサや、画像処理を用いることができる。画像処理による指浮き検知は、指の輪郭の変化により検知する方法、血管パターンの変形により検知する方法などが考えられる。   With regard to detection of finger contact, an instruction is given to eliminate the pressure of the finger against the device and increase the image quality evaluation value, but some people may release their hands from the device. In this state, not only can the blood vessel pattern be stably extracted, but also the image quality evaluation value may be lowered, and even a finger having a blood vessel pattern that can be registered may be instructed to present another finger. There is. Therefore, by detecting the finger floating, it is possible to maintain the state where the pressure is relaxed and the finger is touching the device, so that it is possible to provide guidance for correctly instructing the presentation of another finger. . In addition to using the output value of the pressure sensor, a distance sensor or image processing can be used as the finger floating detection means. As for the detection of finger floating by image processing, a method of detecting by a change in the contour of a finger, a method of detecting by deformation of a blood vessel pattern, and the like can be considered.

実施例1および2では、登録データを認証するまでのステップの一例を示したが、本発明は登録データと照合を行う認証データの精度を判定する際に用いることも可能である。一例を実施例3に示す。   In the first and second embodiments, an example of the steps until the registration data is authenticated is shown. However, the present invention can also be used when determining the accuracy of the authentication data to be verified against the registration data. An example is shown in Example 3.

本発明における認証処理の一例を図9を用いて説明する。まず、ステップS400において提示された指を検知し、ステップS410において初期画質評価値を計算する。次にステップS420において登録画像との照合を行う。1−N認証の場合は、N個の登録画像全てと照合を行い、1−1認証の場合は特定の一枚の登録画像と照合を行う。ステップS430において入力された血管画像と登録画像が一致するかどうかを判定し、一致する場合はステップS440において認証後の処理を行う。一致しない場合はステップS450において圧力を緩めるように指示し、ステップS460において再び画質評価値を計算する。ステップS470において画質
評価値が増加しなくなったかを判断し、増加しなくなった場合は再び登録画像との照合を行う。
指置きガイド部6が弾性部材8の作用で下方へ沈み込むことにより、指にかかる圧力が緩和され、血管パターンの欠損が抑制できる。また指置きガイド部6が沈み込む方向は垂直でなくともよい。指先に向かう斜め前方へ沈み込むようにした場合、図10(a)のように指の根元が最初に指置きガイド部に触れたときは指が反り返っていても、図10(b)のように指置きガイド部が斜め前方に沈み込むことにより、垂直に沈み込む場合よりも指が曲がりやすくなり、反り返りによる血管パターンの欠損を防止することができる。また、弾性部材8は指先ガイド部と圧力検知部の間に挟み込んでもよい。図11(a)、(b)のように、指先ガイド部が指根元側の斜め下方に沈み込むことによって、より一層指が曲がりやすくなり、反り返りが起こりにくくなる。また、上述したように生体が装置に指を提示する際の進行方向からの押圧を緩和させることができることも、装置上方に対して生体側に斜め向きに配置されることにより得られる効果である。
An example of the authentication process in the present invention will be described with reference to FIG. First, a finger presented in step S400 is detected, and an initial image quality evaluation value is calculated in step S410. Next, in step S420, collation with the registered image is performed. In the case of 1-N authentication, collation is performed with all N registered images, and in the case of 1-1 authentication, collation is performed with one specific registered image. In step S430, it is determined whether or not the blood vessel image input and the registered image match. If they match, post-authentication processing is performed in step S440. If they do not match, an instruction is given to release the pressure in step S450, and the image quality evaluation value is calculated again in step S460. In step S470, it is determined whether the image quality evaluation value does not increase. If the image quality evaluation value does not increase, collation with the registered image is performed again.
When the finger placement guide part 6 sinks downward by the action of the elastic member 8, the pressure applied to the finger is relieved, and the loss of the blood vessel pattern can be suppressed. The direction in which the finger placement guide 6 sinks may not be vertical. When sinking forward diagonally toward the fingertip, as shown in FIG. 10 (a), when the base of the finger first touches the finger placement guide, even if the finger is warped, as shown in FIG. 10 (b). Since the finger placement guide portion sinks diagonally forward, the finger is more easily bent than when the finger placement guide portion sinks vertically, and the loss of the blood vessel pattern due to warping can be prevented. The elastic member 8 may be sandwiched between the fingertip guide part and the pressure detection part. As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), the fingertip guide portion sinks obliquely downward on the finger base side, whereby the finger is more easily bent and warping is less likely to occur. In addition, as described above, the ability of the living body to relieve the pressure from the advancing direction when presenting the finger to the device is also an effect obtained by being disposed obliquely on the living body side with respect to the upper side of the device. .

多数の被験者を集めて事前実験を行い、最も多い登録時の圧力値などを弾性部材8が沈み込み始める圧力値に設定し、利用者になるべく弾性部材8が沈み込まないように利用するように促すことで、登録中および認証中に特別な指示を必要とせずに、特定の圧力状態に誘導することができるため、再現性が向上する。あるいは、弾性部材8が沈み込む限界位置を多くの指において、反り返りも過剰な曲げも発生しなかった適正な位置に設定することで、最適な指の状態が再現しやすくなる。また、上記の適正位置よりも深く沈み込ませようとすると弾性部材8の反発力が変化し、適正位置より沈み込みにくくすることもできる。   A large number of subjects are collected and a preliminary experiment is performed, and the pressure value at the time of most registration is set to a pressure value at which the elastic member 8 starts to sink, and is used so that the elastic member 8 does not sink as much as possible. By prompting, it is possible to guide to a specific pressure state without requiring a special instruction during registration and authentication, thereby improving reproducibility. Alternatively, the optimum finger state can be easily reproduced by setting the limit position where the elastic member 8 sinks to an appropriate position in which no bending or excessive bending occurs in many fingers. Moreover, if it tries to sink deeper than said appropriate position, the repulsive force of the elastic member 8 will change, and it can also be made difficult to sink from an appropriate position.

また、図12(a)、(b)のように指先ガイド部5と指置きガイド部6が連動して沈み込むようにしてもよい。   Further, as shown in FIGS. 12A and 12B, the fingertip guide portion 5 and the finger placement guide portion 6 may be sunk together.

図2の静脈認証装置は弾性部材8を用いなくてもよい。弾性部材8を利用しない場合は、指の反り返りが発生しやすくなる。しかし、弾性部材8以外の手段で指の反り返りを検知することができる。例えば、距離センサ等の距離検知部21を利用することで指とセンサの距離を測定することにより、指の反り返りを検知することができる。図13(a)、(b)のように指の腹側または背側の指の長軸方向に伸びる直線上における3点以上の距離測定点22−1、22−2、・・・、22−Nと距離センサ間の距離を測り、平面の物体を置いたときの測定距離とのずれから、指の反りや曲がりの状態、指浮きを検出することができる。距離センサとしては光学式や超音波式等を用いることができる。
また、圧力検知部7−1及び圧力検知部7−2は装置全体の下部に設けてもよい。圧力検知を指置きガイド部6と指先ガイド部5と装置下部の三か所に設けることで、装置全体にかかる圧力の内訳を知ることができる。したがって、登録時に圧力の内訳についても記録しておくことで1−1認証に際して再現性をより高めることができる。
The vein authentication apparatus of FIG. 2 does not have to use the elastic member 8. When the elastic member 8 is not used, finger warping is likely to occur. However, it is possible to detect the bending of the finger by means other than the elastic member 8. For example, by using a distance detection unit 21 such as a distance sensor to measure the distance between the finger and the sensor, it is possible to detect the bowing of the finger. As shown in FIGS. 13A and 13B, three or more distance measurement points 22-1, 22-2,..., 22 on a straight line extending in the major axis direction of the finger on the abdomen or dorsal side of the finger. The distance between -N and the distance sensor is measured, and from the deviation from the measured distance when a flat object is placed, the state of finger warping, bending, and finger floating can be detected. As the distance sensor, an optical type, an ultrasonic type, or the like can be used.
Moreover, you may provide the pressure detection part 7-1 and the pressure detection part 7-2 in the lower part of the whole apparatus. By providing pressure detection at three places, the finger placement guide section 6, the fingertip guide section 5 and the lower part of the apparatus, it is possible to know the breakdown of pressure applied to the entire apparatus. Therefore, the reproducibility can be further improved during the 1-1 authentication by recording the breakdown of the pressure at the time of registration.

圧力を緩めるようにガイダンスしたとしても、指と装置が接触する以上少なからず圧迫が生じるため、血管パターンが欠損することがある。そのため、図14(a)よりも図14(b)のように指置きガイド部6および指先ガイド部5の指との接触位置を撮影装置4から遠ざけるように配置することで、押し付けによる血管パターン欠損の影響を低減する。   Even if guidance is provided to relax the pressure, the blood vessel pattern may be lost because there is no more pressure than the finger and the device are in contact. Therefore, the blood vessel pattern by pressing is arranged by disposing the contact positions of the finger placement guide unit 6 and the fingertip guide unit 5 with the fingers away from the imaging device 4 as shown in FIG. 14B than FIG. 14A. Reduce the effects of defects.

図15は登録時に利用者の指の提示状態を表示し、正しい提示状態へガイドを行う登録画面の一例である。登録時は利用者のほとんどが認証装置に習熟していないため、指の提示方法をガイドする必要がある。指1の提示状態をモニタなどの表示部17に映し出し、利用者はこの表示部17を見ながら、ガイダンスに従い、指の提示状態を変化させる。   FIG. 15 is an example of a registration screen that displays the presentation state of the user's finger during registration and guides the user to the correct presentation state. Since most users are not familiar with the authentication device at the time of registration, it is necessary to guide the finger presentation method. The presentation state of the finger 1 is displayed on a display unit 17 such as a monitor, and the user changes the presentation state of the finger according to the guidance while viewing the display unit 17.

表示部17に映し出される情報としては、圧力検知部7の出力値、画質評価値、指浮きの検知情報、指の曲がりの程度、指の反り返りの程度、弾性部材8の沈み込みの程度などである。指の提示状態に応じて、表示部17に映しだす情報をリアルタイムに切り替える。   Information displayed on the display unit 17 includes an output value of the pressure detection unit 7, an image quality evaluation value, detection information of finger floating, a degree of finger bending, a degree of finger bending, a degree of sinking of the elastic member 8, and the like. is there. The information displayed on the display unit 17 is switched in real time according to the presentation state of the finger.

例えば、押し付けによる圧力が大きすぎる場合は、圧力値を表すインジケータと指を強く押し付けた状態のイメージ図またはアニメーションなどを併せて表示し、押し付けの圧力を緩めてください、などのガイダンス文を表示部17に表示する。指浮き、指の曲がり、指の反り返り、弾性部材8の沈み込みがある場合は、それぞれの状態のイメージ図またはアニメーションなどによって指の浮いた状態、指が曲がった状態、指が反り返った状態、弾性部材8が沈み込む状態を表現し、指を浮かせないでください、曲げないでください、反らさないでください、などのガイダンス文とともに表示部17に表示する。
これらの情報をもとに、利用者は指をどのように提示すれば良いかを知ることができる。
For example, when the pressure due to pressing is too high, an indicator indicating the pressure value and an image diagram or animation of a state where the finger is pressed strongly are displayed together, and a guidance sentence such as loosen the pressing pressure is displayed on the display unit 17. To display. When there is a finger lift, finger bend, finger warp, or elastic member 8 sinking, the finger floated state, finger bent state, finger warped state, elasticity, etc. The state where the member 8 sinks is expressed, and is displayed on the display unit 17 together with a guidance sentence such as do not lift the finger, do not bend, do not warp.
Based on these pieces of information, the user can know how to present the finger.

また、正しく指の置き方を修正しているかどうかについて、インジケータを見ながら即時に確認することができる。利用者が画面のガイダンスに従い、正しく登録作業を行うことで、登録時に管理者が立ち会っていても発見しにくい、指の押し付けや指の浮きなどによる血管パターン欠損、血管パターン変化の問題を解消することができる。   In addition, it is possible to immediately confirm whether or not the finger placement is correctly corrected while looking at the indicator. Correct registration work according to the guidance on the screen eliminates the problems of blood vessel pattern defects and blood vessel pattern changes caused by finger pressing and finger floating that are difficult to detect even when an administrator is present at the time of registration. be able to.

本発明における登録処理においては利用者が指示通りに指を提示したとしても、画質評価値が低い場合は別の指の提示を促すことがある。したがって、人によっては複数の指を提示することが考えられる。新たに提示した二本目以降の指の血管画像が最初の指よりも画質評価値が高くなるとも限らないため、複数の指の提示を促した場合は、撮影した血管画像の中でも最も画質評価値が高い指を登録する。また、全ての登録者に複数の指を提示するように促し、複数の指の中で最も血管画像の画質評価値が高い指を登録してもよい。全ての指の血管画像を登録しておいて、認証時に最も画質評価値の高い指を提示するよう
に指示してもよい。
In the registration process according to the present invention, even if the user presents a finger as instructed, if the image quality evaluation value is low, the user may be prompted to present another finger. Therefore, some people may present a plurality of fingers. Since the blood vessel image of the second and subsequent fingers presented does not necessarily have a higher image quality evaluation value than the first finger, the image quality evaluation value is the highest among the photographed blood vessel images when prompted to present multiple fingers. Register a finger with a high. Alternatively, all registrants may be prompted to present a plurality of fingers, and the finger having the highest image quality evaluation value of the blood vessel image among the plurality of fingers may be registered. It may be instructed to register blood vessels images of all fingers and present a finger with the highest image quality evaluation value at the time of authentication.

このように画質評価値および圧力制御によって、より鮮明な血管パターンを撮像し、血管の情報をより多く抽出することで、血管の濃淡による情報をより精度よく抽出することができる。   Thus, by imaging a clearer blood vessel pattern and extracting more blood vessel information by image quality evaluation value and pressure control, information based on the density of the blood vessel can be extracted more accurately.

実施例4では、認証用の画像として取得された画像の血管パターンの濃淡から特徴情報を抽出する手段について説明する。   In the fourth embodiment, a means for extracting feature information from the density of a blood vessel pattern of an image acquired as an authentication image will be described.

特徴点マッチング方式を利用した認証処理手順の一実施例について、図16の認証装置の処理ブロックを用いて説明する。初めにメモリ14に格納されている血管画像31を入力として、ステップS500で指の提示を検知する処理を行う。指の提示が検知されると、ステップS510において最も鮮明な血管画像が得られるように光源3の光量が調整される。これには、画像の平均輝度値を常に監視し、その値に応じて光量をフィードバック制御する手法、指静脈パターンの画像に対しパターンの鮮明度を判定する評価関数を施し、その結果を最適化するような光量調節を実施する手法、などを用いることができる。   An embodiment of an authentication processing procedure using the feature point matching method will be described using the processing block of the authentication device in FIG. First, the blood vessel image 31 stored in the memory 14 is used as an input, and processing for detecting the presentation of a finger is performed in step S500. When the presentation of the finger is detected, the light amount of the light source 3 is adjusted so that the clearest blood vessel image is obtained in step S510. For this purpose, the average luminance value of the image is constantly monitored, the light amount is feedback-controlled according to that value, and an evaluation function that determines the sharpness of the pattern is applied to the finger vein pattern image, and the result is optimized. For example, a method for adjusting the amount of light can be used.

静脈パターンの鮮明度判定の例としては、抽出する血管量が多くなればなるほどパターンが鮮明であるとするように評価関数を決定することができる。   As an example of determining the sharpness of a vein pattern, the evaluation function can be determined so that the pattern becomes clearer as the amount of extracted blood vessels increases.

次に、ステップS520の前処理を行う。撮影された血管画像は指表面の荒れや、しわなどの血管以外のノイズを多く含み、必ずしも血管が鮮明に映し出されている訳ではない。そこで、血管のみを強調し、ノイズを抑制する処理が必要である。前処理としては、エッジ保持平滑化フィルタリングやアンシャープマスキングなどの手法を用いることができる。
前処理後、ステップS530において血管が強調された画像から直接、特徴点51を検出する。図17(a),(b)はある血管画像上の3点41−1、41−2、41−3と、この3点をつなぐ直線上の輝度プロファイルのイメージ図を表している。
Next, pre-processing in step S520 is performed. The photographed blood vessel image contains a lot of noise other than blood vessels such as rough finger surfaces and wrinkles, and the blood vessels are not always clearly displayed. Therefore, processing for emphasizing only blood vessels and suppressing noise is necessary. As the preprocessing, a technique such as edge holding smoothing filtering or unsharp masking can be used.
After the preprocessing, the feature point 51 is detected directly from the image in which the blood vessel is emphasized in step S530. FIGS. 17A and 17B are image diagrams of three points 41-1, 41-2, and 41-3 on a certain blood vessel image and a luminance profile on a straight line connecting these three points.

特徴点の検出は、例えば、図17(a)のような血管画像上における直線上の3点以上の輝度値の高低差により表現できる曲率や角度、2点間の輝度の差分により表現できる勾配などの輝度の起伏を利用する。以下、当該輝度の差分による情報を輝度起伏情報と称して説明する。図18(a)のような一枚の血管の濃淡画像から輝度の起伏形状が安定、かつ特異的である血管中の分岐点や屈曲点を輝度勾配や、輝度曲率などを用いることによって検出する。その後、ステップS540で検出した特徴点51から特徴量を抽出する。輝度勾配や輝度曲率等を特徴点51の周辺の輝度起伏情報として特徴量化する方法、特徴点51の周辺の輝度起伏情報と特徴点周りの血管の血流方向を併せて特徴量化する方法などを用いることができる。特徴点51の周辺の輝度起伏情報を特徴量化する方法の一例としては、特徴点51を中心とするD画素×D画素の正方形領域を3×3の9領域に分割し、領域ごとに作成した8方向の輝度方向ヒストグラム(図16(b))を特徴量とする方法がある。ひとつの特徴点の持つ特徴量は特徴点51の位置情報および72次元の輝度起伏情報となる。9領域それぞれの輝度勾配ヒストグラムは、各領域の中心に位置する基準画素52を基準として距離dだけ離れた8方向それぞれの参照画素53との輝度値の差分を勾配として計算することにより得る。   The feature point is detected by, for example, a curvature or an angle that can be expressed by a height difference of three or more points on a straight line on a blood vessel image as shown in FIG. 17A, and a gradient that can be expressed by a difference in luminance between two points. Use undulations such as brightness. Hereinafter, information based on the luminance difference will be referred to as luminance undulation information. A branching point or bending point in a blood vessel in which the undulating shape of the luminance is stable and specific is detected from the grayscale image of one blood vessel as shown in FIG. 18A by using a luminance gradient, a luminance curvature, or the like. . Thereafter, feature quantities are extracted from the feature points 51 detected in step S540. A method of converting a luminance gradient, a luminance curvature, or the like into a feature amount as luminance undulation information around the feature point 51, a method of combining the luminance undulation information around the feature point 51 and the blood flow direction of the blood vessel around the feature point, etc. Can be used. As an example of a method for converting the luminance undulation information around the feature point 51 into a feature amount, a square area of D pixels × D pixels centering around the feature point 51 is divided into 9 areas of 3 × 3, and created for each area. There is a method in which a luminance direction histogram in eight directions (FIG. 16B) is used as a feature amount. The feature amount of one feature point is position information of the feature point 51 and 72-dimensional luminance relief information. The luminance gradient histogram of each of the nine regions is obtained by calculating the difference in luminance value as a gradient with respect to each of the reference pixels 53 in the eight directions separated by the distance d with reference to the reference pixel 52 located at the center of each region.

最後に、ステップS550の特徴量照合処理を行う。登録画像の全特徴点と照合画像の全特徴点を総当たりで比較していき対応付けを行う。最も特徴量の近い特徴点同士の特徴量の類似度が予め設定した閾値を上回る場合に対応付けを行う。登録画像と照合画像の全特徴点数と対応付けられた特徴点数の比率を一致率とし、一致率が事前に設定した閾値を上回る場合に、両画像の指が同一人物であると判定する。   Finally, the feature amount matching process in step S550 is performed. All feature points of the registered image and all feature points of the collation image are compared in a brute force manner to perform association. The association is performed when the similarity between the feature points of the closest feature amounts exceeds a preset threshold value. When the ratio of the number of feature points associated with the total number of feature points of the registered image and the collation image is set as the coincidence rate and the coincidence rate exceeds a preset threshold value, it is determined that the fingers of both images are the same person.

登録画像と入力画像の特徴点の対応付けによって得られる各対応点と対となる座標の位置関係を利用することで照合する画像間での正確な位置合わせを行うことができる。画像平面上での回転移動や平行移動だけでなく、三次元的な幾何歪みを補正し、位置合わせを行った後に、テンプレートマッチング方式などの特徴点マッチング以外の手法によって照合を行うことにより、特徴点マッチング方式またはテンプレートマッチング方式を単体で用いて照合するよりも同じ指の静脈画像の一致率を高めることができる。   By using the positional relationship between coordinates corresponding to each corresponding point obtained by associating the feature points of the registered image and the input image, accurate alignment between images to be collated can be performed. In addition to rotational movement and parallel movement on the image plane, three-dimensional geometric distortion is corrected and aligned, and then matching is performed by a method other than feature point matching, such as a template matching method. Compared with collation using a point matching method or a template matching method alone, the matching rate of vein images of the same finger can be increased.

指を提示する際の自由度が大きく、使い勝手のよい高い利便性を備えた認証装置では、指の位置ずれやロールが発生しやすく、提示する指の再現性が低くなってしまう。したがって、テンプレートマッチング方式などの血管の有無のみを表す血管パターンを用いた照合方法では、指の提示位置のずれが大きくなると、照合する画像間で一致する領域が狭まり、個人を識別するための情報が不足し、認証精度が低下してしまう。したがって、照合する画像間の一致する領域が狭い場合でも、血管の有無のみを表す血管パターンなどの従来の情報よりも多くの情報を利用することにより、認証精度を高く維持することができる。   In an authentication device that has a high degree of freedom when presenting a finger and is highly convenient and easy to use, finger misalignment and rolls are likely to occur, and the reproducibility of the presented finger is reduced. Therefore, in a matching method using a blood vessel pattern that represents only the presence or absence of blood vessels, such as a template matching method, when the deviation of the finger presentation position increases, the matching area between the images to be matched narrows, and information for identifying an individual Is insufficient, and the accuracy of authentication decreases. Therefore, even when the matching region between the images to be collated is narrow, the authentication accuracy can be maintained high by using more information than the conventional information such as the blood vessel pattern representing only the presence or absence of the blood vessel.

図19(a)と(b)のような2本の血管が交差している2つの血管画像は、血管とそれ以外を2値で表す血管パターンでは同一な血管として判断し、区別ができない。しかし、輝度起伏による濃淡の深さ情報を用いることによって、交差する2本の血管の前後関係を把握することができ、図19(a)と(b)は異なる血管として区別することが可能である。従って、図19(a)においては、5点61a、62a、63a、64a、65aのうち同じ血管上にある63a、61a、65aの3点が近い輝度となり、その後方を走っている血管上の62a、64aの2点が近い輝度となる。図19(b)においては、2本の血管の前後が逆になるため、62b、61b、64bの3点が近い輝度、63b、65bの2点が近い輝度になるという特徴を持つ。そのため、血管が交差している領域は他の領域に比べ特異性が高く、より多くの特徴情報を有しているため識別性も高い。したがって、血管の交差領域を多く含む指を優先して登録し、照合の際は交差領域の特徴量に大きく重みづけをした上で照合し、交差領域の特徴量を優先的に照合していくことにより、認証精度の高精度化と認証の高速化の両方を実現できる。また、血管の情報だけでなく、指の表面に存在する指紋やしわ等の情報を併せて特徴量とすることで、より識別性を高めることができる。例えば、上記の手法を用いて血管上の分岐点や屈曲点から特徴点を検出した後、特徴点の周辺の血管の輝度勾配情報だけでなく、特徴点の検出位置に対応する指表面上の点の周辺における指表面の指紋情報としわ情報を特徴量とする方法などが考えられる。
さらに、抽出した特徴点を比較し、各特徴点が血管パターンの奥行き方向について、各特徴点の位置関係を識別することができる。
Two blood vessel images in which two blood vessels intersect as shown in FIGS. 19A and 19B are determined as the same blood vessel in a blood vessel pattern in which the blood vessel and the other blood vessels are expressed in binary, and cannot be distinguished. However, it is possible to grasp the front-rear relationship of two intersecting blood vessels by using the depth information of the shading due to luminance undulations, and FIG. 19 (a) and FIG. 19 (b) can be distinguished as different blood vessels. is there. Accordingly, in FIG. 19A, of the five points 61a, 62a, 63a, 64a, and 65a, three points 63a, 61a, and 65a on the same blood vessel have close brightness, and on the blood vessel that runs behind them. The two points 62a and 64a are close in luminance. In FIG. 19B, the front and rear of the two blood vessels are reversed, so that the three points 62b, 61b, and 64b have close luminance, and the two points 63b and 65b have close luminance. Therefore, the region where the blood vessels intersect has higher specificity than the other regions, and has more characteristic information, and therefore has high discrimination. Therefore, preferentially register fingers that contain a lot of blood vessel crossing areas, and prioritize matching by matching the weights of the crossing area with a large weight. As a result, it is possible to achieve both high accuracy and high speed authentication. Further, not only blood vessel information but also information such as fingerprints and wrinkles existing on the surface of the finger is used as a feature amount, so that discrimination can be further improved. For example, after detecting a feature point from a branch point or bending point on a blood vessel using the above method, not only the luminance gradient information of the blood vessel around the feature point but also the finger surface corresponding to the detection position of the feature point A method using fingerprint information and wrinkle information on a finger surface around a point as a feature amount can be considered.
Furthermore, the extracted feature points can be compared, and each feature point can identify the positional relationship of each feature point in the depth direction of the blood vessel pattern.

たとえば、図20(a)に示すような2種類の血管について、それぞれの血管上に同じ特徴情報を有する特徴点A〜Bが存在していたとする。このような場合、二つの血管のAとA、BとB、CとCの特徴情報をそれぞれ比較しただけでは、二つの血管は同一の血管であると判断されてしまう。そこで、図20(b)のように、画像の輝度に所定の基準値を設け、当該輝度と各特徴点の輝度とを比較することにより、各特徴点どうしの輝度値の関係、つまりは画像平面に撮像された血管の奥行き方向の形状に関する情報を取得することができ,図20(a)における2本の血管を識別することが可能となる。   For example, for two types of blood vessels as shown in FIG. 20A, it is assumed that feature points A to B having the same feature information exist on each blood vessel. In such a case, the two blood vessels are determined to be the same blood vessel only by comparing the characteristic information of A and A, B and B, and C and C, respectively. Therefore, as shown in FIG. 20B, a predetermined reference value is provided for the luminance of the image, and the luminance and the luminance of each feature point are compared, whereby the relationship between the luminance values of the respective feature points, that is, the image. Information about the shape in the depth direction of the blood vessel imaged on a plane can be acquired, and the two blood vessels in FIG. 20 (a) can be identified.

さらに、光源の照射強度や光源の位置等に依存せず、常に同じ位置に検出される特徴的な点を静脈画像の血管上から輝度起伏情報(最小曲率など)を利用して複数抽出し、抽出した特徴点同士をつなげながら血管パターンの輝度起伏構造を再構築することが可能となる。   In addition, a plurality of characteristic points that are always detected at the same position are extracted from the blood vessel of the vein image using luminance undulation information (minimum curvature, etc.), regardless of the illumination intensity of the light source or the position of the light source, It is possible to reconstruct the luminance relief structure of the blood vessel pattern while connecting the extracted feature points.

この再構築した奥行き方向の血管形状を、二次元でのテンプレートマッチングと同様に認証に用いることで、特徴情報の一つ一つを比較する場合に比べて、格段に演算負荷を軽減させることが可能となる。   By using this reconstructed blood vessel shape in the depth direction for authentication in the same way as two-dimensional template matching, the computational load can be significantly reduced compared to when comparing feature information one by one. It becomes possible.

また、再構築した血管形状は奥行き情報の安定している特徴点から生成されているため、撮像された画像から直接的に三次元立体構造を構築する場合と比較して、安定かつ認証精度の高い血管パターンとすることができる。
再構築の際には、輝度が極端に明るい/暗い領域の輝度起伏を所望の明るさの輝度起伏状態を推定し、補正することで、光源の照射強度の変化に対応することができる。
また、光源の位置が異なれば、静脈画像の全体的な輝度傾斜が変化するが、この輝度傾斜から指と光源の相対的な位置を推定し、輝度傾斜が平たんになるように補正することで、光源の位置の変化に対応することができる。
本実施例において説明した特徴点マッチング方式による指静脈認証方法を方式Aとし、従来のテンプレートマッチング方式を用いた認証方式などを方式Bとした場合、方式AとBの認証結果を統合して、最終的な認証結果とすることで、より高い認証精度を実現することができる。
In addition, since the reconstructed blood vessel shape is generated from stable feature points of depth information, it is more stable and more accurate than the case of constructing a 3D structure directly from the captured image. A high blood vessel pattern can be obtained.
At the time of reconstruction, it is possible to cope with a change in the irradiation intensity of the light source by estimating and correcting the luminance undulation state of a desired brightness with respect to the luminance undulation in an extremely bright / dark region.
In addition, if the position of the light source is different, the overall luminance gradient of the vein image changes. From this luminance gradient, the relative position of the finger and the light source is estimated, and correction is made so that the luminance gradient becomes flat. Thus, it is possible to cope with a change in the position of the light source.
When the finger vein authentication method based on the feature point matching method described in the present embodiment is set as method A and the authentication method using the conventional template matching method is set as method B, the authentication results of methods A and B are integrated, By using the final authentication result, higher authentication accuracy can be realized.

実施例4の処理を単独にて行うことも可能であるが、実施例1にて説明した画質評価値を用いて、撮像された画像に実施例1の処理を行い、十分な血管パターンが撮像されていると判断された画像を認証画像として用いることにより、認証に用いる画像を構成する画素の輝度差がより鮮明となり、より精度の高い輝度起伏情報を得ることで認証精度を向上させることができる。   Although it is possible to perform the processing of the fourth embodiment alone, using the image quality evaluation value described in the first embodiment, the processing of the first embodiment is performed on the captured image, and a sufficient blood vessel pattern is captured. By using an image determined to be used as an authentication image, the luminance difference between pixels constituting the image used for authentication becomes clearer, and authentication accuracy can be improved by obtaining more accurate luminance undulation information. it can.

輝度起伏情報をより多く、より正確に取得するためには、光源から照射される光量をより精密に制御することが有効であり、認証精度をさらに向上させることができる。また実施例1及び2にて示した画質評価値を抽出する上でも、光量がより適切に制御されることにより鮮明な血管パターン画像および精度の高い含有率とすることが可能である。光量を適切に制御する方法の一例を実施例5に示す。   In order to acquire more brightness relief information more accurately, it is effective to control the amount of light emitted from the light source more precisely, and authentication accuracy can be further improved. Further, in extracting the image quality evaluation values shown in the first and second embodiments, it is possible to obtain a clear blood vessel pattern image and a highly accurate content rate by appropriately controlling the light amount. An example of a method for appropriately controlling the amount of light is shown in the fifth embodiment.

本実施例は図21のように提示する指の上部を開放的にし、利用者に圧迫感を感じさせない装置形状である。装置の制約上、指先の斜め前方に配置した二つの光源で指全体を照射する。   In this embodiment, as shown in FIG. 21, the upper part of the finger to be presented is opened, and the device shape does not make the user feel a sense of pressure. Due to the limitations of the apparatus, the entire finger is irradiated with two light sources arranged obliquely in front of the fingertip.

光源からの照射光量が大きく、白飛びなどの輝度飽和が生じる場合、輝度飽和領域は起伏情報が失われているため、輝度起伏を用いる認証方式においては輝度飽和の存在は望ましくない。しかし、照射強度が弱く、光量が不足すると、輝度むらが生じ、血管画像が全体的に暗くなり、鮮明な血管画像が得られない。したがって、特に、輝度起伏を利用する認証方式に対しては、輝度飽和がなく、輝度むらもない鮮明な血管画像の取得が望ましい。実施例4における輝度起伏情報を多く、かつ正確に取得することにもこのような制御が有効となる。   When the amount of light emitted from the light source is large and luminance saturation such as overexposure occurs, the luminance saturation area loses the undulation information, and therefore, the presence of luminance saturation is not desirable in the authentication method using the luminance undulation. However, if the irradiation intensity is weak and the amount of light is insufficient, uneven brightness occurs, the blood vessel image becomes dark as a whole, and a clear blood vessel image cannot be obtained. Therefore, particularly for an authentication method that uses luminance undulations, it is desirable to acquire a clear blood vessel image without luminance saturation and luminance unevenness. Such control is also effective in obtaining a large amount of brightness undulation information in the fourth embodiment and accurately obtaining the information.

図22は二段階光量調節のフローチャートの一例である。まず初めにステップS600において初期光量を点灯する。次にステップS610、S620において複数の光源3の光量比率を初期光量の比率で固定して照射強度を変化させ、最適照射強度を決定する。最適照射強度とは、ある光量比率の下での輝度飽和が発生しない限界まで明るくした照射強度を表す。初期光量の光量比率の決め方は例えば、予め複数の指に対して光量制御実験を行い、最も多くの指で最適として設定された光量比率を選択するなどの方法で決定することができる。光量比率を固定して照射強度を変えると、血管画像の輝度ヒストグラムは形状を保持したままシフトする(図23(a)における状態1から状態2への推移)。一度、ある適当な照射強度で照射することにより、照射強度とヒストグラムの位置の相関を求め、最適照射強度を推定することができる。次に、ステップS630において最適照射強度のもとで、予め決定しておいた数パターンの異なる光量比率で複数光源を点灯させ、ステップS640において画像全体が一様に明るくなるように最適光量比率を決定する。最適光量比率は、輝度ヒストグラムのまとまりの良さを示す指標に基づき決定する。例えば、指標を輝度分散とした場合、分散が小さくなるにつれてヒストグラムは平均輝度からの裾野が小さくなるため、分散が最小となる光量比率を最適光量比率とする(図23(b)における状態2から状態3への推移)。   FIG. 22 is an example of a flowchart of the two-stage light amount adjustment. First, in step S600, the initial light amount is turned on. Next, in steps S610 and S620, the light intensity ratio of the plurality of light sources 3 is fixed at the ratio of the initial light intensity, the irradiation intensity is changed, and the optimum irradiation intensity is determined. The optimum irradiation intensity represents the irradiation intensity that has been brightened to the limit at which luminance saturation does not occur under a certain light quantity ratio. The method of determining the light amount ratio of the initial light amount can be determined by, for example, performing a light amount control experiment on a plurality of fingers in advance and selecting the light amount ratio set as the optimum with the most fingers. When the light intensity ratio is fixed and the irradiation intensity is changed, the luminance histogram of the blood vessel image is shifted while maintaining the shape (transition from state 1 to state 2 in FIG. 23A). Once irradiation is performed at a certain appropriate irradiation intensity, a correlation between the irradiation intensity and the position of the histogram can be obtained, and the optimum irradiation intensity can be estimated. Next, a plurality of light sources are turned on at different light intensity ratios of several patterns determined in advance at the optimum irradiation intensity in step S630, and the optimum light intensity ratio is set so that the entire image is uniformly brightened in step S640. decide. The optimum light quantity ratio is determined based on an index that indicates how well the luminance histogram is organized. For example, when the index is luminance variance, the base of the histogram becomes smaller from the average luminance as the variance becomes smaller. Therefore, the light quantity ratio that minimizes the variance is set as the optimum light quantity ratio (from state 2 in FIG. 23B). Transition to state 3).

図21の装置構造における光源の配置では、指根元側を照射しようとする指根元光源の照射範囲71と指先側を照射しようとする指先光源の照射範囲72が重なり合う領域73が存在し、その領域は指の太さや長さによって変化する。そのため、各光源を独立に制御した場合、輝度飽和領域や、光量不足による暗い領域ができ、輝度むらが発生してしまうことがある。したがって、輝度飽和の発生しない最適照射強度および指全体をむらなく一様に明るくする最適光量比率を同時に決定する必要がある。   In the arrangement of the light sources in the apparatus structure of FIG. 21, there is an area 73 where the irradiation range 71 of the finger base light source that is intended to irradiate the finger base side overlaps with the irradiation range 72 of the finger tip light source that is intended to irradiate the fingertip side. Changes depending on the thickness and length of the finger. For this reason, when each light source is controlled independently, a luminance saturation region or a dark region due to insufficient light amount is formed, and luminance unevenness may occur. Therefore, it is necessary to simultaneously determine the optimum irradiation intensity at which luminance saturation does not occur and the optimum light quantity ratio that uniformly brightens the entire finger uniformly.

最初に最適照射強度と最適光量比率のどちらか一方を決定してから、もう一方を決定する二段階の光量制御方式を行うことで指の太さや長さによらず、輝度むらや輝度飽和のない鮮明な血管画像を獲得することが可能となる。本実施例においては、最適照射強度を求めてから、最適照射強度のもとで最適光量比率を求めたが、最適光量比率を求めてから、最適光量比率のもとで最適照射強度を求めてもよい。また、必ずしも二段階を経て光量調節を行う必要はなく、照射強度と光量比率を同時に変化させて最適照射強度と最適光量比率を決定し、光量調節を行ってもよい。   First, determine either the optimal irradiation intensity or the optimal light intensity ratio, and then perform a two-level light intensity control method that determines the other. It is possible to acquire a clear blood vessel image. In this example, after obtaining the optimum irradiation intensity, the optimum light intensity ratio was obtained under the optimum irradiation intensity. However, after obtaining the optimum light intensity ratio, the optimum irradiation intensity was obtained under the optimum light intensity ratio. Also good. Further, it is not always necessary to adjust the light amount through two stages, and the light intensity adjustment may be performed by determining the optimal irradiation intensity and the optimal light amount ratio by simultaneously changing the irradiation intensity and the light amount ratio.

本実施例は、実施例1から4に示した方法等と組み合わせれば、より精度の高い画質評価値及び輝度起伏情報を得ることができ、より高い認証精度を得ることができるが、本実施例のみによる単独の手法として実施することも可能である。   When this embodiment is combined with the methods shown in the first to fourth embodiments, it is possible to obtain a more accurate image quality evaluation value and luminance undulation information and obtain higher authentication accuracy. It can also be implemented as a single approach by example only.

本実施例を実施するにあたり、複数の光源の各間に照射範囲の重なりを防止する遮光部を設けることで、より精度が高く効率的な光高度及び光量比率を設定することが可能である。一例として実施例6に示す。   In carrying out the present embodiment, it is possible to set a more accurate and efficient light height and light quantity ratio by providing a light-shielding portion that prevents the overlapping of irradiation ranges between each of a plurality of light sources. An example is shown in Example 6.

図24(a)は、複数光源の照射範囲の重なりを防止するための遮光部81を設けた個人認証装置の入力インターフェースの一構成例である。図24(a)、(b)、(c)は入力インターフェースの側面図である。   FIG. 24A is a configuration example of an input interface of a personal authentication device provided with a light-shielding unit 81 for preventing overlapping of irradiation ranges of a plurality of light sources. 24A, 24B, and 24C are side views of the input interface.

図21のように2光源の照射範囲が重なってしまう場合、図24(a)のように指根元側を照射する光源の照射光の一部を遮光部81が遮ることにより、照射範囲の重なりがなくなり、光源同士の相互関係を考慮する必要がなくなるため、複数光源を独立に制御することが可能になる。
しかし、図24(b)のように遮光部81を設置したために、指の大きさによっては指全体に照射範囲が行き渡らない場合がある。そこで、図24(c)のように遮光部81を可動式にすることによって、指の大きさの個人差に対応し、指全体を明るく照射することができる。
When the irradiation ranges of the two light sources overlap as shown in FIG. 21, the light shielding unit 81 blocks a part of the irradiation light of the light source that irradiates the finger base side as shown in FIG. Since there is no need to consider the mutual relationship between the light sources, a plurality of light sources can be controlled independently.
However, since the light shielding portion 81 is installed as shown in FIG. 24B, the irradiation range may not be spread over the entire finger depending on the size of the finger. Therefore, by making the light shielding portion 81 movable as shown in FIG. 24C, it is possible to irradiate the entire finger brightly in response to individual differences in finger size.

血管パターンを用いた個人認証装置、血管パターン抽出装置として利用可能である。 It can be used as a personal authentication device or a blood vessel pattern extraction device using a blood vessel pattern.

1・・・指、2・・・認証装置、3・・・光源、4・・・撮像部、5・・・指先ガイド部、6・・・指置きガイド部、7・・・圧力検知部、8・・・弾性部材、9・・・指提示部、10・・・遮光フィルタ、11・・・画像入力部、12・・・コンピュータ、13・・・インターフェース、14・・・メモリ、15・・・記憶装置、16・・・CPU、17・・・表示部、18・・・スピーカー、19・・・入力部 、21・・・距離検知部、22・・・距離測定点、41・・・血管画像中の画素、31・・・血管画像、51・・・特徴点、52・・・基準画素、53・・・参照画素、71・・・指根元光源の照射範囲、72・・・指先光源の照射範囲、73・・・光量の重なり領域、81・・・遮光部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Finger, 2 ... Authentication apparatus, 3 ... Light source, 4 ... Imaging part, 5 ... Finger tip guide part, 6 ... Finger placement guide part, 7 ... Pressure detection part , 8 ... elastic member, 9 ... finger presentation unit, 10 ... shading filter, 11 ... image input unit, 12 ... computer, 13 ... interface, 14 ... memory, 15・ ・ ・ Storage device, 16 ... CPU, 17 ... Display unit, 18 ... Speaker, 19 ... Input unit, 21 ... Distance detection unit, 22 ... Distance measuring point, 41. .. Pixels in blood vessel image, 31... Blood vessel image, 51... Feature point, 52... Reference pixel, 53... Reference pixel, 71.・ Lighting range of fingertip light source, 73... Overlap area of light quantity, 81.

Claims (6)

生体を透過した光に基づいて取得される血管パターンの特徴情報を用いて個人の認証を行う個人認証装置であって、
前記生体における認証対象となる領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された、前記血管パターンを含む画像を認証画像として取得する取得部と、
前記取得部によって取得された認証画像に基づいて認証を行う認証部と、を備え、
前記認証部は、血管が交差する交差領域を優先的に認証することを特徴とする個人認証装置。
A personal authentication device that performs personal authentication using characteristic information of a blood vessel pattern acquired based on light transmitted through a living body,
An imaging unit for imaging an area to be authenticated in the living body;
An acquisition unit that acquires an image including the blood vessel pattern captured by the imaging unit as an authentication image;
An authentication unit that performs authentication based on the authentication image acquired by the acquisition unit,
The personal authentication apparatus, wherein the authentication unit preferentially authenticates a crossing region where blood vessels intersect.
請求項1に記載の個人認証装置において、
前記認証部は、前記認証画像の輝度差から前記交差領域を抽出することを特徴とする個人認証装置。
The personal authentication device according to claim 1,
The personal authentication apparatus, wherein the authentication unit extracts the intersection area from a luminance difference of the authentication image.
請求項2に記載の個人認証装置において、
前記認証部は、前記認証画像の輝度に基づいて、前記血管パターン上の所定の特徴を有する特徴点を複数取得し、
前記複数の特徴点の夫々の輝度に基づいて、前記複数の特徴点の輝度差を算出し、
前記血管パターン上における前記複数の特徴点の夫々の輝度を、前記認証画像を形成する平面に対して垂直方向の前記血管パターンの形状に由来する奥行き情報として取得し、
前記奥行き情報から、前記垂直方向における前記複数の特徴点夫々の相対位置を位置情報
として算出し、前記位置情報および前記輝度差から前記交差領域を抽出することを特徴とする個人認証装置。
The personal authentication device according to claim 2,
The authentication unit acquires a plurality of feature points having a predetermined feature on the blood vessel pattern based on the luminance of the authentication image,
Based on the brightness of each of the plurality of feature points, a brightness difference between the plurality of feature points is calculated,
Obtaining the luminance of each of the plurality of feature points on the blood vessel pattern as depth information derived from the shape of the blood vessel pattern in a direction perpendicular to the plane forming the authentication image;
A personal authentication device characterized in that, from the depth information, a relative position of each of the plurality of feature points in the vertical direction is calculated as position information, and the intersection area is extracted from the position information and the luminance difference.
生体を透過した光に基づいて取得される血管パターンの特徴情報を用いて個人の認証を行う個人認証方法であって、
前記生体における認証対象となる領域を撮像する撮像ステップと、
前記撮像された、前記血管パターンを含む画像を認証画像として取得する取得ステップと、
前記取得された認証画像に基づいて認証を行う認証ステップと、を備え、
前記認証ステップでは、血管が交差する交差領域を優先的に認証することを特徴とする個人認証方法。
A personal authentication method for performing personal authentication using characteristic information of a blood vessel pattern acquired based on light transmitted through a living body,
An imaging step of imaging an area to be authenticated in the living body;
An acquisition step of acquiring the imaged image including the blood vessel pattern as an authentication image;
An authentication step of performing authentication based on the acquired authentication image,
In the authentication step, a personal authentication method characterized by preferentially authenticating a crossing region where blood vessels intersect.
請求項4に記載の個人認証方法において、
前記認証ステップでは、前記認証画像の輝度差から前記交差領域を抽出することを特徴とする個人認証方法。
The personal authentication method according to claim 4,
In the authentication step, the intersection region is extracted from a luminance difference of the authentication image.
請求項5に記載の個人認証方法において、
前記認証ステップでは、前記認証画像の輝度に基づいて、前記血管パターン上の所定の特徴を有する特徴点を複数取得し、
前記複数の特徴点の夫々の輝度に基づいて、前記複数の特徴点の輝度差を算出し、
前記血管パターン上における前記複数の特徴点の夫々の輝度を、前記認証画像を形成する平面に対して垂直方向の前記血管パターンの形状に由来する奥行き情報として取得し、
前記奥行き情報から、前記垂直方向における前記複数の特徴点夫々の相対位置を位置情報
として算出し、前記位置情報および前記輝度差から前記交差領域を抽出することを特徴とする個人認証方法。
The personal authentication method according to claim 5,
In the authentication step, a plurality of feature points having a predetermined feature on the blood vessel pattern are acquired based on the luminance of the authentication image,
Based on the brightness of each of the plurality of feature points, a brightness difference between the plurality of feature points is calculated,
Obtaining the luminance of each of the plurality of feature points on the blood vessel pattern as depth information derived from the shape of the blood vessel pattern in a direction perpendicular to the plane forming the authentication image;
A personal authentication method, wherein a relative position of each of the plurality of feature points in the vertical direction is calculated as position information from the depth information, and the intersection area is extracted from the position information and the luminance difference.
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