JP2017151556A - 電子機器、認証方法および認証プログラム - Google Patents

電子機器、認証方法および認証プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザと電子機器との位置関係に依らず、高精度で本人認証ができることができる電子機器、制御方法およびプログラムを提供すること。
【解決手段】自装置の操作を制限するロックの機能を備えた電子機器は、前記電子機器の画面上の、順序が定められた複数の注視点を設定する設定部と、前記順序に従って前記複数の注視点を注視したときの、前記複数の注視点に対応する目の複数の画像を取得する撮像部と、前記目の複数の画像の各々から虹彩を検出する虹彩検出部と、前記目の複数の画像の各々について、前記虹彩の露出量を算出する算出部と、前記虹彩の模様が予め登録されたテンプレートに対応し、前記虹彩の露出量が予め登録された値に対応すると判定された場合に、前記ロックを解除する画面制御部と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子機器、認証方法および認証プログラムに関する。
近年、スマートフォンや携帯電話などの電子機器では、操作が所定の時間行われない場合には入力操作を制限する、所謂ロックされた状態となり、入力操作を開始するときに本人認証を行ってロックを解除できる機能が一般的となっている。この機能によれば、本人認証に成功しないと電子機器を使用できないため、第三者への情報漏洩の防止を図ることができる。
近年では、本人認証の方法として、瞳の中の虹彩を用いた虹彩認証を採用した電子機器が広く利用されるようになっている。虹彩認証は、電子機器に備えられたカメラを使ってユーザの目を撮影し、目の撮影画像から虹彩を抽出し、予め登録された虹彩のテンプレートと比較することによって認証を行う方法である。
同面にカメラと画面を備えた電子機器にて虹彩認証を電子機器のロックの解除に用いた場合、ユーザが電子機器の画面を注視しただけでロックが解除され、ユーザがロックを解除したくないときにもロックが解除されてしまうことが起こり得る。そこで、このような問題を解決するため、視線検知を用いた認証と組み合わせて虹彩認証を行う関連技術が開示されている。関連技術における視線検知は、目の動きを検出することによって行われる。
特開平11−339037号公報 特表2008−516339号公報
しかしながら、ユーザが電子機器を扱っているときは、ユーザの目は必ずしも電子機器に対して正対しているとは限らない。例えば、ユーザは、下を見ながら電子機器を操作することがある。このとき、ユーザは電子機器に向けて視線を落としており、上瞼と下瞼が、虹彩の上部および下部を覆っている状態となる。このように、ユーザの目が電子機器に対して正対していないときは、正対しているときよりも露出している目の上下方向の距離が短くなるため、虹彩認証の精度が低下する恐れがある。
このことから、電子機器では、ユーザと電子機器との位置関係に依らず、高精度で本人認証ができることが望ましい。
本発明の1つの側面では、ユーザと電子機器との位置関係に依らず、高精度で本人認証を行うことができる電子機器、認証方法および認証プログラムを提供することを目的とする。
発明の一観点によれば、自装置の操作を制限するロックの機能を備えた電子機器であって、前記電子機器の画面上の、順序が定められた複数の点を設定する設定部と、前記順序に従って前記複数の点を注視したときの、前記複数の点に対応する目の複数の画像を取得する撮像部と、前記目の複数の画像の各々から虹彩を検出する虹彩検出部と、前記目の複数の画像の各々について、前記虹彩の露出量を算出する算出部と、前記虹彩の模様が予め登録されたテンプレートに対応し、前記虹彩の露出量が予め登録された値に対応すると判定された場合に、前記ロックを解除する画面制御部と、を有する電子機器が提供される。
一実施態様によれば、ユーザと電子機器との位置関係に依らず、高精度で本人認証を行うことができる電子機器、認証方法および認証プログラムを提供することができる。
図1は、第1の実施形態における、電子機器の機能ブロック図の一例を示す図である。 図2は、電子機器のハードウェア構成の一例を示す図である。 図3は、電子機器の正面図の一例を示す図である。 図4は、移動パターンの一例を示す図である。 図5は、目と電子機器との位置関係を示す図である。 図6Aは、視線の移動に伴う目の状態の変化を説明するための図(その1)である。 図6Bは、視線の移動に伴う目の状態の変化を説明するための図(その2)である。 図7は、第1の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャート(その1)である。 図8は、S101における、認証用の情報を登録する際の設定画像の一例を示す図である。 図9は、第1の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャート(その2)である。 図10は、S105における、表示画像の一例を示す図である。 図11は、第1の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャート(その3)である。 図12は、第1の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャート(その1)である。 図13は、第1の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャート(その2)である。 図14は、第2の実施形態における、電子機器の機能ブロック図の一例を示す図である。 図15は、第2の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャートである。 図16は、特徴点の数の変化のプロファイルの一例を示す図である。 図17は、第2の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャートである。 図18は、第3の実施形態における、電子機器の機能ブロック図の一例を示す図である。 図19は、第3の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャートである。 図20は、第3の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図1乃至図20を参照して具体的に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における、電子機器の機能ブロック図の一例を示す図である。図1に示すように、電子機器100は、制御部10と、記憶部20と、撮像部30と、入力部40と、表示部50とを備えている。以下、各部の機能について説明する。
制御部10は、電子機器100全体の処理を管理するハードウェアである。制御部10は、受信部11と、設定部12と、虹彩検出部13と、特徴点抽出部14と、判定部15と、登録部16と、画面制御部17と、照合部18とを備えている。
受信部11は、撮像部30が撮影したユーザの目の画像を受信する。また、受信部11は、入力部40を介してユーザから各種コマンドを受信する。
設定部12は、各種の設定処理を実行する。例えば設定部12は、表示部50の画面上における、認証時にユーザが注視する順序が定められた複数の点を含むパターンを設定する。以降では、ユーザが注視する画面上の点を「注視点」と呼称する。また、複数の注視点を含むパターンを「移動パターン」と呼称する。
虹彩検出部13は、受信部11から受信した目の画像から虹彩を検出する。虹彩とは、角膜と水晶体の間にある膜であり、黒目の領域において、黒目の中心にある瞳孔よりも外側の、ドーナツ状の部分を示している。
特徴点抽出部14は、検出した虹彩から複数の特徴点を抽出する。抽出される特徴点は、各個人が固有に持つ、虹彩の模様を構成する点である。さらに特徴点抽出部14は、虹彩の露出量として、特徴点の数をカウントする機能も有している。特徴点抽出部14は、算出部の一例である。
判定部15は、電子機器100によって行われる各種の判定処理を実行する。判定部15は、虹彩検出部13によって検出された虹彩の模様が、予め登録されたテンプレートに対応するか否かを判定する。また、判定部15は、ユーザが所定の順序に従って画面上の複数の注視点を注視したときの虹彩の露出量の変化が、予め登録されたテンプレートに対応するか否かを判定する。
登録部16は、認証に用いる虹彩の各種テンプレートを登録する処理を実行する。
画面制御部17は、表示部50の画面に対する制御を実行する。例えば、画面制御部17は、表示部50の画面に所定の画像を表示する制御、または表示内容を切り替える制御を実行する。また、画面制御部17は、判定部15による判定結果に基づいて、表示部50に対して電子機器100のロックを解除する制御を実行する。
照合部18は、虹彩検出部13によって検出された虹彩の模様を、予め登録されたテンプレートと照合する。また、後述する第2の実施形態において、照合部18は、所定の順序に従って画面上の複数の注視点を注視したときの虹彩の露出量の変化を示すプロファイルを、予め登録されたテンプレートと照合する。
続いて、制御部10に接続されている記憶部20、撮像部30、入力部40および表示部50について説明する。
記憶部20は、制御部10が実行する処理に用いられる情報およびプログラムを格納するハードウェアである。例えば記憶部20は、認証に用いる虹彩の各種テンプレートを格納する。なお、記憶部20は、用途または必要とする記憶容量などに応じて、複数の記憶装置によって構成することができる。
撮像部30は、虹彩の検出に用いるユーザの目の画像を撮影する。撮像部30は、所定の順序に従って画面上の複数の注視点を注視したときの目の画像を、複数の注視点ごとに取得する。撮像部30は、撮影した目の画像を制御部10の受信部11へ送信する。
入力部40は、ユーザからの各コマンドの入力を受け付ける入力インターフェースである。入力部40は、ユーザからの各コマンドを受信部11に送信する。
表示部50は、画面制御部17に接続され、画面制御部17による制御に従って、画像を表示することができる。
次に、電子機器100のハードウェア構成について説明する。
図2は、電子機器のハードウェア構成の一例を示す図である。図2に示すように、電子機器100は、プロセッサ70、オーディオ入出力部71、ROM(Read Only Memory)72、RAM(Random Access Memory)73、加速度センサ74、角速度センサ75、タッチセンサ76、ディスプレイ77、無線部78、アンテナ79、赤外線カメラ80および赤外線LED81等を備えている。
プロセッサ70は、電子機器100全体の動作を制御する処理を実行する演算処理装置である。プロセッサ70は、例えばCPU(Central Processing Unit)またはMPU(Micro Processing Unit)によって実現することができる。プロセッサ70は、図1に示す制御部10の一例である。
オーディオ入出力部71は、例えばマイクなどのオーディオ入力デバイスやスピーカなどのオーディオ出力デバイスを備える。オーディオ入出力部71は、例えば電子機器100が通話可能なスマートフォンなどの携帯電話機である場合には、ユーザの発話音声の入力を受け付けたり、受話音声を出力したりする。
ROM72は、電子機器100の動作を制御するプログラム(情報処理プログラムを含む)を格納することができる不揮発性の記憶装置である。RAM73は、プログラムを実行する際に、必要に応じて作業領域として使用することができる揮発性の記憶装置である。なお、RAM73は、プロセッサ70の内部に備えることもできる。ROM72およびRAM73は、図1に示す記憶部20の一例である。
加速度センサ74は、電子機器100の加速度を計測するための装置である。角速度センサ75は、電子機器100の角速度を計測するための装置である。加速度センサ74および角速度センサ75は、いずれも電子機器100の位置または姿勢を検出するためのセンサとして用いられる。
タッチセンサ76は、操作面に指などを接触させることによって電子機器100を操作する入力装置である。タッチセンサ76は、例えば後述のディスプレイ77の上に重なるように配置して構成することができる。タッチセンサ76は、図1に示す入力部40の一例である。
ディスプレイ77は、画像を表示するためのデバイスである。ディスプレイ77は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイまたは有機ELディスプレイ等によって実現される。ディスプレイ77は、図1に示す表示部50の一例である。
無線部78は、アンテナ79を介して信号を受信し、受信信号をプロセッサ70へ出力するハードウェアである。また、無線部78は、プロセッサ70によって生成された信号を、アンテナ79を介して送信する。無線部78は、例えば電子機器100が携帯電話機である場合には、ユーザの発話音声または受話音声などの信号を送受信する。
赤外線カメラ80は、虹彩の検出に用いるユーザの目の画像を撮影するための機器である。赤外線カメラ80は、図1に示す撮像部30の一例である。
赤外線LED81は、赤外線を照射するための電子部品である。電子機器100は、赤外線カメラ80と赤外線LED81とを併用することによって、ユーザの目の画像を撮影する。赤外線LED81から赤外線を照射することによって、虹彩のパターンの画像認識を阻害する、角膜からの光の反射を抑えることができる。また、赤外線を用いることで、暗い場所でも虹彩認証を行うことができる。
図3は、電子機器の正面図の一例を示す図である。なお、図2と共通の部品には同一の符号を付している。図3に示すように、電子機器100は、本体110と、ディスプレイ77と、赤外線カメラ80と、赤外線LED81とを備えている。
ディスプレイ77は、本体110の上面から露出するように配置されており、画像、アイコンおよびテキストなどを表示する。赤外線カメラ80および赤外線LED81は、ディスプレイ77の上隣の位置にそれぞれ離間して配置されている。このように、ディスプレイ77、赤外線カメラ80および赤外線LED81は、電子機器100の同じ面に搭載されている。
本実施形態の電子機器100は、視線検知を組み合わせて虹彩認証を行う方法と、視線検知を行わずに虹彩認証を行う方法の2種類の方法を実行することができる。前者の方法は、予め決められた移動パターンにしたがって視線を動かしながら虹彩認証を行うため、以降で「パターンによる虹彩認証」と呼称することがある。一方、後者の方法は、以降で「虹彩認証」と呼称することがある。また、移動パターンは、複数の注視点を含む、ディスプレイ77上における視線の移動経路を示している。
図4は、移動パターンの一例を示す図である。ディスプレイ77の領域内に描画されている点線の矢印が、視線の移動パターンを示している。移動パターンの左上の注視点をP1、上側中央の注視点をP2、右上の注視点をP3、中央の注視点をP4、左下の注視点をP5、下側中央の注視点をP6、右下の注視点をP7とする。移動パターンに含まれる各注視点には、注視する順序が割り当てられている。認証用のテンプレートを登録する際、ユーザは、注視先をP1、P2、P3、P4、P5、P6、P7の順序で変化させながら視線を動かす。移動パターンに沿って視線が動くと、赤外線カメラ80から見たときの虹彩の露出量が変化する。
図5は、目と電子機器との位置関係を示す図である。図5(a)は、目60が電子機器100に対して正対している場合、図5(b)は、目60が電子機器100に対して正対していない場合を示す図である。
図5(a)に示すように、目60が電子機器100に対して正対している場合とは、ユーザが電子機器100に対して略垂直な視線で電子機器100を見ており、且つ視線の方向が、地面61に対して平行である場合である。一方、図5(b)に示すように、目60が電子機器100に対して正対していない場合とは、ユーザが電子機器100に対して略垂直な視線で電子機器100を見ており、且つ視線の方向が、地面61に対して平行でない場合である。
図6Aおよび図6Bは、視線の移動に伴う目の状態の変化を説明するための図である。図6Aおよび図6Bは、図4に示す視線の移動パターンに従って視線を移動させた場合の、目60の状態の変化を示しており、ハッチングを施している部分が虹彩を示している。図6Aは、目60が電子機器100に対して正対している場合における、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7の各注視点に視線を向けたときの目の状態を示している。図6Bは、目60が電子機器100に対して正対していない場合における、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7の各注視点に視線を向けたときの目の状態を示している。
目60が電子機器100に対して正対している場合は、図6Aに示すように、視線の先がP1からP2を経てP3まで移動している間は、虹彩の上部は上瞼によって隠れているが、虹彩の下部は下瞼によって隠れていない。また、P1からP3に至るまでの虹彩の露出量の変化は僅かである。ところが、視線の先がP3からP4を経てP5へ移動すると、上瞼および下瞼が徐々に閉じてきて、虹彩の下部も下瞼によって隠れ始める。このような瞼の変化に伴って、虹彩の露出量が減少していく。その後、視線の先がP5からP6を経てP7まで移動している間は、瞼が閉じる動きがほぼ止まっており、虹彩の露出量の変化は僅かとなる。
一方、目60が電子機器100に対して正対していない場合は、図6Bに示すように、視線の先がP1からP2を経てP3に移動している間における虹彩の露出量の変化は僅かである。しかし、目の開き具合が正対しているときよりも小さいため、虹彩の露出量は、正対しているときよりも小さい。虹彩の上部が上瞼によって隠れているだけでなく、虹彩の下部も下瞼によって隠れている。一方、視線の先がP3からP4を経てP5へ移動し、さらにP5からP6を経てP7まで移動している間における虹彩の露出量の変化の傾向は、図6Aに示す傾向と同様である。しかし、虹彩の露出量は、依然として正対しているときよりも小さく、特に虹彩の下部において、露出量の減少が顕著である。
次に、第1の実施形態における、図1に示す電子機器100により実行される認証方法について説明する。
本実施形態では、視線検知を用いた認証と組み合わせて虹彩認証を行うため、虹彩認証を実行する前に、虹彩の模様(特徴点の分布)のテンプレートと、虹彩の露出量の変化プロファイルのテンプレートとを予め登録する。
以下、図7乃至図11を参照しながら登録方法について説明する。
図7は、第1の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャート(その1)である。
前述の通り、本実施形態の電子機器100は、「移動パターンを用いた虹彩認証」と、「移動パターンを用いない虹彩認証」の2種類の方法を実行することができる。そこで、まず画面制御部17は、ユーザから受信する登録指示に応じて、どちらの方法に対応するテンプレートを登録するかをユーザに問い合わせるための画像を表示部50の画面に表示する(S101)。
図8は、S101における、認証用の情報を登録する際の設定画像の一例を示す図である。図8に示すように、「虹彩認証後ロック解除」または「パターンによる虹彩認証後ロック解除/アプリ起動」の選択肢が表示され、ユーザはいずれかを選択することができる。図8は、「虹彩認証後ロック解除」が選択され、選択肢の右端が点灯しているときの表示画面を示している。
図7に戻り、S101の処理の後、判定部15は、移動パターンを用いた虹彩認証が選択されたか否かを判定する(S102)。S102において、判定部15は、ユーザが入力部40から移動パターンを用いた虹彩認証を選択する入力を行った場合に、パターンによる虹彩認証が選択されたと判定する。図8の例では、ユーザによって「パターンによる虹彩認証後ロック解除/アプリ起動」が選択された場合に、判定部15は、移動パターンを用いた虹彩認証が選択されたと判定する。
一方、判定部15は、ユーザが入力部40から移動パターンを用いない虹彩認証を選択する入力を行った場合に、パターンによる虹彩認証が選択されなかったと判定する。図8の例では、ユーザによって「虹彩認証後ロック解除」が選択された場合に、判定部15は、移動パターンを用いた虹彩認証が選択されず、移動パターンを用いない虹彩認証が選択されたと判定する。
判定部15は、移動パターンを用いた虹彩認証が選択されたと判定した場合(S102:Yes)、設定部12は、認証用のテンプレートの登録時に使用する移動パターンを設定する(S103)。S103において、例えばユーザは、移動パターン上に設定する複数の注視点の位置と、これらの順序とを含む情報を入力部40から入力する。そして設定部12は、入力された情報を移動パターンとして設定する。なお、設定部12は、複数の特徴点の位置を受信することによって注視点の数(記録点数)をカウントすることができるため、記録点数も併せて設定することができる。さらに、ユーザによる注視点の位置の入力順序が、ユーザが注視する順序となるように設定されている場合、ユーザは、順序の情報を入力する処理を省略することもできる。その後、図9のS104に進む。一方、判定部15が、パターンによる虹彩認証が選択されなかったと判定した場合(S102:No)、図11のS114に進む。
図9は、第1の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャート(その2)である。S103で移動パターンを設定した後、この移動パターンを用いて、複数の認証用のテンプレートを登録する処理を実行する。
まず、設定部12は、nに1を格納する(S104)。このnの値は、移動パターン上の複数の注視点の順序を示すシーケンス番号である。
続いて、画面制御部17は、ユーザに注視させる移動パターン上の注視点を表示部50(ディスプレイ77)の画面に表示する(S105)。具体的には、画面制御部17は、nの値に対応する注視点を画面上に表示する。本実施形態では、視線の移動パターンとして、4つの注視点P1、P3、P5、P7が、注視する順序と対応付けられて予め設定されている。そして、電子機器100は、この順序に従ってそれぞれの注視点を注視しているときに取得した虹彩の情報を用いて認証を行う。また、記録点数として4の値が予め設定されている。なお、視線の移動パターン、複数の注視点と注視する順序、および記録点数の設定は、ユーザによって適宜変更することができる。
図10は、S105における、表示画像の一例を示す図である。図10に示すように、画面制御部17は、n=1のとき、移動パターン上の注視点P1をディスプレイ77の画面に表示する。このとき、画面制御部17は、ユーザに対して注視点を見ることを促すための文字メッセージを画面上に表示することもできる。あるいは、画面制御部17は、オーディオ入出力部71から音声メッセージを出力し、ユーザに対して注視点を見ることを促すこともできる。
また、画面制御部17は、図10に示すように、注視点とともに移動パターンも併せて表示することもできる。この表示方法によれば、ユーザは次に注視する点の位置を予め把握することができるので、ユーザにとって注視動作が容易になり、利便性の向上を図ることができる。また、上述の4つの注視点P1、P3、P5、P7のように、移動パターンの屈折点を注視対象として選択することによって、ユーザは登録作業を行いながら、次に注視する点の位置を予測することが容易となる。
図9に戻り、S105の処理の後、撮像部30は、ユーザが画面に表示された注視点を見ている間にユーザの目を撮影し、画像情報を取得する。その後、虹彩検出部13は、取得した画像情報から虹彩を検出する。そして、特徴点抽出部14は、虹彩の模様から複数の特徴点を抽出する(S106)。虹彩の特徴点は、例えばHarris法またはKLT法など、既存の公知の方法を用いて抽出することができる。本実施形態では、抽出された複数の特徴点の分布を虹彩認証に利用する。また、特徴点抽出部14は、複数の特徴点を抽出することによって、特徴点の数をカウントすることもできる。この特徴点の数は、認証処理の際に、赤外線カメラ80から目を見たときの虹彩の露出量の程度を示す指標として用いられる。すなわち、露出している虹彩の領域が大きいほど、特徴点の数がより多くカウントされる。
続いて、画面制御部17は、虹彩の特徴点の分布を表示部50の画面に表示する(S107)。S107では、例えば文字、音声、または文字と音声の両方を用いて、特徴点の分布をテンプレートとして登録するか否かを選択することをユーザに促す。そして、判定部15は、入力部40を介してユーザによって入力された情報に基づいて、特徴点の分布をテンプレートして登録するか否かを判定する(S108)。特徴点の分布をテンプレートして登録しないと判定された場合(S108:No)、S105に戻り、S105以降の処理を再び実行する。一方、特徴点の分布をテンプレートして登録すると判定された場合(S108:Yes)、登録部16は、特徴点の分布および数を、nの値と対応付けて記憶部20に格納する(S109)。これにより、特徴点の分布および数が予め記憶部20内に登録される。
続いて、設定部12は、nに1を加えた値を新しいnの値として設定する(S110)。
続いて、判定部15は、更新されたnの値が、S103で予め設定された記録点数より大きいか否かを判定する(S111)。判定部15によって、nの値が記録点数より大きいと判定されなかった場合(S111:No)、引き続き新たな虹彩の情報を取得するため、S105に戻り、S105以降の処理を再び実行する。一方、nの値が記録点数より大きいと判定された場合(S111:Yes)、設定部12は、認証後の動作を設定する(S113)。S113において、設定部12は、ロックが解除された後にアプリを起動するか否かを設定し、アプリを起動させる場合には、起動対象となるアプリの種類を設定する。S113の処理が完了すると、複数の認証用のテンプレートを登録するための一連の処理が終了する。
次に、図7のS102の処理において、移動パターンを用いた虹彩認証が選択されなかったと判定された場合に実行される、認証用の情報を登録する処理について説明する。
図11は、第1の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャート(その3)である。S102においてNoと判定された場合、1種類の認証用のテンプレートを登録する処理に移行する。
まず、撮像部30は、画面上の注視点を注視するユーザの目を撮影し、画像情報を取得する。続いて、虹彩検出部13は、取得した画像情報から虹彩を検出し、虹彩の複数の特徴点を抽出する(S114)。S114において、虹彩検出部13は、例えば既存の公知の虹彩認識アルゴリズムを用いて目の画像から虹彩の特徴点を抽出する。S114で実行する処理は、S106で実行する処理と同様である。
続いて、画面制御部17は、虹彩の特徴点の分布を表示部50の画面に表示する(S115)。S115でも、S107と同様に、例えば文字、音声、または文字と音声の両方を用いて、特徴点の分布をテンプレートとして登録するか否かを選択することをユーザに促す。そして、判定部15は、入力部40を介してユーザによって入力された情報に基づいて、特徴点の分布をテンプレートして登録するか否かを判定する(S116)。特徴点の分布をテンプレートして登録しないと判定された場合(S116:No)、S114に戻り、S114以降の処理を再び実行する。一方、特徴点の分布をテンプレートして登録すると判定された場合(S116:Yes)、登録部16は、特徴点の分布を記憶部20に格納する(S117)。
続いて、設定部12は、認証後の動作を設定する(S118)。S118で実行する処理は、S113で実行する処理と同様である。S118の処理が完了すると、認証用の情報を登録するための一連の処理が終了する。
次に、第1の実施形態における認証処理について説明する。
認証処理は、受信部11が、ユーザから認証処理を開始する指示のコマンドを受信したときに開始される。例えば受信部11は、撮像部30によるユーザの視線の検知、電子機器100に備えられているボタン(非図示)の押下検知、または表示部50の画面に表示されるアイコンへの接触検知などを通じて、ユーザから認証処理を開始する指示のコマンドを受信する。
図12は、第1の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャート(その1)である。
まず、判定部15は、ユーザから受信した認証処理を開始する指示のコマンドの受信に応じて、移動パターンを用いた虹彩認証が設定されているか否かを判定する(S201)。移動パターンを用いた虹彩認証が設定されていない場合(S201:No)、S301に移る。S301以降の処理については、後述する。一方、移動パターンを用いた虹彩認証が設定されている場合(S201:Yes)、設定部12は、nに1を格納する(S202)。このnの値は、虹彩認証の実行回数を示すシーケンス番号として用いられる。
続いて、ユーザは、表示部50の画面上の、注視点に相当する位置に視線を向ける。このとき、nの値に対応する注視点は画面に表示されていない。この間に撮像部30は、ユーザの目を撮影し、画像情報を取得する。その後、虹彩検出部13は、取得した画像情報から虹彩を検出する。そして、特徴点抽出部14は、虹彩の模様から複数の特徴点を抽出する(S203)。複数の特徴点の抽出方法としては、例えばS106の処理で用いた方法を採用することができる。
続いて、判定部15は、特徴点抽出部14によって抽出された特徴点の分布が、予め登録された、nの値に対応する特徴点の分布のテンプレートと一致するか否かを判定する(S204)。抽出された特徴点の分布が、nの値に対応する特徴点の分布のテンプレートと一致しないと判定された場合(S204:No)、本人認証に失敗したと判定され、画面制御部17は、画面のロック状態を維持する(S205)。そして、電子機器100は、一連の認証処理を終了する。
一方、抽出された特徴点の分布が、nの値に対応する特徴点の分布のテンプレートと一致すると判定された場合(S204:Yes)、虹彩認証に成功したと判定され、続いて判定部15は、特徴点の数が、予め登録されている特徴点の数の値と一致するか否かを判定する(S206)。S206では、特徴点の数が登録されている値と実質的に類似していれば、たとえ完全に一致していなくても一致すると判定される。例えば、両者の値が予め決められた差の範囲内であれば、一致すると判定される。
特徴点の数が登録されている特徴点の数の値と一致しないと判定された場合(S206:No)、本人認証に失敗したと判定され、画面制御部17は、画面のロック状態を維持する(S205)。そして、電子機器100は、一連の認証処理を終了する。一方、特徴点の数が登録されている特徴点の数の値と一致すると判定された場合(S206:Yes)、n回目の本人認証に成功したと判定される。そして、設定部12は、nに1を加えた値を新しいnの値として設定する(S207)。
続いて、判定部15は、更新されたnの値が、予め設定された記録点数より大きいか否かを判定する(S208)。判定部15によって、nの値が記録点数より大きいと判定されなかった場合(S208:No)、引き続き新たに虹彩認証を実行するため、S203に戻り、S203以降の処理を再び実行する。一方、nの値が記録点数より大きいと判定された場合(S208:Yes)、本人認証にn回成功したと判定され、画面のロックの解除を実行する(S211)。
続いて、判定部15は、アプリを起動するか否かを判定する(S212)。判定部15は、ロックが解除された後にアプリを起動するように設定されているか否かを確認することによって、アプリを起動するか否かを判定する。なお、パターンによる虹彩認証を行う場合には必ずアプリを起動することが設定されている場合、あるいはロックが解除された後には必ずアプリを起動するように設定されている場合には、S212の判定処理を省略することができる。
S212において、アプリを起動しないと判定された場合(S212:No)、電子機器100は、一連の認証処理を終了する。一方、アプリを起動すると判定された場合(S212:Yes)、画面制御部17は、設定内容にしたがって、ロックが解除された際に実行することになっている所定のアプリを起動する(S213)。そして、電子機器100は、移動パターンを用いた虹彩認証の処理を終了する。
続いて、移動パターンを用いない虹彩認証の処理について説明する。
図13は、第1の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャート(その2)である。S201でNoと判定された場合に、移動パターンを用いない虹彩認証の処理が開始される。
まず、画面制御部17は、ユーザに注視することを促すため、所定の注視点を表示する。この所定の注視点は、移動パターンを用いない虹彩認証において使用される、予め設定されたデフォルトの注視点である。撮像部30は、ユーザが所定の注視点を見ている間に目を撮影し、画像情報を取得する。その後、虹彩検出部13は、取得した画像情報から虹彩を検出する。そして、特徴点抽出部14は、虹彩の模様から複数の特徴点を抽出する(S301)。
続いて、判定部15は、虹彩検出部13によって抽出された特徴点の分布が、予め登録されている特徴点の分布のテンプレートと一致するか否かを判定する(S302)。特徴点の分布がテンプレートと一致しないと判定された場合(S302:No)、本人認証に失敗したと判定され、画面制御部17は、画面のロック状態を維持する(S303)。そして、電子機器100は、一連の認証処理を終了する。
一方、特徴点の分布が、テンプレートと一致すると判定された場合(S302:Yes)、本人認証に成功したと判定され、画面制御部17は、画面のロック解除を実行する(S304)。
続いて、判定部15は、アプリを起動するか否かを判定する(S305)。S305の処理は、図12に示すS212の処理と略同様であり、設定の内容によってはS212と同様にS305の判定処理を省略することもできる。S305において、アプリを起動しないと判定された場合(S305:No)、電子機器100は、一連の認証処理を終了する。一方、アプリを起動すると判定された場合(S305:Yes)、画面制御部17は、設定内容にしたがって、ロックが解除された際に実行することになっている所定のアプリを起動する(S306)。そして、電子機器100は、移動パターンを用いない虹彩認証の処理を終了する。
以上のようにして、電子機器100による認証処理を実行する。
第1の実施形態によれば、順序が定められた画面上の複数の点を設定し、当該順序に従って複数の点を注視しているときの虹彩の露出量の変化が登録済みのテンプレートに一致する場合に電子機器のロックを解除する。この方法によれば、虹彩の露出量の変化の傾向はユーザと電子機器との位置関係に依存しないため、ユーザと電子機器との位置関係に依らず虹彩認証を確実に行うことができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、虹彩認証と、虹彩の特徴点の数の照合処理との組み合わせを、移動パターン上の注視点ごとに複数回繰り返すことによって、本人認証を実行する。これに対して第2の実施態様では、注視点ごとの虹彩認証を複数回実施した後に、移動パターンに沿って視線を動かしたときの特徴点の数の変化のプロファイルをテンプレートと1回照合することによって、本人認証を実行することを特徴としている。
以下、図14乃至図17を参照しながら、第2の実施形態について説明する。
図14は、第2の実施形態における、電子機器の機能ブロック図の一例を示す図である。図14に示すように、電子機器100aは、プロファイル生成部19aを備えていることを特徴としている。プロファイル生成部19aは、特徴点抽出部14が抽出した複数の特徴点をカウントすることによって、特徴点の数を注視点ごとに取得する。そして、注視点ごとに取得した特徴点の数を用いて、特徴点の数の変化を示すプロファイルを生成する。図14に示されている、プロファイル生成部19a以外の各機能ブロックおよびそれらの機能は、図1に示す第1の実施形態と同様である。
次に、第2の実施形態における、認証用の情報を登録する処理について説明する。
まず、図7に示すS101乃至S103と同様の処理を実行する。S102の処理で否定(No)判定され、パターンにより虹彩認証が選択されなかった場合のS114以降の処理は、図11に示す第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。一方、S102で肯定(Yes)判定され、S103の処理を実行した後、図15のS104に移る。
図15は、第2の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャートである。図15において、図9に示す第1の実施形態の処理と同一の処理については、同一の符号を付している。また、S104からS110までの処理は、図9に示す処理と同様であるため、説明を省略する。以降では、S111の処理から説明する。
S111において、判定部15によって、nの値が記録点数より大きいと判定されなかった場合(S111:No)、引き続き新たな虹彩の情報を取得するため、S105に戻り、S105以降の処理を再び実行する。一方、nの値が記録点数より大きいと判定された場合(S111:Yes)、プロファイル生成部19aは、S106で抽出された虹彩の複数の特徴点の数の情報を用いて、移動パターンに沿って視線を動かしたときの特徴点の数の変化を示すプロファイルを生成する。そして、登録部16は、生成されたプロファイルを記憶部20に登録する(S112)。
図16は、特徴点の数の変化のプロファイルの一例を示す図である。図16は、図4に示す移動パターンに対応するプロファイルであり、横軸は時間、縦軸は特徴点の数を示している。図16に示すように、特徴点の数は、P1からP3に至るまではほぼ一定であるが、P3を超えると低下し、P5から再びほぼ一定になるように推移している。
図15に戻り、S112の処理の後、設定部12は、認証後の動作を設定する(S113)。S113における処理方法は、図9に示す第1の実施形態におけるS113と同様であるので、説明を省略する。S113の処理が完了すると、複数の認証用のテンプレートを登録するための一連の処理が終了する。
以上のようにして、虹彩の特徴点の分布のテンプレートの他に、特徴点の数の変化を示すプロファイルが、テンプレートとして記憶部20内に登録されることとなる。
次に、第2の実施形態における認証処理について説明する。
図17は、第2の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャートである。図17において、図12に示す第1の実施形態の処理と同一の処理については、同一の符号を付している。
S201の処理で否定(No)判定され、移動パターンを用いた虹彩認証が設定されていないと判定された場合のS301以降の処理は、図13に示す第1の実施形態のフローと同様であるため、説明を省略する。また、S201で肯定判定され、S202からの処理を経てS208の処理に至るまでのフローについても、図12に示す第1の実施形態のフローと同様であるため、説明を省略する。以降では、S208の処理から説明する。
S208において、判定部15によって、nの値が記録点数より大きいと判定されなかった場合(S208:No)、引き続き新たな虹彩の情報を取得するため、S203に戻り、S203以降の処理を再び実行する。一方、nの値が記録点数より大きいと判定された場合(S208:Yes)、記録回数分の虹彩認証が終了したと判定され、プロファイル生成部19aは、S203で抽出された各注視点における虹彩の複数の特徴点の数の情報を用いて、特徴点の数の変化を示すプロファイルを生成する(S209)。
続いて、判定部15は、S209で生成されたプロファイルが、予め登録されたプロファイルのテンプレートと一致するか否かを判定する(S210)。S209で生成されたプロファイルがテンプレートと一致しないと判定された場合(S210:No)、虹彩認証に失敗したと判定されて、S205に移り、画面制御部17は、画面のロック状態を維持する。そして、電子機器100aは、一連の認証処理を終了する。
一方、S209で生成されたプロファイルがテンプレートと一致すると判定された場合(S210:Yes)、本人の認証に成功したと判定され、画面のロックの解除を実行する(S211)。その後、S212に移る。S212およびS213の処理は、図12に示す第1の実施形態における各処理と同様であるため、説明を省略する。S213の処理が完了すると、本人認証に関する一連の処理が終了する。
以上のようにして、電子機器100aによる認証処理を実行する。
第2の実施形態によれば、注視点ごとに虹彩認証を実行した後、特徴点の数の変化を示すプロファイルを予め登録されたプロファイルのテンプレートと照合する。そして、両者が一致する場合に電子機器のロックを解除する。この方法によれば、視線検知に基づく認証処理回数が1回のみとなるため、視線検知に基づく認証が複数回必要となる第1の実施形態よりも少ない処理手番で、本人認証を行うことができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。これまで説明した第1の実施形態および第2の実施形態では、虹彩の露出量を示す指標として、特徴点の数が用いられている。これに対して第3の実施態様では、虹彩の露出量を示す指標として、虹彩の相対面積を用いることを特徴としている。以降の本実施形態の説明では、画像に写った目の全体の面積に対する虹彩の面積の割合を「相対面積」と呼称している。
以下、図18乃至図20を参照しながら、第3の実施形態について説明する。
図18は、第3の実施形態における、電子機器の機能ブロック図の一例を示す図である。図18に示すように、電子機器100bは、特徴点抽出部14の代わりに面積算出部19bを備えていることを特徴としている。面積算出部19bは、注視点ごとに、露出する虹彩の相対面積を算出する。面積算出部19bは、算出部の一例である。図18に示されている、面積算出部19b以外の各機能ブロックおよびそれらの機能は、図1に示す第1の実施形態と同様である。
次に、第3の実施形態における、認証用の情報を登録する処理について説明する。
まず、画面制御部17、判定部15および設定部12は、図7に示すS101乃至S103と同様の処理を実行する。S103の処理の後、図19のS104に移る。
図19は、第3の実施形態における、認証用の情報を登録する方法の一例を示すフローチャートである。図19において、図9に示す第1の実施形態の処理と同一の処理については、同一の符号を付している。また、S104からS107までの処理は、図9に示す処理と同様であるため、説明を省略する。以降では、S108の処理から説明する。
S107の処理の後、判定部15は、入力部40を介してユーザによって入力された情報に基づいて、特徴点の分布をテンプレートして登録するか否かを判定する(S108)。特徴点の分布をテンプレートして登録しないと判定された場合(S108:No)、S105に戻り、S105以降の処理を再び実行する。一方、特徴点の分布をテンプレートして登録すると判定された場合(S108:Yes)、面積算出部19bは、虹彩の相対面積を算出する(S108c)。虹彩の相対面積は、画像内の特定の領域の面積を算出する公知の方法を用いて、目の面積と虹彩の面積とを算出した後、虹彩の面積を目の面積で除することによって算出することができる。
続いて、登録部16は、複数の特徴点の分布および虹彩の相対面積の値を、nの値と対応付けて記憶部20に格納する(S109c)。これにより、n番目の注視点における複数の特徴点の分布と、虹彩の相対面積とが予め登録される。S110、S111およびS113の処理は、図9に示す処理と同様であるため、説明を省略する。
以上のようにして、認証処理に用いる虹彩のテンプレートと、虹彩の相対面積の値とを登録する処理が実行される。
次に、第3の実施形態における認証処理について説明する。
図20は、第3の実施形態における、認証方法の一例を示すフローチャートである。図20において、図12に示す第1の実施形態の処理と同一の処理については、同一の符号を付している。
S201の処理で否定(No)判定され、移動パターンを用いた虹彩認証が設定されていないと判定された場合のS301以降の処理は、図13に示す第1の実施形態のフローと同様であるため、説明を省略する。また、S201で肯定判定され、S202およびS203で実行される処理も、図12に示す第1の実施形態のフローと同様であるため、説明を省略する。
S203の処理の後、面積算出部19bは、S203で検出された虹彩の相対面積を算出する(S203c)。虹彩の相対面積の算出方法は、図19のS108cの処理と同様に、画像内の特定の領域の面積を算出する公知の方法を用いることができる。
続いて、判定部15は、特徴点抽出部14によって抽出された特徴点の分布が、予め登録された、nの値に対応する特徴点の分布のテンプレートと一致するか否かを判定する(S204)。抽出された特徴点の分布が、nの値に対応する特徴点の分布のテンプレートと一致しないと判定された場合(S204:No)、本人認証に失敗したと判定され、画面制御部17は、画面のロック状態を維持する(S205)。そして、電子機器100は、一連の認証処理を終了する。
一方、抽出された特徴点の分布が、nの値に対応する特徴点の分布のテンプレートと一致すると判定された場合(S204:Yes)、虹彩認証に成功したと判定され、続いて判定部15は、虹彩の相対面積の値が、予め登録されている相対面積の値と一致するか否かを判定する(S206c)。S206cでは、相対面積の値が登録されている値と実質的に類似していれば、たとえ完全に一致していなくても一致すると判定される。例えば、両者の値が予め決められた差の範囲内であれば、一致すると判定される。
虹彩の相対面積が、登録されている面積の値と一致しないと判定された場合(S206c:No)、本人認証に失敗したと判定され、画面制御部17は、画面のロック状態を維持する(S205)。そして、電子機器100bは、一連の認証処理を終了する。一方、虹彩の相対面積が、登録されている面積の値と一致すると判定された場合(S206c:Yes)、n回目の認証に成功したと判定される。そして、設定部12は、nに1を加えた値を新しいnの値として設定する(S207)。その後、S208に移る。S208以降の処理は、図12に示す第1の実施形態における各処理と同様であるため、説明を省略する。S213の処理が完了すると、本人認証に関する一連の処理が終了する。
以上のようにして、電子機器100bによる認証処理を実行する。
画像上の虹彩の面積は電子機器100bと目との距離に依存し、距離が大きくなるにつれて画像上の虹彩の面積は小さくなる。また、電子機器100bと目との距離は認証のたびに異なり、常に同一の距離を保つことはできない。このため、虹彩の面積の値を予め登録して、照合に用いることは困難である。
第3の実施形態によれば、虹彩の露出量の指標として相対面積を利用し、虹彩の相対面積が予め登録した相対面積の値に一致する場合に電子機器のロックを解除する。この方法によれば、電子機器100bと目との距離によらず、ユーザが同一で目の開き方が同様であれば、ほぼ同一の値を得ることができるため、高精度で虹彩認証を行うことができる
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は特定の実施例に限定されるものではなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、第2の実施形態では、注視点ごとに虹彩認証を実行した後、特徴点の数の変化のプロファイルを予め登録されたテンプレートと照合しているが、虹彩の相対面積の変化のプロファイルを、予め登録された相対面積のテンプレートと照合することもできる。
また、虹彩の露出量として、虹彩の相対面積の代わりに、虹彩の上部と下部の面積比率を用いることもできる。虹彩の上部と下部の面積比率は、例えば、まず水晶体の中心を通る直線を基準に、画像上の虹彩の領域を上部と下部に区画し、虹彩の上部の面積と虹彩の下部の面積を算出する。そして、虹彩の上部の面積を虹彩の下部の面積で除するか、若しくは虹彩の下部の面積を虹彩の上部の面積で除することにより算出することができる。これらの方法によっても、電子機器100bと目との距離によらず、ユーザが同一で目の開き方が同様であればほぼ同一の値を得ることができるため、高精度で虹彩認証を行うことができる。
また、本実施形態の本人認証方法に、顔認証を加えて、セキュリティの更なる向上を図ることも可能である。
なお、前述した携帯端末装置および制御方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばSDメモリカードなどのメモリカードである。なお、前記コンピュータプログラムは、前記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。
10,10a,10b:制御部
11:受信部
12:設定部
13:虹彩検出部
14:特徴点抽出部
15:判定部
16:登録部
17:画面制御部
18:照合部
19a:プロファイル生成部
19b:面積算出部
20:記憶部
30:撮像部
40:入力部
50:表示部
60:目
70:プロセッサ
71:オーディオ入出力部
72:ROM
73:RAM
74:加速度センサ
75:角速度センサ
76:タッチセンサ
77:ディスプレイ
78:無線部
79:アンテナ
80:赤外線カメラ
81:赤外線LED
100,100a,100b:電子機器
110:本体

Claims (7)

  1. 自装置の操作を制限するロックの機能を備えた電子機器であって、
    前記電子機器の画面上の、順序が定められた複数の注視点を設定する設定部と、
    前記順序に従って前記複数の注視点を注視したときの、前記複数の注視点に対応する目の複数の画像を取得する撮像部と、
    前記目の複数の画像の各々から虹彩を検出する虹彩検出部と、
    前記目の複数の画像の各々について、前記虹彩の露出量を算出する算出部と、
    前記虹彩の模様が予め登録されたテンプレートに対応し、前記虹彩の露出量が予め登録された値に対応すると判定された場合に、前記ロックを解除する画面制御部と、
    を有する電子機器。
  2. 前記複数の注視点は、前記複数の注視点を結ぶことによって得られる移動パターンの屈折点であることを特徴とする請求項1記載の電子機器。
  3. 前記算出部は、前記目の複数の画像の各々について、前記虹彩から複数の特徴点を抽出し、前記複数の特徴点の数を前記露出量とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子機器。
  4. 前記算出部は、前記目の複数の画像の各々について、目の面積に対する前記虹彩の面積の割合を示す相対面積を前記露出量として算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子機器。
  5. 前記算出部は、前記目の複数の画像の各々について、所定の直線を基準に、目の画像上の前記虹彩の領域を上部と下部に区画し、前記虹彩の上部の面積と前記虹彩の下部の面積との比率を前記露出量として算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子機器。
  6. 自装置の操作を制限するロックの機能を備えた電子機器による認証方法であって、
    前記電子機器の画面上の、順序が定められた複数の注視点を設定し、
    前記順序に従って前記複数の注視点を注視したときの、前記複数の注視点に対応する目の複数の画像を取得し、
    前記目の複数の画像の各々から虹彩を検出し、
    前記目の複数の画像の各々について、前記虹彩の露出量を算出し、
    前記虹彩の模様が予め登録されたテンプレートに対応し、前記虹彩の露出量が予め登録された値に対応すると判定された場合に、前記ロックを解除する、
    ことを特徴とする認証方法。
  7. 自装置の操作を制限するロックの機能を備えた電子機器に、
    前記電子機器の画面上の、順序が定められた複数の注視点を設定し、
    前記順序に従って前記複数の注視点を注視したときの、前記複数の注視点に対応する目の複数の画像を取得し、
    前記目の複数の画像の各々から虹彩を検出し、
    前記目の複数の画像の各々について、前記虹彩の露出量を算出し、
    前記虹彩の模様が予め登録されたテンプレートに対応し、前記虹彩の露出量が予め登録された値に対応すると判定された場合に、前記ロックを解除する
    処理を実行させるための認証プログラム。
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