JP2018205785A - Personal authentication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、指の静脈パターンに基づき本人確認を行う個人認証装置に関し、特に、指の静脈パターンを読み取る読取手段を薄型化した個人認証装置に関する。 The present invention relates to a personal authentication device that performs identity verification based on a finger vein pattern, and more particularly, to a personal authentication device in which a reading unit that reads a finger vein pattern is thinned.
生体情報である静脈パターンは、体内情報であるため、偽造が難しい。また、静脈パターンは、ヒトの遺伝情報(DNAの塩基配列)により定まるものではないため、遺伝情報が同一である一卵性双生児同士であっても、静脈パターンが異なり、識別ができる。したがって、静脈パターンに基づく個人認証は、識別精度が高い。 The vein pattern, which is biometric information, is in-vivo information and is difficult to forge. Further, since the vein pattern is not determined by human genetic information (DNA base sequence), even if identical twins having the same genetic information have different vein patterns, they can be identified. Therefore, the personal authentication based on the vein pattern has high identification accuracy.
指の静脈パターンに基づく個人認証のメカニズムを概略する。指に(近)赤外線を入射すると、指の内部を透過する(近)赤外線が、指の静脈内を流れるヘモグロビンによって吸収されやすい性質があるため、指の外部へ出射する透過光を撮像すると、指の静脈パターンが黒い影となって表れる。したがって、特定人の静脈パターンを認証用データとして予めデータベースに記録しておき、認証をする際、個人認証装置の読取手段から得られる特定人の静脈パターンと、記録してある静脈パターン(認証用データ)とを比較することにより、個人認証をすることができる。 Outline the mechanism of personal authentication based on finger vein pattern. When a (near) infrared ray is incident on a finger, the (near) infrared ray that passes through the inside of the finger is easily absorbed by hemoglobin flowing in the veins of the finger. The finger vein pattern appears as a black shadow. Therefore, a specific person's vein pattern is recorded in the database in advance as authentication data, and when performing authentication, the specific person's vein pattern obtained from the reading means of the personal authentication device and the recorded vein pattern (for authentication) Data) can be used for personal authentication.
個人認証装置の具体的な構成態様を例示する。特定人が指を挿入する筐体の内面に、LED(:light emitting diode:発光ダイオード)等の光源を配置し、LEDに対向する内面に、CCD(:charge-coupled device)イメージセンサを配置する。LEDとしては、(近)赤外線LEDを使用し、CCDイメージセンサのほかに、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)イメージセンサなどの2次元光センサを使用することができる。LEDが照射する光が指を透過し、静脈パターンの透過光画像をCCDイメージセンサで捉え、デジタル信号に変換し、データベースに対応する認証用データがあるときは、本人であるとして個人認証をする。 The specific structural aspect of a personal authentication apparatus is illustrated. A light source such as an LED (: light emitting diode) is arranged on the inner surface of a case where a specific person inserts a finger, and a CCD (: charge-coupled device) image sensor is arranged on the inner surface facing the LED. . As the LED, a (near) infrared LED is used, and in addition to a CCD image sensor, a two-dimensional photosensor such as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor can be used. The light emitted from the LED is transmitted through the finger, the transmitted light image of the vein pattern is captured by a CCD image sensor, converted into a digital signal, and if there is authentication data corresponding to the database, the person is identified as the person. .
図4は、従来の接触型の静脈パターン読取手段を示す模式図である(特許文献1参照)。図4に示すように、特定人が指置き台45の表面に指41を当接すると、光源43は、指41に赤外線を照射し、赤外線は指41の内部を透過し、開口部40上に到達する。開口部40上に到達する赤外線のうち、指41の外部に出射する赤外線は、開口部40、アクリル板44、赤外線透過フィルタ47を通り、撮像装置49に到達し、到達する赤外線を撮像する。アクリル板44は、赤外線に対して透明であり、読取手段42の内部に、指や異物が進入することを防ぐ。かかる読取手段42において、開口部40は、指41の長手方向の距離を指41の長さより短くすることにより、読取手段42を小型化できると記載されている。しかし、図4に示すように、この読取手段42は、指41が当接する面から撮像装置49までの距離Lが長く、分厚いため、読取手段の取り付け場所が制限され、取り付け加工が容易ではない。
FIG. 4 is a schematic view showing a conventional contact-type vein pattern reading means (see Patent Document 1). As shown in FIG. 4, when a specific person abuts the
本発明の課題は、指の静脈パターンの読取手段を薄型化した個人認証装置を提供することにある。また、本発明は、1つのレンズにより広範囲の静脈パターン情報を収集できる読取手段を備える個人認証装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a personal authentication device in which a finger vein pattern reading means is thinned. Another object of the present invention is to provide a personal authentication device including a reading unit that can collect a wide range of vein pattern information with a single lens.
本発明は、当接する指の静脈パターンを読み取り、静脈パターンに基づき本人確認をする個人認証装置であって、指の静脈パターンを含む情報を読み取る読取手段と、指の静脈パターンの認証用データを予め記録したデータベースを有する認証手段とを備える。読取手段は、当接する指の長手方向に並列に配置した1組の光源部と撮像部とを有し、撮像部は、接写型広角レンズと、レンズホルダと、撮像素子とを有する。レンズホルダは、撮影方向に向かって開口し、内面が撮影方向に向かって拡大する形状を有し、内寸が短い根元部位で接写型広角レンズを保持する。また、撮像部は、光源部から指に入射した光のうち、指の中を透過し、接写型広角レンズを通過する光を撮像する。 The present invention relates to a personal authentication device that reads a vein pattern of a finger abutting and identifies the person based on the vein pattern, and includes a reading unit that reads information including the finger vein pattern and authentication data for the finger vein pattern. Authentication means having a pre-recorded database. The reading unit includes a pair of light source units and an imaging unit that are arranged in parallel in the longitudinal direction of the abutting finger. The imaging unit includes a close-up wide-angle lens, a lens holder, and an imaging device. The lens holder has a shape that opens toward the photographing direction, has an inner surface that expands toward the photographing direction, and holds the close-up type wide-angle lens at a root portion having a short inner dimension. In addition, the imaging unit images light that has entered the finger from the light source unit, passes through the finger, and passes through the close-up type wide-angle lens.
一方、認証手段は、撮像部から撮像情報の受信が可能であるように構成され、撮像部から撮像情報を受信すると、撮像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンに対応する認証用データがデータベースにあるときは、本人であることを確認する。本発明の個人認証装置を構成する読取手段は、接写型広角レンズを配置するため、1つのレンズにより広範囲の情報を収集でき、また読取手段を薄型化することが可能である。 On the other hand, the authentication unit is configured to be able to receive imaging information from the imaging unit. When receiving imaging information from the imaging unit, the authentication unit extracts a vein pattern from the imaging information, and authentication data corresponding to the extracted vein pattern If is in the database, confirm that you are the person. Since the reading means constituting the personal authentication apparatus of the present invention is provided with a close-up type wide-angle lens, a wide range of information can be collected by one lens, and the reading means can be made thin.
接写型広角レンズは、画角が100°〜150°である態様が好適であり、焦点距離は0.5mm〜1.5mmが好ましい。読取手段は、指を当接したときに、指の当接面から撮像素子までの距離が、8.5mm以下である薄型化した態様が好ましく、光源部は、照射する光の光軸が、光源部と並列する撮像部から見て外側に傾斜する構造が、コントラストの良好な静脈パターンを得る上で好ましい。読取手段は、撮像部を挟んで複数個の光源部を配置する態様が、光源部から照射する光を指の内部で均一に充満する点で好ましい。 The close-up type wide-angle lens preferably has an angle of view of 100 ° to 150 °, and the focal length is preferably 0.5 mm to 1.5 mm. The reading means preferably has a thinned aspect in which the distance from the contact surface of the finger to the imaging element is 8.5 mm or less when the finger is in contact, and the light source has an optical axis of light to be irradiated, A structure that is inclined outward as viewed from the imaging unit in parallel with the light source unit is preferable for obtaining a vein pattern with good contrast. In the reading unit, it is preferable that the plurality of light source units are arranged with the imaging unit interposed therebetween in that the light emitted from the light source unit is uniformly filled inside the finger.
読取手段は、凹状の指置きガイドを備え、指置きガイドに光源部と撮像部とを配置すると、個人認証の精度を高めることができる。また、読取手段は、複数の指から静脈パターンを読み取れるように、指毎に配置する態様も、個人認証の精度を高める点で好ましい。一方、読取手段は、光源部と撮像部との間に遮光用の隔壁を設けると、コントラストの高い静脈パターンを得ることができる。レンズホルダは、内面が撮影方向に向かってラッパ状に拡大する形状が好ましい。また、レンズホルダの開口端が、光源部の頂上部より0.3mm〜1.5mm撮影方向に突出する態様と、レンズホルダの開口端の内側に吸光性の遮光材を備える態様は、いずれも静脈パターンのコントラストを高めて、精度の高い個人認証を行う上で好ましい。読取手段は、ドアレバー、車両のステアリングホイール、携帯電話機又は携帯電話機のケースに配置することができる。 The reading unit includes a concave finger placement guide, and when the light source unit and the imaging unit are arranged on the finger placement guide, the accuracy of personal authentication can be improved. Further, an aspect in which the reading unit is arranged for each finger so that the vein pattern can be read from a plurality of fingers is also preferable in terms of improving the accuracy of personal authentication. On the other hand, when the reading unit is provided with a light-shielding partition wall between the light source unit and the imaging unit, a high-contrast vein pattern can be obtained. The lens holder preferably has a shape in which the inner surface expands in a trumpet shape in the shooting direction. Moreover, the aspect in which the opening end of the lens holder protrudes from the top of the light source portion in the imaging direction by 0.3 mm to 1.5 mm and the aspect in which the light-absorbing light-shielding material is provided inside the opening end of the lens holder are both provided. It is preferable for increasing the contrast of the vein pattern and performing highly accurate personal authentication. The reading means can be arranged on a door lever, a steering wheel of a vehicle, a mobile phone or a case of a mobile phone.
本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であるため、取り付け場所の制限が少なく、取り付け施工が容易である。また、1つのレンズにより広範囲の静脈パターン情報を収集することができるため、従来のように多くのレンズや多くの撮像素子を配置しなくても、指の静脈パターンを取得することができ、安価な個人認証装置を提供できる。 Since the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is thin, there are few restrictions on the installation location, and the installation work is easy. Further, since a wide range of vein pattern information can be collected by one lens, a finger vein pattern can be obtained without arranging many lenses and many image sensors as in the prior art, and it is inexpensive. A personal authentication device can be provided.
本発明の個人認証装置は、個人認証装置に当接する特定人の指の静脈パターンを読み取り、静脈パターンに基づき個人認証をする。個人認証とは、特定人が本当に本人であることを確認し、証明するプロセスである。本発明の個人認証装置は、読取手段と認証手段とを備え、読取手段は、指の静脈パターンを含む情報を読み取る。具体的には、読取手段に当接する指の画像を撮影する。認証手段は、指の静脈パターンの認証用データを予め記録したデータベースを有する。また、認証手段は、読取手段が取得した撮像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンと認証用データに基づき個人認証を行う。 The personal authentication device according to the present invention reads a vein pattern of a finger of a specific person in contact with the personal authentication device, and performs personal authentication based on the vein pattern. Personal authentication is a process of confirming and certifying that a specific person is really the person. The personal authentication device of the present invention includes a reading unit and an authentication unit, and the reading unit reads information including a finger vein pattern. Specifically, an image of a finger that is in contact with the reading unit is taken. The authentication means has a database in which authentication data for finger vein patterns is recorded in advance. The authentication unit extracts a vein pattern from the imaging information acquired by the reading unit, and performs personal authentication based on the extracted vein pattern and authentication data.
図1は、本発明の個人認証装置の機能を示す概念図である。図1において、入力手段111である読取手段は、静脈パターンを含む指の撮像情報を取得し、撮像情報を入力する。また、入力手段111は、静膜パターンの認証用データをCD−ROM等により入力する。制御手段112は、入力手段111が入力した認証用データ等を記憶手段114に記録する。表示手段113は、記録した情報等を必要に応じてディスプレイに表示する。一方、出力手段115は、たとえば、個人認証の結果を個人認証装置の外部へ送信する。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the function of the personal authentication device of the present invention. In FIG. 1, a reading unit that is an
図2は、本発明の個人認証装置のハードウェア構成を例示する説明図である。図2において、CPU122は、制御手段であり、入力回路121と読取手段130は、入力手段である。データベース124は、記憶手段であり、静脈パターンに基づく個人認証を行う際に必要な認証用データ134と、オペレーティングシステム(OS)131等を記録する。図2に示すように、CPU122、入力回路121、ディスプレイ123、読取手段130、出力回路125、データベース124、メモリー126とは互いに接続し、これらのハードウェアが協働して個人認証を行う。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the hardware configuration of the personal authentication device of the present invention. In FIG. 2, a
CPU122は、メモリー126に記録するプログラムに基づき個人認証を実行する。図2に示す個人認証装置において、読取手段130が特定人の静脈パターンを含む撮像情報を取得し、入力すると、CPU122は、入力された撮像情報をメモリー126に記録する。つぎに、CPU122は、メモリー126に記録された画像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンをメモリー126に記録する。また、CPU122は、データベース124から認証用データ134を取得し、認証用データ134をメモリー126に記録する。その後、CPU122は、画像情報から抽出した静脈パターンと、認証用データとを比較し、対応する情報があるときは、特定人を本人と認証する。
The
図6は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図である。図6(a)は、読取手段1を指9の長手方向に切断したときの構造を示し、指9の腹部が読取手段1に当接する直前の状態を示す。読取手段1は、当接する指9の長手方向に並列に配置した1組の光源部2と撮像部3とを有する。図6に例示する態様は、読取手段1を取り付ける部材の内部に、光源部2と撮像部3とを配置する内蔵型の読取手段である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means constituting the personal authentication device of the present invention. FIG. 6A shows a structure when the
図6(a)に示す例では、読取手段1は、撮像部3を挟んで2個の光源部2を配置する。いずれか一方の光源部2のみを配置する態様であっても有効に個人認証をすることができるが、図6(a)に示すように、複数個の光源部2を備える態様は、光源部2から照射する近赤外光を指9内に均一に充満できる点で好ましい。また、指9の長手方向と直交する方向に、複数個の光源を備える態様も、近赤外光を指9内に均一に充満できる点で好ましい。指の静脈内を流れる赤血球を構成するヘモグロビンは、近赤外光を特異的に吸収するため、光源部は、近赤外光を含む光を放射する光源により構成する。近赤外光とは、波長が0.7〜2.5μmの電磁波であり、赤外線カメラ、家庭用電気製品のリモートコントローラ等に採用されている電磁波と同様である。かかる光源としては、LEDが、省エネルギと長寿命である点で好ましい。
In the example shown in FIG. 6A, the
図6(a)に例示する読取手段1は、光源部2と撮像部3との間に、遮光用の隔壁4を備える。不透明な隔壁4を配置すると、光源部2が照射した光のうち、指9の表面を伝わる反射波が撮像部3へ入るのを防ぎ、撮像画像における静脈パターンのコントラストを高めることができる点で好ましい。隔壁4は、効果的に反射波を遮断する点で、図6(a)に示すように、頂上部が読取手段の表面にまで到達している態様が好ましい。図6(a)に例示する読取手段1は、透明な保護板5を備える。保護板5を配置すると、読取装置1内へのゴミ等の異物の進入を防ぎ、光源部2や撮像部3等を保護することができる点で好ましい。保護板としては、たとえば透明なアクリル板を使用することができる。
The
図6(b)と図6(c)は、撮像部3の構造を示し、図6(b)は、正面図であり、図6(c)は、平面図である。撮像部3は、接写型広角レンズ3aと、接写型広角レンズ3aを保持するレンズホルダ3bと、撮像素子3cとを有する。指9の腹部が読取手段1に当接した後、撮像素子3cは、光源部2から指9に入射した光のうち、指の中を透過し、接写型広角レンズ3aを通過する光を撮像する。特定人の指9が読取手段1に接触すると、接触センサや温度センサ等により、個人認証装置が始動する態様は、個人認証を自動化できる点で好ましい。
FIGS. 6B and 6C show the structure of the
図6(b)における接写型広角レンズ3aは、1つのレンズで広範囲の静脈パターンを含む画像情報を取得できる点で、画角が100°以上が好ましく、110°以上がより好ましく、120°以上が特に好ましい。一方、レンズの画角が大きくなると、画像の周辺部が外に流れるように変形し、周辺部ほど画像が暗くなる傾向がある。このため、精度の高い静脈パターンを得る点で、接写型広角レンズ3aの画角は、150°以下が好ましく、145°以下がより好ましく、140°以下が特に好ましい。本発明の個人認証装置を構成する撮像部は、広角レンズを使用することにより、1つのレンズで広範囲の静脈パターンを含む画像情報を得ることができる。このため、従来のように多くのレンズや多くの撮像素子を配置しなくても、指の静脈パターンを取得することができ、安価な個人認証装置の提供が可能である。
In the close-up type wide-
本発明の個人認証装置は、指の静脈パターンに基づき個人認証をするが、指の静脈は、真皮層に多く、真皮層は指の表面から1.5mm〜3.0mmに多く分布するため、被写体深度(:指の表面から被写体までの距離)は、1.5mm〜3.0mmに設定するのが好ましい。図6に例示する態様では、読取手段1は、保護板5を有するため、図6(b)に示すように、保護板5の表面から接写型広角レンズ3aまでの距離L1、即ち指9を保護板5に当接したときに、指9の表面から接写型広角レンズ3aまでの距離L1は、読取手段1を薄型化する点で、7mm以下が好ましく、6mm以下がより好ましい。かかる態様では、接写型広角レンズ3aの被写体距離(:接写型広角レンズから、被写体である静脈パターンまでの距離)は、好ましくは10mm以下、より好ましくは9.0mm以下、特に好ましくは7.5mm以下である。
The personal authentication device of the present invention performs personal authentication based on the finger vein pattern, but finger veins are often distributed in the dermis layer, and the dermis layer is distributed in a large amount from 1.5 mm to 3.0 mm from the finger surface. The depth of subject (the distance from the surface of the finger to the subject) is preferably set to 1.5 mm to 3.0 mm. In the embodiment illustrated in FIG. 6, since the
接写型広角レンズ3aは、必ずしも1枚レンズとする必要はなく、たとえば3枚又は4枚の組み合わせレンズを用いることができる。接写型広角レンズの焦点距離は、薄型の読取手段を提供する観点から、1.5mm以下が好ましく、1.2mm以下がより好ましく、1.0mm以下が特に好ましい。一方、接写型広角レンズ3aの焦点距離は、撮像画像の歪を低減する点で、0.5mm以上が好ましく、0.7mm以上がより好ましい。かかる態様により、図6(b)に示すように、保護板5の表面から撮像素子3cまでの距離L、即ち指9を当接したときに、指9の当接面から撮像素子3cまでの距離Lが、好ましくは8.5mm以下、より好ましくは8.0mm以下、特に好ましくは7.0mm以下の薄型の読取手段1を提供することができる。レンズ径は、たとえば4mm〜5mmのものを好適に使用することができる。
The close-up type wide-
レンズホルダ3bは、撮影方向に向かって開口し、内面が撮影方向に向かって拡大する形状を有し、内寸が短い根元部位で接写型広角レンズ3aを保持する。図6(b)には、内面が撮影方向に向かってラッパ状に拡大するレンズホルダを例示する。レンズホルダ3bは、保持するレンズが広角レンズであり、広い画角を有効に確保する点で、図6(b)に例示するようなラッパ形状が好適である。図6(b)に示すように、展開角αは、1つのレンズで広範囲の静脈パターンを含む画像情報を取得できる点で、50°以上が好ましく、55°以上がより好ましく、60°以上が特に好ましい。一方、撮像画像の周辺領域は、変形が大きく、輝度も低いため、精度の高い静脈パターンを得る観点から、展開角αは、75°以下が好ましく、73°以下がより好ましく、70°以下が特に好ましい。レンズホルダの内面は、集光効率を高める点で、鏡面加工した態様が好ましい。撮像素子3cには、CCDイメージセンサ又はCMOSイメージセンサを使用することができる。
The
図6(b)に例示する撮像部3は、赤外線透過フィルタ3dを備える。したがって、図6(b)に示す態様では、接写型広角レンズ3aを通過する光は、赤外線透過フィルタ3dにより、赤外線だけが選択的に透過して撮像素子3cに到達する。静脈は、近赤外線を特異的に吸収するため、静脈の存在する領域は、輝度が低い暗線となって表れる。一方、静脈が存在しない領域は近赤外線を吸収しないため、輝度が保たれる。したがって、赤外線透過フィルタ3dを設けて、赤外線以外の波長の光を遮断することにより、ノイズが少なく、コントラストの良好な静脈(暗線)パターンを取得することができる。赤外線透過フィルタ3dは、指からの透過光が撮像素子3cに到達する前に設けることにより、機能を発揮するから、図6(b)に例示する態様のほか、接写型広角レンズ3aの上に配置する態様も有効である。
The
図12は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図であり、図12(a)は、横から見たときの構造を示し、図12(b)は、上から見たときの構造を示す。図12(a)に示すように、本発明の個人認証装置を構成する撮像部3において、レンズホルダ3bは、撮影方向3gに向かって開口し、レンズホルダ3bの内面が撮影方向3gに向かって拡大する形状を有する。即ち、レンズホルダ3bは、内面の寸法L2が、撮影方向3bに向かって大きくなる。また、レンズホルダ3bの内寸が短い根元部位で、接写型広角レンズ3aを保持する。レンズホルダ3bが、かかる形状を有することにより、接写型広角レンズ3aの広い画角の有効性を高め、1つのレンズで収集できる画像情報を拡大することが可能である。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means constituting the personal authentication device of the present invention, FIG. 12 (a) shows the structure when viewed from the side, and FIG. 12 (b) is from above. Shows the structure when viewed. As shown in FIG. 12A, in the
レンズホルダ3bは、図12(a)に示すように、開口端3eが、光源部2の頂上部より撮影方向3gに突出していると、光源部2から照射される光のうち、指の表面を伝わる反射光を抑制し、静脈パターンのコントラストが高まる点で、好ましい。かかる観点から、レンズホルダ3bの開口端3eと、光源部2の頂上部までの距離L3は、0.3mm以上が好ましく、0.5mm以上がより好ましい。一方、距離L3が大きくなると、光源部2からの光量が減少するため、距離L3は、1.5mm以下が好ましく、1.0mm以下がより好ましい。
As shown in FIG. 12A, the
レンズホルダ3bは、図12(a)に示すように、開口端3eの内側に吸光性の遮光材3fを備えると、光源部2から照射される光のうち、指の表面を伝わる反射光を抑制し、静脈パターンのコントラストが高まる点で、好ましい。図12には、吸光性の遮光材3fとして、黒色塗料を塗布した板状体を配置する態様を例示する。この板状体(:吸光性の遮光材3f)は、図12(b)に示す態様では、レンズホルダ3bの開口端3eのうち、光源部2側の開口端に配置している。図12(b)では、光源部2と、レンズホルダ3bとが角型である態様を例示し、レンズホルダ3bは接写型広角レンズ3aを保持している。
As shown in FIG. 12A, when the
図7は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段1の構造を示す概念図であり、読取手段1を指9の長手方向に切断したときの構造を示す。図7に例示する態様は、読取手段1を取り付ける部材の外部に、光源部2と撮像部3を配置する外付け型の読取手段である。図7に示す読取手段1では、光源部2と撮像部3は、天面が保護板5により保護され、側面が筐体6により保護されている。外付け型の読取手段は、内蔵型の読取手段と比較して取り付け施工が容易である点で好ましい。また、図7に例示する外付け型の読取手段1において、指9が当接する表面から撮像素子までの距離Lは、8.5mm以下であり、薄型化した読取手段を備える個人認証装置を提供することができる。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means 1 constituting the personal authentication device of the present invention, and shows the structure when the reading means 1 is cut in the longitudinal direction of the
図9は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段1の構造を示す概念図であり、図9(a)は、読取手段1を指9の長手方向に切断したときの構造を示す。また、図9(b)は、図9(a)において、指9の長手方向に直交する方向IXB−IXBで、読取手段1を切断したときの構造を示す。図9に例示する読取手段1は、凹状の指置きガイド7を備え、指置きガイド7に光源部2と撮像部3を配置する。凹状とは、指置きガイドの中央部が窪んでいる形状をいう。指9内の静脈パターンは、指の位置により異なるから、図9(a)に示すように、指置きガイド7を設け、指置きガイドに沿って指を配置することにより、指9の先端から撮像部3までの距離Dを一定に保ち、指の先端から距離Dの位置にある静脈パターンを撮像することができる。したがって、個人認証の精度を高めることができる。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means 1 constituting the personal authentication device of the present invention, and FIG. 9A shows the structure when the reading means 1 is cut in the longitudinal direction of the
同様に、図9(b)に示すような凹状の指置きガイド7を設け、指置きガイドに沿って指を配置することにより、指の幅方向においても撮像場所が一定となり、一定の場所にある静脈パターンを撮像できる。このため、個人認証の精度を高めることができる。また、指置きガイド7を不透明体で形成すると、撮像時に、周囲の外光を遮断する効果が高まるため、ノイズが少なく、コントラストの良好な静脈パターンを取得することができる。
Similarly, by providing a concave
凹状の指置きガイドを設けない態様においても、指の当接する場所を表示することにより、指の撮像場所を一定にすることが可能である。しかし、凹状の指置きガイドがなく、指を当接する表面が平面状である読取手段の場合、指を当接面に押し付けると、加圧された領域の血液が減少するため、静脈パターンのコントラストが低下する虞がある。これに対して、凹状の指置きガイドを備える態様では、指の形状に即した凹部を有するため、指への圧力が分散し、コントラストの高い静脈パターンを取得することができる。 Even in a mode in which the concave finger placement guide is not provided, it is possible to make the imaging location of the finger constant by displaying the location where the finger contacts. However, in the case of a reading means that does not have a concave finger placement guide and the surface on which the finger comes into contact is flat, pressing the finger against the contact surface reduces the blood in the pressurized area, so the contrast of the vein pattern May decrease. On the other hand, in the aspect provided with the concave finger placement guide, since the concave portion conforms to the shape of the finger, the pressure on the finger is dispersed, and a high-contrast vein pattern can be obtained.
図9には、外付け型の読取手段を例示したが、読取手段1を取り付ける部材の内部に光源部2と撮像部3とを配置する内蔵型の読取手段についても同様である。また、内蔵型の読取手段では、指置きガイドが、読取手段を取り付ける部材の内部に配置する態様のほか、指置きガイドの一部が部材の外部に暴露している態様においても、指置きガイドは有効に機能する。
Although FIG. 9 illustrates an external reading unit, the same applies to a built-in reading unit in which the
図8は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段の構造を示す概念図であり、読取手段1を指9の長手方向に切断したときの構造を示す。図8に例示する態様では、光源部2は、照射する光の光軸Aが、光源部と並列する撮像部3から見て外側に傾斜する。撮像部3から見て外側に光源部2を傾斜することにより、光源部2が照射する光のうち、指9の表面に沿って撮像部3に到達する反射光が少なくなる。したがって、撮像部3におけるノイズが小さくなり、コントラストの良い静脈パターンを取得することができる。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing the structure of the reading means constituting the personal authentication apparatus of the present invention, and shows the structure when the reading means 1 is cut in the longitudinal direction of the
また、光源部2を外側に傾斜することにより、光源部から指の中に入射した光のうち、静脈が少ない指の浅い領域で散乱した光が撮像部に到達する態様を減らすことができる。このため、ノイズが少なく、コントラストの良い静脈パターンを得ることができる。撮像部3の撮影方向と、光源部2の光軸Aとのなす角度を傾斜角βとする。傾斜角βが大きいと、光源部2により照射する光源量を大きくする必要があるため、遮光用の隔壁4の有無によっても異なるが、傾斜角βは、通常、30°〜50°が好ましい。一方、読取手段を部材に取り付けるとき、複数の指からそれぞれの静脈パターンを読み取れるように、指毎に読取手段を配置する態様は、複数の指の静脈パターンに基づき、より正確な個人認証ができる点で好ましい。
In addition, by tilting the
読取手段は、ドアレバー、車両のステアリングホイール、携帯電話機又は携帯電話機のケースに取り付けることにより、これらを把持する特定人の個人認証をすることが可能となる。図10は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段をドアレバーに取り付けた例を示す説明図である。図10に示す例では、ドア20に配置するドアレバー25に、内蔵型の読取手段21を取り付けているが、外付け型の読取手段を取り付ける態様においても、同様に有効である。読取手段21は、合計3個配置し、読取手段21aは示指(:人差し指)、読取手段21bは中指、読取手段21cは環指(:薬指)から、それぞれ静脈パターンを取得するように設計している。このため、複数の指の静脈パターンに基づき、より正確な個人認証が可能である。読取手段21aは、3個の光源部22と撮像部23とを備え、読取手段21b,21cも同様の構成を有する。
By attaching the reading means to the door lever, the steering wheel of the vehicle, the mobile phone or the case of the mobile phone, it becomes possible to perform personal authentication of a specific person who holds them. FIG. 10 is an explanatory view showing an example in which the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is attached to the door lever. In the example shown in FIG. 10, the built-in type reading means 21 is attached to the
図10に例示するドアレバーを、特定人が指で把持することにより、個人認証が可能であり、個人認証後、ドアのロック解除等を行うことができる。また、ドアレバーと同様に指で把持して操作する車両のステアリングホイールにおいても、図10に示すように読取手段を取り付けることにより、運転者の個人認証が可能である。本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であり、取り付け場所を選ばないため、ドアレバーや車両のステアリングホイール等に容易に取り付けることができる。 When a specific person grips the door lever illustrated in FIG. 10 with a finger, personal authentication is possible. After personal authentication, the door can be unlocked. Similarly to a door lever, a vehicle steering wheel that is gripped and operated by a finger can be used to authenticate the driver by attaching a reading means as shown in FIG. The reading means constituting the personal authentication device of the present invention is thin and can be easily attached to a door lever, a steering wheel of a vehicle, or the like because the attachment place is not selected.
図11は、本発明の個人認証装置を構成する読取手段をスマートフォン等の携帯電話機のケースに取り付けた例を示す説明図である。図11に示す例では、携帯電話機のケース30に、内蔵型の読取手段31を取り付けているが、外付け型の読取手段を取り付ける場合も同様である。読取手段31は、示指(:人差し指)用に1個取り付けているが、図10に示すように、複数の指から情報を取得するために複数の読取手段を取り付ける態様も可能である。読取手段31は、光源部32、撮像部33、遮光用の隔壁34とを備え、周囲に凹状の指置きガイド37を有する。また、認証手段は、携帯電話機に搭載することができる。
FIG. 11 is an explanatory view showing an example in which the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is attached to a case of a mobile phone such as a smartphone. In the example shown in FIG. 11, the built-in reading means 31 is attached to the
図11に示すケース30を特定人が指で把持することにより、個人認証が可能であり、個人認証完了後に、携帯電話機を起動する等の設定をすることができる。また、読取手段31は、凹状の指置きガイド37を備えるため、個人認証の精度を高めることができる。図11では、携帯電話機のケースに読取手段を取り付ける例を示すが、図11と同様に、携帯電話機の筐体に読取手段を取り付けて、個人認証をすることができる。本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であり、取り付け場所の制限が少なく、携帯電話機や携帯電話機のケース等に容易に取り付けることができる。
When a specific person holds the
図3は、本発明の個人認証装置を実施するフローチャートの例であり、個人認証装置は、ハードウェアと協働して個人認証を行う。図3に示すように、まず読取手段が特定人の指の撮像情報を取得し(ステップS21)、取得した撮像情報を認証手段に送信する(ステップS22)。認証手段は、読取手段の撮像部から撮像情報の受信が可能であるように構成され、認証手段が、撮像情報を受信すると(ステップ1)、CPUは、撮像情報をメモリーに記録し、その後、撮像情報から静脈パターンを抽出し(ステップS2)、静脈パターンをメモリーに記録する。 FIG. 3 is an example of a flowchart for implementing the personal authentication apparatus of the present invention. The personal authentication apparatus performs personal authentication in cooperation with hardware. As shown in FIG. 3, the reading unit first acquires imaging information of a specific person's finger (step S21), and transmits the acquired imaging information to the authentication unit (step S22). The authentication unit is configured to be able to receive imaging information from the imaging unit of the reading unit. When the authentication unit receives the imaging information (step 1), the CPU records the imaging information in a memory, and then A vein pattern is extracted from the imaging information (step S2), and the vein pattern is recorded in the memory.
撮像情報からの静脈パターンの抽出は、暗線の追跡を反復的に実施する方法やフィルタ処理によりパターンを強調する方法等により行う。たとえば、暗線の追跡を反復的に実施する方法は、静脈内を流れる赤血球を構成するヘモグロビンは、近赤外線を吸収する性質があるため、指の撮影画像では、静脈は周囲より暗い輝度を有する暗線となって表われる。そこで、撮影画像の任意の点から暗線に沿って1画素ずつ移動し、線が検出できなくなるまで行う。この作業を反復し、画素毎に辿った回数を記録する。その後、静脈領域と背景領域をラベリングして、静脈パターンを抽出する。一方、フィルタ処理によりパターンを強調する方法は、撮像情報をフィルタリングした上でコントラストを強調し、静脈パターンの特徴を抽出する方法である。 Extraction of the vein pattern from the imaging information is performed by a method of repeatedly tracking the dark line, a method of enhancing the pattern by filter processing, or the like. For example, in the method of repeatedly performing the tracking of the dark line, since the hemoglobin constituting the red blood cells flowing in the vein has a property of absorbing near infrared rays, the vein has a dark line having darker brightness than the surroundings in the photographed image of the finger. And appear. Therefore, the movement is performed pixel by pixel along the dark line from an arbitrary point in the photographed image until the line cannot be detected. This operation is repeated and the number of times traced for each pixel is recorded. Thereafter, the vein pattern is extracted by labeling the vein region and the background region. On the other hand, the method of emphasizing a pattern by filter processing is a method of extracting features of a vein pattern by filtering imaging information and enhancing contrast.
その後、図3に示すように、認証手段は、抽出した静脈パターンに対応する認証用データがあるかどうかを検索し(ステップS3)、対応する認証用データがデータベースにあるときは、本人であることを確認(個人認証)する(ステップS4)。対応する認証用データの検索(ステップS3)は、CPUが、データベースにアクセスし、データベースに予め記録している認証用データを取得する。つぎに、認証用データをメモリーに記録し、記録した認証用データの中から、抽出した静脈パターンに対応する認証用データを検索することにより行う。本明細書において、データが対応するとは、両データが一致する場合のほか、マッチング処理により、両データの一致率が所定の閾値以上である場合をいう。抽出した静脈パターンに対応する認証用データがないときは、本人であることが確認できないため、個人認証は行われない。 Thereafter, as shown in FIG. 3, the authentication means searches whether there is authentication data corresponding to the extracted vein pattern (step S3), and if the corresponding authentication data is in the database, the authentication means is the person himself / herself. This is confirmed (personal authentication) (step S4). In the search for the corresponding authentication data (step S3), the CPU accesses the database and acquires the authentication data recorded in advance in the database. Next, the authentication data is recorded in the memory, and the authentication data corresponding to the extracted vein pattern is retrieved from the recorded authentication data. In this specification, “data corresponds” means not only the case where both data match, but also the case where the matching rate of both data is equal to or higher than a predetermined threshold value by the matching process. If there is no authentication data corresponding to the extracted vein pattern, personal authentication is not performed because it is not possible to confirm the identity.
暗線追跡法等により抽出した静脈パターンと、データベースに記録されている認証用データとの照合は、たとえばテンプレートマッチング法により行う。まず、抽出した静脈パターン画像に対して2値化処理を行い、静脈パターンを強調する。つぎに、2値化処理後の画像と認証用データとの間で対応する画素値を比較し、一致率を計算する。一致率とは、全画素数に対する、対応する画素値を持つ画素数の比率である。一致率が所定の閾値以上であるときは、本人であると認証する。また、個人認証をするときに、指の位置がずれることにより、抽出した静脈パターンと認証データとの一致率が変動する。このため、複数回の照合をし、各回の一致率を計算し、その最大値により照合する方法を採用することができる。抽出した静脈パターン画像を2値化処理した後、空間圧縮化処理を施すと、処理の高速化が図れる点で好ましい。 The collation between the vein pattern extracted by the dark line tracking method or the like and the authentication data recorded in the database is performed by, for example, the template matching method. First, binarization processing is performed on the extracted vein pattern image to emphasize the vein pattern. Next, the corresponding pixel values are compared between the binarized image and the authentication data, and the coincidence rate is calculated. The matching rate is the ratio of the number of pixels having a corresponding pixel value to the total number of pixels. If the match rate is equal to or higher than a predetermined threshold, the user is authenticated. Further, when performing personal authentication, the matching rate between the extracted vein pattern and the authentication data varies due to the position of the finger being displaced. For this reason, it is possible to employ a method in which collation is performed a plurality of times, the coincidence rate is calculated each time, and collation is performed based on the maximum value. It is preferable that the extracted vein pattern image is binarized and then subjected to a spatial compression process in order to increase the processing speed.
図5は、本発明の個人認証装置における認証手段を構成するデータベースの例である。データベースには、図5に示すように、特定人の指の静脈パターンに関する認証用データが予め記録され、各特定人にはインデックスが付与されている。図5に示す認証用データは、光ディスクや磁気ディスク等により、予めデータベースに入力する。また、読取手段が取得した特定人の指の撮像情報を認証手段に送信し、撮像情報から静脈パターンを抽出し、抽出した静脈パターンを認証用データとしてデータベースに登録することができる。 FIG. 5 is an example of a database constituting authentication means in the personal authentication apparatus of the present invention. As shown in FIG. 5, authentication data related to the vein pattern of a specific person's finger is recorded in advance in the database, and an index is assigned to each specific person. The authentication data shown in FIG. 5 is input to the database in advance using an optical disk, a magnetic disk, or the like. Also, it is possible to transmit the imaging information of the finger of the specific person acquired by the reading unit to the authentication unit, extract a vein pattern from the imaging information, and register the extracted vein pattern in the database as authentication data.
図5に示すインデックスを利用すると、つぎのような利点がある。個人認証をするときに、予めインデックスを入力する。CPUは、データベースにアクセスし、データベースに予め記録している認証用データの中から、同一のインデックスが付与されている認証用データのみを取得する。CPUは、この単一の認証用データをメモリーに記録し、単一の認証用データと、抽出した静脈パターンとの対応を確認し、個人認証をする。かかる態様は、個人認証を効率化できる点で好ましい。 Using the index shown in FIG. 5 has the following advantages. An index is input in advance when performing personal authentication. The CPU accesses the database and obtains only the authentication data to which the same index is assigned from the authentication data recorded in advance in the database. The CPU records the single authentication data in the memory, confirms the correspondence between the single authentication data and the extracted vein pattern, and performs personal authentication. This aspect is preferable in that the personal authentication can be made efficient.
個人認証が完了した後、完了した旨を通知する態様は、認証の完了を客観的に確認できる点で好ましい。通知手段としては、たとえば「本人確認が完了しました。」との音声による通知、チャイムなどのメロディーの発生、表示ランプの点灯、ディスプレイへの表示等を利用し、また併用することができる。また、個人認証装置の外部、たとえば警備保障会社や同居人へ、個人認証が完了した旨を送信する態様も可能である。 A mode of notifying that the personal authentication is completed after the personal authentication is completed is preferable in that the completion of the authentication can be objectively confirmed. As a notification means, for example, notification by voice saying “Personal confirmation has been completed”, generation of a melody such as a chime, lighting of a display lamp, display on a display, etc. can be used and used together. Further, it is possible to transmit the fact that the personal authentication is completed to the outside of the personal authentication device, for example, a security company or a living person.
本発明の個人認証装置を構成する読取手段は薄型であるため、ドアレバー、車両のステアリングホイール、携帯電話機又は携帯電話機のケースへの取り付けが容易であり、個人認証が可能である。 Since the reading means constituting the personal authentication device of the present invention is thin, it can be easily attached to a door lever, a steering wheel of a vehicle, a mobile phone or a case of a mobile phone, and personal authentication is possible.
1 読取手段
2 光源部
3 撮像部
3a 接写型広角レンズ
3b レンズホルダ
3c 撮像素子
3d 赤外線透過フィルタ
3e 開口端
3f 吸光性の遮光材
3g 撮影方向
4 (遮光用の)隔壁
5 保護板
7 指置きガイド
9 指
20 ドア
25 ドアレバー
30 (携帯電話機の)ケース
40 開口部
41 指
42 読取手段
43 光源
44 アクリル板
45 指置き台
47 赤外線透過フィルタ
49 撮像装置
111 入力手段
112 制御手段
113 表示手段
114 記憶手段
115 出力手段
121 入力回路
122 CPU
123 ディスプレイ
124 データベース
125 出力回路
126 メモリー
130 読取手段
131 OS
134 認証用データ
DESCRIPTION OF
123
134 Authentication data
Claims (13)
指の静脈パターンを含む情報を読み取る読取手段と、
指の静脈パターンの認証用データを予め記録したデータベースを有する認証手段と、
を備え、
前記読取手段は、
当接する指の長手方向に並列に配置した1組の光源部と撮像部とを有し、
該撮像部は、
接写型広角レンズと、レンズホルダと、撮像素子とを有し、
前記レンズホルダは、撮影方向に向かって開口し、内面が撮影方向に向かって拡大する形状を有し、内寸が短い根元部位で前記接写型広角レンズを保持し、
前記撮像部は、光源部から指に入射した光のうち、指の中を透過し、接写型広角レンズを通過する光を撮像し、
前記認証手段は、
撮像部から撮像情報の受信が可能であるように構成され、
撮像部から撮像情報を受信すると、
撮像情報から静脈パターンを抽出し、
抽出した静脈パターンに対応する認証用データがデータベースにあるときは、本人であることを確認する
個人認証装置。 It is a personal authentication device that reads the vein pattern of the abutting finger and verifies the identity based on the vein pattern,
Reading means for reading information including a finger vein pattern;
Authentication means having a database pre-recorded with authentication data for finger vein patterns;
With
The reading means includes
It has a set of light source unit and image pickup unit arranged in parallel in the longitudinal direction of the finger that contacts,
The imaging unit
A close-up type wide-angle lens, a lens holder, and an image sensor;
The lens holder has a shape that opens toward the shooting direction, and has an inner surface that expands toward the shooting direction, and holds the close-up wide-angle lens at a root portion with a short inner dimension;
The imaging unit picks up light passing through the finger and passing through the close-up type wide-angle lens among light incident on the finger from the light source unit,
The authentication means includes
It is configured to be able to receive imaging information from the imaging unit,
When imaging information is received from the imaging unit,
Extract vein patterns from imaging information,
A personal authentication device that verifies the identity of a person when authentication data corresponding to the extracted vein pattern is in the database.
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