JP2020123068A - 生体認証装置、生体認証方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】正確に生体認証することができる生体認証装置、生体認証方法および、コンピュータプログラムを提供すること。【解決手段】生体認証装置２は、複数の異なる波長の電磁波を生体１へ照射する照射部２２と、生体から反射または透過した各電磁波による画像を撮影する撮像部２４と、撮影された画像に所定の処理を施すことにより生体のうちの第１の部位１１と生体のうちの第２の部位１２とを識別する画像を生成する画像処理部３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、生体認証装置、生体認証方法およびコンピュータプログラムに関するものである。

指紋認証または静脈認証等を行う生体認証機器では、生体組織ごとの光の吸収特性の違いを利用することによって、ユーザの身体的特徴の画像を鮮明に取得することが検討されている。生体認証機器は、条件を変えながらユーザの体の所定の部位を複数回撮影することによって複数の撮影画像を取得する。生体認証機器は、各撮影画像を合成することによって、身体的特徴を強調した画像を生成することができる。しかしながら、複数回撮影する間にユーザの体が動いてしまうため、生体認証機器は、ユーザの体の動きの影響を抑制することが求められる。

特許文献１の情報処理装置は、波長の異なる複数の光を生体に照射する。情報処理装置は、生体より得られる各光を分光することによって、分光された各光に対応する皮膚の表面成分または生体内の血管成分等の複数の画像成分に分離する。情報処理装置は、各画像成分に基づいて、位置ずれ検出処理部および認証処理部を実行する。

特開２００６−０７２７６４号公報

特許文献１の情報処理装置は、照射される光に含まれる複数の波長の光を分光することによって、一度の撮影で複数の画像成分を取得する。しかしながら、複数の画像成分を獲得するためには分光専用の装置を使用する為、一般的なカメラを用いる生体認証の装置では、検討の余地があると考えられる。

そこで、本発明は、上記の課題を解決する為になされたものであり、正確に生体認証することができる生体認証装置、生体認証方法および、コンピュータプログラムの提供を目的とする。

生体認証装置は、複数の異なる波長の電磁波を生体へ照射する照射部と、生体から反射または透過した各電磁波による画像を撮影する撮像部と、撮影された画像に所定の処理を施すことにより生体のうちの第１の部位と生体のうちの第２の部位とを識別する画像を生成する画像処理部と、を備える。

本発明によると、正確に生体認証することができる。。

第１実施例の生体認証装置の概略図。 生体認証装置の上面図。 ヘモグロビンの吸光特性の説明図。 撮像部の波長感度特性の説明図。 生体認証処理の説明図。 生体認証処理の流れ図。 血管強調処理の流れ図。 生体領域検出処理の流れ図。 第２実施例の生体認証装置の概略図。 生体認証装置の上面図。 生体認証装置の変形例の概略図。

以下、本実施例を添付図面に基づいて説明するが、当該図面に記載の構成に限定されない。

本実施例は、生体の身体的特徴を取得することによって本人確認する生体認証装置に関するものである。すなわち、生体認証装置は、複数の異なる波長の光を手に照射し、血管の特徴を撮影することによって本人確認する。なお、生体認証装置は、手の血管に限らず、表皮の皺の模様等を用いて本人確認してもよい。本実施例では、手の血管を用いて生体認証する場合を例に挙げて説明をする。

なお、本実施例において、上方向とは生体認証装置から生体に向かう方向を示し、下方向とは上方向と逆の方向を示し、横方向とは上下方向に対して垂直の方向を示す。本実施例では、生体認証装置の上方向に手をかざして生体認証をする場合について説明するが、生体認証装置の横方向および下方向等、生体認証装置の様々な方向に手をかざして生体認証をする場合も考えられる。

なお、本実施例において、「電磁波」の一例として「光」と記載しているが、「光」は可視光の波長の領域に限定されることはない。

図１は、生体認証装置２の概略図である。生体認証装置２は、予め記録されたユーザの身体的特徴の情報と、ユーザの「生体の所定の部位」の一例としての手１を撮影して検出した身体的特徴の情報と、を比較することによって、本人確認する。

生体認証装置２は、「第１の部位」の一例としての血管１１と、「第２の部位」の一例としての他の生体組織１２とを識別する画像を生成し、ユーザの身体的特徴の情報を取得する。血管１１は、手１の内部領域の一部である。他の生体組織１２は、例えば、皮膚等の表面領域の一部である。

生体認証装置２は、筐体２１と、「照射部」の一例としての複数の光源２２（１），（２）と、「拡散フィルタ」の一例としての光学フィルタ２３と、撮像部２４と、「可視光フィルタ」の一例としての光学フィルタ２５と、保護板２６と、手１を検知するセンサ（不図示）と、画像処理部３を有する。特に区別しない場合には、光源２２（１），（２）は、光源２２と示す場合がある。

筐体２１は、生体認証装置２の外装である。筐体２１は、例えば、中空の円柱状に形成され、複数の開口２１１と、開口２１２と、を上面２７に有する。各開口２１１と、開口２１２とは、図２にて後述する。なお、筐体２１は、中空の円柱形状に形成されることに限らず、中空の四角柱状等に形成されてもよい。

各光源２２は、複数の異なる波長の光を同時に手１へ照射する。「同時」とは、厳密に同時である場合に限らず、実質的に同時である場合も含む。すなわち、本実施例の効果を奏することができる時間差で複数の光線を照射できればよい。光源２２（１）の照射する光と、光源２２（２）の照射する光と、は、異なる波長に設定される。各光源２２が照射する光の波長については、図３および図４にて後述する。

光源２２は、筐体２１の内部に設けられ、開口２１１の下方向に位置する。すなわち、光源２２が照射する光は、開口２１１を通って、筐体２１の上方向に位置する手１に照射される。

光学フィルタ２３は、例えば、一方の面から入射した光を他方の面から拡散させて放出する光拡散フィルタである。光学フィルタ２３は、開口２１１を塞ぐように筐体２１に設けられる。光源２２から照射された光は、光学フィルタ２３を通過することによって、広範囲に拡散された光として手１に照射される。

なお、光源２２から照射された光は、光源２２を筐体２１の外部に配置することによって、広範囲に拡散された光として手１に照射されてもよい。光学フィルタ２３は、光拡散フィルタに限らず、偏光フィルタを用いてもよい。偏光フィルタを用いることによって、手１の皮膚から反射された光を抑制することができる。

光源２２と撮像部２４との間には、仕切り２１３が設けられる。光源２２から撮像部２４の方向に照射される光は、仕切り２１３で阻害される。なお、光源２２と、撮像部２４と、の間に仕切り２１３を設ける構造に限らず、撮像部２４に直接光が入らない位置に光源２２を設ける構造でもよい。

撮像部２４は、光源２２にて照らされた手１を撮影する。撮像部２４は、筐体２１内に配置され、開口２１２の下方向に位置する。すなわち、撮像部２４は、開口２１２から入る光を受光し、電気信号に変換することによって撮影画像１０１（１）〜１０１（３）（図５参照）を生成する。特に区別しない場合には、撮影画像１０１（１），１０１（２），１０１（３）は、撮影画像１０１と示す場合がある。撮像部２４は、撮影画像１０１を画像処理部３へ送信する。

撮像部２４は、例えば、カラーＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラである。撮像部２４は、複数のチャンネル（ＲＧＢ（Ｒｅｄ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌｕｅ）チャンネル）を有する。「ＲＧＢチャンネル」は、「Ｒチャンネル」と、「Ｇチャンネル」と、「Ｂチャンネル」と、で構成される。「Ｒチャンネル」と、「Ｇチャンネル」と、「Ｂチャンネル」と、は、各光を透過する割合が異なる。撮像部２４は、一度の撮影でチャンネルごとの撮影画像１０１を取得する。なお、撮像部２４の複数チャンネルの光の感度に関しては、図４にて後述する。

光学フィルタ２５は、環境光に含まれる可視光領域の波長の光を吸収するフィルタである。光学フィルタ２５は、撮像部２４の上方向に位置する。すなわち、撮像部２４は、可視光領域の波長が抑制された光を受光することができる。

保護板２６は、開口２１２を塞ぐように筐体２１に設けられ、筐体２１の内部を保護する。保護板２６は、例えば、アクリルまたはガラス等の少なくとも光線２２（１）および光線２２（２）に対して透明な部材で形成され、手１から反射された光を透過する。なお、保護板２６は、装置内部をユーザから視認できなくするフィルタを装着してもよい。

画像処理部３は、撮影画像１０１を解析することによって、ユーザの身体的特徴を強調する画像を算出する。画像処理部３は、プロセッサ３１と、メモリ３２と、補助記憶装置３３と、表示部３５と、スピーカ３６と、ユーザＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）入力部３７と、データ入力部３８と、光源制御部３９と、インターフェース（図中、ＩＦ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）と示す）４０と、各機能３１〜４０を接続するデータ伝送路４１と、を有する。

プロセッサ３１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の集積回路である。メモリ３２は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置である。

補助記憶装置３３は、例えば、ハードディスク等の不揮発性記憶装置である。補助記憶装置３３には、ユーザの身体的特徴を強調させる画像を生成するプログラム、および、生体認証するユーザの身体的特徴の情報を記憶する。プロセッサ３１は、メモリ３２を介してプログラムを取得し、プログラムを実行する。なお、画像処理部３は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の外部記憶媒体３４から上述のプログラムおよびユーザの身体的特徴の情報をインストールして実行してもよい。

表示部３５は、例えば、画像処理部３に接続されたモニターである。スピーカ３６および表示部３５は、認証結果をユーザに通知する。

ユーザＩＤ入力部３７は、ユーザの情報を画像処理部３に入力する入力部である。生体認証の前段階では、暗証番号またはＩＤをユーザＩＤ入力部３７に入力させたり、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップを読ませたりすることによって、多数の登録者のデータからユーザの情報を絞り込む。画像処理部３は、絞り込んだユーザの情報に含まれる身体的特徴の情報と、生体認証するユーザの身体的特徴の情報と、を比較して生体認証をしてもよい。

データ入力部３８は、撮像部２４から送信された撮影画像１０１のデータを受信する機能である。光源制御部３９は、光源２２の光量を制御する機能である。光源制御部３９は、手１の位置および手１の姿勢等に応じて光源２２の照射角度を制御し、各光源２２の光量を決定する。光源制御部３９は、光源２２の点灯を制御する。

図２は、生体認証装置２の上面図である。光源２２、光学フィルタ２３および開口２１１は、例えば、円環状に複数配置される。光源２２、光学フィルタ２３および開口２１１は、円環状に配置されることに限らず、手１に照射される光が斑になることを抑制する位置に配置される。開口２１２、撮像部２４および保護板２６は、例えば、中央部に配置される。

図３は、ヘモグロビンの吸収特性５０の説明図である。本実施例では、呼吸により体内に取り込まれた酸素と結合する酸化ヘモグロビンを一例に挙げて説明する。光の波長が「６５０ｎｍ」以上のヘモグロビンの吸収特性５０では、波長が「６５０ｎｍ」から「７００ｎｍ」に向かうにつれて分子吸光係数が減少し、波長が「７００ｎｍ」から「９００ｎｍ」に向かうにつれて分子吸光係数が増加し、波長が「９００ｎｍ」を超えたら分子吸光係数が減少する。分子吸光特性は、ヘモグロビンが光を吸収する度合いを示す。

すなわち、波長が「６５０ｎｍ」以上の光において、ヘモグロビンは、波長が「７００ｎｍ」の光を他の波長の光と比較して最も反射し、波長が「９００ｎｍ」の光を他の波長の光と比較して最も吸収する。なお、上記のヘモグロビンの吸収特性を示した波長の値は、ヘモグロビンの吸収特性を説明する為に示した値であり、異なる値も考えられる。

図４は撮像部２４の波長感度特性６０の説明である。波長感度特性６０は、例えば、「ＲＧＢチャンネル」のセンサが受光する光の感度である。具体的には、例えば、「７００ｎｍ」の光を受光する感度は、「Ｒチャンネル」が「２０％」を示し、「Ｇチャンネル」が「１０％」を示し、「Ｂチャンネル」が「４％」を示す。すなわち、「７００ｎｍ」の光を受光して生成された画像は、ＲＧＢの順番で暗くなる。

「８５０ｎｍ」の光を受光する感度は、「ＲＧＢチャンネル」共通して「１０％」である。すなわち、「８５０ｎｍ」の光を受光して生成された画像は、「ＲＧＢチャンネル」共に同様の明るさを有する。なお、上述の各波長における「ＲＧＢチャンネル」の感度の値は、撮像部２４の感度特性を説明する為に示した値であるため、異なる値を示すことも考えられる。

光源２２の照射する光の波長は、撮像部２４の波長感度特性および手１の身体的特徴部の吸収特性から設定される。光源２２の照射する光の波長は、他の波長に比較してヘモグロビンの吸光度が高い波長帯域のいずれか一つと、他の波長に比較してヘモグロビンの吸光度が低い波長帯域のいずれか一つと、に設定される。光源２２の照射する光の波長は、光学フィルタ２５を透過する近赤外の波長帯域のいずれか一つと、光学フィルタ２５を透過する近赤外付近の可視光の波長帯域のいずれか一つと、に設定される。

光源２２の照射する光の波長は、少なくとも１つの波長光において、「ＲＧＢチャンネル」間で感度の違いが生じる波長に設定される。本実施例において光源２２（１）の照射する光の波長は、「第２の波長」の一例としての「７００ｎｍ」に設定される。光源２２（２）の照射する光の波長は、「第１の波長」の一例としての「８５０ｎｍ」に設定される。

なお、光源２２の照射する光の波長は、「７００ｎｍ」の波長および「８５０ｎｍ」の波長に設定されることに限らず、他の波長に設定されてもよい。光源２２は、二種類の波長を照射する設定に限らず、３種類の波長を照射してもよい。この場合において、三種類目の光の波長は、「７００ｎｍ」と「８５０ｎｍ」との間に設定されてもよい。

図５は、生体認証処理の説明図である。生体認証処理は、撮像部２４にて撮影された撮影画像１０１から強調画像１０３を生成する。

撮影画像１０１（１）は、撮像部２４で撮影された「Ｒチャンネル」の画像である。撮影画像１０１（２）は、撮像部２４で撮影された「Ｇチャンネル」の画像である。撮影画像１０１（３）は、撮像部２４で撮影された「Ｂチャンネル」の画像である。

分離画像１０２（１）は、「７００ｎｍ」の光を当てたときの手１の画像である。分離画像１０２（２）は、「８５０ｎｍ」の光を当てたときの手１の画像である。分離画像１０２（１），１０２（２）は、図７にて詳述する分離画像算出処理にて算出される。特に区別しない場合には、分離画像１０２（１），１０２（２）は、分離画像１０２と示す場合がある。

強調画像１０３は、手１の血管１１を強調させた画像である。強調画像１０３は、分離画像１０２（１）と、分離画像１０２（２）と、を合成させることによって生成される。生体領域１０４は、各画像１０１，１０２，１０３における手１の領域を示す。

図６は、生体認証処理の流れ図である。生体認証処理は、概略的に、撮影処理（Ｓ１〜Ｓ４）と画像処理部３の処理（Ｓ５〜Ｓ１４）とである。

生体認証装置２は、ユーザが開口２１２に手１をかざすことで実行される。生体認証装置２は、所定のセンサを用いて手１を検出する（Ｓ１）。生体認証装置２は、手が検出されたかどうかを判断する（Ｓ２）。手が検出されない場合（Ｓ２：Ｎｏ）には、生体認証装置２は、手１を検出する処理（Ｓ１）を実行する。

手が検出された場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）には、生体認証装置２は、画像処理部３と通信し光源制御部３９を実行する（Ｓ３）。光源制御部３９は、各光源２２（１）と、各光源２２（２）と、を同時に点灯させる。

撮像部２４は、手１を撮影する（Ｓ４）。画像処理部３は、データ入力部３８を介して撮像部２４から撮影画像１０１を取得する（Ｓ５）。画像処理部３が取得した撮影画像１０１は、補助記憶装置３３に保存される。

画像処理部３は、撮影画像１０１から強調画像１０３を算出する（Ｓ６）。なお、具体的な処理は図７にて後述する。

画像処理部３は、各撮影画像１０１を比較することによって、手１の領域を検出する（Ｓ７）。具体的な処理は図８にて後述する。画像処理部３は、手１の領域が検出されたかを判定する（Ｓ８）。

手１の領域が検出された場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）には、画像処理部３は、強調画像１０３を正規化する（Ｓ９）。すなわち画像処理部３は、強調画像１０３の、手１の位置または手１の姿勢による拡大率または歪みを補正する。手１の領域が検出されない場合（Ｓ８：Ｎｏ）には、画像処理部３は、光源制御部３９を実行する（Ｓ３）。

正規化処理（Ｓ９）の後に、画像処理部３は、強調画像１０３から身体的特徴を抽出する（Ｓ１０）。画像処理部３は、補助記憶装置３３に登録されている身体的特徴と、処理（Ｓ１０）にて抽出した身体的特徴と、を照合することによって照合スコアを算出する（Ｓ１１）。画像処理部３は、算出された照合スコアと所定の閾値ＴＨ１とを比較する（Ｓ１２）。

照合スコアが所定の閾値ＴＨ１より大きい場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）には、画像処理部３は、認証成功処理（Ｓ１３）を実行する。画像処理部３は、認証成功処理（Ｓ１３）の後に生体認証処理を終了する。

照合スコアが所定の閾値ＴＨ１以下の場合（Ｓ１２：Ｎｏ）には、画像処理部３は、生体認証処理を中断するかを判定する（Ｓ１４）。所定の時間を経過した場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）には、生体認証処理を終了する。所定の時間を経過していない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）には、画像処理部３は、光源制御部３９を実行する（Ｓ３）。

なお、所定時間は、任意に設定してもよい。画像処理部３は、手１の検出処理（Ｓ２）完了後、または、照合スコアが所定の閾値ＴＨ１以下の場合（Ｓ１２：Ｎｏ）の後等、任意のタイミングから所定の時間をカウントしてもよい。

図７は、血管強調処理（Ｓ６）の流れ図である。強調画像１０３の生成処理は、概略的に、分離画像１０２の生成処理（Ｓ６０１〜Ｓ６０４）と、強調画像１０３の生成処理（Ｓ６０５）とによって構成される。

画像処理部３は、各撮影画像１０１の共通の場所に位置する所定の画素を選択する（Ｓ６０１）。画像処理部３は、下記に示す数式１〜３を用いて、撮影画像１０１から分離画像１０２を算出する（Ｓ６０２）。

Ｒ＝Ｉ７００＊Ｓｒ７００＋Ｉ８５０＊Ｓｒ８５０・・・（式１）

Ｇ＝Ｉ７００＊Ｓｇ７００＋Ｉ８５０＊Ｓｇ８５０・・・（式２）

Ｂ＝Ｉ７００＊Ｓｂ７００＋Ｉ８５０＊Ｓｂ８５０・・・（式３）

特に区別しない場合には、数式１〜３を輝度算出式と示す場合がある。輝度算出式は、チャンネルごとの撮影画像１０１が定式化されたものである。「ＲＧＢチャンネル」の輝度は、輝度算出式によって求められる。なお、数式１〜３は、波長が「８５０ｎｍ」，「７００ｎｍ」の光の成分に限らず、光源２２が照射する光の波長に合わせて変更してもよい。

各チャンネルの所定の画素の輝度は、例えば、波長が「７００ｎｍ」の光の成分と、波長が「８５０ｎｍ」の光の成分の合計である。波長が「７００ｎｍ」の光の成分は、波長が「７００ｎｍ」の光の輝度に各チャンネルの感度を掛け合わせたことを示す。波長が「８５０ｎｍ」の光の成分は、波長が「８５０ｎｍ」の光の輝度に各チャンネルの感度を掛け合わせたことを示す。

数式１〜３に示す「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」は、撮影画像１０１（１），１０１（２），１０１（３）の所定の画素の輝度である。「Ｉ７００」は、例えば、撮像部２４で受光した波長が「７００ｎｍ」の光の輝度である。「Ｉ８５０」は、撮像部２４で受光した波長が「８５０ｎｍ」の光の輝度である。

「Ｓｒ７００」、「Ｓｇ７００」および「Ｓｂ７００」は、波長が「７００ｎｍ」の光における「ＲＧＢチャンネル」の撮像部２４の感度である。「Ｓｒ８５０」、「Ｓｇ８５０」および「Ｓｂ８５０」は、波長が「８５０ｎｍ」の光における「ＲＧＢチャンネル」の撮像部２４の感度である。

以降、分離画像１０２を算出する具体的な計算について説明する。図４の撮像部２４の波長感度特性により、「Ｓｒ８５０」と「Ｓｇ８５０」と「Ｓｂ８５０」とは、例えば、「１０％」と設定される。これにより、数式１〜３における波長が「８５０ｎｍ」の光の成分は、等しいと考えられる。数式１と数式２との差分を求めることによって、下記に示す「７００ｎｍ」の波長成分が残る数式４が得られることになる。

Ｒ‐Ｇ＝Ｉ７００（Ｓｒ７００−Ｓｇ７００）・・・（式４）

数式４に示す、「Ｒ」および「Ｇ」の値は、図５に示す撮影画像１０１（１）および撮影画像１０１（２）から求めることができる。「Ｓｒ７００」および「Ｓｇ７００」は、図４に示す波長感度特性により求めることができる。従って、画像処理部３は、「Ｉ７００」を求めることができる。算出された「Ｉ７００」を数式１〜３のいずれか一つに代入することによって、画像処理部３は、「Ｉ８５０」を算出することができる。

全ての画素において「Ｉ７００」および「Ｉ８５０」を算出したかを判定する（Ｓ６０３）。「Ｉ７００」および「Ｉ８５０」の算出を行っていない画素がある場合（Ｓ６０３：Ｎｏ）には、画素の選択処理（Ｓ６０１）を実行する。

「Ｉ７００」および「Ｉ８５０」を全ての画素で算出した場合（Ｓ６０３：Ｙｅｓ）には、画像処理部３は、「Ｉ７００」および「Ｉ８５０」から分離画像１０２を生成する（Ｓ６０４）。画像処理部３は、分離画像１０２から強調画像１０３を生成する（Ｓ６０５）。なお、画像処理部３は、各分離画像１０２の生体領域１０４の平均輝度が等しくなるように補正し、強調画像１０３を算出してもよい。画像処理部３は、強調画像１０３の生成処理（Ｓ６）を終了する。

すなわち、画像処理部３は、撮像部２４の各チャンネルにおける波長の感度特性の違いを利用することによって、各撮影画像１０１から強調画像１０３を生成する。

図８に示す生体領域検出処理（Ｓ７）について説明する。生体領域検出処理（Ｓ７）は、画像処理部３が各撮影画像１０１を比較することによって手１と背景領域とを判別する処理である。

画像処理部３は、撮影画像１０１のうちの二つを選択する（Ｓ７０１）。画像処理部３は、所定の画素を選択する（Ｓ７０２）。画像処理部３は、二つの撮影画像１０１間における所定の画素の輝度差を計算する（Ｓ７０３）。画像処理部３は、輝度差と、所定の閾値ＴＨ２と、を比較する（Ｓ７０４）。なお、所定の閾値ＴＨ２は、任意の値を設定してもよい。

輝度差が所定の閾値ＴＨ２よりも大きい場合（Ｓ７０４：Ｙｅｓ）には、画像処理部３は、所定の画素を手１の領域だと判定する。輝度差が所定の閾値以下である場合（Ｓ７０４：Ｎｏ）には、画像処理部３は、所定の画素を背景領域だと判定する。

画像処理部３は、領域判定（Ｓ７０５，Ｓ７０６）していない画素があるかを判定する（Ｓ７０７）。領域判定（Ｓ７０５，Ｓ７０６）していない画素がある場合（Ｓ７０７：Ｎｏ）には、画像処理部３は、次の所定の画素を選択する処理（Ｓ７０２）を実行する。全ての画素において領域判定（Ｓ７０５，Ｓ７０６）をした場合（Ｓ７０７：Ｙｅｓ）には、画像処理部３は、生体領域判定処理（Ｓ７）を終了する。

なお、画像処理部３は、例えば、撮影画像１０１の近接する画素同士の輝度差分（エッジ）を用いることによって、生体領域判定処理をしてもよい。この場合には、画像処理部３は、手１の輪郭線と背景領域との境界を検出し、手１の領域を判定する。

画像処理部３は、各撮影画像１０１の間の輝度差分を用いて算出した生体領域の情報と、エッジを用いて算出した生体領域の情報と、を組み合わせることによって、手１の領域を検出してもよい。この場合において、画像処理部３は、撮影画像１０１ごとにエッジ強度（近接する画素の輝度差分の値）を算出する。画像処理部３は、各撮影画像１０１間でエッジ強度の差分を算出し、手１の領域を検出する。

以上に示す、生体認証装置２は、撮影画像１０１から血管１１を強調させた強調画像１０３を生成することによって、生体認証することができる。これにより、生体認証装置２は、汎用的なカラーＣＭＯＳカメラを用いた１回の撮影で生体認証をすることができる。

撮像部２４が一度の撮影で「ＲＧＢチャンネル」ごとの撮影画像１０１を取得するため、生体認証装置２は、複数の撮影画像１０１を同じ撮像タイミングで取得することができる。これにより、撮影画像１０１の手１が同じ位置にあるため、強調画像１０３の画質向上が期待できる。この結果、生体認証装置２は、生体認証の利便性を維持しつつ、生体認証の精度の向上が期待できる。

光源２２が照射する光の波長を設定する事によって、生体認証装置２は、血管１１の観測が容易な分離画像１０２である「Ｉ８５０」と、血管１１の観測が困難な分離画像１０２である「Ｉ７００」と、を算出することができる。これにより、分離画像１０２間で差分をとることによって、生体認証装置２は、血管１１を強調させた画像を生成することができる

撮影画像１０１の背景領域は、撮像部２４が撮影する方向、または、環境光の条件等によって様々なものが映り込むことが考えられる。背景が複雑になる場合には、手１の領域と背景領域とを判別することが困難である。撮影画像１０１の生体領域１０４は、光源２２の反射光を撮像部２４が受光した領域である。撮影画像１０１の背景領域は、光源２２の光を撮像部２４が受光していない領域である。これにより、撮影画像１０１間における所定の画素の輝度差を算出することによって、生体領域１０４を検出することができる。この結果、生体認証装置２は、手１の領域の検出精度を向上させることができる。

なお、生体認証装置２は、不図示のセンサを使用して手１を検出することに限らず、光源２２を点滅させて撮影した画像の輝度変化等を利用することによって手１を検出してもよい。生体認証装置２は、距離センサを用いることによって手１を検出するようにしてもよい。生体認証装置２は、開口２１２の近くに静電センサを設けることによって、生体認証装置２から一定の距離に近づいた手を検出するようにしてもよい。上述の光源２２の点滅を用いて手１を検出する方法と、距離センサを用いて手１を検出する方法と、静電センサを用いて手１を検出する方法と、は、併用してもよい。

生体認証装置２は、生体領域判定処理（Ｓ７）の検出結果に基づいて、光源制御部３９（Ｓ３）を再度実行してもよい。すなわち、生体認証装置２は、光源２２の光量を変化させて生体領域判定処理（Ｓ７）を再度実行することによって、生体領域１０４を検出する精度を向上させてもよい。

手１が撮像部２４に提示される前に撮影することによって、撮影画像の背景領域の輝度差分を予め算出しておいてもよい。これにより、画像処理部３は、背景領域の輝度差分と異なる輝度差分を有する領域を生体領域１０４として検出する。

画像処理部３の処理は、生体認証装置２の外に設置されたサーバ等にて実行されてもよい。この場合において、生体認証装置２は、撮影画像１０１のデータをサーバに送信し、サーバが受信した撮影画像１０１のデータを用いて強調画像１０３を生成する。サーバは、強調画像１０３から生体認証の結果を算出し、生体認証装置２に送信する。生体認証装置２は、スピーカ３６および表示部３５にて生体認証の結果を出力する。

生体認証装置２は、認証ランプ（不図示）を有してもよい。認証ランプは、待機時、手を検知した時、認証処理時、認証成功時、認証失敗時、等にそれぞれ異なる色の可視光を発することで、ユーザに認証処理の状態を知らせる。各光源２２のうちのいずれか一つを認証ランプとして使用してもよい。

生体認証装置２は、非接触状態での生体認証に限らず、接触した状態での生体認証に用いてもよい。

本実施例は、第１実施例の変形例に相当するため、第１実施例との相違を中心に説明する。図９は、生体認証装置２ａの概略図である。図１０は、生体認証装置２ａの上面図である。

生体認証装置２ａは、生体の内部を透過させた光によって手１の画像を撮影し、生体認証する。なお、本実施例において、ユーザが手のひら側を撮像部２４側に向けている状態を例に挙げて生体認証装置２ａの説明をする。

生体認証装置２ａは、筐体２１ａと、光源２２ａ（１），２２ａ（２）と、撮像部２４と、画像処理部３と、を有する。筐体２１ａは、例えば、中空の四角柱状に形成され、上面２７ａに開口２１２ａが形成される。なお、筐体２１ａは、中空の四角柱状に限らず、中空の円柱形状等に形成されてもよい。

光源２２ａ（１）と光源２２ａ（２）とは、例えば、異なる波長の光を同時に手１へ照射する。光源２２ａ（１），２２ａ（２）は、特に区別しない場合には、光源２２ａと示す場合がある。光源２２ａは、例えば、支持板２８ａの一方の面に格子状に複数設けられる。光源２２ａ（１）および光源２２ａ（２）は、例えば、交互に並べて配置される。

支持板２８ａは、例えば、筐体２１ａの上方向、および、筐体２１ａの上面２７に対して垂直に配置される。すなわち、光源２２ａは、筐体２１ａの上面２７に対して垂直に並べて配置される。光源２２ａは、手１の斜め上方向から手１へ光を照射する。

光源２２から照射された光は、手１の甲側に到達する。光は、手１の内部を散乱しながら手のひら側に抜けてくる。撮像部２４は、手のひら側から抜けてきた光を受光する。光源２２ａの光軸は、撮像部２４に直接光が照射されない方向に設定される。

光源２２ａは、手１の部位ごとに点灯の制御をしてもよい。制御方法は、例えば、手１の各部位を照射する光源２２ごとに点灯を制御する。光源制御部３９は、所定の光源２２ａ（１）と所定の光源２２ａ（２）とを一つの組み合わせとして同時に制御してもよい。所定の光源２２ａ（１）と、所定の光源２２ａ（２）と、は、手１の同じ部位を照射する隣り合う光源２２である。

なお、光源２２ａの照射する光は、拡散フィルタ（不図示）等を通過することによって、拡散されてもよい。所定の光源２２（１）と所定の光源２２（２）とは、手１の同じ位置に光が照射されるように、光軸を調整した上で配置するようにしてもよい。

このような生体認証装置２ａは、撮像部２４に直接光が照射されることを防ぎつつ、手１の透過光を用いて生体認証処理をすることができる。

図１１は、生体認証装置２ａの変形例の概略図である。生体認証装置２ｂは、図９に示す生体認証装置２ａの変形例に相当するため、生体認証装置２ａとの相違を中心に説明する。

生体認証装置２ｂは、指１ｂの内部を透過した光によって指１ｂの画像を撮影することによって、生体認証する。なお、本実施例において、指１ｂの画像を撮影する場合を例に挙げて生体認証装置２ｂ説明をするが、指１ｂに限らず、手の画像を撮影して生体認証する場合も考えられる。

生体認証装置２ｂは、筐体２１ａと、光源２２ｂ（１），２２（２）と、撮像部２４と、画像処理部３と、を有する。光源２２ｂ（１），２２ｂ（２）は、特に区別しない場合には、光源２２ｂと示す場合がある。

光源２２ｂ（１），２２ｂ（２）は、例えば、異なる複数の波長の光を同時に指１ｂへ照射する。各光源２２ｂは、支持板２８ｂに格子状に設けられる。光源２２ｂ（１）および光源２２ｂ（２）は、例えば、交互に並べて配置される。

支持板２８ｂは、例えば、撮像部２４の上方向に配置される。支持板２８ｂの下面には、各光源２２ｂが設けられる。すなわち、光源２２ｂは、下方向に光を照射することによって、指１ｂに光を照射する。光源２２ｂから照射された光は、指１ｂの中で散乱し、撮像部２４側に透過する。撮像部２４は、透過した光を撮影する。

光源２２ｂは、指１ｂの部位ごとに点灯の制御をしてもよい。光源制御部３９は、所定の光源２２ｂ（１）と所定の光源２２ｂ（２）とを同時に点灯を制御する。所定の光源２２ｂ（１）と、所定の光源２２ｂ（２）と、は、手１の同じ部位を照射する隣り合う光源２２ｂである。

なお、光源２２ｂの照射する光は、拡散フィルタ（不図示）を通過することによって、拡散されてもよい。所定の光源２２ｂ（１）と所定の光源２２ｂ（２）とは、手１の同じ位置に光が照射されるように、光軸を調整した上で、配置するようにしてもよい。

本実施例における生体認証装置は、生体認証に用いる波長の光と、可視光と、を同時に生体へ照射して生体認証する。

生体認証装置は、例えば、波長が「７００ｎｍ」の光または波長が「８５０ｎｍ」の光を照射する複数の生体認証用光源と、可視光領域の光を照射する複数の可視光光源と、を有する。生体認証する際には、生体認証装置は、例えば、生体認証用光源と可視光光源とを同時に点灯させる。

生体認証装置は、撮像部の上方向に光学フィルタを設ける。光学フィルタは、生体認証に用いる波長の光を透過し、可視光光源から照射された光を吸収する。これにより、撮像部は、生体認証用光源から照射された光を受光することによって撮影する。すなわち、生体認証装置は、可視光光源から照射された光の影響を抑制しつつ生体認証をすることができる。

生体認証装置は、可視光領域の光を生体認証する際に生体へ照射することによって、赤色の光を抑制することができる。この結果、ユーザの心理的抵抗を抑制できることが期待できる。

なお、生体認証の際には、可視光光源が照射する光の色を変化させることによって、生体認証装置は、生体の撮影中または生体認証判定中といった状態を利用者に伝えてもよい。

１…手、２，２ａ，２ｂ…生体認証装置、３…画像処理部、１１…血管、１２…他の生体組織、２１…筐体、２２（１），２２（２），２２ａ（１），２２ａ（２），２２ｂ（１），２２ｂ（２），…光源、２３…光学フィルタ、２４…撮像部、２５…光学フィルタ、２６…保護板、２７…上面、３１…プロセッサ、３２…メモリ、３３…補助記憶装置、３４…外部記憶媒体、３５…表示部、３６…スピーカ、３７…ユーザＩＤ入力部、３８…データ入力部、３９…光源制御部、４０…インターフェース、４１…データ伝送路

Claims (12)

1. 生体認証装置であって、
   複数の異なる波長の電磁波を生体へ照射する照射部と、
   前記生体から反射または透過した前記各電磁波による画像を撮影する撮像部と、
   前記撮影された画像に所定の処理を施すことにより前記生体のうちの第１の部位と前記生体のうちの第２の部位とを識別する画像を生成する画像処理部と、
   を備える生体認証装置。
2. 前記照射部は、前記複数の異なる波長の電磁波を同時に前記生体へ照射する機能を有する
   請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記撮像部は、
   前記各電磁波を透過する割合が異なる複数のチャンネルと、
   前記チャンネルごとに前記各電磁波による画像を撮影する機能と、を有する
   請求項１に記載の生体認証装置。
4. 前記第１の部位は、前記生体の内部領域であり、
   前記第２の部位は、前記生体の表面領域である
   請求項１に記載の生体認証装置。
5. 前記第１の部位は、血管であり、
   前記第２の部位は、前記血管以外の生体組織であり、
   前記電磁波の複数の異なる波長のうちの第１の波長は、他の波長に比較してヘモグロビンの前記電磁波の吸光度が高い波長帯域のいずれか一つに設定され、
   前記電磁波の複数の異なる波長のうちの第２の波長は、他の波長に比較して前記ヘモグロビンの前記電磁波の吸光度が低い波長帯域のいずれか一つに設定される
   請求項１に記載の生体認証装置。
6. さらに、前記生体認証装置は、環境光に含まれる可視光を吸収する可視光フィルタを有し、
   前記第１の波長は、前記可視光フィルタを透過する近赤外の波長帯域のいずれか一つに設定され、
   前記第２の波長は、前記可視光フィルタを透過する近赤外付近の可視光の波長帯域のいずれか一つに設定され、
   前記撮像部は、前記可視光フィルタを透過した、前記第１の波長の前記電磁波および前記第２の波長の前記電磁波を受光する
   請求項５に記載の生体認証装置。
7. さらに、前記画像処理部は、前記各撮影された画像を解析することによって、前記生体の領域と背景の領域とを判別する機能を有する
   請求項３に記載の生体認証装置。
8. さらに、前記生体認証装置は、前記照射部から照射される前記電磁波を拡散させる拡散フィルタを備える
   請求項１に記載の生体認証装置。
9. 前記撮像部は、前記生体から反射した前記各電磁波による画像を撮影する
   請求項１に記載の生体認証装置。
10. 前記撮像部は、前記生体を透過した前記各電磁波による画像を撮影する
    請求項１に記載の生体認証装置。
11. 複数の異なる波長の電磁波を同時に生体へ照射し、
    前記生体から反射または透過した前記各電磁波による画像を撮影し、
    前記撮影された画像に所定の処理を施すことにより前記生体のうちの第１の部位と前記生体のうちの第２の部位とを識別する画像を生成する
    生体認証方法。
12. コンピュータを、生体認証装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータには、
    複数の異なる波長の電磁波を同時に生体へ照射する照射装置と、
    前記生体から反射または透過した前記各電磁波による画像を撮影する撮像装置と、が接続されており
    前記コンピュータ上に、
    前記撮影された画像に所定の処理を施すことにより前記生体のうちの第１の部位と前記生体のうちの第２の部位とを識別する画像を生成する画像処理部を実現させるためのコンピュータプログラム。
    
    

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