JP2021089550A - 生体認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】提示部が小型化される場合であっても、認証精度を維持できる生体認証装置を提供する。【解決手段】生体が提示される提示部を備える生体認証装置であって、前記生体に電磁波を照射する光源と、前記生体で散乱した電磁波による画像を撮影する撮影部と、前記画像において輝度が前記撮影部の上限値を超える領域である輝度飽和領域を抽出する抽出部と、前記輝度飽和領域について予め登録された登録データと新たに生成された生成データとを照合することによって個人を認証する認証部をさらに備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、人間の指に近赤外線を照射して撮影される近赤外線画像を用いて個人を認証する生体認証装置に関する。

高精度な個人認証が可能な生体認証装置の一つに、個人毎に異なる血管のパターンを利用する指静脈認証装置がある。指静脈認証装置は、指の近赤外線画像から抽出される血管パターンを、予め登録された血管パターンと照合することにより個人を認証する装置である。指静脈認証装置等の生体認証装置では、認証精度の向上と装置の小型化が重要である。

特許文献1には、指静脈認証装置の認証精度を向上させるために、指の近赤外線画像の中の指領域と輝度飽和領域との面積比が所定の範囲に入るように照射光量を調整してから血管パターンを抽出するための近赤外線画像を撮影することが開示されている。

特開２０１９−９６１６８号公報

しかしながら、特許文献１では生体認証装置の小型化については言及されていない。指静脈認証装置を小型にするには、近赤外線画像を撮影するために指が提示される提示部の小型化が必要であり、提示部の小型化は認証精度の低下をもたらす。すなわち、提示部が小型化されると、近赤外線画像から抽出される血管パターンのサイズが小さくなり、認証精度が低下する。

そこで本発明は、指等の生体が提示される提示部が小型化される場合であっても、認証精度を維持できる生体認証装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、生体が提示される提示部を備える生体認証装置であって、前記生体に電磁波を照射する光源と、前記生体で散乱した電磁波による画像を撮影する撮影部と、前記画像において輝度が前記撮影部の上限値を超える領域である輝度飽和領域を抽出する抽出部と、前記輝度飽和領域について予め登録された登録データと新たに生成された生成データとを照合することによって個人を認証する認証部をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、指等の生体が提示される提示部が小型化される場合であっても、認証精度を維持できる生体認証装置を提供することができる。

実施例１の生体認証装置の概略構成図 実施例１の提示部を示す斜視図 実施例１の処理の流れの一例を示す図 実施例１の提示部に提示された指の近赤外線画像の一例を示す図 実施例１の処理の流れの変形例を示す図 異なる照射光量毎に撮影された指の近赤外線画像の一例を示す図 実施例１の提示部に提示された偽指の近赤外線画像の一例を示す図 提示部に斜めに提示された指の一例を示す図 斜めに提示された指の近赤外線画像の模擬画像について説明する図 実施例３の提示部を示す斜視図 実施例３の提示部に提示された指に照射される可視光の一例を示す図 実施例４の生体認証装置の概略構成図 実施例４の処理の流れの一例を示す図 実施例５の処理の流れの一例を示す図 実施例６の提示部を示す斜視図 実施例６の提示部に提示された指の近赤外線画像の一例を示す図

以下、本発明の実施例を図面に従い説明する。なお以下の説明では、指を生体の一例、近赤外線を電磁波の一例とする。

図１を用いて、本実施例の生体認証装置について説明する。図１は本実施例の生体認証装置の概略構成図である。本実施例の生体認証装置は、指１０の近赤外線画像を用いた認証処理を実行するために、筐体１１０の上に設けられる提示部１００とコンピュータ１２０を備える。提示部１００には指１０が提示される。

図２を用いて本実施例の提示部１００について説明する。図２は本実施例の提示部１００の斜視図である。本実施例の提示部１００は指置台１０１、指先支持台１０２、拡散板１０３、透光部１０４、複数の近赤外線光源１０５を有する。

指先支持台１０２は指１０の先端が宛がわれるとともに指１０の側方を覆う部材であり、指１０の長手方向の位置合わせに用いられる。指置台１０１は指１０の根元が置かれることにより指１０の厚さ方向の位置合わせに用いられる部材である。指置台１０１と指先支持台１０２には、外乱光を遮光する材質が用いられる。

複数の近赤外線光源１０５は指１０の長手方向に沿って指１０の側方に配置され、指１０の側方から拡散板１０３を介して近赤外線を照射する。拡散板１０３は近赤外線光源１０５と指１０の間に配置され、近赤外線光源１０５から照射される近赤外線を指１０の長手方向に拡散させる。拡散板１０３には例えば乳白色のプラスチック材が用いられる。透光部１０４は指１０と筐体１１０の間に配置される透明な板であり、埃やごみ等の異物が筐体１１０へ入り込むことを防止する。透光部１０４には、近赤外線などの特定の波長の光だけを透過するフィルター材が用いられても良い。

図１に戻る。筐体１１０の中には、近赤外線撮影部１１１と近赤外線光源制御部１１２が設けられる。近赤外線撮影部１１１は、透光部１０４を透過した近赤外線を検出し、指１０の近赤外線画像を撮影する。すなわち、近赤外線光源１０５から照射されて指１０に入射し、指１０の中で散乱した近赤外線が指１０の近赤外線画像として撮影される。指１０の近赤外線画像はコンピュータ１２０に送信され、認証処理に用いられる。指１０の近赤外線画像を用いた認証処理については図３を用いて後述する。近赤外線光源制御部１１２はコンピュータ１２０から送信される指示に基づいて複数の近赤外線光源１０５を制御し、例えば近赤外線光源１０５を選択的に点灯または消灯させたり、近赤外線光源１０５から照射される照射光量を増減させたりする。

コンピュータ１２０は、ＣＰＵ１２１、メモリ１２２、複数のインターフェース１２３を備える。ＣＰＵ１２１は記憶装置１２４に格納されるプログラム、例えば認証処理のプログラムや、プログラム実行に必要なデータをメモリ１２２にロードして実行したり、各部の動作を制御したりする。メモリ１２２には、ＣＰＵ１２１が実行するプログラムや演算処理の途中経過等が書き込まれたり読み出されたりする。インターフェース１２３には、近赤外線撮影部１１１や近赤外線光源制御部１１２とともに、記憶装置１２４、表示装置１２５、キーボード１２６、スピーカ１２７が接続される。さらに認証処理の結果に応じて動作する装置、例えばゲートやドア等がインターフェース１２３に接続される。

記憶装置１２４は、ＣＰＵ１２１が実行するプログラムやプログラム実行に必要なデータ、例えば認証処理に用いられる予め登録された登録データを格納する。記憶装置１２４には、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置や、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に読み書きする装置が用いられる。表示装置１２５はプログラム実行の結果、例えば認証処理の結果等が表示される装置であり、具体的には液晶ディスプレイ等である。キーボード１２６は、コンピュータ１２０に対する操作指示が入力される装置である。スピーカ１２７は音声を出力する装置であり、プログラム実行の結果、例えば認証処理の結果等が出力される。

図３を用いて本実施例の処理の流れの一例について説明する。なお以下の処理の流れはＣＰＵ１２１によって実行されても良いし、外部に設置されるサーバによって実行されても良い。

（Ｓ３０１）
ＣＰＵ１２１は近赤外線撮影部１１１に指示して、近赤外線画像を取得させる。具体的には、指１０の左右のいずれか一方の側の近赤外線光源１０５から所定の照射光量の近赤外線が照射されて近赤外線画像が撮影されたのち、他方の側から近赤外線が照射されて近赤外線画像が撮影される。もしくは指１０の左右両側から同時に近赤外線が照射されて近赤外線画像が撮影される。

図４を用いて指１０の近赤外線画像の一例について説明する。図４（ａ）は左側だけから、図４（ｂ）は右側だけから、図４（ｃ）は両側から同時に近赤外線が照射されたときの指１０の近赤外線画像の一例である。指先支持台１０２によって指１０の長手方向の位置合わせがなされることにより、指１０の第一関節と第二関節を含む赤外線画像が撮影される。なお、黒色部は指が含まれない背景領域、白色部は近赤外線撮影部１１１が検出可能な上限値を超える輝度を有する領域である輝度飽和領域、灰色部は背景領域でも輝度飽和領域でも無い非輝度飽和領域である。輝度飽和領域には近赤外線撮影部１１１の上限値に等しい輝度が一様に分布する。非輝度飽和領域には血管パターンが含まれる。輝度飽和領域と非輝度飽和領域を合わせて指領域と呼ぶ。また輝度飽和領域の幅は第一関節及び第二関節において他の部分よりも広い。

指１０の近赤外線画像の中の輝度飽和領域には個人差があり、提示部１００が小型化される場合であっても輝度飽和領域のサイズは変わらないので、本実施例では輝度飽和領域を用いて認証処理を実行する。なお左右のいずれか一方の側から近赤外線を照射する場合には輝度飽和領域をより正確に求められ、両側から同時に照射する場合には短時間で近赤外線画像を取得できる。

（Ｓ３０２）
ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０１で取得された近赤外線画像に指１０が含まれているか否かを判定する。具体的には、Ｓ３０１で取得された近赤外線画像が背景領域だけの近赤外線画像と比較されて判定される。指１０が含まれていればＳ３０３へ処理が進み、指１０が含まれてなければＳ３０１へ処理が戻って近赤外線画像が再び取得される。

（Ｓ３０３）
ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０１で取得された指１０の近赤外線画像から輝度飽和領域を抽出する。すなわちＣＰＵ１２１は輝度飽和領域を抽出する抽出部として機能する。輝度飽和領域の抽出には、例えば輝度値の閾値処理が用いられる。

なお輝度飽和領域の抽出に先立って、指１０の近赤外線画像を正規化しても良い。具体的には、指１０の近赤外線画像の背景領域に基づいて抽出される指領域の輪郭から指幅の平均値を算出し、指幅の平均値が所定の値になるように指１０の近赤外線画像を拡大または縮小することにより正規化する。指１０の近赤外線画像の正規化により、認証処理の認証精度を向上できる。

（Ｓ３０４）
ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０３で抽出された輝度飽和領域から新たに生成される生成データを、輝度飽和領域について予め登録された登録データと照合する。登録データは、予め撮影された指１０の近赤外線画像から抽出された輝度飽和領域の画像でも良いし、該輝度飽和領域の画像から計測される計測値、例えば該輝度飽和領域の幅の値でも良い。生成データは登録データと同じ形態で生成される。すなわち登録データが輝度飽和領域の画像である場合には、生成データはＳ３０３で抽出された輝度飽和領域の画像であり、登録データが輝度飽和領域の幅の値である場合には、生成データはＳ３０３で抽出された輝度飽和領域の幅の値である。

（Ｓ３０５）
ＣＰＵ１２１は、登録データと生成データとの不一致度が予め設定された閾値よりも低いか否かを判定する。すなわちＣＰＵ１２１は登録データと生成データとを照合することによって個人を認証する認証部として機能する。登録データと生成データが輝度飽和領域の画像である場合には、両画像を重ね合わせながら比較して不一致度を算出する。登録データと生成データが輝度飽和領域の幅の値である場合には、指１０の長手方向の位置毎に幅の値を比較して不一致度を算出する。不一致度が閾値よりも低ければＳ３０６へ処理が進み、閾値よりも低くなければＳ３０７へ処理が進む。

（Ｓ３０６）
ＣＰＵ１２１は、認証成功後処理をする。具体的には、本実施例の生体認証装置がドアやゲートに取り付けられている場合はゲートやドアの開閉に変化が生じる。すなわち閉じたゲートは開き、解錠されたドアは施錠される。

（Ｓ３０７）
ＣＰＵ１２１は、認証失敗後処理をする。具体的には、本実施例の生体認証装置がゲートやドアに取り付けられている場合はゲートやドアの開閉が維持される。すなわち閉じたゲートは閉じたままであり、解錠されたドアは解錠されたままである。

以上説明した処理の流れによれば、指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域を用いて認証処理が実行される。

図５を用いて本実施例の処理の流れの変形例について説明する。なお以下の処理の流れはＣＰＵ１２１によって実行されても良いし、外部に設置されるサーバによって実行されても良い。図５では、図３のＳ３０４の代わりにＳ５０１からＳ５０３が追加され、他のステップは図３と同じであるので、Ｓ５０１からＳ５０３について説明する。

（Ｓ５０１）
ＣＰＵ１２１は近赤外線光源制御部１１２に指示して、近赤外線光源１０５から照射される近赤外線の照射光量を増加させる。照射光量の増加量は既定の値である。

（Ｓ５０２）
ＣＰＵ１２１は、近赤外線の照射光量が近赤外線光源１０５の上限値に達したか否かを判定する。照射光量が上限値に達していればＳ５０３へ処理が進み、上限値に達していなければＳ３０１へ処理が戻る。すなわちＳ３０１からＳ５０２までの処理の流れにより、異なる照射光量で撮影された複数の近赤外線画像が取得され、各近赤外線画像から輝度飽和領域が抽出される。

図６を用いて異なる照射光量毎に撮影された指１０の近赤外線画像の一例について説明する。図６には小、中、大の三つのレベルの照射光量毎に、左側または右側から近赤外線が照射されて撮影された指１０の近赤外線画像が、左側照射の近赤外線画像と右側照射の近赤外線画像を合成した合成画像とともに示される。合成画像は、両画像の指領域から抽出される所定の閾値よりも高い輝度を有する領域同士が加算されて生成される。

図６に示されるように、照射光量の増加にともなって輝度飽和領域の幅は拡がり、特に第一関節と第二関節において幅の拡がりが顕著である。照射光量の増加にともなう輝度飽和領域の幅の拡がりにも個人差があるので、本変形例では異なる照射光量毎の各輝度飽和領域を用いて認証処理を実行する。異なる照射光量毎の各輝度飽和領域を用いることにより認証精度をより向上できる。

（Ｓ５０３）
ＣＰＵ１２１は、異なる照射光量毎の輝度飽和領域から新たに生成される生成データを登録データと照合する。登録データは、異なる照射光量毎に予め登録される。すなわち異なる照射光量毎の輝度飽和領域について登録データと生成データとが照合される。本ステップでは、提示された指１０がプラスチック材等で作成された偽指であるか否かが判定されても良い。

図７を用いて異なる照射光量毎に撮影された偽指の近赤外線画像の一例について説明する。偽指に用いられるプラスチック材は均質であるため、輝度飽和領域と非輝度飽和領域との境界は照射光量の変化に関わらず直線状になる。これに対し偽指でない指１０の近赤外線画像では図６に示されるように両領域の境界は直線状にはならず、特に関節部付近において屈曲し、照射光量の増加にともなって大きく屈曲する。

そこで輝度飽和領域と非輝度飽和領域との境界の近似直線を算出し、境界と近似直線との乖離が一定の限度以下であるときに偽指であると判定できる。なお指１０の近赤外線画像の写真等が偽指として提示部１００に提示された場合、輝度飽和領域が抽出されなかったり、照射光量が変化しても輝度飽和領域が変化しなかったりするため、偽指であると判定できる。

以上説明した処理の流れによれば、指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域を用いて認証処理が実行される。また異なる照射光量毎の各輝度飽和領域を用いて認証処理を実行するため、認証精度をより向上できる。

以上説明したように本実施例によれば、提示部１００の大きさが変わっても輝度飽和領域のサイズは変わらないので、指等の生体が提示される提示部が小型化される場合であっても、認証精度を維持できる生体認証装置を提供することができる。

実施例１では、提示部１００に対して平行に提示された指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域を用いる認証処理について説明した。使用者の指１０が細い場合、提示部１００に対して斜めに指１０が提示されることがある。本実施例では、提示部１００に対して斜めに指１０が提示された場合の対応について説明する。なお本実施例の生体認証装置の構成や認証処理の流れは実施例１と同様であるので説明を省略する。

図８を用いて提示部１００に対して斜めに提示された指１０の一例について説明する。図８では、指１０の先端側が右側に、根元側が左側に寄っている。すなわち指１０の先端側は、右側の近赤外線光源１０５に近く左側の近赤外線光源１０５から遠いので、右側照射の近赤外線画像の中の輝度飽和領域が大きくなり、左側照射での輝度飽和領域が小さくなる。また指１０の根元側は、先端側とは逆に、右側から遠く左側に近いので、右側照射の輝度飽和領域が小さくなり、左側照射の輝度飽和領域が大きくなる。その結果、輝度飽和領域の登録データとの差異が大きくなり、認証処理が困難になる場合がある。

そこで本実施例では、異なる照射光量毎に撮影された指１０の近赤外線画像を用いて、提示部１００に対して斜めに提示された指１０の近赤外線画像を模擬する模擬画像を生成し、模擬画像から抽出される輝度飽和領域の画像等を登録データとする。

図９を用いて異なる照射光量毎に撮影された指１０の近赤外線画像から生成される模擬画像について説明する。図９には、小、中、大の三つのレベルの照射光量毎に、左側から近赤外線が照射されて撮影された指１０の近赤外線画像が、それらの近赤外線画像から生成される模擬画像とともに示される。なお図９の模擬画像は、図８のように先端側が右側に、根元側が左側に寄った指１０の左側照射の近赤外線画像を模擬する。

図９の模擬画像は、照射光量が小のレベルの近赤外線画像の先端部と、中のレベルの近赤外線画像の中央部と、大のレベルの近赤外線画像の根元部が組み合わせられて生成される。なお各部間の接続部において、輝度飽和領域と非輝度飽和領域との境界が滑らかに連続するような近似曲線を設定して接続させても良い。近似曲線には例えば多項式曲線やスプライン曲線が用いられ、接続部において境界の値や微係数が等しくなるように係数が調整される。

なお指１０を斜めに提示した状態で、登録データの登録に用いられる近赤外線画像を予め撮影しても良い。このとき、指１０を斜めにする角度を複数とし、登録データを角度毎に登録しても良い。さらに、異なる角度の登録データを用いて任意の角度での登録データを補間処理等により生成しても良い。

以上説明したように本実施例によれば、提示部１００に対して斜めに指１０が提示された場合であっても、指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域を用いた認証処理が実行できる。そして実施例１と同様に、指等の生体が提示される提示部が小型化される場合であっても、認証精度を維持できる生体認証装置を提供することができる。

実施例２では、提示部１００に対して斜めに指１０が提示される場合に、異なる照射光量毎に撮影された指１０の近赤外線画像から生成される模擬画像を用いることについて説明した。本実施例では、提示部１００に対して斜めに指１０が提示されないように仕向けるためのガイドとして可視光を照射することについて説明する。本実施例では、実施例１と異なる点について特に説明し、実施例１と同じ構成及び処理の流れについては説明を省略する。

図１０を用いて本実施例の提示部１００について説明する。図１０は本実施例の提示部１００の斜視図である。本実施例の提示部１００は、指置台１０１、指先支持台１０２、拡散板１０３、透光部１０４、複数の近赤外線光源１０５を実施例１と同様に有するとともに、複数の可視光線光源１０００をさらに有する。

複数の可視光線光源１０００は指１０の長手方向に沿って指１０の側方に配置され、指１０の側方から拡散板１０３を介して可視光線を照射する。可視光線光源１０００から照射される可視光線は、近赤外線と明確に区別可能であって、十分に視認可能な色の光、例えば緑色の光が好ましい。拡散板１０３は、近赤外線光源１０５から照射される近赤外線とともに、可視光線光源１０００から照射される可視光線を指１０の長手方向に拡散させる。

図１１を用いて本実施例の提示部１００に提示された指１０に照射される可視光ついて説明する。図１１（ａ）は提示部１００に対して平行に指１０が提示された場合であり、図１１（ｂ）は提示部１００に対して斜めに指１０が提示された場合である。なお図１１には、指１０の左側に照射される可視光線で着色された領域である左側照射領域１１０１と、指１０の右側に照射される可視光線で着色された領域である右側照射領域１１０２が示される。

提示部１００に対して指１０が平行に提示された場合には左側照射領域１１０１と右側照射領域１１０２の幅が指１０の長手方向に沿ってほぼ均等であるのに対し、斜めに提示された場合には指１０の先端部と根元部において両領域の幅に差異が生じる。すなわち、本実施例の生体認証装置の使用者が、左側照射領域１１０１と右側照射領域１１０２の幅がほぼ均等になるように指１０を動かすことによって、提示部１００に対して平行に指１０が提示される。

以上説明したように本実施例によれば、提示部１００に対して平行に指１０を提示することが促されるので、指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域を用いた認証処理の認証精度が向上する。

実施例３では、提示部１００に対して平行に指１０を提示することを促すためのガイドとして可視光を指１０に照射することについて説明した。本実施例では、指１０に照射され反射した可視光を検出して撮影される可視光線画像を利用することについて説明する。本実施例では、実施例１と異なる点について特に説明し、実施例１と同じ構成及び処理の流れについては説明を省略する。

図１２を用いて、本実施例の生体認証装置について説明する。本実施例の生体認証装置は、実施例１と同様に、筐体１１０の上に設けられる提示部１００とコンピュータ１２０を備える。本実施例の提示部１００は、実施例３と同様に、指置台１０１、指先支持台１０２、拡散板１０３、透光部１０４、複数の近赤外線光源１０５、複数の可視光線光源１０００を有する。なお本実施例の透光部１０４には、近赤外線光源１０５から照射される近赤外線と、可視光線光源１０００から照射される可視光線を透過するフィルター材が用いられることが好ましい。

本実施例の筐体１１０の中には、近赤外線撮影部１１１と近赤外線光源制御部１１２が実施例１と同様に設けられるとともに、可視光線撮影部１２０１と可視光線光源制御部１２０２がさらに設けられる。可視光線撮影部１２０１と可視光線光源制御部１２０２はコンピュータ１２０が備えるインターフェース１２３に接続される。

可視光線撮影部１２０１は、透光部１０４を透過した可視光線を検出し、指１０の可視光線画像を撮影する。すなわち、可視光線光源１０００から照射されて指１０で反射した可視光線が指１０の可視光線画像として撮影される。指１０の可視光線画像は指１０の近赤外線画像とともにコンピュータ１２０に送信され、認証処理に用いられる。可視光線光源制御部１２０２はコンピュータ１２０から送信される指示に基づいて複数の可視光線光源１０００を制御し、例えば可視光線光源１０００を選択的に点灯または消灯させる。

図１３を用いて本実施例の処理の流れの一例について説明する。なお以下の処理の流れはＣＰＵ１２１によって実行されても良いし、外部に設置されるサーバによって実行されても良い。図１３では、図３のＳ３０３の代わりにＳ１３０１からＳ１３０３が追加され、他のステップは図３と同じであるので、Ｓ１３０１からＳ１３０３について説明する。

（Ｓ１３０１）
ＣＰＵ１２１は可視光線撮影部１２０１に指示して、可視光線画像を取得させる。具体的には、指１０の左右のいずれか一方の側の可視光線光源１０００から可視光線が照射されて可視光線が撮影されたのち、他方の側から可視光線が照射されて可視光線画像が撮影される。

（Ｓ１３０２）
ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０１で取得された指１０の近赤外線画像とＳ１３０１で取得された指１０の可視光線画像に基づいて指１０の輪郭を抽出する。具体的には、左側照射の近赤外線画像と右側照射の近赤外線画像と左側照射の可視光線画像と右側照射の可視光線画像の四つの画像の全てにおいて輝度が変わらない領域を背景領域とし、得られた背景領域に基づいて指１０の輪郭を抽出する。すなわち、近赤外線または可視光線が左右いずれの方向から照射されるにかかわらず、指１０以外の領域である背景領域は同じであることを利用して指１０の輪郭が抽出される。近赤外線画像とともに可視光線画像に基づいて抽出される指１０の輪郭はより高精度に求められる。

（Ｓ１３０３）
ＣＰＵ１２１は、Ｓ１３０２で抽出された指１０の輪郭に基づいて、指１０の近赤外線画像から輝度飽和領域を抽出する。Ｓ１３０２で抽出された指１０の輪郭は高精度に求められるので、本ステップで抽出される輝度飽和領域もより高精度に抽出される。

以上説明した処理の流れによれば、指１０の近赤外線画像から輝度飽和領域がより高精度に抽出されるので、輝度飽和領域を用いた認証処理の認証精度をより向上できる。

実施例１では、提示部１００に提示された指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域を用いる認証処理について説明した。本実施例では、輝度飽和領域とともに非輝度飽和領域に含まれる血管パターンを用いる認証処理について説明する。なお本実施例の生体認証装置の構成は実施例１と同様であるので説明を省略し、認証処理の流れの中の異なる点について特に説明する。

図１４を用いて本実施例の処理の流れの一例について説明する。なお以下の処理の流れはＣＰＵ１２１によって実行されても良いし、外部に設置されるサーバによって実行されても良い。図１４では、図３のＳ３０５とＳ３０６の間にＳ１４０１からＳ１４０４が追加され、他のステップは図３と同じであるので、Ｓ１４０１からＳ１４０４について説明する。

（Ｓ１４０１）
ＣＰＵ１２１は登録データに対する生成データの位置ずれ量を算出する。Ｓ３０４において、輝度飽和領域の画像である生成データを登録データと照合するとき、ＣＰＵ１２１は生成データと登録データのいずれか一方の位置をずらしながら両画像の類似度を算出し、類似度が最大となる位置を探索する。そして類似度が最大となる位置において両画像の不一致度が算出されるので、当該位置まで一方の画像がずらされた量が位置ずれ量として算出される。

（Ｓ１４０２）
ＣＰＵ１２１は、非輝度飽和領域に含まれる血管パターンを抽出する。血管パターンの抽出には、例えば輝度値の閾値処理が用いられる。

また血管パターンが抽出される非輝度飽和領域の画像は、右側照射の近赤外線画像の左側領域と左側照射の近赤外線画像の右側領域とを結合した結合画像であっても良い。近赤外線が照射される側面と逆側の領域が結合されることにより、血管パターンが鮮明になる。なお両領域を結合する際には、結合部において輝度値が連続するように、少なくとも一方の領域の輝度値が調整されることが望ましい。

なお血管パターンの抽出に先立って、Ｓ３０３において輝度値飽和領域を抽出するときと同様に、指１０の近赤外線画像を正規化しても良い。

（Ｓ１４０３）
ＣＰＵ１２１は、Ｓ１４０２で抽出された血管パターンから新たに生成される生成パターンを、予め登録された血管パターンである登録パターンと照合する。登録パターンは、予め撮影された指１０の近赤外線画像から抽出された血管パターンである。

なお生成パターンを登録パターンと照合する際、Ｓ１４０１で算出された位置ずれ量が用いられても良い。生成パターンを登録パターンと照合するときにも、Ｓ１４０１と同様に、いずれか一方の位置をずらしながら両パターンの類似度を算出し、類似度が最大となる位置を探索する。そこで、Ｓ１４０１で算出された位置ずれ量を用いて、両パターンの一方をずらした位置から類似度が最大となる位置の探索を開始することにより、探索する範囲を狭められるので、生成パターンを登録パターンと照合する時間を短縮できる。

（Ｓ１４０４）
ＣＰＵ１２１は、登録パターンと生成パターンとの不一致度が予め設定された閾値よりも低いか否かを判定する。不一致度が閾値よりも低ければＳ３０６へ処理が進み、閾値よりも低くなければＳ３０７へ処理が進む。

以上説明した処理の流れによれば、指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域と血管パターンを用いた認証処理が実行されるので認証精度をより向上できる。また位置ずれ量を利用することによって、より短時間で血管パターンを照合できる。

実施例１では、拡散板１０３から離されて提示される指１０の近赤外線画像から抽出される輝度飽和領域を用いる認証処理について説明した。使用者の指１０が拡散板１０３に近接して提示される場合、輝度飽和領域の抽出が困難になることがある。本実施例では、拡散板１０３に近接して指１０が提示される場合の対応について説明する。本実施例では、実施例１と異なる点について特に説明し、実施例１と同じ構成及び処理の流れについては説明を省略する。

図１４を用いて本実施例の提示部１００について説明する。本実施例の提示部１００は、指置台１０１、指先支持台１０２、拡散板１０３、透光部１０４、複数の近赤外線光源１０５を実施例１と同様に有するとともに、遮光部１５００をさらに有する。遮光部１５００は、近赤外線を遮光する部材であり、複数の近赤外線光源１０５の間に設けられ拡散板１０３を分割する。

図１５を用いて本実施例の提示部１００に提示された指１０の近赤外線画像ついて説明する。図１５（ａ）は遮光部１５００が無い場合に拡散板１０３に近接して提示された指１０の近赤外線画像であり、図１５（ｂ）は遮光部１５００が有る場合である。

遮光部１５００が無い場合には、近赤外線光源１０５から照射される近赤外線が輝度飽和領域に近接して近赤外線画像に映りこむので、指１０の輪郭が不明確になり輝度飽和領域の抽出が困難になる。これに対し、遮光部１５００が有る場合には、遮光部１５００の部分において指１０の輪郭が明確になるので輝度飽和領域を抽出できる。

以上説明したように本実施例によれば、拡散板１０３に近接して指１０が提示される場合であっても、指１０の近赤外線画像から輝度飽和領域を抽出できるので、輝度飽和領域を用いる認証処理を実行できる。特に指等の生体が提示される提示部が小型化される場合、拡散板１０３に近接して指１０が提示されやすくなるのでその効果を発揮する。

以上六つの実施例について説明したが、本発明の生体認証装置は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。

１０：指、１００：提示部、１０１：指置台、１０２：指先支持台、１０３：拡散板、１０４：透光部、１０５：近赤外線光源、１１０：筐体、１１１：近赤外線撮影部、１１２：近赤外線光源制御部、１２０：コンピュータ、１２１：ＣＰＵ、１２２：メモリ、１２３：インターフェース、１２４：記憶装置、１２５：表示装置、１２６：キーボード、１２７：スピーカ、１０００：可視光線光源、１１０１：左側照射領域、１１０２：右側照射領域、１２０１：可視光線撮影部、１２０２：可視光線光源制御部、１５００：遮光部

Claims (10)

1. 生体が提示される提示部を備える生体認証装置であって、
   前記生体に電磁波を照射する光源と、
   前記生体で散乱した電磁波による画像を撮影する撮影部と、
   前記画像において輝度が前記撮影部の上限値を超える領域である輝度飽和領域を抽出する抽出部と、
   前記輝度飽和領域について予め登録された登録データと新たに生成された生成データとを照合することによって個人を認証する認証部をさらに備えることを特徴とする生体認証装置。
2. 請求項１に記載の生体認証装置であって、
   前記生体は指であり、前記電磁波は近赤外線であり、前記画像は前記指の近赤外線画像であることを特徴とする生体認証装置。
3. 請求項２に記載の生体認証装置であって、
   前記光源の照射光量を制御する光源制御部をさらに備え、
   前記抽出部は、異なる照射光量で撮影された近赤外線画像毎に輝度飽和領域を抽出し、
   前記認証部は、異なる照射光量毎の輝度飽和領域について登録データと生成データとを照合することを特徴とする生体認証装置。
4. 請求項３に記載の生体認証装置であって、
   前記認証部は、異なる照射光量毎の輝度飽和領域を用いて、前記提示部に斜めに提示された指の近赤外線画像を模擬する模擬画像を生成し、前記模擬画像を用いて認証することを特徴とする生体認証装置。
5. 請求項３に記載の生体認証装置であって、
   前記認証部は、異なる照射光量毎の輝度飽和領域の生成データに基づいて、前記提示部に指と偽指とのいずれが提示されたかを判定することを特徴とする生体認証装置。
6. 請求項２に記載の生体認証装置であって、
   前記指の長手方向にそって配置され前記指の側方から可視光線を照射する複数の可視光線光源をさらに備えることを特徴とする生体認証装置。
7. 請求項６に記載の生体認証装置であって、
   前記可視光線光源から可視光線が照射されたときに前記指の可視光線画像を撮影する可視光線撮影部をさらに備え
   前記抽出部は、前記可視光線画像と前記近赤外線画像を用いて抽出される前記指の輪郭に基づいて、前記輝度飽和領域を抽出することを特徴とする生体認証装置。
8. 請求項２に記載の生体認証装置であって、
   前記抽出部は、前記近赤外線画像から血管パターンをさらに抽出し、
   前記認証部は、前記血管パターンについて予め登録された登録パターンと新たに生成された生成パターンとをさらに照合することによって個人を認証することを特徴とする生体認証装置。
9. 請求項８に記載の生体認証装置であって、
   前記認証部は、前記登録データに対する前記生成データの位置ずれ量を算出し、前記位置ずれ量に基づいて前記登録パターンと前記生成パターンとを照合することを特徴とする生体認証装置。
10. 請求項２に記載の生体認証装置であって、
    前記光源は、前記指の長手方向にそって配置され前記指の側方から前記近赤外線を照射する複数の点光源と、前記点光源の間に設けられ前記近赤外線を遮光する遮光部と、を有することを特徴とする生体認証装置。

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