JP3574653B2 - Iris coding method, personal authentication method, iris code registration device, iris authentication device, and iris authentication program - Google Patents
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Description
本発明は、バイオメトリクス情報のひとつである虹彩の情報を用いて、個人認証を行う技術に属する。 The present invention relates to a technique for performing personal authentication using information on an iris, which is one of biometric information.
個人認証には虹彩、指紋、顔等のバイオメトリクス情報を用いるものが種々提案されている。近年、虹彩認識を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のATM(Automated Teller Machine)、PCログイン用途などに利用され始めている。 Various personal authentication methods using biometric information such as iris, fingerprint, and face have been proposed. In recent years, the technology of personal authentication using iris recognition has begun to be used for entry / exit management to important facilities, ATM (Automated Teller Machine) of banks and the like, PC log-in applications, and the like.
虹彩を用いる個人認証は、例えば、次のようなステップによって行われる(特許文献1参照)。 The personal authentication using the iris is performed, for example, by the following steps (see Patent Document 1).
1.近赤外LEDなどを用いて虹彩を照明し、虹彩画像を取得
2.取得した画像から瞳孔虹彩間の境界と虹彩強膜(白目)間の境界を検出し、虹彩領域を抽出
3.上記虹彩領域の画素座標値を直交座標から極座標に変換
4.上記極座標変換した虹彩領域の輝度を、Gabor変換
5.上記Gabor変換出力の実部と虚部をそれぞれ2値化して虹彩コードを生成
6.登録者について、上記1から5のステップにより虹彩コードを生成し、登録用データベースに登録
7.認証者について、上記1から5のステップにより虹彩コードを生成し、登録用データベース中の虹彩コードと虹彩コード同士の比較を行い、虹彩コードの差異により登録用データベースに登録された登録者であるか否かを判断
1において照明に近赤外光を用いるのは、近赤外光が人間に知覚されないため被認証者が眩しさを感じないという利点による。加えて、地球上の殆どの人が茶褐色系の虹彩を有しているが(青色や灰色の虹彩を持つ人種も存在するが世界的にみれば少数である)、茶褐色の虹彩は可視光下において虹彩パタンの視認が難しいのに対し、近赤外光ではコントラスト豊かに撮影可能だからである。なお、青色や灰色の虹彩も近赤外光下で虹彩パタン撮影が可能である。
携帯電話やPDA等のモバイル端末が近年急速に普及している。今後は、これらのモバイル端末を用いた認証(モバイル認証)の普及が予想される。モバイル端末の場合、コストおよびサイズの制約から、搭載されるカメラは比較的低性能(低S/N)のものとなる。 In recent years, mobile terminals such as mobile phones and PDAs have rapidly become widespread. In the future, the spread of authentication using these mobile terminals (mobile authentication) is expected. In the case of a mobile terminal, the mounted camera has a relatively low performance (low S / N) due to cost and size restrictions.
カメラのS/Nが低い場合、上述した従来の方式では、ビデオノイズによる虹彩コードのビット反転、瞳孔径の変動等に起因して、登録時と認証時の虹彩コードに差異が生じる可能性が高い。この差異が所定のしきい値以上になる場合は、本人が本人として認証されない、いわゆる本人拒否(FR:False Rejection )が生じる。すなわち、カメラのS/Nが低いことに起因して、本人拒否の割合が増加するという問題がある。 When the S / N of the camera is low, in the above-described conventional method, there is a possibility that a difference occurs between the iris code at the time of registration and the iris code at the time of authentication due to bit inversion of the iris code due to video noise, fluctuation of the pupil diameter, and the like. high. If the difference is equal to or larger than a predetermined threshold, the person is not authenticated as a person, that is, so-called false rejection (FR) occurs. That is, there is a problem that the ratio of rejection of the person increases due to the low S / N of the camera.
前記の問題に鑑み、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証において、S/Nが低いカメラを用いた場合であっても、本人拒否の発生を低減することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to reduce the occurrence of rejection of an individual in personal authentication using an iris image even when a camera having a low S / N is used.
前記の課題を解決するために、本発明は、複数の画像からそれぞれ得た虹彩コードについて、回転補償した後に、これら複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって、単一の虹彩コードに統合するものである。これにより、最終的に得られる虹彩コードの各ビットの精度が高まり、虹彩コードを安定して得ることができる。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a method of determining the bit values of a plurality of iris codes obtained from a plurality of images by performing a rotation compensation on the iris codes and determining a bit value of each of the iris codes by a majority decision for each bit. It is integrated into one iris code. Thereby, the accuracy of each bit of the finally obtained iris code is increased, and the iris code can be stably obtained.
また、本発明は、複数の画像から虹彩領域をそれぞれ切り出し、極座標変換、帯域制限、および回転補償を行った後に、これら複数の画像を加算し、単一の画像として蓄積し、蓄積した画像から虹彩コードを生成するものである。これにより、たとえ元の個々の画像のS/Nが十分には高くない場合であっても、画像の蓄積時にノイズ成分が互いに打ち消し合うため、S/Nが改善され、高いS/Nを有する単一の画像が得られる。このため、安定した虹彩コードを生成することができる。 In addition, the present invention cuts out the iris region from each of the plurality of images, performs polar coordinate conversion, band limitation, and rotation compensation, and then adds the plurality of images, accumulates the images as a single image, and stores the images. An iris code is generated. Thereby, even if the S / N of each original image is not sufficiently high, the noise components cancel each other when the images are accumulated, so that the S / N is improved and the S / N is high. A single image is obtained. Therefore, a stable iris code can be generated.
また、本発明は、複数の画像から虹彩領域をそれぞれ切り出し、極座標変換および回転補償を行った後に、これら複数の画像を加算し、単一の画像として蓄積し、蓄積した画像に対して帯域制限を行い、虹彩コードを生成するものである。これにより、たとえ元の個々の画像のS/Nが十分には高くない場合であっても、画像の蓄積時にノイズ成分が互いに打ち消し合うため、S/Nが改善され、高いS/Nを有する単一の画像が得られる。このため、安定した虹彩コードを生成することができる。 In addition, the present invention provides a method of cutting out an iris region from each of a plurality of images, performing polar coordinate conversion and rotation compensation, adding the plurality of images, storing the added images as a single image, and performing band limiting on the stored images. To generate an iris code. Thereby, even if the S / N of each original image is not sufficiently high, the noise components cancel each other when the images are accumulated, so that the S / N is improved and the S / N is high. A single image is obtained. Therefore, a stable iris code can be generated.
本発明によると、ビデオノイズ等の影響を受けにくく、虹彩コードを安定して生成できるので、たとえS/Nが低いカメラで画像を撮影した場合であっても、本人拒否(FR)の発生を低く抑えることができる。すなわち、安価なカメラでも安定した個人認証を行うことができ、その実用的効果は大きい。 According to the present invention, the iris code can be generated stably without being affected by video noise or the like. Therefore, even if an image is shot with a camera having a low S / N, the occurrence of a false rejection (FR) can be prevented. It can be kept low. That is, stable personal authentication can be performed even with an inexpensive camera, and its practical effect is great.
本発明の第1態様では、虹彩コード化方法として、複数の画像を入力するステップと、前記複数の画像から虹彩領域をそれぞれ検出するステップと、検出された各虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換するステップと、座標変換後の各画像に対し帯域制限を行うステップと、帯域制限後の各画像から虹彩コードをそれぞれ生成するステップと、生成された各虹彩コードを円周方向に回転補償するステップと、回転補償後の複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって単一の虹彩コードに統合するステップとを備えたものを提供する。 According to a first aspect of the present invention, as an iris encoding method, a step of inputting a plurality of images, a step of detecting an iris region from each of the plurality of images, and a method of defining a coordinate system for each detected iris region image. Converting the rectangular coordinate system to the polar coordinate system, performing a band limitation on each image after the coordinate transformation, generating an iris code from each image after the band limitation, and generating each iris code. Provided is a method comprising: compensating rotation in the circumferential direction; and integrating a plurality of iris codes after rotation compensation into a single iris code by determining bit values by majority decision for each bit.
本発明の第2態様では、虹彩コード化方法として、複数の画像を入力するステップと、前記複数の画像から虹彩領域をそれぞれ検出するステップと、検出された各虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換するステップと、座標変換後の各画像に対し帯域制限を行うステップと、帯域制限後の各画像を円周方向に回転補償するステップと、回転補償後の各画像を加算し単一の画像として蓄積するステップと、蓄積された画像から虹彩コードを生成するステップとを備えたものを提供する。 In a second aspect of the present invention, as an iris coding method, a step of inputting a plurality of images, a step of detecting an iris region from each of the plurality of images, and a method of forming a coordinate system on each of the detected images of the iris regions. Converting from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system, performing a band limitation on each image after the coordinate conversion, compensating a rotation of each image after the band limitation in a circumferential direction, and each image after the rotation compensation And accumulating as a single image, and generating an iris code from the accumulated image.
本発明の第3態様では、虹彩コード化方法として、複数の画像を入力するステップと、前記複数の画像から虹彩領域をそれぞれ検出するステップと、検出された各虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換するステップと、座標変換後の各画像を円周方向に回転補償するステップと、回転補償後の各画像を加算し単一の画像として蓄積するステップと、蓄積された画像に対し帯域制限を行うステップと、帯域制限後の画像から虹彩コードを生成するステップとを備えたものを提供する。 In a third aspect of the present invention, as an iris coding method, a step of inputting a plurality of images, a step of detecting an iris region from each of the plurality of images, and a method of forming a coordinate system on each of the detected images of the iris regions. Converting from the rectangular coordinate system to the polar coordinate system, compensating the rotation of each image after the coordinate transformation in the circumferential direction, adding the rotation-compensated images and accumulating them as a single image; Provided with a step of performing band limitation on the image and a step of generating an iris code from the image after band limitation.
本発明の第4態様では、前記帯域制限をGabor変換によって行う第1〜第3態様のいずれかの虹彩コード化方法を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the iris coding method according to any one of the first to third aspects, wherein the band limitation is performed by Gabor transform.
本発明の第5態様では、虹彩画像を用いた個人認証方法として、登録時において、虹彩画像から虹彩コードを生成し、生成された虹彩コードをデータベースに登録し、認証時において、虹彩画像から虹彩コードを生成し、生成された虹彩コードを前記データベースに登録された虹彩コードと比較して認証を行うものであり、登録時および認証時の少なくともいずれか一方において、虹彩コードの生成を、第1〜第3態様のいずれかの虹彩コード生成方法によって行うものを提供する。 In a fifth aspect of the present invention, as an individual authentication method using an iris image, an iris code is generated from the iris image at the time of registration, the generated iris code is registered in a database, and the iris image is registered at the time of authentication. Generating an iris code, comparing the generated iris code with the iris code registered in the database, and performing authentication at least one of registration and authentication. To an iris code generation method according to any one of the third to third aspects.
本発明の第6態様では、虹彩コード登録装置として、画像入力部と、前記画像入力部に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し帯域制限を行う帯域制限部と、前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを円周方向に回転補償する回転補償部と、前記回転補償部から出力された回転補償後の虹彩コードを複数個受け、これら複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって単一の虹彩コードに統合する虹彩コード統合部と、前記虹彩コード統合部から出力された虹彩コードをデータベースに登録する虹彩コード登録部とを備えたものを提供する。 In a sixth aspect of the present invention, as an iris code registration device, an image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region from an image input to the image input unit, and an iris obtained by the iris region cutout unit For an image of a region, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system, a band limitation unit that performs band limitation on an image after coordinate conversion output from the polar coordinate conversion unit, and the band limitation unit. An iris code generator that generates an iris code from the band-limited image output from the iris code generator; a rotation compensator that circumferentially compensates the iris code output from the iris code generator; and a rotation compensator. A plurality of output iris codes after rotation compensation are received, and the plurality of iris codes are converted into a single iris code by determining a bit value by a majority decision for each bit. Provides a iris code integration unit that case, what the iris code output from the iris code integration unit and a iris code registration section that registers in the database.
本発明の第7態様では、虹彩コード登録装置として、画像入力部と、前記画像入力部に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し帯域制限を行う帯域制限部と、前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像を円周方向に回転補償する回転補償部と、前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、前記画像蓄積部に蓄積された画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードをデータベースに登録する虹彩コード登録部とを備えたものを提供する。 In a seventh aspect of the present invention, as an iris code registration device, an image input unit, an iris region cutout unit for detecting an iris region from an image input to the image input unit, and an iris obtained by the iris region cutout unit For an image of a region, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system, a band limitation unit that performs band limitation on an image after coordinate conversion output from the polar coordinate conversion unit, and the band limitation unit. A rotation compensator for compensating for rotation in the circumferential direction of the band-limited image output from the controller; receiving a plurality of rotation-compensated images output from the rotation compensator; adding the plurality of images; An image storage unit that stores the image as an image, an iris code generation unit that generates an iris code from the image stored in the image storage unit, and a database that stores the iris code output from the iris code generation unit. Providing that a iris code registration section that registers the.
本発明の第8態様では、虹彩コード登録装置として、画像入力部と、前記画像入力部に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像を円周方向に回転補償する回転補償部と、前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、前記画像蓄積部に蓄積された画像に対し帯域制限を行う帯域制限部と、前記帯域制限部から出力された画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードをデータベースに登録する虹彩コード登録部とを備えたものを提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, as an iris code registration device, an image input unit, an iris region cutout unit for detecting an iris region from an image input to the image input unit, and an iris obtained by the iris region cutout unit For the image of the region, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system, a rotation compensation unit that circumferentially compensates for a coordinate-converted image output from the polar coordinate conversion unit, and a rotation compensation unit. An image storage unit that receives a plurality of rotation-compensated images output from the compensation unit, adds the plurality of images, and stores the added image as a single image, and performs band limiting on the images stored in the image storage unit. A band limiting unit, an iris code generating unit that generates an iris code from an image output from the band limiting unit, and registering the iris code output from the iris code generating unit in a database Providing that a chroma code registration section.
本発明の第9態様では、虹彩認証装置として、画像入力部と、前記画像入力部に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し帯域制限を行う帯域制限部と、前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを円周方向に回転補償する回転補償部と、前記回転補償部から出力された回転補償後の虹彩コードを複数個受け、これら複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって単一の虹彩コードに統合する虹彩コード統合部と、前記虹彩コード統合部から出力された虹彩コードをデータベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部とを備えたものを提供する。 In a ninth aspect of the present invention, as an iris authentication device, an image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region from an image input to the image input unit, and an iris region obtained by the iris region cutout unit For the image of, from a polar coordinate conversion unit that converts the coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system, a band limiting unit that performs band limiting on the image after the coordinate conversion output from the polar coordinate converting unit, and from the band limiting unit An iris code generator that generates an iris code from the output band-limited image, a rotation compensator that circumferentially compensates the iris code output from the iris code generator, and an output from the rotation compensator. Receiving the rotation-compensated iris codes, and integrating these iris codes into a single iris code by determining a bit value by a majority decision for each bit. Iris code integrating unit, compared with the iris codes registered iris code output to the database from the iris code integration unit, provides that a iris code authentication unit which performs authentication.
本発明の第10態様では、虹彩認証装置として、画像入力部と、前記画像入力部に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し帯域制限を行う帯域制限部と、前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像を円周方向に回転補償する回転補償部と、前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、前記画像蓄積部に蓄積された画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードをデータベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部とを備えたものを提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, as an iris authentication device, an image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region from an image input to the image input unit, and an iris region obtained by the iris region cutout unit For the image of, from a polar coordinate conversion unit that converts the coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system, a band limiting unit that performs band limiting on the image after the coordinate conversion output from the polar coordinate converting unit, and from the band limiting unit A rotation compensator for rotationally compensating the output band-limited image in the circumferential direction; and a plurality of rotation-compensated images output from the rotation compensator, and adding the plurality of images to a single image. An iris code generation unit that generates an iris code from an image stored in the image storage unit; and an iris code output from the iris code generation unit in a database. Compared to the iris code being recorded, provides that a iris code authentication unit which performs authentication.
本発明の第11態様では、虹彩認証装置として、画像入力部と、前記画像入力部に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像を円周方向に回転補償する回転補償部と、前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、前記画像蓄積部に蓄積された画像に対し帯域制限を行う帯域制限部と、前記帯域制限部から出力された画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードをデータベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部とを備えたものを提供する。 In an eleventh aspect of the present invention, as an iris authentication device, an image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region from an image input to the image input unit, and an iris region obtained by the iris region cutout unit For the image, a polar coordinate conversion unit that converts the coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system, a rotation compensation unit that circumferentially compensates for the coordinate-converted image output from the polar coordinate transformation unit, and the rotation compensation An image storage unit that receives a plurality of rotation-compensated images output from the unit, adds the plurality of images, and stores the added image as a single image; and a band that performs band limiting on the images stored in the image storage unit. A limiting unit, an iris code generating unit that generates an iris code from the image output from the band limiting unit, and an iris code output from the iris code generating unit registered in a database. Compared with iris code, provides that a iris code authentication unit which performs authentication.
本発明の第12態様では、虹彩認証プログラムとして、第1〜第3態様のいずれかの虹彩コード化方法によって認証用虹彩コードを生成する虹彩コード生成ステップと、前記認証用虹彩コードをデータベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う認証ステップとをコンピュータに実行させるものを提供する。 In a twelfth aspect of the present invention, as an iris authentication program, an iris code generating step of generating an iris code for authentication by the iris coding method of any of the first to third aspects, and registering the iris code for authentication in a database And performing an authentication step of performing authentication by comparing the iris code with the iris code.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
モバイル端末としては、例えば、携帯電話が考えられる。ここでは、認証機能付きの携帯電話を用いる場合を例にとって、説明する。
(1st Embodiment)
As the mobile terminal, for example, a mobile phone can be considered. Here, a case where a mobile phone with an authentication function is used will be described as an example.
図1は本発明の第1の実施形態に係る虹彩認識を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。図2は本発明における虹彩認証システムの全体図である。本実施形態では、被認証者は、図3のような認証機能付携帯電話を用いて、虹彩認証を行う。 FIG. 1 is a flowchart showing a personal authentication method using iris recognition according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an overall view of the iris authentication system according to the present invention. In the present embodiment, the person to be authenticated performs iris authentication using a mobile phone with an authentication function as shown in FIG.
図2において、虹彩認証サーバ211は複数人物の虹彩特徴量データを格納する虹彩データベース212を持っており、インターネット、専用線、公衆回線などのネットワーク網213に接続されている。虹彩登録装置214および虹彩認証装置215も同様に、ネットワーク網213に接続されている。虹彩認証サーバ211の役割は、虹彩データベース212の管理である。虹彩登録装置214は、登録時に生成した虹彩コードを、虹彩データベース212に向けて送信する。虹彩認証装置215は、認証時に生成した虹彩コードと、虹彩データベース212から取得した登録時の虹彩コードとを比較することにより個人認証を行なう。
In FIG. 2, the
なお、虹彩認証サーバ211は、利用する地域毎や機関毎に複数設置されていたり、負荷を分散するためのミラーサーバを含めて複数台あってもよい。また、虹彩データベース212は、ネットワーク網を介して虹彩認証サーバ211に接続されていてもよい。
Note that a plurality of
なお、虹彩登録装置214では、登録用虹彩画像の撮影だけを行ない、撮影した虹彩画像を虹彩認証サーバ211に送信し、虹彩コードの生成は虹彩認証サーバ211で行なってもよい。また、虹彩登録装置214の全機能を虹彩認証サーバ211に内蔵してもよい。
In addition, the
なお、虹彩認証装置215では、認証用虹彩画像の撮影だけを行ない、撮影した虹彩画像を虹彩認証サーバ211に送信し、虹彩コードの生成を虹彩認証サーバ211で行なってもよい。また、登録虹彩コードとの比較も虹彩サーバ211で行い、認証結果のみを虹彩認証装置215が受け取るような形態でも構わない。また、虹彩認証装置215自身が、図2の機能を全て有し、登録、虹彩データの保持、認証を1台で行なっても構わない。
Note that the
図3の認証機能付携帯電話10は、通常の携帯電話に、虹彩画像撮影用のカメラ11が付加されている。カメラ11が撮影する画像のサイズ(画素数)は、CIFサイズ(352画素×288画素)、QVGAサイズ(320画素×240画素)、VGAサイズ(640画素×480画素)、SVGAサイズ(800画素×600画素)、XGAサイズ(1024画素×768画素)、SXGAサイズ(1240画素×1024画素)、UXGAサイズ(1600画素×1200画素)等である。カメラ11以外には、モニタ13、操作ボタン14、スピーカ15、マイク16およびアンテナ17等を備えている。モニタ13には、撮影中の虹彩画像や認証結果が表示される。
The mobile phone with
また図4に示す内部構成において、認証手段21では、カメラ制御部22、モニタ制御部24および認証処理部26が主制御部27に接続されている。カメラ制御部22はカメラ11を制御して虹彩画像の撮影を行い、撮影された虹彩画像は画像メモリ25に蓄積される。認証処理部26は画像メモリ25に蓄積された虹彩画像を用いて認証処理を行う。
In the internal configuration shown in FIG. 4, in the
以下、図1のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における処理について、説明する。図1では、登録部(虹彩登録装置)214における処理と、認証部(虹彩認証装置)215における処理との両方のフローを示しているが、ここでは、認証部215における処理を例にとって説明する。
Hereinafter, processing in the personal authentication method according to the present embodiment will be described with reference to the flow of FIG. FIG. 1 shows the flow of both the process in the registration unit (iris registration device) 214 and the process in the authentication unit (iris authentication device) 215. Here, the process in the
まず、被認証者は、図19に示すように、図3の認証機能付携帯電話10を持ち、複数(N枚:Nは2以上の整数))の虹彩画像を撮影する(1b)。撮影の際には、被認証者は、眼から所定距離の位置(カメラ11が単焦点の場合には例えば20cm程度前)に認証機能付携帯電話10を持ち、カメラ11が捉えている虹彩画像がモニタ13に表示される様子を確認しながら、虹彩全域が視野内に含まれ、ピントが合うように位置合わせを行った後、操作ボタン14のうちの1つに割り当てられている撮影ボタンを押下する。この動作をN回繰り返す。また、撮影開始ボタンを1度押下し、動画撮影を行いながら連続的にN枚のフレーム画像を取得してもよい。
First, as shown in FIG. 19, the person to be authenticated holds the
以降の処理2b〜7bは、認証処理部26によって実行される。ここでは、基本的には上述の特許文献1で開示された手法を用いるものとする。特許文献1の手法の概略は、以下の通りである。
Subsequent processes 2b to 7b are executed by the
(I) 虹彩外縁(虹彩と強膜との間の境界)および瞳孔外縁(瞳孔と虹彩との間の境界)を決定することによって、虹彩領域を切り出す
(II) 切り出された虹彩領域をxy直交座標系からrθ極座標系へと変換する
(III) 解析領域を決定する(半径方向をリング状に8分割)
(IV) マルチスケールの2−d Gabor変換を適用し、Gabor変換後の信号を二値化したものを虹彩コードとする
(V) 予め登録されていた登録虹彩コードと、認証時の虹彩コードとを比較(排他的OR)し、2つのコード間のハミング距離を計算する
(VI) ハミング距離が閾値以下の場合は、本人として受け入れ、そうでなければ他人として棄却する
図5は(I)の虹彩外縁および瞳孔外縁の位置を表す図、図6は虹彩外縁と瞳孔外縁に囲まれる領域を虹彩領域として切り出し、xy座標系で表現した図である。この時点で、虹彩領域の平行移動の影響は吸収される。また図7は虹彩領域を、瞳孔中心を中心としてrθ極座標系で表現した図である((II)の変換)。r方向の値を瞳孔外縁で0、虹彩外縁で1に設定することにより、瞳孔の開き具合の差と拡大縮小の影響を吸収することができる。
(I) The iris region is cut out by determining the outer edge of the iris (boundary between the iris and the sclera) and the outer edge of the pupil (the boundary between the pupil and the iris). (II) The cut out iris region is xy orthogonal. Convert from coordinate system to rθ polar coordinate system (III) Determine analysis area (radial direction is divided into 8 rings)
(IV) Applying multi-scale 2-d Gabor transform and binarizing the Gabor-converted signal to obtain an iris code. (V) Registered iris code registered in advance and iris code at the time of authentication. (Exclusive OR) and calculate the Hamming distance between the two codes. (VI) If the Hamming distance is less than or equal to the threshold value, accept as the principal, otherwise reject as another person. FIG. 6 is a diagram showing the positions of the outer edge of the iris and the outer edge of the pupil, and FIG. 6 is a diagram in which an area surrounded by the outer edge of the iris and the outer edge of the pupil is cut out as an iris area and expressed in an xy coordinate system. At this point, the effects of the translation of the iris region are absorbed. FIG. 7 is a diagram expressing the iris region in the rθ polar coordinate system with the center of the pupil as the center (conversion of (II)). By setting the value in the r direction to 0 at the outer edge of the pupil and 1 at the outer edge of the iris, it is possible to absorb the effect of the difference in the degree of opening of the pupil and the effect of scaling.
図8は(III)で決定された8リング状の解析領域を表す図、図9は(IV)の虹彩コード作成を示す図であり、図8の解析領域を決定した後の輝度信号(a)に、Gabor変換を適用(b)して、二値化を行う(c)様子を示している。実際は2次元信号であるが、ここでは説明の簡略化のために1次元で示した。(a)は8リングのうちの1リングにおける角度方向輝度信号である。実際はマルチスケールのGabor変換を適用し、単一のスケールのGabor変換出力にも実部、虚部が存在するが、(b)(c)はある1つのスケールのGabor変換出力の実部を適用した結果である。二値化後の虹彩コード(c)における各ビットの位置は、虹彩画像上のある位置に対応付けることができる。 FIG. 8 is a diagram illustrating the 8-ring analysis region determined in (III), and FIG. 9 is a diagram illustrating the creation of the iris code in (IV). The luminance signal (a) after the analysis region in FIG. 2) shows a state in which Gabor transform is applied (b) and binarization is performed (c). Although the signal is actually a two-dimensional signal, it is shown here as one-dimensional for simplification of description. (A) is an angular direction luminance signal in one of the eight rings. Actually, a multi-scale Gabor transform is applied, and a Gabor transform output of a single scale has a real part and an imaginary part, but in (b) and (c), the real part of a Gabor transform output of a certain scale is applied. This is the result. The position of each bit in the binarized iris code (c) can be associated with a certain position on the iris image.
このような特許文献1での虹彩認証処理を踏まえ、本実施形態では、次のような処理を行う。
In the present embodiment, the following processing is performed based on the iris authentication processing in
まず、N枚の虹彩画像を撮影し(1b)、撮影した複数の画像から虹彩領域をそれぞれ切り出し(2b)、検出された各虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換した(3b)後、例えばGabor変換により帯域制限をかけて特徴抽出を行う(4b)。そして、帯域制限後の各画像から、認証用の特徴量である虹彩データとしてのN個の虹彩コード(例えば2048ビット)をそれぞれ生成する(5b)。ここまでの処理は、上述の処理(I)〜(IV)と同様に行えばよく、これにより、複数の虹彩画像から、平行移動、拡大縮小、瞳孔の開き具合の差異、瞳孔の偏心の影響等が吸収された虹彩コードが、それぞれ生成される。 First, N iris images are photographed (1b), iris regions are respectively cut out from the photographed images (2b), and the coordinate system is converted from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system for each detected iris region image. After (3b), the feature is extracted by limiting the band by, for example, Gabor conversion (4b). Then, N iris codes (for example, 2048 bits) as iris data, which are feature amounts for authentication, are generated from each image after the band limitation (5b). The processing up to this point may be performed in the same manner as the above-described processing (I) to (IV), whereby, from a plurality of iris images, translation, enlargement / reduction, difference in pupil opening degree, influence of pupil eccentricity Are generated respectively.
次に、複数の虹彩コードの統合のための前処理として、虹彩コード間の回転補償を行う(6b)。すなわち、生成したN個の虹彩コード間で、顔の傾きや眼球自身の回転による角度方向のずれが存在している可能性があるため、このずれを補償する。図10に示すように、N個の虹彩コードのうちの1つ(例えば、最初に生成した虹彩コード)を基準虹彩コードとして、他の虹彩コードを予め定めた範囲まで回転させてマッチングを行い、ハミング距離が最小になるようにずらし量を決定し、回転補償を行う。図10では説明の簡略化のため、虹彩領域の8リングのうちの1リングにおける虹彩コードについて、表現している。 Next, as preprocessing for integrating a plurality of iris codes, rotation compensation between iris codes is performed (6b). That is, since there is a possibility that there is a deviation in the angular direction due to the inclination of the face or the rotation of the eyeball itself among the generated N iris codes, this deviation is compensated. As shown in FIG. 10, one of the N iris codes (for example, the first generated iris code) is used as a reference iris code, and the other iris codes are rotated to a predetermined range to perform matching. The shift amount is determined so that the Hamming distance is minimized, and rotation compensation is performed. FIG. 10 illustrates an iris code in one of the eight rings of the iris region for simplification of the description.
人の瞳孔は、明るさ等の周囲の環境や、体調、感情等の変化により収縮するため、複数の画像を単純に加算するだけでは、虹彩パタンに対するビデオノイズの影響等を低減することができない。このため、上述の処理2b〜6bによって、拡大縮小の影響を吸収した位置合わせを実現している。 The human pupil contracts due to changes in the surrounding environment such as brightness, physical condition, emotions, and the like. Therefore, simply adding a plurality of images cannot reduce the influence of video noise on the iris pattern. . For this reason, the above-described processes 2b to 6b realize alignment that absorbs the influence of enlargement / reduction.
次に、回転補償後の複数の虹彩コードを合成し、単一の虹彩コードに統合する(7b)。これによって、最終的な認証用虹彩コードを生成する。虹彩コードの統合は、図11に示すように、回転補償後のN個の虹彩コードの各ビットについて、その値が“0”か“1”かの多数決をとることによって実現される。すなわち、ビット毎の多数決によって、統合後の虹彩コードの各ビット値を決定する。図11の例では、各虹彩コードの最終ビットのビット値は、“0”よりも“1”の方が多いので、統合後の虹彩コードの最終ビットのビット値を“1”に決定している。 Next, a plurality of iris codes after rotation compensation are synthesized and integrated into a single iris code (7b). Thereby, a final authentication iris code is generated. As shown in FIG. 11, the integration of the iris codes is realized by taking a majority decision as to whether the value of each bit of the N iris codes after the rotation compensation is “0” or “1”. That is, each bit value of the integrated iris code is determined by majority decision for each bit. In the example of FIG. 11, since the bit value of the last bit of each iris code is more “1” than “0”, the bit value of the last bit of the integrated iris code is determined to be “1”. I have.
そして図1に戻り、処理7bにおいて統合した虹彩コードと、予め虹彩データベース212に登録されている虹彩コードとを比較し、照合スコア(ハミング距離:HD値)を用いて認証を行う(9)。ハミング距離が所定の閾値TH1以下であるときは、本人として受け入れ、そうでないときは、他人として拒否する。そして最終的な認証結果が、図3の認証機能付携帯電話10におけるモニタ13に表示される。
Returning to FIG. 1, the iris code integrated in the process 7b is compared with the iris code registered in the
なお、登録部214における処理も、ここでの説明したものとほぼ同様であり、認証部215における処理1b〜7bと同一の処理1a〜7aによって、複数の画像から、登録用虹彩コードを生成する。そして、生成した登録用虹彩コードを、虹彩データベース212に登録する(8)。
The processing in the
以上のように本実施形態によると、複数の虹彩画像から得られた複数の虹彩コードについて、回転方向の位置合わせ後に、ビット毎に多数決を取ることによって、単一の虹彩コードに統合する。これにより、虹彩コードを安定して得ることができ、したがって、低S/Nのカメラで撮影した画像を用いた場合でも、本人拒否(FR)の発生を低減した虹彩認証を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, a plurality of iris codes obtained from a plurality of iris images are integrated into a single iris code by performing a majority decision for each bit after positioning in the rotation direction. As a result, an iris code can be obtained stably, and therefore, even when an image captured by a low S / N camera is used, iris authentication can be performed with reduced rejection (FR).
なお、虹彩コード統合の際に行うビット毎の多数決演算は、本実施形態で説明したような単純な多数決に限られるものではなく、様々な方法が考えられる。例えば、統合対象の各虹彩コードにそれぞれ重みを定め、その重みを含めて多数決演算を行うようにしてもよい。ここでの重みは例えば、各虹彩コードについて、登録虹彩コードと比較したときの最小のHD値を基にして、図12のような関係を基にして定めればよい。図12のような重み付けによって、小さなHD値を与える虹彩コードの情報が、虹彩コードの統合に、より優先して用いられることになる。 It should be noted that the majority operation for each bit performed at the time of iris code integration is not limited to the simple majority operation described in the present embodiment, and various methods can be considered. For example, a weight may be determined for each iris code to be integrated, and a majority operation may be performed including the weight. For example, the weight may be determined for each iris code based on the minimum HD value when compared with the registered iris code, based on the relationship shown in FIG. By the weighting as shown in FIG. 12, the information of the iris code that gives a small HD value is used with higher priority in integrating the iris codes.
なお、本実施形態では、認証時において、処理2b〜7b,9を全て端末側で行うものとしたが、複数画像を撮影する処理1bのみを端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理2b〜7b,9を行うようにしてもよい。この場合、サーバ上で認証結果が計算され、計算結果は再びネットワークを介して端末に送信され、端末のモニタ13に認証結果が表示される。また同様に、登録時において、複数画像を撮影する処理1aを端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理2a〜7a,8を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, at the time of authentication, all of the processes 2b to 7b and 9 are performed on the terminal side. However, only the process 1b for capturing a plurality of images is performed on the terminal side, and the captured plurality of images are transmitted via the network. May be transmitted to the server, and the processes 2b to 7b and 9 may be performed on the server. In this case, the authentication result is calculated on the server, the calculation result is transmitted again to the terminal via the network, and the authentication result is displayed on the
図20は本実施形態に係る装置構成の例を示すブロック図であり、(a)は虹彩コード登録装置、(b)は虹彩認証装置である。図20(a)に示す虹彩コード登録装置30は、画像入力部31と、画像入力部31に入力された複数の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成手段32と、虹彩コード生成手段32によって生成された虹彩コードを虹彩データベース212に登録する虹彩コード登録部33とを備えている。また、図20(b)に示す虹彩認証装置40は、画像入力部41と、画像入力部41に入力された複数の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成手段42と、虹彩コード生成手段42によって生成された虹彩コードを虹彩データベース212に登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部43とを備えている。そして、虹彩コード生成手段32,42は本実施形態で説明した方法によって虹彩コードを生成するものであり、画像入力部31,41に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部34,44と、虹彩領域切り出し部34,44によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部35,45と、極座標変換部35,45から出力された座標変換後の画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部36,46と、帯域制限部36,46から出力された帯域制限後の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部37,47と、虹彩コード生成部37,47から出力された虹彩コードを円周方向に回転補償する回転補償部38,48と、回転補償部38,48から出力された回転補償後の虹彩コードを複数個受け、これら複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって、単一の虹彩コードに統合する虹彩コード統合部39,49とを備えている。そして、虹彩コード統合部39,49から出力された虹彩コードが、虹彩コード登録部33または虹彩コード認証部43に与えられる。
FIG. 20 is a block diagram illustrating an example of a device configuration according to the present embodiment, in which (a) is an iris code registration device, and (b) is an iris authentication device. An iris
(第2の実施形態)
図13は本発明の第2の実施形態に係る虹彩認識を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。図13において、図1と共通の処理には図1と同一の符号を付しており、ここでは説明を省略する。本実施形態では、帯域制限処理としてのGabor変換(4a,4b)を行った各画像について、回転補償した(108a,108b)後、加算・蓄積し(109a,109b)、虹彩コード生成(110a,110b)を行う点が、第1の実施形態と異なっている。
(Second embodiment)
FIG. 13 is a flowchart showing a personal authentication method using iris recognition according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same processes as in FIG. 1, and a description thereof will not be repeated. In the present embodiment, for each image subjected to Gabor transform (4a, 4b) as band limiting processing, after rotation compensation (108a, 108b), addition and accumulation (109a, 109b), iris code generation (110a, 109b) 110b) is different from the first embodiment.
Gabor変換出力に対する回転補償は、図14に示すように、基準となるGabor変換出力との残差(残差平方和または残差絶対値和)が最小となるように、角度方向のずらし量を決定することによって、行う。図14では説明の簡略化のため、虹彩領域の8リングのうちの1リングをあるスケールでGabor変換したときの実部について、表現している。 As shown in FIG. 14, the rotation compensation for the Gabor conversion output is performed by changing the amount of shift in the angular direction such that the residual (sum of residual squares or absolute sum of residuals) with the reference Gabor converted output is minimized. Do it by deciding. In FIG. 14, for the sake of simplicity, the real part when one of the eight rings of the iris region is subjected to Gabor transformation at a certain scale is shown.
そして、図15に示すように、複数(N枚)の画像についての回転補償後のGabor変換出力を加算し、単一の画像として蓄積(アキュムレート)する。そして、蓄積された画像から、虹彩コードを生成する。 Then, as shown in FIG. 15, the Gabor conversion outputs after the rotation compensation for a plurality of (N) images are added and accumulated (accumulated) as a single image. Then, an iris code is generated from the stored image.
以上のように本実施形態によると、複数の画像からそれぞれ切り出された虹彩画像について、極座標変換、帯域制限、および回転補償を行った後に、単一の画像として蓄積し、蓄積した画像から虹彩コードを生成する。これにより、元の個々の画像のS/Nが充分には高くない場合であっても、蓄積された単一の画像ではノイズ成分が互いに打ち消し合うため、高いS/Nを得ることができる。したがって、虹彩コードを安定して得ることができ、本人拒否(FR)の発生を低減した虹彩認証を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, an iris image cut out from each of a plurality of images is subjected to polar coordinate conversion, band limitation, and rotation compensation, and then stored as a single image. Generate As a result, even when the S / N of each original image is not sufficiently high, a high S / N can be obtained because noise components cancel each other out in a single stored image. Therefore, an iris code can be obtained stably, and iris authentication can be performed with reduced rejection (FR).
なお、第1の実施形態と同様に、認証時において、複数画像を撮影する処理1bのみを端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理2b〜4b,108b〜110b,9を行うようにしてもよい。また同様に、登録時において、複数画像を撮影する処理1aを端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理2a〜4a,108a〜110a,8を行うようにしてもよい。 Note that, as in the first embodiment, at the time of authentication, only the process 1b of photographing a plurality of images is performed on the terminal side, the photographed images are transmitted to the server via the network, and the processes 2b to 4b are performed on the server. , 108b to 110b, 9 may be performed. Similarly, at the time of registration, the terminal performs processing 1a for capturing a plurality of images, transmits the captured images to a server via a network, and performs processing 2a to 4a, 108a to 110a, and 8 on the server. You may do so.
図21は本実施形態に係る装置構成の例を示すブロック図であり、(a)は虹彩コード登録装置、(b)は虹彩認証装置である。図21では、図20と共通の構成要素には図20と同一の符号を付している。 FIGS. 21A and 21B are block diagrams illustrating an example of the device configuration according to the present embodiment. FIG. 21A illustrates an iris code registration device, and FIG. 21B illustrates an iris authentication device. 21, the same components as those in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
図21(a)に示す虹彩コード登録装置30Aは、画像入力部31と、画像入力部31に入力された複数の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成手段32Aと、虹彩コード生成手段32Aによって生成された虹彩コードを虹彩データベース212に登録する虹彩コード登録部33とを備えている。また、図20(b)に示す虹彩認証装置40Aは、画像入力部41と、画像入力部41に入力された複数の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成手段42Aと、虹彩コード生成手段42Aによって生成された虹彩コードを虹彩データベース212に登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部43とを備えている。そして、虹彩コード生成手段32A,42Aは本実施形態で説明した方法によって虹彩コードを生成するものであり、画像入力部31,41に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部34,44と、虹彩領域切り出し部34,44によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部35,45と、極座標変換部35,45から出力された座標変換後の画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部36,46と、帯域制限部36,46から出力された帯域制限後の画像を円周方向に回転補償する回転補償部51,54と、回転補償部51,54から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し単一の画像として蓄積する画像蓄積部52,55と、画像蓄積部52,55に蓄積された画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部53,56とを備えている。そして、虹彩コード統合部53,56から出力された虹彩コードが、虹彩コード登録部33または虹彩コード認証部43に与えられる。
An iris code registration device 30A illustrated in FIG. 21A includes an image input unit 31, an iris
(第3の実施形態)
図16は本発明の第3の実施形態に係る虹彩認識を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。図16において、図1または図13と共通の処理には図1または図13と同一の符号を付しており、ここでは説明を省略する。本実施形態では、極座標変換(3a,3b)を行った各画像について、回転補償した(111a,111b)後、加算・蓄積し(112a,112b)、帯域制限処理としてのGabor変換を行い(113a,113b)、虹彩コード生成(110a,110b)を行う点が、第1および第2の実施形態と異なっている。
(Third embodiment)
FIG. 16 is a flowchart showing a personal authentication method using iris recognition according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 16, the same processes as those in FIG. 1 or FIG. 13 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 or FIG. 13, and description thereof is omitted here. In the present embodiment, each image subjected to the polar coordinate transformation (3a, 3b) is subjected to rotation compensation (111a, 111b), added and accumulated (112a, 112b), and Gabor transformed as a band limiting process (113a). , 113b) and iris code generation (110a, 110b) are different from the first and second embodiments.
極座標変換後画像に対する回転補償は、図17に示すように、基準となる虹彩領域画像(極座標系に座標変換後のもの)との残差(残差平方和または残差絶対値和)が最小となるように、角度方向のずらし量を決定することによって、行う。 As shown in FIG. 17, the rotation compensation for the image after the polar coordinate conversion is such that the residual (sum of the residual squares or the absolute value of the residual) from the reference iris region image (the one after the coordinate conversion to the polar coordinate system) is minimized. This is performed by determining the amount of shift in the angular direction such that
そして、図18に示すように、回転補償後の複数(N枚)の画像を順次加算し、単一の画像として蓄積する。このように画像を蓄積することによって、各画像中のランダムノイズ成分が互いに打ち消され、画像のS/Nが改善される。そして、蓄積された画像に対してGabor変換を行い、Gabor変換後の画像から虹彩コードを生成する。 Then, as shown in FIG. 18, a plurality of (N) images after the rotation compensation are sequentially added and accumulated as a single image. By accumulating images in this way, random noise components in each image cancel each other, and the S / N of the image is improved. Then, Gabor conversion is performed on the stored image, and an iris code is generated from the image after Gabor conversion.
以上のように本実施形態によると、複数の画像からそれぞれ切り出した虹彩画像について、極座標変換および回転補償を行った後に、単一の画像として蓄積し、蓄積した画像に帯域制限をかけて虹彩コードを生成する。これにより、ノイズ成分が互いに打ち消し合ってS/Nが改善された画像から虹彩コードを生成することができる。したがって、虹彩コードを安定して得ることができ、本人拒否(FR)の発生を低減した虹彩認証を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, an iris image cut out from each of a plurality of images is subjected to polar coordinate conversion and rotation compensation, and then stored as a single image. Generate This makes it possible to generate an iris code from an image in which noise components cancel each other out and the S / N is improved. Therefore, an iris code can be obtained stably, and iris authentication can be performed with reduced rejection (FR).
なお、第1または第2の実施形態と同様に、認証時において、複数画像を撮影する処理1bのみを端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理2b,3b,111b〜113b,110b,9を行うようにしてもよい。また同様に、登録時において、複数画像を撮影する処理1aを端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理2a,3a,111a〜113a,110a,8を行うようにしてもよい。
Note that, as in the first or second embodiment, at the time of authentication, only the process 1b of photographing a plurality of images is performed on the terminal side, the photographed images are transmitted to the server via the network, and the process is performed on the server. 2b, 3b, 111b to 113b, 110b, 9 may be performed. Similarly, at the time of registration, the terminal performs processing 1a for photographing a plurality of images, transmits the photographed images to a server via a network, and performs
図22は本実施形態に係る装置構成の例を示すブロック図であり、(a)は虹彩コード登録装置、(b)は虹彩認証装置である。図22では、図20と共通の構成要素には図20と同一の符号を付している。 FIG. 22 is a block diagram illustrating an example of a device configuration according to the present embodiment. FIG. 22A illustrates an iris code registration device, and FIG. 22B illustrates an iris authentication device. In FIG. 22, the same reference numerals as in FIG. 20 denote the same components as in FIG.
図22(a)に示す虹彩コード登録装置30Bは、画像入力部31と、画像入力部31に入力された複数の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成手段32Bと、虹彩コード生成手段32Bによって生成された虹彩コードを虹彩データベース212に登録する虹彩コード登録部33とを備えている。また、図22(b)に示す虹彩認証装置40Bは、画像入力部41と、画像入力部41に入力された複数の画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成手段42Bと、虹彩コード生成手段42Bによって生成された虹彩コードを虹彩データベース212に登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部43とを備えている。そして、虹彩コード生成手段32B,42Bは本実施形態で説明した方法によって虹彩コードを生成するものであり、画像入力部31,41に入力された画像から虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部34,44と、虹彩領域切り出し部34,44によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部35,45と、極座標変換部35,45から出力された座標変換後の画像を円周方向に回転補償する回転補償部61,65と、回転補償部61,65から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し単一の画像として蓄積する画像蓄積部62,66と、画像蓄積部62,66に蓄積された画像に対し、帯域制限すを行う帯域制限部63,67と、帯域制限部63,67から出力された画像から虹彩コードを生成する虹彩コード生成部64,68とを備えている。そして、虹彩コード統合部64,68から出力された虹彩コードが、虹彩コード登録部33または虹彩コード認証部43に与えられる。
An iris code registration device 30B illustrated in FIG. 22A includes an image input unit 31, an iris
上述の第2および第3の実施形態について、画像の個数と認証精度との関係について、補足説明を行う。 With respect to the above-described second and third embodiments, a supplementary explanation will be given on the relationship between the number of images and the authentication accuracy.
単一の登録画像と単一の認証画像によって登録、認証を行う場合、カメラのS/NとFRRとの関係は、図23のようになる。すなわち図23に示すように、カメラのS/Nが低い場合はFRRは大きくなり、逆に、カメラのS/Nが高い場合はFRRは小さくなる。カメラのS/NとFRRとの関係は、個々の虹彩画像における虹彩パタンの強弱や、虹彩画像の解像度によって決まる。 When registration and authentication are performed using a single registered image and a single authentication image, the relationship between the S / N of the camera and the FRR is as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 23, when the S / N of the camera is low, the FRR increases, and when the S / N of the camera is high, the FRR decreases. The relationship between the S / N of the camera and the FRR is determined by the strength of the iris pattern in each iris image and the resolution of the iris image.
図23に示すような関係から、使用するカメラのS/N(図中のS/N0 )が決まると、単一の登録画像と単一の認証画像によって登録、認証を行う場合のFRR(図中のFRR0 )も決まる。これに対して、複数の画像から生成した登録コードと複数の画像から生成した認証コードによって登録、認証を行う場合について、以下に説明する。 When the S / N (S / N 0 in the figure) of the camera to be used is determined from the relationship shown in FIG. 23, the FRR (R / R) for performing registration and authentication using a single registered image and a single authentication image FRR 0 ) in the figure is also determined. On the other hand, a case where registration and authentication are performed using a registration code generated from a plurality of images and an authentication code generated from the plurality of images will be described below.
ノイズレベルの等しいn枚の画像(第2および第3の実施形態における帯域制限後の画像または極座標変換後の画像)を加算蓄積すると、信号レベルはn倍になるのに対し、ノイズレベルは√n倍になり、S/Nが改善される。すなわち、単一の画像についてのS/N
図23において、目標とするFRR(FRR1 )に対応する目標S/N(S/N1 )と、使用するカメラのS/N(S/N0 )との差(ΔS/N)から、入力画像の枚数nを決めることができる。図24は入力画像数nとS/Nの改善量ΔS/Nとの関係を示す。図24から、入力画像数を例えば2,4,8,16,32枚にすると、S/Nは約3dB、6dB、9dB、12dB、15dBだけ、それぞれ改善されることが分かる。 In FIG. 23, from the difference (ΔS / N) between the target S / N (S / N 1 ) corresponding to the target FRR (FRR 1 ) and the S / N (S / N 0 ) of the camera to be used, The number n of input images can be determined. FIG. 24 shows the relationship between the number n of input images and the S / N improvement amount ΔS / N. FIG. 24 shows that when the number of input images is set to, for example, 2, 4, 8, 16, or 32, the S / N is improved by about 3 dB, 6 dB, 9 dB, 12 dB, and 15 dB, respectively.
なお、上述の各実施形態では、登録時と認証時とで同一の方法を用いて虹彩コードを生成する例について述べたが、虹彩コードの生成方法は登録時と認証時とにおいて必ずしも同一である必要はない。例えば、登録時は高性能(高S/N)のカメラを用いて、特許文献1の方法によって単一の虹彩画像から虹彩コードを生成し、認証時には本発明の各実施形態のいずれかの方法によって虹彩コードを生成してもよい。また、登録時と認証時の両方において本発明の各実施形態のいずれかの方法を用いる場合、それぞれ異なる方法を用いてもかまわない。
In each of the above embodiments, an example has been described in which an iris code is generated using the same method at the time of registration and at the time of authentication. However, the method of generating an iris code is always the same at the time of registration and at the time of authentication. No need. For example, at the time of registration, an iris code is generated from a single iris image using a high-performance (high S / N) camera by the method of
なお、上述の各実施形態では、特徴抽出のための帯域制限はGabor変換によって行うものとしたが、特徴抽出の手法はこれに限られるものではなく、例えば、他のバンドパスフィルターを用いた帯域制限によって行ってもよい。 In each of the above-described embodiments, the band limitation for feature extraction is performed by Gabor transform. However, the method of feature extraction is not limited to this. For example, a band using another band-pass filter may be used. It may be performed by restriction.
なお、上述の各実施形態では、認証機能付携帯電話を用いる場合を例にとって説明したが、本発明による効果は、認証機能付携帯電話に限らずその他の認証装置においても同様に得られることは明らかであり、本発明に含まれる。 In each of the above embodiments, the case where the mobile phone with the authentication function is used has been described as an example. However, the effect of the present invention is not limited to the mobile phone with the authentication function, but can be similarly obtained in other authentication devices. It is clear and included in the present invention.
なお、上述の各実施形態で示した処理は、その全部または一部を、コンピュータにプログラムを実行させることによって、実施することができる。例えば虹彩認証装置に、コンピュータと、虹彩認証プログラムを記憶するメモリとを搭載する。この虹彩認証プログラムは、上述の各実施形態で示した虹彩コード化方法によって認証用虹彩コードを生成する虹彩コード生成ステップと、認証用虹彩コードを、データベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う認証ステップとを、コンピュータに実行させるものであればよい。 Note that the processing described in each of the above embodiments can be implemented in whole or in part by causing a computer to execute a program. For example, the iris authentication device includes a computer and a memory for storing an iris authentication program. This iris authentication program compares the iris code for authentication with an iris code registered in a database, and an iris code generation step of generating an iris code for authentication by the iris coding method described in each of the above embodiments. The authentication step of performing the authentication may be performed by a computer.
本発明に係る虹彩コード化方法は、ビデオノイズや瞳孔径の変動等の影響を受けにくく、虹彩コードを安定して生成できるので、例えば、S/Nが低いカメラが搭載される可能性が高い携帯端末を利用した個人認証等の用途において、有用である。 The iris coding method according to the present invention is less susceptible to video noise and fluctuations of the pupil diameter, and can stably generate an iris code. For example, there is a high possibility that a camera having a low S / N ratio will be mounted. It is useful in applications such as personal authentication using a mobile terminal.
10 認証機能付携帯電話
30,30A,30B 虹彩コード登録装置
31,41 画像入力部
33 虹彩コード登録部
34,44 虹彩領域切り出し部
35,45 極座標変換部
36,46,63,66 帯域制限部
37,47,53,64 虹彩コード生成部
38,48,51,54,61,65 回転補償部
39,49 虹彩コード統合部
40,40A,40B 虹彩認証装置
43 虹彩コード認証部
52,55,62,66 画像蓄積部
211 虹彩認証サーバ
212 虹彩データベース
213 ネットワーク
214 虹彩登録装置
215 虹彩認証装置
10 Mobile Phone with
Claims (12)
前記複数の画像から、虹彩領域をそれぞれ検出するステップと、
検出された各虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換するステップと、
座標変換後の各画像に対し、帯域制限を行うステップと、
帯域制限後の各画像から、虹彩コードをそれぞれ生成するステップと、
生成された各虹彩コードを、円周方向に回転補償するステップと、
回転補償後の複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって、単一の虹彩コードに統合するステップと
を備えた虹彩コード化方法。 Inputting a plurality of images;
Detecting an iris region from each of the plurality of images;
For the image of each detected iris region, converting the coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system;
Performing a band limitation on each image after the coordinate transformation;
Generating an iris code from each band-limited image,
Compensating the rotation of each generated iris code in the circumferential direction;
Integrating the plurality of rotation-compensated iris codes into a single iris code by determining a bit value by a majority decision on a bit-by-bit basis.
前記複数の画像から、虹彩領域をそれぞれ検出するステップと、
検出された各虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換するステップと、
座標変換後の各画像に対し、帯域制限を行うステップと、
帯域制限後の各画像を、円周方向に回転補償するステップと、
回転補償後の各画像を加算し、単一の画像として蓄積するステップと、
蓄積された画像から、虹彩コードを生成するステップと
を備えた虹彩コード化方法。 Inputting a plurality of images;
Detecting an iris region from each of the plurality of images;
For the image of each detected iris region, converting the coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system;
Performing a band limitation on each image after the coordinate transformation;
A step of compensating the rotation of each image after the band limitation in the circumferential direction;
Adding each image after rotation compensation and accumulating as a single image;
Generating an iris code from the stored image.
前記複数の画像から、虹彩領域をそれぞれ検出するステップと、
検出された各虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換するステップと、
座標変換後の各画像を、円周方向に回転補償するステップと、
回転補償後の各画像を加算し、単一の画像として蓄積するステップと、
蓄積された画像に対し、帯域制限を行うステップと、
帯域制限後の画像から、虹彩コードを生成するステップと
を備えた虹彩コード化方法。 Inputting a plurality of images;
Detecting an iris region from each of the plurality of images;
For the image of each detected iris region, converting the coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system;
A step of compensating rotation of each image after the coordinate transformation in the circumferential direction;
Adding each image after rotation compensation and accumulating as a single image;
Performing band limiting on the stored images;
Generating an iris code from the band-limited image.
前記帯域制限を、Gabor変換によって行う
ことを特徴とする虹彩コード化方法。 In any one of claims 1 to 3,
An iris coding method, wherein the band limitation is performed by Gabor transform.
登録時において、
虹彩画像から、虹彩コードを生成し、
生成された虹彩コードを、データベースに登録し、
認証時において、
虹彩画像から、虹彩コードを生成し、
生成された虹彩コードを、前記データベースに登録された虹彩コードと比較して、認証を行うものであり、
登録時および認証時の少なくともいずれか一方において、虹彩コードの生成を、請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の虹彩コード生成方法によって、行う
ことを特徴とする個人認証方法。 A personal authentication method using an iris image,
At the time of registration,
Generate an iris code from the iris image,
Register the generated iris code in the database,
At the time of authentication,
Generate an iris code from the iris image,
The generated iris code is compared with the iris code registered in the database to perform authentication,
An individual authentication method, wherein an iris code is generated by at least one of registration and authentication by the iris code generation method according to any one of claims 1 to 3.
前記画像入力部に入力された画像から、虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、
前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、
前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部と、
前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像から、虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、
前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを、円周方向に回転補償する回転補償部と、
前記回転補償部から出力された回転補償後の虹彩コードを複数個受け、これら複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって、単一の虹彩コードに統合する虹彩コード統合部と、
前記虹彩コード統合部から出力された虹彩コードを、データベースに登録する虹彩コード登録部とを備えた
ことを特徴とする虹彩コード登録装置。 An image input unit;
From the image input to the image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region,
For an image of an iris region obtained by the iris region cutout unit, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system,
For the image after the coordinate transformation output from the polar coordinate transformation unit, a band limiting unit that performs band limitation,
An iris code generator that generates an iris code from the band-limited image output from the band limiter;
A rotation compensation unit that compensates for rotation in the circumferential direction of the iris code output from the iris code generation unit,
An iris code integration unit that receives a plurality of rotation-compensated iris codes output from the rotation compensation unit and integrates the plurality of iris codes into a single iris code by determining a bit value by a majority decision for each bit. Department and
An iris code registration device, comprising: an iris code registration unit that registers an iris code output from the iris code integration unit in a database.
前記画像入力部に入力された画像から、虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、
前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、
前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部と、
前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像を、円周方向に回転補償する回転補償部と、
前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し、単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、
前記画像蓄積部に蓄積された画像から、虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、
前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを、データベースに登録する虹彩コード登録部とを備えた
ことを特徴とする虹彩コード登録装置。 An image input unit;
From the image input to the image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region,
For an image of an iris region obtained by the iris region cutout unit, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system,
For the image after the coordinate transformation output from the polar coordinate transformation unit, a band limiting unit that performs band limitation,
A rotation compensating unit that compensates for rotation in the circumferential direction of the band-limited image output from the band limiting unit,
An image storage unit that receives a plurality of rotation-compensated images output from the rotation compensation unit, adds the plurality of images, and accumulates the images as a single image;
An iris code generation unit that generates an iris code from an image stored in the image storage unit;
An iris code registration device, comprising: an iris code registration unit that registers an iris code output from the iris code generation unit in a database.
前記画像入力部に入力された画像から、虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、
前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、
前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像を、円周方向に回転補償する回転補償部と、
前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し、単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、
前記画像蓄積部に蓄積された画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部と、
前記帯域制限部から出力された画像から、虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、
前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを、データベースに登録する虹彩コード登録部とを備えた
ことを特徴とする虹彩コード登録装置。 An image input unit;
From the image input to the image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region,
For an image of an iris region obtained by the iris region cutout unit, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system,
A rotation compensation unit that compensates for rotation in the circumferential direction of the image after the coordinate transformation output from the polar coordinate transformation unit,
An image storage unit that receives a plurality of rotation-compensated images output from the rotation compensation unit, adds the plurality of images, and accumulates the images as a single image;
A band limiting unit that performs band limiting on the image stored in the image storage unit,
An iris code generation unit that generates an iris code from an image output from the band limiting unit;
An iris code registration device, comprising: an iris code registration unit that registers an iris code output from the iris code generation unit in a database.
前記画像入力部に入力された画像から、虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、
前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、
前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部と、
前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像から、虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、
前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを、円周方向に回転補償する回転補償部と、
前記回転補償部から出力された回転補償後の虹彩コードを複数個受け、これら複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって、単一の虹彩コードに統合する虹彩コード統合部と、
前記虹彩コード統合部から出力された虹彩コードを、データベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部とを備えた
ことを特徴とする虹彩認証装置。 An image input unit;
From the image input to the image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region,
For an image of an iris region obtained by the iris region cutout unit, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system,
For the image after the coordinate transformation output from the polar coordinate transformation unit, a band limiting unit that performs band limitation,
An iris code generator that generates an iris code from the band-limited image output from the band limiter;
A rotation compensation unit that compensates for rotation in the circumferential direction of the iris code output from the iris code generation unit,
An iris code integration unit that receives a plurality of rotation-compensated iris codes output from the rotation compensation unit and integrates the plurality of iris codes into a single iris code by determining a bit value by a majority decision for each bit. Department and
An iris authentication device, comprising: an iris code authentication unit that compares an iris code output from the iris code integration unit with an iris code registered in a database and performs authentication.
前記画像入力部に入力された画像から、虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、
前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、
前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部と、
前記帯域制限部から出力された帯域制限後の画像を、円周方向に回転補償する回転補償部と、
前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し、単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、
前記画像蓄積部に蓄積された画像から、虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、
前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを、データベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部とを備えた
ことを特徴とする虹彩認証装置。 An image input unit;
From the image input to the image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region,
For an image of an iris region obtained by the iris region cutout unit, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system,
For the image after the coordinate transformation output from the polar coordinate transformation unit, a band limiting unit that performs band limitation,
A rotation compensating unit that compensates for rotation in the circumferential direction of the band-limited image output from the band limiting unit,
An image storage unit that receives a plurality of rotation-compensated images output from the rotation compensation unit, adds the plurality of images, and accumulates the images as a single image;
An iris code generation unit that generates an iris code from an image stored in the image storage unit;
An iris authentication device, comprising: an iris code authentication unit that compares an iris code output from the iris code generation unit with an iris code registered in a database and performs authentication.
前記画像入力部に入力された画像から、虹彩領域を検出する虹彩領域切り出し部と、
前記虹彩領域切り出し部によって得られた虹彩領域の画像について、座標系を、直交座標系から極座標系に変換する極座標変換部と、
前記極座標変換部から出力された座標変換後の画像を、円周方向に回転補償する回転補償部と、
前記回転補償部から出力された回転補償後の画像を複数個受け、これら複数の画像を加算し、単一の画像として蓄積する画像蓄積部と、
前記画像蓄積部に蓄積された画像に対し、帯域制限を行う帯域制限部と、
前記帯域制限部から出力された画像から、虹彩コードを生成する虹彩コード生成部と、
前記虹彩コード生成部から出力された虹彩コードを、データベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う虹彩コード認証部とを備えた
ことを特徴とする虹彩認証装置。 An image input unit;
From the image input to the image input unit, an iris region cutout unit that detects an iris region,
For an image of an iris region obtained by the iris region cutout unit, a polar coordinate conversion unit that converts a coordinate system from a rectangular coordinate system to a polar coordinate system,
A rotation compensation unit that compensates for rotation in the circumferential direction of the image after the coordinate transformation output from the polar coordinate transformation unit,
An image storage unit that receives a plurality of rotation-compensated images output from the rotation compensation unit, adds the plurality of images, and accumulates the images as a single image;
A band limiting unit that performs band limiting on the image stored in the image storage unit,
An iris code generation unit that generates an iris code from an image output from the band limiting unit;
An iris authentication device, comprising: an iris code authentication unit that compares an iris code output from the iris code generation unit with an iris code registered in a database and performs authentication.
前記認証用虹彩コードを、データベースに登録されている虹彩コードと比較し、認証を行う認証ステップとをコンピュータに実行させるための虹彩認証プログラム。 An iris code generating step of generating an authentication iris code by the iris coding method according to any one of claims 1 to 3,
An authentication step of comparing the authentication iris code with an iris code registered in a database and performing authentication.
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Applications Claiming Priority (2)
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JP2003321063A JP3574653B2 (en) | 2002-09-13 | 2003-09-12 | Iris coding method, personal authentication method, iris code registration device, iris authentication device, and iris authentication program |
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