JP4665997B2 - 生体パターン撮像装置、生体パターン撮像方法、生体パターン撮像プログラム - Google Patents

生体パターン撮像装置、生体パターン撮像方法、生体パターン撮像プログラム Download PDF

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Description

本発明は、個人を認証するための生体パターン撮像装置に関し、特に、手の生体情報を入力する装置に関する。
人間の生体情報を利用して個人認証を行う装置の関連技術として、例えば、手のひら(以下「掌」という)の血管パターンを利用して個人認証を行う生体認証装置が開示されている(特許文献１)。この装置では、近赤外ＬＥＤを用いて掌を照明し、血管中の血液における光の吸収と掌の他の部分における光の吸収の違いから、血管パターンを強調して撮像し、得られた血管パターン基き個人認証を行う。また、この装置における撮像デバイスは、掌の血管パターンを非接触で撮像しているため、手首及び指を接点として掌の配置を安定させるためのガイドが、装置本体部に設けられている。
また、個人認証を行う装置の関連技術として、指の血管(指静脈)パターンを利用して個人認証を行う生体認証装置(指静脈認証装置)が開示されている(特許文献２)。この装置では、近赤外ＬＥＤにより指を照明し、カメラなどによって構成される撮像部で指の撮像対象部分は非接触で撮像する。
また、この指静脈認証装置は、撮像部への外光の侵入を抑制するために遮光カバーを有する。この遮光カバーは、指の長手方向に沿って、撮影対象の指の両側に、指に接触しないように設置されている。また、近赤外光カットフィルムを用いて、指を覆うようにフード状の遮光カバーを設ける例も開示されている。
また、この指静脈認証装置は、近赤外光カットフィルムを用いて近赤外光を遮蔽し、可視光を透過するフードを設けている。これにより、不透明な穴の中に指を入れる行為に対してユーザが感じる圧迫感や不快感や不安感を軽減することができる。
更に、上記生体認証装置の関連技術として、撮像部への外光の侵入を抑制するための工夫がされた指静脈認証装置が開示されている(特許文献３)。この指静脈認証装置は、指静脈を撮像する基本的な構成は特許文献２と同様であるが、遮光カバーとして、装置本体内に通常は収納されており、外光遮光カバーを使用時に装置本体外に引き出されるように設けられた外光遮蔽カバーにより、太陽光などの近赤外光を含む外光が入るのを遮断するようにしている。
特開２００３−８５５３８公報 特願平５−１４５９５２公報 特開２００６−１０７４０１公報
しかしながら、上記特許文献１の関連技術では、センシングのための光（近赤外光ＬＥＤ）を撮影対象となる部位に照射し、特段の遮光手段を設けておらず、例えば、撮像部(カメラ)と掌が配置されるガイドの間には大きな開放空間があり、西日などの太陽光が入った場合に撮像が困難となったり、撮像された画像が不鮮明になったりする不都合が生じ得る。
又、特許文献２に開示された生体認証装置でも、遮光カバーと撮影対象部位(指)の間に隙間があるために、外光を十分に抑制することが困難であるという不都合があった。また、フード状の遮光カバーを設けた場合、フードを半透明なものとした場合であっても、穴状の部分に指を入れるという行為は、利用者に圧迫感、不快感、不安感などを生じさせてしまう。
更には、装置に指を入れているときに、ユーザが急激に体位を変えた場合（例えば、何かに躓いて転んだり、誰かに押されたりしたりした場合など）、指が装置に拘束されるにも関わらず、体は装置から離れようとするために、指を怪我してしまうといった不都合も生じ得る。
また、特許文献３に開示された装置でも、撮影対象物を覆うようなカバーを設けているために、利用者は、この装置を使用するにあたって圧迫感を感じるという不都合がある。
更に、利用者は、この装置の使用にあたって遮蔽カバーを取り出さなければならないという手間がかかり、更には、装置の機構も複雑となり故障の原因となり得る。
また、遮光カバーによって形成される空洞に指を入れるため、特許文献２のフード状の遮光カバーと同様に、使用にあたって利用者に不快感、不安感を生じさせる装置構造であり、利用者が指を怪我してしまうといった不都合が生じ得る。
［発明の目的］
本発明は、上記関連技術の有する不都合を改善し、生体パターンの撮像における外光の影響を有効に抑制する生体パターン撮像装置、生体パターン撮像方法、生体パターン撮像プログラムを提供することを、その目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る生体パターン撮像装置は、一方の面に開口部を有する筐体を備えた生体パターン撮像装置であって、前記開口部は手のひらが置かれることにより密閉状態に覆われる程度の大きさを有し、前記開口部に置かれた前記手のひらにおける皮膚紋様を撮影する場合に前記手のひらに対して一方向から照射し、また、前記手のひらにおける血管パターンを撮影する場合に前記生体部位に対して異なる両方向から照射する光源と、前記照射された手のひらを撮像する撮像部とを前記筐体内部に備え、前記筐体における前記開口部を有する外面に弾力性を有する素材からなるクッション部材を前記開口部を囲み備えた構成をとっている。
また、本発明に係る生体パターン撮像方法は、手のひらが置かれることにより密閉状態に覆われる開口部を一方の面に有する筐体と、前記開口部に置かれた前記手のひらにおける皮膚紋様を撮影する場合に前記手のひらに対して一方向から照射し、また、前記手のひらにおける血管パターンを撮影する場合に前記手のひらに対して異なる両方向から照射する光源と、前記照射された手のひらを撮像する撮像部とを前記筐体内に備えると共に、前記開口部を囲む筐体外面に弾力性を有する素材からなるクッション部材を備えた生体パターン撮像装置にあって、前記撮像した手のひらの画像に基づき個人認証を行う生体パターン撮像方法であって、前記撮像部が、前記クッション部材に置かれた手のひらを前記光源による照射を切り換えて撮影した前記手のひらのパターン画像を取得し、前記パターン画像とそれ以前に予め取得されたパターン画像との画像変異度を示す画像間差分値を算出し、前記画像間差分値に基づき前記開口部に置かれた手のひらが静止状態である判定された場合に、前記取得したパターン画像に基く個人認証処理を行うことを特徴としている。
更に、本発明にかかる生体パターン撮像プログラムは、手のひらが置かれることにより密閉状態に覆われる開口部を一方の面に有する筐体と、前記開口部に置かれた前記手のひらにおける皮膚紋様を撮影する場合に前記手のひらに対して一方向から照射し、また、前記手のひらにおける血管パターンを撮影する場合に前記手のひらに対して異なる両方向から照射する光源と、前記照射された手のひらを撮像する撮像部とを前記筐体内に備えると共に、前記開口部を囲む筐体外面に弾力性を有する素材からなるクッション部材を備えた生体パターン撮像装置にあって、前記撮像した手のひらの画像に基づき個人認証を行うための生体パターン撮像プログラムであって、前記クッション部材に置かれた手のひらを前記光源による照射を切り換えて撮影した前記手のひらのパターン画像を取得する切り替え照射機能と、前記取得したパターン画像とそれ以前に予め取得されたパターン画像との画像変異度を示す画像間差分値を算出する画像差分算出機能と、前記画像間差分値に基づき前記手のひらが静止状態で前記クッション部材に置かれているか否かを判定する生体部位検出判定機能と、前記手のひらが前記クッション部材に静止した状態で置かれていると判定された場合に前記取得したパターン画像に基く個人認証処理を行う画像認証機能とを、前記生体パターン撮像装置が備えたコンピュータに実行させることを特徴としている。
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、生体部位が置かれることにより密閉状態に覆われる開口部と前記生体部位を撮像する撮像部とを備えた筐体を有することにより、開口部に置かれた生体部位が有効に外光を遮断するため、生体パターンの撮像における外光の影響を有効に軽減することができる。
［実施形態１］
ここで、本発明の実施形態の基本的構成内容について説明する。
本実施形態では、個人認証用に手のひらの血管パターン(以下「掌血管パターン」という)を撮像するための生体パターン撮像装置について説明する。
図１は、本実施形態１に関わる生体パターン撮像装置を斜め上部から見た概略構成斜視図である。
本実施形態の生体パターン撮像装置は、図１に示すように、装置本体部である筐体１０４から成り、この筐体１０４の上面(筐体上面部)に開口部１０３を有する。
この開口部１０３は、撮像対象である手のひらが筐体上面部と接するように置かれた場合に、この手のひらによって密閉される大きさを有するものとする。
これにより、開口部１０３を密閉して置かれた掌を撮像する場合に、筐体外部からの開口部に入る外光を有効に抑制することができる。
また、筺体１０４の筐体上面部には、図１に示すように、撮像部１０２に対する掌の位置あわせを行い、手と指を繋ぐ関節部分である基節における掌側の窪みに合わせた基節ガイド１０５と、中指の長手方向に沿った中指ガイド１０６、１０７を備えている。
更に、生体パターン撮像装置は、図２に示すように、筐体１０４内部の開口部１０３の底面の中心部に、カメラ等により構成される撮像部１０２を備え、図３に示すように、撮像部１０２から筐体上面部側に一定の距離をもって赤外透過フィルタ１０９を備え、この赤外透過フィルタ１０９の上面部側表面に４台の光源１０１を設けた構成となっている。
ここで、図２は、筐体上面部に利用者の手１０８が置かれた場合を、手の甲の側から見た図を示している。また、図３は、筐体１０４の側面から見た図を示している。
尚、筐体１０４内部に備えられた撮像部１０２は、レンズを開口部側に露出した状態で筐体１０４内部に組み込まれている。
上記構成により、筐体上面部における開口部１０３に置かれた手のひらを光源１０１が照射し、光源１０１によって照らされた掌のパターン(ここでは、血管パターン)を、撮像部１０２が、赤外透過フィルタ１０９を通して撮影する。
尚、開口部１０３の形状は矩形、円形などであってもよく、掌によって覆われることが可能な大きさ、および形状を有していればよい。
光源１０１としては、７６０ｎｍの波長の近赤外ＬＥＤを４個用い、開口部１０３の底部に設置し、掌部分に光がムラなく照射されるようにする。
ここで、近赤外光を用いることで、通常の白色光源を用いて可視光領域で観測するよりも、血管パターンが強調されることになる。これは、７６０ｎｍ近辺の波長域では、血管中を流れるヘモグロビンの吸収が大きく、背景となる体組織よりも光の反射が少ないためである。このため、近赤外光によって撮像した掌の画像は血管部分が暗く撮像される。
撮像部１０２は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの２次元撮像素子とレンズとを有する。この２次元撮像素子は、掌部位をおよそ６ｄｏｔ／ｍｍ（約３００ｄｐｉ）
程度の解像度で撮像できるような画素数の近赤外域に感度がある撮像素子を用いるものとする。例えば、開口部１０３を掌に覆われる程度の大きさとして縦５３ｍｍ×横４０ｍｍとした場合に、上記撮像素子を画素数の大きさとして縦３２０画素×横２４０画素とすればよい。また、レンズは、掌が接触する開口部１０３の面に焦点があうように結像系を調整する。
また、図３に示すように、赤外透過フィルタ１０９を撮像部１０２と被写体(掌)との間におくことで、外乱光を抑制することができる。
尚、赤外透過フィルタ１０９と撮像部１０２との間は空洞状態となっているものとする(図３)。
ここで、赤外透過フィルタとしては、光源１０１の波長である７６０ｎｍの波長に透過特性を持つ可視光カットタイプの赤外透過フィルタを用いてもよいし、バンドパスフィルタタイプの赤外透過フィルタを用いることも可能である。
更に、干渉フィルタなどの透過帯域が狭いバンドパスフィルタを用いてもよい。特に干渉フィルタを用いると、透過帯域が狭いので、効果的に外乱光を除去することができる。
このように、センシング波長である波長以外の波長を除去することで、外乱光の影響を受けにくくなる。
但し、環境光の光源としては、太陽光や白色電球灯などの連続スペクトル的な特性を持つものも多く存在するために、完全に環境光を除去できるというわけでない。
尚、上記赤外透過フィルタ１０９は、外乱光を抑制するのみならず、撮像部１０２のレンズなど筺体内部の部品を埃などから保護し、直接触られることを防ぐという役目も持つため、赤外透過フィルタ１０９としては、広い面積であっても比較的安価な可視光カットタイプの赤外透過フィルタ(例えば、 ＩＲ−７６など)を用いる。また、高価な干渉フィルタは、小面積で済ませることが可能な撮像部１０２のレンズの前や２次元撮像素子の前に装着するようにしてもよい。
開口部１０３は、上述のように、撮像部１０２が筺体１０４の上部に置かれた掌を撮影できるようにするために開かれているが、撮像部１０２をその底部に、撮像部１０２と次筐体上面側との間に赤外線透過フィルタを設置している。
また、開口部１０３の大きさは、掌によって覆うことのできる程度の大きさとし、ここでは、縦５３ｍｍ×横４０ｍｍの矩形形状としている。
筺体１０４は、光源１０１および撮像部１０２を内部に有すると共に、各ガイド(基節ガイド１０５、中指ガイド１０６、１０７)を上部(筐体上面部)に保持する。
この筐体上面部は開口部１０３を有すると共に平面状であって、この筐体上面部に置かれた掌の位置を安定化させる。また、掌の平面位置が安定化することで、撮像される掌の静脈パターンの解像度が安定化し、照合精度の向上を図ることが可能となる。
又、筺体１０４には、上述のように、この筐体上面部に置かれる掌１０９が、持つ残りの３つの自由移動度(上面の平面上における横移動、縦移動、および回転)を抑制させるための基節ガイド１０５、中指ガイド１０６，１０７を設けられている。
基節ガイド１０５は、筺体１０４の上面に設けた３ｍｍ程度の突起形状のガイドであり、掌の縦移動(掌の手前から奥の移動)を抑制するとともに、上面における掌の回転を抑制する。
尚、筺体１０４の上面部における利用者から見て手前側に窪みなどを設けて、手首側の位置を誘導するようなガイドを設けることで、さらに効果的に縦移動や回転を抑制することができる。
中指ガイド１０６および１０７も、基節ガイド１０５と同様に筐体１０４の上面部に設けられた３ｍｍ程度の突起形状のガイドであり、図２に示すように、認証対象である手の中指を誘導したい位置の両側に、それぞれ設けられている。
この中指ガイド１０６、および１０７により、掌位置の横移動(基節ガイドに沿った移動)を抑制することができる。
尚、突起形状の代わりに中指に相当する部分に窪みを設けることにより、上面に置かれる手の中指の中指ガイド１０６としてもよい。
更には、中指以外に示指、環指用のガイドを設けてもよい。
また、筺体上面部には、掌の配置の誘導、及び、開口部１０３における手１０９と上面部との隙間を小さくなるように掌の形状に合わせて凹凸形状を有する構成としてもよい。
上述のように、掌の縦移動、横移動、回転移動を抑制することで、撮像される部位が安定化し、画像照合を行う際の共通領域が増えるとともに、照合精度の向上を図ることができる。
更に、本実施形態の生体パターン撮像装置は、図３に示すように、光源１０１に接続され光源の点灯及び消灯を制御する光源制御部５０１と、撮像部１０２により撮像された画像を取得する画像取得部５０２と、画像取得部５０２により取得された画像を記憶する画像記憶部５０３と、取得された複数の画像間の差分を算出する画像差分判定部５０４と、撮像された掌画像と予め設定された画像との照合を行う照合部５０５を備えた構成となっている。
この構成により、利用者の掌が筐体上部に置かれたことを自動的に検出し、撮像に適したタイミングで掌パターンの撮像を行うことができる。
尚、上記光源制御部５０１、画像取得部５０２、画像差分判定部５０４、および照合部５０５で実行される各機能は、本実施形態である生体パターン撮像装置に予め設けられた中央演算装置がプログラム処理を行うことにより実行される設定であってもよい。
以下、これを詳説する。
光源制御部５０１は、光源１０１における点灯および消灯を制御する点灯制御機能を備えている。光源制御部５０１は、画像記憶部５０３から照合部への画像出力されたことを検知した場合に、光源１０１を消灯する。
画像取得部５０２は、撮像部１０２により撮像された画像を取得すると共に、当該取得された画像を画像記憶部５０３に格納する画像取得格納機能を備えている。
ここで、画像取得部５０２は、撮像部１０２から定期的に画像の取得を行っているものとする。尚、画像取得部５０２の画像取得格納機能は、光源１０１が点灯されている場合に、実行される設定としてもよい。
画像記憶部５０３は、画像取得部５０２により取得された画像を一時的に記憶するメモリなどの記憶装置であって、画像取得部５０２により格納される複数の画像を保持することができるものとする。
画像差分判定部５０４は、画像記憶部５０３に記憶された画像(前フレーム画像)と新たに取得された画像とのフレーム間画像における差分の総和を算出する画像差分算出機能を備えている。
又、画像差分判定部５０４は、掌が置かれている(掌有り)か否(掌無し)かを示す情報としての状態フラグを、上記画像記憶部に記憶するとともに、差分閾値判定機能の結果に応じて状態フラグを更新する状態フラグ更新機能を備えている。
更に、画像差分判定部５０４は、算出されたフレーム間画像における画像差分値と、予め設定された画像差分閾値と比較して、フレーム間画像に変化があったか否かを判定する差分閾値判定機能を有する。
ここで、画像差分判定部５０４は、例えば、開口部１０３に掌が置かれていないと判定された状態では、上記フレーム間画像における差分の総和(フレーム間画像差分)が、予め設定された閾値よりも大きいか否かの判定を行う。
ここで、フレーム間画像差分が、しきい値よりも大きければ、認証判定対象物(掌)が開口部１０３に置かれたと判定すると共に、状態フラグを「掌有り」を示す情報に更新する。
一方、開口部１０３に掌が置かれていると判定されている場合に、画像差分判定部５０４は、差分閾値判定機能を実行し、フレーム間画像差分が、しきい値よりも低い場合に、置かれた掌の動きがないと判定する。
このとき、つまり、撮像された掌のフレーム間画像に画像差分がないと判定された場合に、画像差分判定部５０４は、画像記憶部５０３に記憶されている画像を、照合に用いる画像(照合用画像)として照合部５０５に出力する照合画像出力機能を有する。
更に、画像差分判定部５０４は、画像記憶部５０３から照合部５０５へと画像出力が行われたことを、光源制御部５０１に通知する機能を有する。
照合部５０５は、予め登録設定された掌血管パターン画像や掌紋画像を記憶する登録画像記憶手段５０６を有する。
また、照合部５０５は、画像記憶部５０３から出力された画像と、予め登録設定された登録画像との間で照合を行い、個人認証判定を行う画像認証判定機能を備えている。
更に、照合部５０５は、上記照合結果を出力表示する認証結果出力手段５０７が接続された構成としてもよい。
尚、上記光源制御部５０１、画像取得部(生体部位検知部に相当)５０２、画像記憶部５０３、画像差分判定部(生体部位検知部に相当)５０４、照合部５０５、登録画像記憶手段５０６、および認証結果出力手段５０７は、撮像部１０２に内部に設けられてもよいし、撮像部１０２に接続され筐体１０４の外部に設けられた構成としてもよい。
以上のように、上述のように構成される生体パターン撮像装置で掌の血管パターンを撮像するには、まず被認証者(利用者)は、掌を筺体１０４の上面開口部１０３を掌で覆い密閉状態になるようにして置く。このとき、基節ガイド１０５に沿って指の付け根を、中指ガイド１０６，１０７に沿って中指を置き、開口部１０３を掌で覆い、開口部１０３を密閉するように筐体上面に手が置かれることが望ましい。
［動作説明］
次に、上記実施形態１における生体パターン撮像装置の動作について説明する。
まず、画像取得部５０２が、撮像された生体部位のパターン画像を取得し、画像差分判定部５０４が、前記パターン画像と予め取得された前状態パターン画像との画像間差分を算出すると共に、前記画像間差分に基づき前記開口部に前記生体部位が置かれたことを検知する。次いで、照合部５０５が、前記パターン画像に基き個人認証を行う。
ここで、画像差分算出工程と、生体部位検出判定工程、および画像認証工程については、その実行内容をプログラム化し、コンピュータに実行させるように構成してもよい。
次に、上記実施形態１における生体パターン撮像装置の動作を、図４のフローチャートに基き説明する。
はじめに、光源制御部５０１が、光源１０１を点灯する（ステップＳ１０１）。画像取得部５０２が、撮像部１０２により撮像された画像を取得する(ステップ１０２)と共に、画像記憶部５０３に格納する。
次に、画像差分判定部５０４は、一つ前に取得され、画像記憶部５０３に記憶された画像(前フレーム画像)と今回取得された画像との間(フレーム間画像)における差分の総和を算出する(ステップＳ１０３：差分算出工程)。
次いで、画像差分判定部５０４は、掌が配置されているか否かを状態フラグに基き判定し(ステップＳ１０４)、掌が配置されていない状態であれば、差分の総和が予め設定された閾値よりも大きいか否か判定する（ステップＳ１０５）。
ここで、しきい値よりも大きければ、画像差分判定部５０４は、認証対象物である掌が置かれたと判定し、状態フラグを「掌有り」に更新する（ステップＳ１０６）。
次に、画像取得部５０２は、画像を再取得し(ステップＳ１０２)、画像差分判定部５０４は、上述と同様にフレーム間画像における差分算出(差分算出工程)を繰り返し行う(ステップＳ１０３)。
一方、ステップＳ１０４で、筐体１０４に掌が置かれていると判定された場合に、画像差分判定部５０４は、差分の総和のしきい値判定を行い、しきい値よりも低い場合に、置かれた掌の動きがないと判定する(ステップＳ１０７)。
このとき、画像差分判定部５０４は、画像記憶部５０３に記憶されている画像を、照合に用いる画像として照合部５０５に出力する（ステップＳ１０８）。
一方、ステップＳ１０７で、画像差分が閾値より高いと判定された(NO)の場合、筐体１０４に置かれた掌が離されたと判定し、再び画像取得部５０２が画像取得を行う。
次に、ステップＳ１０８に続いて最後に、光源制御部５０１は、照合部への画像出力を検知して、光源１０１を消灯する（ステップＳ１０９）。
尚、上記の掌認証の動作は、筐体１０４に認証動作開始用のボタンスイッチを設け、このボタンを利用者が押すことによって開始される設定としてもよい。
また、銀行のＡＴＭ端末などへの応用では、利用者のカードが挿入された場合など、生体認証が必要な段階になったときに上記認証動作を開始する設定としてもよい。
以上のように、本実施形態では、認証対象物である手を覆うようなカバーを設ける必要なく、開放的でありながら、太陽光や照明光などの環境光による外乱光の侵入を有効に抑制して、生体パターン(例えば、掌血管パターン)の撮影を行うことができる。
また、生体組織は比較的近赤外光を透過しやすいが、完全に透過するわけではなく、特に掌のように厚みがあり、骨格もある部分では遮蔽効果が高く、多くの光(外乱光)を遮断することができる。このため、より外乱光を有効に遮断することができ、安定に認証対象となるパターンを撮像し、頑強に精度よく認証動作を行うことが可能となる。
尚、上記実施形態では、手のひらの血管パターンを撮像する場合について説明したが、本実施形態を、掌における紋様(掌紋)を生体パターンとして撮像してもよい。
この場合、手のひらにおける皮膚表面の凹凸を撮像するために、なるべく皮膚表面の凹凸による影ができた方が望ましいため、光源１０１を、一方向から照射を行うように設定してもよい。
尚、この場合、光源１０１は、血管が写りにくい短い波長であることが望ましい。又、外乱光の除去の効果を考えると、光源１０１は、血管撮像用の光源と同じ近赤外の波長帯であってもよい。
近赤外光の波長を用いた場合、血管パターンと皮膚紋様パターン(掌紋)が重畳したパターンが画像として得られるが、このような画像を生体認証用のパターンとして撮像してもよい。
このような重畳パターンを認証するためのパターンマッチング技術としては、例えば、本願発明人による特願２００７−１１３２６４号に記載された２次元パターンのマッチング技術を用いることができる。
また、掌紋撮像用および掌血管撮像用の光源が同じ波長帯であり、近赤外の波長を用いて、血管パターンと掌紋とが重畳したパターンではなく、掌紋を撮像する場合には、掌紋用光源として、一方向から照射を行う配置とすることにより、十分なコントラストの掌紋パターンが得られ、撮像された掌紋画像の識別を妨げる外光の影響を十分に抑制することができる。
これにより、本実施形態は、静脈などの血管を撮像して認証する静脈認証と、指紋や掌紋などの皮膚紋様を撮像し認証する指掌紋認証と組み合わせ、血管パターンと皮膚紋様のパターンを同時に撮像して認証するマルチモーダル認証などにおける生体パターンの撮像装置として適用することができ、又、外乱光を抑制することによって、太陽光や照明光などの環境光による外乱光影響を抑制して、精度の高い血管パターンや皮膚紋様パターンを撮像することが可能となる。
［実施形態２］
次に、本発明に係る実施形態２の生体パターン撮像装置について説明する。ここで、前述した実施形態１と同一の部分については、同一の符号を付するものとする。
この実施形態２は、図５に示すように、装置の構成部分は前述した実施形態１(図１)とほぼ同一の構成を備えており、開口部１０３の周囲にクッション部材であるクッション２０８を設けた点が実施形態１の場合と相違する。
これにより、掌と筺体上面の接触面との間の間隙から筐体内部へと漏入る外光をさらに抑制することができる。
図５は、本実施形態２に係る生体パターン撮像装置を斜め上部から見た概略構成斜視図である。
本実施形態の生体パターン撮像装置は、図５に示すように、装置本体部である筐体１０４から成り、この筐体１０４の上面(筐体上面部)に開口部１０３を有する。
この開口部１０３は、撮像対象である手のひらが筐体上面部と接するように置かれた場合に、この手のひらによって密閉される大きさを有するものとする。
これにより、開口部１０３を密閉して置かれた掌を撮像する場合に、筐体外部からの開口部に入る外光を有効に抑制することができる。
また、筺体１０４の筐体上面部には、撮像部１０２に対する掌の位置あわせを行い、手と指を繋ぐ関節部分である基節における掌側の窪みに合わせた基節ガイド１０５と、中指の長手方向に沿った中指ガイド１０６、１０７を備え、上述のように、開口部１０３の周囲にクッション部材であるクッション２０８を備えている。
更に、生体パターン撮像装置は、筐体１０４内部の開口部１０３の底面の中心部に、カメラ等により構成される撮像部１０２を備え、撮像部１０２から筐体上面部側に一定の距離をもって赤外透過フィルタ１０９を備え、この赤外透過フィルタ１０９の上面部側表面に６台の光源１０１を設けた構成となっている。
上記構成により、筐体上面部における開口部１０３に置かれた手のひらを光源１０１が照射し、光源１０１によって照らされた掌のパターン(ここでは、血管パターン)を、撮像部１０２が、赤外透過フィルタ１０９を通して撮影する。
ここで、クッション２０８以外の実施形態１との違いは、上述のように、開口部５０３の形状が円形であること、また、光源１０１を６個としている点である。
更に、クッション２０８の形状は、形状の加工が容易な環状円形としている。また、本実施形態では、この環状のクッション２０８に合わせて開口部１０３を円形形状としている。
ここで、クッション２０８は、ポリウレタン製の合成皮革の内部にポリエチレンの中綿を詰め込んだ構造の環状部材であって、開口部１０３を囲み筺体上面部に設けられている。
このように、クッション２０８を、弾力性を持つ素材により構成することにより、開口部１０３に置かれた掌と筺体上面とを、有効に密着させることが可能となる。
例えば、筺体上面の素材として弾力性がない素材を用いる場合、筺体上面を掌の形状に合わせて成形したとしても、個々人に合わせて成形されていない限りは、利用者の掌と筺体上面部とを完全には密着させることは困難である。
弾力性を持つ素材を用いたクッションを筺体上面部に装着すれば、個々人の掌の形状に合わせてクッションが変形することで、掌とクッションが密着し、隙間をなくすことが可能となり、外乱光の侵入を防ぐことが可能となる。
尚、クッション２０８の形状は円形に限定されない。筺体１０４の上面部における開口部１０３を除いた範囲を覆う形状のクッション部材で構成してもよい。
また、掌認証の動作ステップについては、第１の実施形態と同様である。
以上のように、本実施形態の生体パターン撮像装置は、外乱光の影響をより有効に抑制することができるので、屋外および屋内の窓際など設置場所を選ばず、様々な環境、場面で利用することが可能となる。
本発明は、使用者を特定する必要のあるセキュリティを要するシステムに対し、使用者を認証する際の認証システムとして利用するといった用途に適用できる。例えば、入退室管理、パソコンのログイン制御、携帯電話のログイン制御、出入国管理などセキュリティが保障されるべき空間に対するボーダーコントロールを行う際に個人を認証するシステムといった用途に適用可能である。
また、セキュリティ目的のみならず、勤怠管理や身分証明証の二重登録確認など業務運用に必要なシステムで利用することも可能である。
本発明による生体パターン撮像装置の実施形態１を示す概略構成斜視図である。 図１に開示した生体パターン撮像装置における掌の撮影時に手の甲側から見た説明図である。 図１に開示した生体パターン撮像装置の内部構成を示す概略ブロック図である。 図１に開示した生体パターン撮像装置における掌認証の動作ステップを示すフローチャートである。 本発明による生体パターン撮像装置の実施形態２を示す概略構成斜視図である。
符号の説明
１０１ 光源
１０２ 撮像部
１０３ 開口部
１０４ 筐体
１０５ 基節ガイド
１０６，１０７ 中指ガイド
１０８ 手
１０９ 赤外透過フィルタ
２０８ クッション
５０１ 光源制御部
５０２ 画像取得部
５０３ 画像記憶部
５０４ 画像差分判定部
５０５ 照合部
５０６ 登録画像記憶手段
５０７ 認証結果出力部

Claims (6)

  1. 一方の面に開口部を有する筐体を備えた生体パターン撮像装置であって、
    前記開口部は手のひらが置かれることにより密閉状態に覆われる程度の大きさを有し、
    前記開口部に置かれた前記手のひらにおける皮膚紋様を撮影する場合に前記手のひらに対して一方向から照射し、また、前記手のひらにおける血管パターンを撮影する場合に前記生体部位に対して異なる両方向から照射する光源と、前記照射された手のひらを撮像する撮像部とを前記筐体内部に備え、
    前記筐体における前記開口部を有する外面に弾力性を有する素材からなるクッション部材を前記開口部を囲み備えたことを特徴とする生体パターン撮像装置。
  2. 前記請求項１に記載の生体パターン撮像装置において、
    前記撮像される手のひらのパターンは、血管パターン、皮膚紋様パターン、または、これら複数が重畳されてなるパターンのいずれか一つであることを特徴とする生体パターン撮像装置。
  3. 請求項１に記載の生体パターン撮像装置において、
    前記筺体は、前記開口部を有する外面に前記手のひらの位置合わせを行うガイドを有し、前記ガイドは、手の基節における掌側の窪みに合わせて設けた形状を有する基節ガイド、中指の長手方向に沿った中指ガイド、又は、これら複数のガイドが併用された併用ガイドから成ることを特徴とした生体パターン撮像装置。
  4. 前記請求項１又は３に記載の生体パターン撮像装置において、
    前記撮像された手のひらのパターン画像を取得する画像取得部と、前記取得されたパターン画像とそれ以前に予め取得されたパターン画像との画像変異度を示す画像間差分値を算出する画像間差分算出部と、前記画像間差分値に基づき前記開口部に置かれた手のひらが静止状態であるか否かを判定する生体部位検知判定部と、前記開口部に置かれた手のひらが静止状態であると判定された場合に前記パターン画像に基づき個人認証を行う画像認証部とを前記撮像部に併設したことを特徴とする生体パターン撮像装置。
  5. 手のひらが置かれることにより密閉状態に覆われる開口部を一方の面に有する筐体と、前記開口部に置かれた前記手のひらにおける皮膚紋様を撮影する場合に前記手のひらに対して一方向から照射し、また、前記手のひらにおける血管パターンを撮影する場合に前記手のひらに対して異なる両方向から照射する光源と、前記照射された手のひらを撮像する撮像部とを前記筐体内に備えると共に、前記開口部を囲む筐体外面に弾力性を有する素材からなるクッション部材を備えた生体パターン撮像装置にあって、前記撮像した手のひらの画像に基づき個人認証を行う生体パターン撮像方法であって、
    前記撮像部が、前記クッション部材に置かれた手のひらを前記光源による照射を切り換えて撮影した前記手のひらのパターン画像を取得し、前記パターン画像とそれ以前に予め取得されたパターン画像との画像変異度を示す画像間差分値を算出し、前記画像間差分値に基づき前記開口部に置かれた手のひらが静止状態である判定された場合に、前記取得したパターン画像に基く個人認証処理を行うことを特徴とする生体パターン撮像方法。
  6. 手のひらが置かれることにより密閉状態に覆われる開口部を一方の面に有する筐体と、前記開口部に置かれた前記手のひらにおける皮膚紋様を撮影する場合に前記手のひらに対して一方向から照射し、また、前記手のひらにおける血管パターンを撮影する場合に前記手のひらに対して異なる両方向から照射する光源と、前記照射された手のひらを撮像する撮像部とを前記筐体内に備えると共に、前記開口部を囲む筐体外面に弾力性を有する素材からなるクッション部材を備えた生体パターン撮像装置にあって、前記撮像した手のひらの画像に基づき個人認証を行うための生体パターン撮像プログラムであって、
    前記クッション部材に置かれた手のひらを前記光源による照射を切り換えて撮影した前記手のひらのパターン画像を取得する切り替え照射機能と、前記取得したパターン画像とそれ以前に予め取得されたパターン画像との画像変異度を示す画像間差分値を算出する画像差分算出機能と、前記画像間差分値に基づき前記手のひらが静止状態で前記クッション部材に置かれているか否かを判定する生体部位検出判定機能と、前記手のひらが前記クッション部材に静止した状態で置かれていると判定された場合に前記取得したパターン画像に基く個人認証処理を行う画像認証機能とを、前記生体パターン撮像装置が備えたコンピュータに実行させることを特徴とする生体パターン撮像プログラム。
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