JP4758860B2

JP4758860B2 - 個人認証装置

Info

Publication number: JP4758860B2
Application number: JP2006275222A
Authority: JP
Inventors: 博小屋
Original assignee: Hitachi Information and Control Solutions Ltd
Current assignee: Hitachi Information and Control Solutions Ltd
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-10-06
Also published as: JP2008097109A

Description

本発明は、個人認証装置に関する。

従来、生体情報（個人の身体的特徴）を使った本人認証技術としては、指紋、顔、声紋、虹彩、網膜、手の甲の静脈に基づく方法がある。例えば指紋であれば、スキャナから指紋画像を読込み、指紋の線の分岐点や端点を特徴情報として登録し、照合する指紋画像から抽出した特徴情報と比較して、類似度が高ければ本人、低ければ他人と判断して本人認証を行うものである。顔や声紋や他の種類の生体情報に関しても、登録した特徴情報と照合する特徴情報を比較して、類似度により本人を識別している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献２には、生体の撮像箇所に対して光を照射する光源と、前記撮像箇所からの透過光を検出して生体の撮像を行う撮像部と、前記撮像部により変換された画像から前記生体の血管走行パターンを抽出して予め登録された血管パターンと比較する画像演算部とを有し、前記光源から照射される光量は撮像された画像の画像情報に応じて最適化されるようにした個人認証装置が記載されている。

特許文献３には、指を挿入する空間を有する筐体と、筐体の内部壁面に設置された複数の光源手段と、筐体の内部壁面に設置された複数の撮影手段と、複数の撮影手段によって撮影された画像データを合成する合成手段と、合成された画像から挿入された指の爪の位置を検出する爪位置検出手段と、前記爪位置検出手段の出力情報に基づき、合成された画像から指の腹の部分の画像を切り出す画像切り出し手段と、切り出された画像と予め登録されている画像とのマッチングを行い、マッチングの結果を出力するマッチング手段と、を備えたことを特徴とする個人認証装置が記載されている。

特許文献４には、カメラを回転させる手段あるいは複数のカメラを有し、個人認証を行う手段は、撮影された指画像について、前記指が前記インターフェースに挿入される際に生じる撮像平面上の回転を補正し、回転補正した前記指画像に含まれる静脈パターンを抽出して個人認証を行うことを特徴とする個人認証装置が記載されている。

特許文献５には、測定対象部位の周囲に沿って３次元的に、例えば全周囲展開画像を撮影することが記載されている。

特開２００１−２７３４９７号公報特開２００４−１３９６１２号公報特開２００５−７１３１７号公報特開２００２−８３２９８号公報特開２００３−３３１２７２号公報

指について同一性を判断し、個人認証を行う場合に指を挿入する空間部に指を挿入し、登録用のテンプレート指静脈画像および認証用の指静脈画像を取得することを行うが、指設置したときに指配置が常に一定とは限らず、回転状態を呈することになる。この回転状態が大きいと登録されたテンプレート指静脈画像と認証用の指静脈画像との照合がうまく行かず、同一性判断を正確に行えないことになる。このため、回転を補正した指静脈画像を生成することが提案されるところである。

本発明は、かかる点に鑑み回転を補正して指静脈画像を生成することを必要とせずに登録されたテンプレート指静脈画像と認証用の指静脈画像との照合がうまくなされ、同一性判断を安定に、正確に、かつ迅速に行うことのできる個人認証装置を提供することを目的とする。

従来、特許文献３あるいは５に記載されているように全周囲展開画像を撮影することが提案されているが、登録用の指静脈画像を認証用の指静脈画像に照合するときには、認証時にはこの全周囲展開画像から切り出しが行われ、１台のカメラで撮影した時の大きさの指静脈が使用される。

本発明は、指を挿入する空間部を有する筐体と、該筐体の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段と、指を介在して前記照射手段の反対側で前記筐体の内部に設けられる撮像手段と、を備えて登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う個人認証装置において、認証時に使用される前記認証用の指静脈画像、または前記登録された指静脈テンプレート画像および認証用の指静脈画像は、認証する指の腹部についてパノラマ化した展開指静脈画像であることを特徴とする。

上述の構成によれば、回転を補正して指静脈画像を生成することを必要とせずに登録されたテンプレート指静脈画像と認証用の指静脈画像との照合がうまくなされ、同一性判断を安定に、正確に、かつ迅速に行うことのできる個人認証装置を提供することができる。

本発明の実施例によれば、指を挿入する空間部を有する筐体と、該筐体の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段と、指を介在して前記照射手段の反対側で前記筐体の内部に設けられる撮影手段と、を備えて登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う個人認証装置において、
認証時に使用される前記認証用の指静脈画像は、認証する指の腹部についてパノラマ化した展開指静脈画像であることを特徴とする個人認証装置が構成される。

また、指を挿入する空間部を有する筐体と、該筐体の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段と、指を介在して前記照射手段の反対側で前記筐体の内部に設けられる撮影手段と、を備えて登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う個人認証装置において、
認証時に使用される前記登録された指静脈テンプレート画像および認証用の指静脈画像は、認証する指の腹部についてパノラマ化した展開指静脈画像であることを特徴とする個人認証装置が構成される。

また、指を挿入する空間部を有する筐体と、該筐体の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段と、指を介在して前記照射手段の反対側で前記筐体の内部に設けられる撮影手段と、を備えて登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う個人認証装置において、
前記撮影手段は、指の腹部を撮影するカメラであって、前記筐体の垂直方向に対して上方向に向けて、対称にして傾斜角度で近接して固定配置された２台のカメラからなり、該２台のカメラ以外で撮影された画像データを使用することなく、該２台のカメラによって撮影された画像データを合成する合成手段を有して指の腹部の展開指静脈画像を生成することを特徴とする個人認証装置が構成される。

また、指を挿入する空間部を有する筐体と、該筐体の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段と、指を介在して前記照射手段の反対側で前記筐体の内部に設けられる撮影手段と、を備えて登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う個人認証装置において、
前記撮影手段は、前記筐体の垂直方向に対して上方に向けて５〜２０度の範囲内のカメラ方向角度で、カメラレンズ中心間距離で２５ｍｍ以内の範囲でカメラを２台固定して配設し、前記両範囲外で撮影された画像データを使用することなく該２台のカメラによって撮影された画像データを合成する合成手段を有して指の腹部の展開指静脈画像を生成することを特徴とする個人認証装置が構成される。

上述の個人認証装置は、各カメラはカメラレンズの前方部にプリズムを備え、該プリズムを備えた場合、前記カメラ方向角度は、プリズム屈折後に５〜２０度とされるカメラ方向角度であることを特徴とする。

また、指を挿入する空間部を有する筐体と、該筐体の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段と、指を介在して前記照射手段の反対側で、前記筐体の内部に設けられる撮影手段と、を備えて登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う個人認証装置において、
前記撮影手段は、１台のカメラと該カメラのカメラレンズの前方部に設けられたプリズムからなることを特徴とする個人認証装置が構成される。

上述の個人認証装置は、前記プリズムは、プリズム屈折率が請求項３において規定したカメラのカメラ方向角度をプリズム屈折後に５〜２０度とすることと同等の屈折率を有することを特徴とする。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例である個人認証装置をブロック図で示す。図１において、個人認証装置１００は、画像入力装置１、操作入力装置２、画像処理部３、記憶部４、表示装置５およびその他の出力装置６からなる。画像入力装置１は、筐体１０を有し、筐体内に光源部を含んで構成される透過光を照射する照射手段１１、指１３を挿入する空間部、すなわち収納する収納部１４および撮像部を含んで構成される撮影手段１２を有し、操作入力装置２の指示によって認証対象の個人に指１３を収納部１４に置くことを求め、照射手段１１から光を照射し、透過光によって撮影手段１２で指の静脈パターンの撮影を行う。記憶部４には予め認証対象となる個人の指静脈パターンを上述の画像入力装置１を使用して取得された静脈パターンが記憶される。他の機械によって撮像して取得した撮像情報を記憶するようにしてもよい。

画像処理部３は、指静脈パターン抽出手段３１、画像演算部３２および出力部３３を有しており、撮像部１２が撮像して取得した指静脈についての撮像情報を入力し、指の静脈パターン抽出手段３１によって認証を求める個人の指静脈の特徴あるパターンを予め定められた手法に従って抽出する。

画像演算部３２は、抽出された静脈パターン、すなわち認証用の指静脈画像と予め記憶装置４に登録（記憶）された静脈パターン、すなわち登録された指静脈テンプレート画像との比較を行う。抽出された静脈パターンと登録された静脈パターンの比較から両者の同一性を判定することを行う。すなわち、画像演算部３２は、画像比較（特徴項目比較でもある）による同一性判定手段３２１として機能し、瞬時に同一性の判定を行うことができる。同一性判定には、同一である，同一でない、判定不可の概念が含まれる。

上述の判定結果は、出力部３３に伝えられる。出力部３３からの出力指示は、２つに分けられる。その１つは、表示装置（表示部）５に伝達される。

表示装置５は、画面表示部５１および音声表示部５２からなり、認証結果は画面によって、および音声によって表示が可能とされる。双方は必ず要さない場合には一方の表示部を設置するものとしてもよい。画面表示部５１、音声表示部５２は、画像入力装置１の近辺に設けられるのがよい。表示結果には、本人認証した，本人認証できないとの表示は当然に含まれるが、認証を前提とした次のステップによる表示も含まれる。

図２は、指静脈パターンの認証フローを示す。
図２において、指静脈入力処理（Ｓ１０）し、次いで指静脈パターン抽出処理（Ｓ２０）を行う。両者を比較する処理（Ｓ３０）を行い、一致度を判定（Ｓ４０）する。測定結果が予め定めた一致度以上に一致する場合には未入確認のメッセージを出力（Ｓ５０）し、以下の場合には本人拒否のメッセージを出力（Ｓ６０）して終了する。

図３は、画像入力装置１の構成を示す。画像入力装置１は、指１３を挿入する空間部（収納部１４）を有する筐体１０と、この筐体１０の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段１１と、指１３を介在して照射手段１１の反対側で筐体１０の内部に設けられる撮影手段１２と、を備える。画像処理部３は、登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う。

撮影手段１２は、指１３の腹部１３Ａを撮影するカメラ１２Ａ，１２Ｂによって構成され、筐体１０（図１）の垂直方向Ｈに対して上方向に向けて、対象にして傾斜角度で近接して固定配置された２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂからなる。

図３（１）の例では上方に設置した１つの照射手段１１（ＬＥＤ）を備えた場合であり、図３（２）の例では横方向に設置した２つの照射手段（ＬＥＤ１，ＬＥＤ２）を備えた場合である。カメラ１の撮像は、ＬＥＤ１が点灯時に実施し、同じく、カメラ２の撮像はＬＥＤ２が点灯時に実施する。従って、ＬＥＤは２つ以上の複数個とすることができる。

更に、具体的には撮影手段１２は、筐体１の垂直方向Ｈに対して上方に向けて５〜２０度の範囲内のカメラ方向角度で、カメラレンズ中心間距離２５ｍｍ以内の範囲でカメラ２台１２Ａ，１２Ｂを固定して配設されている。この２５ｍｍは平均的な大人の認証に採用される指の太さが余裕をもって入る長さであり、従って２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂはほぼ認証用指の太さよりもやや大きな範囲の間隔内において配設され、２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂを指の側方に配置することを要しない配置としている。照射手段１１からは照射光が照射され、指の反対側からは指静脈情報を含んだ透過光が矢印に示すように出て、この透過光は２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂによって撮影される。

図４は、２台のカメラを使用してそれぞれ指１３の腹部１３Ａの指静脈画像を取得し、取得された２つの指静脈画像からパノラマ化した展開指静脈画像を生成することを示している。図４において、２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂによって撮影されたそれぞれの指静脈情報は撮影手段１２が含む画像処理手段によってそれぞれ指静脈画像１５（１５Ａ，１５Ｂ）が取得される。指静脈画像１５Ａの左側部分１６Ａと指静脈画像１５Ｂの右側部分１６Ｂとの共通部分を削除１７して（一部であり、半分以下削除）合成し、合成画像１８を生成する。この合成画像１８は左側部分１６Ａ，右側部分１６Ｂが半分以下として合成しているので、カメラ一台で撮像した画像１５Ａ，１５Ｂに比べて指の幅方向に幅広となる。すなわち、２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂによる撮影によって合成画像１８としてのパノラマ化した展開指静脈画像１８が得られる。従って、パノラマ化した展開指静脈画像とはカメラ一台で撮像した画像１５Ａ，１５Ｂに比べて指の幅方向に幅広の指の腹部の画像ということになる。２つの画像から共通部分を削除して合成する手法には公知のいくつかの手法がある。例えば特徴ある指静脈画像の共通部分を削除することを行えばよい。

合成されたパノラマ化した展開指静脈画像１８は記憶部４に記憶される。このパノラマ化した展開指静脈画像１８は記憶部４に記憶し、格納しておくことが望ましい。別の画像１５Ａ，１５Ｂとして記憶しておいて認証時にパノラマ化した展開指静脈画像１８としてもよい。

このパノラマ化した展開指静脈画像１８は予め登録された指静脈テンプレート画像と使用されるが、認証用の指静脈画像としても使用されてもよい。以下、展開指静脈画像１８を登録された指静脈テンプレート画像としておよび認証用の指静脈画像として使用し、個人認証を行う方法について説明する。

図５は、個人認証処理方法を示し、図５（１）はテンプレート作成（登録処理）、すなわち登録された指静脈テンプレート画像生成の方法を示し、図５（２）は２台のカメラでの認証処理、すなわち２台のカメラで取得した指静脈画像を使用しての認証処理の１例を示し、図５（３）は従来の１台のカメラでの認証処理、すなわち１台のカメラで取得した指静脈画像を使用しての認証処理の１例を示す。図５（３）の例であって、複数台のカメラを使用したり、あるいはカメラを回転して展開指静脈画像を取得し、この展開指静脈画像から登録用のあるいは認証用の指静脈画像を切り出す場合にあっては、切り出し手法は望ましい部分を切り出すものであるので、１台のカメラで取得したと同等の指静脈画像を切り出すものであり、図５（３）で取得される大きさの指静脈画像ということになる。

図５（１）において、合成画像としてのパノラマ化した展開指静脈画像１８を取得する方法については前述した。登録時には指１３の回転をなくしたり、回転角度を少なくすることが可能なので、パノラマ化した展開指静脈画像１８を登録された指静脈テンプレート画像１８として使用することが望ましく、認証時に登録された指静脈テンプレート画像１８が使用される。この登録された指静脈テンプレート画像１８のほぼ中央部に指静脈テンプレート（登録用）１９を認定し得る。この指静脈テンプレート１９の設定は、指静脈テンプレート画像１８に含まれる指の輪郭画像２０の内の指静脈画像２１の特徴部分を含むように画像処理部３が行う。

図５（２）において、認証時にあっては指１３を空間部１４に挿入設置した時にどうしても指１３が回転し易い。図５（２）の例は、指１３が時計方向に回転した例を示す。このような場合にあって、２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂを使用して同様にパノラマ化した認証用の指静脈画像（図示せず）を生成する。この認証用の指静脈画像の中に上述と同様にして指静脈テンプレート（認証用）２２の設定を行う。指１３が時計方向に回転しているために指静脈テンプレート（認証用）２２は、回転分に対応して認証用の指静脈画像の左側に設定されるが、この指静脈テンプレート（認証用）２２を充分に認証用の指静脈画像の中に設定することが出来、従って指静脈テンプレート（登録用）と充分に照合することができる。すなわち、入力画像である認証用の指静脈画像の左側部分で一致性を検出する結果が得られることになる。指１３が反時計方向に回転した場合には、入力画像の右側部分で一致性を検出する結果が得られる。このように、指１３が回転した場合には、認証用の指静脈テンプレート２２を左右にずらして特徴とするパターンが一致する場所を見つけ出すことがなされる。

これに対して図５（３）に示す例にあっては、指１３が回転すると、本来得られるべき指静脈テンプレート２４は登録用あるいは認証用の指静脈テンプレート画像２３からずれることによって正確に取得されず、本来一致すべき認証が不一致との結果になるおそれがある。

図５（１）の例では、登録された指静脈テンプレート画像にパノラマ化した展開指静脈画像を使用しているが、前述のように登録時の処理に際しては比較的正確に指静脈テンプレート（登録用）１９を登録された指静脈画像の中央部に設定することができるので、このような設定が可能である場合には、登録時に使用する登録した指静脈画像は図５（３）に示す手法に従って取得した指静脈画像として、１台のカメラにて登録用の指静脈画像を生成し、記憶部４に格納するようにしてもよい。しかし、いずれにしても、認証用の指静脈画像は、指１３の腹部１３Ａについてのパノラマ化した展開指静脈画像を生成し、使用することになる。

図６は、パノラマ化した指静脈画像合成作成フローを図７を参照して説明する。

図６，図７において、初期設定（測定結果＝０および重ね合わせ点＝０）を行う（Ｓ２００）。指を検知したかを判定し（Ｓ２０５）、検知した場合に、カメラ１で指静脈パターン１を撮影し、メモリ１に格納し（Ｓ２１０）、カメラ２で指静脈パターン２を撮影し、メモリ２に格納する（Ｓ２１５）。メモリ１で指静脈パターン１を開始値Ｘで指定されたドット分、右にシフトする（Ｓ２２０）。メモリ２で指静脈パターン２を開始値Ｘで指定されたドット分、左にシフトする（Ｓ２２５）。

指静脈パターン１の右側と指静脈パターン２の左側をシフト値のドット分重ねて一致度を得て（Ｓ２３０）一致度測定範囲を確定し、一致度の判定を行う（Ｓ２３５）。測定結果が予め定めた一致度以上の場合には、測定結果は一致度をクリアするものとし、重ね合わせ点をシフト値とする（Ｓ２４０）。シフト値は終了値Ｙとなったかを判定し（Ｓ２４５）、終了値となっていない場合に、指静脈パターン１を右に１ドットシフトする、あるいは／および指静脈パターン２を左に１ドットシフトして（Ｓ２５０）、シフト値をシフト値＋１の処理をしてＳ２３０からのステップを繰り返し、一致度測定最大として、指静脈パターンの合成箇所を割り出し、シフト値が終了値になったときに終了する。

図８は、本発明の第２の実施例を示す。図８（１）は第２の実施例の構成を示し、図８（２）は第２の実施例によって取得される指静脈画像を示す。第１の実施例と同一の構成については同一の番号を付してあり、同一の番号の構成については第１の実施例における説明を援用するものとし、また第１の実施例に図示してあって第２の実施例に図示していない構成についても第１の実施例の構成を援用するものとする。

図８（１）において、第１の実施例で使用した２台のカメラ１２Ａ，１２Ｂに代えてこの実施例では１台のカメラ１２Ａと１つのプリズム３１を使用する。すなわち、図８（１）において、カメラ１２Ａの前方部に中央線、すなわち垂直線Ｈを一致させてプリズム３１を設けて、指１３の腹部１３Ａの指静脈画像をカメラ１２Ａとプリズム３１の腹部１３Ａへの近接配置に基づいて広角となる撮像範囲で屈折して取得している。プリズム３１は撮影手段１２あるいは筐体１に固定すればよい。

プリズム３１は、プリズム屈折率が第１の実施例で使用したカメラ１２Ａ，１２Ｂのカメラ方向角度を５〜２０度とする場合と同等のパノラマ化した展開指静脈画像が得られる屈折率を有するものとする。このようにすることによって、第１の実施例と同等のパノラマ化した展開指静脈画像が得られる。すなわち、図８に示すように、本実施例ではプリズム３１を用いることにより、このプリズム３１を用いないで一台のカメラ１２Ａを用いる場合よりもカメラ１２Ａとプリズム３１の腹部１３Ａへの近接配置に基づいて広角となる撮像範囲でパノラマ化した展開指静脈画像が得られる。カメラ図８（２）に指静脈画像として取得されたパノラマ化した展開指静脈画像１８を示す。

パノラマ化した展開指静脈画像１８を取得したことに伴なう個人認証の方法は第１の実施例で説明した方法と同様に行なうことになる。

プリズム屈折方式の採用に伴なってプリズム３１で取得した指静脈画像がゆがんだ画像となる場合には、公知の画像補正手段を使用して補整してパノラマ化した展開指静脈画像１８を生成する。

本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図。指静脈パターンの認証フロー図。第１の実施例の構成を示す図。図２の構成によるパノラマ化した展開指静脈画像の生成方法を示す図。認証方法を示す図。パノラマ化した指静脈画像合成作成フロー図。指静脈パターンの合成箇所の割り出し方法を示す図。本発明の第２の実施例の構成を示す図。

符号の説明

１…画像入力装置、２…操作入力装置、３…画像処理部、４…記憶部、５…表示装置（表示部）、６…その他の出力装置、１０…筐体、１１…照射手段（光源部）、１２…撮影手段、（撮像部）、１２Ａ，１２Ｂ…カメラ、１３…指、１３Ａ…指の腹部、１４…空間部（収納部）、１５，１５Ａ，１５Ｂ…指静脈画像、１６Ａ…指静脈画像の左側部分、１６Ｂ…指静脈画像の右側部分、１７…共通部分は削除、１８…パノラマ化した展開指静脈画像、１９…指静脈テンプレート（登録用）、２２…指静脈テンプレート（認証用）、１００…個人認証装置。

Claims

指を挿入する空間部を有する筐体と、該筐体の内部壁面に設置され、透過光を照射する照射手段と、指を介在して前記照射手段の反対側で、前記筐体の内部に設けられ、指の腹部を撮像する撮影手段と、を備えて登録された指静脈テンプレート画像に認証用の指静脈画像を照合することによって個人認証を行う個人認証装置において、
前記撮影手段は、腹部に近接配置される１台のカメラと該カメラのカメラレンズの前方部で腹部への近接配置がなされ、当該１台のカメラが撮像する指静脈画像が、指方向に対して指幅方向において、腹部への近接配置に基づいて広角撮像範囲で形成されるようにしたプリズムからなることを特徴とする個人認証装置。
請求項１において、前記プリズムは、該プリズムが配置されていない場合に比べて前記カメラの撮像範囲を５〜２０度広角とすることを特徴とする個人認証装置。