JP5050643B2 - 登録装置、照合装置、プログラム及びデータ構造 - Google Patents

Description

本発明は登録装置、照合装置、プログラム及びデータ構造に関し、バイオメトリクス認証する場合に適用して好適なものである。

従来、バイオメトリクス認証対象の１つとして血管がある。この種の先行技術には、撮像画像に映し出される血管における端点及び分岐点を特徴点として抽出し、該抽出した特徴点を、登録対象又は登録対象との比較対象のデータとして生成する認証装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この認証装置では、画像データ自体を登録対象とする場合に比して、記憶すべきメモリの占有量を大幅に削減できることになる。
特開２００３−３０３１７８公報

ところが、端点及び分岐点は血管に対して離散的なものとなるため、登録者であるか否かを判定するための要素としての信頼性が乏しいものとなる。したがって、比較対象のデータとして生成された特徴点が、登録対象のデータとして生成されたものと同じように生成されているとしても、撮像環境やノイズ等の外的要因、あるいは、生体における血管の映り難さ（個人差）等の内的要因に起因して、他人であるにもかかわらず本人であるもの又は本人であるにもかかわらず他人であるものと誤判定する確率が高い、つまり認証精度（登録者であるか否かの判定の精度）が乏しいという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、認証精度を向上し得る登録装置、照合装置及びプログラムと、信頼性を向上し得る識別データのデータ構造とを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、登録装置であって、画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として、血管線を複数の部分線に分割し、該部分線の両端を結ぶ直線と、該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割する分割手段と、ベジェ関数を用いて上記部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点を表すパラメータを抽出する抽出手段と、各部分線における制御点列の位置を表すパラメータが含まれたデータを生成する生成手段とを設けるようにした。

また本発明は、照合装置であって、画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として分割された部分線の両端を結ぶ直線と、当該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割された複数の部分線ごとに、ベジェ関数を用いてその部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、部分線の両端の点及びこれらを始点及び終点の制御点とした中間の制御点の位置を表すパラメータを含むデータが記憶される記憶手段と、 各部分線における両端の点及びパラメータから血管線を復元する復元手段と、復元手段により復元された血管線と、該血管線との照合相手とされる血管線とを照合する照合手段とを設けるようにした。

さらに本発明は、プログラムであって、分割手段に対して、画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として、血管線を複数の部分線に分割し、該部分線の両端を結ぶ直線と、当該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割すること、抽出手段に対して、ベジェ関数を用いて該部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点を表すパラメータを抽出すること、生成手段に対して、各部分線における制御点列の位置を表すパラメータが含まれたデータを生成することを実行させるようにした。

さらに本発明は、登録対象として生成される識別データのデータ構造であって、識別データは、画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として分割された部分線の両端を結ぶ直線と、当該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割された複数の部分線ごとに、ベジェ関数を用いてその部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点及びこれらを始点及び終点の制御点とした中間の制御点の位置を表すパラメータをを含む構造を有し、両端の点及びパラメータが、類似の程度により登録者であるか否かを判定する処理に用いられるものとした。

以上のように本発明によれば、画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として分割された部分線の両端を結ぶ直線と、当該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割された複数の部分線ごとに、ベジェ関数を用いて上記部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点をパラメータとするデータとして生成するようにしたことにより、部分線について、分割数を抑制しながら、その連結関係だけでなく、当該線の形状を曲線により特定することができる。したがって、撮像環境やノイズ等の外的要因、あるいは、生体における血管の映り難さ（個人差）等の内的要因の有無にかかわらず、他人であるにもかかわらず本人であるもの又は本人であるにもかかわらず他人であるものと誤判定する確率を低減することができ、かくして認証精度を向上し得る登録装置、照合装置及びプログラムと、信頼性を向上し得る識別データのデータ構造とを実現できる。

以下図面について、本発明を適用した一実施の形態を詳述する。

（１）認証装置の全体構成
図１において、本実施の形態による認証装置１の全体構成を示す。この認証装置１は、制御部１０に対して、操作部１１、撮像部１２、メモリ１３、インターフェース１４及び通知部１５をそれぞれバス１６を介して接続することにより構成される。

制御部１０は、認証装置１全体の制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)と、各種プログラム及び設定情報などが格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭ(Random Access Memory)と、画像処理部とを含むコンピュータとして構成される。

この制御部１０には、登録対象のユーザ（以下、これを登録者と呼ぶ）の血管を登録するモード（以下、これを血管登録モードと呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ１又は登録者本人の有無を判定するモード（以下、これを認証モードと呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ２が、ユーザ操作に応じて操作部１１から入力される。

制御部１０は、かかる実行命令ＣＯＭ１、ＣＯＭ２に基づいて実行すべきモードを決定し、この決定結果に対応するプログラムに基づいて、撮像部１２、メモリ１３、インターフェース１４及び通知部１５を適宜制御し、血管登録モード又は認証モードを実行するようになされている。

撮像部１２は、この認証装置１の筐体のうち、指が配される領域上を撮像空間とするカメラを有し、該カメラにおける光学系のレンズ位置、絞りの絞り値及び撮像素子のシャッター速度（露出時間）を、制御部１０により設定される設定値を基準として調整する。

また撮像部１２は、撮像空間に近赤外光を照射する近赤外光光源を有し、該近赤外光光源を、制御部１０により指定される期間に点灯させるとともに、撮像素子の撮像面に映し出される被写体像を所定周期ごとに撮像し、該撮像結果として生成される画像に関する画像データを制御部１０に順次出力する。

メモリ１３は、例えばフラッシュメモリでなり、制御部１０により指定される領域にデータを記憶し、又は該領域に記憶されるデータを読み出すようになされている。

インターフェース１４は、所定の伝送路を介して接続された外部の装置との間で各種データを授受するようになされている。

通知部１５は、表示部１５ａ及び音声出力部１５ｂでなり、該表示部１５ａは、制御部１０から与えられる表示データに基づく文字や図形を表示画面に表示する。一方、音声出力部１５ｂは、制御部１０から与えられる音声データに基づく音声を、スピーカから出力するようになされている。

（１−１）血管登録モード
次に、血管登録モードについて説明する。制御部１０は、実行すべきモードとして血管登録モードを決定した場合、動作モードを血管登録モードに遷移し、撮像空間に対して指を配置させなければならないことを通知部１５に通知させる。

このとき制御部１０は、撮像部１２におけるカメラを撮像動作させるとともに、該撮像部１２における近赤外光光源を点灯動作させる。

この状態において、撮像空間に対して指が配される場合、近赤外光光源からその指の内方を経由した近赤外光は、血管を投影する光として、カメラにおける光学系及び絞りを介して撮像素子に入射され、該撮像素子の撮像面には指内方における血管が投影される。したがってこの場合に撮像部１２での撮像結果として生成される画像データに基づく画像には、血管が映し出されることとなる。

制御部１０は、撮像部１２から与えられる画像データに対して、画像回転補正、ノイズ除去、画像切出などの前処理を適宜施し、例えば図２に示すように、該前処理後に得られる多値の画像（図２（Ａ））から、その画像に映し出される血管がパターン化された２値の画像（図２（Ｂ））を生成する。

この具体的な生成手法の一例を挙げると、制御部１０は、前処理を経た後の対象画像に映し出される血管の輪郭を、ガウシアンフィルタやＬｏｇフィルタ等の微分フィルタを用いて浮き彫りにし、該輪郭が浮き彫りにされた対象画像を、設定された輝度値を基準として２値画像に変換する。そして制御部１０は、この２値画像に映し出される血管部分における幅の中心又は幅の輝度ピークを抽出することによって、当該血管をその線幅が一定となるパターンとするようになされている。この実施の形態では、血管はその線幅が１画素となるパターンとされる。以下、線幅が一定とされた血管を血管線と呼ぶこととする。

また制御部１０は、２値の画像を生成した場合、その画像に映し出される血管線の形状を表す点として特徴となる点（以下、これを特徴点と呼ぶ）を抽出し、この特徴点を含む識別対象のデータ（以下、これを識別データと呼ぶ）を生成し、これをメモリ１３に記憶することにより登録する。

このようにして制御部１０は、血管登録モードを実行することができるようになされている。

（１−２）認証モード
次に、認証モードについて説明する。制御部１０は、実行すべきモードとして認証モードを決定した場合、動作モードを認証モードに遷移し、撮像空間に対して指を配置させなければならないことを通知部１５に通知させ、かつ、撮像部１２におけるカメラを撮像動作させるとともに、近赤外光光源を点灯動作させる。そして制御部１０は、撮像部１２から与えられる画像データに対して、画像回転補正、ノイズ除去、画像切出などの前処理を適宜施す。

また制御部１０は、前処理結果として得られる画像から、血管登録モードと同じようにして２値の画像を生成する一方、メモリ１３に識別データとして記憶された特徴点から血管線を復元する。

そして制御部１０は、生成した２値の画像に映し出される血管線と、復元した血管線とを照合（パターンマッチング）し、該照合結果として得られる血管線の類似度（相関の程度）に応じて、登録者と承認することができるか否かを判定するようになされている。

ここで、登録者と承認することができないものと判定した場合、制御部１０は、その旨を表示部１５ａ及び音声出力部１５ｂを介して視覚的及び聴覚的に通知する。これに対して、登録者と承認することができるものと判定した場合、制御部１０は、登録者と承認したことを表すデータを、インターフェース１４に接続された装置に送出する。この装置では、登録者と承認したことを表すデータをトリガとして、例えば、ドアを一定期間閉錠させる、あるいは、制限対象の動作モードを解除させる等、認証成功時に実行すべき所定の処理が行われる。

このようにしてこの制御部１０は、認証モードを実行することができるようになされている。

（２）制御部における特徴点の抽出処理の具体的内容
次に、制御部１０における特徴点の抽出処理を具体的に説明する。

（２−１）端点及び分岐点の検出
制御部１０は、２値の画像を生成した場合、例えば図３に示すように、該２値画像に映し出される血管線を構成する点（画素）のうち、端点及び分岐点を検出する。

（２−２）制御点の抽出
この後、制御部１０は、これら端点及び分岐点を基準として血管線を分割し、該分割された部分線（以下、これを部分血管線と呼ぶ）ごとに、所定の関数を用いて曲線を生成するための点列（以下、これを制御点列と呼ぶ）のうち中間の制御点を抽出する。

この制御点の抽出手法の一例を説明する。制御部１０は、この抽出手法では図４に示すように、血管線分割部２１、再分割部２２及び制御点探索部２３として機能する。以下、この血管線分割部２１、再分割部２２及び制御点探索部２３の処理内容を詳細に説明する。

（２−２−１）血管線の分割
血管線分割部２１は、血管線を、端点又は分岐点から次の端点又は分岐点までの部分血管線に分割する。

例えば図５に示す場合、血管線分割部２１は、分岐点ＤＰ１を始点とし、該始点とした分岐点ＤＰ１の次に出現する他の特徴点（端点ＥＰ１、端点ＥＰ２、分岐点ＤＰ２）を終点とする各部分血管線ＰＢＬ１〜ＰＢＬ３に分割する。同様に、血管線分割部２１は、分岐点ＤＰ２を始点とし、該始点とした分岐点ＤＰ２の次に出現する他の特徴点（端点ＥＰ３、端点ＥＰ４）を終点とする各部分血管線ＰＢＬ４、ＰＢＬ５に分割する。

この図５の例では、分岐点ＤＰ１、ＤＰ２だけを始点としたが、端点及び分岐点を始点とするようにしてもよい。ちなみに、この図５からも明らかなように、端点は、必ず、始点又は終点のいずれか一方にしかなり得ないものであるが、分岐点は、必ず、始点及び終点の一方又は双方が重複する。

（２−２−２）部分血管線の再分割
次に、再分割部２２は、部分血管線ごとに、当該部分血管線と、その部分血管線における始点及び終点を結ぶ直線（以下、これを両端直結線と呼ぶ）との交差数を検出し、該検出結果に応じて部分血管線を再分割する。

例えば図６（Ａ）に示すように、部分血管線ＰＢＬと両端直結線ＳＴとの交差が無い場合、再分割部２２は、その部分血管線ＰＢＬにおける線種が凸型であるものと認識し、この場合には再分割しないと判定する。

一方、例えば図６（Ｂ）に示すように、部分血管線ＰＢＬと両端直結線ＳＴとの交差が１つある場合、再分割部２２は、当該部分血管線ＰＢＬにおける線種がＳ型であると認識し、この場合にも再分割しないと判定する。

他方、部分血管線ＰＢＬと両端直結線ＳＴとの交差が２以上ある場合、再分割部２２は、その部分血管線ＰＢＬにおける線種が凸型又はＳ型のいずれにも属さない線種であると認識し、この場合には再分割すると判定し、当該部分血管線を、その部分血管線及び両端直結線により囲まれる領域を単位として、再分割するようになされている。

すなわち、例えば図７（Ａ）に示す例の場合、再分割部２２は、部分血管線ＰＢＬ及び両端直結線ＳＴにより囲まれる領域ＡＲを単位として、部分血管線ＰＢＬを、隣接する２つの領域ＡＲ１及びＡＲ２、ＡＲ２及びＡＲ３のうち、面積が大きい領域ＡＲ２及びＡＲ３におけるＳ型の部分血管線ＰＢＬｘと、残りの領域ＡＲ１における凸型の部分血管線ＰＢＬｙとに再分割する。

また例えば図７（Ｂ）に示す例の場合、再分割部２２は、部分血管線ＰＢＬ及び両端直結線ＳＴにより囲まれる各領域ＡＲを単位として、部分血管線ＰＢＬを、隣接する２つの領域ＡＲ１１及びＡＲ１２、ＡＲ１２及びＡＲ１３のうち、面積が大きい領域ＡＲ１１及びＡＲ１２におけるＳ型の部分血管線ＰＢＬｘと、残りの領域ＡＲ１３における凸型の部分血管線ＰＢＬｙとに再分割する。

また例えば図７（Ｃ）に示す例の場合、再分割部２２は、部分血管線ＰＢＬ及び両端直結線ＳＴにより囲まれる領域ＡＲを単位として、部分血管線ＰＢＬを、隣接する２つの領域ＡＲ２１及びＡＲ２２、ＡＲ２２及びＡＲ２３、ＡＲ２３及びＡＲ２４、ＡＲ２４及びＡＲ２５のうち、最も面積が大きい領域ＡＲ２４及びＡＲ２５におけるＳ型の部分血管線ＰＢＬｘと、２番目に面積が大きい領域ＡＲ２２及びＡＲ２３におけるＳ型の部分血管線ＰＢＬｙと、残りの領域ＡＲ２１における凸型の部分血管線ＰＢＬｚとに再分割する。

このように再分割部２２は、両端直結線ＳＴとの交差数が「１」となる線を優先して、該交差数が「１」又は「０」となるように再分割することで、該再分割後の部分血管線における線種を単純化するとともに、単に交差数が「０」となる部分血管線に分ける場合に比して、再分割後の部分血管線の数を減らして制御点列数をより一段と低減することができるようになされている。

また再分割部２２は、部分血管線を、その部分血管線及び両端直結線により囲まれる領域を単位とし、隣接する２つの領域の面積が大きい順に再分割することで、再分割前の部分血管線の曲線が複雑であったとしても、より特徴的な曲線部分として、再分割後の部分血管線における線種を単純化することができ、この結果、再分割後の部分血管線における再現性の高い制御点列を探索し得るようになされている。

（２−２−３）制御点の探索
次に、制御点探索部２３は、部分血管線における両端の点を、制御点列における始点及び終点として、該制御点列における中間の制御点を探索する。この実施の形態では、ベジェ関数を用いて曲線を生成するための４つの制御点列のうち、２つの中間の制御点が探索される。

具体的に制御点探索部２３は、中間の制御点を探索する場合、部分血管線のピーク部分の上方に対して、中間の制御点を探索するための範囲（以下、これをサーチ範囲と呼ぶ）を設定する。この実施の形態の場合、制御点探索部２３は、その部分血管線における線種に応じて、サーチ範囲の設定手法を切り換えるようになされている。

すなわち、制御点探索部２３は、処理対象の部分血管線を選択し（図８：ステップＳＰ１）、該選択した部分血管線の線種が凸型であるか否かを判定する（図８：ステップＳＰ２）。制御点探索部２３は、選択した部分血管線の線種が凸型である場合、図９（Ａ）に示すように、該部分血管線ＰＢＬを構成する点のうち、両端直結線ＳＴに対して最長となる垂線Ｌ_Ｘをとるピーク点Ｐ_ＰＫと、その垂線Ｌ_Ｘと交わる両端直結線ＳＴの交点Ｐ_ＩＮとを検出する。

そして制御点探索部２３は、このピーク点Ｐ_ＰＫを通る両端直結線ＳＴとの平行線ＴＡを境界としてその両端直結線ＳＴと対向する側に、交点Ｐ_ＩＮ及び部分血管線ＰＢＬの両端の点Ｐ_１、Ｐ_４の中間点Ｐ_Ｍ１、Ｐ_Ｍ２を通る両端直結線ＳＴの垂線Ｌ_Ｘ１、Ｌ_Ｘ２を線対称として、所定サイズでなるサーチ範囲ＡＲ_１、ＡＲ_２を設定するようになされている（図８：ステップＳＰ３）。

一方、制御点探索部２３は、Ｓ型となる部分血管線に対する中間の制御点を探索する場合、図９（Ｂ）に示すように、該部分血管線ＰＢＬを構成する点のうち、両端直結線ＳＴと交わる交点Ｐ_Ｎと、この交点Ｐ_Ｎ及び部分血管線ＰＢＬの両端Ｐ_１、Ｐ_４の中間点Ｐ_Ｍ１、Ｐ_Ｍ２を通る両端直結線ＳＴの垂線Ｌ_Ｘ１、Ｌ_Ｘ２と交わる部分血管線ＰＢＬの交点Ｐ_Ｎ１、Ｐ_Ｎ２を検出する。

そして制御点探索部２３は、この交点Ｐ_Ｎ１、Ｐ_Ｎ２を通る両端直結線ＳＴとの平行線Ｌ_Ｒ１、Ｌ_Ｒ２を境界としてその両端直結線ＳＴと対向する側に、中間点Ｐ_Ｍ１、Ｐ_Ｍ２を通る両端直結線ＳＴの垂線Ｌ_Ｘ１、Ｌ_Ｘ２を線対称として、所定サイズでなるサーチ範囲ＡＲ_１、ＡＲ_２を設定するようになされている（図８：ステップＳＰ４）。

このように制御点探索部２３は、部分血管線における線種に応じて、サーチ範囲の設定手法を切り換えることで、該部分血管線ＰＢＬの形状が相違していても、両端直結線ＳＴを基準としてその部分血管線ＰＢＬにおけるピーク部分の上方に、サーチ範囲ＡＲ_１、ＡＲ_２を適切に設定することができるようになされている。

他方、制御点探索部２３は、サーチ範囲ＡＲ_１、ＡＲ_２を設定した場合には、中間の制御点の探索を開始する。すなわち制御点探索部２３は、部分血管線ＰＢＬにおける両端の点を最初の制御点Ｐ_１及び最後の制御点Ｐ_４として固定し、サーチ範囲ＡＲ_１、ＡＲ_２内における各点の組み合わせごとにベジェ曲線を求める（図８：ステップＳＰ５）。

そして制御点探索部２３は、サーチ範囲ＡＲ_１、ＡＲ_２内における各点の組み合わせのうち、ベジェ曲線と部分血管線ＰＢＬとの一致する画素数が最多なものとして求められるときの点の組み合わせを、制御点列における中間の制御点として抽出するようになされている（図８：ステップＳＰ６）。

したがって、制御点探索部２３は、実際の部分血管線ＰＢＬに一致又は近似する曲線を生成し得る中間の制御点を、確実に抽出することができるようになされている。

このようにして制御点探索部２３は、各部分血管線に対して、制御点列における中間の制御点を探索するまで（ステップＳＰ７：ＹＥＳ）、該制御点の探索を繰り返すようになされている（ステップＳＰ１−ＳＰ７のループ）。

（２−３）識別データの生成
制御部１０は、上述の抽出処理を終了すると、各部分血管線における制御点列（すなわち、当該部分血管線における両端の点（始点・終点の制御点）及び中間の制御点）と、該制御点列が上述の抽出処理を経たものであることを表す識別子（以下、これを内容証明識別子と呼ぶ）を含む識別データを生成する識別データ生成部として機能し、生成した識別データをメモリ１３（図１）に登録するようになされている。

この識別データのデータ構造例を図１０に示す。この識別データは、ヘッダ領域ＨＡｒと、データ領域ＤＡｒとを含む構造でなり、該ヘッダ領域ＨＡｒには、例えば抽出処理に関するバージョン等の内容証明識別子が保持される。

一方、データ領域ＤＡｒには、部分血管線をＣとし、該部分血管線の数をｉ（ｉ＝２、３、４、……、ｎ（ただし、ｎは整数））とし、ベジェ曲線における次数を４次とする制御点列の始点をＰ_１、第１の中間の制御点をＰ_２、第２の中間の制御点をＰ_３、終点をＰ_４とした場合、部分血管線Ｃｉごとに、ベジェ曲線における次数を４次とした場合の制御点列Ｐ_１〜Ｐ_４の各位置（ｘｙ座標）が、例えば行列として保持される。

ここで、復元前の曲線と、上述の抽出処理を経て抽出された復元前の曲線における制御点列から復元された曲線との比較実験の結果を図１１に示す。この図１１では、「（Ａ）」は凸型の曲線に関する実験結果を示し、「（Ｂ）」はＳ型の曲線に関する実験結果を示している。

この図１１における（Ａ−１）、（Ｂ−１）は、任意に与えられた曲線を示すものである。一方、（Ａ−２）、（Ｂ−２）は、該曲線から、上述の制御点列の抽出手法により抽出された制御点を含む制御点列Ｐ_１´〜Ｐ_４´と、その制御点列Ｐ_１´〜Ｐ_４´から復元される曲線とを示すものである。他方、（Ａ−３）、（Ｂ−３）は、任意の曲線と、制御点列Ｐ_１´〜Ｐ_４´から復元される曲線とを示すものである。

この図１１からも明らかなように、この抽出手法では、復元前の曲線の両端の点Ｐ_１´、Ｐ_４´を制御点の始点及び終点として、該曲線と略同一となる曲線を復元し得る中間の制御点Ｐ_２´、Ｐ_３´を抽出することができる。

また、別の観点からの比較実験の結果を図１２に示す。この図１２では、図１１と同様に、「（Ａ）」は凸型の曲線に関する実験結果を示し、「（Ｂ）」はＳ型の曲線に関する実験結果を示している。

この図１２における（Ａ−１）、（Ｂ−１）は、ある制御点列Ｐ_１〜Ｐ_４と、その制御点列Ｐ_１〜Ｐ_４から生成されるベジェ曲線に対してランダムノイズを与えた後の曲線とを示すものである。一方、（Ａ−２）、（Ｂ−２）は、ランダムノイズを与えた後の曲線から、上述の制御点列の抽出手法により抽出された制御点を含む制御点列Ｐ_１´〜Ｐ_４´と、その制御点列Ｐ_１´〜Ｐ_４´から復元される曲線とを示すものである。他方、（Ａ−３）、（Ｂ−３）は、ランダムノイズを与えた後の曲線と、制御点列Ｐ_１´〜Ｐ_４´から復元される曲線とを示すものである。

この図１２からも明らかなように、この抽出手法では、復元前の曲線が滑らかな曲線でない場合であっても、その復元前の曲線の両端の点Ｐ_１´、Ｐ_４´を制御点の始点及び終点として、該曲線と略同一となる曲線を復元し得る中間の制御点Ｐ_２´、Ｐ_３´を抽出することができる。

これら実験結果からも分かるように、識別データは、ヘッダ領域ＨＡｒ（図１０）に保持された内容証明識別子によって、データ領域ＤＡｒ（図１０）に対して部分血管線Ｃｉごとに保持される制御点列Ｐ_１〜Ｐ_４が実際の血管線への再現性の高いものであることを表しており、これによりその制御点列Ｐ_１〜Ｐ_４の信頼性が高いものであることを証明することができるデータ構造となっている。

（３）制御部における認証処理の具体的内容
次に、制御部１０における認証モード時の認証処理を、図１３に示すフローチャートを用いて具体的に説明する。

制御部１０は、操作部１１（図１）から実行命令ＣＯＭ２が与えられると、この認証処理を開始し、ステップＳＰ１１において、メモリ１３に記憶された識別データを読み出し、該識別データのヘッダ領域ＨＡｒ（図１０）に、内容証明識別子が保持されているか否かを判定する。

ここで、内容証明識別子が保持されていない場合、このことは、データ領域ＤＡｒ（図１０）に保持されているものが、生体の識別対象としての信頼性に乏しいことを意味する。この場合、制御部１０は、メモリ１３から読み出した識別データを破棄した後に、この認証処理を終了する。

一方、内容証明識別子が保持されている場合、制御部１０は、続くステップＳＰ１２において、撮像部１２（図１）を制御して、血管が映し出される画像データを取得し、次のステップＳＰ１３において、この画像データに対して所定の前処理を適宜施した後、該処理結果として得られる画像に映し出される血管線を構成する端点及び分岐点を検出する。

また制御部１０は、ステップＳＰ１４において、ステップＳＰ１１でメモリ１３から読み出した識別データのデータ領域ＤＡｒ（図１０）に保持される４つの制御点列Ｐ_１〜Ｐ_４を単位として部分血管線Ｃｉをそれぞれ復元し、元の血管線を復元する。

そして制御部１０は、ステップＳＰ１５において、復元した血管線における制御点列Ｐ_１〜Ｐ_４（即ち端点及び分岐点）を基準として、照合対象となる画像に映し出される血管線からステップＳＰ１３で検出した分岐点及び端点を回転及び平行移動して補正量（移動量）を算出し、その補正量（移動量）に基づいて、復元した血管線と、照合対象となる画像に映し出される血管線とを位置合わせした後、ステップＳＰ１６において、該位置合わせされた血管線を照合して登録者の有無を判定する。

例えば、制御部１０は、位置合わせされた血管線について一致する画素数の割合が所定の閾値以上となる照合結果が得られた場合には登録者と承認することができるものと判定し、これに対して閾値未満の場合には登録者と承認することができないものと判定するようになされている。

このように制御部１０は、識別データのヘッダ領域ＨＡｒ（図１０）に、内容証明識別子が保持されてない場合には、該識別データのデータ領域ＤＡｒ（図１０）に保持されているものが、生体の識別対象としての信頼性に乏しいものとして、そのデータ領域ＤＡｒに保持される内容からの血管線の復元を停止することで、一定レベルの抽出精度を経て抽出された保持内容以外のものから復元した血管線との照合を回避して、認証精度の低下を未然に防止し得るようになされている。

（４）動作及び効果
以上のように、この制御部１０は、血管線における端点及び分岐点を基準として分割された複数の部分血管線ごとに、ベジェ関数を用いて曲線を生成するための制御点列のうち、部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点を抽出する。

そして制御部１０は、各部分血管線における始点及び終点の制御点（部分血管線の両端の点）と、その中間の制御点との位置が含まれた識別データを生成する（図１０）。

したがって、この制御部１０は、部分血管線について、その連結関係だけでなく、線の形状を復元し得る点だけで表現することができる、いいかえれば、血管線と一定の関係をもつ状態でその血管線を離散的に表すことができる。

このため、撮像環境やノイズ等の外的要因、あるいは、生体における血管の映り難さ（個人差）等の内的要因に起因して、他人であるにもかかわらず本人であるもの又は本人であるにもかかわらず他人であるものと誤判定する確率が左右され難くすることができるとともに、登録対象のメモリ占有量を低減することができる。

この実施の形態では、制御部１０は、各部分血管線における始点及び終点の制御点と、その中間の制御点との位置の他に、該中間の制御点が、ベジェ関数を用いて部分血管線の両端の点との関係で生成される曲線と、該部分血管線との一致数が最多となるときの点を、中間の制御点として抽出する抽出過程（図７）で抽出されたものであることを表す識別子を含む識別データを生成する（図１０）。

したがって、制御部１０は、実際の部分血管線に一致又は近似する曲線を確実に復元し得る中間の制御点であることを表すことができるため、識別データ自体が信頼性の高いものであることを証明することができるとともに、他人であるにもかかわらず本人であるもの又は本人であるにもかかわらず他人であるものと誤判定する確率を未然に防止することが可能となる。

以上の構成によれば、各部分血管線における始点及び終点の制御点（部分血管線の両端の点）と、その中間の制御点との位置が含まれた識別データを生成するようにしたことにより、撮像環境やノイズ等の外的要因、あるいは、生体における血管の映り難さ（個人差）等の内的要因の有無にかかわらず、他人であるにもかかわらず本人であるもの又は本人であるにもかかわらず他人であるものと誤判定する確率を低減することができ、かくして認証精度を向上し得る認証装置１を実現できる。

（５）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、部分線（部分血管線）の交差が２以上ある場合に、該部分線（部分血管線）を、その部分線及び両端直結線ＳＴにより囲まれる領域を単位とし、隣接する２つの領域の面積が大きい順に再分割して、交差数が「１」又は「０」となるように再分割するようにした場合（図７）について述べたが、本発明はこれに限らず、該交差数が「０」となるように、つまり部分線及び両端直結線ＳＴにより囲まれる領域ごとに再分割するようにしてもよい。

また上述の実施の形態においては、制御点列として、ベジェ曲線の制御点列を採用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、スプライン曲線の制御点列を採用するようにしてもよい。要は、所定の多項式等の関数を用いて「曲線」を生成するための制御点列であればよい。

ただし、ベジェ曲線の制御点列における中間の制御点に対するサーチ範囲として、上述の実施の形態では、両端直結線ＳＴを基準としてその部分血管線ＰＢＬにおけるピーク部分の上方に設定したが、該ベジェ曲線以外の制御点列を採用する場合には、その採用する制御点列をもとに曲線を生成するための関数に応じた位置に設定する必要がある。

なお、制御点列の数（曲線の次数）として、上述の実施の形態では、４つ（４次数）を採用するようにしたが、この採用数に限定されない。要は、この他種々の制御点列数を幅広く採択することができる。

さらに上述の実施の形態においては、画像に映し出される血管線の幅を一定とするようにした場合について述べたが、必ずしも、該血管線の幅を一定にしなくともよい。この場合であっても上述の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。

さらに上述の実施の形態においては、ＲＯＭに格納されたプログラムにしたがって上述の特徴点抽出処理又は認証処理を実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＣＤ(Compact Disc)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、半導体メモリ等のプログラム格納媒体からインストールし、又はインターネット上のプログラム提供サーバからダウンロードすることにより取得したプログラムにしたがって上述の特徴点抽出処理又は認証処理を実行するようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、プログラムが制御部１０内の画像処理部と協働することにより上述の特徴点抽出処理又は認証処理を実行するようにした場合について述べたが、該上述の特徴点抽出処理又は認証処理の一部を独立のハードウェアにより実行させるようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、撮像機能、照合機能及び登録機能を有する認証装置１を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該用途に応じて、機能ごとに又は各機能の一部を単体の装置に分けた態様で適用するようにしてもよい。

本発明は、バイオメトリクス認証分野において利用可能である。

本実施の形態による認証装置の全体構成を示すブロック図である。 パターン変換前後の画像を示す略線図である。 端点及び分岐点が検出された画像を示す略線図である。 制御点の抽出処理に関する制御部の機能的構成を示すブロック図である。 端点及び分岐点を基準とする血管線の分割例を示す略線図である。 部分血管線及び両端直結線の交差数と、部分血管線の線種との関係を示す略線図である。 部分血管線の再分割例を示す略線図である。 制御点の抽出処理手順を示すフローチャートである。 凸型又はＳ型の部分血管線における制御点列の探索の説明に供する略線図である。 識別データのデータ構造例を示す略線図である。 復元前後の曲線の比較（１）を示す略線図である。 復元前後の曲線の比較（２）を示す略線図である。 認証処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１……認証装置、１０……制御部、１１……操作部、１２……撮像部、１３……メモリ、１４……インターフェース、１５……通知部、１５ａ……表示部、１５ｂ……音声出力部、血管線分割部、２２……再分割部、２３……制御点探索部。

Claims (12)

1. 画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として、上記血管線を複数の部分線に分割し、該部分線の両端を結ぶ直線と、該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割する分割手段と、
   ベジェ関数を用いて上記部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点を表すパラメータを抽出する抽出手段と、
   各上記部分線における上記制御点列の位置を表す上記パラメータが含まれたデータを生成する生成手段と
   を有する登録装置。
2. 上記分割手段は、
   上記部分線の両端を結ぶ直線と、該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、上記直線との交差数が「１」となる線を優先して、上記交差数が１以下となる複数の部分線に再分割する
   請求項１に記載の登録装置。
3. 上記分割手段は、
   上記部分線の両端を結ぶ直線と、該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、上記直線とにより囲まれる領域を単位として、隣接する２つの領域の面積が大きい順に再分割する
   請求項１に記載の登録装置。
4. 上記抽出手段は、
   所定の関数を用いて曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点に対するサーチ範囲を設定し、そのサーチ範囲における点から、上記関数を用いて上記部分線の両端の点との関係で生成される曲線と、上記部分線との一致数が最多となるときの点を抽出し、
   上記生成手段は、
   各上記部分線における上記制御点列の位置が含まれたデータを生成する
   請求項１に記載の登録装置。
5. 上記抽出手段は、
   所定の関数を用いて曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点を抽出し、
   上記生成手段は、
   各上記部分線における上記制御点列の位置と、上記中間の制御点が所定の抽出過程を経て抽出されたものであることを表す識別子とが含まれたデータを生成する
   請求項１に記載の登録装置。
6. 上記抽出過程は、
   上記関数を用いて上記部分線の両端の点との関係で生成される曲線と、上記部分線との一致数が最多となるときの点を、上記中間の制御点として抽出するものである
   請求項５に記載の登録装置。
7. 画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として分割された部分線の両端を結ぶ直線と、該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割された複数の部分線ごとに、ベジェ関数を用いてその部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点及びこれらを始点及び終点の制御点とした中間の制御点の位置を表すパラメータを含むデータが記憶される記憶手段と、
   各上記部分線における上記両端の点及び上記パラメータから上記血管線を復元する復元手段と、
   上記復元手段により復元された血管線と、該血管線との照合相手とされる血管線とを照合する照合手段と
   を有する照合装置。
8. 上記復元手段は、
   上記データに、上記パラメータが所定の抽出過程を経て抽出されたものであることを表す識別子が含まれていない場合には、上記血管線の復元を停止する
   請求項７に記載の照合装置。
9. 分割手段に対して、画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として、上記血管線を複数の部分線に分割し、該部分線の両端を結ぶ直線と、当該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割すること、
   抽出手段に対して、ベジェ関数を用いて該部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点を始点及び終点の制御点として中間の制御点を表すパラメータを抽出すること、
   生成手段に対して、各上記部分線における上記制御点列の位置を表す上記パラメータが含まれたデータを生成すること
   を実行させるためのプログラム。
10. 登録対象として生成される識別データのデータ構造であって、
    上記識別データは、
    画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として分割された部分線の両端を結ぶ直線と、該部分線との交差数が２以上である場合、当該交差数が２以上となる部分線を、交差数が１以下となる複数の部分線に再分割された複数の部分線ごとに、ベジェ関数を用いてその部分線の形状を表す曲線を生成するための制御点列のうち、上記部分線の両端の点及びこれらを始点及び終点の制御点とした中間の制御点の位置を表すパラメータを含む構造を有し、
    上記両端の点及び上記パラメータが、類似の程度により登録者であるか否かを判定する処理に用いられる
    ことを特徴とするデータ構造。
11. 上記識別データは、
    上記両端の点及び上記パラメータが、上記血管線の復元する処理に用いられ、該復元された血管線が、該血管線との照合相手とされる血管線との類似の程度により登録者であるか否かを判定する処理に用いられる
    請求項１０に記載のデータ構造。
12. 上記識別データは、
    画像に映し出される血管線の端点及び分岐点を基準として分割された複数の部分線ごとに、所定の関数を用いて曲線を生成するための制御点列の位置と、当該制御点列における中間の制御点が所定の抽出過程を経て抽出されたものであることを表す識別子とを含む構造を有し、
    上記抽出過程は、
    上記関数を用いて上記部分線の両端の点との関係で生成される曲線と、上記部分線との一致数が最多となるときの点を抽出するものである
    請求項１０に記載のデータ構造。