JP5445584B2 - 生体認証装置、生体認証方法及び生体認証用コンピュータプログラム - Google Patents

Description

ここに開示される実施形態は、生体画像に表された生体情報を予め登録された生体情報と照合することにより、対象者を認証するか否かを判定する生体認証装置、生体認証方法及び生体認証用コンピュータプログラムに関する。

近年、手または指の静脈のパターン、指紋または掌紋などの生体情報を表した生体画像に基づいて、装置またはシステムの利用者を認証する生体認証技術が開発されている。そのような生体認証技術を利用した生体認証装置は、例えば、生体認証装置を使用しようとする利用者の生体情報を表す生体画像を入力生体画像として取得する。そして生体認証装置は、入力生体画像に表された利用者の入力生体情報を、予め登録された登録利用者の生体画像に表された生体情報である登録生体情報と照合する。生体認証装置は、照合処理の結果に基づいて、入力生体情報と登録生体情報が一致すると判定した場合、その利用者を正当な権限を有する登録利用者として認証する。そして生体認証装置は、認証された利用者が生体認証装置が組み込まれた装置または生体認証装置と接続された他の装置を使用することを許可する。

このような生体認証技術は、高精度で利用者を照合するために、生体画像において、生体情報の特徴的な構造が鮮明に写っていることが望ましい。しかしながら、生体情報を入力するためのセンサに対する、照合に利用される生体情報を含む人体の部位のポジショニングによっては、生体画像において、照合に使用されるべき生体情報の一部が写っていなかったり、あるいは生体情報が不鮮明となってしまう。
例えば、生体認証装置が、生体情報を表す生体画像として利用者の手の静脈パターンが撮像された画像を取得する場合、センサの撮像範囲内に手全体が含まれていなければ、得られた画像には手の静脈パターンの一部しか写らなくなってしまう。あるいは、センサに対する理想的な手の位置よりも遠くに手が翳されると、得られた画像に表された手の静脈パターンの像は小さく、その結果、画像上でその静脈パターンの細部が不鮮明となってしまう。

このように、生体画像に表された生体情報の一部が欠けているか、または生体情報が不鮮明であれば、生体認証装置は、その欠落した部分あるいは不鮮明な部分の情報を照合に使用できなくなる。そのため、生体認証装置は、その欠落した部分あるいは不鮮明な部分に関して、予め登録された画像に表された静脈パターンと入力された画像に表された静脈パターンとの一致度合いを正確に調べることができなくなる。その結果として照合精度が低下してしまう。
そこで、生体画像が適正か否か判断し、適正でないと判断した場合には、利用者に対して生体画像を再入力させる技術が開発されている。

特開平８−１６１４９１号公報 特開２００３−３３７９４９号公報

一方、生体認証処理を実行するために要する時間が長くなると、生体認証装置は、利用者の利便性を損ねてしまう。そして、生体画像の再入力が必要となると、それだけ生体認証処理を実行するために要する時間が長くなってしまう。特に、入力生体情報が、生体認証装置に予め記憶されている複数の登録生体画像のそれぞれに表された登録生体情報と照合される、いわゆる１対Ｎ照合方式が採用される場合、生体認証装置は複数回の生体認証処理を実行しなければならない。そのため、上記の技術を採用した生体認証装置は、利用者の生体情報を再度読み取り、その再度読み取って生成した入力生体画像が適正か否か判断した後に、複数回の生体認証処理を実行することになる。そのため、この生体認証装置は、生体認証処理を実行するために要する時間が長くなってしまう。そして、生体認証装置に登録されている登録生体画像の数が多いほど、生体認証処理の実行回数も多くなる。そのため、生体認証装置に多数の登録生体画像が登録されていると、全ての生体認証処理が終了するまでの利用者の待ち時間が顕著に増大し、その結果として利用者の利便性が著しく損なわれてしまうおそれがあった。

そこで、本明細書は、複数の登録生体画像が登録されていても、生体認証処理に要する時間を短縮可能な生体認証装置、生体認証方法及び生体認証用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、生体認証装置が提供される。この生体認証装置は、利用者の生体情報を取得して、その生体情報を表す第１の入力生体画像を生成する生体情報取得部と、予め登録された少なくとも一人の登録利用者の登録生体情報に関するデータを記憶する記憶部と、処理部とを有する。その処理部は、第１の入力生体画像に表された生体情報を登録生体情報との照合に使用するために、第１の入力生体画像が適性か否かを判定する良否判定機能と、第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、第１の入力生体画像に表された生体情報と類似する登録生体情報を選択する選択機能と、生体情報取得部が利用者の生体情報を再取得することにより生成された第２の入力生体画像に表された生体情報と選択された登録生体情報を照合する照合処理機能とを実現する。

さらに他の実施形態によれば、生体認証方法が提供される。この生体認証方法は、利用者の生体情報を取得して、その生体情報を表す第１の入力生体画像を生成し、第１の入力生体画像に表された生体情報を予め登録された少なくとも一人の登録利用者の登録生体情報との照合に使用するために、第１の入力生体画像が適性か否かを判定し、第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、登録生体情報のうち、第１の入力生体画像に表された生体情報と類似する登録生体情報を選択し、利用者の生体情報を再取得することにより第２の入力生体画像を生成し、第２の入力生体画像に表された生体情報と選択された登録生体情報を照合することを含む。

さらに他の実施形態によれば、利用者の生体情報を予め登録された少なくとも一人の登録利用者の登録生体情報とを照合することにより、利用者を認証するか否か判定する生体認証をコンピュータに行わせるコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、生体情報取得部により生成された第１の入力生体画像に表された利用者の生体情報を記憶部に記憶された少なくとも一人の登録利用者の登録生体情報との照合に使用するために、第１の入力生体画像が適性か否かを判定し、第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、登録生体情報のうち、第１の入力生体画像に表された生体情報と類似する登録生体情報を選択し、生体情報取得部により生成された第２の入力生体画像に表された生体情報と選択された登録生体情報を照合することをコンピュータに実行させる命令を有する。

本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

本明細書に開示された生体認証装置、生体認証方法及び生体認証用コンピュータプログラムは、複数の登録生体画像が登録されていても、生体認証処理に要する時間を短縮することができる。

図１は、一つの実施形態による、生体認証装置の概略構成図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、生体情報取得部の撮影領域と手の位置関係の一例を示す図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、生体情報取得部の撮影領域と手の位置関係の他の一例を示す図である。 図４は、一つの実施形態による、利用者に対する生体認証処理を実行するために実現される機能を示す、生体認証装置が有する処理部の機能ブロック図である。 図５は、処理部上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、生体認証処理の動作フローチャートを示す図である。 図６は、一つの実施形態による生体認証処理を実行するために要する時間と従来技術による生体認証処理を実行するために要する時間との比較を示す概念図である。

以下、図を参照しつつ、一つの実施形態による、生体認証装置について説明する。
この生体認証装置は、利用者に対する生体認証処理を実行する際、利用者の生体情報を表した画像である入力生体画像を取得する。そしてこの生体認証装置は、入力生体画像に表された利用者の生体情報である入力生体情報を、生体認証装置に予め登録された複数の登録利用者の生体情報である登録生体情報のそれぞれと照合する。この生体認証装置は、照合処理の結果に基づいて、入力生体情報と何れかの登録生体情報が一致すると判定した場合、利用者を、入力生体情報と一致すると判定された登録生体情報に対応する登録利用者として認証する。
ここで、この生体認証装置は、入力生体画像に表された入力生体情報が不鮮明であったり、入力生体画像に照合に使用されるべき生体情報の一部しか写っていないなど、入力生体情報が不完全である場合、利用者に対して生体情報の再入力を指示する。一方で、この生体認証装置は、予め登録されている全ての登録生体画像から、その不完全な入力生体情報と類似する登録生体情報が表された登録生体画像を選択する。そしてこの生体認証装置は、利用者が生体情報を再度読み取らせることにより得られた適正な入力生体画像に表された入力生体情報と、選択された登録生体画像に表された登録生体情報のみを照合する。これにより、この生体認証装置は、入力生体画像の再入力後に生体認証処理を実行する登録生体画像の数を減らすことで、生体認証処理全体の実行に要する処理時間を短縮する。

本実施形態では、生体認証装置は、生体認証の対象となる生体情報として手または指の静脈パターンを利用する。しかし、生体認証の対象となる生体情報は、指紋、掌紋または鼻紋など、他の生体情報であってもよい。
また、本明細書において、「照合処理」という用語は、入力生体情報と登録生体情報の類似度合いを表す類似度を算出する処理を示すために使用される。また、「生体認証処理」という用語は、照合処理だけでなく、照合処理により求められた類似度を用いて、利用者を認証するか否かを決定する処理を含む、認証処理全体を示すために使用される。

図１は、生体認証装置の概略構成図を示す。図１に示されるように、この生体認証装置１は、表示部２と、生体情報取得部３と、記憶部４と、処理部５とを有する。生体認証装置１は、利用者の手または指の静脈パターンを表す血管画像を用いて生体認証処理を実行する。そして生体認証装置１は、生体認証処理の結果、利用者を生体認証装置１に予め登録された登録利用者の何れかとして認証した場合、生体認証装置１が実装された装置をその利用者が使用することを許可する。あるいは、生体認証装置１は、図示しない他の装置へ、利用者が認証された旨を表す信号を送信して、その利用者が他の装置を使用することを許可する。
なお、生体認証装置１は、例えば、キーボード、マウス、またはタッチパッドなどの入力部６を有してもよい。そして生体認証装置１は、入力部６を介して利用者により入力されたコマンド、データ、あるいは利用者の識別情報を取得し、そのコマンド、データあるいは利用者の識別情報を処理部５へ渡してもよい。ただし、利用者が生体情報以外の情報を生体認証装置１に対して入力する必要がない場合、この入力部６は省略されてもよい。

表示部２は、例えば、液晶ディスプレイまたはＣＲＴモニタなどの表示装置を有する。そして表示部２は、生体情報取得部３が適正な血管画像を取得可能な位置へ、手または指を配置させるためのガイダンスメッセージを利用者に対して表示する。また表示部２は、処理部５により実行されたアプリケーションに関連する各種情報などを表示する。

生体情報取得部３は、利用者の手または指の静脈パターンを表す入力血管画像を生成する。そのために、生体情報取得部３は、例えば、２次元センサと、所定の撮影領域に配置された物体の像を２次元センサ上に結像するように配置された光学系を有する。そして生体情報取得部３は、生成した入力血管画像を処理部５へ渡す。なお、生体情報取得部３は、利用者の手または指に対して近赤外光を照射する照明光源をさらに有していてもよい。
なお、表示部２と生体情報取得部３は、一体的に形成されていてもよい。

記憶部４は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置、または光ディスク装置のうちの少なくとも何れか一つを有する。そして記憶部４は、生体認証装置１で使用されるアプリケーションプログラム、少なくとも一人の登録利用者の識別情報及び個人設定情報、各種のデータ等を記憶する。また記憶部４は、生体認証処理を実行するためのプログラムを記憶する。さらに記憶部４は、登録利用者それぞれについて、登録利用者の登録生体情報である手または特定の指の静脈パターンに関するデータを記憶する。この登録生体情報に関するデータは、例えば、登録利用者の左右何れかの手または特定の指の静脈パターンを撮影した画像である登録血管画像とすることができる。あるいは、この登録生体情報に関するデータは、登録血管画像そのものまたはその部分領域から抽出された照合処理用の特徴量であってもよい。
さらに記憶部４は、各登録生体情報に関するデータの一つとして、照合処理用の特徴量とは別個に、登録血管画像から抽出された、後述する選択処理用の有効生体情報を記憶してもよい。
また記憶部４は、生体情報取得部３が適正な血管画像を取得可能な位置へ、手または指を配置させるためのガイダンスメッセージを記憶する。

処理部５は、１個または複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。そして処理部５は、生体情報取得部３から取得した、その利用者の静脈パターンが表された入力血管画像を用いた生体認証処理を実行する。

生体情報取得部３に対して適正な位置に利用者の手または指が配置されなければ、得られた入力血管画像では、照合に使用されるべき静脈パターンの一部が欠落したり、または不鮮明となる。そのため、生体情報取得部３に対して適正でない位置に置かれた手または指を撮影した入力血管画像を用いると、生体認証装置１は、正確な照合処理を実行することができない。

図２（ａ）〜（ｃ）は、生体情報取得部３の撮影領域と手の位置関係の一例を示す図である。この例では、生体情報取得部３の撮影領域２００に対して、利用者が自分の手を向かって左から水平方向に移動させている。図２（ａ）では、撮影領域２００内に利用者の手２１０が半分程度しか入っていない。そのため、図２（ａ）に示された状態で取得された入力血管画像には、手のひら部分の静脈パターンのうちの約半分しか写らない。この結果、処理部５は、図２（ａ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いて照合処理を行うと、手のひらの静脈パターンの約半分の情報が欠落しているため、利用者の静脈パターンを登録利用者の静脈パターンと正確に照合できない可能性がある。
また、図２（ｂ）では、撮影領域２００に含まれる利用者の手２１０の範囲が、図２（ａ）よりも広くなっているものの、まだ親指近傍の静脈パターンが撮影領域２００から外れている。そのため、処理部５は、図２（ｂ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いて照合処理を行うと、図２（ａ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いるよりも照合精度の向上を期待できる。しかし処理部５は、利用者の静脈パターンを登録利用者の静脈パターンと正確に照合できない可能性がある。
これに対し、図２（ｃ）では、撮影領域２００内に、利用者の手２１０の略全域が含まれている。そのため、図２（ｃ）に示された状態で取得された入力血管画像には、手のひら部分の静脈パターンの全部が写る。この結果、処理部５は、図２（ｃ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いて照合処理を行うことにより、利用者の静脈パターンを登録利用者の静脈パターンと正確に照合することができる。

図３は、（ａ）〜（ｃ）は、生体情報取得部３の撮影領域と手の位置関係の他の一例を示す図である。この例では、利用者が、生体情報取得部３のセンサ面に対して直交する方向に沿って、自分の手を生体情報取得部３に接近させるように移動させている。図３（ａ）では、撮影領域３００に占める利用者の手３１０の面積が、利用者の手が適正な位置に置かれた場合の面積の半分以下となっている。また、生体情報取得部３と利用者の手が離れているため、入力血管画像に重畳されるノイズ成分が多くなるおそれがある。そのため、図３（ａ）に示された状態で取得された入力血管画像では、手のひら部分の静脈パターンの微細構造が不鮮明になってしまう。この結果、処理部５は、図３（ａ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いて照合処理を行うと、静脈パターンの微細構造に関する情報を利用できない。そのため、処理部５は、利用者の静脈パターンを登録利用者の静脈パターンと正確に照合できない可能性がある。
また、図３（ｂ）では、撮影領域３００に占める利用者の手３１０の面積が、図３（ａ）よりも大きくなっているものの、手３１０の面積は、利用者の手が適正な位置に置かれた場合の手の面積よりも小さい。そのため、処理部５は、図３（ｂ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いて照合処理を行うと、図３（ａ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いるよりも照合精度の向上を期待できる。しかし処理部５は、利用者の静脈パターンを登録利用者の静脈パターンと正確に照合できない可能性がある。
これに対し、図３（ｃ）では、利用者の手が適正な位置に置かれているため、撮影領域３００内に占める利用者の手３１０の面積が十分に大きくなっている。そのため、図３（ｃ）に示された状態で取得された入力血管画像では、手のひら部分の静脈パターンの微細構造も判別可能となっている。この結果、処理部５は、図３（ｃ）に示された状態で取得された入力血管画像を用いて照合処理を行うことにより、利用者の静脈パターンを登録利用者の静脈パターンと正確に照合することができる。

しかしながら、図２（ａ）または図２（ｂ）、あるいは図３（ａ）または図３（ｂ）に示された状態で取得された入力血管画像にも、静脈パターンの少なくとも一部の構造は写っている。また、静脈パターンは個人差が大きい。そのため、処理部５は、利用者の静脈パターンの一部分だけを登録利用者の静脈パターンと比較しても、大多数の登録利用者の静脈パターンは利用者の静脈パターンと一致しないと正確に判定できる。そこで処理部５は、利用者の手が不適正な位置に置かれた状態で撮影された不適正な入力血管画像が得られた場合には、その不適正な入力血管画像に表された利用者の手に関する生体情報を、登録利用者の手に関する生体情報と照合する。そして処理部５は、全ての登録利用者の静脈パターンに関するデータのうち、不適正な入力血管画像に表された手に関する生体情報とある程度一致する生体情報に対応する登録利用者の静脈パターンに関するデータのみを選択する。そして処理部５は、利用者の手が適正な位置に置かれた状態で撮影された入力血管画像が得られたときに、選択された登録利用者の静脈パターンに関するデータのみを対象として照合処理を実行する。

図４は、生体認証処理を実行するために実現される機能を示す処理部５の機能ブロック図である。図４に示されるように、処理部５は、良否判定部１１と、ガイダンス処理部１２と、有効生体情報抽出部１３と、有効生体情報照合部１４と、選択部１５と、特徴量抽出部１６と、照合部１７と、認証判定部１８とを有する。処理部５が有するこれらの各部は、処理部５が有するプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、処理部５が有するこれらの各部は、ファームウェアとして生体認証装置１に実装されてもよい。

良否判定部１１は、生体情報取得部３により生成された入力血管画像が、照合処理に使用されるために適正か否か判定する。
例えば、良否判定部１１は、入力血管画像の各画素の画素値を２値化閾値と比較することにより、入力血管画像を２値化する。２値化閾値は、例えば、入力血管画像の画素値の平均値とすることができる。そして、入力血管画像において、利用者の手が写っている領域に含まれる画素値が高く、何も写っていいない背景領域に含まれる画素値が低い場合、良否判定部１１は、画素値が２値化閾値よりも高い場合、その画素を手領域候補画素とする。そして良否判定部１１は、入力血管画像全体に対して得られた手領域候補画素に対してラベリング処理を行い、手領域候補画素が連結された領域を、照合に使用される静脈パターンを含む部位の像である手領域として検出する。
なお、利用者の手が写っている領域に含まれる画素の値が背景領域に含まれる画素の値より高くなるか低くなるかは、生体情報取得部３の構成によって決まる。そのため、利用者の手が写っている領域に含まれる画素の値が背景領域に含まれる画素の値より低くなる場合、良否判定部１１は、２値化閾値よりも低い画素値を有する画素を手領域候補画素とすればよい。

良否判定部１１は、入力血管画像は照合処理に使用されるために適正か否か判定するための指標である良否判定指標を求める。そして良否判定部１１は、何れかの良否判定指標が、入力血管画像に写っている利用者の手または指の像が静脈パターンの細部を判別することが難しいほど小さいことを示す場合、入力血管画像は不適正であると判定する。また良否判定部１１は、何れかの良否判定指標が、照合に利用される静脈パターンが含まれる手または指の像の少なくとも一部が入力血管画像において欠落していることを示す場合、入力血管画像は不適正であると判定する。一方、良否判定部１１は、何れの良否判定指標も、入力血管画像に写っている利用者の手または指の像から照合に利用される静脈パターンを識別できることを示す場合、入力血管画像は適正であると判定する。
以下では、不適正であると判定された入力血管画像を不適正入力血管画像と呼び、一方、適正であると判定された入力血管画像を適正入力血管画像と呼ぶ。

本実施形態では、良否判定部１１は、良否判定指標の一例として、手領域の面積及び重心位置を算出する。また良否判定部１１は、良否判定指標の他の一例として、手領域に含まれる画素のうち、入力血管画像の各画像端に接触している画素の数を算出してもよい。 例えば、良否判定部１１は、手領域の重心位置が、入力血管画像の何れかの画像端から所定距離以内にある場合、入力血管画像は不適正であると判定する。この所定距離は、例えば、人の手または指が生体情報取得部３に対して適正な位置に置かれたときの入力血管画像上の手領域の幅の平均的な値の半分とすることができる。
また、良否判定部１１は、入力血管画像の左右の何れか一方の画像端に接触している手領域内の画素数と、他方の画像端に接触している手領域内の画素数との差が所定の閾値以上である場合、入力血管画像は不適正であると判定してもよい。この所定の閾値は、例えば、入力血管画像上の手領域の上下方向の長さの１／３あるいは１／４とすることができる。

さらに、良否判定部１１は、手領域の面積が、人の手または指が生体情報取得部３に対して適正な位置に置かれたときの入力血管画像上の手領域の平均的な面積である基準面積に所定の係数を乗じた値である最小許容面積よりも小さければ、入力血管画像は不適正であると判定してもよい。この最小許容面積は、照合処理に利用される静脈パターンの細部が入力血管画像上で判別可能な手領域の面積の最小値に対応し、例えば、基準面積に0.5〜0.8を乗じた値の範囲に含まれる値とすることができる。

良否判定部１１は、入力血管画像は不適正であると判定した場合、その不適正となった原因を推定する。例えば、手領域の重心位置が、入力血管画像の画像の左端から所定距離以内にある場合、良否判定部１１は、不適正となった原因は利用者の手または指の位置が生体情報取得部３に対して右側に寄り過ぎていることであると推定する。また、入力血管画像の左端に接触している手領域内の画素数が入力血管画像の右端に接触している手領域内の画素数よりも所定の閾値以上多いこともある。この場合も、良否判定部１１は、不適正となった原因は手または指の位置が生体情報取得部３に対して右側に寄り過ぎていることであると推定する。一方、手領域の重心位置が、入力血管画像の画像の右端から所定距離以内にある場合、良否判定部１１は、不適正となった原因は手または指の位置が生体情報取得部３に対して左側に寄り過ぎていることであると推定する。また、入力血管画像の右端に接触している手領域内の画素数が入力血管画像の左端に接触している手領域内の画素数よりも所定の閾値以上多いこともある。この場合も、良否判定部１１は、不適正となった原因は手または指の位置が生体情報取得部３に対して左側に寄り過ぎていることであると推定する。
さらに、手領域の重心位置及び画像端と接触する手領域内の画素数が、入力血管画像を不適正と判定する基準を満たさず、かつ手領域の面積が小さいために入力血管画像が不適正と判定されることもある。この場合、良否判定部１１は、不適正となった原因は手または指の位置が生体情報取得部３に対して遠すぎることであると推定する。

良否判定部１１は、良否判定結果を示す情報を処理部５へ渡す。また良否判定部１１は、入力血管画像が不適正であると判定した場合には、不適正であることの原因を示す原因情報及び入力血管画像中の手領域を示す情報を処理部５へ渡す。

ガイダンス処理部１２は、処理部５から通知された原因情報に応じたガイダンスメッセージを記憶部４から読み出す。例えば、ガイダンス処理部１２は、原因情報が、手または指の位置が生体情報取得部３に対して左側に寄り過ぎていることを示す場合、記憶部４からその原因に対応するガイダンスメッセージを読み込む。そのガイダンスメッセージは、例えば、「手をもう少し右側にずらして、もう一度やり直して下さい。」といった、入力血管画像が不適正となった原因を除去することを利用者に促すメッセージとすることができる。また、ガイダンス処理部１２は、原因情報が、手または指の位置が生体情報取得部３に対して遠過ぎることを示す場合、記憶部４からその原因に対応するガイダンスメッセージを読み込む。そのガイダンスメッセージは、例えば、「手をもう少しセンサに近づけて、もう一度やり直して下さい。」といった、メッセージとすることができる。

ガイダンス処理部１２は、読み込んだガイダンスメッセージを表示部２に表示させることにより、利用者に対して、手または指を適正な位置へ移動した上で、静脈パターンの読み取りを再試行することを促す。また、ガイダンス処理部１２は、生体認証装置１がスピーカを有している場合、ガイダンスメッセージを、スピーカを介して音声により利用者に報知させてもよい。

有効生体情報抽出部１３は、処理部５が入力血管画像は不適正であると判定した場合に、不適正入力血管画像から、登録生体情報の選択に利用される情報である有効生体情報を抽出する。

再度図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照すると、撮影領域２００内に含まれる利用者の手２１０の一部分にも、静脈パターン２２０の一部が存在する。また、再度図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照すると、撮影領域３００内に占める利用者の手３１０の面積が小さくても、太い静脈は判別可能である。そのため、有効生体情報抽出部１３は、このような不適正な位置に置かれた手を撮影することにより得られた不適正入力血管画像からも、静脈パターンに関する情報を抽出できる。
そこで、有効生体情報抽出部１３は、例えば、処理部５から受け取った不適正入力血管画像中の手領域を示す情報に基づいて、手領域内に存在する静脈パターンに関する特徴点を有効生体情報として抽出する。

有効生体情報抽出部１３は、例えば、血管の分岐点及び端点などを、特徴点として抽出する。そこで有効生体情報抽出部１３は、血管の分岐点及び端点を不適正入力血管画像から抽出するために、例えば、局所閾値法を用いて、不適正入力血管画像の手領域を２値化する。次に、有効生体情報抽出部１３は、２値化された手領域に対して細線化処理を行う。その後、有効生体情報抽出部１３は、複数のマスクパターンを用いて細線化された手領域を走査することにより、何れかのマスクパターンと一致するときの、不適正入力血管画像上の位置を検出する。そして有効生体情報抽出部１３は、検出された位置の中心画素を、特徴点として抽出する。なお、マスクパターンは、例えば、3×3画素で表され、血管の分岐点または端点に対応する２値パターンを持つ。

また、有効生体情報抽出部１３は、他の有効生体情報として、例えば、特開２００７−２４９３３９号公報に開示されているように、手領域から、血管像の湾曲方向の分布と、血管像の幹の方向の分布あるいは血管像における幹の間隔及び本数を示す周波数とを抽出してもよい。例えば、有効生体情報抽出部１３は、手領域内でエッジ検出処理及び細線化処理を行うことにより血管像を抽出する。そして有効生体情報抽出部１３は、抽出された血管像を折れ線近似する。有効生体情報抽出部１３は、折れ線近似された血管像を、二つの線分を含むセグメント単位に分割する。有効生体情報抽出部１３は、二つの線分の連結点から、二つの線分の端点を結ぶ直線への垂線の方向ベクトルを湾曲方向として算出する。そして有効生体情報抽出部１３は、複数のセグメントのそれぞれについて算出された湾曲方向のヒストグラムを、血管像の湾曲方向の分布とする。また有効生体情報抽出部１３は、例えば、手領域を高速フーリエ変換することにより、血管像の幹の方向の分布あるいは血管像における幹の間隔及び本数を示す周波数を求めることができる。

また、有効生体情報抽出部１３は、手領域の像に関する周波数成分を有効生体情報として抽出してもよい。この場合、有効生体情報抽出部１３は、手領域の面積が、人の手または指が生体情報取得部３に対して適正な位置に置かれた場合の手領域の平均的な面積である基準面積と一致するように、不適正入力血管画像を拡大補正する。なお、基準面積は予め決定され、記憶部４に記憶される。
そして有効生体情報抽出部１３は、拡大補正された不適正入力血管画像に対して、高速フーリエ変換あるいはウェーブレット変換などの周波数変換処理を実行する。有効生体情報抽出部１３は、周波数変換処理により得られた不適正入力血管画像に含まれる像の少なくとも一つの所定の周波数帯域の周波数成分を有効生体情報とする。なお、所定の周波数帯域は、例えば、手領域の輪郭形状あるいは静脈パターンが異なると周波数成分が変化する周波数帯域とすることができる。また有効生体情報抽出部１３は、不適正入力血管画像あるいは拡大補正された不適正入力血管画像に対してエッジ検出処理を行って、手領域の輪郭及び静脈が検出されたエッジ画像を作成し、そのエッジ画像に対して周波数変換処理を行ってもよい。

さらに有効生体情報抽出部１３は、手領域に対して外接する所定の形状の領域、または手領域に対して内接する所定の形状の領域を有効生体情報としてもよい。なお、所定の形状の領域は、手領域内の静脈パターンを包含し、かつ手領域以外の照合処理にとって不用な部分を極力含まないような形状とすることができる。例えば、所定の形状は、矩形あるいは楕円形とすることができる。

有効生体情報抽出部１３は、入力血管画像が不適正となった原因に応じて、異なる有効生体情報を抽出してもよい。例えば、有効生体情報抽出部１３は、処理部５から不適正であることの原因を示す原因情報を受け取る。そしてその原因情報が、手または指が生体情報取得部３の撮影範囲とずれており、照合に使用されるべき生体情報の一部が欠落していることを示している場合、有効生体情報抽出部１３は、手領域内の特徴点を有効生体情報として抽出する。一方、原因情報が、手または指が生体情報取得部３に対して遠すぎることを示している場合、有効生体情報抽出部１３は、手領域の像に関する周波数成分を有効生体情報として抽出する。

有効生体情報抽出部１３は、得られた有効生体情報を有効生体情報照合部１４へ渡す。
なお、各登録血管画像に関しても、不適正血管画像に対する上記の有効生体情報抽出部１３の処理と同様の処理が予め実施される。そして各登録血管画像について有効生体情報が算出される。各登録血管画像について算出された有効生体情報は、記憶部４に、対応する登録利用者の登録生体情報に関するデータの一つとして記憶される。ただし、有効生体情報が、後述する照合用の特徴量と同一である場合には、その照合用の特徴量が登録生体情報に関する有効生体情報として使用される。そのため、記憶部４は、登録生体情報に関する有効生体情報を、登録生体情報に関する照合用の特徴量と別個に記憶しなくてもよい。

有効生体情報照合部１４は、有効生体情報抽出部１３から受け取った、不適正入力血管画像から得られた有効生体情報を、記憶部４に記憶されている各登録生体情報に関する有効性生体情報と照合する。そして有効生体情報照合部１４は、不適正入力血管画像から得られた有効生体情報と各登録生体情報に関する有効生体情報の類似度を算出する。

例えば、有効生体情報として血管の端点あるいは分岐点などの特徴点が求められている場合、有効生体情報照合部１４は、不適正入力血管画像の手領域の重心付近に位置する特徴点を、第１の基準特徴点として選択する。また有効生体情報照合部１４は、着目する登録血管画像から抽出された特徴点のうちの一つを第２の基準特徴点として選択する。そして有効生体情報照合部１４は、第２の基準特徴点を第１の基準特徴点と一致させるように、登録血管画像を平行移動させる。その後、有効生体情報照合部１４は、登録血管画像を回転させながら、不適正入力血管画像の特徴点と一致する登録血管画像の特徴点の個数を求める。有効生体情報照合部１４は、第１の基準特徴点と第２の基準特徴点の組み合わせを変えつつ、上記の処理を繰り返して、不適正入力血管画像の特徴点と一致する登録血管画像の特徴点の個数の最大値を求める。
最後に、有効生体情報照合部１４は、一致した特徴点の個数の最大値を、入力血管画像から抽出された特徴点の総数で割った値を類似度として求める。したがって、この場合、類似度は0〜1の値を持ち、不適正入力血管画像に表された静脈パターンと登録血管画像に表された静脈パターンの類似度合いが高いほど、類似度の値は1に近づく。

また、有効生体情報として静脈パターンあるいは手領域の形状に関する特徴量が得られている場合、有効生体情報照合部１４は、不適正入力血管画像から得られた各特徴量と、着目する登録血管画像から得られた対応する特徴量の差の絶対値の合計を算出する。
例えば、有効生体情報照合部１４は、血管像の湾曲方向の分布、血管像の幹の方向の分布あるいは血管像における幹の間隔及び本数を示す周波数のそれぞれについて、不適正入力血管画像から得られた値と着目する登録血管画像から得られた値の差の絶対値を求める。そして有効生体情報照合部１４は、得られた差の絶対値を合計することにより得られた値を類似度とする。
あるいは、有効生体情報照合部１４は、不適正入力血管画像から得られた所定の周波数帯域の周波数成分と着目する登録血管画像から得られた対応する周波数帯域の周波数成分の差の絶対値を求める。そして有効生体情報照合部１４は、得られた差の絶対値を合計することにより得られた値を類似度とする。
この場合、不適正入力血管画像に表された手領域の形状または静脈パターンと、登録血管画像に表された手領域の形状または静脈パターンの類似度合いが高いほど、類似度の値は0に近づく。

さらに、手領域に対して外接する所定の形状の領域、または手領域に対して内接する所定の形状の領域が有効生体情報である場合、有効生体情報照合部１４は、有効生体情報である領域をテンプレートとし、着目する登録血管画像とのパターンマッチングにより類似度を算出する。
この場合、有効生体情報照合部１４は、テンプレートと登録血管画像の相対的な位置を様々に変えつつ、下記の式を用いて、テンプレートと登録血管画像間の相関値c(i,j)を算出する。

ここで、I(x,y)は、登録血管画像に含まれる、水平座標x、垂直座標yの画素の画素値を表す。またT(x-i,y-j)は、テンプレートに含まれる、水平座標(x-i)、垂直座標(y-j)の画素の画素値を表す。また、I_avは、登録血管画像に含まれる画素の平均画素値であり、T_avは、テンプレートに含まれる画素の平均画素値である。なお、i及びjは、それぞれ、登録血管画像とテンプレートの水平方向及び垂直方向のずれ量を表す。さらにc(i,j)は、登録血管画像が、テンプレートに対して水平方向にi画素かつ垂直方向にj画素ずれているときの相関値を表す。この相関値c(i,j)は、-1〜1の間に含まれる値をとり得る。登録血管画像とテンプレートとが完全に一致している場合、相関値c(i,j)は1となる。一方、登録血管画像とテンプレートとが完全に反転している場合、相関値c(i,j)は-1となる。

有効生体情報照合部１４は、各登録生体情報について算出された類似度を、その類似度に対応する登録生体情報に関する登録利用者の識別情報とともに選択部１５へ渡す。

選択部１５は、不適正入力血管画像に表された入力生体情報と類似する登録生体情報を選択する。そのために、選択部１５は、登録生体情報のそれぞれについて算出された類似度が所定の選択条件を満たすか否か判定する。そして類似度が選択条件を満たす場合、選択部１５は、その類似度に対応する登録生体情報を、生体情報取得部３により再取得された適正入力血管画像との照合処理に用いるために選択する。
選択条件は、上記のように、類似度が不適正入力血管画像の特徴点と一致する登録血管画像の特徴点の個数の最大値に関する値である場合、あるいは、パターンマッチングにより得られた相関値である場合、例えば、類似度が選択用閾値以上となることである。
また、選択条件は、上記のように、類似度が不適正入力血管画像から抽出された特徴量と登録血管画像から抽出された特徴量の差の絶対値和である場合、例えば、類似度が選択用閾値以下となることである。
選択用閾値は、利用者が特定の登録利用者である可能性が全くないと判断される場合に、その特定の登録利用者に対応する登録生体情報が選択部１５により選択されなくなるような値に設定されることが好ましい。例えば、選択用閾値は、後述する、利用者の認証に成功したと判定する条件に関して規定される照合閾値と同一の値に設定される。あるいは、選択用閾値は、認証判定部１８が認証に成功したと判定する条件よりも、登録生体情報が選択される条件が緩和されるような値に設定されてもよい。

選択部１５は、有効生体情報照合部１４から受け取った登録生体情報に対応する登録利用者の識別情報を参照することにより、所定の条件を満たすと判定された類似度に対応する登録生体情報に関するデータに、選択されたことを示す選択フラグを関連付ける。そして選択部１５は、その選択フラグを記憶部４に記憶する。あるいは、選択部１５は、選択された登録生体情報に関するデータを、全ての登録生体情報に関するデータが記憶されている記憶領域とは別個の記憶領域に複製してもよい。この場合、選択部１５は、選択された登録生体情報に関するデータを、全ての登録生体情報に関するデータが記憶されている記憶領域よりも処理部５が高速にアクセス可能な記憶領域に記憶することが好ましい。例えば、全ての登録生体情報に関するデータが磁気ディスク装置あるいは光ディスク装置などの２次記憶装置に記憶されている場合、選択された登録生体情報に関するデータは、半導体メモリなどの主記憶装置に記憶される。これにより、処理部５は、選択された登録生体情報に関するデータを用いた照合処理を高速化できる。

特徴量抽出部１６は、照合処理の実行時に、適正入力血管画像から照合処理用の特徴量を抽出する。

特徴量抽出部１６は、例えば、有効生体情報抽出部１３と同様に、手領域から血管の分岐点及び端点などの特徴点を特徴量として抽出する。あるいは、特徴量抽出部１６は、手領域から、血管像の湾曲方向の分布と、血管像の幹の方向の分布あるいは血管像における幹の間隔及び本数を示す周波数とを特徴量として抽出する。何れの場合も、特徴量抽出部１６は、有効生体情報抽出部１３に関して説明した方法と同様の方法を用いて特徴量を抽出できる。そのため、ここでは、特徴点の抽出手法の詳細な説明を省略する。
なお、特徴量抽出部１６が抽出する特徴量は、有効生体情報抽出部１３が抽出する特徴量と同じ種類の特徴量であってもよく、あるいは異なる種類の特徴量であってもよい。例えば、有効生体情報抽出部１３が血管の分岐点及び端点などの特徴点を特徴量として抽出する一方、特徴量抽出部１６は血管像の湾曲方向の分布と、血管像の幹の方向の分布あるいは血管像における幹の間隔及び本数を示す周波数とを特徴量として抽出してもよい。また、有効生体情報抽出部１３及び特徴量抽出部１６の両方とも、血管の分岐点及び端点などの特徴点を特徴量として抽出してもよい。有効生体情報と照合用の特徴量が同一である場合、登録生体情報に関するデータとして、何れか一方のみが記憶されればよいので、記憶部４に記憶されるデータ量が少なくて済む。一方、有効生体情報と照合用の特徴量が異なる場合、処理部５は、異なる種類の情報を用いて入力生体情報と登録生体情報を照合できるので、単一種類の情報を用いるよりも認証精度を向上することができる。

特徴量抽出部１６は、適正入力血管画像から抽出した複数の特徴点などの特徴量を照合部１７へ渡す。
なお、各登録血管画像に関しても、適正血管画像に対する上記の特徴量抽出部１６の処理と同様の処理が予め実施される。そして各登録血管画像についても特徴量が算出される。各登録血管画像について算出された特徴量は、記憶部４に、対応する登録生体情報に関するデータの一つとして記憶される。
また、後述するように、照合部１７が、特徴量を使用しない照合方法、例えば、パターンマッチングを用いて照合処理を実行する場合、特徴量抽出部１６は省略されてもよい。

照合部１７は、適正入力血管画像に表された入力生体情報である静脈パターンと、予め登録された登録生体情報である静脈パターンを照合する。そして照合部１７は、照合処理の結果として、入力生体情報が登録生体情報に類似している度合いを表す類似度を求める。

例えば、照合部１７は、適正入力血管画像から抽出された特徴点のうち、登録血管画像から抽出された特徴点と一致する特徴点の個数を調べることにより、類似度を算出できる。あるいは、照合部１７は、適正入力血管画像から抽出された特徴量と、登録血管画像から抽出された特徴量の差の絶対値和を求めることにより、類似度を算出できる。あるいはまた、照合部１７は、適正入力血管画像に含まれる手領域に内接または外接する領域と、登録血管画像とのパターンマッチングにより類似度を求めることができる。何れの場合も、照合部１７は、有効生体情報照合部１４に関して説明した方法と同様の方法を用いて照合処理を実行できる。そのため、ここでは、照合処理の詳細な説明を省略する。

照合部１７は、算出された類似度のうち、入力生体情報と登録生体情報が最も類似することを示す最高類似度を求める。そして照合部１７は、最高類似度を、その最高類似度に対応する登録生体情報に関する登録利用者の識別情報とともに認証判定部１８へ渡す。

ただし、特徴量抽出部１６及び照合部１７は、選択部１５により、入力生体情報との類似度が高いと推定される登録生体情報に関するデータが選択されている場合、その選択された登録生体情報のみを照合処理の対象とする。すなわち、特徴量抽出部１６及び照合部１７は、選択フラグが関連付けられている登録生体情報に関するデータのみを照合処理に使用する。これにより、特徴量抽出部１６及び照合部１７は、一旦入力された入力血管画像が不適正であって、再度入力血管画像が取得された場合には、入力血管画像の再入力後において照合処理が行われる回数を減らすことができる。そのため、処理部５は、生体認証処理全体に要する時間を短縮できる。

認証判定部１８は、照合部１７により算出された最高類似度が所定の認証条件を満たすか否か判定する。
認証条件は、最高類似度が、上記のように、適正入力血管画像の特徴点と一致する登録血管画像の特徴点の個数の最大値に関する値である場合、またはパターンマッチングにより得られた相関値である場合、例えば、最高類似度が認証判定閾値以上となることである。また、認証条件は、最高類似度が、上記のように、適正入力血管画像から抽出された特徴量と登録血管画像から抽出された特徴量の差の絶対値和である場合、例えば、最高類似度が認証判定閾値以下となることである。

認証判定部１８は、最高類似度が認証条件を満たす場合、入力生体情報と登録生体情報は一致すると判定する。そして認証判定部１８は、利用者を、入力生体情報と一致すると判定された登録生体情報に対応する登録利用者として認証する。認証判定部１８は、利用者を認証すると、その認証結果を処理部５へ通知する。そして処理部５は、認証された利用者が生体認証装置１が実装された装置あるいは生体認証装置１が接続された装置を利用することを許可する。

一方、認証判定部１８は、最高類似度が認証条件を満たさない場合、入力生体情報と登録生体情報は一致しないと判定する。この場合には、認証判定部１８は、利用者を認証しない。認証判定部１８は、利用者の認証に失敗したことを示す認証結果を処理部５へ通知する。そして処理部５は、認証されなかった利用者が生体認証装置１が実装された装置あるいは生体認証装置１が接続された装置を使用することを拒否する。また処理部５は、表示部２に、認証に失敗したことを示すメッセージを表示させる。
認証判定閾値は、登録利用者本人が利用者である場合にのみ、認証判定部１８が認証に成功するような値に設定されることが好ましい。そして認証判定閾値は、登録利用者とは異なる他人が利用者である場合には、認証判定部１８が認証に失敗するような値に設定されることが好ましい。例えば、認証判定閾値は、類似度の取りうる最大値と最小値の差に0.7を乗じた値を、類似度の最小値に加えた値とすることができる。

図５は、処理部５上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、生体認証処理の動作フローチャートを示す。
図５に示されるように、処理部５は、生体情報取得部３から、利用者の生体情報である利用者の手または指の静脈パターンを表す入力血管画像を取得する（ステップＳ１０１）。そして処理部５の良否判定部１１は、入力血管画像が照合処理に利用するために適正か否か判定する（ステップＳ１０２）。良否判定部１１は、例えば、入力血管画像から抽出した手領域のサイズまたは重心位置に基づいて、入力血管画像が適正か否かを判定できる。入力血管画像が照合処理に利用するには不適正な不適正入力血管画像である場合（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、良否判定部１１は、入力血管画像が不適正となった原因を特定する（ステップＳ１０３）。そして良否判定部１１は、入力血管画像が不適正となった原因を示す原因情報を処理部５へ渡す。また良否判定部１１は、良否判定に利用された、不適正入力血管画像中の手領域を示す情報も処理部５へ渡す。

次に、処理部５のガイダンス処理部１２は、処理部５から原因情報と通知されると、その原因情報に応じて、不適正となった原因に対応するガイドメッセージを記憶部４から読み込む。そしてガイダンス処理部１２は、読み込んだガイドメッセージを表示部２に表示させる（ステップＳ１０４）。

また、処理部５の有効生体情報抽出部１３は、不適正入力血管画像から有効生体情報を抽出する（ステップＳ１０５）。そして有効生体情報抽出部１３は、抽出した有効生体情報を処理部５の有効生体情報照合部１４へ渡す。有効生体情報照合部１４は、不適正入力血管画像から抽出された有効生体情報と、記憶部４に予め記憶されている、全ての登録生体情報に関する有効生体情報を照合することにより類似度をそれぞれ算出する（ステップＳ１０６）。そして有効生体情報照合部１４は、各登録生体情報について算出された類似度を、その類似度に対応する登録生体情報に関する登録利用者の識別情報とともに処理部５の選択部１５へ渡す。
選択部１５は、選択条件を満たす類似度に対応する登録生体情報を選択する（ステップＳ１０７）。そして選択部１５は、選択された登録生体情報に関するデータを識別する選択フラグを記憶部４に記憶するか、選択された登録生体情報に関するデータを全ての登録生体情報に関するデータと別個の記憶領域に複製する。

一方、入力血管画像が照合処理に利用するのに適正な適正入力血管画像である場合（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、処理部５の特徴量抽出部１６は、適正入力血管画像から照合用特徴量を抽出する（ステップＳ１０８）。そして特徴量抽出部１６は、抽出した特徴量を処理部５の照合部１７へ渡す。
照合部１７は、選択部１５によって選択された登録生体情報があるか否か判定する（ステップＳ１０９）。選択された登録生体情報があれば（ステップＳ１０９−Ｙｅｓ）、照合部１７は、適正入力血管画像から抽出された照合用特徴量と選択された登録生体情報に関する照合用特徴量を照合する。そして照合部１７は、適正入力血管画像に表された入力生体情報と選択された各登録生体情報の類似度をそれぞれ算出する（ステップＳ１１０）。
一方、選択された登録生体情報がなければ（ステップＳ１０９−Ｎｏ）、照合部１７は、適正入力血管画像から抽出された照合用特徴量と全ての登録生体情報に関する照合用特徴量を照合する。そして照合部１７は、適正入力血管画像に表された入力生体情報と全ての登録生体情報の類似度をそれぞれ算出する（ステップＳ１１１）。

ステップＳ１１０またはＳ１１１の後、照合部１７は、算出された類似度のうち、入力生体情報と登録生体情報が最も類似することを示す最高類似度を決定する（ステップＳ１１２）。そして照合部１８は、最高類似度を、その最高類似度に対応する登録生体情報に関する登録利用者の識別情報とともに処理部５の認証判定部１８へ渡す。

認証判定部１８は、最高類似度が認証条件を満たすか否か判定する（ステップＳ１１３）。最高類似度が認証条件を満たす場合（ステップＳ１１３−Ｙｅｓ）、認証判定部１８は利用者を最高類似度に対応する登録利用者として認証する（ステップＳ１１４）。
一方、最高類似度が認証条件を満たさない場合（ステップＳ１１３−Ｎｏ）、認証判定部１８は利用者を認証しない（ステップＳ１１５）。
ステップＳ１１４またはＳ１１５の後、処理部５は、生体認証処理を終了する。

なお、処理部５は、ステップＳ１０３及びＳ１０４の処理の実行後に、生体情報取得部３が入力血管画像を再度生成している間に、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を実行してもよい。あるいは、処理部５は、ステップＳ１０３及びＳ１０４の処理と、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を平行して実行してもよい。あるいはまた、処理部５は、ステップＳ１０３及びＳ１０４の処理と、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理の順序を入れ替えてもよい。
また、処理部５は、不適正入力血管画像から、登録生体情報を選択するために十分な有効生体情報が得られないときには、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を省略してもよい。例えばステップＳ１０２の後に、処理部５は、良否判定部１１により求められた不適正入力血管画像に占める手領域の面積を、人の手または指が生体情報取得部３に対して適正な位置に置かれたときの入力血管画像上の手領域の平均的な面積である基準面積と比較する。そして処理部５は、基準面積に対する手領域の面積の比が、有効生体情報の抽出に最低限必要な面積比未満である場合、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を省略する。なお、有効生体情報の抽出に最低限必要な面積比は、例えば、0.3〜0.5の範囲に含まれる何れかの値とすることができる。

さらにステップＳ１０９において、選択された登録生体情報が一つしか存在しなかった場合、処理部５は、利用者をその選択された登録生体情報に対応する利用者として認証してもよい。この場合、処理部５は、適正な入力血管画像を取得し直さなくても、入力生体情報と一致する可能性のある登録生体情報が他に存在しないので、利用者を正確に認証できるためである。この場合、ステップＳ１１０〜Ｓ１１３及びＳ１１５の処理は省略されてもよい。そのため、処理部５は、生体認証処理全体に要する時間を短縮できる。

また上記のように、照合処理としてパターンマッチングが使用される場合、照合部１７は血管画像から抽出された特徴量を使用しないので、上記のステップＳ１０８の処理は省略されてもよい。この場合、ステップＳ１１０及びＳ１１１では、照合部１７は、適正入力血管画像と選択された登録血管画像あるいは全ての登録血管画像とのパターンマッチングを実行する。

図６は、一つの実施形態による生体認証処理を実行するために要する時間と従来技術による生体認証処理を実行するために要する時間との比較を示す概念図である。図６において、横軸は経過時間を表す。ブロック列６００は、最初に得られた入力血管画像が適正である場合における生体認証処理の時間を表す。またブロック列６１０は、従来の生体認証装置が、最初に得られた入力血管画像が不適正である場合に、入力血管画像を再取得した後に、全ての登録生体情報に対する照合処理を実行した場合における生体認証処理の時間を表す。一方、ブロック列６２０は、生体認証装置１が、最初に得られた入力血管画像が不適正である場合に、その不適正な入力血管画像に基づいて照合処理の対象となる登録生体情報を選択したことによる生体認証処理の時間を表す。
また、各ブロック列において、ブロック６０１は、入力血管画像を取得するために要する時間を表す。またブロック６０２は、取得された入力血管画像の良否を判定するために要する時間を表す。さらにブロック６０３は、入力血管画像から静脈パターンに関する特徴量を抽出するために要する時間を表す。さらにブロック６０４は、全ての登録生体情報を対象とする照合処理に要する時間を表す。一方、ブロック６０５は、不適正な入力血管画像に基づいて選択された登録生体情報のみを対象とする照合処理に要する時間を表す。さらに、ブロック６０６は、不適正な入力血管画像から静脈パターンあるいは手領域に関する有効生体情報を抽出するために要する時間を表す。ブロック６０７は、不適正な入力血管画像に基づいて登録生体情報から一部の登録生体情報を選択するために要する時間を表す。そしてブロック６０８は、認証判定処理に要する時間を表す。

最初に得られた入力血管画像が適正である場合、ブロック列６００に示されるように、従来技術による生体認証装置も、本実施形態による生体認証装置１も、全ての登録生体情報に対して照合処理を行う。そのため、従来技術による生体認証装置が生体認証処理全体を実行するのに要する時間は、本実施形態による生体認証装置１が生体認証処理全体を実行するのに要する時間と等しい。

しかし、最初に得られた入力血管画像が不適正である場合、従来技術による生体認証装置は、入力血管画像が再取得され、その再取得された入力血管画像に対する特徴量抽出処理が終了するまで、照合処理を実行することができない。さらに、従来技術による生体認証処理は、特徴量抽出処理の終了後に、全ての登録生体情報を対象として照合処理を実行しなければならない。
これに対し、生体情報取得部３による入力血管画像の再取得処理の実行中、その再取得処理に対する処理部５の処理負荷は少ない。そのため、生体認証装置１が入力血管画像を再取得し、再取得された入力血管画像に対して良否判定処理を実行している間に、処理部５は、不適正な入力血管画像に基づいて登録生体情報から一部の登録生体情報を選択する処理を実行できる。この結果、生体認証装置１は、再取得された入力血管画像に対する特徴量抽出処理が終了した後に、選択された登録生体情報のみを対象として照合処理を実行すればよい。従って、ブロック６０４に示される照合処理の時間とブロック６０５に示される照合処理の時間の差だけ、生体認証装置１は、従来技術による生体認証装置よりも生体認証処理全体に要する時間を短縮できる。

以上に説明してきたように、一つの実施形態による、生体認証装置は、入力生体画像に表された生体情報の一部が欠落していたり、あるいは生体情報が不鮮明である場合、利用者に対して生体情報の再入力を指示する。一方で、この生体認証装置は、予め登録されている全ての登録生体情報から、その不完全な入力生体情報と類似する登録生体情報を選択する。そしてこの生体認証装置は、利用者が生体情報を再度生体情報取得部に読み取らせることにより得られた適正な入力生体画像に表された入力生体情報と、選択された登録生体情報のみを照合する。これにより、この生体認証装置は、入力生体画像の再入力後に生体認証処理を実行する登録生体情報の数を減らすことで、生体認証処理全体の実行に要する処理時間の増大を抑制することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、記憶部は、以前に実行された選択処理により、既に選択されている登録生体情報が存在する場合、前回取得時の不適正入力血管画像から抽出された有効生体情報を前回有効生体情報として記憶しておいてもよい。そして、処理部の有効生体情報照合部は、新たに取得された入力血管画像が良否判定部により不適正と判定された場合、その新たに取得された入力血管画像から取得された有効生体情報である最新有効生体情報を、前回有効生体情報と照合する。そして有効生体情報照合部は、前回有効生体情報と最新有効生体情報の類似度を算出する。また処理部の選択部は、前回有効生体情報と最新有効生体情報の類似度が所定の選択条件を満たさず、最新有効生体情報が前回有効生体情報と一致しないと判定した場合、既に選択されている登録生体情報の全てを未選択とする。例えば、選択された登録生体情報に関するデータに、選択フラグが関連付けられている場合、選択部は、その選択フラグを消去する。あるいは、選択された登録生体情報に関するデータが、他の登録生体情報が記憶されている記憶領域と別個の記憶領域に記憶されている場合、選択部は、その別個の記憶領域から選択された登録生体情報に関するデータを消去する。この理由は、生体認証装置に対して生体認証しようとする利用者が、前回の入力血管画像取得時から最新の入力血管画像取得時までの間に、異なる利用者に代わった可能性があるためである。既に選択されている全ての登録生体情報を一旦未選択とした後、処理部の有効生体情報照合部は、全ての登録生体情報のそれぞれに関する有効生体情報と、最新有効生体情報を照合することにより、それぞれ類似度を算出する。そして選択部は、選択条件を満たした類似度に対応する登録生体情報を改めて選択する。
一方、選択部は、最新有効生体情報が前回有効生体情報と一致すると判定した場合、既選択の登録生体情報をそのまま維持してもよい。

また、既に選択されている登録生体情報について求められた類似度の何れもが選択条件を満たさない場合も、生体認証装置に対して生体認証しようとする利用者が、異なる利用者に代わった可能性がある。この場合も、有効生体情報照合部は、選択されていない登録生体情報のそれぞれに関する有効生体情報と、最新有効生体情報を照合する。そして選択部は、既に選択されている全ての登録生体情報を未選択とし、代わりに、選択条件を満たした類似度に対応する登録生体情報を選択する。
さらに、既に選択されている登録生体情報が存在する場合において、処理部が生体情報取得部により生成された入力血管画像から手領域を検出できなかった場合も、既に選択されている全ての登録生体情報を未選択とする。この場合も、生体情報取得部に翳されていた手が外されたと想定されるので、生体認証装置に対して生体認証しようとする利用者が、異なる利用者に代わった可能性があるためである。そして有効生体情報照合部及び選択部は、全ての登録生体情報のそれぞれに関する有効生体情報と、最新有効生体情報を照合することにより、登録生体情報を再選択する。
また処理部は、処理部が有する各部の処理において何らかのエラーが発生した場合、あるいは、選択された登録生体情報をクリアするコマンドが入力部を介して入力された場合も、既に選択されている全ての登録生体情報を未選択としてもよい。

また、処理部の認証判定部は、照合部が何れかの登録生体情報に対応する類似度を算出する度に、その類似度が認証条件を満たすか否か判定してもよい。この場合、認証判定部は、利用者を、最初に認証条件を満たすと判定された類似度に対応する登録利用者として認定する。この変形例によれば、処理部は、入力生体情報を、選択された登録生体情報の全てと照合しなくてもよいこともあるので、生体認証処理全体に要する時間をさらに短縮できる可能性がある。

また、他の実施形態によれば、生体認証装置は、入力部を介して利用者の識別情報を取得することにより、その識別情報により特定される登録生体情報のみを、利用者の入力生体情報と照合してもよい。この場合、生体認証装置は、照合処理に利用するには不適正な入力血管画像から抽出された有効生体情報と特定された登録生体情報に関する有効生体情報との照合結果を、その後に取得された適正な入力血管画像に表された入力生体情報と登録生体情報との照合に基づく生体認証処理を補助するために利用してもよい。

この場合も、生体認証装置は、処理部の良否判定部により入力血管画像が照合処理に利用するには不適正であると判定された場合、処理部の有効生体情報抽出部及び有効生体情報照合部による処理を実行する。そして生体認証装置は、不適正な入力血管画像から抽出された有効生体情報と利用者の識別情報により特定された登録生体情報に関する有効生体情報との類似度を求めておく。また、処理部の照合部は、その後に得られた適正な入力血管画像に表された入力生体情報と、利用者の識別情報により特定された登録生体情報とを照合することで類似度を算出する。そして処理部の認証判定部は、照合部により算出された類似度が上述した認証条件を満たし、かつ有効生体情報照合部により算出された類似度が、上述した選択条件を満たす場合に、利用者を認証してもよい。これにより、他の実施形態による生体認証装置は、異なる条件で撮影された複数の入力血管画像を用いて生体認証処理を実行できるので、認証精度を向上させることができる。またこの場合も、最初に不適正な入力血管画像が得られた場合には、入力血管画像が再取得されている間に、生体認証装置は、その不適正な入力血管画像を用いた照合処理を実行できる。そのため、この生体認証装置は、複数の入力血管画像を生体認証処理に利用するにもかかわらず、生態認証処理に要する時間が増大することを防止できる。

さらに、本明細書に開示された生体認証装置及び生体認証方法は、利用者が何らかの操作を行うために、利用者の生体情報と、予め登録された生体情報間で生体認証処理を実行する、各種の装置またはシステムに適用可能である。例えば、そのような装置またはシステムには、１台以上の端末とサーバが通信ネットワークを介して接続されたコンピュータシステム、あるいは出入管理システムが含まれる。この場合、各端末に生体情報取得部が設けられ、その生体情報取得部により取得された生体画像は、サーバへ送信される。そしてサーバは、上記の実施形態の処理部の機能を実行することにより、生体画像の登録処理あるいは生体認証処理を実行する。あるいは、生体情報取得部と、記憶部と、処理部と、Universal Serial Busなどの規格に準じたデータ伝送用インターフェースとが一体として形成された可搬メモリ装置の処理部が、上記の実施形態におけるコンピュータの処理部の各機能を有していてもよい。

ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１ 生体認証装置
２ 表示部
３ 生体情報取得部
４ 記憶部
５ 処理部
６ 入力部
１１ 良否判定部
１２ ガイダンス処理部
１３ 有効生体情報抽出部
１４ 有効生体情報照合部
１５ 選択部
１６ 特徴量抽出部
１７ 照合部
１８ 認証判定部

Claims (9)

1. 利用者の生体情報を取得して、該生体情報を表す第１の入力生体画像を生成する生体情報取得部と、
   予め登録された少なくとも一人の登録利用者の登録生体情報に関するデータを記憶する記憶部と、
   処理部であって、
   前記第１の入力生体画像に表された生体情報を前記登録生体情報との照合に使用するために、前記第１の入力生体画像が適性か否かを判定する良否判定機能と、
   前記第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、前記登録生体情報のうち、前記第１の入力生体画像に表された生体情報と類似する登録生体情報を選択する選択機能と、
   前記生体情報取得部が、前記第１の生体画像に表された生体情報と同種の利用者の生体情報を再取得することにより生成された第２の入力生体画像に表された、前記第１の生体画像に表された生体情報と同種の生体情報と選択された前記登録生体情報を照合する照合処理機能と、
   を実現する処理部と、
   を有する生体認証装置。
2. 前記処理部は、前記生体情報取得部が前記第２の入力生体画像を生成している間に、前記選択機能により前記第１の入力生体画像に表された生体情報と類似する登録生体情報を選択する、請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記良否判定機能は、前記第１の入力生体画像から照合に使用される生体情報を含む利用者の部位の像を検出し、前記第１の入力生体画像における該像の位置に基づいて、前記照合に使用される生体情報の少なくとも一部が前記第１の入力生体画像において欠落していると判定されるとき、前記第１の入力生体画像は不適正であると判定する、請求項１または２に記載の生体認証装置。
4. 前記良否判定機能は、前記第１の入力生体画像から、照合に使用される生体情報を含む利用者の部位の像を検出し、該像が前記第１の入力生体画像に占める面積が所定の最小許容面積以下である場合、前記第１の入力生体画像は不適正であると判定する、請求項１または２に記載の生体認証装置。
5. 前記処理部は、前記選択された登録生体情報が一つのみである場合、利用者を当該登録生体情報に対応する登録利用者として認証する、請求項１〜４の何れか一項に記載の生体認証装置。
6. 前記処理部は、
   前記第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、当該第１の入力生体画像から、利用者の生体情報に関する特徴量である有効生体情報を抽出する有効生体情報抽出機能と、
   前記第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、前記有効生体情報を前記登録生体情報のそれぞれに関するデータと照合することにより、前記登録生体情報のそれぞれと、前記第１の入力生体画像に表された生体情報との類似度を算出する有効生体情報照合機能と
   をさらに実現し、
   前記選択機能は、前記登録生体情報のうち、所定の選択条件を満たす前記類似度に対応する登録生体情報を選択する、請求項１〜５の何れか一項に記載の生体認証装置。
7. 前記有効生体情報抽出機能は、前記第１の入力生体画像から抽出された前記有効生体情報を前回有効生体情報として前記記憶部に記憶するとともに、前記第１の入力生体画像が生成された後に、前記生体情報取得部により生成された第３の入力生体画像が前記良否判定機能により不適正であると判定された場合、該第３の入力生体画像から前記有効生体情報を抽出し、
   前記選択機能は、前記第３の入力生体画像から抽出された前記有効生体情報と前記前回有効生体情報とが一致するか否か判定し、前記有効生体情報と前記前回有効生体情報とが一致しないと判定した場合、選択された登録生体情報を未選択とする、請求項６に記載の生体認証装置。
8. 利用者の生体情報を取得して、該生体情報を表す第１の入力生体画像を生成し、
   前記第１の入力生体画像に表された生体情報を記憶部に記憶された少なくとも一人の登録利用者の登録生体情報との照合に使用するために、前記第１の入力生体画像が適性か否かを判定し、
   前記第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、前記登録生体情報のうち、前記第１の入力生体画像に表された生体情報と類似する登録生体情報を選択し、
   前記第１の生体画像に表された生体情報と同種の利用者の生体情報を再取得することにより第２の入力生体画像を生成し、
   前記第２の入力生体画像に表された、前記第１の生体画像に表された生体情報と同種の生体情報と選択された前記登録生体情報を照合する、
   ことを含む生体認証方法。
9. 生体情報取得部により生成された第１の入力生体画像に表された利用者の生体情報を、記憶部に記憶された少なくとも一人の登録利用者の登録生体情報との照合に使用するために、前記第１の入力生体画像が適性か否かを判定し、
   前記第１の入力生体画像が不適正であると判定された場合、前記登録生体情報のうち、前記第１の入力生体画像に表された生体情報と類似する登録生体情報を選択し、
   前記生体情報取得部により生成された第２の入力生体画像に表された、前記第１の生体画像に表された生体情報と同種の生体情報と選択された前記登録生体情報を照合する、
   ことをコンピュータに実行させる生体認証用コンピュータプログラム。

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