JP5647298B2 - 個体差認証のための光情報差分の抽出方法およびシステム - Google Patents
個体差認証のための光情報差分の抽出方法およびシステム Download PDFInfo
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Description
本実施形態のシステムは、認証する対象に加工を必要とせず対象の個別の特徴を一定の構成を有する標準的なデジタル撮像機器を用いて一定の構成条件で撮影したイメージデータから抽出した対象の固有情報に関する原理、固有情報を読取画像から抽出する固有情報抽出方法および抽出された固有情報に基づいて適宜必要時に対象を認証する個体差認証方法に従って、対象の同一性を判定する。また、対象とは、印刷物、様々な完成品、部品などの物質や人体など、その表面をスキャンあるいは撮像して画像を読取ることができるものであればいずれのものも含むことができる。
デジタル撮像装置、例えばスキャナやカメラなどによる、現実に存在する物質の走査は、表面の状態を数値化することであるが、対象の物質構成の全てを読取ることはできない。物質の表面の走査とは、一瞬一瞬の物質表面上で起こる現象の写像であるといえる。例えば、光波長(短波長側360nm〜400nmと長波長側760nm〜830nmとの間の可視光領域)内の光に反応する画像素子等の受光部を平面に配列するイメージセンサ(CCD・CMOS)による画像走査(スキャン)では、画像処理や三原色への分光方法および素子構成に相違はあるが、集光した光をRGB他に分光し、各々の受光部の電荷反応を数値化して、数値を順に並べ、配列データとして出力するカラー撮像プロセス(数値画像化プロセス)によりデジタル再現された、現象の写像が行われる。それら光の写像情報はXYZの配列に対応した解像度の尺度に置き換えられた数値ということになる。さらに、イメージセンサにおいては、解像度が高い、すなわちセンサを構成する各受光部が光の波長の長さより小さければ光として観察は不可能であり、大きければ逆にその各受光部による物質自体の個々の観察も不可能となる。加えて、自然物質は、ランダムに配置されているため、受光部が配列で構成されるイメージセンサでは自然物そのものを再現することは不可能である。
本発明では、この個体差を、これには限られないが印刷物等の対象から取得し、取得した個体差から1つの対象に対し一意な情報を抽出して認証処理に使用する。そのような対象に固有な情報の抽出法の1つを説明する。上述したように、走査毎に出力されるイメージデータは、解像の再現を不安定にしており、ここに個体差が反映されている。しかし、単純に解像した結果得られた値自体は通常は一定ではないことから、そのままでは対象を一意に表す情報として使用することは出来ない。そこで、個体差から一定の関係性を得られる情報を抽出する。すなわち、得られた読み取りデータを、各読み取りデータの対応する位置毎に比較してその変化が大きい順番に並べ、その相対位置関係を3次元座標に置き換えて順に連結し、一定の折れ線の形状、すなわち個体差により同一の解像を妨げる要素である「不安定再現要素点」が不安定再現強度順に並んだ「線」を生成する。この「線」は、先に述べたようにスキャナのセンサの解像度にかかわらず、対象を画像として読み取れば必ず生成することができ、この「線」を生成する順序には、対象に固有な情報の一意性に基づく一定の普遍性が現れる。
以下、図8、10及び23を参照して、上記で得られた個体差情報から対象を認証する、つまり印刷物などの対象を、既に個体差情報を抽出した対象と同一か否かを、個体差情報を用いて判定する一手法を説明する。まず、その前提として、図8を参照し、不安定再現要素点の順位関係の再現性、つまり光情報差分の強度の高い順に並べた連結点の位置情報が、同一の対象についてのものの場合、一定の類似性を有することを説明する。図21は、本実施形態の認証処理を示すフローチャートである。
「ヒトフデガキ線画」インデックス式:
((始点3次元座標XYZ)(始点3次元座ベクトル)(距離))+個数×((3次元ベクトル)(距離))
「ヒトフデガキ線画」シーケンス式:個数×3次元座標XYZ
すなわち、下記で詳述する降順の他に昇順、連結最低距離に満たない不安定再現要素点はスキップする、強度閾値以下の不安定再現要素点は連結しない、強度変化が一定以下の点はスキップする、連結数の最大値まで連結する、定義領域の範囲内のみ連結するなど種々の比較方法が可能である。なお、連結イロメガネは、対象が現れている素材自体や、対象の表現方法、すなわちどのようなインクを使用したどのような印刷方法かなどにより最適なものを選択することができ、実際の認証処理においては、予めどのような連結イロメガネを使用するかを定めておく必要がある。このため、上述の個体差情報を記憶しておくデータベース等には個体差情報に加え、どのような連結イロメガネを使用するのかをともに、あるいは一定の手法により関連付けて付随情報として記憶しておくことにより、最適な条件で個体差情報を使用して認証処理をすることができる。この付随情報には連結イロメガネのほかに、個体差情報を使用して対象の同一性を判定するために有効な、その他の情報も含めることができる。
デジタル撮影機器の解像度で解像される認証対象の物理サイズとフォーカスによって集光されるイメージデータのサイズ(ピクセルサイズ)に対応して、不安定(解像)再現強度点を重複せずに単純に強度順に全てのピクセルをつないだ場合に一致する確率が、点数を減らした場合どのように変化するかを以下に説明する。ここで、読み取られるイメージデータの枚数は2枚とし、解像度は同じものとする。
図1は、本発明の一実施形態における認証システムのシステム構成図である。本実施形態の認証システム100は、CPU101、ROM102、RAM103や各種外部とのインタフェースを備えた装置に、対象を読取るスキャナ110や、結果などを表示するディスプレイ120を接続できるようになっている。もちろん、本発明では、対象を読取るために何らかのスキャナが必要であるので、装置に内蔵することもできるし、その他の機能として結果を出力するプリンタを備えることもできるし、ネットワークに接続してデータベースと必要なデータのやり取りをすることもできる。具体的には、認証用の専用装置とすることもでき、カメラつき携帯電話やノートパソコン、あるいはパソコンにスキャナを接続するなど、本技術分野で知られた種々のシステム構成が可能である。
(1)図11に示すように、対象のラベルを、撮影範囲が縦横15.5[mm]×23.2[mm] になるようにセットし、上記の条件により2回撮影し、2枚分のイメージデータを得る。
(2)得られた2枚のイメージデータをそれぞれ8.7[mm]×8.7[mm] のサイズでトリミングし、次式で定義する光情報差分D(x,y)を2枚のイメージデータより求める。イメージデータ1をg1(x,y)、イメージデータ2をg2(x,y)とする。 X,Yは、イメージデータのx座標、y座標の集合とする。
(3)次の条件で、ヒトフデガキ線画を生成する。不安定再現要素の連結順位は降順連結、連結最低距離は、62μm、不安定再現強度の閾値は10.0、連結数は250として、上記で得られた光情報差分から図11に示すヒトフデガキ線画1201を生成する。
(4)得られたヒトフデガキ線画1201を、認証対象の個体差特徴としてデータベースに付帯情報(使用した装置の設定、ヒトフデガキ線画生成条件など) と共に格納する。
(5)上記(1)と同条件で再度、対象を2回撮影し、同様に図12に示すようなヒトフデガキ線画1302を生成する。
(6)付帯情報にもとづいて、ヒトフデガキ線画をデータベースに照会し、データベースから呼び出したヒトフデガキ線画1201と、ここで求めたヒトフデガキ線画1302とを連結の先頭よりマッチングする。マッチング条件は、以下のように設定した。マッチング形状は、3点形状。一致判定最低形状数歯、4ポリゴン。
(7)マッチングの結果は図12に示すような認証結果1301となる。図12に示すように一致したポリゴン1303は一致形状数が26個で、4ポリゴン以上という条件を超えているので、登録したヒトフデガキ線画と同じ対象であると判定され、認証が成功したことが確認できる。
(1)対象の錠剤を、撮影範囲が縦横15.5[mm]×23.2[mm]になるようにセットし、上記の撮影条件により2回撮影し、2枚分のイメージデータを得る。
(2)2枚のイメージデータをそれぞれ、縦横4.2[mm]×3.5[mm] のサイズでトリミングし、上述の医薬品ラベルと同様にデジタル再現差を2枚のイメージデータより求める。
(3)連結イロメガネは、ヒトフデガキ線画形式:シーケンス式、連結順位;降順、連結最低距離:63μm、不安定再現強度の閾値:20.0、連結数:250とし、これによりヒトフデガキ線画を求める。求めたヒトフデガキ線画を図13に示す。
(4)求めたヒトフデガキ線画と付帯情報とをデータベースに格納し、認証登録を完了する。
(5)上記、(1)と同条件で再度、対象を2回撮影し、ヒトフデガキ線画を抽出する。
(6)同様に、データベースから呼び出したヒトフデガキ線画と今求めたものを連結の先頭よりマッチングをとる。マッチング条件は、マッチング形状:3点形状、一致判定最低形状数:5ポリゴンに設定した。
(7)マッチングの結果を図13に示す。一致形状数は13個であり、認証が成功したことを表している。
Claims (5)
- デジタル撮像手段の走査により認証対象を解像して得られた複数のデジタルデータの特定された対応位置における光情報差分を算出する手段と、
前記算出した光情報差分を、所定のルールに基づいて、前記認証対象を一意に特定する個体差情報として記憶する手段と
を備えたことを特徴とするシステム。 - 前記デジタル撮像手段は、前記認証対象を連続して複数回走査することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記所定のルールは、前記複数のデジタルデータのピクセルサイズに対応する被写体における物理サイズにより算出された、前記複数のデジタルデータの対応位置からなる点を、前記光情報差分の大きい順に連結点として連結して連結線を前記個体差情報として生成するものであることを特徴とする請求項1または2に記載のシステム。
- デジタル撮像手段の走査により認証対象を解像して得られた複数のデジタルデータの特定された対応位置における光情報差分を算出するステップと、
前記算出した光情報差分を、所定のルールに基づいて、前記認証対象を一意に特定する個体差情報として記憶するステップと
を備えたことを特徴とする方法。 - 前記所定のルールは、前記複数のデジタルデータのピクセルサイズに対応する被写体における物理サイズにより算出された、前記複数のデジタルデータの対応位置からなる点を、前記光情報差分の大きい順に連結点として連結して連結線を前記個体差情報として生成するものであることを特徴とする請求項4に記載の方法。
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