JP5780053B2 - 生体認証装置、生体認証方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
なお、物体での反射光には、拡散反射によって生じるものもある。拡散反射は、図2に図解したように、入射光が物体の内部に入り込んで拡散を繰り返し、その後に、その物体の表面から放射される現象である。
例えば、掌の静脈を利用する静脈認証では、皮下の静脈パターンを取得するために、皮膚に照射した近赤外線が皮下の静脈で拡散反射して戻ってきた反射光による画像を撮影し、この画像から静脈パターンを抽出して生体認証に使用する。図3Aは、静脈パターンの画像からの抽出が適切に行えた場合の例である。
例えば、照明及びカメラの前に偏光フィルタを配置するようにして、光学的に表面反射成分を取り除くという技術が知られている。この技術は、表面反射光は入射光の偏光方向が変化しないが、拡散反射光は偏光方向が変わるという性質を利用して、特定の偏光方向の光だけを通過させる偏光フィルタを用いて、表面反射成分を除去するというものである。すなわち、この技術は、互いに直交する偏光特性を有する偏光フィルタを照明とカメラとの前にそれぞれ配置することで、生体に照射する光の偏光成分と同じ偏光成分の光がカメラに届く前に除去して、表面反射成分のみを取り除くというものである。
この生体認証装置10は、獲得部11、検出部12、抽出部13、生成部14、認証部15、及び通知部16を備えている。
検出部12は、獲得部11が獲得した時系列の生体画像から、生体画像間で対応している画素を検出する。
生体認証装置10は以上の機能ブロックを備えている。なお、通知部16については後述する。
まず、獲得部11の具体例について、図5を参照しながら説明する。
図5は、掌の静脈を利用して生体認証を行う場合に使用される撮像装置の構成を図解したものである。
照明装置21は、光を掌30に照射して、撮像装置20での撮像に十分な明るさにする。
この撮像装置20で掌30の画像の撮像を行う場合、被認証者は、掌30を移動させて、撮像装置20にかざしながら単調に近づける。撮像装置20は、このようにして掌30との相対位置が変化している期間に掌30を繰り返し撮像して生体画像を得る。但し、このようにして得られる生体画像には、前述した表面反射による掌30からの反射光が含まれる場合がある。
生体画像において、表面反射成分がなく拡散反射成分のみの反射光により形成されている画像領域では、その領域の明るさは、照明の明るさと、撮像装置に対する生体部位の相対位置とによって主に定まる。従って、この照明の明るさと相対位置とが同一であれば、その画像領域の明るさは、生体部位上の位置が異なっていてもほぼ同一である。これに対し、表面反射成分を含む反射光により形成されている画像領域では、上述した照明の明るさ及び相対位置が同一であっても、生体部位上の位置の違いによって、画像領域の明るさが顕著に異なったものになる。この表面反射成分の特質について説明する。
図6Aは、生体画像に映っている生体部位において着目した画素(着目点)の例を表している。この例では、図5の撮像装置20により取得された掌30の画像上の図示の位置に、A点、B点、及びC点の計3個の着目点を設定した場合の例を表している。
図6Bに例示したグラフは、撮像装置20により取得された時系列の掌30の画像の各々から検出部12が検出した、各着目点についての画素値を表したグラフである。
掌30の像全体での画素値時間変化率の推計は、以上のようにして行われる。
図10において、[1]のグラフは、図6Bに提示した、各着目点についての画素値を表したグラフのうちの、着目点Aについてのものであり、[2]のグラフは、図9グラフと同一のものである。また、[3]のグラフは、[1]のグラフに対して画素値の補正が行われた後の画素値を表したグラフである。
通知部16は、被認証者に対して、生体画像の再撮像の実施に関する通知を行う。この通知は、検出部12が検出した画素の時系列の生体画像での画素値の時間変化についての、時系列の生体画像を構成している全画素での画素値の時間変化の推計結果からの乖離の程度が、全ての画素について所定の閾値よりも小さい場合に行われる。
図11において、連続画像撮影部31及び連続画像記憶部32は、図4の獲得部11が備えている。また、画像追跡正規化部33は、図4の検出部12が備えている。また、画素値変化率算出部34及び拡散反射成分変化率推計部36は、図4の抽出部13が備えている。また、誘導メッセージ出力部35は、図4の通知部16が備えている。また、補正範囲算出部37、画素値補正部38、及び補正画像記憶部39は、図4の生成部14が備えている。そして、生体認証部40及び認証結果出力部41は、図4の認証部15が備えている。
連続画像記憶部32は、連続画像撮影部21での撮影により得られた時系列の生体画像を記憶する画像メモリである。
誘導メッセージ出力部35は、画素値変化率算出部34で求めた画素値の時間変化率が所定の閾値に達しないほど小さい場合に、被認証者に対して、生体画像の再撮影のために生体部位を動かしてもらうように誘導するためのメッセージ(通知)を出力する。
図11の生体認証装置10は、以上のように構成されている。
なお、図4及び図11に図解した生体認証装置10の一部の構成要素を、標準的な構成のコンピュータを用いて構成することができる。
このコンピュータ50は、MPU51、ROM52、RAM53、ハードディスク装置54、入力装置55、表示装置56、インタフェース装置57、及び記録媒体駆動装置58を備えている。なお、これらの構成要素はバスライン59を介して接続されており、MPU51の管理の下で各種のデータを相互に授受することができる。
ROM(Read Only Memory)52は、所定の基本制御プログラムが予め記録されている読み出し専用半導体メモリである。MPU51は、この基本制御プログラムをコンピュータ50の起動時に読み出して実行することにより、このコンピュータ50の各構成要素の動作制御が可能になる。
インタフェース装置57は、このコンピュータ50に接続される各種機器との間での各種情報の授受の管理を行う。
この制御処理が開始されると、まず、S101では、被認証者の生体部位との相対位置を変化させながら当該生体部位を連続撮影して時系列の生体画像を獲得し、得られた連続画像記憶部32に記憶させる処理を連続画像撮影部31が行う。なお、被認証者の生体部位との相対位置の変化は、被認証者の生体部位を移動させることによって生じる。
次に、S104では、各着目点の画素値を時系列の生体画像から求め、得られた画素値と生体画像の撮影時刻とに基づいて、撮影時刻tにおける着目点nについての画素値時間変化率V(n,t)を、各着目点について求める処理を画素値変化率算出部34が行う。
次に、図14の制御処理におけるS111の認証処理の処理内容について説明する。
この第一の例では、生体認証部40は、補正画像記憶部39に複数枚記憶されている、生体部位からの表面反射を含まない生体画像の各々と、登録済みの被認証者の生体情報(前述の登録生体情報)との比較照合を行う。ここで、生体認証部40は、補正画像記憶部39に複数枚記憶されている生体画像のうちの少なくとも1枚と登録生体情報との認証に成功した場合には、被認証者を本人と認める。
次に、S126では、時刻変数Tの値が、連続画像撮影部31による生体部位の連続撮影の終了時刻Teを過ぎたか否かを判定する処理を生体認証部40が行う。生体認証部40は、ここで、時刻変数Tの値が終了時刻Teを過ぎたと判定したとき(判定結果がYesのとき)には、S127に処理を進めて、被認証者は他人であるとの判定結果を下す処理を行い、その後は、この認証処理を終了する。一方、生体認証部40は、ここで、時刻変数Tの値が終了時刻Teを過ぎてはいないと判定したとき(判定結果がNoのとき)には、S122に処理を戻し、その後は前述した処理を改めて実行する。
次に図16について説明する。図16は、認証処理の第二の例の処理内容を図解したフローチャートである。
以上までの処理が認証処理の第二の例である。
この第三の例も、生体認証部40は、第一の例と同様に、補正画像記憶部39に複数枚記憶されている、生体部位からの表面反射を含まない生体画像の各々と登録生体情報との比較照合を行う。但し、第三の例では、生体認証部40は、補正画像記憶部39から読み出す生体画像を、補正のより少ない順、より具体的には、補正を行った着目点の各々についての画素値の当該補正前の値との差の総和が少ない順に選択して、登録生体情報との比較照合を行う。
生体認証装置10は、図14から図17の各図に図解した上述の処理を実行することによって、生体部位での反射光に含まれる表面反射成分による影響を除去して生体認証を行うことができるようになる。
11 獲得部
12 検出部
13 抽出部
14 生成部
15 認証部
16 通知部
20 撮像装置
21 照明装置
22 撮像素子
30 掌
31 連続画像撮影部
32 連続画像記憶部
33 画像追跡正規化部
34 画素値変化率算出部
35 誘導メッセージ出力部
36 拡散反射成分変化率推計部
37 補正範囲算出部
38 画素値補正部
39 補正画像記憶部
40 生体認証部
41 認証結果出力部
50 コンピュータ
51 MPU
52 ROM
53 RAM
54 ハードディスク装置
55 入力装置
56 表示装置
57 インタフェース装置
58 記録媒体駆動装置
59 バスライン
60 可搬型記録媒体
Claims (10)
- 被認証者の生体部位との相対位置を変化させながら該生体部位を繰り返し撮像して時系列の生体画像を獲得する獲得部、
前記時系列の生体画像から生体画像間で対応している画素を検出する検出部、
前記検出された画素の前記時系列の生体画像での画素値の時間変化についての、前記時系列の生体画像を構成している全画素での、表面反射に依らない反射光成分のみから得られる画素値についての時間変化の推計結果からの乖離の程度に基づいて、生体部位からの表面反射成分が画素値に含まれていた画素を、前記時系列の生体画像の各々から抽出する抽出部、
前記抽出された画素の抽出元を除く前記時系列の生体画像の各々における、該抽出された画素に対応している画素の画素値に基づいて、該抽出された画素の画素値を補正することによって、生体部位からの表面反射を含まない生体画像を生成する生成部、及び
前記生成された生体画像を用いて被認証者の本人認証を行う認証部
を備えることを特徴とする生体認証装置。 - 前記時系列の生体画像を構成している全画素での、表面反射に依らない反射光成分のみから得られる画素値についての時間変化の推計結果として、該時系列の生体画像から複数抽出した画素の各々の画素値の中央値の時間変化を用いることを特徴とする請求項1に記載の生体認証装置。
- 前記時系列の生体画像を構成している全画素での、表面反射に依らない反射光成分のみから得られる画素値についての時間変化の推計結果として、該時系列の生体画像から複数抽出した画素の各々の画素値の平均値の時間変化を用いることを特徴とする請求項1に記載の生体認証装置。
- 前記生成部は、前記抽出された画素の抽出元を除く前記時系列の生体画像の各々における、撮影時刻と前記抽出された画素に対応している画素の画素値との対応関係に基づいて、前記抽出された画素の抽出元の生体画像の撮影時刻における該抽出された画素の画素値を補間することによって、該抽出された画素の画素値を補正することを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の生体認証装置。
- 前記画素の前記時系列の生体画像での画素値の時間変化についての、前記時系列の生体画像を構成している全画素での画素値の時間変化の推計結果からの乖離の程度が、全ての画素について所定の閾値よりも小さい場合に、前記被認証者に対して、前記生体画像の再撮像の実施に関する通知を行う通知部を更に備えることを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の生体認証装置。
- 前記生成部は、生体部位からの表面反射を含まない生体画像を、前記時系列の生体画像から複数枚生成し、
前記認証部は、前記生成された複数枚の生体画像の各々と予め登録されている前記被認証者の登録生体画像との認証を行い、前記生成された複数枚の生体画像のうちの少なくとも1つとの認証に成功した場合には、該被認証者を本人と認めることを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか一項に記載の生体認証装置。 - 前記認証部は、前記生成された複数枚の生体画像を、前記補正を行った画素の数が少ない順に用いて前記本人認証を行うことを特徴とする請求項6に記載の生体認証装置。
- 前記認証部は、前記生成された複数枚の生体画像を、前記補正を行った画素の各々についての画素値の補正前の値との差の絶対値の総和が少ない順に用いて前記本人認証を行うことを特徴とする請求項6に記載の生体認証装置。
- 生体認証装置が行う生体認証方法であって、
前記生体認証装置が備えている獲得部が、被認証者の生体部位との相対位置を変化させながら該生体部位を繰り返し撮像して時系列の生体画像を獲得し、
前記生体認証装置が備えている検出部が、前記時系列の生体画像から生体画像間で対応している画素を検出し、
前記生体認証装置が備えている抽出部が、前記検出された画素の前記時系列の生体画像での画素値の時間変化についての、前記時系列の生体画像を構成している全画素での、表面反射に依らない反射光成分のみから得られる画素値についての時間変化の推計結果からの乖離の程度に基づいて、生体部位からの表面反射成分が画素値に含まれていた画素を、前記時系列の生体画像の各々から抽出し、
前記生体認証装置が備えている生成部が、前記抽出された画素の抽出元を除く前記時系列の生体画像の各々における、該抽出された画素に対応している画素の画素値に基づいて、該抽出された画素の画素値を補正することによって、生体部位からの表面反射を含まない生体画像を生成し、
前記生体認証装置が備えている認証部が、前記生成された生体画像を用いて被認証者の本人認証を行う、
ことを特徴とする生体認証方法。 - 被認証者の生体部位との相対位置を変化させながら該生体部位を繰り返し撮像して時系列の生体画像を獲得し、
前記時系列の生体画像から生体画像間で対応している画素を検出し、
前記検出された画素の前記時系列の生体画像での画素値の時間変化についての、前記時系列の生体画像を構成している全画素での、表面反射に依らない反射光成分のみから得られる画素値についての時間変化の推計結果からの乖離の程度に基づいて、生体部位からの表面反射成分が画素値に含まれていた画素を、前記時系列の生体画像の各々から抽出し、
前記抽出された画素の抽出元を除く前記時系列の生体画像の各々における、該抽出された画素に対応している画素の画素値に基づいて、該抽出された画素の画素値を補正することによって、生体部位からの表面反射を含まない生体画像を生成し、
前記生成された生体画像を用いて被認証者の本人認証を行う、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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