JP6089610B2 - 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

本発明は、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生体情報である入力生体情報を、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。

生体画像上に表された生体情報は、その生体画像の取得時における状況によって変動する。例えば、手のひらの静脈パターンが照合に利用される場合、生体情報に影響する生体画像の取得時の状況には、静脈センサに対する手の位置または傾きといった手の姿勢が含まれる。また、指紋が照合に利用される場合には、生体情報に影響する生体画像の取得時の状況には、エリア型の指紋センサに対する指の姿勢、またはスライド型の指紋センサに対する指の移動速度が含まれる。
このような生体情報の変動により、例えば、入力生体画像上の入力生体情報が、登録時における生体画像上の登録生体情報に対して無視できないほど異なっていると、認証精度が低下してしまうおそれがある。そこで、例えば、生体認証装置は、生体画像の取得時における状況が適切か否か判定し、適切でないと判定した場合には、再度、生体情報を撮影して生体画像を再生成し、その再生成した生体画像を照合に利用することで、認証精度の低下を抑制する。

しかし、生体画像上に表された生体情報は、生体情報を含む生体の部位の状態が、例えば、気候など、環境に影響されることによっても変動する場合がある。手のひらの静脈パターンが照合に利用される場合、その部位の状態は、例えば、気温による血管の収縮度合いである。また、指紋が照合に利用される場合、その部位の状態は、例えば、湿度に応じた皮膚表面の乾燥度合いによる、皮膚の状態である。たいていの利用者の生体情報を含む部位の状態は、季節変動による気温または湿度の変化によりそれ程影響されないので、そのような利用者に対しては、年間を通して認証精度は安定している。

一方、利用者によっては、生体情報を含む部位の状態が、季節変動による気温または湿度の変化に無視できないほど影響されることがある。このような利用者については、例えば、夏季に生体情報が登録されていると、冬季において照合のために生成された入力生体画像上の入力生体情報と、登録生体情報との差異が大きく、生体認証装置が認証に失敗することもある。

一方、登録されている生体情報を必要に応じて更新する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜５を参照）。例えば、特許文献１には、記憶装置に記憶されているマスター生体情報の最終更新日時が有効期限日を過ぎている場合、マスター生体情報と一致すると判定された認証時生体情報をマスター生体情報として登録する生体情報更新管理システムが提案されている。また、特許文献２には、照合データと登録データとから再現性の高い特徴情報を抽出し、抽出された特徴情報により新たな登録データを作成し、その新たな登録データで登録データを更新する生体認証装置が開示されている。

さらに、特許文献３には、ＩＣカードの登録データ記憶部に記憶された登録データを用いた照合の成績が低下すると、その登録データ記憶部に記憶された登録データを登録データベースに記憶されている登録データに更新する生体認証システムが提案されている。さらに、特許文献４には、登録済みの指静脈パターンデータが適正であるかどうかを判定し、判定結果に応じて再登録操作を促す処理を行う指静脈認証システムが提案されている。さらに、特許文献５には、生体認証のための生体情報と複数の生体情報テンプレートそれぞれとの照合スコアに基づいて生体情報を受理するか否かを判定する生体認証装置において、受理した生体情報で一部の生体情報テンプレートを置換することが開示されている。

しかしながら、これらの技術では、季節変動といった周期的な環境変動とは無関係に登録生体情報が更新されることになる。そのため、例えば、ある季節における生体情報を含む部位の状態に対応する登録生体情報も、異なる季節に取得された生体情報で更新されてしまう。そのため、最終的に生体情報が更新された時からしばらく経過してから照合が行われると、更新時と照合時とで季節が異なっているために、生体認証装置は、照合時における部位の状態と異なる状態に対応する登録生体情報を照合に利用することになる。その結果として、認証精度が低下してしまうおそれがある。

一方、指紋画像とともに、登録処理の年月日、曜日、時間等の日時情報を登録し、指紋照合時に、指定された日時範囲内の登録された指紋画像を読み出して照合に利用する指紋照合システムが提案されている（例えば、特許文献６を参照）。

特開２００７−２２６５１９号公報 特開２０１０−６１５２８号公報 特開２００６−８５２６８号公報 特開２０１０−７９４４８号公報 特開２００８−１７１０９４号公報 特開２００１−２２９３８０号公報

しかしながら、特許文献６に開示された技術では、生体情報の登録時において周期的な環境変動以外の要因、例えば、水作業により皮膚表面が濡れているといった、登録時における個別の偶発的な要因に登録生体情報が影響されていることがある。そのため、照合時に選択される登録生体情報が、照合時の環境における、生体情報を含む部位の状態と異なる部位の状態を表している可能性があった。

そこで本明細書は、一つの側面では、周期的な環境変動に起因する、生体情報を含む生体の部位の状態の変動による認証精度の低下を抑制可能な生体認証装置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、周期的な環境変動に起因する登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動の範囲の互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれについて、その部分を代表する部位の状態に対応する登録利用者の生体情報の特徴を表す代表照合用データを記憶する記憶部と、利用者の生体情報を表す生体画像を生成する生体情報取得部と、生体画像から利用者の生体情報の特徴を表す入力照合用データを生成する照合用データ生成部と、入力照合用データと代表照合用データのうちの少なくとも一つとを照合する照合部と、その照合の結果に応じて利用者を登録利用者として認証するか否かを判定する認証判定部とを有する。

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は、周期的な環境変動に起因する、生体情報を含む生体の部位の状態の変動による認証精度の低下を抑制できる。

第１の実施形態による生体認証装置の概略構成図である。 生体認証装置が有する処理部の機能ブロック図である。 生体情報を含む部位の状態の季節変化と登録された各照合用データについての照合スコアの季節変化の関係の一例を示す図である。 生体情報を含む部位の状態の季節変化と登録された各照合用データについての照合スコアの季節変化の関係の他の一例を示す図である。 照合用データ更新処理の動作フローチャートを示す図である。 照合用データ更新処理の動作フローチャートを示す図である。 生体認証処理の動作フローチャートを示す図である。 第２の実施形態による生体認証装置の概略構成図である。

以下、図を参照しつつ、様々な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、周期的な環境変動に起因する、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲のうちで、互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれを代表する状態に対応する、その生体情報の特徴を表す代表照合用データを登録しておく。そしてこの生体認証装置は、照合時に取得された、利用者の生体情報を表す入力生体画像から算出された入力照合用データと、各代表照合用データとを照合することにより、利用者を登録利用者として認証するか否かを判定する。さらにこの生体認証装置は、その登録利用者について照合処理が行われる度に、所定の時点における登録利用者の生体情報が写った生体画像から生成された照合用データと入力照合用データ間の類似度を表す照合スコアを求める。そしてこの生体認証装置は、その照合スコアの時間的な変化を参照することで、代表照合用データを特定する。

なお、周期的な環境変動とは、例えば、季節変動といった、数週間から１年程度の、比較的長い周期での、生体情報を含む部位に影響を与える気温、湿度といった環境パラメータの変動をいう。

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のひら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、指紋または掌紋など、周期的な環境変動により影響を受ける可能性があり、かつ、静止画像に表される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照合スコア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、照合処理の結果を利用して、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、第１の実施形態による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、生体認証装置１は、表示部２と、入力部３と、生体情報取得部４と、通信部５と、記憶部６と、処理部７とを有する。表示部２、入力部３及び生体情報取得部４は、通信部５、記憶部６及び処理部７が収容された筺体とは別個に設けられてもよい。あるいは、表示部２、入力部３、生体情報取得部４、通信部５、記憶部６及び処理部７は、いわゆるノート型パーソナルコンピュータまたはタブレット型端末のように、一つの筺体に収容されてもよい。また生体認証装置１は、磁気ディスク、半導体メモリカード及び光記憶媒体といった記憶媒体にアクセスする記憶媒体アクセス装置（図示せず）をさらに有してもよい。そして生体認証装置１は、例えば、記憶媒体アクセス装置を介して、記憶媒体に記憶された、処理部７上で実行される生体認証処理用のコンピュータプログラムを読み込み、そのコンピュータプログラムに従って生体認証処理を実行してもよい。

生体認証装置１は、生体情報取得部４により利用者の手のひらの静脈パターンを表す生体画像を生成し、その生体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が実装されたコンピュータ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、通信部５を介して、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。

表示部２は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示装置を有する。そして表示部２は、例えば、照合に用いられる部位（右手または左手）を示すメッセージ、または生体情報取得部４が適正な生体画像を取得可能な位置へ手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７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。

入力部３は、例えば、キーボードと、マウスのようなポインティングデバイスとを有する。そして入力部３を介して利用者により入力されたコマンド、データ、利用者のユーザ名またはユーザ識別番号は、処理部７へ渡される。

生体情報取得部４は、利用者の手のひらの静脈パターンを表す生体画像を生成する。そのために、生体情報取得部４は、例えば、２次元状に配置された撮像素子アレイと、光学系とを有する。本実施形態では、利用者が手を生体情報取得部４に触れなくても生体画像上に静脈パターンの像が写るように、光学系は、撮像素子アレイ上に生体情報取得部４の表面から所定の距離範囲内に配置された被写体の像を結像する。さらに、生体情報取得部４は、利用者の手を照明するための、赤外発光ダイオードなどの照明光源を有してもよい。
この例では、生体画像において、利用者の手が写っている画素の輝度は、何も写っていない画素の輝度よりも高くなる。
生体情報取得部４は、生体画像を生成する度に、その生体画像を処理部７へ送信する。

通信部５は、通信ネットワーク（図示せず）に生体認証装置１を接続するための通信インターフェース回路を有する。そして通信部５は、処理部７から受け取った、利用者についての使用許可、あるいは認証結果を通信ネットワークを介して他の装置へ送信する。また通信部５は、環境に関する情報、例えば、気温または湿度を、通信ネットワークを介して取得し、その情報を処理部７に渡してもよい。

記憶部６は、例えば、不揮発性の半導体メモリ及び揮発性の半導体メモリを有する。そして記憶部６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ユーザ名、ユーザ識別番号及び個人設定情報、各種のデータ等を記憶する。また記憶部６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６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左右何れかの手のひらの静脈パターンの特徴を表す代表照合用データを記憶する。この代表照合用データは、例えば、登録利用者の登録時または代表照合用データの更新時に生成された生体画像から抽出された静脈の端点または分岐点といった特徴的な構造を表す特徴点の位置または種別を含む。あるいは、代表照合用データは、登録利用者の登録時または照合用データの更新時に生成された生体画像そのもの、あるいはその生体画像の一部であってもよい。

本実施形態では、登録利用者ごとに、少なくとも二つの代表照合用データが記憶される。各代表照合用データは、周期的な環境変動に起因する、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の互いに異なる部分を代表する状態に対応する照合用データである。本実施形態では、二つの代表照合用データが記憶され、それぞれは、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲を二つに区分したときの各部分を代表する変動範囲の二つの端点の何れかにおける登録利用者の生体情報を表す。後述するように、二つの代表照合用データのそれぞれが、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲の二つの端点の何れかにおける登録利用者の生体情報を表すようになるまでは、少なくとも一つの代表照合用データの更新が継続される。一方、二つの代表照合用データが、その部位の状態の変動範囲の両端における生体情報を表すようになると、それ以降、代表照合用データの更新は停止される。そして記憶部６には、その更新停止後の代表照合用データが保持されることになる。なお、代表照合用データの更新は、登録利用者ごとに実施される。

処理部７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７は、生体情報取得部４から取得した、その利用者の生体情報が表された生体画像を用いた生体認証処理を実行する。また処理部７は、利用者を登録利用者として登録するための登録処理を実行する。

図２は、処理部７の機能ブロック図である。図２に示されるように、処理部７は、姿勢判定部１１と、照合用データ生成部１２と、照合部１３と、認証判定部１４と、更新部１５と、登録部１６とを有する。処理部７が有するこれらの各部は、処理部７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７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。

処理部７が有するこれらの各部のうち、姿勢判定部１１及び照合用データ生成部１２は、登録処理の実行時、及び、生体認証処理の実行時の両方において使用される。また登録部１６は、登録処理において使用される。一方、照合部１３及び認証判定部１４は、生体認証処理において使用される。さらに更新部１５は、記憶部６に記憶されている、登録利用者の二つの代表照合用データが、周期的な環境変動に起因する、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲の両端における生体情報を表すようになるまでは、生体認証処理の実行時に使用される。そして登録利用者の二つの代表照合用データが、その変動範囲の両端における生体情報を表すようになると、更新部１５は使用されなくてもよい。

（登録処理）
先ず、登録処理について説明する。

姿勢判定部１１は、生体情報取得部４により生成された生体画像に基づいて、その生体画像に写っている利用者の生体情報を含む部位（本実施形態では、手）が、照合処理に使用されるために適切な姿勢となっているか否か判定する。
例えば、姿勢判定部１１は、生体画像から、生体画像中で生体情報を含む部位（本実施形態では、手）が写っている領域である被写体領域を検出する。本実施形態では、何も写っていない画素の集合である背景領域に含まれる画素の値は、被写体領域に含まれる画素の値よりも低い。そこで姿勢判定部１１は、例えば、所定の閾値以上の画素値を持つ画素を、利用者の生体情報を含む部位が写っている可能性がある被写体候補画素として検出する。姿勢判定部１１は、被写体候補画素の集合に対してラベリング処理を行って、被写体候補画素同士が連結された領域を被写体領域とする。所定の閾値は、例えば、10に設定される。
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４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、姿勢判定部１１は、閾値よりも低い画素値を有する画素を被写体候補画素とすればよい。

姿勢判定部１１は、生体画像に写っている、生体情報を含む部位の姿勢が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。そして姿勢判定部１１は、何れかの良否判定指標が、生体画像に写っている利用者の手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、部位の姿勢は不適正であると判定する。また姿勢判定部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の一部が生体画像において欠落していることを示す場合、部位の姿勢は不適正であると判定する。一方、姿勢判定部１１は、何れの良否判定指標も、生体画像に写っている利用者の手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、部位の姿勢が適正であると判定する。

本実施形態では、姿勢判定部１１は、良否判定指標の一例として、被写体領域の面積及び重心位置を算出する。また姿勢判定部１１は、良否判定指標の他の一例として、被写体領域に含まれる画素のうち、生体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、姿勢判定部１１は、被写体領域の重心位置が、生体画像の何れかの画像端から所定距離以内にある場合、部位の姿勢が不適正であると判定する。この所定距離は、例えば、人の手が生体情報取得部４に対して適正な位置に置かれたときの生体画像上の被写体領域の幅の平均的な値の半分とすることができる。

また、姿勢判定部１１は、生体画像の左右の何れか一方の画像端に接触している被写体領域内の画素数と、他方の画像端に接触している被写体領域内の画素数との差が所定の閾値以上である場合、部位の姿勢が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、生体画像上の被写体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、姿勢判定部１１は、被写体領域の面積が、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、部位の姿勢は不適正であると判定してもよい。ここで基準面積は、人の手が生体情報取得部４に対して適正な位置に置かれたときの生体画像上の被写体領域の平均的な面積である。また最小許容面積は、照合処理に利用される静脈パターンの細部が生体画像上で判別可能な被写体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。

姿勢判定部１１は、部位の姿勢は不適正であると判定した場合、生体情報を再撮影すること及び手の適正な位置を表すガイダンスメッセージを記憶部６から読み出し、そのガイダンスメッセージを表示部２に表示させる。そして生体情報取得部４により、利用者の生体情報が再撮影される。そして姿勢判定部１１は、その再撮影によって得られた生体画像に対して、再度上記の処理を実行する。一方、姿勢判定部１１は、部位の姿勢が適正であると判定した場合には、その生体画像及び被写体領域を表す情報を照合用データ生成部１２に渡す。なお、被写体領域を表す情報は、例えば、生体画像のサイズと同じサイズを持つ２値画像とすることができ、この２値画像において、被写体領域に含まれる画素の値は、例えば'1'に設定され、背景領域に含まれる画素の値は、例えば'0'に設定される。

照合用データ生成部１２は、生体画像から、その生体画像に写っている生体情報の特徴を表す照合用データを生成する。例えば、生体認証装置１がマニューシャマッチングにより照合処理を行う場合、照合用データ生成部１２は、そのマニューシャマッチングで用いられる特徴点（マニューシャと呼ばれる）を生体画像から抽出する。そして照合用データ生成部１２は、その特徴点の位置またはその特徴点の種類を照合用データとする。

そのために、照合用データ生成部１２は、被写体領域内で、静脈が写っている画素の集合である静脈領域と静脈が写っていない画素の集合である非静脈領域とを区別する。本実施形態では、静脈が写っている画素の値は、静脈が写っていない画素の値よりも低い。そこで照合用データ生成部１２は、被写体領域内で、例えば、第２の２値化閾値以下の画素値を持つ画素の集合を静脈領域とし、第２の２値化閾値より大きい画素値を持つ画素の集合を非静脈領域とするよう、被写体領域を２値化する。第２の２値化閾値は、例えば、予め設定された固定値（例えば、150）、被写体領域内の各画素の平均画素値、あるいは、被写体領域に含まれる画素値を判別分析することにより決定された閾値に設定される。

次に、照合用データ生成部１２は、例えば、２値化された被写体領域上で静脈に相当する画素値を持つ画素の集合に対して細線化処理を行って、静脈が細線化された細線化２値画像を生成する。そして照合用データ生成部１２は、静脈の分岐点または端点の何れかに対応する複数のテンプレートを用いて細線化２値画像を走査することにより、何れかのテンプレートと一致するときの細線化２値画像上の位置を検出する。そして照合用データ生成部１２は、検出された位置の中心画素を、マニューシャとして抽出する。

なお照合用データ生成部１２は、静脈の端点及び分岐点をマニューシャとして求める公知の他の方法を用いて、生体画像からマニューシャを抽出してもよい。また、照合用データ生成部１２は、生体画像上で静脈パターンの特徴を表す他の特徴量を照合用データとして求めてもよい。例えば、照合用データ生成部１２は、被写体領域を複数のブロックに分割し、ブロックごとの静脈本数を照合用データとして求めてもよい。

また、生体認証装置１がパターンマッチングにより照合処理を行う場合、照合用データ生成部１２は、生体画像そのもの、あるいは生体画像上の静脈領域を含む一部の領域を生体画像から切り出して、照合用データとしてもよい。さらに照合用データ生成部１２は、生体画像全体または生体画像の一部に対して、エッジ強調処理またはムラ補正処理などを行って得られた画像を照合用データとしてもよい。

照合用データ生成部１２は、照合用データを登録部１６に渡す。なお、生体認証処理の実行時には、照合用データ生成部１２は、照合用データを照合部１３に渡す。

登録部１６は、入力部３から、登録される利用者のユーザ名を取得する。そして登録部１６は、その利用者に対して一意に設定されるユーザ識別番号を設定する。また登録部１６は、照合用データ生成部１２から受け取った照合用データを初期照合用データR0とする。さらに登録部１６は、初期照合用データR0を複製して、二つの代表照合用データR1、R2を生成する。この代表照合用データR1、R2は、それぞれ、周期的な環境変動に起因する、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲の何れかの端における生体情報を表すようになるまで、生体認証処理の実行時に更新される。
そして登録部１６は、登録される利用者の情報として、ユーザ名及びユーザ識別番号とともに、初期照合用データR0及び二つの代表照合用データR1、R2を記憶部６に記憶する。これにより、利用者は、登録利用者として生体認証装置１に登録される。

（生体認証処理）
次に、利用者を登録利用者として認証するか否かを判定する生体認証処理について説明する。
本実施形態では、生体認証装置１は、いわゆる１：１認証方式に従って生体認証処理を実行する。そのために、生体認証処理の実行時において、処理部７は、生体情報取得部４から入力生体画像を受け取るとともに、入力部３を介して、認証を受けようとする利用者のユーザ名またはユーザ識別番号を受け取る。

姿勢判定部１１は、登録処理の実行時と同様に、入力生体画像に基づいて、認証を求めようとする利用者の生体情報を含む部位の姿勢が適正か否か判定する。そして姿勢が適正でなければ、姿勢判定部１１は、生体情報取得部４に、入力生体画像を再生成させる。そして姿勢判定部１１は、再生成された入力生体画像に基づいて、利用者の生体情報を含む部位の姿勢が適正か否かを再度判定する。
一方、その部位の姿勢が適正であれば、照合用データ生成部１２は、入力生体画像から、その利用者の生体情報の特徴を表す照合用データである入力照合用データVを算出する。そして照合用データ生成部１２は、入力照合用データVを照合部１３及び更新部１５に渡す。

照合部１３は、処理部７からユーザ名またはユーザ識別番号を受け取ると、そのユーザ名またはユーザ識別番号に対応する登録利用者の初期照合用データR0及び代表照合用データR1、R2を記憶部６から読み込む。そして照合部１３は、利用者の入力照合用データVと、登録利用者の初期照合用データR0及び代表照合用データR1、R2とを照合する。そして照合部１３は、照合処理の結果として、照合対象となる二つの照合用データ間の類似度を表す照合スコアを、登録利用者の初期照合用データR0及び代表照合用データR1、R2のそれぞれについて求める。

照合部１３は、照合処理として、例えば、マニューシャマッチング、あるいはパターンマッチングを用いることができる。なお、以下では、入力照合用データVと初期照合用データR0間の照合スコアS0を算出する場合について説明する。入力照合用データVと代表照合用データR1、R2間の照合スコアS1、S2も同様に算出される。

照合部１３は、マニューシャマッチングを用いる場合、静脈パターンについての登録利用者の初期照合用データR0に含まれるマニューシャと、利用者の入力照合用データVに含まれるマニューシャとの間で一致するマニューシャの個数を求める。そして照合部１３は、その一致する個数を利用者の静脈パターンについて抽出されたマニューシャの個数で割ることにより、照合スコアS0を算出できる。
あるいは、照合部１３は、パターンマッチングを用いる場合、照合用データVである入力生体画像と初期照合用データR0である登録利用者の静脈パターンが写った生体画像間の相対的な位置を変えつつ、正規化相互相関値を算出する。そして照合部１３は、その正規化相互相関値の最大値を照合スコアS0とする。

照合部１３は、登録利用者の照合用データのそれぞれについて算出した照合スコアS0、S1、S2のうちの最大値Smaxを求める。そして照合部１３は、照合スコアの最大値Smax及び登録利用者のユーザ識別番号を認証判定部１４へ渡す。

認証判定部１４は、照合部１３による照合結果に応じて、利用者を登録利用者として認証するか否かを判定する。本実施形態では、認証判定部１４は、照合スコアの最大値Smaxが認証判定閾値以上となる場合、利用者の生体情報と、照合対象となった登録利用者の生体情報は一致すると判定する。そして認証判定部１４は、利用者を、その登録利用者として認証する。認証判定部１４は、利用者を認証すると、その認証結果を処理部７へ通知する。

一方、認証判定部１４は、照合スコアの最大値が認証判定閾値未満となる場合、利用者の生体情報と照合対象となった登録利用者の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１４は、利用者を認証しない。認証判定部１４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７へ通知する。そして処理部７は、表示部２に、認証結果を表す認証結果情報を表示させる。

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１４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１４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、照合スコアの取りうる最大値と最小値の差に0.7を乗じた値を、照合スコアの最小値に加えた値とすることができる。

更新部１５は、登録利用者の代表照合用データR1、R2が、周期的な環境変動に起因する、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲の一端における生体情報を表すようになるまで、代表照合用データR1、R2を更新する。なお、更新部１５は、利用者の認証に成功した場合に限り、その利用者について得られた入力照合用データVを用いて、代表照合用データR1、R2を更新する。

本実施形態では、更新部１５は、初期照合用データR0について算出された照合スコアS0が低下し続けている間、代表照合用データR1、R2の一方を、認証に成功したときの入力照合用データVで置換する。そして更新部１５は、照合スコアが最小となったときの代表照合用データR1、R2を、周期的な環境変動に起因する、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲の一端におけるその登録利用者の生体情報を表す照合用データとする。

図３は、生体情報を含む部位の状態の季節変化と登録された各照合用データについての照合スコアの季節変化の関係の一例を示す図である。図３に示した例では、登録利用者の照合用データが登録された季節が春であり、その登録時における、登録利用者の生体情報を含む部位の状態が、周期的な環境変動に起因する、その部位の状態の変動範囲の中心付近であるとする。

図３の上側のグラフにおいて、横軸は時間（季節）を表し、縦軸は、登録利用者の生体情報を含む部位の状態を表している。そして曲線３００は、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の時間的な変化を表している。
一方、図３の下側のグラフにおいて、横軸は時間（季節）を表し、縦軸は、入力照合用データVと登録されている３個の照合用データR0、R1、R2との照合スコアを表す。曲線３１０は、初期照合用データR0についての照合スコアS0の時間変化を表す。また曲線３２０は、二つの代表照合用データR1、R2のうちの最初に更新される方の照合用データR1についての照合スコアS1の時間変化を表す。さらに、曲線３３０は、二つの代表照合用データR1、R2のうちの後で更新される方の照合用データR2についての照合スコアS2の時間変化を表す。

曲線３００に示されるように、登録利用者の生体情報を含む部位の状態は、夏に近づくにつれて、その部位の状態の変動範囲の一端に近づいていく。本実施形態では、生体情報は手のひらの静脈パターンなので、夏に近づき気温が高くなるにつれて、血管が拡張する。そのため、夏に近づいていく間、登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証処理時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差が大きくなる。そのため、曲線３１０に示されるように、夏に近づいていく間、初期照合用データR0についての照合スコアS0は低下し続ける。この間、最初に更新される方の代表照合用データR1は、生体認証処理が行われ、かつ、生体認証に成功する度に更新される。したがって、代表照合用データR1は登録利用者の生体情報を含む部位の最新の状態に対応しているので、代表照合用データR1について求められる照合スコアS1は、曲線３２０に示されるように相対的に高い値となる。そして、d1の時点で、登録利用者の生体情報を含む部位の状態がその変動範囲の一端に達したとする。このd1において、手３５０に示されるように、静脈の太さは最大となり、初期照合用データR0についての照合スコアS0は最小値となる。そしてd1以降、初期登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証処理時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差は、逆に小さくなっていくので、初期照合用データR0についての照合スコアS0は増加に転じる。そのため、d1以降は、代表照合用データR1は更新されなくなる。そしてd1の時点における初期照合用データR0についての照合スコアS0が最小値となることが確認された時点d2において、更新部１５は、代表照合用データR1の更新を停止する。すなわち、d1の時点における、代表照合用データR1が、周期的な環境変動に起因する、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の一端における、登録利用者の生体情報を表す照合用データとして、以後、記憶部６に保持される。

代表照合用データR1の更新が停止されると、更新部１５は、もう一つの代表照合用データR2の更新を開始する。d2の時点から、初期登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と生体認証処理時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差がなくなるd3の時点までは、初期照合用データR0についての照合スコアS0は高くなる。そのため、d3の時点までは、代表照合用データR2は更新されない。そしてd3の時点を過ぎると、初期登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証処理時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差が大きくなる。そのため、曲線３３０に示されるように、d3以降、初期照合用データR0についての照合スコアS0は低下する。同様に、代表照合用データR1についての照合スコアS1も、d2以降一貫して低下する。そのため、d3以降、代表照合用データR2は、入力照合用データVにて更新される。そして、d4の時点（例えば、冬）で、登録利用者の生体情報を含む部位の状態がその変動範囲の他端に達したとする。このd4において、手３６０に示されるように、静脈の太さは最小となり、初期照合用データR0についての照合スコアS0は、再度、最小値となる。そしてd4以降、初期登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差は、逆に小さくなっていくので、照合スコアS0は増加に転じる。同様に、照合スコアS1も増加に転じる。そのため、d4以降は、代表照合用データR2は更新されなくなる。そしてd4の時点における照合スコアS0及びS1が最小値となることが確認された時点d5において、更新部１５は、代表照合用データR2の更新を停止する。すなわち、d4の時点における、代表照合用データR2が、周期的な環境変動に起因する、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の他端における登録利用者の生体情報を表す照合用データとして、以後、記憶部６に保持される。

図４は、生体情報を含む部位の状態の季節変化と登録された各照合用データについての照合スコアの季節変化の関係の他の一例を示す図である。図４に示した例では、登録利用者の照合用データが登録された季節が夏であり、その登録時における、登録利用者の生体情報を含む部位の状態が、周期的な環境変動に起因する、その部位の状態の変動範囲の一端付近であるとする。

図４の上側のグラフにおいて、横軸は時間（季節）を表し、縦軸は、登録利用者の生体情報を含む部位の状態を表している。そして曲線４００は、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の時間的な変化を表している。
一方、図４の下側のグラフにおいて、横軸は時間（季節）を表し、縦軸は、生体認証処理時の入力生体画像から得られた入力照合用データVと登録利用者の照合用データR0、R1、R2との照合スコアを表す。そして曲線４１０は、初期照合用データR0についての照合スコアS0の時間変化を表す。また曲線４２０は、二つの代表照合用データR1、R2のうちの最初に更新される方の照合用データR1についての照合スコアS1の時間変化を表す。さらに、曲線４３０は、二つの代表照合用データR1、R2のうちの後で更新される方の照合用データR2についての照合スコアS2の時間変化を表す。

曲線４００に示されるように、登録利用者の生体情報を含む部位の状態は、冬に近づくにつれて、その部位の状態の変動範囲の他端に近づいていく。本実施形態では、生体情報は手の静脈パターンなので、気温が低くなるにつれて、血管が収縮する。そのため、冬に近づいていく間、登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証処理時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差が大きくなる。そのため、曲線４１０に示されるように、冬に近づいていく間、初期登録された照合用データについての照合スコアは低下し続ける。この間、最初に更新される方の代表照合用データR1は、生体認証処理が行われ、かつ、生体認証に成功する度に更新される。したがって、代表照合用データR1は登録利用者の生体情報を含む部位の最新の状態に対応しているので、代表照合用データR1について求められる照合スコアS1は、曲線４２０に示されるように相対的に高い値となる。そして、d1の時点で、登録利用者の生体情報を含む部位の状態がその変動範囲の他端に達したとする。このd1において、初期照合用データR0についての照合スコアS0は最小値となる。そしてd1以降、登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証処理時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差は、逆に小さくなっていくので、照合スコアS0は増加に転じる。そのため、d1以降は、代表照合用データR1は更新されなくなる。そしてd1の時点における照合スコアS0が最小値となることが確認された時点d2において、更新部１５は、代表照合用データR1の更新を停止する。すなわち、d1の時点における、代表照合用データR1が、周期的な環境変動に起因する、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の他端における登録利用者の生体情報を表す照合用データとして、以後、記憶部６に保持される。

代表照合用データR1の更新が停止されると、更新部１５は、もう一つの代表照合用データR2の更新を開始する。d2の時点から、登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と生体認証処理時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差がなくなるd3の時点までは、初期照合用データR0についての照合スコアS0は高くなる。そのため、d3の時点までは、代表照合用データR2は更新されない。そしてd3の時点を過ぎると、初期登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差が大きくなる。そのため、曲線４３０に示されるように、d3以降、照合スコアS0は低下する。同様に、照合スコアS1も低下する。そのため、d3以降、代表照合用データR2は更新される。そして、d4の時点（例えば、最も暑い日）で、登録利用者の生体情報を含む部位の状態が、登録時の状態に近い方のその変動範囲の一端に達したとする。このd4において、照合スコアS0は、再度、最小値となる。そしてd4以降、初期登録時の登録利用者の生体情報を含む部位の状態と、生体認証時のその登録利用者の生体情報を含む部位の状態との差は、逆に小さくなっていくので、照合スコアS0は増加に転じる。そのため、d4以降は、代表照合用データR2は更新されなくなる。そしてd4の時点における初期照合用データR0についての照合スコアS0が最小値となることが確認された時点d5において、更新部１５は、代表照合用データR2の更新を停止する。

図３及び図４の何れに示された例でも、更新が停止されたときに保持されている代表照合用データR1、R2が、それぞれ、登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動範囲の端点の状態を表していることが分かる。したがって、d4以降では、代表照合用データR1とR2により、部位の状態の変動範囲が代表されるので、照合用データR1とR2の両方の更新が停止された以降であれば、初期照合用データR0は、記憶部６から消去されてもよい。

図５及び図６は、更新部１５により実行される、照合用データの更新処理の動作フローチャートである。この照合用データの更新処理は、生体認証処理が実行される度に実行される。

更新部１５は、代表照合用データR1の更新が停止されているか否か判定する（ステップＳ１０１）。例えば、代表照合用データR1の更新が停止されていることを表す、R1用更新停止フラグが記憶部６に記憶されている場合、更新部１５は、代表照合用データR1の更新が停止されていると判定する。

R1の更新が停止されていなければ（ステップＳ１０１−Ｎｏ）、更新部１５は、代表照合用データR1について得られた照合スコアS1が、初期照合用データR0について得られた照合スコアS0より小さいか否か判定する（ステップＳ１０２）。照合スコアS1が照合スコアS0以上である場合（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、更新部１５は、R1についての最初の更新か否かを判定する（ステップＳ１０３）。最初の更新であれば（ステップＳ１０３−Ｙｅｓ）、更新部１５は、現時点における、初期照合用データR0について得られた照合スコアの最小値S0minに今回の生体認証処理により得られた照合スコアS0を代入する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４の後、もしくは、ステップＳ１０３にて、最初の更新でなければ（ステップＳ１０３−Ｎｏ）、更新部１５は、更新判定条件が満たされるか否か判定する（ステップＳ１０５）。

更新判定条件は、登録利用者の照合用データを、異なる利用者の照合用データで誤って置換する危険を避けるための条件である。更新部１５は、更新判定条件として、例えば、以下の条件の少なくとも一つを満たすか否か判定する。
・今回の生体認証処理で得られた照合スコアの最大値が、認証判定閾値よりも高い更新許可判定閾値よりも高いこと。なお、更新許可判定閾値は、例えば、認証判定閾値に1.1〜1.2を乗じた値に設定される。
・前回の生体認証処理の実行時における、照合スコアS1と、今回の生体認証処理における照合スコアS1の差が所定の閾値未満であること。なお、所定の閾値は、例えば、照合スコアの値の取り得る範囲の1/100に設定される。
・直近の所定回数（例えば、5回）の更新処理の何れかにおいて、代表照合用データR1が更新されていること。

更新判定条件が満たされる場合（ステップＳ１０５−Ｙｅｓ）、更新部１５は、今回の生体認証処理で得られた照合スコアS0が、それまでの照合スコアの最小値S0minよりも小さいか否か判定する（ステップＳ１０６）。その照合スコアS0が照合スコアの最小値S0minよりも小さい場合（ステップＳ１０６−Ｙｅｓ）、更新部１５は、今回の生体認証処理で得られた入力照合用データVで、代表照合用データR1を置換する。また更新部１５は、照合スコアの最小値S0minを、照合スコアS0に設定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７の後、更新部１５は、更新処理を終了する。

一方、ステップＳ１０５にて、更新判定条件が満たされない場合（ステップＳ１０５−Ｎｏ）、更新部１５は、代表照合用データR1を更新せずに更新処理を終了する。また、ステップＳ１０６にて、照合スコアS0が照合スコアの最小値S0min以上である場合（ステップＳ１０６−Ｎｏ）も、更新部１５は、代表照合用データR1を更新せずに更新処理を終了する。

一方、ステップＳ１０２にて、代表照合用データR1についての照合スコアS1が初期照合用データR0についての照合スコアS0より小さい場合（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、更新部１５は、代表照合用データR1の更新を停止する（ステップＳ１０８）。そして更新部１５は、例えば、代表照合用データR1の更新が停止されていることを表す、R1用更新停止フラグを記憶部６に記憶する。ここで、代表照合用データR1には、照合スコアS0が最小値となる場合に対応する照合用データ、すなわち、初期照合用データR0に対応する部位の状態から最も異なる部位の状態に対応する照合用データが記憶されている。そのため、代表照合用データR1は、環境変動による、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の一端の状態に対応していると推定される。したがって、上記のように、代表照合用データR1の更新を停止することで、更新部１５は、環境変動による、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の一端の状態に対応する照合用データを記憶部６に保持させることができる。また、ノイズの影響または環境要因（例えば、天候による気温の変化）により、照合スコアS0の極小値が複数表れることがある。そこで、照合スコアS1が照合スコアS0より小さくなるまで、すなわち、認証時における利用者の部位の状態が、初期登録時の部位の状態と、部位の状態の変動範囲の一端との中間の状態になるまで、更新部１５は代表照合用データR1の更新の停止を保留する。これにより、更新部１５は、照合スコアS0の最小値を適切に特定できる。

図６に示されるように、ステップＳ１０８の後、あるいは、ステップＳ１０１にてR1の更新が停止されている場合（ステップＳ１０１−Ｙｅｓ）、更新部１５は、代表照合用データR2の更新が停止されているか否か判定する（ステップＳ１０９）。例えば、代表照合用データR2の更新が停止されていることを表す、R2用更新停止フラグが記憶部６に記憶されている場合、更新部１５は、代表照合用データR2の更新が停止されていると判定する。

R2の更新が停止されている場合（ステップＳ１０９−Ｙｅｓ）、更新部１５は、更新処理を終了する。
一方、R2の更新が停止されていない場合（ステップＳ１０９−Ｎｏ）、更新部１５は、代表照合用データR2についての照合スコアS2が、初期照合用データR0及び代表照合用データR1についての照合スコアS0及びS1より小さいか否か判定する（ステップＳ１１０）。照合スコアS2が照合スコアS0またはS1以上である場合（ステップＳ１１０−Ｎｏ）、更新部１５は、代表照合用データR2についての最初の更新か否かを判定する（ステップＳ１１１）。最初の更新であれば（ステップＳ１１１−Ｙｅｓ）、更新部１５は、現時点における、代表照合用データR1について得られた照合スコアの最小値S1minを、照合スコアS1とする（ステップＳ１１２）。

ステップＳ１１２の後、もしくは、ステップＳ１１１にて、最初の更新でなければ（ステップＳ１１１−Ｎｏ）、更新部１５は、更新判定条件が満たされるか否か判定する（ステップＳ１１３）。なお、R2についての更新判定条件は、R1についての更新判定条件と同様の条件とすることができる。

更新判定条件が満たされる場合（ステップＳ１１３−Ｙｅｓ）、更新部１５は、今回の生体認証処理で得られた照合スコアS1が、それまでの照合スコアの最小値S1minよりも小さいか否か判定する（ステップＳ１１４）。その照合スコアS1が照合スコアの最小値S1minよりも小さい場合（ステップＳ１１４−Ｙｅｓ）、更新部１５は、今回の生体認証処理で得られた入力照合用データVで、代表照合用データR2を置換する。また更新部１５は、照合スコアの最小値S1minを、照合スコアS1に設定する（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１５の後、更新部１５は、更新処理を終了する。

一方、ステップＳ１１３にて、更新判定条件が満たされない場合（ステップＳ１１３−Ｎｏ）、更新部１５は、代表照合用データR2を更新せずに更新処理を終了する。また、ステップＳ１１４にて、照合スコアS1が照合スコアの最小値S1min以上である場合（ステップＳ１１４−Ｎｏ）も、更新部１５は、代表照合用データR2を更新せずに更新処理を終了する。

一方、ステップＳ１１０にて、照合スコアS2が、照合スコアS0及び照合スコアS1よりも小さい場合（ステップＳ１１０−Ｙｅｓ）、更新部１５は、代表照合用データR2の更新を停止する（ステップＳ１１６）。そして更新部１５は、例えば、代表照合用データR2の更新が停止されていることを表す、R2用更新停止フラグを記憶部６に記憶する。その後、更新部１５は、更新処理を終了する。なお、ステップＳ１１６の処理が実行されると、R1用更新停止フラグとR2用更新停止フラグの両方が記憶部６に記憶されていることになるので、それ以降の更新処理においても、R1及びR2は更新されない。

図７は、処理部７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７に示されるように、処理部７は、生体情報取得部４から、認証を求める利用者の生体情報が写った入力生体画像を取得する。また処理部７は、入力部３から、対象となる登録利用者のユーザ名またはユーザ識別番号を取得する（ステップＳ２０１）。そして処理部７の姿勢判定部１１は、入力生体画像に写っている利用者の生体情報を含む部位の被写体領域の位置及び大きさに基づいて、その部位の姿勢が適正か否かを判定する（ステップＳ２０２）。その部位の姿勢が適正でなければ（ステップＳ２０２−Ｎｏ）、姿勢判定部１１は、表示部２に生体情報を再撮影すること及び手の適正な位置を表すガイダンスメッセージを記憶部６から読み出し、そのガイダンスメッセージを表示部２に表示させる。
そして処理部７は、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

一方、部位の姿勢が適正であれば（ステップＳ２０２−Ｙｅｓ）、処理部７の照合用データ生成部１２は、入力生体画像から入力照合用データVを算出する（ステップＳ２０３）。照合用データ生成部１２は、入力照合用データVを処理部７の照合部１３及び更新部１５へ渡す。

照合部１３は、入力照合用データVと、入力されたユーザ名またはユーザ識別番号に対応する登録利用者の照合用データR0、R1、R2のそれぞれとの照合スコアS0、S1、S2及びS0、S1、S2のうちの最大値Smaxを算出する（ステップＳ２０４）。そして照合部１３は、最大値Smax及び登録利用者の識別番号を処理部７の認証判定部１４へ渡す。また照合部１３は、各照合スコアS0、S1、S2を更新部１５へ渡す。

認証判定部１４は、照合スコアの最大値Smaxが認証判定閾値以上となるか否か判定する（ステップＳ２０５）。照合スコアの最大値Smaxが認証判定閾値未満である場合（ステップＳ２０５−Ｎｏ）、認証判定部１４は利用者を認証せず、その旨を表示部２に表示させる（ステップＳ２０６）。一方、照合スコアの最大値Smaxが認証判定閾値以上である場合（ステップＳ２０５−Ｙｅｓ）、認証判定部１４は、利用者を登録利用者として認証する（ステップＳ２０７）。そして処理部７の更新部１５は、照合用データの更新処理を実行する（ステップＳ２０８）。
ステップＳ２０６またはＳ２０８の後、処理部７は、生体認証処理を終了する。

以上に説明してきたように、この生体認証装置は、登録利用者ごとに、周期的な環境変動に起因する、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の互いに異なる二つの部分のそれぞれを代表する状態に対応する代表照合用データを登録しておく。そしてこの生体認証装置は、それら代表照合用データを用いて照合処理を行うことで、生体認証処理時の部位の状態に近い状態に対応する照合用データを照合処理に利用できる。そのため、この生体認証装置は、周期的な環境変動による生体情報を含む部位の状態の変動による認証精度の低下を抑制できる。また上記のように、この生体認証装置は、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の互いに異なる二つの部分のそれぞれを代表する状態に対応する代表照合用データを特定した時点で代表照合用データの更新を停止する。これにより、この生体認証装置は、例え代表照合用データが最後に更新されてからしばらく経過した後でも、生体認証処理時の部位の状態に近い状態に対応する照合用データを照合処理に利用できる。

次に、第２の実施形態による生体認証装置について説明する。第２の実施形態による生体認証装置は、生体情報を含む部位の状態に影響する、環境変動を表す環境パラメータの変化、例えば、気温または湿度といった気象データの変化に基づいて、代表照合用データR1、R2を更新し、またはR1、R2の更新を停止する。

図８は、第２の実施形態による生体認証装置の概略構成図である。第２の実施形態による生体認証装置１０は、表示部２と、入力部３と、生体情報取得部４と、通信部５と、記憶部６と、処理部７と、環境情報取得部８とを有する。図８において、生体認証装置１０の各構成要素には、第１の実施形態による生体認証装置１の対応する構成要素の参照番号と同じ参照番号を付した。第２の実施形態による生体認証装置１０は、第１の実施形態による生体認証装置１と比較して、環境情報取得部８と、処理部７の処理とが異なる。そこで以下では、環境情報取得部８及び処理部７について説明する。

環境情報取得部８は、照合用データの初期登録時、及び生体認証処理が実行される度に、生体情報を含む部位の状態に影響する、環境変動を表す環境パラメータを取得する。例えば、環境パラメータが温度であれば、環境情報取得部８は、温度計を有し、環境パラメータが湿度であれば、環境情報取得部８は、湿度センサを有する。そして環境情報取得部８は、処理部７から、環境パラメータの取得要求を受信する度に、例えば、生体認証装置１０の周囲の温度または湿度を測定することにより、環境パラメータを取得する。そして環境情報取得部８は、その環境パラメータを処理部７へ通知する。

なお、生体認証装置１０は、環境パラメータを、通信ネットワークを介して他の装置から取得してもよい。この場合には、通信部５が、環境情報取得部の他の一例となる。この場合には、通信部５は、環境パラメータとして、例えば、生体認証装置１０が設置された場所についての、照合用データが初期登録された日、または生体認証処理が実行された日の最高気温、最低気温、平均気温、最高湿度または最低湿度を取得してもよい。

処理部７の登録部１６は、照合用データの初期登録時に取得された環境パラメータを、照合用データR0、R1、R2とともに記憶部６に記憶させる。なお、以下では、便宜上、照合用データR0、R1、R2に対応する環境パラメータを、それぞれ、C0、C1、C2とする。

また、処理部７の更新部１５は、図５及び図６に示された照合用データの更新処理において、照合スコアS0、S1、S2の代わりに、環境パラメータC0、C1、C2と、生体認証処理の実行時に取得された環境パラメータCnとの差の絶対値を利用する。そしてステップＳ１０４、Ｓ１０７では、更新部１５は、照合スコアS0の最小値を記録する代わりに、C0とCnの差の絶対値|Cn-C0|の最大値C0maxを記録する。そしてステップＳ１０６では、更新部１５は、|Cn-C0|がC0maxよりも大きいか否か判定し、|Cn-C0|がC0maxよりも大きい場合に、代表照合用データR1を更新し、かつ最大値C0maxを更新する。さらに、ステップＳ１０２では、|Cn-C0|が|Cn-C1|以下となった時に、更新部１５は、代表照合用データR1の更新を停止する。

同様に、ステップＳ１１２、Ｓ１１５では、更新部１５は、照合スコアS1の最小値を記録する代わりに、C1とCnの差の絶対値|Cn-C1|の最大値C1maxを記録する。そしてステップＳ１１４では、更新部１５は、|Cn-C1|がC1maxよりも大きいか否か判定し、|Cn-C1|がC1maxよりも大きい場合に、代表照合用データR2を更新し、かつ最大値C1maxを更新する。さらに、ステップＳ１１０では、|Cn-C0|及び|Cn-C1|が|Cn-C2|以下となった時に、更新部１５は、代表照合用データR2の更新を停止する。

この実施形態によれば、生体認証装置は、代表照合用データをその代表照合用データが表す部位の状態に影響する環境パラメータの値に直接対応付けることができる。

第２の実施形態の変形例によれば、記憶部は、生体情報を含む部位の状態の変動に影響する周期的な環境変動についての、過去の１周期分の日ごとに、環境パラメータを記憶しておいてもよい。そして登録部は、照合用データを登録する日の環境パラメータを記憶部から読み込んで、各照合用データR0、R1、R2と関連付けてもよい。同様に、更新部は、照合用データの更新処理が実行される度に、その更新処理が実行された日の環境パラメータを記憶部から読み込んで、その更新処理の際に得られた照合用データと関連付けてもよい。

また、第２の実施形態の他の変形例によれば、更新部は、環境パラメータの時間変化を調べて、環境パラメータが最大または最小となるときの入力照合用データVを、それぞれ、代表照合用データR1、R2としてもよい。

さらに、第２の実施形態の他の変形例によれば、生体認証装置は、生体情報を含む部位の状態を推定する情報に基づいて、登録されている照合用データのなかから、照合処理に利用する照合用データを選択してもよい。例えば、生体認証装置は、生体情報を含む部位の状態を推定する情報として、環境情報取得部により、生体認証処理が実行されるときの環境パラメータを取得してもよい。そして生体認証装置は、その環境パラメータに最も近い環境パラメータと関連付けられた代表照合用データを、照合に使用するものとして選択すればよい。認証判定部は、その算出された照合スコアと認証判定閾値とを比較し、その照合スコアが認証判定閾値より大きい場合に、利用者を認証すればよい。この変形例では、照合部は、選択された照合用データに対する照合スコアしか算出しないので、生体認証装置は、照合処理の演算量を削減できる。

さらに、上記の各実施形態の変形例によれば、記憶部は、３個の代表照合用データを保持してもよい。例えば、更新部は、代表照合用データR1、R2の更新を停止した後に、入力照合用データVと代表照合用データR1との照合スコアS1と、入力照合用データVと代表照合用データR2との照合スコアS2の差を求める。そして更新部は、その差が無視できる程度（例えば、照合スコアの取り得る最大値の1/100以下）となったときの入力照合用データVを３個目の代表照合用データR3とする。この場合、代表照合用データR3は、環境変動による生体情報を含む部位の状態の変動範囲の中心の状態における、生体情報を表すことになる。

さらに、記憶部に保持される二つの代表照合用データは、生体情報を含む部位の状態の変動範囲の両端に対応する照合用データでなくてもよい。各代表照合用データは、生体情報を含む部位の状態の変動範囲を、代表照合用データの数に分割して得られる個々のサブ範囲内の一つの状態に対応するものであればよい。例えば、上記の変形例のように、３個の代表照合用データR1〜R3が求められた後、更新部は、さらに、入力照合用データVと代表照合用データR1との照合スコアS1と、入力照合用データVと代表照合用データR3との照合スコアS3の差を求める。そして更新部は、その差が無視できる程度となったときの入力照合用データVを新たな代表照合用データR4とする。同様に、更新部は、さらに、入力照合用データVと代表照合用データR2との照合スコアS2と、入力照合用データVと代表照合用データR3との照合スコアS3の差を求める。そして更新部は、その差が無視できる程度となったときの入力照合用データVを新たな代表照合用データR5とする。この場合、代表照合用データR4は、例えば、環境変動による気温の変動範囲のうちの高い方の半分の中間の気温における部位の状態に対応し、一方、代表照合用データR5は、気温の変動範囲のうちの低い方の半分の中間の気温における部位の状態に対応する。そのため、更新部は、代表照合用データR4とR5のみを記憶部に保持させ、他の代表照合用データR1〜R3を記憶部から消去してもよい。

さらに他の変形例によれば、生体認証装置は、いわゆる１：Ｎ認証方式にて生体認証処理を行ってもよい。この場合には、生体認証処理の実行時において、登録利用者を特定するためのユーザ名またはユーザ識別番号は必要とされない。そして照合部は、入力照合用データを、全ての登録利用者の代表照合用データと照合する。そして認証判定部は、照合スコアの最大値が認証判定閾値よりも高くなる場合、利用者を、その最大値に対応する登録利用者として認証する。また更新部は、その登録利用者についての代表照合用データを更新すればよい。この場合には、登録利用者と異なる他人の照合用データで、その登録利用者の代表照合用データが置換されることを防止するために、更新判定条件は、より厳しく設定されてもよい。例えば、更新許可判定閾値は、認証判定閾値に1.3〜1.4を乗じた値に設定されてもよい。

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、生体認証装置は、現金自動預け払い機または入退室許可用の入力装置に実装されてもよい。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情報は、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、生体情報の登録処理あるいは生体認証処理を実行する。

さらに、各端末のプロセッサが、上記の各実施形態の処理部の機能のうち、姿勢判定部及び照合用データ生成部の機能を有してもよい、一方、サーバのプロセッサが、照合部、認証判定部、更新部及び登録部の機能を有してもよい。これにより、サーバのプロセッサに対する処理の負荷が軽減できる。
また、上記の各実施形態による処理部の機能をコンピュータに実現させる命令を有するコンピュータプログラムは、不揮発性の半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形で提供されてもよい。なお、コンピュータ読取可能な記録媒体には、搬送波は含まれない。

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。

以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
周期的な環境変動に起因する登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動の範囲の互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれについて、当該部分を代表する前記部位の状態に対応する前記登録利用者の生体情報の特徴を表す代表照合用データを記憶する記憶部と、
利用者の生体情報を表す生体画像を生成する生体情報取得部と、
前記生体画像から前記利用者の生体情報の特徴を表す入力照合用データを生成する照合用データ生成部と、
前記入力照合用データと前記代表照合用データのうちの少なくとも一つとを照合する照合部と、
前記照合の結果に応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定する認証判定部と、
を有する生体認証装置。
（付記２）
前記照合部は、前記登録利用者の前記部位の所定の状態に対応する第１の照合用データと前記入力照合用データとの類似度を表す第１の照合スコアを算出し、
前記利用者が前記登録利用者として認証される度に算出された前記第１の照合スコアの時間的な変化を調べることにより、前記第１の照合スコアの最小値を求め、当該最小値に対応する前記入力照合用データを前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする更新部をさらに有する、付記１に記載の生体認証装置。
（付記３）
前記記憶部は、前記第１の照合用データと、前記入力照合用データにて更新される第２の照合用データとを記憶し、
前記更新部は、最新の前記生体画像から得られた前記入力照合用データについて算出された前記第１の照合スコアが、過去に算出された前記第１の照合スコアの最小値よりも小さい場合に、前記第２の照合用データを前記入力照合用データで置換し、かつ、前記第１の照合スコアが最新の前記生体画像から得られた前記入力照合用データと前記第２の照合用データとの類似度を表す第２の照合スコアよりも大きい場合、前記第２の照合用データを、前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする、付記２に記載の生体認証装置。
（付記４）
前記第１の照合用データは、前記少なくとも二つの代表照合用データのうちの他の一つである、付記３に記載の生体認証装置。
（付記５）
前記入力照合用データが算出される度に、該入力照合用データ生成時における前記環境を表す環境パラメータを取得する環境情報取得部と、
前記環境パラメータの最小値または最大値に対応する前記生体画像から得られた前記入力照合用データを前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする更新部をさらに有する、付記１に記載の生体認証装置。
（付記６）
前記照合部は、前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのそれぞれについて、前記入力照合用データと当該代表照合用データとの類似度を表す照合スコアを算出し、
前記認証判定部は、前記照合スコアの最大値に応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定する、付記１〜５の何れか一項に記載の生体認証装置。
（付記７）
前記記憶部は、前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのそれぞれについて、当該代表照合用データの算出に利用された生体画像の生成時における、前記環境を表す登録環境パラメータを記憶し、
前記照合部は、前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうち、前記生体画像の生成時における、前記環境を表す環境パラメータの値と最も近い前記登録環境パラメータに対応する前記代表照合用データと前記入力照合用データとを照合して代表照合用データと前記入力照合用データ間の類似度を表す照合スコアを算出し、
前記認証判定部は、前記照合スコアに応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定する、付記１〜５の何れか一項に記載の生体認証装置。
（付記８）
利用者の生体情報を表す生体画像を生成し、
前記生体画像から前記利用者の生体情報の特徴を表す入力照合用データを生成し、
周期的な環境変動に起因する登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動の範囲の互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれについての当該部分を代表する前記部位の状態に対応する前記登録利用者の生体情報の特徴を表す代表照合用データのうちの少なくとも一つと、入力照合用データとを照合し、
該照合結果に応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定する、
ことを含む生体認証方法。
（付記９）
利用者の生体情報を表す生体画像から前記利用者の生体情報の特徴を表す入力照合用データを生成し、
周期的な環境変動に起因する登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動の範囲の互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれについての当該部分を代表する前記部位の状態に対応する前記登録利用者の生体情報の特徴を表す代表照合用データのうちの少なくとも一つと、入力照合用データとを照合し、
該照合結果に応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定する、
ことをコンピュータに実行させるための生体認証用コンピュータプログラム。

１、１０ 生体認証装置
２ 表示部
３ 入力部
４ 生体情報取得部
５ 通信部
６ 記憶部
７ 処理部
８ 環境情報取得部
１１ 姿勢判定部
１２ 照合用データ生成部
１３ 照合部
１４ 認証判定部
１５ 更新部
１６ 登録部

Claims (5)

1. 周期的な環境変動に起因する登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動の範囲の互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれについて、当該部分を代表する前記部位の状態に対応する前記登録利用者の生体情報の特徴を表す代表照合用データを記憶する記憶部と、
   利用者の生体情報を表す生体画像を生成する生体情報取得部と、
   前記生体画像から前記利用者の生体情報の特徴を表す入力照合用データを生成する照合用データ生成部と、
   前記入力照合用データと前記代表照合用データのうちの少なくとも一つとを照合する照合部と、
   前記照合の結果に応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定する認証判定部と、
   前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの少なくとも一つを更新する更新部と、
   を有し、
   前記照合部は、前記登録利用者の前記部位の所定の状態に対応する第１の照合用データと前記入力照合用データとの類似度を表す第１の照合スコアを算出し、
   前記更新部は、前記利用者が前記登録利用者として認証される度に算出された前記第１の照合スコアの時間的な変化を調べることにより、前記第１の照合スコアの最小値を求め、当該最小値に対応する前記入力照合用データを前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする生体認証装置。
2. 前記記憶部は、前記第１の照合用データと、前記入力照合用データにて更新される第２の照合用データとを記憶し、
   前記更新部は、最新の前記生体画像から得られた前記入力照合用データについて算出された前記第１の照合スコアが、過去に算出された前記第１の照合スコアの最小値よりも小さい場合に、前記第２の照合用データを前記入力照合用データで置換し、かつ、前記第１の照合スコアが最新の前記生体画像から得られた前記入力照合用データと前記第２の照合用データとの類似度を表す第２の照合スコアよりも大きい場合、前記第２の照合用データを、前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする、請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記入力照合用データが算出される度に、該入力照合用データ生成時における前記環境を表す環境パラメータを取得する環境情報取得部と、
   前記環境パラメータの最小値または最大値に対応する前記生体画像から得られた前記入力照合用データを前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする更新部をさらに有する、請求項１に記載の生体認証装置。
4. 利用者の生体情報を表す生体画像を生成し、
   前記生体画像から前記利用者の生体情報の特徴を表す入力照合用データを生成し、
   周期的な環境変動に起因する登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動の範囲の互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれについての当該部分を代表する前記部位の状態に対応する前記登録利用者の生体情報の特徴を表す代表照合用データのうちの少なくとも一つと、入力照合用データとを照合し、
   該照合結果に応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定し、
   前記登録利用者の前記部位の所定の状態に対応する第１の照合用データと前記入力照合用データとの類似度を表す第１の照合スコアを算出し、
   前記利用者が前記登録利用者として認証される度に算出された前記第１の照合スコアの時間的な変化を調べることにより、前記第１の照合スコアの最小値を求め、当該最小値に対応する前記入力照合用データを前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする、
   ことを含む生体認証方法。
5. 利用者の生体情報を表す生体画像から前記利用者の生体情報の特徴を表す入力照合用データを生成し、
   周期的な環境変動に起因する登録利用者の生体情報を含む部位の状態の変動の範囲の互いに異なる少なくとも二つの部分のそれぞれについての当該部分を代表する前記部位の状態に対応する前記登録利用者の生体情報の特徴を表す代表照合用データのうちの少なくとも一つと、入力照合用データとを照合し、
   該照合結果に応じて前記利用者を前記登録利用者として認証するか否かを判定し、
   前記登録利用者の前記部位の所定の状態に対応する第１の照合用データと前記入力照合用データとの類似度を表す第１の照合スコアを算出し、
   前記利用者が前記登録利用者として認証される度に算出された前記第１の照合スコアの時間的な変化を調べることにより、前記第１の照合スコアの最小値を求め、当該最小値に対応する前記入力照合用データを前記少なくとも二つの部分の代表照合用データのうちの一つとする、
   ことをコンピュータに実行させるための生体認証用コンピュータプログラム。

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