JP6420051B2 - 認証装置、認証方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、体の特徴を用いて認証を行う技術に関する。

近年の高度情報化に伴いセキュリティ確保の要求が高まっており、この要求に応えるため、個人を認証する様々な認証技術が開発されている。例えば、認証技術として、カード、指紋、静脈、パスワード入力などを利用して認証を行う技術が開発されている。

カードを利用した認証を実施するには、予め、個人に紐付くカードを認証者（認証を受ける者）に配布しておく。認証者は、認証を受ける際に、カードをカードリーダに読み込ませる。そして、認証装置は、事前に登録されたカードとカードリーダに読み込ませたカードとを照合し、一致する場合は認証成功と判断する。

同様に、指紋認証や静脈認証、あるいは虹彩などを利用する生体認証でも、認証者は、認証を受ける際に生体情報リーダに指紋等の生体情報を読み込ませる。そして、認証装置は、当該生体情報と事前に登録された認証データを照合し、一致する場合は認証成功と判断する。

また、パスワード入力や筆跡パターン入力を利用する認証では、認証者が入力する手元の情報を目視認識すると共に入力作業を行う。認証装置は、その入力された情報と事前に登録されたデータとを照合することにより、認証成功または失敗を判断する。

例えば、特許文献１は、手のひらの置き方の自由度を向上させても、簡単な登録で、高精度の認証を高速で行うことができる生体認証装置を開示する。

特許文献２は、特定の人物のみが確実に操作指示を行うことができ、それ以外の人物による操作指示を禁止する操作指示認識装置を開示する。

特許文献３は、生体パターン撮像時における外光の影響を軽減する生体パターン撮像装置を開示する。

特許文献４は、利用者に直感的で分かりやすいインターフェイスを提供するとともに、複雑な入力操作が可能なジェスチャー入力装置を開示する。

特開２０１２−２３４４４０号公報 特開２０１１−２２１６９９号公報 特開２００９−２７６８６０号公報 特開２００９−０４２７９６号公報

上述したように、認証技術として、カードを用いて認証を行う技術があるが、盗難等、他人がなんらかの形でカードを入手できれば、成りすましが容易に可能であるので、個人を確実に認証することは困難であるという課題がある。

また、指紋認証や静脈認証、あるいは虹彩などを利用する生体認証では、照合に用いるデータの採取に高い精度が求められるので、その精度を維持するために煩雑な処理が必要となるという課題がある。

また、パスワード入力や筆跡パターン入力を利用する認証では、作業者の入力環境において第三者に入力データが漏えいすることがあるので、やはり個人を確実に認証することは困難である。

上記特許文献１乃至特許文献４に開示される認証技術でも、高精度のデータを要したり、個人の認証が確実にできないケースが生じたりするといった課題がある。

本願発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、高精度な情報を不要とし、かつ確実に個人を認証することができる認証装置等を提供することを主要な目的とする。

本発明の第１の認証装置は、認証者が撮像された撮像画像から、認証に用いられる部位の輪郭を抽出すると共に、当該抽出した輪郭に基づいて、前記部位が示す方向を含む当該部位の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、あらかじめ前記認証者が撮像された撮像画像に基づいて抽出された前記部位の特徴量と、前記特徴量抽出手段により抽出された前記部位の特徴量とを照合することにより、認証の成否を判断する照合手段とを備える。

本発明の第１の認証方法は、認証者が撮像された撮像画像から、認証に用いられる部位の輪郭を抽出すると共に、当該抽出した輪郭に基づいて、前記部位が示す方向を含む当該部位の特徴量を抽出し、あらかじめ前記認証者が撮像された撮像画像に基づいて抽出された前記部位の特徴量と、前記抽出された前記部位の特徴量とを照合することにより、認証の成否を判断する。

なお同目的は、上記の各構成を有する認証装置または認証方法を、コンピュータによって実現するコンピュータ・プログラム、およびそのコンピュータ・プログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体によっても達成される。

本願発明によれば、高精度な情報を不要とし、かつ確実な認証が可能であるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る認証装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る認証装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る認証装置において、認証者が形作る左手の形状の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る認証装置が備えるベクトル算出部により、画像データからベクトル情報を抽出する動作について説明するフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る認証装置が取得した指の画像データを示す図であり、（ｃ）および（ｄ）は、その画像データから抽出された輪郭データを示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１の実施形態に係る認証装置が備えるベクトル算出部によるベクトル抽出について説明する図である。 第１の実施形態に係る認証装置が備えるベクトル算出部によるベクトル抽出の他の例について説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る認証装置の構成を示す図である。 本発明の各実施形態に係る認証装置のハードウエア構成を例示する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態に係る認証装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、認証装置１００は、認証ボックス１１０ａ、１１０ｂ、画像メモリ１２０、照合タイミング確定部１３０、ベクトル算出部１４０、照合パターン辞書部１５０、照合判定部１６０、認証制御部１７０を備える。

認証ボックス１１０ａは、カメラ１１１ａ、押下ボタン１１２ａ、光源１１３ａを備える。認証ボックス１１０ｂも同様に、カメラ１１１ｂ、押下ボタン１１２ｂ、光源１１３ｂを備える。

認証装置１００は、認証者（認証を受ける者）の体の一部または全部を撮像した画像データ（撮像画像）から抽出される体の特徴を用いて、個人の認証を行う。

認証装置１００が備える各構成要素の概略について説明する。

認証ボックス１１０ａは、例えば暗室箱のように外部から内部が見られない箱であり、その内部で認証者の体の一部または全部等、認証者の特徴が取得される。押下ボタン１１２ａは、認証者により押下されるのに応じて認証のタイミングを決定する。

カメラ１１１ａは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などのいわゆる電子式カメラである。カメラ１１１ａは、認証ボックス１１０ａ内の撮像対象を、照合タイミング確定部１３０からの指示に基づいて撮像すると共に、撮像対象を含む画像データを取得する。光源１１３ａは、撮像対象がカメラ１１１ａにより適切に撮像されるよう認証ボックス１１０ａ内の明るさを調整する。認証ボックス１１０ｂも、認証ボックス１１０ａと同様の構成を備え、カメラ１１１ｂ、押下ボタン１１２ｂ、光源１１３ｂは、それぞれカメラ１１１ａ、押下ボタン１１２ａ、光源１１３ａと同様の構成であるため、その説明を省略する。

画像メモリ１２０は、カメラ１１１ａが取得した画像データを記憶する。照合タイミング確定部１３０は、押下ボタン１１２ａが押下されたことを検出すると、カメラ１１１ａに対して撮像することを指示する。照合判定部１６０は、画像メモリ１２０に記憶される画像データから算出されるベクトル情報（特徴量）と、照合パターン辞書部１５０に記憶されるベクトル情報とを照合することにより、認証の成否を判定する。

照合パターン辞書部１５０は、認証者の体の一部または全部が撮像された画像データと、その画像データにおける認証に用いられる部位（例えば指）から抽出されるベクトル情報とを記憶する。認証制御部１７０は、照合判定部１６０による認証成否の判定結果に基づく制御を行う。

図２は、認証装置１００の動作を示すフローチャートである。図２を参照して、認証装置１００の具体的な動作について説明する。

例えば、認証に用いる認証者の体の部位を「左手の指」とした場合の認証装置１００の動作について説明する。ここで、認証者は、左手の画像データを、予めカメラ１１１ａまたは他の撮像手段を用いて撮像する。ベクトル算出部１４０は、当該画像データからベクトル情報を抽出すると共に、そのベクトル情報を照合パターン辞書部１５０に記憶しておく（詳細は後述する）。

認証者は、認証ボックス１１０ａの中で、左手を形作る。図３は、認証者が形作る左手の形状の例を示す図である。図３に示す左手２１および２２は共に、手を閉じた形（じゃんけんで云うグー）を示すが、親指の折り方が互いに異なる。すなわち、左手２１は、親指が手の内側に折りこまれ人差し指および中指に包まれる形状を示し、左手２２は、親指が手の内側に折りこまれていない形状を示す。

左手２３および２４は、共に、人差し指と中指は外に、それ以外の３本の指は閉じた形状（じゃんけんで云うチョキ）を示すが、人差し指と中指の方向が異なる。すなわち、左手２３は、人差し指と中指との間が開く形状を示し、左手２４は、人差し指と中指との間が閉じた形状を示す。

左手２５および２６は、共に、すべての指を伸ばした形（じゃんけんで云うパー）の形を示すが、各指の方向が異なる。すなわち、左手２５は、各指の間が開いた形状を示し、左手２６は、各指の間が閉じた形状を示す。

認証者は、認証ボックス１１０ａにおいて、例えば図３に示すいずれかの形状を左手１１５ａで形作ると共に、右手１１５ｂにより押下ボタン１１２ｂを押下することにより、認証タイミングを決定する（ステップＳＴ２１０）。ここで、認証タイミングの決定には、押下ボタン１１２ｂの押下に限らず、画面表示機器１１６にディスプレイ表示されるガイドや、スピーカ１１７からの音声指示、あるいはマイク１１８による音声認識等により決定してもよい。

照合タイミング確定部１３０は、押下ボタン１１２ｂが押下されたことを検出すると、カメラ１１１ａに対して、左手１１５ａを撮像する指示を出す（ステップＳＴ２２０）。カメラ１１１ａは、左手１１５ａを撮像した画像データ（デジタル化された電気信号）を画像メモリ１２０に記憶する（ステップＳＴ２３０）。

続いて、ベクトル算出部１４０は、画像メモリ１２０に記憶された画像データからベクトル情報を抽出するベクトル情報抽出処理を実施する（ステップＳＴ２４０）。図４は、ベクトル算出部１４０によるベクトル情報抽出処理について説明するフローチャートである。図４を参照して、ベクトル情報抽出処理について説明する。

ベクトル算出部１４０は、画像データに含まれる、認証に用いられる部位（ここでは「左手の指」）の領域を、指の境目をエッジ処理することにより抽出する（ステップＳＴ２４１）。図５は、指の画像データ（ａ）および（ｂ）と、その画像データから抽出された輪郭データ（ｃ）および（ｄ）を示す図である。図５に示すように、ベクトル算出部１４０は、画像データをエッジ処理することにより指の領域（輪郭）を抽出する。

続いて、ベクトル算出部１４０は、指の輪郭に基づいて、指の長手方向と平行、かつ指の側辺を構成すると共に指の長さに関連付けた長さを持つ２つのベクトルを抽出する（ステップＳＴ２４２）。図６（ａ）および（ｂ）は、ベクトルの抽出について説明する図である。図６（ａ）に示すように、ベクトル算出部１４０は、指の長手方向と平行、かつ指の側辺を構成すると共に指の長さに関連付けた長さを持つベクトルとして、ベクトル２５０、２５１を抽出する。

続いて、ベクトル算出部１４０は、上記抽出した２つのベクトルの平均を求めることにより、指ベクトル（例えば図６に示すベクトル２５２）を算出する（ステップＳＴ２４３）。ベクトル算出部１４０は、輪郭データに含まれる各指に関する指ベクトルを算出する。このように算出された指ベクトルは、個人固有の生体情報ではなく、記号の一つとして扱うことが可能な情報である。

例えば図６（ａ）および（ｂ）に示す例では、人差し指、中指、薬指、小指に関する指ベクトルは、それぞれ（ａ）と（ｂ）で互いに同一または略同一の方向および長さを有するが、親指に関する指ベクトルは、異なる方向を有する。

図７は、指ベクトルの抽出に関する他の例について説明する図である。図７に示すように、ベクトル算出部１４０は、開いた指に関する指ベクトルに限らず、閉じた指に関する指ベクトルも抽出してよい。以上のように、ベクトル算出部１４０は、各指に関するベクトル情報を抽出する。

続いて、ベクトル算出部１４０は、算出した指ベクトルを照合判定部１６０に通知する。照合判定部１６０は、受け取った指ベクトルと、照合パターン辞書部１５０に記憶されるベクトル情報とを照合する（ステップＳＴ２５０）。

ここで、ベクトル算出部１４０から取得した親指に関する指ベクトルを、ベクトルＸ、照合パターン辞書部１５０に予め記憶される、親指に関する指ベクトルを、ベクトルＹと仮定する。また、例えば実験的に算出された判定誤差の基準となる許容値を許容値Ｒと仮定する。この場合、照合判定部１６０は、次のように親指に関する指ベクトルの認証の成否を判定する。

（Ｒ＞｜Ｘ−Ｙ｜）の場合は認証成功
（Ｒ≦｜Ｘ−Ｙ｜）の場合は認証失敗
ここで、｜Ｘ−Ｙ｜は、ベクトルＸとベクトルＹとの差の絶対値を示す。

照合判定部１６０は、その他の指に関する指ベクトルについても上記のように認証の成功または失敗を判定する（ステップＳＴ２６０）。そして、照合判定部１６０は、すべての指について認証成功と判定した場合、当該認証者は予め登録された本人である（認証成功）と判定する。

照合判定部１６０は、上記判定の結果を、認証制御部１７０に通知する。認証制御部１７０は、通知された判定の結果に基づいて、事前に設定された制御を行う（ステップＳＴ２７０）。すなわち、認証制御部１７０は、認証成功の通知を受けると、例えば、登録された者のみの入室を許可する扉を開放する。あるいは、認証制御部１７０は、ＡＴＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅ）またはＣＤ（ｃａｓｈ ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）等において、現金支払いをするよう制御する。また、認証制御部１７０は、認証失敗の通知を受けると、警報ブザーを鳴らす等を行うように制御する。

なお、上述したように、認証に用いられる情報の数は、指の数、すなわちベクトル数に比例する。本実施形態では、上述のように、片手の各指に関する指ベクトルを算出すると共に認証に用いることを説明したがこれに限られず、もう一方の手の各指に関する指ベクトルも算出してもよい。さらに、認証者の全身を撮像した画像データを取得すると共に、当該画像データに基づいて例えば腕や脚等に関するベクトルを算出してもよい。

さらに、本実施形態では、１台のカメラを用いて体の一部または全部を撮像すると共に、その画像データに基づいて２次元ベクトルを算出することを説明したが、これに限定されない。すなわち、複数台のカメラにより複数の角度から体の一部または全部を撮像すると共に、それらの画像データに基づいて３次元ベクトルを算出してもよい。このように、認証に用いるベクトルの数を増やすことにより、認証の精度を向上することができる。

また、照合パターン辞書部１５０は、ベクトル情報を個人の識別情報と関連付けて記憶してもよい。この場合、照合判定部１６０は、認証者に識別情報の入力を求めると共に、入力された識別情報とベクトル情報と、照合パターン辞書部１５０に記憶される個人情報とベクトル情報とを照合してもよい。

以上のように、本第１の実施形態によれば、カメラ１１１ａは、認証者の体の一部または全部を撮像し、ベクトル算出部１４０は、当該撮像により得られた画像データに基づいて、認証に用いられる部位に関するベクトル情報を抽出する。照合判定部１６０は、抽出されたベクトル情報と、照合パターン辞書部１５０に予め記憶される、認証者の画像データから算出されたベクトル情報とを照合することにより、認証の成否を判定する。

この構成により、本第１の実施形態によれば、指紋や虹彩等の個人の生体情報を示す高精度の情報ではなく体の特徴から抽出されるベクトル情報を用いて認証を行うので、煩雑な処理を要することなく確実に個人を認証することが可能であるという効果が得られる。

また、上記のように生体情報ではなくベクトル情報を用いて認証を行うので、倫理性が問題にならないという効果が得られる。また、カードの盗難等により認証情報が漏えいすることはなく、また認証者が認証情報を入力する環境において目視が不要であることからも認証情報が漏えいすることはないので、確実に個人を認証することが可能であるという効果が得られる。

第２の実施形態
図８は、本発明の第２の実施形態に係る認証装置３００の構成を示すブロック図である。図８に示すように、認証装置３００は、特徴量抽出部３０１、照合部３０２を備える。

特徴量抽出部３０１は、認証者が撮像された撮像画像から、認証に用いられる部位の輪郭を抽出すると共に、当該抽出した輪郭に基づいて、前記部位が示す方向を含む当該部位の特徴量を抽出する。照合部３０２は、あらかじめ前記認証者が撮像された撮像画像に基づいて抽出された前記部位の特徴量と、特徴量抽出部３０１により抽出された前記部位の特徴量とを照合することにより、認証の成否を判定する。

特徴量抽出部３０１は、上記第１の実施形態におけるベクトル算出部１４０に相当する。照合部３０２は、同じく照合判定部１６０に相当する。

上記構成を採用することにより、本第２の実施形態によれば、高精度な情報を不要とし、かつ確実な認証が可能であるという効果が得られる。

なお、図１、図８に示した認証装置１００、３００が備える各部は、図９に例示するハードウエア資源において実現される。すなわち、図９に示す構成は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２、外部接続インタフェース１３および記憶媒体１４を備える。ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１２または記憶媒体１４に記憶された各種ソフトウエア・プログラム（コンピュータ・プログラム）を、ＲＡＭ１１に読み出して実行することにより、認証装置１００、３００の全体的な動作を司る。すなわち、上記各実施形態において、ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１２または記憶媒体１４を適宜参照しながら、認証装置１００、３００が備える各機能（各部）を実行するソフトウエア・プログラムを実行する。

また、上述した各実施形態では、図１、図８に示した認証装置１００、３００における各ブロックに示す機能を、図９に示すＣＰＵ１０が実行する一例として、ソフトウエア・プログラムによって実現する場合について説明した。しかしながら、図１、図８に示した各ブロックに示す機能は、一部または全部を、ハードウエアとして実現してもよい。

また、各実施形態を例に説明した本発明は、認証装置１００、３００に対して、上記説明した機能を実現可能なコンピュータ・プログラムを供給した後、そのコンピュータ・プログラムを、ＣＰＵ１０がＲＡＭ１１に読み出して実行することによって達成される。

また、係る供給されたコンピュータ・プログラムは、読み書き可能なメモリ（一時記憶媒体）またはハードディスク装置等のコンピュータ読み取り可能な記憶デバイスに格納すればよい。そして、このような場合において、本発明は、係るコンピュータ・プログラムを表すコード或いは係るコンピュータ・プログラムを格納した記憶媒体によって構成されると捉えることができる。

本発明は、例えば、予め登録された者のみの入室を許可する際の認証に用いられる認証装置等に適用できる。

１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１２ ＲＯＭ
１３ 外部接続インタフェース
１４ 記憶媒体
１００、３００ 認証装置
１１０ａ、１１０ｂ 認証ボックス
１１１ａ、１１１ｂ カメラ
１１２ａ、１１２ｂ 押下ボタン
１１３ａ、１１３ｂ 光源
１２０ 画像メモリ
１３０ 照合タイミング確定部
１４０ ベクトル算出部
１５０ 照合パターン辞書部
１６０ 照合判定部
１７０ 認証制御部
３０１ 特徴量抽出部
３０２ 照合部

Claims (5)

1. 認証者が撮像された撮像画像から、認証に用いられる部位の輪郭を抽出すると共に、当該抽出した輪郭に基づいて、前記部位が示す方向を含む当該部位の特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
   あらかじめ前記認証者が撮像された撮像画像に基づいて抽出された前記部位の特徴量と、前記特徴量抽出手段により抽出された前記部位の特徴量とを照合することにより、認証の成否を判定する照合手段と
   を備え、
   前記特徴量抽出手段は、前記部位の長手方向に平行または略平行、かつ当該部位の長さに関連付けた長さを持つ複数のベクトルを算出すると共に、当該複数のベクトルの平均を前記部位の特徴量として抽出する
   認証装置。
2. 前記認証者を撮像する撮像手段と、
   前記撮像の際に前記部位を外部から見られないように収容する収容手段と
   をさらに備えた請求項１記載の認証装置。
3. 認証者が撮像された撮像画像から、認証に用いられる部位の輪郭を抽出すると共に、当該抽出した輪郭に基づいて、前記部位が示す方向を含む当該部位の特徴量を抽出し、
   あらかじめ前記認証者が撮像された撮像画像に基づいて抽出された前記部位の特徴量と、前記抽出された前記部位の特徴量とを照合することにより、認証の成否を判定し、
   前記部位の特徴量の抽出において、前記部位の長手方向に平行または略平行、かつ当該部位の長さに関連付けた長さを持つ複数のベクトルを算出すると共に、当該複数のベクトルの平均を前記部位の特徴量として抽出する
   認証方法。
4. 前記認証者が撮像された撮像画像は、撮像手段により、前記撮像の際に前記部位を外部から見られないように収容する収容手段内において取得される
   請求項３記載の認証方法。
5. 認証者が撮像された撮像画像から、認証に用いられる部位の輪郭を抽出すると共に、当該抽出した輪郭に基づいて、前記部位が示す方向を含む当該部位の特徴量を抽出する処理と、
   あらかじめ前記認証者が撮像された撮像画像に基づいて抽出された前記部位の特徴量と、前記抽出された前記部位の特徴量とを照合することにより、認証の成否を判定する処理と、
   前記部位の特徴量を抽出する処理において、前記部位の長手方向に平行または略平行、かつ当該部位の長さに関連付けた長さを持つ複数のベクトルを算出すると共に、当該複数のベクトルの平均を前記部位の特徴量として抽出する処理と
   を、コンピュータに実行させるプログラム。