JP6573230B2 - 個人認証システム、個人情報媒体、端末装置、及び、個人認証方法 - Google Patents

Description

本発明は、個人情報媒体に予め格納された所有者の個人データと、個人情報媒体の利用者の照合用データとを比較して個人認証を行う場合に、個人情報媒体に格納された個人データを外部に送信することなく個人認証が可能となる、個人認証システム、個人情報媒体、端末装置、及び、個人認証方法に関する。

クレジットカードなどを用いた取引の安全性を高めるために、個人認証について種々の方法が行われている。例えば、クレジットカードの利用者が本当の所有者であるか否かを、クレジットカードの裏面にされたサインと伝票にされるサインの筆跡が一致するか否かで判断したり、クレジットカードに本人の顔写真を刷り込んでおき、顔写真と所持者の顔とを照合して一致するか否かを判断するといったことが行われている。

更には、スマートカード（smart card）のような個人情報媒体を用いたクレジットカードやキャッシュカードなどにあっては、所有者の指紋、虹彩および血管のパターン等といった個人データを予めカードに格納しておき、取引の際に利用者から取得した照合用データと一致するか否かを比較することで、利用者の認証を行うといったことも行われている。特に、生体の静脈パターンを用いた認証技術は、認証の精度に優れているといった利点の他、身体的内部情報を用いているため偽造が困難であり、また、利用者の心理的抵抗感も少ないといった利点を備えている（非特許文献１参照）。

社団法人日本自動認識システム協会著、「よくわかるバイオメトリクスの基礎」、第１版、株式会社オーム社、平成１７年９月５日、p.４７−５５

個人情報媒体を用いたクレジットカードなどの利用者が本当の所有者であるか否を確認する場合、利用者の照合用データをＰＯＳ端末（point-of-sale terminal）などの端末装置に取り込み、更に、個人情報媒体に格納された個人データを端末装置に取り込んだ上で、端末装置が認証処理を行うといった構成が考えられる。

ＰＯＳ端末などには高速かつ大規模の情報処理装置を搭載することが可能であるので、上述した構成は、画像情報のパターンマッチングなどといった複雑な処理も短時間に行うことができるといった利点を備えている。しかしながら、個人情報媒体に格納された個人データを端末装置側に送信するといったことが必要となるため、悪意を持った者が端末装置を改変するなどといったことにより個人情報媒体に格納された個人データが外部に漏洩するといった危険性を完全に払拭することは難しい。

従って、本発明の目的は、個人情報媒体に格納された個人データを端末装置側に送信することなく認証処理を行うことができる、個人認証システム、個人情報媒体、端末装置、及び、個人認証方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の個人認証システムは、
個人情報媒体および端末装置から構成され、個人情報媒体の利用者が個人情報媒体の所有者であるか否かを認証して処理を行うための個人認証システムであって、
前記端末装置は、前記個人情報媒体の利用者の生体情報に基づいて照合用データを生成する照合用データ生成部を含んでおり、
前記個人情報媒体は、前記個人情報媒体の所有者の生体情報に基づいて生成された個人データが格納された記憶装置を有する情報処理部を含んでおり、
前記個人情報媒体は、前記端末装置から送信された前記照合用データと、前記個人データとに基づいて照合処理を行うと共に、照合処理の結果を示す照合結果情報を前記端末装置に送信し、
前記端末装置は、前記個人情報媒体から送信された照合処理の結果を示す照合結果情報に応じた処理を行う、
個人認証システムである。

本発明の個人認証システムにおいて、前記照合用データおよび前記個人データは、指静脈パターンの情報に基づいて生成される構成とすることができる。

この場合において、前記照合用データおよび前記個人データは、指静脈パターンの角度分布を示すデータ群から成るメタデータ部分、指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分、及び、指静脈パターンに離散的なハフ変換を施して得られるデータ群から成るハフ変換データ部分から構成されている態様とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人認証システムにおいて、前記情報処理部は、前記照合用データと前記個人データとの差分に基づいて照合処理を行う構成とすることができる。

この場合において、前記情報処理部は、前記照合用データと前記個人データとの差分の絶対値の和と、所定の閾値との大小関係とに基づいて照合処理を行う構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人認証システムにおいて、前記メタデータ部分には、更に、メタデータの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人認証システムにおいて、前記部分空間データ部分には、更に、部分空間データの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人認証システムにおいて、前記ハフ変換データ部分には、更に、ハフ変換データの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上記の目的を達成するための本発明の端末装置は、
個人情報媒体の利用者が個人情報媒体の所有者であるか否かを認証するための照合処理を個人情報媒体側で行う個人認証システムに用いられる端末装置であって、
前記端末装置は、前記個人情報媒体の利用者の生体情報に基づいて照合用データを生成する照合用データ生成部を含んでおり、生成した照合用データを個人情報媒体側に送信する、
端末装置である。

本発明の端末装置において、前記照合用データは、指静脈パターンの情報に基づいて生成される構成とすることができる。

この場合において、前記照合用データは、指静脈パターンの角度分布を示すデータ群から成るメタデータ部分、指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分、及び、指静脈パターンに離散的なハフ変換を施して得られるデータ群から成るハフ変換データ部分から構成されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の端末装置において、前記メタデータ部分には、更に、メタデータの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の端末装置において、更に、部分空間データの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の端末装置において、前記ハフ変換データ部分には、更に、ハフ変換データの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上記の目的を達成するための本発明の個人情報媒体は、
個人情報媒体の利用者が個人情報媒体の所有者であるか否かを認証するための照合処理を個人情報媒体側で行う個人認証システムに用いられる個人情報媒体であって、
前記個人情報媒体は、前記個人情報媒体の所有者の生体情報に基づいて生成された個人データが格納された記憶装置を有する情報処理部を含んでおり、
前記個人情報媒体は、外部の端末装置から送信された照合用データと、前記個人データとに基づいて照合処理を行うと共に、照合処理の結果を示す照合結果情報を外部の端末装置に送信する、
個人情報媒体である。

本発明の個人情報媒体において、前記個人データは、指静脈パターンの情報に基づいて生成される構成とすることができる。

この場合において、前記個人データは、指静脈パターンの角度分布を示すデータ群から成るメタデータ部分、指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分、及び、指静脈パターンに離散的なハフ変換を施して得られるデータ群から成るハフ変換データ部分から構成されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人情報媒体において、前記情報処理部は、前記照合用データと前記個人データとの差分に基づいて照合処理を行う構成とすることができる。

この場合において、前記情報処理部は、前記照合用データと前記個人データとの差分の絶対値の和と、所定の閾値との大小関係とに基づいて照合処理を行う構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人情報媒体において、前記メタデータ部分には、更に、メタデータの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人情報媒体において、前記部分空間データ部分には、更に、部分空間データの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明の個人情報媒体において、前記ハフ変換データ部分には、更に、ハフ変換データの総和を示すデータが付加されている構成とすることができる。

上記の目的を達成するための本発明の個人認証方法は、
個人情報媒体の利用者の生体情報に基づいて照合用データを生成する照合用データ生成部を含む端末装置と、所有者の生体情報に基づいて生成された個人データが格納された記憶装置を有する情報処理部を含む個人情報媒体とを用いた個人認証方法であって、
前記端末装置において、前記個人情報媒体の利用者の生体情報に基づいて照合用データを生成するステップ、
前記端末装置から前記個人情報媒体に前記照合用データを送信するステップ、
前記個人情報媒体において、前記端末装置から送信された前記照合用データと、前記個人データとに基づいて照合処理を行うステップ、
前記端末装置から前記個人情報媒体に照合処理の結果を示す照合結果情報を送信するステップ、
前記端末装置において、前記個人情報媒体から送信された照合処理の結果を示す照合結果情報に応じた処理を行うステップ、
を有する個人認証方法である。

本発明の個人認証システムに用いられる個人認証媒体、本発明の個人認証媒体、及び、本発明の個人認証方法に用いられる個人認証媒体（以下、これらを単に、本発明の個人認証媒体と呼ぶ場合がある）として、例えば、スマートカードを挙げることができる。ISO/IEC 7816で規定された接触型のスマートカードや、ISO/IEC 10536,14443,15693,18092で規定された非接触型のスマートカードを用いることができる。尚、電子商取引用のＩＣチップを内蔵した携帯電話などの電子機器も個人情報媒体として用いることができる。

本発明の個人認証システムに用いられる端末装置、本発明の端末装置、及び、本発明の個人認証方法に用いられる端末装置（以下、これらを単に、本発明の端末装置と呼ぶ場合がある）は、演算回路、記憶装置（メモリ）、画像センサといった周知の回路素子などを用いて構成することができる。本発明の実施に支障が生じない限り、端末装置の構成は特に限定するものではない。

指静脈パターンは、生体内で反射した近赤外光を撮像して静脈パターンを含む画像を取得するといった方法で生成することができる。近赤外光は、生体組織に対する透過性が高い。一方、特定の波長（８００〜９００ナノメートル前後）の近赤外光は静脈の血液中の還元ヘモグロビンに吸収されるといった特性を示す。従って、生体からの近赤外光を撮像した画像において、静脈パターンは影となって表れる。

本発明によれば、個人情報媒体から個人データを外部に送信することなく照合処理が行われるので、悪意を持った者が端末装置を改変するなどといったことにより個人情報媒体に格納された個人データが外部に漏洩するといった危険性を払拭することができる。

図１は、第１の実施形態に係る個人認証システムの模式的なブロック図である。 図２は、利用者の照合用データを生成するために端末装置側で行う動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、ハフ変換を説明するための模式的なグラフである。 図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図３の（Ｂ）に引き続き、ハフ変換を説明するための模式的なグラフである。 図５の（Ａ）は、利用者の静脈パターンの模式図である。図５の（Ｂ）は、静脈パターンをハフ変換した後のデータのρ−θパラメータ空間における模式的な分布図である。 図６は、図５の（Ｂ）に示すグラフから第１順位と第２順位のデータを抽出したときの、ρ−θパラメータ空間における模式的な分布図である。 図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、静脈パターンをハフ変換した後のデータからメタデータを生成する方法を説明するための図である。 図８の（Ａ）ないし（Ｃ）は、利用者の静脈パターンの細線化データから部分空間データを生成する方法を説明するための模式図である。 図９は、端末装置側が生成した照合用データの構造を説明するための模式的なメモリマップである。 図１０の（Ａ）及び（Ｂ）は、登録済の個人データと、照合用データとの関係を説明するための模式的なメモリマップである。 図１１は、利用者の認証処理のために個人情報媒体側で行う動作を説明するための模式的なフローチャートである。 図１２は、図１１に示すステップＳ２１０２による処理を説明するための模式的なフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の個人認証システム、個人情報媒体、端末装置、及び、個人認証方法について説明する。本発明は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や構成材料は例示である。以下の説明において、同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本発明の個人認証システム、個人情報媒体、端末装置、及び、個人認証方法に関する。

図１は、第１の実施形態に係る個人認証システムの模式的なブロック図である。

個人認証システム１は、個人情報媒体２００および端末装置１００から構成され、個人情報媒体２００の利用者が個人情報媒体２００の所有者であるか否かを認証して処理を行うためのシステムである。端末装置１００は、個人情報媒体２００の利用者の生体情報に基づいて照合用データＣＭ_dataを生成する照合用データ生成部１３０を含んでいる。個人情報媒体２００は、個人情報媒体２００の所有者の生体情報に基づいて生成された個人データＰＭ_dataが格納された記憶装置を有する情報処理部２１０を含んでいる。個人情報媒体２００は、端末装置１００から送信された照合用データＣＭ_dataと、個人データＰＭ_dataとに基づいて照合処理を行うと共に、照合処理の結果を示す照合結果情報ＣＲ_infoを端末装置１００に送信する。端末装置１００は、個人情報媒体２００から送信された照合処理の結果を示す照合結果情報ＣＲ_infoに応じた処理を行う。

照合用データＣＭ_dataおよび個人データＰＭ_dataは、生体情報に基づいて生成される。より具体的には、照合用データＣＭ_dataおよび個人データＰＭ_dataは、指静脈パターンの情報に基づいて生成される。

個人認証システム１における個人認証方法は、
端末装置１００において、個人情報媒体２００の利用者の生体情報に基づいて照合用データＣＭ_dataを生成するステップ、
端末装置１００から個人情報媒体２００に照合用データＣＭ_dataを送信するステップ、
個人情報媒体２００において、端末装置１００から送信された照合用データＣＭ_dataと、個人データＰＭ_dataとに基づいて照合処理を行うステップ、
前記個人情報媒体２００から前記端末装置１００に照合処理の結果を示す照合結果情報ＣＲ_infoを送信するステップ、
前記端末装置１００において、前記個人情報媒体２００から送信された照合処理の結果を示す照合結果情報ＣＲ_infoに応じた処理を行うステップ、
を有する。

以下、端末装置１００として店舗などにおけるＰＯＳ端末を想定し、個人情報媒体２００としてスマートカードを用いたクレジットカードを想定して説明するが、これらは例示にすぎない。尚、説明の都合上、個人情報媒体２００をクレジットカード２００と記す場合がある。

個人認証システム１の概要について説明する。

クレジットカード２００は、ＣＰＵ２２０や記憶装置２３０を含む情報処理部２１０を備えている。記憶装置２３０には、予め、登録済の個人データＰＭ_data（クレジットカードの申込者の生体情報に基づいて生成された個人データ）が格納されている。より具体的には、登録済の個人データＰＭ_dataは指静脈パターンの情報に基づいて生成されており、後述する図１０の（Ａ）に示すＤＡＴＡ（１）ないしＤＡＴＡ（Ｕ）から成る情報が格納されている。

ＤＡＴＡ（１）ないしＤＡＴＡ（Ｕ）から成る個人データＰＭ_dataは、指静脈パターンの角度分布を示すデータ群から成るメタデータ部分、指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分、及び、指静脈パターンに離散的なハフ変換を施して得られるデータ群から成るハフ変換データ部分から構成されている。図１０の（Ｂ）に示すｄａｔａ（１）ないしｄａｔａ（Ｕ）から成る照合用データＣＭ_dataも同様である。個人データＰＭ_dataおよび照合用データＣＭ_dataの内容などについては、後で詳しく説明する。尚、個人データＰＭ_dataおよび照合用データＣＭ_dataは、例えば、右手の第二指（人差し指）の情報に基づいて生成されるとする。

クレジットカードの利用者が店舗において取引を行う場合、店舗側は、端末装置１００における図示せぬカード読み取り部に、利用者が提示したクレジットカード２００を例えば載置し、端末装置１００を動作させる。クレジットカード２００には、電磁誘導などといった周知の方法によって、動作に必要な電力が供給される。

端末装置１００は、利用者に、端末装置１００の撮像部１１０上に指を載置するように促す。端末装置１００は、利用者の指３００の静脈画像を取得し、それに基づいて照合用データＣＭ_dataを生成する。そして、端末装置１００は、生成した照合用データＣＭ_dataを、周知の方法によりクレジットカード２００に送信する。クレジットカード２００の情報処理部２１０は、受信した照合用データＣＭ_dataと、記憶装置２３０に格納されている登録データとに基づいて認証処理を行う。情報処理部２１０は、両者が一致すると判定した場合には［一致］といった照合結果を示す情報を端末装置１００に送信し、両者が一致しないと判定した場合には［不一致］といった照合結果を示す情報を端末装置１００に送信する。端末装置１００は、［一致］を示す情報を受信した場合には、クレジットカードの利用者が本当の所有者であるとして取引処理を行い、［不一致］を示す情報を受信した場合には、再度の照合を求めたり取引を中止するといった処理を適宜行う。上述した処理は、例えば、端末装置１００の図示せぬ制御回路に格納されたプログラムを動作させ、また、個人情報媒体２００の情報処理部２１０に格納されたプログラムを動作させることで行うことができる。

この構成によれば、クレジットカード２００に格納された個人情報を端末装置１００に送信することなく個人認証の処理が行われる。従って、クレジットカード２００に格納された個人情報が漏洩するといった危険性は生じない。

以上、個人認証システム１の概要について説明した。引き続き、端末装置１００、個人情報媒体２００、及び、個人認証システム１について、詳しく説明する。

端末装置１００は、
利用者の指の画像を取得する撮像部１１０、
撮像した画像データを処理する画像処理部１２０、
画像処理部１２０からのデータに基づいて照合用データＣＭ_dataを生成する照合用データ生成部１３０、
生成された照合用データＣＭ_dataを個人情報媒体２００に送信すると共に個人情報媒体２００から送信される照合結果を受信する送受信部１４０、
受信された照合結果に基づいて所定の取引処理を行う取引処理部１５０、
を備えている。

撮像部１１０は、例えば、近赤外光画像の撮像が可能な画像センサから成り、指静脈パターンを含む近赤外光画像を取得する。撮像部１１０として、例えば、エリアセンサやラインセンサといった、周知の画像センサを用いることができる。

画像処理部１２０は、撮像部１１０が撮像した近赤外光画像に所定の画像処理を施すことで静脈パターンを求める。そして、照合用データ生成部１３０は、静脈パターンに基づいて、照合用データＣＭ_dataを生成する。

後述する図９に示すように、照合用データＣＭ_dataは、メタデータ部分、部分空間データ部分、及び、ハフ変換データ部分によって構成されている。図２ないし図９を参照して、利用者の照合用データを生成するために端末装置側で行う動作を説明する。

図２は、利用者の照合用データを生成するために端末装置側で行う動作を説明するための模式的なフローチャートである。

端末装置１００は、「撮像部上に指を載置する」といった動作を利用者に促す表示を例えば図示せぬ表示部に行う。そして、撮像部１１０を動作させて、利用者の指３００の近赤外光画像を撮像して静脈パターンを含む画像を取得する（ステップＳ１１０１）。近赤外光は、生体組織に対する透過性が高い。一方、特定の波長（８００〜９００ナノメートル前後）の近赤外光は静脈の血液中の還元ヘモグロビンに吸収されるといった特性を示す。従って、生体からの近赤外光を撮像した画像において、静脈パターンは影となって表れる。図２におけるステップＳ１１０１の右側に、取得した画像を模式的に示した。尚、取得した画像には、静脈パターンの他、種々のノイズも含まれる。図にあっては、静脈パターンを破線で示し、ノイズをハッチングで示した。

ここでは、右手の第二指（人差し指）の基節から末節にかけての画像を取得するとする。説明の都合上、利用者の指３００の画像にあっては、指の伸びる方向をＸ方向とし、これに直交する方向をＹ方向とする。

次いで、指３００の静脈パターンを含む画像に画像処理を施す（ステップＳ１１０２）。例えば、指３００の静脈パターンを含む画像にフィルタ処理を施し、ノイズとなる情報の除去やエッジ抽出処理を行う。フィルタ処理は、周知の画像処理技術によって行うことができる。静脈パターンは基本的には指に沿って延びるので、ノイズ処理の場合には、図においてＹ方向に延びるノイズを除去するといったフィルタ処理を行えばよい。また、エッジ抽出処理は、例えば２階微分処理を施すことによって行うことができる。図２におけるステップＳ１１０２の右側に、画像処理を施した画像を模式的に示した。

次いで、画像の２値化処理や拡大／縮小処理を適宜行い、静脈パターンの細線化データ（スケルトンデータ）を生成する（ステップＳ１１０３）。これらの処理は、周知の画像処理技術によって行うことができる。図２におけるステップＳ１１０３の右側に、細線化データを模式的に示した。以下の説明において、細線化データの画素数はＸ方向に１６０画素、Ｙ方向に６０画素であって、細線部の画素値＝１、背景部の画素値＝０であるとしてとして説明するが、これに限るものではない。

次いで、照合用データＣＭ_dataを構成する、メタデータ、部分空間データ、及び、ハフ変換データの生成について説明する。説明の都合上、先ず、ハフ変換（Hough変換）の原理について簡単に説明する。

図３の（Ａ）及び（Ｂ）、並びに、図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、ハフ変換の原理を説明するための模式的なグラフである。

図３の（Ａ）に示すように、Ｘ−Ｙ平面上の或る点（ｘ，ｙ）を通る直線ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０に対して原点から垂線を引いたときの長さを符号ρで表し、この垂線がＸ軸となす角を符号θ［ｒａｄ］で表せば、直線ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０は以下の式（１）のように表すことができる。

ρ＝ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ （１）

ここで、図３の（Ｂ）に示すように、Ｘ−Ｙ平面上の或る点（ｘ，ｙ）を通る直線は無限に存在するが、それぞれの直線に対して、（ρ，θ）の組が一義的に決まる。従って、上記の式（１）を用いて計算をすれば、或る点（ｘ，ｙ）を通るそれぞれの直線に対応した、ρ−θパラメータ空間における曲線が、図４の（Ａ）のように求まる。

図４の（Ｂ）は、Ｘ−Ｙ平面上の或る点（ｘ₁，ｙ₁）を通り無限に存在する直線に対応するρ−θパラメータ空間における曲線ＣＬ_(x1,y1)と、Ｘ−Ｙ平面上の或る点（ｘ₂，ｙ₂）を通り無限に存在する直線に対応するρ−θパラメータ空間における曲線ＣＬ_(x2,y2)との関係を示している。曲線ＣＬ_(x1,y1)と曲線ＣＬ_(x2,y2)との交点（ρ₁₂，θ₁₂）は、Ｘ−Ｙ平面上の点（ｘ₁，ｙ₁）と点（ｘ₂，ｙ₂）とを通る直線を表している。

以上、ハフ変換の原理について簡単に説明した。引き続き、図２のステップＳ１２０１及びＳ１２０２に示す、ハフ変換処理に基づく特徴点抽出について説明する。

ステップＳ１１０３で生成された細線化データを、ρ−θパラメータ空間上に変換する（ステップＳ１２０１）。ρ−θパラメータ空間をＭ×Ｎ分割して離散化する場合、角度θがとり得る値は、以下の式（２）のように表される。

θ＝−π／２＋ｎπ／Ｎ （但し、ｎ＝０，１・・・，Ｎ） （２）

説明の都合上、ここでは、Ｍ＝Ｎ＝６０であるとする。式（２）は、以下の式（２’）のように表される。

θ＝−π／２＋ｎπ／６０ （但し、ｎ＝０，１・・・，６０） （２’）

ρ−θに関する２次元配列Ｐ［ρ，θ］の各要素を０に初期化した後、ステップＳ１１０３で生成された細線化データをラスタ走査し、画素値が１の場合にはその（ｘ，ｙ）に対し、π／Ｎ［ｒａｄ］間隔で上記式（１）に基づきρを求め整数化し、Ｐ［ρ，θ］の値に１を加えるといった投票を行う。

このとき、細線化データの画像は複数の対象点をもつため、ρ−θパラメータ空間と投票された値の加算値Ｚに基づいて、各θに対して順位付けを行う。この加算値Ｚの値は、細線化データの画像の形により決定され、ρやθの情報と共にスケルトンの特徴を表す。

ステップＳ１１０３で生成された細線化データを、以上のような手順によって、ρ−θパラメータ空間上に変換する。図５の（Ａ）に示す利用者の静脈パターンをハフ変換した結果を図５の（Ｂ）に模式的に示す。

図５の（Ｂ）において、“○”記号、“□”記号、及び、“△”記号は、加算値Ｚに基づく第１順位、第２順位、及び、第３順位の特徴点を示す。図示の都合上、第４順位および第５順位は共に“＋”記号で表し、第６順位以下の図示は省略した。これらの記号の意味は、後述する図６並びに図７の（Ａ）及び（Ｂ）においても同様である。

次いで、ハフ変換処理の結果に基づいて、特徴点を抽出する（ステップＳ１２０２）。第何順位までの特徴点を選択して使用するかは、認証の精度や個人情報媒体２００に格納する個人データＰＭ_data（テンプレート）の大きさを勘案して決定すればよい。ここでは、第１順位および第２順位の特徴点を選択して使用するとして説明する。図９に示す照合用データＣＭ_dataのうちハフ変換データの部分は、このようにして抽出された第１順位と第２順位のデータから構成される。第ｎ番目の角度θに対応する第１順位の値を符号ｈｃ（ｎ，１）で示し、第２順位の値を符号ｈｃ（ｎ，２）で表す。図６は、図５の（Ｂ）に示すグラフから第１順位と第２順位のデータを抽出したときの、ρ−θパラメータ空間における模式的な分布図である。

尚、ハフ変換データ部分には、更に、ハフ変換データの総和を示すデータを付加してもよい。ここでは、照合用データＣＭ_dataに、符号ｈｃ（０，１）ないしｈｃ（Ｎ，２）の値の総和を得ることで得られる値ｈｃ＿ｓｕｍを更に含ませている。個人情報媒体２００に格納される個人データＰＭ_dataについても同様である。図９に示す例では、ハフ変換データの部分の先頭に値ｈｃ＿ｓｕｍを配置している。

以上、図２に示すハフ変換処理に基づく特徴点抽出について説明した。次いで、図２に示すメタデータ処理のステップＳ１２１１について説明する。

メタデータは、ステップＳ１１０３で生成された細線化データの概要を表すデータであって、ステップＳ１２０１によるハフ変換処理の結果を利用して生成される。

ハフ変換処理後のＰ［ρ，θ］に着目する。例えば、上記式（２’）においてｎ＝３０のとき、θ＝０である。ここで、θ＝０における投票値Ｚを加算すると、ステップＳ１１０３で生成された細線化データにおいて指の長手方向に沿った静脈の長さの総和に対応した値が得られる。例えば、第６順位以下のデータを無視するとすれば、上記の操作は図７（Ａ）及び（Ｂ）のように表される。符号Ｚ₁ないしＺ₅は、それぞれ、θ＝０における第１順位ないし第５順位の投票値を示す。

従って、ｎ＝０，１・・・，Ｎのそれぞれに対応するθにおいて、投票値Ｚをそれぞれ加算することにより、θと、θに対応する投票値Ｚの総和から成る２次元データが生成される（図７の（Ｂ）を参照）。この２次元データは、ステップＳ１１０３で生成された細線化データにおける線図の角度分布に対応したデータであり、ここでは、メタデータと呼ぶ。

細線化データから生成されたメタデータを比較することによって、複雑な計算処理をすることなく処理を行うことができる。類似した細線化データにあっては、線図の角度分布も概ね似たものとなるからである。

図９に示す照合用データＣＭ_dataのうちメタデータ部分には、このようにして生成されたデータが格納される。尚、Ｎ＝６０の場合には、メタデータは６１個のデータから構成される。しかしながら、線図の角度分布の類似性を判断する上で、必ずしもこれら全てを用いる必要はない。例えば、ｎ＝０，１０，２０，３０，４０，５０，６０の場合に対応するデータのみ選択するといった態様であってもよい。ここでは、（Ｎ＋１）個のデータのうち適当な間隔を空けて選択したＲ個のデータが抽出されるとする。

図９に示す照合用データＣＭ_dataのうちメタデータの部分は、このようにして抽出されたＲ個のデータから構成される。Ｒ個のデータを符号ｈｓ（１）ないしｈｓ（Ｒ）と表す。

尚、メタデータ部分には、更に、メタデータの総和を示すデータを付加してもよい。ここでは、照合用データＣＭ_dataに、符号ｈｓ（１）ないしｈｓ（Ｒ）の値の総和を得ることで得られる値ｈｓ＿ｓｕｍを更に含ませている。個人情報媒体２００に格納される個人データＰＭ_dataについても同様である。図９に示す例では、メタデータ部分の先頭に値ｈｓ＿ｓｕｍを配置している。

以上、図２に示すメタデータ処理のステップＳ１２１１について説明した。次いで、図２のステップＳ１３０１及びＳ１３０２に示す、部分空間処理に基づく特徴点抽出について説明する。

部分空間処理により得られるデータも、ステップＳ１１０３で生成された細線化データの概要を表すデータである。但し、メタデータ処理とは異なり、ステップＳ１１０３で生成された細線化データを用いて生成される。

図８の（Ａ）ないし（Ｃ）は、利用者の静脈パターンの細線化データから部分空間データを生成する方法を説明するための模式図である。

先ず、ステップＳ１１０３で生成された細線化データを、所定のサイズのブロック単位で分割する（図８の（Ａ）及び（Ｂ）を参照）。細線化データは、Ｘ方向にＪ個のブロック、Ｙ方向にＫ個のブロックに分割されるとする。細線化データの画素数がＸ方向に１６０画素、Ｙ方向に６０画素の場合に、例えばブロックが１０×５のサイズであるとするとすれば、Ｊ＝１６、Ｋ＝１２といった値となる。

そして、各ブロックに含まれる細線の画素数をそのブロック（部分空間）の値とする（図８の（Ｂ）及び（Ｃ）を参照）。尚、図（Ｃ）にあっては、細線の画素数の大小関係を模式的にハッチングの濃淡で示した。

図９に示す照合用データＣＭ_dataのうち部分空間データの部分は、このようにして生成されたデータから構成される。第Ｊ列（但し、ｊ＝１，２・・・，Ｊ）、第ｋ列（但し、ｋ＝１，２・・・，Ｋ）目のデータを符号ｂｓ（ｋ，ｊ）と表す。Ｊ＝１６、Ｋ＝１２の場合には、部分空間データは１９２個のデータから構成される。

尚、部分空間データ部分には、更に、部分空間データの総和を示すデータを付加してもよい。ここでは、照合用データＣＭ_dataに、符号ｂｓ（１，１）ないしｂｓ（Ｋ，Ｊ）の値の総和を得ることで得られる値ｂｓ＿ｓｕｍを更に含ませている。個人情報媒体２００に格納される個人データＰＭ_dataについても同様である。図９に示す例では、照合用データＣＭ_dataの部分の先頭に値ｂｓ＿ｓｕｍを配置している。

以上、部分空間処理に基づく特徴点抽出について説明した。

部分空間による特徴抽出のメリットは、照合計算における位置ずれによる差分の変化が、スケルトンの形状特徴に依存している点にある。

端末装置１００は、上記のｈｓ＿ｓｕｍ及びｈｓ（１）ないしｈｓ（Ｒ）、ｂｓ＿ｓｕｍ及びｂｓ（１，１）ないしｂｓ（Ｋ，Ｊ）、並びに、ｈｃ＿ｓｕｍ及びｈｃ（０，１）ないしｈｃ（Ｎ，２）から成るデータ列を、照合用データＣＭ_dataを構成するｄａｔａ（１）ないしｄａｔａ（Ｕ）として生成し、個人情報媒体２００に送信する。上述した符号Ｎ，Ｒ，Ｊ，Ｋの値にもよるが、照合用データＣＭ_dataの大きさは数百バイトといった規模に抑えることができる。

クレジットカード２００は、受信した照合用データＣＭ_dataを記憶装置２３０に一時保存し、照合処理を行う。引き続き、図１、図１０、図１１、及び、図１２を参照して、端末装置１００、個人情報媒体２００、及び、個人認証システム１について、詳しく説明する。

上述したように、図１に示すクレジットカード２００の記憶装置２３０には、予め、登録済の個人データＰＭ_dataが格納されている。より具体的には、登録済の個人データＰＭ_dataは指静脈の情報に基づいて生成されており、図１０の（Ａ）に示すＤＡＴＡ（１）〜ＤＡＴＡ（Ｕ）から成る情報が格納されている。クレジットカード２００への個人情報の格納は、例えば外部から個人情報の読み出しが不可能となるように、スマートカードの規格などに応じて適宜周知の方法を用いて行えばよい。

ＤＡＴＡ（１）〜ＤＡＴＡ（Ｕ）は、クレジットカードの申込者の生体情報に基づいて予め生成されたデータであって、照合用データＣＭ_dataに対応するデータとして構成されている。個人データＰＭ_dataの生成方法は、照合用データＣＭ_dataの生成方法と同様であるので説明を省略する。上述したｈｃ＿ｓｕｍに対応するデータをＨＣ＿ｓｕｍと表し、ｈｃ（０，１）ないしｈｃ（Ｎ，２）に対応するデータをＨＣ（０，１）ないしＨＣ（Ｎ，２）と表す。上述したｈｓ＿ｓｕｍに対応するデータをＨＳ＿ｓｕｍと表し、ｈｓ（１）ないしｈｓ（Ｒ）に対応するデータをＨＳ（１）ないしＨＳ（Ｒ）と表す。上述したｂｓ＿ｓｕｍに対応するデータをＢＳ＿ｓｕｍと表し、ｂｓ（１，１）ないしｂｓ（Ｋ，Ｊ）に対応するデータをＢＳ（１，１）ないしＢＳ（Ｋ，Ｊ）と表す。

図１１及び図１２を参照して、個人情報媒体２００などの動作について詳しく説明する。

個人情報媒体２００は、照合用データＣＭ_dataを構成するｄａｔａ（１）ないしｄａｔａ（Ｕ）を受信し（ステップＳ２１０１）、記憶装置２３０に一時保存する。そして、個人情報媒体２００は、個人データＰＭ_dataを構成するＤＡＴＡ（１）ないしＤＡＴＡ（Ｕ）と、照合用データＣＭ_dataを構成するｄａｔａ（１）ないしｄａｔａ（Ｕ）との差分を判定し、両者が一致すると判定した場合には［一致］といった照合結果を示す照合結果情報ＣＲ_info（例えば「１」という値）を端末装置１００に送信し（ステップＳ２１０３）、両者が一致しないと判定した場合には［不一致］といった照合結果を示す照合結果情報ＣＲ_info（例えば「０」という値）を端末装置１００に送信する（ステップＳ２１０４）。上述した処理は、情報処理部２１０に格納されたプログラムを動作させることで行うことができる。

端末装置１００は、受信した照合結果情報ＣＲ_infoに応じた処理を適宜行う（ステップＳ１４０１）。例えば、［一致］を示す照合結果情報ＣＲ_infoを受信した場合、端末装置１００の取引処理部１５０は、クレジットカードの利用者が本当の所有者であるとして取引処理を行い、［不一致］を示す照合結果情報ＣＲ_infoを受信した場合には、再度の照合を求めたり取引を中止するといった処理を適宜行うといった構成とすることができる。

ステップＳ２１０２の詳細について説明する。図１２に示すように、ステップＳ２１０２は、個人データＰＭ_dataを構成するＤＡＴＡ（１）ないしＤＡＴＡ（Ｕ）と照合用データＣＭ_dataを構成するｄａｔａ（１）ないしｄａｔａ（Ｕ）とのそれぞれの誤差の絶対値の和を求めるステップＳ２１０２Ａと、誤差の絶対値の和が所定の閾値Ｔｈｒｅｓｈ＿Ｌｅｖｅｌより小さいかどうかを判定するステップＳ２１０２Ｂとから成る。

所定の値Ｔｈｒｅｓｈ＿Ｌｅｖｅｌは、本人拒否率（ＦＲＲ：False Rejection Rate）や他人受入率（ＦＡＲ：False Acceptance Rate）を勘案して、十分な認証精度で認証ができるように実験などに基づいて適宜設定すればよい。

以上、端末装置１００、個人情報媒体２００、及び、個人認証システム１について、詳しく説明した。

図１２に示すステップＳ２１０２Ａは、数百バイト程度のデータ列について差分を計算し、絶対値を加算するといった演算処理によって行うことができる。従って、比較的低速かつ小規模な処理部であっても、認証処理を実使用上支障のない時間（例えば２〜３秒程度）で行うことができる。

尚、処理の一層の高速化を図るために、照合用データＣＭ_dataと個人データＰＭ_dataの一部、例えば、メタデータの部分のみ比較するといった構成とすることもできる。上述したように、メタデータは細線化データにおける線図の角度分布に対応したデータであり、類似した細線化データにあっては、線図の角度分布も概ね似たものとなるからである。また、場合によって、上述したＨＳ＿ＳＵＭ、ＢＳ＿ＳＵＭ、及び、ＨＣ＿ＳＵＭと、ｈｓ＿ＳＵＭ、ｂｓ＿ＳＵＭ、及び、ｈｓ＿ＳＵＭの部分のみ比較するといった構成とすることもできる。

以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。実施形態における生体認証システムの構成要素の具体的な構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。

例えば、照合用データや個人データは、メタデータ部分、部分空間データ部分、及び、ハフ変換データ部分の順で並ぶデータ列として説明したが、これに限るものではない。照合用データと個人データとの照合に支障が生じない限り、データ列の並びは特に限定するものではない。

撮像時の指の位置のばらつきによって、個人データを構成する部分空間データＢＳ（ｋ，ｊ）に対して、照合用データを構成する部分空間データｂｓ（ｋ，ｊ）が対応せず、ｂｓ（ｋ−１，ｊ）、ｂｓ（ｋ＋１，ｊ）、ｂｓ（ｋ，ｊ−１）、ｂｓ（ｋ，ｊ＋１）、ｂｓ（ｋ−１，ｊ−１）、ｂｓ（ｋ−１，ｊ＋１）、ｂｓ（ｋ＋１，ｊ−１）、及び、ｂｓ（ｋ＋１，ｊ＋１）のいずれかが対応するデータとなるといったことも考えられる。このような場合には、部分空間データの差分を取る際に、データの対応関係を平面上の８方向にずらした状態で差分の絶対値の総和を８通り取り、その中から最小のものを選択して採用するといった構成とすればよい。

秘匿性を更に高めるために、個人データや照合用データには暗号化を施してもよい。暗号化の方法は特に限定するものではなく、周知の方法を用いることができる。尚、復号における処理負担を考慮して、データの一部、例えば、ハフ変換データ部分にのみ暗号化を施すといった構成とすることもできる。

なお、本発明は、日本国にて２０１４年１月３１日に特許出願された特願２０１４−０１８１０１の特許出願に基づく優先権主張の利益を享受するものであり、当該特許出願に記載された内容は、全て本明細書に含まれるものとする。

１・・・生体認証システム、
１００・・・端末装置、
１１０・・・撮像部、
１２０・・・画像処理部、
１３０・・・照合用データ生成部、
１４０・・・送受信部、
１５０・・・取引処理部、
２００・・・個人情報媒体（スマートカードを用いたクレジットカード）、
２１０・・・情報処理部、
２２０・・・中央処理装置（ＣＰＵ）、
２３０・・・記憶装置（メモリ）

Claims (13)

1. 個人情報媒体および端末装置から構成され、個人情報媒体の利用者が個人情報媒体の所有者であるか否かを認証して処理を行うための個人認証システムであって、
   前記端末装置は、前記個人情報媒体の利用者の指静脈パターンを離散化されたρ−θパラメータ空間上にハフ変換したデータから離散化されたθに対応する第１順位から所定の順位までのデータを選択して構成されたデータ群から成るハフ変換データ部分と前記θに対応する前記第１順位から所定の順位までの数値を積算したデータ群を有するメタデータ部分とを含む照合用データを生成する照合用データ生成部を含んでおり、
   前記個人情報媒体は、前記個人情報媒体の所有者の指静脈パターンを離散化されたρ−θパラメータ空間上にハフ変換したデータから離散化されたθに対応する第１順位から所定の順位までのデータが選択されて構成されたデータ群から成るハフ変換データ部分と前記θに対応する前記第１順位から所定の順位までの数値を積算したデータ群を有するメタデータ部分とを含む個人データが格納された記憶装置を有する情報処理部を含んでおり、
   前記個人情報媒体は、前記端末装置から送信された前記照合用データと、前記個人データとに基づいて照合処理を行うと共に、照合処理の結果を示す照合結果情報を前記端末装置に送信し、
   前記端末装置は、前記個人情報媒体から送信された照合処理の結果を示す照合結果情報に応じた処理を行う、
   個人認証システム。
2. 前記個人データと前記照合用データとにおける前記メタデータ部分は、前記θに対応する第１順位から第５順位までの数値を積算したデータ群を有する、
   請求項１に記載の個人認証システム。
3. 前記個人データは、前記所有者の指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分を更に有しており、
   前記照合用データは、前記利用者の指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分を更に有している、
   請求項１または請求項２に記載の個人認証システム。
4. 前記個人データと前記照合用データとにおける前記部分空間データ部分には、更に、部分空間データの総和を示すデータが付加されている、
   請求項３に記載の個人認証システム。
5. 前記個人データと前記照合用データとにおける前記メタデータ部分には、更に、メタデータの総和を示すデータが付加されている、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の個人認証システム。
6. 前記個人データと前記照合用データとにおける前記ハフ変換データ部分には、更に、ハフ変換データの総和を示すデータが付加されている、
   請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の個人認証システム。
7. 前記情報処理部は、前記照合用データと前記個人データとの差分に基づいて照合処理を行う、
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の個人認証システム。
8. 前記情報処理部は、前記照合用データと前記個人データとの差分の絶対値の和と、所定の閾値との大小関係とに基づいて照合処理を行う、
   請求項７に記載の個人認証システム。
9. 個人情報媒体の利用者が個人情報媒体の所有者であるか否かを認証するための照合処理を個人情報媒体側で行う個人認証システムに用いられる端末装置であって、
   前記端末装置は、前記個人情報媒体の利用者の指静脈パターンを離散化されたρ−θパラメータ空間上にハフ変換したデータから離散化されたθに対応する第１順位から所定の順位までのデータを選択して構成されたデータ群から成るハフ変換データ部分と前記θに対応する前記第１順位から所定の順位までの数値を積算したデータ群を有するメタデータ部分とを含む照合用データを生成する照合用データ生成部を含んでおり、生成した照合用データを個人情報媒体側に送信する、
   端末装置。
10. 前記照合用データは、前記利用者の指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分を更に有している、
    請求項９に記載の端末装置。
11. 個人情報媒体の利用者が個人情報媒体の所有者であるか否かを認証するための照合処理を個人情報媒体側で行う個人認証システムに用いられる個人情報媒体であって、
    前記個人情報媒体は、前記個人情報媒体の所有者の指静脈パターンを離散化されたρ−θパラメータ空間上にハフ変換したデータから離散化されたθに対応する第１順位から所定の順位までのデータが選択されて構成されたデータ群から成るハフ変換データ部分と前記θに対応する前記第１順位から所定の順位までの数値を積算したデータ群を有するメタデータ部分とを含む個人データが格納された記憶装置を有する情報処理部を含んでおり、
    前記個人情報媒体は、外部の端末装置から送信された照合用データと、前記個人データとに基づいて照合処理を行うと共に、照合処理の結果を示す照合結果情報を外部の端末装置に送信する、
    個人情報媒体。
12. 前記個人データは、前記利用者の指静脈パターンを複数のブロックに分割したときの各ブロックに含まれる線図の画素数を値とするデータ群から成る部分空間データ部分を更に有している、
    請求項１１に記載の個人情報媒体。
13. 個人情報媒体の利用者の指静脈パターンを離散化されたρ−θパラメータ空間上にハフ変換したデータから離散化されたθに対応する第１順位から所定の順位までのデータを選択して構成されたデータ群から成るハフ変換データ部分と前記θに対応する前記第１順位から所定の順位までの数値を積算したデータ群を有するメタデータ部分とを含む照合用データを生成する照合用データ生成部を含んでいる端末装置と、
    所有者の指静脈パターンを離散化されたρ−θパラメータ空間上にハフ変換したデータから離散化されたθに対応する第１順位から所定の順位までのデータが選択されて構成されたデータ群から成るハフ変換データ部分と前記θに対応する前記第１順位から所定の順位までの数値を積算したデータ群を有するメタデータ部分とを含む個人データが格納された記憶装置を有する情報処理部を含んでいる個人情報媒体と、
    を用いて、
    前記端末装置において、前記個人情報媒体の利用者の指静脈パターンに基づいて照合用データを生成するステップ、
    前記端末装置から前記個人情報媒体に前記照合用データを送信するステップ、
    前記個人情報媒体において、前記端末装置から送信された前記照合用データと、前記個人データとに基づいて照合処理を行うステップ、
    前記個人情報媒体から前記端末装置に照合処理の結果を示す照合結果情報を送信するステップ、
    前記端末装置において、前記個人情報媒体から送信された照合処理の結果を示す照合結果情報に応じた処理を行うステップ、
    を有する個人認証方法。

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