JPH03202973A - 個人認証装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、たとえば手形や指紋などの身体的特徴を用
いて個人の認証を行う個人認証装置に関する。

（従来の技術） 近時、たとえば第１．第２の関節部分を含む指画像の画
素濃度を指の長手方向と直交する方向に加算して加算信
号（特徴情報）を求め、これを認証パラメータとして用
いる個人認証装置が考案されている。この種の個人認証
装置では、被認証者本人の指の画像情報より求められた
被照合用の特徴情報をあらかじめ記憶しておき、これと
認証時に被認証者によって入力された本人の指画像から
得た特徴情報とを比較照合することにより、個人の認証
、つまり本人か否かを判断するようになっている。

ところで、上記した方式の個人認証装置の場合、特徴情
報と被照合用特徴情報との位置合わせを行う必要がある
。これは、照合時に置かれる指の位置のずれなどによっ
て、認証の精度が低下されるのを防止するためである。

以下に、２乗誤差を計算することで位置合わせを行う場
合について説明する。

たとえば今、あらかじめ記憶されている被照合用特徴情
報をＡｄ（ｉ）、入力された指画像から得た特徴情報を
Ａ　（ｉ）とし、それぞれの情報Ａｄ　（ｉ）、Ａ　（
ｉ）の要素の数をＮとする。そして、被照合用特徴情報
Ａｄ　（ｉ）と、上記特徴情報Ａ　（ｉ）をｍだけずら
した情報Ａ（ｉ＋ｍ）との２乗誤差を、ある範囲にわた
って和算したものを位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）とすると
、この位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）は、 ｍ≧０のとき、 ・・・　（１ａ） ｍ＜０のとき、 ・・・　（Ｉｂ） により求められる。

位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）は、特徴情報Ａ　（ｉ＋ｍ）
と被照合用特徴情報Ａｄ　（ｉ）との−成度を表わすパ
ラメータであり、位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）の値が小さ
いほど一致していることを示すものである。したがって
、ｍの値をある範囲について変化させ、位置合わせ関数
Ｓ　（ｍ）が最も小さくなるＳ　（ｍ’　）のときのｍ
′のところで、特徴情報Ａ（ｉ＋ｍ）と被照合用特徴情
報Ａｄ　（ｉ）との位置合わせができたことになる。

しかしながら、この方法の場合、ｍの値をある範囲で変
化させ、繰り返し上記した（ｌａ）。

（１ｂ）式にしたがって２乗誤差を計算するようになっ
ているため、演算量が非常に多く、演算に時間がかかる
という欠点があった。すなわち、ｍの値を変化させる範
囲をたとえば−Ｍ≦ｍ≧Ｍとすると、位置合わせには、
乗算および減算がＮ（２Ｍ＋１）−Ｍ２−Ｍ回、加算が
Ｎ　（２Ｍ＋１）−Ｍ２−３Ｍ−１回、除算が２Ｍ＋１
回の演算が必要となっていた。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、指画像の画素濃度を指の長手方向と直
交する方向に加算して得られる特徴情報を、あらかじめ
記憶している被照合用特徴情報と比較照合することによ
り個人の認証を行う個人認証装置において、上記特徴情
報と被照合用特徴情報との位置合わせに２乗誤差を用い
るものの場合、演算量が非常に多くなり、演算に時間が
かかるという欠点があった。

そこで、この発明は、演算に要する時間を短くでき、認
証の速度を向上することが可能な個人認証装置を提供す
ることを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、この発明の個人認証装置
にあっては、被認証者本人の指の画像情報より求められ
た被照合用の特徴情報をあらかじめ記憶している記憶手
段と、指の画像情報を人力する人力手段と、この入力手
段により人力された指の画像情報を指の長手方向と直交
する方向に加算して特徴情報を生成する生成手段と、こ
の生成手段で生成された特徴情報と前記記憶手段に記憶
されている被照合用特徴情報との相互相関関数を計算す
ることにより位置合わせを行う比較手段と、この比較手
段の結果にもとづいて、前記生成手段で生成された特徴
情報と前記記憶手段に記憶されている被照合用特徴情報
との不一致度を算出することにより照合を行う照合手段
とから構成されている。

（作　用） この発明は、上記した手段により、演算量を減らすこと
ができるようになるため、演算時間が短くて済むもので
ある。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第２図は、この発明の個人認証装置を示すものである。

第２図において、１１は指の画像情報を人力する際に被
認証者がたとえば第１．第２の関節部分を含んだ状態で
指Ｆを載せるための指置台であり、たとえば透明なプリ
ズムによって構成されている。

この指置台１１上に載せられた指Ｆの画像情報は、上記
指置台１１の下方に配設された光源１２からの光が指置
台１１を介して照射されることにより、反射光像として
カメラ１３で読み取られるようになっている。

カメラ１３に入力された指Ｆの画像情報は、ここで電気
信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器１４によってＡ／Ｄ
変換されてディジタル化される。

このディジタル化された指画像は、制御部１５によって
画像メモリ１６に一時的に記憶される。

一方、ＩＣカード１７には、あらかじめ被認証者各人の
指画像より抽出された特徴情報が記憶されている。この
特徴情報としては、たとえば指画像を指の長平方向と直
交する方向に画素濃度の加算を行うことによって得られ
る加算信号である。

上記ＩＣカード１７は、前記制御部１５によって制御さ
れる読取書込装置１８によって前記特徴情報の書込み（
登録時）または読出しく照合時）が行われるようになっ
ており、これらＩＣカード１７および読取書込装置１８
によって被認証者各人の被照合用特徴情報があらかじめ
登録されている辞書部１つが構成されているム 制御部１５では、前記画像メモリ１６に記憶された指画
像より指Ｆの特徴情報を求め、この求めた特徴情報と前
記辞書部１９に登録されている被照合用特徴情報との比
較（位置合わせ）および照合により本人確認（個人の認
証）が行われる。

ホストマシン２０は、前記制御部１５からの照合結果に
したがって、たとえばドアの開閉や警報ブザーの鳴動な
どを制御するものである。なお、このホストマシン２０
の制御の対象は、この個人認証装置が適用されるセキュ
リティシステムによって異なってくる。

第３図は、指画像と特徴情報（加算信号）とを模式的に
示すものである。

指画像Ｆｘは、前記カメラ１３によって読取られ、前記
Ａ／Ｄ変換器１４によってディジタル化された指の画像
パターンである。

特徴情報Ａ　（ｘ）は、指の長手方向Ｘに対して垂直な
方向ｙに、それぞれ前記指画像Ｆｘの画素濃度を加算す
ることによって得られる１次元の信号である。

この特徴情報Ａ　（ｘ）は、各関節部分に対応する構し
わの位置に急峻な谷（極小値）を持ち、これが個人を認
証するためのパラメータ（個人性）となっている。

次に、上記のような構成における個人認証装置の動作に
ついて説明する。この装置では、「登録処理」と「照合
処理」の２つに大別される。

第４図は、「登録処理」にかかる動作を説明するために
示すのものである。たとえば今、登録モードにおいて、
被認証者の指Ｆがたとえば第１゜第２の関節部分を含ん
だ状態で指置台１１上に載せられているものとする。す
ると、少なくとも第１、第２の関節部分を含む指Ｆの画
像情報が、カメラ１３によって電気信号に変換され、さ
らにＡ／Ｄ変換器１４によってＡ／Ｄ変換されてディジ
タル化された後、指画像Ｆｘとして画像メモリ１６に一
時記憶される（ステップ５ＴＩ）。

この指画像Ｆｘは、制御部１５において、指Ｆの長手方
向Ｘに対して垂直な方向ｙにその濃度がそれぞれ加算さ
れる。これにより、第３図に示す如く、特徴情報Ａ　（
ｘ）が生成される（ステップ５Ｔ２）。

こうして求められた特徴情報Ａ　（ｘ）は、辞書部１つ
に登録される（ステップ５Ｔ３）。すなわち、上記特徴
情報Ａ　（ｘ）は、制御部１５の制御により読取書込装
置１８を介して被認証者のＩＣカード１７に記憶される
。

以上により登録処理は終了され、これにより被認証者の
指Ｆに関する特徴情報Ａ　（ｘ）が被照合用特徴情報と
して辞書部１９に登録されたことになる。

第１図は、「照合処理」にかかる動作を説明するために
示すのものである。ここでは、まず指画像Ｆｘの人力（
ステップ５Ｔ１１）と、この指画像Ｆｘからの特徴情報
Ａ　（ｘ）の生成（ステップ５Ｔ１２）とが、上述の登
録におけるそれらと同様の処理により求められる。

特徴情報Ａ　（ｘ）が求められると、制御部１５では、
前記辞書部１９にあらかじめ登録されている被照合用特
徴情報を読出し、この辞書部１つより読出した被照合用
特徴情報と前記認証者本人の指画像より生成した特徴情
報Ａ　（ｘ）との位置合わせが行われる（ステップ５Ｔ
１３）。すなわち、辞書部１９より読出した被照合用特
徴情報をＡｄ（ｉ）、認証者本人の指画像より生成した
特徴情報Ａ　（ｘ）をＡ　（ｉ）とし、各特徴情報Ａｄ
　（ｉ）、Ａ　（ｉ）の要素の数をＮとする。

そして、上記被照合用特徴情報Ａｄ　（ｉ）と、上記特
徴情報Ａ　（ｉ）をｍだけずらした情報Ａ（ｉ＋ｍ）と
の相互相関を計算した結果を位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）
とすると、この位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）は、 ｍ≧０のとき、 ・・・　（２ａ） ｍ＜０のとき ・・・　（２ｂ） で表わされる。

この場合、位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）は、辞書部１９よ
り読出した被照合用特徴情報Ａｄ　（ｉ）と、被認証者
本人の指画像より生成した特徴情報Ａ（ｉ）をｍだけず
らした情報Ａ（ｉ＋ｍ）との一致度を示すパラメータで
あり、位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）の値が大きいほど一致
度が高いことを示している。したがって、ｍの値をある
範囲内で変化させ、その際の位置合わせ関数Ｓ　（ｍ）
が最も大きくなるＳ　（ｍ’　）のときのｍ′のところ
で位置合わせができた、つまり最も位置合わせ関数Ｓ　
（ｍ）が大きくなるときのそのＳ　（ｍ’　）の値が位
置合わせの結果となる。

続いて、この求められた位置合わせの結果Ｓ　（ｍ’　
）にもとづいて、照合が行われる（ステップ５Ｔ１４）
。この場合、照合は下式にしたがって不一致度Ｅを計算
することにより行われる。

すなわち、 ｍ′　よ０のとき、 ・・・　（３ａ） ｍ′　〈０のとき、 ・・・　（３ｂ） この場合の不一致度Ｅは、辞書部１９より読出した被照
合用特徴情報Ａｄ　（ｉ）と、位置合わせ関数Ｓ　（ｍ
）が最も大きくなるＳ　（ｍ’　）のときの特徴情報Ａ
　（ｉ＋ｍ’　）との各要素の２乗誤差を、上記被照合
用特徴情報Ａｄ　（ｉ）の要素の２乗和で正規化したも
のである。したがって、不一致度Ｅの値が小さいほど、
一致度が高いことを示すことになる。

こうして求められた不一致度Ｅの値は、被認証者が本人
であるか否かの判断、つまり本人確認の判定に供される
（ステップ５Ｔ１５）。この場合、本人であるか他人で
あるかの判定は、上記不一致度Ｅと、たとえば実験的に
求められた判定の基準となるしきい値ＴＨとの大小関係
により判断される。すなわち、 Ｅ≦ＴＨ本人 Ｅ　＞ＴＨ他人 この判定の結果、もし本人と判定された場合には一致信
号が、また他人と判定された場合には不一致信号がホス
トマシン２０に出力される。すると、ホストマシン２０
では、その信号に応じた処理、たとえば一致信号に対し
てはドアを開放するなど、また不一致信号に対しては警
報ブザーを鳴動するなど、当該装置が適用されるセキュ
リティシステムに応じた制御が行われる。

以上により照合処理は終了される。

次に、位置合わせに相互相関を用いた場合の演算量につ
いて説明する。

たとえば今、ｍの値を変化させる範囲を−Ｍ≦ｍａＭと
すると、位置合わせに必要な演算は、乗算がＮ　（２Ｍ
＋１）−Ｍ２−Ｍ回、加算がＮ　（２Ｍ＋１）−Ｍ２−
３Ｍ−１回、除算が２Ｍ＋１回となる。

これに対し、従来の２乗誤差を用いるものの場合には、
これに加えてＮ　（２Ｍ＋１）−Ｍ２−Ｍ回の減算が必
要である。このため、その分だけ処理を高速化できる。

特に、位置合わせのために、たとえば現在の信号処理に
広く用いられているＤ　Ｓ　Ｐ　（Ｄ　１ｇ１ｔａｌ　
　Ｓ　ｆｇｎａｌ　　Ｐ　ｒｏｃａｓｓｏｒ）のような
加減算と乗算との処理速度が等しいプロセッサを用いた
場合には、従来に比して約２７３の演算量で済むように
なる。

また、２乗誤差と相互相関とは数学的に等価であるとい
える。このため、位置合わせの能力が低下されるような
ことはない。すなわち、無限数列であるｘ　（ｉ）と、
これをｍだけずらしたｙ（ｉ＋ｍ）との２乗誤差を一閃
から閃までの範囲について計算すると、 Ｅ　（ｗ）−Σ　ｌｘ　（ｆ）　−ｙ　（１千厘”　２
−（４）となる。

この（４）式を変形すると、 ＋　Ｘ　ｙ　’　（ｉ＋ｍ）　　　　　　　・・・（５
）が得られる。

この（５）式からも明らかなように、第１項と第３項は
ｍによらず一定の値をとる。この場合、第２項のみがｍ
に依存するが、第２項はＸとｙとの相互相関関数に他な
らない。ゆえに、２乗誤差と相互相関は等価であるとい
える。なお、ここではｘ、ｙとして無限数列を考えたが
、有限数列は１部分の要素のみ値を持ち、その他の部分
については要素の値がすべて０の無限数列と考えれば、
有限数列の場合にも上記の理論は成立する。

上記したように、特徴情報と被照合用特徴情報との位置
合わせに相互相関関数を用いることにより、位置合わせ
のための演算時間が少なくて済むようにしている。

すなわち、２乗誤差と数学的に等価な相互相関関数を用
いて、特徴情報と被照合用特徴情報との位置合わせを行
うようにしている。これにより、位置合わせ能力を低下
させることなく、少ない演算で位置合わせが行えるよう
になる。したがって、位置合わせが短時間で行えるよう
になるため、従来よりも認証の速度を向上することが可
能となるものである。

なお、本発明は、少なくとも１本の指の画像情報を人力
できるだけの構成であれば良く、したがって手形の画像
や複数本の指画像に含まれた任意の指画像を用いて認証
を行う構成とされた装置にも容易に適用できる。

その他、この発明の要旨を変えない範囲において、種々
変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果］ 以上、詳述したようにこの発明によれば、特徴情報と被
照合用特徴情報との位置合わせに相互相関関数を用いる
ようにしているため、演算に要する時間を短くでき、認
証の速度を向上することが可能な個人認証装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は照合
時の処理の流れを説明するために示すフローチャート、
第２図は個人認証装置の一例を概略的に示す構成図、第
３ｖ！Ｊは指画像と特徴情報との関係を説明するために
示す図、第４図は登録時の処理の流れを説明するために
示すフローチャトである。 １１・・・指置台、１２・・・光源、１３・・・カメラ
、１５・・・制御部、１９・・・辞書部、Ｆ・・・指。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被認証者本人の指の画像情報より求められた被照合用の
   特徴情報をあらかじめ記憶している記憶手段と、 指の画像情報を入力する入力手段と、 この入力手段により入力された指の画像情報を指の長手
   方向と直交する方向に加算して特徴情報を生成する生成
   手段と、 この生成手段で生成された特徴情報と前記記憶手段に記
   憶されている被照合用特徴情報との相互相関関数を計算
   することにより位置合わせを行う比較手段と、 この比較手段の結果にもとづいて、前記生成手段で生成
   された特徴情報と前記記憶手段に記憶されている被照合
   用特徴情報との不一致度を算出することにより照合を行
   う照合手段と を具備したことを特徴とする個人認証装置。