JPWO2013136553A1 - 個人認証方法及び個人認証装置 - Google Patents
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Abstract
Description
認証用光源と、認証用画像取得部と、認証画像処理部とを備えており、
前記認証用光源は、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を、人体の掌に向けて照射できる構成となっており、
前記認証用画像取得部は、前記認証用光源から照射され、かつ、前記人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得する構成となっており、
前記認証画像処理部は、前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状と静脈形状とをそれぞれ抽出して、認証用データを生成する処理を行う構成となっている
認証画像取得装置。
前記認証画像処理部は、前記反射画像に対応するデータを、RGB色空間のR信号、G信号、B信号に基づくグレースケールの値に変換することにより、前記掌紋形状を抽出する処理を行う構成となっており、
さらに、前記認証画像取得部は、前記反射画像に対応するデータをHSV色空間に変換し、このHSV色空間上でH信号の位相とS信号の強度とを変更し、その後前記HSV色空間をRGB色空間及びCMYK色空間に変換することで得られた色信号として前記静脈形状を抽出する構成となっている
項目1に記載の認証画像取得装置。
前記認証画像処理部は、抽出された前記認証用の掌紋形状と静脈形状とを合成することによって、前記認証用データを生成する処理をさらに行う構成となっている
項目1又は2に記載の認証画像取得装置。
前記認証用光源と前記画像取得部とは、いずれも、一つの携帯端末に実装されている
項目1〜3のいずれか1項に記載の認証画像取得装置。
前記携帯端末は、赤色光を含む光を外部に向けて発することができる表示画面を備えており、
前記認証用光源は、前記表示画面により構成されている
項目4に記載の認証画像取得装置。
テンプレート用光源と、テンプレート用画像取得部と、テンプレート画像処理部と、テンプレートデータ記憶部とを備えており、
前記テンプレート用光源は、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を、人体の掌に向けて照射できる構成となっており、
前記テンプレート用画像取得部は、前記テンプレート用光源から照射され、前記人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得する構成となっており、
前記テンプレート用画像処理部は、前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状と静脈形状とをそれぞれ抽出して、テンプレートデータを生成する処理を行う構成となっており、
前記テンプレートデータ記憶部は、前記テンプレートデータを記憶する構成となっている
テンプレート画像取得装置。
項目1〜5のいずれか1項に記載の認証画像取得装置と、項目6に記載のテンプレート画像取得装置と、照合部とを備えており、
前記照合部は、前記認証画像取得装置で取得された前記認証用データと、前記テンプレートデータ記憶部に記憶された前記テンプレートデータとを照合することにより、個人の認証を行う構成となっている
個人認証システム。
さらに、認証処理駆動装置と、照合結果変換装置と、照合結果受信装置とを備えており、
前記認証処理駆動装置は、既定条件を満たしたときに、前記認証画像取得装置に対して、認証処理の開始を要求する構成となっており、
前記照合結果変換装置は、前記照合部による照合の結果を受け取る構成となっており、
さらに、前記照合結果変換装置は、前記照合の結果が、個人の認証の成功を示している場合には、当該個人自体又は当該個人が使用した端末に対して一意である符号を生成する構成となっており、
前記照合結果受信装置は、前記照合結果変換装置により生成された前記符号を受信する構成となっている
項目7に記載の個人認証システム。
以下のステップを備える個人認証方法:
(1)可視光領域での赤色光を少なくとも発光する認証用光源から発光され、かつ、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得するステップ;
(2)前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状と静脈形状とを、認証用データとしてそれぞれ抽出するステップ;
(3)前記認証用データと、予め登録しておいたテンプレートデータとを照合することにより、認証を行うステップ。
前記認証用データは、前記掌紋形状に対応する第1認証用データと、前記静脈形状に対応する第2認証用データとを含んでおり、
前記認証は、一次認証と、この一次認証で認証された後に行われる二次認証とを含んでおり、
前記一次認証は、前記第1認証用データを用いて行われ、前記二次認証は、前記第2認証用データを用いて行われる
項目9に記載の個人認証方法。
前記認証用データは、前記掌紋形状に対応する第1認証用データと、前記静脈形状に対応する第2認証用データとが統合されて構成された第3認証用データを含んでおり、
前記認証は、前記第3認証用データを用いて行われる
項目9に記載の個人認証方法。
前記認証の前に行われる下記のステップを備える、項目9〜11のいずれか1項に記載の個人認証方法:
(a)可視光領域での赤色光を少なくとも発光するテンプレート用光源から発光され、かつ、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得するステップ;
(b)前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状と静脈形状とを、テンプレートデータとしてそれぞれ抽出するステップ;
(c)前記テンプレートデータを、その後の認証のために保存するステップ。
ここで、テンプレートデータは、掌紋形状及び静脈形状から得られる合成データであってもよい。
項目9〜12のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
まず、本発明の一実施形態に係る認証システムの構成を、図1に基づいて説明する。
認証画像取得装置1は、認証用光源11と、認証用画像取得部12と、認証画像処理部13とを備えている(図2参照)。
テンプレート画像取得装置2は、テンプレート用光源21と、テンプレート用画像取得部22と、テンプレート画像処理部23と、テンプレートデータ記憶部24とを備えている(図4参照)。
ついで、前記した個人認証システムを用いた個人認証方法を、図5〜図8を参照しながら説明する。
本実施形態の個人認証の全体的な流れを図5に示す。
まず、使用者の掌を撮影することによってテンプレート用画像を取得し、このテンプレート画像を用いて、テンプレートデータを生成する。
ついで、認証時において、使用者の掌を撮影することによって認証用画像を取得する。そして、この認証用画像を用いて、認証用データを生成する。
ついで、テンプレートデータと認証用データとを照合することにより、その類似度を用いて、個人認証を行う。
(図6のステップSB−1)
認証処理の前に、以下の手順により、テンプレート用画像の処理が行われる。まず、テンプレート用光源21から、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を人体の掌に照射する。そして、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を、テンプレート用画像取得部22により取得する。ここで、テンプレート用画像取得部22によりハードウエア的に取得される画像の色空間は、RGBである必要はない。むしろ一般的なデバイス(たとえばカメラ)の多くは、YUV色空間でのデータをハードウエア的に取得する。この場合、例えば、YUV色空間でのデータをソフトウエア的に変換して、RGB色空間のデータを生成し、これをその後の計算に用いることができる。もちろん、テンプレート用画像取得部22がハードウエア的にRGB色空間のデータを取得する構成であってもよい。なお、RGB色空間とYUV色空間とは、相互に変換可能な補色関係にある。
ついで、テンプレート用画像処理部23は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状を、第1テンプレートデータとして抽出する(図7(a)参照)。第1テンプレートデータとしては、図7(a)の形状を抽象化して、図7(b)に示すような掌紋部分のみの形状データとすることができる。
これと並行してあるいは前後して、テンプレート画像処理部23は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の静脈形状を、第2テンプレートデータとして抽出する(図7(c)参照)。第1テンプレートデータとしては、図7(c)の形状を抽象化して、図7(d)に示すような静脈部分のみの形状データとすることができる。静脈形状の抽出処理について、以下において詳しく説明する。
H=60*(G-B)/(MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B]) if R=MAX[R,G,B]
H=60*(B-R)/(MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B])+120 if G=MAX[R,G,B]
H=60*(R-G)/(MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B])+240 if B=MAX[R,G,B]
S=MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B]
V=MAX[R,G,B]
ここで、
GPvein:R'信号、G'信号、M'信号の値から得られたグレースケールデータ
R':前記RGB色空間におけるR信号の値をHSV表色系に変換し、彩度を(−30%)変更し、RGB表色系に戻した値)
G':前記RGB色空間におけるG信号の値をHSV表色系に変換し、彩度を(−30%)変更し、RGB表色系に戻した値
M':前記CMYK色空間におけるマゼンタ信号をHSV表色系に変換し、色相を(+15°)、彩度を(−30%)変更し、CMYK表色系に戻した値
α:係数(実験的に決定される)
である。
GPvein= (0.6*R'+0.6*M'−0.2*G')
である。
さらに、テンプレート画像処理部23は、第1テンプレートデータと第2テンプレートデータとを合成し、グレースケールとしてのテンプレートデータ(第3テンプレートデータ)を生成する(図7(e)参照)。合成テンプレートデータとしても、図7(f)に示すような抽象化されたデータを用いることができる。
ついでテンプレート画像処理部23は、グレースケールのテンプレートデータを2値化する。
ついで、テンプレート画像処理部23は、テンプレートデータの特徴抽出を行う。特徴を抽出する方法としては、例えば、ハフ変換を用いるものが知られている。この方法は、候補直線に対して投票していき、投票数の多いものを特徴直線として抽出するものである。このようにして抽出された直線が、当該画像の特徴を表していると判断できる。ハフ変換による特徴抽出もよく知られているので、詳しい説明は省略する。
ついで、テンプレート画像処理部23は、特徴抽出されたデータ(たとえば直線)の座標変換を行う。
ついで、テンプレート画像処理部23は、前記処理が施されたテンプレートデータを、その後の認証のために、テンプレートデータ記憶部24に保存する。前記した処理を、通常は、照合の前に実行しておく。照合処理については後述する。
以下、認証画像の処理について説明する。認証画像の処理は、基本的には、テンプレート画像の処理と同様に実行できる。
まず、認証用光源11から、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を人体の掌に照射する。そして、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を、認証用画像取得部12により取得する。
ついで、認証画像処理部13は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状を、第1認証用データとして抽出する(図7(a)参照)。第1認証用データとしては、図7(a)の形状を抽象化して、図7(b)に示すような掌紋部分のみの形状データとすることができる。なお、抽象化を行うかどうかは、テンプレートデータ生成時の処理に対応して決定される。
これと並行してあるいは前後して、認証画像処理部13は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の静脈形状を、第2認証用データとして抽出する(図7(c)参照)。第1認証用データとしては、図7(c)の形状を抽象化して、図7(d)に示すような静脈部分のみの形状データとすることができる。
さらに、認証画像処理部13は、第1認証用データと第2テンプレートデータとを合成し、グレースケールとしての認証用データを生成する(図7(e)参照)。合成認証用データ(第3認証用データ)としても、図7(f)に示すような抽象化されたデータを用いることができる。
ついで認証画像処理部13は、グレースケールの認証用データを2値化する。
ついで、認証画像処理部13は、認証用データの特徴抽出を行う。
ついで、認証画像処理部13は、特徴抽出されたデータの座標変換を行う。
ついで、前記処理が施された認証用データを、その後の認証のために、認証データ記憶部(図示せず)に一時的に保存する。
前記処理の後、図5のステップSA−3に示したように、テンプレートデータと認証用データとを照合部3が照合することにより、それらの類似度を用いて、個人認証を行う。類似度を用いた認証の一例においては、前記したステップSB−7及びステップSC−7で生成されたデータ(座標変換されたデータ)どうしから、位相限定相関を算出する。すると、テンプレート画像に対する認証画像の回転角(θ)及び倍率(ρ)を算出することができる。本実施形態では、(ρ,θ)空間内における位相限定相関の最大値やその周辺から得られた値を閾値として採用し、個人の同一性の判定を行うことができる。位相限定相関法自体も知られている技術なので、これ以上詳しい説明は省略する。また、位相限定相関法以外の手法を用いることも可能である。
前記した実施形態では、掌紋形状を示すデータと静脈形状を示すデータとを合成して、テンプレート用データ及び認証用データを生成していた。しかしながら、2段階の認証を行う場合には、このような合成を省略することができる。
前記した実施形態のステップSB−3では、「RGB色空間のR信号とG信号については、HSV空間上で彩度(Sの値)を減衰させてR'信号、G'信号を生成し、CMYK色空間上のM(マゼンタ)信号については、HSV空間上でHの位相を移動し、さらにSの値を減衰させてM'信号を生成する」という処理を行った。この処理に代えて、変形例2では、以下の処理を行う。
ここで、
GPvein:R'信号、G'信号、B'信号、M'信号の値から得られたグレースケールデータ
R':RGB色空間におけるR信号の値をHSV空間に変換し、彩度(S)と色相(H)を変更した後、RGB表色系に戻して得た値、
G':RGB色空間におけるG信号の値をHSV空間に変換し、彩度(S)と色相(H)を変更した後、RGB表色系に戻して得た値、
B':RGB色空間におけるB信号の値をHSV空間に変換し、彩度(S)と色相(H)を変更した後、RGB表色系に戻して得た値、
M':前記CMYK色空間におけるマゼンタ信号をHSV空間に変換し、彩度を変更した後、CMYK表色系に戻して得た値
α:係数(実験的に決定される)
である。
GPvein= (0.5*R'+0.1*G'−0.05*B'−0.1*M')
である。
前記実施形態では、認証システムを、認証画像取得装置とテンプレート画像取得装置と照合部とを備えた構成とした。これに対して、変形例3のシステムでは、さらに、認証処理駆動装置41と照合結果変換装置42と照合結果受信装置43とを備えた構成としている(図9参照)。以下の例では、認証画像取得装置1と照合部3と照合結果変換装置42とが、スマートフォンなどの携帯端末に実装されており、認証処理駆動装置41と照合結果受信装置43とが、サーバ上に実装されていて、これらがネットワークを介して通信する構成であると仮定する。もちろん、このようなシステム構成は一例に過ぎず、他の構成も可能である。
(1)以下の構成要素が、すべて同一の装置内にある場合。
・テンプレート画像取得装置2、
・.認証画像取得装置1、
・照合部3。
(2)テンプレート画像取得装置2と認証画像取得装置1と照合部3がそれぞれ別の端末に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(3)照合部3のみが、認証画像取得装置1及びテンプレート画像取得装置2とは別の装置に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(4)テンプレート画像取得装置2のみが、認証画像取得装置1と照合部3とは別の装置に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(5)認証画像取得装置1のみがテンプレート画像取得装置2及び照合部3とは別の装置に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(6)テンプレート画像取得装置2が一つの装置ではなく複数の装置により実装されている場合。例えば、以下のような場合が考えられる。
(6-1)ある装置に実装されたテンプレート用画像取得部22で撮影した画像を通信路で送り、他の装置に実装されたテンプレート画像処理部23とテンプレートデータ記憶部24により処理を行う。
(6-2)テンプレート画像処理部23により処理されたデータを、通信路によりテンプレートデータ記憶部24に送って記憶する。
(6-3)テンプレート画像処理部23における、途中までの処理(例えば図6のステップSB−6までの処理)をある装置で行い、その結果を通信路で送信し、以降を別の装置で処理する。この場合、地理的に離間した複数の装置によって、テンプレート画像処理部23が構成されていることになる。
(6-4)テンプレート画像処理部23における処理結果(例えば図6のステップSB−7で得られたデータ)を二つのパラメータに分解し、それぞれのパラメータを、別の場所に置かれた二つのテンプレートデータ記憶部24に、通信路を介して保存する。ここで、一方のテンプレートデータ記憶部24がテンプレート画像取得装置2内に置かれていてもよい。この場合、地理的に離間した二つの記憶装置によって、本発明のテンプレートデータ記憶部が構成されていることになる。
(7)認証画像取得装置1が一つの装置ではなく複数の装置により実装されている場合。これは、前記したテンプレート画像取得装置2の場合と基本的に同様であるが、例えば、以下のような例が考えられる。
(7-1)認証画像取得装置1の認証用画像取得部12で撮影した画像を通信路で送り、他の装置に実装された認証画像処理部13で処理を行う。
(7-2)認証画像処理部13での処理途中までを、ある装置に実装し、そこで得られたデータ(例えば図8のステップSC−6のデータ)を通信路で送信し、以降の処理を、別の装置に実装された認証画像処理部13で行う。この場合、複数の装置によって認証画像処理部13が構成されていることになる。
(8)1枚の反射画像から得られた認証用の掌紋形状データと静脈形状データを、それぞれ第1認証用データ及び第2認証用データとして、それぞれ別の装置に分散して使用あるいは保存すること。第1認証用データ及び第2認証用データは、集合して、前記の例における認証用データの一例に相当する。これに加えて、あるいは、これに代えて、1枚の反射画像から得られたテンプレート用の掌紋形状データと静脈形状データを、それぞれ第1テンプレートデータ及び第2テンプレートデータとしてそれぞれ別の装置に分散して使用あるいは保存すること。第1テンプレートデータ及び第2テンプレートデータは、集合的に、前記の例におけるテンプレートデータの一例に相当する。このように分離して保存された各種データを用いて、前記実施形態あるいは変形例の手法により、画像取得、画像処理、あるいは照合を行うことも可能である。
11 認証用光源
12 認証用画像取得部
13 認証画像処理部
2 テンプレート画像取得装置
21 テンプレート用光源
22 テンプレート用画像取得部
23 テンプレート画像処理部
24 テンプレートデータ記憶部
3 照合部
6 携帯端末
61 表示画面
62 カメラ
8 使用者の手
まず、認証用光源11から、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を人体の掌に照射する。そして、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を、認証用画像取得部12により取得する。
[0079]
(図8のステップSC−2)
ついで、認証画像処理部13は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状を、第1認証用データとして抽出する(図7(a)参照)。第1認証用データとしては、図7(a)の形状を抽象化して、図7(b)に示すような掌紋部分のみの形状データとすることができる。なお、抽象化を行うかどうかは、テンプレートデータ生成時の処理に対応して決定される。
[0080]
(図8のステップSC−3)
これと並行してあるいは前後して、認証画像処理部13は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の静脈形状を、第2認証用データとして抽出する(図7(c)参照)。第1認証用データとしては、図7(c)の形状を抽象化して、図7(d)に示すような静脈部分のみの形状データとすることができる。
[0081]
(図8のステップSC−4)
さらに、認証画像処理部13は、第1認証用データと第2認証用データとを合成し、グレースケールとしての認証用データを生成する(図7(e)参照)。合成認証用データ(第3認証用データ)としても、図7(f)に示すような抽象化されたデータを用いることができる。
[0082]
(図8のステップSC−5)
ついで認証画像処理部13は、グレースケールの認証用データを2値化する。
[0083]
(図8のステップSC−6)
ついで、認証画像処理部13は、認証用データの特徴抽出を行う。
[0084]
(図8のステップSC−7)
ついで、認証画像処理部13は、特徴抽出されたデータの座標変換を行う
認証用光源と、認証用画像取得部と、認証画像処理部とを備えており、
前記認証用光源は、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を、人体の掌に向けて照射できる構成となっており、
前記認証用画像取得部は、前記認証用光源から照射され、かつ、前記人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得する構成となっており、
前記認証画像処理部は、前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状と静脈形状とをそれぞれ抽出して、認証用データを生成する処理を行う構成となっている
認証画像取得装置。
前記認証画像処理部は、前記反射画像に対応するデータを、RGB色空間のR信号、G信号、B信号に基づくグレースケールの値に変換することにより、前記掌紋形状を抽出する処理を行う構成となっており、
さらに、前記認証画像取得部は、前記反射画像に対応するデータをHSV色空間に変換し、このHSV色空間上でH信号の位相とS信号の強度とを変更し、その後前記HSV色空間をRGB色空間及びCMYK色空間に変換することで得られた色信号として前記静脈形状を抽出する構成となっている
項目1に記載の認証画像取得装置。
前記認証画像処理部は、抽出された前記認証用の掌紋形状と静脈形状とを合成することによって、前記認証用データを生成する処理をさらに行う構成となっている
項目1又は2に記載の認証画像取得装置。
前記認証用光源と前記画像取得部とは、いずれも、一つの携帯端末に実装されている
項目1〜3のいずれか1項に記載の認証画像取得装置。
前記携帯端末は、赤色光を含む光を外部に向けて発することができる表示画面を備えており、
前記認証用光源は、前記表示画面により構成されている
項目4に記載の認証画像取得装置。
テンプレート用光源と、テンプレート用画像取得部と、テンプレート画像処理部と、テンプレートデータ記憶部とを備えており、
前記テンプレート用光源は、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を、人体の掌に向けて照射できる構成となっており、
前記テンプレート用画像取得部は、前記テンプレート用光源から照射され、前記人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得する構成となっており、
前記テンプレート用画像処理部は、前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状と静脈形状とをそれぞれ抽出して、テンプレートデータを生成する処理を行う構成となっており、
前記テンプレートデータ記憶部は、前記テンプレートデータを記憶する構成となっている
テンプレート画像取得装置。
項目1〜5のいずれか1項に記載の認証画像取得装置と、項目6に記載のテンプレート画像取得装置と、照合部とを備えており、
前記照合部は、前記認証画像取得装置で取得された前記認証用データと、前記テンプレートデータ記憶部に記憶された前記テンプレートデータとを照合することにより、個人の認証を行う構成となっている
個人認証システム。
さらに、認証処理駆動装置と、照合結果変換装置と、照合結果受信装置とを備えており、
前記認証処理駆動装置は、既定条件を満たしたときに、前記認証画像取得装置に対して、認証処理の開始を要求する構成となっており、
前記照合結果変換装置は、前記照合部による照合の結果を受け取る構成となっており、
さらに、前記照合結果変換装置は、前記照合の結果が、個人の認証の成功を示している場合には、当該個人自体又は当該個人が使用した端末に対して一意である符号を生成する構成となっており、
前記照合結果受信装置は、前記照合結果変換装置により生成された前記符号を受信する構成となっている
項目7に記載の個人認証システム。
以下のステップを備える個人認証方法:
(1)可視光領域での赤色光を少なくとも発光する認証用光源から発光され、かつ、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得するステップ;
(2)前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状と静脈形状とを、認証用データとしてそれぞれ抽出するステップ;
(3)前記認証用データと、予め登録しておいたテンプレートデータとを照合することにより、認証を行うステップ。
前記認証用データは、前記掌紋形状に対応する第1認証用データと、前記静脈形状に対応する第2認証用データとを含んでおり、
前記認証は、一次認証と、この一次認証で認証された後に行われる二次認証とを含んでおり、
前記一次認証は、前記第1認証用データを用いて行われ、前記二次認証は、前記第2認証用データを用いて行われる
項目9に記載の個人認証方法。
前記認証用データは、前記掌紋形状に対応する第1認証用データと、前記静脈形状に対応する第2認証用データとが統合されて構成された第3認証用データを含んでおり、
前記認証は、前記第3認証用データを用いて行われる
項目9に記載の個人認証方法。
前記認証の前に行われる下記のステップを備える、項目9〜11のいずれか1項に記載の個人認証方法:
(a)可視光領域での赤色光を少なくとも発光するテンプレート用光源から発光され、かつ、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得するステップ;
(b)前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状と静脈形状とを、テンプレートデータとしてそれぞれ抽出するステップ;
(c)前記テンプレートデータを、その後の認証のために保存するステップ。
ここで、テンプレートデータは、掌紋形状及び静脈形状から得られる合成データであってもよい。
項目9〜12のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
まず、本発明の一実施形態に係る認証システムの構成を、図1に基づいて説明する。
認証画像取得装置1は、認証用光源11と、認証用画像取得部12と、認証画像処理部13とを備えている(図2参照)。
テンプレート画像取得装置2は、テンプレート用光源21と、テンプレート用画像取得部22と、テンプレート画像処理部23と、テンプレートデータ記憶部24とを備えている(図4参照)。
ついで、前記した個人認証システムを用いた個人認証方法を、図5〜図8を参照しながら説明する。
本実施形態の個人認証の全体的な流れを図5に示す。
まず、使用者の掌を撮影することによってテンプレート用画像を取得し、このテンプレート画像を用いて、テンプレートデータを生成する。
ついで、認証時において、使用者の掌を撮影することによって認証用画像を取得する。そして、この認証用画像を用いて、認証用データを生成する。
ついで、テンプレートデータと認証用データとを照合することにより、その類似度を用いて、個人認証を行う。
(図6のステップSB−1)
認証処理の前に、以下の手順により、テンプレート用画像の処理が行われる。まず、テンプレート用光源21から、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を人体の掌に照射する。そして、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を、テンプレート用画像取得部22により取得する。ここで、テンプレート用画像取得部22によりハードウエア的に取得される画像の色空間は、RGBである必要はない。むしろ一般的なデバイス(たとえばカメラ)の多くは、YUV色空間でのデータをハードウエア的に取得する。この場合、例えば、YUV色空間でのデータをソフトウエア的に変換して、RGB色空間のデータを生成し、これをその後の計算に用いることができる。もちろん、テンプレート用画像取得部22がハードウエア的にRGB色空間のデータを取得する構成であってもよい。なお、RGB色空間とYUV色空間とは、相互に変換可能な補色関係にある。
ついで、テンプレート用画像処理部23は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状を、第1テンプレートデータとして抽出する(図7(a)参照)。第1テンプレートデータとしては、図7(a)の形状を抽象化して、図7(b)に示すような掌紋部分のみの形状データとすることができる。
これと並行してあるいは前後して、テンプレート画像処理部23は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の静脈形状を、第2テンプレートデータとして抽出する(図7(c)参照)。第1テンプレートデータとしては、図7(c)の形状を抽象化して、図7(d)に示すような静脈部分のみの形状データとすることができる。静脈形状の抽出処理について、以下において詳しく説明する。
H=60*(G-B)/(MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B]) if R=MAX[R,G,B]
H=60*(B-R)/(MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B])+120 if G=MAX[R,G,B]
H=60*(R-G)/(MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B])+240 if B=MAX[R,G,B]
S=MAX[R,G,B]-MIN[R,G,B]
V=MAX[R,G,B]
ここで、
GPvein:R'信号、G'信号、M'信号の値から得られたグレースケールデータ
R':前記RGB色空間におけるR信号の値をHSV表色系に変換し、彩度を(−30%)変更し、RGB表色系に戻した値)
G':前記RGB色空間におけるG信号の値をHSV表色系に変換し、彩度を(−30%)変更し、RGB表色系に戻した値
M':前記CMYK色空間におけるマゼンタ信号をHSV表色系に変換し、色相を(+15°)、彩度を(−30%)変更し、CMYK表色系に戻した値
α:係数(実験的に決定される)
である。
GPvein= (0.6*R'+0.6*M'−0.2*G')
である。
さらに、テンプレート画像処理部23は、第1テンプレートデータと第2テンプレートデータとを合成し、グレースケールとしてのテンプレートデータ(第3テンプレートデータ)を生成する(図7(e)参照)。合成テンプレートデータとしても、図7(f)に示すような抽象化されたデータを用いることができる。
ついでテンプレート画像処理部23は、グレースケールのテンプレートデータを2値化する。
ついで、テンプレート画像処理部23は、テンプレートデータの特徴抽出を行う。特徴を抽出する方法としては、例えば、ハフ変換を用いるものが知られている。この方法は、候補直線に対して投票していき、投票数の多いものを特徴直線として抽出するものである。このようにして抽出された直線が、当該画像の特徴を表していると判断できる。ハフ変換による特徴抽出もよく知られているので、詳しい説明は省略する。
ついで、テンプレート画像処理部23は、特徴抽出されたデータ(たとえば直線)の座標変換を行う。
ついで、テンプレート画像処理部23は、前記処理が施されたテンプレートデータを、その後の認証のために、テンプレートデータ記憶部24に保存する。前記した処理を、通常は、照合の前に実行しておく。照合処理については後述する。
以下、認証画像の処理について説明する。認証画像の処理は、基本的には、テンプレート画像の処理と同様に実行できる。
まず、認証用光源11から、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を人体の掌に照射する。そして、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を、認証用画像取得部12により取得する。
ついで、認証画像処理部13は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状を、第1認証用データとして抽出する(図7(a)参照)。第1認証用データとしては、図7(a)の形状を抽象化して、図7(b)に示すような掌紋部分のみの形状データとすることができる。なお、抽象化を行うかどうかは、テンプレートデータ生成時の処理に対応して決定される。
これと並行してあるいは前後して、認証画像処理部13は、反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の静脈形状を、第2認証用データとして抽出する(図7(c)参照)。第1認証用データとしては、図7(c)の形状を抽象化して、図7(d)に示すような静脈部分のみの形状データとすることができる。
さらに、認証画像処理部13は、第1認証用データと第2認証用データとを合成し、グレースケールとしての認証用データを生成する(図7(e)参照)。合成認証用データ(第3認証用データ)としても、図7(f)に示すような抽象化されたデータを用いることができる。
ついで認証画像処理部13は、グレースケールの認証用データを2値化する。
ついで、認証画像処理部13は、認証用データの特徴抽出を行う。
ついで、認証画像処理部13は、特徴抽出されたデータの座標変換を行う。
ついで、前記処理が施された認証用データを、その後の認証のために、認証データ記憶部(図示せず)に一時的に保存する。
前記処理の後、図5のステップSA−3に示したように、テンプレートデータと認証用データとを照合部3が照合することにより、それらの類似度を用いて、個人認証を行う。類似度を用いた認証の一例においては、前記したステップSB−7及びステップSC−7で生成されたデータ(座標変換されたデータ)どうしから、位相限定相関を算出する。すると、テンプレート画像に対する認証画像の回転角(θ)及び倍率(ρ)を算出することができる。本実施形態では、(ρ,θ)空間内における位相限定相関の最大値やその周辺から得られた値を閾値として採用し、個人の同一性の判定を行うことができる。位相限定相関法自体も知られている技術なので、これ以上詳しい説明は省略する。また、位相限定相関法以外の手法を用いることも可能である。
前記した実施形態では、掌紋形状を示すデータと静脈形状を示すデータとを合成して、テンプレート用データ及び認証用データを生成していた。しかしながら、2段階の認証を行う場合には、このような合成を省略することができる。
前記した実施形態のステップSB−3では、「RGB色空間のR信号とG信号については、HSV空間上で彩度(Sの値)を減衰させてR'信号、G'信号を生成し、CMYK色空間上のM(マゼンタ)信号については、HSV空間上でHの位相を移動し、さらにSの値を減衰させてM'信号を生成する」という処理を行った。この処理に代えて、変形例2では、以下の処理を行う。
ここで、
GPvein:R'信号、G'信号、B'信号、M'信号の値から得られたグレースケールデータ
R':RGB色空間におけるR信号の値をHSV空間に変換し、彩度(S)と色相(H)を変更した後、RGB表色系に戻して得た値、
G':RGB色空間におけるG信号の値をHSV空間に変換し、彩度(S)と色相(H)を変更した後、RGB表色系に戻して得た値、
B':RGB色空間におけるB信号の値をHSV空間に変換し、彩度(S)と色相(H)を変更した後、RGB表色系に戻して得た値、
M':前記CMYK色空間におけるマゼンタ信号をHSV空間に変換し、彩度を変更した後、CMYK表色系に戻して得た値
α:係数(実験的に決定される)
である。
GPvein= (0.5*R'+0.1*G'−0.05*B'−0.1*M')
である。
前記実施形態では、認証システムを、認証画像取得装置とテンプレート画像取得装置と照合部とを備えた構成とした。これに対して、変形例3のシステムでは、さらに、認証処理駆動装置41と照合結果変換装置42と照合結果受信装置43とを備えた構成としている(図9参照)。以下の例では、認証画像取得装置1と照合部3と照合結果変換装置42とが、スマートフォンなどの携帯端末に実装されており、認証処理駆動装置41と照合結果受信装置43とが、サーバ上に実装されていて、これらがネットワークを介して通信する構成であると仮定する。もちろん、このようなシステム構成は一例に過ぎず、他の構成も可能である。
(1)以下の構成要素が、すべて同一の装置内にある場合。
・テンプレート画像取得装置2、
・.認証画像取得装置1、
・照合部3。
(2)テンプレート画像取得装置2と認証画像取得装置1と照合部3がそれぞれ別の端末に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(3)照合部3のみが、認証画像取得装置1及びテンプレート画像取得装置2とは別の装置に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(4)テンプレート画像取得装置2のみが、認証画像取得装置1と照合部3とは別の装置に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(5)認証画像取得装置1のみがテンプレート画像取得装置2及び照合部3とは別の装置に実装されており、相互に通信路で接続されている場合。
(6)テンプレート画像取得装置2が一つの装置ではなく複数の装置により実装されている場合。例えば、以下のような場合が考えられる。
(6-1)ある装置に実装されたテンプレート用画像取得部22で撮影した画像を通信路で送り、他の装置に実装されたテンプレート画像処理部23とテンプレートデータ記憶部24により処理を行う。
(6-2)テンプレート画像処理部23により処理されたデータを、通信路によりテンプレートデータ記憶部24に送って記憶する。
(6-3)テンプレート画像処理部23における、途中までの処理(例えば図6のステップSB−6までの処理)をある装置で行い、その結果を通信路で送信し、以降を別の装置で処理する。この場合、地理的に離間した複数の装置によって、テンプレート画像処理部23が構成されていることになる。
(6-4)テンプレート画像処理部23における処理結果(例えば図6のステップSB−7で得られたデータ)を二つのパラメータに分解し、それぞれのパラメータを、別の場所に置かれた二つのテンプレートデータ記憶部24に、通信路を介して保存する。ここで、一方のテンプレートデータ記憶部24がテンプレート画像取得装置2内に置かれていてもよい。この場合、地理的に離間した二つの記憶装置によって、本発明のテンプレートデータ記憶部が構成されていることになる。
(7)認証画像取得装置1が一つの装置ではなく複数の装置により実装されている場合。これは、前記したテンプレート画像取得装置2の場合と基本的に同様であるが、例えば、以下のような例が考えられる。
(7-1)認証画像取得装置1の認証用画像取得部12で撮影した画像を通信路で送り、他の装置に実装された認証画像処理部13で処理を行う。
(7-2)認証画像処理部13での処理途中までを、ある装置に実装し、そこで得られたデータ(例えば図8のステップSC−6のデータ)を通信路で送信し、以降の処理を、別の装置に実装された認証画像処理部13で行う。この場合、複数の装置によって認証画像処理部13が構成されていることになる。
(8)1枚の反射画像から得られた認証用の掌紋形状データと静脈形状データを、それぞれ第1認証用データ及び第2認証用データとして、それぞれ別の装置に分散して使用あるいは保存すること。第1認証用データ及び第2認証用データは、集合して、前記の例における認証用データの一例に相当する。これに加えて、あるいは、これに代えて、1枚の反射画像から得られたテンプレート用の掌紋形状データと静脈形状データを、それぞれ第1テンプレートデータ及び第2テンプレートデータとしてそれぞれ別の装置に分散して使用あるいは保存すること。第1テンプレートデータ及び第2テンプレートデータは、集合的に、前記の例におけるテンプレートデータの一例に相当する。このように分離して保存された各種データを用いて、前記実施形態あるいは変形例の手法により、画像取得、画像処理、あるいは照合を行うことも可能である。
11 認証用光源
12 認証用画像取得部
13 認証画像処理部
2 テンプレート画像取得装置
21 テンプレート用光源
22 テンプレート用画像取得部
23 テンプレート画像処理部
24 テンプレートデータ記憶部
3 照合部
6 携帯端末
61 表示画面
62 カメラ
8 使用者の手
Claims (13)
- 認証用光源と、認証用画像取得部と、認証画像処理部とを備えており、
前記認証用光源は、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を、人体の掌に向けて照射できる構成となっており、
前記認証用画像取得部は、前記認証用光源から照射され、かつ前記人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得する構成となっており、
前記認証画像処理部は、前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状と静脈形状とをそれぞれ抽出して、認証用データを生成する処理を行う構成となっている
認証画像取得装置。 - 前記認証画像処理部は、前記反射画像に対応するデータを、RGB色空間のR信号、G信号、B信号に基づくグレースケールの値に変換することにより、前記掌紋形状を抽出する処理を行う構成となっており、
さらに、前記認証画像取得部は、前記反射画像に対応するデータをHSV色空間に変換し、このHSV色空間上でH信号の位相とS信号の強度とを変更し、その後前記HSV色空間をRGB色空間及びCMYK色空間に変換することで得られた色信号として前記静脈形状を抽出する構成となっている
請求項1に記載の認証画像取得装置。 - 前記認証画像処理部は、抽出された前記認証用の掌紋形状と静脈形状とを合成することによって、前記認証用データを生成する処理をさらに行う構成となっている
請求項1又は2に記載の認証画像取得装置。 - 前記認証用光源と前記画像取得部とは、いずれも、一つの携帯端末に実装されている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の認証画像取得装置。 - 前記携帯端末は、赤色光を含む光を外部に向けて発することができる表示画面を備えており、
前記認証用光源は、前記表示画面により構成されている
請求項4に記載の認証画像取得装置。 - テンプレート用光源と、テンプレート用画像取得部と、テンプレート画像処理部と、テンプレートデータ記憶部とを備えており、
前記テンプレート用光源は、可視光領域での赤色光を少なくとも含む光を、人体の掌に向けて照射できる構成となっており、
前記テンプレート用画像取得部は、前記テンプレート用光源から照射され、かつ前記人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得する構成となっており、
前記テンプレート用画像処理部は、前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状と静脈形状とをそれぞれ抽出して、テンプレートデータを生成する処理を行う構成となっており、
前記テンプレートデータ記憶部は、前記テンプレートデータを記憶する構成となっている
テンプレート画像取得装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の認証画像取得装置と、請求項6に記載のテンプレート画像取得装置と、照合部とを備えており、
前記照合部は、前記認証画像取得装置で取得された前記認証用データと、前記テンプレートデータ記憶部に記憶された前記テンプレートデータとを照合することにより、個人の認証を行う構成となっている
個人認証システム。 - さらに、認証処理駆動装置と、照合結果変換装置と、照合結果受信装置とを備えており、
前記認証処理駆動装置は、既定条件を満たしたときに、前記認証画像取得装置に対して、認証処理の開始を要求する構成となっており、
前記照合結果変換装置は、前記照合部による照合の結果を受け取る構成となっており、
さらに、前記照合結果変換装置は、前記照合の結果が、個人の認証の成功を示している場合には、当該個人自体又は当該個人が使用した端末に対して一意である符号を生成する構成となっており、
前記照合結果受信装置は、前記照合結果変換装置により生成された前記符号を受信する構成となっている
請求項7に記載の個人認証システム。 - 以下のステップを備える個人認証方法:
(1)可視光領域での赤色光を少なくとも発光する認証用光源から発光され、かつ、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得するステップ;
(2)前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌における認証用の掌紋形状と静脈形状とを、認証用データとしてそれぞれ抽出するステップ;
(3)前記認証用データと、予め登録しておいたテンプレートデータとを照合することにより、認証を行うステップ。 - 前記認証用データは、前記掌紋形状に対応する第1認証用データと、前記静脈形状に対応する第2認証用データとを含んでおり、
前記認証は、一次認証と、この一次認証で認証された後に行われる二次認証とを含んでおり、
前記一次認証は、前記第1認証用データを用いて行われ、前記二次認証は、前記第2認証用データを用いて行われる
請求項9に記載の個人認証方法。 - 前記認証用データは、前記掌紋形状に対応する第1認証用データと、前記静脈形状に対応する第2認証用データとが統合されて構成された第3認証用データを含んでおり、
前記認証は、前記第3認証用データを用いて行われる
請求項9に記載の個人認証方法。 - 前記認証の前に行われる下記のステップを備える、請求項9〜11のいずれか1項に記載の個人認証方法:
(a)可視光領域での赤色光を少なくとも発光するテンプレート用光源から発光され、かつ、人体の掌において反射した光で構成される少なくとも1枚の反射画像を取得するステップ;
(b)前記反射画像を画像処理することによって、1枚の前記反射画像から、前記掌におけるテンプレート用の掌紋形状と静脈形状とを、テンプレートデータとしてそれぞれ抽出するステップ;
(c)前記テンプレートデータを、その後の認証のために保存するステップ。 - 請求項9〜12のいずれか1項に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
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