KR20090058460A - 인증 장치 및 인증 방법 - Google Patents

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히로시 아베
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

인증 장치는, 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도를 나타내는 정보에 기초하여, 오판정의 가능성이 있다고 판정할 조건이 충족되는지의 여부를 판정하는 제1 판정부와, 상기 조건이 충족되는 경우, 상기 인증 대상의 생체 화상과 상기 등록 대상의 생체 화상의 종횡비(aspect ratio)를 변경하는 변경부와, 종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도에 기초하여, 인증 대상의 사람이 등록자인지의 여부를 판정하는 제2 판정부를 포함한다.
인증 장치, 촬상부, 패턴 변환부, 하프 변환부, 화상 평활화부, 윤곽 강조부, 정맥 평활화부, 종횡비 변경부

Description

인증 장치 및 인증 방법{AUTHENTICATION APPARATUS AND AUTHENTICATION METHOD}
관련 기술의 상호 참조
본 발명은 2007년 12월 4일에 일본 특허청에 제출된 일본 특허 출원 JP 2007-313713과 관련된 기술 내용을 포함하며, 그 전체 내용이 참조된다.
본 발명은 인증 장치 및 인증 방법에 관한 것으로, 예를 들면 바이오메트릭스 인증에 적용하기에 적합한 것이다.
종래, 손가락의 정맥을 생체 인증 대상으로서 이용한 정맥 인증 장치가 있다. 이 정맥 인증 장치는, 손가락 내부에서의 정맥의 촬상 결과로서 얻어지는 정맥 화상 내에서의 정맥의 패턴 정보를 생성하고, 이 패턴 정보와, 기억 수단에 등록된 패턴 정보를 대조한다.
그리고 정맥 인증 장치는, 이 대조 결과가, 등록자일 것이다라고 하는 한계값(이하, 이것을 임계값이라고도 부름) 이상으로 되는 경우에는 등록자이다(인증 성공이다)라고 판정하는 한편, 임계값 미만으로 되는 경우에는 타인이다(인증 실패다)라고 판정한다.
그런데, 패턴 정보의 생성 방법으로서, 예를 들면, 정맥 화상에 대하여, 평활화 처리(smoothing processing) 및 윤곽 추출 처리(edge extraction processing)를 실시하고, 이들 처리 결과로서 얻어지는 정맥 화상에서의 정맥을 일정 폭의 선으로서 패턴화하는 것이 제안되어 있다(예를 들면 일본 특허 공개 2007-11989 공보 참조).
이 생성 방법에서는, 화상 내에서의 정맥을, 평활화 처리 및 윤곽 추출 처리의 전처리에서 두드러지게 함으로써, 그 정맥의 형상을 정확하게 패턴화할 수 있기 때문에, 등록자임에도 불구하고 타인이다라고 오판정하는 본인 거부율(FRR: False Rejection Rate), 또는, 타인임에도 불구하고 등록자이다라고 오판정하는 타인 승낙률(FAR: False Acceptance Rate)을 저감하는 것이 가능하게 된다.
그러나, 이러한 전처리는, 정맥의 추출 정밀도를 향상하기 위한 것이기 때문에, 정맥의 형상을 정확하게 패턴화해도, 해당 정맥의 형상 자체가 근사한 경우에는 오판정할 가능성은 남아 있다.
일반적으로, 정맥의 패턴 정보의 대조 결과(대조의 정도)에 대한, 등록자일 것이다라고 하는 한계값(이하, 이것을 임계값이라고도 부름)을 낮게 설정하면, 본인 거부율은 낮아지는 한편, 타인 승낙률은 높아지기 때문에, 해당 본인 거부율과 타인 승낙률의 밸런스를 취하는 것은 곤란하다.
본 발명은 이상의 점을 고려해서 이루어진 것으로, 인증 정밀도를 향상할 수 있는 인증 장치 및 인증 방법을 제안하자고 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 인증 장치로서, 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분과, 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분에서의 형상의 유사도를 나타내는 정보로부터, 오판정으로 될 가능성이 있는 것으로 할 조건을 충족시키는지의 여부를 판정하는 제1 판정부와, 조건을 충족시키는 경우, 인증 대상의 생체 화상과, 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 변경부와, 종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분과, 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상의 유사도로부터, 등록자인지의 여부를 판정하는 제2 판정부를 포함하는 구성으로 한다.
이 인증 장치에서는, 인증 대상 및 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경부가 변경함으로써, 그 생체 화상에 포함되는 생체 형상의 상이한 부분을 강조할 수 있기 때문에, 인증 대상 및 등록 대상의 생체 화상에서의 생체 부분의 형상 자체가 닮아 있어도, 등록자인지의 여부를 제2 판정부가 정확하게 판정할 수 있다.
또한 본 발명은, 인증 방법으로서, 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분에서의 형상 간의 유사도를 나타내는 정보에 기초하여, 오판정의 가능성이 있다고 판정할 조건이 충족되는지의 여부를 판정하는 제1 스텝과, 상기 조건이 충족되는 경우, 상기 인증 대상의 생체 화상과 상기 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 제2 스텝과, 종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도에 기초하여, 인증 대상의 사람이 등록자인지의 여부를 판정하는 제3 스텝을 포함한다.
이 인증 방법에서는, 인증 대상 및 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 제2 스텝에서 변경함으로써, 그 생체 화상에 포함되는 생체 형상의 상이한 부분을 강조할 수 있기 때문에, 인증 대상 및 등록 대상의 생체 화상에서의 생체 부분의 형상 자체가 닮아 있어도, 등록자인지의 여부를 제3 스텝에서 정확하게 판정할 수 있다.
또한 본 발명은, 인증 장치로서, 인증 대상의 생체 화상을 촬상한 촬상부에서의 피사체의 신축률(magnification ratio)과, 등록 대상의 생체 화상을 촬상한 촬상부에서의 피사체의 신축률을 취득하는 취득부와, 취득부에 의해 취득되는 각 신축률이 동일하게 되도록, 인증 대상의 생체 화상 또는 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 변경부와, 종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분과, 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상의 유사도로부터, 등록자인지의 여부를 판정하는 판정부를 포함하는 구성으로 한다.
이 인증 장치에서는, 인증 대상의 생체 화상 또는 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를, 해당 생체 화상을 촬상한 촬상부에서의 피사체의 신축률이 동일하게 되도록 변경부가 변경함으로써, 신축률에 기인하는 생체 부분의 변위를 상실할 수 있기 때문에, 인증 대상 및 등록 대상의 생체 화상에서의 생체 부분의 형상 자체가 닮아 있어도, 등록자인지의 여부를 판정부가 정확하게 판정할 수 있다.
또한 본 발명은, 인증 방법으로서, 인증 대상의 생체 화상을 촬상한 촬상부에서의 피사체의 신축률과, 등록 대상의 생체 화상을 촬상한 촬상부에서의 피사체의 신축률을 취득하는 제1 스텝과, 제1 스텝에서 취득되는 각 신축률이 동일하게 되도록, 인증 대상의 생체 화상 또는 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 제2 스텝과, 종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분과, 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상의 유사도로부터, 등록자인지의 여부를 판정하는 제3 스텝을 포함하도록 한다.
이 인증 방법에서는, 인증 대상의 생체 화상 또는 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를, 해당 생체 화상을 촬상한 촬상부에서의 피사체의 신축률이 동일하게 되도록 제2 스텝에서 변경함으로써, 신축률에 기인하는 생체 부분의 변위를 상실할 수 있기 때문에, 인증 대상 및 등록 대상의 생체 화상에서의 생체 부분의 형상 자 체가 닮아 있어도, 등록자인지의 여부를 제3 스텝에서 정확하게 판정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 생체 화상의 종횡비의 변경에 의해, 생체 화상에 포함되는 생체 형상의 상이한 부분을 강조 또는 신축률에 기인하는 생체 부분의 변위를 상실하도록 함으로써, 생체 부분의 형상 자체가 근사한 경우에도, 등록자의 시비를 정확하게 판정할 수 있고, 이렇게 하여 인증 정밀도를 향상할 수 있는 인증 장치 및 인증 방법을 실현할 수 있다.
본 발명의 성질, 원리 및 이용은, 후속하는 상세한 설명을 동일 참조 번호가 동일 구성 요소를 나타내는 첨부 도면과 함께 읽는 경우에 보다 더 명료해질 것이다.
이하 도면에 대해서, 본 발명을 적용한 일 실시예를 상세하게 설명한다.
(1) 제1 실시예
(1-1) 인증 장치의 전체 구성
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인증 장치의 전체 구성을 도시한다. 도 1의 인증 장치(1)는, 제어부(10), 조작부(11), 촬상부(12), 기억부(13), 인터페이스(14), 표시부(15) 및 음성 출력부(16)를 포함한다. 조작부(11), 촬상부(12), 기억부(13), 인터페이스(14), 표시부(15) 및 음성 출력부(16)는 버스(17)를 통해서 제어부(20)에 접속된다.
제어부(10)는, 인증 장치(1) 전체의 제어를 담당하는 CPU(Central Processing Unit)와, 각종 프로그램 및 설정 정보 등이 저장되는 ROM(Read Only Memory)과, 해당 CPU의 워크 메모리로서의 RAM(Random Access Memory)을 포함하는 컴퓨터로서 구성된다.
이 제어부(10)에는, 등록 대상의 유저(이하, "등록자")에서의 정맥을 등록하는 모드(이하, "정맥 등록 모드")의 실행 명령 COM1 또는 등록자 본인의 유무를 판정하는 모드(이하, 이것을 인증 모드라고도 부름)의 실행 명령 COM2가, 조작부(11)로부터 입력된다.
제어부(10)는, 이러한 실행 명령 COM1, COM2에 기초하여 실행할 모드를 결정하고, 이 결정 결과에 대응하는 프로그램에 기초하여, 촬상부(12), 기억부(13), 인터페이스(14), 표시부(15) 및 음성 출력부(16)를 적절히 제어하고, 정맥 등록 모드 또는 인증 모드를 실행하도록 이루어져 있다.
촬상부(12)는, 탈산소화 헤모글로빈 및 산소화 헤모글로빈의 쌍방에 대하여 특이적으로 흡수되는 특성을 갖는 파장 영역(700nm~900nm)에 포함되는 파장의 광(이하, 이것을 "근적외광"이라고도 부름)을, 손가락을 배치할 대상으로 되는 광 입력면 상에 조사한다.
또한 촬상부(12)는, 광 입력면에 배치되는 생체 부위 내의 정맥의 화상(이하, 이것을 "정맥 화상"이라고도 부름)의 화상 데이터를, 소정 주기마다 생성하고, 이것을 제어부(10)에 송출하도록 이루어져 있다.
기억부(13)는, 정맥 화상으로부터 생성되는 등록 대상의 화상(이하, 이것을 등록 화상이라고도 부름)이나, 프로그램 혹은 설정 정보 등의 각종 데이터를 유지 하기 위한 것으로서, 제어부(10)에 의해 지정되는 데이터를 기억하거나, 또는 읽어내도록 이루어져 있다.
인터페이스(14)는, 소정의 전송로를 통해서 접속된 외부의 장치와의 사이에서 각종 데이터를 수수하도록 이루어져 있다.
표시부(15)는, 제어부(10)로부터 공급되는 표시 데이터에 기초하는 문자나 도형을 표시 화면에 표시한다. 음성 출력부(16)는, 제어부(10)로부터 공급되는 음성 데이터에 기초하는 음성을, 스피커로부터 출력하도록 이루어져 있다.
(1-1-1) 정맥 등록 모드
다음으로, 정맥 등록 모드에 대해서 설명한다. 제어부(10)는, 실행할 모드로서 정맥 등록 모드를 결정한 경우, 표시부(15) 및 음성 출력부(16) 중 적어도 한 쪽을 통해서 광 입력면에 손가락을 배치할 것을 통지한 후, 도 2에 도시하는 바와 같이, 촬상 제어부(21), 패턴 변환부(22), 하프 변환부(23) 및 등록부(24)로서 기능한다.
촬상 제어부(21)는, 광 입력면에 배치되는 손가락 내부의 정맥층의 후방을 조사 대상으로 하는 근적외광 광원을 구동한다. 손가락 내부의 정맥층의 후방에 근적외광이 조사된 경우, 근적외광은, 그 손가락 내부에서 반사 및 산란에 의해 정맥층과 표피층을 경유하여, 광 입력면에 입사한다. 이 광 입력면에 입사하는 근적외광은, 손가락 내부에서의 비정맥 부분에서는 밝은 상태로 되는 한편, 정맥 부분에서는 헤모글로빈의 흡광 특성에 의해 어두운 상태가 유지됨으로써, 정맥 부분과 비정맥 부분의 콘트라스트가 선명하게 되어 있다. 그 결과, 근적외광은 정맥을 투 영하는 광(이하, "정맥 투영광"이라고도 부름)으로서, 촬상부(12)의 촬상면에 도광된다.
또한 촬상 제어부(21)는, 촬상부(12)로부터 출력되는 화상 데이터에 기초하여, 예를 들면, 정맥에 초점이 맞도록 광학 렌즈의 렌즈 위치를 조정함과 함께, 소정의 노출값(Exposure Value: EV)을 기준으로 해서, 조리개의 조리개값 및 촬상 소자에 대한 셔터 속도(노출 시간)를 각각 조정함으로써, 광 입력면에 배치되는 손가락 내부의 정맥의 촬상 상태가 양호하게 되도록 촬상부(12)의 촬상 조건을 설정한다.
촬상 제어부(21)는, 촬상부(12)의 촬상 조건을 설정한 경우, 그 촬상부(12)로부터 출력되는 화상 데이터를 패턴 변환부(22)에 송출한다.
패턴 변환부(22)는, 전처리부(31), 화상 평활화부(32), 윤곽 강조부(33), 정맥 평활화부(34), 2치화부(binarizaion section)(35) 및 세선화부(line thinning section)(36)에 의해 구성된다.
전처리부(31)는, 촬상부(12)에서의 촬상 결과로서, 촬상 제어부(21)로부터 부여되는 화상 데이터의 정맥 화상에 대하여, 소정의 처리를 적용한다. 소정의 처리는, 소정 사이즈로 잘라내는 처리나, 정맥 화상에 포함되는 손가락의 장축과 화상의 세로 또는 가로의 방향을 평행하게 하는 처리 등의 처리를 필요에 따라서 실시한다.
화상 평활화부(32)는, 전처리부(31)에서의 처리 결과로서 생성되는 정맥 화상에 대하여, 예를 들면 "가우시안(Gaussian)"이라고 불리는 공간 필터를 이용해서 필터 처리를 실시하고, 그 정맥 화상을 평활화한다.
윤곽 강조부(33)는, 화상 평활화부(32)에서의 처리 결과로서 생성되는 정맥 화상에 대하여, 예를 들면 Log(Laplacian of Gaussian)라고 불리는 공간 필터를 이용해서 필터 처리를 실시하고, 그 정맥 화상에 포함되는 정맥의 윤곽을 강조(하이라이트)한다.
정맥 평활화부(34)는, 윤곽 강조부(33)에서의 처리 결과로서 생성되는 정맥 화상에 대하여, 예를 들면 "메디안(median)"이라고 불리는 공간 필터를 이용해서 필터 처리를 실시하고, 그 정맥 화상에 포함되는 정맥을 평활화한다.
2치화부(35)는, 정맥 평활화부(34)에서의 처리 결과로서 생성되는 정맥 화상을, 설정된 휘도값을 기준으로 해서 2치 화상으로 변환한다. 여기서, 가령 정맥이 평활화되기 전의 정맥 화상을 2치화 대상의 화상으로 한 경우, 도 3의 예에 도시하는 바와 같이, 실제로는 1개의 정맥이, 2치화에 의해 2개의 정맥으로서 분리될 확률이 높아진다(도 3a). 따라서, 정맥이 평활화된 정맥 화상을 2치화 대상으로 함으로써, 실제의 정맥에 근사한 상태에서의 2치화가 가능하게 된다(도 3b).
세선화부(36)는, 2치화부(35)에서의 처리 결과로서 생성되는 2치의 정맥 화상에 대하여, 예를 들면 모르폴로지(Morphology)라고 불리는 공간 필터를 이용해서 필터 처리를 실시하고, 그 정맥 화상에 포함되는 정맥의 폭을, 중심 혹은 휘도 피크를 기준으로 해서 일정하게 한다.
이와 같이 패턴 변환부(22)는, 일정 폭의 정맥 성분과, 배경 성분의 2치로 되는 정맥 화상(이하, 이것을 패턴 화상이라고도 부름)을 생성하도록 이루어져 있 다.
하프 변환부(23)는, 패턴 화상에 대하여 하프 변환 처리를 실시한다. 여기서, 하프 변환에 대해서, 간단히 설명한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, x-y 평면(화상)에서의 직선 l0은, 원점(기준위치)을 통과하는 직선 l0에 대한 수선을 n0으로 하고, X축(기준 방향)과 수선 n0이 이루는 각도를 θ0으로 하고, 원점으로부터 직선 l0 및 수선 n0의 교점까지의 거리를 "|ρ0|"으로 하면, "(ρ0, θ0)"으로서 표시할 수 있다.
하프 변환(Hough transform)은, "ρ=xcosθ+ysinθ"으로 정의되는 것이다. 도 4에 도시한 직선 l0 상의 점 P1(x1, y1), 점 P2(x2, y2) 및 점 P(x1, y1)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 하프 공간(ρ-θ 공간)에서는, 곡선 C1(x1cosθ+y1sinθ), C2(x2cosθ+y2sinθ), C3(x3cosθ+y3sinθ)으로서 각각 표시된다.
이 ρ-θ 공간에서의 곡선 C1, C2, C3에는 교점 P(ρx, θx)가 존재하지만, 해당 교점 P는, 하프 변환 전의 원래의 x-y 평면에서의 직선 l0에 상당한다. x-y 평면에서의 직선 l0 상에 취할 수 있는 점(P1, P2, P3, … Pn …)이 많을수록, ρ-θ 공간 상에 표시되는 곡선(C1, C2, C3, … Cn …)이 증가하고, 그 결과, 교점 Px(ρx, θx)에서의 곡선의 수도 증가하는 관계에 있다. 즉, x-y 평면에서의 직선 l0이 길수록, 교점 Px(ρx, θx)에 겹치는 곡선(C1, C2, C3, … Cn …)의 수가 증가하게 된다.
이와 같이 교점 P(ρx, θx)는, x-y 평면에서의 선의 길이에 의존하는 파라미터이다. 따라서, 교점 P(ρx, θx)에서의 곡선의 중첩의 정도(서로 중첩하는 곡선의 개수)는 해당 선 길이에 따라서 증감하게 된다.
따라서 하프 변환에서는, 임의의 선 길이 이상의 직선 성분이 어느 정도 x-y 평면 상에 존재하는지를 나타낼(정량화할) 수 있다. 여기서, 하프 변환 전과 하프 변환 후의 화상예를 도 6a 및 6b에 도시한다. 하프 변환 후의 화상은, 도 6b의 예에서도 알 수 있는 바와 같이, 직선 성분의 선 길이가 길수록 백색 농도가 커진다.
덧붙여서 말하면, x-y 평면에서의 직선 l0의 길이란, 단순하게 선의 길이를 나타낼 뿐만아니라, 파선(점선)이나, 선의 일부가 결손하고 있는 복수의 선분의 경우에는, 1개의 선으로서 취급된다.
이와 같이 하프 변환부(23)는, 패턴 화상으로부터, 소정의 선 길이 이상의 직선 성분의 상태를 나타내는 화상(이하, "하프 화상"이라고도 부름)을 생성하도록 이루어져 있다.
등록부(24)는, 패턴 변환부(22)에서의 변환 결과로서 생성되는 패턴 화상과, 하프 변환부(23)에서의 변환 결과로서 생성되는 하프 화상을 취득하고, 이들 패턴 화상 및 하프 화상을 등록 화상으로서 기억부(13)에 대응지어 등록한다.
이와 같이 하여 이 제어부(10)는, 정맥 등록 모드를 실행할 수 있도록 이루 어져 있다.
(1-1-2) 인증 모드
다음으로, 인증 모드에 대해서 설명한다. 제어부(10)는, 실행할 모드로서 인증 모드를 결정한 경우, 표시부(15) 및 음성 출력부(16) 중 적어도 한 쪽을 통해서 광 입력면에 손가락을 배치할 것을 통지한 후, 도 2와의 대응 부분에 동일 부호를 붙인 도 7에 도시하는 바와 같이, 촬상 제어부(21), 패턴 변환부(22), 하프 변환부(23), 판독부(41) 및 인증부(42)로서 기능한다.
촬상 제어부(21)는, 광 입력면에 배치되는 손가락 내부의 정맥층의 후방을 조사 대상으로 하는 광원을 구동하고, 촬상부(12)의 촬상 조건을 설정한다. 한편, 패턴 변환부(22)는, 촬상부(12)로부터 촬상 제어부(21)를 통해서 얻어지는 화상 데이터에 대하여, 정맥 등록 모드와 동일한 변환 처리를 실시하고, 인증 대상의 패턴 화상을 생성한다. 한편, 하프 변환부(23)는, 인증 대상의 패턴 화상에 대하여, 정맥 등록 모드와 동일한 변환 처리를 실시하고, 인증 대상의 하프 화상을 생성한다.
판독부(41)는, 기억부(13)에 등록 화상으로서 기억된 등록 대상의 패턴 화상 및 하프 화상을 읽어내고, 이들을 인증부(42)에 송출한다.
인증부(42)는, 등록 대상의 패턴 화상 및 하프 화상과, 인증 대상의 패턴 화상 및 하프 화상에 기초하여 정맥의 유사의 정도를 구하고, 그 유사의 정도에 따라서 등록자인지의 여부(인증 성공 또는 인증 실패인지)를 판정한다.
여기서, 인증부(42)는, 등록자가 아니다(인증 실패)라고 판정한 경우, 해당 인증 실패의 처리로서 규정된 처리를 실행한다. 한편, 인증부(42)는, 등록자이다 (인증 성공)라고 판정한 경우, 해당 인증 성공의 처리로서 규정된 처리를 실행한다.
이와 같이 해서 이 제어부(10)는, 인증 모드를 실행할 수 있도록 이루어져 있다.
(1-2) 인증부의 구성
다음으로, 인증부(42)의 구성을 설명한다. 이 실시예의 경우, 인증부(42)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 대조부(51), 판정부(52), 종횡비 변경부(53), 재판정부(54) 및 처리 실행부(55)에 의해 구성된다.
대조부(51)는, 기억부(13)로부터 읽어내어진 등록 대상의 패턴 화상과, 패턴 변환부(22)에 의해 생성된 인증 대상의 패턴 화상을 취득함과 함께, 그 기억부(13)로부터 읽어내어진 등록 대상의 하프 화상과, 하프 변환부(23)에 의해 생성된 인증 대상의 하프 화상을 취득한다.
또한 대조부(51)는, 등록 대상의 패턴 화상과, 인증 대상의 패턴 화상을 대조함과 함께, 등록 대상의 하프 화상과, 인증 대상의 하프 화상을 대조한다. 이 대조 방법에는, 예를 들면, 상호 상관 함수, 위상 상관 함수 또는 SAD(Sum of Absolute Difference) 등과 같이, 대조 대상으로 되는 각 화상의 유사도(차이의 정도)를 구하는 것이 이용된다.
판정부(52)는, 대조부(51)에서의 패턴 화상의 유사도(상호 상관 계수 등)와, 하프 화상의 유사도(상호 상관 계수 등)를 합산하고, 해당 합산값에 대하여 설정된 제1 임계값과 비교한다.
여기서, 합산값이 제1 임계값 이상으로 되는 경우, 이것은, 패턴 화상에 투영되는 정맥의 패턴과, 그 패턴 화상으로부터 소정 길이 이상의 직선 상태를 나타내는 화상으로서 변환되는 하프 화상의 패턴이 동일 또는 동등한 것을 의미한다. 이 경우, 판정부(52)는, 등록자이다(인증 성공)라고 판정한다.
한편, 합산값이 제1 임계값 미만으로 되는 경우, 판정부(52)는, 그 합산값을, 제1 임계값에 대하여 낮게 설정된 제2 임계값과 비교한다. 여기서, 합산값이 제2 임계값 미만으로 되는 경우, 이것은, 패턴 화상에 투영되는 정맥의 패턴과, 그 패턴 화상으로부터 소정 길이 이상의 직선 상태를 나타내는 화상으로서 변환되는 하프 화상의 패턴 중 한 쪽 또는 쌍방이 크게 상이한 것을 의미한다. 이 경우, 판정부(52)는, 등록자가 아니다(인증 실패)라고 판정한다.
한편, 합산값이 제1 임계값 미만 또한 제2 임계값 이상인 범위 내로 되는 경우, 이것은, 패턴 화상에 투영되는 정맥의 패턴과, 그 패턴 화상으로부터 소정 길이 이상의 직선 상태를 나타내는 화상으로서 변환되는 하프 화상의 패턴의 차이가, 예를 들면 도 9에 도시하는 바와 같이, 통계학적으로 본인 분포와 타인 분포의 혼재 영역(도면 중에서는 굵은 실선으로 둘러싸이는 영역)에 있는 것을 의미한다. 이 경우, 판정부(52)는, 등록자가 아닌 것으로 하면 오판정으로 될 가능성이 있다고 판정한다.
종횡비 변경부(53)는, 판정부(52)에 의해 오판정으로 될 가능성이 있다고 판정된 경우(합산값이 제1 임계값 미만 또한 제2 임계값 이상의 범위 내로 되는 경우), 대조부(51)에서 대조 대상으로 된 등록 대상의 패턴 화상 및 인증 대상의 패 턴 화상을 취득하고, 그 패턴 화상의 어스펙트비(종횡비)를 변경한다.
구체적인 어스펙트비(종횡비)의 변경예로서는, "a×b" 사이즈의 화상이, "b×a" 사이즈의 화상으로 된다. 덧붙여서 말하면, 종횡비의 변경 전후의 화상예를 도 10에 도시한다. 이 도 10에서는, 변경 전의 화상(도 10a-1 및 도 10b-1)에서의 세로 사이즈와 가로 사이즈가 반대로 되도록 변경하고(파선으로 나타냄), 그 변경된 화상을 90° 회전한 상태로 하고 있다(도 10a-2 및 도 10b-2).
정맥은, 손가락의 성장 방향에 대하여 형성되는 경향이 강하기 때문에, 성장 방향에 대하여 평행하게 되는 정맥(이하, "성장 방향 정맥"이라고도 부름)과, 성장 방향에 대하여 비스듬하게 되는(성장 방향에 대하여 0°보다도 큰 각을 이룸) 정맥(이하, "경사 방향 정맥"이라고도 부름)의 차이는, 종횡비의 변경 전보다도 변경 후 쪽이 커진다.
즉, 도 11에 도시하는 바와 같이, 임의의 2개의 정맥의 형상이 동등하게 되는 상태(도 11a)이었다고 해도, 종횡비를 변경한 경우(도 11b)에는, 성장 방향 정맥과 경사 방향 정맥의 관계가 강조됨으로써, 정맥의 형상의 차이가 명확해진다.
재판정부(54)(도 8)는, 종횡비 변경부(53)에 의해 종횡비가 변경된 등록 대상의 패턴 화상 및 인증 대상의 패턴 화상을 대조하고, 해당 대조 결과에 대하여 설정된 제3 임계값과 비교한다. 덧붙여서 말하면, 이 재판정부(54)에서의 대조 방법은, 대조부(51)와 동일해도 되고, 상이해도 된다.
여기서, 이 대조 결과가 제3 임계값 이상으로 되는 경우, 이것은, 종횡비를 변경한 후에도 정맥의 형상이 거의 동일하고, 등록 대상 및 인증 대상의 패턴 화상 의 정맥은 모두 등록자 본인의 것임에도 불구하고 판정부(52)에서는 타인이다라고 오판정된 것이라고 하는 확인이 취해진 것을 의미하는데, 이 경우, 재판정부(54)는, 등록자이다(인증 성공)라고 판정한다.
한편, 제3 임계값 미만으로 되는 경우, 이것은, 종횡비를 변경해 보면 정맥의 형상이 대폭 상이하고, 판정부(52)에서의 타인이라고 하는 판정은 정당하게 판정된 것이라고 하는 확인이 취해진 것을 의미하는데, 이 경우, 재판정부(54)는, 등록자가 아니다(인증 실패)라고 판정한다.
도 12에서, 종횡비를 변경한 경우에서의 혼재 영역 내의 본인 분포 및 타인 분포의 변화를 도시한다. 이 도 12는, 64개의 서로 다른 손가락에 대하여 각각 3회 촬상하고, 192패턴의 정맥 화상에 기초하여 인증을 행한 것이다.
이 도 12에서는, 패턴 화상(x-y 평면)의 유사도로서 상호 상관 계수(0≤C≤1)가 채용되고, 하프 화상(ρ-θ 공간)의 유사도로서 상호 상관 계수(0≤H≤1)가 채용된다. 임계값 thr1은, 상호 상관 계수의 합에 대하여 설정한 제1 임계값이며, 임계값 thr2는, 임계값 thr1보다도 낮게 설정한 제2 임계값이다.
도 12로부터도 알 수 있는 바와 같이, 제1 임계값 thr1과, 제2 임계값 thr2 사이에 혼재하는 본인 분포와 타인 분포 중, 타인 분포는, 종횡비의 변경 후에는, 제2 임계값 thr2보다도 낮은 부분으로 대략 이동하는 한편, 본인 분포는, 종횡비의 변경 후에는, 제1 임계값 thr1보다도 높은 부분으로 대략 이동하고 있다. 즉, 종횡 비의 변경에 의해, 본인과 타인의 구별이 명확하게 된다고 하는 것을, 이 도 12로부터도 알 수 있다.
처리 실행부(55)(도 8)는, 판정부(52) 또는 재판정부(54)에 의해 등록자이다라고 판정된 경우, 소정의 처리를 개시시키기 위한 제어 데이터를 생성하고, 이것을 인터페이스(14)에 접속된 내부 또는 외부의 장치에 송출한다. 이 장치에서는, 소정의 처리로서, 예를 들면, 도어를 일정 기간 폐쇄하거나, 혹은, 제한 대상의 동작 모드를 해제하는 등이 있다.
또한 처리 실행부(55)는, 판정부(52) 또는 재판정부(54)에 의해 등록자가 아니다라고 판정된 경우, 예를 들면, 등록자로서 승인할 수 없는 것을, 표시부(15) 및 음성 출력부(16) 중 적어도 한 쪽을 통해서 통지한다.
(1-3) 인증 처리 수순
다음으로, 인증부(42)(도 7)에서의 인증 처리 수순을 설명한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 인증부(42)는, 인증 모드를 결정한 경우, 이 인증 처리 수순을 개시한다. 스텝 SP1에서, 인증부(42)는, 등록 대상의 패턴 화상 및 하프 화상과, 인증 대상의 패턴 화상 및 하프 화상을 취득하고, 다음의 스텝 SP2로 진행한다.
인증부(42)는, 이 스텝 SP2에서, 등록 대상의 패턴 화상과, 인증 대상의 패턴 화상을 대조함과 함께, 등록 대상의 하프 화상과, 인증 대상의 하프 화상을 대조하고, 다음의 스텝 SP3으로 진행한다.
인증부(42)는, 이 스텝 SP3에서, 패턴 화상의 대조 결과로서 얻어지는 값과, 하프 화상의 대조 결과로서 얻어지는 값을 합산하고, 다음의 스텝 SP4로 진행하여, 그 합산값을, 제1 임계값과 비교한다.
여기서, 제1 임계값 이상으로 되는 경우, 인증부(42)는, 등록자이다(인증 성공)이라고 판정하고, 스텝 SP11로 진행하여, 인증 성공의 처리로서 규정된 처리를 실행한다.
한편, 제1 임계값 미만으로 되는 경우, 인증부(42)는, 스텝 SP5로 진행하여, 이 스텝 SP5에서, 스텝 SP3에서 구한 합산값을, 제1 임계값보다도 낮게 설정된 제2 임계값과 비교한다. 그리고 인증부(42)는, 이 비교 결과로서, 제2 임계값 미만으로 되는 경우, 등록자가 아니다(인증 실패)라고 판정하고, 스텝 SP12로 진행하여, 인증 실패의 처리로서 규정된 처리를 실행한다.
이와 같이 인증부(42)는, 패턴 화상에 투영되는 정맥의 패턴의 유사도와, 그 패턴 화상으로부터 소정 길이 이상의 직선 상태를 나타내는 화상으로서 변환되는 하프 화상의 패턴의 유사도를 나타내는 값의 합이 제1 임계값 이상으로 되는 경우에는 등록자이다라고 판정한다. 한편, 합산값이 제1 임계값보다도 낮게 설정된 제2 임계값 미만으로 되는 경우에는 등록자가 아니다라고 판정하도록 이루어져 있다.
한편, 합산값이 제1 임계값 미만 또한 제2 임계값 이상으로 되는 경우, 인증부(42)는, 등록자가 아닌 것으로 하면 오판정으로 될 가능성이 있다고 판정한다. 스텝 SP6에서, 인증부(42)는, 스텝 SP1에서 취득한 등록 대상의 패턴 화상과, 인증 대상의 패턴 화상의 종횡비를 변경함으로써, 성장 방향 정맥과 경사 방향 정맥의 관계를 강조한다( 도 11).
그리고 인증부(42)는, 다음의 스텝 SP7에서, 성장 방향 정맥과 경사 방향 정 맥의 관계가 강조된 패턴 화상(등록 패턴 화상 및 인증 대상의 패턴 화상)을 대조하고, 스텝 SP8로 진행한다. 스텝 SP8에서, 인증부(42)는 대조 결과로서 얻어지는 정맥 형상의 유사도를 나타내는 값을, 제3 임계값과 비교한다.
여기서, 제3 임계값 이상으로 되는 경우, 인증부(42)는, 등록자이다(인증 성공)라고 판정하고, 스텝 SP11로 진행하여, 인증 성공의 처리로서 규정된 처리를 실행한다. 한편, 제3 임계값 미만으로 되는 경우, 인증부(42)는, 등록자가 아니다(인증 실패)라고 판정하고, 스텝 SP12로 진행하여, 인증 실패의 처리로서 규정된 처리를 실행한다.
이와 같이 인증부(42)는, 패턴 화상에 투영되는 정맥의 패턴의 유사도와, 그 패턴 화상으로부터 소정 길이 이상의 직선 상태를 나타내는 화상으로서 변환되는 하프 화상의 패턴의 유사도를 나타내는 값의 합이 제1 임계값 미만 또한 제2 임계값 이상으로 되는 경우, 패턴 화상의 종횡비를 변경하여, 그 패턴 화상에서의 성장 방향 정맥과 경사 방향 정맥의 관계를 강조한다.
그리고 인증부(42)는, 종횡비 변경 후의 패턴 화상을 서로 재대조한다. 이 재대조 결과로서, 성장 방향 정맥과 경사 방향 정맥의 관계가 강조된 정맥의 패턴에서의 유사도를 나타내는 값이 제3 임계값 이상으로 되는 경우에는 등록자이다라고 판정한다. 인증부(42)는, 이 값이 제3 임계값 미만으로 되는 경우에는 등록자가 아니다라고 판정하도록 이루어져 있다.
(1-4) 동작 및 효과
이상의 구성에서, 이 인증 장치(1)는, 인증 대상의 정맥 화상에 포함되는 정 맥 부분과, 등록 대상의 정맥 화상에 포함되는 정맥 부분에서의 형상의 유사도를 나타내는 정보(패턴 화상의 상호 상관 계수 등과, 하프 화상의 상호 상관 계수 등의 합산값)가, 오판정으로 될 가능성이 있는 것으로 할 조건(제1 임계값 미만 제2 임계값 이상)을 충족시키는지의 여부를 판정한다.
그리고 인증 장치(1)는, 이 조건을 충족시키는 경우, 인증 대상의 정맥 화상(패턴 화상)과, 등록 대상의 정맥 화상(패턴 화상)의 종횡비를 변경한다. 이 결과, 도 11에서 상술한 바와 같이, 해당 정맥 화상(패턴 화상)에서의 정맥의 상이한 부분이 강조되게 된다.
이 상태에서 인증 장치(1)는, 종횡비가 변경된 인증 대상의 정맥 화상(패턴 화상)과, 종횡비가 변경된 등록 대상의 정맥 화상(패턴 화상)에 포함되는 정맥 부분의 형상의 유사도(상호 상관 계수 등)로부터, 등록자인지의 여부를 판정한다.
따라서, 이 인증 장치(1)에서는, 정맥 부분에서의 형상이 근사하고 있는 경우, 평면(x-y) 방향을 변경해서 형상의 상이한 부분을 강조하므로, 화상의 높이(휘도) 방향을 변경해서 형상의 상이한 부분을 강조하는 것보다도 명확하게 할 수 있으며, 이 결과, 형상 자체가 닮아 있어도, 등록자인지의 여부를 정확하게 판정할 수 있다.
또한, 이 인증 장치(1)에서는, 인증 대상의 정맥 화상에 포함되는 정맥 부분과, 등록 대상의 정맥 화상에 포함되는 정맥 부분에서의 형상의 유사도를 나타내는 정보로서, 선폭이 일정하게 되는 생체 부분과, 배경 부분을 2치로 나타내는 화상(패턴 화상)의 유사도와, 그 화상(패턴 화상)에서의 정맥 중 소정 길이 이상의 직 선 상태를 나타내는 화상(하프 화상)의 유사도가 채용된다.
따라서, 이 인증 장치(1)에서는, 정맥 화상에서의 정맥 부분의 형상을, 서로 다른 2개의 관점의 패턴으로 하고, 그 유사도에 기초하여, 오판정으로 될 가능성이 있는 것으로 할 조건(제1 임계값 미만 제2 임계값 이상)을 충족시키는지의 여부를 판정할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 무(radish)의 촬상 화상 등과 같이, 정맥의 형상과 근사한 화상이 인증 대상의 화상으로서 입력된 경우에도, 정확하게 등록자인지의 여부를 판정할 수 있다.
이상의 구성에 따르면, 인증 장치(1)는, 정맥 부분에서의 형상이 근사하고 있는 경우, 그 형상의 상이한 부분상이한 부분향의 종횡비를 변경해서 강조한 후에 재판정하도록 한다. 이로써, 형상 자체가 닮아 있어도, 정확하게 등록자인지의 여부를 판정할 수 있다. 이렇게 하여 인증 장치(1)는 인증 정밀도를 향상할 수 있는 인증 장치(1)를 실현할 수 있다.
(1-5) 다른 실시예
상술한 제1 실시예에서는, 정맥 화상을 적용하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않는다. 예를 들면 지문 화상, 홍채 화상, 입무늬 화상, 얼굴 화상 또는 신경 화상 등, 이 밖에 여러 가지의 생체 화상을 적용하도록 해도 된다.
특히, 정맥이나 신경과 같이, 일정한 방향으로 형성(신장)하는 경향이 강한 화상을 적용한 경우, 해당 경향이 없는 화상을 적용하는 경우에 비해서, 화상에 포함되는 생체 부분의 형상의 차이를 한층 더 강조하는 것이 가능하게 되는 분만큼, 인증 정밀도를 향상할 수 있다. 덧붙여서 말하면, 신경 화상을 적용하기 위해서는, 예를 들면, 신경에 대하여 특이적으로 되는 마커가 주입된 상태에서, 해당 마커를 촬상하는 등과 같은 방법을 채용하면 된다.
또한 상술한 제1 실시예에서는, 인증 대상 및 등록 대상의 패턴 화상에서의 차이의 정도를 나타내는 값과, 이들 패턴 화상으로부터 소정 길이 이상의 직선 상태를 나타내는 화상으로서 변환되는 하프 화상에서의 차이의 정도를 나타내는 값의 합계값이 제1 임계값 미만 또한 제2 임계값 이상에 있는지의 여부에 의해, 오판정으로 될 가능성이 있는지의 여부를 판정하도록 하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 이 이외의 방법에 의해 판정하도록 해도 된다.
예를 들면, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건으로서, 제1 임계값보다도 높게 설정된 임계값 미만으로 되고, 그 제1 임계값보다도 낮게 설정된 임계값 이상으로 되는 경우를, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건으로 할 수 있다.
이 조건을 채용한 경우에는, 등록자로 할 한계값으로 되는 제1 임계값이 엄격하게 설정되어 있지 않을 때에 유용하게 된다. 덧붙여서 말하면, 상술한 제1 실시예와 같이, 제1 임계값 미만으로 되고, 그 제1 임계값보다도 낮게 설정된 제2 임계값 이상으로 되는 경우를, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건으로서 채용하는 경우, 등록자로 할 한계값으로 되는 제1 임계값이 엄격하게 설정되어 있을 때에 유용하게 된다. 즉, 등록자로 할 한계값으로 되는 임계값을 기준으로 해서, 본인 또는 타인이 반전할 가능성을 갖게 되는 범위이면 된다.
또한 예를 들면, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건의 판정 요소로서, 상술한 제1 실시예와 같이, 정맥의 형상의 유사도를 직접적으로 나타내는 값(패턴 화상의 차이의 정도)과, 간접적으로 나타내는 값(하프 화상의 차이의 정도)의 2개의 요소를 채용하는 경우 대신에, 어느 한 쪽의 요소만을 채용할 수 있다.
덧붙여 말하면, 이 판정 방법을 채용하는 경우, 정맥의 형상의 유사도를 직접적 또는 간접적으로 나타내는 값이, 등록자로 할 한계값으로 되는 임계값을 기준으로 해서 본인 또는 타인이 반전할 가능성을 갖게 되는 범위에 있으면, 종횡비가 변경된다.
또한 예를 들면, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건의 판정 요소로서, 생체 화상(상술한 제1 실시예에서는 정맥 화상) 중, 기준 방향(성장 방향)에 대하여 평행하게 되는 생체 부분(성장 방향 정맥)의 제1 검출량과, 그 기준 방향(성장 방향)에 대하여 0°보다도 큰 각을 이루는 생체 부분(경사 방향 정맥)의 제2 검출량 중 한 쪽 또는 쌍방을 채용할 수 있다.
덧붙여 말하면, 이 판정 방법을 채용하는 경우, 예를 들면, 인증 대상의 생체 화상으로부터 검출되는 제1 검출량(또는 제1 검출량과 제2 검출량의 비)과, 등록 대상의 생체 화상으로부터 검출되는 되는 제1 검출량(또는 제1 검출량과 제2 검출량의 비)의 차는 형상의 유사도를 나타내는 값이 된다. 이 값이, 등록자로 할 한계값으로 되는 임계값을 기준으로 해서 본인 또는 타인이 반전할 가능성을 갖게 되는 범위에 있으면, 종횡비가 변경된다. 이 판정 방법을 채용하면, 상술한 제1 실시예의 경우에 비하여, 기준 방향(성장 방향)의 생체 부분(성장 방향 정맥)과, 그 기준 방향(성장 방향)에 대하여 0°보다도 큰 각을 이루는 생체 부분(경사 방향 정맥)에서의 관계를 직접적으로 검출할 수 있는 분만큼, 한층 더 인증 정밀도를 향상할 수 있다.
또한 예를 들면, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건의 판정 요소로서, 상술한 제1 실시예에서는, 2개의 판정 요소의 합산값을 채용하는 경우 대신에, 소정의 가중치 부여된 한 쪽의 값과 다른 쪽의 값의 합산값이나, 한 쪽의 값과 다른 쪽의 값의 승산값 등을 채용할 수도 있다.
상술한 판정 방법은 어디까지나 예이며, 해당 예로서 설명한 것 이외의 판정 방법에 의해 오판정으로 될 가능성이 있는지의 여부를 판정 가능하게 되는 것은 물론이다.
또한 상술한 제1 실시예에서는, 인증 대상의 생체 화상과, 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 변경부로서, 변경 전의 화상(도 10a-1 및 도 10b-1)에서의 세로 사이즈와 가로 사이즈가 반대로 되도록 종횡비를 변경한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 이 이외의 양태에서 변경하도록 해도 된다.
예를 들면, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건의 판정 요소가, 등록자로 할 한계값으로 되는 임계값을 기준으로 해서, 본인 또는 타인이 반전할 가능성을 갖게 되는 범위에 있는 경우, 해당 판정 요소가 임계값(기준값)에 가까울수록, 종횡비가 크게 되도록 변경할 수 있다. 이와 같이 하면, 정맥의 형상의 유사도가 높을수록, 기준 방향(상술한 제1 실시예에서는 성장 방향)의 생체 부분(성장 방향 정맥)과, 그 기준 방향(성장 방향)에 대하여 0°보다도 큰 각을 이루는 생체 부분 (경사 방향 정맥)의 관계를 강조할 수 있기 때문에, 화상 상태의 불필요한 가변을 방지할 수 있다.
또한 예를 들면, 종횡비(어스펙트비)의 변경 대상의 화상으로서, 상술한 제1 실시예에서는, 2치화 후의 생체 화상(상술한 제1 실시예에서는 정맥 화상)을 적용하도록 하였지만, 2치화 전의 생체 화상(상술한 제1 실시예에서는 정맥 화상)을 적용할 수도 있다.
즉, 상술한 제1 실시예에 적용하기 위해서는, 등록부(24)(도 2)는, 패턴 화상 및 하프 화상 외에, 그 패턴 화상으로 변환되기 전의 정맥 화상(촬상 제어부(21)로부터 패턴 변환부(22)에 입력되는 정맥 화상)을 기억부(13)에 등록한다. 한편, 종횡비 변경부(53)(도 8)는, 패턴 화상으로 변환되기 전의 정맥 화상으로서, 등록 대상으로 할 정맥 화상을 기억부(13)로부터 읽어냄과 함께, 인증 대상으로 할 정맥 화상을 패턴 변환부(22)로부터 취득하고, 이들 정맥 화상의 종횡비를 변경한 후에, 패턴 변환부(22)에 입력시킨다. 그리고 종횡비 변경부(53)(도 8)는, 이 패턴 변환부(22)에서의 변환 처리에 의해 생성되는 인증 대상 및 등록 대상의 패턴 화상과 하프 화상을 재판정부(54)에 부여한다. 이와 같이 하면, 상술한 제1 실시예에서는, 2치화 전의 정맥 화상을, 종횡비(어스펙트비)의 변경 대상의 화상으로 할 수 있다.
이와 같이, 2치화 전의 생체 화상(상술한 제1 실시예에서는 정맥 화상)을, 종횡비(어스펙트비)의 변경 대상의 화상으로서 적용한 경우, 2치화 후의 생체 화상을 적용하는 경우에 비하여, 종횡비(어스펙트비)를 변경한 생체 화상에 포함되는 생체 부분(정맥)이, 변경 전의 생체 부분에 대하여, 에일리어싱(aliasing)의 강조에 의해 원활한 상태가 아니게 된다고 하는 것을 방지할 수 있고, 이 결과, 오판정으로 될 가능성이 있다고 할 조건을 충족시키는지의 여부의 판정 정밀도를 향상할 수 있다.
단, 상술한 제1 실시예와 같이, 2치화 후의 생체 화상(상술한 제1 실시예에서는 정맥 화상)을 적용해도, 판정 정밀도에 대한 실질적인 영향은 거의 없다. 또한 등록 대상 및 인증 대상 중, 인증 대상으로 되는 2치화 전의 생체 화상(상술한 제1 실시예에서는 정맥 화상)만을, 종횡비(어스펙트비)의 변경 대상의 화상으로서 적용하도록 해도 된다.
또한 상술한 제1 실시예에서는, 패턴 변환부(22)로서, 전처리부(31), 화상 평활화부(32), 윤곽 강조부(33), 정맥 평활화부(34), 2치화부(35) 및 세선화부(36)에 의해 구성하도록 하였지만, 적용되는 생체의 종 등의 여러 사정에 따라서, 이들 각 부(31~36) 중의 일부를 생략하거나 혹은 교체하거나, 혹은, 새로운 처리부를 가하는 등, 필요에 따라서 구성 양태를 변경할 수 있다. 또한, 각 부(31~36)의 처리 내용(커늘 사이즈(kernel size) 등)에 대해서도 마찬가지이다.
또한 상술한 제1 실시예에서는, 패턴 화상과, 하프 화상을 등록하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 패턴 화상만을 등록하도록 해도 되고, 또한 패턴 화상에 포함되는 정맥에 곡선 근사시킨 파라미터 등을 등록하도록 해도 된다. 덧붙여서 말하면, 정맥에 곡선 근사시킨 파라미터를 등록한 경우, 인증 모드에서는, 파라미터로부터 패턴 화상을 재구축하는 재구축부를 설치하고, 그 재구축부에 의해 재 구축된 패턴 화상을 등록 대상의 화상으로 하면, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 상술한 제1 실시예에서는, ROM에 저장된 프로그램에 따라서 상술한 정맥 등록 모드 또는 인증 모드를 실행하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc), 반도체 메모리 등의 프로그램 저장 매체로부터 인스톨하거나, 또는 인터넷 상의 프로그램 제공 서버로부터 다운로드함으로써 취득한 프로그램에 따라서 정맥 등록 모드 또는 인증 모드를 실행하도록 해도 된다.
또한 상술한 제1 실시예에서는, 촬상 기능(촬상부(12)), 등록 기능(등록부(24)) 및 인증 기능(인증부(42))을 갖는 인증 장치(1)를 적용하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 해당 용도에 따라서, 기능마다 또는 각 기능의 일부로서 포함하는 단체의 장치로 나눈 양태에서 적용하도록 해도 된다.
(2) 제2 실시예
(2-1) 인증 시스템의 전체 구성
제1 실시예와 동일하게 되는 부분에 동일 부호를 붙인 도 14에서, 제2 실시예에 따른 인증 시스템(1000)의 전체 구성을 도시한다. 이 인증 시스템(1000)은, 등록 장치(100), 예를 들면 USB(Universal Serial Bus) 메모리 등의 휴대형의 기억 장치(200) 및 복수의 인증 장치(3001~300n)에 의해 구성된다.
등록 장치(100)는, 촬상부(12), 촬상 제어부(21), 패턴 변환부(22), 하프 변환부(Hough transform section)(23) 및 등록부(111)를 포함한다.
이 등록부(111)에는, 촬상부(12), 촬상 제어부(21) 및 패턴 변환부(22)를 거쳐, 일정 폭의 정맥 성분과, 배경 성분의 2치로 되는 정맥 화상(패턴 화상)이 부여된다. 또한, 등록부(111)에는, 패턴 변환부(22)로부터 하프 변환부(23)를 거쳐, 소정의 선 길이 이상의 직선 성분의 상태를 나타내는 화상(하프 화상)이 부여된다.
또한 이 등록부(111)는, 예를 들면 도 15에 도시하는 바와 같이, 촬상부(12)에서의 촬상 소자에 결상되는 피사체를 기준으로 하는, 그 촬상부(12)로부터 화상 데이터로서 출력되는 화상에 투영되는 피사체의 신축률, 즉, 입력 피사체상에 대한 출력 피사체상의 신축률을 나타내는 데이터(이하, "신축률 정보"라고 부름)가 기억되는 메모리를 갖는다.
등록부(111)는, 패턴 화상 및 하프 화상을 받은 경우, 그 패턴 화상 및 하프 화상과, 메모리에 기억된 신축률 정보를 대응지어 기억 장치(200)에 등록한다.
인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)는, 기억 장치(200)에 대한 장탈착부를 갖고, 그 장탈착부에 장착되는 기억 장치(200)로부터 등록 대상의 패턴 화상 및 하프 화상을 읽어낼 수 있도록 이루어져 있다.
또한 인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)는, 각각 촬상부(311)(3111, 3112, ……, 또는 311n), 촬상 제어부(21)(211, 212, ……, 또는 21n), 종횡비 변경부(312)(3121, 3122, ……, 또는 312n), 패턴 변환부(22)(221, 222, … …, 또는 22n), 하프 변환부(23)(231, 232, ……, 또는 23n) 및 인증부(313)(3131, 3132, ……, 또는 313n)를 갖는다.
각 촬상부(3111~311n)는, 촬상부(12)의 구성과 실질적으로 동일하다. 그러나, 그 신축률은 촬상부(3111~311n)들 간에 상이하다.
종횡비 변경부(312)(3121, 3122, ……, 또는 312n)는, 대응하는 촬상부(311)(3111, 3112, ……, 또는 311n)에서의 신축률 정보가 기억되는 내부 메모리를 갖는다.
또한 종횡비 변경부(312)(3121, 3122, ……, 또는 312n)는, 대응하는 촬상부(311)(3111, 3112, ……, 또는 311n)로부터, 촬상 제어부(21)(211, 212, ……, 또는 21n)를 거쳐 인증 대상의 정맥 화상이 부여된 경우, 장탈착부에 장착되는 기억 장치(200)로부터 신축률 정보를 취득한다.
그리고 종횡비 변경부(312)(3121, 3122, ……, 또는 312n)는, 내부 메모리에 기억된 신축률 정보와, 기억 장치(200)로부터 취득한 신축률 정보가 동일한지의 여부를 판정하고, 상이할 경우에는, 해당 신축률 정보끼리가 동일하게 되도록, 인증 대상의 정맥 화상의 종횡비를 변경한다. 따라서, 등록 시의 촬상부(12)와, 인증 시의 촬상부(311)(3111, 3112, ……, 또는 311n)에서의 피사체에 대한 신축률의 차이에 기인하는 정맥의 형상의 차는 상실되게 된다.
인증부(313)는, 대응하는 촬상부(311)(3111, 3112, ……, 또는 311n), 촬상 제어부(21)(211, 212, ……, 또는 21n), 종횡비 변경부(312)(3121, 3122, ……, 또는 312n) 및 패턴 변환부(22)(221, 222, ……, 또는 22n)를 통해서 얻어지는 인증 대상의 패턴 화상(일정 폭의 정맥 성분과, 배경 성분으로 되는 2치의 정맥 화상)을 취득함과 함께, 그 패턴 변환부(22)(221, 222, ……, 또는 22n)로부터 하프 변환부(23)(231, 232, ……, 또는 23n)를 통해서 얻어지는 인증 대상의 하프 화상(소정의 선 길이 이상의 직선 성분의 양을 나타내는 화상)을 취득한다.
인증부(313)(3131, 3132, ……, 또는 313n)는, 기억 장치(200)로부터 읽어내어진 등록 대상의 패턴 화상과, 취득한 인증 대상의 패턴 화상을 대조함과 함께, 기억 장치(200)로부터 읽어내어진 등록 대상의 하프 화상과, 취득한 인증 대상의 하프 화상을 대조한다.
그리고 인증부(313)(3131, 3132, ……, 또는 313n)는, 패턴 화상의 대조 결과로서 얻어지는 정맥 형상의 유사도를 나타내는 값과, 하프 화상의 대조 결과로서 얻어지는 직선 성분량의 유사도를 나타내는 값을 합산하고, 그 합산값을, 제1 임계값과 비교한다.
여기서, 제1 임계값 미만으로 되는 경우, 이것은, 등록 시와, 인증 시에서의 피사체에 대한 신축률을 일정하게 한 경우에도, 정맥의 형상과, 그 정맥 중 소정 길이 이상의 직선 성분량 중 한 쪽 또는 쌍방이 크게 상이한 것을 의미한다. 이 경우, 판정부(52)는, 등록 대상의 사람이 등록자가 아니다(인증 실패)라고 판정하고, 인증부(313)(3131, 3132, ... 또는 313n)는 인증 실패 시에 실행되는 것으로 특정되는 처리를 실행한다.
한편, 제1 임계값 이상으로 되는 경우, 이것은, 등록 시와, 인증 시에서의 피사체에 대한 신축률을 일정하게 하면, 정맥의 형상과, 그 정맥 중 소정 길이 이상의 직선 성분량이 동일 또는 동등한 것을 의미한다. 이 경우, 인증부(313)(3131, 3132, ... 또는 313n)는 등록 대상의 사람이 등록자이다(인증 성공)라고 판정하고, 인증 성공 시에 실행되는 것으로 특정되는 처리를 실행한다.
(2-2) 동작 및 효과
이상의 구성에서, 이 인증 시스템(100)에서의 인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)는, 인증 대상의 정맥 화상을 촬상한 촬상부(311)(3111, 3112, ……, 또는 311n)에서의 피사체의 신축률(입력 피사체상에 대한 출력 피사체상의 신축률)을 내부의 메모리로부터 취득함과 함께, 등록 대상의 정맥 화상을 촬상한 촬상부(12)에서의 피사체의 신축률을, 그 등록 대상의 정맥 화상에 대응지어 등록된 기억 장치(200)로부터 취득한다.
그리고 인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)는, 이들 신축률이 동일하게 되도록, 인증 대상의 정맥 화상의 종횡비를 변경한다. 이 결과, 정맥 화상에 대한 신축률이 일정(동일 조건)하게 되고, 그 신축률에 기인하는 생체 부분의 변위 가 상실되게 된다.
이 상태에서 인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)는, 종횡비가 변경된 인증 대상의 정맥 화상과, 종횡비가 변경된 등록 대상의 정맥 화상에 포함되는 정맥 부분의 형상의 유사도(상호 상관 계수 등)로부터, 등록자인지의 여부를 판정한다.
따라서, 이 인증 장치(1)에서는, 정맥 부분에서의 형상이 근사하고 있는 경우, 그 형상의 근사가 신축률에 기인하는 생체 부분의 변위에 기초하는 것인지, 혹은, 진실로 형상이 근사하는 것인지가, 정맥 화상에 대한 신축률을 일정(동일 조건)하게 함으로써 명확하게 된다. 따라서, 정맥들의 형상 자체가 서로 닮아 있어도, 인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)는 정확하게 등록자인지의 여부를 판정할 수 있다.
또한 이 인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)에서는, 종횡비가 변경된 인증 대상의 정맥 화상과, 종횡비가 변경된 등록 대상의 정맥 화상에 대하여, 선폭이 일정하게 되는 생체 부분과, 배경 부분을 2치로 나타내는 화상으로 변환 처리를 거친 후에 얻어지는 패턴 화상에 포함되는 정맥 부분의 형상의 유사도(상호 상관 계수 등)로부터, 등록자인지의 여부를 판정한다. 따라서, 이러한 변환 처리를 거친 패턴 화상을 판정 대상으로 하지 않는 경우에 비하여, 정맥의 형상 패턴을 정확하게 파악할 수 있는 분만큼, 정확하게 등록자인지의 여부를 판정할 수 있다.
이상의 구성에 따르면, 인증 장치(300)(3001, 3002, ……, 또는 300n)는 등록 대상 및 인증 대상의 정맥 화상에 대한 신축률을 일정(동일 조건)하게 한 후에 등록자의 유무를 판정하도록 함으로써, 형상 자체가 닮아 있어도, 정확하게 등록자인지의 여부를 판정할 수 있다. 이렇게 하여 인증 정밀도를 향상할 수 있는 인증 장치(300)를 실현할 수 있다.
(2-3) 제2 실시예의 수정
상술한 제2 실시예에서는, 정맥 화상을 적용하도록 한 경우에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하지 않는다. 예를 들면 지문 화상, 홍채 화상, 입무늬 화상, 얼굴 화상 또는 신경 화상 등, 이 밖에 여러 가지의 생체 화상을 적용하도록 해도 된다.
특히, 정맥이나 신경과 같이, 일정한 방향으로 형성(신장)하는 경향이 강한 화상을 적용한 경우, 해당 경향이 없는 화상을 적용하는 경우에 비하여, 화상에 포함되는 생체 부분의 형상의 차이를 한층 더 강조하는 것이 가능하게 되는 분만큼, 인증 정밀도를 향상할 수 있다. 덧붙여서 말하면, 신경 화상을 적용하기 위해서는, 예를 들면, 신경에 대하여 특이적으로 되는 마커가 주입된 상태에서, 그 마커를 촬상하는 등과 같은 방법을 채용하면 된다.
또한 상술한 제2 실시예에서는, 패턴 화상과, 하프 화상을 등록하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 패턴 화상만을 등록하도록 해도 되고, 또한 패턴 화상에 포함되는 정맥에 곡선 근사시킨 파라미터 등을 등록하도록 해도 된다. 덧붙여서 말하면, 정맥에 곡선 근사시킨 파라미터를 등록한 경우, 인증 모드에서는, 파라미터로부터 패턴 화상을 재구축하는 재구축부를 설치하고, 그 재구축부에 의해 재 구축된 패턴 화상을 등록 대상의 화상으로 하면, 상술한 제2 실시예의 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 상술한 제2 실시예에서는, 신축률이 동일하게 되도록, 인증 대상의 정맥 화상의 종횡비를 변경하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 등록 대상의 정맥 화상의 종횡비를 변경하도록 해도 된다.
또한 상술한 실시예에서는, 기억 장치(200)에 대하여, 1개의 등록 장치(100)에 의해 등록 대상의 화상을 등록하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 복수의 등록 장치에 의해 등록 대상의 화상을 등록하도록 해도 된다. 이와 같이 하는 경우, 각 등록 장치에 설치되는 촬상부에서의 신축률은 동일해도, 상이해도 된다.
또한 상술한 실시예에서는, 촬상 기능(촬상부(12))과 등록 기능(등록부(111))를 갖는 등록 장치(100)와, 촬상 기능(촬상부(3111~311n))과 인증 기능(인증부(3131~313n))을 갖는 인증 장치(3001~300n)를 적용하도록 한 경우에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 해당 용도에 따라서, 기능마다 또는 각 기능의 일부로서 포함하는 단체의 장치로 나눈 양태에서 적용하도록 해도 된다. 또한, 상술한 실시예에서는, 1개의 촬상 기능(촬상부(12))을 갖고 있었지만, 신축률이 동일 또는 상이한 복수의 촬상 기능(촬상부(12))을 갖고 있어도 된다.
본 발명은, 바이오메트릭스 인증 분야에서 이용 가능하다.
당업자이면, 특허 청구 범위에 기재된 범주 내에서, 각종의 변경예 또는 수 정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에서의 인증 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 정맥 등록 모드에서의 제어부의 기능적 구성을 도시하는 블록도.
도 3a 및 도3b는 패턴 변환 처리에서의 휘도의 상태 추이를 도시하는 개략 선도.
도 4는 x-y 평면에서의 직선의 표현의 설명에 관한 개략 선도.
도 5는 ρ-θ 공간 상에서의 점의 표현에 관한 개략 선도.
도 6은 하프 변환 전후의 화상을 도시하는 개략 선도.
도 7은 인증 모드에서의 제어부의 기능적 구성을 도시하는 블록도.
도 8은 인증부의 구성을 도시하는 블록도.
도 9는 임계값과 본인 분포 및 타인 분포의 관계를 도시하는 개략 선도.
도 10a 및 10b는 어스펙트비(종횡비)의 변경예를 도시하는 개략 선도.
도 11은 어스펙트비의 변경에 의한 정맥의 형상 변화를 도시하는 개략 선도.
도 12는 어스펙트비 변경 후의 본인 분포 및 타인 분포의 변화를 도시하는 개략 선도.
도 13은 인증 처리 수순을 도시하는 플로우차트.
도 14는 제2 실시예에서의 인증 시스템의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 15는 촬상부에서의 피사체의 신축률의 설명에 제공하는 개략 선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 3001~300n : 인증 장치
10 : 제어부
11 : 조작부
12 : 촬상부
13 : 기억부
21 : 촬상 제어부
22 : 패턴 변환부
23 : 하프 변환부
24, 111 : 등록부
32 : 화상 평활화부
33 : 윤곽 강조부
34 : 정맥 평활화부
35 : 2치화부
36 : 세선화부
41 : 판독부
42 : 인증부
51 : 대조부
52 : 판정부
53 : 종횡비 변경부
54 : 재판정부
55 : 처리 실행부
100 : 등록 장치
200 : 기억 장치
1000 : 인증 시스템.

Claims (9)

  1. 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도를 나타내는 정보에 기초하여, 오판정의 가능성이 있다고 판정할 조건이 충족되는지의 여부를 판정하는 제1 판정부와,
    상기 조건이 충족되는 경우, 상기 인증 대상의 생체 화상과 상기 등록 대상의 생체 화상의 종횡비(aspect ratio)를 변경하는 변경부와,
    종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도에 기초하여, 인증 대상의 사람이 등록자인지의 여부를 판정하는 제2 판정부
    를 포함하는 인증 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생체 화상에 포함되는 생체 부분은 정맥 화상에 포함되는 정맥인 인증 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생체 화상은, 일정한 폭을 갖는 생체 부분과 배경 부분이 2치(binary values)로 표현되는 화상인 인증 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판정부는, 상기 유사도가, 등록자로서 인증 대상인 사람을 식별하는 한계값인 임계값 내에서 정의되는 기준으로서 설정된 범위 내에 있는지 여부를 판정하는 인증 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판정부는, 인증 대상의 생체 화상과, 등록 대상의 생체 화상 간의 유사도를 나타내는 제1 정보와, 변환 처리를 통해 상기 인증 대상의 생체 화상 및 상기 등록 대상의 생체 화상으로부터 생성되는 화상 간의 유사도를 각각 나타내는 제2 정보를 이용하여, 오판정될 가능성이 있는지를 판정할 조건이 충족되는지 여부를 판정하고, 상기 화상 각각은 상기 생체 화상 내의 생체 부분으로부터 추출되는 소정 길이 이상의 길이를 갖는 라인 컴포넌트의 상태를 나타내는 인증 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 판정부는, 상기 제1 정보와 상기 제2 정보의 합이, 오판정의 가능성이 있다고 판정할 조건을 충족시키는지의 여부를 판정하는 인증 장치.
  7. 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분에서의 형상 간의 유사도를 나타내는 정보에 기초하여, 오판정의 가능성이 있다고 판정할 조건이 충족되는지의 여부를 판정하는 제1 스텝과,
    상기 조건이 충족되는 경우, 상기 인증 대상의 생체 화상과 상기 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 제2 스텝과,
    종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도에 기초하여, 인증 대상의 사람이 등록자인지의 여부를 판정하는 제3 스텝
    을 포함하는 인증 방법.
  8. 촬상 조작을 통해 인증 대상의 생체 화상을 생성한 촬상부에서 설정된 피사체의 신축률(magnification ratio)과, 촬상 조작을 통해 등록 대상의 생체 화상을 촬상한 촬상부에서 설정된 피사체의 신축률을 취득하는 취득부와,
    상기 취득부에 의해 취득되는 신축률들이 서로 동일하게 되도록, 상기 인증 대상의 생체 화상 또는 상기 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 변경부와,
    종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도에 기초하여, 인증 대상의 사람이 등록자인지의 여부를 판정하는 판정부
    를 포함하는 인증 장치.
  9. 촬상 조작을 통해 인증 대상의 생체 화상을 생성한 촬상부에서 설정된 피사체의 신축률과, 촬상 조작을 통해 등록 대상의 생체 화상을 촬상한 촬상부에서 설 정된 피사체의 신축률을 취득하는 제1 스텝과,
    상기 취득부에 의해 취득되는 신축률들이 서로 동일하게 되도록, 상기 인증 대상의 생체 화상 또는 상기 등록 대상의 생체 화상의 종횡비를 변경하는 제2 스텝과,
    종횡비가 변경된 인증 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상과 종횡비가 변경된 등록 대상의 생체 화상에 포함되는 생체 부분의 형상 간의 유사도에 기초하여, 인증 대상의 사람이 등록자인지의 여부를 판정하는 제3 스텝
    을 포함하는 인증 방법.
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