KR20120049121A - 생체 인증 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

촬상된 화상에서의, 혈관상의 농담의 차이를 인증에 이용하는 정보로서 추출하고, 1매의 화상으로부터 보다 많은 생체 정보를 취득하는 것을 제1 목적으로 하고 있다. 생체로부터 취득되는 혈관 패턴의 특징 정보를 이용하여 개인의 인증을 행하기 위해서 이용되는 개인 인증 장치로서, 상기 생체에서의 인증 대상으로 되는 영역을 촬상하는 촬상부와, 상기 촬상된 화상을 인증 화상으로서 취득하는 연산부를 구비하고, 상기 연산부는 상기 인증 화상으로부터 혈관 패턴을 추출하고, 그 혈관 패턴의 농담의 정도를 상기 특징 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치이다.

Description

생체 인증 장치 및 방법{BIOMETRIC AUTHENTICATION APPARATUS AND METHOD}

본 발명은, 인간의 생체 정보, 특히 손가락 정맥 패턴을 이용하여 개인을 식별하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

개인 정보나 재산을 안전하게 관리하기 위한 시큐러티 기술에 대한 관심이 높아지는 가운데, 특히 인간의 생체 정보를 이용한 바이오메트릭스 인증이 주목받고 있다.

종래의 바이오메트릭스 인증 기술로서, 지문, 홍채, 음성, 얼굴, 손등의 정맥 또는 손가락 정맥을 이용하는 인증 방식이 알려져 있다. 특히, 생체에 조사한 적외광의 혈액 중의 헤모글로빈에 의한 흡수를 이용한 정맥 인증 기술은, 손가락에 광을 쐬는 것만으로 인증이 가능하기 때문에 심리적 저항감이 낮고, 또한 생체의 내부 정보를 이용하고 있기 때문에 내위조성이 우수하다고 하는 특징을 갖는다.

정맥 인증은, 다양한 분야에서의 응용이 기대되고 있으며, 입퇴나 근태 관리의 분야에서는, 복수 거점에 걸친 대규모 1-N 인증의 요구가 높아지고 있다. 또한, 금융 분야에서는, 예를 들면 손가락을 대는 것만으로 카드의 제시없이 쇼핑이 가능한, 맨손 결제에서의 활용이 주목받고 있다. 이와 같은 용도에서는, 수만 내지 수백만인 규모의 유저를 정확하게 분별할 필요가 있어, 지금까지의 손가락 정맥 인증의 수준을 넘어서는, 높은 정밀도가 요구된다.

특허 문헌 1에는, 인증에 이용하는 손가락을 복수개로 함으로써, 1개로 이용할 때에 비해 인증 정밀도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 또한 특허 문헌 2에는, 복수의 렌즈를 이용하여 화상을 촬상하고, 혈관의 3차원 구조를 인증에 이용하는 것이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개 2010-035560호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특개 2010-39534호 공보

그러나, 혈관 패턴 화상을 복수 취득함으로써 인증에 이용하는 생체 정보를 증대시키는 것은, 연산 처리나 기억 매체에 있어서 큰 부하로 될 수 있다. 또한 생체 정보를 증대시키는 것은, 외광이나 인증을 행하는 생체의 컨디션 등에 의한 환경 변화에 의해, 본인 일치율을 저하시키게 되는 것도 문제로 될 수 있다. 또한, 복수의 화상을 취득하여 혈관의 3차원 입체 구조를 형성하는 것도, 렌즈 어레이나 복수의 촬상 장치 등이 필요로 되어 부품수가 많아, 코스트 증대나 컴팩트화의 방해의 원인으로 될 가능성이 있다. 또한, 불안정한 3차원 방향의 혈관 정보나 인증 시의 위치 어긋남 등이 원인으로 되어, 본인 일치율을 저하시키게 된다고 하는 문제도 있다.

본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여, 혈관 화상 추출 장치나 개인 인증 장치에서, 촬상된 화상에서의, 혈관상(像)의 농담의 차이를 인증에 이용하는 정보로서 추출하고, 1매의 화상으로부터 보다 많은 생체 정보를 취득하는 것을 제1 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일례로서는, 생체로부터 취득되는 혈관 패턴의 특징 정보를 이용하여 개인의 인증을 행하기 위해 이용되는 개인 인증 장치로서, 상기 생체에서의 인증 대상으로 되는 영역을 촬상하는 촬상부와, 상기 촬상된 화상을 인증 화상으로서 취득하는 연산부를 구비하고, 상기 연산부는 상기 인증 화상으로부터 혈관 패턴을 추출하고, 그 혈관 패턴의 농담의 정도를 상기 특징 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치이다.

본 발명에 따르면, 촬상된 혈관 패턴의 농담의 차이를 이용하여, 1매의 화상으로부터 보다 많은 생체 정보를 취득할 수 있다.

도 1은 본 발명을 실시하는 인증 장치의 일례를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명을 실시하는 인증 장치의 시스템 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명을 실시하는 인증 장치의 시스템 구성예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명을 실현하는 등록 처리의 플로우차트의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 일치율과 출현 빈도의 관계도.
도 6은 화질 평가값과 식별성 평가값의 관계도.
도 7은 압력값의 변동에서의 화질 평가값의 변동의 일례를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명을 실현하는 등록 처리의 플로우차트의 일례를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명을 실현하는 인증 처리의 플로우차트의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 손가락 배치 가이드부에 탄성 부재를 구비한 인증 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 11은 손가락 배치 가이드부 및 손끝 가이드부에 탄성 부재를 구비한 인증 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 12는 손가락 배치 가이드부와 손끝 가이드부가 연동하여 가라앉는 인증 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 13은 거리 센서를 구비한 인증 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 14는 압박 위치를 촬상부로부터 멀리하는 인증 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 15는 손가락을 올바른 제시 상태로 가이드하는 등록 화면의 일례를 도시하는 도면.
도 16은 본 발명을 실현하는 인증 처리의 블록도의 일례를 도시하는 도면.
도 17은 휘도 기복 정보의 표현 방법의 일례를 도시하는 도면.
도 18은 인증에 이용하는 손가락 화상과 특징점 및 특징량의 일례를 도시하는 도면.
도 19는 혈관이 교차한 경우의 일례를 도시하는 도면.
도 20은 특징점의 기준점으로부터의 위치 관계에 의한 혈관 식별의 설명도.
도 21은 광량 제어를 행하는 인증 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 22는 광량 조절 처리의 플로우차트의 일례를 도시하는 도면.
도 23은 광량 조절 처리에서의 히스토그램 및 혈관 화상의 변화의 일례를 도시하는 도면.
도 24는 차광 수단을 설치한 인증 장치의 일례를 도시하는 도면.

[실시예 1]

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본원 실시예에서는 특히 손가락의 정맥 인증 장치에 대하여 설명하지만, 도 3에 도시한 바와 같이 손바닥 등 그 밖의 생체를 이용하는 개인 인증 장치로서도 적응 가능하다. 또한, 혈관 화상을 추출하는 장치인 혈관 화상 추출 장치에서도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.

화상의 농담으로부터 인증에 이용하는 특징 정보를 추출하기 위해서는, 보다 많은 혈관 정보가 촬상되는 것이 중요하게 된다. 그러나, 예를 들면 인증에 사용하는 정보를 등록하였을 때와, 후에 다시 인증 대조를 행할 때에는, 제시된 생체 부위의 장치에의 누름의 방법이나 제시의 방법이나 외광량의 차이 등, 그때 그때에서의 생체의 환경 변화에 의해, 재현성이 불충분해지는 것이 문제이다.

본 실시예에서는, 이와 같은 문제를 감안하여, 보다 정밀도가 높은 혈관 형상 및 혈관의 농담의 정보를 취득하기 위한 형태에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명을 실현하는 개인 인증 장치의 일례이고, 도 2는 도 1의 개인 인증 장치의 구성의 개략도이다.

이용자는 인증 시에 손가락(1)을 인증 장치(2)에 제시한다. 이때 손가락(1)의 선단은 손끝 가이드부(5)에 놓이고, 손가락(1)의 밑동측은 손가락 배치 가이드부(6)에 놓인다. 손가락(1)이 장치에 제시되면 도시하지 않은 터치 센서 등의 검지 수단을 이용하여 손가락을 검지하고, 인증 처리가 개시된다. 손가락의 검지에는 거리 센서나 온도 센서 등 그 밖의 센서를 이용해도 된다.

인증 장치(2)는 측면으로부터의 단면도이다. 손가락 배치 가이드부(6) 및 손끝 가이드부(5)의 하부에 각각 제시하는 손가락의 압력 검지를 행하는 압력 검지부(7-1, 7-2)를 설치한다. 또한, 손가락 배치 가이드부(6)와 압력 검지부(7-2) 사이에 스프링 등의 탄성 부재(8)를 끼워 넣어, 그 손가락 배치 가이드부(6)는 손가락과의 접촉에 의한 압력으로 하방으로 가라앉는다. 탄성 부재(8)는, 코일 스프링이나 판 스프링, 고무 부재 등, 압력을 완화하는 것이면 어느 것이라도 된다. 상세는 후술하지만, 이 가라앉음에 의해 가이드부에 가해지는 압력을 저감시킬 수 있다. 또한, 가라앉는 방향은 하방이 아니어도, 압압을 저감시키는 방향이면 어느 방향이어도 된다. 또한, 압력 검지부(7-1), 압력 검지부(7-2) 중 어느 한쪽만을 이용하는 형태이어도 된다.

실시하는 장치가 탁자 형상의 것이면, 생체가 손가락을 가이드부에 재치할 때, 일반적으로 손가락은 생체측의 경사 상방으로부터 가이드부에 압압을 가하여 재치된다. 그 때문에 탄성 부재(8)가 장치에 대하여 바로 위 방향으로부터의 압력을 완화하도록 배치되어 있었던 경우, 탄성 부재(8)가 완화하는 압력은 수직 성분만으로 그쳐, 수평 성분의 압력을 경감시킬 수 없을 가능성이 있다.

본 실시예에서 탄성 부재(8)는 도 2 및 도 3과 같이, 생체가 장치에 손가락을 제시할 때의 진행 방향으로부터의 압압을 완화하도록, 장치 상방에 대하여 생체측에 경사 방향으로 배치되어 있다. 이 형태에 의해, 탄성 부재(8)는 보다 큰 손가락으로부터의 압력을 받을 수 있기 때문에, 바로 위 방향으로부터의 압력을 완화하는 배치보다도, 압압을 보다 완화할 수 있다.

인증은 다음의 수순으로 실행된다. 광원(3)으로부터 손가락(1)의 등 쪽부터 적외광이 조사된다. 광은 손가락(1)을 투과하고, 손가락의 인증 대상 영역이 제시되는 손가락 제시부(9)를 통과하고, 적외 파장 광만 투과시키는 광학 필터(10)를 투과하여 촬상 장치(4)에 도달한다. 광은 촬상 장치(4)에 의해 전기 신호로 변환되고, 화상 입력부(11)를 통하여 화상으로서 컴퓨터(12)에 저장된다. 저장된 화상은 일단 메모리(14)에 저장된다. 그리고, 사전에 등록되어 있는 손가락 정맥 화상(등록 데이터)을 기억 장치(15)로부터 메모리(14)에 저장하고, 메모리(14)에 저장된 프로그램에 의해 CPU(16)는 등록 화상과 입력된 화상의 대조를 행한다.

대조 처리에서는 비교하는 2매의 화상간의 상관의 값을 산출하고, 그 값에 따라서 등록되어 있는 화상과 일치하는지를 판정한다. 이 결과에 따라서 개인을 인증하고, 올바르게 인증된 경우에는 그 인증 시스템의 제어 대상에 대하여 인증 시의 처리를 행한다. 또한, 손가락 배치 가이드부(6) 및 손끝 가이드부(5)의 하부에 설치된 압력 검지부(7-1, 7-2)가 손가락을 눌렀을 때의 압력을 검지하고, 검지된 압력값을 이용하여 연산을 행하고, 연산 결과에 기초하여 표시부(17) 또는 스피커(18)를 이용하여 이용자에게 압력값을 완화하거나, 압력값의 변동을 억제하거나 하도록 촉구할 수 있다. 표시부로서는 디스플레이, 액정, LED 램프 등을 이용할 수 있다. 또한 스피커(18)로부터 발하는 소리로서는 음성, 비프음 등이 있다.

인증의 모드로서, 전체 등록 화상을 대상으로 대조를 행하는 1-N 인증과, 사전에 이용자 본인을 식별하기 위해서 ID 번호를 입력하거나, IC 카드를 카드 리더에 제시하고, ID 번호나 IC 내의 ID 정보에 대응한 등록 화상만을 대상으로 대조를 행하는 1-1 인증의 모드를 설치하고, 1―N 인증 모드에서는 손가락을 장치에 제시한 직후에 인증이 개시되지만, 1-1 인증에서는 입력 수단(19)을 이용하여 ID 번호를 입력한 후에 손가락을 제시하고, 인증을 행한다.

또한, CPU나 메모리, 기억 장치, 표시부 등은, 인증 장치(2)와는 다른 단말기 등에 저장해 두는 것도 가능한 것은 물론이다.

종래의 개인 인증 장치에서는, 이용자가 손가락을 재현성 좋게 제시할 수 있도록 하기 위해서, 인증 장치에 손가락의 위치를 고정하기 위한 가이드부를 설치하고 있다. 이 가이드부에 손가락을 제시함으로써, 촬영되는 정맥의 화상의 재현성이 높아져, 고정밀도의 인증이 가능하다. 그러나, 손가락을 제시할 때의 가이드부와 손가락의 접촉 상태에 따라서는, 압박을 받아 혈류가 멈추어, 혈관 패턴이 부분적으로 누락할 가능성이 있다. 또한, 손가락을 젖힌 상태에서 제시하면 손가락의 표피의 긴장에 의해 혈관이 압박되어 혈관 패턴이 누락할 가능성도 있다. 손가락을 장치에 강하게 누르거나, 젖히거나 한 상태에서 등록하면, 혈관 패턴이 결손하여, 본래 갖고 있는 혈관 패턴보다도 정보가 부족한 상태에서 화상이 등록되게 된다. 또한, 누름 압력값이나 손가락의 젖혀진 정도는 손가락의 제시 때마다 변화하여, 획득되는 혈관 패턴이 안정되지 않기 때문에, 인증 시의 재현성이 저하된다.

따라서, 손가락 정맥 인증의 고정밀도화를 위해서는, 손가락의 누름이나 손가락의 젖혀짐 등에 의한 혈관 패턴 결손이 없는, 모든 혈관 패턴을 포함하는 화상을 등록하는 것, 그리고, 인증 시에서 제시하는 인증 손가락의 재현성을 높이는 것이 필요하다. 재현성을 높이기 위해서, 가이드부에 의해 손가락의 제시 위치를 고정하면서, 인증에 이용하는 부분은 장치에 접촉하지 않도록 하여, 혈관 패턴의 결손이 생기지 않도록 하고 있다.

본 실시예에서의, 인증에 이용하는 등록 데이터를 등록 처리할 때까지의 일례를 도 4의 플로우차트를 이용하여 설명한다. 처음에 스텝 S100에서 장치에 손가락이 제시된 것을 검지하고, 스텝 S110에서 촬영된 혈관 화상으로부터 초기 화질 평가값을 계산한다. 화질 평가값은, 예를 들면, 선분을 강조하는 엣지 강조 필터나 매치드 필터를 이용하는 방법, 선 성분을 추적함으로써 선 패턴을 추출하는 방법, 화상의 단면 프로파일에서의 휘도값의 국소적인 오목부 위치를 추출하는 방법 등을 이용하여 혈관 화소와 그 이외의 화소로 2치화하여 얻어지는 혈관 패턴의 함유율이나, 혈관의 굴곡 영역이나 분기 영역 등의 특이성이 높은 영역의 함유율 등을 들 수 있다. 이 혈관 패턴의 함유율은, 혈관 화상을 2치화하여 혈관과 그 이외로 나눈 후에, 화상 중의 전체 화소 수에 대한 혈관 화소의 비율로 나타낼 수 있다. 또한, 특이성이 높은 영역의 함유율은, 혈관 화상을 혈관이 굴곡이나 분기하고 있는 특이한 영역과 그 이외의 영역으로 2치화한 경우, 화상 중의 전체 화소 수와 특이 영역의 화소 수의 비율로 나타낼 수 있다.

다음으로 스텝 S120에서 표시부(17) 등을 통하여 제시하고 있는 손가락의 압력을 완화하도록 촉구하고, 스텝 S130에서 다시 화질 평가값을 계산한다. 그리고, 스텝 S140에서, 압력을 완화하는 전후에서의 화질 평가값의 증감량을 계산하고, 화질 평가값이 증가한 경우에는 더욱 압력을 완화하도록 지시하고, 화질 평가값이 증가하지 않았던 경우에는 스텝 S150에서, 압력값이 변동하지 않게 되었는지의 여부를 조사한다. 압력값이 변동하여, 안정되지 않은 경우에는 스텝 S160에서 압력값의 변동을 억제하기 위해서 손가락을 정지시키도록 지시하고, 스텝 S170에서 다시 화질 평가값을 계산한다. 압력값이 변동하지 않게 된 경우에는, 스텝 S180에서, 화질 평가값이 임계값 TH를 상회하는지의 여부를 조사한다. 임계값 TH를 하회하는 경우에는 스텝 S190에서, 다른 손가락의 제시를 지시하고, 상회하는 경우에는, 스텝 S200에서 인증 시에 이용하는 등록 데이터로서 등록한다.

손가락 제시 검지에는 압력 센서를 이용하는 것 외에, 온도 센서나, 거리 센서, 광 도플러를 이용한 혈류 센서 등을 이용함으로써, 생체 판정을 행하면서, 손가락의 제시를 검지할 수 있다.

화질 평가값의 임계값 TH의 결정 방법으로서, 예를 들면, 사전에 대량의 혈관 화상 데이터베이스를 준비할 수 있는 것이면, 이 데이터베이스와 식별성 평가값을 이용하여 화질 평가값의 임계값을 결정할 수 있다. 식별성 평가값은, 임의의 손가락의 정맥 화상에 대하여, 동일 손가락과 다른 손가락의 정맥 화상을 어느 정도 정밀도 좋게 구별할 수 있는지를 나타내는 지표이다. 예를 들면, 임의의 손가락의 정맥 화상을 적어도 1매 이상의 동일 손가락과 그 이외의 다른 손가락 정맥 화상으로부터 이루어지는 N매의 데이터베이스와 대조시키는 것으로 한다.

도 5의 (a), (b)는 임의의 손가락1과 손가락2를 데이터베이스와 대조하였을 때의 일치율을 횡축, 일치율의 출현 빈도를 종축에서 나타낸 그래프이다. 손가락1은 혈관 패턴의 재현성이 높고, 혈관 패턴이 안정되어 취득되어 있는 것으로 하면, 동일 손가락끼리의 일치율은 높아진다. 또한, 손가락1은 평균적인 다른 손가락과의 일치율이 낮은 것으로 하면, 손가락1은 동일 손가락과 다른 손가락과의 일치율 사이에 큰 차가 생기기 때문에, 식별성이 높은 것으로 된다. 반대로, 손가락2는 동일 손가락끼리의 일치율이 낮고, 평균적인 다른 손가락과의 일치율이 높기 때문에, 손가락2는 동일 손가락과 다른 손가락과의 일치율의 차가 작아져, 식별성이 낮은 것으로 된다.

따라서, 식별성 평가값은 구체적으로는, 다른 손가락과의 일치율의 평균이 낮을수록, 식별성 평가값이 높아지도록 결정하는 방법이나, 동일 손가락과의 일치율과 다른 손가락과의 일치율의 평균의 차의 크기를 식별성 평가값으로 하는 방법 등이 있다. 종축을 식별성 평가값, 횡축을 화질 평가값으로 하여 데이터베이스 내의 전체 등록 데이터를 플롯하면 식별성 평가값이 높은 화상은 혈관의 양이 많고, 혈관이 굴곡이나 분기하고 있는 특이 영역도 많이 포함하기 때문에, 화질 평가값도 높아져, 도 6과 같이 우측 어깨가 증가하도록 분포된다. 이 분포로부터, 어느 정도의 화질 평가값이면, 동일 손가락끼리의 일치도가 높고 다른 손가락끼리의 일치도가 낮아지는 것인지, 즉 높은 식별성을 유지할 수 있는 것인지를 통계적으로 알 수 있다. 확보해 두고자 하는 식별성 평가값에 대응하는 화질 평가값을 임계값으로서 설정함으로써, 신규로 혈관 화상을 등록하는 경우에는, 실제로 인증 실험을 행하지 않고, 혈관 화상의 화질 평가값을 계산하고, 임계값을 초과한 혈관 화상을 등록하는 것만으로, 식별성이 높은 혈관 화상을 등록할 수 있다.

손가락을 장치에 누르는 것에 의한 혈관 패턴의 결손이 발생하고 있는 경우, 이용자가 압력을 완화해 감에 따라서 각 압력에서 촬상되는 화상으로부터 추출되는 혈관 패턴이 증가해 가기 때문에, 그것에 수반하여 도 7의 그래프와 같이 화질 평가값도 증가해 간다. 만약, 압력값을 고려하지 않고 특징량이 미리 설정해 둔 값을 초과한 경우에 혈관 화상의 식별 성능이 보증되는 것으로 하고, 등록 가능으로 판정하는 경우, 도 7의 (a)의 그래프의 압력값(2a)으로 손가락을 계속해서 제시해도 등록할 수 있다. 혹은, 압력을 완화한 후의 화상의 화질 평가값과, 압력을 완화하기 전 이전의 화상의 화질 평가값을 비교하여, 소정의 변화율보다 낮아진 경우를, 식별 성능이 보장되는 등록 가능값으로 해도 된다. 소정의 변화율은 예를 들면, 사전 실험에서 압력을 완화하여 손가락을 정지한 상태로 이행시키는 과정에서의 화질 평가값의 변화율의 최소값을 다수의 피험자에 대하여 측정하고, 이 변화율의 최소값이 가장 큰 피험자의 변화율을 소정의 변화율로 할 수 있다. 또한, 제시하는 사람마다 소정의 변화율을 결정할 수도 있다.

실제로는 압력값(2a)에서는 혈관 패턴의 결손이 발생하고 있어, 압력값(1a)까지 힘을 완화하지 않으면 누름에 의한 혈관 패턴의 결손을 모두 해소할 수 없다. 이용자에게 화질 평가값의 증가가 없어질 때까지 압력을 완화시키게 함으로써, 손가락이 갖고 있는 혈관 패턴의 양에 상관없이, 손가락마다 누름에 의한 혈관 패턴 결손이 없는 안정된 혈관 화상을 획득할 수 있다.

특히, 등록 후에 인증의 기준으로 되며, 가장 신빙성이 높은 데이터인 것이 요구되는 등록 데이터에서는, 도 7의 (a)에서의 압력값(1c)보다도 작은 압력값이면 혈관 패턴의 결손이 거의 최소와 같은 상태, 즉 화질 평가값이 최대로 되기 때문에, 압력값(1c)보다도 작은 압력값으로 등록하는 것이 바람직하다. 압력값(1c)은 예를 들면, 2프레임 전 또는 그 이상 전의 프레임으로부터 압력값이 계속해서 감소하고 있음에도 불구하고 화상 평가값이 증가하지 않게 되었을 때의 압력값으로서 결정할 수 있다.

또한, 도 7의 (a)의 그래프에서의 압력값(3a)으로 손가락을 제시하였을 때의 혈관 패턴 결손에 의한 화질 평가값 부족과, 도 7의 (b)의 그래프에서의 압력값(1b)과 같이 압력을 완화한 상태에서의 화질 평가값 부족을 구별할 수 있다. 따라서, 혈관 패턴 결손에 의한 화질 평가값 부족에 대해서는 압력을 완화하도록 촉구함으로써, 화질 평가값을 증가시켜 등록 가능한 화상을 작성하고, 압력을 완화한 상태에서도 화질 평가값 부족으로 되는 원래 혈관 패턴이 적은 손가락에 대해서는, 다른 손가락의 재제시를 촉구하는 등의 대처를 함으로써 등록 화상의 식별성을 높인다.

등록 시에 압력값도 기억 장치(15)에 기록해 둠으로써, 1-1 인증의 경우에는, 표시부(17) 등을 통하여 등록 시와 동일한 압력으로 손가락을 제시하도록 촉구함으로써 재현성을 향상시킬 수 있다.

실시예 1에서, 인증 정밀도를 더욱 향상시키는 수단으로서, 손가락이 생체에 접촉하고, 손가락으로부터의 압력과 화질 평가값 사이에 상관성이 생기는 것을 보장하기 위한 접촉 검지 수단을 설치하는 것이 유효하게 된다. 상세를 실시예 2에서 설명한다.

[실시예 2]

실시예 1에서, 접촉 검지 수단을 더 가진 경우에 대하여, 도 8의 플로우차트를 이용하여 설명한다. 처음에, 스텝 S300에서 손가락의 제시를 검지하고, 스텝 S310의 화질 평가값 계산을 행한다. 다음으로, 스텝 S320에서 화질 평가값이 임계값 TH를 상회하는지의 여부를 조사하고, 상회하는 경우에는 스텝 S330에서 등록을 행하고, 하회하는 경우에는, 스텝 S340에서, 압력값이 임계값 TH2를 하회하는지의 여부를 조사한다. 압력값의 임계값 TH2의 결정법에 대해서는 상기의 화질 평가값의 임계값 TH의 일례와 마찬가지로, 종축을 식별성 평가값, 횡축을 등록 시의 압력값으로 하여, 데이터베이스 내의 전체 등록 데이터를 플롯하고, 통계적으로 식별성 평가값을 유지할 수 있는 등록 시의 압력값을 결정할 수 있다. 임계값 TH2를 상회하는 경우에는, 스텝 S350에서 압력을 완화하도록 표시부(17) 등에서 지시하고, 하회하는 경우에는 스텝 S360, S370에서 손가락의 접촉 검지를 행한다. 손가락이 장치에 접촉하고 있지 않은 경우에는 스텝 S380에서 장치에 접촉하도록 지시를 행하고, 손가락이 접촉하고 있는 경우에는 스텝 S390에서 다른 손가락의 제시를 지시한다.

손가락의 접촉 검지에 대하여, 손가락의 장치에 대한 누름을 없애, 화질 평가값을 증가시키기 위해서 압력을 완화하도록 지시하지만, 사람에 따라서는 장치로부터 손을 떼어버리는 경우가 있다. 이 상태에서는 혈관 패턴을 안정적으로 추출할 수 없을 뿐만 아니라, 화질 평가값이 오히려 낮아져, 등록할 수 있을 정도의 혈관 패턴을 갖고 있는 손가락이라도, 다른 손가락의 제시를 지시하게 될 가능성이 있다. 따라서, 손가락 뜸 검지를 행함으로써, 압력을 완화한 상태에서, 또한 손가락을 장치에 접촉한 상태를 유지할 수 있기 때문에, 정확하게 다른 손가락의 제시를 지시하는 가이던스를 행하는 것이 가능하다. 손가락 뜸의 검지 수단으로서는 압력 센서의 출력값을 이용하는 것 외에, 거리 센서나, 화상 처리를 이용할 수 있다. 화상 처리에 의한 손가락 뜸 검지는, 손가락의 윤곽의 변화에 의해 검지하는 방법, 혈관 패턴의 변형에 의해 검지하는 방법 등이 생각된다.

실시예 1 및 2에서는, 등록 데이터를 인증할 때까지의 스텝의 일례를 나타냈지만, 본 발명은 등록 데이터와 대조를 행하는 인증 데이터의 정밀도를 판정할 때에 이용하는 것도 가능하다. 일례를 실시예 3에 나타낸다.

[실시예 3]

본 발명에서의 인증 처리의 일례를 도 9를 이용하여 설명한다. 우선, 스텝 S400에서 제시된 손가락을 검지하고, 스텝 S410에서 초기 화질 평가값을 계산한다. 다음으로 스텝 S420에서 등록 화상과의 대조를 행한다. 1-N 인증의 경우에는, N개의 등록 화상 모두와 대조를 행하고, 1-1 인증의 경우에는 특정한 1매의 등록 화상과 대조를 행한다. 스텝 S430에서 입력된 혈관 화상과 등록 화상이 일치하는지의 여부를 판정하고, 일치하는 경우에는 스텝 S440에서 인증 후의 처리를 행한다. 일치하지 않는 경우에는 스텝 S450에서 압력을 완화하도록 지시하고, 스텝 S460에서 다시 화질 평가값을 계산한다. 스텝 S470에서 화질 평가값이 증가하지 않게 되었는지를 판단하고, 증가하지 않게 된 경우에는 다시 등록 화상과의 대조를 행한다.

손가락 배치 가이드부(6)가 탄성 부재(8)의 작용으로 하방으로 가라앉음으로써, 손가락에 가해지는 압력이 완화되어, 혈관 패턴의 결손을 억제할 수 있다. 또한 손가락 배치 가이드부(6)가 가라앉는 방향은 수직이 아니어도 된다. 손끝을 향하는 경사 전방으로 가라앉도록 한 경우, 도 10의 (a)와 같이 손가락의 밑동이 처음에 손가락 배치 가이드부에 접촉하였을 때는 손가락이 젖혀져 있어도, 도 10의 (b)와 같이 손가락 배치 가이드부가 경사 전방으로 가라앉음으로써, 수직으로 가라앉는 경우보다도 손가락이 구부러지기 쉬워져, 젖혀짐에 의한 혈관 패턴의 결손을 방지할 수 있다. 또한, 탄성 부재(8)는 손끝 가이드부와 압력 검지부 사이에 끼워 넣어져도 된다. 도 11의 (a), (b)와 같이, 손끝 가이드부가 손가락 밑동측의 경사 하방으로 가라앉음으로써, 한층 더 손가락이 구부러지기 쉬워져, 젖혀짐이 일어나기 어려워진다. 또한, 전술한 바와 같이 생체가 장치에 손가락을 제시할 때의 진행 방향으로부터의 압압을 완화시킬 수 있는 것도, 장치 상방에 대하여 생체측에 경사 방향으로 배치됨으로써 얻어지는 효과이다.

다수의 피험자를 모아서 사전 실험을 행하여, 가장 많은 등록 시의 압력값 등을 탄성 부재(8)가 가라앉기 시작하는 압력값으로 설정하고, 이용자에게 가능한 한 탄성 부재(8)가 가라앉지 않도록 이용하도록 촉구함으로써, 등록 중 및 인증 중에 특별한 지시를 필요로 하지 않고, 특정한 압력 상태로 유도할 수 있기 때문에, 재현성이 향상된다. 혹은, 탄성 부재(8)가 가라앉는 한계 위치를 대부분의 손가락에서, 젖혀짐도 과잉의 구부러짐도 발생하지 않았던 적정한 위치로 설정함으로써, 최적의 손가락의 상태가 재현되기 쉬워진다. 또한, 상기의 적정 위치보다도 깊게 가라앉게 하려고 하면 탄성 부재(8)의 반발력이 변화하여, 적정 위치보다 가라앉기 어렵게 할 수도 있다.

또한, 도 12의 (a), (b)와 같이 손끝 가이드부(5)와 손가락 배치 가이드부(6)가 연동하여 가라앉도록 해도 된다.

도 2의 정맥 인증 장치는 탄성 부재(8)를 이용하지 않아도 된다. 탄성 부재(8)를 이용하지 않는 경우에는, 손가락의 젖혀짐이 발생하기 쉬워진다. 그러나, 탄성 부재(8) 이외의 수단에 의해 손가락의 젖혀짐을 검지할 수 있다. 예를 들면, 거리 센서 등의 거리 검지부(21)를 이용함으로써 손가락과 센서의 거리를 측정함으로써, 손가락의 젖혀짐을 검지할 수 있다. 도 13의 (a), (b)와 같이 손가락의 배 쪽 또는 등 쪽의 손가락의 장축 방향으로 신장하는 직선상에서의 3점 이상의 거리 측정점(22-1, 22-2, …, 22-N)과 거리 센서 간의 거리를 측정하고, 평면의 물체를 두었을 때의 측정 거리와의 어긋남으로부터, 손가락의 젖혀짐이나 구부러짐의 상태, 손가락 뜸을 검출할 수 있다. 거리 센서로서는 광학식이나 초음파식 등을 이용할 수 있다.

또한, 압력 검지부(7-1) 및 압력 검지부(7-2)는 장치 전체의 하부에 설치해도 된다. 압력 검지를 손가락 배치 가이드부(6)와 손끝 가이드부(5)와 장치 하부의 3개소에 설치함으로써, 장치 전체에 가해지는 압력의 내역을 알 수 있다. 따라서, 등록 시에 압력의 내역에 대해서도 기록해 둠으로써 1-1 인증 시에 재현성을 보다 높일 수 있다.

압력을 완화하도록 가이던스하였다고 해도, 손가락과 장치가 접촉하는 이상 적잖게 압박이 생기기 때문에, 혈관 패턴이 결손되는 경우가 있다. 그 때문에, 도 14의 (a)보다도 도 14의 (b)와 같이 손가락 배치 가이드부(6) 및 손끝 가이드부(5)의 손가락과의 접촉 위치를 촬영 장치(4)로부터 멀리 떨어지도록 배치함으로써, 누름에 의한 혈관 패턴 결손의 영향을 저감한다.

도 15는 등록 시에 이용자의 손가락의 제시 상태를 표시하고, 올바른 제시 상태로 가이드를 행하는 등록 화면의 일례이다. 등록 시는 이용자의 대부분이 인증 장치에 익숙하지 않기 때문에, 손가락의 제시 방법을 가이드할 필요가 있다. 손가락(1)의 제시 상태를 모니터 등의 표시부(17)에 투영하고, 이용자는 이 표시부(17)를 보면서, 가이던스에 따라서, 손가락의 제시 상태를 변화시킨다.

표시부(17)에 투영되는 정보로서는, 압력 검지부(7)의 출력값, 화질 평가값, 손가락 뜸의 검지 정보, 손가락의 구부러짐의 정도, 손가락의 젖혀짐의 정도, 탄성 부재(8)의 가라앉음의 정도 등이다. 손가락의 제시 상태에 따라서, 표시부(17)에 투영하는 정보를 리얼타임으로 절환한다.

예를 들면, 누름에 의한 압력이 지나치게 큰 경우에는, 압력값을 나타내는 인디케이터와 손가락을 강하게 누른 상태의 이미지도 또는 애니메이션 등을 아울러 표시하여, 누름의 압력을 완화하여 주십시오 등의 가이던스문을 표시부(17)에 표시한다. 손가락 뜸, 손가락의 구부러짐, 손가락의 젖혀짐, 탄성 부재(8)의 가라앉음이 있는 경우에는, 각각의 상태의 이미지도 또는 애니메이션 등에 의해 손가락이 뜬 상태, 손가락이 구부러진 상태, 손가락이 젖혀진 상태, 탄성 부재(8)가 가라앉은 상태를 표현하고, 손가락이 뜨지 않게 해 주십시오, 구부러지지 않게 해 주십시오, 젖혀지지 않도록 해 주십시오 등의 가이던스문과 함께 표시부(17)에 표시한다.

이들 정보에 기초하여, 이용자는 손가락을 어떻게 제시하면 좋은지를 알 수 있다.

또한, 올바르게 손가락의 배치 방법을 수정하고 있는지의 여부에 대하여, 인디케이터를 보면서 즉시 확인할 수 있다. 이용자가 화면의 가이던스에 따라서, 올바르게 등록 작업을 행함으로써, 등록 시에 관리자가 입회하고 있어도 발견하기 어려운, 손가락의 누름이나 손가락의 뜸 등에 의한 혈관 패턴 결손, 혈관 패턴 변화의 문제를 해소할 수 있다.

본 발명에서의 등록 처리에서는 이용자가 지시대로 손가락을 제시하였다고 해도, 화질 평가값이 낮은 경우에는 다른 손가락의 제시를 촉구하는 경우가 있다. 따라서, 사람에 따라서는 복수의 손가락을 제시하는 것이 생각된다. 새롭게 제시한 2개째 이후의 손가락의 혈관 화상이 최초의 손가락보다도 화질 평가값이 높아진다고도 할 수 없기 때문에, 복수의 손가락의 제시를 촉구한 경우에는, 촬영한 혈관 화상 중에서도 가장 화질 평가값이 높은 손가락을 등록한다. 또한, 모든 등록자에게 복수의 손가락을 제시하도록 촉구하고, 복수의 손가락 중에서 가장 혈관 화상의 화질 평가값이 높은 손가락을 등록해도 된다. 모든 손가락의 혈관 화상을 등록해 놓고, 인증 시에 가장 화질 평가값이 높은 손가락을 제시하도록 지시해도 된다.

이와 같이 화질 평가값 및 압력 제어에 의해, 보다 선명한 혈관 패턴을 촬상하고, 혈관의 정보를 보다 많이 추출함으로써, 혈관의 농담에 의한 정보를 보다 정밀도 좋게 추출할 수 있다.

[실시예 4]

실시예 4에서는, 인증용의 화상으로서 취득된 화상의 혈관 패턴의 농담으로부터 특징 정보를 추출하는 수단에 대하여 설명한다.

특징점 매칭 방식을 이용한 인증 처리 수순의 일 실시예에 대하여, 도 16의 인증 장치의 처리 블록을 이용하여 설명한다. 처음에 메모리(14)에 저장되어 있는 혈관 화상(31)을 입력으로 하여, 스텝 S500에서 손가락의 제시를 검지하는 처리를 행한다. 손가락의 제시가 검지되면, 스텝 S510에서 가장 선명한 혈관 화상이 얻어지도록 광원(3)의 광량이 조정된다. 이것에는, 화상의 평균 휘도값을 항상 감시하고, 그 값에 따라서 광량을 피드백 제어하는 방법, 손가락 정맥 패턴의 화상에 대하여 패턴의 선명도를 판정하는 평가 함수를 실시하고, 그 결과를 최적화하도록 하는 광량 조절을 실시하는 방법 등을 이용할 수 있다.

정맥 패턴의 선명도 판정의 예로서는, 추출하는 혈관량이 많아지면 많아질수록 패턴이 선명한 것으로 되도록 평가 함수를 결정할 수 있다.

다음으로, 스텝 S520의 전처리를 행한다. 촬영된 혈관 화상은 손가락 표면의 거칠음이나, 주름 등의 혈관 이외의 노이즈를 많이 포함하여, 반드시 혈관이 선명하게 투영되어 있는 것은 아니다. 따라서, 혈관만을 강조하고, 노이즈를 억제하는 처리가 필요하다. 전처리로서는, 엣지 유지 평활화 필터링이나 언샤프 마스킹 등의 방법을 이용할 수 있다. 전처리 후, 스텝 S530에서 혈관이 강조된 화상으로부터 직접, 특징점(51)을 검출한다. 도 17의 (a), (b)는 임의의 혈관 화상 상의 3점(41-1, 41-2, 41-3)과, 이 3점을 연결하는 직선 상의 휘도 프로파일의 이미지도를 나타내고 있다.

특징점의 검출은, 예를 들면, 도 17의 (a)와 같은 혈관 화상 상에서의 직선 상의 3점 이상의 휘도값의 고저차에 의해 표현할 수 있는 곡률이나 각도, 2점간의 휘도의 차분에 의해 표현할 수 있는 구배 등의 휘도의 기복을 이용한다. 이하, 그 휘도의 차분에 의한 정보를 휘도 기복 정보라고 칭하고 설명한다. 도 18의 (a)와 같은 1매의 혈관의 농담 화상으로부터 휘도의 기복 형상이 안정, 또한 특이적인 혈관 중의 분기점이나 굴곡점을 휘도 구배나, 휘도 곡률 등을 이용함으로써 검출한다. 그 후, 스텝 S540에서 검출한 특징점(51)으로부터 특징량을 추출한다. 휘도 구배나 휘도 곡률 등을 특징점(51)의 주변의 휘도 기복 정보로서 특징량화하는 방법, 특징점(51)의 주변의 휘도 기복 정보와 특징점 주위의 혈관의 혈류 방향을 아울러 특징량화하는 방법 등을 이용할 수 있다. 특징점(51)의 주변의 휘도 기복 정보를 특징량화하는 방법의 일례로서는, 특징점(51)을 중심으로 하는 D화소×D화소의 정방형 영역을 3×3의 9영역으로 분할하고, 영역마다 작성한 8방향의 휘도 방향 히스토그램(도 16의 (b))을 특징량으로 하는 방법이 있다. 하나의 특징점이 갖는 특징량은 특징점(51)의 위치 정보 및 72차원의 휘도 기복 정보로 된다. 9영역 각각의 휘도 구배 히스토그램은, 각 영역의 중심에 위치하는 기준 화소(52)를 기준으로 하여 거리 d만큼 떨어진 8방향 각각의 참조 화소(53)와의 휘도값의 차분을 구배로 하여 계산함으로써 얻는다.

마지막으로, 스텝 S550의 특징량 대조 처리를 행한다. 등록 화상의 전체 특징점과 대조 화상의 전체 특징점을 모두 하나씩 비교하여 대응짓기를 행한다. 가장 특징량이 가까운 특징점끼리의 특징량의 유사도가 미리 설정한 임계값을 상회하는 경우에 대응짓기를 행한다. 등록 화상과 대조 화상의 전체 특징점 수와 대응지어진 특징점 수의 비율을 일치율로 하고, 일치율이 사전에 설정한 임계값을 상회하는 경우에, 양 화상의 손가락이 동일 인물이라고 판정한다.

등록 화상과 입력 화상의 특징점의 대응짓기에 의해 얻어지는 각 대응점과 쌍을 이루는 좌표의 위치 관계를 이용함으로써 대조하는 화상간에서의 정확한 위치 정렬을 행할 수 있다. 화상 평면 상에서의 회전 이동이나 평행 이동뿐만 아니라, 3차원적인 기하 왜곡을 보정하고, 위치 정렬을 행한 후에, 템플릿 매칭 방식 등의 특징점 매칭 이외의 방법에 의해 대조를 행함으로써, 특징점 매칭 방식 또는 템플릿 매칭 방식을 단체로 이용하여 대조하는 것보다도 동일한 손가락의 정맥 화상의 일치율을 높일 수 있다.

손가락을 제시할 때의 자유도가 크고, 사용하기 편리한 높은 편의성을 구비한 인증 장치에서는, 손가락의 위치 어긋남이나 롤이 발생하기 쉬워, 제시하는 손가락의 재현성이 낮아지게 된다. 따라서, 템플릿 매칭 방식 등의 혈관의 유무만을 나타내는 혈관 패턴을 이용한 대조 방법에서는, 손가락의 제시 위치의 어긋남이 커지면, 대조하는 화상간에서 일치하는 영역이 좁아져, 개인을 식별하기 위한 정보가 부족하여, 인증 정밀도가 저하되게 된다. 따라서, 대조하는 화상간의 일치하는 영역이 좁은 경우라도, 혈관의 유무만을 나타내는 혈관 패턴 등의 종래의 정보보다도 많은 정보를 이용함으로써, 인증 정밀도를 높게 유지할 수 있다.

도 19의 (a)와 (b)와 같은 2개의 혈관이 교차하고 있는 2개의 혈관 화상은, 혈관과 그 이외를 2치로 나타내는 혈관 패턴에서는 동일한 혈관으로서 판단하고, 구별을 할 수 없다. 그러나, 휘도 기복에 의한 농담의 깊이 정보를 이용함으로써, 교차하는 2개의 혈관의 전후 관계를 파악할 수 있어, 도 19의 (a)와 (b)는 상이한 혈관으로서 구별하는 것이 가능하다. 따라서, 도 19의 (a)에서는, 5점(61a, 62a, 63a, 64a, 65a) 중 동일한 혈관 상에 있는 63a, 61a, 65a의 3점이 가까운 휘도로 되고, 그 후방으로 뻗어 있는 혈관 상의 62a, 64a의 2점이 가까운 휘도로 된다. 도 19의 (b)에서는, 2개의 혈관의 전후가 반대로 되기 때문에, 62b, 61b, 64b의 3점이 가까운 휘도, 63b, 65b의 2점이 가까운 휘도로 된다고 하는 특징을 갖는다. 그 때문에, 혈관이 교차하고 있는 영역은 다른 영역에 비해 특이성이 높고, 보다 많은 특징 정보를 갖고 있기 때문에 식별성도 높다. 따라서, 혈관의 교차 영역을 많이 포함하는 손가락을 우선하여 등록하고, 대조 시에는 교차 영역의 특징량에 크게 가중치 부여를 한 후에 대조하고, 교차 영역의 특징량을 우선적으로 대조해 감으로써, 인증 정밀도의 고정밀도화와 인증의 고속화의 양쪽을 실현할 수 있다. 또한, 혈관의 정보뿐만 아니라, 손가락의 표면에 존재하는 지문이나 주름 등의 정보를 아울러 특징량으로 함으로써, 보다 식별성을 높일 수 있다. 예를 들면, 상기의 방법을 이용하여 혈관 상의 분기점이나 굴곡점으로부터 특징점을 검출한 후, 특징점의 주변의 혈관의 휘도 구배 정보뿐만 아니라, 특징점의 검출 위치에 대응하는 손가락 표면 상의 점의 주변에서의 손가락표면의 지문 정보와 주름 정보를 특징량으로 하는 방법 등이 생각된다.

또한, 추출한 특징점을 비교하여, 각 특징점이 혈관 패턴의 깊이 방향에 대하여, 각 특징점의 위치 관계를 식별할 수 있다.

예를 들면, 도 20의 (a)에 도시한 바와 같은 2종류의 혈관에 대하여, 각각의 혈관 상에 동일한 특징 정보를 갖는 특징점 A∼B가 존재하고 있었던 것으로 한다. 이와 같은 경우, 2개의 혈관의 A와 A, B와 B, C와 C의 특징 정보를 각각 비교한 것만으로는, 2개의 혈관은 동일한 혈관이라고 판단되게 된다. 따라서, 도 20의 (b)와 같이, 화상의 휘도에 소정의 기준값을 설정하고, 그 휘도와 각 특징점의 휘도를 비교함으로써, 각 특징점끼리의 휘도값의 관계, 요컨대 화상 평면에 촬상된 혈관의 깊이 방향의 형상에 관한 정보를 취득할 수 있어, 도 20의 (a)에서의 2개의 혈관을 식별하는 것이 가능하게 된다.

또한, 광원의 조사 강도나 광원의 위치 등에 의존하지 않고, 항상 동일한 위치에 검출되는 특징적인 점을 정맥 화상의 혈관 상으로부터 휘도 기복 정보(최소 곡률 등)를 이용하여 복수 추출하고, 추출한 특징점끼리를 연결하면서 혈관 패턴의 휘도 기복 구조를 재구축하는 것이 가능하게 된다.

이 재구축한 깊이 방향의 혈관 형상을, 2차원에서의 템플릿 매칭과 마찬가지로 인증에 이용함으로써, 특징 정보의 하나하나를 비교하는 경우에 비해, 현격하게 연산 부하를 경감시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 재구축한 혈관 형상은 깊이 정보가 안정되어 있는 특징점으로부터 생성되기 때문에, 촬상된 화상으로부터 직접적으로 3차원 입체 구조를 구축하는 경우와 비교하여, 안정하고 또한 인증 정밀도가 높은 혈관 패턴으로 할 수 있다.

재구축 시에는, 휘도가 극단적으로 밝은/어두운 영역의 휘도 기복을 원하는 밝기의 휘도 기복 상태를 추정하고, 보정함으로써, 광원의 조사 강도의 변화에 대응할 수 있다.

또한, 광원의 위치가 상이하면, 정맥 화상의 전체적인 휘도 경사가 변화하지만, 이 휘도 경사로부터 손가락과 광원의 상대적인 위치를 추정하고, 휘도 경사가 평탄하게 되도록 보정함으로써, 광원의 위치의 변화에 대응할 수 있다.

본 실시예에서 설명한 특징점 매칭 방식에 의한 손가락 정맥 인증 방법을 방식 A로 하고, 종래의 템플릿 매칭 방식을 이용한 인증 방식 등을 방식 B로 한 경우, 방식 A와 B의 인증 결과를 통합하여, 최종적인 인증 결과로 함으로써, 보다 높은 인증 정밀도를 실현할 수 있다.

실시예 4의 처리를 단독으로 행하는 것도 가능하지만, 실시예 1에서 설명한 화질 평가값을 이용하여, 촬상된 화상에 실시예 1의 처리를 행하여, 충분한 혈관 패턴이 촬상되어 있다고 판단된 화상을 인증 화상으로서 이용함으로써, 인증에 이용하는 화상을 구성하는 화소의 휘도차가 보다 선명하게 되어, 보다 정밀도가 높은 휘도 기복 정보를 얻음으로써 인증 정밀도를 향상시킬 수 있다.

휘도 기복 정보를 보다 많이, 보다 정확하게 취득하기 위해서는, 광원으로부터 조사되는 광량을 보다 정밀하게 제어하는 것이 유효하고, 인증 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 실시예 1 및 2에서 나타낸 화질 평가값을 추출하는 데 있어서도, 광량이 보다 적절하게 제어됨으로써 선명한 혈관 패턴 화상 및 정밀도가 높은 함유율로 하는 것이 가능하다. 광량을 적절하게 제어하는 방법의 일례를 실시예 5에 나타낸다.

[실시예 5]

본 실시예는 도 21과 같이 제시하는 손가락의 상부를 개방적으로 하여, 이용자에게 압박감을 느끼게 하지 않는 장치 형상이다. 장치의 제약상, 손끝의 경사 전방에 배치한 2개의 광원에 의해 손가락 전체를 조사한다.

광원으로부터의 조사 광량이 커서, 백색 포화 등의 휘도 포화가 생기는 경우, 휘도 포화 영역은 기복 정보가 상실되어 있기 때문에, 휘도 기복을 이용하는 인증 방식에서는 휘도 포화의 존재는 바람직하지 않다. 그러나, 조사 강도가 약하고, 광량이 부족하면, 휘도 불균일이 생기고, 혈관 화상이 전체적으로 어두워져, 선명한 혈관 화상이 얻어지지 않는다. 따라서, 특히, 휘도 기복을 이용하는 인증 방식에 대해서는, 휘도 포화가 없고, 휘도 불균일도 없는 선명한 혈관 화상의 취득이 바람직하다. 실시예 4에서의 휘도 기복 정보를 많이, 또한 정확하게 취득하는 것에도 이와 같은 제어가 유효하게 된다.

도 22는 2단계 광량 조절의 플로우차트의 일례이다. 우선 처음에 스텝 S600에서 초기 광량을 점등한다. 다음으로 스텝 S610, S620에서 복수의 광원(3)의 광량 비율을 초기 광량의 비율로 고정하고 조사 강도를 변화시켜, 최적 조사 강도를 결정한다. 최적 조사 강도란, 임의의 광량 비율 하에서의 휘도 포화가 발생하지 않는 한계까지 밝게 한 조사 강도를 나타낸다. 초기 광량의 광량 비율의 결정 방법은 예를 들면, 미리 복수의 손가락에 대하여 광량 제어 실험을 행하고, 가장 많은 손가락에서 최적으로서 설정된 광량 비율을 선택하는 등의 방법으로 결정할 수 있다. 광량 비율을 고정하고 조사 강도를 변화시키면, 혈관 화상의 휘도 히스토그램은 형상을 유지한 채로 시프트한다(도 23의 (a)에서의 상태 1로부터 상태 2로의 추이). 일단, 임의의 적당한 조사 강도로 조사함으로써, 조사 강도와 히스토그램의 위치의 상관을 구하고, 최적 조사 강도를 추정할 수 있다. 다음으로, 스텝 S630에서 최적 조사 강도 하에서, 미리 결정해 둔 수 패턴의 상이한 광량 비율로 복수 광원을 점등시키고, 스텝 S640에서 화상 전체가 균일하게 밝아지도록 최적 광량 비율을 결정한다. 최적 광량 비율은, 휘도 히스토그램의 통합의 양호함을 나타내는 지표에 기초하여 결정한다. 예를 들면, 지표를 휘도 분산으로 한 경우, 분산이 작아짐에 따라서 히스토그램은 평균 휘도로부터의 범위가 작아지기 때문에, 분산이 최소로 되는 광량 비율을 최적 광량 비율로 한다(도 23의 (b)에서의 상태 2로부터 상태 3으로의 추이).

도 21의 장치 구조에서의 광원의 배치에서는, 손가락 밑동측을 조사하고자 하는 손가락 밑동 광원의 조사 범위(71)와 손끝측을 조사하고자 하는 손끝 광원의 조사 범위(72)가 서로 겹치는 영역(73)이 존재하고, 그 영역은 손가락의 굵기나 길이에 따라서 변화한다. 그 때문에, 각 광원을 독립적으로 제어한 경우, 휘도 포화 영역이나, 광량 부족에 의한 어두운 영역이 생겨, 휘도 불균일이 발생하게 되는 경우가 있다. 따라서, 휘도 포화가 발생하지 않는 최적 조사 강도 및 손가락 전체를 고르게 균일하게 밝게 하는 최적 광량 비율을 동시에 결정할 필요가 있다.

처음에 최적 조사 강도와 최적 광량 비율 중 어느 쪽인가 한쪽을 결정하고 나서, 다른 한쪽을 결정하는 2단계의 광량 제어 방식을 행함으로써 손가락의 굵기나 길이에 상관없이, 휘도 불균일이나 휘도 포화가 없는 선명한 혈관 화상을 획득하는 것이 가능하게 된다. 본 실시예에서는, 최적 조사 강도를 구하고 나서, 최적조사 강도 하에서 최적 광량 비율을 구하였지만, 최적 광량 비율을 구하고 나서, 최적 광량 비율 하에서 최적 조사 강도를 구해도 된다. 또한, 반드시 2단계를 거쳐 광량 조절을 행할 필요는 없고, 조사 강도와 광량 비율을 동시에 변화시켜 최적 조사 강도와 최적 광량 비율을 결정하여, 광량 조절을 행해도 된다.

본 실시예는, 실시예 1 내지 4에 설명한 방법 등과 조합하면, 보다 정밀도가 높은 화질 평가값 및 휘도 기복 정보를 얻을 수 있어, 보다 높은 인증 정밀도를 얻을 수 있지만, 본 실시예만에 의한 단독의 방법으로서 실시하는 것도 가능하다.

본 실시예를 실시할 때, 복수의 광원의 각 사이에 조사 범위의 겹침을 방지하는 차광부를 설치함으로써, 보다 정밀도가 높고 효율적인 광 고도 및 광량 비율을 설정하는 것이 가능하다. 일례로서 실시예 6에 나타낸다.

[실시예 6]

도 24의 (a)는 복수 광원의 조사 범위의 겹침을 방지하기 위한 차광부(81)를 설치한 개인 인증 장치의 입력 인터페이스의 일 구성예이다. 도 24의 (a), (b), (c)는 입력 인터페이스의 측면도이다.

도 21과 같이 2광원의 조사 범위가 겹쳐지게 된 경우, 도 24의 (a)와 같이 손가락 밑동측을 조사하는 광원의 조사광의 일부를 차광부(81)가 차단함으로써, 조사 범위의 겹침이 없어져, 광원끼리의 상호 관계를 고려할 필요가 없어지기 때문에, 복수 광원을 독립적으로 제어하는 것이 가능하게 된다.

그러나, 도 24의 (b)와 같이 차광부(81)를 설치하였기 때문에, 손가락의 크기에 따라서는 손가락 전체에 조사 범위가 미치지 않는 경우가 있다. 따라서, 도 24의 (c)와 같이 차광부(81)를 가동식으로 함으로써, 손가락의 크기의 개인차에 대응하여, 손가락 전체를 밝게 조사할 수 있다.

혈관 패턴을 이용한 개인 인증 장치, 혈관 패턴 추출 장치로서 이용 가능하다.

1 : 손가락
2 : 인증 장치
3 : 광원
4 : 촬상부
5 : 손끝 가이드부
6 : 손가락 배치 가이드부
7 : 압력 검지부
8 : 탄성 부재
9 : 손가락 제시부
10 : 차광 필터
11 : 화상 입력부
12 : 컴퓨터
13 : 인터페이스
14 : 메모리
15 : 기억 장치
16 : CPU
17 : 표시부
18 : 스피커
19 : 입력부
21 : 거리 검지부
22 : 거리 측정점
41 : 혈관 화상 중의 화소
31 : 혈관 화상
51 : 특징점
52 : 기준 화소
53 : 참조 화소
71 : 손가락 밑동 광원의 조사 범위
72 : 손끝 광원의 조사 범위
73 : 광량의 겹침 영역
81 : 차광부

Claims (20)

1. 생체로부터 취득되는 혈관 패턴의 특징 정보를 이용하여 개인의 인증을 행하는 개인 인증 장치로서,
   상기 생체에서의 인증 대상으로 되는 영역을 촬상하는 촬상부와,
   상기 촬상된 화상을 인증 화상으로서 취득하는 연산부
   를 구비하고,
   상기 연산부는,
   상기 인증 화상으로부터 혈관 패턴을 추출하고, 그 혈관 패턴의 농담의 정도를 상기 특징 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연산부는,
   상기 혈관 패턴 상의 소정의 특징을 갖는 점을 상기 특징 정보를 생성하기 위한 특징점으로서 취득하고,
   상기 특징점과 상기 특징점의 근방에서의 복수의 화소와의 상기 농담의 정도를 각각 연산하고,
   상기 복수의 농담의 정도를 상기 특징점이 갖는 특징 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
3. 생체로부터 취득되는 혈관 패턴의 특징 정보를 이용하여 개인의 인증을 행하는 개인 인증 장치로서,
   상기 생체에서의 인증 대상으로 되는 영역을 촬상하는 촬상부와,
   상기 촬상된 화상을 인증 화상으로서 취득하는 연산부
   를 구비하고,
   상기 연산부는,
   상기 인증에 이용하는 화상을 형성하는 복수의 화소의 각각의 휘도에 기초하여, 상기 혈관 패턴 상의 소정의 특징을 갖는 점을 상기 특징 정보를 생성하기 위한 특징점으로서 취득하고, 상기 특징점과 그 소정의 화소의 근방에서의 복수의 화소와의 사이의 휘도차의 정도를 각각 연산하고,
   상기 복수의 휘도차의 정도를 상기 특징점이 갖는 특징 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 근방의 화소는, 상기 특징점으로부터 등거리의 화소인 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 연산부는,
   복수의 혈관이 교차하는 점에 위치하는 상기 특징점을 우선하여 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 연산부는,
   미리 기억된 상기 특징 정보를 갖는 등록 화상과, 상기 인증 화상을 대조하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 연산부는,
   상기 인증 화상에서의 상기 특징점이 갖는 특징 정보와, 상기 등록 화상에서의 특징점이 갖는 특징 정보를 이용하여, 상기 인증 화상과 상기 등록 화상의 위치 정렬을 행하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 특징점이 복수 있고,
   상기 연산부는,
   상기 복수의 특징점의 각각의 휘도를, 상기 인증 화상을 형성하는 평면에 대하여 수직 방향의 상기 혈관 패턴의 형상에 유래하는 깊이 정보로서 취득하고,
   상기 깊이 정보로부터, 상기 수직 방향에서의 상기 복수의 특징점의 각각의 상대 관계에 기초하는 정보를 추출하고,
   상기 복수의 특징점이 갖는 특징 정보로서 각각 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
9. 제3항에 있어서,
   상기 연산부는,
   상기 깊이 정보로부터, 상기 혈관 패턴의 상기 수직 방향의 형상을 취득하고,
   상기 인증에 이용하는 화상의 평면 방향에서의 상기 혈관 패턴의 형상과, 상기 수직 방향의 혈관 패턴의 형상을 이용하여 인증을 행하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 촬상된 화상을 구성하는 복수의 화소에서의, 상기 혈관 패턴의 화상을 구성하는 화소의 비율에 기초하는 화질 평가값을 연산하고,
    상기 화질 평가값이 소정의 값 이상인 경우, 상기 촬상된 화상을 상기 인증 화상으로서 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 화질 평가값은, 상기 촬상된 화상을 구성하는 전체 화소에서의, 상기 혈관 패턴을 구성하는 화상의 함유율인 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 연산부의 연산 결과를 표시하는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 화질 평가값이 상기 소정의 값보다 낮은 경우, 상기 인증 대상으로 되는 영역을 다른 영역으로 변경하도록 상기 생체에 촉구하는 지시를 상기 표시부에 표시시키는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 인증 대상으로 되는 영역 이외의 부위를 지지하는 가이드부와,
    상기 가이드부에 가해진 상기 생체로부터의 압력을 검지하는 압력 검지부
    를 더 갖고,
    상기 연산부는,
    상기 생체로부터의 압력의 값을 연산하고,
    상기 화질 평가값이 소정의 값보다 낮은 경우, 상기 압력을 낮게 하도록 상기 생체에 대하여 촉구하는 지시를 상기 표시부에 표시시키는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 화질 평가값이 소정의 값보다 낮은 경우, 또는 상기 압력이 소정의 값보다 높은 경우에 경고음을 발하는 경고부를 갖는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
16. 제14항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 화질 평가값이 제1 소정의 값 이상의 값이고, 또한 상기 압력 검지부에서 검지된 상기 생체로부터의 압력의 값이 제2 소정의 값 이하의 값인 경우에, 상기 화상을 인증에 이용하는 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
17. 제14항에 있어서,
    상기 부위의 상기 가이드부에의 접촉 또는 비접촉을 검지하는 접촉 검지부를 더 갖고,
    상기 연산부는,
    상기 접촉 검지부에서 상기 생체가 상기 가이드부에 비접촉이라고 판별된 경우, 상기 생체에 손가락을 접촉시키도록 촉구하는 지시를 상기 표시부에 표시시키는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
18. 제14항에 있어서,
    상기 가이드부는, 상기 압력에 의해 가동하는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 가이드부는, 상기 압력을 완화하는 탄성 부재를 갖고,
    상기 탄성 부재는, 상기 개인 인증 장치의 접지면에 대한 수직 방향으로부터, 인증을 행하는 상기 생체가 존재하는 방향으로 사행하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 개인 인증 장치.
20. 개인의 인증을 행하기 위해서, 생체로부터 취득되는 혈관 패턴의 특징 정보를 갖는 화상을 취득하는 연산 장치로서,
    상기 화상을 형성하는 복수의 화소의 각각의 휘도에 기초하여, 상기 혈관 패턴 상의 소정의 특징을 갖는 점을 상기 특징 정보를 생성하기 위한 특징점으로서 취득하고,
    상기 특징점과 그 소정의 화소의 근방에서의 복수의 화소와의 사이의 휘도차의 정도를 각각 연산하고,
    상기 복수의 휘도차의 정도를 상기 특징점이 갖는 특징 정보로서 취득하는 것을 특징으로 하는 연산 장치.

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