KR20140061966A - 생체 정보 보정 장치, 생체 정보 보정 방법 및 생체 정보 보정용 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

생체 정보 보정 장치, 생체 정보 보정 방법 및 생체 정보 보정용 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

생체 정보 보정 방법은, 이용자의 생체 정보를 나타낸 제1 생체 화상에 대하여 이용자의 생체 정보의 명료도를 향상시키는 보정 처리를 적용함으로써, 제2 생체 화상을 생성하는 단계와, 제1 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제1 특징량과, 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제2 특징량을 추출하는 단계와, 제1 특징량과 제2 특징량 사이의 차이를 나타내는 변화도를 산출하는 단계와, 변화도가 제2 생체 화상에 아티팩트가 생긴 것을 나타내는 경우, 제1 특징량을 출력하는 단계를 포함한다.

Description

생체 정보 보정 장치, 생체 정보 보정 방법 및 생체 정보 보정용 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{BIOMETRIC INFORMATION CORRECTION APPARATUS, BIOMETRIC INFORMATION CORRECTION METHOD AND A COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR BIOMETRIC INFORMATION CORRECTION}
<관련 출원과의 상호 참조>
본 출원은 2012년 11월 14일에 출원한 선행 일본 특허 출원 제2012-250317호에 기초하며 이것에 대해 우선권을 주장하고, 이것의 전체 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 생체 화상에 찍힌 생체 정보를 보정하는 생체 정보 보정 장치, 생체 정보 보정 방법 및 생체 정보 보정용 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
최근, 지문 또는 장문(palm print) 등의 생체 정보를 이용하여, 개인을 인증할지의 여부를 판정하는 생체 인증 기술이 개발되고 있다. 생체 인증 기술은, 입퇴실 관리 시스템, 보더(boarder) 컨트롤용 시스템 또는 국민 식별 번호를 이용한 시스템과 같은 등록된 이용자의 수가 많은 대규모 시스템에서부터, 컴퓨터 또는 휴대 단말과 같은 특정 개인이 이용하는 장치까지, 널리 이용되고 있다.
예컨대, 생체 정보로서 어느 손가락의 지문이 이용되는 경우, 생체 인증 장치는 지문을 나타내는 생체 화상을 입력 생체 화상으로서 취득한다. 그리고 생체 인증 장치는, 입력 생체 화상에 나타내어진 이용자의 지문인 입력 생체 정보를, 미리 등록된 등록 이용자의 생체 화상에 나타내어진 지문인 등록 생체 정보와 대조한다. 생체 인증 장치는 대조 처리의 결과에 기초하여, 입력 생체 정보와 등록 생체 정보가 일치한다고 판정한 경우, 그 이용자를 정당한 권한을 갖는 등록 이용자로서 인증한다. 그리고 생체 인증 장치는 인증된 이용자가, 생체 인증 장치가 삽입된 장치 또는 생체 인증 장치와 접속된 다른 장치를 사용하는 것을 허가한다.
센서가 생체 정보을 판독할 때에, 이용자의 그 생체 정보를 포함하는 부위의 표면 상태, 혹은 판독시의 부위의 움직임으로 인해, 생체 화상 상에 찍혀 있는 생체 정보의 품질이 저하되는 경우가 있다. 예컨대, 이용자가 센서에 대하여 손가락을 과도하게 누르면, 융선(ridge line)이 찌부러지고, 생체 화상 상에서 융선에 상당하는 화소의 휘도와 곡선(valley line)에 상당하는 화소의 휘도의 차가 작아져, 지문이 불명료해진다. 또한, 손가락의 표면이 건조하거나 젖어 있으면, 생체 화상 상에 찍히는 지문이 불명료해지는 경우가 있다. 이와 같이, 불명료한 생체 정보가 찍힌 생체 화상이 생체 인증에 사용되면, 생체 인증 장치는 생체 정보의 특징을 나타내는 특징량을 정확히 추출할 수 없고, 그 결과로서 인증 정밀도가 저하될 우려가 있다.
그래서, 생체 화상 상에 찍혀 있는 생체 정보를 보정하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1∼4 참조).
예컨대, 특허문헌 1에는, 입력된 생체 정보 데이터의 보정이 불필요할 때에는 입력된 생체 정보 데이터를 그대로 출력하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 보정이 필요할 때에는 그 생체 정보 데이터에 미리 정해진 보정 처리를 실시하여 보정 처리 후의 생체 정보 데이터를 출력한다. 이 기술에서는, 또한, 생체 정보 데이터가 보정 처리되어 있지 않은 경우에는, 통상의 평가 기준에 의해 생체 정보의 품질이 평가된다. 그런데 생체 정보 데이터가 보정 처리되어 있는 경우에는, 평가 기준을 끌어올려 보정 처리 후의 생체 정보 데이터의 품질이 평가된다. 그리고 생체 정보 데이터의 품질이 평가 기준을 만족할 때에는 생체 정보 데이터로부터 추출된 고유의 특징 데이터가 등록된다.
특허문헌 2에는, 진폭의 절대치가 미리 정해진 임계치 이상인 주파수 성분을 선택하고, 선택된 주파수 성분이 대조에 적합한 화상의 품질을 만족하는 경우에 그 선택된 주파수 성분으로부터 화상을 재구성하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 지문 또는 장문의 융선 모양의 방향 분포를 나타내는 융선 방향 분포 데이터에 기초하여, 지문 또는 장문을 포함하는 농담 화상을 강조하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 미리 정해진 임계치보다 에지의 정도가 큰 에지 영역에 대해서는 그것 이외의 영역보다 억제된 에지 강조를 실시하거나 또는 에지 강조를 실시하지 않는 화상 처리 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2006-72553호 공보 일본 특허 공개 제2007-202912호 공보 일본 특허 공개 제2011-150483호 공보 일본 특허 공개 평09-62836호 공보
본 개시의 일 측면에 따르면, 생체 정보 보정 방법이 제공되며, 이 생체 정보 보정 방법은, 이용자의 생체 정보를 나타낸 제1 생체 화상에 대하여 이용자의 생체 정보의 명료도를 향상시키는 보정 처리를 적용함으로써, 제2 생체 화상을 생성하는 단계와, 제1 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제1 특징량과, 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제2 특징량을 추출하는 단계와, 제1 특징량과 제2 특징량 사이의 차이를 나타내는 변화도를 산출하는 단계와, 변화도가 제2 생체 화상에 아티팩트(artifact)가 생긴 것을 나타내는 경우, 제1 특징량을 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 목적 및 이점은 청구항에 있어서 특별히 지적된 엘리멘트 및 조합에 의해 실현되고 또한 달성된다. 상기 일반적인 기술 및 하기 상세한 기술 모두 예시적이고 또한 설명적인 것이며, 청구항과 같이 본 발명을 한정하는 것은 아님을 이해해야 한다.
도 1은 생체 정보 보정 장치의 제1 실시형태에 해당하는 생체 인증 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 처리부의 기능 블록도이다.
도 3a는 보정 전의 생체 화상의 일례를 도시하는 도면이고, 도 3b는 보정 후의 생체 화상의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 생체 정보 보정 처리의 동작 플로우차트를 도시하는 도면이다.
도 5는 생체 인증 처리의 동작 플로우차트를 도시하는 도면이다.
도 6은 각 실시형태 또는 그 변형예에 따른 생체 정보 처리 장치가 실장된 컴퓨터 시스템의 일례의 개략 구성도이다.
생체 화상을 보정함으로써, 생체 화상 상에 찍혀 있는 생체 정보가 명료해질 것이 기대된다. 한편, 생체 화상을 보정함으로써, 생체 화상 상에 생체 정보의 의사적인 특징인 아티팩트가 생길 우려가 있다. 예컨대, 생체 화상에 찍혀 있는 지문에 대해, 생체 화상을 보정함으로써, 의사적으로 융선의 분기점이 생기거나, 융선의 분기점이었던 곳이 융선의 끝점과 같이 되는 경우가 있다. 그리고, 예컨대 입력 생체 화상 또는 등록 생체 화상 상에서 아티팩트가 생기면, 이용자가 등록 이용자 본인이어도, 입력 생체 정보와 등록 생체 정보 사이의 차이가 커져, 생체 인증 장치가 인증에 실패하는 경우가 있다. 또한, 어떤 시스템에서 생성된, 생체 정보의 특징을 나타내는 대조용 데이터를 다른 시스템에 이행할 때의 성능 호환성이 저하될 우려가 있다.
그래서, 일 측면에서는, 본 명세서는, 생체 화상 상에 찍힌 생체 정보의 아티팩트가 생기는 것을 억제하면서, 그 생체 정보를 명료화하는 생체 정보 보정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시형태에 의하면, 생체 정보 보정 장치가 제공된다. 이 생체 정보 보정 장치는, 이용자의 생체 정보를 나타낸 제1 생체 화상에 대하여 생체 정보의 명료도를 향상시키는 보정 처리를 적용함으로써 제2 생체 화상을 생성하도록 구성된 보정부와, 제1 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제1 특징량과, 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제2 특징량을 추출하도록 구성된 특징량 추출부와, 제1 특징량과 제2 특징량 사이의 차이를 나타내는 변화도를 산출하도록 구성된 변화도 산출부와, 변화도의 값이, 제2 생체 화상 상에 생체 정보의 아티팩트가 생긴 것을 나타내는 추정값인 경우, 제1 특징량을 출력하도록 구성된 판정부를 포함한다.
본 발명의 목적 및 이점은 청구항에 있어서 특별히 지적된 엘리멘트 및 조합에 의해 실현되고 또한 달성된다. 상기 일반적인 기술 및 하기 상세한 기술 모두 예시적이고 또한 설명적인 것이며, 청구항과 같이 본 발명을 한정하는 것은 아님을 이해해야 한다.
이하, 도면을 참조하면서, 여러가지 실시형태에 따른 생체 정보 보정 장치에 관해 설명한다. 이 생체 정보 보정 장치는, 이용자의 생체 정보의 등록시에 또는 대조시에 취득된, 생체 정보를 나타내는 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 특징량을 추출하고, 또한 그 생체 화상에 대하여 보정 처리를 실행한 후에 다시 특징량을 추출한다. 그리고 이 생체 정보 보정 장치는 보정 처리 전후에서의 특징량의 변화를 평가함으로써 아티팩트가 발생했는지의 여부를 판정하고, 아티팩트가 발생한 것으로 추정되거나, 생체 정보가 명료해질 때까지 보정 처리를 반복한다.
본 실시형태에서는, 생체 화상 처리 장치는 생체 인증의 대상이 되는 생체 정보로서 어느 하나의 손가락의 지문을 이용한다. 그러나, 생체 인증의 대상이 되는 생체 정보는 장문, 손바닥의 정맥 패턴 등, 생체 화상 상에 나타낼 수 있는 다른 생체 정보여도 좋다. 또한, 본 명세서에 있어서, "대조 처리"라는 용어는 이용자의 생체 정보와 등록 이용자의 생체 정보의 차이 정도 또는 유사 정도를 나타내는 지표를 산출하는 처리를 나타내기 위해 사용된다. 또한, "생체 인증 처리"라는 용어는 대조 처리뿐만 아니라, 대조 처리에 의해 구해진 지표를 이용하여, 이용자를 인증하는지의 여부를 결정하는 처리를 포함하는, 인증 처리 전체를 나타내기 위해 사용된다.
도 1은 생체 정보 보정 장치의 제1 실시형태에 해당하는 생체 인증 장치의 개략 구성도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 생체 인증 장치(1)는 표시부(2)와, 입력부(3)와, 생체 정보 취득부(4)와, 기억부(5)와, 처리부(6)를 갖는다. 표시부(2), 입력부(3) 및 생체 정보 취득부(4)는 기억부(5)와 처리부(6)가 수용된 하우징과는 별개로 설치되어도 좋다. 혹은, 표시부(2), 입력부(3), 생체 정보 취득부(4), 기억부(5) 및 처리부(6)는, 소위 노트형 퍼스널 컴퓨터 또는 태블릿형 단말과 같이, 하나의 하우징에 수용되어도 좋다. 또한, 생체 인증 장치(1)는 자기 디스크, 반도체 메모리 카드 및 광기억 매체와 같은 기억 매체에 액세스하는 기억 매체 액세스 장치(도시하지 않음)를 더 가져도 좋다. 그리고 생체 인증 장치(1)는, 예컨대 기억 매체 액세스 장치를 통해, 기억 매체에 기억된, 처리부(6) 상에서 실행되는 생체 인증 처리용 컴퓨터 프로그램을 읽어들여, 그 컴퓨터 프로그램에 따라서 생체 인증 처리를 실행해도 좋다.
생체 인증 장치(1)는 생체 정보 취득부(4)에 의해 생성된 이용자의 손가락 지문을 나타내는 생체 화상을 이용하여, 그 지문을 등록 이용자의 지문과 대조함으로써 생체 인증 처리를 실행한다. 그리고 생체 인증 장치(1)는 생체 인증 처리 결과, 이용자를 등록 이용자 중 어느 한 명으로서 인증한 경우, 생체 인증 장치(1)가 실장된 장치를 그 이용자가 사용하는 것을 허가한다. 혹은, 생체 인증 장치(1)는 다른 장치(도시하지 않음)에, 이용자가 인증되었다는 취지를 나타내는 신호를 송신하여, 그 이용자가 다른 장치를 사용하는 것을 허가한다.
표시부(2)는, 예컨대 액정 디스플레이 등의 표시 장치를 갖는다. 그리고 표시부(2)는, 예컨대 대조에 이용되는 부위(어느 손가락)를 나타내는 메시지, 또는 생체 정보 취득부(4)가 적정한 생체 화상을 취득할 수 있는 위치에 그 부위를 배치시키기 위한 가이던스 메시지를 이용자에 대하여 표시한다. 또한, 표시부(2)는 처리부(6)에 의해 실행된 생체 인증 처리의 결과를 나타내는 메시지, 혹은 애플리케이션에 관련되는 각종 정보 등을 표시한다.
입력부(3)는, 예컨대 키보드, 마우스, 또는 터치 패드 등의 유저 인터페이스를 갖는다. 그리고 입력부(3)를 통해 이용자에 의해 입력된 이용자의 유저명 혹은 커맨드 혹은 데이터는 처리부(6)에 전달된다. 다만, 이용자가 생체 정보 이외의 정보를 생체 인증 장치(1)에 대하여 입력할 필요가 없는 경우, 입력부(3)는 생략되어도 좋다.
생체 정보 취득부(4)는, 예컨대 에어리어 센서(area sensor)를 이용한 지문 센서를 갖는다. 이 지문 센서는, 예컨대 광학식, 정전 용량식, 전계식 또는 감열식 중의 어느 방식을 채용한 센서로 할 수 있다. 그리고 생체 정보 취득부(4)는 이용자가 지문 센서의 센서면에 손가락을 올려놓고 있는 동안에, 그 손가락의 표면을 촬영함으로써, 지문이 찍힌 생체 화상을 생성한다. 또, 생체 정보 취득부(4)는 슬라이드식 지문 센서를 가져도 좋다. 이 경우, 생체 정보 취득부(4)는 지문 센서에 대하여 손가락을 슬라이딩하는 동안에, 미리 정해진 시간 간격으로 순차 부분 화상을 생성한다. 부분 화상에는, 그 손가락 표면의 지문의 일부가 찍혀 있고, 복수의 부분 화상을 생성된 시간순으로 연결함으로써, 그 손가락의 지문 전체가 찍힌 생체 화상이 합성된다.
생체 정보 취득부(4)는 생체 화상을 생성할 때마다, 그 생체 화상을 처리부(6)에 전달한다.
기억부(5)는, 예컨대 비휘발성 반도체 메모리 및 휘발성 반도체 메모리를 갖는다. 그리고 기억부(5)는 생체 인증 장치(1)에서 사용되는 애플리케이션 프로그램, 적어도 한명의 등록 이용자의 유저명, 유저 식별 번호 및 개인 설정 정보, 각종 데이터 등을 기억한다. 또한, 기억부(5)는 생체 인증 처리를 실행하기 위한 프로그램을 기억한다. 또한, 기억부(5)는 등록 이용자 각각에 관해, 등록 이용자의 등록 생체 정보인 특정 손가락의 지문의 특징량을 포함하는 특징량 정보를, 그 등록 이용자의 유저명, 유저 식별 번호와 같은 등록 이용자의 식별 정보와 함께 기억한다. 특징량 정보는, 예컨대 등록 생체 정보를 나타내는 생체 화상인 등록 생체 화상으로부터 추출된 융선의 끝점 또는 분기점 등의 미뉴샤(minutia)의 종류 및 위치를 포함한다. 또한, 특징량 정보는 국소적인 융선 방향, 소용돌이 중심의 형상, 삼각주의 위치 및 수 등, 지문의 특징을 나타내는 다른 특징량을 포함해도 좋다. 또한, 기억부(5)는 생체 정보 취득부(4)로부터 수신한 생체 화상 및 보정 처리가 실시된 보정 생체 화상을 일시적으로 기억해도 좋다.
처리부(6)는 1개 또는 복수개의 프로세서 및 그 주변 회로를 갖는다. 그리고 처리부(6)는 생체 정보 취득부(4)로부터 취득한 생체 화상을 보정한다. 그리고 처리부(6)는 보정된 생체 화상을 이용한 생체 인증 처리 또는 등록 처리를 실행한다.
도 2는 처리부(6)의 기능 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 처리부(6)는 품질 평가부(11)와, 보정 정보 설정부(12)와, 보정부(13)와, 특징량 추출부(14)와, 변화도 산출부(15)와, 판정부(16)와, 대조부(17)와, 인증 판정부(18)와, 등록부(19)를 갖는다. 처리부(6)가 갖는 이들 각 부는 처리부(6)가 갖는 프로세서 상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램에 의해 실장되는 기능 모듈이다. 혹은, 처리부(6)가 갖는 이들 각 부는 펌웨어로서 생체 인증 장치(1)에 실장되어도 좋다.
본 실시형태에서는, 처리부(6)는 생체 화상 또는 그 생체 화상에 보정 처리를 행하여 얻어진 보정 생체 화상의 품질이 미리 정해진 기준을 만족하는지의 여부, 및 보정 처리를 행하는 것에 의한 특징량의 변화도가 아티팩트가 발생한 것으로 추정될 정도로 큰지의 여부를 판정한다. 그리고 처리부(6)는 생체 화상 또는 보정 생체 화상의 품질이 미리 정해진 기준을 만족하거나, 혹은 아티팩트의 발생이 추정될 때까지, 보정을 반복한다.
품질 평가부(11), 보정 정보 설정부(12), 보정부(13), 특징량 추출부(14), 변화도 산출부(15) 및 판정부(16)는 생체 인증 처리 및 등록 처리의 양방에서 사용된다. 또한, 대조부(17) 및 인증 판정부(18)는 생체 인증 처리에 사용된다. 한편, 등록부(19)는 등록 처리에 사용된다. 그래서 이하에서는, 우선, 생체 인증 처리 및 등록 처리에서 공통되는 각 부의 처리에 관해 설명한다.
품질 평가부(11)는 생체 정보 취득부(4)로부터 수신한 생체 화상 또는 보정 생체 화상 상의 생체 정보의 품질의 평가치인 품질치를 산출한다. 또, 품질 평가부(11)는 생체 화상 및 보정 생체 화상 모두에 동일한 처리를 실행하기 때문에, 이하에서는, 생체 화상의 품질치를 산출하는 것으로서 품질 평가부(11)의 세부사항을 설명한다.
품질 평가부(11)는 생체 화상을 복수의 블록으로 분할한다. 본 실시형태에서는, 각 블록은 직사각형 형상을 갖고, 또한, 각 블록에 복수의 융선이 포함되도록, 품질 평가부(11)는 생체 화상을 격자형으로, 수평 방향으로 M개, 수직 방향으로 N개로 분할한다(다만, M, N은 2 이상의 정수). 예컨대, 생체 정보 취득부(4)가 500 dpi의 해상도를 갖고 있는 경우, 각 블록의 사이즈는 24×24 화소 또는 32×32 화소이다.
품질 평가부(11)는 블록마다 생체 화상의 품질치 Q(i,j)(i는 화상 좌단으로부터의 수평 방향의 블록의 번호를 나타내고, j는 화상 상단으로부터의 수직 방향의 블록의 번호를 나타낸다)를 산출한다. 예컨대, 품질 평가부(11)는 블록에 찍혀 있는 지문의 일부의 복잡함을 나타내는 지표 F(i,j)에 기초하여 품질치 Q(i,j)를 산출한다. 지표 F(i,j)는, 예컨대 콘트라스트, 피크 주파수, 또는 휘도치의 분산과 같은 휘도치의 통계량으로부터 산출된 값으로 할 수 있다.
콘트라스트는, 예컨대 블록 내의 휘도치의 최대치와 휘도치의 최소치의 차로서 산출된다. 또한, 피크 주파수는, 예컨대 블록을 푸리에 변환과 같은 주파수 변환 처리로부터 구해진 각 주파수 성분 중에서, 0차의 주파수 성분 이외에 가장 강도가 높은 주파수 성분으로서 구해진다.
또한, 블록에 관해 산출된 휘도치의 분산에 기초하는 지표는, 예컨대 다음식에 따라서 산출된다.
Figure pat00001
여기서 Var(i,j)는 블록(i,j)에 관해 산출된 휘도치의 분산을 나타낸다. 지문이 불명료한 블록에서는, 융선과 곡선의 구별이 명료하지 않아, 블록 내의 각 화소의 휘도치의 차가 작다. 그 결과 분산도 작아진다. 그래서, 식 (1)에 따르면, 지표 F(i,j)의 값은 휘도치의 분산이 작을수록 큰 값이 된다.
혹은, 품질 평가부(11)는 다음 식에 따라서 지표 F(i,j)를 산출해도 좋다.
Figure pat00002
여기서, "mean"은 블록(i,j) 내의 화소의 휘도치의 평균치를 나타내고, "stddev"는 블록(i,j)에 관한 휘도치의 표준 편차를 나타낸다.
또한, 품질 평가부(11)는 각 블록의 텍스처 특징량, 예컨대 엔트로피 또는 에너지에 기초하여 블록의 지표 F(i,j)를 산출해도 좋다. 또한, 품질 평가부(11)는 블록의 지표 F(i,j)를, 콘트라스트, 피크 주파수, 휘도치의 분산 등의 여러가지 통계량을 조합하여 얻어지는 값으로 해도 좋다. 다만, 지표 F(i,j)는 블록 내에 찍혀 있는 모양이 복잡할수록 높아지는 값인 것이 바람직하다. 그래서, 이 경우에는, 품질 평가부(11)는, 예컨대 각 통계량을 그 상정되는 최대치로 나눔으로써 정규화하고, 그 정규화된 각 통계량의 총합을 지표 F(i,j)로 한다.
품질 평가부(11)는, 각 블록에 관해, 예컨대 다음 식에 따라서 품질치 Q(i,j)를 산출한다.
Figure pat00003
여기서, Fmax, Fmin은, 각각, 각 블록에 관해 산출되는 특징량이 취할 수 있는 최대치, 최소치를 나타낸다. 식 (3)으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 각 블록의 품질치 Q(i,j)는 특징량이 취할 수 있는 최대치와 최소치의 차로 정규화된 그 블록의 복잡함의 정도를 나타내고, 0∼1 사이의 값을 갖는다.
또, 품질 평가부(11)는 생체 화상 또는 보정 생체 화상 상에서 생체 정보가 찍혀 있는 영역에 포함되는 블록에 관해서만 품질치 Q(i,j)를 산출해도 좋다. 이 경우, 본 실시형태에서는, 품질 평가부(11)는, 예컨대 생체 화상의 각 화소의 휘도치를 2치화하여, 융선을 나타내는 화소와 곡선을 나타내는 화소를 구별한다. 2치화를 위한 임계치는, 예컨대 생체 화상의 휘도치의 평균치로 할 수 있다. 그리고 품질 평가부(11)는 융선에 상당하는 화소를 미리 정해진 수(예컨대, 블록 면적의 1/4에 상당하는 수) 이상 포함하는 블록을, 지문이 찍혀 있는 영역에 포함된다고 판정한다.
품질 평가부(11)는 각 블록의 품질치 Q(i,j)의 평균치를 산출하고, 그 평균치를 생체 화상 또는 보정 생체 화상 상의 생체 정보의 품질치(Qav)로서 판정부(16)에 전달한다.
보정 정보 설정부(12)는 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 실시하는 보정 처리의 레벨을 설정한다. 보정부(13)는 설정된 레벨에 따라서, 생체 정보의 명료도가 향상되도록, 예컨대 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 대하여, 콘트라스트 강조 처리, 노이즈 제거 처리, 및 에지 강조 처리 중 하나를 실행한다.
예컨대, 보정부(13)가 다음 식 (4)에 따라서 콘트라스트 강조 처리를 생체 화상 또는 보정 생체 화상의 각 화소에 대하여 실행하는 것으로 한다.
Figure pat00004
여기서, p는 보정 전의 화소의 휘도치이고, q는 보정 후의 화소의 휘도치이다. 그리고 γ는 콘트라스트의 강조 정도를 나타내는 보정 계수이다. γ가 작을수록, 보정 후의 생체 화상의 콘트라스트가 강조된다. 이 경우, 보정 정보 설정부(12)는 보정 처리의 레벨로서, 보정 계수(γ)의 값을, 생체 정보가 명료해지고, 또한, 1회의 보정 처리에서 아티팩트가 생기지 않는 정도의 값, 1 미만의 플러스값, 예컨대 0.8로 설정한다.
또한, 생체 화상에 찍혀 있는 지문에 관해, 융선이 찍혀 있는 융선 영역의 면적과 곡선이 찍혀 있는 곡선 영역의 면적의 크기가 대략 동일하면, 생체 화상 상에서 인접하는 융선끼리가 비교적 명료하게 분리되기 때문에, 생체 정보의 아티팩트가 적다. 그래서, 보정부(13)가 식 (4)의 콘트라스트 강조 처리를 실행하는 경우, 보정 정보 설정부(12)는, 융선과 곡선을 구별하는 2치화 임계치보다 큰 휘도를 갖는 화소의 수와, 2치화 임계치 이하의 휘도를 갖는 화소의 수가 대략 동일해지도록, 보정 계수(γ)를 결정해도 좋다.
또한, 보정부(13)가 노이즈 제거 처리로서 메디안 필터 처리를 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 대하여 실행하는 경우, 보정 정보 설정부(12)는 보정 처리의 레벨로서, 메디안 필터의 사이즈를, 예컨대 3×3 화소, 혹은 5×5 화소로 설정한다.
또한, 보정부(13)가 에지 강조 처리로서 Gabor 필터 처리를 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 대하여 실행하는 경우, 보정 정보 설정부(12)는 보정 처리의 레벨로서, 1회의 에지 강조 처리에서 실행되는 Gabor 필터의 적용 횟수를, 예컨대 2 또는 3으로 설정한다.
또한, 보정부(13)는 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 대하여 STFT(Short Term Fourier Transform) 또는 웨이블렛 변환을 실행하고, 특정 주파수 성분에 대하여 보정 계수을 곱하여 강조한 후에 역변환해도 좋다. 이 경우에는, 보정 정보 설정부(12)는 보정 처리의 레벨로서, 그 특정 주파수 성분에 곱하는 보정 계수의 값을, 예컨대 1.2∼2.0으로 설정한다.
또, 보정 정보 설정부(12)는 블록마다, 그 블록에 포함되는 융선의 방향을 추정하고, 그 융선의 방향에 평행한 방향과 수직인 방향에서 보정 처리의 레벨을 상이하게 해도 좋다. 예컨대, 보정 정보 설정부(12)는 보정 처리로서 1차원의 Gabor 필터를 적용하는 경우에는, Gabor 필터의 방향이 융선의 방향과 직교하도록, Gabor 필터의 방향을 설정해도 좋다. 또한, 보정 정보 설정부(12)는 메디안 필터를 적용하는 경우, 그 메디안 필터의 사이즈를, 융선 방향과 평행한 방향에는 상대적으로 크게, 예컨대 5 화소로 설정하고, 융선 방향과 직교하는 방향에는, 상대적으로 작게, 예컨대 3 화소로 설정해도 좋다.
또, 블록에 포함되는 융선의 방향을 추정하기 위해, 예컨대 보정 정보 설정부(12)는 블록마다, 주파수 변환하여 여러 방향의 주파수 성분을 조사하고, 융선의 간격에 상당하는 주파수 성분이 가장 높은 방향을 구한다. 융선의 간격에 상당하는 주파수 성분이 가장 높은 방향은 융선에 직교하는 방향인 것으로 추정되기 때문에, 보정 정보 설정부(12)는 융선의 간격에 상당하는 주파수 성분이 가장 높은 방향에 직교하는 방향을, 융선의 방향으로 한다. 또, 보정 정보 설정부(12)는 융선 방향을 추정하는 다른 여러가지 방법 중 어느 하나에 따라서, 각 블록의 융선 방향을 추정해도 좋다.
보정 정보 설정부(12)는 설정한 보정 처리의 레벨을 보정부(13)에 통지한다.
보정부(13)는 보정 정보 설정부(12)로부터 통지된 보정 처리의 레벨에 따라서, 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 대하여, 콘트라스트 강조 처리, 노이즈 제거 처리, 또는 에지 강조 처리와 같은 보정 처리를 실행한다. 상기한 바와 같이, 보정부(13)는, 예컨대 콘트라스트 강조 처리를 실행하는 경우, 식 (4)에 따라서, 보정 정보 설정부(12)로부터 통지된 보정 계수(γ)의 값을 이용하여 생체 화상 또는 보정 생체 화상의 각 화소의 휘도치를 보정한다. 또한, 보정부(13)는, 예컨대 노이즈 제거 처리를 실행하는 경우, 보정 정보 설정부(12)로부터 통지된 필터 사이즈를 갖는 메디안 필터를 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 적용한다. 또한, 보정부(13)는, 예컨대 에지 강조 처리를 실행하는 경우, 보정 정보 설정부(12)로부터 통지된 필터 처리의 적용 횟수만큼, 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 대한 Gabor 필터 처리를 반복 실행한다.
보정부(13)는 보정 처리를 행함으로써 얻어진 보정 생체 화상을 기억부(5)에 기억한다.
특징량 추출부(14)는 생체 화상 또는 보정 생체 화상으로부터, 생체 정보의 특징을 나타내는 특징량을 추출한다. 본 실시형태에서는, 특징량 추출부(14)는, 특징량으로서, 예컨대 지문의 융선의 분기점 및 끝점과 같은 특징적인 지문의 구조인 미뉴샤의 위치를 구한다. 그러기 위해, 특징량 추출부(14)는, 예컨대 생체 화상의 각 화소의 휘도치를 2치화하여, 융선을 나타내는 화소와 곡선을 나타내는 화소를 구별한다. 2치화를 위한 임계치는, 예컨대 생체 화상의 휘도치의 평균치로 할 수 있다. 다음으로 특징량 추출부(14)는 2치화된 생체 화상에 관해, 융선에 상당하는 휘도치를 갖는 화소에 대하여 세선화 처리를 행함으로써, 융선을 나타내는 화소가 연결된 선을, 예컨대 1화소폭을 갖는 선으로 세선화한다. 그리고 특징량 추출부(14)는 융선의 분기점 또는 끝점에 대응하는 2치 패턴을 갖는 복수의 마스크 패턴을 이용하여 세선화된 생체 화상을 주사함으로써, 어느 하나의 마스크 패턴과 일치할 때의 생체 화상 상의 위치를 검출한다. 그리고 특징량 추출부(14)는 검출된 위치의 중심 화소를 미뉴샤로 하고, 또한 일치한 마스크 패턴이 나타내는 미뉴샤의 종류(즉, 분기점 또는 끝점)를 검출된 미뉴샤의 종류로 한다.
또, 특징량 추출부(14)는 융선의 끝점 또는 분기점을 미뉴샤로서 구하는 공지된 다른 방법을 이용하여, 생체 화상으로부터 미뉴샤를 추출해도 좋다.
특징량 추출부(14)는 추출된 미뉴샤의 총수, 각 미뉴샤의 종류 및 생체 화상 상의 위치와 같은 특징량을 포함하는 특징량 정보를 기억부(5)에 기억한다.
변화도 산출부(15)는 보정부(13)에 의한 보정 전후에서의 특징량의 차이를 나타내는 변화도를 산출한다. 이하에서는, 설명의 편의상, 생체 정보 취득부(4)로부터 취득한 원래의 생체 화상 또는 보정부(13)에 의해 전회에 보정된 보정 생체 화상을 보정 전 생체 화상이라고 하고, 보정 전 생체 화상에 대하여 보정부(13)가 보정 처리를 행하여 얻어진 화상을 보정 후 생체 화상이라고 한다.
도 3a는 보정 전 생체 화상의 일례를 도시한 도면이고, 도 3b는 보정 후 생체 화상의 일례를 도시한 도면이다. 보정 전 생체 화상(300)에 찍혀 있는 지문의 끝점(301)은 보정 후 생체 화상(310)에 있어서, 분기점(311)으로 바뀌어 있다. 또한, 보정 전 생체 화상(300)에 찍혀 있는 지문의 끝점(302)은 보정 후 생체 화상(310)에서는, 보정 전에는 끝점을 갖지 않은 인근 융선의 끝점(312)으로 이동해 있다. 변화도 산출부(15)는 끝점(301)과 분기점(311)과 같이, 보정 전후에서 미뉴샤의 종류가 변한 미뉴샤의 세트의 수, 및 끝점(302)과 끝점(312)과 같이, 보정 전후에서의 미뉴샤의 위치 변화에 기초하여 변화도를 산출한다.
변화도 산출부(15)는 보정 전 생체 화상으로부터 추출된 미뉴샤의 각각에 관해, 보정 후 생체 화상으로부터 추출된 미뉴샤 중 가장 가까운 미뉴샤를 특정함으로써, 대응하는 미뉴샤끼리의 세트를 구한다. 그리고 변화도 산출부(15)는 미뉴샤의 세트마다, 미뉴샤 사이의 거리를 구하고, 그 거리의 평균치(MD)를 산출한다.
또한, 변화도 산출부(15)는 미뉴샤의 세트 중, 미뉴샤끼리의 종류가 서로 상이한 미뉴샤의 세트의 수(DN)를 산출한다. 또, 변화도 산출부(15)는 보정 전 생체 화상의 미뉴샤 중, 보정 후 생체 화상에 있어서, 그 미뉴샤의 위치로부터 미리 정해진 거리 내에 다른 미뉴샤가 존재하지 않는 미뉴샤의 수도 DN에 가산해도 좋다. 또, 미리 정해진 거리는, 예컨대 인접하는 융선의 간격에 상당하는 화소수이다. 그리고 변화도 산출부(15)는 그 수(DN)를 미뉴샤의 세트의 총수(totalNum)로 나눔으로써, 보정 처리에 의해 미뉴샤의 종별이 변화된 비율(DR)을 산출한다. 그리고 변화도 산출부(15)는 다음 식 (5)에 따라서 변화도(FVR)를 산출한다.
Figure pat00005
또, α는 미리 정해진 상수이고, 예컨대 0.1∼0.5 정도로 설정된다. 식 (5)으로부터 분명한 바와 같이, 보정 처리가 행해짐으로써 미뉴샤의 위치 또는 종별이 변화될수록, 변화도(FVR)는 큰 값이 된다.
변화도 산출부(15)는 변화도(FVR)를 판정부(16)에 전달한다.
판정부(16)는 품질치(Qav) 및 변화도(FVR)에 기초하여, 보정 전 생체 화상으로부터 추출된 특징량을 출력할지, 보정 후 생체 화상으로부터 추출된 특징량을 출력할지를 판정한다. 또한, 판정부(16)는 품질치(Qav) 및 변화도(FVR)에 기초하여, 보정 후 생체 화상에 대하여 보정 처리를 반복할지의 여부를 판정한다.
본 실시형태에서는, 판정부(16)는 생체 정보 취득부(4)로부터 수신한 생체 화상의 품질치(Qav)가 품질 판정 임계치(Thqm) 이상이면, 보정 처리를 행하지 않는다고 판정한다. 그리고 판정부(16)는 그 생체 화상으로부터 얻어진 특징량을 기억부(5)로부터 읽어내어, 등록부(19) 또는 대조부(17)에 출력한다. 마찬가지로, 판정부(16)는 보정 후 생체 화상에 관한 품질치(Qav)가 품질 판정 임계치(Thqm) 이상이 되는 경우, 더 이상 보정 처리를 행하지 않는다고 판정한다. 그리고 판정부(16)는, 보정 후 생체 화상으로부터 얻어진 특징량 정보를 기억부(5)로부터 읽어내어, 등록부(19) 또는 대조부(17)에 출력한다. 또, 품질 판정 임계치(Thqm)는 품질치(Qav)가 산출된 생체 화상이 생체 인증 처리에 이용하기에 적합하다고 간주할 수 있는 품질치의 하한치, 예컨대 그 생체 화상에 찍혀 있는 모든 미뉴샤를 추출할 수 있는 품질치의 하한치, 예컨대 0.6으로 설정된다.
또한, 판정부(16)는 변화도(FVR)가 변화도 임계치(Thvr)보다 크면, 보정 후 생체 화상으로부터 추출된 특징량에 아티팩트가 포함되어 있을 가능성이 있다고 판정한다. 그 때문에, 판정부(16)는 더 이상 보정 처리를 행하지 않는다고 판정한다. 이 경우에는, 판정부(16)는 보정 전 생체 화상으로부터 얻어진 특징량 정보를 기억부(5)로부터 읽어내어, 등록부(19) 또는 대조부(17)에 출력한다. 또, 변화도 임계치(Thvr)는, 예컨대 생체 화상 상에 나타나는 무늬의 주기적인 패턴 간격을 초과하는 변화도의 하한치로 설정된다. 예컨대, 생체 정보 취득부(4)가 500 dpi의 해상도를 갖는 경우, 지문의 주기적인 무늬 패턴의 간격, 즉 인접하는 융선의 간격은 약 8 화소가 되기 때문에, 변화도 임계치(Thvr)는 8±2 정도의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 보정 전 생체 화상에 관한 품질의 평균치(Qav)가 품질 판정 임계치(Thqm)보다 낮고, 또한, 변화도(FVR)가 변화도 임계치(Thvr) 이하이면, 판정부(16)는 보정 전 생체 화상에 대하여 보정 처리를 실행한다고 판정한다. 그리고 판정부(16)는 보정부(13)에, 보정 전 생체 화상에 대한 보정 처리를 실행시킨다.
도 4는 처리부(6)에 의해 실행되는 생체 정보 보정 처리의 동작 플로우차트이다. 처리부(6)가 생체 정보 취득부(4)로부터 이용자의 지문이 찍혀진 생체 화상을 취득한다(단계 S101). 처리부(6)의 특징량 추출부(14)는 그 생체 화상으로부터 특징량을 추출한다(단계 S102). 그리고 특징량 추출부(14)는 특징량을 기억부(5)에 기억한다. 또한, 처리부(6)의 품질 평가부(11)는 그 생체 화상의 품질치(Qav)를 산출한다(단계 S103). 그리고 품질 평가부(11)는 품질치(Qav)를 처리부(6)의 판정부(16)에 전달한다.
판정부(16)는 품질치(Qav)가 품질 임계치(Thqm) 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S104). 품질치(Qav)가 품질 임계치(Thqm) 이상인 경우(단계 S104에서 "YES"), 판정부(16)는 기억부(5)에 기억되어 있는, 원래의 생체 화상으로부터 추출된 특징량 정보를 출력한다(단계 S105). 그리고 처리부(6)는 생체 정보 보정 처리를 종료한다.
한편, 품질치(Qav)가 품질 임계치(Thqm) 미만인 경우(단계 S104에서 "NO"), 처리부(6)의 보정 정보 설정부(12)는 보정 정보를 설정한다(단계 S106). 그리고 보정 정보 설정부(12)는 그 보정 정보를 처리부(6)의 보정부(13)에 통지한다. 보정부(13)는 통지된 보정 정보에 따라서, 보정 전 생체 화상에 대하여 보정 처리를 실행함으로써, 보정 후 생체 화상을 생성한다(단계 S107). 또, 첫회의 보정 처리에서는, 보정 생체 화상이 생성되어 있지 않기 때문에, 원래의 생체 화상이 보정 전 생체 화상이 된다. 한편, 2회째 이후의 보정 처리에서는, 전회의 보정 처리에 의해 생성된 보정 후 생체 화상이 금회의 보정 처리에서의 보정 전 생체 화상이 된다. 그리고 보정부(13)는 기억부(5)에 기억되어 있는 보정 전 생체 화상을, 보정 후 생체 화상으로 갱신한다.
특징량 추출부(14)는 보정 후 생체 화상으로부터 특징량 정보를 추출한다(단계 S108). 그리고 특징량 추출부(14)는 전회에 추출된 특징량 정보에, 그것을 나타내는 과거 플래그를 대응시킴과 동시에, 보정 후 생체 화상으로부터 추출된 특징량 정보를 기억부(5)에 기억한다. 또한, 품질 평가부(11)는 보정 후 생체 화상의 품질치(Qav)를 산출한다(단계 S109). 그리고, 품질 평가부(11)는 품질치(Qav)를 판정부(16)에 전달한다.
판정부(16)는 품질치(Qav)가 품질 임계치(Thqm) 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S110). 품질치(Qav)가 품질 임계치(Thqm) 이상인 경우(단계 S110에서 "YES"), 판정부(16)는 기억부(5)에 기억되어 있는, 보정 후 생체 화상으로부터 추출된 특징량 정보를 출력한다(단계 S111). 그리고 처리부(6)는 생체 정보 보정 처리를 종료한다.
한편, 품질치(Qav)가 품질 임계치(Thqm) 미만인 경우(단계 S110에서 "NO"), 처리부(6)의 변화도 산출부(15)는 보정 전후에서의 특징량의 변화도(FVR)를 산출한다(단계 S112). 그리고 변화도 산출부(15)는 변화도(FVR)를 판정부(16)에 통지한다.
판정부(16)는 변화도(FVR)가 변화도 임계치(Thvr)보다 작은지의 여부를 판정한다(단계 S113). 변화도(FVR)가 변화도 임계치(Thvr)보다 작으면(단계 S113에서 "YES"), 보정 후 생체 화상에는, 생체 정보의 아티팩트는 생기지 않았을 가능성이 높다. 그래서 처리부(6)는 단계 S106 이후의 처리를 다시 실행한다.
한편, 변화도(FVR)가 변화도 임계치(Thvr) 이상이면(단계 S113에서 "NO"), 보정 후 생체 화상에는, 생체 정보의 아티팩트가 생겼을 가능성이 높다. 그래서 판정부(16)는 과거 플래그가 대응되어 있는 특징량 정보, 즉 보정 전 생체 화상으로부터 추출된 특징량 정보를 출력한다(단계 S114). 그리고 처리부(6)는 생체 정보 보정 처리를 종료한다.
(생체 인증 처리)
도 5는 처리부(6)에 의해 실행되는 생체 인증 처리의 동작 플로우차트이다. 처리부(6)는 입력부(3)를 통해, 인증 대상이 되는 등록 이용자를 특정하기 위한 유저명 또는 유저 식별 번호를 취득한다(단계 S201). 또한, 처리부(6)는 생체 정보 취득부(4)로부터 인증받고자 하는 이용자의 생체 정보인 입력 생체 정보가 찍힌 입력 생체 화상을 수신한다. 그리고 처리부(6)는 입력 생체 화상에 대하여 생체 정보 보정 처리를 실행함으로써, 입력 생체 화상에 찍혀 있는 이용자의 입력 생체 정보를 나타내는 입력 특징량 정보를 추출한다(단계 S202).
대조부(17)는 입력부(3)를 통해 입력된 유저명 등에 의해 특정되는 등록 이용자의 등록 생체 정보의 특징을 나타내는 등록 특징량 정보를 기억부(5)로부터 읽어들인다. 그리고 대조부(17)는 입력 특징량과 등록 특징량을 대조함으로써, 입력 생체 정보와 등록 생체 정보의 유사도를 산출한다(단계 S203).
본 실시형태에서는, 대조부(17)는 미뉴샤 매칭에 의해 유사치를 산출한다. 이 경우, 대조부(17)는, 예컨대 입력 생체 화상으로부터 추출된 미뉴샤 중 주목하는 미뉴샤를, 등록 생체 화상으로부터 추출된 미뉴샤의 어느 하나와 위치맞춤한다. 그리고 대조부(17)는 입력 생체 화상으로부터 추출된 미뉴샤 중, 등록 생체 화상으로부터 추출된 미뉴샤와 일치하는 미뉴샤의 수를 구한다. 또, 대조부(17)는 2개의 미뉴샤 사이의 거리가, 예컨대 융선 간격 이하이면, 그 2개의 미뉴샤는 일치한다고 판정한다. 또한, 대조부(17)는 2개의 미뉴샤의 종류가 일치하는 경우에 한하여, 그 2개의 미뉴샤가 일치한다고 판정해도 좋다.
대조부(17)는 미뉴샤의 세트를 바꾸면서, 일치하는 미뉴샤의 수를 구한다. 그리고 대조부(17)는 입력 생체 화상으로부터 추출된 미뉴샤의 총수에 대한, 일치하는 미뉴샤의 수의 비를 유사도로 한다.
대조부(17)는 유사도를 등록 이용자의 유저명 또는 유저 식별 번호와 함께, 인증 판정부(18)에 전달한다.
인증 판정부(18)는 유사도가 인증 판정 임계치 이상이 되는지의 여부를 판정한다(단계 S204). 유사도가 인증 판정 임계치 이상인 경우(단계 S204에서 "YES"), 인증 판정부(18)는 이용자의 입력 생체 정보와 등록 이용자의 등록 생체 정보는 일치한다고 판정한다. 그리고 인증 판정부(18)는 이용자를 등록 이용자로서 인증한다(단계 S205). 인증 판정부(18)는 이용자를 인증하면, 그 인증 결과를 처리부(6)에 통지한다. 그리고 처리부(6)는 인증된 이용자가 생체 인증 장치(1)가 실장된 장치 혹은 생체 인증 장치(1)가 접속된 장치를 이용하는 것을 허가한다.
한편, 유사도가 인증 판정 임계치 미만인 경우(단계 S204에서 "NO"), 이용자의 입력 생체 정보는 등록 이용자의 등록 생체 정보와 일치하지 않는다고 판정한다. 그 때문에, 인증 판정부(18)는 이용자를 인증하지 않는다(단계 S206). 그리고 인증 판정부(18)는 이용자를 인증하지 않는 것을 처리부(6)에 통지한다. 이 경우, 처리부(6)는 인증되지 않은 이용자가 생체 인증 장치(1)가 실장된 장치 혹은 생체 인증 장치(1)가 접속된 장치를 사용하는 것을 거부한다. 또한, 처리부(6)는 표시부(2)에, 인증에 실패한 것을 나타내는 메시지를 표시시켜도 좋다. 단계 S205 또는 S206를 실행한 후, 처리부(6)는 생체 인증 처리를 종료한다.
또, 인증 판정 임계치는 등록 이용자 본인이 이용자인 경우에만, 인증 판정부(18)가 인증에 성공하는 것과 같은 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 그리고 인증 판정 임계치는 등록 이용자와는 상이한 타인이 이용자인 경우에는, 인증 판정부(18)가 인증에 실패하는 것과 같은 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 예컨대, 인증 판정 임계치는 유사도가 취할 수 있는 최대치와 최소치의 차에 0.7을 곱한 값을, 유사도의 최소치에 더한 값으로 할 수 있다.
또한, 소위 1:N 인증 방식이 채용되는 경우, 즉 등록 이용자의 유저명과 같은 등록 이용자의 식별 정보가 입력되지 않는 경우, 대조부(17)는 각 등록 이용자에 관해, 각각 유사도를 구한다. 그리고 대조부(17)는 유사도가 최대가 되는 등록 이용자를 선택한다. 대조부(17)는 유사도의 최대치 및 그 최대치에 대응하는 등록 이용자의 유저명 또는 유저 식별 번호를 인증 판정부(18)에 전달한다. 인증 판정부(18)는 유사도의 최대치가 인증 판정 임계치 이상이면, 이용자를, 그 유사도의 최대치에 대응하는 등록 이용자로서 인증한다.
(등록 처리)
등록 처리에서도, 처리부(6)는 생체 정보 취득부(4)로부터 등록 대상인 이용자의 생체 정보가 찍힌 생체 화상을 수신한다. 그리고 처리부(6)는 그 생체 화상에 대하여 생체 정보 보정 처리를 실행함으로써, 그 생체 화상에 찍혀 있는 이용자의 생체 정보를 나타내는 특징량 정보를 추출한다.
등록부(19)는 입력부(3)로부터 등록 대상인 이용자의 유저명을 취득한다. 그리고 등록부(19)는 그 이용자에 대하여 일의적으로 설정되는 유저 식별 번호를 설정한다. 그리고 등록부(19)는 이용자의 유저명 및 유저 식별 번호를, 판정부(16)로부터 출력된 특징량 정보와 함께 기억부(5)에 기억한다. 이에 따라, 이용자는 생체 인증 장치(1)가 실장된 장치의 사용이 허가되는 등록 이용자로서 등록된다.
전술한 바와 같이, 이 생체 인증 장치는 보정 전후에서의 특징량의 변화도를 조사함으로써, 생체 화상에 실시된 보정 처리에 의해 생체 정보의 아티팩트가 발생했는지의 여부를 추정할 수 있다. 그 때문에, 이 생체 인증 장치는 아티팩트가 발생하지 않는 범위에서 생체 정보의 품질을 향상시키는 보정 처리를 생체 화상에 대하여 실행할 수 있다. 따라서, 이 생체 인증 장치는 생체 정보의 아티팩트가 발생할 가능성을 억제하면서, 생체 정보의 품질을 향상시킨 생체 화상으로부터 추출한 특징량을 생체 인증에 이용할 수 있다.
또한, 다른 변형예에 따르면, 보정 정보 설정부(12)는 생체 화상의 품질치(Qav)에 따라서, 보정의 레벨을 변경해도 좋다. 예컨대, 보정 정보 설정부(12)는 품질치(Qav)가 낮을수록, 보정의 레벨을 높게 해도 좋다. 예컨대, 보정부(13)가 식 (4)의 콘트라스트 강조 처리를 실행하는 경우, 보정 정보 설정부(12)는 품질치(Qav)가 낮을수록, 보정 계수(γ)를 작게 해도 좋다. 또한, 보정부(13)가 메디안 필터를 이용한 노이즈 제거 처리를 실행하는 경우, 품질치(Qav)가 낮을수록, 필터 사이즈를 크게 해도 좋다. 또한, 보정부(13)가 Gabor 필터를 이용한 에지 강조 처리를 실행하는 경우, 보정 정보 설정부(12)는 품질치(Qav)가 낮을수록, 필터의 적용 횟수를 늘려도 좋다.
또한, 이 변형예에서는, 변화도(FVR)가 변화도 임계치(Thvr) 이상이 되었을 때, 보정 정보 설정부(12)는 직전의 보정 처리에서의 보정의 레벨보다 레벨이 저하되도록 보정 정보를 설정해도 좋다. 예컨대, 적용되는 보정 처리가 식 (4)의 콘트라스트 강조이고, 직전의 보정 처리에서의 보정 계수(γ)가 0.7인 것으로 한다. 이 경우, 보정 정보 설정부(12)는 다음의 보정 처리에서는 보정 계수(γ)를 0.85로 설정한다. 그리고 보정부(13)는 수정된 보정 계수(γ)를 이용하여, 원래의 생체 화상에 대하여 다시 보정 처리를 실행한다. 혹은, 적용되는 보정 처리가 Gabor 필터 처리이고, 직전의 보정 처리에서의 Gabor 필터의 적용 횟수가 4회인 것으로 한다. 이 경우, 보정 정보 설정부(12)는 다음의 보정 처리에서는, Gabor 필터의 적용 횟수를 2회로 줄여도 좋다.
혹은, 보정 정보 설정부(12)는 변화도(FVR)가 변화도 임계치(Thvr) 이상이 되었을 때, 다음 회에는, 직전의 보정 처리에 있어서 적용된 보정 처리의 종류와 상이한 종류의 보정 처리를 원래의 생체 화상에 대하여 실행해도 좋다.
다음으로, 생체 정보 보정 장치의 제2 실시형태에 따른 생체 인증 장치에 관해 설명한다. 제2 실시형태에 따른 생체 인증 장치는 생체 화상 상의 생체 정보의 열화의 원인을 추정하고, 그 원인에 따라서, 생체 화상에 적용하는 보정 처리의 종류를 변경한다. 제2 실시형태에 따른 생체 인증 장치는 제1 실시형태에 따른 생체 인증 장치와 비교하여, 처리부의 품질 평가부(11), 보정 정보 설정부(12) 및 보정부(13)의 처리의 일부가 상이하다. 그래서 이하에서는, 품질 평가부(11), 보정 정보 설정부(12) 및 보정부(13)에 관해 설명한다. 제2 실시형태에 따른 생체 인증 장치의 그 밖의 구성 요소의 세부사항에 관해서는, 제1 실시형태에 따른 생체 인증 장치의 대응하는 구성 요소에 관한 설명을 참조한다.
품질 평가부(11)는 생체 정보 보정 처리의 단계 S103 및 S109에서, 전술한 품질치(Qav)와 함께, 지문이 찍혀 있는 피사체 영역에서 차지하는, 흠집 또는 주름에 의해 융선이 도중에 끊기는 영역의 넓이의 비를 나타내는 분단 영역비를 산출한다. 분단 영역비를 산출하기 위해, 품질 평가부(11)는, 예컨대 Marcelo 외, "Reconnection of Fingerprint Ridges Based on Morphological Operators and Multiscale Directional Information", SIBGRAPI '04, pp.122-129, 2004년에 개시된 방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 품질 평가부(11)는 융선 방향의 사이즈가 상이한 복수의 평활화 필터를 생체 화상에 각각 적용하여 얻어진 필터 화상 사이의 차가 있는 영역을 분단 영역으로서 검출한다. 그리고 품질 평가부(11)는 분단 영역의 면적을 피사체 영역의 면적으로 나눔으로써 분단 영역비를 산출한다. 또, 피사체 영역은, 예컨대 융선이 찍혀 있는 화소의 집합으로 할 수 있다. 그리고 융선이 찍혀 있는 화소는 전술한 바와 같이, 생체 화상을 2치화함으로써 검출할 수 있다. 품질 평가부(11)는 분단 영역비를 보정 정보 설정부(12)에 통지한다.
보정 정보 설정부(12)는 분단 영역비에 기초하여, 생체 정보의 열화의 원인을 추정한다. 그래서, 보정 정보 설정부(12)는 생체 정보 보정 처리의 단계 S106에서, 분단 영역비를 영역비 임계치(Thcrack)와 비교한다. 분단 영역비가 영역비 임계치(Thcrack)보다 큰 경우, 융선이 도중에 끊긴 부분이 많은 것이 열화의 원인으로 추정된다. 그래서 이 경우, 보정 정보 설정부(12)는 생체 화상 상의 융선이 도중에 끊긴 부분에 관해, 그 주위의 융선의 방향을 이용하여 융선을 접속하는 작용을 갖는 보정 처리, 예컨대 Gabor 필터를 선택한다. 한편, 분단 영역비가 영역비 임계치(Thcrack) 이하인 경우, 전체적으로 융선 및 곡선의 구별이 불명료해져 있는 것이 열화의 원인으로 추정된다. 그래서 보정 정보 설정부(12)는, 예컨대 상기한 콘트라스트 강조 처리 또는 언샤프 마스크 처리를 선택한다. 또, 영역비 임계치(Thcrack)는, 예컨대 0.3∼0.5로 설정된다. 보정 정보 설정부(12)는 선택한 보정 처리의 종류 및 보정 처리의 레벨을 나타내는 보정 정보를 보정부(13)에 통지한다. 또, 보정 처리의 레벨은 제1 실시형태와 마찬가지로 미리 설정되어도 좋고, 변형예와 같이, 품질치에 따라서 변경되어도 좋다.
보정부(13)는 생체 정보 보정 처리의 단계 S107에서, 보정 정보를 참조하여 적용할 보정 처리의 종류를 결정한다. 그리고 보정부(13)는 보정 정보에 나타내어진 보정 레벨에 따라서, 결정한 보정 처리를 생체 화상 또는 보정 생체 화상에 적용한다.
이 실시형태에 따른 생체 인증 장치는 생체 정보가 불명료한 이유에 따라서 적절한 보정 처리를 적용할 수 있다. 그 때문에, 이 생체 인증 장치는 보다 적절히 생체 화상을 보정할 수 있다.
또한 다른 실시형태에 의하면, 변화도 산출부(15)는 보정 전 생체 화상 및 보정 후 생체 화상을, 각각 복수의 블록으로 분할하여, 블록마다, 예컨대 식 (5)에 따라서 변화도를 산출해도 좋다. 또, 각 블록은, 각각 복수의 특징점을 포함하는 사이즈를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 판정부(16)는 블록마다 그 블록의 변화도에 기초하여, 상기 실시형태 또는 변형예에 따른 처리와 동일한 처리를 행하여, 보정 전 생체 화상으로부터 추출된 특징량을 추출할지, 보정 후 생체 화상으로부터 추출된 특징량을 추출할지를 판정해도 좋다. 또한, 이 변형예에 있어서, 품질 평가부(11)도 변화도를 산출하는 블록마다 식 (3)에 따라서 품질치를 산출해도 좋다. 이 경우, 판정부(16)는 블록마다 그 블록의 품질치에 기초하여, 보정 후 생체 화상에 보정 처리를 반복할지의 여부를 판정해도 좋다.
또한, 본 명세서에 개시된 생체 정보 보정 장치 및 생체 정보 보정 방법은 이용자가 어떠한 조작을 하기 위해, 이용자의 생체 정보와 미리 등록된 생체 정보 사이에서 생체 인증 처리를 실행하는 각종 장치 또는 시스템에 적용 가능하다.
도 6은 상기 각 실시형태 또는 그 변형예에 의한 생체 정보 보정 장치가 실장된, 컴퓨터 시스템의 일례의 개략 구성도이다. 예컨대, 컴퓨터 시스템(100)은 적어도 1대의 단말(110)과 서버(120)를 갖는다. 그리고 단말(110)과 서버(120)는 유선 또는 무선의 통신 네트워크(130)를 통해 접속된다. 또, 도 6에 있어서, 컴퓨터 시스템(100)이 갖는 구성 요소 중, 도 1에 도시한 생체 인증 장치(1)가 갖는 구성 요소의 어느 것과 대응하는 구성 요소에는, 생체 인증 장치(1)가 갖는 구성 요소의 참조 번호와 동일한 참조 번호를 붙였다.
이 컴퓨터 시스템에서는, 단말(110)은, 예컨대 휴대 전화기 또는 태블릿형 단말과 같은 휴대 단말, 혹은 고정적으로 설치되는 단말이고, 표시부(2), 입력부(3) 및 생체 정보 취득부(4)를 갖는다. 또한, 단말(110)은 기억부(21)와, 화상 취득 제어부(22)와, 인터페이스부(23)를 갖는다. 기억부(21)는, 예컨대 반도체 메모리 회로를 갖고, 생체 정보 취득부(4)에 의해 생성된 생체 화상을 일시적으로 기억한다. 또한, 화상 취득 제어부(22)는 1개 또는 복수의 프로세서와 그 주변 회로를 갖고, 단말(110)의 각 부를 제어하며, 또한, 단말(110)에서 동작하는 각종 프로그램을 실행한다. 그리고 화상 취득 제어부(22)는 생체 정보 취득부(4)에 의해 생성된 생체 화상을, 단말(110)을 통신 네트워크(130)와 접속하기 위한 인터페이스 회로를 갖는 인터페이스부(23)를 통해 서버(120)에 송신한다. 또한, 화상 취득 제어부(22)는 입력부(3)를 통해 입력된 유저 식별 정보도 서버(120)에 송신해도 좋다.
서버(120)는 기억부(5)와, 처리부(6)와, 서버(120)를 통신 네트워크(130)와 접속하기 위한 인터페이스 회로를 갖는 인터페이스부(24)를 갖는다. 서버(120)의 처리부(6)는 인터페이스부(24)를 통해 수신한 생체 화상을 이용하여, 상기 각 실시형태의 어느 하나 또는 그 변형예에 의한 처리부가 갖는 각 부의 기능을 실현함으로써, 생체 인증 처리를 실행한다. 그리고 서버(120)는 인증에 성공했는지 여부의 판정 결과를 인터페이스부(24)를 통해 단말(110)에 회신한다.
혹은, 단말(110)의 화상 취득 제어부(22)가 상기 각 실시형태에 따른 처리부의 기능 중, 품질 평가부, 보정 정보 설정부, 보정부, 특징량 추출부, 변화도 산출부 및 판정부의 처리를 실행해도 좋다. 이 경우, 단말(110)로부터 서버(120)에, 이용자의 생체 화상으로부터 추출된 특징량 정보와 이용자의 식별 정보가 서버(120)에 송신되어도 좋다. 한편, 서버(120)의 처리부(6)는 상기 각 실시형태에 따른 처리부의 기능 중, 대조부, 인증 판정부 및 등록부의 처리만을 실행한다. 이에 따라, 서버(120)의 부하가 경감되기 때문에, 동시에 다수의 생체 인증 처리가 실행되어도, 컴퓨터 시스템(100)은 이용자에 대한 대기 시간을 억제할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에 따른 처리부의 기능을 컴퓨터에 실현시키는 명령을 갖는 컴퓨터 프로그램은 자기 기록 매체, 광기록 매체 혹은 비휘발성 반도체 메모리와 같은 기록 매체에 기록된 형태로 제공되어도 좋다. 또, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에는, 반송파는 포함되지 않는다.
본 명세서에 개시된 생체 정보 보정 장치는 생체 화상에 찍힌 생체 정보의 아티팩트가 생기는 것을 억제하면서, 그 생체 정보를 명료화할 수 있다.
여기에 예시된 모든 예 및 특정 용어는, 독자가 본 발명 및 상기 기술의 촉진에 대한 본 발명자에 의해 기여된 개념을 이해하는 것을 돕는 교시적인 목적에서 의도된 것이며, 본 발명의 우위성 및 열등성을 나타내는 것에 관한, 본 명세서의 어떠한 예의 구성, 그와 같은 특정의 예시된 예 및 조건에 한정하지 않도록 해석되어야 할 것이다. 본 발명의 실시형태는 상세히 설명되어 있지만, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고, 여러가지 변경, 치환 및 수정을 이것에 가하는 것이 가능함을 이해해야 한다.

Claims (14)

  1. 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    이용자의 생체 정보를 나타낸 제1 생체 화상에 대하여 보정 처리를 적용하여 제2 생체 화상을 생성하고,
    상기 제1 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제1 특징량과, 상기 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제2 특징량을 추출하며,
    상기 제1 특징량과 상기 제2 특징량 사이의 차이를 나타내는 변화도를 산출하고,
    상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생긴 것을 나타내는 경우, 상기 제1 특징량을 출력하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제2 생체 화상 상의 상기 생체 정보의 품질을 나타내는 품질치를 산출하고,
    상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트(artifact)가 생기지 않은 것을 나타내고, 상기 품질치에 기초하여 상기 제2 생체 화상이 생체 인증에 이용되는 경우에, 상기 제2 특징량을 출력하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생기지 않은 것을 나타내고, 상기 제2 생체 화상이 상기 생체 인증에 이용되는 품질에 도달해 있지 않은 경우, 상기 프로세서는,
    상기 품질치에 기초해 상기 제2 생체 화상을 상기 제1 생체 화상으로서 이용하여 새로운 제2 생체 화상을 재생성하고,
    재생성된 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제3 특징량을 추출하며,
    상기 제2 특징량과 상기 제3 특징량 사이의 변화도를 산출하고,
    상기 제2 특징량과 상기 제3 특징량 사이의 변화도에 기초하여, 상기 제2 특징량을 출력할지 또는 상기 제3 특징량을 출력할지를 판정하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 생체 화상에서의 생체 정보의 열화의 원인을 추정하고, 상기 열화의 원인에 따라서 복수의 보정 처리 중 어느 하나를 선택하며,
    선택된 보정 처리를 상기 제1 생체 화상에 대하여 적용하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 생체 화상에 대해 상기 품질치를 산출하고,
    상기 품질치가 점차 낮아질수록, 상기 제1 생체 화상에 적용되는 보정 처리의 레벨을 높게 하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 프로세서가, 상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생긴 것을 나타낸다고 판정할 경우, 상기 프로세서는,
    보정 처리의 레벨을 전회의 보정 처리에서의 레벨과 비교해 낮게 하여, 다시 상기 제1 생체 화상에 대하여 상기 보정 처리를 실행함으로써 제2 생체 화상을 재생성하고,
    재생성된 제2 생체 화상으로부터 제2 특징량을 재추출하며,
    상기 제1 특징량과 재추출된 제2 특징량 사이의 변화도를 산출하고,
    재산출된 변화도에 기초하여, 상기 제1 특징량을 출력할지 또는 재추출된 제2 특징량을 출력할지를 판정하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 프로세서가, 상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생긴 것을 나타낸다고 판정할 경우, 상기 프로세서는,
    보정 처리의 종류를 전회의 보정 처리에서의 종류로부터 변경하여 다시 상기 제1 생체 화상에 대하여 상기 보정 처리를 실행함으로써 제2 생체 화상을 재생성하고,
    재생성된 제2 생체 화상으로부터 제2 특징량을 재추출하며,
    상기 제1 특징량과 재추출된 제2 특징량 사이의 변화도를 산출하고,
    재산출된 변화도에 기초하여, 상기 제1 특징량을 출력할지 또는 재추출된 제2 특징량을 출력할지를 판정하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 등록 이용자의 생체 정보가 찍힌 등록 생체 화상으로부터 추출된, 생체 정보의 특징을 나타내는 등록 특징량을 기억하도록 구성된 기억부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    추출된 특징량과 상기 등록 특징량을 대조함으로써, 이용자의 생체 정보와 상기 등록 이용자의 생체 정보 사이의 유사도를 산출하고,
    상기 유사도에 따라서 이용자를 인증할지의 여부를 판정하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 이용자의 식별 번호와 함께 특징량을 기억부에 기억하도록 구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 생체 화상 및 상기 제2 생체 화상을, 각각 복수의 블록으로 분할하여, 상기 복수의 블록의 각각에 포함되는 상기 제1 특징량과 상기 제2 특징량 사이의 변화도를 산출하고,
    상기 변화도가 상기 제2 생체 화상의 복수의 블록 중 어느 하나에 생체 정보의 아티팩트가 생긴 것을 나타내는 경우, 상기 블록에 대해 상기 제1 특징량을 출력하도록
    구성된 것인 생체 정보 보정 장치.
  11. 이용자의 생체 정보를 나타낸 제1 생체 화상에 대하여 상기 이용자의 생체 정보의 명료도를 향상시키는 보정 처리를 적용함으로써 제2 생체 화상을 생성하는 단계와,
    상기 제1 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제1 특징량과, 상기 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제2 특징량을 추출하는 단계와,
    상기 제1 특징량과 상기 제2 특징량 사이의 차이를 나타내는 변화도를 산출하는 단계와,
    상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생긴 것을 나타내는 경우, 상기 제1 특징량을 출력하는 단계
    를 포함하는 생체 정보 보정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 생체 화상 상의 상기 생체 정보의 품질을 나타내는 품질치를 산출하는 단계와,
    상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생기지 않은 것을 나타내고, 상기 품질치에 기초하여 상기 제2 생체 화상이 생체 인증에 이용될 수 있는 경우, 상기 제2 특징량을 출력하는 단계
    를 더 포함하는 생체 정보 보정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생기지 않은 것을 나타내고, 상기 제2 생체 화상이 상기 생체 인증에 이용될 수 있는 품질에 도달해 있지 않은 경우, 상기 품질치에 기초해 상기 제2 생체 화상을 상기 제1 생체 화상으로서 이용하여 새로운 제2 생체 화상을 재생성하는 단계와,
    재생성된 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제3 특징량을 추출하는 단계와,
    상기 제2 특징량과 상기 제3 특징량 사이의 변화도를 산출하는 단계와,
    상기 제2 특징량과 상기 제3 특징량 사이의 변화도에 기초하여, 상기 제2 특징량을 출력할지 또는 상기 제3 특징량을 출력할지를 판정하는 단계
    를 더 포함하는 생체 정보 보정 방법.
  14. 실행시에, 컴퓨터로 하여금 생체 정보 보정 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 기억하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서,
    상기 생체 정보 보정 방법은,
    이용자의 생체 정보를 나타낸 제1 생체 화상에 대하여 상기 이용자의 생체 정보의 명료도를 향상시키는 보정 처리를 적용함으로써 제2 생체 화상을 생성하는 단계와,
    상기 제1 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제1 특징량과, 상기 제2 생체 화상으로부터 생체 정보의 특징을 나타내는 제2 특징량을 추출하는 단계와,
    상기 제1 특징량과 상기 제2 특징량 사이의 차이를 나타내는 변화도를 산출하는 단계와,
    상기 변화도가 상기 제2 생체 화상에 아티팩트가 생긴 것을 나타내는 경우, 상기 제1 특징량을 출력하는 단계
    를 포함하는 것인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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