WO2009008550A1

WO2009008550A1 - 登録装置、照合装置、データ構造及び記憶媒体

Info

Publication number: WO2009008550A1
Application number: PCT/JP2008/062875
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Abe
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2009-01-15
Also published as: EP2169621A1; CN101730905A; TW200912768A; KR20100038190A; JP2009020698A; US20110007943A1

Abstract

認証精度を向上し得る登録装置、照合装置、データ構造及び記憶媒体を提案する。登録装置にあっては、生体の静脈に対する静脈画像を取得する画像取得部と、静脈画像の一部から、アフィン変換に耐性をもつパラメータを抽出する抽出部と、抽出部により抽出されたパラメータを記憶手段に登録する登録部とを設け、当該アフィン変換に耐性をもつパラメータの抽出対象を、静脈画像の一部とした。

Description

登録装置、照合装置、データ構造及び記憶媒体技術分野

本発明は登録装置、照合装置、デ一夕構造及び記憶媒体に関し、例えばバイオメトリクス認証に適用して好適なものである。背景技術

認証対象として生体を利用したものが普及していきている。また、携帯電話機等の携帯通信機器に生体認証を搭載することにより、携帯通信機器を通じて、どこでも通信相手に対して認証処理が容易に行えるようになる等、携帯通信機器に生体認証装置を搭載することは重要である。

従来、生体認証装置には、指の静脈を対象として利用した静脈認証装置があり、この静脈認証装置は、指内方における静脈の撮像結果として得られる静脈画像内における静脈の特徴を表すパターン情報を生成し、これを記憶手段に登録又は記憶手段に登録されたパターン情報と照合するようになされている。

ところで、パターン情報を登録するとき、および、登録されたパターン情報と照合するとき、撮像部に対する静脈部分の位置ずれが生じていた場合、登録者であるにもかかわらず他人であると判定する、あるいは、他人であるにもかかわらず登録者であると判定するといつた事態が生じ得るため、認証精度が低減する問題がある。この問題を解決するものの 1つに、パターン情報として輝度ヒストグラムの波形状態を利用し、撮像時の位置ずれに起因する誤判定を防止するようにしたものがある（例えば特許文献特許文献 1 特閧平 2 0 0 5— 3 1 2 7 4 8号公報。しかしながらこの文献では、例えば、認証時において、登録時における静脈部分が一部でも撮像範囲からはみ出る状態で位置ずれが生じていた場合、このとき取得される輝度ヒストグラムの波形状態は、登録時のものとは全く異なる状態となるため、認証精度が低減するという問題があつた。発明の開示

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、認証精度を向上し得る登録装置、照合装置、デ一夕構造及び記憶媒体を提案しょうとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、登録装置であって、生体の静脈に対する静脈画像を取得する画像取得部と、静脈画像の一部から、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を抽出する抽出部と、抽出部により抽出されたパラメ一夕を記憶手段に登録する登録部とを設けるようにした。

また本発明は、認証装置であって、認証対象として入力される、生体の静脈に対する静脈画像の一部から、ァフィン変換に耐性をもづパラメ一夕を抽出する抽出部と、記憶手段に登録された登録情報を読み出す読出部と、パラメ一夕と、登録情報との照合の程度に応じて、パラメ一夕の入力者が登録者であるか否かを判定する判定部とを設けるようにした。

さらに本発明は、コンピュータが登録者であるか否かを判定する処理に用いられるデータのデ一夕構造であって、登録者の静脈に対する静脈画像の一部から抽出された、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を含み、ノラメ一夕は、当該処理において、認証対象として入力される静脈画像の対応部分から抽出されるパラメ一夕と比較されるものである。

さらに本発明は、コンピュー夕が登録者であるか否かを判定する処理に用いられるデータが格納される記憶媒体であって、データは、登録者の静脈に対する静脈画像の一部から抽出された、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を含み、パラメ一夕は、当該処理において、認証対象として入力される静脈画像の対応部分から抽出されるパラメ一夕と比較されるものである。

以上のように本発明によれば、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕の抽出対象を、静脈画像の一部としたことにより、撮像範囲を大きくしなくとも、静脈画像内における静脈の移動許容量を確保することができ、かくして認証精度を向上し得る登録装置、照合装置、データ構造及び記憶媒体を実現できる。図面の簡単な説明

図 1は、本実施の形態による認証装置の構成を示すプロック図である。図 2は、血管登録モ一ドにおける制御部の機能的構成を示すプロック図である。

図 3は、認証モードにおける制御部の機能的構成を示すプロック図である。

図 4は、画像処理部の構成を示すブロック図である。

図 5は、鮮鋭化処理前後の画像を示す略線図である。

図 6は、サンプル画像を示す略線図である。

図 7は、回転移動及び平行移動の状態を示す略線図である。

図 8は、モ一メント不変量と角度との関係を示す略線図である。

図 9は、モーメント不変量の抽出範囲を示す略線図である。

図 1 0は、移動とモ一メント不変量との関係を示す略線図である。

図 1 1は、分岐点を中心とする撮像範囲の大きさの説明に供する略線図である。

図 1 2は、モーメント不変量の抽出基準とすべき分岐点の説明に供する略線図である。図 1 3は、データ構造を示す略線図である。

図 1 4は、判定部の構成を示すプロック図である。

図 1 5は、モ一メント不変量の抽出範囲とその範囲の基準となる分岐点の画像例を示す略線図である。

図 1 6は、モーメント不変量の対比を示す略線図である。

図 1 7は、幾何学的対応関係の説明に供する略線図である。

図 1 8は、認証処理手順を示すフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下図面について、本発明を適用した一実施の形態を詳述する。

( 1 ) 認証装置の全体構成

図 1において、本実施の形態による認証装置 1の全体構成を示す。この認証装置 1は、制御部 1 0に対して、操作部 1 1、撮像部 1 2、メモリ 1 3、インターフェース 1 4及び通知部 1 5をそれぞれバス 1 6を介して接続することにより構成される。

制御部 1 0 は、認証装置 1 全体の制御を司る C P U (Central Processing Unit)と、各種プログラム及び設定情報などが格納される R 0 M (Read Only Memory)と、当該 C P Uのワークメモリとしての R AM (Random Access Memory)とを含むコンピュータとして構成される。

この制御部 1 0には、登録対象のユーザ（以下、これを登録者と呼ぶ）の静脈を登録するモード（以下、これを静脈登録モードと呼ぶ）の実行命令 C OM 1又は登録者本人の有無を判定するモード（以下、これを認証モードと呼ぶ）の実行命令 C OM 2が、ユーザ操作に応じて操作部 1 1から入力される。

制御部 1 0は、かかる実行命令 C OM 1、 C OM 2に基づいて実行すベきモードを決定し、この決定結果に対応するプログラムに基づいて、撮像部 1 2、メモリ 1 3、インターフヱ一ス 1 4及び通知部 1 5を適宜制御し、静脈登録モ一ド又は認証モードを実行するようになされている。

撮像部 1 2は、脱酸素化へモグロビン及び酸素化へモグロビンの双方に対して特異的に吸収される特性をもつ波長域（ 7 0 0 [ nm ]〜 9 0 0 [ nm ] ) に含まれる波長の光（以下、これを近赤外光と呼ぶ）を、指を配すべき対象となる面（以下、これを指配置面と呼ぶ）上に照射する。

また撮像部 1 2は、指配置面に配される生体部位内の静脈を投影される像を、画像（以下、これを静脈画像と呼ぶ）に関するデータ（以下、これを静脈画像データと呼ぶ）として取得し、該静脈画像デ一夕を制御部 1 0 に出力するようになされている。

メモリ 1 3は、例えばフラッシュメモリでなり、制御部 1 0により指定されるデータを記憶し、又は読み出すようになされている。

イン夕一フヱース 1 4は、所定の伝送路を介して接続された外部の装置との間で各種デ一夕を授受するようになされている。

通知部 1 5は、表示部 1 5 a及び音声出力部 1 5 bでなり、該表示部 1 5 aは、制御部 1 0から与えられる表示データに基づく文字や図形を表示画面に表示する。一方、音声出力部 1 5 bは、制御部 1 0から与えられる音声デ一夕に基づく音声を、スピーカから出力するようになされている。 ( 1 - 1 ) 静脈登録モード

次に、静脈登録モードについて説明する。制御部 1 0は、実行すべきモードとして静脈登録モ一ドを決定した場合、指配置面に指を配すべきことを通知部 1 5を介して通知した後、図 2に示すように、駆動部 2 1、画像処理部 2 2及び登録部 2 3として機能する。

この場合、駆動部 2 1は、撮像部 1 2を駆動することにより静脈画像デ一夕を取得する。すなわち駆動部 2 1は、撮像部 1 2における光源を駆動することによって指配置面に対して近赤外光を照射させる。また駆動部 2 1は、撮像部 1 2における光学レンズのレンズ位置を、被写体に焦点が合うように調整する。さらに駆動部 2 1は、所定の露出値（ E V (Exposure Value)) に基づいて、撮像部 1 2における絞りの絞り値を調整するとともに、撮像素子に対するシャツ夕一速度（露出時間）を調整する。

画像処理部 2 2は、撮像部 1 2での撮像結果として、該撮像部 1 2から与えられる静脈画像デ一夕から、静脈画像の特徴として、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を抽出するようになされている。このァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕とは、画像における輝度の状態が不変であれば位置が変化しても不変となるパラメ一夕である。以下このパラメ一夕を特徴量と適宜呼ぶこととする。

登録部 2 3は、画像処理部 2 2により抽出された特徴量に基づいて、登録者を識別するためのデ一夕（以下、これを登録デ一夕と呼ぶ）として生成し、これをメモリ 1 3に記憶することにより登録する。

このようにして制御部 1 0は、静脈登録モードを実行することができるようになされている。

( 1 - 2 ) 認証モ一ド

次に、認証モードについて説明する。制御部 1 0は、実行すべきモードとして認証モードを決定した場合、指配置面に指を配置すべきことを通知部 1 5を介して通知した後、図 2 との対応部分に同一符号を付した図 3に示すように、駆動部 2 1、画像処理部 2 2、読出部 3 1及び認証部 3 2 として機能する。

この場合、駆動部 2 1は、撮像部 1 2を駆動させ、画像処理部 2 2は、撮像部 1 2から与えられる静脈画像デ一夕に基づいて特徴量を抽出する。読出部 3 1は、メモリ 1 3に記憶された登録デ一夕を読み出すことにより取得し、これを認証部 3 2に与えるようになされている。

認証部 3 2は、読出部 3 1に与えられる登録デ一夕の特徴量と、画像処理部 2 2により抽出された特徴量とを照合し、該照合の程度に応じて、静脈画像データの提供者が登録者と承認できるか否かを判定する。

認証部 3 2は、登録者と承認することができないものと判定した場合、当該承認することができないことを、表示部 1 5 a及び音声出力部 1 5 b を介して視覚的及び聴覚的に通知する。

一方、認証部 3 2は、登録者と承認することができるものと判定した場合、所定の処理の実行を開始させるためのデ一夕を、イン夕一フェース 1 4に接続された装置に送出する。この装置では、所定の処理として、例えば、ドアを一定期間閉錠させる、あるいは、制限対象の動作モードを解除させる等、認証成功時に実行すべき処理が行われる。

このようにしてこの制御部 1 0は、認証モ一ドを実行することができるようになされている。

( 2 ) 画像処理部における処理内容

次に、画像処理部 2 2について具体的に説明する。この画像処理部 2 2 は、図 4に示すように、鮮鋭化部 4 1、基準点検出部 4 2及び特徴量抽出部 4 3を含む構成となっている。

( 2 - 1 ) 鮮鋭化処理

鮮鋭化部 4 1は、撮像部 1 2 (図 2 ) から得ちれる静脈画像データに対して、 L o Gフィル夕と呼ばれる鮮鋭化処理を施すことによって、静脈画像に含まれる静脈を浮ぎぼらせる。

ここで、鮮鋭処理前後の画像を図 5に示す。この図 5からも明らかなように、鮮鋭処理によって静脈画像における静脈と背景の差（境界部分）が明瞭にざれ、この結果、静脈画像に含まれる静脈が、背景から浮き彫りになる。

( 2 - 2 ) 基準点検出処理

基準点検出部 4 2は、鮮鋭化部 4 1から与えられる静脈画像データに基づいて、静脈画像に含まれる静脈の分岐点を検出する。

この実施の形態では、基準点検出部 4 2は、分岐点を検出するための前段階として、静脈画像を 2値化し、該 2値化された画像における静脈幅の中心又は輝度ピークを抽出することによって、当該静脈の線幅が 1画素となるパターンを生成する。したがって、基準点検出部 4 2は、この前段階の過程を経ない場合に比して、静脈の交差部分の位置を一律に検出し得るようになされている。

( 2 - 3 ) 特徴量抽出処理

特徴量抽出部 4 3は、鮮鋭化処理後の静脈画像データを鮮鋭化部 4 1から取得し、当該静脈画像の特徴量を算出する。この特徴量抽出部 4 3では、特徴量として、モーメント不変量が採用される。

モーメント不変量について簡単に説明する。座標（x,y) における画像 f (x，y) の（P+q) 次の画像モーメントは、次式

h w

w =∑∑ ( ， ) …… （1)

によって定義されるように、画像の原点を中心とした画素の分散値を表すものである。したがって、大きな値の画素値が原点から離れた位置に散らばるほど、画像モーメントは大きい値をとることになる。

この（ 1 ) 式における「p」は X軸方向に対する重みを表し、「q」は Y軸方向に対する重みを表している。したがって、「p」の値が大きくなれば X軸方向への分散に対する重みが増し、「q」の値が大きくなれば Y 軸方向への分散に対する重みが増すことになる。ちなみに、（ 1 ) 式における「w」は X軸方向の画素数を意味し、「h」は Y軸方向の画素数を意味する。

この画像モ一メントでは、 111₁。/111。。ぉょび111。 ₁ /111。。は重心座標

G (x_G,y_G) を表しており、この重心座標 G (x_G,y_G) をもとにして、重心周りのモーメント、つまり重心モーメントは、次式

h w

^M _w=∑2^^_ ) ^p(y—ァ G) 、ズ， ) …… （2)

1 x=l によって定義することができる。これは、原点からの距離ではなく、重心からの距離を考慮したモーメントである。すなわち、この値は、画像内の画素値における X軸および Y軸方向に対する重心を考慮した分散を表すものである。

さらに、この重心モーメントを、次式

χ = ^^ + 1, I だし, ? + )≥2 ( 3 ) によって正規化し、正規重心モーメント 77を求める。この正規化により、分散の広がり具合がモーメン卜の値に影響しなくなるため、画像内のォプジェク卜の平行移動又は回転移動や、画像サイズに対して不変となる。モーメント不変量は、この正規重心モ一メントを組み合わせたものであり、次式

2

+7₁₂){ foo + 'J一 3fe. + ₃f} + 。3){3( ₃。 + ₁₂)² -fei +7o3)²} + ₎₂) -(¾. ^+J7o₃f 十 4/7„( 。 + _|2)( +%₃))

+ Vn) { fco + n)² - + 7o.J } + fe> - ^3?7i2)fe ⁺ ₃) ( 。十 )² - +¾)²}

…… （4) によって定義されるように、 1次（ I i ) 〜 7次（ I ₇) までの 7種類ある。例えば、 1次のモーメント不変量 I iは、（ 4 ) 式からも明らかなように、 X軸方向への分散と、 Y軸方向への分散とを加算したものである。ちなみに、このモーメント不変量は、 H u氏により提案されたものであるい vl_K. Hu. Visual pattern recognition by moment invariants. IRE Trans, on Information Theory, lT-8:pp. 179-187, 1962.) 。

ここで、図 6 に示す各サンプル画像（図 6 ( A ) ： lenna、図 6

( B ) ： mandril 1、図 6 ( C ) ： barbara) を、図 7に示すように、画素値がゼロとなる背景に、基準（角度 0 [。 ] ) に対して 1 0 [° ] ごとに回転移動させるとともに、任意に平行移動させ、当該移動時におけるモーメン卜不変量を算出した。この結果を図 8に示す。この図 8は、縦軸にモーメント不変量を、横軸に回転角度をそれぞれとって、モーメント不変量と角度との関係をプロッ卜したものである。この図 8からも明らかなように、回転移動及び平行移動しても、モーメント不変量の値はおおよそ一様、つまり不変となっていることが分かる。

ただし、図 7からも分かるように、撮像範囲のなかにサンプル画像全体が存在していなければ、サンプル画像の絵柄の状態（画素の輝度値とその位置との関係）が変化するので、モーメント不変量は変化することになる。したがって、モーメント不変量の抽出対象を静脈画像全体とする場合、撮像対象よりも大きい撮像範囲を確保しなければ、撮像対象の移動を許容することができないことになる。つまり、撮像対象の移動の許容範囲を広げるほど、撮像部 1 2が大型化する。

そこで、この特徴量抽出部 4 3は、モーメント不変量の抽出対象を静脈画像全体ではなく、該静脈画像の一部に限定されている。これにより特徴量抽出部 4 3は、モーメント不変量の抽出範囲が静脈画像内にある限り、撮像範囲の大小にかかわらず、撮像対象の移動（指配置面においてその面方向への指の平行移動、あるいは、指の長手方向の軸を中心とする指の回転移動）を許容することができ、この結果、モーメント不変量の抽出対象を静脈画像全体とする場合に比して、撮像対象（静脈）の特徴を適切に捉えることができる。

この実施の形態では、モーメント不変量の抽出対象として、図 9に示すように、分岐点を中心とする近傍の範囲が採用される。具体的には、特徴量抽出部 4 3は、鮮鋭化部 4 1から画像データを取得する場合、基準点検出部 4 2から、当該画像データにおける静脈の分岐点の位置データも取得し、この位置データに示される分岐点を中心とする円形状の抽出範囲を設定してモーメント不変量を算出する。

ここで、図 1 0において、 1回目の撮像時（図 1 0 ( A ) ) と、その撮像位置に対して、指配置面の面方向に移動（図中、右側に移動）した 2回目の撮像時（図 1 0 (B) 及び図 1 0 (C) ) との静脈画像を左側に、鮮鋭処理前後の静脈画像を右側に、モ一メント不変量の抽出範囲における拡大画像を下側にそれぞれ示す。

この図 1 0からも明らかなように、同じ分岐点を中心とする抽出範囲

(図 1 0 ( A) 及び図 1 0 (B) ) では、静脈登録モ一ドと、認証モードとにおいて指配置面に配する指の位置が相違した場合であっても、モ一メント不変量は、 1次（ I ）及び 2次（ I ₂ ) ともに変わらない。これに対し、抽出範囲が変われば（図 1 0 ( C) ) 、モーメント不変量は、 1次

( I J 及び 2次（ I ₂) ともに、大きく相違することになる。

このように特徴量抽出部 4 3は、静脈において個人差が大きく識別に重要な要素となる分岐部分のモーメント不変量を、静脈画像内での移動にかかわらず、正確に算出することができる。

ところで、特徴量抽出部 4 3は、分岐点を中心として抽出範囲を設定する場合、分岐部分の輪郭を包含するように設定するようになされている。これは、図 1 1に示すように、基準点検出部 42において検出される分岐点 D Pは、その静脈を 1画素幅としたときの交点であるが、モーメント抽出対象の分岐部分は任意の幅となっていることに起因する。

つまり、輪郭線上におげる分岐点 PXを包含する抽出範囲 ARを設定した場合（図 1 1 (A) ) には、静脈画像上における各分岐点は、中心からの位置及びその位置での輝度の状態にそれぞれ個性もつことになるが、当該分岐点 PXを包含する抽出範囲 A Rを設定しない場合（図 1 1 (B) ) には、その個性が乏しくなるので、識別対象としての意義を失うからである。

なお、この抽出範囲を一律に設定する場合、その抽出範囲の半径を、前段の鮮鋭化部 4 2において鮮鋭化単位とされる範囲（カーネルサイズ）以上とすることが好ましい。輪郭線上における分岐点 PXを包含する確率が高いからである。

さらにこの実施の形態の場合、特徴量抽出部 4 3では、図 1 2に示すように、静脈画像中心から一定の距離までの中央領域に含まれる分岐点だけが、モーメント不変量の抽出対象として採用される。したがって、特徴量抽出部 4 3は、静脈画像に含まれるすべての分岐点を中心とする抽出範囲 A R内のモーメント不変量の算出する場合に比して、撮像対象の移動をより一段と許容し得るようになされている。

( 3 ) 登録部における処理内容

次に、登録部 2 3について具体的に説明する。この登録部 2 3は、特徴量抽出部 4 3からモ一メント不変量を取得し、当該特徴量抽出部 4 3において算出されたモ一メン卜不変量の個数が規定個数以上であるか否かを判定する。

ここで、モーメント不変量の個数が規定個数未満であった場合、登録部 2 3は、登録者の特徴量としては不十分であるとし、再撮像すべきことを通知部 1 5を介して通知するようになされている。

一方、モーメント不変量の個数が規定個数以上であった場合、：登録部 2 3は、基準点検出部 4 2から、静脈画像データにおける静脈の分岐点の位置デ一夕を取得し、当該分岐点の位置と、その位置を基準として算出されたモーメン卜不変量とを含む登録データを生成する。この登録データのデ —夕構造を図 1 3に示す。この識別デ一夕は、ヘッダ領域 H A rと、デ一夕領域 D A rとを含む構造でなる。

このヘッダ領域 H A rには、分岐点数と、 H uのモーメン卜不変量における 7つの次数のうち、適用された次数の数とが格納される。これらは、画像処理部 2 2の処理内容を特定するものとなるので、データ領域 D A r に格納される内容が、この画像処理部 2 2の処理結果であることを証明する識別子としての意味をもつ。

一方、データ領域 D A rには、モーメント不変量の抽出基準とされた分岐点の位置（x y座標）と、 h (ただし、 hは 2、 3、 ……、又は 7 ) 次の各モーメント不変量 Hとが対応付けられた状態で格納される。

このように登録部 2 3は、画像処理部 2 2での処理結果と、その処理結果が画像処理部 2 2を経たものであることを証明する内容とを含む登録デ一夕をメモリ 1 3に登録するようになされている。

( 4 ) 認証部における処理内容

次に、認証部 3 2について具体的に説明する。この認証部 3 2は、図 1 4に示すように、パラメ一夕照合部 5 1 と、幾何学関係検証部 5 2とを含む構成となっている。

( 4 - 1 ) パラメ一夕照合処理

パラメ一夕照合部 5 1は、読出部 3 1によりメモリ 1 3から読み出された登録デ一夕のデ一夕領域 D A r (図 1 3 ) に格納されるモーメント不変量（以下、これを登録用不変量と呼ぶ）と、画像処理部 2 2 (図 3 ) により抽出されたモーメント不変量（以下、これを認証用不変量と呼ぶ）とを照合する。

具体的にパラメ一夕照合部 5 1は、データ領域 D A r (図 1 3 ) における i次（ i = 1、 2、、 7 ) の登録用不変量を I ^τ ( Τ = 1、 2、 …

…、 m (mは整数））とし、画像処理部 2 2 (図 3 ) により抽出された認証用不変量を I ^s ( S = 1、 2、 ……、 n (nは整数））とすると、次式

d' ⁼ …… （5)

によって、各登録用不変量と、対応する認証用不変量との変化率 d Iを同一の次数ごとにそれぞれ求める。ちなみに、パラメ一夕照合部 5 1は、例えば、モーメント不変量の抽出基準である分岐点に基づいて、登録用不変量と認証用不変量との対応関係を認識する。

またパラメ一夕照合部 5 1は、照合結果として各変化率 dェを得た場合、これら変化率 d Ϊのすべてが所定の閾値未満となるか否かを判定する。ここで、各変化率 d iのいずれか 1つでも閾値以上となる場合、このことは、登録時と認証時の静脈画像が相違する、つまり、認証時に静脈画像を提供した提供者が登録者ではないことを意味する。この場合、パラメ一夕照合部 5 1は、登録者と承認することができないことを、通知部 1 5を介して通知する。

一方、各変化率 dェのすベてがそれぞれ所定の閾値未満となる場合、このことは、静脈画像を入力した対象者が登録者である可能性が高いことを意味する。この場合、パラメ一夕照合部 5 1は、処理を開始すべきことを幾何学関係検証部 5 2に通知する。

ここで、図 1 5に示す静脈画像を例として、上述のパラメ一夕照合部 5 1での処理結果を図 1 6に示す。この図 1 5は、図 1 5 ( A ) において、静脈登録モード時に取得された静脈画像と、その静脈画像に関する登録用不変量の算出部分における拡大画像とを示し、図 1 5 ( B ) において、当該登録者の同一部分から認証モード時に取得された静脈画像と、その静脈画像に関する認証用不変量の算出部分における拡大画像とを示したものである。 '

また、対応する分岐点には、同一の番号を割り当て、当該分岐点の番号うち、認証対象の分岐点については「 '」を付している。ちなみに、この図 1 5では、静脈登録モード時に取得された静脈画像の静脈部分（図 1 5

( A ) ) と、認証モード時に取得された静脈画像の静脈部分（図 1 5

( B ) ) は、実際には存在しないが、視覚的便宜のため示している。

図 1 6では、登録用不変量と認証用不変量と、同一人の同一部分から得られたものであるため、これら不変量にはおおよそ変化がみられないことが分かる。

( 4 - 2 ) 幾何学関係検証処理

幾何学関係検証部 5 2は、処理を開始すべきことがパラメ一夕照合部 5 1から通知された場合、登録用不変量の抽出基準点となる分岐点と、認証用不変量の抽出基準点となる分岐点との位置関係が対応関係にあるか否かを検証する。

具体的に幾何学関係検証部 5 2は、変化率の 2乗和が最小となる登録用不変量及び認証用不変量の組み合わせを探索し、当該組み合わせの数が規定個数以上であるか否かを判定する。

ここで、組み合わせ数が規定個数未満であった場合、このことは、登録用不変量の抽出基準点となる分岐点と、認証用不変量の抽出基準点となる分岐点との対応数が少ないため、当該分岐点の位置関係を検証するまでもなく、登録者と承認するには信頼性に乏しいことを意味する。この場合、幾何学関係検証部 5 2は、登録者と承認することができないことを通知部 1 5を介して通知する。

一方、組み合わせ数が規定個数以上であった場合、幾何学関係検証部 5 2は、変化率の 2乗和の最小値が所定の閾値未満を満たす組み合わせとなる登録用不変量と、認証用不変量との抽出基準点となる分岐点の位置をそれぞれ取得する。すなわち、幾何学関係検証部 5 2は、登録用不変量に対応する分岐点の位置についてはデータ領域 D A r (図 1 3 ) から取得し、認証用不変量に対応する分岐点の位置については画像処理部 2 2から取得する。

そして幾何学関係検証部 5 2は、組み合わせの一方となる各分岐点間の距離と、組み合わせの他方となる分岐点間の距離とをそれぞれ求め、これら距離の差を組み合わせごとに求める。さらに幾何学関係検証部 5 2は、組み合わせごとに求めた各距離の差の総和を、組み合わせ数で除算し、当該除算結果を、幾何学的な対応関係にあるか否かを判定するための評価値とするようになされている。

ここで、図 1 5に示す静脈画像を例として、上述の幾何学関係検証部 5 2での処理結果を図 1 7に示す。この図 1 7における最左欄は、静脈登録モード時に取得された静脈画像（図 1 5 ( A ) ) における分岐点に割り当てられた番号の組み合わせ（すなわち分岐点の組み合わせ）を示し、最左欄から 4番目の欄は、認証モード時に取得された静脈画像（図 1 5

( B ) ) における分岐点に割り当てられた番号の組み合わせを示す。一方、評価値の欄の値は、各距離の差の総和の欄の値を組み合わせ数（ 6つ）で除算した結果を示したものである。

また幾何学関係検証部 5 2は、評価値を算出した場合、その評価値が所定の閾値未満となるか否かを判定する。ここで、評価値が所定の閾値以上となる場合、このことは、登録用不変量と認証用不変量との値には変化がなかったが、これらモーメント不変量の抽出基準となる分岐点が相対的な位置関係にないため、登録用不変量と、認証用不変量との抽出対象となつた静脈画像における静脈同士の形状が相違しており、この認証モ一ド時に取得ざれた画像が正規の静脈画像以外のものであることを意味する。この場合、幾何学関係検証部 5 2は、登録者と承認することができないことを通知部 1 5を介して通知する。

これに対して、評価値が所定の閾値未満となる場合、このことは、この認証モ一ド時に静脈画像を入力した入力者が登録者であることを意味する。この場合、幾何学関係検証部 5 2は、登録者と承認することができるものとして、認証成功に関する所定の処理の実行を開始させるためのデ一夕を生成し、これをイン夕一フェース 1 4 (図 1 ) に接続された装置に送出するようになされている。

( 5 ) 認証処理手順

次に、認証部 3 2における認証処理手順ついて図 1 8のフローチャートを用いて説明する。すなわち認証部 3 2は、認証モードの実行命令 C O M 2を操作部 1 1から受けた場合、この認証処理手順 R Tを開始し、ステツプ S P 1において、デ一夕領域 D A r (図 1 3 ) に格納される各登録用不変量と、対応する認証用不変量との変化率を、次数ごとにそれぞれ算出し、ステップ S P 2に進む。

認証部 3 2は、このステップ S P 2において、ステップ S P 1で算出した各変化率のすべてが所定の閾値未満となるか否かを判定し、当該変化率のすべてが所定の閾値未満となる場合には、ステップ S P 3に進む。

認証部 3 2は、このステップ S P 3において、変化率の 2乗和が最小となる登録用不変量及び認証用不変量の組み合わせを探索して、当該組み合わせの数が規定個数以上であるか否かを判定し、当該組み合わせ数が規定個数以上となる場合には、ステップ S P 4に進む。

認証部 3 2は、このステップ S P 4において、変化率の 2乗和の最小値が所定の閾値未満を満たす組み合わせとなる登録用不変量と、認証用不変量との抽出基準点となる分岐点の位置を認識し、続くステップ S P 5において、該認識結果に基づいて評価値を求める。

すなわち認証部 3 2は、ステップ S P 4で認識した登録用不変量における各分岐点間の距離と、認証用不変量における各分岐点間の距離とをそれぞれ求めた後、各距離の差を、ステップ S P 3で探索された組み合わせごとに求める。そして認証部 3 2は、組み合わせごとに求めた各距離の差の総和を、ステツプ S P 3で探索した組み合わせ数で除算した値を評価値とする。

認証部 3 2は、ステヅプ S P 5で評価値を求めた場合、続くステヅプ S P 6に進んで、当該評価値が所定の閾値未満となるか否かを判定する。ここで、評価値が所定の閾値未満となる場合、認証部 3 2は、認証成功と評価する。この場合、認証部 3 2は、ステップ S P 7に進んで、当該認証成功に対応する所定の処理を実行した後に、この認証処理手順 R Tを終了する。

一方、評価値が所定の閾値以上となる場合、もしくは、ステップ S P 2 において各登録用不変量と、対応する認証用不変量との変化率がいずれか 1つでも所定の閾値以上となる場合、または、ステップ S P 3において変化率の 2乗和が最小となる登録用不変量及び認証用不変量の組み合わせ数が規定個数未満となる場合、認証部 3 2は、認証失敗と評価する。この場合、認証部 3 2は、ステップ S P 8に進んで、当該認証失敗に対応する所定の処理を実行した後に、この認証処理手順 R Tを終了する。

このようにして認証部 3 2は、画像のマッチング処理を経ることなく、特徴量（モーメント不変量、位置情報）の値の比較により登録者の有無を判定することができるようになされている。

( 6 ) 動作及び効果

以上の構成において、この認証装置 1は、静脈画像に映し出される静脈の分岐部分に限って、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を持つ特徴量を抽出する（例えば図 1 0 ) 。これによりこの認証装置 1は、静脈画像内において静脈が移動した場合であっても、同等の特徴量を、撮像部 1 2における撮像範囲を大きくすることなく抽出することができる。

したがって、この認証装置 1では、静脈画像全体における静脈の特徴量を抽出する場合に比して、静脈画像内における静脈の移動許容量を確保しながらも、認証精度の低下を防止することができる。このことから、携帯電話機等のように、小型化の要請が強い機器に搭載する場合には特に有用となる。

この実施の形態の場合、特徴量としてモーメン卜不変量を採用することにより、指配置面においてその面方向への指の平行移動、あるいは、指の長手方向の軸を中心とする指の回転移動の双方の移動があっても、同等の特徴量を抽出することができる。

またこの実施の形態の場合、静脈画像に映し出される静脈の分岐部分のうち、該静脈画像の中心位置から一定の距離までの中央領域 C A R (図 1 2 ) に含まれる各分岐部分を中心として抽出範囲を設定し、当該設定した抽出範囲から特徴量をそれぞれ抽出する。

したがって、この認証装置 1では、特徴量の抽出対象を中央領域 C A R に限定しない場合に比して、静脈画像内における静脈の移動許容量をより一段と確保することができる。また、撮像部 1 2の構造が、指配置面に配される指を挟むように光源と撮像素子とが配置されたもの（例えば特開 2 0 0 5 - 3 5 3 0 1 4号公報、第 1 5図）ではなく、指配置面に配される指の配置面に対して光源と撮像素子とが同一方向側に配置されたもの（例えば同公報、第 2図）である場合には特に有用となる。

これは、指の配置面に対して光源と撮像素子とが同一方向側に配置された構造である場合、その指配置面の端部から、光源から静脈に対して照射される近赤外光に可視光がノィズとして入り込むことがあり、これに起因して静脈が映り難くなる静脈画像の端部を、特徴量の抽出対象から除外できることによるものである。

以上の構成によれば、静脈画像に映し出される静脈の分岐部分に限って、ァフイン変換に耐性をもつパラメ一夕を持つ特徴量を抽出するようにしたことにより、撮像範囲を大きくしなくとも、静脈画像内における静脈の移動許容量を確保することができ、かくして認証精度を向上し得る認証装置 1を実現できる。

( 7 ) 他の実施の形態

上述の実施の形態においては、鮮鋭化部 4 1での鮮鋭化処理に L o Gフィル夕を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、モルフォロジ一フィルタ、ラプラシアンフィル夕、ガウシァンフィル夕又はソーベルフィル夕等、この他種々のフィル夕を適用することができる。また、適用するフィル夕数は、 2以上であってもよい。

また上述の実施の形態においては、基準点検出部 4 2での検出対象として分岐点を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、端点もしくは屈曲点またはこれらの組み合わせを適用するようにしてもよい。また、例えば、静脈を構成する点のうち、静脈画像中心とする円と交わる点等、端点、分岐点及び屈曲点の全部一部以外の静脈上の点を適用するようにしてもよい。

さらに、基準点検出部 4 2では、検出対象を分岐点に固定して検出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、該検出対象を所定のタイミングで切り換えるようにしてもよい。

例えば、血管登録モードを実行する度に、検出対象を分岐点、屈曲点、画像中心位置を中心とする円と交わる点の順に切り換える。また例えば、血管登録モ一ドを実行する度に、画像中心位置を中心とする円の半径を切り換え、当該円と交わる点を検出する。これら場合、どのようにして検出したか（すなわち検出手法）を特定するための識別子を、ヘッダ領域 H A r (図 1 3 ) に記述するようにし、認証モードにおいて、その識別子に表される検出手法により画像処理部 2 2 (図 3 ) が検出対象を検出することで、登録時と認証時にそれぞれ対応する点を基準としてモーメント不変量を抽出することが可能となる。

このようにすれば、仮に、他のシステムにおいて登録された静脈の情報が盗用された場合であっても、その情報からは、どのようにしてモ一メント不変量の基準点を検出したかが分からないため、この認証装置 1では、当該盗用した情報によって登録者として成りすますどいつたことを防止するこどができ、より一段と認証精度を向上することができる。

さらに上述の実施の形態においては、特徴量抽出部 4 3での抽出対象として H uのモーメント不変量を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、 Zernike モーメントやエントロピ一等を適用するようにしてもよい。また、モーメント不変量のように、指配置面においてその面方向への指の平行移動、あるいは、指の長手方向の軸を中心とする指の回転移動の双方の移動に対して不変量となるものではなく、例えば静脈画像における局所的な輝度ヒストグラムのように、平行移動だけに対して不変量となるものを適用することも可能である。要は、ァフィン変換に耐性をもつものであればこの他種々の特徴量を適用することができる。

さらに上述の実施の形態においては、撮像機能、照合機能及び登録機能を有する認証装置 1を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該用途に応じて、機能ごとに又は各機能の一部を単体の装置に分けた態様で適用するようにしてもよい。産業上の利用可能性

本発明は、バイオメトリクス認証分野において利用可能である。

Claims

1 . 生体の静脈に対する静脈画像を取得する画像取得部と、上記静脈画像の一部から、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を抽出する抽出部と、

上記抽出部により抽出された上記パラメ一夕を記憶手段に登録する登録言

部と主目

を具えることを特徴とする登録装置。

2 . 上記抽出部は、

上記静脈画像に映し出される静脈の各分岐部分に対して、その分岐部分の輪郭が含まれるように抽出範囲を設定し、当該設定した抽出範囲から、囲

上記パラメ一夕をそれぞれ抽出する

ことを特徴とする請求項 1に記載の登録装置。

3 . 上記抽出部は、

上記静脈画像に映し出される静脈の各分岐部分のうち、上記静脈画像の中心位置を基準とする中央領域に含まれる分岐部分を中心として抽出範囲を設定し、当該設定した抽出範囲から、上記パラメ一夕をそれぞれ抽出する

ことを特徴とする請求項 1に記載の登録装置。

4 . 上記静脈画像に映し出される静脈から、複数の静脈部分点を検出する検出部をさらに具え、

上記抽出部は、

各上記静脈部分点を中心とする所定の抽出範囲から、上記パラメ一夕をそれぞれ抽出する

ことを特徴とする請求項 1に記載の登録装置。

5 . 上記検出部は、

上記複数の静脈部分点として、静脈の端点、分岐点及び屈曲点の全部又は一部を検出する

ことを特徴とする請求項 4に記載の登録装置。

6 . 上記検出部は、

上記複数の静脈部分点の検出手法を、所定のタイミングで切り換え、上記登録部は、

上記パラメ一夕と、上記検出手法を特定するための識別子とを上記記憶手段に登録する

ことを特徴とする請求項 4に記載の登録装置。

7 . 上記パラメ一夕は、モーメント不変量である

ことを特徴とする請求項 1に記載の登録装置。

8 . 認証対象として入力される、生体の静脈に対する静脈画像の一部から、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を抽出する抽出部と、

記憶手段に登録された登録情報を読み出す読出部と、

上記パラメ一夕と、上記登録情報との照合の程度に応じて、上記パラメ夕の入力者が登録者であるか否かを判定する判定部と

を具えることを特徴とする認証装置。

9 . 上記判定部は、

上記パラメ一夕と、上記登録情報の対応するパラメ一夕との変化率が所定の閾値未満のとき、上記パラメ一夕の入力者が登録者であると判定することを特徴とする請求項 8に記載の認証装置。

1 0 . 上記抽出部は、

上記静脈画像に映し出される静脈の各分岐部分に対して抽出範囲を設定し、当該設定した抽出範囲から、上記パラメ一夕をそれぞれ抽出し、上記判定部は、

各上記パラメ一夕と、上記登録情報の対応するパラメ一夕との変化率がそれぞれ所定の閾値未満であり、かつ、各上記パラメ一夕の抽出範囲とされた分岐部分と、上記登録情報の対応するパラメ一夕の抽出範囲とされた分岐部分とが幾何学的な対応関係にあるとき、上記パラメ一夕の入力者が登録者であると判定する

ことを特徴とする請求項 8に記載の認証装置。

1 1 . コンビュ一夕が登録者であるか否かを判定する処理に用いられるデ一夕のデータ構造であって、

上記登録者の静脈に対する静脈画像の一部から抽出ざれた、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を含み、

上記パラメ一夕は、

上記処理において、認証対象として入力される静脈画像の対応部分から抽出されるパラメ一夕と比較される

ことを特徴とするデ一夕構造。

1 2 . 上記パラメ一夕のほか、上記一部における位置情報を含み、

上記位置情報は、

上記処理において、上記対応部分の位置情報と幾何学的な対応関係にあるか否かが判定される

ことを特徴とする請求項 1 1に記載のデ一夕構造。

1 3 . コンピュー夕が登録者であるか否かを判定する処理に用いられるデ —夕が格納される記憶媒体であって、

上記デ一夕は、

上記登録者の静脈に対する静脈画像の一部から抽出された、ァフィン変換に耐性をもつパラメ一夕を含み、

上記パラメ一夕は、

ことを特徴とする記憶媒体。

1 4 . 上記パラメ一夕のほか、上記一部における位置情報を含み、

上記位置情報は、上記処理において、上記対応部分の位置情報と幾何学的な対応関係にあるか否かが判定される

ことを特徴とする請求項 1 3に記載の記憶媒体。