WO2022074836A1 - 生体認証システム、生体認証プログラムおよび生体認証用物品 - Google Patents

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匡次 岩崎
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匡次 岩崎
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis

Definitions

  • the present invention relates to a biometric authentication system, a biometric authentication program, and a biometric authentication article, and more particularly to a biometric authentication code that symbolizes the characteristics of an individual's biological part.
  • Patent Document 1 discloses an iris coding method for performing personal authentication using iris information. In this method, first, the iris region is detected from each of the plurality of input images. Next, the coordinate conversion is performed from the orthogonal coordinate system to the polar coordinate system for the detected image of each iris region.
  • each generated iris code is rotationally compensated in the circumferential direction.
  • the plurality of rotation-compensated iris codes are integrated into a single iris code by determining the bit value by a bit-by-bit majority decision.
  • An object of the present invention is to provide a novel biometric authentication code that symbolizes the characteristics of an individual's biological part.
  • the first invention provides a biometric authentication system having a feature point extraction unit and a code generation unit.
  • the feature point extraction unit extracts a plurality of feature points based on an image taken of a biological part of an individual to be authenticated or an article symbolizing the characteristics of the biological part. These feature points are present around a central biological site that provides a positional reference and exhibit individual biological features.
  • the code generation unit generates a ring-shaped code as a biometric authentication code. This ring-shaped cord defines the rotation angle and the radial distance with respect to the central biological part for each of the extracted feature points.
  • a code collation unit may be provided.
  • This code collation unit collates the ring-shaped code generated by the code generation unit with a code registered in advance as genuine while allowing a shift in the circumferential direction.
  • a code registration unit may be provided. This code registration unit registers the ring-shaped code generated by the code generation unit as an individual genuine code under certain conditions.
  • the ring-shaped cord is composed of a group of dots discretely arranged on a plurality of ring layers arranged concentrically. Further, it is preferable that the ring-shaped cord defines the central angle and the radial distance with a plurality of Areolar glands existing in the areola around the nipple, which is the central biological site, as the characteristic points.
  • the second invention provides a biometric authentication program that causes a computer to perform the following steps.
  • a plurality of feature points are extracted based on an image taken of a biological part of an individual to be authenticated or an article symbolizing the characteristics of the biological part. These feature points are present around a central biological site that provides a positional reference and exhibit individual biological features.
  • a ring-shaped code is generated as a biometric authentication code. This ring-shaped cord defines the rotation angle and the radial distance with respect to the central biological part for each of the extracted feature points.
  • a third step of collating the ring-shaped code generated by the second step with a code registered in advance as authentic while allowing a shift in the circumferential direction is performed. It may be provided. Further, a fourth step may be provided in which the ring-shaped code generated by the second step is registered as an individual genuine code under certain conditions. Further, it is preferable that the ring-shaped cord is composed of a group of dots discretely arranged on a plurality of ring layers arranged concentrically. Further, it is preferable that the ring-shaped cord defines the central angle and the radial distance with a plurality of Areolar glands existing in the areola around the nipple, which is the central biological site, as the characteristic points.
  • the third invention provides an article for biometric authentication showing a ring-shaped code.
  • This ring-shaped cord exists around the central biological part that gives a positional reference, and for each of the plurality of feature points showing the individual biological characteristics, the rotation angle and the rotation angle with respect to the central biological part and the reference point. Specifies the radial distance. Further, the ring-shaped code can be read by an external system as a biometric authentication code.
  • the ring-shaped cord may be composed of dots arranged discretely on a plurality of ring layers arranged concentrically.
  • the biometric authentication article may be a card on which a ring-shaped code is printed, or a ring-shaped or circular article representing the ring-shaped code.
  • the ring-shaped cord defines the central angle and the radial distance with a plurality of Areolar glands existing in the areola around the nipple, which is the central biological site, as the characteristic points.
  • the biometric authentication cord is formed in an endless ring shape, the relative positional relationship of a plurality of feature points is maintained even if the cord is rotated in the circumferential direction. Therefore, by allowing the code to shift in the circumferential direction at the time of collating the code, it is possible to appropriately determine whether or not the codes match even if there is a deviation in the circumferential direction.
  • Block diagram of the biometric authentication system according to the first embodiment Flowchart of biometric code registration process
  • the figure which shows the biological part around the nipple The figure which shows the 1st example of a ring-shaped cord
  • the figure which shows the 2nd example of a ring-shaped cord The figure which shows the 3rd example of a ring-shaped cord
  • Flowchart of biometric code collation process Explanatory diagram of code collation with shift in the circumferential direction
  • FIG. 1 is a block diagram of a biometric authentication system according to this embodiment.
  • the biometric authentication system 1 includes a camera 2, a preprocessing unit 3, a feature point extraction unit 4, a code generation unit 5, a code registration unit 6, a code collation unit 7, and a code storage unit 8.
  • the camera 2 captures a predetermined biological part provided by an individual as an authentication target. As will be described later, the image pickup target of the camera 2 may be not only the biological part itself but also an article symbolizing the characteristics of the biological part.
  • the preprocessing unit 3 performs predetermined preprocessing on the image captured by the camera 2.
  • the feature point extraction unit 4 extracts a plurality of feature points showing individual biological features based on the preprocessed captured image.
  • the code generation unit 5 generates a new ring-shaped code that symbolizes a plurality of feature points extracted by the feature point extraction unit 4 as a biometric authentication code.
  • the code registration unit 6 registers the ring-shaped code generated by the code generation unit 5 in the code storage unit 8 as an individual genuine code under certain conditions.
  • the code collation unit 7 collates the ring-shaped code generated by the code generation unit 5 with a genuine code registered in the code storage unit 8 as a genuine code while allowing a shift in the circumferential direction. Determine if the authentication target belongs to the person.
  • the biometric authentication system 1 may be realized by a single hardware device provided with a camera 2, or may be realized as a network system composed of a plurality of hardware devices (computers).
  • the client includes only the camera 2, or the camera 2 and the functional blocks 3 to 5, and the authentication server includes other functional blocks.
  • an intermediary server may be interposed between the client and the authentication server. In this configuration, the authentication server performs the ring-shaped code registration process and the collation process based on the request from the intermediary server, and notifies the intermediary server of the collation result.
  • the biometric authentication system 1 does not need to include both the code registration unit 6 and the code collation unit 7, and it is sufficient to include only one of them depending on the purpose of use and the like. For example, in the case of only verification without a code registration function, the biometric authentication system 1 does not need to include a code registration unit 6.
  • the biological part to be certified is required to satisfy the following requirements as a feature thereof.
  • FIG. 2 is a flowchart of the code registration process.
  • step 1 as an example of a biological part to be newly registered, the area around the nipple of an individual as shown in FIG. 3 is imaged by the camera 2.
  • step 2 there are areolas in a ring around the nipple, and there are a plurality of wart-shaped lumps called Montgomery glands in the areola.
  • the Areolar glands satisfy the above-mentioned three requirements of the biological site because the position and the number of the Areolar glands vary greatly among individuals, exist around the nipple (central biological site), and the position can be specified with reference to the nipple.
  • nipple central biological site
  • the position can be specified with reference to the nipple.
  • an example focusing on only one areola will be described, but both the left and right areolas may be subject to authentication.
  • the preprocessing unit 3 performs predetermined preprocessing on the image captured by the camera 2.
  • Pretreatment includes rounding the areola, normalizing the size of the areola, and adjusting the contrast.
  • the rounding and normalization of the areola is performed in order to absorb individual differences in the shape and size of the areola, whereby the biometric code is unified into a round shape of the same size. It will be possible to handle it. Contrast adjustment is also performed to sharpen the areolar gland, which is a biological feature.
  • the feature point extraction unit 4 has all the Montgomery glands present in the areola as a plurality of feature points showing individual biological features based on the captured image preprocessed in step 2. Is extracted. Extraction of the Areolar gland is, for example, present in a region considered to be the areola, having a predetermined luminance difference with respect to the brightness of the areola, and having a predetermined magnitude in the region having the luminance difference. Can be done on condition of.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first example of a ring-shaped cord.
  • the ring-shaped cord 10A of this example has a perfect circular shape and is composed of a plurality of ring layers (for example, three layers) arranged concentrically.
  • a plurality of dots P constituting the dot group are arranged on these ring layers.
  • the dots indicate the location of the individual Areolar glands extracted in step 3 and are discretely arranged on the ring code 10A.
  • the size of the dot P may be variably set according to the size of the Areolar gland corresponding to the dot P.
  • the position of the dot P indicating the feature point is defined by the polar coordinate system, that is, the rotation angle ⁇ and the radial distance r.
  • the “rotation angle ⁇ " is the rotation angle of the dot P with respect to the nipple, which is the central biological part, and more specifically, the center C of the nipple.
  • the rotation angle ⁇ may be specified by an absolute angle with respect to directly above the captured image (0 degree), but the relative angle of the dots P adjacent to each other in the circumferential direction (the amount of angle deviation). If specified by, the rotation angle ⁇ can be expressed with a smaller number of bits.
  • the "radial distance r" is the length from the center C of the nipple to the dot P.
  • the distance from the center C of the nipple may be directly specified, but if it is specified by the relative distance (distance deviation amount) of the dots P adjacent to each other in the circumferential direction, the bit is smaller.
  • the radial distance r can be expressed by a number.
  • an ID may be attached to each ring layer constituting the ring-shaped cord 10A, and the radial distance r may be defined by the ID of the ring layer.
  • the biometric authentication code By forming the biometric authentication code into an endless ring shape in this way, even if the ring-shaped code 10A is rotated in the circumferential direction, the relative positional relationship of the plurality of dots P (feature points) is maintained. .. For example, when there are three dots P1 to P3 at the positions of 10 degrees, 110 degrees, and 290 degrees, no matter how the code is rotated, the distance between P1 and P2 is 100 degrees, and the distance between P2-P3 is 180 degrees. The relative rotation angle of the three parties, such as 80 degrees between P3 and P1, is maintained. This is advantageous in enhancing the robustness of the ring-shaped cord 10A against the deviation in the circumferential direction.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second example of the ring-shaped cord.
  • the ring-shaped code 10B of this example has almost the same configuration as the ring-shaped code 10A according to the first example described above, but is not a binary representation but a dot P in a gray scale according to a predetermined rule. Is different in that it is expressed.
  • the shade of dot P varies according to the unique characteristics of each Areolar gland, such as size and color. As a result, information other than the position of the Areolar gland can be added, so that the uniqueness as a biometric authentication code is improved.
  • FIG. 6 is a diagram showing a third example of the ring-shaped cord.
  • the positions of a plurality of Montgomery glands are represented by endless polygonal lines connecting adjacent dots P with a line segment.
  • Other points shall be in accordance with the first example and the second example described above.
  • the dot group represented by the above-mentioned ring-shaped code 10 may be in a form that directly indicates the position of the feature point, but as long as the stability is guaranteed, this may be used. It may be in a form showing the result of scrambling or encryption.
  • step 5 the code registration unit 6 performs a confirmation process as to whether the ring-shaped code 10 related to the registration belongs to the person himself / herself, and if the person can be confirmed, the ring-shaped code 10 is newly registered in the code storage unit 8. (Step 6). On the other hand, if the code registration unit 6 cannot confirm the identity, the code registration unit 6 performs a predetermined error process accompanied by an error notification to the registration requester (step 7). After the above steps 6 and 7, all the processes are completed and the routine exits.
  • FIG. 7 is a flowchart of the biometric authentication process.
  • step 11 as in step 1 described above, the area around the nipple of an individual is imaged by the camera 2 as an example of a biological part to be biometrically authenticated.
  • steps 12 to 14 following step 11 a series of processes such as preprocessing of the captured image, extraction of a plurality of feature points, and generation of the ring-shaped code 10 are sequentially performed as in steps 2 to 4 described above. ..
  • the code collating unit 7 uses the ring-shaped code 10 (authentication target code) generated in step 14 as the registered ring-shaped code 10'read from the code storage unit 8, that is, the authenticity of the person. Match with the registration code.
  • the ring-shaped cord 10 (or 10') is allowed to be shifted in the circumferential direction, and the ring-shaped cord 10 is sequentially rotated by a predetermined offset ⁇ (for example, 1 degree).
  • ⁇ for example, 1 degree
  • step 16 the code collation unit 7 determines whether or not the authentication target code 10 matches the registration code 10'. If they match, the authentication requester is notified that authentication is possible (step 17), and if they do not match, authentication is not possible (step 18). After the above steps 17 and 18, all the processes are completed and the routine is exited.
  • a ring-shaped code 10 is used as a biometric authentication code.
  • the ring-shaped cord 10 is formed in an endless shape, the relative positional relationship between the plurality of feature points (dots P) is maintained even if the cord 10 is rotated in the circumferential direction. Therefore, by allowing the ring-shaped code 10 to shift in the circumferential direction at the time of code collation, it is appropriately determined whether or not the authentication target code 10 and the registration code 10'match even if there is a rotation deviation. can.
  • a novel biological body that has never existed in the past is generated. Biometric authentication for the site becomes possible, and the technology can be enriched.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a biometric authentication article.
  • This example is, for example, a plastic biometric authentication card 20, and the ring-shaped code 10 described above is printed on the surface thereof.
  • the ring-shaped code 10 can be read by a camera 2 or a scanner provided in an external system as a biometric authentication code.
  • the read image data undergoes processing such as extraction of feature points (step 13) and generation of a ring-shaped code (step 14), and includes position data (rotation angle and radial distance) of a dot group indicating a plurality of feature points.
  • Code matching is performed (step 15).
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the biometric authentication article.
  • This example is a ring-shaped or circular article on which the above-mentioned ring-shaped code is represented, and a biometric badge 30 is typically assumed.
  • the ring-shaped code 10 can be read by a camera 2 or the like provided in an external system as a biometric authentication code, and the code is collated after undergoing the same processing as a card-shaped article (steps 13 and 14) (step 15). ).
  • the biometric authentication article may be a smartphone, a smart watch, a mobile terminal, or the like that displays the data of the ring-shaped code 10 stored as electronic data on the screen.
  • the present invention is not limited to this, and the iris is used. It can also be applied to biometric authentication of interest. As shown in FIG. 11, an iris exists in a ring around the pupil, and this iris has a complicated and fine linear unique pattern (feature point), and the position of this feature point is the pupil. Can be specified as a reference. Therefore, the above-mentioned three requirements of the biological part are satisfied.
  • the feature points of the iris are extracted using the same method as general iris recognition.
  • the present invention can also be regarded as a computer program (biometric authentication program) for causing a computer to execute the functions provided in the above-mentioned biometric authentication system 1.
  • this program causes a computer to perform a series of processes including the following steps.
  • Next, in the generation step a ring-shaped code is generated as a biometric authentication code for each of the extracted plurality of feature points.
  • the registration step the ring-shaped code generated in the generation step is registered as an individual genuine code under certain conditions.
  • the collation step the ring-shaped code generated in the generation step is collated with the code registered in advance as genuine while allowing the shift in the circumferential direction.
  • Biometric authentication system 1 Biometric authentication system 2 Camera 3 Preprocessing unit 4 Feature point extraction unit 5 Code generation unit 6 Code registration unit 7 Code collation unit 8 Code storage unit 10, 10', 10A-10C Ring-shaped code 20 Biometric authentication card 30 Biometric authentication badge

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Abstract

【課題】個人の生体部位の特徴をシンボル化した新規な生体認証用コードを提供する。 【解決手段】特徴点抽出部４は、認証対象となる個人の生体部位、または、この生体部位の特徴をシンボル化した物品を撮像した撮像画像に基づいて、複数の特徴点を抽出する。これらの特徴点は、位置的な基準を与える中心生体部位の周りに存在し、かつ、個人固有の生体的な特徴を示す。コード生成部５は、リング状コードを生体認証用コードとして生成する。このリング状コードは、抽出された複数の特徴点のそれぞれについて、中心生体部位を基準とした回転角度および径方向距離を規定する。生体認証用コードをエンドレスなリング状とすることで、リング状コードを周方向に回転させたとしても、複数のドットＰ（特徴点）の相対的な位置関係が保たれる。これは、リング状コードの周方向のズレに対するロバスト性を高める上で有利である。

Description

生体認証システム、生体認証プログラムおよび生体認証用物品
　本発明は、生体認証システム、生体認証プログラムおよび生体認証用物品に係り、特に、個人の生体部位の特徴をシンボル化した生体認証用コードに関する。
　近年、鍵やパスワードに代わる本人認証の仕組みとして、生体認証が注目されており、様々な場面で採用されている。生体認証とは、指紋、顔、静脈、虹彩などを使って本人を特定する仕組みであり、予め個人を特定できる身体的な特徴を登録しておき、認証時に情報の照合を行うことで本人であるか否かが判断される。例えば、特許文献１には、虹彩の情報を用いて個人認証を行うための虹彩コード化方法が開示されている。この方法では、まず、入力された複数の画像から虹彩領域がそれぞれ検出される。つぎに、検出された各虹彩領域の画像について、直交座標系から極座標系に座標変換が行われる。そして、座標変換後の各画像に対して帯域制限を行われた後、帯域制限後の各画像から虹彩コードがそれぞれ生成される。そして、生成された各虹彩コードが円周方向に回転補償される。最後に、回転補償後の複数の虹彩コードを、ビット毎の多数決によってビット値を決定することによって、単一の虹彩コードに統合される。
日本特許第３５７４６５３号公報
　本発明の目的は、個人の生体部位の特徴をシンボル化した新規な生体認証用コードを提供することである。
　かかる課題を解決すべく、第１の発明は、特徴点抽出部と、コード生成部とを有する生体認証システムを提供する。特徴点抽出部は、認証対象となる個人の生体部位、または、この生体部位の特徴をシンボル化した物品を撮像した撮像画像に基づいて、複数の特徴点を抽出する。これらの特徴点は、位置的な基準を与える中心生体部位の周りに存在し、かつ、個人固有の生体的な特徴を示す。コード生成部は、リング状コードを生体認証用コードとして生成する。このリング状コードは、抽出された複数の特徴点のそれぞれについて、中心生体部位を基準とした回転角度および径方向距離を規定する。
　ここで、第１の発明において、コード照合部を設けてもよい。このコード照合部は、コード生成部によって生成されたリング状コードを、周方向へのシフトを許容しつつ、真正なものとして予め登録されたコードと照合する。また、コード登録部を設けてもよい。このコード登録部は、コード生成部によって生成されたリング状コードを、一定の条件下で、個人の真正なコードとして登録する。また、上記リング状コードは、同心円状に配置された複数のリング層上に離散的に配置されたドット群によって構成されていることが好ましい。さらに、上記リング状コードは、上記中心生体部位である乳首周りの乳輪に存在する複数のモントゴメリー腺を上記特徴点として、上記中心角度および上記径方向距離を規定することが好ましい。
　第２の発明は、以下のステップをコンピュータに実行させる生体認証プログラムを提供する。第１のステップでは、認証対象となる個人の生体部位、または、この生体部位の特徴をシンボル化した物品を撮像した撮像画像に基づいて、複数の特徴点を抽出する。これらの特徴点は、位置的な基準を与える中心生体部位の周りに存在し、かつ、個人固有の生体的な特徴を示す。第２のステップでは、リング状コードを生体認証コードとして生成する。このリング状コードは、抽出された複数の特徴点のそれぞれについて、中心生体部位を基準とした回転角度および径方向距離を規定する。
　ここで、第２の発明において、上記第２のステップによって生成されたリング状コードを、周方向へのシフトを許容しつつ、真正なものとして予め登録されたコードと照合する第３のステップを設けてもよい。また、上記第２のステップによって生成されたリング状コードを、一定の条件下で、個人の真正なコードとして登録する第４のステップを設けてもよい。また、上記リング状コードは、同心円状に配置された複数のリング層上に離散的に配置されたドット群によって構成されていることが好ましい。さらに、上記リング状コードは、上記中心生体部位である乳首周りの乳輪に存在する複数のモントゴメリー腺を上記特徴点として、上記中心角度および上記径方向距離を規定することが好ましい。
　第３の発明は、リング状コードが示された生体認証用物品を提供する。このリング状コードは、位置的な基準を与える中心生体部位の周りに存在し、かつ、個人固有の生体的な特徴を示す複数の特徴点のそれぞれについて、中心生体部位を基準とした回転角度および径方向距離を規定する。また、リング状コードは、生体認証用コードとして外部システムによって読取り可能である。
　ここで、第３の発明において、上記リング状コードは、同心円状に配置された複数のリング層上に離散的に配置されたドット群によって構成されていてもよい。また、上記生体認証用物品は、リング状コードが印刷されたカード、または、リング状コードを表す環状または円状の物品であってもよい。さらに、上記リング状コードは、上記中心生体部位である乳首周りの乳輪に存在する複数のモントゴメリー腺を上記特徴点として、上記中心角度および上記径方向距離を規定することが好ましい。
　本発明によれば、生体認証用コードがエンドレスなリング状に形成されているため、コードを周方向に回転させたとしても、複数の特徴点の相対的な位置関係が保たれる。したがって、コードの照合時において、コードの周方向へのシフトを許容することで、周方向のズレが存在したとしても、コードが一致するかどうかを適切に判定できる。
第１の実施形態に係る生体認証システムのブロック図 生体認証用コードの登録処理のフローチャート 乳首周りの生体部位を示す図 リング状コードの第１の例を示す図 リング状コードの第２の例を示す図 リング状コードの第３の例を示す図 生体認証用コードの照合処理のフローチャート 周方向のシフトを伴うコード照合の説明図 第２の実施形態に係る生体認証用物品の一例を示す図 第２の実施形態に係る生体認証用物品の他の一例を示す図 虹彩を含む生体部位を示す図
（第１の実施形態）
　図１は、本実施形態に係る生体認証システムのブロック図である。この生体認証システム１は、カメラ２と、前処理部３と、特徴点抽出部４と、コード生成部５と、コード登録部６と、コード照合部７と、コード記憶部８とを有する。カメラ２は、認証対象として、個人が備える所定の生体部位を撮像する。なお、後述するように、カメラ２の撮像対象は、生体部位そのもののみならず、この生体部位の特徴をシンボル化した物品であってもよい。前処理部３は、カメラ２によって撮像された画像に対して所定の前処理を施す。
　特徴点抽出部４は、前処理が施された撮像画像に基づいて、個人固有の生体的な特徴を示す複数の特徴点を抽出する。コード生成部５は、生体認証用コードとして、特徴点抽出部４によって抽出された複数の特徴点をシンボル化した新規なリング状コードを生成する。コード登録部６は、コード生成部５によって生成されたリング状コードを、一定の条件下で、個人の真正なコードとしてコード記憶部８に登録する。コード照合部７は、コード生成部５によって生成されたリング状コードを、周方向へのシフトを許容しつつ、真正なものとしてコード記憶部８に登録された真正なコードと照合することによって、認証対象が本人のものであるかどうかを判定する。
　ここで、生体認証システム１は、カメラ２を備える単一のハードウェア機器で実現してもよいが、複数のハードウェア機器（コンピュータ）によって構成されたネットワークシステムとして実現してもよい。例えば、クライアントと認証サーバとによって構成されたネットワークシステムにおいて、クライアントがカメラ２のみ、あるいは、カメラ２と機能ブロック３～５とを備え、認証サーバがそれ以外の機能ブロックを備えるといった如くである。また、クライアントと認証サーバとの間に仲介サーバを介在させてもよい。この構成において、認証サーバは、仲介サーバからの依頼に基づいて、リング状コードの登録処理と照合処理とを行い、この照合結果を仲介サーバに通知する。さらに、生体認証システム１は、コード登録部６およびコード照合部７の双方を備えている必要はなく、使用目的などに応じて、どちらか一方のみ備えていれば足りる。例えば、コード登録機能を備えない照合専用の場合、生体認証システム１は、コード登録部６を備えている必要はない。
　本実施形態において、認証対象となる生体部位は、その特徴として、以下の要件を満たすことが要求される。
［生体部位の要件］
（１）個人固有の生体的な特徴を示す複数の特徴点を有すること
（２）複数の特徴点は、特定の生体部位（中心生体部位）の周りに存在すること
（３）複数の特徴点は、中心生体部位を基準に位置が特定できること
　つぎに、生体認証システム１における生体認証用コードの登録処理について詳述する。図２は、コード登録処理のフローチャートである。まず、ステップ１では、新規に登録すべき生体部位の一例として、図３に示すような個人の乳首周りがカメラ２によって撮像される。一般に、乳首の周りには乳輪が環状に存在し、この乳輪には、モントゴメリー腺と呼ばれるイボ状のぶつぶつが複数存在する。モントゴメリー腺は、その位置および個数についての個人差が大きく、乳首（中心生体部位）の周りに存在し、かつ、乳首を基準として位置が特定できることから、上述した生体部位の３つの要件を満たす。なお、以下の説明では、片方の乳輪のみに着目した例に説明するが、左右双方の乳輪を認証対象としてもよい。
　つぎに、ステップ２において、前処理部３は、カメラ２によって撮像された画像に対して所定の前処理を行う。前処理としては、乳輪の真円化、乳輪のサイズの正規化、コントラスト調整などが挙げられる。ここで、乳輪の真円化および正規化は、乳輪の形状や大きさに関する個人差を吸収するために行われ、これによって、生体認証用コードを同一サイズの真円な形状として統一的に取り扱うことが可能になる。また、コントラスト調整は、生体的な特徴であるモントゴメリー腺を鮮明化するために行われる。
　ステップ３において、特徴点抽出部４は、ステップ２の前処理が行われた撮像画像に基づいて、個人固有の生体的な特徴を示す複数の特徴点として、乳輪に存在する全てのモントゴメリー腺を抽出する。モントゴメリー腺の抽出は、例えば、乳輪とみなされる領域内に存在すること、乳輪の輝度に対して所定の輝度差を有すること、および、輝度差を有する領域が所定の大きさを有することを条件として、行うことができる。
　ステップ４において、コード生成部５は、生体認証用コードとしてリング状コードを生成する。図４は、リング状コードの第１の例を示す図である。本例のリング状コード１０Ａは、真円形状を有し、同心円状に配置された複数のリング層（例えば３層）によって構成されている。そして、これらのリング層上には、ドット群を構成する複数のドットＰが配置されている。ドット群は、ステップ３において抽出された個々のモントゴメリー腺の位置を示しており、リング状コード１０Ａ上において離散的に配置されている。なお、ドットＰのサイズは、これが対応するモントゴメリー腺の大きさに応じて可変に設定してもよい。
　本実施形態において、特徴点（モントゴメリー腺）を示すドットＰの位置は、極座標系、すなわち、回転角度θおよび径方向距離ｒによって規定されている。ここで、「回転角度θ」は、中心生体部位である乳首、より具体的には乳首の中心Ｃを基準としたドットＰの回転角度である。回転角度θについては、撮像画像の真上（０度）を基準とした絶対的な角度で規定してもよいが、周方向に隣り合ったドットＰの相対的な角度（角度のズレ量）で規定すれば、より少ないビット数で回転角度θを表現できる。また、「径方向距離ｒ」は、乳首の中心ＣからドットＰまでの長さである。径方向距離ｒについては、乳首の中心Ｃからの距離を直接規定してもよいが、周方向に隣り合ったドットＰの相対的な距離（距離のズレ量）で規定すれば、より少ないビット数で径方向距離ｒを表現できる。また、リング状コード１０Ａを構成する個々のリング層にＩＤを付して、リング層のＩＤで径方向距離ｒを規定してもよい。このように、生体認証用コードをエンドレスなリング状とすることで、リング状コード１０Ａを周方向に回転させたとしても、複数のドットＰ（特徴点）の相対的な位置関係が保たれる。例えば、１０度、１１０度、２９０度の位置に３つのドットＰ１～Ｐ３が存在する場合、コードをどのように回転させても、Ｐ１ーＰ２間が１００度、Ｐ２－Ｐ３間が１８０度、Ｐ３－Ｐ１間が８０度といった三者の相対的な回転角度が保たれる。これは、リング状コード１０Ａの周方向のズレに対するロバスト性を高める上で有利である。
　図５は、リング状コードの第２の例を示す図である。本例のリング状コード１０Ｂは、上述した第１の例に係るリング状コード１０Ａとほぼ同様の構成を有しているが、二値表現ではなく、所定の規則に従ったグレースケールでドットＰが表現されている点で異なる。ドットＰの濃淡は、個々のモントゴメリー腺固有の特徴、例えば大きさや色味などに応じて変える。これにより、モントゴメリー腺の位置以外の情報も付加できるので、生体認証用コードとしての固有性が向上する。
　図６は、リング状コードの第３の例を示す図である。本例のリング状コード１０Ｃは、隣り合ったドットＰを線分で連結したエンドレスな折れ線によって、複数のモントゴメリー腺の位置が表現されている。それ以外の点は、上述した第１の例および第２の例に準じるものとする。
　なお、上述したリング状コード１０（符号１０は１０Ａ～１０Ｃの総称）に表されるドット群は、特徴点の位置を直接示す形態であってもよいが、復元性が担保される限り、これにスクランブルや暗号化を施した結果を示すような形態であってもよい。
　ステップ５において、コード登録部６は、登録に係るリング状コード１０が本人のものであるかの確認処理を行い、本人確認ができた場合、リング状コード１０をコード記憶部８に新規に登録する（ステップ６）。これに対して、コード登録部６は、本人確認ができなかった場合、登録依頼者へのエラー通知を伴う所定のエラー処理を行う（ステップ７）。以上のステップ６，７の処理を経て、すべての処理が終了して本ルーチンを抜ける。
　つぎに、生体認証システム１における生体認証用コードの照合処理について詳述する。図７は、生体認証処理のフローチャートである。まず、ステップ１１において、上述したステップ１と同様、生体認証すべき生体部位の一例として、個人の乳首周りがカメラ２によって撮像される。そして、ステップ１１に続くステップ１２～１４において、上述したステップ２～４と同様、撮像画像の前処理、複数の特徴点の抽出、および、リング状コード１０の生成といった一連の処理が順次行われる。
　ステップ１５において、コード照合部７は、ステップ１４において生成されたリング状コード１０（認証対象コード）を、コード記憶部８より読み出された登録済みのリング状コード１０’、すなわち、本人の真正な登録コードと照合する。この照合に際しては、図８に示すように、リング状コード１０（または１０’）の周方向へのシフトが許容されており、リング状コード１０を所定のオフセットΔθ（例えば１度）だけ順次回転させながら、コード照合が繰り返される。これにより、認証対象コード１０と登録コード１０’との間に不知の回転ズレが存在したとしても、コードの内容（すなわち、上述したドット群のテクスチャ）が同一である限り、両者の同一性が保証される。
　ステップ１６において、コード照合部７は、認証対象コード１０が登録コード１０’と一致するか否かを判定する。両者が一致する場合には、認証可である旨が認証依頼者に通知され（ステップ１７）、両者が一致しない場合には、認証不可である旨が通知される（ステップ１８）。以上のステップ１７，１８の処理を経て、すべての処理が終了して本ルーチンを抜ける。
　このように、本実施形態によれば、個人固有の生体的な特徴を示す特徴点として、乳首周りに存在するモントゴメリー腺に着目し、これに基づいて、生体認証用コードとしてリング状コード１０を生成する。このリング状コード１０は、エンドレスな形状に形成されているため、コード１０を周方向に回転させたとしても、複数の特徴点（ドットＰ）の相対的な位置関係が保たれる。したがって、コード照合時において、リング状コード１０の周方向へのシフトを許容することで、回転ズレが存在したとしても、認証対象コード１０と登録コード１０’とが一致するかどうかを適切に判定できる。
　また、本実施形態によれば、特に、中心生体部位である乳首周りの乳輪に存在する複数のモントゴメリー腺を特徴点としたリング状コード１０を生成することで、従来にはない新規な生体部位を対象とした生体認証が可能になり、技術の豊富化を図ることができる。
（第２の実施形態）
　上述した第１の実施形態では、認証対象となる個人の生体部位をカメラ２でその都度撮像する例について説明したが、生体部位の露出を伴うために煩雑であり、場合によっては、人目が気になることもある。そこで、本実施形態では、生体部位の露出に代えて、生体部位の特徴をシンボル化したリング状コード１０が示された生体認証用物品について説明する。
　図９は、生体認証用物品の一例を示す図である。本例は、例えばプラスチック製の生体認証カード２０であり、その表面には、上述したリング状コード１０が印刷されている。このリング状コード１０は、生体認証用コードとして外部システムが備えるカメラ２やスキャナーなどによって読取り可能である。読み取られた画像データは、特徴点の抽出（ステップ１３）およびリング状コードの生成（ステップ１４）といった処理を経て、複数の特徴点を示すドット群の位置データ（回転角度および径方向距離を含む。）に変換された上で、コードの照合が行われる（ステップ１５）。
　図１０は、生体認証用物品の他の一例を示す図である。本例は、上述したリング状コードが表された環状または円状の物品であり、典型的には、生体認証バッジ３０が想定される。このリング状コード１０は、生体認証用コードとして外部システムが備えるカメラ２などによって読取り可能であり、カード状物品と同様の処理を経て（ステップ１３，１４）、コードの照合が行われる（ステップ１５）。
　このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られるほか、生体認証用物品を代用することで、認証対象となる生体部位を直接露出させる必要がないので、簡易性および利便性に優れた生体認証を実現できる。なお、生体認証物品は、上述した例の他に、電子データとして格納されたリング状コード１０のデータを画面に表示させるスマートフォン、スマートウォッチ、携帯端末などであってもよい。
　なお、上述した各実施形態では、認証対象となる生体部位として、乳首周りの乳輪に存在するモントゴメリー腺に着目した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、虹彩に着目した生体認証においても適用可能である。図１１に示すように、瞳孔周りには虹彩が環状に存在し、この虹彩は、複雑で細かな線状の固有の模様（特徴点）を有し、かつ、この特徴点の位置は、瞳孔を基準として特定できる。よって、上述した生体部位の３つの要件を満たす。虹彩の特徴点は、一般的な虹彩認証と同様の手法を用いて抽出される。
　さらに、本発明は、上述した生体認証システム１が備える機能をコンピュータに実行させるコンピュータ・プログラム（生体認証プログラム）として捉えることもできる。このプログラムは、概略的に述べると、以下のステップを有する一連の処理をコンピュータに実行させる。まず、抽出ステップでは、認証対象となる個人の生体部位、または、この生体部位の特徴をシンボル化した物品を撮像した撮像画像に基づいて、複数の特徴点を抽出する。つぎに、生成ステップでは、抽出された複数の特徴点のそれぞれについて、リング状コードを生体認証用コードとして生成する。登録ステップでは、生成ステップにおいて生成されたリング状コードを、一定の条件下で、個人の真正なコードとして登録する。そして、照合ステップでは、生成ステップにおいて生成されたリング状コードを、周方向へのシフトを許容しつつ、真正なものとして予め登録されたコードと照合する。
　１　生体認証システム
　２　カメラ
　３　前処理部
　４　特徴点抽出部
　５　コード生成部
　６　コード登録部
　７　コード照合部
　８　コード記憶部
　１０，１０’，１０Ａ～１０Ｃ　リング状コード
　２０　生体認証カード
　３０　生体認証バッジ

Claims (14)

  1. 　生体認証システムにおいて、
    　認証対象となる個人の生体部位、または、当該生体部位の特徴をシンボル化した物品を撮像した撮像画像に基づいて、位置的な基準を与える中心生体部位の周りに存在し、かつ、個人固有の生体的な特徴を示す複数の特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
    　前記抽出された複数の特徴点のそれぞれについて、前記中心生体部位を基準とした回転角度および径方向距離を規定するリング状コードを生体認証用コードとして生成するコード生成部と
    を有することを特徴とする生体認証システム。
  2. 　前記コード生成部によって生成された前記リング状コードを、周方向へのシフトを許容しつつ、真正なものとして予め登録されたコードと照合するコード照合部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載された生体認証システム。
  3. 　前記コード生成部によって生成された前記リング状コードを、一定の条件下で、個人の真正なコードとして登録するコード登録部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載された生体認証システム。
  4. 　前記リング状コードは、同心円状に配置された複数のリング層上に離散的に配置されたドット群によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載された生体認証システム。
  5. 　前記リング状コードは、前記中心生体部位である乳首周りの乳輪に存在する複数のモントゴメリー腺を前記特徴点として、前記中心角度および前記径方向距離を規定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された生体認証システム。
  6. 　生体認証プログラムにおいて、
    　認証対象となる個人の生体部位、または、当該生体部位の特徴をシンボル化した物品を撮像した撮像画像に基づいて、位置的な基準を与える中心生体部位の周りに存在し、かつ、個人固有の生体的な特徴を示す複数の特徴点を抽出する第１のステップと、
    　前記抽出された複数の特徴点のそれぞれについて、前記中心生体部位を基準とした回転角度および径方向距離を規定するリング状コードを生体認証用コードとして生成する第２のステップと
    を有する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする生体認証プログラム。
  7. 　前記第２のステップによって生成された前記リング状コードを、周方向へのシフトを許容しつつ、真正なものとして予め登録されたコードと照合する第３のステップをさらに有することを特徴とする請求項６に記載された生体認証プログラム。
  8. 　前記第２のステップによって生成された前記リング状コードを、一定の条件下で、個人の真正なコードとして登録する第４のステップをさらに有することを特徴とする請求項７に記載された生体認証プログラム。
  9. 　前記リング状コードは、同心円状に配置された複数のリング層上に離散的に配置されたドット群によって構成されていることを特徴とする請求項６に記載された生体認証プログラム。
  10. 　前記リング状コードは、前記中心生体部位である乳首周りの乳輪に存在する複数のモントゴメリー腺を前記特徴点として、前記中心角度および前記径方向距離を規定することを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載された生体認証プログラム。
  11. 　生体認証用物品において、
    　位置的な基準を与える中心生体部位の周りに存在し、かつ、個人固有の生体的な特徴を示す複数の特徴点のそれぞれについて、前記中心生体部位を基準とした回転角度および径方向距離を規定するリング状コードが示され、
    　前記リング状コードは、生体認証用コードとして外部システムによって読取り可能であることを特徴とする生体認証用物品。
  12. 　前記リング状コードは、同心円状に配置された複数のリング層上に離散的に配置されたドット群によって構成されていることを特徴とする請求項１１に記載された生体認証用物品。
  13. 　前記生体認証用物品は、前記リング状コードが印刷されたカード、または、前記リング状コードを表す環状または円状の物品であることを特徴とする請求項１１に記載された生体認証用物品。
  14. 　前記リング状コードは、前記中心生体部位である乳首周りの乳輪に存在する複数のモントゴメリー腺を前記特徴点として、前記中心角度および前記径方向距離を規定することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載された生体認証用物品。
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