(57)【要約】  生体認証装置は、利用者の生体情報を含む第１の部位を撮影することにより、その生体情報を表す生体画像を生成する生体情報取得部と、所定の基準位置に対する利用者の位置と生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルと、登録利用者の登録生体情報に関するテンプレートとを記憶する記憶部と、処理部とを有する。処理部は、第１の部位と異なる利用者の第２の部位を撮影した位置検出用画像上の第２の部位の位置を求めることにより所定の基準位置に対する利用者の位置を決定し、参照テーブルを参照することにより、利用者の位置に対応する回転角度を決定し、回転角度に応じて、登録生体情報の向きと生体画像上の生体情報の向きとが略平行となるように、登録生体情報または生体画像上の生体情報を回転させ、向きが略平行化された登録生体情報と生体情報とを照合する。
2012081126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の生体情報を含む第１の部位を撮影することにより、該生体情報を表す生体画像を生成する生体情報取得部と、
所定の基準位置に対する利用者の位置と前記生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルと、登録利用者の登録生体情報に関するテンプレートとを記憶する記憶部と、
処理部であって、
前記第１の部位と異なる利用者の第２の部位を撮影した位置検出用画像上の該第２の部位の位置を求めることにより、前記所定の基準位置に対する利用者の位置を決定する位置決定機能と、
前記参照テーブルを参照することにより、前記利用者の位置に対応する回転角度を決定する回転量推定機能と、
前記回転角度に応じて、前記登録生体情報の向きと前記生体画像上の前記生体情報の向きとが略平行となるように、前記登録生体情報または前記生体画像上の前記生体情報を回転させる回転機能と、
向きが略平行化された前記登録生体情報と前記生体情報とを照合する照合機能と、
を実現する処理部と、
を有する生体認証装置。
【請求項２】
前記生体情報取得部は、前記生体情報を含む部位が翳される前または後に前記第２の部位を撮影することにより前記位置決定用画像を生成する、請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記生体認証装置を利用可能な位置にいる利用者の前記第２の部位を撮影して前記位置決定用画像を生成する撮像部をさらに有する、請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記照合機能は、前記登録生体情報と前記生体情報の少なくとも何れか一方を所定の回転角度範囲内で回転させて位置合わせを行って、前記登録生体情報と前記生体情報とが最も一致するときの類似度を算出し、前記所定の回転角度範囲は、前記回転角度の想定される最大範囲よりも狭く設定される、請求項１〜３の何れか一項に記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記位置決定機能は、前記所定の基準位置に対する利用者の位置に基づいて、当該利用者が前記生体情報取得部に対して右寄りに位置するかまたは左寄りに位置するかを決定し、
前記回転量推定機能は、前記回転角度を、前記利用者が前記生体情報取得部に対して右寄りに位置する場合と左寄りに位置する場合とで異なる値に設定する請求項１〜４の何れか一項に記載の生体認証装置。
【請求項６】
前記第１の部位は前記利用者の右手または左手であり、前記第２の部位は前記利用者の頭部である、請求項１〜５の何れか一項に記載の生体認証装置。
【請求項７】
利用者の生体情報を含む第１の部位を撮影することにより、該生体情報を表す生体画像を生成し、
前記第１の部位と異なる利用者の第２の部位を撮影することにより、位置検出用画像を生成し、
前記位置検出用画像上の前記第２の部位の位置を求めることにより、所定の基準位置に対する前記利用者の位置を決定し、
所定の基準位置に対する利用者の位置と前記生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルを参照することにより、前記利用者の位置に対応する回転角度を決定し、
前記回転角度に応じて、登録利用者の登録生体情報の向きと前記生体画像上の前記生体情報の向きとが略平行となるように、前記登録生体情報または前記生体画像上の前記生体情報を回転させ、
向きが略平行化された前記登録生体情報と前記生体情報とを照合する、
ことを含む生体認証方法。
【請求項８】
利用者の生体情報を含む第１の部位と異なる該利用者の第２の部位を撮影した位置検出用画像上の前記第２の部位の位置を求めることにより、所定の基準位置に対する前記利用者の位置を決定し、
前記所定の基準位置に対する利用者の位置と前記生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルを参照することにより、前記利用者の位置に対応する回転角度を決定し、
前記回転角度に応じて、登録利用者の登録生体情報の向きと、前記第１の部位を撮影することにより生成された前記生体情報を表す生体画像上の前記生体情報の向きとが略平行となるように、前記登録生体情報または前記生体画像上の前記生体情報を回転させ、
向きが略平行化された前記登録生体情報と前記生体情報とを照合する、
ことをコンピュータに実行させる生体認証用コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、生体画像に表された生体情報を用いて生体認証を行う生体認証装置、生体認証方法及び生体認証用コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、手または指の静脈のパターン、指紋または掌紋などの生体情報を表した生体画像に基づいて、装置またはシステムの利用者を認証する生体認証技術が開発されている。そのような生体認証技術を利用した生体認証装置は、例えば、生体認証装置を使用しようとする利用者の生体情報を表す生体画像を入力生体画像として取得する。そして生体認証装置は、入力生体画像に表された利用者の入力生体情報を、予め登録された登録利用者の生体画像に表された生体情報である登録生体情報と照合する。生体認証装置は、照合処理の結果に基づいて、入力生体情報と登録生体情報が一致すると判定した場合、その利用者を正当な権限を有する登録利用者として認証する。そして生体認証装置は、認証された利用者が生体認証装置が組み込まれた装置または生体認証装置と接続された他の装置を使用することを許可する。【０００３】
登録時における、生体情報を取得するセンサに対する生体情報の向きが、照合時における生体情報の向きと異なることがある。生体情報の向きが異なると、生体情報に含まれる同一の特徴的な構造であっても、照合時に取得された生体画像上における位置及び向きが登録時に取得された生体画像上における位置及び向きと異なる。そこで、生体認証装置は、入力生体情報と登録生体情報を照合する際、登録時の生体情報の向きが照合時の生体情報の向きと略一致するように、少なくとも一方の生体情報を回転走査させながら、入力生体情報と登録生体情報とが最も一致する位置を見つける。しかし、走査する回転角度の範囲が広いと、処理時間が長くなるだけでなく、入力生体情報を持つ利用者が登録生体情報を持つ登録利用者と異なる場合でも、生体認証装置が利用者を登録利用者として誤って認証する確率（他人受入率と呼ぶ）が高くなる。そこで例えば、登録時の生体情報の向きと照合時の生体情報の向きとの角度差の許容範囲が予め設定され、角度差がその許容範囲内に収まるように、生体情報を含む部位がセンサに翳されるように、生体認証装置が運用される。【０００４】
しかし、センサが固定的に設置される場合、例えば、現金自動預け払い機にセンサが内蔵される場合、またはノート型パーソナルコンピュータのパームレスト部にセンサが内蔵される場合には、センサは、例えば、装置の右端または左端に配置される。これは、そのような装置では、利用者の利便性のため、中央部に主要なユーザインターフェースである表示装置またはキーボード、タッチパッドといった入力装置が配置され、生体情報入力用のセンサを配置可能な場所が装置の端部しかないことによる。【０００５】
センサが装置の右端または左端に配置されている場合、センサに近い方の部位、例えば、センサが右端に配置されている場合の右手は、センサに対して自然に翳されるとその部位の向きはセンサの垂直方向（すなわち、手前側から奥側へ向かう方向）と略平行になる。一方、センサから遠い方の部位、例えば、センサが右端に配置されている場合の左手は、センサに対して自然な姿勢で翳されるとその部位の向きはセンサの垂直方向に対して略90°回転する。そのため、部位の向きとセンサの向きとの角度差が設定された許容範囲から外れてしまい、利用者が認証されないおそれがあった。また、センサから遠い方の部位の向きがセンサの垂直方向と略平行となるように、不自然な姿勢でその部位が翳されると、部位のねじれが生じたり、センサに対して部位が何れかの方向に大きく傾くことがある。このような場合、生体画像に写った生体情報の像が歪むため、そのような生体画像が生体認証処理に用いられると、認証精度が低下するおそれがあった。
そこで、上記のような問題を解決するための様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照）。【０００６】
そのような公知技術の一例では、生体認証装置と自動取引装置の結合部に回転機構が設けられ、使用者が生体認証装置を操作する際に回転機構が生体認証装置を使用者にとって使い易いように回転させる。
また他の公知技術の一例では、掌位置検出装置は、手の掌側が撮像された画像内の掌の左右方向及び上下左右の各端を検出することで、画像内の掌の位置を検出し、掌の左右方向に基づいて画像を座標検出用に回転させる。
さらに他の公知技術の一例では、生体情報認証システムは、あらかじめ登録者の生体情報及び対応する角度情報を記憶しておき、その角度情報を利用して読み取った生体情報と記憶している生体情報とが一致するか否かを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６５９００号公報
【特許文献２】特開２００１−２４３４６５号公報
【特許文献３】特開平７−１１０８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、生体情報を読み取るセンサが非接触式のセンサである場合、生体情報を持つ部位の向きに応じてセンサを回転させることは困難である。また、センサが搭載される装置がノート型パーソナルコンピュータのような小型な装置の場合、回転機構を搭載するための十分なスペースを確保することも困難である。
また、センサと掌の位置関係及びセンサの最大画角によっては、画像上に掌の一部しか写らないこともある。このような場合、生体認証装置は、画像のみから掌の左右方向を正確に判定することは困難であるので、センサに対する掌の向きを正確に判定できないおそれがあった。
さらに、登録時に記憶させた角度情報を用いる技術では、利用者が角度情報を記憶していることが前提となっている。そのため、照合時において利用者がその角度情報を忘れていると、生体認証装置は、その利用者を登録利用者として認証できないので、利用者に不便を強いるおそれがあった。【０００９】
そこで本明細書は、生体画像上での生体情報の向きが登録時と照合時とで異なっても認証精度の低下及び処理時間の増加を抑制可能な生体認証装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一つの実施形態によれば、生体認証装置が提供される。この生体認証装置は、利用者の生体情報を含む第１の部位を撮影することにより、その生体情報を表す生体画像を生成する生体情報取得部と、所定の基準位置に対する利用者の位置と生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルと、登録利用者の登録生体情報に関するテンプレートとを記憶する記憶部と、生体画像に表された生体情報と登録生体情報とを照合する処理部を有する。処理部は、第１の部位と異なる利用者の第２の部位を撮影した位置検出用画像上の第２の部位の位置を求めることにより、所定の基準位置に対する利用者の位置を決定する位置決定機能と、参照テーブルを参照することにより、利用者の位置に対応する回転角度を決定する回転量推定機能と、回転角度に応じて、登録生体情報の向きと生体画像上の生体情報の向きとが略平行となるように、登録生体情報または生体画像上の生体情報を回転させる回転機能と、向きが略平行化された登録生体情報と生体情報とを照合する照合機能とを実現する。【００１１】
本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【発明の効果】
【００１２】
本明細書に開示された生体認証装置は、生体画像上での生体情報の向きが登録時と照合時とで異なっても認証精度の低下及び処理時間の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の実施形態による生体認証装置の概略構成図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、利用者と生体情報取得部との位置関係の例を示す図である。
【図３】図３は、生体認証装置が有する処理部の機能ブロック図である。
【図４】図４（Ａ）は、位置決定用画像の一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した位置決定用画像について垂直方向のラインごとに利用者が写っている画素の積算数を求めたヒストグラムである。
【図５】図５は、処理部上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、位置検出処理の動作フローチャートを示す図である。
【図６】図６は、生体情報を含む部位が生体情報取得部に対して自然に翳される場合における、生体情報取得部の垂直方向に対する部位の向きの角度を表す表を示す。
【図７】図７は、処理部上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、生体情報登録処理の動作フローチャートを示す図である。
【図８】図８は、処理部上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、生体認証処理の動作フローチャートを示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態による生体認証装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照しつつ、様々な実施形態による生体認証装置について説明する。
この生体認証装置は、利用者に対する生体認証処理を実行するために、利用者の生体情報を表した画像である生体画像を取得する。この生体認証装置は、生体情報を読み取るセンサで利用者の頭部を写した画像を生成し、その画像上での利用者の頭部の位置を検出することにより、所定の基準位置に対する利用者の相対的な位置を検出する。そしてこの生体認証装置は、利用者の位置と登録されている部位に応じて、センサに対するその部位に含まれる生体情報の向きを推定する。
【００１５】
本実施形態では、生体認証装置は、生体認証の対象となる生体情報として手の静脈パターンを利用する。しかし、生体認証の対象となる生体情報は、指紋、掌紋、鼻紋または掌形など、静止画像に表される他の生体情報であってもよい。
【００１６】
さらに、本実施形態では、生体認証装置は、パーソナルコンピュータに組み込まれる。しかし、生体認証装置は、現金自動預け払い機または入退室許可用の入力装置といった、生体情報を読み取るセンサが固定的に設置され、かつ生体認証結果が利用される様々な装置に実装されてもよい。
【００１７】
また、本明細書において、「照合処理」という用語は、入力生体情報と登録生体情報の類似度合いを表す類似度を算出する処理を示すために使用される。また、「生体認証処理」という用語は、照合処理だけでなく、照合処理の結果を利用して、利用者を認証するか否かを決定する処理を含む、認証処理全体を示すために使用される。
【００１８】
図１は、第１の実施形態による生体認証装置の概略構成図を示す。図１に示されるように、生体認証装置１は、表示部２と、入力部３と、生体情報取得部４と、記憶部５と、処理部６とを有する。表示部２、入力部３及び生体情報取得部４は、記憶部５と処理部６が収容された筺体とは別個に設けられてもよい。あるいは、表示部２、入力部３、生体情報取得部４、記憶部５及び処理部６は、いわゆるノート型パーソナルコンピュータまたはタブレット型端末のように、一つの筺体に収容されてもよい。
【００１９】
生体認証装置１は、生体情報取得部４により利用者の手の静脈パターンを表す生体画像を生成し、その生体画像を用いて生体認証処理を実行する。そして生体認証装置１は、生体認証処理の結果、利用者を登録利用者の何れかとして認証した場合、生体認証装置１が実装されたコンピュータをその利用者が使用することを許可する。あるいは、生体認証装置１は、図示しない他の装置へ、利用者が認証された旨を表す信号を送信して、その利用者が他の装置を使用することを許可する。
【００２０】
表示部２は、例えば、液晶ディスプレイまたはＣＲＴモニタなどの表示装置を有する。そして表示部２は、例えば、照合に用いられる部位（右手または左手）を示すメッセージ、または生体情報取得部４が適正な生体画像を取得可能な位置へ手を配置させるためのガイダンスメッセージを利用者に対して表示する。また表示部２は、処理部６により実行されたアプリケーションに関連する各種情報などを表示する。
【００２１】
入力部３は、例えば、キーボードと、キーボードの手前側に設けられたパームレスト部とを有する。入力部３は、さらに、パームレスト部の略中央に、キーパッドを有してもよい。そして入力部３を介して利用者により入力されたコマンド、データ、利用者のユーザ名またはパスワードは、処理部６へ渡される。
【００２２】
生体情報取得部４は、利用者の手の静脈パターンを表す生体画像を生成する。そのために、生体情報取得部４は、例えば、２次元状に配置された撮像素子アレイと、光学系とを有する。本実施形態では、利用者が手を生体情報取得部４に触れなくても生体画像上に静脈パターンの像が写るように、光学系は、撮像素子アレイ上に生体情報取得部４の表面から所定の距離範囲内に配置された被写体の像を結像する。また、この光学系は、所定の距離範囲から外れた位置にある他の物体、例えば、利用者の頭部を含む頭部のデフォーカスされた像も撮像素子アレイ上に投影することができる。さらに、生体情報取得部４は、利用者の手を照明するための、赤外発光ダイオードなどの照明光源を有してもよい。
【００２３】
本実施形態では、生体情報取得部４は、入力部３と一体的に形成され、入力部３のパームレスト部の右端近傍に配置される。しかし、生体情報取得部４の配置はこの例に限られず、例えば、生体情報取得部４は、パームレスト部の左端近傍に配置されてもよい。
【００２４】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、利用者と生体情報取得部４との位置関係の例を示す図である。図２（Ａ）は、生体情報を含む部位が右手である場合における、その部位と生体情報取得部との位置関係を示し、図２（Ｂ）は、生体情報を含む部位が左手である場合における、その部位と生体情報取得部との位置関係を示す。
【００２５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、通常、利用者２００は、両手で入力部３を利用できるように、入力部３の正面に位置する。一方、本実施形態では、生体情報取得部４は、入力部３のパームレスト部の右端近傍に配置されている。そのため、図２（Ａ）に示されるように、生体情報取得部４の垂直方向（すなわち、手前側から奥側へ向かう方向）と、利用者２００の右手２０１の長手方向は略平行になる。一方、図２（Ｂ）に示されるように、利用者２００が左手２０２を生体情報取得部４に翳す場合、利用者２００は、左手２０２を利用者２００の体の正面を横切るように翳さなければならない。そのため、生体情報取得部４の垂直方向と、利用者２００の左手２０２の長手方向は略直交する。このように、利用者は、生体情報取得部４の近傍に位置する部位については、その部位に含まれる生体情報の向きが生体情報取得部４の垂直方向と略平行となるようにその部位を生体情報取得部４に翳すことができる。しかし、生体情報取得部４と遠い方の部位については、利用者は、その部位を生体情報取得部４の垂直方向と異なる方向を向くように翳す方が簡単である。したがって、生体認証装置１は、生体情報取得部４と利用者の位置関係に応じて、生体画像上の生体情報の向きを推定できる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、生体情報取得部４は、生体画像だけでなく、照合時または登録時において、生体画像を取得する前、例えば、表示部２にガイダンスメッセージを表示させてから生体画像を生成するまでの所定期間内に、位置決定用画像を生成する。この位置決定用画像は、生体情報取得部４と利用者の相対的な位置関係を求めるために利用され、利用者の頭部のデフォーカスされた像を撮影した画像である。なお、生体情報取得部４は、所定期間内に、複数の位置決定用画像を生成してもよい。生体情報取得部４は、生成した生体画像及び位置決定用画像を処理部６へ渡す。なお、生体情報取得部４は、入力部３の手前側（すなわち、利用者側）から奥側へ向かう方向、すなわち垂直方向が画像上でも垂直となるように、生体画像及び位置決定用画像を生成する。
【００２７】
記憶部５は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置、または光ディスク装置のうちの少なくとも何れか一つを有する。そして記憶部５は、生体認証装置１で使用されるアプリケーションプログラム、少なくとも一人の登録利用者のユーザ名、ユーザ識別番号及び個人設定情報、各種のデータ等を記憶する。また記憶部５は、生体認証処理を実行するためのプログラムを記憶する。さらに記憶部５は、登録利用者それぞれについて、登録利用者の登録生体情報である左右何れかの手の静脈パターンに関するテンプレートを記憶する。この登録生体情報に関するテンプレートは、照合用の特徴量として、例えば、登録生体情報を表す画像である登録生体画像から抽出された静脈の端点または分岐点といった特徴的な構造を表す特徴点の位置または種別を含む。あるいは、登録生体情報に関するテンプレートは、登録生体画像そのもの、あるいは登録生体画像の一部であってもよい。
【００２８】
処理部６は、１個または複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。そして処理部６は、生体情報取得部４から取得した、その利用者の生体情報が表された生体画像を用いた生体認証処理を実行する。また処理部６は、登録利用者の生体情報を登録する生体情報登録処理を実行する。
【００２９】
図３は、処理部６の機能ブロック図である。図３に示されるように、処理部６は、位置検出部１１と、回転量推定部１２と、回転部１３と、特徴量抽出部１４と、登録部１５と、照合部１６と、認証判定部１７とを有する。処理部６が有するこれらの各部は、処理部６が有するプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、処理部６が有するこれらの各部は、ファームウェアとして生体認証装置１に実装されてもよい。
【００３０】
位置検出部１１は、位置決定用画像上に写っている利用者の頭部の位置を検出することにより、所定の基準位置に対する利用者の相対的な位置を求める。
利用者は、その背後の物体よりも生体情報取得部４に近い。そのため、生体情報取得部４の照明光源から発し、利用者で反射された照明光は、生体情報取得部４の撮像素子アレイで検出されるが、利用者の背後の物体で反射された照明光は、生体情報取得部４で殆ど検知されない。その結果、位置検出用画像では、利用者が写っている領域である被写体領域に含まれる画素の輝度は、利用者が写っていない領域である背景領域に含まれる画素の輝度よりも高い。そこで本実施形態では、位置検出部１１は、位置検出用画像を２値化することで被写体領域を検出し、被写体領域の水平方向の重心を求めることにより、所定の基準位置に対する利用者の位置を求める。なお、所定の基準位置は、生体情報取得部４との位置関係が固定的に決定される位置であればよい。例えば、所定の基準位置は、生体情報取得部４の撮像素子アレイの中心あるいは左右何れかの端部、若しくは入力部３の水平方向の中心または入力部３の左右何れかの端部に設定される。本実施形態では、所定の基準位置は、生体情報取得部４の撮像素子アレイの水平方向の中心に設定される。
【００３１】
図４（Ａ）は、位置決定用画像の一例を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した位置決定用画像について垂直方向のラインごとに利用者が写っている画素の数の合計を表すヒストグラムである。なお、図４（Ｂ）の横軸は水平座標を表し、縦軸は画素数を表す。
図４（Ａ）に示された位置決定用画像４００において、被写体領域４０１は、利用者の上半身のデフォーカスされた像を表している。そして図４（Ｂ）に示されるように、ヒストグラム４１０では、被写体領域内の頭部に相当する部分の画素数が大きくなり、頭部から離れるにつれて画素数も小さくなる。そのため、水平方向における領域４０１の重心Xgは、利用者の頭部の位置を表す指標となる。そして重心Xgは、画像の中心XcよりもオフセットΔ以上右側に位置する。したがって、利用者は、生体情報取得部４から見て、その撮像素子アレイの中心よりも右側、すなわち、利用者は、生体情報取得部４よりも左寄り、入力部３の中心に近い方に位置することが分かる。
【００３２】
図５は、処理部上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、位置検出処理の動作フローチャートを示す図である。
位置検出部１１は、位置決定用画像を所定の閾値で２値化する（ステップＳ１０１）。所定の閾値は、利用者が写っている被写体領域内の画素の輝度値よりも小さく、背景領域に含まれる画素の輝度値よりも大きくなるように設定される。例えば、所定の閾値は、予め実験などにより定められてもよく、あるいは、位置決定用画像の平均輝度値であってもよい。そして位置検出部１１は、位置決定用画像の各画素の輝度値を所定の閾値と比較し、その閾値以上の輝度値を持つ画素とその閾値未満の輝度値を持つ画素とをそれぞれ異なる値に２値化する。これにより、２値化された位置決定用画像では、被写体領域内の画素と背景領域内の画素とが異なる値を持つ。
【００３３】
次に、位置検出部１１は、垂直方向のラインごとに被写体領域内の画素数を求めることで、垂直方向のラインごとに利用者が写っている画素の数の合計を表すヒストグラムを作成する（ステップＳ１０２）。そして位置検出部１１は、各ラインの画素数を合計することにより、被写体領域内画素の総数Ntotalを算出する（ステップＳ１０３）。
【００３４】
位置検出部１１は総数Ntotalは有効画素数の閾値Ttotalよりも多いか否か判定する（ステップＳ１０４）。総数Ntotalが有効画素数の閾値Ttotal以下である場合（ステップＳ１０４−Ｎｏ）、位置検出部１１は、位置決定用画像に利用者の頭部は写っていないと判定する（ステップＳ１０５）。この場合、利用者は、生体情報取得部４から離れて位置していると推定される。利用者が生体情報取得部４と離れていれば、利用者は、生体情報取得部４の正面に位置するときと同様に、右手または左手のどちらでも、その長手方向（すなわち、手首側から指先へ向かう方向）が生体情報取得部４の垂直方向と略平行となるように配置できる。そこで、位置検出部１１は、利用者の位置は生体情報取得部４のほぼ正面と判定する（ステップＳ１１２）。その後、位置検出部１１は位置検出処理を終了する。なお、閾値Ttotalは、例えば、利用者の頭部全体が位置決定用画像に写っている場合に想定される、その頭部の像に含まれる画素数、例えば、位置決定用画像の全画素数の20%に設定される。
【００３５】
一方、総数Ntotalは有効画素数の閾値Ttotalよりも多い場合（ステップＳ１０４−Ｙｅｓ）、位置検出部１１は、位置決定用画像に利用者の頭部が写っていると判定する。そして位置検出部１１は、ヒストグラムに基づいて、被写体領域の水平方向の重心Xgを決定する（ステップＳ１０６）。
【００３６】
位置検出部１１は、重心Xgが基準位置を表す画像中心Xcより所定のオフセットΔ以上右か否か、すなわち、Xgが(Xc+Δ)より大きいか否か判定する（ステップＳ１０７）。重心Xgが(Xc+Δ)より右にある場合（ステップＳ１０７−Ｙｅｓ）、位置検出部１１は、利用者の位置は生体情報取得部４よりも左寄りと判定する（ステップＳ１０８）。
一方、重心Xgが(Xc+Δ)より右でない場合（ステップＳ１０７−Ｎｏ）、位置検出部１１は、重心Xgが画像中心XcよりオフセットΔ以上左か否か、すなわち、Xgが(Xc-Δ)未満か否か判定する（ステップＳ１０９）。重心Xgが(Xc-Δ)より左にある場合（ステップＳ１０９−Ｙｅｓ）、位置検出部１１は、利用者の位置は生体情報取得部４よりも右寄りと判定する（ステップＳ１１０）。
【００３７】
一方、重心Xgが(Xc-Δ)より左でない場合（ステップＳ１０９−Ｎｏ）、位置検出部１１は、利用者の位置は生体情報取得部４のほぼ正面と判定する（ステップＳ１１１）。なお、オフセットΔは、例えば、生体情報取得部４が有する光学系の画角と生体情報取得部４と利用者間の想定される距離に応じて設定され、例えば、位置決定用画像の水平方向の幅の10%に設定される。
ステップＳ１０８、Ｓ１１０またはＳ１１１の後、位置検出部１１は、利用者の位置検出結果を回転量推定部１２へ通知し、その後、位置検出処理を終了する。
【００３８】
回転量推定部１２は、利用者の位置検出結果と、記憶部５に記憶されている回転角度参照テーブルとを参照することにより、生体画像上に写っている生体情報の向きが特定方向に沿うようにするための回転角度を決定する。なお、本実施形態において参照される生体情報の向きは、生体情報の何れかの方向を表すものであればよく、予め任意に設定される。本実施形態では、生体情報の向きは、手首側から指先へ向かう方向とする。
【００３９】
図６は、生体情報を含む部位が生体情報取得部４に対して自然に翳される場合における、生体情報取得部４の垂直方向に対する生体情報の向きの角度を表す表を示す図である。表６００において、左端の列は生体情報取得部４に対する利用者の位置を表す。中央の列は、生体情報を含む部位が右手である場合における、生体情報取得部４の垂直方向に対する生体情報の向き（この例では、手首から指先へ向かう方向）の回転角度を表す。また右端の列は、生体情報を含む部位が左手である場合における、生体情報取得部４の垂直方向に対する生体情報の向きの回転角度を表す。なお、回転角度は、時計回り方向を正として表される。
【００４０】
表６００に示されるように、利用者６０１が生体情報取得部４の左寄りに位置し、かつ、右手を生体情報取得部４に翳した場合、あるいは、利用者６０１が生体情報取得部４の右寄りに位置し、かつ、左手を生体情報取得部４に翳した場合、回転角度は0°となる。また、利用者が生体情報取得部４のほぼ正面に位置する場合も、利用者は何れの手も、その手の向きが生体情報取得部４の垂直方向と略平行となるよう翳すことができるので、回転角度は0°となる。一方、利用者６０１が生体情報取得部４の左寄りに位置し、かつ、左手を生体情報取得部４に翳した場合、利用者６０１は、体の正面を横切るように左手を翳さなければならないので、回転角度は略90°になる。同様に、利用者６０１が生体情報取得部４の右寄りに位置し、かつ、右手を生体情報取得部４に翳した場合、利用者６０１は、体の正面を横切るように右手を翳さなければならないので、回転角度は略-90°になる。
【００４１】
本実施形態では、生体情報の登録時において、生体情報の管理を容易にするため、回転量推定部１２は、登録時における利用者の位置によらず、生体情報の向きが生体画像上で垂直方向を向くように生体画像または生体画像から抽出される生体情報の特徴点を回転させる回転角度を決定する。
【００４２】
例えば、回転量推定部１２は、以下に示す登録用回転角度参照テーブルを参照することにより、生体情報取得部４に翳された生体情報を含む部位及び利用者の位置に対応する回転角度を決定する。なお、この例では、生体画像上で生体情報の向きが垂直方向を向くように、すなわち、生体情報取得部４の垂直方向と生体情報の向きが略平行になる状態で撮像されたときの生体画像となるように回転角度が決定される。
【表１】
2012081126.tif 000003
表１の左端の列は、生体情報取得部４に対する利用者の位置を表し、中央の列は、生体情報を含む部位が右手である場合の回転角度を表し、右端の列は、生体情報を含む部位が左手である場合の回転角度を表す。また回転角度は、時計回り方向を正として表される。例えば、利用者が生体情報取得部４に対して右寄りに位置し、かつ生体画像に写った部位が右手である場合、上記のように右手は、生体情報取得部４の垂直方向に対して-90°回転しているので、回転角度は+90°になる。
【００４３】
また、回転量推定部１２は、照合時における利用者の位置によらず、登録生体情報の向きを、照合時において取得された生体画像上の生体情報の向きと一致させるための登録生体情報の回転角度を決定する。
【００４４】
例えば、回転量推定部１２は、以下に示す照合用回転角度参照テーブルを参照することにより、生体情報取得部４に翳された生体情報を含む部位及び利用者の位置に対応する登録生体情報の回転角度を決定する。なお、生体情報を含む部位は、生体認証装置１により予め指定されてもよく、あるいは、入力部３を介して利用者により指定されてもよい。
【表２】
2012081126.tif 000004
表２の左端の列は、生体情報取得部４に対する利用者の位置を表し、中央の列は、生体情報を含む部位が右手である場合の回転角度を表し、右端の列は、生体情報を含む部位が左手である場合の回転角度を表す。また回転角度は、時計回り方向を正として表される。例えば、利用者が生体情報取得部４に対して右寄りに位置し、かつ生体画像に写った部位が右手である場合、回転角度は-90°になる。
【００４５】
なお、回転量推定部１２は、照合時においても、照合時における利用者の位置によらず、生体情報を含む部位の向きが生体画像上で特定方向を向くように、入力された生体画像上の生体情報の回転角度を決定してもよい。この場合には、回転量推定部１２は、例えば、上記の表１に示された登録用回転角度参照テーブルに従って、入力された生体画像上の生体情報の回転角度を決定すればよい。
回転量推定部１２は、決定した回転角度を回転部１３へ通知する。
【００４６】
回転部１３は、生体情報の登録時または照合時において取得された生体画像上の生体情報を、回転量推定部１２から受け取った回転角度に応じて回転させる。なお、生体情報の回転として、回転部１３は、生体画像そのものを回転させてもよく、あるいは、生体画像から抽出された、生体情報の特徴的な構造を表す特徴点のみを回転させてもよい。
【００４７】
回転部１３は、生体画像を回転させる場合、その生体画像の各画素の座標を、例えば、アフィン変換を用いて生体画像の中心に位置する画素を回転中心として決定された回転角度に応じて回転させる。
また、回転部１３は、生体画像から既に特徴点が抽出されており、その特徴点を回転させる場合も、アフィン変換を用いて生体画像の中心に位置する画素を回転中心として、各特徴点の座標を決定された回転角度に応じて回転させればよい。
【００４８】
回転部１３は、生体画像を回転させた場合、その回転させた生体画像を特徴量抽出部１４へ渡す。また回転部１３は、登録時において、生体情報に関するテンプレートに含まれる特徴点を回転させた場合、その回転処理後の生体情報に関するテンプレートを登録部１５へ渡す。また回転部１３は、照合時において取得された生体画像から抽出された特徴点または記憶部５に記憶されている登録生体情報に関するテンプレートに含まれる特徴点を回転させた場合、その回転処理後の特徴点を照合部１５へ渡す。
【００４９】
特徴量抽出部１４は、登録時または照合時に取得された生体画像に写っている生体情報に関する特徴量を抽出する。例えば、特徴量抽出部１４は、特徴量として、静脈の端点及び分岐点といった、特徴的な構造である特徴点を抽出してもよい。この場合、特徴量抽出部１４は、例えば、生体画像を、所定の閾値で２値化することで、静脈が写っている画素とそれ以外の画素に２値化した２値化生体画像を作成する。次に特徴量抽出部１４は、２値化生体画像について、静脈に相当する画素値を持つ画素に対して細線化処理を行うことにより、静脈を表す画素が連結した線を、例えば１画素幅を持つ線に細線化する。特徴量抽出部１４は、その細線化された２値化生体画像と、静脈の端点または分岐点のパターンを表すテンプレートとのマッチングにより静脈の端点及び分岐点を抽出する。
【００５０】
特徴量抽出部１４は、生体画像に対して回転部１３による回転処理が予め行われている場合、生体情報の登録時では抽出した特徴量を登録部１５へ渡し、照合時には抽出した特徴量を照合部１６へ渡す。
一方、特徴量抽出部１４は、生体画像に対する回転処理が行われる前に特徴量を抽出した場合、特徴量を回転部１３へ渡す。なお、登録生体情報に関するテンプレートとして、生体画像そのものまたは生体画像の一部が用いられる場合、特徴量抽出部１４は省略されてもよい。
【００５１】
登録部１５は、登録利用者の生体情報を登録生体情報として登録する。そのために、登録部１５は、特徴抽出部１４から受け取った特徴量を含む、生体情報に関するテンプレートを生成する。例えば、特徴量が生体情報の特徴点である場合、テンプレートには、各特徴点の座標が含まれる。また登録部１５は、入力部３から登録利用者のユーザ名を取得する。そして登録部１５は、登録利用者に対して他の登録利用者と識別可能なユーザ識別番号を割り当てる。そして登録部１５は、その登録利用者に対して割り当てたユーザ識別番号を、ユーザ名、その登録利用者の生体画像に写った生体情報を含む部位（本実施形態では、右手または左手）を表す識別コード及び生体情報に関するテンプレートと関連付ける。そして登録部１５は、登録利用者のユーザ識別番号、ユーザ名、部位の識別コードとともに、生体情報に関するテンプレートを記憶部５に書き込む。これにより、登録利用者の生体情報は登録される。
【００５２】
なお、登録部１５は、入力部３を介して登録利用者の暗証番号を取得してもよい。この場合、登録部１５は、その暗証番号もその登録利用者のユーザ識別番号と関連付け、そして記憶部５に書き込む。なお、登録利用者のユーザ識別番号、ユーザ名及び登録利用者の暗証番号は、それぞれ、登録生体情報を他の登録生体情報と識別するために用いられる、登録生体情報の識別情報の一例である。
登録部１５は、情報漏洩に対するセキュリティ性を向上するために、ユーザ名、ユーザ識別番号、暗証番号、生体情報に関するテンプレートを所定の暗号化方式に従って暗号化し、その暗号化されたテンプレートなどを記憶部５に書き込んでもよい。
【００５３】
図７は、処理部６上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、生体情報登録処理の動作フローチャートを示す図である。なお、この例では、処理部６は、生体画像に写った生体情報に関するテンプレートを作成した後に、位置決定用画像に基づいて決定された回転角度でそのテンプレートに含まれる特徴点を回転させる。
【００５４】
図７に示されるように、処理部６は、生体情報取得部４から、位置決定用画像を取得する（ステップＳ２０１）。そして処理部６は、位置決定用画像を処理部６の位置検出部１１へ渡す。位置検出部１１は、所定の基準位置に対する登録される利用者の相対的な位置を求める（ステップＳ２０２）。そして位置検出部１１は、その位置検出結果を処理部６の回転量推定部１２へ渡す。
【００５５】
回転量推定部１２は、記憶部５に記憶されている登録用回転角度参照テーブルを参照することにより、利用者の位置に対応する、生体情報の向きを生体情報取得部４の特定方向と略平行にするための回転角度を決定する（ステップＳ２０３）。そして回転量推定部１２は、その回転角度を処理部６の回転部１３へ通知する。
【００５６】
また、処理部６は、生体情報取得部４から、登録される利用者の生体情報を表す生体画像を取得する（ステップＳ２０４）。そして処理部６は、生体画像を処理部６の特徴量抽出部１４へ渡す。特徴量抽出部１４は、生体画像に写った生体情報の特徴点を抽出する（ステップＳ２０５）。特徴量抽出部１４は、抽出された特徴点を回転部１３へ渡す。回転部１３は、生体情報の特徴点を、回転量推定部１２から通知された回転角度だけ回転させる（ステップＳ２０６）。そして回転部１３は、回転処理後の生体情報の特徴点の座標を登録部１５へ渡す。
登録部１５は、回転処理後の生体情報の特徴点の座標を含む、登録利用者の登録生体情報に関するテンプレートを作成する。そして登録部１５は、そのテンプレートを入力部３を介して取得した、登録される利用者のユーザ名、ユーザ識別番号及び生体情報を含む部位の識別コードとともに記憶部５に書き込む（ステップＳ２０７）。
そして処理部６は、生体情報登録処理を終了する。なお、処理部６は、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理よりも先にステップＳ２０４及びＳ２０５の処理を実行してもよい。また回転部１３は、ステップＳ２０３にて求められた回転角度でステップＳ２０４にて取得された生体画像を回転させた後、ステップＳ２０５にてその回転された生体画像から特徴点を抽出してもよい。この場合、ステップＳ２０６は省略される。
【００５７】
照合部１６は、処理部６から登録利用者のユーザ識別番号を受け取ると、その登録利用者のユーザ識別番号に対応する登録生体情報に関するテンプレートを記憶部５から読み込む。そして照合部１６は、特徴量抽出部１４から受け取った、照合時に生成された入力生体画像から抽出された特徴量と登録生体情報に関するテンプレートに含まれる特徴量とを用いて、入力生体画像に表された生体情報である入力生体情報を登録生体情報と照合する。そして照合部１６は、照合処理の結果として、入力生体情報が登録生体情報に類似している度合いを表す類似度を求める。
【００５８】
例えば、特徴量として、生体情報の特徴的な構造である特徴点が抽出されている場合、照合部１６は、入力生体画像から抽出された特徴点のうち、登録生体情報から抽出された特徴点と一致する特徴点の個数を調べることにより、類似度を算出できる。
この場合、例えば、照合部１６は、入力生体画像の中心付近に位置する特徴点を、第１の基準特徴点として選択する。また照合部１６は、登録生体情報から抽出された特徴点のうちの一つを第２の基準特徴点として選択する。そして照合部１６は、第２の基準特徴点を第１の基準特徴点と一致させるように、登録生体情報から抽出された各特徴点を平行移動させる。その後、照合部１６は、登録生体情報から抽出された各特徴点を、所定の角度範囲内で回転させながら、入力生体情報の特徴点と一致する登録生体情報の特徴点の個数を求める。照合部１６は、第１の基準特徴点と第２の基準特徴点の組み合わせを変えつつ、上記の処理を繰り返して、入力生体情報の特徴点と一致する登録生体情報の特徴点の個数の最大値を求める。
【００５９】
ただし、本実施形態では、回転部１３により、登録生体情報の向きは入力生体情報の向きと略一致するように調整されている。そのため、所定の角度範囲は、比較的狭い範囲でよく、例えば、-15°〜+15°の範囲に設定される。一方、上記のように、左手または右手が照合に利用される生体情報を含む部位である場合、登録生体情報の向きと入力生体情報の向きとがなす角は略-90°〜+90°となる可能性がある。そのため、二つの生体情報の向きが調整されていなければ、上記のように15°程度のマージンが考慮される場合、角度範囲は-105°〜+105°となる。したがって、本実施形態による、照合の際の回転走査の範囲は、二つの生体情報の向きが調整されていない場合の回転走査の範囲の1/7となる。このように、角度範囲を狭く設定することにより、照合部１６は、類似度の算出に要する演算量を低減できる。また他人受入率も回転走査の範囲が狭いほど低くなると考えられるので、照合部１６は、入力生体情報に対応する利用者が登録生体情報に対応する登録利用者と異なる場合の他人受入率が高くなることを防止できる。
【００６０】
最後に、照合部１６は、一致した特徴点の個数の最大値を、入力生体情報から抽出された特徴点の総数で割った値を類似度として求める。したがって、この場合、類似度は0〜1の値を持ち、入力生体情報と登録生体情報の類似度合いが高いほど、類似度の値は1に近づく。
【００６１】
また、登録生体画像そのもの、あるいは登録生体画像の一部が登録生体情報に関するテンプレートとして記憶部５に記憶されている場合、照合部１６は、入力生体画像と登録生体画像またはその一部との間でパターンマッチングを行うことにより類似度を算出してもよい。例えば、照合部１６は、入力生体画像と登録生体画像またはその一部との相対的な位置を変えつつ正規化相互相関値を算出する。そして照合部１６は、その正規化相互相関値の最大値を類似度とする。この場合も、照合部１６は、入力生体画像に対する登録生体画像の回転角度については、上記の所定の角度範囲内で設定する。
【００６２】
また照合部１６は、入力生体情報及び登録生体情報から抽出された特徴量に応じて、入力生体情報と登録生体情報の類似度を算出する他の様々な方法を用いてもよい。何れの方法が用いられる場合でも、照合部１６は、入力生体情報または登録生体情報に関するテンプレートに含まれる位置または方向を表す情報を位置合わせする際の回転角度を、上記の所定範囲内に収めることが好ましい。
照合部１６は、類似度を認証判定部１７へ通知する。
【００６３】
認証判定部１７は、類似度が認証判定閾値以上となる場合、入力生体情報と、登録生体情報は一致すると判定する。そして認証判定部１７は、利用者を、対応する登録生体情報を持つ登録利用者として認証する。認証判定部１７は、利用者を認証すると、その認証結果を処理部６へ通知する。そして処理部６は、認証された利用者が生体認証装置１が実装された装置あるいは生体認証装置１が接続された装置を利用することを許可する。
【００６４】
一方、認証判定部１７は、類似度が認証判定閾値未満となる場合、入力生体情報と登録生体情報は一致しないと判定する。この場合には、認証判定部１７は、利用者を認証しない。認証判定部１７は、利用者の認証に失敗したことを示す認証結果を処理部６へ通知する。そして処理部６は、認証されなかった利用者が生体認証装置１が実装された装置あるいは生体認証装置１が接続された装置を使用することを拒否する。また処理部６は、表示部２に、認証に失敗したことを示すメッセージを表示させてもよい。
認証判定閾値は、登録利用者本人が利用者である場合にのみ、認証判定部１７が認証に成功するような値に設定されることが好ましい。そして認証判定閾値は、登録利用者とは異なる他人が利用者である場合には、認証判定部１７が認証に失敗するような値に設定されることが好ましい。例えば、認証判定閾値は、類似度の取りうる最大値と最小値の差に0.7を乗じた値を、類似度の最小値に加えた値とすることができる。
【００６５】
図８は、処理部６上で実行されるコンピュータプログラムにより制御される、生体認証処理の動作フローチャートを示す。
図８に示されるように、処理部６は、生体情報取得部４から、位置決定用画像を取得する（ステップＳ３０１）。そして処理部６は、位置決定用画像を処理部６の位置検出部１１へ渡す。位置検出部１１は、登録される利用者の所定の基準位置に対する相対的な位置を求める（ステップＳ３０２）。そして位置検出部１１は、その位置検出結果を処理部６の回転量推定部１２へ渡す。
【００６６】
回転量推定部１２は、照合用回転角度参照テーブル及び入力部３を介して入力された利用者の識別情報により特定される部位コードを参照することにより、利用者の位置に対応する、生体情報の向きの回転角度を決定する（ステップＳ３０３）。そして回転量推定部１２は、その回転角度を処理部６の回転部１３へ通知する。回転部１３は、利用者の識別情報により特定される、登録利用者の登録生体情報に関するテンプレートを記憶部５から読み込む。そして回転部１３は、登録生体情報に関するテンプレートに含まれる特徴点を、登録生体情報の向きが入力生体情報の向きと略平行となるように回転量推定部１２から通知された回転角度だけ回転させる（ステップＳ３０４）。そして回転部１３は、回転処理後の登録生体情報に関するテンプレートを照合部１６へ渡す。
【００６７】
また、処理部６は、生体情報取得部４から、照合される利用者の生体情報を表す入力生体画像を取得する（ステップＳ３０５）。そして処理部６は、入力生体画像を処理部６の特徴量抽出部１４へ渡す。特徴量抽出部１４は、入力生体画像に写った入力生体情報の特徴点を抽出する（ステップＳ３０６）。特徴量抽出部１４は、入力生体画像から抽出された特徴点を処理部６の照合部１６へ渡す。
【００６８】
照合部１６は、入力生体画像から抽出された特徴点と、回転部１３から受け取った回転処理後の登録生体情報に関するテンプレートに含まれる特徴点とに基づいて入力生体情報と登録生体情報間の類似度を算出する（ステップＳ３０７）。そして照合部１６は、類似度とともに、登録利用者のユーザ識別番号を処理部６の認証判定部１７へ渡す。
【００６９】
認証判定部１７は、類似度が認証判定用閾値以上となるか否か判定する（ステップＳ３０８）。類似度が認証判定用閾値以上である場合（ステップＳ３０８−Ｙｅｓ）、認証判定部１７は、利用者を登録利用者として認証する（ステップＳ３０９）。一方、類似度が認証判定用閾値未満である場合（ステップＳ３０８−Ｎｏ）、認証判定部１７は利用者を認証しない（ステップＳ３１０）。
ステップＳ３０９またはＳ３１０の後、処理部６は、生体認証処理を終了する。なお、処理部６は、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理よりも先にステップＳ３０５及び３０６の処理を実行してもよい。この場合、回転部１３は、ステップＳ３０４にて、入力生体情報の向きが登録生体情報の向きと略平行になるように、入力生体画像から抽出された特徴点を回転量推定部１２から通知された回転角度だけ回転させてもよい。
【００７０】
以上に説明してきたように、この実施形態による生体認証装置は、利用者を撮影した位置検出用画像に基づいて所定の基準位置に対する利用者の相対的な位置を求める。そのため、この生体認証装置は、生体情報取得部の向きに対して翳される生体情報を含む部位の向きを推定できるので、生体画像上に写る生体情報の向きも推定できる。そのため、この生体認証装置は、照合の際の入力生体情報と登録生体情報の位置合わせのための回転角度範囲を狭くできるので、生体認証処理の演算量を削減し、かつ他人受入率を低下させることができる。
【００７１】
次に、第２の実施形態による、生体認証装置について説明する。第２の実施形態による生体認証装置は、位置決定用画像を生成するためのカメラを生体情報取得部と別個に有する点で、第１の実施形態による生体認証装置と異なる。以下では、第２の実施形態による生体認証装置の各構成要素のうち、第１の実施形態による生体認証装置の対応する構成要素と異なる点についてのみ説明する。
【００７２】
図９は、第２の実施形態による、生体認証装置の概略構成図である。図９に示されるように、生体認証装置２１は、表示部２と、入力部３と、生体情報取得部４と、記憶部５と、処理部６と、撮像部７とを有する。なお、図９において、生体認証装置２１の各構成要素には、図１に示された生体認証装置１の対応する構成要素と同じ参照番号を付した。
【００７３】
撮像部７は、例えば、いわゆるWebカメラのように、２次元状に配置された撮像素子アレイと、光学系とを有する。撮像部７は、表示部２に向かう利用者と正対するように、例えば、表示部２の上端に配置される。そのため、撮像部７が有する光学系は、撮像素子アレイ上に、生体認証装置２１を利用可能な位置、例えば、表示部２の正面に位置する利用者の頭部の像を結像する。撮像部７は、例えば、ビデオ信号用の信号線またはUniversal Serial Bus(USB)といったシリアルバスを介して処理部６と接続される。
【００７４】
撮像部７は、利用者の頭部の像を写した位置検出用画像を生成し、その位置検出用画像を処理部６へ出力する。処理部６は、撮像部７により生成された位置検出用画像に基づいて、所定の基準位置に対する利用者の相対的な位置を求める。
この実施形態においても、所定の基準位置と撮像部７との位置関係は、予め固定的に定められる。そのため、位置検出用画像上での所定の基準位置に相当する座標も予め決定できる。さらに、所定の基準位置と生体情報取得部との位置関係も予め固定的に定められるので、位置検出用画像上で、所定の基準位置から生体情報取得部の正面までの間隔に相当する距離も予め決定できる。そのため、処理部６は、第１の実施形態と同様に、位置検出用画像において生体情報取得部の正面に相当する位置の座標を特定できる。従って、処理部６は、位置検出用画像に写っている利用者の像の領域である被写体領域の重心と、生体情報取得部の正面に相当する位置とを比較することにより、利用者が生体情報取得部に対して右寄り、左寄りまたは正面の何れに位置するかを決定できる。
またこの実施形態では、生体情報取得部４は、照合に用いられる生体情報を含む部位のみを撮影できればよいので、接触式のセンサであってもよい。
【００７５】
以上に説明してきたように、第２の実施形態による生体認証装置は、撮像部が、表示部に向かう利用者と正対するように配置されているので、生体認証装置の利用者を確実に撮影できる。そのため、この生体認証装置は、所定の基準位置に対する利用者の相対的な位置を正確に決定できる。その結果、この生体認証装置は、生体情報取得部に翳される生体情報を持つ部位の向きを正確に推定できる。
【００７６】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、位置決定用画像の生成時において、利用者の背後に光源が存在する場合、位置決定用画像上にその光源の像が写ることがある。このような光源の像は、利用者の頭部の位置を誤検出する要因となるおそれがある。そこで、生体情報取得部は、照明光源を点灯させた状態で利用者を撮影した照明画像と、照明光源を消灯させた状態で利用者を撮影した非照明画像とを生成し、処理部へ渡す。処理部の位置検出部は、照明画像の各画素の輝度値から、非照明画像の対応画素の輝度値を引いた差分画像を位置決定用画像として作成する。これにより、位置決定用画像では、照明光源からの光を反射した物体の像が写っている領域内の画素の輝度だけがある程度大きくなり、その他の画素の値は略0となる。そのため、位置検出部は、このような位置決定用画像を用いることで、正確に利用者の位置を求めることができる。
【００７７】
また、利用者の位置を決定するために利用され、位置決定用画像に写される利用者の部位は、頭部に限られず、照合に用いられる生体情報と異なる部位、例えば、体幹部の何れかであってもよい。
【００７８】
また、処理部は、登録生体情報に関するテンプレートにおいて、登録生体情報の向きを、生体画像上に写った登録生体情報の向きのままとしてもよい。この場合、例えば、回転量推定部により決定された回転角度も、登録生体情報に関するテンプレートとともに記憶される。そして回転部は、照合時において生成された生体画像上の入力生体情報の向きに基づいて決定された回転角度に登録時に求められた回転角度を加えた値だけ、登録生体情報を回転させてもよい。
【００７９】
さらに、本明細書に開示された生体認証装置及び生体認証方法は、利用者が何らかの操作を行うために、利用者の生体情報と、予め登録された生体情報間で生体認証処理を実行する、各種の装置またはシステムに適用可能である。例えば、そのような装置またはシステムには、１台以上の端末とサーバが通信ネットワークを介して接続されたコンピュータシステムが含まれる。この場合、各端末に生体情報取得部が設けられ、その生体情報取得部により取得された生体画像は、サーバへ送信される。そしてサーバは、上記の実施形態の処理部の機能を実行することにより、生体画像の登録処理あるいは生体認証処理を実行する。
【００８０】
さらに、各端末のプロセッサが、上記の各実施形態の処理部の機能のうち、位置検出部及び特徴量抽出部の機能を有してもよい、一方、サーバのプロセッサが、回転量推定部、回転部、登録部、照合部及び認証判定部の機能を有してもよい。これにより、サーバのプロセッサに対する処理の負荷が軽減できる。
また、上記の各実施形態による処理部の機能をコンピュータに実現させる命令を有するコンピュータプログラムは、磁気記録媒体または光記録媒体といった記録媒体に記録された形で提供されてもよい。
【００８１】
ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００８２】
１、２１    生体認証装置
２    表示部
３    入力部
４    生体情報取得部
５    記憶部
６    処理部
７    撮像部
１１    位置検出部
１２    回転量推定部
１３    回転部
１４    特徴量抽出部
１５    登録部
１６    照合部
１７    認証判定部
【図１】
2012081126.tif 000005
【図２】
2012081126.tif 000006
【図３】
2012081126.tif 000007
【図４】
2012081126.tif 000008
【図５】
2012081126.tif 000009
【図６】
2012081126.tif 000010
【図７】
2012081126.tif 000011
【図８】
2012081126.tif 000012
【図９】
2012081126.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月14日(2013.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の生体情報を含む第１の部位を撮影することにより、該生体情報を表す生体画像を生成する生体情報取得部と、
所定の基準位置に対する利用者の位置と前記生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルと、登録利用者の登録生体情報に関するテンプレートとを記憶する記憶部と、
処理部であって、
前記第１の部位と異なる利用者の第２の部位を撮影した位置検出用画像上の該第２の部位の位置を求めることにより、前記所定の基準位置に対する利用者の位置を決定する位置決定機能と、
前記参照テーブルを参照することにより、前記利用者の位置に対応する回転角度を決定する回転量推定機能と、
前記回転角度に応じて、前記登録生体情報の向きと前記生体画像上の前記生体情報の向きとが略平行となるように、前記登録生体情報または前記生体画像上の前記生体情報を回転させる回転機能と、
向きが略平行化された前記登録生体情報と前記生体情報とを照合する照合機能と、
を実現する処理部と、
を有する生体認証装置。
【請求項２】
前記生体情報取得部は、前記生体情報を含む部位が翳される前または後に前記第２の部位を撮影することにより前記位置決定用画像を生成する、請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記生体認証装置を利用可能な位置にいる利用者の前記第２の部位を撮影して前記位置決定用画像を生成する撮像部をさらに有する、請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記照合機能は、前記登録生体情報と前記生体情報の少なくとも何れか一方を所定の回転角度範囲内で回転させて位置合わせを行って、前記登録生体情報と前記生体情報とが最も一致するときの類似度を算出し、前記所定の回転角度範囲は、前記回転角度の想定される最大範囲よりも狭く設定される、請求項１〜３の何れか一項に記載の生体認証装置。
【請求項５】
利用者の生体情報を含む第１の部位を撮影することにより、該生体情報を表す生体画像を生成し、
前記第１の部位と異なる利用者の第２の部位を撮影することにより、位置検出用画像を生成し、
前記位置検出用画像上の前記第２の部位の位置を求めることにより、所定の基準位置に対する前記利用者の位置を決定し、
所定の基準位置に対する利用者の位置と前記生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルを参照することにより、前記利用者の位置に対応する回転角度を決定し、
前記回転角度に応じて、登録利用者の登録生体情報の向きと前記生体画像上の前記生体情報の向きとが略平行となるように、前記登録生体情報または前記生体画像上の前記生体情報を回転させ、
向きが略平行化された前記登録生体情報と前記生体情報とを照合する、
ことを含む生体認証方法。
【請求項６】
利用者の生体情報を含む第１の部位と異なる該利用者の第２の部位を撮影した位置検出用画像上の前記第２の部位の位置を求めることにより、所定の基準位置に対する前記利用者の位置を決定し、
前記所定の基準位置に対する利用者の位置と前記生体情報の回転角度との関係を表す参照テーブルを参照することにより、前記利用者の位置に対応する回転角度を決定し、
前記回転角度に応じて、登録利用者の登録生体情報の向きと、前記第１の部位を撮影することにより生成された前記生体情報を表す生体画像上の前記生体情報の向きとが略平行となるように、前記登録生体情報または前記生体画像上の前記生体情報を回転させ、
向きが略平行化された前記登録生体情報と前記生体情報とを照合する、
ことをコンピュータに実行させる生体認証用コンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2012081126.tif 000014
2012081126.tif 000015
2012081126.tif 000016
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