(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の指情報を用いて本人確認を行うための指静脈認証システムであって、
指情報を画像として取り込むセンサと、
該センサから取り込まれた画像情報を用いて指認証を行う認証手段と、
該センサから取り込まれた画像情報の画素値が飽和している領域の有無を基に、該センサに指が正しくセットされているかを検知する指位置妥当性判定手段と、
を有し、
前記指位置妥当性判定手段は、前記センサから取り込まれた画像情報を指が写り込むであろう有効領域と、指が写り込まないであろう無効領域とに分け、それぞれの領域について画素値が飽和している領域の有無を基に、該センサに指が正しくセットされているかどうかを判断することを特徴とする指静脈認証システム。
【請求項２】
請求項１の指静脈認証システムであって、
前記指位置妥当性判定手段による判定結果を表示する表示装置を有し、
該指位置妥当性判定手段が、前記センサに指が正しくセットされていないと判断した場合、指をかざし直す旨のガイダンスを該表示装置に表示することを特徴とする指静脈認証システム。
【請求項３】
請求項１または２の指静脈認証システムであって、
前記指位置妥当性判定手段は、指がセットされていない状態の平均画素値と指がセットされた状態の平均画素値との変化量が閾値未満であるか否かで判定することを特徴とする指静脈認証システム。
【請求項４】
利用者の指情報を用いて本人確認を行うための指静脈認証システムであって、
指情報を画像として取り込むセンサと、
該センサから取り込まれた画像情報を用いて指認証を行う認証手段と、
該センサから取り込まれた画像情報の画素値が飽和している領域の有無及び位置を基に、該センサにセットされている指の状態を判定する指置き状態判定手段と、
を有し、
前記画像情報の画素値が飽和している領域が、指静脈画像の中央領域に存在する場合は、指が曲がっていると判定することを特徴とする指静脈認証システム。
【請求項５】
請求項４の指静脈認証システムであって、
前記画像情報の画素値が飽和している領域は、指がセットされていない状態の画素値と、指がセットされた状態の画素値との変化量が閾値未満であるか否かで判定することを特徴とする指静脈認証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は指静脈認証システムに係り、特に、指静脈認証装置において指が正しい位置にセットされているかを判定する機能を有する指静脈認証システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
指紋や指静脈等の指情報を用いて本人を認証する装置が実用化されている。例えば、指静脈認証装置は、光源により照射された指静脈情報をセンサにより画像として取得し、その画像から指静脈特徴量を抽出して、予め本人として登録された指静脈特徴量、即ちテンプレートとの不一致度合い（照合距離値）を計算し、その結果算出された照合距離値が、予め設定された閾値より小さければ本人と判定し、大きければ他人と判定する。
【０００３】
このような指静脈認証装置において、本人を精度良く認証するには、指情報を安定的に取得することが必要であり、そのためには、指が指静脈認証装置の所定の位置に正しくセットされることが重要である。この種の関連技術として、例えば、特許文献１には、指が所定の位置に正しくセットされている場合に本人の認証を行う指認証装置が開示されている。即ち、射された光に基づいて利用者の指の姿勢を判定する判定手段を備え、この判定手段によって、利用者の指が基準案内ガイドの示す姿勢であると判定された場合に利用者を認証している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１１５７９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、銀行の窓口に設置された指認証装置を利用する場合には、係員が付き添って認証装置への指の正しいセットの仕方を案内してくれるので特に問題はない。しかし、指認証装置の利用に関して未だ不慣れな利用者もいる。とりわけ、係員等がいない場所に設置されている指情報認証装置でエラーが起ると、利用者は指のセットに関してどうしてよいか当惑することがある。
【０００６】
特に指静脈認証装置の場合には、指紋認証装置と装置の形状が似ており、また、セットする指の部位が近いこともあって混乱の要因となり易い。指紋認証の場合には、第1関節から上の指先部分をセンサに押し付けるのに対して、指静脈認証の場合には、主に指の第一関節と第二関節の間付近をセンサにかざして、非接触状態で静脈パターンをセンサで読み取る。このように、装置形状や取付部位が似ているために、指静脈認証装置では指を誤ってセットする利用者が散見される。このような指の誤ったセットは、結果的に認証拒否になり、ユーザビリティ（使い勝手）の低下につながる。
【０００７】
本発明は、指が所定の位置に正しくセットされているかを判定し、不適当な場合には利用者本人に通知することができる指静脈認証システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、好ましくは、利用者の指情報を用いて本人確認を行うための指静脈認証システムであって、指情報を画像として取り込むセンサと、該センサから取り込まれた画像情報を用いて指認証を行う認証手段と、該センサから取り込まれた画像情報の画素値が飽和している領域の有無を基に、該センサに指が正しくセットされているかを検知する指位置妥当性判定手段と、を有することを特徴とする指静脈認証システムとして構成される。
【０００９】
好ましい例においては、前記指位置妥当性判定手段として、前記センサから取り込まれた画像情報を指が写り込むであろう有効領域と、指が写り込まないであろう無効領域とに分け、それぞれの領域について画素値が飽和している領域の有無を基に、該センサに指が正しくセットされているかどうかを判断する指静脈認証システムとして構成される。
【００１０】
また、好ましくは、指静脈認証システムは、前記指位置妥当性判定手段による判定結果を表示する表示装置を有し、該指位置妥当性判定手段が、前記センサに指が正しくセットされていないと判断した場合、指をセットし直す旨のガイダンスを該表示装置に表示する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、指が指静脈認証装置のセンサ部にセットされたときに、指先が正しくセットされているか否かを判定してその判定結果を表示する。これにより、指のセットの状態が誤っている場合には、利用者は指を正しい位置にセットするように案内されるので、認証装置の使い勝手を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施例に供する指静脈認証システムの構成例を示す図。
【図２】一実施例における指静脈認証装置１の構成例を示す図。
【図３】一実施例における指静脈認証装置のセンサ部１２の断面を示す図。
【図４】一実施例におけるコンピュータ２の構成例を示す図。
【図５】指がセンサ部にセットされていない状態を示す図。
【図６】指がセンサ部に正しくセットされている状態を示す図。
【図７】指がセンサ部に誤ってセットされている状態を示す図。
【図８】指がセンサ部に誤ってセットされている状態を示す図。
【図９】指がセンサ部に誤ってセットされている他の状態を示す図。
【図１０】指がセンサ部に正しくセットされた状態で撮像された指静脈画像の例を示す図。
【図１１】指がセンサ部に誤ってセットされた状態で撮像された指静脈画像の例を示す図。
【図１２】指がセンサ部に誤ってセットされた他の状態で撮像された指静脈画像の例を示す図。
【図１３】一実施例における指静脈認証の処理動作を示すフローチャート。
【図１４】表示ガイダンスの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は指静脈認証システムの全体構成を示す。図１において、１は指静脈認証装置であり、１２は指をかざすセンサ部である。２は、指静脈認証装置１に接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）のようなコンピュータである。
【００１４】
図２は指静脈認証装置１の構成例を示す。
図２において、ＣＰＵ１０１は、指静脈認証装置（以下単に認証装置という）におけるデータ処理を担うプロセッサであり、後述する各種のプログラムの実行、及び種々のデータの処理及び制御を司る。周辺装置Ｉ／Ｏデバイス１０２は、認証装置１とコンピュータ２を接続するためのインタフェースである。指静脈認証用照明ＬＥＤ（以下単にＬＥＤという）１０３は指画像を取得するためのものであり、指静脈認証では指の静脈パターンの取得に好適な近赤外光ＬＥＤが用いられる。画像センサ１０４は指画像を取得するためのセンサであり、例えばＣＣＤなどのデバイスにより、ＬＥＤ１０３によって照射された指の静脈パターンを画像データとして取得する。
【００１５】
主記憶装置１０６には、装置を動作させるための各種プログラムやデータ領域が確保されている。装置全体制御プログラム１０７は認証装置１全体を制御するプログラムである。画像バッファ１１１は画像センサ１０４で取得した指画像データを格納するための領域である。
プログラムについて言えば、周辺装置Ｉ／Ｏ制御プログラム１０８は周辺装置Ｉ／Ｏデバイス１０２を制御する。認証プログラム１０９は、ＬＥＤ１０３の光を指に照射して得られた指情報を画像センサ１０４で捉え、画像センサ１０４から出力される指画像を処理して指静脈認証を行うプログラムである。指位置妥当性判定プログラム１１０は、指がセンサ部１２に正しく押し付けられてセットされているか否かを判定するプログラムである。ＬＥＤ１０３から照射された光が指にあたり、その透過光や反射光を画像センサ１０４で捉え、それにより得られた画像を解析することにより、指が所定の位置に正しくセットされているかどうかを判定する。
【００１６】
このように、各プログラムはＣＰＵ１０１で実行されることで所定の機能を発揮して、それぞれの処理を行う。これらのプログラムは、図２に示すように、主記憶装置１０６に記憶されているが、ＣＰＵ１０１で実行される場合、例えば、装置全体制御手段、周辺Ｉ／Ｏ制御手段、認証手段、指位置妥当性判定手段などのように、それらの機能を実現する手段として表現することができる。
【００１７】
図３はセンサ部１２の断面図を示す。
一対のＬＥＤ１０３は、ガイド３０３に埋め込まれている。ＬＥＤ１０３は指３０２に側面から近赤外光を照射し、指内部の静脈パターンを画像センサ１０４で捉える。３０１は可視光カットフィルタである。ここで、画像センサ１０４の画角は、可視光カットフィルタ３０１の全領域を捉えられるように設定されていること（この領域を符号３０４で示す）も１つの特徴である。
【００１８】
図４はコンピュータ２の構成例を示す。
ＣＰＵ４０１は認証システム全体のデータ処理、各種の制御を担うプロセッサである。周辺装置Ｉ／Ｏデバイス４０２は、指静脈認証装置１を接続するためのインタフェースである。表示装置４０３は指静脈認証の結果（成功か失敗かのステータス）やガイダンスをオペレータに表示するモニタである。キー入力装置４０４はオペレータのキー入力装置である。  ４０５は端末内の各装置をつなぐバスである。
【００１９】
主記憶装置４０６には、各種プログラムが格納されている。指静脈認証装置制御プログラム４０７は、周辺装置Ｉ／Ｏデバイス４０２を介して接続されている指静脈認証装置１を制御するプログラムである。周辺装置Ｉ／Ｏ制御プログラム４０８は周辺装置Ｉ／Ｏデバイス４０２を制御する。ガイダンス表示プログラム４０９は、指がセンサ部１２に正しくセットされていない場合に、指位置妥当性判定プログラム１１０からその情報がコンピュータ２に発せられ、その情報を受け取った際に、ガイダンスを表示するプログラムである。
【００２０】
次に、図５〜図９を参照して、指がセンサ部１２に正しくセットされているか否かを判定する原理について説明する。なお、これらの図において（Ａ）は上から見た上面図、（Ｂ）は側面図を示す。
図５は、センサ部１２に指がセットされていない状態を示している。
５０５は画像センサ１０４の撮像領域を表している。一対のＬＥＤ１０３はガイド３０３に埋め込まれている。
【００２１】
指がセットされていない状態においても、指がセットされた際にすぐに指静脈の認証処理が動作出来るように、左右一対のＬＥＤ１０３は常時点灯している。指がセットされていない状態においては、ＬＥＤ１０３から発せられる光５０７は、それぞれ対面のガイド３０３を照らし出し、その反射拡散光により、領域５０６に対応する部分に画素の飽和が発生する。
【００２２】
ここで、各画素の画像センサ１０４の出力値を画素値という。例えば、各画素を２ビットで表現するとき、画素値＝０であれば、指は存在せず、画素値＝３であれば、指が存在していると判断する。
【００２３】
図６は、指がセンサ部１２の所定の位置に正しくセットされた状態を示す。
ここで、正しくセットされた状態とは、指６０１が画像センサ１０４、かつＬＥＤ１０３に対して平行にセットされている状態であり、その状態ではＬＥＤ１０３の指６０１への照射が均一になり、指情報を画像センサ１０４からむら無く取得することが出来る。
また、左右一対のＬＥＤ１０３から発せられる光６０７は、指６０１により遮られるため、対面のガイド３０３を照らし出すことは無く、そのために撮像領域５０５には画素の飽和は発生しない。
【００２４】
図７は、指がセンサ部に誤ってセットされている状態を示す。
指７０１は、画像センサ１０４に対して平行にセットされているが、下方向にずれている。また、指７０１の指先が可視光カットフィルタ３０１に押し付けられており、ＬＥＤ１０３に対して指７０１は平行でない。このため、ＬＥＤ１０３の指７０１への照射が不均一となり、画像センサ１０４により取得される指情報にむらが生じ、認証精度に悪影響が出てしまう。
【００２５】
また、左右のＬＥＤ１０３から発せられる光７０７は、指７０１により部分的に遮られるが、領域７０２においては指７０１の可視光カットフィルタ３０１への押し付けにより光が指７０１により遮られることなく上部を通過する。このため、対面のガイド３０３の側面７０４を照らし出すので、その拡散光により、指画像を取得した際、領域７０３に対応する部分に画素の飽和が発生する。
【００２６】
図８は、図７を指先方向から見た図である。指７０１の可視光カットフィルタ３０１への押し付けにより、ＬＥＤ１０３により対面のガイド３０３の側面７０４が照らし出され、その拡散光により、画像センサ１０４により撮像された画像に画素の飽和領域が発生する。これらの飽和領域が発生した場所に基づいて、セットされた指の状態を判定することが可能となる。
【００２７】
次に、図９に、指がセンサ部に誤ってセットされている他の状態を示す。指９０１は、山なりに曲げられてセットされており、ＬＥＤ１０３に対して指９０１の大部分が同じ高さに位置していない。このため、ＬＥＤ１０３の指９０１への照射が不均一となり、画像センサ１０４により取得される指情報にむらが生じ、認証精度に悪影響が出てしまう。
【００２８】
また、左右のＬＥＤ１０３から発せられる光９０７は、指９０１により部分的に遮られるが、領域９０２においては指９０１が山なりに曲げられているため光が指９０１により遮られることなく下部を通過する。このため、対面のガイド３０３の側面９０４を照らし出すので、その拡散光により、指画像を取得した際、領域９０３に対応する部分に画素の飽和が発生する。
【００２９】
図１０は、指が正しい位置にセットされた状態で、画像センサ１０４により撮像された指静脈画像の例を示す。画像の中央付近１００３では、指１００２の指静脈画像が撮像されている。また、画像の周辺部１００１では、画素値は低くなる。
【００３０】
これに対して、図１１は、指がセンサ部１２に誤ってセットされている状態、即ち指が可視光カットフィルタへ押し付けられた状態で、撮像された指静脈画像の例を示す。画像の中央付近１１０４では、指１１０２の指静脈画像が撮像されているが、画像の周辺部１１０１では、図７において領域７０３として示した指先付近に画素の飽和領域１１０３が発生する。この場合、利用者に対し指が正しい位置にセットされていないこと通知することが好ましい。
【００３１】
次に、図１２は、指がセンサ部１２に誤ってセットされている他の状態、即ち指が山なりに曲げられてセットされた状態での、撮像された指静脈画像の例を示す。画像の中央付近１２０４では、指１２０２の指静脈画像が撮像されているが、画像の周辺部１２０１では、図９において領域９０３として示した指中央付近に画素の飽和領域１２０３が発生する。この場合にも、利用者に対し指が正しい位置にセットされていないこと通知することが好ましい。
以上のことから、本発明者は、指静脈認証装置において、撮像領域５０５における画素の飽和領域の有無を調べることにより、指が正しくセットされているか否かを判定することが出来る、と考えた。
【００３２】
次に、図１３を参照して、指静脈認証装置１及びコンピュータ２における指静脈認証の処理動作、とりわけ指位置の妥当性判定の処理を中心に説明する。
まず、コンピュータ２のＣＰＵ４０１で指静脈認証装置制御プログラム４０７を実行して、指特徴量登録処理の起動信号を指静脈認証装置１へ送信する（Ｓ１１１）。指静脈認証装置１は、受信した起動信号によりＣＰＵ１０１を起動して、各プログラム１０７〜１１０を実行する。
【００３３】
指静脈認証装置１において、ＣＰＵ１０１で認証プログラム１０９を実行して、指静脈認証用照明ＬＥＤ１０３及び画像センサ１０４を制御し、指画像を取得して画像バッファ１１１に格納する（Ｓ１１２）。そして、ＣＰＵ１０１で指位置妥当性判定プログラム１１０を実行して、画像バッファ１１１に格納された指情報を読み出し、その中央付近の領域について、指がセットされていない状態における平均画素値との比較を行い、その変化量を計算する（Ｓ１１３）。
【００３４】
そして、計算された変化量が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。判定の結果、閾値未満である場合には、指がセンサ部１２にセットされていないと判断し、ステップＳ１１２の指画像の取得から処理を繰り返す。一方、計算された変化量が閾値以上である場合には、指が指静脈認証装置にかざされた判断し、ステップＳ１１５に進む。
【００３５】
ステップＳ１１５では、ＣＰＵ１０１で指位置妥当性判定プログラム１１０を実行して、画像バッファ１１１に格納された指情報を読み出し、その周辺領域について、指がセットされていない状態における平均画素値との比較を行い、その変化量を計算する。この計算された変化量が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１６）。
【００３６】
判定の結果、その変化量が閾値以上である場合には、指がセンサ部１２の所定の位置に正しくセットされていると判定して、認証処理１１８に進む。一方、計算された変化量が閾値未満である場合（飽和領域が存在する場合）には、指が正しくセットされていないと判定する。そして、コンピュータ２のＣＰＵ４０１でガイダンス表示プログラム４０９を実行して、表示装置４０３に指のセットの仕方が間違っている旨のガイダンスを表示する（Ｓ１１７）。この表示例を図１４に示す。ここで、指の先端側に変化量が閾値未満の飽和領域がある場合には、指が手前側に置かれていると判定する判定手段を有することが好ましい。また、その際には、指が手前側に置かれていることを通知し、指をより装置の奥側に置くように案内することが好ましい。
【００３７】
また、指の先端側及び根元側は変化量が閾値以上であり、かつ、指の先端側及び根元側の間である、指静脈画像の中央領域に変化量が閾値未満の部分がある場合には、指が曲がっていると判定する判定手段があることが好ましい。その際には、指が曲がっていることを通知し、真直ぐ伸ばした状態で指を置くことを案内することが好ましい。
利用者は、このガイダンス表示を見て、指をセンサ部１２に正しく再セットすることになる。そしてステップＳ１１２からの処理が繰り返される。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されずに種々変形して実施し得る。
例えば、指静脈認証装置１とコンピュータ２におけるプログラムの実行によって各機能を実現する指静脈認証システムは、図１に示す構成に限定されない。この指静脈認証システムを例えば現金自動取扱装置（ＡＴＭ）に適用することも可能である。その場合、図１の指静脈認証装置１及びコンピュータ２で実行される各機能の一部又は全部は、ＡＴＭの主制御部に設けられたプロセッサ又は利用者の認証処理用のプロセッサで実現される。
【符号の説明】
【００３９】
１：指静脈認証装置    ２：コンピュータ              １２：センサ部
１０１：ＣＰＵ        １０２：周辺装置I/Oデバイス  １０３：指静脈認証用照明ＬＥＤ  
１０４：画像センサ    １０５：バス                  １０６：主記憶装置  
１０７：装置全体制御プログラム      １０８：周辺装置I/O制御プログラム    
１０９：認証プログラム              １１０：指位置妥当性判定プログラム  
１１１：画像バッファ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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