(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の生体特徴により認証を行う生体認証装置であって、
前記生体特徴を模したターゲットに光を照射する照射部と、
前記照射部により光を照射されるターゲットを撮像して第１撮像画像を取得し、前記照射部により光を照射されないターゲットを撮像して第２撮像画像を取得する画像センサと、
前記画像センサにより取得された第１撮像画像及び第２撮像画像における前記ターゲットの形状に近似するターゲット領域を有するマスクを記憶部より取得する取得部と、
前記取得部により取得されたマスク以外の領域である前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像における前記ターゲット領域外の輝度に基づいて、前記照射部により照射された照射光以外の光のうち前記画像センサに直接入射する入射光を検出し、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像と、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像とは異なるタイミングで撮像された第１撮像画像及び第２撮像画像とに基づいて、検出された前記入射光の変動を検出する検出部と
を備える生体認証装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記第２撮像画像における前記ターゲット領域内の輝度に基づいて、前記照射光以外の光のうち、前記ターゲットに反射して前記画像センサに入射する光を検出することを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像における前記ターゲット領域外であり且つ前記ターゲット領域に接する画素の輝度に基づいて、前記照射光以外の光のうち、前記ターゲット以外の物体に反射して前記画像センサに入射する光を検出することを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項４】
利用者の生体特徴により認証を行う生体認証プログラムであって、
照射部により前記生体特徴を模したターゲットに光を照射し、画像センサにより前記照射部により光を照射されるターゲットを撮像して第１撮像画像を取得するとともに前記照射部により光を照射されないターゲットを撮像して第２撮像画像を取得し、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像における前記ターゲットの形状に近似するターゲット領域を有するマスクを記憶部より取得し、取得したマスク以外の領域である前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像における前記ターゲット領域外の輝度に基づいて、前記照射部により照射された照射光以外の光のうち前記画像センサに直接入射する入射光を検出し、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像と、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像とは異なるタイミングで撮像された第１撮像画像及び第２撮像画像とに基づいて、検出した前記入射光の変動を検出することをコンピュータに実行させる生体認証プログラム。
【請求項５】
利用者の生体特徴により認証を行う生体認証方法であって、
照射部により前記生体特徴を模したターゲットに光を照射し、画像センサにより前記照射部により光を照射されるターゲットを撮像して第１撮像画像を取得するとともに前記照射部により光を照射されないターゲットを撮像して第２撮像画像を取得し、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像における前記ターゲットの形状に近似するターゲット領域を有するマスクを記憶部より取得し、取得したマスク以外の領域である前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像における前記ターゲット領域外の輝度に基づいて、前記照射部により照射された照射光以外の光のうち前記画像センサに直接入射する入射光を検出し、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像と、前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像とは異なるタイミングで撮像された第１撮像画像及び第２撮像画像とに基づいて、検出した前記入射光の変動を検出することをコンピュータに実行させる生体認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示された技術は、生体認証装置、生体認証プログラム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本人確認を行なう認証技術として、利用者の生体特徴をカメラにより撮像し、予め登録された利用者の生体特徴である登録テンプレートと比較することにより本人確認を行なう生体認証が知られている。このような生体認証を実行する生体認証装置は、認証に適した画像を撮像するために、撮像対象への外光の強さに応じて、カメラの露出、生体装置に備えられた照明の強度を調整する機構を備える。また、登録テンプレートの登録時、または認証時に照明に関する生体認証装置の設置環境を調査し、この調査結果に基づいて、画像の調整、また利用者への警告を行う技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７２５２７号公報
【特許文献２】特開２００９−３２１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術によれば、生体認証の設置環境の調査に利用者の生体特徴を用いるため、調査結果が生体特徴の変動の影響を受けてしまうという問題がある。生体特徴の変動としては、生体特徴の状態の変化、装置への提示位置のずれが考えられる。【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、生体特徴の変動の影響を受けずに設置環境を調査することができる生体認証装置、生体認証プログラム及び方法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】
【０００６】
生体認証装置は、利用者の生体特徴により認証を行う装置であって、前記生体特徴を模したターゲットに光を照射する照射部と、前記照射部により光を照射されるターゲットを撮像して第１撮像画像を取得し、前記照射部により光を照射されないターゲットを撮像して第２撮像画像を取得する画像センサと、前記画像センサにより取得された第１撮像画像及び第２撮像画像における前記ターゲットの形状に近似するターゲット領域を有するマスクを記憶部より取得する取得部と、前記取得部により取得されたマスクと前記第１撮像画像及び前記第２撮像画像の少なくともいずれかとに基づいて、前記照射部により照射された照射光以外の光を検出する検出部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
開示の生体認証装置、生体認証プログラム及び方法によれば、生体特徴の変動の影響を受けずに設置環境を調査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る生体認証装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】撮像部のハードウェア構成を示す図である。
【図３】評価用ターゲットを示す図である。
【図４】本実施の形態に係る生体認証装置の機能構成を示す図である。
【図５】設置環境の調査処理の動作を示す図である。
【図６】理想的なＯＮ画像を示す図である。
【図７】理想的なＯＦＦ画像を示す図である。
【図８】ＯＮ画像における外光及び映り込みを示す図である。
【図９】ＯＦＦ画像における外光、映り込み及び照り返しを示す図である。
【図１０】調査結果情報を示す図である。
【図１１】コンピュータシステムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１０】
まず、本実施の形態に係るハードウェア構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る生体認証装置のハードウェア構成を示す図である。また、図２は、撮像部のハードウェア構成を示す図である。また、図３は、評価用ターゲットを示す図である。
【００１１】
本実施の形態に係る生体認証装置１は、手のひら静脈認証を行うとともに、設置環境の調査を行う。また、生体認証装置１は、図１に示すように、ＣＰＵ１０（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ１１、不揮発性メモリ１２、ディスプレイ１３、入力部１４、撮像部１５を有する。ＣＰＵ１０は、生体認証装置１を制御する。メモリ１１は、ＣＰＵ１０が直接アクセスする主記憶装置である。不揮発性メモリ１２は、利用者のＩＤとこれに対応付けられた登録テンプレート、第１閾値、第２閾値、第３閾値、第４閾値、後述する評価用マスクを記憶する。第１〜第４閾値のそれぞれは、設置環境の調査に係るパラメータであり、２つの値を持ち、標準的な環境における撮像結果に基づいて定められたものとする。不揮発性メモリ１２としては、ハードディスクやフラッシュメモリなどが挙げられる。ディスプレイ１３は、生体認証装置１の利用者に対して、情報を提示する。入力部１４は、生体認証装置１の利用者が、ＩＤを入力するための機器である。入力部１４としては、ＩＤを入力するためのテンキー、キーボード、タッチパネル、またはＩＤが記録された非接触ＩＣカードの読取装置などが挙げられる。
【００１２】
撮像部１５は、図２に示すように、筐体１６１、ガイド１６２、照明部１６３、カメラ１６４を有する。ガイド１６２は、筐体上に設けられ、利用者の手のひらを撮像に適切な位置に誘導する。照明部１６３は、手のひらに近赤外線を照射する。照明部１６３としては、ＬＥＤが挙げられる。センサ１６４は、照明部１６３により照射され、手のひらから反射された近赤外線を受けることにより、手のひらの静脈画像を撮像する。また、センサ１６４は、手のひらとその周辺とを含む範囲を撮像する。センサ１６４としては、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサが挙げられる。
【００１３】
また、生体認証装置１は、図３に示すような評価用ターゲットを用いて設置環境の調査を行う。この設置環境の調査は、照り返し、外光の強さ、外光の時間変化、映り込みの４項目について行われる。ここで、照り返しは、筐体１６１、生体認証装置１周辺の机、壁などにより反射された外光が手のひらを照らしている状態を示す。外光の強さは、センサ１６４に対して直接当たっている、太陽や設置環境の照明などの外光の強さを示す。外光の時間変化は、例えば生体認証装置１近傍のブラインドの開閉などにより外光が短い時間で変化するような場合を示す。映り込みは、ガイドを除く手のひら以外の物体が手のひらに近接して撮像され、画像上、この物体と手のひらとの分離が困難である状態を示す。評価用ターゲットは、生体特徴である手のひらの平均的な特徴を持つ。具体的には、評価用ターゲットは、形状、大きさ、反射率に関して、複数の手のひらの平均に基づいて作成される。また、評価用ターゲットは、ガイド１６２によって、センサ１６４に対して常に一定の位置に固定されるものとする。また、評価用ターゲットは、平均化された手のひらの形状に二次元的に近似する平面を持つものとする。なお、評価用ターゲットは、平均化された手のひらを模した三次元模型であっても構わない。
【００１４】
次に、本実施の形態に係る生体認証装置の機能構成について説明する。図４は、本実施の形態に係る生体認証装置の機能構成を示す図である。
【００１５】
図４に示すように、生体認証装置１は、撮像制御部２１、マスク取得部２２、第１算出部２３、第２算出部２４、設定部２５、第３算出部２６、第４算出部２７、スコア記録部２８、スコア表示部２９、抽出部３０、照合部３１を機能として有する。これらの機能は、ＣＰＵ１０及びメモリ１１が協働することにより実現される。撮像制御部２１は、センサ１６４を用いた撮像、及び撮像に係る照明部１６３の制御を行う。マスク取得部２２は、不揮発性メモリ１２より評価用マスクを取得する。この評価用マスクは、撮像画像における評価用ターゲットの位置及び形状に近似する領域であるターゲット領域を示す。第１算出部２３は、第１閾値を用いて、照り返しに関するパラメータである照り返しスコアを算出する。第２算出部２４は、第２閾値を用いて、外光の強さに関するパラメータである外光スコアを算出する。設定部２５は、照り返しスコア及び外光スコアに基づいて、センサ１６４の感度、照明部１６３の照明光量を調節する。第３算出部２６は、第３閾値を用いて、外光変動に関するパラメータである外光変動スコアを算出する。第４算出部２７は、第４閾値を用いて、映り込みに関するパラメータである映り込みスコアを算出する。スコア記録部２８は、第１算出部２３、第２算出部２４、第３算出部２６、第４算出部２７により算出された各スコアを不揮発性メモリ１２に記録する。スコア表示部２９は、ディスプレイ１３に、算出された各スコアの表示、及び各スコアに基づく利用者へのメッセージの表示を行う。抽出部３０は、センサ１６４により撮像された手のひらの画像から生体的特徴として静脈パターンを抽出する。照合部３１は、入力部１４に入力されたＩＤに対応する登録テンプレートと抽出部３０により抽出された静脈パターンとを照合し、利用者の認証を行う。
【００１６】
次に、本実施の形態に係る生体認証装置の設置環境の調査処理の動作について説明する。図５は、設置環境の調査処理の動作を示す図である。また、図６は、理想的なＯＮ画像を示す図である。また、図７は、理想的なＯＦＦ画像を示す図である。また、図８は、ＯＮ画像における外光及び映り込みを示す図である。また、図９は、ＯＦＦ画像における外光、映り込み及び照り返しを示す図である。また、図１０は、調査結果情報を示す図である。なお、図５において、生体認証装置は、利用者に対する生体認証が実施される場所に設置され、評価用ターゲットが撮像部の筐体にセットされているものとする。
【００１７】
図５に示すように、まず、撮像制御部２１は、照明部１６３による照明をＯＮにして評価用ターゲットを第１ＯＮ画像として撮像し（Ｓ１０１）、次に、照明をＯＦＦにして評価用ターゲットを第１ＯＦＦ画像として撮像する（Ｓ１０２）。ここで、外光、映り込み、照り返しがない場合は、照明ＯＮ時に撮像された画像であるＯＮ画像は図６に示すようになり、照明ＯＦＦ時に撮像された画像であるＯＦＦ画像は図７に示すようになる。このような、図６及び７に示すＯＮ画像及びＯＦＦ画像が生体認証に適している。一方、外光、映り込み、照り返しがある場合は、ＯＮ画像は図８に示すようになり、ＯＦＦ画像は図９に示すようになる。
【００１８】
次に、マスク取得部２２は、不揮発性メモリ１２から評価用マスクを取得し（Ｓ１０３）、第１算出部２３は、第１ＯＦＦ画像及び評価用マスクに基づいて、照り返しスコアを算出する（Ｓ１０４）。具体的には、第１算出部２３は、第１ＯＦＦ画像における評価用マスク領域内において、その輝度が高い順から上位５％である画素の輝度の平均を求め、この平均を第１閾値と比較し、比較結果に基づいて照り返しスコアを決定する。本実施の形態において、輝度は０−２５５の２５６段階で表現され、この輝度に関して第１閾値は４０、７０の２つの値を持つ。照り返しスコアは、輝度の平均が４０未満である場合はＡ、４０以上７０未満である場合はＢ、７０以上である場合はＣとなる。ここで、Ａは照り返しがないことを示し、Ｂは照り返しがあることを示し、ＣはＢよりも強い照り返しがあることを示す。他のスコアについても、Ａ−Ｃの３段階で表現されるものとする。
【００１９】
次に、第２算出部２４は、第１ＯＮ画像及び第１ＯＦＦ画像に基づいて、外光スコアを算出する（Ｓ１０５）。具体的には、第２算出部２４は、第１ＯＮ画像及び第１ＯＦＦ画像における評価用マスク領域外において、その輝度が高い順から５％である画素の平均を求め、この平均を第２閾値と比較し、比較結果に基づいて外光スコアを決定する。本実施の形態において第２閾値は、６０、８０の２つの値を持つ。外光スコアは、輝度の平均が６０未満である場合はＡ、６０以上８０未満である場合はＢ、８０以上である場合はＣとなる。ここで、Ａは外光がないことを示し、Ｂは外光があることを示し、ＣはＢよりも強い外光があることを示す。
【００２０】
次に、設定部２５は、算出された照り返しスコア及び外光スコアに基づいて、センサ１６４の感度、照明部１６３の照明光量を調節する（Ｓ１０６）。調節後、撮像制御部２１は、照明部１６３による照明をＯＮにして評価用ターゲットを第２ＯＮ画像として撮像し（Ｓ１０７）、次に、照明をＯＦＦにして評価用ターゲットを第２ＯＦＦ画像として撮像する（Ｓ１０８）。次に、撮像制御部２１は、第２ＯＦＦ画像を撮像してから所定の時間が経過したかどうかを判断する（Ｓ１０９）。
【００２１】
所定の時間が経過した場合（Ｓ１０９，ＹＥＳ）、撮像制御部２１は、照明部１６３による照明をＯＮにして評価用ターゲットを第３ＯＮ画像として撮像し（Ｓ１１０）、次に、照明をＯＦＦにして評価用ターゲットを第３ＯＦＦ画像として撮像する（Ｓ１１１）。次に、第３算出部２６は、第２ＯＮ画像、第２ＯＦＦ画像、第３ＯＮ画像、第３ＯＦＦ画像に基づいて、外光変動スコアを算出する（Ｓ１１２）。具体的には、第３算出部２４は、輝度に関して、第２ＯＮ画像と第３ＯＮ画像、第２ＯＦＦ画像と第３ＯＦＦ画像を比較し、これらの２つの比較において、ターゲット領域外であり、且つターゲット領域に接していない画素のうち、同位置の輝度差が一定値以上ある画素の数を算出する。更に、第３算出部２６は、この画素の数を第３閾値と比較する。本実施の形態において第３閾値は、１０００、２０００の２つの値を持つ。外光変動スコアは、画素数が１０００未満である場合はＡ、１０００以上２０００未満である場合はＢ、２０００以上である場合はＣとなる。ここで、Ａは外光変動がないことを示し、Ｂは外光変動があることを示し、ＣはＢよりも強い外光変動があることを示す。
【００２２】
次に、第４算出部２７は、第２ＯＮ画像、第２ＯＦＦ画像、第３ＯＮ画像、第３ＯＦＦ画像に基づいて、映り込みスコアを算出する（Ｓ１１３）。具体的には、第４算出部２７は、輝度に関して、第２ＯＮ画像と第２ＯＦＦ画像、第３ＯＮ画像と第３ＯＦＦ画像を比較し、これら２つの比較において、ターゲット領域外であり、且つターゲット領域に接している画素のうち、同位置の輝度差が一定値以上である画素の数を算出する。更に、第４算出部２７は、この画素の数を第４閾値と比較する。本実施の形態において、１０００、２０００の２つの値を持つ。ここで、映り込みスコアは、画素数が１０００未満である場合はＡ、１０００以上２０００未満である場合はＢ、２０００以上である場合はＣとなる。ここで、Ａは映り込みがないことを示し、Ｂは映り込みがあることを示し、ＣはＢよりも強い映り込みがあることを示す。
【００２３】
次に、スコア記録部２８は、算出された照り返しスコア、外光スコア、外光変動スコア、映り込みスコアを、図１０に示すような調査結果情報として不揮発性メモリ１２に記録する（Ｓ１１４）。ここで、スコア記録部２８は、外光、映り込みに関して、閾値を超えた画素の位置を更に調査結果情報として記録しても良い。記録後、スコア表示部２９は、調査結果情報に基づいて、ディスプレイ１３に照り返しスコア、外光スコア、外光変動スコア、映り込みスコアを表示する（Ｓ１１５）。また、スコア表示部２９は、スコアが低い項目がある場合、改善を求めるメッセージをディスプレイ１３に表示する。また、スコア表示部２９は、外光、映り込みに関して、その位置をディスプレイ１３に表示しても良い。
【００２４】
なお、ステップＳ１０９において、所定の時間が経過しない場合（Ｓ１０９，ＮＯ）、撮像制御部２１は、再度、所定の時間が経過したかどうかを判断して次の処理（Ｓ１１０）へ進む。
【００２５】
上述したように、本実施の形態によれば、評価用ターゲットを用いることで、設置環境の調査において、生体特徴の変動の影響を除外することができる。また、本実施の形態によれば評価用ターゲットに近似する評価用マスクを用いることで、認証対象である手のひらの領域と、それ以外の領域をより正確に判別することができ、従って、設置環境の調査に関して、より正確な値を算出することができる。なお、本実施の形態において、生体認証装置１は手のひら静脈認証を行うものとしたが、他の生体認証を行っても良い。また、各スコアは、Ａ−Ｃの３段階で表現されるものとしたが、２段階以上であれば、何段階であっても良い。スコアが２段階である場合、各スコアは、照明部１６３により照射された光（照射光）以外の光が検出されたか否かを示す。つまり、本実施の形態に係る第１算出部２３、第２算出部２４、第３算出部２６、第４算出部２７は、照射光以外の光の検出と、検出された光の程度の算出を行う。
【００２６】
本明細書に開示の技術は、生体認証用の機器を接続することによって、以下に示すようなコンピュータシステムにおいて適用可能である。図１１は、本明細書に開示の技術が適用されるコンピュータシステムの一例を示す図である。図１１に示すコンピュータシステム９００は、ＣＰＵやディスクドライブ等を内蔵した本体部９０１、本体部９０１からの指示により画像を表示するディスプレイ９０２、コンピュータシステム９００に種々の情報を入力するためのキーボード９０３、ディスプレイ９０２の表示画面９０２ａ上の任意の位置を指定するマウス９０４及び外部のデータベース等にアクセスして他のコンピュータシステムに記憶されているプログラム等をダウンロードする通信装置９０５を有する。通信装置９０５は、ネットワーク通信カード、モデムなどが考えられる。
【００２７】
上述したような、コンピュータシステムにおいて上述した各ステップを実行させるプログラムを、生体認証プログラムとして提供することができる。このプログラムは、コンピュータシステムにより読取り可能な記録媒体に記憶させることによって、生体認証装置を構成するコンピュータシステムに実行させることが可能となる。上述した各ステップを実行するプログラムは、ディスク９１０等の可搬型記録媒体に格納されるか、通信装置９０５により他のコンピュータシステムの記録媒体９０６からダウンロードされる。また、コンピュータシステム９００に少なくとも生体認証機能を持たせる生体認証プログラム（生体認証ソフトウェア）は、コンピュータシステム９００に入力されてコンパイルされる。このプログラムは、コンピュータシステム９００を、生体認証機能を有する生体認証装置として動作させる。また、このプログラムは、例えばディスク９１０等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されていても良い。ここで、コンピュータシステム９００により読取り可能な記録媒体としては、ＲＯＭやＲＡＭ等のコンピュータに内部実装される内部記憶装置、ディスク９１０やフレキシブルディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記憶媒体や、コンピュータプログラムを保持するデータベース、或いは、他のコンピュータシステム並びにそのデータベースや、通信装置９０５のような通信手段を介して接続されるコンピュータシステムでアクセス可能な各種記録媒体を含む。
【００２８】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００２９】
１  生体認証装置、１０  ＣＰＵ、１１  メモリ、１２  不揮発性メモリ、１３  ディスプレイ、１４  入力部、１５  撮像部、２１  撮像制御部、２２  マスク取得部、２３  第１算出部、２４  第２算出部、２５  設定部、２６  第３算出部、２７  第４算出部、２８  スコア記録部、２９  スコア表示部、３０  抽出部、３１  照合部、１６１  筐体、１６２  ガイド、１６３  照明部、１６４  センサ。
【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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