(57)【要約】【課題】利用者のデータと照合用データとを効率的に照合することができる生体認証システムを提供する。【解決手段】  利用者の指の画像を取得する撮像部、指節の境界を求める境界検出部、静脈パターンを求める静脈パターン検出部、照合用データベース、照合用データベースから照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベース、及び、認証処理を行う認証処理部を備えており、認証処理部は、利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、検索用データベースから該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベースから参照して認証処理を行う。【選択図】  図２
2014029674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の指の画像を取得する撮像部、
取得した画像から指節の境界を求める境界検出部、
取得した画像から静脈パターンを求める静脈パターン検出部、
登録された照合用データを備えた照合用データベース、
照合用データベースから照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベース、及び、
境界検出部および静脈パターン検出部からの情報に基づいて認証処理を行う認証処理部、
を備えており、
認証処理部は、利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、検索用データベースから該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベースから参照して認証処理を行う生体認証システム。
【請求項２】
検索用データベースは、基節と中節の間に位置する第１の境界と中節と末節の間に位置する第２の境界との間の距離の値に基づいて、上位の区分がされている請求項１に記載の生体認証システム。
【請求項３】
検索用データベースは、指節に含まれる静脈パターンの特徴点の数に基づいて、下位の区分がされている請求項１または請求項２に記載の生体認証システム。
【請求項４】
検索用データベースは、基節、中節および末節のうち所定の第１の指節における静脈パターンの情報に基づいて下位の第１区分がされ、所定の第２の指節における静脈パターンの情報に基づいて第１区分より下位の第２区分がされ、所定の第３の指節における静脈パターンの情報に基づいて第２区分より下位の第３区分がされている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の生体認証システム。
【請求項５】
認証処理部は、利用者の第１の指節における静脈パターンの情報に基づいて選択した下位の第１区分に対応した照合対象のデータの候補数が所定の数以上である場合には、利用者の第２の指節における静脈パターンの情報に基づいて、より下位の第２区分を選択する請求項４に記載の生体認証システム。
【請求項６】
認証処理部は、選択した第２区分に対応した照合対象のデータの候補数が所定の数以上である場合には、利用者の第３の指節における静脈パターンの情報に基づいて、より下位の第３区分を選択する請求項５に記載の生体認証システム。
【請求項７】
検索用データベースは、中節における静脈パターンの情報に基づいて第１区分がされ、基節における静脈パターンの情報に基づいて第２区分がされ、末節における静脈パターンの情報に基づいて第３区分がされている請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の生体認証システム。
【請求項８】
利用者の指節の境界の位置情報と利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、照合用データベースと検索用データベースとの更新処理を行うデータベース更新処理部を更に備えている請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の生体認証システム。
【請求項９】
撮像部は、指の表面の画像と、指の静脈パターンを含む画像とを取得する請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の生体認証システム。
【請求項１０】
利用者の指の画像を取得するステップ、
取得した画像から指節の境界を求めるステップ、
取得した画像から静脈パターンを求めるステップ、及び、
利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、照合用データベースから照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベースから該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベースから参照して認証処理を行うステップ、
を含む生体認証方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
利用者の指の画像を取得するステップ、
取得した画像から指節の境界を求めるステップ、
取得した画像から静脈パターンを求めるステップ、
利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、照合用データベースから照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベースから該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベースから参照して認証処理を行うステップ、
を実行させるための生体認証プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証システム、生体認証方法および生体認証プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セキュリティ保護の観点から、指紋、虹彩および血管のパターン等といった生体情報を用いた生体認証が注目されている。生体認証では、例えば、照合用データを事前にデータベースに登録しておき、認証時に利用者（被検者）のデータを取得して、データベースに登録された照合用データと一致するか否かを比較することで、利用者の認証を行う。
【０００３】
特に、生体の静脈パターンを用いた認証技術は、認証の精度に優れているといった利点の他、身体的内部情報を用いているため偽造が困難であり、また、利用者の心理的抵抗感も少ないといった利点を備えている（非特許文献１参照）。現金自動預け払い機（ＡＴＭ）、入退室管理装置、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末および携帯電話などといった種々の機器に、静脈パターンを用いた認証技術が導入されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】社団法人日本自動認識システム協会著、「よくわかるバイオメトリクスの基礎」、第１版、株式会社オーム社、平成１７年９月５日、p.４７−５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不特定多数の中から特定の個人を認識する１対Ｎの認証の場合、基本的には、利用者のデータと、データベースに登録されているすべての照合用データとを順次比較して一意に特定するといった処理を行う。データベースに登録されている照合用データが多くなればなるほど、上述した処理の負荷は増し、実使用上問題がない程度の時間で認証処理を行うのに必要な回路などのコストが増加するといった課題が生ずる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、利用者のデータと照合用データとを効率的に照合することができる生体認証システム、生体認証方法および生体認証プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の生体認証システムは、
利用者の指の画像を取得する撮像部、
取得した画像から指節の境界を求める境界検出部、
取得した画像から静脈パターンを求める静脈パターン検出部、
登録された照合用データを備えた照合用データベース部、
照合用データベース部から照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベース部、及び、
境界検出部および静脈パターン検出部からの情報に基づいて認証処理を行う認証処理部、
を備えており、
認証処理部は、利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、検索用データベース部から該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベース部から参照して認証処理を行う生体認証システムである。
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の生体認証方法は、
利用者の指の画像を取得するステップ、
取得した画像から指節の境界を求めるステップ、
取得した画像から静脈パターンを求めるステップ、及び、
利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、照合用データベース部から照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベース部から該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベース部から参照して認証処理を行うステップ、
を含む生体認証方法である。
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の生体認証プログラムは、
コンピュータに、
利用者の指の画像を取得するステップ、
取得した画像から指節の境界を求めるステップ、
取得した画像から静脈パターンを求めるステップ、
利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、照合用データベース部から照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベース部から該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベース部から参照して認証処理を行うステップ、
を実行させるための生体認証プログラムである。
【００１０】
本発明の生体認証システム、生体認証方法あるいは生体認証プログラム（以下、これらを単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、検索用データベース部は、基節と中節の間に位置する第１の境界と中節と末節の間に位置する第２の境界との間の距離の値に基づいて、上位の区分がされている構成とすることができる。
【００１１】
上述した好ましい構成を含む本発明において、検索用データベース部は、指節に含まれる静脈パターンの特徴点の数に基づいて、下位の区分がされている構成とすることができる。特徴点として、静脈パターンの端点や分岐点などを例示することができる。この場合において、特徴点の種類を区別せずに単純にそれらの総数に基づいて区分を行うといった構成とすることができるし、あるいは又、特徴点の種類とその種類毎の特徴点の数に基づいて区分を行うといった構成とすることもできる。
【００１２】
上述した各種の好ましい構成を含む本発明において、検索用データベース部は、基節、中節および末節のうち所定の第１の指節における静脈パターンの情報に基づいて下位の第１区分がされ、所定の第２の指節における静脈パターンの情報に基づいて第１区分より下位の第２区分がされ、所定の第３の指節における静脈パターンの情報に基づいて第２区分より下位の第３区分がされている構成とすることができる。この場合において、認証処理部は、利用者の第１の指節における静脈パターンの情報に基づいて選択した下位の第１区分に対応した照合対象のデータの候補数が所定の数以上である場合には、利用者の第２の指節における静脈パターンの情報に基づいて、より下位の第２区分を選択する構成とすることができる。更に、認証処理部は、選択した第２区分に対応した照合対象のデータの候補数が所定の数以上である場合には、利用者の第３の指節における静脈パターンの情報に基づいて、より下位の第３区分を選択する構成とすることができる。
【００１３】
基節、中節および末節と、第１の指節、第２の指節および第３の指節の対応関係は、生体認証システムなどの仕様に応じて適宜決定すればよい。検索の精度といった観点からは、静脈パターンの情報量が多い指節を第１の指節とすることが好ましい。通常、静脈パターンの情報量は、中節が最も多く、次いで基節、末節の順である。従って、検索用データベース部は、中節における静脈パターンの情報に基づいて第１区分がされ、基節における静脈パターンの情報に基づいて第２区分がされ、末節における静脈パターンの情報に基づいて第３区分がされている構成とすることが好ましい。即ち、第１の指節、第２の指節および第３の指節を、それぞれ、中節、基節および末節とすることが好ましい。
【００１４】
上述した各種の好ましい構成を含む本発明の生体認証システムにあっては、利用者の指節の境界の位置情報と利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、照合用データベース部と検索用データベース部との更新を行うデータベース更新処理部を更に備えている構成とすることができる。
【００１５】
上述した各種の好ましい構成を含む本発明の生体認証システムにおいて、撮像部は、指の表面の画像と、指の静脈パターンを含む画像とを取得する構成とすることができる。画像の取得方法は特に限定するものではない。例えば、撮像部は、指の可視光画像を撮像して表面の画像を得、指の近赤外光画像を撮像して静脈パターンを含む画像を取得する構成とすることができる。あるいは又、例えば、相対的に強度の弱い近赤外光を指に照射した状態で撮像し表面の画像を取得すると共に、相対的に強度の強い近赤外光を指に照射して生体内で反射した近赤外光を撮像して静脈パターンを含む画像を取得するといった構成とすることもできる。近赤外光は、生体組織に対する透過性が高い。一方、特定の波長（８００ナノメートル前後）の近赤外光は静脈の血液中の還元ヘモグロビンに吸収されるといった特性を示す。従って、生体からの近赤外光を撮像した画像において、静脈パターンは影となって表れる。
【００１６】
撮像部の構成は特に限定するものではない。撮像部として、例えば、エリアセンサやラインセンサといった、周知の画像センサを用いることができる。
【００１７】
境界検出部、静脈パターン検出部および認証処理部は、演算処理装置や記憶装置および入出力装置といった周知の装置を用いて構成することができる。これらは、周知の回路素子などを用いて構成することができる。データベース更新処理部においても同様である。尚、照合用データベース部や検索用データベース部は、例えば、書き換え可能な二次記憶装置などを用いて構成することができる。従って、本発明の生体認証システムは、コンピュータと周知の入出力装置とを組み合わせて構成することができる。
【００１８】
照合用データベース部に格納される照合用データの構成や、照合用データベース部を参照して行う認証処理の構成は、特に限定するものではない。例えば、照合用データは、静脈パターンの画像データそのものを登録するといった構成であってもよいし、静脈の分岐点の位置や方向などの特徴をパラメータ化しこれを登録するといった構成であってもよい。更には、指節の境界の情報をも更に加えた構成としてもよい。生体情報の認証処理は、例えば、周知のパターンマッチングのアルゴリズムから適宜好適なものを選択して行えばよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、検索用データベース部から該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する検索用データベース部のデータを参照して認証処理を行う。これによって、認証処理を高速におこなうことができる。
【００２０】
また、静脈パターンに加えて指節の境界の位置情報も認証処理において反映されているので、静脈パターンは類似するが指節の境界の位置情報が異なるといった照合用データを、照合の対象から排除することができる。従って、本発明は、認証の精度が更に向上するといった利点も備えている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る生体認証システムの模式的なブロック図である。
【図２】図２は、認証処理の動作を説明するための模式的なフローチャートである。
【図３】図３は、図２に引き続き、認証処理の動作を説明するための模式的なフローチャートである。
【図４】図４は、指節の境界を求める動作を説明するための模式的なフローチャートである。
【図５】図５の（Ａ）乃至（Ｄ）は、指節の境界を求める動作を説明するための、利用者の指の画像の模式的な平面図である。
【図６】図６は、静脈パターンと指節の境界とに基づく利用者データの作成処理の動作を説明するための模式的なフローチャートである。
【図７】図７の（Ａ）乃至（Ｄ）は、利用者データ作成処理の動作を説明するための、利用者の指の画像の模式的な平面図である。
【図８】図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、図７の（Ｄ）に引き続き、静脈パターンの特徴点と指節の境界とに基づく利用者データの作成処理の動作を説明するための、利用者の指の画像の模式的な平面図である。
【図９】図９の（Ａ）は、指節の境界の座標と静脈パターンの特徴点の座標とを模式的に示した表である。図９の（Ｂ）は、指節の境界と特徴点に基づくテーブルの模式図である。
【図１０】図１０は、検索用データベース部におけるデータ構造を模式的に示した図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す検索用データベース部のうち、ΔＸ21が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］であって、第１の指節に含まれる特徴点が５つである区分におけるデータ構造を詳細に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本発明の生体認証システム、生体認証方法および生体認証プログラムについて説明する。本発明は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や構成材料は例示である。以下の説明において、同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本発明の生体認証システム、生体認証方法および生体認証プログラムに関する。
【００２４】
図１は、第１の実施形態に係る生体認証システムの模式的なブロック図である。
【００２５】
図１に示すように、生体認証システム１は、
利用者の指１００の画像を取得する撮像部１０、
取得した画像から指節の境界を求める境界検出部２０、
取得した画像から静脈パターンを求める静脈パターン検出部３０、
登録された照合用データを備えた照合用データベース部４０、
照合用データベース部４０から照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベース部５０、及び、
境界検出部２０および静脈パターン検出部３０からの情報に基づいて認証処理を行う認証処理部６１、
を備えている。
【００２６】
後述する図２及び図３、並びに、図１０及び図１１等を参照して後で詳しく説明するが、認証処理部６１は、利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、検索用データベース部５０から該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベース部４０から参照して認証処理を行う。
【００２７】
生体認証システム１は、利用者の指節の境界の位置情報と利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、照合用データベース部４０と検索用データベース部５０との更新処理を行うデータベース更新処理部６２を更に備えている。尚、認証処理部６１と更新処理部６２とを纏めて、処理部６０と呼ぶ場合がある。
【００２８】
撮像部１０は、例えば、可視光画像と近赤外光画像の撮像が可能な画像センサを含み、指の表面の画像と、指の静脈パターンを含む画像とを取得する。境界検出部２０は、撮像部１０が撮像した指の可視光画像に所定の画像処理を施すことで指節間皺を抽出し、これに基づいて指節と指節との間の境界を求める。静脈パターン検出部３０は、撮像部１０が撮像した指の近赤外光画像に所定の画像処理を施すことで静脈パターンを求める。
【００２９】
照合用データベース部４０には、既登録の照合用データが収められている。照合用データは、利用者のデータとの照合に用いられるデータであって、例えば静脈パターンの画像データや、静脈パターンの端点や分岐点の位置などの特徴をパラメータ化したデータから成る。各照合用データには、例えば４ケタの数値から成る登録番号が一意に付与されている。
【００３０】
検索用データベース部５０には、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされたデータが収められている。具体的なデータ構造については、図１０及び図１１を参照して、後で詳しく説明する。
【００３１】
照合用データベース部４０や検索用データベース部５０は、例えば書き換え可能な二次記憶装置などを用いて構成することができる。また、境界検出部２０、静脈パターン検出部３０及び処理部６０は、演算処理装置や記憶装置および入出力装置といった周知の装置を用いて構成することができる。本発明の生体認証システム１は、コンピュータと周知の入出力装置とを組み合わせて構成することができる。
【００３２】
生体認証システム１は、
利用者の指の画像を取得するステップ、
取得した画像から指節の境界を求めるステップ、
取得した画像から静脈パターンを求めるステップ、及び、
利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、照合用データベース部４０から照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる、指節の境界の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされた検索用データベース部から該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベース部４０から参照して認証処理を行うステップ、
を含む生体認証方法を行うことによって、利用者の認証処理を行う。生体認証システム１には、上述したステップを実行させるための生体認証プログラムが、例えば図示せぬ記憶手段に格納されている。
【００３３】
以下、第１の実施形態における認証処理について詳しく説明する。
【００３４】
図２は、認証処理の動作を説明するための模式的なフローチャートである。図３は、図２に引き続き、認証処理の動作を説明するための模式的なフローチャートである。
【００３５】
生体認証システム１は、撮像部１０を動作させて、利用者の指１００の画像を取得する（ステップＳ１０１）。次いで、生体認証システム１は、取得した画像から指節の境界を求め、また、取得した画像から静脈パターンを求める。尚、表記の都合上、図２においては、これらを一つのステップ（ステップＳ１０２）として表した。その後、生体認証システム１は、照合を行うために利用者データを作成する（ステップＳ１０３）。
【００３６】
上述したステップＳ１０１からステップＳ１０３は、より詳しくは、指節の境界を求めるための処理と、静脈パターンを求めるための処理と、それらの処理に基づいて利用者データを作成するための処理が例えば順次に行われることによって実行される。処理の詳細について、図４ないし図９を参照して、詳しく説明する。
【００３７】
図４は、指節の境界を求める動作を説明するための模式的なフローチャートである。図５の（Ａ）乃至（Ｄ）は、指節の境界を求める動作を説明するための、利用者の指の画像の模式的な平面図である。
【００３８】
生体認証システム１は、「撮像部上に指を載置する」といった動作を操作者に促す表示を例えば図示せぬ表示部に行う。そして、撮像部１０を動作させて、指１００の表面の画像を取得する（ステップＳ１１０１、図２に示すステップＳ１０１に対応する）。なお、ここでは、第二指（人差し指）の基節から末節にかけての画像を取得するとする。また、指１００の静脈パターンを含む画像も同時に取得するものとして説明する。また、説明の都合上、利用者の指１００の画像にあっては、指の伸びる方向をＸ方向とし、これに直交する方向をＹ方向とする。
【００３９】
図５の（Ａ）は、ステップＳ１１０１において取得した指１００の表面の画像を模式的に示す。取得した画像には、指節間皺に加えて、指紋や他の皺なども表れている。図では、指紋をハッチングで模式的に示した。符号１０１Ａ，１０１Ｂは、基節と中節との間の指節間皺を表し、符号１０２Ａ，１０２Ｂは、中節と末節との間の指節間皺を表す。説明の都合上、指節間皺は、Ｙ方向に直線状に延びるものとする。
【００４０】
次いで、指１００の表面の画像にフィルタ処理を施し、指紋や、指節間皺に対して略直交する方向の皺を軽減する（ステップＳ１１０２）。このフィルタ処理は、周知の画像処理技術によって行うことができる。
【００４１】
その後、エッジ抽出処理を行う（ステップＳ１１０３）。エッジ抽出処理は、例えば２階微分処理を施すことによって行うことができる。図５の（Ｂ）は、ステップＳ１１０３後における指１００の表面の画像を模式的に示す。
【００４２】
次いで、画像の２値化処理を行う（ステップＳ１１０４）。図５の（Ｃ）は、２値化処理後における指１００の表面の画像を模式的に示す。
【００４３】
その後、指節の境界を求める（ステップＳ１１０５）。指節の境界は、２値化処理後の画像における指節間皺に基づいて求めることができる。隣接する指節間の皺が複数本であるかどうかを判断し（ステップＳ１１０５Ａ）、複数本の場合には、それらの平均値を算出する（ステップＳ１１０５Ｂ）。図５の（Ｃ）に示す例では、基節と中節との間に指節間皺１０１Ａ，１０１Ｂがあり、中節と末節との間に指節間皺１０２Ａ，１０２Ｂがある。従って、図５の（Ｄ）に示す基節と中節の境界ＢＬ1の位置は、指節間皺１０１Ａ，１０１ＢのＸ座標の平均値に基づいて求めればよい。同様に、図５の（Ｄ）に示す中節と末節の境界ＢＬ2の位置は、指節間皺１０２Ａ，１０２ＢのＸ座標の平均値に基づいて求めればよい（ステップＳ１１０５Ｃ）。
【００４４】
これに対し、隣接する指節間の皺が１本である場合には、単に、２値化処理後の画像における皺の座標（より詳しくは、Ｘ座標）に基づいて、境界の位置を求めればよい（ステップＳ１１０５Ｃ）。
【００４５】
以上、指節の境界を求めるための一連の処理について説明した。次いで、静脈パターンを求める処理と、利用者データを作成する処理の詳細について、図６ないし図９を参照して説明する。
【００４６】
図６は、静脈パターンと指節の境界とに基づく利用者データの作成処理の動作を説明するための模式的なフローチャートである。図７の（Ａ）乃至（Ｄ）は、利用者データ作成処理の動作を説明するための、利用者の指１００の画像の模式的な平面図である。
【００４７】
生体認証システム１は、撮像部１０を動作させて、指１００の静脈パターンを含む画像を取得する（ステップＳ２１０１、図２に示すステップＳ１０１に対応する）。
【００４８】
図７の（Ａ）は、ステップＳ２１０１において取得した指１００の静脈パターンを含む画像を模式的に示す。取得した画像には、静脈パターン１１１の他に、ノイズとなる情報が含まれている。図では、ノイズとなる情報をハッチングで模式的に示した。
【００４９】
次いで、指１００の静脈パターン１１１を含む画像にフィルタ処理を施し、ノイズとなる情報の除去を行う（ステップＳ２１０２）。このフィルタ処理は、周知の画像処理技術によって行うことができる。基本的に静脈パターン１１１は指に沿って延びるので、例えば、図においてＹ方向に延びる皺などのノイズを除去するといったフィルタ処理を行うことが好ましい。
【００５０】
その後、エッジ抽出処理を行う（ステップＳ２１０３）。エッジ抽出処理は、例えば２階微分処理を施すことによって行うことができる。図７の（Ｂ）は、ステップＳ２１０３後における指１００の静脈パターン１１１を含む画像を模式的に示す。
【００５１】
次いで、画像の２値化処理を行い（ステップＳ２１０４）、その後、細線化を行う（ステップＳ２１０５）。２値化処理や細線化は、周知の画像処理技術によって行うことができる。図７の（Ｃ）は、細線化後における指１００の静脈パターン１１１を含む画像を模式的に示す。
【００５２】
次いで、利用者データを作成する処理を行う。先ず、細線化後における指１００の静脈パターン１１１を含む画像において、静脈パターン１１１の特徴点を抽出する（ステップＳ２１０６）。ここでは、特徴点として、静脈パターン１１１の端点や分岐点の座標を抽出するとして説明する。特徴点の抽出は、周知の画像処理技術によって行うことができる。図７の（Ｄ）は、ステップＳ２１０６の後における指１００の静脈パターン１１１を含む画像を模式的に示す。符号ＥＰと符号ＪＰは、それぞれ、抽出した端点と分岐点を示す。
【００５３】
次いで、図４のステップＳ１１０５により求めた指節の境界と、抽出した特徴点とに基づいて、利用者データを作成する（ステップＳ２１０７、図２に示すステップＳ１０３に対応する）。
【００５４】
図８の（Ａ）は、指節の境界ＢＬ1，ＢＬ2と、静脈パターンの特徴点ＥＰ，ＪＰとの関係を模式的に示した平面図である。
【００５５】
先ず、Ｘ軸とＹ軸の原点を例えば撮像した画像における指の基節の端部を基準として定め、境界ＢＬ1，ＢＬ2のＸ座標を求める。境界ＢＬ1のＸ座標をＸ1と表し、境界ＢＬ2のＸ座標をＸ2と表す。また、特徴点ＥＰ，ＪＰのＸ座標とＹ座標を求める。
【００５６】
特徴点ＥＰ，ＪＰのＸ座標を符号ｘと表せば、特徴点は、［ｘ＜Ｘ1］を満たせば基節に属し、［Ｘ1≦ｘ＜Ｘ2］を満たせば中節に属し、［Ｘ2≦ｘ］を満たせば末節に属する。
【００５７】
図８の（Ｂ）は、基節に含まれる特徴点と、中節に含まれる特徴点と、末節に含まれる特徴点を説明するための模式的な平面図である。
【００５８】
通常、静脈パターン１１１の情報量は、中節が最も多く、次いで基節、末節の順である。以下の説明において、中節が占める領域を第１領域、基節が占める領域を第２領域、末節が占める領域を第３領域と呼ぶ場合がある。また、第１領域、第２領域および第３領域を、それぞれ、符号１２１、１２２及び１２３で表す。
【００５９】
図８の（Ｂ）に示す例では、第１領域１２１には、３つの分岐点ＪＰ1-1，ＪＰ1-2，ＪＰ1-3と、２つの端点ＥＰ1-1，ＥＰ1-2とが含まれる。尚、符号ΔＸ21は、第１領域１２１のＸ方向の長さを表す。ΔＸ21の値は、（Ｘ2−Ｘ1）といった計算によって求めることができる。
【００６０】
同様に、第２領域１２２には、２つの分岐点ＪＰ2-1，ＪＰ2-2と、２つの端点ＥＰ2-1，ＥＰ2-2とが含まれる。また、第３領域１２３には、２つの端点ＥＰ3-1，ＥＰ3-2とが含まれる。
【００６１】
図９の（Ａ）は、指節の境界の座標と静脈パターンの特徴点の座標とを模式的に示した表である。尚、便宜上、特徴点ＥＰ，ＪＰのＸ座標とＹ座標を、符号ｘ1〜ｘ11、符号ｙ1〜ｙ11と表した。
【００６２】
第２領域１２２のＸ方向の長さΔＸ21は、利用者毎に値が異なる。従って、例えば、或る利用者Ａと利用者Ｂとにおいて、図７（Ｃ）に示す細線化した静脈パターン１１１が類似していたとしても、第２領域１２２のＸ方向の長さΔＸ21が相違していれば、別の利用者であるとして明確に区別することができる。
【００６３】
生体認証システム１は、図９の（Ａ）に示す表に基づき、利用者データとして、検索用のデータと認証用のデータとを作成する。
【００６４】
図９の（Ｂ）は、検索用のデータを説明するための、指節の境界と特徴点に基づくテーブルの模式図である。
【００６５】
検索用のデータは、第２領域１２２のＸ方向の長さ（換言すれば、中節のＸ方向の長さ）ΔＸ21の値、第１領域１２１に含まれる静脈パターン１１１の特徴点の総数（図の例では５）、第２領域１２２に含まれる静脈パターン１１１の特徴点の総数（図の例では４）、第３領域１２３に含まれる静脈パターン１１１の特徴点の総数（図の例では２）とから成る。
【００６６】
また、認証用のデータは、例えば、図９の（Ａ）に示す特徴点ＪＰ，ＥＰの各座標値から成る。尚、図１に示す照合用データベース部４０に納められた照合用データも同様の構成である。
【００６７】
換言すれば、認証用のデータは、照合用データベース部４０に納める照合用データと対比可能であればよい。従って、例えば、照合用データベース部４０に納める照合用データが静脈パターン１１１の画像データそのものを用いるといった構成の場合には、認証用のデータも図７の（Ｃ）に示すような静脈パターン１１１の画像データとすればよい。
【００６８】
以上、利用者データを作成する処理について説明した。次いで、図２のステップＳ１０４以降の処理について説明する。先ず、理解を助けるため、図１に示す検索用データベース部５０のデータ構造について説明する。
【００６９】
図１０は、検索用データベース部におけるデータ構造を模式的に示した図である。尚、図示の都合上、後述する上位の区分のうちの一部を除き、記載を簡略化して示した。
【００７０】
図１に示す検索用データベース部５０は、照合用データベース部４０から照合対象となるデータの候補を検索するために用いられる。検索用データベース部５０は、指節の境界ＢＬ1，ＢＬ2の位置情報に基づいて上位の区分がされ更に指節における静脈パターンの情報に基づいてより下位の区分がされている。
【００７１】
より具体的には、検索用データベース部５０は、基節と中節の間に位置する第１の境界ＢＬ1と中節と末節の間に位置する第２の境界ＢＬ2との間の距離ΔＸ21の値に基づいて、上位の区分がされている。図１０に示す例では、ΔＸ21の値が、［１４ｍｍ未満］，［１４ｍｍ以上１６ｍｍ未満］，［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］，［１８ｍｍ以上２０ｍｍ未満］，［２０ｍｍ以上２２ｍｍ未満］，［２２ｍｍ以上］といった、６種類の区分がされている。
【００７２】
これら６種類の区分は、それぞれ、指節における静脈パターンの情報に基づいて、下位の区分がされている。より具体的には、指節に含まれる静脈パターンの特徴点の数に基づいて、下位の区分がされている。
【００７３】
検索用データベース部５０は、基節、中節および末節のうち所定の第１の指節における静脈パターンの情報に基づいて下位の第１区分がされ、所定の第２の指節における静脈パターンの情報に基づいて第１区分より下位の第２区分がされ、所定の第３の指節における静脈パターンの情報に基づいて第２区分より下位の第３区分がされている。
【００７４】
第１の実施形態において、検索用データベース部５０は、中節における静脈パターンの情報に基づいて第１区分がされ、基節における静脈パターンの情報に基づいて第２区分がされ、末節における静脈パターンの情報に基づいて第３区分がされている。即ち、第１の指節、第２の指節および第３の指節のそれぞれは、中節、基節および末節に対応する。
【００７５】
以下、説明の都合上、ΔＸ21が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］である区分に注目して説明する。
【００７６】
ΔＸ21が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］である区分は、更に、第１の指節（中節）に含まれる静脈パターンの情報によって、下位の第１区分がされている。下位の第１区分は、中節に含まれる特徴点の総数に応じた区分がされている。説明の都合上、各指節における静脈パターンの特徴点の総数は１ないし５のいずれかであるとして説明する。
【００７７】
図１０に示す符号Ｃ１は、第１の指節に含まれる特徴点が１つであるといった条件を満たす照合用データの総数を示す。同様に、図１０に示す符号Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５は、それぞれ、第１の指節に含まれる特徴点が２つ，３つ，４つ，５つといった条件を満たす照合用データの総数を示す。
【００７８】
以下、説明の都合上、ΔＸ21が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］であって、第１の指節に含まれる特徴点が５つである区分に注目して、データ構造について説明する。
【００７９】
図１１は、図１０に示す検索用データベース部５０のうち、ΔＸ21が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］であって、第１の指節に含まれる特徴点が５つである区分におけるデータ構造を詳細に示した図である。
【００８０】
図１１に示すように、第１区分は、第２の指節（基節）に含まれる静脈パターンの情報に基づいて第２区分がされている。
【００８１】
例えば、図１１に示す符号Ｃ５１は、ΔＸ21が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］であって、第１の指節に含まれる特徴点が５つ且つ第２の指節に含まれる特徴点が１つといった条件を満たす照合用データの総数を示し、符号Ｃ５２は、第２の指節に含まれる特徴点が２つといった条件を満たす照合用データの総数を示す。符号Ｃ５３，Ｃ５４，Ｃ５５は、それぞれ、第２の指節に含まれる特徴点が３つ，４つ，５つといった条件を満たす照合用データの総数を示す。
【００８２】
従って、例えば上述した符号Ｃ５と、符号Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ５３，Ｃ５４，Ｃ５５との関係は、
Ｃ５＝Ｃ５１＋Ｃ５２＋Ｃ５３＋Ｃ５４＋Ｃ５５                  （１）
といった関係にある。図１０や図１１に示す他の符号においても同様である。
【００８３】
そして、第２区分は、更に、第３の指節（末節）に含まれる静脈パターンの情報に基づいて第３区分がされている。
【００８４】
例えば、図１１に示す符号Ｃ５４１は、ΔＸ21が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］であって第１の指節に含まれる特徴点が５つ且つ第２の指節に含まれる特徴点が４つであり、更に、第３の指節に含まれる特徴点が１つといった条件を満たす照合用データの総数を示し、符号Ｃ５４２は、第３の指節に含まれる特徴点が２つといった条件を満たす照合用データの総数を示す。符号Ｃ５４３，Ｃ５４４，Ｃ５４５は、それぞれ、第３の指節に含まれる特徴点が３つ，４つ，５つといった条件を満たす照合用データの総数を示す。
【００８５】
従って、例えば上述した符号Ｃ５４と、符号Ｃ５４１，Ｃ５４２，Ｃ５４３，Ｃ５４４，Ｃ５４５との関係は、
Ｃ５４＝Ｃ５４１＋Ｃ５４２＋Ｃ５４３＋Ｃ５４４＋Ｃ５４５      （２）
といった関係にある。図１０や図１１に示す他の符号においても同様である。
【００８６】
そして、例えば符号Ｃ５４２に対応する部分には、上述した条件を満たす照合用データに付された登録番号が格納されている。図１１では、例として［００４５，０２４０，０３５０，０４５３，…］といった登録番号を模式的に示した。
【００８７】
図１に示す照合用データベース部４０の内容および検索用データベース部５０の内容は、例えば新たな登録を行う際に順次更新される。図１に示すデータベース更新処理部６２は、例えば、登録対象となる利用者の指節の境界の位置情報と利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、照合用データベース部４０と検索用データベース部５０との更新処理を行う。
【００８８】
更新処理は、基本的には、新たな照合用データの作成および登録番号の付与、照合用データベース部４０への新たな照合用データの登録、並びに、検索用データベース部５０の更新といった処理により行われる。
【００８９】
以上、図１に示す検索用データベース部５０のデータ構造について説明した。引き続き、図２のステップＳ１０４以降の処理について説明する。
【００９０】
生体認証システム１は、検索用データベース部５０において、利用者データのΔＸ21の値に対応する区分を選択する（ステップＳ１０４）。
【００９１】
ステップＳ１０３において求めたΔＸ21の値が例えば［１７ｍｍ］であったとすれば、生体認証システム１は、図１０に示す上位の区分のうち、ΔＸ21の値が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］の区分を選択する。
【００９２】
その後、選択した上位の区分のうち、利用者データの第１の指節の特徴点の数に対応する区分を選択する（ステップＳ１０５）。
【００９３】
図９の（Ｂ）に示す例では、利用者データの第１領域１２１の特徴点の数は［５］である。この場合には、生体認証システム１は、図１０及び図１１におけるΔＸ21の値が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］の区分のうち、第１の指節の特徴点の数が［５］の区分を選択する。
【００９４】
次いで、生体認証システム１は、［該当する既登録の照合データの数≧所定の数Ｐ］といった条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００９５】
所定の数Ｐは、例えば数十ないし数百といった範囲から、生体認証システム１の仕様などに応じて適宜定めればよい。定性的には、Ｐの値が小さくなるほど、検索用データベース部５０においてより下位に区分に限定された範囲で照合の処理が行われる。
【００９６】
図１０及び図１１におけるΔＸ21の値が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］の区分のうち第１の指節の特徴点の数が［５］の区分における既登録の照合用データ数は、符号Ｃ５で表される。従って、生体認証システム１は、［Ｃ５≧所定の数Ｐ］といった条件を満たすか否かを判断する。
【００９７】
［Ｃ５≧所定の数Ｐ］といった条件を満たさない場合、生体認証システム１は、照合用データベース部４０から、選択した第１区分に含まれる登録番号全てに対応するデータを参照して、１対Ｎの照合処理を行う（ステップＳ１０７）。
【００９８】
照合処理は、例えば、周知のパターンマッチングのアルゴリズムから適宜好適なものを選択して行えばよい。後述するステップＳ１１０，Ｓ１１２においても同様である。
【００９９】
引き続き、図３におけるステップＳ１０８以降の処理について説明する。
【０１００】
［Ｃ５≧所定の数Ｐ］といった条件を満たす場合、生体認証システム１は、更に利用者データの第２の指節の特徴点に数に対応する区分を選択する（ステップＳ１０８）。
【０１０１】
図９の（Ｂ）に示す例では、利用者データの第２領域１２２の特徴点の数は［４］である。この場合には、生体認証システム１は、図１１におけるΔＸ21の値が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］の区分のうち、第１の指節の特徴点の数が［５］且つ第２の指節の特徴点の数が［４］の区分を選択する。
【０１０２】
次いで、生体認証システム１は、［該当する既登録の照合データの数≧所定の数Ｐ］といった条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【０１０３】
図１１に示すように、ΔＸ21の値が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］の区分のうち第１の指節の特徴点の数が［５］且つ第２の指節の特徴点の数が［４］の区分における既登録の照合データの数は、符号Ｃ５４で表される。従って、生体認証システム１は、［Ｃ５４＞所定の数Ｐ］といった条件を満たすか否かを判断する。
【０１０４】
［Ｃ５４≧所定の数Ｐ］といった条件を満たさない場合、生体認証システム１は、照合用データベース部４０から、図１１において第２区分のうち第２の指節の特徴点の数が［４］の区分に含まれる登録番号全てに対応するデータを参照して、１対Ｎの照合処理を行う（ステップＳ１１０）。
【０１０５】
［Ｃ５≧所定の数Ｐ］といった条件を満たす場合、生体認証システム１は、更に利用者データの第３の指節の特徴点に数に対応する区分を選択する（ステップＳ１１１）。
【０１０６】
図９の（Ｂ）に示す例では、利用者データの第３領域１２３の特徴点の数は［２］である。この場合には、生体認証システム１は、図１１におけるΔＸ21の値が［１６ｍｍ以上１８ｍｍ未満］の区分のうち、第１の指節の特徴点の数が［５］且つ第２の指節の特徴点の数が［４］且つ第３の指節の特徴点の数が［２］の区分を選択する。
【０１０７】
次いで、生体認証システム１は、照合用データベース部４０から、図１１において第２区分のうち第２の指節の特徴点の数が［４］であり且つ第３区分において特徴点の数が［２］の区分に含まれる登録番号全てに対応するデータを参照して、１対Ｎの照合処理を行う（ステップＳ１１１）。
【０１０８】
以上、認証処理の動作について説明した。
【０１０９】
生体認証システム１にあっては、利用者の指節の境界の位置情報に基づいて、検索用データベース部５０から該当する上位の区分を選択し、更に、利用者の指節における静脈パターンの情報に基づいて、上位の区分から該当する下位の区分を選択し、次いで、選択した下位の区分に対応する照合用データを照合用データベース部４０から参照して認証処理を行う。従って、照合用データの候補を絞り込んだ状態で１対Ｎの照合処理を行うので、認証処理を高速に行うことができる。
【０１１０】
また、静脈パターンに加えて指節の境界の位置情報も認証処理において反映されているので、静脈パターンは類似するが指節の境界の位置情報が異なるといった照合データを、照合の対象から排除することができる。従って、認証の精度が更に向上するといった利点も備えている。
【０１１１】
尚、図２に示すステップＳ１０７や、図３に示すステップＳ１１０やステップ１１２において、１対Ｎの照合処理の結果、利用者の認証がされないといった場合には、区分を適宜前後させて、再度認証処理を行うといった構成とすることもできる。
【０１１２】
例えば、撮像時において指を置くときの圧力の相違などによって、照合用データベース部４０に登録したときの指節に含まれる特徴点の数と、認証用データにおける指節に含まれる特徴点の数とが相違するといったことも考えられる。このような場合に、区分を適宜前後させて再度認証処理を行うことによって、支障なく認証処理が行える可能性が高まる。
【０１１３】
例えば、図３に示すステップ１１２において１対Ｎの照合処理の結果利用者の認証がされないといった場合、ステップＳ１１１において第３の指節の特徴点の数を増加あるいは減少した区分を選択し、再度１対Ｎの照合を行うといった構成とすることができる。
【０１１４】
同様に、ステップ１１０において１対Ｎの照合処理の結果利用者の認証がされないといった場合、ステップＳ１０８において、第２の指節の特徴点の数を増加あるいは減少した区分を選択し、再度１対Ｎの照合を行うといった構成とすることができる。
【０１１５】
同様に、ステップ１０７において１対Ｎの照合処理の結果利用者の認証がされないといった場合、ステップＳ１０５において、第１の指節の特徴点の数を増加あるいは減少した区分を選択し、再度１対Ｎの照合を行うといった構成とすることができる。
【０１１６】
尚、場合によっては、上位の区分を前後させて、再度認証処理を行うといった構成としてもよい。
【０１１７】
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。実施形態における生体認証システムの構成要素の具体的な構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
【０１１８】
例えば、上述した検索用データベース部５０は、基節と中節の間に位置する第１の境界ＢＬ1と中節と末節の間に位置する第２の境界ＢＬ2とが共に検出されるといったことを前提とした。場合によっては、個人差によって例えば第２の境界ＢＬ2のみが検出されるといったことも起こる。このような場合には、図１０において上位の区分に［ΔＸ21の検出ができない］といった区分を加えて、検索用データベース部を構築すればよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１・・・生体認証システム、
１０・・・撮像部、
２０・・・境界検出部、
３０・・・静脈パターン検出部、
４０・・・照合用データベース部、
５０・・・検索用データベース部、
６０・・・処理部、
６１・・・認証処理部、
６２・・・データベース更新処理部、
１００・・・生体（指）、
１０１Ａ，１０１Ｂ・・・基節と中節との間の指節間皺、
１０２Ａ，１０２Ｂ・・・中節と末節との間の指節間皺、
１１１・・・静脈パターン、
１２１・・・中節が占める領域（第１領域）、
１２２・・・基節が占める領域（第２領域）、
１２３・・・末節が占める領域（第３領域）、
ＢＬ1・・・基節と中節との境界、
ＢＬ2・・・中節と末節との境界、
ＥＰ・・・特徴点（端点）、
ＪＰ・・・特徴点（分岐点）
【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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