(57)【要約】【課題】１：Ｎ認証方式において、照合対象とする登録利用者を選択するための選択用特徴量を抽出できない場合にも、照合対象となる登録利用者を適切に選択可能な生体認証装置を提供する。【解決手段】生体認証装置１は、生体情報を含む部位が写った生体画像における、生体情報を含む部位の品質に基づいて選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には選択用特徴量抽出部２８に生体画像から選択用特徴量を抽出させ、一方、選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、代替特徴量抽出部２９に生体画像から選択用特徴量の近似値を算出させる選択用特徴量評価部２７と、複数の登録利用者のうち、利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値と類似している選択用特徴量を持つ登録利用者を選択する選択部３４と、選択された登録利用者の照合用データと利用者の照合用データとを照合する照合部３５とを有する。【選択図】図３
2014099024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者の生体情報を含む部位が写った生体画像を生成する生体情報取得部と、
前記生体画像から、前記生体情報の特徴を表す照合用データを生成する照合用データ生成部と、
前記生体画像から前記部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出する選択用特徴量抽出部と、
前記生体画像から前記選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、前記部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、該代替特徴量を前記相関関係に応じて補正することにより前記選択用特徴量の近似値を算出する代替特徴量抽出部と、
前記生体画像における前記部位の品質に基づいて前記選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、前記選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には前記選択用特徴量抽出部に前記選択用特徴量を抽出させ、一方、前記選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させる選択用特徴量評価部と、
複数の登録利用者のそれぞれについて、当該登録利用者の前記照合用データと前記選択用特徴量とを記憶する記憶部と、
前記複数の登録利用者のうち、前記利用者の前記選択用特徴量または前記選択用特徴量の近似値と類似している前記選択用特徴量を持つ登録利用者を選択する選択部と、
前記選択された登録利用者の前記照合用データと前記利用者の前記照合用データとを照合する照合部と、
を有する生体認証装置。
【請求項２】
前記選択用特徴量評価部は前記選択用特徴量と前記代替特徴量の何れも抽出可能な場合に前記選択用特徴量抽出部に前記選択用特徴量を抽出させるとともに前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させ、
前記選択用特徴量と前記選択用特徴量の近似値のうち、確からしい方を前記登録利用者の選択に利用するべく選択する特徴量選択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３】
前記選択用特徴量評価部は、前記選択用特徴量と関連する前記部位の一部を前記生体画像から検出できない場合、前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させる、請求項１または２に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記生体情報を含む部位は手であり、前記選択用特徴量抽出部は前記選択用特徴量として前記生体画像上での手の平の幅を求め、前記代替特徴量抽出部は前記代替特徴量として前記生体画像上での何れかの指の幅、または人指し指と親指の付け根の中点と、薬指と小指の付け根の中点間の距離、または前記生体情報取得部に利用者が手を載置するための前記生体情報取得部の左端に位置する左ガイド部材と前記生体情報取得部の右端に位置する右ガイド部材間の間隔を求める、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】
前記生体情報を含む部位は指であり、前記選択用特徴量抽出部は前記選択用特徴量として前記生体画像上での指紋の渦中心を一端とする指の長さを求め、前記代替特徴量抽出部は前記選択用特徴量の近似値として前記生体画像上での指紋領域の重心を一端とする指の長さを求める、請求項１〜３の何れか一項に記載の生体認証装置。
【請求項６】
利用者の生体情報を含む部位が写った生体画像を生成し、
前記生体画像から、前記生体情報の特徴を表す照合用データを生成し、
前記生体画像における前記部位の品質に基づいて前記部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、前記選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には前記選択用特徴量を抽出させ、一方、前記選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、前記選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、前記部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、該代替特徴量を前記相関関係に応じて補正することにより前記選択用特徴量の近似値を算出し、
前記複数の登録利用者のうち、前記利用者の前記選択用特徴量または前記選択用特徴量の近似値と類似している前記選択用特徴量を持つ登録利用者を選択し、
前記選択された登録利用者の前記照合用データと前記利用者の前記照合用データとを照合する、
ことを含む生体認証方法。
【請求項７】
利用者の生体情報を含む部位が写った生体画像から、前記生体情報の特徴を表す照合用データを生成し、
前記生体画像における前記部位の品質に基づいて前記部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、前記選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には前記選択用特徴量を抽出させ、一方、前記選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、前記選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、前記部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、該代替特徴量を前記相関関係に応じて補正することにより前記選択用特徴量の近似値を算出し、
前記複数の登録利用者のうち、前記利用者の前記選択用特徴量または前記選択用特徴量の近似値と類似している前記選択用特徴量を持つ登録利用者を選択し、
前記選択された登録利用者の前記照合用データと前記利用者の前記照合用データとを照合する、
ことをコンピュータに実行させるための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に基づ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取得する。そして生体認証装置は、その生体画像に表された利用者の生体情報である入力生体情報を、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】
生体認証技術には、いわゆる１：１認証方式と１：Ｎ認証方式とがある。１：１認証方式では、利用者の入力生体情報とともに、ユーザ名または識別番号といった利用者の識別情報が入力されることにより、その識別情報に対応する登録生体情報が特定される。そして、生体認証装置は、入力生体情報を、その特定された登録生体情報のみと照合する。
一方、１：Ｎ認証方式では、利用者の識別情報は生体認証装置に入力されず、利用者に対応する登録生体情報は特定できない。そのため、生体認証装置は、入力生体情報を、予め登録されている全ての登録生体情報と照合する。そして生体認証装置は、入力生体情報と最も一致する登録生体情報に対応する登録利用者として利用者を認証する。したがって、登録利用者数が増えるほど、すなわち、登録生体情報の数が増えるほど、照合処理の実行回数も増加する。そのため、必然的に生体認証処理に要する時間も長くなってしまう。特に、生体認証技術が大規模なシステムにおいて利用される場合、登録利用者数が非常に多くなることがある。このような大規模システムがサーバ−クライアントシステムを採用していると、生体認証処理を実行するためにサーバにアクセスが集中してサーバの負荷が増大し、利用者が生体情報を入力してから認証結果が得られるまでの待ち時間が長くなるおそれがある。
【０００４】
しかし、利用者の使い易さの観点からすれば、生体認証処理に要する時間は短い方が好ましい。そこで、入力生体情報との照合に利用する登録生体情報を限定することが好ましい。照合に利用する登録生体情報を限定するためには、例えば、簡便な処理によって生体画像から抽出可能で、比較に要する演算量が少ない特徴量が利用される。このような、照合に利用する登録生体情報を限定するために利用される特徴量を、以下では、便宜上、選択用特徴量と呼ぶ。
【０００５】
例えば、生体認証処理に手の生体情報が利用される場合において、指紋情報または掌紋情報とともに、手の形状を利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
また、生体認証処理を高速化するために、掌形の特徴を照合に利用する技術も提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０７９１９号公報
【特許文献２】特開２００２−１５２９８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、場合によっては、生体認証装置は、生体画像から選択用特徴量を正確に抽出できないことがある。例えば、選択用特徴量として手の外形形状に関する特徴量が用いられる場合において、手が大き過ぎたり、手を撮影するセンサに対する手の位置がずれているために、手の一部が生体画像に写っていないことがある。また、センサに利用されるレンズの歪曲収差が無視できないほど大きい、センサの撮影範囲の外縁近傍に手が置かれると、生体画像に写った手の形状がその歪曲収差の影響によって歪んでしまう。また、環境光が明る過ぎると、生体画像上で手が写っていない背景領域の輝度と手が写っている領域の輝度との差が小さくなって手の輪郭がはっきりしなくなることがある。これらの場合には、生体認証装置は、手の輪郭の少なくとも一部の形状を正確に検出できないので、選択用特徴量を正確に抽出できないおそれがある。そして選択用特徴量が正確に抽出されないと、生体認証装置は、生体認証をもとめる利用者本人である登録利用者を照合対象として選択できなかったり、あるいは、本来、選択用特徴量が類似していないはずの登録利用者を照合対象として選択するおそれがある。
【０００９】
そこで、本明細書は、１：Ｎ認証方式において、照合対象とする登録利用者を選択するための選択用特徴量を抽出できない場合にも、照合対象となる登録利用者を適切に選択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部位が写った生体画像を生成する生体情報取得部と、生体画像から、生体情報の特徴を表す照合用データを生成する照合用データ生成部と、生体画像からその部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出する選択用特徴量抽出部と、生体画像から選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、その代替特徴量を相関関係に応じて補正することにより選択用特徴量の近似値を算出する代替特徴量抽出部と、生体画像における部位の品質に基づいて選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には選択用特徴量抽出部に選択用特徴量を抽出させ、一方、選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、代替特徴量抽出部に選択用特徴量の近似値を算出させる選択用特徴量評価部と、複数の登録利用者のそれぞれについて、登録利用者の照合用データと選択用特徴量とを記憶する記憶部と、複数の登録利用者のうち、利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値と類似している選択用特徴量を持つ登録利用者を選択する選択部と、選択された登録利用者の照合用データと利用者の照合用データとを照合する照合部とを有する。
【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、１：Ｎ認証方式において、照合対象とする登録利用者を選択するための選択用特徴量を抽出できない場合にも、照合対象となる登録利用者を適切に選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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】（ａ）は、生体情報取得部の概略平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の矢視ＡＡ’における生体情報取得部の概略側面断面図である。
【図３】端末の処理部の機能ブロック図である。
【図４】（ａ）は、手の平の幅を検出可能な生体画像の一例を示す図である。（ｂ）〜（ｅ）は、それぞれ、手の平の幅を検出不能、または正確に検出できない可能性がある生体画像の例を示す図である。
【図５】選択用特徴量評価処理の動作フローチャートである。
【図６】選択用特徴量の一例である手の平の幅と代替特徴量の一例である指の幅及び代替特徴量の他の一例である親指と人差し指の付け根の中点と小指と薬指の付け根の中点間の距離とを示す図である。
【図７】認証サーバの処理部の機能ブロック図である。
【図８】生体認証処理の動作フローチャートである。
【図９】登録処理の動作フローチャートである。
【図１０】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、１：Ｎ認証方式にしたがって利用者に対する生体認証処理を実行する際、照合対象となる登録利用者を選択するために、生体情報を表す部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を利用する。ただし、この生体認証装置は、生体画像におけるその部位の品質に基づいて、選択用特徴量を検出できないと判定される場合には、選択用特徴量と所定の相関関係を持つその部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を求める。そしてこの生体認証装置は、その代替特徴量を選択用特徴量との相関関係に応じて補正することで、選択用特徴量の近似値をもとめ、その近似値を登録利用者の選択用特徴量と比較することで照合対象の登録利用者を選択する。
【００１５】
本実施形態では、生体認証装置は、生体認証に用いる生体情報として手の静脈パターンを利用する。しかし、生体認証に用いる生体情報は、掌紋など、手に含まれる他の生体情報であってもよい。
また、本明細書において、「照合処理」という用語は、利用者の生体情報と登録利用者の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。
【００１６】
図１は、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、この生体認証装置１は、少なくとも一台の端末２と、認証サーバ３と、データサーバ４とを有する。端末２と認証サーバ３とは、例えば、公衆通信回線あるいはローカルエリアネットワークといった通信ネットワーク５を介して互いに接続される。また認証サーバ３とデータサーバ４とは、例えば、特定通信回線または通信ネットワーク５とは独立した他の通信ネットワークを介して接続される。なお、データサーバ４も、通信ネットワーク５を介して認証サーバ３と接続されていてもよい。
【００１７】
端末２は、認証を受けようとする利用者の生体情報を含む部位（本実施形態では、利用者の手）を撮影した生体画像を生成する。そして端末２は、その生体画像から、照合処理に用いられる照合用データを生成する。さらに端末２は、手の形状の特徴を表す選択用特徴量として、手の平の幅を検出できるか否かを判定する。そして端末２は、手の平の幅を検出できないと判定した場合には、手の平の幅との相関関係がある、生体情報を含む部位の他の形状の特徴量、例えば、指の幅を求めて、その特徴量から近似的に手の平の幅を求める。そして端末２は、照合用データ及び選択用特徴としての手の平の幅またはその近似値を認証サーバ３へ送信する。
【００１８】
認証サーバ３は、生体認証処理の実行時において、データサーバ４に登録されている登録利用者の中から、利用者の選択用特徴量またはその近似値と類似する選択用特徴量を持つ登録利用者を照合処理の対象として選択する。この例では、認証サーバ３は、利用者の手の平の幅とほぼ同じ手の平の幅を持つ登録利用者を照合処理の対象として選択する。そして認証サーバ３は、選択した登録利用者の生体情報を表す生体画像から生成された照合用データと利用者の生体画像から生成された照合用データとを用いて照合処理を実行する。認証サーバ３は、照合処理の結果、利用者を何れかの登録利用者として認証したか否かを端末２へ通知する。
【００１９】
端末２は、生体認証処理の実行時、及び生体情報の登録時において、利用者の生体情報を含む部位を撮影し、その部位が写った生体画像を生成する。そして端末２は、その生体画像から照合用データを生成し、かつ選択用特徴量を抽出し、またはその近似値を算出する。そのために、端末２は、生体情報取得部２１と、通信部２２と、記憶部２３と、処理部２４とを有する。
さらに、端末２は、利用者が端末２へコマンド、データ、あるいは利用者のユーザ名といった識別情報などを入力するためのキーボード、マウス、またはタッチパッドなどの入力部（図示せず）を有してもよい。さらに、端末２は、生体情報取得部２１が適切に生体情報が写った生体画像を取得可能な位置へ指を配置させるためのガイダンスメッセージまたは生体認証結果などを表示するために、液晶ディスプレイなどの表示部（図示せず）を有してもよい。
【００２０】
生体情報取得部２１は、利用者の手の平の静脈パターンが写った生体画像を生成する。
【００２１】
図２（ａ）は、生体情報取得部２１の概略平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢視ＡＡ’における生体情報取得部２１の概略側面断面図である。
生体情報取得部２１は、赤外光に感度を有する、Charge Coupled Deviceといった固体撮像素子が２次元状に配置されたエリアセンサ２１１を有する。エリアセンサ２１１は、センサ面が上方を向くように、樹脂または金属で形成された直方体状の筺体２１２の底部に配置される。
さらに、生体情報取得部２１は、利用者の手を照明するために赤外光を発する赤外発光ダイオードなどの照明光源２１３を有する。筐体２１２の周囲の側壁は、それぞれ、利用者の手をエリアセンサ２１１が撮影可能な位置に誘導するためのガイド部材となっており、その側壁の上端に利用者の手のひらの一部を載置可能となっている。さらに、筐体２１２の上部には、エリアセンサ２１１よりも奥側に、利用者の指を固定するための突起２１４が形成されている。そして、生体情報取得部２１が有する結像光学系（図示せず）が、そのガイド部材の上に載置された手の平の静脈パターンの像をエリアセンサ２１１上に結像する。そしてエリアセンサ２１１は、手の平の静脈パターンが写った生体画像を生成する。生体画像の各画素の値は、例えば、0〜255の範囲内の値となり、その画素の輝度が高いほど、その画素値は大きくなる。本実施形態では、生体画像において、静脈が写っている領域及び手が写っていない部分は黒くなり、静脈がない手の部分が写っている領域は明るくなる。
生体情報取得部２１は、生成した生体画像を処理部２４へ渡す。
【００２２】
通信部２２は、通信ネットワーク５に端末２を接続するための通信インターフェース回路を有する。そして通信部２２は、処理部２４から受け取ったデータを通信ネットワーク５を介して認証サーバ３へ送信する。また通信部２２は、認証サーバ３から通信ネットワーク５を介して受信した認証結果を表す情報を、処理部２４へ渡してもよい。
【００２３】
記憶部２３は、例えば、不揮発性の読み出し専用の半導体メモリ及び読み書き可能な揮発性の半導体メモリを有する。そして記憶部２３は、端末２を制御するために用いられる各種のプログラム及びデータを記憶する。また記憶部２３は、生体画像から照合用データを生成し、選択用特徴量を抽出するために使用されるプログラムを記憶する。さらに記憶部２３は、生体画像、照合用データ及び選択用特徴量を一時的に保存してもよい。
【００２４】
処理部２４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２４は、生体認証処理の実行時、及び登録処理の実行時において、生体画像から照合用データを生成し、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を抽出する。
【００２５】
図３は、端末２の処理部２４の機能ブロック図である。処理部２４は、被写体領域検出部２５と、照合用データ生成部２６と、選択用特徴量評価部２７と、選択用特徴量抽出部２８と、代替特徴量抽出部２９とを有する。処理部２４が有するこれらの各部は、処理部２４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２４が有するこれらの各部は、ファームウェアとして端末２に実装されてもよい。
【００２６】
被写体領域検出部２５は、生体画像から、生体画像中で生体情報を含む部位が写っている領域である被写体領域を検出する。本実施形態では、何も写っていない画素の集合である背景領域に含まれる画素の値は、被写体領域に含まれる画素の値よりも低い。そこで被写体領域検出部２５は、例えば、所定の閾値以上の画素値を持つ画素を検出し、検出された画素の集合を被写体領域とする。所定の閾値は、例えば、10に設定される。
被写体領域検出部２５は、被写体領域をあらわす情報を記憶部２３に記憶する。なお、被写体領域を表す情報は、例えば、生体画像のサイズと同じサイズを持つ２値画像とすることができ、この２値画像において、被写体領域に含まれる画素の値は、例えば'1'に設定され、背景領域に含まれる画素の値は、例えば'0'に設定される。
【００２７】
照合用データ生成部２６は、生体画像から、照合処理で用いられる照合用データを生成する。例えば、認証サーバ３がマニューシャマッチングにより照合処理を行う場合、照合用データ生成部２６は、そのマニューシャマッチングで用いられる特徴点（マニューシャと呼ばれる）を生体画像から抽出する。そして照合用データ生成部２６は、その特徴点の位置またはその特徴点の種類を照合用データとする。
【００２８】
そのために、照合用データ生成部２６は、被写体領域内で、静脈が写っている画素の集合である静脈領域と静脈が写っていない画素の集合である非静脈領域とを区別する。本実施形態では、静脈が写っている画素の値は、静脈が写っていない画素の値よりも低い。そこで照合用データ生成部２６は、被写体領域内で、例えば、第２の２値化閾値以下の画素値を持つ画素の集合を静脈領域とし、第２の２値化閾値より大きい画素値を持つ画素の集合を非静脈領域とするよう、被写体領域を２値化する。第２の２値化閾値は、例えば、予め設定された固定値（例えば、150）、被写体領域内の各画素の平均画素値、あるいは、被写体領域に含まれる画素値を判別分析することにより決定された閾値に設定される。
【００２９】
次に、照合用データ生成部２６は、例えば、２値化された被写体領域上で静脈に相当する画素値を持つ画素の集合に対して細線化処理を行って、静脈が細線化された細線化２値画像を生成する。そして照合用データ生成部２６は、静脈の分岐点または端点の何れかに対応する複数のテンプレートを用いて細線化２値画像を走査することにより、何れかのテンプレートと一致するときの細線化２値画像上の位置を検出する。そして照合用データ生成部２６は、検出された位置の中心画素を、マニューシャとして抽出する。
【００３０】
なお照合用データ生成部２６は、静脈の端点及び分岐点をマニューシャとして求める公知の他の方法を用いて、生体画像からマニューシャを抽出してもよい。また、照合用データ生成部２６は、生体画像上では静脈パターンの特徴を表す他の特徴量を照合用データとして求めてもよい。例えば、照合用データ生成部２６は、被写体領域を複数のブロックに分割し、ブロックごとの静脈本数を照合用データとして求めてもよい。
【００３１】
また、生体認証装置１がパターンマッチングにより照合処理を行う場合、照合用データ生成部２６は、生体画像そのもの、あるいは生体画像上の静脈領域を含む一部の領域を生体画像から切り出して、照合用データとしてもよい。さらに照合用データ生成部２６は、生体画像全体または生体画像の一部に対して、エッジ強調処理またはムラ補正処理などを行って得られた画像を照合用データとしてもよい。
【００３２】
照合用データ生成部２６は、照合用データを記憶部２３に記憶する。
【００３３】
選択用特徴量評価部２７は、複数の登録利用者の中から照合対象となる登録利用者を選択するために利用される選択用特徴量を抽出可能か否かを評価する。
【００３４】
本実施形態では、生体認証装置１は、選択用特徴量として、手の平の幅、特に、この例では、人差し指の親指側に沿った手の輪郭と、小指の外側に沿った手の輪郭間の距離を手の平の幅とする。なお、選択用特徴量として手の平の幅を利用する理由は以下の通りである。
【００３５】
・手の平の幅は、ある程度個人差があり、かつ、エリアセンサからの距離が一定である限り、撮影環境による変動が少ないので、生体認証装置１は、照合対象となる登録利用者を適切に選択できる。
・また、手の平の幅と同様の特性を持つ特徴量として、指の長さまたは指の幅が有る。しかし、本実施形態では、指の先端が生体情報取得部２１の撮影範囲から外れるので、生体認証装置１は、生体画像から利用者の指の長さを求めることができない。また指の幅のサイズは、手の平の幅のサイズよりも小さいので、指の幅の算出値に１画素から数画素程度の誤差が含まれると、手の平の幅の算出値に同程度の誤差が含まれる場合よりも影響が大きい。そこで、指の長さ及び指の幅よりも、手の平の幅の方が選択用特徴量として好ましい。
【００３６】
図４（ａ）は、手の平の幅を検出可能な生体画像の一例を示す図である。図４（ｂ）〜図４（ｅ）は、それぞれ、手の平の幅を検出不能、または正確に検出できない可能性がある生体画像の例を示す図である。
【００３７】
図４（ａ）に示される生体画像４００では、小指の外側から、人差し指の親指側の輪郭までの範囲が写っている。そのため、この生体画像４００については、生体認証装置１は、矢印４０１に示される手の平の幅を検出可能である。
【００３８】
一方、図４（ｂ）に示される生体画像４１０では、利用者の手の小指側、及び人差し指側とも、ガイドの内枠４１１に接しているため、手の平の一部が写っていない。そのため、この生体画像４１０については、生体認証装置１は、手の平の幅を検出できない。
また、図４（ｃ）に示される生体画像４２０でも、利用者の手の人差し指側がガイドの内枠４２１に接しているため、手の平の一部が写っていない。そのため、この生体画像４２０についても、生体認証装置１は、手の平の幅を検出できない。
【００３９】
さらに、図４（ｄ）に示される生体画像４３０では、利用者の手の周辺部分が、生体情報取得部２１の結像光学系（図示せず）による周辺光量の低下の許容範囲４３１から外れている。そのため、この生体画像４３０について、生体認証装置１は、手の平の幅を検出できない可能性がある。
また、図４（ｅ）に示される生体画像４４０では、環境光の影響によって利用者の手の輪郭付近での被写体領域の輝度値と背景領域の輝度値との差が小さいために、検出された被写体領域４４１の輪郭が本来の輪郭と異なっている。そのため、この生体画像４４０について、生体認証装置１は、手の平の幅を検出できない可能性がある。
【００４０】
上記のように、生体画像に写っている、生体情報を含む部位の品質が様々な理由によって低下していると、生体認証装置１は、選択用特徴量である手の平の幅を検出できないことがある。そこで選択用特徴量評価部２７は、上記のような、生体画像上での生体情報を含む部位の品質の劣化条件に該当するか否かを調べ、生体画像がその劣化条件に該当すると判定した場合には、代替特徴量を抽出させる。例えば、選択用特徴量評価部２７は、生体画像上で選択用特徴量と関連する、生体情報を含む部位の一部を検出できなければ、代替特徴量を抽出させる。
【００４１】
図５は、選択用特徴量評価部２７により実行される選択用特徴量評価処理の動作フローチャートである。
【００４２】
選択用特徴量評価部２７は、生体画像上で被写体領域の輪郭を検出する（ステップＳ１０１）。例えば、選択用特徴量評価部２７は、被写体領域に含まれる画素のうち、隣接画素の何れかが背景領域に含まれる画素を、被写体領域の輪郭上の画素とする。
【００４３】
選択用特徴量評価部２７は、被写体領域の左端の輪郭及び右端の輪郭のそれぞれが、ガイドの内枠と、所定割合以上一致しているか否か判定する（ステップＳ１０２）。なお、生体情報取得部２１のエリアセンサ及び光学系に対する、ガイドの位置は固定であるので、生体画像上でガイドの内枠が写る画素は予め分かっている。そこで、例えば、生体画像上でガイドの内枠が写る複数の画素のそれぞれの座標が予め記憶部２３に記憶される。そして選択用特徴量評価部２７は、生体画像の各行について、その行の輪郭の左端の画素及び輪郭の右端の画素について、ガイドの内枠の座標と一致すると、その画素はガイドの内枠と一致すると判定する。なお、所定割合は、例えば、被写体領域の左端の輪郭の長さまたは被写体領域の右端の輪郭の長さの90%とすることができる。
【００４４】
被写体領域の左端の輪郭及び右端の輪郭の何れもが、所定割合以上ガイドの内枠と一致している場合（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、利用者の手が大き過ぎて、利用者の手の輪郭が生体画像に写っていないと推定される。そこで選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量抽出部２９に、代替特徴量を求めさせる（ステップＳ１０３）。
【００４５】
一方、被写体領域の左端の輪郭及び右端の輪郭の少なくとも一方について、ガイドの内枠と一致している割合が所定割合未満である場合（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、選択用特徴量評価部２７は、手の平の位置が全体的に左または右へずれていないか調べる。そのために、選択用特徴量評価部２７は、被写体領域の左端の輪郭及び右端の輪郭のうち、ガイドの内枠と一致している割合が高い方の輪郭について、その割合が所定割合以上か否か判定する（ステップＳ１０４）。その一致割合が所定割合以上である場合（ステップＳ１０４−Ｙｅｓ）、選択用特徴量評価部２７は、生体情報取得部２１に対する利用者の手の位置が左右にずれていると判定する。そして選択用特徴量評価部２７は、端末２の表示部（図示せず）を介して、手の中心位置を生体情報取得部２１の中心に合わせることを促すガイダンスメッセージを表示させる（ステップＳ１０５）。その後、生体情報取得部２１により再生成された生体画像に対して、被写体領域の検出及び選択用特徴量評価処理が実行される。なお、ステップＳ１０４において、選択用特徴量評価部２７は、他方の輪郭について、ガイドの内枠との距離が所定距離以上離れていることを、利用者の手の位置がずれていると判定するための条件として加えてもよい。この場合、所定距離は、例えば、実距離で1cmに相当する画素数とすることができる。
【００４６】
ステップＳ１０４にて、ガイドの内枠と一致している割合が所定割合未満である場合（ステップＳ１０４−Ｎｏ）、少なくとも、手の平の幅の算出に利用される、被写体領域の輪郭の該当部分は生体画像内に写っていると推定される。
そこで次に、選択用特徴量評価部２７は、被写体領域の輪郭のうちの手の平の幅の算出に利用される部分が、予め設定される許容範囲から外れるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。なお、許容範囲は、生体情報取得部２１の光学系の歪曲収差が無視できる程度（例えば、歪曲収差によるずれ量が実際のサイズで1mmに相当する画素数以下）である生体画像上の範囲とすることができる。あるいは、許容範囲は、生体情報取得部２１の光学系についての周辺光量比が手の輪郭の検出に影響しない所定比率（例えば、50%）以上となる生体画像上の範囲とすることができる。なお、この許容範囲は、光学系の性能に応じて決まるので、予め設定可能である。そのため、許容範囲を示す情報は、予め記憶部２３に記憶される。
【００４７】
また、手の平の幅の算出に利用される部分は、本実施形態では、小指の外側に沿った、小指の付け根付近の手の輪郭と、人差し指の親指側に沿った、人差し指の付け根付近の手の輪郭である。小指の外側に沿った、小指の付け根付近の手の輪郭は、例えば、小指が生体画像の右端側に位置している場合、被写体領域の右端の輪郭の中点を中心とする、生体画像の垂直方向の長さの1/3〜1/2の範囲に含まれる部分とすることができる。また、親指は、生体画像の上端に接しないので、生体画像の上端付近における被写体領域の輪郭の左端は、人差し指の親指側に沿った輪郭である。そして人差し指の付け根と親指の付け根との中点が、人差し指の親指側に沿った輪郭のうちで生体画像上で最も下方に位置する。すなわち、生体画像の上端付近における被写体領域の輪郭の左端に位置する画素から、その画素に連続する輪郭上の画素のうちの最も下方に位置する画素までが、人差し指の親指側に沿った輪郭となる。そこで人差し指の親指側に沿った、人差し指の付け根付近の手の輪郭は、例えば、人差し指の付け根と親指の付け根との中点に相当する被写体領域の輪郭の画素を下端とし、その下端から生体画像の上端までの距離の1/3〜1/2の範囲に含まれる輪郭の部分とする。
【００４８】
手の平の幅の算出に利用される部分の少なくとも一部が許容範囲から外れる場合（ステップＳ１０６−Ｙｅｓ）、選択用特徴量評価部２７は、手の平の幅を正確に求めることができない可能性があると判定する。そこで選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量抽出部２９に、代替特徴量を求めさせる（ステップＳ１０３）。
【００４９】
一方、手の平の幅の算出に利用される部分全体が許容範囲内に含まれる場合（ステップＳ１０６−Ｎｏ）、手の平の輪郭のうち、選択用特徴量の抽出に利用される部分は生体画像上の適切な位置にあると推定される。そこで次に、選択用特徴量評価部２７は、手の平の幅の算出に利用される部分に含まれる輪郭上の画素の輝度値の平均値とそれら輪郭上の画素に隣接する背景領域内の画素の輝度値の平均値との差を求める。そして選択用特徴量評価部２７は、その輝度値の平均値の差（以下、便宜上、輪郭輝度差と呼ぶ）が所定の輝度閾値未満となるか否か判定する（ステップＳ１０７）。
【００５０】
輪郭輝度差が所定の輝度閾値未満である場合（ステップＳ１０７−Ｙｅｓ）、選択用特徴量評価部２７は、被写体領域の輪郭が正確に検出できておらず、手の平の幅を正確に求めることができない可能性があると判定する。そこで選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量抽出部２９に、代替特徴量を求めさせる（ステップＳ１０３）。
【００５１】
一方、輪郭輝度差が所定の輝度閾値以上である場合（ステップＳ１０７−Ｎｏ）、選択用特徴量評価部２７は、手の平の幅を正確に求めることができると判定する。そこで選択用特徴量評価部２７は、選択用特徴量抽出部２８に、選択用特徴量である手の平の幅を求めさせる（ステップＳ１０８）。なお、輝度閾値は、例えば、被写体領域の輪郭上の画素の輝度値の平均値の10%〜20％に設定される。
ステップＳ１０３、Ｓ１０５またはＳ１０８の後、選択用特徴量評価部２７は、選択用特徴量評価処理を終了する。
なお、選択用特徴量評価部２７は、ステップＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６及びＳ１０７の判定の順序を入れ換えてもよい。
【００５２】
以下、選択用特徴量と代替特徴量について説明する。図６は、選択用特徴量の一例である手の平の幅と代替特徴量の一例である指の幅及び代替特徴量の他の一例である親指と人差し指の付け根の中点と小指と薬指の付け根の中点間の距離とを示す図である。本実施形態では、選択用特徴量は、手の平の幅であり、矢印６０１に示されるように、小指の外側に沿った、小指の付け根付近の手の輪郭と、人差し指の親指側に沿った、人差し指の付け根付近の手の輪郭との距離で表される。一方、代替特徴量の一例は、矢印６０２に示されるように、何れかの指の幅である。また代替特徴量の他の一例は、矢印６０３に示されるように、親指と人差し指の付け根の中点と、薬指と小指の付け根の中点間の距離である。
【００５３】
選択用特徴量抽出部２８は、選択用特徴量評価部２７が、生体画像から選択用特徴量を抽出できると判定した場合、生体情報を含む部位の形状の特徴を表す選択用特徴量として、生体画像に写っている手の平の幅を求める。
【００５４】
例えば、小指が生体画像の右端側に位置している場合、すなわち、生体画像に左手が写っている場合、被写体領域の右端の輪郭は、小指の外側に沿った手の輪郭に相当する。また、親指の先端は、生体画像の上端に達しないので、生体画像の上端付近における、被写体領域の左端の輪郭上の画素及びその画素と連続する輪郭上の画素は、人差し指の親指側に沿った手の輪郭に相当する。なお、生体画像に右手が写っている場合、被写体領域の左端の輪郭が小指の外側に沿った手の輪郭に相当し、生体画像の上端付近における、被写体領域の右端の輪郭上の画素及びその画素と連続する輪郭上の画素は、人差し指の親指側に沿った手の輪郭に相当する。
【００５５】
選択用特徴量抽出部２８は、小指の外側に沿った手の輪郭上の任意の画素を小指側端点とし、人差し指の親指側に沿った手の輪郭上の任意の画素を人差し指側端点とする。そして選択用特徴量抽出部２８は、小指側端点と人差し指側端点の組を様々に変更しつつ、各組についてその２点間の距離を算出する。そして選択用特徴量抽出部２８は、それら距離のうちの最小値を、手の平の幅とする。
選択用特徴量抽出部２８は、手の平の幅を記憶部２３に記憶する。
【００５６】
代替特徴量抽出部２９は、選択用特徴量評価部２７が、生体画像上から選択用特徴量を求めることができない可能性があると判定した場合に、その選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、生体情報を含む部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出する。そして代替特徴量抽出部２９は、代替特徴量をその相関関係に応じて補正することで、選択用特徴量の近似値を求める。
【００５７】
本実施形態では、代替特徴量抽出部２９は、上記のように、手の平の幅との相関性が高い、何れかの指の幅、あるいは、親指と人差し指の付け根の中点と、薬指と小指の付け根の中点間の距離を代替特徴量として求める。そのために、代替特徴量抽出部２９は、指の付け根を検出する。例えば、代替特徴量抽出部２９は、生体画像の垂直方向に対して等間隔に複数の水平方向の走査線を設定する。そして代替特徴量抽出部２９は、各走査線上で被写体領域上の輪郭の画素を検出することにより、隣接する二つの被写体領域に挟まれる背景領域を、隣接する２本の指の間の領域として検出する。そして代替特徴量抽出部２９は、生体画像の上端側から順に、各走査線について指の間の領域を検出し、その指の間の領域の下端を、隣接する２本の指の付け根の中点とする。また、生体画像の右端側に小指が位置する場合、代替特徴量抽出部２９は、検出された２本の指の付け根の中点のうち、最も右側の中点を小指と薬指の付け根の中点とする。同様に、代替特徴量抽出部２９は、検出された２本の指の付け根の中点のうち、最も左側の中点を人指し指と中指の付け根の中点とする。なお、生体画像の左端側に小指が位置する場合には、代替特徴量抽出部２９は、逆に、検出された２本の指の付け根の中点のうち、最も左側の中点を小指と薬指の付け根の中点とし、最も右側の中点を人指し指と中指の付け根の中点とする。
【００５８】
さらに、代替特徴量抽出部２９は、人差し指と親指の付け根の中点を検出するために、人差し指の中指側の輪郭を近似的に表す直線（例えば、図６における線６２１）をもとめる。そして代替特徴量抽出部２９は、その直線に直交し、かつ、人差し指と中指の付け根の中点を通る直線（例えば、図６における線６２２）が人差し指の親指側の輪郭と交差する位置を、人差し指と親指の付け根の中点とする。
なお、代替特徴量抽出部２９は、人差し指の中指側の輪郭上の画素（例えば、生体画像の右端側に小指が位置している場合、生体画像上端付近における、生体画像の左端から２番目の輪郭上の画素に相当）を複数検出する。そして代替特徴量抽出部２９は、それら複数の輪郭上の画素に対してハフ変換を実行することで、人差し指の中指側の輪郭を近似的に表す直線を検出できる。
【００５９】
代替特徴量抽出部２９は、生体画像から、２本の指の付け根の中点が３箇所検出でき、かつ、人差し指と親指の付け根の中点を検出できた場合、人差し指と親指の付け根の中点と小指と薬指の付け根の中点間の距離を代替特徴量として算出する。この距離は、指３本（人指し指、中指、薬指）分の幅に相当する。一方、本実施形態では、手の平の幅は、指４本（人指し指、中指、薬指、小指）分の幅に相当する。そこで代替特徴量抽出部２９は、この距離に、約1.3〜1.4の値を持つ補正係数を乗じることにより、手の平の幅の近似値を算出する。
【００６０】
あるいは、代替特徴量抽出部２９は、隣接する２箇所の指の付け根の中点間の距離を、１本の指の幅として算出してもよい。この場合、代替特徴量抽出部２９は、その指の幅に約4.0〜5.0の値を持つ補正係数を乗じることにより、手の平の幅の近似値を算出する。
【００６１】
一方、隣接する指の付け根の中点が２箇所以下しか検出されなかった場合、少なくとも一部の指が閉じた状態で利用者の手が生体画像に写っていると推定される。そのため、小指と薬指の付け根の中点または中指と人差し指の付け根の中点の何れかが検出されていないおそれがある。そこでこの場合、代替特徴量抽出部２９は、隣接する２箇所の指の付け根の中点間の距離をそれぞれ算出する。代替特徴量抽出部２９は、これらの距離のうち、最も短いものを指の幅とする。あるいは、代替特徴量抽出部２９は、これらの距離と、予め設定された指の幅の基準値とをそれぞれ比較し、その基準値に最も近い距離を指の幅としてもよい。あるいはまた、代替特徴量抽出部２９は、隣接する２箇所の指の付け根の中点間の距離の何れかが、指の幅の基準値の２倍に対して約0.9〜1.1倍となっている場合、その距離の1/2を指の幅としてもよい。
【００６２】
また、選択用特徴量評価部２７にて、被写体領域の左端の輪郭及び右端の輪郭の何れもが、所定割合以上ガイドの内枠と一致していると判定されている場合、ガイドからはみ出るほど利用者の手が大きいと推定される。そこでこの場合、代替特徴量抽出部２９は、ガイドの左端側の内枠とガイドの右端側の内枠間の距離を、代替特徴量として算出する。この場合、代替特徴量抽出部２９は、ガイドの左端側の内枠とガイドの右端側の内枠間の距離を、そのまま手の平の幅の近似値とする。
代替特徴量抽出部２９は、選択用特徴量の近似値を記憶部２３に記憶する。
【００６３】
処理部２４は、登録処理の実行時には、利用者の識別情報とともに、照合用データと、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を、通信部２２を介して認証サーバ３へ送信する。
また処理部２４は、生体認証処理の実行時には、照合用データと、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を、通信部２２を介して認証サーバ３へ送信する。
【００６４】
データサーバ４は、全ての登録利用者について、生体認証処理に用いられるデータを記憶する。そのためにデータサーバ４は、通信部４１と、記憶部４２と、制御部４３とを有する。
【００６５】
通信部４１は、データサーバ４と認証サーバ３とを通信可能に接続するためのインターフェース回路を有する。そして通信部４１は、登録処理の実行時には、認証サーバ３から登録要求信号を受け取り、制御部４３へ渡す。また通信部４１は生体認証処理の実行時には、記憶部４２に記憶されている登録利用者の照合用データ及び選択用特徴量を認証サーバ３へ送信する。
【００６６】
記憶部４２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４２は、データサーバ４を制御するために用いられる各種のプログラム及びデータを記憶する。また記憶部４２は、全ての登録利用者について、利用者の識別情報、照合用データ及び選択用特徴量を記憶する。
【００６７】
制御部４３は、少なくとも一つのプロセッサ及び周辺回路を有する。そして制御部４３は、登録処理の実行時において、認証サーバ３から登録要求信号を受信すると、その登録要求信号に含まれる登録利用者の各種情報を記憶部４２に記憶する。また制御部４３は、生体認証処理の実行時において、認証サーバ３から選択用特徴量要求信号を受信すると、各登録利用者の選択用特徴量を記憶部４２から読み出して認証サーバ３へ送信する。また制御部４３は、認証サーバ３から照合用データ要求信号を受信すると、選択された登録利用者の照合用データを記憶部４２から読み出して認証サーバ３へ送信する。
【００６８】
認証サーバ３は、登録処理の実行時には、端末２から受信した照合用データと選択用特徴量を、利用者の識別情報とともにデータサーバ４へ送信する。なお、選択用特徴量の代わりに選択用特徴量の近似値が求められている場合、認証サーバ３は、その近似値を選択用特徴量としてデータサーバ４へ送信する。
また認証サーバ３は、生体認証処理の実行時には、端末２から受信した選択用特徴量に基づいて、照合処理の対象となる登録利用者を選択する。そして認証サーバ３は、選択された登録利用者の照合用データと端末２から受信した照合用データを用いて照合処理を実行し、利用者を何れかの登録利用者として認証するか否か判定する。そして認証サーバ３は、利用者を登録利用者の何れかとして認証した場合、認証サーバ３が実装された装置をその利用者が使用することを許可する。あるいは、認証サーバ３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。
そのために、認証サーバ３は、通信部３１と、記憶部３２と、処理部３３とを有する。
【００６９】
通信部３１は、通信ネットワーク５に認証サーバ３を接続するための通信インターフェース回路を有する。そして通信部３１は、端末２から通信ネットワーク５を介して受信した情報を処理部３３へ渡す。また通信部３１は、処理部３３から受け取った認証結果を表す情報を通信ネットワーク５を介して端末２へ送信してもよい。
さらに通信部３１は、認証サーバ３とデータサーバ４とを通信可能に接続するためのインターフェース回路を有する。そして通信部３１は、生体認証処理の実行時には、データサーバ４から各登録利用者の識別情報及び選択用特徴量と、選択された登録利用者の照合用データを受信し、処理部３３へ渡す。また通信部３１は、登録処理の実行時には、端末２から受信した照合用データ及び選択用特徴量を、利用者の識別情報とともにデータサーバ４へ送信する。
【００７０】
記憶部３２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３２は、認証サーバ３を制御するために用いられる各種のプログラム及びデータを記憶する。また記憶部３２は、全ての登録利用者の識別情報を記憶する。さらに記憶部３２は、生体認証処理の実行時には、各登録利用者の識別情報、選択用特徴量及び選択された登録利用者の照合用データを一時的に保存する。さらに記憶部３２は、登録処理の実行時には、端末２から受信した照合用データ、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を、利用者の識別情報とともに一時的に保存する。
【００７１】
処理部３３は、少なくとも一つのプロセッサ及び周辺回路を有する。そして処理部３３は、生体認証処理における、登録利用者の選択及び利用者の入力生体情報と選択された登録利用者の登録生体情報との照合を実行する。また処理部３３は、登録処理を実行する。
【００７２】
図７は、認証サーバ３の処理部３３の機能ブロック図である。処理部３３は、選択部３４と、照合部３５と、認証判定部３６と、登録部３７とを有する。処理部３３が有するこれらの各部は、処理部３３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３３が有するこれらの各部は、ファームウェアとして認証サーバ３に実装されてもよい。
【００７３】
選択部３４、照合部３５及び認証判定部３６は、生体認証処理の実行時において使用され、一方、登録部３７は、登録処理の実行時において使用される。そこで、以下では、生体認証処理と登録処理とに分けて説明する。
【００７４】
（生体認証処理）
先ず、利用者を何れかの登録利用者として認証するか否かを判定する生体認証処理について説明する。
生体認証処理の実行時において、処理部３３は、端末２から利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を受け取ると、通信部３１を介してデータサーバ４に対して選択用特徴量要求信号を送信する。そして処理部３３は、データサーバ４から、全ての登録利用者の選択用特徴量を受け取り、記憶部３２に一時的に記憶する。なお、上記では、認証サーバ３は選択用特徴量を生体認証処理の実行時にデータサーバ４から取得しているが、認証サーバ３は選択用特徴量を予め取得しておき記憶部３２に記憶させておいてもよい。
【００７５】
選択部３４は、選択用特徴量に基づいて、照合対象となる登録利用者を選択する。そのために、選択部３４は、端末２から受け取った利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値と、各登録利用者の選択用特徴量とに基づいて、利用者の生体情報と登録利用者の生体情報間の類似度合いを表す選択用スコアを算出する。なお、一人の登録利用者に対する選択用スコアの算出に要する演算量は、一人の登録利用者に対する照合処理の演算量よりも少ない。そのため、選択部３４が選択用スコアに基づいて照合対象となる登録利用者を選択することにより、生体認証装置１は、全ての登録利用者に対して照合処理を実行するよりも演算量を削減できる。
【００７６】
例えば、選択部３４は、利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値と、登録利用者の選択用特徴量との差の絶対値を選択用スコアとして算出する。すなわち、選択用スコアが小さいほど、利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値と登録利用者の選択用特徴量は類似している。
【００７７】
選択部３４は、登録利用者ごとに選択用スコアを算出する。そして選択部３４は、選択用スコアが小さい方から順に第２の所定数の登録利用者を、利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値と類似している選択用特徴量を持つ登録利用者として選択する。なお第２の所定数は、登録利用者の総数である第１の所定数よりも小さい値であり、認証サーバ３の処理能力に応じて予め設定される。
【００７８】
あるいは、選択部３４は、選択用スコアが所定値未満となる登録利用者のみを、利用者の選択用特徴量または選択用特徴量の近似値と類似している選択用特徴量を持つ登録利用者として選択してもよい。これにより、選択された登録利用者の数が第２の所定数より少なくなり、その結果として生体認証処理全体の演算量を削減できる可能性がある。所定値は、例えば、実験的に、登録利用者本人が選択されないことによる本人棄却率が許容最大値以下となるように設定される。
【００７９】
選択部３４は、選択された登録利用者の識別情報を処理部３３に返す。そして処理部３３は、データサーバ４に対して、照合用データ要求信号とともに、選択された登録利用者の識別情報を送信する。そして処理部３３は、データサーバ４から、選択された登録利用者の照合用データを受け取り、記憶部３２に一時的に記憶する。
【００８０】
照合部３５は、端末２から受け取った利用者の照合用データと選択された各登録利用者の照合用データとを用いて、利用者の入力生体情報と選択された各登録利用者の登録生体情報とを照合する。そして照合部３５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、選択された登録利用者ごとに求める。
【００８１】
照合部３５は、照合処理として、例えば、マニューシャマッチング、あるいはパターンマッチングを用いることができる。
【００８２】
照合部３５は、マニューシャマッチングを用いる場合、静脈パターンについての登録利用者の照合用データに含まれるマニューシャと、利用者の照合用データに含まれるマニューシャとの間で一致するマニューシャの個数を求める。そして照合部３５は、その一致する個数を利用者の静脈パターンについて抽出されたマニューシャの個数で割ることにより、利用者の静脈パターンと登録利用者の静脈パターンとの類似度を算出できる。
あるいは、照合部３５は、パターンマッチングを用いる場合、利用者の生体画像と登録利用者の生体画像間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３５は、その正規化相互相関値の最大値を、利用者の静脈パターンと登録利用者の静脈パターンとの類似度とする。
【００８３】
照合部３５は、選択された登録利用者のそれぞれについて算出した類似度のうちの最大値を求める。そして照合部３５は、類似度の最大値及びその最大値に対応する登録利用者の識別情報を認証判定部３６へ渡す。
【００８４】
認証判定部３６は、類似度の最大値が認証判定閾値以上となる場合、入力生体情報と、類似度の最大値に対応する登録生体情報は一致すると判定する。そして認証判定部３６は、利用者を、その類似度の最大値に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３６は、利用者を認証すると、その認証結果を処理部３３へ通知する。
【００８５】
一方、認証判定部３６は、類似度の最大値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３６は、利用者を認証しない。認証判定部３６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３３へ通知する。そして処理部３３は、端末２に、認証結果を表す認証結果情報を送信してもよい。
【００８６】
認証判定閾値は、何れかの登録利用者本人が利用者である場合にのみ、認証判定部３６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３６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。
【００８７】
図８は、生体認証処理の動作フローチャートである。
端末２の処理部２４は、生体情報取得部２１から利用者の生体情報が写った生体画像を取得する（ステップＳ２０１）。そして処理部２４の被写体領域検出部２５は、生体画像上で生体情報を含む部位が写っている被写体領域を検出する（ステップＳ２０２）。その後、処理部２４の照合用データ生成部２６は、被写体領域から生体情報についての照合用データを生成する（ステップＳ２０３）。
【００８８】
また処理部２４の選択用特徴量評価部２７は、図５に示された動作フローチャートに従って、生体画像から選択用特徴量を抽出できるか否か判定する（ステップＳ２０４）。選択用特徴量評価部２７が、生体情報の再取得が必要と判定した場合、処理部２４は、ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。
【００８９】
一方、選択用特徴量評価部２７が選択用特徴量を抽出できると判定した場合、処理部２４の選択用特徴量抽出部２８は、被写体領域から選択用特徴量を求める（ステップＳ２０５）。
あるいは、選択用特徴量評価部２７が選択用特徴量を抽出できない可能性があると判定した場合、処理部２４の代替特徴量抽出部２９は、被写体領域から代替特徴量を抽出し、その代替特徴量に基づいて選択用特徴量の近似値を求める（ステップＳ２０６）。
【００９０】
ステップＳ２０５またはＳ２０６の後、処理部２４は、照合用データと、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を、通信ネットワーク５を介して認証サーバ３へ送信する。
【００９１】
認証サーバ３は、端末２から利用者の照合用データと、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を受信すると、データサーバ４へ選択用特徴量要求信号を送信する。そして認証サーバ３は、データサーバ４から全ての登録利用者の選択用特徴量を取得する（ステップＳ２０７）。認証サーバ３の処理部３３の選択部３４は、利用者の選択用特徴量またはその近似値と、各登録利用者の選択用特徴量とに基づいて、全ての登録利用者の選択用スコアを算出する（ステップＳ２０８）。選択部３４は、利用者の選択用特徴量またはその近似値と、登録利用者の選択用特徴量とが類似している度合いが高いことを表す選択用スコアを持つ登録利用者から順に、第２の所定数の登録利用者を選択する（ステップＳ２０９）。
認証サーバ３は、データサーバ４へ、選択された登録利用者の識別情報と照合用データ要求信号を送信する。そして認証サーバ３は、データサーバ４から、選択された登録利用者の照合用データを受け取る。
【００９２】
照合部３５は、選択された各登録利用者について、利用者の照合用データと登録利用者の照合用データとに基づいてその利用者の生体情報と登録利用者の生体情報間の類似度をそれぞれ算出する（ステップＳ２１０）。そして照合部３５は、類似度の最大値を求め、類似度の最大値とともに、その最大値に対応する登録利用者の識別情報を処理部３３の認証判定部３６へ渡す。
【００９３】
認証判定部３６は、類似度の最大値が認証判定用閾値以上となるか否か判定する（ステップＳ２１１）。
類似度の最大値が認証判定用閾値以上である場合（ステップＳ２１１−Ｙｅｓ）、認証判定部３６は、利用者を類似度の最大値に対応する識別情報と関連付けられた登録利用者として認証する（ステップＳ２１２）。
一方、類似度の最大値が認証判定用閾値未満である場合（ステップＳ２１１−Ｎｏ）、認証判定部３６は利用者を認証しない（ステップＳ２１３）。
ステップＳ２１２またはＳ２１３の後、生体認証装置１は、生体認証処理を終了する。
なお、生体認証装置１は、ステップＳ２０３の処理と、Ｓ２０４〜Ｓ２０６の処理の順序を入れ替えてもよい。
【００９４】
（登録処理）
次に、登録利用者の生体情報を登録生体情報として登録する登録処理について説明する。
【００９５】
図９は、登録処理の動作フローチャートである。
端末２の処理部２４は、図示しない入力部を介して利用者のユーザ名を取得する（ステップＳ３０１）。また処理部２４は、生体情報取得部２１から利用者の生体情報が写った生体画像を取得する（ステップＳ３０２）。そして処理部２４の被写体領域検出部２５は、生体画像上で生体情報を含む部位が写っている被写体領域を検出する（ステップＳ３０３）。その後、処理部２４の照合用データ生成部２６は、被写体領域から生体情報についての照合用データを生成する（ステップＳ３０４）。
【００９６】
また処理部２４の選択用特徴量評価部２７は、図５に示された動作フローチャートに従って、生体画像から、選択用特徴量を抽出できるか否か判定する（ステップＳ３０５）。選択用特徴量評価部２７が、生体情報の再取得が必要と判定した場合、処理部２４は、ステップＳ３０２以降の処理を繰り返す。
【００９７】
一方、選択用特徴量評価部２７が選択用特徴量を抽出できると判定した場合、処理部２４の選択用特徴量抽出部２８は、被写体領域から選択用特徴量を求める（ステップＳ３０６）。
あるいは、選択用特徴量評価部２７が選択用特徴量を抽出できない可能性があると判定した場合、処理部２４の代替特徴量抽出部２９は、被写体領域から代替特徴量を抽出し、その代替特徴量に基づいて選択用特徴量の近似値を求める（ステップＳ３０７）。
【００９８】
ステップＳ３０６またはＳ３０７の後、処理部２４は、照合用データと、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を、登録しようとする利用者のユーザ名とともに、通信ネットワーク５を介して認証サーバ３へ送信する。
【００９９】
認証サーバ３は、端末２から利用者の照合用データと、選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を受信すると、処理部３３の登録部３７は、利用者に対して一意に設定されるユーザ識別番号を設定する。そして登録部３７は、登録要求信号を生成する（ステップＳ３０８）。その登録要求信号は、利用者のユーザ名、ユーザ識別番号といった識別情報、照合用データ、及び選択用特徴量を含む。そして登録部３７は、その登録要求信号をデータサーバ４へ送信する（ステップＳ３０９）。
データサーバ４の制御部４３は、登録要求信号を受信すると、その登録要求信号に含まれる、利用者の識別情報、照合用データ、選択用特徴量といった各種情報を記憶部４２に記憶する（ステップＳ３１０）。そして生体認証装置１は、登録処理を終了する。
なお、生体認証装置１は、ステップＳ３０３の処理とＳ３０４〜Ｓ３０７の処理の順序を入れ替えてもよい。
【０１００】
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、照合対象となる登録利用者を選択するための選択用特徴量を抽出できない可能性がある場合、選択用特徴量との相関性が高い代替特徴量を抽出する。そしてこの生体認証装置は、代替特徴量に基づいて選択用特徴量の近似値を求め、その近似値を選択用特徴量の代わりに登録利用者の選択に利用することで、選択用特徴量を抽出できない場合でも、照合対象となる登録利用者を適切に選択できる。
【０１０１】
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、代替特徴量と選択用特徴量の両方を抽出可能な場合、代替特徴量と選択用特徴量の両方とも抽出する。そしてこの生体認証装置は、代替特徴量と選択用特徴量のうち確からしい方の特徴量を、照合対象となる登録利用者を選択するために利用する。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構成要素と相違する点について説明する。
【０１０２】
図１０は、第２の実施形態による端末２の処理部２４１の機能ブロック図である。処理部２４１は、被写体領域検出部２５と、照合用データ生成部２６と、選択用特徴量評価部２７と、選択用特徴量抽出部２８と、代替特徴量抽出部２９と、特徴量選択部３０とを有する。
第２の実施形態による処理部２４１は、第１の実施形態による端末の処理部２４と比較して、選択用特徴量評価部２７により実行される処理と、特徴量選択部３０について相違する。そこで以下では、選択用特徴量評価部２７及び特徴量選択部３０について説明する。生体認証装置のその他の構成要素については、第１の実施形態の対応する構成要素の説明を参照されたい。
【０１０３】
選択用特徴量評価部２７は、選択用特徴量を正確に抽出できない可能性がある場合であっても、一応は選択用特徴量を抽出できる場合、代替特徴量抽出部２９に代替特徴量を抽出させるだけでなく、選択用特徴量抽出部２８にも選択用特徴量を抽出させる。例えば、選択用特徴量評価処理の動作フローチャートのステップＳ１０６において、手の平の幅の算出に利用される部分の少なくとも一部が許容範囲から外れる場合に、選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量だけでなく選択用特徴量も抽出させる。この場合、選択用特徴量抽出部２８は、手の平の幅の算出に利用した、小指側端点の座標と、人差し指側端点の座標も、選択用特徴量とともに記憶部２３に記憶させる。同様に、代替特徴量抽出部２９は、代替特徴量に利用した位置の座標、例えば、代替特徴量が親指と人指し指の付け根の中点と、薬指と小指の付け根の中点間の距離である場合、その二つの中点の座標を選択用特徴量の近似値とともに記憶部２３に記憶させる。
【０１０４】
また、選択用特徴量評価処理の動作フローチャートのステップＳ１０７において、輪郭輝度差が所定の輝度閾値未満となる場合も、選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量だけでなく選択用特徴量も抽出させてもよい。この場合、選択用特徴量抽出部２８は、手の平の幅の算出に利用した小指側端点に相当する画素と人差し指側端点に相当する画素の輝度値の平均値とそれら画素に隣接する背景領域の画素の輝度値の平均値との差を、選択用特徴量とともに記憶部２３に記憶させる。同様に、代替特徴量抽出部２９は、代替特徴量に利用した被写体領域の輪郭上の画素の輝度値の平均値とそれら画素に隣接する背景領域内の画素の輝度値の平均値との差を、選択用特徴量の近似値とともに記憶部２３に記憶させる。
【０１０５】
特徴量選択部３０は、選択用特徴量と代替特徴量の両方が算出されている場合、それら二つの特徴量のうち、より確からしい方の特徴量を、照合対象の登録利用者を選択するための特徴量として選択する。
例えば、選択用特徴量及び代替特徴量の算出に利用された被写体領域の輪郭上の二つの画素の座標が記憶されている場合、特徴量選択部３０は、選択用特徴量及び代替特徴量のそれぞれについて、それら二つの画素と許容範囲までの距離の平均値を算出する。なお、輪郭上の画素が許容範囲に含まれている場合には、その画素と許容範囲との距離は0とする。特徴量選択部３０は、選択用特徴量及び代替特徴量のうち、被写体領域の輪郭上の二つの画素と許容範囲との距離の平均値が小さい方の特徴量をより確からしいとして選択する。なお、生体画像の中心は、一般的に生体情報取得部２１の光学系の光軸上に位置する点に対応するので、その光学系の歪曲収差の影響を受けない。また、生体画像の中心は、生体情報取得部２１の光学系による周辺光量の低下の影響を受けない。そこで特徴量選択部３０は、生体画像の中心から選択用特徴量の算出に利用された被写体領域の輪郭上の二つの画素までの距離の平均値と、生体画像の中心から代替特徴量の算出に利用された被写体領域の輪郭上の二つの画素までの距離の平均値を算出してもよい。そして特徴量選択部３０は、生体画像の中心からの距離の平均値が小さい方の特徴量を、より確からしいとして選択してもよい。
【０１０６】
また、選択用特徴量及び代替特徴量の算出に利用された被写体領域の輪郭上の画素の輝度値の平均値と隣接する背景領域内の画素の輝度値の平均値との差が記憶されている場合、特徴量選択部３０は、その輝度値の平均値の差が大きい方の特徴量を選択する。
【０１０７】
処理部２４は、選択用特徴量及び代替特徴量のうち、選択された方の特徴量（ただし、代替特徴量が選択された場合には、選択用特徴量の近似値）を、利用者の照合用データとともに、認証サーバ３へ送信する。
【０１０８】
第２の実施形態によれば、生体認証装置は、選択用特徴量と代替特徴量の両方を抽出できる場合、それら特徴量のうちの確からしい方を照合対象の登録利用者の選択に利用できる。そのため、この生体認証装置は、照合対象の登録利用者をより適切に選択できる。
【０１０９】
次に、第３の実施形態による、生体認証装置について説明する。第３の実施形態による生体認証装置は、指紋を手の平の静脈パターンとともに、あるいは指紋のみを照合に利用する。そしてこの生体認証装置は、選択用特徴量として、指紋の渦中心を一端とする指の長さを用い、代替特徴量として、生体画像上で指紋が写っている領域の重心を一端とする指の長さを用いる。以下では、第３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構成要素と相違する点について説明する。
【０１１０】
生体情報取得部２１は、利用者の何れかの指の指紋が写った第２の生体画像を生成する。そのために、生体情報取得部２１は、指紋センサを有する。この指紋センサは、例えば、何れかの指の先端から、その指の付け根までを撮影可能な指紋センサであればよく、例えば、光路分離法光学式の指紋センサとすることができる。
なお、指紋だけでなく、手の平の静脈パターンも照合に利用する場合には、指紋センサは、手の平の静脈パターンを撮影するエリアセンサよりも指先側に配置される。そして生体情報取得部２１は、手の平の静脈パターンが写った生体画像と、指紋が写った第２の生体画像とを生成する。
【０１１１】
処理部２４の照合用データ生成部２６は、第２の生体画像から指紋についての照合用データを生成する。
そのために、照合用データ生成部２６は、例えば、第２の生体画像中で指の隆線が写っている画素の集合である隆線領域と谷線が写っている画素と利用者の指が写っていない画素の集合である背景領域とを区別する。
そのために、照合用データ生成部２６は、例えば、２値化閾値以上の画素値を持つ画素が隆線領域に含まれ、２値化閾値未満の画素値を持つ画素が背景領域に含まれるように第２の生体画像を２値化する。２値化閾値は、例えば、予め設定された固定値（例えば、100）、第２の生体画像内の平均画素値、あるいは、第２の生体画像全体またはその一部に含まれる画素値を判別分析することにより決定された閾値に設定される。また２値化された第２の生体画像において、隆線領域に含まれる画素の値は、例えば'1'に設定され、背景領域に含まれる画素の値は、例えば'0'に設定される。
【０１１２】
照合用データ生成部２６は、例えば、生体認証装置１がマニューシャマッチングにより照合処理を行う場合、そのマニューシャマッチングで用いられる隆線の端点または分岐点といった特徴点を第２の生体画像から抽出する。そして照合用データ生成部２６は、その特徴点の位置またはその特徴点の種類を照合用データとする。
【０１１３】
そのために、照合用データ生成部２６は、２値化された第２の生体画像上で隆線に相当する画素値を持つ画素の集合に対して細線化処理を行って、隆線が細線化された細線化２値画像を生成する。そして照合用データ生成部２６は、隆線の分岐点または端点の何れかに対応する複数のテンプレートを用いて細線化２値画像を走査することにより、何れかのテンプレートと一致するときの細線化２値画像上の位置を検出する。そして照合用データ生成部２６は、検出された位置の中心画素を、マニューシャとして抽出する。なお、テンプレートは、例えば、3×3画素で表され、隆線の分岐点または端点に対応する２値パターンを持つ。
【０１１４】
照合用データ生成部２６は、各特徴点の種類及び座標を照合用データとして記憶部２３に記憶させる。
【０１１５】
選択用特徴量評価部２７は、第２の生体画像上の指紋の渦中心を抽出できるか否か判定する。選択用特徴量評価部２７は、渦中心を抽出できない場合、選択用特徴量を抽出不能と判定する。
選択用特徴量評価部２７は、例えば、隆線の分岐点または端点を検知するのと同様に、指紋の渦中心に対応するテンプレートと細線化された第２の生体画像との相対的な位置を変えつつ、パターンマッチングを行う。これにより、選択用特徴量評価部２７は、そのテンプレートと細線化された第２の生体画像との正規化相互相関値を算出する。そしてその正規化相互相関値の最大値が、所定の閾値（例えば、0.8）以上である場合、選択用特徴量評価部２７は、渦中心を検出できると判定する。そして選択用特徴量評価部２７は、選択用特徴量抽出部２８に、渦中心を一端とし、渦中心よりも指の付け根側の所定点を他端とする指の長さを、選択用特徴量として抽出させる。なお、所定点は、例えば、指の第１関節、第２関節あるいは付け根とすることができる。
【０１１６】
一方、正規化相互相関値の最大値が所定の閾値未満である場合、選択用特徴量評価部２７は、渦中心を検出できないと判定する。そして選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量抽出部２９に、指紋の重心を一端とし、その重心よりも指の付け根側の所定点を他端とする指の長さを、代替特徴量として抽出させる。
【０１１７】
なお、選択用特徴量評価部２７は、第２の生体画像の品質、例えば、第２の生体画像の鮮明度に基づいて、渦中心が検出可能か否かを判定してもよい。この場合、選択用特徴量評価部２７は、例えば、第２の生体画像に対して高速フーリエ変換など空間領域から周波数領域へ変換する処理を実行し、指紋の模様に相当する特定の周波数成分の値、またはパワースペクトルの最大値を鮮鋭度を表す評価値として求める。
【０１１８】
あるいは、選択用特徴量評価部２７は、局所的な隆線方向と、平滑化された隆線方向との差を鮮鋭度として算出してもよい。この場合、選択用特徴量評価部２７は、例えば、細線化された第２の生体画像を複数のブロックに分割し、ブロックごとにそのブロックに含まれる隆線方向を算出する。なお、個々のブロックは、例えば、複数の隆線が含まれるサイズとする。そして選択用特徴量評価部２７は、各ブロックについて、そのブロック内で隆線を表す画素が連続する線の接線方向の平均値をそのブロック内の隆線方向とする。
さらに、選択用特徴量評価部２７は、各ブロックについて、そのブロック及び隣接ブロックの隆線方向の平均値を、そのブロックについての平滑化された隆線方向とする。そして選択用特徴量評価部２７は、各ブロックについて求めた隆線方向と、平滑化された隆線方向の差の絶対値を求め、その差の絶対値の最大値を鮮鋭度を表す評価値とする。
【０１１９】
選択用特徴量評価部２７は、その評価値が所定の鮮鋭度閾値以上である場合、選択用特徴量抽出部２８に、渦中心を一端とする指の長さを、選択用特徴量として抽出させる。一方、その評価値が所定の鮮鋭度閾値未満である場合、選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量抽出部２９に、指紋の重心を一端とする指の長さを、代替特徴量として抽出させる。
【０１２０】
選択用特徴量抽出部２８は、特定の指の指紋の渦中心から、その指の渦中心よりも指の付け根側の所定点までの長さを、選択用特徴量である指の長さとして算出する。
選択用特徴量抽出部２８は、例えば、上記のように、指紋の渦中心に対応するテンプレートと細線化された第２の生体画像とのパターンマッチングによって、その細線化された第２の生体画像上でテンプレートと最も一致する位置を、渦中心として検出する。なお、選択用特徴量評価部２７により渦中心が検出されている場合には、選択用特徴量抽出部２８は、その検出された渦中心の座標をそのまま利用してもよい。
【０１２１】
また、選択用特徴量抽出部２８は、指の第１関節を検出するために、例えば、細線化された第２の生体画像を、複数の小領域に分割する。各小領域は、１本以上の隆線が含まれるサイズを有する。そして選択用特徴量抽出部２８は、小領域ごとに隆線方向を求める。  第１関節の近傍では、隆線方向が指の長手方向、すなわち、第２の生体画像の垂直方向と略直交する小領域が多くなる。そこで選択用特徴量抽出部２８は、渦中心よりも指の根元側で、隆線方向が第２の生体画像の垂直方向と略直交する方向となる小領域の数を、複数の方向のそれぞれについて、その方向と直交し、小領域の幅を持つラインごとに集計する。そして選択用特徴量抽出部２８は、隆線方向が第２の生体画像の垂直方向と略直交する方向となる小領域の数が極大値となるラインのうち、渦中心に最も近いラインを第１関節として検出する。同様に、選択用特徴量抽出部２８は、隆線方向が第２の生体画像の垂直方向と略直交する方向となる小領域の数が極大値となるラインのうち、渦中心から２番目に近いラインを第２関節として検出してもよい。あるいは、選択用特徴量抽出部２８は、生体画像上で指の第１関節または第２関節の位置を検出する公知の他の手法に従って第１関節または第２関節の位置を検出してもよい。
【０１２２】
さらに、選択用特徴量抽出部２８は、隆線方向が第２の生体画像の垂直方向と略直交する方向となる小領域の数が極大値となるラインのうち、渦中心から３番目に近いラインを指の付け根として検出してもよい。あるいは、選択用特徴量抽出部２８は、第２の生体画像の上端から順に、各行ごとに、指が写っている領域の幅を求め、さらに、その行における領域の幅と一つ上の行におけるその領域の幅との差を求める。そして選択用特徴量抽出部２８は、その差が所定値以上となった行に指の付け根があるとしてもよい。
あるいはまた、生体情報取得部２１が、手の平の静脈パターンを撮影するエリアセンサを有している場合には、選択用特徴量抽出部２８は、そのエリアセンサにより生成される生体画像上で指の付け根を検出してもよい。エリアセンサと指紋センサ間の位置関係は固定なので、選択用特徴量抽出部２８は、生体画像上の任意の画素を、第２の生体画像上の座標に変換できる。なお、その変換式は、例えば、予め記憶部２３に記憶される。そして選択用特徴量抽出部２８は、生体画像上の指の付け根の位置を第２の生体画像上の座標に変換することで、渦中心から指の付け根までの長さを算出できる。
【０１２３】
代替特徴量抽出部２９は、特定の指の指紋の重心から、その指の重心よりも指の付け根側の所定点までの長さを、代替特徴量である指の長さとして算出する。
代替特徴量抽出部２９は、例えば、指の第１関節よりも指の先端側の隆線に相当する画素の重心を、指紋の重心とする。なお、指の第１関節、第２関節あるいは指の付け根の位置は、選択用特徴量抽出部２８に関して述べた方法と同様の方法によって検出可能である。ただしこの場合には、渦中心は検出されていないので、代替特徴量抽出部２９は、指の先端から渦中心までの平均的な距離の位置よりも下方で第１関節、第２関節あるいは指の付け根を検出すればよい。
【０１２４】
なお、指紋の重心は、一般的に、指紋の渦中心の近くに位置する。そこで代替特徴量抽出部２９は、代替特徴量そのものを、選択用特徴量の近似値とする。
端末２の処理部２４は、第１の実施形態と同様に、認証処理の実行時には、利用者の照合用データと選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を、通信部２２を介して認証サーバ３へ送信する。また処理部２４は、登録処理の実行時には、利用者の照合用データと選択用特徴量または選択用特徴量の近似値を、利用者のユーザ名とともに、通信部２２を介して認証サーバ３へ送信する。
【０１２５】
認証サーバ３の処理部３３の選択部３４は、第１の実施形態における選択部３４と同様に、登録利用者のそれぞれについて、その登録利用者の選択用特徴量と利用者の選択用特徴量またはその近似値との差の絶対値を選択用スコアとして算出する。そして選択部３４は、選択用スコアに基づいて照合対象となる登録利用者を選択する。
【０１２６】
処理部３３の照合部３５は、利用者の照合用データと、選択された登録利用者の照合用データとに基づいて利用者の生体情報と選択された各登録利用者の生体情報間の類似度をそれぞれ算出する。
【０１２７】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、照合部３５は、マニューシャマッチングを用いる場合、登録利用者の照合用データに含まれる指紋のマニューシャと、利用者の照合用データに含まれるマニューシャとの間で一致するマニューシャの個数を求める。そして照合部３５は、その一致する個数を利用者の指紋について抽出されたマニューシャの個数で割ることにより、利用者の指紋と登録利用者の指紋との類似度を算出できる。
あるいは、照合部３５は、パターンマッチングを用いる場合、利用者の指が写っている領域と登録利用者の指が写っている領域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３５は、その正規化相互相関値の最大値を、利用者の指紋と登録利用者の指紋との類似度とする。そして照合部３５は、類似度の最大値をもとめ、その最大値及びその最大値に対応する登録利用者の識別情報を認証判定部３６へ渡す。
【０１２８】
あるいは、照合部３５は、手の平の静脈パターンも照合に利用する場合には、第１の実施形態と同様に、利用者の手の平の静脈パターンと選択された登録利用者の手の平の静脈パターンとの類似度も算出する。そして照合部３５は、指紋の類似度と手の平の静脈パターンの類似度の合計の最大値をもとめ、その最大値及びその最大値に対応する登録利用者の識別情報を認証判定部３６へ渡す。
【０１２９】
認証判定部３６は、類似度の最大値、あるいは類似度の合計の最大値が所定の認証閾値以上であれば、利用者をその類似度の最大値または類似度の合計の最大値に対応する登録利用者として認証する。
【０１３０】
この実施形態によれば、生体認証装置は、生体認証に指紋を利用する場合において、照合対象の登録利用者を選択するための選択用特徴量が正確に得られなくても、選択用特徴量との相関性が高い代替特徴量を利用することで登録利用者を適切に選択できる。
【０１３１】
第３の実施形態の変形例によれば、生体情報取得部２１の指紋センサは、複数の指の指紋を同時に撮影可能なエリアセンサを有し、複数の指の指紋が写った第２の生体画像を生成可能であってもよい。この場合には、端末２の処理部２４の選択用特徴量評価部２７は、選択用特徴量を抽出可能か否かの指標として、特定の指の第１関節から先の面積を（以下、便宜上指紋面積と呼ぶ）利用してもよい。
【０１３２】
例えば、選択用特徴量評価部２７は、第２の生体画像上で隆線に相当する輝度値を持つ画素の集合のうち、背景に相当する輝度値を持つ画素によって互いに分離される集合を、それぞれ、一つの指に相当する指領域とする。そして選択用特徴量評価部２７は、指領域ごとに、第１関節の位置を求め、第１関節よりも先で隆線に相当する輝度値を持つ画素の数を、その指の指紋面積とする。
【０１３３】
選択用特徴量評価部２７は、指紋センサにより撮影される各指の指紋面積が、それぞれ、所定の面積閾値以上である場合、選択用特徴量を抽出できると判定する。そして選択用特徴量評価部２７は、特定の指について、渦中心から指の付け根または第２関節までの長さを選択用特徴量とする。なお、面積閾値は、例えば、指紋に含まれるマニューシャの全てが第２の生体画像に写るために必要な指紋の面積の下限値に設定される。
一方、選択用特徴量評価部２７は、全ての指について指紋面積が面積閾値未満であれば、利用者に対して指紋の再入力を促すメッセージを端末２の表示部に表示させ、その後、生体情報取得部２１は、利用者の指を撮影した第２の生体画像を再生成する。
また、選択用特徴量の算出対象となる指について、指紋面積が面積閾値未満であるものの、他の指の指紋面積が面積閾値以上であれば、選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量抽出部２９に代替特徴量を算出させる。
【０１３４】
あるいは、選択用特徴量評価部２７は、第２の生体画像上の各指の指紋面積のうちの最大値に対する、選択用特徴量として長さを求める指の指紋面積の比である面積比が所定の比率閾値以上であれば、選択用特徴量を抽出できると判定する。そして選択用特徴量評価部２７は、その指について、渦中心から指の付け根または第２関節までの長さを選択用特徴量としてもよい。なお、比率閾値は、例えば、0.5〜0.8とすることができる。一方、面積比が比率閾値未満である場合、選択用特徴量評価部２７は、代替特徴量抽出部２９に代替特徴量を算出させる。
【０１３５】
この場合、代替特徴量抽出部２９は、選択用特徴量を求める指について、第１関節から指の付け根または第２関節までの長さを求める。さらに、代替特徴量抽出部２９は、指紋面積が最大となる指についての指紋の重心から第１関節までの距離を算出し、その距離を、選択用特徴量を求める指の第１関節から指の付け根または第２関節までの長さに加算した値を代替特徴量とする。そして代替特徴量抽出部２９は、その代替特徴量そのものを、選択用特徴量の近似値とする。
【０１３６】
また、上記の各実施形態の変形例では、認証サーバの記憶部が、全ての登録利用者に関する生体認証処理用のデータを記憶していてもよい。この場合、データサーバは省略されてもよい。また、端末、認証サーバ及びデータサーバが一つの生体認証装置として一体化されていてもよい。この場合、一体化された生体認証装置の処理部が、上記の各実施形態における端末の処理部の機能及び認証サーバの処理部の機能を実現する。また一体化された生体認証装置の記憶部が、全ての登録利用者に関する生体認証処理用のデータを記憶する。
【０１３７】
さらに他の変形例によれば、端末及び認証サーバと別個に、利用者の照合用データ及び選択用特徴量をデータサーバに登録するための登録装置がデータサーバと通信可能に接続されていてもよい。この場合、登録装置は、端末の各構成要素を有し、登録装置の処理部は、認証サーバの登録部の機能を実現する。
【０１３８】
さらに、端末の処理部が有する各機能及び認証サーバの処理部が有する各機能をコンピュータに実現させ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コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録された形で提供されてもよい。ただし、その記録媒体には、搬送波は含まれない。
【０１３９】
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。
以上説明した実施形態及びその変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
利用者の生体情報を含む部位が写った生体画像を生成する生体情報取得部と、
前記生体画像から、前記生体情報の特徴を表す照合用データを生成する照合用データ生成部と、
前記生体画像から前記部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出する選択用特徴量抽出部と、
前記生体画像から前記選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、前記部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、該代替特徴量を前記相関関係に応じて補正することにより前記選択用特徴量の近似値を算出する代替特徴量抽出部と、
前記生体画像における前記部位の品質に基づいて前記選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、前記選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には前記選択用特徴量抽出部に前記選択用特徴量を抽出させ、一方、前記選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させる選択用特徴量評価部と、
複数の登録利用者のそれぞれについて、当該登録利用者の前記照合用データと前記選択用特徴量とを記憶する記憶部と、
前記複数の登録利用者のうち、前記利用者の前記選択用特徴量または前記選択用特徴量の近似値と類似している前記選択用特徴量を持つ登録利用者を選択する選択部と、
前記選択された登録利用者の前記照合用データと前記利用者の前記照合用データとを照合する照合部と、
を有する生体認証装置。
（付記２）
前記選択用特徴量評価部は前記選択用特徴量と前記代替特徴量の何れも抽出可能な場合に前記選択用特徴量抽出部に前記選択用特徴量を抽出させるとともに前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させ、
前記選択用特徴量と前記選択用特徴量の近似値のうち、確からしい方を前記登録利用者の選択に利用するべく選択する特徴量選択部をさらに有する付記１に記載の生体認証装置。
（付記３）
前記選択用特徴量評価部は、前記選択用特徴量と関連する前記部位の一部を前記生体画像から検出できない場合、前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させる、付記１または２に記載の生体認証装置。
（付記４）
前記生体情報を含む部位は手であり、前記選択用特徴量抽出部は前記選択用特徴量として前記生体画像上での手の平の幅を求め、前記代替特徴量抽出部は前記代替特徴量として前記生体画像上での何れかの指の幅、または人指し指と親指の付け根の中点と、薬指と小指の付け根の中点間の距離、または前記生体情報取得部に利用者が手を載置するための前記生体情報取得部の左端に位置する左ガイド部材と前記生体情報取得部の右端に位置する右ガイド部材間の間隔を求める、付記１〜３の何れか一つに記載の生体認証装置。
（付記５）
前記選択用特徴量評価部は、前記生体画像に写る物体の形状の歪みが無視できる前記生体画像上の許容範囲から前記利用者の手の少なくとも一部が外れている場合、前記代替特徴量抽出部に、前記代替特徴量として前記生体画像上での何れかの指の幅または人指し指と親指の付け根の中点と薬指と小指の付け根の中点間の距離を求めさせる、付記４に記載の生体認証装置。
（付記６）
前記生体情報取得部は、エリアセンサと前記部位の像を前記エリアセンサ上に結像する光学系とを有し、前記選択用特徴量評価部は、前記光学系による光量の低下が前記利用者の手の輪郭の検出に影響しない前記生体画像上の第２の許容範囲から前記利用者の手の少なくとも一部が外れている場合、前記代替特徴量抽出部に、前記代替特徴量として前記生体画像上での何れかの指の幅または人指し指と親指の付け根の中点と薬指と小指の付け根の中点間の距離を求めさせる、付記４に記載の生体認証装置。
（付記７）
前記代替特徴量抽出部は、前記代替特徴量として何れかの指の幅を求めた場合、当該指の幅に、一つの指の幅に対する手の平の幅の比を乗じることにより、前記選択用特徴量の近似値を算出する、付記４〜６の何れか一つに記載の生体認証装置。
（付記８）
前記代替特徴量抽出部は、前記代替特徴量として人指し指と親指の付け根の中点と薬指と小指の付け根の中点間の距離を求めた場合、当該距離に、当該距離に対する手の平の幅の比を乗じることにより、前記選択用特徴量の近似値を算出する、付記４〜６の何れか一つに記載の生体認証装置。
（付記９）
前記選択用特徴量評価部は、前記生体画像上で利用者の手が写っている領域の左端が前記左ガイド部材の前記生体画像上の位置と一致し、かつ、前記生体画像上で利用者の手が写っている領域の右端が前記右ガイド部材の前記生体画像上の位置と一致する場合、前記代替特徴量抽出部に、前記生体画像上での前記右ガイド部材と前記左ガイド部材間の間隔を前記選択用特徴量の近似値として求めさせる、付記４に記載の生体認証装置。
（付記１０）
前記生体情報を含む部位は指であり、前記選択用特徴量抽出部は前記選択用特徴量として前記生体画像上での指紋の渦中心を一端とする指の長さを求め、前記代替特徴量抽出部は前記選択用特徴量の近似値として前記生体画像上での指紋領域の重心を一端とする指の長さを求める、付記１〜３の何れか一つに記載の生体認証装置。
（付記１１）
前記選択用特徴量評価部は、前記指紋の渦中心を検出できない場合、前記代替特徴量抽出部に前記代替特徴量として前記生体画像上での指紋領域の重心を一端とする指の長さを求めさせる、付記１０に記載の生体認証装置。
（付記１２）
前記生体情報取得部は、前記利用者の複数の指が写った前記生体画像を生成し、
前記選択用特徴量評価部は、前記生体画像上での前記利用者の複数の指のうち第１の指の面積が当該指の指紋の特徴を抽出できないほど小さい場合、前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させ、
前記代替特徴量抽出部は、前記第１の指の第１関節から当該第１の指の第１関節よりも根元側の所定点までの長さに、前記複数の指のうちの第２の指の指紋の重心から当該第２の指の第１関節までの長さを加えた値を前記選択用特徴量の近似値とする、付記１０に記載の生体認証装置。
（付記１３）
端末と、
前記端末と通信ネットワークを介して接続された認証サーバとを有し、
前記端末は、前記照合用データ生成部と、前記選択用特徴量評価部と、前記選択用特徴量抽出部と、前記代替特徴量抽出部とを有し、
前記認証サーバは、前記選択部と前記照合部とを有する、付記１〜１２の何れか一つに記載の生体認証装置。
（付記１４）
利用者の生体情報を含む部位が写った生体画像を生成する生体情報取得部と、
前記生体画像から、前記生体情報の特徴を表す照合用データを生成する照合用データ生成部と、
前記生体画像から前記部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出する選択用特徴量抽出部と、
前記生体画像から前記選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、前記部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、該代替特徴量を前記相関関係に応じて補正することにより前記選択用特徴量の近似値を算出する代替特徴量抽出部と、
前記生体画像における前記部位の品質に基づいて前記選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、前記選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には前記選択用特徴量抽出部に前記選択用特徴量を抽出させ、一方、前記選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、前記代替特徴量抽出部に前記選択用特徴量の近似値を算出させる選択用特徴量評価部と、
前記利用者の識別情報と、前記照合用データ及び前記選択用特徴量または前記選択用特徴量の近似値とを関連付けて記憶部に記憶する登録部と、
を有する生体情報登録装置。
（付記１５）
利用者の生体情報を含む部位が写った生体画像を生成し、
前記生体画像から、前記生体情報の特徴を表す照合用データを生成し、
前記生体画像における前記部位の品質に基づいて前記部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、前記選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には前記選択用特徴量を抽出させ、一方、前記選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、前記選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、前記部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、該代替特徴量を前記相関関係に応じて補正することにより前記選択用特徴量の近似値を算出し、
前記複数の登録利用者のうち、前記利用者の前記選択用特徴量または前記選択用特徴量の近似値と類似している前記選択用特徴量を持つ登録利用者を選択し、
前記選択された登録利用者の前記照合用データと前記利用者の前記照合用データとを照合する、
ことを含む生体認証方法。
（付記１６）
利用者の生体情報を含む部位が写った生体画像から、前記生体情報の特徴を表す照合用データを生成し、
前記生体画像における前記部位の品質に基づいて前記部位の形状の特徴を表す選択用特徴量を抽出可能か否か判定し、前記選択用特徴量を抽出可能と判定した場合には前記選択用特徴量を抽出させ、一方、前記選択用特徴量を抽出不能と判定した場合には、前記選択用特徴量と所定の相関関係を持つ、前記部位の他の形状の特徴を表す代替特徴量を抽出し、該代替特徴量を前記相関関係に応じて補正することにより前記選択用特徴量の近似値を算出し、
前記複数の登録利用者のうち、前記利用者の前記選択用特徴量または前記選択用特徴量の近似値と類似している前記選択用特徴量を持つ登録利用者を選択し、
前記選択された登録利用者の前記照合用データと前記利用者の前記照合用データとを照合する、
ことをコンピュータに実行させるための生体認証用コンピュータプログラム。
【符号の説明】
【０１４０】
１    生体認証装置
２    端末
２１    生体情報取得部
２２    通信部
２３    記憶部
２４    処理部
２５    被写体領域検出部
２６    照合用データ生成部
２７    選択用特徴量評価部
２８    選択用特徴量抽出部
２９    代替特徴量抽出部
３０    特徴量選択部
３    認証サーバ
３１    通信部
３２    記憶部
３３    処理部
３４    選択部
３５    照合部
３６    認証判定部
３７    登録部
４    データサーバ
４１    通信部
４２    記憶部
４３    制御部
５    通信ネットワーク
【図１】
2014099024.tif 000003
【図２】
2014099024.tif 000004
【図３】
2014099024.tif 000005
【図５】
2014099024.tif 000006
【図６】
2014099024.tif 000007
【図７】
2014099024.tif 000008
【図８】
2014099024.tif 000009
【図９】
2014099024.tif 000010
【図１０】
2014099024.tif 000011
【図４】
2014099024.tif 000012