(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外線の光を放出するように成された光源部と、
前記光源部から入射された光のうち、特定の波長の光のみを透過させるように構成された光学フィルター部と、
使用者の指が含まれた画像を撮像した後、その撮像された画像を電気的信号に変換するように構成されたＣＣＤカメラ部と、
レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を利用して、前記指が含まれた画像の中から指静脈パターンを抽出する演算を行うレベルセット曲率プログラムを格納するメモリ部と、
前記レベルセット曲率プログラムを駆動する制御部と、
を含む指静脈認証システムであって、
前記レベルセット曲率プログラムは、前記制御部に対して、
（ａ）前記ＣＣＤカメラ部で取得された前記指が含まれた画像からノイズを除去し、
（ｂ）ノイズが除去された前記指が含まれた画像の中から周辺部分を除去することで前記指部分のみの画像を分離し、
（ｃ）レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を利用して前記指部分のみの画像の中から指静脈パターンを抽出し、
（ｄ）前記抽出された指静脈パターンを二進化処理し、
（ｅ）前記二進化処理された指静脈パターンを細線化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）処理するように指示し、
前記（ｃ）における前記レベルセット曲率を利用して前記指静脈パターンを抽出することは、
（ｃ１）前記指部分のみの画像を構成するすべてのピクセルのそれぞれに対するピクセル強度を規定する第１の演算と、
（ｃ２）前記すべてのピクセルのうち、同一のピクセル強度を有するピクセルを互いに連結して生成した閉曲線である等高線（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ）を一つ以上生成する第２の演算と、
（ｃ３）前記一つ以上の等高線を等高線セットとして規定する第３の演算と、
（ｃ４）前記等高線セットの外方を基準として曲率が最小となる、前記一つ以上の等高線のそれぞれのポイントを連結した線を一つ以上生成する第４の演算と、
（ｃ５）前記一つ以上の線を指静脈パターンとして認識して抽出する第５の演算と、
により行われることを特徴とする指静脈認証システム。
【請求項２】
前記（ｃ４）における前記曲率は、
【数１９】
0005951817.tif 000020
の式により求められ、ここで、
【数２０】
0005951817.tif 000021
は前記曲率であり、ｗは前記等高線セットのグラジエントベクトル（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｖｅｃｔｏｒ）であることを特徴とする請求項１に記載の指静脈認証システム。
【請求項３】
前記光学フィルター部は、近赤外線帯域通過フィルター（ＮＩＲ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）であり、使用者の指静脈に含まれたヘモグロビンのうち、オキシヘモグロビン（ＨｂＯ２）とデオキシヘモグロビン（Ｈｂ）の感知に適した６３０〜１，０００ｎｍの波長の光のみを透過させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の指静脈認証システム。
【請求項４】
数字、文字、記号を含む多数個のキーから構成され、使用者が選択したキーに対応するキー信号を出力するキー入力部がさらに含まれる請求項１に記載の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関し、より具体的には、レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を分析する方法により、低容量／高速で使用者の指静脈パターンを認識、照合および判別する指静脈認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、バイオメトリックス（ｂｉｏ−ｍｅｔｒｉｃｓ）とは、人間の生理学的あるいは行動学的特徴を利用して個人を認識する方法である。代表的なバイオ認識技術としては、指紋、顔、虹彩、指静脈、署名認識などがある。このようなバイオ認識方法のうち、指紋認識と指静脈認識は、高い認識性能を有し、使用者の抵抗感や不便がおさえられ、認識時間が速い長所を有している。
【０００３】
人間の指紋を利用して本人かどうかを判別することができるという概念は、昔から犯罪者を捜す目的で広く用いられており、人によって指紋の形状が異なるのは、すでに広く知られている事実である。しかし、指紋の該当指に外傷がある場合や乾いた指、あるいは濡れた指では、一般の指紋スキャナで表皮指紋のパターンを取得しづらい欠点がある。
【０００４】
これを解決するために、「Ｌｕｍｉｄｉｇｍ」社では、可視光線を指に透過させて指の真皮指紋を取得し、これを認識に利用する方法を提案している。真皮指紋は、指に酷い傷がない限り、いかなる条件でも取得できるという長所がある。
【０００５】
また、「Ｙａｎａｇａｗａ」の研究により、人間の指静脈でも、本人かどうかを判別できるという概念が立証されている。前記「Ｙａｎａｇａｗａ」の研究によれば、各個人ごとに十本の指の指静脈パターンがすべて異なると、一つの指静脈パターンは、信頼度が非常に高い虹彩パターンと類似の自由度で個人認証に適するとされている。
【０００６】
このように、指の真皮指紋の取得および指静脈を取得して個人認証することで、表皮指紋のパターンがうまく取得されない欠点を解消するための研究が進められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような点を鑑みて案出されたものであって、レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を分析する方法により、低容量／高速で使用者の指静脈パターンを認識、照合および判別することができる指静脈認証システム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】
【０００８】
前述した発明の目的を達成するために、本発明の好ましい一形態は、近赤外線の光を放出するように成された光源部と、前記光源部から入射された光のうち、特定の波長の光のみを透過させるように構成された光学フィルター部と、使用者の指が含まれた画像を撮像した後、その撮像された画像を電気的信号に変換するように構成されたＣＣＤカメラ部と、レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を利用して、前記指が含まれた画像の中から指静脈パターンを抽出する演算を行うレベルセット曲率プログラムを格納するメモリ部と、前記レベルセット曲率プログラムを駆動する制御部とを含む指静脈認証システムであって、前記レベルセット曲率プログラムは、前記制御部に対して、（ａ）前記ＣＣＤカメラ部で取得された前記指が含まれた画像からノイズを除去し；（ｂ）ノイズが除去された前記指が含まれた画像の中から周辺部分を除去することで前記指部分のみの画像を分離し；（ｃ）レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を利用して前記指部分のみの画像の中から指静脈パターンを抽出し；（ｄ）前記抽出された指静脈パターンを二進化処理し；（ｅ）前記二進化処理された指静脈パターンを細線化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）処理するように指示することを特徴とする指静脈認証システムを提供する。
【０００９】
好ましい実施例に従い、前記（ｃ）における前記レベルセット曲率を利用して前記指静脈パターンを抽出することは、（ｃ１）前記指部分のみの画像を構成するすべてのピクセルのそれぞれに対するピクセル強度を規定する第１の演算と、（ｃ２）前記すべてのピクセルのうち、同じピクセル強度を有するピクセルを互いに連結して生成した閉曲線である等高線（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ）を一つ以上生成する第２の演算と、（ｃ３）前記一つ以上の等高線を等高線セットとして規定する第３の演算と、（ｃ４）前記等高線セットの外方を基準として曲率が最小となる、前記一つ以上の等高線のそれぞれのポイントを連結した線を一つ以上生成する第４の演算と、（ｃ５）前記一つ以上の線を指静脈パターンとして認識して抽出する第５の演算により行われる。
【００１０】
好ましい実施例に従って、前記（ｃ４）における前記曲率は、
【００１１】
【数１】
0005951817.tif 000002
の式により求められ、ここで、
【００１２】
【数２】
0005951817.tif 000003
は前記曲率であり、ｗは前記等高線セットのグラジエントベクトル（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｖｅｃｔｏｒ）である。
【００１３】
好ましい実施例に従って、前記光学フィルター部は、近赤外線帯域通過フィルター（ＮＩＲ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）であり、使用者の指静脈に含まれたヘモグロビンのうち、オキシヘモグロビン（ＨｂＯ２）とデオキシヘモグロビン（Ｈｂ）の感知に適した６３０〜１，０００ｎｍの波長の光のみを透過させるように構成される。
【００１４】
好ましい実施例に従って、本発明に係る指静脈認証システムは、数字、文字、記号を含む多数個のキーから構成され、使用者が選択したキーに対応するキー信号を出力するキー入力部がさらに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１ａ】本発明の一実施形態に係る指静脈認証システムの外観を示す斜視図。
【図１ｂ】図１ａの前記指静脈認証システムのうち、画像処理装置の内部構造を説明するための図面。
【図２】図１ａの前記指静脈認証システムの内部構成を説明するためのブロック図。
【図３】図１ａの前記指静脈認証システムが、レベルセット曲率プログラムの命令に従って静脈パターンを抽出する過程を示すアルゴリズムフローチャート。
【図４】レベルセット曲率プログラムに従い、ノイズが除去された指に関する画像とノイズ除去前の画像を比較して示した図面。
【図５】レベルセット曲率プログラムに従い、全体の画像の中から指部分のみの画像を分離した結果の画面を示す図面。
【図６ａ】レベルセット曲率プログラムに従い、指の画像が等高線の形態に変換された様子を示す図面。
【図６ｂ】レベルセット曲率プログラムが、前記図６ａの等高線を利用して指静脈パターンを判別する方式を示す図面。
【図７】レベルセット曲率の
【数３】
0005951817.tif 000004
値を８ビットグレーレベルで正規化して示した図面。
【図８】レベルセット曲率プログラムにより抽出された静脈の画像と従来方法による静脈の画像を比較して示した図面。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。まず、各図面の構成要素に参照符号を付するにおいて、同一の構成要素については、たとえ他の図面に示されていたとしても、可能な限り同一符号を付するようにしていることに留意すべきである。また、本発明を説明するにあたって、関連する公知の構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にさせると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００１７】
明細書の全体において、どの部分がどのような構成要素を「含む」とするとき、これに対しては、特に断りのない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…器」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせで具現することができる。
【００１８】
図１ａは、本発明に係る指静脈認証システム１の外観を示す斜視図であり、図１ｂは、指静脈認証システム１のうち、指静脈画像処理装置１０の内部構造を説明するための図面であり、図２は、前記の指静脈認証システム１の内部構成を説明するためのブロック図である。
【００１９】
本発明に係る指静脈認証システム１は、近赤外線の光を使用者の指に照射した画像を、ＣＣＤカメラでデジタル画像として獲得した後に、前記獲得された画像の中から指静脈パターンの特徴をレベルセット曲率プログラムを利用して抽出し、その抽出されたパターンの特徴と予め登録されている使用者情報を比較する方式で個々人を識別するシステムである。
【００２０】
例えば、指静脈認証システム１は、出入口の傍の壁面に設置され、使用者は、出入り認証のために、指静脈画像処理装置１０の指安着部Ｓに指２０を挿入（安着）する動作だけで容易く出入り認証を完了することができる。このとき、使用者の静脈パターンとシステム１に登録されている静脈パターンが一致しない場合には、出入り認証が拒否される。
【００２１】
一方、以下の説明では、使用者が静脈パターン認識だけで認証を完了する実施例を想定してこのシステム１を説明するが、他の実施例では、使用者が静脈パターンを認証した前後に、キー入力部２１０によりパスワードを入力する方式でセキュリティを強化できる。例えば、使用者は、パスワードをキー入力部２１０に入力した後に、さらに指静脈パターンを確認させる方式で認証を受けることもできる。
【００２２】
図１ａ、１ｂ及び図２をあわせて参照すると、本発明に係る指静脈認証システム１は、大別して、指の画像を獲得する指静脈画像処理装置１０と、前記獲得した画像から指静脈パターンを抽出して使用者認証処理を行う認証処理装置２０とから構成される。また、指静脈画像処理装置１０は、近赤外線の光を放出するように成されている光源部１１０と、入射された光のうち、特定の波長の光のみを透過させるように構成された光学フィルター部１２０と、指の画像を撮像した後、その撮像された画像を電気的信号に変換する動作を行うように構成されたＣＣＤカメラ部１３０とから構成されている。また、認証処理装置２０は、数字、文字、記号などの多数個のキーから構成され、使用者が選択したキーに対応するキー信号を出力するキー入力部２１０と、使用者認証に関する各種の入力画面および結果画面を外部に表示するディスプレイ部２２０と、レベルセット曲率プログラムを格納するメモリ部２３０と、前記レベルセット曲率プログラムを駆動する制御部２４０とから構成される。
【００２３】
具体的には、指静脈画像処理装置１０には、指が挿入される構造であり、切開された円筒状の指安着部Ｓが形成されており、指安着部Ｓの上部の本体面には、光源部１１０が設置されており、また、指安着部Ｓの下部の本体の面には、光学フィルター部１２０およびＣＣＤカメラ部１３０が設置されている。
【００２４】
例えば、使用者認証のために、使用者が指安着部Ｓに指を安着させた場合には、光源部１１０から放射された近赤外線の光が指安着部Ｓ上の指を透過した後に、光学フィルター部１２０を通過した後、ＣＣＤカメラ部１３０に到達する方式で指の画像が撮像される。その後、ＣＣＤカメラ部１３０で撮像された指の画像は、認証処理装置２０の制御部２４０の制御に従い、メモリ部２３０に保存される。また、その後、制御部２４０は、レベルセット曲率プログラム２３１の命令に従い、前記指の画像の中の指静脈パターンと既存に予め登録されている前記使用者の指静脈パターンが一致するかどうかを判別する処理動作を行う。
【００２５】
光源部１１０は、例えば、６３０〜１，０００ｎｍの波長の近赤外線の光を放出する構造の一つまたは複数のＬＥＤあるいはレーザーダイオードから構成される。好ましい実施例に従い、光源部１１０の後面には、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）材質から構成された光導波路（Ｌｉｇｈｔ Ｗａｖｅ Ｇｕｉｄｅ）が取り付けられ、これにより、光が拡散せず指を向けて入射することができる。
【００２６】
光学フィルター部１２０は、例えば、近赤外線帯域通過フィルター（ＮＩＲ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）から構成される。光学フィルター部１２０は、使用者の指が可視光線に曝された状況でも、指静脈の画像のみが撮像できるようにする機能を行う。好ましい実施例に従って、光学フィルター部は、ヘモグロビンのうち、オキシヘモグロビン（ＨｂＯ２）とデオキシヘモグロビン（Ｈｂ）の感知に適した６３０〜１，０００ｎｍの波長の光のみを透過させるように構成される。
【００２７】
ＣＣＤカメラ部１３０は、光源部１１０から放射された近赤外線の光により撮像された指Ｆに関する画像を電気的信号に変換する動作を行う。また、ＣＣＤカメラ部１３０により取得された指Ｆに関する電気的信号画像は、制御部２４０の制御に従い、メモリ部２３０に保存される。
【００２８】
図３は、制御部２４０が、レベルセット曲率プログラム２３１の命令に従い、前記ＣＣＤカメラ部１３０から受信した指Ｆに関する画像の中から静脈パターンを抽出する過程を示すアルゴリズムフローチャートである。
【００２９】
図３を参照すると、認証処理装置２０の制御部２４０は、メモリ部２３０に格納されている「レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）プログラム２３１」を駆動し、（ａ）ＣＣＤカメラ部１３０から取得された指に関する画像からノイズを除去する処理動作（Ｓ３０１）と、（ｂ）ノイズが除去された前記指に関する画像の中から周辺部分を除去し、指部分のみの画像を分離する処理動作（Ｓ３０２）と、（ｃ）レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を利用して前記指部分のみの画像の中から指静脈パターンを抽出する処理動作（Ｓ３０３）と、（ｄ）前記抽出された指静脈パターンを二進化する処理動作（Ｓ３０４）と、（ｄ）二進化された指静脈パターンを細線化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）する処理動作（Ｓ３０５）とを行う。
【００３０】
その後、制御部２４０は、レベルセット曲率プログラム２３１の命令に従い、前記細線化された指静脈パターンと前記使用者に関して既存に登録されている指静脈パターンが一致するかどうかを判断することもできるのは言うまでもない。
【００３１】
このようなレベルセット曲率プログラム２３１は、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどのような外部の記憶媒体を利用して指静脈認証システム１に供給することもできる。
【００３２】
以下、図４〜図８を参照して、レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）プログラム２３１が提供する指静脈抽出アルゴリズムを詳細に説明する。
［ノイズ除去処理（Ｓ３０１）］
本発明に係る指静脈認証システム１に適用されるレベルセット曲率プログラム２３１は、例えば、ガウシアンフィルタリング（ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）方式を用いて、指に関する画像の中からノイズを除去する演算を行う。
【００３３】
例えば、レベルセット曲率プログラム２３１は、指に関する画像を所定のサイズ、つまりＭライン×Ｎピクセルのサイズのブロックに分割する演算過程と、前記分割された各ブロックに関する画素値に対する標準偏差を算出する演算過程と、この中で最も小さい標準偏差を選択して、これを整数値に量子化された最小標準偏差（σｍｉｎ）を算出する演算過程と、前記最小標準偏差（σｍｉｎ）と所定の範囲内の標準偏差を有するブロック（
【００３４】
【数４】
0005951817.tif 000005
）を選択する演算過程とを行う。
このとき、ブロック（
【００３５】
【数５】
0005951817.tif 000006
）は、次の数学式１を用いて導出可能である。
［数学式１］
【００３６】
【数６】
0005951817.tif 000007
ここで、
【００３７】
【数７】
0005951817.tif 000008
は前記選択されたブロックを示し、
【００３８】
【数８】
0005951817.tif 000009
はＦＬＯＯＲ関数として、与えられた値よりも小さい、或いは同じ最大整数値を求める関数をいう。
【００３９】
その後、レベルセット曲率プログラム２３１は、選択されたブロック（
【００４０】
【数９】
0005951817.tif 000010
）に対してガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタリングをするためのフィルター係数を算出し、このとき、フィルター係数は、量子化された最小標準偏差（σｍｉｎ）から次の数学式２により算出できる。
［数学式２］
【００４１】
【数１０】
0005951817.tif 000011
次いで、レベルセット曲率プログラム２３１は、前記算出されたフィルター係数によって、前記選択されたブロック（σｍｉｎ）に対するフィルタリングを行う。
次いで、レベルセット曲率プログラム２３１は、選択されたブロックの値と、その選択されたブロックをガウシアンフィルタリングした値の差の標準偏差をノイズ測定値（
【００４２】
【数１１】
0005951817.tif 000012
）として算出し、これは次の数学式３のように表れる。
［数学式３］
【００４３】
【数１２】
0005951817.tif 000013
このようなプロセスにより、レベルセット曲率プログラム２３１は、指に関する画像の中から指部分と無関係なノイズを算出することができ、これを除去できる。
【００４４】
図４は、レベルセット曲率プログラム２３１に従い、ノイズが除去された指に関する画像をノイズ除去前の画像と比較して示したものである。
［指部分のみの画像を分離する処理（Ｓ３０２）］
本発明に係る指静脈認証システム１に適用されるレベルセット曲率プログラム２３１は、指に関する画像の中から指部分のみの画像を分離する演算を行う。
【００４５】
ＣＣＤカメラ部１３０により撮像された画像には、指部分に対する画像だけでなく、周囲の物体に対する画像も一緒に含まれている。
好ましい実施例に従って、レベルセット曲率プログラム２３１は、グラジエントの発散（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒａｄｉｅｎｔ）を利用したエッジ検出関数（ｅｄｇｅ ｄｅｔｅｃｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を利用して、全体画像から指部分のみの画像を分離する演算を行うことができる。
【００４６】
例えば、グラジエントの発散を利用したエッジ検出関数は、次の数学式４を利用できる。
［数学式４］
【００４７】
【数１３】
0005951817.tif 000014
図５は、レベルセット曲率プログラム２３１に従い、全体の画像の中から指部分のみの画像を分離した結果の画面を示している。
【００４８】
［レベルセット曲率を利用して指静脈パターンを抽出する処理（Ｓ３０３）］
本発明に係る指静脈認証システム１に適用されるレベルセット曲率プログラム２３１は、レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を利用して指部分の画像から指静脈パターンを抽出する演算を行う。
【００４９】
ここで、レベルセット（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ）とは、画像の各ピクセル値を強度関数（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）とみなしたとき、同じ強度を有するピクセルの集合を指す。
【００５０】
したがって、もし強度関数が連続関数であれば、一つのレベルセットをなす点は一つの等高線を形成することとなる。
具体的には、レベルセット曲率プログラム２３１は、（ｃ１）指の画像を構成するすべてのピクセルのそれぞれに対するピクセル強度を規定する第１の演算と、（ｃ２）前記すべてのピクセルのうち、同一のピクセル強度を有するピクセルを互いに連結して生成した閉曲線である等高線（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ）を一つ以上生成する第２の演算と、（ｃ３）前記一つ以上の等高線を等高線セットとして規定する第３の演算と、（ｃ４）前記等高線セットの外方を基準として曲率が最小となる、前記一つ以上の等高線のそれぞれのポイントを連結した線を一つ以上生成する第４の演算と、（ｃ５）前記一つ以上の線を指静脈パターンとして認識して抽出する第５の演算によって行うことで、前記指の画像の中から指静脈パターンを抽出するプロセスを行う。
【００５１】
図６ａは、レベルセット曲率プログラム２３１に従い、指の画像が等高線セット形態に変換された様子を示し、図６ｂは、レベルセット曲率プログラム２３１が、前記図６ａの等高線セットの曲率を利用して指静脈パターンを判別する方式を示している。
【００５２】
まず、図６ａを参照すると、指の画像の中の指部分のみの画像を構成するすべてのピクセルのそれぞれに対するピクセル強度を規定する演算と、前記すべてのピクセルのうち、同一のピクセル強度を有するピクセルを互いに連結して生成した閉曲線である等高線（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ）を一つ以上生成する演算とにより等高線セットが作られる。
【００５３】
次に、図６ｂを参照すると、レベルセット曲率プログラム２３１は、前記等高線セットの外方を基準として曲率が最小となる、前記一つ以上の等高線のそれぞれのポイントを連結した線を一つ以上生成する演算と、前記一つ以上の線を指静脈パターンとして認識して抽出する演算とにより指の画像の中から指静脈パターンを抽出する。
【００５４】
このような等高線セットの外方を基準として曲率が最小となるポイントを連結した線は、地理学の観点からみると、等高線中の谷を見つける方式と類似する。
具体的には、本レベルセット曲率プログラム２３１は、指の画像に含まれた等高線セットを構成する各等高線において、等高線セットの外方を基準として計算したとき、曲率が最大となる点を連結した線が稜線（ｒｉｄｇｅ）となり、最小となる点を連結した線が谷（ｖａｌｌｅｙ）となり、なお、指の画像の中で静脈血管が分布するところは、等高線セット上で谷のパターンに対応するようになるという原理に基づいたものである。
【００５５】
このような曲率が最小となるポイントは、次の数学式５をもって、それぞれの等高線において
【００５６】
【数１４】
0005951817.tif 000015
が最も小さい点を見つけることにより求められる。
［数学式５］
【００５７】
【数１５】
0005951817.tif 000016
ここでは、
【００５８】
【数１６】
0005951817.tif 000017
は曲率であり、ｗはグラジエントベクトルであり、指静脈に該当する部分は明らかに低い
【００５９】
【数１７】
0005951817.tif 000018
値を有する。
【００６０】
このように、レベルセット曲率は、正規化されたグラジエント（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ）の発散（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ）を利用して求められ、このとき、前述した等高線中の稜線部分ではグラジエントベクトルが集まり、谷の部分ではグラジエントベクトルが発散することを直観的に確認できる。
図７は、
【００６１】
【数１８】
0005951817.tif 000019
値を８ビットグレーレベルとして正規化して示したもので、静脈の中心線に該当する部分が明らかに小さい値を有することを確認できる。
【００６２】
［レベルセットの曲率を二進化する処理（Ｓ３０４）と細線化する処理（Ｓ３０５）］
本発明に係る指静脈認証システム１に適用されるレベルセット曲率プログラム２３１は、レベルセット曲率（ｌｅｖｅｌ ｓｅｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を利用して抽出された指静脈パターンを二進化する演算（Ｓ３０４）と、その二進化された画像を細線化（ｔｈｉｎｎｉｎｇ）する演算（３０５）とを行う。
【００６３】
ここで、レベルセット曲率プログラム２３１が行う二進化処理は、メモリ部２３０の容量を考慮して、抽出された静脈パターンの保存空間を省くためのものであり、かつ、後続の処理過程であるマッチング（ｍａｔｃｈｉｎｇ）時間を省くためのものである。
【００６４】
また、レベルセット曲率プログラム２３１が行う細線化は、厚い静脈表示を薄い静脈表示に変換し、より多くの量の静脈情報を歪みなく保存できるようにするためのことである。
【００６５】
図８は、レベルセット曲率プログラム２３１に従い、指の画像の中から静脈パターンを抽出し、その抽出されたパターンを二進化および細線化した最終の静脈の画像と、既存のライントラッキング（ｌｉｎｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式による第１の静脈の画像および既存のローカルしきい値（ｌｏｃａｌ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）方式による第２の静脈の画像とを比較して示した図面である。
【００６６】
図８から分かるように、本発明に係るレベルセット曲率プログラム２３１に従って得られた静脈の画像の形態が、既存の静脈の画像よりも遥かに鮮明であり、これにより境界面での誤差が少ないのは明らかである。
【００６７】
本発明により、指静脈認証システム１に適用されるレベルセット曲率プログラム２３１は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録することもできる。このようなコンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置などがあり、かつ、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形で具現されるものも含まれる。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータが読み取ることができるコードが保存されて、実行されることもできる。また、本実施例を具現するための機能的な（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）プログラム、コードおよびコードセグメントは、本実施例の属する技術分野のプログラマにより容易に推論できるはずである。
【００６８】
なお、以上で、本発明の実施例を構成するすべての構成要素が一つに結合されて動作するものとして説明されたとして、本発明は必ずしもこのような実施例に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的の範囲内であれば、そのすべての構成要素が一つ以上で選択的に結合して動作することもできる。また、そのすべての構成要素が、各々一つの独立したハードウェアとして具現できるが、各構成要素の一部または全部が選択的に結合され、一つまたは複数個のハードウェアで結合された一部または全部の機能を行うプログラムモジュールを有するコンピュータプログラムとして具現することもできる。
【００６９】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、これらの実施例により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲により解釈されるべきであり、それと同等の範囲内のすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００７０】
１：指静脈認証システム、１０：指静脈画像処理装置、２０：認証処理装置、１１０：光源部、１２０：光源フィルター部、１３０：ＣＣＤカメラ部、２１０：キー入力部、２２０：ディスプレイ部、２３０：メモリ部、２３１：レベルセット曲率プログラム、２４０：制御部
【要約】
【課題】レベルセット曲率を分析する方法により、低容量／高速で使用者の指静脈パターンを認識、照合および判別する指静脈認証システムを提供すること。
【解決手段】システムは、近赤外線の光を放出する光源部と、光源部からの特定波長の光を透過させる光学フィルター部と、使用者の指が含まれた画像を撮像した後その画像を電気的信号に変換するＣＣＤカメラ部と、レベルセット曲率を利用して画像から指静脈パターンを抽出するレベルセット曲率プログラムを格納するメモリ部と、該プログラムを駆動する制御部とを含む。レベルセット曲率プログラムは、制御部に対してＣＣＤカメラ部で取得された指が含まれた画像からノイズを除去し、画像の中から周辺部分を除去することで指部分のみの画像を分離し、レベルセット曲率を利用して指部分のみの画像の中から指静脈パターンを抽出し、指静脈パターンを二進化処理して指静脈パターンを細線化処理するように指示する。
【選択図】図２【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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