(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の登録対象者の生体の特徴量に基づいて構築された決定木の一部の決定木を記憶する記憶部であって、各ノードには前記特徴量の判定条件が対応づけられ、リーフノードには登録対象者の識別子が対応づけられた前記一部の決定木を記憶する記憶部と、
識別対象者の被写体の生体画像を撮影する撮影部と、
前記識別対象者の生体画像に基づいて前記識別対象者の特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量を前記一部の決定木に適用した結果得られる前記リーフノードに対応づけられた登録対象者の識別子に基づいて前記識別対象者の識別を行う識別部と、
を備え、
前記一部の決定木は、識別可能とする登録対象者に対応するリーフノード以外のリーフノードが前記決定木から削除され、さらに、子ノードが全て削除されたノードが削除されることにより構築される識別装置。
【請求項２】
前記識別対象者の生体画像から複数の特徴量が抽出され、抽出された前記複数の特徴量がそれぞれ前記一部の決定木に適用され、当該適用の結果到達した前記リーフノードに対応する登録対象者の識別子の数がカウントされ、当該カウントに基づいて前記識別対象者の識別が行われる、請求項１に記載の識別装置。
【請求項３】
前記決定木は、Ｋ−Ｍｅａｎｓクラスタリングによるクラスター分割により構築される、請求項１又は２に記載の識別装置。
【請求項４】
さらに、外部のサーバーと通信可能な通信部を備え、
前記サーバーは前記決定木を有し、
前記サーバーを用いて前記識別対象者の識別が実行可能である、請求項１〜３のいずれかに記載の識別装置。
【請求項５】
前記一部の決定木を用いて前記識別対象者の識別が行われた結果、前記識別対象者が前記一部の決定木のリーフノードに対応づけられた登録対象者ではない場合において、前記サーバーに記憶された決定木が用いられ前記識別対象者の識別が行われる、請求項４に記載の識別装置。
【請求項６】
前記特徴量は、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｖａｒｉａｎｔ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴量である、請求項１〜５のいずれかに記載の識別装置。
【請求項７】
複数の登録対象者の生体の特徴量に基づいて構築された決定木の一部の決定木であって、各ノードには前記特徴量の判定条件が対応づけられ、リーフノードには登録対象者の識別子が対応づけられた前記一部の決定木を用意することと、
識別対象者の被写体の生体画像を撮影することと、
前記識別対象者の生体画像に基づいて前記識別対象者の特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量を前記一部の決定木に適用した結果得られる前記リーフノードに対応づけられた登録対象者の識別子に基づいて前記識別対象者の識別を行うことと、
を含み、
前記一部の決定木は、識別可能とする登録対象者に対応するリーフノード以外のリーフノードが前記決定木から削除され、さらに、子ノードが全て削除されたノードが削除されることにより構築される識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別装置、及び、識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体情報等を用いて認証装置により認証を行う認証装置の開発が行われている。このような認証装置は、認証結果に応じて入退室管理を行うなど、様々な用途に応用される。
【０００３】
特許文献１には、外部サーバーや通信路に障害が発生していると判断される場合に、生体情報に加えて利用者から識別子（利用者ＩＤ）を受け付け、これを用いて、認証装置側で一対一の認証を行うことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４５３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の手法であると、各認証装置に全ての利用者の生体情報を保持しなければならない。生体情報は膨大であることから、認証の識別処理のために大規模な記憶容量が必要となるという問題があった。よって、識別に必要な記憶容量を小さくすることが望ましい。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、識別に必要な記憶容量を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための主たる発明は、
複数の登録対象者の生体の特徴量に基づいて構築された決定木の一部の決定木を記憶する記憶部であって、各ノードには前記特徴量の判定条件が対応づけられ、リーフノードには登録対象者の識別子が対応づけられた前記一部の決定木を記憶する記憶部と、
識別対象者の被写体の生体画像を撮影する撮影部と、
前記識別対象者の生体画像に基づいて前記識別対象者の特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量を前記一部の決定木に適用した結果得られる前記リーフノードに対応づけられた登録対象者の識別子に基づいて前記識別対象者の識別を行う識別部と、
を備え、
前記一部の決定木は、識別可能とする登録対象者に対応するリーフノード以外のリーフノードが前記決定木から削除され、さらに、子ノードが全て削除されたノードが削除されることにより構築される識別装置である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】静脈認証システムが設置された建物１の模式図である。
【図２】各部屋における主要な利用者リストを示す図である。
【図３】入室許可者リストを示す図である。
【図４】ネットワークの構成を示す図である。
【図５】本実施形態における各静脈認証装置１００のブロック図である。
【図６】主要な利用者に対する認証許可リストを示す図である。
【図７】本実施形態における認証方法のフローチャートである。
【図８】決定木の概念図である。
【図９】特徴量が複数の場合における認証結果の算出の説明図である。
【図１０】ＩＤ１が主要な利用者である場合の簡略化決定木の一例である。
【図１１】ＩＤ３及びＩＤ４が主要な利用者で有る場合の簡略化決定木の一例である。
【図１２】簡略化決定木を用いた場合における認証結果の算出の説明図である。
【図１３】他の実施形態における認証方法のフローチャートである。
【図１４】クラスタリング方法を説明するフローチャートである。
【図１５】クラスタリングの第１説明図である。
【図１６】クラスタリングの第２説明図である。
【図１７】クラスタリングの第３説明図である。
【図１８】クラスタリングの第４説明図である。
【図１９】クラスタリングの第５説明図である。
【図２０】簡略化決定木の作成方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。すなわち、
複数の登録対象者の生体の特徴量に基づいて構築された決定木の一部の決定木を記憶する記憶部であって、各ノードには前記特徴量の判定条件が対応づけられ、リーフノードには登録対象者の識別子が対応づけられた前記一部の決定木を記憶する記憶部と、
識別対象者の被写体の生体画像を撮影する撮影部と、
前記識別対象者の生体画像に基づいて前記識別対象者の特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量を前記一部の決定木に適用した結果得られる前記リーフノードに対応づけられた登録対象者の識別子に基づいて前記識別対象者の識別を行う識別部と、
を備える識別装置である。
このようにすることで、複数の登録対象者のうち一部の登録対象者を識別する一部の決定木のみを記憶して、一部の登録者を識別可能とすることができる。決定木は登録者が増加するとそれに伴い加速的にデータ量が増加するため、このように一部の決定木のみを記憶することとすることで、飛躍的に記憶するデータ量を減少させることができる。よって、このように一部の決定木のみを記憶することにより、識別に必要な記憶容量を小さくすることができる。
【００１１】
かかる識別装置であって、前記識別対象者の生体画像から複数の特徴量が抽出され、抽出された前記複数の特徴量がそれぞれ前記一部の決定木に適用され、当該適用の結果到達した前記リーフノードに対応する登録対象者の識別子の数がカウントされ、当該カウントに基づいて前記識別対象者の識別が行われることが望ましい。
このようにすることで、識別対象者の生体画像から複数の特徴量が抽出される場合において、適切に識別対象者の識別を行うことができる。
【００１２】
また、前記決定木は、Ｋ−Ｍｅａｎｓクラスタリングによるクラスター分割により構築されることが望ましい。
このようにすることで、特徴量から適切に決定木を構築することができる。
【００１３】
また、前記一部の決定木は、識別可能とする登録対象者に対応するリーフノード以外のリーフノードが前記決定木から削除され、さらに、子ノードが全て削除されたノードが削除されることにより構築されることが望ましい。
このようにすることで、全体の決定木から一部の決定木を適切に抽出することができる。
【００１４】
また、さらに、外部のサーバーと通信可能な通信部を備え、前記サーバーは前記決定木を有し、前記サーバーを用いて前記識別対象者の識別が実行可能であることが望ましい。
このようにすることで、一部の決定木では識別対象者の識別が不可能な場合であっても外部のサーバーの全体の決定木を用いて識別を行うことができる。
【００１５】
また、前記一部の決定木を用いて前記識別対象者の識別が行われた結果、前記識別対象者が前記一部の決定木のリーフノードに対応づけられた登録対象者ではない場合において、前記認証サーバーに記憶された決定木が用いられ前記識別対象者の識別が行われることが望ましい。
このようにすることで、一部の決定木を用いて識別対象者の識別が不可能であった場合において、外部のサーバーに問い合わせて識別対象者の識別を行うことができる。
【００１６】
また、前記特徴量は、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｖａｒｉａｎｔ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴量であることが望ましい。
このようにすることで、適切に識別対象者の生体画像の特徴量を抽出することができる。
【００１７】
また、本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項も明らかとなる。すなわち、
複数の登録対象者の生体の特徴量に基づいて構築された決定木の一部の決定木であって、各ノードには前記特徴量の判定条件が対応づけられ、リーフノードには登録対象者の識別子が対応づけられた前記一部の決定木を用意することと、
識別対象者の被写体の生体画像を撮影することと、
前記識別対象者の生体画像に基づいて前記識別対象者の特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量を前記一部の決定木に適用した結果得られる前記リーフノードに対応づけられた登録対象者の識別子に基づいて前記識別対象者の識別を行うことと、
を含む識別方法。
このようにすることで、複数の登録対象者のうち一部の登録対象者を識別する一部の決定木のみを用意して、一部の登録者を識別可能とすることができる。決定木は登録者が増加するとそれに伴い加速的にデータ量が増加するため、このように一部の決定木のみを記憶することとすることで、飛躍的に記憶するデータ量を減少させることができる。よって、このように一部の決定木のみを記憶することにより、識別に必要な記憶容量を小さくすることができる。
【００１８】
＝＝＝実施形態＝＝＝
図１は、静脈認証システムが設置された建物１の模式図である。建物１には５つの部屋（１０１号室〜１０５号室）があり、それぞれに静脈認証により解錠可能なロックシステムを有するドア５０が取り付けられている。例えば、１０１号室には、静脈認証装置１００−１が取り付けられたドア５０−１が設けられている。また、１０２号室には、静脈認証装置１００−２が取り付けられたドア５０−２が設けられている。また、１０３号室には、静脈認証装置１００−３が取り付けられたドア５０−３が設けられている。また、１０４号室には、静脈認証装置１００−４が取り付けられたドア５０−４が設けられている。また、１０５号室には、静脈認証装置１００−５が取り付けられたドア５０−５が設けられている。
【００１９】
また、図１には認証サーバー２００が示されている。認証サーバー２００では、静脈認証に用いられる生体認証情報が管理されている。なお、ここでは、建物１の内部に認証サーバー２００を配置しているが、必ずしも建物１の内部に配置する必要はなく、外部にネットワーク経由で接続されたものとしてもよい。
【００２０】
以下に説明する静脈認証システムは、一例として、このような複数の部屋を有する建物１で利用されることを前提に説明を行う。
【００２１】
図２は、各部屋における主要な利用者リストを示す図である。図２には、部屋番号と各部屋における主要な利用者として登録者Ｕ１〜Ｕ６が示されている。例えば、１０１号室の主要な利用者は登録者Ｕ１であり、１０３号室の主要な利用者は登録者Ｕ３及び登録者Ｕ４である。各部屋の主要な利用者としては、その部屋の管理者や使用頻度の多い登録者が設定される。
【００２２】
主要な利用者を設定する際、例えば、静脈認証装置１００の認証履歴に基づいて、過去の一定期間において、その生体認証装置で一定回数以上認証を行い、拒否されなかった登録者を自動的に各部屋の主要な利用者として設定することができる。
【００２３】
図３は、入室許可者リストを示す図である。図３には、部屋番号と、各部屋の入室許可者が示されている。図３において、「○」で示されている登録者が入室許可者である。例えば、１０１号室の入室許可者は、登録者Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、及び、Ｕ４である。このように、入室許可者が各部屋において定められ、さらにこの入室許可者の中から主要な利用者が設定されている。
【００２４】
図４は、ネットワークの構成を示す図である。図４には、建物１の各部屋に取り付けられた５つの静脈認証装置１００−１〜１００−５が、ＬＡＮやインターネットなどのネットワーク６０を介して、認証サーバー２００に接続されている様子が示されている。
【００２５】
認証サーバー２００は、後述する「決定木」を有し、各静脈認証装置１００から送られてきた特徴量から登録者ＩＤを特定（識別）することができる。また、認証サーバー２００は、入室許可者リスト（図３）を持ち、特定の登録者ＩＤに対して、各部屋への入室が許可されているか否かを調べ、入室可否を判定する。そして、判定結果を静脈認証装置１００に返すことができる。
【００２６】
入室可否の判定は、静脈認証装置１００側で行ってもよい。すなわち、認証サーバー２００においては、特徴量から登録者ＩＤを特定し、その登録者ＩＤを静脈認証装置１００に返す。そして、静脈認証装置１００側において、入室許可者リストを用いて入室可否を判定するとしてもよい。
【００２７】
図５は、本実施形態における各静脈認証装置１００のブロック図である。静脈認証装置１００は、認証を行った者（識別対象者に相当する。以下、認証者とも言う）を識別し認証する。すなわち、静脈認証装置１００は、認証者を識別し、識別された認証者の入室を許可するか否かの認証を行い、その認証結果に基づいて後述する制御対象５０を制御する。静脈認証装置１００は、演算部１０とセンサー部２０と光源部３０とを備える。センサー部２０はインターフェース２８を介して演算部１０に接続されており、また、光源部３０はインターフェース３８を介して演算部１０に接続されている。また、静脈認証装置１００は、インターフェース４８とインターフェース５８を介してトリガーセンサー４０と制御対象５０に接続されている。
【００２８】
演算部１０は、演算を行うＣＰＵ(Central Processing Unit)１２と記憶部としてのＲＡＭ(Random Access Memory)１４及びＥＥＰＲＯＭ(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)１６を含む。ＣＰＵ１２は、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶されたプログラムを実行することにより静脈認証を行う。ＲＡＭ１４には、静脈認証を行う際に必要な演算結果等が記憶される。そして、演算部１０は、後述するような認証処理を行う。つまり、演算部１０は識別部として機能する。
【００２９】
演算部１０は、ＥＥＰＲＯＭに簡略化決定木（一部の決定木）（後述）を有し、特徴量に基づいて主要な利用者であるか否かを判定し、入室可否を判定し認証する。
【００３０】
演算部１０は、ネットワークインターフェース６８を介してＬＡＮやインターネットなどのネットワーク６０に接続される。
【００３１】
センサー部２０は、指の静脈を撮影するためのセンサーである。つまり、本実施形態における被写体は指であり、静脈画像（血管画像）が撮影される。センサー部２０は、識別対象者の指を撮影するが、その際の露光時間を調整することができるようになっている。
【００３２】
光源部３０は、撮影する指に所定波長の光を照らすための装置である。ここでは、近赤外線のＬＥＤ(Light Emitting Diode)光源を含み、７００ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯を多く含む光を照射する。このように、７００ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯を多く含む光を照射することとしているのは、この波長帯は特に、血液のヘモグロビンと水の両方の吸収が低くなり、透過率が高くなる波長であるためである。本実施形態においては、センサー部２０及び光源部３０が撮影部に相当する。
【００３３】
トリガーセンサー４０は、指の接近を感知し、撮影処理を開始するためのトリガーを演算部１０に送る装置である。トリガーセンサー４０には、例えば、静電容量センサーが用いられる。このトリガーセンサー４０により、後述するドアなどに静脈認証装置１００を設けた場合において、指をドアに近づけただけでセンサー部２０が指の撮影処理を開始することができるようになる。
【００３４】
制御対象５０は、静脈認証装置１００による識別結果に応じて制御される対象物である。例えば、制御対象５０がドアの電子錠である場合には、静脈認証装置１００による識別結果に応じてドアの電子錠の解錠を行う。本実施形態では、以下に制御対象５０がドアの電子錠であるものとして説明を行う。
【００３５】
図６は、主要な利用者に対する認証許可リストを示す図である。本実施形態における各静脈認証装置１００は、全ての利用者の特徴量に関する決定木を記憶しない。各静脈認証装置１００が記憶するのは、主要な利用者を識別するための簡略化決定木だけである。
【００３６】
図６中の左側には、１０１号室の静脈認証装置１００−１が認証許可する主要な利用者が示されている。前述のように、１０１号室の主要な利用者は登録者Ｕ１であるので、登録者Ｕ１を識別するための簡略化決定木のみを記憶することになる。
【００３７】
図６中の右側には、１０３号室の静脈認証装置１００−３が認証許可する主要な利用者が示されている。１０３号室の主要な利用者は登録者Ｕ３及び登録者Ｕ４であるので、登録者Ｕ３及び登録者Ｕ４を認証するための簡略化決定木のみを記憶することになる。
【００３８】
図７は、本実施形態における認証方法のフローチャートである。本実施形態の概略を説明する。まず、静脈認証装置１００で簡略化決定木（後述）を用いて、その静脈認証装置１００が設置されている部屋の主要な利用者か否かの判定を行う。そして、判定の結果、主要な利用者ではなかった場合において、認証サーバー２００に特徴量を送信して、全ての登録者の中から入室許可の判定を行う。
【００３９】
このようにすることにより、各部屋において主要な利用者の利用頻度が他の利用者の利用頻度よりも高いときに、高い確率で各部屋に取り付けられた静脈認証装置１００において認証を完結することができる。そして、認証サーバー２００との通信料を必要最低限に抑えることができ、通信料の増大によるネットワークの輻輳を抑制することができる。
【００４０】
以下、本実施形態の認証方法を説明する。ここでは、１０１号室の静脈認証装置１００−１によって静脈認証が行われる場合を例に説明を行う。前述のように、１０１号室の静脈認証装置１００−１は、決定木のうち簡略化決定木（部分木）であって、登録者Ｕ１を識別するための部分木を有しているものとする。
【００４１】
まず、静脈の撮像処理が行われる（Ｓ１０２）。指の静脈パターン画像を撮像するにあたり、光源部３０から７００ｎｍ〜９００ｎｍの波長帯を多く含む光が照射される。この波長帯においては、ヘモグロビンによる光の吸収が水による光の吸収よりも大きいため、指の静脈が影となった画像が撮影される。
【００４２】
次に、撮影された静脈画像から特徴量抽出が行われる（Ｓ１０４）。特徴量抽出は、例えば、ＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｖａｒｉａｎｔ  Ｆｅａｔｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が採用される。センサー部２０と指との位置関係が固定ではない場合、センサー部２０に対する指の位置及び角度が一定とならない可能性がある。このような１０１号室の静脈認証装置１００−１において高精度な識別を行うために、位置及び回転によらない特徴量を与える特徴点を抽出したいという要求がある。この要求を満たす手法の一例としてＳＩＦＴを採用している。
【００４３】
ＳＩＦＴの概略について説明する。まず、撮像された静脈画像について、ハイパスフィルターの適用、及び、アンシャープマスクの適用等が行われる。次に、ガウスフィルターが適用され、適用後の画像について二次微分が算出される。そして、二次微分の極値が特徴点候補とされる。これにより、画像の輝度の変化量が大きな箇所が選択される。次に、特徴点周辺の輝度勾配が算出される。特徴点周辺が複数のセルに区切られ、セル毎に複数方向（例えば８方向）の輝度勾配のベクトルが求められる。これにより、各セルについて各方向のスカラー量が求められる。例えば、４×４のセルについて８方向のスカラー量が求められると、１つの特徴点について４×４×８＝１２８次元のスカラー量が得られることになる。これが特徴量となる。複数の特徴点について特徴量が求められるので、一人の登録者についての特徴量のデータ量は大きなものとなる。
【００４４】
次に、１０１号室の静脈認証装置１００−１が保持している簡略化決定木で認証者の特定が行われる（Ｓ１０６）。このとき、認証者が、この静脈認証装置１００が設けられている部屋の主要な利用者であれば、その主要な利用者の登録者ＩＤが特定されることになる。ここでは、１０１号室の静脈認証装置１００−１が用いられているため、主要な利用者は登録者Ｕ１である。よって、認証者が登録者Ｕ１であれば主要な利用者ＩＤ１が特定されることになる。なお、「決定木」、「簡略化決定木」、及び、これらに特徴量を適用した認証を行った者の識別方法（特定方法）については後述する。
【００４５】
次に、簡略化決定木を用いることによって認証者を特定できたか否かについて判定される（Ｓ１０８）。簡略化決定木を用いて認証者を特定できなかった場合には、認証サーバー２００と通信可能か否かの判定が行われる（Ｓ１１０）。そして、認証サーバー２００と通信可能である場合には、ステップＳ１０４において抽出した特徴量を認証サーバー２００に送信する（Ｓ１１２）。
【００４６】
認証サーバー２００では、送られた特徴量に基づいて認証者の特定を行う。そしてその結果に基づいて、認証者が入室を許可された者であるか否かの判定を行い、許可された者である場合には「許可」とし、許可された者でない場合には「拒否」とする認証を行う。認証結果は、問い合わせを行った１０１号室の静脈認証装置１００−１に送信される。１０１号室の静脈認証装置１００−１は、その認証結果を受信する（Ｓ１１４）。なお、撮像画像自体を認証サーバーに送って特徴量抽出も認証サーバー２００で行ってもよい。
【００４７】
一方、ステップＳ１１０において認証サーバー２００と通信ができないと判定された場合、又は、ステップＳ１０８において認証者を特定できた場合には、１０１号室の静脈認証装置１００−１において、特定された認証者が入室を許可された者であるか否かの判定を行い、許可された者である場合には「許可」とし、許可された者でない場合には「拒否」とする認証を行う（Ｓ１１６）。
【００４８】
このようにすることにより、次のステップＳ１１８の時点では、１０１号室の静脈認証装置１００−１は、認証者の認証結果が「許可」であるか「拒否」であるかについての結果を得ていることになる。認証結果が「許可」である場合には、１０１号室の静脈認証装置１００−１はドアの鍵を解錠する（Ｓ１２０）。一方、認証結果が「拒否」の場合（「許可」ではない場合）には、処理を終了する。すなわち、１０１号室の静脈認証装置１００−１は、ドアの鍵の解錠を行わない。
【００４９】
次に、本実施形態における決定木を用いた識別について説明を行う。
図８は、決定木の概念図である。図８には、決定木の一例が示されている。決定木は、ノード４００〜４１４、リーフノード４５０、及び、それらの親子関係を示すエッジ（矢印）からなる。ノード４００〜４１４には、それぞれ特徴量の判定条件が対応付けられている。また、リーフノード４５０には、登録されている者のＩＤ（登録対象者の識別子に相当する。以下、登録者ＩＤとも言う）のいずれかが対応づけられている。例えば、リーフノードにおいて「６」と示されているのは、登録者Ｕ６の登録者ＩＤ６であることを示し、「１」と示されているのは、登録者Ｕ１の登録者ＩＤ１であることを示す。本実施形態では、リーフノードに対応付けられるＩＤは１つだが、必ずしも１つでなく複数のＩＤを対応付けてもよい。このとき、識別時に特徴量が決定木によって複数ＩＤが対応付けられたリーフノードに判定されたときには、２つのＩＤをカウントアップする。あるいは、ＩＤを対応付けないリーフノードを設けてもよい。このとき、識別時に特徴量が決定木によってＩＤが対応付けられないリーフノードに判定された場合は、いずれのＩＤもカウントアップしない。
【００５０】
このように、ノード４００〜４１４には、それぞれ特徴量の判定条件が対応づけられているので、取得した特徴量をノード４００から入力し判定することを、リーフノード４５０に到達するまで繰り返すことで、入力した特徴量毎にどの登録者のものであるのかが判定されることになる。
【００５１】
ここで用いられる特徴量は単数であっても複数であってもよい。本実施形態のように、特徴量が複数の場合には、到達した登録者ＩＤの数をカウントし、カウント値が所定の閾値を超えたか否かに基づいて判定を行うことができる。以下、特徴量が複数の場合における判定方法について説明する。
【００５２】
図９は、特徴量が複数の場合における識別結果の算出の説明図である。特徴量が複数の場合、各特徴量について、ルートノード４００から判定を開始して、リーフノード４５０に至るまで判定を行う。そして、到達したリーフノード４５０に対応する登録者ＩＤを取得する。そして、その登録者ＩＤのカウンターを増分する。たとえば、ある特徴量がルートノード４００からノード４０１、ノード４０３、ノード４０７を経由し、登録者ＩＤ６のリーフノードに到達した場合には、登録者ＩＤ６のカウンターを増分する。また、ある特徴量がルートノード４００からノード４０２、ノード４０５、ノード４１１を経由し、登録者ＩＤ３のリーフノードに到達した場合には、登録者ＩＤ３のカウンターを増分する。
【００５３】
このようにして、得られた特徴量の全てを決定木に適用すると、図９に示されるような登録者ＩＤとカウンター値との関係が得られる。例えば、図９中の左側の図のようなグラフが得られた場合には、登録者ＩＤ２が最も多い。また、識別において識別閾値が設けられており、識別者ＩＤ２のカウンター値は識別閾値を超えている。よって、この場合、認証者は登録者ＩＤ２の者であると判定することができる。
【００５４】
また、例えば、図９中の中央の図のようなグラフが得られた場合には、登録者ＩＤ４のカウンター値が識別閾値を超えているため、認証者は登録者ＩＤ４の者であると判定することができる。
【００５５】
また、例えば、図９中の右側の図のようなグラフが得られた場合には、いずれの登録者ＩＤのカウンター値も識別閾値を超えていないため、認証者は登録を行っていない者であると判定することができる。
【００５６】
なお、上述の説明では、リーフノードに到達する毎にカウンターをカウントアップするものとして説明を行ったが、特徴量の性質にしたがって、カウントアップ値に重み付けをすることもできる。
【００５７】
また、一回の認証に用いる特徴量はひとつの場合もあり得る。画像全体のエッジヒストグラムを特徴量ベクトルとした場合は、特徴量はひとつとなる。特徴量が単数の場合、取得した１つの特徴量をノード４００から入力し判定を行って、最終的に到達したリーフノード４５０の登録者ＩＤが識別結果となる。
【００５８】
このように、図８に示した決定木を用いることによって、登録者の全てについて識別を行うことができる。図８に示したような登録者全てについて識別を行うことができる決定木は、認証サーバー２００に格納され使用される。
【００５９】
一方、本実施形態における各静脈認証装置１００には、それぞれの認証に必要な部分的な決定木（以下、「簡略化決定木」。「一部の決定木」に相当する）のみが格納され使用される。以下、簡略化決定木について説明する。
【００６０】
図１０は、ＩＤ１が主要な利用者である場合の簡略化決定木の一例である。前述のように、静脈認証装置１００が設けられた各部屋には主要な利用者が設定されている。各静脈認証装置１００は認証サーバー２００が保持する決定木を簡略化した決定木を有している。
【００６１】
簡略化決定木とは、オリジナルの全体の決定木から、主要な利用者ＩＤが対応付けられたリーフノードと、ルートノード４００からそれらのリーフノードを結ぶノードと、それらを結ぶエッジを抽出した一部の決定木である。
【００６２】
たとえば、登録者ＩＤ１の者が主要な利用者の場合、簡略化決定木は図１０のように求められる。図１０を図８の決定木と比較すると、ＩＤ１以外のリーフノード以外は削除されるか「ＮＧ」と表示されている。また、ＩＤ１のリーフノードへの到達に不要なノードは削除されるか「ＮＧ」と表示されている。
【００６３】
このようにして作成された簡略化決定木を静脈認証装置１００が用いることによって、少なくとも主要な利用者としての登録者ＩＤ１の者を識別し認証することができる。
【００６４】
簡略化決定木の主要な利用者ＩＤは１つには限られない。
図１１は、ＩＤ３及びＩＤ４が主要な利用者である場合の簡略化決定木の一例である。例えば、登録者ＩＤ３の者及び登録者ＩＤ４の者が主要な利用者である場合には、登録者ＩＤ３及び登録者ＩＤ４のリーフノード以外は削除されるか「ＮＧ」と表示されている。また、登録者ＩＤ３及び登録者ＩＤ４のリーフノードへの到達に不要なノードは削除されるか「ＮＧ」と表示されている。
【００６５】
図１２は、簡略化決定木を用いた場合における識別結果の算出の説明図である。簡略化決定木で識別を行う場合は、認証者が全ての登録者の中の誰であるのかを判定することはできないが、主要な利用者か否かを判定することができる。
【００６６】
図１０または図１１に示される簡略化決定木を用いた場合、得られる結果は、登録者ＩＤ１のリーフノードに到達するか、登録者ＩＤ１のリーフノードに到達しないか（「ＮＧ」と表されている）のいずれかになる。
【００６７】
登録者ＩＤ１のリーフノードに到達した場合には、登録者ＩＤ１のカウンターを増分する。一方、登録者ＩＤ１のリーフノードに到達しない場合には、「ＮＧ」のカウンターを増分する。このようにして、得られた特徴量の全てを決定木に適用すると、図１２に示されるような登録者ＩＤとカウンター値との関係が得られる。例えば、図１２における左図のようなグラフが得られた場合には、登録者ＩＤ１のカウンター値が識別閾値を超えている。よって、この場合、認証者は登録者ＩＤ１の者であると判定することができる。
【００６８】
また、例えば、図１２における右図のようなグラフが得られた場合には、登録者ＩＤ１のカウンター値は識別閾値を超えていない。よって、この場合、認証者が主要な利用者である登録者ＩＤ１の者ではないと判定することができる。
【００６９】
図１３は、他の実施形態における認証方法のフローチャートである。ここで説明する他の実施形態では、原則として、特徴量を認証サーバー２００に送ることにより認証サーバー２００で決定木を用いた認証が行われる。ただし、認証サーバー２００と通信が行えない状況又は通信が遅延している状況であるときには、各静脈認証装置１００に記憶された簡略化決定木を用いて認証を行う。
【００７０】
まず、静脈の撮像処理が行われる（Ｓ２０２）。また、特徴量抽出処理が行われる（Ｓ２０４）。これら撮像処理及び特徴量抽出処理は、前述の実施形態（図７）のステップＳ１０２及びステップ１０４と同様の処理である。
【００７１】
次に、静脈認証装置１００が認証サーバー２００と通信可能であるか否かについて判定される（Ｓ２０６）。静脈認証装置１００が認証サーバー２００と通信可能である場合には、ステップＳ２１２に進む。一方、認証サーバー２００との通信が何らかの理由で遮断されている場合、又は、通信が遅延している場合には、ステップＳ２０８において静脈認証装置１００が有している簡略化決定木を用いて認証を行う。
【００７２】
ステップＳ２０８において、認証者が、この静脈認証装置１００が設けられている部屋の主要な利用者であれば、その主要な利用者の登録者ＩＤが特定されることになる。次に、特定された登録者ＩＤの者が入室可能か否かについて判定し、許可された者である場合には「許可」とし、許可された者でない場合には「拒否」とする認証を行う（Ｓ２１０）。
【００７３】
一方、ステップＳ２０６において、静脈認証装置１００が認証サーバー２００と通信可能である場合には、静脈認証装置１００から認証サーバー２００に特徴量が送信される（Ｓ２１２）。認証サーバー２００は、送信された特徴量に基づいて認証者の特定を行う。そして、その結果に基づいて、認証者が入室を許可された者であるか否かの判定を行い、許可された者である場合には「許可」とし、許可された者でない場合には「拒否」とする認証を行う。認証結果は、問い合わせを行った静脈認証装置１００に送信される。静脈認証装置１００は、その認証結果を受信する（Ｓ２１４）。
【００７４】
次に、ステップＳ２１０又はステップＳ２１４の認証結果が「許可」であったか否かについて判定される（Ｓ２１６）。認証結果が「許可」であった場合には、静脈認証装置が取り付けられている部屋の鍵を解錠する（Ｓ２１８）。一方、認証結果が「拒否」の場合（「許可」ではない場合）には、鍵の解錠を行わず処理を終了する。
【００７５】
このようにすることにより、原則として認証サーバー２００において認証を行って鍵の解錠を行うが、何らかの理由により認証サーバー２００と通信ができない状況下であっても、少なくとも主要な利用者については認証を行って鍵の解錠を行うことができる。また、このような構成により、静脈認証装置１００には、全ての決定木を記憶しておく必要がないため、静脈認証装置１００の記憶装置の容量を少なくすることができる。
【００７６】
図１４は、クラスタリング方法を説明するフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しつつ、特徴量ベクトルの集合を階層的クラスタリングすることにより、決定木を作成する方法について説明する。
【００７７】
階層的クラスタリングの手法は、全てのクラスターが一つの要素を持つ状態からスタートして、再帰的に近くのクラスターを併合していく凝集型クラスタリング手法と、全ての特徴量ベクトルがひとつのクラスターになった状態からスタートして、各クラスターが終了条件を満たすまで、再帰的にクラスターを分割していく分割型クラスタリング手法がある。本実施形態では、いずれの手法も適用することができるが、ここでは分割型クラスタリング手法について説明する。
【００７８】
また、大きなクラスターを複数のクラスターに分割する手法は、いくつかの手法が知られているが、ここでは例えば、Ｋ−Ｍｅａｎｓクラスタリングを用いる場合について説明する。
【００７９】
まず、全特徴量を１つのクラスターとする（Ｓ３０２）。ここでは、登録する各ＩＤの画像から抽出した全ての特徴量を１つのクラスターとする。そして、現在のクラスターが終了条件を満たすか否かについて判定が行われる（Ｓ３０４）。終了条件としては、「１つのクラスターに含まれる特徴量のＩＤが単一」という条件を用いる。そして、終了条件を満たす場合には、本処理を終了する。一方、終了条件を満たさない場合には、クラスターをＮ個に分割する（Ｓ３０６）。ここでは、Ｎ＝２とする。
【００８０】
以下、クラスタリングの具体例を説明する。
図１５は、クラスタリングの第１説明図である。図における円は、特徴量を表す。そして、円内の数字は、ＩＤ番号を表す。まず、全特徴量を１つのクラスター４００とする。クラスター４００は、終了条件を満たさないのでクラスター分割を行う。
【００８１】
図１６は、クラスタリングの第２説明図である。クラスター４００を分割すると、クラスター４０１とクラスター４０２に分割される。しかしながら、現時点でもまだ終了条件を満たしていない。
【００８２】
図１７は、クラスタリングの第３説明図である。終了条件を満たしていないため、さらに分割が行われる。分割が行われると、クラスター４０１はクラスター４０２とクラスター４０４に分割され、クラスター４０２はクラスター４０５とクラスター４０６に分割される。しかしながら、現時点でも終了条件を満たしていない。
【００８３】
図１８は、クラスタリングの第４説明図である。終了条件を満たしていないため、さらに分割が行われる。クラスター４０３は、クラスター４０７とクラスター４０８に分割される。クラスター４０４は、クラスター４０９とクラスター４１０に分割される。クラスター４０５は、クラスター４１１とクラスター４１２に分割される。クラスター４０６は、クラスター４１４とクラスター４１３に分割される。しかしながら、現時点でも終了条件を満たしていない。
【００８４】
図１９は、クラスタリングの第５説明図である。終了条件を満たしていないため、上述と同様の手順により、さらに分割が行われる。この分割により終了条件を満たすこととなったため、処理を終了する。
【００８５】
ノード４００〜４１４には、そのクラスターを分割した判別平面が特徴量の判定条件として対応付けられる。たとえばノード４００にはクラスター４００をクラスター４０１とクラスター４０２に分割するために用いた判別平面が判別条件として対応付けられる。また、リーフノードは、終了条件を満たしたクラスターおよび、そのクラスターの特徴量を抽出した認証対象者の静脈画像のＩＤ番号が対応付けられている。
【００８６】
このようにして生成された決定木は、前述のように、認証サーバー２００に記憶される。
【００８７】
図２０は、簡略化決定木の作成方法のフローチャートである。簡略化決定木の作成方法の概略は、次の通りである。すなわち、ルートノード４００を起点にして、深さ優先探索でノードを探索する。リーフノードに到達したら、対応づけられているＩＤが主要な利用者の登録者ＩＤか否かを判定し、主要な利用者の登録者ＩＤでなければ、ＩＤを「ＮＧ」に変更する。また、子ノードを全て探索したノードで、子ノードのＩＤが全て「ＮＧ」であれば、子ノードを削除し、そのノードに「ＮＧ」を対応付ける。
【００８８】
以下、図２０のフローチャートを参照しつつ、主要な利用者の登録者ＩＤについての簡略化決定木を作成する具体的な手順について説明を行う。
最初に、現在のノードとしてルートノードを設定する（Ｓ４０２）。
【００８９】
次に、現在のノードがリーフノードか否かについて判定が行われる（Ｓ４０４）。そして、現在のノードがリーフノードである場合には、ステップＳ４０６が実行される。一方、現在のノードがリーフノードではない場合には、ステップＳ４１０が実行される。
【００９０】
ステップＳ４０６では、現在のノードの登録者ＩＤが主要な利用者の登録者ＩＤであるか否かについて判定される（Ｓ４０６）。そして、現在のノードの登録者ＩＤが主要な利用者の登録者ＩＤである場合には、ステップＳ４２０が実行される。一方、現在のノードの登録者ＩＤが主要な利用者の登録者ＩＤではない場合には、ＩＤが「ＮＧ」に変更され（Ｓ４０８）、ステップＳ４２０が実行される。
【００９１】
ステップ４１０において、未探索の子ノードが有るか否かについて判定される（Ｓ４１０）。そして、未探索の子ノードが有る場合には、現在のノードに未探索の子ノードを設定して（Ｓ４１２）、ステップＳ４０４を実行する。一方、ステップＳ４１０において、未探索の子ノードがない場合には、子ノードのＩＤが全てＮＧが否かについて判定される。
【００９２】
子ノードＩＤが全てＮＧではない場合には、ステップＳ４２０が実行される。一方、子ノードのＩＤが全てＮＧであるときには、その子ノードを削除する（Ｓ４１６）。そして、現在のノードの登録者ＩＤを「ＮＧ」に変更する（Ｓ４１８）。そして、ステップＳ４２０が実行される。
【００９３】
ステップＳ４２０では、現在のノードがルートノードか否かが判定される。そして、現在のノードがルートノードの場合には、本処理を終了する。一方、現在のノードがルートノードではない場合には、現在のノードとして親ノードが設定される（Ｓ４２２）。そして、ステップＳ４０４が実行される。
【００９４】
上述のような処理が行われることにより、主要な利用者の登録者ＩＤについての簡略化決定木を抽出することができる。そして、このようにして抽出された簡略化決定木は、静脈認証装置１００に記憶される。
【００９５】
以上の実施形態で説明したように、各静脈認証装置１００は、複数の登録者の生体の特徴量に基づいて構築された簡略化決定木（一部の決定木）を記憶する。簡略化決定木における各ノードには特徴量の判定条件が対応づけられ、リーフノードには登録者ＩＤ（登録対象者の識別子）が対応づけられる。
【００９６】
また、センサー部２０は、認証者（識別対象者）の被写体の生体画像を撮影する。そして、認証者の生体画像に基づいて認証者の特徴量を抽出し、抽出した特徴量を簡略化決定木に適用した結果得られるリーフノードに対応づけられた登録者ＩＤに基づいて認証者の識別を行う。そして、識別結果に応じて、静脈認証装置１００が取り付けられたドアの鍵の解錠を行う。
【００９７】
このようにすることで、各静脈認証装置１００は、複数の登録者のうち一部の登録者を識別する一部の決定木のみを記憶して、一部の登録者を識別可能とすることができる。決定木は登録者が増加するとそれに伴い加速的にデータ量が増加するため、このように一部の決定木のみを記憶することとすることで、飛躍的に記憶するデータ量を減少させることができる。よって、このように一部の決定木のみを記憶することにより、識別に必要な記憶容量を小さくすることができる。
【００９８】
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９９】
１  建物、
１０  演算部、１２  ＣＰＵ、１４  ＲＡＭ、１６  ＥＥＰＲＯＭ、
２０  センサー部、２８  インターフェース、
３０  光源部、３８  インターフェース、
４０  トリガーセンサー、４８  インターフェース、
５０  制御対象、５８  インターフェース、
６０  ネットワーク、６８  ネットワークインターフェース、
１００  静脈認証装置、
２００  認証サーバー、
５０−１  １０１号室のドア、
５０−２  １０２号室のドア、
５０−３  １０３号室のドア、
５０−４  １０４号室のドア、
５０−５  １０５号室のドア、
１００−１  １０１号室の静脈認証装置、
１００−２  １０２号室の静脈認証装置、
１００−３  １０３号室の静脈認証装置、
１００−４  １０４号室の静脈認証装置、
１００−５  １０５号室の静脈認証装置
【図１】
0005857715.tif 000002
【図２】
0005857715.tif 000003
【図３】
0005857715.tif 000004
【図４】
0005857715.tif 000005
【図５】
0005857715.tif 000006
【図６】
0005857715.tif 000007
【図７】
0005857715.tif 000008
【図８】
0005857715.tif 000009
【図９】
0005857715.tif 000010
【図１０】
0005857715.tif 000011
【図１１】
0005857715.tif 000012
【図１２】
0005857715.tif 000013
【図１３】
0005857715.tif 000014
【図１４】
0005857715.tif 000015
【図１５】
0005857715.tif 000016
【図１６】
0005857715.tif 000017
【図１７】
0005857715.tif 000018
【図１８】
0005857715.tif 000019
【図１９】
0005857715.tif 000020
【図２０】
0005857715.tif 000021