(57)【要約】【課題】  生体の情報を用いて擬似乱数を簡易に生成できるようにする。【解決手段】  生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子から出力される画像信号から生体に起因する変化及び撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出し、これをシードとして擬似乱数を生成する。具体的には、例えば撮像素子から出力される複数の画像信号のうち組として選択した２つの画像信号間における差を順次検出し、当該検出した差の１つを比較基準として残りの差との間における隔たりの程度をシードとして擬似乱数を生成する。【選択図】        図３
2006309417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子と、
上記撮像素子から出力される上記画像信号から、上記生体に起因する変化及び上記撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出する抽出手段と、
上記抽出手段により抽出された上記データをシードとして擬似乱数を生成する生成手段と
を具えることを特徴とする擬似乱数生成装置。
【請求項２】
上記撮像素子から出力される上記画像信号に対して、上記識別対象の特徴を抽出するための画像処理を施す画像処理手段
を具え、
上記抽出手段は、
上記画像処理の処理過程で得られる画像信号を比較基準として、上記撮像素子から出力される複数の上記画像信号のうち対象の上記画像信号との間における隔たりの程度を上記データとして抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の擬似乱数生成装置。
【請求項３】
上記抽出手段は、
上記撮像素子から出力される複数の上記画像信号のうち組として選択した２つの画像信号間における差を順次検出し、当該検出した差の１つを比較基準として残りの差との間における隔たりの程度を上記データとして抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の擬似乱数生成装置。
【請求項４】
上記抽出手段は、
上記撮像素子から出力される複数の上記画像信号のうち組として選択した２つの画像信号と、これら血管画像から独立成分分析により求められた復元作用素とに基づいて、上記２つの画像信号間における差に相当する信号成分を順次検出し、当該検出した信号成分の１つを比較基準として残りの信号成分との間における隔たりの程度を上記データとして抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の擬似乱数生成装置。
【請求項５】
上記抽出手段は、
上記撮像素子から出力される複数の上記画像信号のうち組として選択した２つの画像信号から独立成分分析により復元作用素を順次検出し、当該検出した復元作用素の要素を上記データとして抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の擬似乱数生成装置。
【請求項６】
生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子より出力される上記画像信号から、記生体に起因する変化及び上記撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出する第１のステップと、
抽出された上記データをシードとして擬似乱数を生成する第２のステップと
を具えることを特徴とする擬似乱数生成方法。
【請求項７】
生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子より出力される上記画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部に対して、
上記画像信号から、記生体に起因する変化及び上記撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出する第１の処理と、
抽出された上記データをシードとして擬似乱数を生成する第２の処理と
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、擬似乱数生成装置、擬似乱数生成方法及びプログラムに関し、擬似乱数を生成する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、擬似乱数は、セキュリティ対策の一環として暗号に関する技術分野などで広く採用されている。この擬似乱数を生成するための擬似乱数生成装置は、擬似乱数発生器と呼ばれる乱数生成アルゴリズムと、当該擬似乱数発生器に対してシードと呼ばれる入力情報を生成する生成部とによって簡易に実現できるため、ある一定の処理能力に制約される電子機器に搭載する場合に、特に有効となる。
【０００３】
この擬似乱数生成装置では、擬似乱数発生器が固定であるため、シードが決まれば一義的に擬似乱数が生成される。従って、擬似乱数を生成するごとにその都度異なるシードを擬似乱数発生器に入力させる生成部を用いることがセキュリティ対策上重要となる。一般には、シードを生成する時点の時刻を表す情報がシードとして用いられている。
【０００４】
ところで、バイオメトリクス認証の一環として、生体の情報を用いて擬似乱数を生成する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
実際上、この装置では、登録時に、指紋情報におけるフーリエ変換係数のいくつかを選択して組み合わせた固有値を生成する。そしてこの固有値に基づいて生成された空間光モジュレータに対するフィルタ係数がカードに記録されると共に、当該固有値をシードとして作成された擬似乱数から公開鍵が生成される。
【０００６】
一方、この装置では、かかる公開鍵で暗号化された暗号文を解読する場合には、フィルタ係数が記録されたカードをカードリーダに差し込むと共に、指を入力スクリーンに載せる。この場合、登録時の指と一致しないと、カードに記録されたフィルタ係数と、人物の指紋のフーリエ変換の結果とを掛け合わせることによって空間光モジュレータから得られる光学信号が登録時と一致しないため、当該光学信号から導かれる固有値も登録時と異なり、この結果、当該固有値をシードとして作成された擬似乱数から生成される秘密鍵によって暗号文を解読できないこととなる。
【特許文献１】特表平１０−５０５４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、かかる装置では、同じ人であれば同じ固有値が生成されることを前提としているが、当該装置内のノイズの影響などの真正乱数的な要素に左右されることなく、同じ人であれば同じ固有値を生成するためには複雑な手法を採用することが必須条件となる。このため、この装置では、擬似乱数を簡易に生成するメリットが損なわれるといった問題があった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、生体の情報から生成する擬似乱数を簡易な構成で生成し得る擬似乱数生成装置、擬似乱数生成方法及びプログラムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明は、擬似乱数生成装置であって、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子と、撮像素子から出力される画像信号から生体に起因する変化及び撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたデータをシードとして擬似乱数を生成する生成手段とを設けるようにした。
【００１０】
従って、かかる擬似乱数生成装置では、真正乱数的な要素に応じてその都度異なるシードを生成することができるため、当該要素を除くといった制約を強いられることなく、その都度異なる擬似乱数を生成することができる。またこの擬似乱数生成装置では、かかるシードを、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子から生成しているため、当該画像信号から識別対象の特徴を抽出して登録又は照合する認証装置に、その画像信号を得てから登録又は照合するまでの処理過程を変更させることなく組み込むことが可能となる。
【００１１】
さらに本発明は、擬似乱数生成方法であって、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子より出力される画像信号から、記生体に起因する変化及び撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出する第１のステップと、抽出されたデータをシードとして擬似乱数を生成する第２のステップとを設けるようにした。
【００１２】
従って、この擬似乱数生成方法では、真正乱数的な要素に応じてその都度異なるシードを生成することができるため、当該要素を除くといった制約を強いられることなく、その都度異なる擬似乱数を生成することができる。またこの擬似乱数生成装置では、かかるシードを、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子から生成しているため、当該画像信号から識別対象の特徴を抽出して登録又は照合する認証装置に、その画像信号を得てから登録又は照合するまでの処理過程を変更させることなく組み込むことが可能となる。
【００１３】
さらに本発明は、プログラムであって、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子より出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部に対して、画像信号から、記生体に起因する変化及び撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出する第１の処理と、抽出されたデータをシードとして擬似乱数を生成する第２の処理とを実行させるようにした。
【００１４】
従って、このプログラムでは、真正乱数的な要素に応じてその都度異なるシードを生成することができるため、当該要素を除くといった制約を強いられることなく、その都度異なる擬似乱数を生成することができる。またこの擬似乱数生成装置では、かかるシードを、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子から生成しているため、当該画像信号から識別対象の特徴を抽出して登録又は照合する認証装置に、その画像信号を得てから登録又は照合するまでの処理過程を変更させることなく組み込むことが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように本発明によれば、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光に基づく画像信号から、生体に起因する変化及び撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出し、抽出されたデータをシードとして擬似乱数を生成するようにしたことにより、真正乱数的な要素に応じてその都度異なるシードを生成することができるため、当該要素を除くといった制約を強いられることなく、その都度異なる擬似乱数を生成することができると共に、かかるシードを、生体の所定部位に内在する識別対象が投影された撮像光を画像信号として出力する撮像素子から生成しているため、当該画像信号から識別対象の特徴を抽出して登録又は照合する認証装置に、その画像信号を得てから登録又は照合するまでの処理過程を変更させることなく組み込むことが可能となり、かくして擬似乱数を簡易な構成で生成し得る擬似乱数生成装置、擬似乱数生成方法及びプログラムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面について本発明を適用した実施の形態を詳述する。
【００１７】
（１）認証装置の全体構成
図１において、１は全体として本実施の形態による認証装置１を示し、生体センサとしての血管撮像部２と、当該血管撮像部２によって撮像された血管の形成パターンを生体情報として抽出する信号処理部３とがケーブルを介して相互に接続されることにより構成される。
【００１８】
（１−１）血管撮像部の構成
この血管撮像部２は、認証装置１の筺体１Ａの所定位置に指ＦＧを模るようにして形成された湾曲形状のガイド溝１１を有し、当該ガイド溝１１の底面には撮像開口部１２が配設されている。
【００１９】
そしてこの撮像開口部１２の表面には、所定材質でなる無色透明の開口カバー部１３が設けられている一方、筺体１Ａの内部における撮像開口部１２の直下には、カメラ部１４が配設されている。
【００２０】
またガイド溝１１の側面には、ヘモグロビンに対して特異的に吸収される近赤外光を血管の撮像光として照射する１対の近赤外光光源１５（１５Ａ及び１５Ｂ）が、ガイド溝１１の短手方向と平行に撮像開口部１２を挟み込むようにして配置されており、当該ガイド溝１１に接触された指ＦＧの指腹側部分に近赤外光を照射し得るようになされている。
【００２１】
従ってこの血管撮像部２では、指ＦＧの指腹底に近赤外光を照射する場合に比して、指ＦＧ表面で反射する近赤外光の割合が抑えられる。また指ＦＧ表面を介してその内方に入射する近赤外光は、血管を通るヘモグロビンに吸収されると共に血管以外の組織において散乱するようにして指ＦＧ内方を経由し、当該指ＦＧから血管を投影する近赤外光（以下、これを血管投影光と呼ぶ）として、撮像開口部１２及び開口カバー部１３を順次介してカメラ部１４に入射する。
【００２２】
カメラ部１４においては、マクロレンズ１６と、酸素化及び脱酸素化双方のヘモグロビンに依存性の有する波長域（およそ900[nm]〜1000[nm]）の近赤外光だけを透過する近赤外光透過フィルタ１７と、ＣＣＤ撮像素子１８とが順次配設されており、開口カバー部１３から入射する血管投影光をマクロレンズ１６及び近赤外光透過フィルタ１７を順次介してＣＣＤ撮像素子１８の撮像面に導光する。これによりこのカメラ部１４は、近接する指ＦＧの内方に混在する静脈系及び動脈系双方の毛細血管を忠実に結像し得るようになされている。
【００２３】
ＣＣＤ撮像素子１８は、信号処理部３による制御のもとに、撮像面に結像される血管を所定のタイミングで順次撮像し、当該撮像結果を画像信号（以下、これを血管画像信号と呼ぶ）として信号処理部３に出力するようになされている。
【００２４】
（１−２）信号処理部の構成
一方、信号処理部３は、図２に示すように、制御部２０に対して、血管撮像駆動部２１、画像処理部２２、認証部２３、表示部２４、フラッシュメモリ２５と、外部とデータの授受をするためのインターフェース（以下、これを外部インターフェースと呼ぶ）２６とをそれぞれ接続することにより構成されている。
【００２５】
この実施の形態の場合、自己の血管の登録を希望する対象者は、指ＦＧ（図１）をガイド溝１１に載置し、この状態において、認証装置１の筺体１Ａ表面の所定位置に設けられた操作部（図示せず）から対象者の血管を登録するモード（以下、これを血管登録モードと呼ぶ）を実行させるための操作を行うようになされている。
【００２６】
制御部２０は、かかる操作に応じて操作部から供給される血管登録モードの実行命令ＣＯＭ１を受けた場合には、ＲＯＭに格納された対応するプログラムに基づいて、動作モードを血管登録モードに遷移して血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３をそれぞれ制御すると共に、当該制御内容等を適宜表示部２４に表示する。
【００２７】
この場合、血管撮像駆動部２１は、近赤外光光源１５及びＣＣＤ撮像素子１８をそれぞれ駆動するようにして血管撮像部２を起動する。この結果、血管撮像部２では、近赤外光光源１５からこのときガイド溝１１（図１）に接触される対象者の指ＦＧ（図１）の指腹側部に近赤外光が照射され、当該指ＦＧ（図１）を経由してＣＣＤ撮像素子１８の撮像面に導光される血管投影光がこのＣＣＤ撮像素子１８から血管画像信号Ｓ１ｉ（ｉ＝１、２、３、……）として画像処理部２２のＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換部２２Ａに出力される。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部２２Ａは、血管画像信号Ｓ１ｉに対してＡ／Ｄ変換処理を施し、この結果得られる血管画像のデータ（以下、これを血管画像データと呼ぶ）Ｄ１ｉをフィルタ部２２Ｂに送出する。
【００２９】
フィルタ部２２Ｂは、血管画像データＤＡに対して、ノイズ成分除去及び輪郭強調等に対応する各種フィルタリング処理を施し、この結果得られる血管画像データＤ２ｉを２値化部２２Ｃに送出する。
【００３０】
２値化部２２Ｃは、血管画像データＤ２に対して２値化処理を施し、この結果得られる白黒の血管画像（以下、これを２値血管画像と呼ぶ）のデータ（以下、これを２値血管画像データと呼ぶ）Ｄ３ｉを細線化部２２Ｄに送出する。
【００３１】
細線化部２２Ｄは、２値血管画像データＤ３ｉに対して例えばモルフォロジー処理と呼ばれる血管線状化処理を施すようにして、当該２値血管画像データＤ３に基づく２値血管画像内の血管を線状化し、当該線状化された血管（以下、これを血管線と呼ぶ）の２値血管画像のデータ（以下、これを２値線状血管画像データと呼ぶ）Ｄ４ｉを認証部２３に送出する。
【００３２】
認証部２３は、画像処理部２２での処理結果として供給される２値線状血管画像データＤ４ｉのうちのいずれかを、対象者の血管から抽出された特徴（血管の形成パターン）を表す情報（以下、これを登録生体情報と呼ぶ）ＲＣとして制御部２０に送出する。
【００３３】
制御部２０は、このようにして血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３を制御することによって当該認証部２３から登録生体情報ＲＣを受け取ると、これをフラッシュメモリ２５に記憶して登録すると共に、当該血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３に対する制御を解除するようにして血管撮像部２を停止させる。
【００３４】
このようにしてこの制御部２０は、血管登録モードを実行することができるようになされている。
【００３５】
一方、この実施の形態の場合、認証装置１を用いて所定のサービス提供サーバとデータの授受を希望する対象者は、指ＦＧ（図１）をガイド溝１１に載置し、この状態において、認証装置１の筺体１Ａ表面の所定位置に設けられた操作部（図示せず）から登録者本人の有無を判定するモード（以下、これを認証モードと呼ぶ）を実行させるための操作を行うようになされている。
【００３６】
制御部２０は、かかる操作に応じて操作部から供給される認証モードの実行命令ＣＯＭ２を受けた場合には、ＲＯＭに格納された対応するプログラムに基づいて、動作モードを認証モードに遷移して血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３をそれぞれ制御すると共に、フラッシュメモリ２５に登録された登録生体情報ＲＣを読み出して認証部２３に送出する。また制御部２０は、かかる制御内容を適宜表示部２４に表示する。
【００３７】
この場合、血管撮像駆動部２１は、上述の血管登録モードの場合と同様に血管撮像部２を起動する。また画像処理部２２は、このときガイド溝１１（図１）に接触される対象者の指ＦＧ（図１）の血管投影光に基づいてＣＣＤ撮像素子１８から出力される血管画像信号Ｓ１０ｊ（ｊ＝１、２、３、……）に対して、上述の血管登録モードの場合と同様にして各種処理を施し、この結果得られる２値線状血管画像データＤ４０ｊを認証部２３に送出する。
【００３８】
認証部２３は、この２値線状血管画像データＤ４０ｊに基づく２値線状血管画像と、制御部２０によりフラッシュメモリ２５から読み出された登録生体情報ＲＣに基づく２値線状血管画像との相互相関値を求める。
【００３９】
そして認証部２３は、この相互相関値に応じて、このとき血管撮像部２で撮像されている対象者が登録者本人であるか否かを判定し、この判定結果を制御部２０に通知する。
【００４０】
制御部２０は、このようにして血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３を制御することによって当該認証部２３からの通知を受けると、当該血管撮像駆動部２１、画像処理部２２及び認証部２３に対する制御を解除するようにして血管撮像部２を停止させる。
【００４１】
また制御部２０は、かかる通知が登録者であると判定した内容を表すものであった場合には、所定のサービス提供サーバと通信するためのプログラムをＲＯＭから読み出し、このプログラムと、登録者による操作部（図示せず）の操作に応じて入力される各種命令とに基づいてサービス提供サーバとの間で各種データを送受信すると共に、当該データ内容を適宜表示部２４に表示するようにして、サービス提供サーバのサービスを登録者に提供する。
【００４２】
このようにしてこの制御部２０は、認証モードを実行することができるようになされている。
【００４３】
このようにこの認証装置１は、生体の内方に介在する固有の血管を認証対象として本人（登録者）の有無を判定する生体認証を実行することにより、生体表面に有する指紋等を対象とする場合に比して、生体からの直接的な盗用のみならず第三者による対象者への成りすましをも防止できるようになされている。
【００４４】
（２）生体暗号処理
かかる構成に加えて、この認証装置１では、サービス提供サーバに送信すべきデータ（以下、これを送信データと呼ぶ）を、画像処理部２２での処理過程から導出した生体に基づくデータで暗号化する生体暗号処理が実行される。
【００４５】
この生体暗号処理としては例えば３つの態様がある。以下、これら３つの態様による生体暗号処理を詳細に説明する。
【００４６】
（２−１）第１の生体暗号処理
（２−１−１）機能的構成
まず、第１の生体暗号処理について具体的に説明する。この第１の生体暗号処理は例えば制御部２０によって実行され、機能的には、図３に示すように、擬似乱数生成部３１、情報生成部３２及び暗号部３３に分けることができる。
【００４７】
この擬似乱数生成部３１は、認証モードにおいて、ＣＣＤ撮像素子１８から出力される血管画像信号Ｓ１０ｊに対するＡ／Ｄ変換処理結果として、Ａ／Ｄ変換部２２Ａから出力される血管画像データＤ１０ｊを取り込むと共に、フラッシュメモリ２５に登録された登録生体情報ＲＣを読み出す。
【００４８】
そして擬似乱数生成部３１は、血管画像データＤ１０ｊに基づく各血管画像と、登録生体情報ＲＣに基づく２値線状血管画像との間における隔たりの程度として、ピアソンの偏差積率相関係数を求め、当該求めた偏差積率相関係数をシードとして所定の乱数生成アルゴリズムにより擬似乱数のデータ（以下、これを擬似乱数データと呼ぶ）ＤＬＸｊを生成し、これを暗号化部３３に送出する。
【００４９】
ここで、例えば図４に示すように、血管画像データＤ１０ｊに基づく血管画像（図４（Ａ））は、同じ者であっても、ＣＣＤ撮像素子１８における画素毎の入射光量の感度にばらつきがあることや、指内方での近赤外光の散乱の態様にばらつきがあること等の外乱要素に応じてわずかながらもその都度変化する一方、２値線状血管画像（図４（Ｂ））では、その外乱要素が画像処理部２２（図１）での各種処理により除去された状態となっている。
【００５０】
従って、偏差積率相関係数は、血管画像（図４（Ａ））と２値線状血管画像（図４（Ｂ））とが同じ者から撮像されたものであったとしても、当該血管画像（図４（Ａ））における外乱要素に起因してその都度相違する。このため、この偏差積率相関係数をシードとして生成される擬似乱数データＤＬＸｊも相違することとなる。
【００５１】
情報生成部３２は、この擬似乱数データＤＬＸｊの生成処理と並列して画像処理部２２で各種処理が施された後に認証部２３で行われる登録者本人であるか否かの判定結果の通知を待ち受ける。
【００５２】
そして情報生成部３２は、かかる判定結果の通知を受けると、当該通知が登録者であると判定した内容を表すものであった場合には、登録者による操作部（図示せず）の操作に応じて入力される各種命令や、外部インターフェース（図４）を介してサービス提供サーバから送信されたデータ等に基づいて送信データＤＸを生成し、これを暗号化部３３に送出する。
【００５３】
暗号化部３３は、情報生成部３１から供給される送信データＤＸを、擬似乱数生成部３０から供給される擬似乱数データＤＬＸｊで暗号化し、当該暗号化された暗号文を外部インターフェース（図４）を介してサービス提供サーバに送信するようになされている。
【００５４】
このようにして制御部２０は、画像処理部２２での処理過程から導出した生体に基づくデータで送信データを暗号化することができるようになされている。
【００５５】
（２−１−２）動作及び効果
以上の構成において、擬似乱数生成部３１は、指内方における脂肪量等に起因してその指内方での撮像光の反射態様の違いや、ＣＣＤ撮像素子１８自体に生じるノイズなどの真正乱数的な要素が含まれた血管画像データＤ１と、当該要素が除かれた２値線状血管画像データＤ４（登録生体情報ＲＣ）との間における隔たりの程度（偏差積率相関係数）をシードとして擬似乱数ＤＬＸｊを生成する。
【００５６】
従って、この擬似乱数生成部３１は、真正乱数的な要素が反映された値をシードとすることができるため、その要素を除くといった制約を強いられることなくその都度異なる擬似乱数ＤＬＸｊを生成することができる。
【００５７】
また擬似乱数生成部３１は、かかる血管画像データＤ１を、画像処理部２２での最初の画像処理結果から取得すると共に、２値線状血管画像データＤ４（登録生体情報ＲＣ）を、画像処理部２２での最後の画像処理結果から取得する。
【００５８】
従って、この擬似乱数生成部３１は、シードを書き込んで保持しておくためのメモリを必要とすることなく、また登録時又は認証時に必須となる血管の特徴を抽出するための画像処理部２２の処理系列に変更を加えることもなく擬似乱数ＤＬＸｊを生成することができる。
【００５９】
かくしてこの擬似乱数生成部３１によれば、簡易な構成でその都度異なる擬似乱数ＤＬＸｊを生成することができる。
【００６０】
（２−１−３）変形例
なお、この擬似乱数生成部３１では、ＣＣＤ撮像素子１８から出力される血管画像信号Ｓ１０に対する最初の画像処理結果として得られる血管画像データＤ１と、フラッシュメモリ２５に登録された登録生体情報ＲＣ（２値線状血管画像データＤ４）とを採用するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば血管画像信号Ｓ１０と、画像処理部２２での２値化処理の結果得られる２値血管画像データＤ３とを採用する等、生体センサから出力される信号と、画像処理部２２での処理過程で得られる画像信号（血管画像データＤ１、Ｄ２、２値血管画像データＤ３、２値線状血管画像データＤ４）とを採用することができる。
【００６１】
この場合、生体センサから出力される信号との間の偏りの程度を検出するための信号を、例えば認証モードごと等の所定のタイミングで切り換えて用いるようにしても良い。このようにすれば、擬似乱数ＤＬＸｊから乱数アルゴリズムを予測することが一段と困難となるため、送信データＤＸにおける内容のセキュリティを一段と強化することができる。
【００６２】
またかかる隔たりの程度に加えて、例えばＣＣＤ撮像素子１８から出力される血管画像信号Ｓ１０又は画像処理部２２での処理過程で得られる画像信号（血管画像データＤ１、Ｄ２、２値血管画像データＤ３、２値線状血管画像データＤ４）に表される血管画像における各画素の輝度値の平均、当該輝度値の総和又は当該輝度値の分散などの統計的性質を表す指標値を検出するようにしても良い。この場合、生体センサから出力される信号との間の偏りの程度を検出するための信号と、検出内容とを所定のタイミングで適宜切り換えて用いるようにすれば、上述の事態をより一段と確実に回避することができる。
【００６３】
（２−２）第２の生体暗号処理
（２−２−１）機能的構成
次に、第２の生体暗号処理について具体的に説明する。この第２の生体暗号処理も例えば制御部２０によって実行され、機能的には、図３との対応部分に同一符号を付した図５に示すように、擬似乱数生成部４１、情報生成部３２及び暗号部３３に分けることができる。
【００６４】
この擬似乱数生成部４１は、真正乱数的な要素の変化の程度を表わす値をシードとする点において、真正乱数的な要素が反映された値をシードとする擬似乱数生成部３１とは相違する。
【００６５】
実際上、擬似乱数生成部４１は、認証モードにおいて、ＣＣＤ撮像素子１８を介してＡ／Ｄ変換部２２Ａから出力される血管画像データＤ１０ｊに基づく各血管画像ついて、対象の血管画像とその１つ前の血管画像との対応する画素値をそれぞれ減算することによって当該血管画像間における差分画像を順次生成する。
【００６６】
また擬似乱数生成部４１は、最初に生成した差分画像を比較基準として、その後に生成した差分画像との間におけるピアソンの偏差積率相関係数を順次求め、当該偏差積率相関係数をシードとして擬似乱数データＤＬＹｋ（ｋ＝１、２、３、……）を生成し、これを暗号化部３３に送出するようになされている。
【００６７】
ここで、例えば図６に示すように、対象の血管画像（図６（Ａ））及びその１つ前の血管画像（図６（Ｂ））は同じ者から撮像されたものであるため同一のように見えるが、実際には、ＣＣＤ撮像素子１８における画素毎の入射光量の感度にばらつきがあることや、指内方での近赤外光の散乱の態様にばらつきがあること等の外乱要素に応じてわずかながらも変化している。従って、これら血管画像間における差分画像（図６（Ｃ））は、外乱要素、すなわち真正乱数的な要素を表すこととなる。
【００６８】
従って、偏差積率相関係数は、かかる真正乱数的な要素の変化の程度を表わす値であり、同じ者から撮像されたものであったとしてもその都度相違する。このため、この偏差積率相関係数をシードとして生成される擬似乱数データＤＬＹｋもその都度相違することとなる。
【００６９】
ここで、実験結果を図７に示す。この図７は、１５[フレーム／秒]を単位として血管を２０秒間連続撮像し、当該撮像された結果得られた３００枚の血管画像から疑似乱数生成部４１が求めた偏差積率相関係数をプロットしたものである。
【００７０】
この図７に示す実験結果からも明らかなように、偏差積率相関係数は適当に散在しており、同一値として得られることはなかった。
【００７１】
（２−２−２）動作及び効果
以上の構成において、擬似乱数生成部４１は、時間的に連続する２枚の血管画像の対応する画素同士を減算して真正乱数的な要素を順次抽出し、これら要素の１つを基準として残りの要素との間における隔たりの程度をシードとして生成する。
【００７２】
従って、この擬似乱数生成部４１は、真正乱数的な要素が反映されたものをシードとする擬似乱数生成部３１に比して、異なる擬似乱数ＤＬＹｋを確実に生成することができる。
【００７３】
かくしてこの擬似乱数生成部４１によれば、簡易な構成でその都度異なる擬似乱数ＤＬＹｋを確実に生成することができる。
【００７４】
（２−２−３）変形例
なお、この擬似乱数生成部４１では、時間的に連続する２枚の血管画像の対応する画素同士を減算して真正乱数的な要素を順次抽出するようにしたが、本発明はこれに限らず、時間的に離れた２枚の血管画像の対応する画素同士を減算して真正乱数的な要素を順次抽出するようにしても良い。
【００７５】
この場合、抽出対象となる２枚の血管画像の間隔を、例えば認証モードごと等の所定のタイミングで切り換えて用いるようにしても良い。このようにすれば、擬似乱数ＤＬＹｋから乱数アルゴリズムを予測することが一段と困難となるため、送信データＤＸにおける内容のセキュリティを一段と強化することができる。
【００７６】
（２−３）第３の生体暗号処理
（２−３−１）機能的構成
次に、第３の生体暗号処理について具体的に説明する。この第３の生体暗号処理も例えば制御部２０によって実行され、機能的には、図５との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、擬似乱数生成部５１、情報生成部３２及び暗号部３３に分けることができる。
【００７７】
この擬似乱数生成部５１では、真正乱数的な要素の変化の程度を表わす値の生成手法が疑似乱数生成部４１とは相違する。
【００７８】
実際上、擬似乱数生成部５１は、かかる真正乱数的な要素の変化の程度を表わす値を独立成分分析を用いて生成するが、まずはこの独立成分分析について簡単に説明する。
【００７９】
（２−３−２）独立成分分析
独立成分分析とは、ある独立した元の信号(以下、これを元信号と呼ぶ)が変化し、当該信号とは異なる信号(以下、これを変化信号と呼ぶ)となった場合に、その変化信号から元信号の独立性を利用してその元信号を推測するものである。
【００８０】
例えば、二つの元信号Ｓ１、Ｓ２に対して「２×２」の行列である線形作用素Ａにより、変化信号Ｘ１、Ｘ２が得られるとすると、次式
【００８１】
【数１】
2006309417.tif 000003
【００８２】
といった関係で表現することができる。この(１)式において「ε」はノイズのような真正乱数的な要素である。
【００８３】
このとき、変化信号Ｘ１、Ｘ２から、元信号Ｓ１、Ｓ２をその元信号Ｓ１、Ｓ２の独立性のみから推測する。
【００８４】
具体的に、図９に示すように、変化信号Ｘ１、Ｘ２に基づく変化画像ＩＭａ、ＩＭｂ（図９（Ａ））があった場合、これら変化画像ＩＭａ、ＩＭｂを線形結合すると、混合画像ＩＭｃ、ＩＭｄ（図９（Ｂ））が生成され、これら混合画像ＩＭｃ、ＩＭｄから、独立成分分析を用いて分離抽出すると、元信号Ｓ１、Ｓ２に基づく画像に相当する復元画像ＩＭｅ、ＩＭｆが得られることとなる。
【００８５】
なお、この図９における変化画像ＩＭａ、ＩＭｂ及び復元画像ＩＭｅ、ＩＭｆと、（１）式との関係を示したものが図１０であり、これら画像を例にとると線形作用素Ａは図１０に示す値をとる。またこの図１０では「ε」は若干のノイズを表すものであり、このノイズが元信号Ｓ１、Ｓ２に基づく元画像ＩＭｘ、ＩＭｙに付加された画像が、変化信号Ｘ１、Ｘ２に基づく変化画像ＩＭａ、ＩＭｂとして示されている。
【００８６】
仮に、変化信号Ｘ１、Ｘ２にノイズが付加されていない状態（「ε＝０」の状態）で、線形作用素Ａの逆行列Ａ−１が求まるならば、次式
【００８７】
【数２】
2006309417.tif 000004
【００８８】
に対して、左から逆行列Ａ−１をかけることにより、次式
【００８９】
【数３】
2006309417.tif 000005
【００９０】
のように、変化画像ＩＭａ、ＩＭｂから元画像ＩＭｘ、ＩＭｙと全く同一の復元画像ＩＭｅ、ＩＭｆを求めることができるが、変化信号Ｘ１、Ｘ２にノイズが付加された状態（「ε≠０」の状態）では、復元作用素なる行列をＷとすると、次式
【００９１】
【数４】
2006309417.tif 000006
【００９２】
となるような復元作用素Ｗを独立成分分析により抽出する。この（４）式におけるＰは元信号Ｓ１、Ｓ２と変化信号Ｘ１、Ｘ２の順序の対応付けを行うための置換行列（各行各列に「１」が一つだけある行列）であり、Ｄは振幅の不確定性を意味する対角行列となる。
【００９３】
そして、かかる独立成分分析により抽出された復元作用素Ｗと、変化画像ＩＭａ、ＩＭｂとから復元画像ＩＭｅ、ＩＭｆが生成されることとなる（図１０）。
【００９４】
（２−３−３）具体的な擬似乱数の生成手法
疑似乱数生成部５１は、このような独立成分分析を用いて具体的には以下のようにして擬似乱数を生成する。
【００９５】
すなわち、疑似乱数生成部５１は、認証モードにおいて、例えば図１１に示すように、ＣＣＤ撮像素子１８から出力される例えば１番目及び２番目の血管画像データＤ１０１及びＤ１０２に基づく血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢと、これら血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢから独立成分分析により求められた復元作用素とに基づいて２つの復元血管画像ＩＭＥ、ＩＭＦを生成する。
【００９６】
なお、図１１において、組とされる血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢは、図１０でいえば変化画像ＩＭａ、ＩＭｂに相当するものであり、復元血管画像ＩＭＥ、ＩＭＦは、図１０でいえば復元画像ＩＭｅ、ＩＭｆに相当するものである。
【００９７】
この図１１からも明らかなように、一方の復元血管画像ＩＭＥは、組とされる血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢとほぼ同一であり、他方の復元血管画像ＩＭＦは、当該組とされる血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢ間における差分画像ＩＭＺ、つまり真正乱数的な要素に近似することとなる。これら復元血管画像ＩＭＥ、ＩＭＦのどちらが真正乱数的な要素に近似する差分画像ＩＭＺであるか否かは、図１２に示すように、当該復元血管画像ＩＭＥ、ＩＭＦと、組とされる血管画像ＩＭＡ又はＩＭＢの一方の血管画像との間におけるピアソンの偏差積率相関係数を求めることによって検出することができる。
【００９８】
従って疑似乱数生成部５１は、最初に組とした１番目及び２番目の血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢのいずれか一方と、当該血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢから生成した復元血管画像ＩＭＥ、ＩＭＦとの間における偏差積率相関係数を求め、当該偏差積率相関係数が「０」に近いほうの例えば復元血管画像ＩＭＦを比較基準として決定する。
【００９９】
また疑似乱数生成部５１は、３番目以降の血管画像データＤ１０３、Ｄ１０４、……に基づく各血管画像ついて、対象の血管画像とその１つ前の血管画像とを組とし、当該組とした２つの血管画像ごとに、１番目及び２番目の血管画像ＩＭＡ、ＩＭＢと同様にして順次２つの復元血管画像を生成する。
【０１００】
そして疑似乱数生成部５１は、２つの復元血管画像を生成するごとに、比較基準として決定した復元血管画像ＩＭＦ（即ち真正乱数的な要素に近似する画像）との間における偏差積率相関係数を求め、「０」に近いほうの偏差積率相関係数をシードとして擬似乱数データＤＬＺｋを生成し、これを暗号化部３３に送出するようになされている。
【０１０１】
この偏差積率相関係数は、真正乱数的な要素に近似する画像（復元血管画像）同士を比較したものであるため、当該真正乱数的な要素の変化の程度を表わす値となるから、同じ者から撮像されたものであったとしてもその都度相違する。このため、この偏差積率相関係数をシードとして生成される擬似乱数データＤＬＺｋもその都度相違することとなる。
【０１０２】
ここで、実験結果を図１３に示す。この図１３は、図７の場合と同様に、１５[フレーム／秒]を単位として血管を２０秒間連続撮像し、当該撮像された結果得られた３００枚の血管画像から疑似乱数生成部５１が求めた偏差積率相関係数をプロットしたものである。
【０１０３】
この図１３に示す実験結果からも明らかなように、偏差積率相関係数は適当に散在しており、同一値として得られることはなかった。
【０１０４】
（２−３−４）動作及び効果
以上の構成において、擬似乱数生成部５１は、時間的に連続する２枚の血管画像と、これら血管画像から独立成分分析により求められた復元作用素とに基づいて真正乱数的な要素に近似する値を順次抽出し、これら値の１つを基準として残りの値との間における隔たりの程度をシードとして生成する。
【０１０５】
従って、この擬似乱数生成部５１は、時間的に連続する２枚の血管画像の対応する画素同士を単に減算して真正乱数的な要素を抽出する擬似乱数生成部４１に比して、独立成分分析により求められた復元作用素とに基づいて真正乱数的な要素に近似する値を生成する複雑なステップを経ている分だけ、擬似乱数ＤＬＺｋから乱数アルゴリズムを予測することが一段と困難とすることができ、この結果、送信データＤＸにおける内容のセキュリティを一段と強化することができる。
【０１０６】
かくしてこの擬似乱数生成部５１によれば、簡易な構成で送信データＤＸにおける内容のセキュリティを一段と強化することができる。
【０１０７】
（２−３−５）変形例
なお、この擬似乱数生成部５１では、時間的に連続する２枚の血管画像と、これら血管画像から独立成分分析により求められた復元作用素とに基づいて真正乱数的な要素に近似する値をシードとするようにしたが、本発明はこれに限らず、当該復元作用素をシードとするようにしても良い。
【０１０８】
この復元作用素は、上述したように、２枚の血管画像から復元血管画像を得るためのものであり、当該血管画像をＩ１、Ｉ２とし、復元血管画像をｙ１、ｙ２とすると、次式
【０１０９】
【数５】
2006309417.tif 000007
【０１１０】
の関係にあり、次式
【０１１１】
【数６】
2006309417.tif 000008
【０１１２】
に示す行列として表されるものである。この復元作用素Ｗの要素ｗ１１、ｗ１２、ｗ２１及びｗ２２は、その都度異なる真正乱数的な要素を含む血管画像に応じて変化するものである。
【０１１３】
従って、擬似乱数生成部５１は、時間的に連続する２枚の血管画像から独立成分分析により復元作用素Ｗを求めるごとに、当該復元作用素Ｗの要素ｗ１１、ｗ１２、ｗ２１及びｗ２２をシードとするようにすれば、２枚の血管画像と、これら血管画像から独立成分分析により求められた復元作用素とに基づいて真正乱数的な要素に近似する値をシードとする場合に比して、処理負荷を低減しつつも、擬似乱数ＤＬＺｋから乱数アルゴリズムを予測することが一段と困難とすることができる。
【０１１４】
この場合、抽出対象となる２枚の血管画像の間隔を、例えば認証モードごと等の所定のタイミングで切り換えて用いるようにしても良い。このようにすれば、擬似乱数ＤＬＺｋから乱数アルゴリズムを予測することが一段と困難となるため、送信データＤＸにおける内容のセキュリティを一段と強化することができる。
【０１１５】
なお、上述したシード生成手法の評価を図１５に示す。図１５において、「手法１」は擬似乱数生成部３１によるシード生成手法のことであり、「手法２」は擬似乱数生成部４１によるシード生成手法のことであり、「手法３」は擬似乱数生成部５１によるシード生成手法のことであり、「手法４」は変形例に示した擬似乱数生成部５１によるシード生成手法のことである。これらード生成手法の処理時間と、ハッキング難度とから総合的に評価すると、上述の「手法１」〜「手法４」のなかでは「手法４」が最も好ましいと思量する。
【０１１６】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、生体における識別対象として指に内在する血管を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば生体に内在する神経や、生体に表在する指紋、あるいは声紋や口紋等、この他種々の認証対象を適用することができる。因みに、神経を認証対象とする場合には、例えば神経に特異的なマーカを体内に注入し、当該マーカを撮像するようにすれば、上述の実施の形態と同様にして神経を認証対象とすることができる。
【０１１７】
この場合、生体センサとして上述の実施の形態では血管撮像部２を採用したが、本発明はこれに限らず、適用する識別対象に対応するものを適宜採択することができる。また、識別対象の特徴を抽出するための画像処理を施す画像処理手段上述の実施の形態ではＡ／Ｄ変換処理、フィルタリング処理、２値化処理及び細線化処理の各処理を内容とする画像処理部２２を採用したが、本発明はこれに限らず、適用する識別対象に対応する処理を内容とするものを適宜採択することができる。なお、識別対象として血管を適用する場合に、上述の実施の形態の血管撮像部２とは異なる構成の生体センサを採択するようにしても良く、画像処理部２２の内容を適宜取捨選択するようにしても良い。
【０１１８】
また上述の実施の形態においては、生体に起因する変化及び撮像素子自体の変化に応じたデータを抽出する抽出手段として、第１に、擬似乱数生成部３１によるシード生成手法では、画像処理の処理過程で得られる画像信号を比較基準として、撮像素子から出力される複数の画像信号のうち対象の画像信号との間における隔たりの程度を抽出するようにした。
【０１１９】
第２に、擬似乱数生成部４１によるシード生成手法では、撮像素子から出力される複数の画像信号のうち組として選択した２つの画像信号間における差を順次検出し、当該検出した差の１つを比較基準として残りの差との間における隔たりの程度を抽出するようにした。
【０１２０】
第３に、擬似乱数生成部５１によるシード生成手法では、撮像素子から出力される複数の画像信号のうち組として選択した２つの画像信号と、これら血管画像から独立成分分析により求められた復元作用素とに基づいて、２つの画像信号間における差に相当する信号成分を順次検出し、当該検出した信号成分の１つを比較基準として残りの信号成分との間における隔たりの程度を抽出するようにした。
【０１２１】
第４に、変形例に示した擬似乱数生成部５１によるシード生成手法では、撮像素子から出力される複数の画像信号のうち組として選択した２つの画像信号から独立成分分析により復元作用素を順次検出し、当該検出した復元作用素の要素を抽出するようにした。
【０１２２】
このように上述の実施の形態においては、第１〜第４の抽出手法を検出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら抽出手法を適宜切り換えるようにしても良い。このようにすれば、擬似乱数から乱数アルゴリズムを予測することを一段と困難とすることができる。
【０１２３】
さらに上述の実施の形態においては、血管登録モード及び認証モードの各動作モードを実行する認証装置１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば血管登録モードの動作のみを実行する装置に適用するようにしても良く、あるいは認証モードの動作のみを実行する装置に適用するようにしても良い。
【０１２４】
この場合、かかる装置に適用するにあたり、上述した擬似乱数生成部３１、４１又は５１と、情報生成部３２と暗号部３３との各処理を実行するためのプログラムをインストールすることによって実現させるようにしても良く、当該各処理を実行するためのハードウェアを組み込むことによって実現させるようにしても良い。
【０１２５】
またこの場合において、擬似乱数を用いて暗号化する暗号化対象として、上述の実施の形態では送信データＤＸを採用するようにしたが、本発明はこれに限らず、適用する装置における用途などに応じて、例えば登録生体情報ＲＣ等、この他種々の秘匿情報を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、バイオメトリクス認証等の認証処理分野に幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本実施の形態による認証装置の全体構成を示す略線図である。
【図２】信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の生体暗号処理を実行する制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】画像処理前後の血管画像を示す略線図である。
【図５】第２の生体暗号処理を実行する制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】連続する２枚の血管画像と外乱要素を表す差分画像を示す略線図である。
【図７】実験結果（１）を示す略線図である。
【図８】第３の生体暗号処理を実行する制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】独立成分分析の例を示す略線図である。
【図１０】線形結合による独立成分分析の例を示す略線図である。
【図１１】血管画像から独立成分分析を用いて血管画像から生成された復元血管画像を示す略線図である。
【図１２】血管画像と復元血管画像との相関係数の数値例を示す略線図である。
【図１３】実験結果（２）を示す略線図である。
【図１４】実験結果（３）を示す略線図である。
【図１５】シード生成手法の評価を示す略線図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１……認証装置、２……血管撮像部、３……信号処理部、１４……カメラ部、１５Ａ、１５Ｂ……近赤外光光源、１６……マクロレンズ、１７……近赤外光透過フィルタ、１８……ＣＣＤ撮像素子、２０……制御部、２１……血管撮像駆動部、２２Ａ……Ａ／Ｄ変換部、２２Ｂ……フィルタ部、２２Ｃ……２値化部、２２Ｄ……細線化部、２３……認証部、２４……表示部、２５……フラッシュメモリ、２６……外部インターフェース、３１、４１、５１……擬似乱数生成部、３２……情報生成部、３３……暗号化部、ＦＧ……指、ＣＯＭ（ＣＯＭ１及びＣＯＭ２）……実行命令、Ｓ１ｉ、Ｓ１０ｊ……血管画像信号、Ｄ１ｉ、Ｄ１０ｊ……血管画像データ、Ｄ４ｉ、Ｄ４０ｊ……２値線状血管画像データ、ＲＣ……登録生体情報、ＤＬＸｊ、ＤＬＹｋ、ＤＬＺｋ……擬似乱数データ、ＤＸ……送信データ。
【図１】
2006309417.tif 000009
【図２】
2006309417.tif 000010
【図３】
2006309417.tif 000011
【図５】
2006309417.tif 000012
【図８】
2006309417.tif 000013
【図１２】
2006309417.tif 000014
【図１５】
2006309417.tif 000015
【図４】
2006309417.tif 000016
【図６】
2006309417.tif 000017
【図７】
2006309417.tif 000018
【図９】
2006309417.tif 000019
【図１０】
2006309417.tif 000020
【図１１】
2006309417.tif 000021
【図１３】
2006309417.tif 000022
【図１４】
2006309417.tif 000023