(57)【要約】 【課題】  人間の指の静脈のに関する生体情報を用いて本人確認を行う認証システムにおいて、認証精度を維持しつつロバスト性の高い撮像技術を提供する。【解決手段】  本発明は、人間の指の静脈に関する生体情報を用いて本人確認を行う認証システムを提供する。この認証システムは、生体情報を含む複数の画像情報を時系列的に取得する撮像部と、時系列的に取得された複数の画像情報を用いて生体画像情報を生成する生体画像情報生成部とを備える。認証システムは、このようにして生成された生体画像情報に基づいて本人確認を行うことを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の指の静脈に関する生体情報を用いて本人確認を行う認証システムであって、
前記生体情報を含む複数の画像情報を時系列的に取得する撮像部と、
前記時系列的に取得された複数の画像情報を用いて生体画像情報を生成する生体画像情報生成部と、
を備え、
前記認証システムは、前記生成された生体画像情報に基づいて前記本人確認を行うことを特徴とする、生体認証装置。
【請求項２】
請求項１記載の認証システムであって、
前記撮像部は、前記複数の画像情報のうち錯乱円が所定の閾値未満の合焦点画像情報のみを抽出する、認証システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の認証システムであって、
前記撮像部は、焦点距離を周期的に変更しつつ前記複数の画像情報を取得する、認証システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の認証システムであって、
前記撮像部は、想定された被写体の位置において錯乱円が所定の閾値未満となるように被写界深度が設定されている、認証システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の認証システムであって、
前記生体画像情報生成部は、前記複数の画像情報を用いて、前記撮像部の瞬時視野角で撮像できる面積よりも広い面積を有する拡張生体画像情報を生成する、認証システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の認証システムであって、
前記生体画像情報生成部は、前記複数の画像情報に基づくオプティカルフロー推定に基づいて前記複数の画像情報の相互関係を推定するとともに、前記推定に基づいて前記複数の画像情報を合成することによって、前記撮像部の瞬時視野角で撮像できる面積よりも広い面積を有する拡張生体画像情報を生成する、認証システム。
【請求項７】
人間の指の静脈に関する生体情報を用いて本人確認を行う認証方法であって、
前記生体情報を含む複数の画像情報を時系列的に取得する工程と、
前記時系列的に取得された複数の画像情報を用いて生体画像情報を生成する工程と、
前記生成された生体画像情報に基づいて前記本人確認を行う工程と、
を備えることを特徴とする、認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指静脈パターンに基づいて本人確認を行う認証に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金融機関向けの本人確認や制限区域への入退室管理といった用途に生体認証技術が期待されている。生体認証技術で使用される生体情報には、指紋や声紋、虹彩、音声、体の一部の静脈パターンといった情報がある。たとえば特許文献１、２に開示されるように利便性の高い指静脈パターンを利用した生体認証技術も提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８４５０７号公報
【特許文献２】特開２００４−７８７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、指静脈パターンを利用する生体認証では、利便性を考慮して撮像状態における個人差を吸収してロバスト性の高い認証システムが要請されているとともに、認証精度の維持も同時に要請されていた。すなわち、認証精度を維持しつつ、顧客が指のセッティングにあまり気を使うことなく簡易に本人認証を行えることが要請されていた。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、人間の指の静脈のに関する生体情報を用いて本人確認を行う認証システムにおいて、認証精度を維持しつつロバスト性の高い撮像技術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】
【０００６】
本発明は、人間の指の静脈に関する生体情報を用いて本人確認を行う認証システムである。この認証システムは、前記生体情報を含む複数の画像情報を時系列的に取得する撮像部と、
前記時系列的に取得された複数の画像情報を用いて生体画像情報を生成する生体画像情報生成部と、
を備え、
前記認証システムは、前記生成された生体画像情報に基づいて前記本人確認を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明の認証システムでは、時系列的に取得された複数の画像情報を用いて生成された生体画像情報に基づいて生体認証が行われるので、単一の画像情報を用いて生成された生体画像情報よりも多くの情報を使用して生体認証を行うことができる。これにより、撮像部の前で動く指から多くの情報を取得することができるので、認証精度を維持しつつロバスト性の高い撮像を実現することができる。
【０００８】
ここで、生体画像情報は、単一の静止画像データであっても良いし、複数の静止画像データの集合であっても良い。さらに、２次元データに限られず３次元データであっても良い。また、生体画像情報は、画像データでなくても良く、指静脈パターンと相関を有する特徴データであっても良い。
【０００９】
上記認証システムにおいて、前記撮像部は、前記複数の画像情報のうち錯乱円が所定の閾値未満の合焦点画像情報のみを抽出するようにしても良い。
【００１０】
こうすれば、指と撮像部との間の距離によって焦点が合いにくい状態であって、焦点が合った画像だけが抽出されるので、指と撮像部との間の距離の変動に対するロバスト性を高めることができる。
【００１１】
上記認証システムにおいて、前記撮像部は、焦点距離を周期的に変更しつつ前記複数の画像情報を取得するようにしても良い。
【００１２】
こうすれば、指と撮像部との間の距離によって焦点が合いにくい状態が連続した場合においても焦点が合った画像を取得することができる。
【００１３】
上記認証システムにおいて、前記撮像部は、想定された被写体の位置において錯乱円が所定の閾値未満となるように被写界深度が設定されているようにしても良い。
【００１４】
こうすれば、指と撮像部との間の距離が変動しても焦点が合いやすくなる。
【００１５】
上記認証システムにおいて、前記生体画像情報生成部は、前記複数の画像情報を用いて、前記撮像部の瞬時視野角で撮像できる面積よりも広い面積を有する拡張生体画像情報を生成するようにしても良い。
【００１６】
こうすれば、認証情報の情報量を多くすることができるので、より認証精度を高めることができる。
【００１７】
上記認証システムにおいて、前記生体画像情報生成部は、前記複数の画像情報に基づくオプティカルフロー推定に基づいて前記複数の画像情報の相互関係を推定するとともに、前記推定に基づいて前記複数の画像情報を合成することによって前記撮像部の瞬時視野角で撮像できる面積よりも広い面積を有する拡張生体画像情報を生成するようにしても良い。
【００１８】
こうすれば、撮像部と指の相対的な動きを高い精度と自由度で推定することができる。
【００１９】
なお、本発明は、認証方法や認証システムを搭載する自動支払機やその他の種々の態様で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】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の実施例における認証システムの構成及び認証処理：
Ｂ．変形例：
【００２１】
Ａ．認証システムの構成：
図１は、本発明の一実施例としての認証システム１００を示す説明図である。認証システム１００は、生体登録画像を格納する生体情報データベース部３０と、生体情報として指の静脈を撮像する撮像部５０と、撮像部５０が取得した複数の静止画像データに対して画像処理を行うとともに、生体情報データベース部３０に格納された登録生体データに基づいて生体認証を行う認証部２０とを備えている。
【００２２】
認証部２０は、画像処理のための演算処理を実行するＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２と、画像処理のためのアプリケーションソフトを格納するハードディスク１４と、画像データやアプリケーションプログラムを一時的に格納するＲＡＭ１３と、撮像部５０や生体情報データベース部３０との間のインターフェースを司るＩ／Ｆ回路１５とを備えている。
【００２３】
図２は、本発明の実施例における撮像部５０の外観を示す斜視図である。撮像部５０は、撮像部５０のベースとなる基部５１と、基部５１に装着された撮像窓５７と、指の位置決めのためのガイド部５３及び突き当て部５８と、を備えている。ガイド部５３は、本実施例では、後述する光源からの光のうち近赤外線のみを透過させる２つの干渉フィルタ５４を備えている。近赤外線を照射するのは、近赤外線が骨を透過するとともに、静脈に吸収される性質を有するため、指の静脈の撮像に用いる光として好ましいからである。
【００２４】
図３は、本発明の実施例における撮像部５０の断面図である。撮像部５０は、その内部に、２つの光源６０と、反射鏡６２と、レンズ列６８と、ＣＣＤイメージセンサ６３と、制御部６４とを備えている。制御部６４は、認証部２０からの指令に基づいてレンズ列６８とＣＣＤイメージセンサ６３とを制御する。ここで、点線で描かれた複数の円は、指の断面の位置を示している。
【００２５】
指の静脈の撮像は、以下のようにして行われる。２つの光源６０から照射された光は、干渉フィルタ５４を通過して近赤外線６６となる。近赤外線６６は、前述のように指２００の骨を透過するとともに静脈に吸収されるので、静脈の部分が暗く写った静脈パターンとして指２００から放射される。指２００から放射された近赤外線は、撮像窓５７を通過するとともに、反射鏡６２でレンズ列６８の方向に向きが曲げられる。レンズ列６８を通過した近赤外線は、ＣＣＤイメージセンサ６３で電気信号に変換される。この電気信号は、認証部２０で２次元の画像データに変換される。
【００２６】
図４は、本発明の実施例における撮像状態の一例を示す断面図である。この図から分かるように、指２００は、撮像窓５７に密着しておらず平行でもない。このように、現実の撮像においては、撮像状態にバラツキが生ずることになる。かかるバラツキは、認証精度の低下の原因となる。一方、認証のための負担を軽減するためには、撮像状態にバラツキが生じても認証が可能であることが望まれる。このように、生体認証による本人確認は、撮像状態に対するロバスト性を有することが望まれる。
【００２７】
しかしながら、撮像状態にバラツキが生じ得るという点は、指２００が動くことが通例であるため、視点を変えればバラツキがない撮像状態よりも多くの撮像情報を取得できる利点にもつながる。
【００２８】
図５は、本発明の実施例における撮像状態の他の例を示す断面図である。この例では、説明を分かりやすくするために撮像部５０の代わりに撮像部５０ａが使用されている。撮像部５０ａは、ガイド部５０（図４）よりも深いガイド部５３ａを備えている点で撮像部５０と異なる。撮像部５０ａは、２本の一点鎖線で囲まれた範囲の瞬時視野３００を有している。図５には、指２００が、その先端が突き当て部５８に接触するまでの移動状態が示されている。
【００２９】
撮像部５０ａは、指２００が最も高い位置にあるときには、先端から先端に最も近い関節までの領域を撮像することができる。一方、撮像部５０ａは、指２００が最も低い位置にあるときには、先端から先端に最も近い関節から２番目に近い関節までの領域を撮像することができる。このように、動的に撮像情報を取得すれば、瞬時視野３００よりも広い撮像範囲の撮像情報を取得することができる。
【００３０】
図６は、本発明の実施例における本人確認処理の内容を示すフローチャートである。本実施例では、瞬時視野３００よりも広い撮像範囲の撮像情報を取得するとともに、このようにして取得された情報に基づいて本人確認処理が行われる。
【００３１】
ステップＳ１００では、認証部２０は、撮像部５０を起動させる。認証部２０は、たとえば現金自動支払機において預金の引き出しが顧客から要求された場合に、撮像部５０を起動させる。撮像部５０の起動が完了すると、認証部２０は、たとえば操作画面において、顧客に対して撮像するように指示を行うとともに、動画像の取得を開始する。
【００３２】
ステップＳ２００では、認証部２０は、所定のサンプリングレートで静止画像データを取得する。取得された静止画像データは、時系列的に連続する複数の静止画像データとして構成されている。
【００３３】
ステップＳ３００では、認証部２０は、時系列的に連続する複数の静止画像データから所定のフィルタリングで静止画像データを抽出する。フィルタリングには、たとえば焦点が比較的に合っているものを抽出する方法がある。具体的には、たとえば撮像された静脈パターンのエッジの高周波成分が比較的に高いものを選択する方法である。
【００３４】
ステップＳ４００では、認証部２０は、抽出された静止画像データを合成する。静止画像データの合成は、たとえば抽出された複数の静止画像データの位置関係を推定するとともに、推定された位置関係に基づいてパターンマッチング処理によって行われる。位置関係の推定には、たとえばオプティカルフロー推定が利用可能である。
【００３５】
オプティカルフロー推定には、種々の手法があり、たとえばｇｒａｄｉｅｎｔ−ｂａｓｅｄの手法では、観測するフレーム画像間において対象の輝度が不変であるという仮定の下に画像中における対象の濃度分布の空間勾配と時間勾配の関係を利用して撮像窓５７を基準とした被写体（指２００）の動きが推定される。
【００３６】
図７は、サンプルポイントが９つの場合におけるオプティカルフロー推定の典型的な推定結果を示す説明図である。図７（ａ）〜図７（ｄ）は、被写体が静止している場合において、それぞれ指が左方向に移動したとき、反時計回りに回転したとき、撮像窓５７に近づいたとき、および撮像窓５７から遠ざかったときの推定結果である。このように、オプティカルフロー推定によれば指の並進運動だけでなく指の上限運動も推定可能なので、静止画像データの合成の際に画像倍率の調整も可能である。ただし、画像倍率が調整される場合には、倍率が大きいフレーム画像データほど優先的に選択されるように重ね合わせ処理を行うことが好ましい。倍率が大きいフレーム画像データほど解像度が高い画像を再現することができるからである。
【００３７】
ステップＳ５００では、認証部２０は、認証パターン照合処理を行う。認証パターン照合処理は、合成された静止画像データを予め登録された生体情報と比較することによって行われる。予め登録された生体情報は、生体情報データベース部３０から読み出される。
【００３８】
ステップＳ６００では、認証部２０は、認証確認処理を行う。認証確認処理とは、本人確認が完了したことを顧客に知らせるとともに、取引を許可する処理である。本実施例では、現金自動支払機における預金の引き出しが預金残高に応じて認められる。
【００３９】
このように、本実施例では、動的な撮像によって認証情報が取得されるので、単独の静止画像データを取得するよりも多くの認証情報を取得することができる。これにより、少なくとも認証精度を維持しつつ撮像状態におけるロバスト性を高めることができる。
【００４０】
Ｂ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
【００４１】
Ｂ−１．上記実施例では、指の並進運動や上下運動が想定されているが、たとえば指の軸回りや指の軸平面内の回転運動を想定して画像データを合成するようにしても良い。さらに、生体情報は、必ずしも２次元的なパターンである必要はなく、３次元パターンでも良い。この場合には、登録生体情報も３次元的なパターンであることが好ましい。また、生体画像情報は、画像データでなくても良く、指静脈パターンと相関を有する特徴データであっても良い。
【００４２】
Ｂ−２．上記実施例では、生体情報として時系列的に連続する静止画像データを取得しているが、動画像データを取得するように構成しても良い。一般に、本発明で使用する撮像部は、生体情報を含む複数の画像情報を時系列的に取得するものであれば良い。
【００４３】
Ｂ−３．上記実施例では、撮像部５０の焦点は固定としているが、たとえば周期的に変動させるようにしても良い。こうすれば、生体情報取得時の焦点に関するロバスト性を高めることができる。一方、撮像部５０の焦点を固定とする場合には、被射界深度を十分に深くすることが好ましい。
【００４４】
被写界深度とは、ピントが合ったように見える被写体の前後の範囲をいい、許容錯乱円径が所定の大きさ以下であることで定義される。たとえば上述の実施例では、被写界深度は、ガイド部５３ａの高さ以上であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例としての認証システム１００を示す説明図。
【図２】本発明の実施例における撮像部５０の外観を示す斜視図。
【図３】本発明の実施例における撮像部５０の断面図。
【図４】本発明の実施例における撮像状態の一例を示す断面図。
【図５】本発明の実施例における撮像状態の他の例を示す断面図。
【図６】本発明の実施例における本人確認処理の内容を示すフローチャート。
【図７】サンプルポイントが９つの場合におけるオプティカルフロー推定の典型的な推定結果を示す説明図。
【符号の説明】
【００４６】
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＯＭ
１３…ＲＡＭ
１４…ハードディスク
１５…Ｉ／Ｆ回路
２０…認証部
３０…生体情報データベース部
５０…ガイド部
５０、５０ａ…撮像部
５１…基部
５３、５３ａ…ガイド部
５４…干渉フィルタ
５７…撮像窓
５８…部
６０…光源
６２…反射鏡
６３…ＣＣＤイメージセンサ
６４…制御部
６６…近赤外線
６８…レンズ列
１００…認証システム
２００…指
３００…瞬時視野
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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