(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手首の周りに輪を形成し、前記手首に装着されるリストバンドの形状の生体認証装置において、
前記リストバンドが形成する輪の内側向きのカメラと、
前記カメラの撮影した画像を処理するプロセッサと
を備え、
前記プロセッサは、
前記カメラの撮影した画像内の前記リストバンドと前記手首の交点を検出し、検出された交点に基づいて照合の対象となる領域を特定し、特定された領域の画像を補正し、補正された画像を照合することにより認証すること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記プロセッサは、
前記カメラの撮影した画像内の明暗に基づいて前記リストバンドと前記手首ではない背景領域を特定し、特定された背景領域の形状を用いて前記リストバンドと前記手首の交点を検出すること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項３】
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記リストバンドは、
前記リストバンドが形成する輪の内側に、内側の他の部分とは光学特性が異なる紋様を有し、
前記プロセッサは、
前記カメラの撮影した画像内にある前記紋様の端点を用いて前記リストバンドと前記手首の交点を検出すること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項４】
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記プロセッサは、
特定された領域の画像を回転することにより補正すること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項５】
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記リストバンドが形成する輪の内側向きの光源と、
前記リストバンドが形成する輪の内側向きの距離センサと
をさらに備え、
前記距離センサの検出した距離に応じて光源の光量を調整すること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項６】
請求項５に記載の生体認証装置において、
前記プロセッサは、
認証した後、前記距離センサの検出した距離に基づいて認証を取り消すこと
を特徴とする生体認証装置。
【請求項７】
請求項６に記載の生体認証装置において、
前記リストバンドは端末部とリストバンド部を含み、
前記リストバンド部の一端は前記端末部に固定され、前記リストバンド部の他端は留め具を有し、
前記端末部は、前記リストバンド部を通し、前記留め具を通さないループを有し、
前記カメラは、前記リストバンド部に配置されたこと
を特徴とする生体認証装置。
【請求項８】
請求項７に記載の生体認証装置において、
前記端末部は、
一定周期の脈動を検出する心拍センサ
を備え、
前記プロセッサは、
前記心拍センサが一定周期の脈動を検出していると判定すると、前記カメラの撮影した画像内の前記リストバンドと前記手首の交点を検出すること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項９】
請求項７に記載の生体認証装置において、
前記リストバンドは端末部とリストバンド部を含み、
前記リストバンド部の一端は前記端末部に固定され、前記リストバンド部の他端は留め具を有し、
前記端末部は、前記リストバンド部を通し、前記留め具を通さないループを有し、
前記カメラは、前記端末部に配置されたこと
を特徴とする生体認証装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の生体認証装置において、
前記端末部は、
前記リストバンドが形成する輪の外側向きへ、前記カメラの撮影した画像と画像の状態を表示する出力装置を備えること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の生体認証装置において、
前記端末部は、
前記リストバンドが形成する輪の内側向きへ、ガイド線を投影する出力装置を備えること
を特徴とする生体認証装置。
【請求項１２】
手首の周りに輪を形成し、前記手首に装着されるリストバンドの形状の生体認証装置の制御方法において、
前記リストバンドが形成する輪の内側向きのカメラが撮影し、
前記カメラの撮影した画像内の前記リストバンドと前記手首の交点を検出し、
検出された交点に基づいて照合の対象となる領域を特定し、
特定された領域の画像を補正し、
補正された画像を照合することにより認証すること
を特徴とする生体認証装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の生体認証装置の制御方法において、
前記カメラの撮影した画像内の明暗に基づいて前記リストバンドと前記手首ではない背景領域を特定し、
特定された背景領域の形状を用いて前記リストバンドと前記手首の交点を検出すること
を特徴とする生体認証装置の制御方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の生体認証装置の制御方法において、
前記カメラが、前記リストバンドが形成する輪の内側に有る、内側の他の部分とは光学特性が異なる紋様を撮影し、
前記カメラの撮影した画像内にある前記紋様の端点を用いて前記リストバンドと前記手首の交点を検出すること
を特徴とする生体認証装置の制御方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の生体認証装置の制御方法において、
特定された領域の画像を回転することにより補正すること
を特徴とする生体認証装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウェアラブル情報端末やヘルスケア向け端末など、腕に巻き付けて装着するリストバンド型の情報デバイスが注目を集めている。こうしたリストバンド型デバイスは、個人が常時身に着け続ける特性から、健康情報やGPSを用いた移動情報など個人のプライバシーに関わる情報を容易に収集し記録・管理・活用できる。
【０００３】
また、個人と一体化して常時稼働している電子デバイスであることから、無線通信など電子的な手段を用いることで、装着した状態のままで特別な動作を行わなくても容易に電子マネーの決済や電子チケットの確認などが可能になる。そのため、個人を証明する、利便性の高い個人ＩＤ発信機としての用途も期待されている。
【０００４】
一方、こうした個人情報と密接に関わるデバイスには、情報を保護するセキュリティ技術の搭載が不可欠である。上述した用途のうち、前者のプライバシー情報を扱うことについては、個人情報へのアクセスを本人以外ができないようにすることが肝要であり、後者のＩＤ発信についても、本人以外が発信できないようにする本人認証手段をデバイスに装備することが求められている。
【０００５】
さらには、電子チケットなどの大規模な商用サービスでの利用を考えた場合、発券者側にとっても不正転売などで本人以外が利用できる状況は望ましくないため、チケットを購入した本人が確実に装着していることをより厳密に保証できることが望まれている。特に不正転売の場合は、本人が不正に加担し、他人の装着したデバイスを本人が認証することなども想定する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、身体装着機器が装着された後、指紋などによって本人認証を行い、本人でない場合には、使用可能な機能を制限する機器について記載されている。
【０００７】
特許文献２には、本人認証時に指紋や心拍信号などの情報が時間的な重なりを持って認証されているかどうかを検出する認証装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２００３１５号公報
【特許文献２】特開２００８−７３４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のように、指紋を本人認証に用いた場合は他人に装着した状態で本人が認証を実行することにより、装着者と認証される者が異なっていても端末の機能を使用することができてしまい、なりすまし使用を完全には防ぐことができない。
【００１０】
特許文献２のように、心拍信号などの情報による認証結果と組み合わせることで、装着者が認証される者であることを証明することはできる。しかしながら、心拍などの生体情報は本人の身体状況によって常に同一の信号パターンが得られるとは限らず、認証の成功率が低下する可能性もある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、リストバンド型の生体認証装置において、確実な認証を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記目的を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、手首の周りに輪を形成し、前記手首に装着されるリストバンドの形状の生体認証装置において、前記リストバンドが形成する輪の内側向きのカメラと、前記カメラの撮影した画像を処理するプロセッサとを備え、前記プロセッサは、前記カメラの撮影した画像内の前記リストバンドと前記手首の交点を検出し、検出された交点に基づいて照合の対象となる領域を特定し、特定された領域の画像を補正し、補正された画像を照合することにより認証することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、リストバンド型の生体認証装置において、確実な認証が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における生体認証装置の構成の例を示す図である。
【図２】実施例１における生体認証装置の外観の例を示す図である。
【図３Ａ】リストバンド部の第１の状態を示す図である。
【図３Ｂ】リストバンド部の第２の状態を示す図である。
【図３Ｃ】リストバンド部の第３の状態を示す図である。
【図３Ｄ】手首を撮像し認証する状態の例を示す図である。
【図３Ｅ】手首の撮像領域の例を示す図である。
【図４】生体認証装置の処理フローの例を示す図である。
【図５Ａ】撮像画像の例を示す図である。
【図５Ｂ】撮像画像を二値化した例を示す図である。
【図５Ｃ】撮像画像から線分を検出する例を示す図である。
【図５Ｄ】手首が回転した撮像画像を二値化した例を示す図である。
【図５Ｅ】手首がずれた撮像画像を二値化した例を示す図である。
【図５Ｆ】手首が傾いた撮像画像を二値化した例を示す図である。
【図６】紋様を有するリストバンド部の撮像画像の例を示す図である。
【図７Ａ】静脈が存在する領域を決定する例を示す図である。
【図７Ｂ】静脈が存在する領域を回転して補正する例を示す図である。
【図７Ｃ】静脈が存在する領域を１本の線分から決定する例を示す図である。
【図８Ａ】接続部を有するリストバンド部の第１の状態を示す図である。
【図８Ｂ】接続部を有するリストバンド部の第２の状態を示す図である。
【図９】実施例２における生体認証装置の構成の例を示す図である。
【図１０】実施例２における生体認証装置の外観の例を示す図である。
【図１１】実施例２における生体認証装置の位置の例を示す図である。
【図１２Ａ】GUIの第１の表示の例を示す図である。
【図１２Ｂ】GUIの第２の表示の例を示す図である。
【図１２Ｃ】GUIの第３の表示の例を示す図である。
【図１２Ｄ】GUIの第４の表示の例を示す図である。
【図１３Ａ】ガイド線の投影の例を示す図である。
【図１３Ｂ】静脈パターンの投影の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
本実施例では、ヘルスケア用途や入退場管理用途などで使用されるリストバンド型デバイスにおいて、バンド部に生体認証用のモジュールを備え、リストバンド型デバイスが装着された手首の静脈パターンを利用して、本人認証を実現する生体認証装置の例を説明する。
【００１７】
（構成の説明）
図１は、実施例１における生体認証装置１００の構成の例を示す図である。生体認証装置１００は、端末部１０１とリストバンド部１２０の２つから構成される。端末部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３、メモリ１０４、秘密記憶領域１０５、インタフェース（I/F）１０６が内部バスによって相互に接続されている演算部１０２と、通信部１０７、画像入力器１０８、心拍センサ１０９、加速度センサ１１０、入力部１１１、出力部１１２とから構成される。なお、インタフェース１０６ａ〜１０６ｅのそれぞれを特に区別することなく指し示す場合にインタフェース１０６と記載し、他の符号も同じように記載する。
【００１８】
演算部１０２は、インタフェース１０６を介して、手首の静脈パターンを利用した個人認証を行うためのブロックが接続される。ＣＰＵ１０３はプログラムを実行する演算装置であり、後述する認証処理もＣＰＵ１０３が実行する。メモリ１０４は、ＣＰＵ１０３で実行されるプログラムや実行に必要なデータが格納される。恒久的に保持されるデータは、図１で記載が省略されたブロックにより、フラッシュメモリなどの記録媒体と接続されて、書き込みや読み出しが行われてもよい。
【００１９】
秘密記憶領域１０５は、特別な権限がないと読み書きできないメモリ、あるいは典型的には暗号鍵などによる特別なアクセスでないと、読み出されたデータが無意味となるメモリであり、認証されるべき静脈パターンデータなどの保護優先度の高いデータが格納される。
【００２０】
インタフェース１０６は、演算部１０２と他の様々なブロックとをつなぎ、データのやり取りを行うためのものであり、例えばインタフェース１０６ａは通信部１０７と接続されて、演算部１０２から各種の通信が行えるようにする。通信部１０７は、スマートホンなどの親機として設定されたデバイスとのデータの授受をはじめ、直接インターネットに接続して情報を得てもよいし、近距離無線通信により近づいたデバイスと通信してもよい。
【００２１】
通信部１０７は、セキュリティ装置と無線で通信し、例えばPKI (Public Key Infrastructure)のように外部のデバイス内に秘匿した秘密鍵を使って、生体認証装置１００がPKIで守られた情報やサービスにアクセスする権限を正当に持つことを証明することにより、生体認証装置１００の認証を受けたユーザは、信頼性の高い取引を行うことができる。
【００２２】
信頼性の高い取引として具体的には、買い物の際、生体認証装置１００が近づけられるだけで、生体認証装置１００に紐づけられた決済権限に基づいて、安全に取引を成立させてもよい。PKIにおける鍵は、秘密記憶領域１０５に格納され、生体認証装置１００が認証したユーザであっても容易に改変できないようにしてもよい。
【００２３】
画像入力器１０８は、後述するカメラ１２４と接続され、手首の静脈パターンが撮影された画像をデジタルデータとして演算部１０２へ伝える。画像入力器１０８は、カメラ１２４の出力信号を演算部１０２が処理可能なデータ形式に変換する。心拍センサ１０９は生体認証装置１００が装着された手首において心拍を検出する。
【００２４】
加速度センサ１１０は端末部１０１の移動の加速度を計測する。入力部１１１は、ユーザからの指示を受け付ける。ユーザからの指示は、具体的にはボタン押下によるスイッチ操作やタッチパネルを用いたタッチ操作などである。出力部１１２は、端末部１０１からの何らかの情報をユーザに提示するものであり、例えばディスプレイやＬＥＤ(light emitting diode)などである。
【００２５】
なお、図１は、インタフェース１０６ａ〜１０６ｅの５個のインタフェースの例を示す図であるが、５個に限定されるものではなく、生体認証装置１００の中で演算部１０２以外のすべてのブロックと接続する１個のインタフェースであってもよいし、２個以上のインタフェースであってもよい。
【００２６】
リストバンド部１２０は、端末部１０１を手首に固定するためのリストバンドであり、手首の静脈を認証する認証モジュール部１２１を内包する。認証モジュール部１２１は、複数の光源１２２と光量制御部１２３、カメラ１２４、距離センサ１２５から構成され、光量制御部１２３と距離センサ１２５のそれぞれはインタフェース１０６ｂとインタフェース１０６ｃを介して演算部１０２と接続される。
【００２７】
カメラ１２４と光源１２２は、手首の静脈を撮影するため、可視光であれば緑の波長帯域のカメラ、あるいは波長700nm-1000nm程度の近赤外線に感度のあるカメラと、カメラの波長域の光源の組み合せが好適である。近赤外線を利用する場合、カメラ１２４には近赤外域以外の波長の光をカットするフィルタを装着することで、静脈パターン以外の余計な情報が撮影画像に映り込むのを抑制してもよい。
【００２８】
カメラ１２４の撮影画像は、メモリ１０４に格納され、ＣＰＵ１０３により処理される。この際、光量制御部１２３に接続された光源１２２が手首に光を照射し、ＣＰＵ１０３は、プログラムを実行することによって、撮影画像において静脈パターンが最も鮮明に撮像されるよう、光源１２２の出力をフィードバック制御する。
【００２９】
光量制御部１２３は指定された値に対応する強度で、光源１２２が光を放つよう、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御などにより出力する電気のエネルギー量を調節する。光量制御部１２３の指定された値は、手首とカメラ１２４の距離を測定する距離センサ１２５の値からも決定される。
【００３０】
図２は、実施例１におけるリストバンド型の生体認証装置１００の外観の例を示す図である。生体認証装置１００の用途は、ユーザの健康状態や運動行動をモニタリングするヘルスケア向けや、端末から発信されるIDを基に入退場を制御する入退場管理向けや金融決済向けなどであり、生体認証装置１００は、それを装着したユーザが端末に登録されたユーザと同一であるかどうかを認証する。
【００３１】
入力部１１１としてボタン機構が配置され、ボタンが押下されると本人認証処理が開始される。出力部１１２は複数のLEDから構成され、ユーザに対して生体認証装置１００の認証状況や装着状況を伝える。出力部１１２は、例えば３種類の異なるLEDであって、認証結果のＯＫとＮＧ、そしてユーザが装着中である状態かどうかなどを点灯する場所や色の変化などによってユーザに伝える。出力部１１２はLEDに限らず、音や振動などにより認証結果をユーザに伝えるものであってもよい。
【００３２】
リストバンド部１２０は、柔軟な材質の薄くて平たい略長方形のいわゆるバンドあるいはベルトである。リストバンド部１２０には認証モジュール部１２１が、図２に示すようにリストバンド部１２０の長辺方向の略中心位置に配置され、端末部１０１の方向にカメラ１２４が向けられている。
【００３３】
リストバンド部１２０は、カメラ１２４の位置と撮影方向を制限するため、その硬度、長辺方向の長さ、短辺方向の長さの組み合せは、カメラ１２４の仕様に基づいて決められてもよい。例えば、カメラ１２４の焦点距離に基づいて長辺方向の長さは決められてもよい。また、硬度と長辺方向の長さに基づいて短辺方向の長さは決められてもよい。
【００３４】
すなわち、硬度が低いあるいは長辺方向が長い場合、リストバンド部がねじれやすく撮影方向が安定しないため、短辺方向は長い方が好ましい。硬度が高いあるいは長辺方法が短い場合、リストバンド部はねじれにくく撮影方向が安定しやすいため、短辺方向は短くてもよい。ただし、リストバンド部１２０は手首に装着されるものであるため、その装着を阻害しない硬度と短辺方向の長さが好ましい。
【００３５】
図３Ａから図３Ｃは、リストバンド部１２０の状態の例を示す図である。図３Ａから図３Ｃは、図２の入力部１１１の配置された面の略垂直延長上から見た図であり、リストバンド部１２０は、長辺方向の一方の端が端末部１０１に固定され、他方の端は端末部１０１に固定されず、留め具３０１が装着され、端末部１０１に固定されたループ３０４の中を通される。
【００３６】
このため、図３Ａに示すように、端末部１０１に固定された一方の端からループ３０４までのリストバンド部１２０の長さは、自由に調整可能である。これにともない、認証モジュール部１２１とループ３０４との間の長さも変わる。
【００３７】
図３Ｂに示すように、留め具３０１はループ３０４の中を通らずに、リストバンド部１２０は一定の長さで止まる。図３Ａから図３Ｃに示した例で留め具３０１は、リストバンド部１２０の端に装着されているが、留め具３０１はリストバンド部１２０の任意の箇所に装着できるようになっており、例えば鉄製のバンドと磁石の組み合わせや、マジックテープ（登録商標）などから成る。
【００３８】
このリストバンド型の生体認証装置１００が手首に装着される際には、図３Ｂに示すように、端末部１０１に固定された一方の端からループ３０４までのリストバンド部１２０の長さが最大にされ、手首が通された後、図３Ｃに示すように、手首３０５に対して密着する適切な長さに調整され、留め具３０１がリストバンド部１２０に付着される。
【００３９】
ここで、認証モジュール部１２１は、図３Ａから図３Ｃにおいて図示のとおりの位置となるが、図３Ｂにおいては、リストバンド部１２０の長辺方向の略中心に位置するため、端末部１０１から最も遠くに位置する。
【００４０】
図３Ｄは、ユーザが生体認証装置１００を腕に通した後に、手首の静脈を撮像し認証する状態の例を示す図である。ユーザはまず、リストバンド部１２０を図３Ｂに示すように長さを最大に調整して手に通した後、端末部１０１を手首の甲側に置いた状態で静止する。この際、端末部１０１とリストバンド部１２０の構成する輪が大きい状態で、ユーザは手を通すことができるため、装着の手間は非常に小さい。
【００４１】
次に、図３Ｄに示した状態となり、通した手首以外は生体認証装置１００に触れない状態でしばらく静止する。ここで、リストバンド部１２０は重力によって端末部１０１との間に輪が形成され、認証モジュール部１２１は自重によって、手首の真下に配置される。図３Ｅに示すように、手首には静脈３０２があるため、認証モジュール部１２１は、静脈３０２と対面するように配置される。そして、認証モジュール部１２１のカメラ１２４は手首の静脈３０２を撮像し、その撮像された静脈３０２のパターンを用いて認証が行われる。
【００４２】
これによって、ユーザは認証に関わるカメラ１２４の位置調整など特別な操作を行う必要は無い。認証が完了した後、ユーザは留め具３０１を引っ張り、適切な長さに調節をし、図３Ｃに示すようにして装着を完了する。このようなリストバンド部１２０の構造は、装着の際に認証操作を溶け込ませることを可能とするとともに、余分なリストバンド部１２０の長さが装着を邪魔することを防ぐこともできる。そして、このような装着の動作と認証の位置決めを一体化することで、ユーザの使い勝手が大きく向上する。
【００４３】
図３Ｅに示すように、静脈３０２は手首全体に広がって、全体で大きな網目模様を形成し、この網目模様に個人差があるため、静脈３０２のパターンの形状の違いで個人識別が可能である。
【００４４】
しかしながら、この部位の静脈３０２は太く、複数走行する静脈３０２どうしの距離は数ミリないし数センチに及び、静脈３０２の曲率半径は大きく、分岐の間隔も同様に数センチになることも珍しくない。そのため、一般的なリストバンド幅程度の範囲の静脈パターンを観測しただけでは、個人を特徴づける静脈間の位置関係や屈曲、分岐といった情報が十分に含まれない。
【００４５】
したがって、認証に十分な情報を得るためには、図３Ｅの領域３０３で示したように比較的広範囲の静脈３０２のパターンを撮影する必要がある。そこで、静脈パターンを広範囲に撮影するため、手首から距離を離し、広角カメラにて撮影する。カメラ自体は、近年小型化が進んでおり、カメラ１２４はそのような小型カメラであるため、一般的なリストバンドと同様のリストバンド部１２０の中に図２のようにして収まる。
【００４６】
また、カメラ１２４のレンズは広角なものであるので、手首からの距離が数センチ程度でも手首全体を撮影することができる。また、静脈パターンを鮮明に撮影するため、専用の光源１２２がカメラ１２４の周囲に配置され、手首に向けて照射する。静脈３０２を流れる血液中のヘモグロビンは、近赤外線を吸収する特性があり、手首に近赤外線を当てると、表皮から皮下に浸透し後方散乱によって光は戻ってくるが、そのうちの静脈３０２の部分から戻る光については吸収によって減衰し、相対的に暗く映る。
【００４７】
この特性によって静脈パターンをコントラストよく撮影することができる。このような反射光撮影方式の場合、生体内部に浸透し後方散乱する戻り光だけでなく、表皮で反射して静脈の存在とは関係なしに戻ってくる光もあり、それが静脈パターンのコントラストを低下させたり、表皮付近にある傷や肌荒れを強調したりして認証精度に影響を与える場合がある。
【００４８】
手首の静脈は、その先の手のひらや指の静脈に比べて太く、表皮も相対的に薄いため後方散乱光が強く、反射光方式でも高いコントラストを得やすいが、より画質を高めるためには、カメラ１２４は、例えば偏光フィルタなどを組み合わせることで、反射光の影響を抑えるようにしてもよい。また、強い光がスポットのように当たると、その光点が静脈パターン特徴の抽出に悪影響を与えることもあるので、手首全体にやんわりと光が照射されるように、光源１２２と手首との間に拡散板などを配置してもよい。
【００４９】
手首の静脈による本人認証が終わったならば、端末部１０１の位置はそのままに、図３Ｃに示すようにリストバンド部１２０の長さが調整され、認証を行った腕に生体認証装置１００は装着される。演算部１０２は、装着がなされたかどうかを、距離センサ１２５、カメラ１２４、心拍センサ１０９などをもとに判定する。
【００５０】
これらのセンサの値は、認証された者が装着を終えた後も継続して装着中であるかの判定にも用いられる。このようにして、認証された手首の腕に確かに装着がされたと判定をされていれば、認証が成功した後、第三者に不正に貸与するなどのなりすましが無く、正しく装着が継続していると見なされ、リストバンド型の生体認証装置１００の例えば制御権限が拡張される。
ここで、生体認証装置１００の制御権限の拡張とは、具体的には、生体認証装置１００が対応できるサービスを広げるモードへ切り替えのことである。例えば、買い物などの決済時に、拡張の状態でなければ、プリペイド分の少額までしか決済ができないのに対し、拡張の状態であれば、クレジット機能を用いた高額な決済ができる、といった具合である。
【００５１】
制御権限の拡張は認証の結果として行われるため、認証されるべきユーザ以外は実行されたくないサービスでも、そのサービスが制御権限の拡張とされることにより、生体認証装置１００の装着だけで安全かつ手間無く享受することが可能である。生体認証装置１００が制御権限の拡張の状態に入ると、出力部１１２は権限が上がったことを示す情報提示を行い、ユーザはいつでも制御権限の状態を確認することができる。
【００５２】
一方、リストバンド部１２０あるいは生体認証装置１００が外されると、各種センサ値から装着が検知されなくなり、即座に制御権限の拡張が無効化される。これによって、生体認証装置１００が何者かに強奪されたような場合でも制御権限の拡張が無効化され、被害が最小限に食い止められる。
【００５３】
（メイン処理フロー）
生体認証装置１００の一連の処理の例について、図４に示したフローを用いて説明する。この処理は、ユーザが生体認証装置１００を用いて認証操作と装着を行う際の例である。まず生体認証装置１００が起動され本人認証モードになるか、入力部１１１を介してユーザからの認証機能の起動を促されるなどして、生体認証装置１００のＣＰＵ１０３は処理を開始する（ステップ４０１）。
【００５４】
次に生体認証装置１００は初期化を行う（ステップ４０２）。初期化の処理は、生体認証装置１００の起動時においてはオペレーションシステムの起動、アプリケーションプログラムや各ブロックの初期化であり、認証以外の生体認証装置１００の処理を実行できる状態にすることを含む。この初期化の処理の途中、もしくは終了後に、認証に関わる生体認証装置１００の状態について、生体認証装置１００のハードウェアやソフトウェアに変更が加わっていないかのセルフチェックが行われる。
【００５５】
これは、例えばカメラ１２４の向きが反転されて、リストバンド部１２０の輪の外側を向いていないかなど、手首に装着されなくても認証が成功してしまう恐れのある不正改造をチェックし、改造があると判定された場合は生体認証装置１００の起動や認証を無効化したり、もしくは静脈パターンである生体情報の再登録を促したりする。これにより、制御権限を拡張した後、容易に第三者へのデバイスを引き渡しやすくするといった不正改造が防止できる。
【００５６】
次にＣＰＵ１０３は、端末部１０１がユーザの手首の上にあるかどうかの判定を行う（ステップ４０３）。具体的には、心拍センサ１０９を用いて一定周期の脈動が検出されているかどうかなどを判定することにより、生体である腕に端末部１０１が置かれているかどうか判定される。ＣＰＵ１０３は、端末部１０１が手の上に置かれていると判定すると（ステップ４０３：Ｙｅｓ）、認証モジュール部１２１のカメラ１２４の入力画像から現在の撮像状況を認識する（ステップ４０４）。
【００５７】
この際、ＣＰＵ１０３は、認証モジュール部１２１が静止した状態であるかどうかを、撮像画像のブレの有無や距離センサ１２５の値が一定になっているかどうかなどを合わせて判定する。ここで、撮像状況とは、認証対象であるユーザの手首がカメラ１２４にどのように写っているか、を意味する。具体的に撮像状況は、撮像画像の中に手首が写っているかどうかや、画像の中のどこに手首が存在しているか、カメラと手首の空間的な位置関係（撮像画像に対する被写体の回転角や手首平面とカメラのなす角度、距離）などの情報である。
【００５８】
これらの情報は後述する手首の静脈パターンの抽出に用いられる情報であり、高精度なパターン照合を実現するために必要不可欠な情報である。そして、リストバンド型の端末である生体認証装置１００において撮像画像内に必ず写りこむリストバンド部１２０とユーザの手首との交点から、ＣＰＵ１０３は撮像状況を認識する。
【００５９】
図５Ａから図５Ｆを用いて、さまざまな撮像状況における撮像状況の認識動作の例を説明する。まず、図５Ａはカメラ１２４で撮像した撮像画像５０１において、ユーザの手首とその静脈３０２、リストバンド部１２０が写っている画像である。
【００６０】
認証モジュール部１２１の光源１２２から近赤外領域の光が照射され、手首３０５やリストバンド部１２０はその反射光によって明るく写りこむ。ここで、リストバンド部１２０の内側の素材は、近赤外光に対して反射特性を持つ。これに対して、その他の箇所である背景部分は太陽光や室内灯の光に含まれる赤外光を反射する物体が無ければ図５Ａのハッチング部分のように暗く写りこむ。
【００６１】
図５Ｂは、図５Ａに示した画像に対して二値化が行われた画像の例である。このとき、図５Ｂの撮像画像５０１内の背景部分と手首３０５およびリストバンド部１２０との境界は非常に特徴的になり、特にリストバンド部１２０の各境界線と手首３０５の境界線との交点箇所は大きな角度を伴って交わるため、ＣＰＵ１０３の画像処理によって図５Ｂに示すように交点５０２を４か所検出できる。なお、図５Ｂにおいて二値化による黒は濃いハッチングで示している。
【００６２】
検出された交点５０２ａから交点５０２ｄのそれぞれは、図５Ｃに示すように２点ずつ結んだ線分５０３は、ユーザの手首３０５の輪郭の一部である。このように２つの線分５０３を検出することにより、端末部１０１が手首３０５上の所定の位置に所定の誤差範囲内で置かれているため、手首３０５の撮像すべき領域をカメラ１２４が撮像でき、かつ撮像画像５０１内のどの部分に手首３０５が存在しているか特定する。
【００６３】
図５Ｄは、カメラ１２４が撮像方向を軸にした回転を伴っている画像の例であるが、以上で説明した処理によって、手首３０５の輪郭の一部である線分５０３ａと線分５０３ｂを検出することにより、撮像画像５０１のどの領域にどのような回転を伴って手首３０５が撮像されているかを特定する。
【００６４】
図５Ｅに示した撮像画像５０１の例のように、カメラ１２４の位置が手首３０５の真下にない場合、リストバンド部１２０と手首３０５の線分５０３ｂが片方だけ検出されるなどする。これによって、その状況下ではカメラ１２４がうまく手首３０５の全体に向けられていないということに加えて、どちら側の線分５０３が撮像画像５０１のどの場所で検知されているかを検出し、カメラ１２４が向けられている位置を特定してもよい。
【００６５】
図５Ｆは、肘から指への方向に対してカメラ１２４が略垂直方向からではなく斜めから撮像している画像の例である。この場合は、撮像画像５０１内で検出された手首３０５の線分５０３ａと線分５０３ｂとが平行ではなく、ハの字型もしくは逆ハの字型になる。このことから、カメラ１２４の手首３０５に対する傾きを検出してもよい。
【００６６】
一方で、上述のような手首３０５とリストバンド部１２０の交点５０２が正しく検出できないような場合は、カメラ１２４の撮像方向に手首３０５が無いと判定してもよい。また、手首３０５とリストバンド部１２０以外の背景が暗くならない場合（例えば窓際の室内や屋外など）、以上で説明した二値化の処理のみでは検出がうまくできない状況が起こり得る。
【００６７】
そこで、図６に示した例のようにリストバンド部１２０の手首３０５に当る内側に背景の状況によらず手首３０５との交点を検出できるような紋様を記してもよい。具体的にはリストバンド部１２０の内側に、光の吸収/反射特性が内側の素材とは異なる線６０１のような紋様を付ける。例えば、リストバンド部１２０が近赤外光を好適に反射するような素材であった場合、線６０１は近赤外光を反射しない素材により構成されてもよい。
【００６８】
線６０１が設けられることにより、仮に背景から近赤外光が写りこむような場合でも、線６０１はそれらとは異なる明るさで撮像画像５０１に撮像されるため、手首３０５と線６０１の交点が、線６０１の端の点として安定して検出される。このように光に対する吸収/反射特性が異なる素材がバンドの内側に複数用いられることで、背景からの近赤外光が入り込むような環境下、例えば窓際の室内や屋外などでも安定して撮像状況の認識を行うことができる。
【００６９】
さらに可視光領域では変化の無い吸収／反射特性の紋様が用いられることで、リストバンド部１２０のデザイン性への影響も少なくすることができる。なお、リストバンド部１２０の内側については、素材自体に紋様を記すことに限定されるものではなく、上記で述べたような特性を持ったシール状のものが貼り付けられるようにしてもよい。これによって、リストバンド部１２０の素材が限定されることが無くなる。
【００７０】
以上で述べたように撮像状況を処理することで、ユーザの手首３０５がどのように撮像されているかが認識されるとともに、撮像画像５０１内のどの領域にどのように写っているか認識することが可能となる。
【００７１】
図４の説明に戻り、生体認証装置１００は手首画像の撮像を行う（ステップ４０５）。ここでは、カメラ１２４の撮像した画像が保存される。保存を行うタイミングは、カメラ１２４のフレームレートに同期した任意のタイミングで行われてもよいし、ステップ４０４において認識した撮像状況に応じてタイミングが決定されるようにしてもよい。
【００７２】
後者の場合は例えば、ユーザの手首３０５がカメラ１２４の撮像画像５０１の中に含まれている状況でのみ保存が行なわれ、後段の処理に進むような例があげられる。これによって、手首３０５がパターン抽出できるように写っていない場合は、後段のパターン抽出処理が無駄に行われて余計な電力消費が発生するのを防止することができる。
【００７３】
ここで、手首３０５がパターン抽出できるように写っていない場合とは、交点５０２を検出できない場合、交点５０２を１か所しか検出できない場合、交点５０２を５〜７か所検出した場合のいずれかの場合であってもよく、線分５０３が検出できない場合であってもよい。
【００７４】
基本的には光源１２２が手首を照らし、それをカメラ１２４が撮影する。こうした光を利用する撮影では、屋外で太陽の下で認証を行うといった場合、外光の影響を強く受けて画質が劣化しやすい。これに対して、外光よりも十分に強い人工光を光源１２２が与えれば、撮影される画像においては人工光の影響が支配的になる。もちろん、光を強くすると電力消費が増えるため、非常に短い間隔でフラッシュ的に光源１２２を光らせ、露光時間を短く設定（1/1000秒程度）したカメラ１２４が撮影を行うことで、外光の影響を抑えることができる。
【００７５】
また、ユーザの操作性の観点からは、カメラ１２４を手首３０５からあまり遠くまで離さなくても認証できることが望ましい。至近距離で手首３０５をなるべく広く撮るためには、広角撮影が不可欠である。但し、広角撮影の場合、撮影した画像が歪んだり（樽型歪みなど）、画像の周辺部ほど暗くなったりしやすくなる。これはすなわち、カメラ１２４の位置と手首３０５との僅かなずれが生じただけで、撮影される画像の歪み方が大きく異なることを意味し、同じ手首３０５を撮影した画像であっても、歪みの異なる画像から抽出した特徴同志は一致しにくくなる。
【００７６】
そこで、ステップ４０５では、このような歪みや明るさムラを正規化する処理を行う。ここでは距離センサ１２５の値に応じてＣＰＵ１０３が光量制御部１２３から光源１２２の光量を調整する。具体的には手首３０５と距離センサ１２５の初期値を2cm相当の値とし、その値に応じた初期光量があらかじめ設定される。距離センサ１２５の値を計測した際に、距離が初期値よりも近い場合は暗く、また遠い場合は明るくするような制御をＣＰＵ１０３が行う。
【００７７】
これによって、ユーザの手首３０５の太さによって光源１２２と手首３０５との距離が異なる場合に適切な光量で手首３０５の静脈を照射することができる。なお、ステップ４０４での認識結果であるユーザの手首３０５の横幅（太さ）などの情報に応じて光量が決定されるようにしてもよい。これによって、リストバンド部１２０に距離センサ１２５が存在しない構成においても適切な光量調整を行うことができる。
【００７８】
次に、ＣＰＵ１０３は、撮像した画像を用いて認証に用いる手首静脈パターンの抽出処理と照合処理を行う（ステップ４０６）。まず、撮像した画像とステップ４０４の認識結果から、認証に用いる領域の決定、切り出し、画像処理による回転やサイズなどの正規化が行なわれる。この処理の１例として図５Ｄに示したように撮像画像５０１の内で手首３０５が回転をともなって撮像されている場合の処理を、図７Ａから図７Ｃを用いて説明する。
【００７９】
図７Ａに示すように、ステップ４０４で検出された手首３０５の線分５０３に基づいて、ＣＰＵ１０３は手首３０５の静脈が存在する領域７０１ａを決定する。この領域７０１ａの決定は、まず領域７０１ａの中心点として、線分５０３ａと線分５０３ｂのそれぞれの中間点を結んだ線の中心をあてがう。次に、線分５０３ａと線分５０３ｂの間隔である手首の幅に応じて領域７０１ａの各辺の長さが決定される。手首静脈は縦方向すなわち肘から指の方向に長く分布しているため、領域７０１ａの縦の長さは横幅に比べて長く決定されてもよい。
【００８０】
そして、ＣＰＵ１０３は領域７０１ａの撮像画像５０１に対する回転角を決定する。この回転角は、線分５０３ａと線分５０３ｂのそれぞれの撮像画像５０１に対する回転角を平均されたものを用いる。以上の処理から図７Ａのように認証対象となる領域７０１ａが決定される。この処理によって、ユーザの手首３０５の太さや装着の仕方の個人差などのように手首３０５とカメラ１２４の位置関係に変動があるような場合でも、安定して手首の決まった領域を決定することができる。
【００８１】
次に、ＣＰＵ１０３は撮像画像５０１から領域７０１ａの部分のみを切り出し、上記で算出された回転角を図７Ｂに示すようにキャンセルするような画像回転処理（アフィン変換など）を行い、切り出し領域７０１ｂを得る。最後に切り出し領域７０１ｂのサイズを予め設定された大きさにリサイズして正規化処理を終える。このような正規化処理を行うことによって、手首３０５の幅や認証モジュール部１２１と手首３０５の空間的な位置関係の変動などにロバストな手首静脈の画像取得が可能となり、認証精度や速度の向上が実現される。
【００８２】
なお、図５Ｅように手首３０５とリストバンド部１２０との交点が片側のみしか検出できない場合においては、図７Ｃのように検出された手首３０５の片側の線分５０３ｂの情報に基づいて領域７０１ｃをＣＰＵ１０３が決定するようにしてもよい。この際は、まず手首３０５の横幅の長さを別のタイミングで撮像した過去の画像（線分５０３ａと線分５０３ｂが二つ検出されているもの）から算出された値が代用されてもよい。
【００８３】
領域７０１ｃの中心座標は、線分５０３ｂの垂直二等分線上に、算出された代用の手首３０５の横幅の半分の長さをあてがう。領域７０１ｃの各辺の決定は、同様に過去の画像から算出した手首３０５の幅の値を用いて決定される。また、領域７０１ｃの回転角は片側の線分５０３ｂの回転角をそのままあてがう。
【００８４】
これらの処理によって、撮像画像５０１内に手首３０５とリストバンド部１２０の交点が二か所検出できないような場合に置いても、手首静脈パターンの切り出し・正規化が行えるようになり、カメラ１２４の向きの不備による認証失敗のリスクを低減することができる。このようにして得られた手首の切り出し画像をもとに、ＣＰＵ１０３は既に公知の静脈認証技術に用いられている特徴抽出処理にかける。
【００８５】
ＣＰＵ１０３は、以上のようにして得られた静脈パターン特徴を、予め登録されていた本人の静脈パターン特徴と比較し、類似性を判定する。判定の結果が、本人と判定するに十分な類似性を持っていれば（ステップ４０７：Ｙｅｓ）、次のステップ４０９に進む。判定の結果が、本人ではないという場合（ステップ４０７：Ｎｏ）、認証に要する時間が、予め設定された一定時間を経過しているかどうかを判定し、一定時間が経過していないと判定されれば（ステップ４０８：Ｎｏ）、ステップ４０４に戻る。
【００８６】
これによって、本人であるのに撮像状況などによって誤って拒否されてしまう確立を低減することができる。一方、長時間の認証試行は他人によるなりすましリスクを増加させるため、一定の時間（例えば５秒から１０秒程度）が経過していると判定されれば（ステップ４０８：Ｙｅｓ）、ユーザの本人認証は失敗したとみなし、ステップ４０２の初期化に戻る。
【００８７】
本人認証が済んだ後、ＣＰＵ１０３は、リストバンド部１２０が認証された手首３０５にそのまま装着されたかどうかの判定を行う（ステップ４０９）。これは、手首３０５による本人認証を行った後、他人の手首に生体認証装置１００が装着しなおされたりしてなりすましが発生するのを防ぐためであり、認証後に確かにその手首３０５に装着がされたかどうかを判定する。
【００８８】
具体的にＣＰＵ１０３は、各種センサにおいて別の手首に付け替えた際に生じる突発的なセンサ値が検出されていないかどうかを検出する。心拍センサ１０９においては、図３Ｃに示したように手首３０５に触れた状態であることから継続的に脈動が検出されているため、装着時の一瞬のブレすなわち予め設定された時間の脈動の不検出を許容しつつ、手首の付け替えによる予め設定された時間以上の脈動の不検出が発生していないか判定される。
【００８９】
また、加速度センサ１１０においては、他人の手首に付け替えられる際の急な生体認証装置１００の動きが発生していないか判定される。距離センサ１２５やカメラ１２４においても認証時の手首３０５との距離やカメラ輝度が、実際にその手首３０５に装着される場合は、連続的に推移するが、生体認証装置１００が手首３０５から外されることによる連続的でない推移の値あるいは予め設定された値を超える値が検出されていないか判定される。
【００９０】
さらには、手首３０５の輪郭の一部の検出結果である線分５０３の情報に基づいて判定が行なわれてもよい。装着のためにカメラ１２４が手首３０５に近づく際には線分５０３が長くなるため、この変化を基に判定が行なわれてもよい。また、これら判定の処理を行いつつ、図３Ｃに示したように手首３０５に生体認証装置１００がしっかりと固定され装着されたかどうかの判定が行なわれてもよい。
【００９１】
装着の判定は、心拍センサ１０９による脈動の継続的な検出と、カメラ１２４や距離センサ１２５の値が手首３０５に密着されている前提の値（例えばカメラの輝度値や距離センサ値）が予め設定された一定の時間継続しているかどうかの判定である。
【００９２】
このような処理を行うことによって、認証を行った手首３０５に確かに装着されたかどうかの判定を行うことができる。なお、本人認証がなされた後、装着状態になるまでに予め設定された一定の時間が経過したと判定された場合は、認証結果が破棄され、ステップ４０２から処理がやり直されるようにしてもよい。
【００９３】
既に手首３０５の周りにある生体認証装置１００を、認証後に装着する動作は、せいぜい数秒程度の時間があれば行える動作であり、それ以上の時間が経過したと判定する場合は、不正が行われているものとみなされる。これによって、認証後に不正な手首のつけかえを試みようとしても、それを防ぐことができる。この処理は加速度センサ１１０の値を判定する処理と組み合わせることで、不正の検知精度を相乗的に向上することができる。
【００９４】
以上の処理を経て、ＣＰＵ１０３は、認証後の手首３０５に装着がなされていないと判定されれば（ステップ４０９：Ｎｏ）、ステップ４０２に戻り、装着されたと判定されれば（ステップ４０９：Ｙｅｓ）、ステップ４１０に進む。ステップ４１０でＣＰＵ１０３は、生体認証装置１００がユーザの手首３０５に継続して装着され続けているかどうかの判定を行う。具体的には、ステップ４０９と同様に各種センサの値が定常的な値をとっているかどうかから判定を行う。
【００９５】
なお、生体認証装置１００が長期間使用されることもあり、ステップ４１０の処理にともなうセンサの起動は極力最低限に抑えられることが望まれる。そこで、最も消費電力が少ないセンサ（例えば、距離センサ１２５）で継続的にセンサ値の判定が行なわれ、センサ値に一定の変動があると判定された場合は、他のセンサ（心拍センサ１０９やカメラ１２４）が起動されて、より高精度に装着状態の判定が行われる。これによって、必要最低限のセンサ起動によって装着状態の判定を行うことができ、消費電力が低減できる。
【００９６】
ステップ４１０でＣＰＵ１０３は、装着状態が解除されたと判定した場合（ステップ４１０：Ｎｏ）、ステップ４０２に戻り、装着状態が維持されていると判定した場合（ステップ４１０：Ｙｅｓ）、確かに本人が生体認証装置１００を装着しているとみなされ、前述した生体認証装置１００の制御権限を拡張するなどの処理を行う。
【００９７】
より厳密に装着状態を検知するため、リストバンド部１２０の留め具３０１とリストバンド部１２０がどのような位置関係であるかを、検出されるようにしてもよい。具体的には、端末部１０１あるいはリストバンド部１２０と留め具３０１との通電状況によって、留め具３０１が図３Ｂ（図３Ｂでは端末部１０１と留め具３０１を図中で識別しやすいように少し離して記載している）のように端末部１０１と接した状態であるかどうかや図３Ｃのようにリストバンド部１２０に付着しているかどうかが検出されてもよい。これによって、リストバンド部１２０の状態がどのようなものかを、より確実に検出でき、装着状態の判定の精度が増す。
【００９８】
以上で説明した処理を行うことにより、リストバンド型の生体認証装置１００は、他人によるなりすまし使用を防ぎながら、本人の手首静脈パターンを認証することができる。さらに認証のための操作をバンド装着動作の途中段階で行うことにより、認証操作に関わるユーザの使い勝手を向上することができる。
【００９９】
リストバンド部１２０は、図３Ａから図３Ｃを用いて説明した構造に限定されるものではなく、例えば図８Ａ、図８Ｂのような構造であってもよく、このような構造においても同様の処理を行うことができる。この構造では、リストバンド部１２０が接合部８０１で着脱が可能であり、手首に装着される際は図８Ａに示すように外されて、リストバンド部１２０の内側に手首が通される。結合部８０２は、比較的柔らかめの素材でできており、リストバンド部１２０の開閉の幅が調節可能である。
【０１００】
図８Ａに示す状態で手首が通され、認証モジュール部１２１が撮像し、端末部１０１が認証した後、図８Ｂに示すように接合部８０１が接合されることで、生体認証装置１００は手首３０５に装着される。その他の一般的な腕時計型のバンドの構造においても、バンド側で認証モジュール部１２１を手首の静脈を撮像できる位置に配置されることで、認証を実施することが可能である。
【０１０１】
また、本実施例では、リストバンド型の生体認証装置１００の演算部１０２の中ですべての処理を実行する例を示したが、リストバンド型のように小型のデバイスに内蔵できるＣＰＵの性能は十分でない場合もある。そこで、負荷のかかる処理の一部は、例えば、より大型のスマートホンやクラウド上のサーバで実行されてもよい。
【０１０２】
但し、生体情報は、保護されるべき情報であるので、デバイス外に送信されるときは暗号化される、もしくは分割されて個々の単位では個人を特定できないようにした上で、異なるサーバに割り振られて実行し最後に統合される、といった構成とする。
【０１０３】
ユーザの手首静脈を事前に登録する際においても、生体認証装置１００が用いられる。登録の場合も図４に示した処理フローと共通の処理を行い、ステップ４０６で抽出された静脈パターンは秘密記憶領域１０５に保存される。この際、登録するに値する撮像状況であるかどうかは、ステップ４０４での撮像状況の認識結果に基づき、手首３０５とリストバンド部１２０の交点５０２が４つ全て検出されているかどうかで判定されてもよく、全て検出されたと判定された場合の画像が保存されてもよい。
【０１０４】
良好な撮像状況で静脈パターンが保存できた際には、出力部１１２にその旨が提示される。また、ユーザもしくは登録実施者が、図７Ａ、図７Ｃに示したような撮像状況を、生体認証装置１００とは別のモニタでリアルタイムに確認できるようにし、その確認に対する入力に基づいて静脈パターンが保存されるようにしてもよい。このために、撮像状況は通信部１０７から外部のスマートホンやサーバなどへ送信される。これによって、人間が撮像状況を確認しながら保存するタイミングを決定できるため、より高精度な登録用の静脈パターンが保存可能となる。
【０１０５】
また、登録される静脈パターンは１つに限られるものではない。例えば、手首の中で掌寄りの部分と肘寄りの部分の２か所が、静脈パターンとして登録されてもよい。さらには、片腕に限らず両腕それぞれの静脈パターンが登録されてもよい。このように４つの静脈パターンが登録された場合、ステップ４０６におけるパターンの照合処理は、４つの静脈パターンとの比較となる。
【０１０６】
そして４つの中のどれか１つでも類似性の高い静脈パターンが検出されたと判定された場合は、本人であると判定される。これによって、ユーザの手首に既に時計などが装着されている場合などに、別の箇所や手首の静脈パターンで認証を行うことができる。
【実施例２】
【０１０７】
実施例１ではリストバンド部１２０に認証モジュール部１２１を設ける例を説明したが、実施例２では、ヘルスケア用途や入退場管理用途に加えスマートウォッチなどの高機能で汎用的なリストバンド型デバイスとして、端末部の裏面に生体認証用のモジュールを備えた生体認証装置の例を説明する。なお、実施例２は実施例１と共通の部分も含まれるため、実施例１と異なる部分について詳細に説明をする。
【０１０８】
（構成の説明）
図９は、実施例２における生体認証装置９００の構成の例を示す図である。図９に示すように、端末部９０１の内部に認証モジュール部１２１を内包していることが特徴である。端末部９０１とリストバンド部９２０が一体となってリストバンド型の装置である生体認証装置９００を構成している。図１と同じ部分は図１と同じ符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
図１０は、実施例２におけるリストバンド型の生体認証装置９００の外観の例を示す図である。生体認証装置１００のヘルスケア向けや、入退場管理、金融決済の動作以外の動作も含んだスマートウォッチなどである。入力部１１１はボタン機構に加えて、タッチ入力も可能なタッチパネルも含み、出力部１１２はタッチパネル式のディスプレイを備える。
【０１１０】
端末部９０１の裏面すなわち出力部１１２のディスプレイと反対の面には認証モジュール部１２１が備えられ、端末部９０１の裏側からリストバンド部９２０の方向にカメラ１２４が向けられている。このように端末部１０１と認証モジュール部１２１が一体化していることで、リストバンド部９２０の構造が非常にシンプルになり、生体認証装置９００の低コスト化が可能である。なお、リストバンド部９２０の装着に関する構造は実施例１と同様である。
【０１１１】
図１１は、生体認証装置９００と手首との位置関係の例を示す図である。リストバンド部９２０に手首を通した状態で、リストバンド部９２０の長さ限界程度まで端末部９０１が引っ張られ、手首に向けて端末部９０１がかざされる。領域１１０１は、カメラ１２４の撮像領域を示しており、図１１に示すようにリストバンド部９２０と手首の広範囲を撮像できる領域である。
【０１１２】
この位置関係は、ユーザが端末部９０１をある程度引っ張ることで、カメラ１２４と手首の距離が装着のたびにほぼ一定になるため、手首とカメラ１２４の位置関係の自由度（特に距離の自由度）が制限される。生体認証装置９００における処理は、図４などを用いて説明した処理と基本的には同様であるが、ステップ４０３の処理はスキップされる。
【０１１３】
図１２Ａから図１２Ｄは、ステップ４０４において、撮像状況を認識している際のユーザへ提示するGUI(Graphical User Interface)１２０１の例を示す図である。このようなGUI１２０１により、ユーザが端末部９０１を手首にかざす際に、どの位置にかざせばよいのか、正しい位置にかざせているかどうかを出力部１１２のディスプレイを用いてリアルタイムにかつ直感的にユーザへ伝えることができる。出力する内容については、ステップ４０４での撮像状況の認識の結果に基づいて決定される。
【０１１４】
図１２Ａは、ユーザが適切な位置に端末部９０１をかざせている際のGUI１２０１ａと手首の例を示す図であり、出力部１１２のディスプレイにはユーザの手首の映像（撮像画像）とそれを認識した結果（点線で表示）が重畳されてリアルタイムに表示されており、適切な位置にかざせている旨が文章で表示される。なお、図１２Ａでは手首との位置関係を見やすくするためにリストバンド部９２０を省略している。
【０１１５】
図１２Ｂは、図５Ｅに示した状況と同じになり、カメラ１２４が手首の一部を写し切れていないような場合のGUI１２０１ｂの例を示す図である。GUI１２０１ｂはカメラ１２４の位置を矢印の方向に動かすように促す表示である。図１２Ｃは、カメラ１２４の回転が大きすぎるような場合に表示されるGUI１２０１ｃの例を示す図である。GUI１２０１ｃはカメラ１２４の回転角が小さくなるように促す、ユーザが直感的に理解できるように矢印などを用いた表示である。
【０１１６】
図１２Ｄは、図５Ｆに示した状況と同じになり、カメラ１２４が肘から指への方向に対して傾きすぎているような場合のGUI１２０１ｄの例を示す図である。GUI１２０１ｄは図１２Ｂ、図１２Ｃと同様にその傾きを補正することを促す表示である。以上で述べた、撮像状況に応じたGUI１２０１の表示を行うことで、ユーザに対して手首の静脈を認証するのに適切な位置に端末部９０１をかざすための直感的な誘導を行うことができる。これによって、手首に対して光源１２２が適切に向けられ、カメラ１２４の位置も適切に向けられるため、認識精度と速度の向上を可能となる。
【０１１７】
なお、ユーザに対するかざし方の誘導の提示は、上述のGUI１２０１に限られるものではない。例えば、端末部９０１の各箇所に配置されたLEDを用いて、適切な位置へ端末部９０１を移動する方向に対応したLEDが点灯されてもよい。また、振動素子を端末部９０１の内部に備え、LEDと同様に移動する方向に対応した触覚フィードバックが与えられるようにしてもよい。
【０１１８】
このような構成を備えることで、仮に端末部９０１がディスプレイなどの高度な情報提示装置を備えていないような場合でも、ユーザに対する適切な誘導を促すことができる。その後の正規化・特徴抽出・照合処理などは図４などを用いて説明した処理フローのステップ４０４以降と同様であり、ユーザの端末部９０１のかざし方のブレや変動に対しては、ロバスト性を保ちながら処理を行うことができる。
【０１１９】
図１３Ａ、図１３Ｂは、ユーザに対する端末部９０１をかざす位置の誘導の例を示す図である。端末部９０１の裏面に小型のプロジェクタなど、情報を投影できる装置を備え、認証対象である手首に情報を投影する。図１３Ａは、ガイド線１３０１を照射し、手首の関節と輪郭の一部がそのガイド線１３０１と重ねるように促す例を示す図である。このガイド線１３０１が手首の各部分と一致した場合に、カメラ１２４の撮像領域が所望の位置に来るよう、投射条件を予め設定しておく。
【０１２０】
図１３Ｂは、生体認証装置９００がその瞬間に抽出している静脈パターンをリアルタイムに投射静脈パターン１３０２としてユーザの手首に投影する例を示す図である。適切な位置にカメラ１２４がかざせていないと、本来の静脈パターンが抽出できず、投射静脈パターン１３０２としてユーザの手首に静脈パターンの全てが表示されないため、ユーザは投射静脈パターン１３０２をきれいに表示するように端末部９０１の位置を調整することで、端末部９０１は適切な位置に移動される。なお、図１３Ｂでは投射静脈パターン１３０２を見やすくするためにリストバンド部９２０を省略している。
【０１２１】
これにより、リアルタイムに自身の静脈パターンが表示されることによるインタラクション性と、端末部９０１の位置が正しいかどうかすぐにわかる直感性によってユーザは楽しみながら端末部９０１の位置を調整することができる。
なお、用途は異なるが、投射静脈パターン１３０２を用いると手首の静脈がどの場所にあるか外観から見やすくすることができるため、注射や手術など医療処置の補助的な役割も果たすことができる。
【０１２２】
以上で述べたユーザに対する生体認証状況のフィードバックは、認証時にのみならず、認証用のパターンの登録時にも同様に用いるようにしてもよい。
【０１２３】
また、以上で述べた実施例２の生体認証装置９００を用いることで、端末部９０１と認証モジュール部１２１を一体化することで装置の低コスト化できるとともに、バンドの機構とGUIの提示による適切な撮像位置への誘導と、正規化処理を経た静脈パターンの照合処理によって、ユーザの使い勝手向上と認証精度・速度を向上できる。
【０１２４】
なお、本実施例で説明した認証の対象は手首の掌側の静脈に限るものではなく、例えば手首の甲側の静脈や、手の甲の静脈であってもよい。これによって、リストバンドを装着する直前や装着したあとでも認証操作を行うことができユーザの使い勝手を向上することができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１００  生体認証装置
１０１  端末部
１０２  演算部
１０３  ＣＰＵ
１０４  メモリ
１０５  秘密記憶領域
１０６  インタフェース
１０７  通信部
１０８  画像入力器
１０９  心拍センサ
１１０  加速度センサ
１１１  入力部
１１２  出力部
１２０  リストバンド部
１２１  認証モジュール部
１２２  光源
１２３  光量制御部
１２４  カメラ
１２５  距離センサ
３０１  留め具
３０２  静脈
３０３  領域
３０５  手首
５０１  撮像画像
５０２  交点
５０３  線分
６０１  線
７０１  領域
７０２  切り出し画像
７０３  領域
８０１  接合部
８０２  結合部
９００  生体認証装置
９０１  端末部
９２０  リストバンド部
１２０１  ＧＵＩ
１３０１  ガイド線
１３０２  投射静脈パターン
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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