(57)【要約】【課題】どのような大きさの指であっても、少ない撮像回数で、指全体に亘って明るく鮮明な画像を得ることができる、認証率の高い個人認証装置を提供する。【解決手段】被写体１を撮像面において相対向する２方向より照射する光源２、被写体１を撮像するカメラ３、光源２の点灯タイミングを制御し、被写体１を上記２方向より片方向ずつ照射する点灯パターンと、被写体１を上記２方向より同時に照射する点灯パターンとでそれぞれ被写体１を照射する光源制御部５、点灯パターン毎にそれぞれ撮像した撮像画像を用いて１枚の合成画像を得る画像合成処理部７、合成画像より特徴情報を抽出する画像処理部８、および特徴情報を用いて個人認証を行う照合処理部９を備えた構成とする。【選択図】図１
2008090719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像面において相対向する２方向より照射する光源、上記被写体を撮像する撮像手段、上記光源の点灯タイミングを制御し、上記被写体を上記２方向より片方向ずつ照射する点灯パターンと、上記被写体を上記２方向より同時に照射する点灯パターンとでそれぞれ上記被写体を照射する光源制御部、上記点灯パターン毎にそれぞれ撮像した撮像画像を用いて１枚の合成画像を得る画像合成処理部、上記合成画像より特徴情報を抽出する画像処理部、および上記特徴情報を用いて個人認証を行う照合処理部を備えたことを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
光源の点灯タイミングと上記光源の光量制御量を制御する光源制御部、および撮像手段の撮像パラメータを制御する撮像制御部を備え、画像合成処理部は、予め決められた複数の組合せの光量制御量・撮像パラメータで、点灯パターン毎にそれぞれ撮像した複数の撮像画像より、上記点灯パターン毎に、合成に必要な必要領域が飽和せずかつ最も明るい画像をそれぞれ選択し、選択した３枚の画像を合成して１枚の合成画像を得ることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項３】
撮像手段の撮像パラメータを制御する撮像制御部、および基準となる撮像パラメータで、点灯パターン毎にそれぞれ試し撮像した撮像画像より、上記点灯パターン毎に、合成に必要な必要領域が飽和せずかつ明るい画像が得られる撮像パラメータを計算する撮像制御量計算部を備え、画像合成処理部は、計算された各撮像パラメータで、上記点灯パターン毎にそれぞれ撮像した３枚の撮像画像を用いて１枚の合成画像を得ることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項４】
光源の点灯タイミングと上記光源の光量制御量とを制御する光源制御部、および基準となる光量制御量で、点灯パターン毎にそれぞれ試し撮像した撮像画像より、上記点灯パターン毎に、合成に必要な必要領域が飽和せずかつ明るい画像が得られる光量制御量を計算する光量制御量計算部を備え、画像合成処理部は、計算された各光量制御量で、上記点灯パターン毎にそれぞれ撮像した３枚の撮像画像を用いて１枚の合成画像を得ることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項５】
合成画像における合成軸の数（ｎ−１）（ｎ≧４）を決定する分割量計算部、光源の点灯タイミングと上記光源の光量制御量を制御し、被写体を２方向より片方向ずつ照射する点灯パターンと、上記被写体を上記２方向より同時に照射する際に、上記２方向からの光量のバランスが（ｎ−２）段階で変化する点灯パターンとでそれぞれ上記被写体を照射する光源制御部、および被写体を２方向より同時に照射する際の各段階の光源の光量制御量を計算する光量制御量計算部を備え、画像合成処理部は、上記点灯パターン毎にそれぞれ撮像したｎ枚の撮像画像を用いて１枚の合成画像を得ることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項６】
合成画像における合成軸の数（ｎ−１）（ｎ≧４）を決定すると共に、上記合成軸により分割された領域の画像を得るために必要な必要領域を決定する分割量計算部、撮像手段の撮像パラメータを制御する撮像制御部、および基準となる撮像パラメータで、点灯パターン毎にそれぞれ試し撮像した撮像画像より、上記点灯パターン毎に、合成に必要な上記必要領域が飽和せずかつ明るい画像が得られる撮像パラメータを計算する撮像制御量計算部を備え、画像合成処理部は、計算された各撮像パラメータで、上記点灯パターン毎にそれぞれ撮像したｎ枚の撮像画像を用いて１枚の合成画像を得ることを特徴とする請求項５記載の個人認証装置。
【請求項７】
画像合成処理部は、合成画像の各合成軸付近で滑らかに変化する重み関数を用い、合成に用いる複数の画像の各画素の輝度値に対し、それぞれ重み付けを行い、重み付けした画像の和をとることにより１枚の合成画像を得ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の個人認証装置。
【請求項８】
重み関数は、シグモイド関数であり、各画素に対する重みの総和が常に１になるようにしたことを特徴とする請求項７記載の個人認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、指の光学特性を検出することで個人認証を行う個人認証装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の個人認証装置として、指の上部に光源を設置し、爪側から光を照射し、指内部を透過した光を撮像して指紋画像を得る方式がある（例えば、特許文献１参照。）。また、光源を指の両側面に設置して静脈画像を得る方式が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
装置の小型化、利便性からは、光源を指の両側面に設置する後者の方式が望ましいが、側面から光を照射すると、指部分のうち、光源側の画像は飽和して白くなり、反対側は暗くなるなど、均一な明度で鮮明な画像を得ることが難しい。
そこで、特許文献２では、指の両側面に配置した光源を、それぞれ片方ずつタイミングをずらして点灯させ、指側面の飽和領域が順次一方だけに現れるようにすると共に、各光源の点灯タイミングで撮像した画像に対し、それぞれ、指の撮像画像における飽和領域のない半面だけを切り出し、切り出した２枚の画像を１枚に合成することで、飽和領域のない指画像を得ている。
また、適切な明るさの画像を得るために、パワートランジスタを用いたＰＷＭ等の高速なスイッチング制御を利用して、電力量を変えて連続撮影している。
また、指の太さを計測するセンサを追加し、太さと最適光量との関係を予め計算することで撮像枚数を減らしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８５５３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２６５２６９号公報（第７〜８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の個人認証装置において、第１の問題点は、合成する２枚の画像を撮像する際、合成の境界線付近（指中央部分）が飽和しないように撮像すると、指の側面付近が暗くなり、逆に側面が十分明るいように撮像すると、中央部分が飽和してしまう点である。これは特に太い指で顕著に現れる。
第２の問題点は、最適な光量を探すために電力量を変えて連続撮影しており、撮像時間およびメモリ使用量が大きくなる点である。また、指の太さ計測にセンサを追加する場合、コストが増加する。
第３の問題点は、２枚の画像を合成する際、お互いの画像の明度が同じであるとは限らないため、合成の境界線で輝度が急激に変化し、境界線が目立つ場合がある点である。これは後の画像処理において悪影響を及ぼす。
また、境界線を目立たないようにするために平滑化処理をしているが、その場合、画像がぼやけてしまい、指紋・静脈パターンなどの情報が失われてしまう。
【０００５】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、どのような大きさの指であっても、少ない撮像回数で、指全体に亘って明るく鮮明な画像を得ることができる、認証率の高い個人認証装置を提供することを目的としている。
また、撮像した複数の画像を合成して１枚の画像にする際に、指紋・静脈パターン等の情報を失うことなく、境界線の自然な合成画像を得ることができる、認証率の高い個人認証装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る個人認証装置は、被写体を撮像面において相対向する２方向より照射する光源、上記被写体を撮像する撮像手段、上記光源の点灯タイミングを制御し、上記被写体を上記２方向より片方向ずつ照射する点灯パターンと、上記被写体を上記２方向より同時に照射する点灯パターンとでそれぞれ上記被写体を照射する光源制御部、上記点灯パターン毎にそれぞれ撮像した撮像画像を用いて１枚の合成画像を得る画像合成処理部、上記合成画像より特徴情報を抽出する画像処理部、および上記特徴情報を用いて個人認証を行う照合処理部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、どのような大きさの指であっても、少ない撮像回数で、指全体に亘って明るく鮮明な画像が得られるため、高い認証率で個人認証が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による個人認証装置を示す構成図であり、被写体１である指を右側面および左側面より照らすように、被写体設置個所の両側面にそれぞれ設置された光源２ｒ、２ｌ（総称する場合は２と記す。）、被写体１を、被写体１の腹側より撮像するカメラ（撮像手段）３、撮像した画像を記憶する画像記憶部４、光源２の点灯タイミング、および光源２に供給する電力量（光量制御量）を制御する光源制御部５、カメラ３のゲイン（撮像パラメータ）を制御するカメラ制御部（撮像制御部）６、撮像した複数の画像を合成して１枚の画像を得る画像合成処理部７、合成した画像を画像処理し、特徴情報を抽出する画像処理部８、並びに抽出した特徴情報を用いて個人認証を行う照合処理部９から構成される。
本実施の形態では、光源制御部５により、光源２の点灯タイミングを制御し、被写体１を右側面と左側面との２方向より片方向ずつ照射する点灯パターンと、被写体１を上記２方向より同時に照射する点灯パターンとでそれぞれ被写体１を照射する。画像合成処理部７では、右側の光源２ｒのみ照射して撮像した画像と、左側の光源２ｌのみ照射して撮像した画像と、両側の光源２ｒ、２ｌを同時に照射して撮像した画像とを用い、これら３枚の画像を合成して１枚の画像を合成する。
【０００９】
指１の両側に配置した光源２を、それぞれ片方ずつタイミングをずらして点灯させ、得られた２枚の画像を用い、それぞれ飽和領域のない半面、例えば、照射光源側とは反対側の側面だけを切り出して１枚の画像を合成しようとした場合、指中央部分が飽和しないように撮像すると、合成に用いる照射光源側とは反対側の側面付近の画像は暗くなってしまい、逆に照射光源側とは反対側の側面が十分明るいように撮像すると、指中央部分の画像が飽和してしまう問題がでてくる。これは特に太い指で顕著に現れる。
これに対して、本実施の形態では、両側の光源２を片方ずつ照射して撮像した画像に加え、さらに両側の光源２を同時に照射して中央部分が明るく鮮明な画像を撮像し、得られた３枚の画像より１枚の画像を合成する。これにより、片側の各光源のみを照射させて撮像する場合に、指中央部分の輝度を気にすることなく、側面付近のみが明るく鮮明に写るように撮像できる。その結果、従来、明るく鮮明な画像を合成することが難しかった太い指であっても、指全体に亘って、輝度不足、輝度過剰等の無い明るく鮮明な画像が得られ、良質の合成画像が得られるので、高い認証率で個人認証が行える。
【００１０】
図２は、本発明の実施の形態１による個人認証装置の動作を示すフローチャートであり、画像の撮像から合成、照合までの処理の主な流れを示す。
【００１１】
まず、図２の撮像処理（ステップＳ１）について説明する。本実施の形態１では、カメラゲインおよび光源２に供給する電力量は予め決められた値のみを使用する。予め決められた複数の組合せのゲイン・電力量で、右側光源２ｒのみ照射して複数の画像を撮像し（ステップＳ１０１）、次に予め決められた複数の組合せのゲイン・電力量で、左側光源２ｌのみ照射して複数の画像を撮像する（ステップＳ１０２）。さらに、予め決められた複数の組合せのゲイン・電力量で、両側の光源２より指を照射して複数の画像を撮像する（ステップＳ１０３）。
【００１２】
次に、最適画像の選択処理（ステップＳ２）では、左右および両側より光を照射して撮像された複数の画像の中から、点灯パターン毎に、合成に必要な必要領域が飽和せずかつ最も明るい画像を選択し、合成に用いる画像とする。以下に、合成に必要な領域が飽和せずかつ最も明るい画像を選ぶ方法について説明する。
図３は本実施の形態に係わる最適画像の選択処理（ステップＳ２）の詳細な動作を示すフローチャートであり、図４は、各光源照射時に撮像された画像における必要領域を示す説明図である。なお、この選択処理は画像合成処理部７にて行われる。
【００１３】
図４の一点鎖線により囲まれた領域が必要領域であり、各点灯パターンで撮像された撮像画像における必要領域は予め決められている。ステップＳ１０１で得られた複数の撮像画像に対しては、図４（ａ）に示すように、左側の所定領域が必要領域とされる。また、ステップＳ１０２得られた複数の撮像画像に対しては、図４（ｃ）に示すように、右側の所定領域が必要領域とされる。さらに、ステップＳ１０３で得られた複数の撮像画像に対しては、図４（ｂ）に示すように、指中央部分の所定領域が必要領域とされる。
【００１４】
図３のステップＳ２０２では、点灯パターン（右側照射、左側照射、両側照射）毎に得られた複数の撮像画像に対して、それぞれの必要領域を切り出し、各必要領域内の濃度ヒストグラムｈ（ｉ）をそれぞれ計算する。濃度ヒストグラムｈ（ｉ）は、必要領域における各輝度値（ｉ＝０〜２５５）の頻度を表しており、画像は２５６階調の濃淡画像を想定している。
【００１５】
得られた濃度ヒストグラムｈ（ｉ）において、所定の輝度値ｉ0（例えば２５３）を超える輝度値の累積頻度を飽和量Ｈと定義し、ステップＳ２０３では、上記飽和量Ｈ
【００１６】
【数１】
2008090719.tif 000003
【００１７】
を計算する。図５はこの飽和量Ｈを示す説明図である。横軸は輝度値（ｉ）、縦軸は頻度（ｈ）であり、ｉ＝０〜ｉ＝２５５に対する累積頻度は１である。
【００１８】
次に、ステップＳ２０４では、得られた濃度ヒストグラムにおいて、最大輝度値ｉpを計算する。図６は最大輝度値を示す説明図である。濃度ヒストグラムにおいて、輝度値２５５から順番に階調数を下げ、その輝度値の頻度を累積していき、累積頻度がある一定の割合（例えば１０％）に達した時点の輝度値を必要領域の最大輝度値ｉpとする。すなわち、ステップＳ２０４において、
【００１９】
【数２】
2008090719.tif 000004
【００２０】
を満たす最も大きな輝度値を最大輝度値ｉpとする。
【００２１】
ステップＳ２０１では、点灯パターン毎に得られた全ての撮像画像の必要領域に対して、それぞれ飽和量Ｈおよび最大輝度値ｉpを計算したか否かを判定し、計算していなければ、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４を繰り返し、全ての撮像画像の必要領域に対し、飽和量Ｈおよび最大輝度値ｉpを計算している場合は、点灯パターン毎に得られた複数の撮像画像の内、計算した飽和量Ｈが所定の値（例えば１％）以下で、かつ最大輝度値ｉpが最も高い画像を最適画像として選択する。具体的には、ステップＳ２０５において、点灯パターン毎に、最大輝度値の降順で複数の画像を並べ替え、ステップＳ２０６で、並べ替えた複数の画像を最大輝度値の高い順に、その飽和量Ｈを所定値Ｈ0（例えば０．０１）と比較し、飽和量Ｈが所定値Ｈ0より小さい時、その画像を最適画像として選択する。飽和量Ｈが所定値Ｈ0以上であれば、ステップＳ２０７で、次に最大輝度値の小さい画像を選び、ステップＳ２０６を繰り返す。
【００２２】
次に、図２のステップＳ３では、点灯パターン毎に取得した複数の撮像画像の中からそれぞれステップＳ２で選択した３枚の選択画像を合成して１枚の画像に合成する。合成処理について以下に説明する。
図７は合成処理の概略を示す説明図、図８は合成処理を示すフローチャートである。図８のステップＳ３０１では、ステップＳ２で最適画像として選択された右側照射時選択画像Ｉr、左側照射時選択画像Ｉl、および両側照射時選択画像Ｉdに対し、それぞれ、ｘ方向で異なる値を示す合成重みＷr（ｘ）、Ｗl（ｘ）、およびＷd（ｘ）を与える。なお、ｘ軸は撮像画像における座標であり、２つの光源２を結ぶ方向にとる。
ステップＳ３０２では、次式にしたがって、３つの選択画像Ｉr，Ｉl，Ｉdにおける各画素値（輝度値）Ｉr（ｘ，ｙ），Ｉl（ｘ，ｙ），Ｉd（ｘ，ｙ）に対し、それぞれ上記合成重みＷr（ｘ）、Ｗl（ｘ）、Ｗd（ｘ）により重み付けを行うと共に、重み付けした画像の和をとる。
【００２３】
【数３】
2008090719.tif 000005
【００２４】
得られた画像を合成画像Ｉcとする（ステップＳ３０３）。
【００２５】
上記ステップＳ３０１で与える合成重みＷr（ｘ）、Ｗl（ｘ）、およびＷd（ｘ）としては、合成した場合の境界線（合成軸）で輝度が急に変化して境目が目立つことがないように、合成軸付近で滑らかに変化する重み関数を用いる。ここでは、例えばシグモイド関数を利用した重み関数を用いる。
【００２６】
図９にシグモイド関数を示す。シグモイド関数は、
Ｙ＝１．０／（１．０＋ｅｘｐ（Ｘ））
で表され、Ｙ＝０およびＹ＝１を漸近線に持ち、Ｘ＝０のときＹ＝１／２を通る。また、図９から分かるように、滑らかに０〜１．０の間で変化する。
このシグモイド関数に、滑らかさを表すパラメータαを導入して、各画像に対する重み関数Ｗr（ｘ）、Ｗl（ｘ）、およびＷd（ｘ）を以下のように作成する。
合成軸のｘ座標をＴ1（右側照射時撮像画像の必要領域と両側照射時撮像画像の必要領域との境界領域近傍に設定）、およびＴ2（左側照射時撮像画像の必要領域と両側照射時撮像画像の必要領域との境界領域近傍に設定）とすると、
左側照射時選択画像Ｉlに対する重み関数は、
【００２７】
【数４】
2008090719.tif 000006
【００２８】
右側照射時選択画像Ｉrに対する重み関数は、
【００２９】
【数５】
2008090719.tif 000007
【００３０】
両側照射時選択画像Ｉdに対する重み関数は、両者を組み合わせて、
【００３１】
【数６】
2008090719.tif 000008
【００３２】
となる。
図１０にこれらの重み関数を示す。
【００３３】
このように合成軸付近で滑らかに変化する重み関数を用いることで、合成の境界線における指紋や静脈といった情報を失うことなく自然な合成を行うことができる。
なお、ここでは、シグモイド関数を利用したが、各座標において重みの和が１になるようにすればどのような関数でも良い。
また、合成軸（ｘ＝Ｔ1，Ｔ2）は固定である必要はなく、指の置き方が変動することを考慮して、エッジ抽出処理などを利用して指の形状を計算し、それに合わせて合成軸を設定しても良い。その場合、指の形状に合わせて必要領域の位置・大きさを変えても良い。
【００３４】
次に、図２のステップＳ４においては、ステップＳ３で得られた合成画像に対して画像処理を施し、指紋・静脈パターン等の特徴情報を抽出する。この画像処理としては、例えば、特開平１０−３３４２３７号公報に記載されるような方法を用い、二値化、細線化などの画像処理を施すとよい。
次に、図２のステップＳ５においては、ステップＳ４で処理された処理画像より得られた特徴情報と、事前に登録された特徴情報との照合を行ない、個人認証を行う。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、右側照射時撮像画像の必要領域、および左側照射時撮像画像の必要領域は光の照射側と反対側であったが、照射側と同じ側が飽和状態とならず、明るく鮮明な画像が得られるように、ゲイン・電力量の組み合わせが設定されている場合は、照射側と同じ側を必要領域として切り出すようにしてもよい。
【００３６】
実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２による個人認証装置を示す構成図であり、実施の形態１の構成に加えて、カメラ３の撮像パラメータ（ゲイン）を計算するカメラ制御量計算部（撮像制御量計算部）６１を備えている。
実施の形態２においては、撮像処理（図２のステップＳ１）に際し、画像を本番撮像（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）する前に、点灯パターン毎に所定のゲインで試し撮像し、得られた試し画像を用いて、点灯パターン毎に、合成に必要な領域が飽和せずかつ明るい画像が得られるゲインをカメラ制御量計算部６１で計算し、計算された各ゲインで、点灯パターン毎にそれぞれ本番撮像を行う。
本番撮像された３枚の撮像画像に対して、実施の形態１と同様にして合成処理（図２のステップＳ３）を行い、さらに画像処理（図２のステップＳ４）および照合処理（図２のステップＳ５）を行う。
【００３７】
実施の形態２における撮像処理のフローチャートを図１２に示す。実施の形態２では電力量は一定（例えばＭＡＸ）とする。
まず、ステップＳ１１において、右側照射時撮像画像の必要領域、左側照射時撮像画像の必要領域、および両側照射時撮像画像の必要領域として、例えば図３に示す必要領域を設定する。
ステップＳ１２では、カメラ制御部６により、カメラ３のゲインとして所定のゲイン（例えば１）を基準ゲインとして与え、被写体１を右側照射、左側照射、および両側照射して、点灯パターン毎に被写体１を撮像して画像を得る（試し画像）。
ステップＳ１３では、カメラ制御量計算部６１で、本番撮像時におけるカメラ３のゲイン（本番撮像ゲイン）を、試し画像における最大輝度値を元に次式で計算する。上記最大輝度値は、実施の形態１で説明した最大輝度値と同様、各撮像画像の必要領域における濃度ヒストグラムを用いて計算する。
本番撮像ゲイン＝基準ゲイン×（目標最大輝度値／最大輝度値）
ここで目標最大輝度値とは、最大輝度値の目標となる値であり、予め与えられる値（例えば２５０）である。
ステップＳ１０１〜Ｓ１０３では、点灯パターン毎に得られた本番撮像ゲインで、それぞれ本番撮像を行う。
【００３８】
ここまでは、各点灯パターンに対し、基準ゲインを１つだけ設定し、点灯パターン毎にそれぞれ１枚の試し画像を得、１枚の試し画像だけから本番撮像のゲインを計算したが、基準ゲインが１つだけでは、計算した本番撮像ゲインが本当に明るく鮮明な画像を撮像できる値ではない場合がある。例えば、基準ゲインが低く設定されていた場合に太い指を試し撮像すると、全体的に暗すぎて本番撮像ゲインが適切に計算されない。また逆に、基準ゲインが高く設定されていた場合に細い指を試し撮像すると、全体的に明るすぎて適切に計算することができない。
そこで、基準ゲインを幾つかの値（例えば１、２、４）で設定して試し撮像を行う。点灯パターン毎に、複数の基準ゲインで撮像された複数の試し画像の必要領域において、飽和量が少なくかつ明るい試し画像を選び、その試し画像撮像時の基準ゲインを、カメラ制御量計算部６１で計算に使用する基準ゲインとする。飽和量が少なくかつ明るい試し画像を選択するには、実施の形態１の選択処理で説明した方法と同様に、高いゲインで撮像した試し画像から順に（ゲインが高ければそれだけ明るい画像が得られるので最大輝度値が高い順に並べる代わりに高いゲインの順にならべる）必要領域における飽和量を計算し、飽和量が一定値（例えば１％）以下となる画像を選択する。
【００３９】
これによって、最適な明るさの画像を撮像するために連続撮像する必要がなくなり、画像の撮像時間の短縮と、複数枚の画像を保持するためのメモリ使用量の低減ができる。また、どのような太さの指であっても、少ない撮像回数で、明るく鮮明な画像を得ることができるため、認証精度の高精度化が可能となる。
【００４０】
実施の形態３．
図１３は本発明の実施の形態３による個人認証装置を示す構成図であり、実施の形態１の構成に加えて、光源２に供給する光量制御量（電力量）を計算する光量制御量計算部５１を備えている。
実施の形態３においては、撮像処理（図２のステップＳ１）に際し、画像を本番撮像（ステップＳ１０１〜Ｓ１０３）する前に、点灯パターン毎に所定の電力量（光量制御量）を光源に与えて試し撮像し、その試し画像を用いて、点灯パターン毎に、合成に必要な領域が飽和せず、かつ明るい画像が得られる電力量（光量制御量）を光量制御量計算部５１で計算し、計算された各電力量で、点灯パターン毎にそれぞれ本番撮像を行う。
また、本番撮像された３枚の撮像画像に対して、実施の形態１と同様にして合成処理（図２のステップＳ３）を行い、さらに画像処理（図２のステップＳ４）および照合処理（図２のステップＳ５）を行う。
【００４１】
実施の形態３における撮像処理のフローチャートを図１４に示す。実施の形態３では、ゲインは一定（例えば１）とする。
まず、ステップＳ１１において、右側照射時撮像画像の必要領域、左側照射時撮像画像の必要領域、および両側照射時撮像画像の必要領域として、例えば図３に示す必要領域を設定する。
ステップＳ１４では、光源制御部５により、各光源２の電力量として、所定の電力量を基準電力量として与え、被写体１を右側照射、左側照射、および両側照射して、点灯パターン毎に被写体１を撮像して画像を得る（試し画像）。
ステップＳ１５では、光量制御量計算部５１で、本番撮像時における各光源２の電力量（本番撮像電力量）を、試し画像における最大輝度値を元に次式で計算する。上記最大輝度値は、実施の形態１で説明した最大輝度値と同様、各撮像画像の必要領域における濃度ヒストグラムを用いて計算する。
本番撮像電力量＝基準電力量×（目標最大輝度値／最大輝度値）
ここで目標最大輝度値とは、最大輝度値の目標となる値で予め与えられる値（例えば２５０）である。
ステップＳ１０１〜Ｓ１０３では、点灯パターン毎に得られた本番撮像電力量で、それぞれ本番撮像を行う。
【００４２】
実施の形態３においても実施の形態２と同様に、基準電力量を幾つかの値で設定して試し撮像を行い、点灯パターン毎に、複数の基準電力量で撮像された複数の試し画像の必要領域において、飽和量が少なくかつ明るい試し画像を選び、その試し画像撮像時の基準電力量を、光量制御量計算部５１で計算に使用する基準電力量とするとよい。飽和量が少なくかつ明るい試し画像を選択するには、実施の形態１の選択処理で説明した方法と同様に、高い電力量で撮像した試し画像から順に（電力量が高ければそれだけ明るい画像が得られるので最大輝度値が高い順に並べる代わりに高い電力量の順にならべる）必要領域における飽和量を計算し、飽和量が一定値（例えば１％）以下となる画像を選択する。
【００４３】
これによって、最適な明るさの画像を撮像するために連続撮像する必要がなくなり、画像の撮像時間の短縮と、複数枚の画像を保持するためのメモリ使用量の低減ができる。また、どのような太さの指であっても、少ない撮像回数で、明るく鮮明な画像を得ることができるため、認証精度の高精度化が可能となる。
【００４４】
実施の形態４．
図１５は本発明の実施の形態４による個人認証装置を示す構成図であり、実施の形態１の構成に加えて、カメラ３の撮像パラメータ（ゲイン）を計算するカメラ制御量計算部（撮像制御量計算部）６１、光源２に供給する光量制御量（電力量）を計算する光量制御量計算部５１、および合成画像における合成軸の数と、上記合成軸により分割された領域の画像を得るために必要な必要領域を決定する分割量計算部７１を備えている。
実施の形態４においては、左右の光源への電力量を制御して、左右の光量のバランスをとり、合成軸を３本以上、すなわち指の分割領域を４分割以上に設定して、どのような指の大きさでも指画像全面に亘って輝度が均一な画像を合成できるようにしたものである。
【００４５】
図１６は、本発明の実施の形態４による個人認証装置の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態では、画像を撮像する前に、分割量計算部７１で指画像の合成軸の数および必要領域を決定する（分割処理）。
ステップＳ１６の分割処理について述べる。
まず、ステップＳ１６１では、適当な電力量とゲインで、片方の光源、または両方の光源２を用いて指画像を１枚撮像し、その画像からエッジ抽出処理などにより、指と背景との分離を行い、指の幅を計算する。計算された指幅に応じて、合成軸数を決定する。例えば、太い場合は４つあるいは５つなど多くの合成軸とし、細い場合は２つなど少ない合成軸とする。
ステップＳ１６２では、必要領域を設定する。必要領域の設定方法を図１７に示す。分割数をｎ、合成軸数をｎ−１（ｎ≧４）、指画像の横幅をＭx画素、縦幅をＭy画素とする。合成軸は、Ｍx／ｎ間隔で設定する。
画像の両端における必要領域の設定（図１７（ａ））は、上下に画像縦幅に対して例えば１５％のマージン（０．１５×Ｍy）をとり、左右に対しては、画像の端側は合成軸間隔の１０％（０．１×Ｍx／ｎ）のマージンをとり、反対側（合成軸側）は合成軸を端側のマージンと同じ量超えて設定される。
また、その他の部分の必要領域の設定（図１７（ｂ））は、上下は両端部分と同様であり、左右は、合成軸に対して合成軸間隔の１０％（０．１×Ｍx／ｎ）分超えて設定される。なお、上記マージンの数値はこの値に限定しない。
【００４６】
次に、撮像処理（ステップＳ１）について述べる。本実施の形態における撮像処理は、図１８に示すフローで行われる。
まず、ステップＳ１６、Ｓ１７では、光量制御量計算部５１において、左側光源２ｌと右側光源２ｒとにそれぞれ供給する電力量（光量制御量）を計算する。合成軸数がｎ−１個とすると、合成するためにはｎ枚の画像が必要となる。従って、ｎ回の撮像処理を行うが、得られるｎ枚の撮像画像は、被写体を２方向より片方向ずつ照射して撮像した２枚の撮像画像と、上記２方向からの光量のバランスを（ｎ−２）段階で変化させて、被写体を上記２方向より同時に照射して撮像した（ｎ−２）枚の撮像画像とからなる。ｎ回の撮像処理において、左側光源２ｌと右側光源２ｒとにそれぞれ供給する電力量（光量制御量）は以下の光量制御量表に示された数式となる。なお、左側光源２ｌおよび右側光源２ｒのＭＡＸの値は予め設定された所定の値とする。
【００４７】
【表１】
2008090719.tif 000009
【００４８】
ステップＳ１８では、左側光源２ｌと右側光源２ｒとにそれぞれ供給する電力量の計算値にしたがって、光源制御部５より各光源２に電力を供給し、被写体１を２方向より片方向ずつ照射する点灯パターンと、被写体１を上記２方向より同時に照射する際に、上記２方向からの光量のバランスが（ｎ−２）段階で変化する点灯パターンとにより、ｎ回の試し撮像を行う。なお、カメラ３のゲインは実施の形態２と同様、所定のゲイン（例えば１）を基準ゲインとして与え、撮像する。
ステップＳ１９では、ｎ回の試し撮像でそれぞれ得られた試し画像に対して、カメラ制御量計算部６１において、実施の形態２で示した方法（図１２のステップＳ１３）と同様にして、点灯パターン毎に、各試し画像における必要領域が飽和せず、かつ明るい画像が得られるゲインをそれぞれ計算し、本番撮像時におけるカメラ３のゲイン（本番撮像ゲイン）を求める。
ステップＳ２０では、ｎ個の点灯パターン毎に得られた得られた本番撮像ゲインで、それぞれ本番撮像を行う。
【００４９】
次に、本番撮像されたｎ枚の撮像画像に対して、合成処理（図２のステップＳ３）を行い、さらに画像処理（図２のステップＳ４）および照合処理（図２のステップＳ５）を行う。
【００５０】
図１９は本実施の形態４に係わる合成処理の概略を示す説明図であり、合成処理に関しては実施の形態１で示した合成処理と同様にして１枚の合成画像Ｉcを得る。
すなわち、各合成軸付近で滑らかに重みが変化するような重み関数（例えばシグモイド関数）Ｗr，Ｗd1，・・・，Ｗd(nー2)，Ｗlを用いて、ｎ枚の画像Ｉr，Ｉd1，Ｉd2，・・・，Ｉd(nー2)，Ｉlを、以下に示す式に従って合成する。
【００５１】
【数７】
2008090719.tif 000010
【００５２】
以上の説明では、左右の光源２の電力量を変化させて、ｎ回の試し撮像を行い、その後、カメラ制御量計算部６１において各回の撮像時のゲインを計算して本番撮像を行ったが、カメラ制御量計算部６１を設けず、予め決められた複数の組合せの電力量のＭＡＸ値・ゲインで、それぞれｎ回の撮像を行い、１回毎に複数の撮像画像を得、実施の形態１の選択処理（ステップＳ２）と同様の処理により、１回毎に複数の撮像画像から最適な画像を選択し、これら選択画像を用いて合成画像を得るようにしてもよい。
【００５３】
なお、上記各実施の形態では、２つの光源２が被写体１の両側面にそれぞれ配置されている場合について述べたが、各光源２の位置は被写体１の側面だけに限定されない。例えば、２つの光源２が被写体１に対し斜め上方向にあり、被写体１を撮像面において相対向する２方向（例えば前後、左右等）より照射するように設置してもよい。
また、被写体１として指を例に示したが、撮像対象は掌等、特に指にかぎらない。ただし、掌なら掌に合わせてハードウェアを構成し、例えば、光源は指を撮る場合よりも明るいものにするとよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１による個人認証装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による個人認証装置における撮像処理から照合処理までを示すメインフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係わる最適画像の選択処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係わる必要領域を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わる飽和量を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係わる最大輝度値を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係わる合成処理の概略を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係わる合成処理を示すフローチャートである。
【図９】シグモイド関数を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係わる合成処理における重み関数を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による個人認証装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係わる撮像処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態３による個人認証装置を示す構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係わる撮像処理を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態４による個人認証装置を示す構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態４による個人認証装置における撮像処理から照合処理までを示すメインフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態４に係わる必要領域の設定方法を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係わる撮像処理を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態４に係わる合成処理の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  被写体、２  光源、２ｒ  右側光源、２ｌ  左側光源、３  カメラ、４  画像記憶部、５  光源制御部、６  カメラ制御部、７  画像合成処理部、８  画像処理部、９  照合処理部、５１  光量制御量計算部、６１  カメラ制御量計算部、７１  分割量計算部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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