(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内を走行する血管の像を含む生体画像を取得し、当該生体画像から二次元の血管パターンの像を抽出する血管像抽出部と、
前記二次元の血管パターンにおける前記血管の走行方向の各位置での血管幅又は輝度に基づいて、前記血管幅又は前記輝度を深さ方向の次元として前記二次元の血管パターンの像に付加した三次元の血管パターンを作成する血管パターン作成部と、
前記二次元の血管パターンの像における前記血管の走行方向の各位置での前記血管幅の方向の輝度の断面形状と、前記生体画像から前記血管が抽出される度合いを表す血管の抽出安定度と前記血管の輝度の断面形状との関係と、に基づいて、前記血管の走行方向の前記各位置における抽出安定度を決定する安定度決定部と、
前記三次元の血管パターンと前記抽出安定度とを含む生体データに基づいて、認証の可否を判定する認証部と、
を備えることを特徴とする生体認証装置。
【請求項２】
前記認証部は、
予め前記生体画像に基づいて作成して登録された登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、新たに取得した前記生体画像に基づいて作成した入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの重なり度合い、及び前記血管の走行方向の前記各位置における前記抽出安定度に基づいて、認証の可否を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記認証部は、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、前記抽出安定度に基づいて照合信頼度を算出する照合信頼度算出部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、重なり度合いと前記照合信頼度とに基づいて照合スコアを算出し、前記血管における各位置の照合スコアを加算した値を算出する照合部と、
前記照合スコアを加算した前記値に基づいて、前記認証の可否を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記認証部は、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、前記抽出安定度に基づいて前記深さ方向の血管位置変動率を算出する変動率算出部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、重なり度合いと前記血管位置変動率とに基づいて照合スコアを算出し、前記血管における各位置の照合スコアを加算した値を算出する照合部と、
前記照合スコアを加算した前記値に基づいて、前記認証の可否を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記認証部は、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとにおける前記血管の走行方向の前記各位置のうち、前記抽出安定度が所定の閾値よりも高い位置同士の位置関係に基づいて、２つの前記三次元の血管パターンの位置合わせを行い、
位置合わせ後の前記三次元の血管パターンの重なり度合い、及び前記血管の走行方向の前記各位置における前記抽出安定度に基づいて、認証の可否を判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項６】
コンピュータが、
生体内を走行する血管の像を含む生体画像を取得し、当該生体画像から二次元の血管パターンの像を抽出し、
前記二次元の血管パターンにおける前記血管の走行方向の各位置での血管幅又は輝度に基づいて、前記血管幅又は前記輝度を深さ方向の次元として前記二次元の血管パターンの像に付加した三次元の血管パターンを作成するとともに、前記二次元の血管パターンの像における前記血管の走行方向の各位置での前記血管幅の方向の輝度の断面形状と、前記生体画像から前記血管が抽出される度合いを表す血管の抽出安定度と前記血管の輝度の断面形状との関係と、に基づいて、前記血管の走行方向の前記各位置における抽出安定度を決定し、
前記三次元の血管パターンと前記抽出安定度とを含む生体データに基づいて、認証の可否を判定する、
処理を実行することを特徴とする生体認証方法。
【請求項７】
生体内を走行する血管の像を含む生体画像を取得し、当該生体画像から二次元の血管パターンの像を抽出し、
前記二次元の血管パターンにおける前記血管の走行方向の各位置での血管幅又は輝度に基づいて、前記血管幅又は前記輝度を深さ方向の次元として前記二次元の血管パターンの像に付加した三次元の血管パターンを作成するとともに、前記二次元の血管パターンの像における前記血管の走行方向の各位置での前記血管幅の方向の輝度の断面形状と、前記生体画像から前記血管が抽出される度合いを表す血管の抽出安定度と前記血管の輝度の断面形状との関係と、に基づいて、前記血管の走行方向の前記各位置における抽出安定度を決定し、
前記三次元の血管パターンと前記抽出安定度とを含む生体データに基づいて、認証の可否を判定する、
処理をコンピュータに実行させる生体認証プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証装置、生体認証方法、及び生体認証プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近代社会では様々なシチュエーションにおいて本人確認が必要とされており、本人確認を精度よく行う一つの方法として、指紋・静脈・顔画像など人体の一部の特徴を利用した生体認証技術が近年広まってきている。
【０００３】
この種の生体認証技術は、例えば、許可された人しか入ることのできない制限エリアへの入退室の可否判定や、パソコンへのログイン判定や、オンライン取引における利用者確認など様々なサービスへのアクセスの可否などで既に広く利用されている。
【０００４】
生体認証技術としては、従来から指紋認証等が広く知られているが、指紋のように体の表面に出ている情報は偽造されてしまうリスクがあるなどの欠点がある。これに対し、静脈パターンなど皮下の情報を用いる技術であれば容易に偽造ができないためセキュリティが高い認証技術として実用化されている。
【０００５】
例えば、手のひらに近赤外線を照射して近赤外波長領域の画像を撮像すると、手のひらの皮下の静脈が黒く映った画像を得ることができる。この手のひらを網目のように流れる静脈の画像パターン情報を抽出すると、その画像パターン情報は全ての人で異なっている。静脈パターンは、遺伝子情報に依存せず、胎児の際の身体形成時に様々な偶然的な要因によりその血管走行網が決まるとされている。このため、上記のように、静脈パターンは全ての人で異なっており、双子でも異なる。更に、同一人物の左右の手の静脈パターンも異なっている。よって、その画像パターン情報を予めデータベースやＩＣカードなどに記録しておき、個人認証が必要とされる様々なシチュエーションにおいて、その画像パターンを比較してパターンの類似度を算出することにより、本人確認などの用途に利用することができる。静脈パターンは、近赤外線など、皮膚を透過する光の波長帯で生体を撮像した画像を解析することで取得することができる。生体においては、静脈の通っていない部分に比べ、静脈が通っている部分は近赤外線の吸収率が高い。そのため近赤外線波長で撮影した画像で黒く映る部分を抽出することで、静脈の走行パターンを得ることができる。
【０００６】
静脈パターンは基本的に人体のどの部分でも撮影することが可能であるが、使い勝手や認証精度に関わる情報量の点で、特に、手のひらの静脈パターンを利用した生体認証技術が広く使われている。
【０００７】
また、静脈パターンを利用した生体認証技術の１つとして、静脈パターンを比較する際に、走行パターンに加え血管の濃淡の情報を利用する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００８】
更に、上記の生体認証技術においては、例えば、指紋を利用した認証と静脈パターンを利用した認証とを組み合わせる等の方法で、より安全性の高い認証精度を提供する技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−０９８９７４号公報
【特許文献２】特開２００４−０５４６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
静脈の走行パターンを利用する静脈認証においては、静脈の二次元的な走行パターンの一致度に基づいて本人か他人かを判定する。ところが、二次元的な走行パターンだけを見ると、実際には異なる血管であるにも関わらず、似たような走行経路を通っている血管が存在することもある。このため、二次元的な走行パターンを利用する静脈認証では、実際には異なる走行パターンを、誤って一致していると誤判定してしまう場合がある。血管の走行パターンを比較する認証方法では、このような誤りが発生すると認証精度が劣化する原因になりうる。
【００１１】
１つの側面において、本発明は、生体の静脈パターンを利用した生体認証における認証精度の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様では、生体認証装置は、血管像抽出部と、血管パターン作成部と、安定度決定部と、認証部と、を備える。血管像抽出部は、生体内を走行する血管の像を含む生体画像を取得し、当該生体画像から二次元の血管パターンの像を抽出する。血管パターン作成部は、二次元の血管パターンにおける血管の走行方向の各位置での血管幅又は輝度に基づいて、血管幅又は輝度を深さ方向の次元として二次元の血管パターンの像に付加した三次元の血管パターンを作成する。安定度決定部は、二次元の血管パターンの像における血管の走行方向の各位置での血管幅の方向の輝度の断面形状と、血管の抽出安定度と血管の輝度の断面形状との関係と、に基づいて、血管の走行方向の各位置における抽出安定度を決定する。血管の抽出安定度は、生体画像から血管が抽出される度合いを表す。認証部は、三次元の血管パターンと抽出安定度とを含む生体データに基づいて、認証の可否を判定する。
【発明の効果】
【００１３】
上述の態様によれば、生体の静脈パターンを利用した生体認証の認証精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る生体認証装置の機能的構成を示す図である。
【図２】データ作成部の機能的構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る生体認証装置における認証部の機能的構成を示す図である。
【図４】テンプレートデータベースの構成例を示す図である。
【図５】生体認証装置が行う処理の内容を説明するフローチャートである。
【図６】データ作成処理の内容を説明するフローチャートである。
【図７】三次元パターン作成処理の内容を説明するフローチャートである。
【図８】抽出安定度決定処理の内容を説明するフローチャートである。
【図９】生体画像から抽出した血管の像及び二次元の血管パターンの例を示す図である。
【図１０】図９の領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２を拡大した図である。
【図１１】三次元化した血管パターンの例を示す図である。
【図１２】生体画像おける血管の一部を示す図である。
【図１３】図１２の血管と対応する三次元の血管パターンを示す図である。
【図１４】抽出安定度の決定方法の例を説明する図である。
【図１５】認証処理の内容を説明するフローチャートである。
【図１６Ａ】入力生体データとテンプレートとの照合処理の内容を説明するフローチャート（その１）である。
【図１６Ｂ】入力生体データとテンプレートとの照合処理の内容を説明するフローチャート（その２）である。
【図１７Ａ】大まかな位置合わせ処理の内容を説明するフローチャート（その１）である。
【図１７Ｂ】大まかな位置合わせ処理の内容を説明するフローチャート（その２）である。
【図１７Ｃ】大まかな位置合わせ処理の内容を説明するフローチャート（その３）である。
【図１８】テンプレートデータベースの別の構成例を示す図である。
【図１９】第２の実施形態に係る生体認証装置における認証部の機能的構成を示す図である。
【図２０】第２の実施形態に係る入力生体データとテンプレートとの照合処理の一部を説明するフローチャートである。
【図２１】コンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る生体認証装置の機能的構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の生体認証装置１は、処理選択部１１０と、画像取得部１２０と、データ作成部１３０と、認証部１４０と、テンプレートデータベース１５０と、を備える。
【００１６】
処理選択部１１０は、生体認証装置１に接続された入力装置２からの入力信号に基づいて、生体認証装置１においてテンプレートを登録する処理と、認証処理とのどちらを行うかを選択する（決定する）。入力装置２は、例えば、キーボード装置やタッチパネル装置等である。テンプレートを登録する処理は、例えば、生体認証装置１が認証する人物（認証対象者）についての登録用の生体データ（テンプレート）を作成しテンプレートデータベース１５０に登録する処理である。認証処理は、生体認証装置１による認証を受けようとする人物（認証希望者）についての生体データを作成し、当該生体データと、テンプレートデータベース１５０に登録されたテンプレートとに基づいて認証希望者を認証するか否かを判定する処理である。本実施形態の生体認証装置１は、生体データとして、人の手のひらにおける血管（静脈）の走行パターンを利用する。以下の説明では、テンプレートとして用いる生体データを登録データともいう。また、以下の説明では、登録データと照合する、認証希望者についての生体データを入力生体データともいう。
【００１７】
画像取得部１２０は、生体認証装置１に接続された生体画像撮像装置３から認証対象者を含む認証希望者の生体画像を取得する。本実施形態で用いる生体画像撮像装置３は、手のひらに近赤外線を照射し、手のひらの皮下の静脈を含む生体画像を撮像する装置である。以下の説明では、生体画像撮像装置３のことを単に撮像装置３ともいう。
【００１８】
データ作成部１３０は、撮像装置３から取得した生体画像における血管の像に基づいて、複数のセグメント（部分血管）で表現される三次元の血管パターンと、当該血管パターンにおける各セグメントの抽出安定度と、を含む生体データを作成する。三次元の血管パターンにおける複数のセグメントは、それぞれ、生体画像内の平面化された手のひらにおける位置を表す二次元の情報（２個の座標値）と、当該セグメントと対応する血管の特徴量を表す一次元の情報（１個の座標値）と、を持つ。血管の特徴量は、例えば、血管幅（血管の太さ）や、生体画像内における血管の輝度等とする。また、抽出安定度は、データ作成部１０３において生体画像から血管の像を抽出する際にセグメントが安定的に抽出される度合いを表す値である。
【００１９】
処理選択部１１０においてテンプレートを登録する処理が選択された場合、データ作成部１３０は、作成した生体データをテンプレートとしてテンプレートデータベース１５０に登録する。一方、処理選択部１１０において認証処理が選択された場合、データ作成部１３０は、作成した生体データを入力生体データとして認証部１４０に送信する。
【００２０】
データ抽出部１３０は、血管像抽出部１３１と、血管分割部１３２と、血管パターン作成部１３３と、安定度決定部１３４と、を含む。血管像抽出部１３１は、生体画像から血管の像を抽出する。血管分割部１３２は、抽出した血管の像を複数のセグメントに分割する。血管パターン作成部１３３は、セグメント毎に生体画像内（ｘｙ平面）における位置を表す２個の座標値と、血管についての所定の特徴量に基づく奥行き方向（ｚ方向）の座標値と、を算出し、三次元の血管パターンを作成する。安定度決定部１３４は、血管パターンにおける各セグメントの抽出安定度を決定する。
【００２１】
認証部１４０は、データ作成部１３０から受け取った入力生体データと、テンプレートデータベース１５０に登録されたテンプレートとに基づいて、認証処理を行う。認証部１４０は、認証処理の結果を表示装置４に出力する。表示装置４は、認証処理の結果、すなわち認証に成功したか失敗したかを表示する装置である。また、認証に成功した場合、認証部１４０は、要認証装置５に所定の動作又は処理を実行させる。要認証装置５は、認証に成功した場合にのみ行われる動作又は処理を含む、各種の動作又は処理を行う装置である。要認証装置５は、例えば、扉が閉まると当該扉が開かないよう施錠し、認証に成功した場合にのみ開錠する自動施錠装置である。
【００２２】
図２は、データ作成部の機能的構成を示す図である。
上記の通り、本実施形態の生体認証装置１におけるデータ作成部１３０は、血管像抽出部１３１と、血管分割部１３２と、血管パターン作成部１３３と、安定度決定部１３４と、を含む。また、データ作成部１３０は、図２に示すように、データ出力部１３５を、更に含む。
【００２３】
血管像抽出部１３１は、撮像装置３で撮像した生体画像から血管の像を抽出する。血管像抽出部１３１は、処理選択部１１０から選択された処理の情報を受け取ると、画像取得部１２０を介して撮像装置３で撮像した生体画像を取得する。その後、血管像抽出部１３１は、取得した生体画像から血管の像を抽出する。
【００２４】
血管分割部１３２は、抽出した血管の像を複数のセグメント（部分血管）に分割し、セグメント毎に、仮想三次元空間のｘｙ平面内におけるセグメントの位置を表す二次元の座標値を算出する。仮想三次元空間は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸が互いに直交した３次元直交座標系である。
【００２５】
血管パターン作成部１３３は、セグメント毎に、生体画像における血管幅（血管の太さ）に基づいて、仮想三次元空間のｚ軸方向の座標値（奥行き値）を算出してセグメントの位置を表す二次元の座標値と対応付け、三次元の血管パターンを作成する。血管パターン作成部１３３は、血管幅抽出部１３３ａと、奥行き値算出部１３３ｂと、パターン三次元化部１３３ｃと、を含む。
【００２６】
血管幅抽出部１３３ａは、生体画像においてセグメントと対応する部分血管の幅（太さ）を、セグメントの線幅情報として抽出する。
【００２７】
奥行き値算出部１３３ｂは、抽出したセグメントの線幅情報に基づいて、血管パターンを表現する仮想三次元空間におけるセグメントの奥行き値を算出する。
【００２８】
パターン三次元化部１３３ｃは、セグメントのｘｙ平面内の位置を表す二次元の座標値と、奥行き値算出部１３３ｂで算出した奥行き値とを対応付け、二次元の血管パターンを三次元の血管パターンに再構築する（変換する）。
【００２９】
安定度決定部１３４は、血管パターンにおける各セグメントの抽出安定度を決定する。抽出安定度は、上記のように、生体画像から血管の像を抽出した際に、セグメントが安定して抽出される度合いを表す値である。安定度決定部１３４は、輝度断面抽出部１３４ａと、安定度算出部１３４ｂと、を含む。
【００３０】
輝度断面抽出部１３４ａは、セグメントと対応する生体画像内の部分血管における血管幅方向の輝度断面を抽出する。輝度断面は、血管幅方向の輝度の変化を表す情報である。
【００３１】
安定度算出部１３４ｂは、セグメントの輝度断面における輝度の変化パターンに基づいて、当該セグメントの抽出安定度を算出する。
【００３２】
データ出力部１３５は、処理選択部１１０の選択結果に基づいて、三次元の血管パターンと、当該血管パターンにおける各セグメントに対応付けた抽出安定度と、を含む生体データを出力する。処理選択部１１０においてテンプレートを登録する処理が選択された場合、データ出力部１３５は、作成した生体データを出力する処理として、当該生体データをテンプレートデータベース１５０に登録する処理を行う。一方、処理選択部１１０においてテンプレートを登録する処理が選択された場合、データ出力部１３５は、作成した生体データを入力生体データとして認証部１４０に出力する。
【００３３】
図３は、第１の実施形態に係る生体認証装置における認証部の機能的構成を示す図である。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態の生体認証装置１における認証部１４０は、簡易位置合わせ部１４１と、照合信頼度算出部１４２と、照合部１４３と、判定部１４４と、を含む。
【００３５】
簡易位置合わせ部１４１は、データ作成部１３０から取得した入力生体データの血管パターンと、テンプレートデータベース１５０に登録されたテンプレートの血管パターンとの簡易的な位置合わせ（大まかな位置合わせ）を行う。簡易位置合わせ部１４１は、例えば、入力生体データにおける抽出安定度の高いセグメントと、テンプレートにおける抽出安定度の高いセグメントとに基づいて、仮想三次元空間内における血管パターン同士の大まかな位置合わせを行う。
【００３６】
照合信頼度算出部１４２は、大まかな位置合わせを行った後の各血管パターンにおけるセグメントの位置関係に基づいて、入力生体データのセグメントと、テンプレートのセグメントとのセグメント対の照合信頼度を算出する。照合信頼度算出部１４２は、仮想三次元空間内での距離が閾値以下となる、入力生体データのセグメントとテンプレートのセグメントとをセグメント対とし、当該セグメント対の照合信頼度を算出する。照合信頼度算出部１４２は、セグメント対の照合信頼度として、入力生体データのセグメントの抽出安定度と、テンプレートのセグメントの抽出安定度との積を算出する。
【００３７】
照合部１４３は、照合信頼度算出部１４２で算出した各セグメント対の照合信頼度に基づいて、入力生体データにおける血管パターンと、テンプレートにおける血管パターンとの照合スコアを算出する。
【００３８】
判定部１４４は、照合部１４３で算出した照合スコアに基づいて、認証希望者を認証するか否かを判定し、判定結果を表示装置４や要認証装置５に出力する。
【００３９】
図４は、テンプレートデータベースの構成例を示す図である。
図４に示すように、テンプレートデータベース１５０は、登録者ＩＤと、セグメントＩＤと、始点の座標と、終点の座標と、抽出安定度と、を含む。
【００４０】
登録者ＩＤは、生体認証装置１が認証する人物（認証対象者）を識別する情報であり、例えば、登録順に１から始まる正の整数が付与される。
【００４１】
セグメントＩＤは、１個の登録者ＩＤ（１人の認識対象者）についての血管パターンにおけるセグメント（部分血管）を識別する情報であり、例えば、登録順に１から始まる正の整数が付与される。
【００４２】
始点の座標は、仮想三次元空間におけるセグメントの始点（一端）の位置を表す座標値である。セグメントＩＤがｎであるセグメントの始点の座標（ＸＳｎ，ＹＳｎ，ＺＳｎ）のうちの最初の２つの座標値（ＸＳｎ，ＹＳｎ）は、生体画像におけるセグメントの位置を表す値である。また、セグメントＩＤがｎであるセグメントの始点の座標（ＸＳｎ，ＹＳｎ，ＺＳｎ）のうちの最後の座標値ＺＳｎは、セグメントの線幅情報に基づいて算出した、仮想三次元空間における奥行き値を表す。
【００４３】
終点の座標は、仮想三次元空間におけるセグメントの終点（他端）の位置を表す座標値である。
【００４４】
抽出安定度は、上記の通り、生体画像から血管の像を抽出する際にセグメントが安定的に抽出される度合いを表す値である。
【００４５】
本実施形態に係る生体認証装置１は、動作を開始させると、図５に示した処理を行う。  図５は、生体認証装置が行う処理の内容を説明するフローチャートである。
【００４６】
生体認証装置１は、まず、入力装置２から処理内容を選択する情報が入力されるのを待つ（ステップＳ１）。入力装置２は、利用者（認証対象者及び認証希望者）が処理内容を選択する操作を行うと、操作と対応した情報を生体認証装置１に送信する。本実施形態では、利用者が選択可能な処理を、テンプレートを登録する処理と認証処理との２種類の処理とする。
【００４７】
入力装置２から処理内容を選択する情報が入力されると、生体認証装置１は、入力された情報に基づいて、テンプレートを登録する処理と、認証処理とのどちらを行うかを決定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理は、処理選択部１１０が行う。処理選択部１１０は、テンプレートを登録する処理と、認証処理とのどちらを行うかをデータ作成部１３０に出力する。
【００４８】
次に、生体認証装置１は、データ作成部１３０においてデータ作成処理（ステップＳ３）を行う。ステップＳ３において、データ作成部１３０は、まず、画像取得部１２０に利用者の生体画像を取得させる。画像取得部１２０は、例えば、撮像装置３に利用者の生体画像を撮像させ、撮像装置３が出力した生体画像のデータを取得する。画像取得部１２０は、取得した生体画像のデータ（以下、単に「生体画像」という）をデータ作成部１３０に送信する。データ作成部１３０は、画像取得部１２０を介して利用者の生体画像を取得すると、生体画像から三次元の血管パターンと、当該血管パターンにおける各セグメントの抽出安定度と、を含む生体データを作成する。
【００４９】
データ作成処理（ステップＳ３）を終えると、データ作成部１３０は、次に、ステップＳ２で決定した処理がテンプレートを登録する処理と、認証処理のどちらであるかを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の判定は、データ作成部１３０のデータ出力部１３５が行う。
【００５０】
決定した処理がテンプレートを登録する処理である場合（ステップＳ４；登録）、データ出力部１３５は、作成した生体データをテンプレート（登録データ）としてテンプレートデータベース１５０に登録する（ステップＳ５）。一方、決定した処理が認証処理である場合（ステップＳ４；認証）、データ出力部１３５は、生成した生体データを入力生体データとして認証部１４０に送信する。この場合（ステップＳ４；認証）、生体認証装置１は、次に、認証部１４０において認証処理（ステップＳ６）を行う。
【００５１】
ステップＳ６において、認証部１４０は、データ作成部１３０から受け取った入力生体データと、テンプレートデータベース１５０に登録されたテンプレートとに基づいて、利用者を認証するか否かを判定し、判定結果（認証結果）を出力する処理を行う。
【００５２】
ステップＳ５又はＳ６の処理を終えると、生体認証装置１は、処理を続けるか否かを判定する（ステップＳ７）。処理を続ける場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、生体認証装置１は、入力装置２からの処理内容を選択する情報の入力待ち（ステップＳ１）の状態に戻る。一方、何らかの理由で処理を終了する場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、生体認証装置１は、処理を終了する。また、入力装置２からの処理内容を選択する情報の入力待ち（ステップＳ１）をしている状態で、入力装置２等から処理を終了する命令が生体認証装置１に入力された場合も、生体認証装置１は、図５に示した処理を終了する。
【００５３】
図５のフローチャートにおけるデータ作成処理（ステップＳ３）は、上記のようにデータ作成部１３０が行う。データ作成部１３０は、データ作成処理として、図６〜図８に示す処理を行う。
【００５４】
図６は、データ作成処理の内容を説明するフローチャートである。図７は、三次元パターン作成処理の内容を説明するフローチャートである。図８は、抽出安定度決定処理の内容を説明するフローチャートである。
【００５５】
データ作成処理（ステップＳ３）を開始すると、データ作成部１３０は、図６に示すように、まず、利用者の生体画像を取得する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の処理は、データ作成部１３０の血管像抽出部１３１と、画像取得部１２０とが行う。血管像抽出部１３１は、処理選択部１１０から行う処理についての情報を受け取ると、画像取得部１２０に利用者の生体画像を取得させる。画像取得部１２０は、撮像装置３に利用者の生体画像を撮像させ、撮像装置３が出力した生体画像を取得する。また、画像取得部１２０は、取得した生体画像を血管像抽出部１３１に渡す。
【００５６】
次に、データ作成部１３０は、血管像抽出部１３１において、取得した生体画像から血管の像を抽出する（ステップＳ３０２）。血管像抽出部１３１は、例えば、既知の抽出方法のいずれかに従って生体画像から血管の像を抽出する。
【００５７】
次に、データ作成部１３０は、抽出した血管の像を複数のセグメントに分割する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３は、血管分割部１３２が行う。血管分割部１３２は、例えば、既知の分割方法のいずれかに従って、まず、血管が分岐している点や交差している点等で血管を分割する。その後、血管分割部１３２は、例えば、分割した血管毎に、血管幅（血管の太さ）が略一定である区間、及び血管幅が血管の走行方向における一端から他端に向かって略単調に減少する区間等が１個のセグメントとなるよう更に分割する。
【００５８】
次に、データ作成部１３０は、三次元パターン作成処理（ステップＳ３０４）と、抽出安定度決定処理（ステップＳ３０５）とを行う。
【００５９】
ステップＳ３０４の三次元パターン作成処理は、血管パターン作成部１３３が行う。血管パターン作成部１３３は、生体画像から抽出した二次元の血管の像から三次元の血管パターンを作成する。血管パターン作成部１３３は、セグメント毎に、セグメントと対応する血管の幅に基づいて、血管パターンを表現する仮想三次元空間における奥行き値を算出し、算出した奥行き値と、生体画像内におけるセグメントの位置を表す２個の座標値とを対応付ける。
【００６０】
また、ステップＳ３０５の抽出安定度決定処理は、安定度決定部１３４が行う。安定度決定部１３４は、セグメント毎に、セグメントと対応する血管における幅方向の輝度の変化（輝度断面）を算出し、輝度断面に基づいてセグメントの抽出安定度を算出する（決定する）。輝度断面に基づいてセグメントの抽出安定度を算出する際、安定度決定部１３４は、所定の数式を用いて抽出安定度を算出してもよいし、予め用意した輝度断面のパターンと抽出安定度との関係を表すテーブルに基づいて抽出安定度を算出（決定）してもよい。
【００６１】
なお、図６では、ステップＳ３０４及びＳ３０５の処理を並列に行っているが、これに限らず、ステップＳ３０４の処理の後でステップＳ３０５の処理を行ってもよい。また、ステップＳ３０４及びＳ３０５の処理は、ステップＳ３０５の処理の後でステップＳ３０４の処理を行ってもよい。
【００６２】
ステップＳ３０４及びＳ３０５の処理を終えると、データ作成部１３０は、次に、三次元の血管パターンにおけるセグメントと、抽出安定度とを対応付けて保持し（ステップＳ３０６）、データ生成処理を終了する（リターン）。
【００６３】
図６のデータ作成処理（ステップＳ３０１〜Ｓ３０６）におけるステップＳ３０４の三次元パターン作成処理は、上記のように、血管パターン作成部１３３が行う。血管パターン作成部１３３は、三次元パターン作成処理として、図７に示す処理を行う。
【００６４】
血管パターン作成部１３３は、ステップＳ３０４の処理を開始すると、まず、セグメントを１個選択する（ステップＳ３０４ａ）。ステップＳ３０４ａにおいて、血管パターン作成部１３３は、所定の選択規則に基づいてセグメントを選択する。選択規則は、例えば、ステップＳ３０４ａにおいて選択していないセグメントのうちセグメントＩＤが最も小さいセグメントを選択する、とする。
【００６５】
次に、血管パターン作成部１３３は、選択したセグメントの線幅情報を抽出する（ステップＳ３０４ｂ）。ステップＳ３０４ｂの処理は、血管幅抽出部１３３ａが行う。血管幅抽出部１３３ａは、生体画像における血管の像のうち、選択したセグメントと対応する区間の血管の幅（太さ）を抽出する。
【００６６】
次に、血管パターン作成部１３３は、抽出した線幅情報に基づいて、当該セグメントの奥行き値を算出する（ステップＳ３０４ｃ）。ステップＳ３０４ｃの処理は、奥行き値算出部１３３ｂが行う。奥行き値算出部１３３ｂは、例えば、人の手のひらにおける血管幅の統計データに基づいて予め用意しておいた、血管の幅と、仮想三次元空間におけるｚ軸方向の座標値との対応関係を表すテーブルに基づいて、セグメントの奥行き値を算出する。
【００６７】
次に、血管パターン作成部１３３は、生体画像におけるセグメントの位置を表す二次元の座標に奥行き値（深さ方向の次元）を付加してセグメントの位置情報を三次元化する（ステップＳ３０４ｄ）。ステップＳ３０４ｄは、パターン三次元化部１３３ｃが行う。
【００６８】
次に、血管パターン作成部１３３は、全てのセグメントに対して三次元化する処理をしたか否かを判定する（ステップＳ３０４ｅ）。三次元化していないセグメントがある場合（ステップＳ３０４ｅ；Ｎｏ）、血管パターン作成部１３３は、ステップＳ３０４ａ以降の処理を繰り返す。そして、全てのセグメントに対して三次元化する処理が行われた場合（ステップＳ３０４ｅ；Ｙｅｓ）、血管パターン作成部１３３は、セグメントの三次元情報をデータ出力部１３５に送信し、三次元パターン作成処理を終了する（リターン）。
【００６９】
これに対し、図５のデータ作成処理（ステップＳ３０１〜Ｓ３０６）におけるステップＳ３０５の抽出安定度処理は、上記のように、安定度決定部１３４が行う。安定度決定部１３４は、抽出安定度決定処理として、図８に示す処理を行う。
【００７０】
安定度決定部１３４は、ステップＳ３０５の処理を開始すると、まず、セグメントを１個選択する（ステップＳ３０５ａ）。ステップＳ３０５ａにおいて、安定度決定部１３４は、所定の選択規則に基づいてセグメントを選択する。選択規則は、例えば、ステップＳ３０５ａにおいて選択していないセグメントのうちセグメントＩＤが最も小さいセグメントを選択する、とする。
【００７１】
次に、安定度決定部１３４は、選択したセグメントの輝度断面を抽出する（ステップＳ３０５ｂ）。ステップＳ３０５ｂの処理は、輝度断面抽出部１３４ａが行う。輝度断面抽出部１３４ａは、生体画像における血管の像のうち、選択したセグメントと対応する部分血管における幅方向の輝度値の分布を抽出する。
【００７２】
次に、安定度決定部１３４は、抽出した輝度断面に基づいて、当該セグメントの抽出安定度を算出する（ステップＳ３０５ｃ）。ステップＳ３０５ｃの処理は、安定度算出部１３４ｂが行う。安定度算出部１３４ｂは、例えば、予め用意しておいた、人の手のひらにおける血管の断面輝度の分布パターンと、当該血管の抽出安定度との対応関係を表すテーブルに基づいて、セグメントの抽出安定度を算出して決定する。
【００７３】
次に、安定度決定部１３４は、全てのセグメントに対して抽出安定度を決定する処理をしたか否かを判定する（ステップＳ３０５ｄ）。抽出安定度を決定していないセグメントがある場合（ステップＳ３０５ｄ；Ｎｏ）、安定度決定部１３４は、ステップＳ３０５ａ以降の処理を繰り返す。そして、全てのセグメントに対して抽出安定度を決定する処理が行われた場合（ステップＳ３０５ｄ；Ｙｅｓ）、安定度決定部１３４は、各セグメントの抽出安定度をデータ出力部１３５に送信し、抽出安定度決定処理を終了する（リターン）。
【００７４】
図９は、生体画像から抽出した血管の像及び二次元の血管パターンの例を示す図である。図１０は、図９の領域ＡＲ１及び領域ＡＲ２を拡大した図である。図１１は、三次元化した血管パターンの例を示す図である。図１２は、生体画像おける血管の一部を示す図である。図１３は、図１２の血管と対応する三次元の血管パターンを示す図である。
【００７５】
上記のように、本実施形態に係る生体認証装置１は、人の手のひらの血管が写っている生体画像を取得し、テンプレートを登録する処理、又は認証処理を行う。この際、生体認証装置１は、まず、図９の（ａ）及び図１０の（ａ）に示すように、利用者の手のひら６０１が写っている生体画像６から血管６０２の像を抽出する。生体画像６から抽出される血管６０２の像では、血管の各部分の幅（太さ）が、利用者の手のひら６０１内（生体内）を走行する血管の幅と略一致している。
【００７６】
ところが、従来の生体認証装置において、抽出した血管６０２の像に基づいて血管パターンを作成する際には、上記のように、血管の像における血管を複数の部分血管（セグメント）に分割し、セグメントの位置を表す二次元の座標値を算出する。このように生体データの持つ情報がセグメントの位置を表す二次元の座標値のみである場合、当該生体データは、例えば、図９の（ｂ）及び図１０の（ｂ）に示すように、生体画像６に写っている全ての血管６０３（セグメント）が同じ線幅で表現される。そのため、従来の生体認証装置においては、複数のセグメントの位置関係（血管の走行パターン）の似ている箇所が近接していることにより、セグメントの対応付けに誤りが生じる可能性がある。
【００７７】
例えば、図１０の（ａ）に示した領域ＡＲ１のように生体画像６から抽出した血管の像では、領域Ｂ１１の部分血管６０２ａの走行パターンと、領域Ｂ１２内の部分血管６０２ｂの走行パターンとは、形状が似ているものの、血管の幅（太さ）が異なる。そのため、生体画像から抽出した血管の像においては、２つの領域Ｂ１１，Ｂ１２の血管パターンの差異は明確である。ところが、図１０の（ｂ）に示した領域ＡＲ２のように線幅が一定の血管パターンでは、領域Ｂ２１の部分血管６０３ａの走行パターンと，領域Ｂ２２の部分血管６０３ｂの走行パターンとの差異が不明瞭となる。そのため、認証処理において実際には領域Ｂ２１と対応付けられる部分血管が、誤って領域Ｂ２２と対応付けられ、認証結果に誤りが生じることがある。
【００７８】
これに対し、本実施形態の生体認証装置１では、血管の像における血管の幅に基づいてセグメントの奥行き値を算出し、図１１に示すように、血管パターン（血管６０４の走行パターン）を三次元化する。なお、図１１において、仮想三次元空間７のｘｙ平面は、生体画像６内におけるセグメントの位置を表す面である。また、図１１において、ｚ軸方向の値は、セグメントと対応する部分血管の幅（太さ）に応じた奥行き値を表す。
【００７９】
生体画像６における血管６０２には、例えば、図１２に示すように、途中で血管の幅（太さ）が変化するものが多い。このように幅が変化する血管６０２をセグメントに分割する場合、血管６０２は、例えば、幅が略Ｒ１である第１のセグメント６０２ｃと、幅が略Ｒ１から略Ｒ２に変化第２のセグメント６０２ｄと、幅が略Ｒ２である第３のセグメント６０２ｅと、に分割される。
【００８０】
図１２の生体画像６における第１のセグメント６０２ｃの一端の二次元座標をＱ１，他端の二次元座標をＱ２とした場合、第１のセグメント６０２ｃは、仮想三次元空間においては、図１３に示す第１のセグメント６０４ｃで表される。すなわち、ｘｙ平面においては、始点Ｑ１と終点Ｑ２とを結ぶ直線で表され、ｚｘ平面においては、血管幅Ｒ１と対応したｚ＝Ｚ１の直線で表される。
【００８１】
同様に、図１２の生体画像６における第３のセグメント６０２ｅの一端の二次元座標をＱ３，他端の二次元座標をＱ４とした場合、第３のセグメント６０２ｅは、仮想三次元空間においては、図１３に示す第３のセグメント６０４ｅで表される。すなわち、ｘｙ平面においては、始点Ｑ３と終点Ｑ４とを結ぶ直線で表され、ｚｘ平面においては、血管幅Ｒ２と対応したｚ＝Ｚ２の直線で表される。
【００８２】
更に、図１２の生体画像６における第２のセグメント６０２ｄは、仮想三次元空間においては、図１３に示す第２のセグメント６０４ｄで表される。すなわち、ｘｙ平面においては、始点Ｑ２と終点Ｑ３とを結ぶ直線で表され、ｚｘ平面においては、始点Ｑ２から終点Ｑ３に向かうにつれてｚ＝Ｚ１からｚ＝Ｚ２に変化する直線で表される。
【００８３】
このように、図９の（ｂ）等に示した二次元の血管パターンを、セグメントの線幅情報（血管幅）に基づいて三次元の血管パターンに再構築することで、複数の連続したセグメントの位置関係（血管の走行パターン）が似ている箇所を低減することが可能となる。そのため、三次元化した血管パターンでは、例えば、図１０の（ｂ）における領域Ｂ２１のセグメント６０３ａと、領域Ｂ２２のセグメント６０３ｂとの差異が明確となる。よって、認証処理において実際には領域Ｂ２１の部分血管６０３ａと対応付けられる部分血管が、誤って領域Ｂ２２のセグメント６０３ｂと対応付けられることを抑制し、認証結果の誤りを低減することが可能となる。
【００８４】
このように、本実施形態に係る生体認証装置１では、生体画像６から血管６０２の像を抽出して血管パターンを作成する際に、生体画像６内における位置を表す二次元の情報に、別の血管の特徴量を付加した三次元の血管パターンを作成する。このため、本実施形態に係る生体認証装置１では、複数のセグメントの生体画像内における位置関係のみではよく似ている箇所の差異を明確にすることができ、認証結果の誤りを低減することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、生体認証の認証精度を向上させることが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態に係る生体認証装置１では、血管パターンにおける各セグメントに抽出安定度を対応付けることで、認証精度を更に向上させることが可能となる。
【００８６】
図１４は、抽出安定度の決定方法の例を説明する図である。
図１４の（ａ）には、生体画像６内における血管の写り方と、血管の幅方向の輝度断面との関係についての４個の例を示している。
【００８７】
図１４の（ａ）における左端の血管６０２ｆの像（パターン１）は、幅方向（ｘ方向）の端である輪郭まで鮮明に写っている。このような血管６０２ｆの幅方向の輝度値は、血管６０２ｆの端部において急速に変化し、中間部分の輝度は略一定となる。
【００８８】
また、左から２番目の血管６０２ｇの像（パターン２）は、幅方向（ｘ方向）の端である輪郭部分がやや不鮮明になっている。このような血管６０２ｇの幅方向の輝度値は、血管６０２ｇの端部において血管６０２ｆに比べて緩やかに変化し、中間部分の輝度は略一定となる。
【００８９】
これに対し、左から３番目の血管６０２ｈの像（パターン３）は、幅方向（ｘ方向）の端である輪郭部分だけでなく、ほぼ全体が不鮮明になっている。このような血管６０２ｈの幅方向の輝度値は、血管６０２ｈの端部において血管６０２ｇに比べて更に緩やかに変化し、かつ輝度値が最低となる区間が短い。
【００９０】
また、右端の血管６０２ｉの像（パターン４）は、血管６０２ｈの像（パターン３）よりは鮮明であるが、血管６０２ｆ、６０２ｇの像に比べると不鮮明になっている。更に、血管６０２ｉの像では、幅方向の中間部分に、血管の走行方向に延びる筋状の明るい箇所が見られる。このような血管６０２ｉの幅方向の輝度値は、血管６０２ｉの端部において血管６０２ｇに比べて緩やかに変化し、かつ輝度値が最低となる区間が短い。
【００９１】
図１４の（ａ）に示した４通りの血管６０２ｆ〜６０２ｉのように、血管幅と幅方向の断面における輝度の最小値とが同じであっても、抽出される血管の幅方向の輝度変化（輝度断面）は血管（セグメント）によって異なる。
【００９２】
また、血管の輝度断面のパターンは、例えば、複数通りの撮像条件で撮像したときに当該血管が安定的に抽出される度合い（抽出安定度）と相関がある。例えば、図１４の（ａ）におけるパターン１の血管６０２ｆのように、血管６０２ｆの端部において急速に変化し、中間部分の輝度は略一定となる血管は、撮像条件が変化しても安定的に抽出される。同様に、パターン２の血管６０２ｇも、撮像条件が変化しても安定的に抽出される。これに対し、パターン３の血管６０２ｈやパターン４の血管６０２ｉのように幅方向の端部が不鮮明である血管は、血管６０２ｆ等の端部が鮮明な血管に比べて、抽出されない撮影条件が多い。このため、血管の幅（太さ）を用いて血管パターンを三次元化するのみの場合に比べ、血管の輝度断面を利用する方法は、生体画像内の血管の特徴をより明確に捉え、利用者毎の血管の特徴の差異を明確化することが可能となる。
【００９３】
そこで、本実施形態では、上記のように、三次元の血管パターンにおける各セグメント（部分血管）に、セグメントの輝度断面に基づく抽出安定度を対応付けた生体データを作成し、テンプレート及び入力生体データとして用いる。これにより、本実施形態に係る認証処理では、利用者毎の血管の特徴の差異が明確化され、認証結果の誤りを更に低減することが可能となる。
【００９４】
なお、抽出安定度を決定する際には、例えば、生体画像から血管像を抽出した後に、それら抽出した血管上の任意の点ｐにおけるその血管の抽出安定度Ｓ（ｐ）を算出して決定する。ここで、点ｐは血管経路上の血管の中央の点とする。
【００９５】
また、抽出安定度Ｓ（ｐ）は、血管経路上の任意の点ｐにおいて、その血管の経路を垂直に横切る断面方向（すなわち血管の幅方向）における輝度の変化量（すなわち輝度断面）に基づいて算出する。輝度断面から安定度を求めるには、下記式（１）のような関数Ｆを定義して、血管の中央からの距離と輝度の変化量から算出する。
【００９６】
Ｓ（ｐ）＝Ｆ（ｉ−ｗ（ｐ），・・・，ｉｗ（ｐ））      （１）
【００９７】
式（１）において、ｉｕ（ｐ）は、血管経路上の任意の点ｐにおいて、その血管を横切る断面方向の距離ｕにおける輝度値である。また、式（１）におけるｗは、血管を横切る断面方向で、血管の中央から輝度変化が０となる位置まで距離(すなわち血管の幅の１／２の値)である。
【００９８】
関数Ｆは、例えば、皮膚の拡散特性に基づいて、Point Spread Function（ＰＳＦ）等の手法で解析的に定義する。また、関数Ｆは、例えば、多くの被験者の血管像を様々な条件で撮影した実験データを元に、セグメントが抽出される確率と、そのセグメントの輝度断面の特徴の相関を求め、これをデータ化して持っておく方法でもよい。
【００９９】
更に、実験的な方法としては、例えば、予め、安定的に取得できることがわかっている血管像の輝度断面の形状を定義したテーブルを準備しておき、当該テーブルに基づいて安定度の値を算出してもよい。例えば、図１４の（ｂ）に示すように、輝度断面のパターンと抽出安定度とを対応付けたテーブル１６０を作成し、生体認証装置１内の記憶部（図１には不図示）等に記憶させておき、当該テーブル１６０に基づいて各セグメントの抽出安定度を算出してもよい。この場合、例えば、生体画像から抽出した血管の輝度断面が安定的に抽出される血管の典型的な輝度断面のパターンにどれだけ近いかを比較し、その輝度断面の類似度を元に安定度の値を算出してもよい。
【０１００】
図１４の（ｂ）のようなテーブル１６０を作成する場合、抽出安定度は、安定して常に抽出できる場合の値を１とする。また、安定して抽出できない場合の抽出安定度の値は、０＜Ｓ＜１の範囲で、抽出できる撮像条件と抽出できない撮像条件との関係に基づいて設定する。例えば、１０通りの撮像条件のうちの７〜９通りの撮像条件で安定的に抽出されるセグメントの抽出安定度は、０＜Ｓ＜１のうちの１に近い値とする。逆に、１０通りの撮像条件のうちの４〜５通りの撮像条件でのみ安定的に抽出されるセグメントの抽出安定度は、０＜Ｓ＜１のうちの０に近い値とする。
【０１０１】
また、撮像時の外光の影響や露出により、生体画像６が全体的に明るく映ってしまうなどして、血管の像が生体画像６の全体で細く抽出されてしまったり、それとは逆に、血管の像が生体画像６の全体で太く抽出されてしまったりする場合がある。このような場合は、生体画像６全体の輝度に基づいて生体画像６内の各画素の輝度値を補正し、補正後の輝度断面の形状に基づいて抽出安定度を算出（決定）してもよい。
【０１０２】
血管の像から得られる血管幅や輝度そのものは比較的不安定な数値であるが、血管の周囲の局所的な輝度分布である輝度断面の形状は比較的安定して取得することが可能である。例えば、照明の明るさやセンサと生体部位の距離などの諸条件により、生体画像６に映る血管幅や輝度は変化するが、血管に垂直方向の輝度の変化量は、輝度の値そのものが異なっていても同じように変化する。そのため、例えば、輝度断面の輝度の変化量の最小値及び最大値のいずれかが等しくなるよう正規化し、輝度断面の特徴的な形状を血管の比較に活用することで、輝度単体で血管の深さを推定する場合に比べ、より安定して血管の識別に寄与させることができる。
【０１０３】
次に、図５のフローチャートにおける認証処理（ステップＳ６）について説明する。認証処理は、上記のように認証部１４０が行う。認証部１４０は、認証処理として、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂ、並びに図１７Ａ〜図１７Ｃに示す処理を行う。
【０１０４】
図１５は、認証処理の内容を説明するフローチャートである。図１６Ａは、入力生体データとテンプレートとの照合処理の内容を説明するフローチャート（その１）である。図１６Ｂは、入力生体データとテンプレートとの照合処理の内容を説明するフローチャート（その２）である。図１７Ａは、大まかな位置合わせ処理の内容を説明するフローチャート（その１）である。図１７Ｂは、大まかな位置合わせ処理の内容を説明するフローチャート（その２）である。図１７Ｃは、大まかな位置合わせ処理の内容を説明するフローチャート（その３）である。
【０１０５】
認証処理（ステップＳ６）を開始すると、認証部１４０は、図１５に示すように、まず、入力生体データとテンプレートとの照合処理を行う（ステップＳ６１）。ステップＳ６１の処理は、認証部１４０の簡易位置合わせ部１４１と、照合信頼度算出部１４２と、照合部１４３と、が行う。ステップＳ６１において、簡易位置合わせ部１４１は、入力生体データ及びテンプレートにおける抽出安定度の高いセグメントの組（セグメント対）に基づいて、入力生体データとテンプレートとの大まかな位置合わせを行う。また、ステップＳ６１において、照合信頼度算出部１４２は、大まかな位置合わせを行った後、入力生体データにおけるセグメントの抽出安定度とテンプレートにおけるセグメントの抽出安定度とに基づいて照合信頼度を算出する。更に、ステップＳ６１において、照合部１４３は、算出した照合信頼度に基づいて入力生体データとテンプレートとの一致度を表す照合スコアをセグメント毎に算出し、それらを加算した最終照合スコアを判定部１４４に渡す。
【０１０６】
次に、認証部１４０は、ステップＳ６１において照合に成功したか否かを判定する（ステップＳ６２）。ステップＳ６２の判定は、判定部１４４が行う。判定部１４４は、照合部１４３から受け取った最終照合スコアが閾値以上であるか否かを判定し、最終照合スコアが閾値以上である場合に、照合に成功した（すなわち認証に成功した）と判定する。
【０１０７】
照合に成功した場合（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）、判定部１４４は、認証に成功したことを通知するとともに、要認証装置５に所定の処理を実行させる（ステップＳ６３）。ステップＳ６３において、判定部１４４は、例えば、認証に成功したことを表示装置４に表示させるとともに、認証に成功した場合の処理を要認証装置５に実行させる。要認証装置５が自動施錠装置である場合、ステップＳ６３において、判定部１４４は、要認証装置５に対し開錠命令を送信する。
【０１０８】
一方、照合に失敗した場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）、判定部１４４は、認証に失敗したことを通知する（ステップＳ６４）。ステップＳ６３において、判定部１４４は、例えば、認証に失敗したことを表示装置４に表示させる。
【０１０９】
判定部１４４がステップＳ６３又はＳ６４の処理を終えると、認証部１４０は、認証処理を終了する（リターン）。
【０１１０】
認証部１４０は、図１５のフローチャートにおける照合処理（ステップＳ６１）として、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す処理を行う。
【０１１１】
ステップＳ６１の照合処理において、認証部１４０は、図１６Ａに示すように、まず、テンプレートデータベース１５０に登録されたテンプレートの１つを選択して読み込む（ステップＳ６１０１）。ステップＳ６１０１の処理は、簡易位置合わせ部１４１が行う。簡易位置合わせ部１４１は、所定の選択規則に従って、テンプレートデータベース１５０から１個のテンプレートを選択する。選択規則は、例えば、照合処理を行っていないテンプレートのうち登録者ＩＤが最小値のテンプレートを選択する、とする。
【０１１２】
次に、認証部１４０は、簡易位置合わせ部１４１において、抽出安定度に基づく入力生体データとテンプレートとの大まかな位置合わせ処理を行う（ステップＳ６１０２）。ステップＳ６１０２において、簡易位置合わせ部１４１は、入力生体データ及びテンプレートから抽出安定度の高いセグメントを同数ずつ抽出し、抽出したセグメント同士による大まかな位置合わせ（簡易的な位置合わせ）を行う。
【０１１３】
次に、認証部１４０は、入力生体データと選択したテンプレートとの照合結果（一致度）を表す最終照合スコアを初期化する（ステップＳ６１０３）。
【０１１４】
次に、認証部１４０は、図１６Ｂに示すように、大まかな位置合わせの結果に基づいて、セグメント対の１つを選択する（ステップＳ６１０４）。ステップＳ６１０４の処理は、照合信頼度算出部１４２が行う。照合信頼度算出部１４２は、大まかな位置合わせを行った後の、入力生体データにおけるセグメントと、テンプレートにおけるセグメントとの距離に基づいて設定されるセグメント対のうちの１個のセグメント対を選択する。
【０１１５】
照合信頼度算出部１４２は、所定の選択規則に従って１個のセグメント対を選択する。選択規則は、例えば、ステップＳ６１０４で選択していないセグメント対のうち、入力生体データ側のセグメントのセグメントＩＤが最小値であるセグメント対を選択する、とする。
【０１１６】
次に、認証部１４０は、照合信頼度算出部１４２において、選択したセグメント対の照合信頼度を算出する（ステップＳ６１０５）。ステップＳ６１０５において、照合信頼度算出部１４２は、照合信頼度として、セグメント対における入力生体データ側のセグメントの抽出安定度と、テンプレート側のセグメントの抽出安定度との積を算出する。
【０１１７】
次に、認証部１４０は、三次元空間でセグメント対を照合し、照合信頼度に基づく補正を施した照合スコアを算出する（ステップＳ６１０６）。ステップＳ６１０６の処理は、照合部１４３が行う。セグメント対の三次元的な距離が近いほど、そのセグメント対は同じセグメント（部分血管）である可能性が高い。そのため、照合部１４３は、セグメント対の距離が近いほど当該セグメント対に関する照合スコアの加点を大きく設定する。また、照合部１４３は、セグメント対の抽出安定度から算出した照合信頼度をセグメント対の照合スコアに乗算して照合スコアを補正する。
【０１１８】
次に、認証部１４０は、照合部１４３において、最終照合スコアに照合スコアを加算する（ステップＳ６１０７）。
【０１１９】
次に、照合部１４３は、全てのセグメント対に対して照合スコアを算出する処理を行ったか否かを判定する（ステップＳ６１０８）。照合スコアを算出する処理を行っていないセグメント対がある場合（ステップＳ６１０８；Ｎｏ）、照合部１４３は、照合信頼度算出部１４２と協働してステップＳ６１０４以降の処理を繰り返す。そして、全てのセグメント対で照合スコアを算出する処理を行った場合（ステップＳ６１０８；Ｙｅｓ）、照合部１４３は、次に、最終照合スコアが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６１０９）。
【０１２０】
最終照合スコアが閾値以上である場合（ステップＳ６１０９；Ｙｅｓ）、照合部１４３は、照合に成功したことを判定部１４４に通知し（ステップＳ６１１０）、照合処理を終了する（リターン）。
【０１２１】
一方、最終照合スコアが閾値よりも小さい場合（ステップＳ６１０９；Ｎｏ）、照合部１４３は、例えば、簡易位置合わせ部１４１に照合していないテンプレートがあるか否かを判定させる（ステップＳ６１１１）。照合していないテンプレートがある場合（ステップＳ６１１１；Ｙｅｓ）、照合部１４３は、簡易位置合わせ部１４１、及び照合信頼度算出部１４２と協働してステップＳ６１０１以降の処理を繰り返す。
【０１２２】
これに対し、全てのテンプレートと照合を済ませた場合（ステップＳ６１１１；Ｎｏ）、照合部１４３は、照合に失敗したことを判定部１４４に通知し（ステップＳ６１１２）、照合処理を終了する（リターン）。すなわち、入力生体データを全てのテンプレートと照合したにもかかわらず、最終照合スコアが閾値以上となるテンプレートがない場合、照合部１４３は、照合に失敗したと判断する。
【０１２３】
このように、本実施形態に係る認証処理においては、照合データとテンプレートとの照合を行う際に、セグメント対の抽出安定度に基づいて算出した照合信頼度により照合スコアを補正する。セグメント対とした２個のセグメントの抽出安定度が高い場合、当該２個のセグメントによるセグメント対を用いた照合の結果は信頼できるものとなる。そのため、抽出安定度の高いセグメント対の照合スコアが最終照合スコアに対して寄与する重みは、大きくするべきである。逆に、セグメント対とした２個のセグメントの抽出安定度が低い場合、当該２個のセグメントによるセグメント対を用いた照合の結果は信頼度が低いといえる。そのため、抽出安定度の低いセグメント対の照合スコアが最終照合スコアに対して寄与する重みは、小さくするべきである。
【０１２４】
本実施形態に係る照合処理（ステップＳ６１）においては、上記のように、セグメント対の抽出安定度の積を照合信頼度とする。抽出安定度Ｓを０＜Ｓ≦１とした場合、セグメント対の抽出安定度が高いほど、照合信頼度は１又は１に近い大きな値となる。よって、本実施形態に係る照合処理では、各セグメント対の照合スコアが最終照合スコアに対して寄与する重みを、セグメント対の抽出安定度の大きさに基づいて調整することが可能となる。
【０１２５】
また、本実施形態に係る照合処理では、ステップＳ６１０２において、照合のために新たに作成した血管パターン（入力生体データ）と、テンプレートデータベース１５０に登録された血管パターン（テンプレート）との大まかな位置合わせを行う。
【０１２６】
従来の生体認証装置における血管パターンの照合処理では、血管パターンにおける全てのセグメントを対象に、大まかな照合を行い、２つの血管パターン同士の一致度が最も高くなるように、位置合わせのパラメータが決定される。しかしながら、仮想三次元空間における位置合わせでは、セグメントの位置についての三次元的な位置ズレ、回転、拡大縮小等を考慮しなくてはならず、二次元での位置合わせよりも処理量が増える。
【０１２７】
このため、本実施形態に係る照合処理では、血管パターンにおける各セグメントと対応付けられた抽出安定度を利用し、図１７Ａ〜図１７Ｃに示す処理を行うことで大まかな位置合わせ処理を効率化する。図１７Ａ〜図１７Ｃの大まかな位置合わせ処理は、簡易位置合わせ部１４１が行う。
【０１２８】
大まかな位置合わせ処理（ステップＳ６１０２）を開始すると、簡易位置合わせ部１４１は、図１７Ａに示すように、まず、抽出安定度の基準値αを初期化する（ステップＳ６１０２ａ）。ステップＳ６１０２ａにおいて、簡易位置合わせ部１４１は、基準値αを、０＜α＜１であり、かつ１に近い値にする。
【０１２９】
次に、簡易位置合わせ部１４１は、入力生体データ及びテンプレートから、抽出安定度が基準値αよりも大きいセグメントを抽出する（ステップＳ６１０２ｂ）。
【０１３０】
次に、簡易位置合わせ部１４１は、最良位置合わせスコアＢＡＳ、及び最良位置合わせパラメータＢＡＰを初期化する（ステップＳ６１０２ｃ）。ステップＳ６１０２ｃにおいて、簡易位置合わせ部１４１は、例えば、最良位置合わせスコアＢＡＰを０に設定する。また、ステップＳ６１０２ｃにおいて、簡易位置合わせ部１４１は、最良位置合わせパラメータＢＡＰにおける位置ズレ、回転、及び変形を含む各種パラメータの値をそれぞれ０に設定する。
【０１３１】
次に、簡易位置合わせ部１４１は、最初の位置合わせパラメータＡＰを設定する（ステップＳ６１０２ｄ）。位置合わせパラメータは、入力生体データにおける血管パターンと、テンプレートにおける血管パターンとの位置合わせをする際に一致させる点や血管パターンの向き（回転角）等を指定するパラメータである。ステップＳ６１０２ｄにおいて、簡易位置合わせ部１４１は、予め定めた位置合わせパラメータの設定規則に従って、最初の位置合わせパラメータＡＰを設定する。
【０１３２】
次に、簡易位置合わせ部１４１は、図１７Ｂに示すように、入力生体データ及びテンプレートから抽出したセグメント群を、位置合わせパラメータＡＰを用いて座標変換してから照合し、その一致度を位置合わせスコアＡＳとして算出する（ステップＳ６１０２ｅ）。
【０１３３】
次に、簡易位置合わせ部１４１は、算出した位置合わせスコアＡＰが最良位置合わせスコアＢＡＳよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６１０２ｆ）。ＡＳ＞ＢＡＳである場合（ステップＳ６１０２ｆ；Ｙｅｓ）、簡易位置合わせ部１４１は、最良位置合わせスコアＢＡＳを算出した位置合わせスコアＡＳに更新する（ステップＳ６１０２ｇ）。また、ステップＳ６１０２ｇにおいて、簡易位置合わせ部１４１は、最良位置合わせパラメータＢＡＰを現在設定されている位置合わせパラメータＡＰに更新する。
【０１３４】
ステップＳ６１０２ｇの後、簡易位置合わせ部１４１は、全ての位置合わせパラメータで処理をしたか否かを判定する（ステップＳ６１０２ｈ）。また、ＡＳ≦ＢＡＳである場合（ステップＳ６１０２ｆ；Ｎｏ）、簡易位置合わせ部１４１は、ステップＳ６１０２ｇの処理をスキップしてステップＳ６１０２ｈの判定を行う。
【０１３５】
未処理の位置合わせパラメータがある場合（ステップＳ６１０２ｈ；Ｎｏ）、簡易位置合わせ部１４１は、位置合わせパラメータＡＰを変更し（ステップＳ６１０２ｉ）、ステップＳ６１０２ｅ以降の処理を繰り返す。そして、全ての位置合わせパラメータＡＰで処理をした場合（ステップＳ６１０２ｈ；Ｙｅｓ）、簡易位置合わせ部１４１は、次に、図１７Ｃに示すように、基準値αを変更する（ステップＳ６１０２ｊ）。ステップＳ６１０２ｊにおいて、簡易位置合わせ部１４１は、所定の変更規則に従って基準値αを現在の値よりも小さな値に変更する。
【０１３６】
次に、簡易位置合わせ部１４１は、変更後の基準値αが位置合わせの打ち切り基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６１０２ｋ）。打ち切り基準値は、抽出安定度の最小値であってもよいし、抽出安定度の最小値よりも大きい値であってもよい。
【０１３７】
基準値αが打ち切り基準値よりも大きい場合（ステップＳ６１０２ｋ；Ｙｅｓ）、簡易位置合わせ部１４１は、図１７ＡのステップＳ６１０２ｂ以降の処理を繰り返す。一方、変更後の基準値αが打ち切り基準値以下となった場合（ステップＳ６１０２ｋ；Ｎｏ）、簡易位置合わせ部１４１は、次に、最良位置合わせパラメータＢＡＰを入力生体データとテンプレートとの位置合わせパラメータとして保持する（ステップＳ６１０２ｍ）。ステップＳ６１０２ｍにおいて位置合わせパラメータを保持すると、簡易位置合わせ部１４１は、大まかな位置合わせ処理を終了する（リターン）。
【０１３８】
このように、本実施形態に係る大まかな位置合わせ処理では、入力生体データ及び選択したテンプレートの２個の血管パターンのそれぞれから抽出安定度の高い血管セグメントを同数ずつ読み出し、順に照合していく。すなわち、本実施形態に係る照合処理（ステップＳ６１）では、簡易位置合わせ部１４１は、まず、抽出安定度が高いセグメント群に基づいて入力生体データの血管パターンとテンプレートの血管パターンとの大まかな位置合わせを行う。
【０１３９】
その後、簡易位置合わせ部１４１は、抽出安定度が位置合わせの打ち切り基準値よりも大きいセグメント群を少しずつ各血管パターンから読み出し、それらを加えたセグメント群を用いてより詳細な位置合わせを行う。
【０１４０】
なお、打ち切り基準値は、上記のように、抽出安定度の最小値であってもよいし、抽出安定度の最小値よりも大きい値であってもよい。そのため、大まかな位置合わせ処理においては、最終的に全てのセグメント群を用いて位置合わせを行ってもよい。また、大まかな位置合わせ処理においては、抽出安定度が低いセグメント群は位置合わせに使わず、例えば、抽出安定度が中程度までのセグメント群を用いた位置合わせを行った時点で処理を終了してもよい。このように、本実施形態に係る照合処理では、抽出安定度の情報を用いて段階的に位置合わせを行う、或いは、位置合わせ処理を途中で打ち切ることで、位置合わせ処理を高速化することができる。
【０１４１】
また、大まかな位置合わせ処理においては、三次元空間内での位置合わせの方法、すなわち位置合わせパラメータＡＰの設定についても任意である。そのため、本実施形態に係る大まかな位置合わせ処理では、例えば、より多くのセグメントが一致するか或いは非常に近い距離にある状態になるよう位置合わせパラメータＡＰ（位置ズレ・回転・変形の各種パラメータ）を探索してもよい。
【０１４２】
以上のように、本実施形態によれば、生体画像から抽出した血管の像を複数のセグメントに分割する際に、生体画像内（平面内）におけるセグメントの位置を表す情報に、セグメント（部分血管）の幅に応じた奥行き値を付加して血管パターンを三次元化する。そのため、平面内における複数のセグメントの位置関係がよく似ている複数の箇所に対し血管の幅に応じた差異を付与することが可能となる。したがって、本実施形態によれば、二次元の血管パターンに基づいて照合（認証）する場合に比べて認証結果の誤りを低減することが可能となり、認証精度が向上する。
【０１４３】
また、本実施形態のように血管パターンを三次元化する際に、血管パターンにおける各セグメントに抽出安定度を対応付けることで、照合時に抽出安定度の低いセグメント対の照合結果が最終的な照合結果に与える影響を低減することが可能となる。更に、抽出安定度を利用することで、照合時に抽出安定度の高いセグメント対の照合結果が最終的な照合結果に与える影響を高めることが可能となる。したがって、本実施形態によれば、抽出安定度の低いセグメントが抽出されなかった照合データ（血管パターン）とテンプレートとの照合により生じる照合結果の誤りを低減することが可能となる。よって、本実施形態によれば、認証結果の誤りを更に低減することが可能となり、認証精度が更に向上する。
【０１４４】
しかも、本実施形態によれば、照合データとテンプレートとを照合する際に、抽出安定度の高いセグメント対に基づいて大まかな位置合わせを効率よく行うことが可能となる。そのため、生体認証装置１の処理負荷を軽減することが可能となる。
【０１４５】
なお、上記のように、図５〜図８、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂ、並びに図１７Ａ〜図１７Ｃのフローチャートは、それぞれ、本実施形態に係る生体認証装置１が行う処理の例に過ぎない。すなわち、本実施形態に係る生体認証装置１が行う処理は、上記のように、図５〜図８、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂ、並びに図１７Ａ〜図１７Ｃに示した処理の一部が変更又は省略された処理であってもよい。例えば、本実施形態では、図１７Ａ〜図１７Ｃのように、血管パターンの各セグメントと対応付けた抽出安定度に基づいて、セグメント群を少しずつ増やしながら位置合わせを行うことにより、位置合わせの処理を効率化している。しかしながら、位置合わせを行う際には、これに限らず、初めから全てのセグメントを用いた位置合わせを行ってもよい。
【０１４６】
また、図４のテンプレートデータベース１５０は、一例に過ぎず、テンプレートデータベース１５０の構成は、適宜変更可能である。例えば、テンプレートデータベース１５０は、図１８に示すような構成であってもよい。
【０１４７】
図１８は、テンプレートデータベースの別の構成例を示す図である。
生体画像から抽出した血管の像を複数のセグメントに分割する際には、例えば、血管が分岐している点や交差している点で分割する。この場合、例えば、１個のセグメント（部分血管）は、曲線状、或いは折れ曲がりながら走行している場合もある。そのため、テンプレートデータベース１５０は、例えば、図１８に示すように、個々のセグメントの三次元情報として、始点の座標及び終点の座標とともに、始点から終点までの間に存在する屈曲点の座標を登録する構成であってもよい。
【０１４８】
更に、本実施形態では、血管パターンの三次元化に用いる血管の特徴量として血管幅を挙げている。しかしながら、血管の特徴量は、これに限らず、血管の輝度等であってもよい。
【０１４９】
また、図１に示した生体認証装置１は、本実施形態に係る生体認証装置の機能的構成の一例に過ぎない。本実施形態に係る生体認証装置は、例えば、テンプレートデータベース１５０が、生体認証装置１自身ではなく、生体認証装置１と通信可能に接続された他のサーバ等に記憶されていてもよい。
【０１５０】
［第２の実施形態］
本実施形態では、セグメントの抽出安定度に基づいて、第１の実施形態で述べた照合信頼度とは異なる血管位置変動率を算出し、当該血管位置変動率を考慮して認証処理を行う例を説明する。
【０１５１】
本実施形態に係る生体認証装置１の全体的な機能構成は、図１に示した通りである。
すなわち、本実施形態に係る生体認証装置１は、処理選択部１１０と、画像取得部１２０と、データ作成部１３０と、認証部１４０と、テンプレートデータベース１５０と、を備える。また、データ作成部１３０は、図１及び図２に示すように、血管像抽出部１３１と、血管分割部１３２と、血管パターン作成部１３３と、安定度決定部１３４と、データ出力部１３５と、を含む。本実施形態の生体認証装置１におけるデータ作成部１３０は、第１の実施形態と同様、生体画像から作成した三次元の血管パターンと、当該血管パターンにおける各セグメントに対応付けた抽出安定度とを含む生体データを作成する。三次元の血管パターンは、生体画像内（平面内）におけるセグメントの位置を表す二次元の座標値に、例えば、セグメントの線幅情報（血管の太さ）に応じた奥行き値を付加して作成する。また、抽出安定度は、セグメントの血管幅方向の輝度断面を抽出し、当該輝度断面における輝度値の変動パターンに基づいて算出する（決定する）。
【０１５２】
次に、本実施形態の生体認証装置１における認証部１４０の構成について、図１９を参照して説明する。
【０１５３】
図１９は、第２の実施形態に係る生体認証装置における認証部の機能的構成を示す図である。
【０１５４】
図１９に示すように、本実施形態の生体認証装置１における認証部１４０は、簡易位置合わせ部１４１と、血管位置変動率算出部１４５と、照合部１４３と、判定部１４４と、を含む。
【０１５５】
簡易位置合わせ部１４１は、第１の実施形態で説明した通り、入力生体データの血管パターン及びテンプレートの血管パターンから抽出安定度の高いセグメントを抽出し、血管パターンの大まかな位置合わせを行う。
【０１５６】
血管位置変動率算出部１４５は、入力生体データのセグメントとテンプレートのセグメントとのセグメント対における各セグメントの抽出安定度に基づいて、三次元の血管パターンにおけるセグメントの血管位置変動率を算出する。セグメントの血管位置変動率は、言い換えると、生体画像の撮像時に生じる血管の輝度の揺らぎによるセグメントの奥行き値の揺らぎ率である。血管位置変動率算出部１４５は、セグメントの抽出安定度が高いセグメント対ほど血管位置変動率が小さくなるよう、血管位置変動率を算出する。
【０１５７】
照合部１４３は、大まかな位置合わせを行った入力生体データの血管パターンとテンプレートの血管パターンとの詳細な照合を行う。本実施形態の生体認証装置１における照合部１４３は、第１の実施形態における照合信頼度の代わりに、血管位置変動率を考慮して、セグメント対の照合スコアを算出する。
【０１５８】
抽出安定度の高いセグメント同士のセグメント対は、照合信頼度が高く、血管位置変動率が低い。逆に、抽出安定度の低いセグメント同士のセグメント対は、照合信頼度が低く、血管位置変動率が高い。そのため、照合部１４３は、例えば、血管位置変動率が高いセグメント対の照合スコアを算出する際には、セグメントの奥行き値についての位置ずれの許容度を大きくする。これにより、仮想三次元空間におけるｚ軸方向の血管位置の変動が原因で正しい組み合わせのセグメント対の照合スコアが小さくなることを抑制することが可能となる。
【０１５９】
また、照合部１４３は、例えば、血管位置変動率が低いセグメント対の照合スコアを算出する際には、セグメントの奥行き値についての位置ずれの許容度を小さくする。これにより、抽出安定度は高いものの実際には正しい組み合わせではないセグメント対の照合スコアが照合結果に与える影響を小さくすることが可能となる。
【０１６０】
判定部１４４は、照合部１４３における照合結果に基づいて、利用者（認証希望者）を認証するか否かを判定し、認証結果を表示装置４や要認証装置５等に出力する。
【０１６１】
本実施形態に係る生体認証装置１は、第１の実施形態で説明したステップＳ１〜Ｓ７の処理（図５を参照）を行う。また、入力装置２からの処理内容を選択する情報の入力待ち（ステップＳ１）をしている状態で、入力装置２等から処理を終了する命令が生体認証装置１に入力された場合も、生体認証装置１は、図５に示した処理を終了する。
【０１６２】
更に、図５に示したフローチャートにおけるデータ作成処理（ステップＳ３）として、本実施形態の生体認証装置１（データ作成部１３０）は、例えば、図６〜図８に示す処理を行う。
【０１６３】
加えて、本実施形態に係る生体認証装置１における認証部１４０は、例えば、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂ，並びに図１７Ａ〜図１７Ｃに示したような手順で入力生体データとテンプレートとに基づく認証処理（ステップＳ６）を行う。ただし、本実施形態に係る認証処理において、認証部１４０は、図１６Ｂに示したステップＳ６１０５，Ｓ６１０６の代わりに、血管位置変動率を算出し、血管位置変動率に基づいて照合スコアを算出する処理を行う。
【０１６４】
図２０は、第２の実施形態に係る入力生体データとテンプレートとの照合処理の一部を説明するフローチャートである。なお、図２０のフローチャートにおいて、第１の実施形態で説明した処理と同じ処理であるステップには、図１６Ｂのフローチャートと同じステップ番号（例えば、Ｓ６１０４等）を付している。
【０１６５】
本実施形態の生体認証装置１における認証部１４０は、認証処理（ステップＳ６）を開始すると、図１５に示したステップＳ６１〜Ｓ６４の処理を行う。このうち、ステップＳ６１の入力生体データとテンプレートとの照合処理では、認証部１４０は、まず、図１６Ａに示したステップＳ６１０１〜Ｓ６１０３の処理を行う。その後、認証部１４０は、図２０に示すように、大まかな位置合わせの結果に基づいてセグメント対の１つを選択する（ステップＳ６１０４）。
【０１６６】
セグメント対を選択すると、認証部１４０は、次に、選択したセグメント対の血管位置変動率を算出する（ステップＳ６１１５）。ステップＳ６１１５の処理は、血管位置変動率算出部１４５が行う。血管位置変動率算出部１４５は、例えば、選択したセグメント対における各セグメントの抽出安定度の積の逆数を、血管位置変動率として算出する。第１の実施形態で例示したように抽出安定度Ｓが０＜Ｓ≦１であり、かつ抽出安定度の積の逆数を血管位置変動率とした場合、抽出安定度が高いセグメント対の血管位置変動率は１又は１に近い値となる。これに対し、抽出安定度が低いセグメント対の血管位置変動率は１よりも大きな値となり、抽出安定度が低いほど絶対値が大きくなる。
【０１６７】
次に、認証部１４０は、血管位置変動率に基づき、三次元空間における奥行き方向のセグメント対の変動を考慮してセグメント対を照合し、照合スコアを算出する（ステップＳ６１１６）。ステップＳ６１１６の処理は、照合部１４３が行う。照合部１４３は、例えば、血管位置変動率の高いセグメント対については、セグメント対におけるセグメント同士の奥行き方向の位置ずれに対する許容度を大きくして照合スコアを算出する。照合部１４３は、セグメント対におけるセグメント同士のｘｙ平面内での距離、ｚ方向の距離（奥行き値の差）等に基づいて照合スコアを算出する。この際、照合部１４３は、例えば、セグメント対におけるセグメント同士のｚ方向の距離が閾値以下である場合に、その距離に応じた値を照合スコアに加算する。ところが、セグメント同士のｚ方向の距離についての閾値が一定値である場合、血管位置変動率の高いセグメント対は、セグメント同士のｚ方向の距離が閾値を超えてしまう。このため、セグメント対が正しいセグメント同士の組であってもｚ方向の位置ずれが大きいため照合スコアに反映されない可能性がある。したがって、ステップＳ６１１６において血管位置変動率の高いセグメント対についての照合スコアを算出する場合、照合部１４３は、例えば、照合スコアへの加算対象となるセグメント同士のｚ方向の距離の閾値を血管位置変動率の値に応じて長くする。これにより、血管位置変動率の高いセグメント対、言い換えると三次元化した血管パターンにおける奥行き値の揺らぎが大きいセグメント対で、セグメント同士の奥行き方向の位置ずれが大きくなることによる照合スコアの低下を抑制することが可能となる。
【０１６８】
血管位置変動率を考慮した照合スコアを算出すると、照合部１４３は、次に、最終照合スコアに照合スコアを加算し（ステップＳ６１０７）、全てのセグメント対に対して照合スコアを算出する処理をしたか否かを判定する（ステップＳ６１０８）。
【０１６９】
照合スコアを算出する処理をしていないセグメント対がある場合（ステップＳ６１０８；Ｎｏ）、照合部１４３は、血管位置変動率算出部１４５と協働してステップＳ６１０４以降の処理を繰り返す。そして、全てのセグメント対で照合スコアを算出する処理が行われた場合（ステップＳ６１０８；Ｙｅｓ）、照合部１４３は、次に、最終照合スコアが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６１０９）。
【０１７０】
最終照合スコアが閾値以上である場合（ステップＳ６１０９；Ｙｅｓ）、照合部１４３は、照合に成功したことを判定部１４４に通知し（ステップＳ６１１０）、照合データとテンプレートとの照合処理を終了する（リターン）。
【０１７１】
一方、最終照合スコアが閾値よりも小さい場合（ステップＳ６１０９；Ｎｏ）、照合部１４３は、次に、照合していないテンプレートがあるか否かを判定する（ステップＳ６１１１）。照合していないテンプレートがある場合（ステップＳ６１１１；Ｙｅｓ）、照合部１４３は、簡易位置合わせ部１４１及び血管位置変動率算出部１４５と協働してステップＳ６１０１以降の処理を繰り返す。そして、全てのテンプレートと照合したにも関わらず最終照合スコアが閾値以上となるテンプレートがない場合（ステップＳ６１１１；Ｎｏ）、照合部１４３は、照合に失敗したことを判定部１４４に通知し（ステップＳ６１１２）、照合処理を終了する。
【０１７２】
このように、本実施形態においては、三次元の血管パターンにおける各セグメントの抽出安定度に応じた血管位置変動率に基づき、三次元空間における奥行き方向のセグメントの位置の変動を考慮して入力生体データとテンプレートとの照合を行う。この際、入力生体データのセグメントとテンプレートのセグメントとのセグメント対のうち、血管位置変動率が大きいセグメント対については、三次元空間における奥行き方向の位置ずれに対する許容度を大きくして照合スコアを算出する。このため、抽出安定度が低いものの正しい組み合わせであるセグメント対の照合スコアの低下を抑制することが可能となる。
【０１７３】
また、本実施形態においては、入力生体データのセグメントとテンプレートのセグメントとのセグメント対のうち、血管位置変動率が小さいセグメント対については、三次元空間における奥行き方向の位置ずれに対する許容度を小さくして照合スコアを算出する。このため、抽出安定度が高いものの正しい組み合わせでないセグメント対の照合スコアが高くなることを抑制することが可能となる。
【０１７４】
よって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様、誤った照合結果（認証結果）の出力を抑制することが可能となり、認証精度が向上する。
【０１７５】
なお、図２０に示したフローチャートは、本実施形態に係る入力生体データとテンプレートとの照合処理の一例に過ぎない。すなわち、本実施形態に係る生体認証装置１が行う照合処理は、図１６Ａ及び図２０に示した処理の一部が変更又は省略された処理であってもよい。
【０１７６】
また、上記の各実施形態に係る生体認証装置１は、例えば、コンピュータと、当該コンピュータに実行させるプログラムとを用いて実現することが可能である。以下、コンピュータとプログラムとを用いて実現される生体認証装置１について、図２１を参照して説明する。
【０１７７】
図２１は、コンピュータのハードウェア構成を示す図である。
図２１に示すように、コンピュータ９は、プロセッサ９０１と、主記憶装置９０２と、補助記憶装置９０３と、入力装置９０４と、出力装置９０５と、入出力インタフェース９０６と、通信制御装置９０７と、媒体駆動装置９０８と、を備える。コンピュータ９におけるこれらの要素９０１〜９０８は、バス９１０により相互に接続されており、要素間でのデータの受け渡しが可能になっている。
【０１７８】
プロセッサ９０１は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）やMicro Processing Unit（ＭＰＵ）等である。プロセッサ９０１は、オペレーティングシステムを含む各種のプログラムを実行することにより、コンピュータ９の全体の動作を制御する。また、プロセッサ９０１は、例えば、図５〜図８、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂ、並びに図１７Ａ〜図１７Ｃに示した生体データを作成する処理、生体データをテンプレートとして登録する処理、及び認証処理等を行う。
【０１７９】
主記憶装置９０２は、図示しないRead Only Memory（ＲＯＭ）及びRandom Access Memory（ＲＡＭ）を含む。主記憶装置９０２のＲＯＭには、例えば、コンピュータ９の起動時にプロセッサ９０１が読み出す所定の基本制御プログラム等が予め記録されている。また、主記憶装置９０２のＲＡＭは、プロセッサ９０１が、各種のプログラムを実行する際に必要に応じて作業用記憶領域として使用する。主記憶装置９０２のＲＡＭは、例えば、生体画像６、生体データ、抽出安定度の算出に用いるテーブル１６０、照合スコア、位置合わせパラメータ等の記憶に利用可能である。
【０１８０】
補助記憶装置９０３は、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ（Solid State Drive（ＳＳＤ）を含む）やHard Disk Drive（ＨＤＤ）である。補助記憶装置９０３には、プロセッサ９０１によって実行される各種のプログラムや各種のデータ等を記憶させることができる。補助記憶装置９０３は、例えば、生体データを作成する処理、生体データをテンプレートとして登録する処理、及び認証処理を含むプログラム等の記憶に利用可能である。また、補助記憶装置９０３は、例えば、テンプレートデータベース１５０、生体画像６、生体データ等の記憶や、認証処理の履歴等の記憶に利用可能である。
【０１８１】
入力装置９０４は、例えば、キーボード装置やタッチパネル装置等である。コンピュータ９のオペレータ（利用者）が入力装置９０４に対して所定の操作を行うと、入力装置９０４は、その操作内容に対応付けられている入力情報をプロセッサ９０１に送信する。入力装置９０４は、例えば、図１の入力装置２として利用可能である。
【０１８２】
出力装置９０５は、例えば、液晶表示装置等のディスプレイ装置を含む。出力装置９０５は、例えば、コンピュータ９の動作状態や、テンプレートを登録する処理及び認証処理の結果等の表示に利用可能である。すなわち、出力装置９０５は、図１の表示装置４として利用可能である。
【０１８３】
入出力インタフェース９０６は、コンピュータ９と、他の電子機器とを接続する。入出力インタフェース９０６は、例えば、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）規格のコネクタ等を備える。入出力インタフェース９０６を介してコンピュータ９と接続可能な電子機器としては、例えば、生体画像撮像装置３や要認証装置５が挙げられる。
【０１８４】
通信制御装置９０７は、コンピュータ９を通信ネットワークに接続し、通信ネットワークを介したコンピュータ９と他の電子機器との各種通信を制御する装置である。通信制御装置９０７は、例えば、認証処理の結果の履歴やテンプレートデータベース１５０に登録されたテンプレート等を、図示しない所定の管理サーバに送信することに利用可能である。また、通信制御装置９０７を介してコンピュータ９と管理サーバとを接続する場合、例えば、管理サーバの記憶装置にテンプレートデータベース１５０を記憶させることも可能である。
【０１８５】
媒体駆動装置９０８は、可搬型記憶媒体１０に記録されているプログラムやデータの読み出し、補助記憶装置９０３に記憶されたデータ等の可搬型記憶媒体１０への書き込みを行う。媒体駆動装置９０８は、例えば、１種類又は複数種類の規格に対応したメモリカード用リーダ／ライタが利用可能である。媒体駆動装置９０８としてメモリカード用リーダ／ライタを用いる場合、可搬型記憶媒体１０としては、メモリカード用リーダ／ライタが対応している規格、例えば、Secure  Digital（ＳＤ）規格のメモリカード（フラッシュメモリ）等を利用可能である。また、可搬型記録媒体１０としては、例えば、ＵＳＢ規格のコネクタを備えたフラッシュメモリが利用可能である。可搬型記録媒体１０は、上記の生体データを作成する処理、テンプレートを登録する処理、及び認証処理を含むプログラム、生体データ、テンプレートデータベース１５０、抽出安定度の算出に用いるテーブル１６０、認証結果等の記憶に利用可能である。
【０１８６】
また、コンピュータ９が媒体駆動装置９０８として利用可能な光ディスクドライブを搭載している場合、当該光ディスクドライブで認識可能な各種の光ディスクを可搬型記録媒体１０として利用可能である。可搬型記録媒体１０として利用可能な光ディスクには、例えば、Compact Disc（ＣＤ）、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）、Blu-ray Disc（Blu-rayは登録商標）等がある。
【０１８７】
コンピュータ９は、図５の処理を開始する命令を入力すると、プロセッサ９０１が補助記憶装置９０３等からプログラムを読み出して実行する。この際、プロセッサ９０１は、処理選択部１１０、画像取得部１２０、データ作成部１３０、及び認証部１４０として機能（動作）する。また、主記憶装置９０２のＲＡＭや補助記憶装置９０３等は、生体画像及び生体データを記憶する記憶部、テンプレートデータベース１５０や抽出安定度の算出に用いるテーブル１６０等を記憶する記憶部として機能する。
【０１８８】
なお、生体認証装置１として動作させるコンピュータ９は、図２１に示した全ての要素９０１〜９０８を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の要素を省略することも可能である。例えば、コンピュータ９は、通信制御装置９０７や媒体駆動装置９０８が省略されたものであってもよい。
【０１８９】
以上記載した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
生体内を走行する血管の像を含む生体画像を取得し、当該生体画像から二次元の血管パターンの像を抽出する血管像抽出部と、
前記二次元の血管パターンにおける前記血管の走行方向の各位置での血管幅又は輝度に基づいて、前記血管幅又は前記輝度を深さ方向の次元として前記二次元の血管パターンの像に付加した三次元の血管パターンを作成する血管パターン作成部と、
前記二次元の血管パターンの像における前記血管の走行方向の各位置での前記血管幅の方向の輝度の断面形状と、前記生体画像から前記血管が抽出される度合いを表す血管の抽出安定度と前記血管の輝度の断面形状との関係と、に基づいて、前記血管の走行方向の前記各位置における抽出安定度を決定する安定度決定部と、
前記三次元の血管パターンと前記抽出安定度とを含む生体データに基づいて、認証の可否を判定する認証部と、
を備えることを特徴とする生体認証装置。
（付記２）
前記認証部は、
予め前記生体画像に基づいて作成して登録された登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、新たに取得した前記生体画像に基づいて作成した入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの重なり度合い、及び前記血管の走行方向の前記各位置における前記抽出安定度に基づいて、認証の可否を判定する、
ことを特徴とする付記１に記載の生体認証装置。
（付記３）
前記認証部は、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、前記抽出安定度に基づいて照合信頼度を算出する照合信頼度算出部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、重なり度合いと前記照合信頼度とに基づいて照合スコアを算出し、前記血管における各位置の照合スコアを加算した値を算出する照合部と、
前記照合スコアを加算した前記値に基づいて、前記認証の可否を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする付記２に記載の生体認証装置。
（付記４）
前記照合信頼度算出部は、前記抽出安定度が高いほど前記照合信頼度を高くし、
前記照合部は、前記照合信頼度が高いほど前記照合スコアを高くする、
ことを特徴とする付記３に記載の生体認証装置。
（付記５）
前記認証部は、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの位置合わせを行う位置合わせ部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、前記抽出安定度に基づいて前記深さ方向の血管位置変動率を算出する変動率算出部と、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、重なり度合いと前記血管位置変動率とに基づいて照合スコアを算出し、前記血管における各位置の照合スコアを加算した値を算出する照合部と、
前記照合スコアを加算した前記値に基づいて、前記認証の可否を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする付記２に記載の生体認証装置。
（付記６）
前記変動率算出部は、前記抽出安定度が高いほど前記血管位置変動率を低くし、
前記照合部は、前記血管位置変動率が高いほど前記照合スコアを算出する際に加算対象とする前記血管の位置の前記深さ方向の許容度を高くする、
ことを特徴とする付記５に記載の生体認証装置。
（付記７）
前記認証部は、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとにおける前記血管の走行方向の前記各位置のうち、前記抽出安定度が所定の閾値よりも高い位置同士の位置関係に基づいて、２つの前記三次元の血管パターンの位置合わせを行い、
位置合わせ後の前記三次元の血管パターンの重なり度合い、及び前記血管の走行方向の前記各位置における前記抽出安定度に基づいて、認証の可否を判定する、
ことを特徴とする付記２に記載の生体認証装置。
（付記８）
コンピュータが、
生体内を走行する血管の像を含む生体画像を取得し、当該生体画像から二次元の血管パターンの像を抽出し、
前記二次元の血管パターンにおける前記血管の走行方向の各位置での血管幅又は輝度に基づいて、前記血管幅又は前記輝度を深さ方向の次元として前記二次元の血管パターンの像に付加した三次元の血管パターンを作成するとともに、前記二次元の血管パターンの像における前記血管の走行方向の各位置での前記血管幅の方向の輝度の断面形状と、前記生体画像から前記血管が抽出される度合いを表す血管の抽出安定度と前記血管の輝度の断面形状との関係と、に基づいて、前記血管の走行方向の前記各位置における抽出安定度を決定し、
前記三次元の血管パターンと前記抽出安定度とを含む生体データに基づいて、認証の可否を判定する、
処理を実行することを特徴とする生体認証方法。
（付記９）
前記認証の可否を判定する処理において、前記コンピュータは、
予め前記生体画像に基づいて作成して登録された登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、新たに取得した前記生体画像に基づいて作成した入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの重なり度合い、及び前記血管の走行方向の前記各位置における前記抽出安定度に基づいて、認証の可否を判定する、
ことを特徴とする付記８に記載の生体認証方法。
（付記１０）
前記認証の可否を判定する処理において、前記コンピュータは、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの位置合わせを行い、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、前記抽出安定度に基づいて照合信頼度を算出し、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、重なり度合いと前記照合信頼度とに基づいて照合スコアを算出し、前記血管における各位置の照合スコアを加算した値を算出し、
前記照合スコアを加算した前記値に基づいて、前記認証の可否を判定する、
処理を実行することを特徴とする付記９に記載の生体認証方法。
（付記１１）
前記認証の可否を判定する処理において、前記コンピュータは、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとの位置合わせを行い、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、前記抽出安定度に基づいて前記深さ方向の血管位置変動率を算出し、
位置合わせを行った２つの前記血管パターンにおいて対応付けられる前記血管の走行方向の前記位置毎に、重なり度合いと前記血管位置変動率とに基づいて照合スコアを算出し、前記血管における各位置の照合スコアを加算した値を算出し、
前記照合スコアを加算した前記値に基づいて、前記認証の可否を判定する、
処理を実行することを特徴とする付記９に記載の生体認証方法。
（付記１２）
前記認証の可否を判定する処理において、前記コンピュータは、
前記登録用の前記生体データにおける前記三次元の血管パターンと、前記入力生体データにおける前記三次元の血管パターンとにおける前記血管の走行方向の前記各位置のうち、前記抽出安定度が所定の閾値よりも高い位置同士の位置関係に基づいて、２つの前記三次元の血管パターンの位置合わせを行い、
位置合わせ後の前記三次元の血管パターンの重なり度合い、及び前記血管の走行方向の前記各位置における前記抽出安定度に基づいて、認証の可否を判定する、
処理を実行することを特徴とする付記９に記載の生体認証方法。
（付記１３）
生体内を走行する血管の像を含む生体画像を取得し、当該生体画像から二次元の血管パターンの像を抽出し、
前記二次元の血管パターンにおける前記血管の走行方向の各位置での血管幅又は輝度に基づいて、前記血管幅又は前記輝度を深さ方向の次元として前記二次元の血管パターンの像に付加した三次元の血管パターンを作成するとともに、前記二次元の血管パターンの像における前記血管の走行方向の各位置での前記血管幅の方向の輝度の断面形状と、前記生体画像から前記血管が抽出される度合いを表す血管の抽出安定度と前記血管の輝度の断面形状との関係と、に基づいて、前記血管の走行方向の前記各位置における抽出安定度を決定し、
前記三次元の血管パターンと前記抽出安定度とを含む生体データに基づいて、認証の可否を判定する、
処理をコンピュータに実行させる生体認証プログラム。
【符号の説明】
【０１９０】
１  生体認証装置
１１０  処理選択部
１２０  画像取得部
１３０  データ作成部
１３１  血管像抽出部
１３２  血管分割部
１３３  血管パターン作成部
１３３ａ  血管幅抽出部
１３３ｂ  奥行き値算出部
１３３ｃ  パターン三次元化部
１３４  安定度決定部
１３４ａ  輝度断面抽出部
１３４ｂ  安定度算出部
１３５  データ出力部
１４０  認証部
１４１  簡易位置合わせ部
１４２  照合信頼度算出部
１４３  照合部
１４４  判定部
１４５  血管位置変動率算出部
１５０  テンプレートデータベース
２  入力装置
３  生体画像撮像装置
４  表示装置
５  要認証装置
６  生体画像
６０２，６０２ａ〜６０２ｉ，６０３，６０３ａ，６０３ｂ，６０４ｃ〜６０４ｅ  血管（セグメント）
７  仮想三次元空間
９  コンピュータ
９０１  プロセッサ
９０２  主記憶装置
９０３  補助記憶装置
９０４  入力装置
９０５  出力装置
９０６  入出力インタフェース
９０７  通信制御装置
９０８  媒体駆動装置
１０  可搬型記録媒体
【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】
0006683033.tif 000016
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
0006683033.tif 000018
【図１７Ａ】
0006683033.tif 000019
【図１７Ｂ】
0006683033.tif 000020
【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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