(57)【要約】【課題】  セキュリティ対策上の信頼性を向上し得る情報生成装置及び情報生成方法を提案する。【解決手段】  所定の素子群（１３Ａ〜１３Ｎ）から出力される出力信号（Ｄ１）のうち、素子群の構造上のばらつきに起因する信号成分に対する妨害因子を除去する除去手段（４１（４１Ａ〜４１Ｄ））と、除去手段により除去された出力信号（Ｄ１３）に基づいて、素子群のばらつき状態を固有情報（Ｄ１４）として抽出する抽出手段（４２）とを設けるようにした。【選択図】        図５
2005341065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固有情報を生成する情報生成装置において、
撮像素子から出力される出力信号のうち、上記撮像素子の構造上のばらつきに起因する信号成分に対する妨害因子を除去する除去手段と、
上記除去手段により除去された上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する固有情報抽出手段と
を具えることを特徴とする情報生成装置。
【請求項２】
上記固有情報抽出手段は、
上記除去手段により除去された上記出力信号における輝度の偏差状態を検出し、当該検出結果に基づいて所定の基準よりも上記偏差の大きい輝度に対応する画素を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項３】
上記除去手段は、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合手段でなり、
上記固有情報抽出手段は、
上記統合手段により統合された上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項４】
上記除去手段は、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から出力される上記出力信号に基づいて、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように上記撮像素子を含む撮像手段の撮像状態を制御する撮像制御手段と、
上記撮像制御手段により上記撮像手段の撮像状態が制御された状態で上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、上記撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合手段とからなり、
上記固有情報抽出手段は、
上記統合手段により統合された上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項５】
上記除去手段は、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合手段と、
上記統合手段により統合された上記出力信号の高域成分を抽出する高域成分抽出手段とからなり、
上記固有情報抽出手段は、
上記高域成分抽出手段により抽出された上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項６】
上記撮像素子は、可視光を色分光する複数の色画素を単位とする色フィルタアレイを有し、
上記除去手段は、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合手段と、
上記統合手段により統合された上記出力信号のうち、所定の上記色画素に対応する画素信号を上記単位ごとに抽出する画素抽出手段とからなり、
上記固有情報抽出手段は、
上記画素抽出手段により抽出された各上記画素信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報生成装置。
【請求項７】
固有情報を生成する情報生成方法において、
撮像素子から出力される出力信号のうち、上記撮像素子の構造上のばらつきに起因する信号成分に対する妨害因子を除去する第1のステップと、
上記第1のステップで除去した上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する第２のステップと
を具えることを特徴とする情報生成方法。
【請求項８】
上記第２のステップでは、
上記第1のステップで除去した上記出力信号における輝度の偏差状態を検出し、当該検出結果に基づいて所定の基準よりも上記偏差の大きい輝度に対応する画素を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項７に記載の情報生成方法。
【請求項９】
上記第1のステップでは、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合し、
上記第２のステップでは、
上記第1のステップで統合した上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項７に記載の情報生成方法。
【請求項１０】
上記第1のステップは、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から出力される上記出力信号に基づいて、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように上記撮像素子を含む撮像手段の撮像状態を制御する撮像制御ステップと、
上記撮像制御ステップで上記撮像手段の撮像状態が制御した状態で上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、上記撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合ステップとからなり、
上記第２のステップでは、
上記統合ステップで統合した上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項７に記載の情報生成方法。
【請求項１１】
上記第1のステップは、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合ステップと、
上記統合ステップで統合した上記出力信号の高域成分を抽出する高域成分抽出ステップとからなり、
上記第２のステップでは、
上記高域成分ステップで抽出した上記出力信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項７に記載の情報生成方法。
【請求項１２】
上記撮像素子は、可視光を色分光する複数の色画素を単位とする色フィルタアレイを有し、
上記第1のステップは、
単調な撮像対象の撮像結果として上記撮像素子から順次出力される複数の上記出力信号を、当該撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合ステップと、
上記統合ステップで統合した上記出力信号のうち、所定の上記色画素に対応する画素信号を上記単位ごとに抽出する画素抽出ステップとからなり、
上記第２のステップでは、
上記画素抽出ステップで抽出した各上記画素信号に基づいて、上記ばらつきに対応した上記撮像素子の感度状態を上記固有情報として抽出する
ことを特徴とする請求項７に記載の情報生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報生成装置及び情報生成方法に関し、固有情報を用いて通信する通信システムに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固有の識別情報を保持する管理装置と、当該識別情報を予め記憶した不揮発性メモリが搭載された複数の通信端末装置とを所定のネットワークを介して接続し、当該管理装置及び各通信端末装置が通信時に識別情報を用いて所定の認証処理を実行するようになされた通信システムが提案されている。
【０００３】
この場合、識別情報の盗用を防止する手法として、通信端末装置内の深層部における所定の部材間に不揮発性メモリを搭載する手法、あるいは、不揮発性メモリと、当該不揮発性メモリに識別情報を記憶しておくときだけ暗号化する暗号復号化部とを１つのチップとして搭載する手法（例えば特許文献１参照）がある。
【特許文献１】特開２００３−２５６２８２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでかかる手法では、不揮発性メモリを搭載する際に煩雑化するのみならず、当該不揮発性メモリを搭載する者による識別情報の盗用を避け得ず、この結果、識別情報自体の信頼性を得るには未だ不十分であった。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、セキュリティ対策上の信頼性を向上し得る情報生成装置及び情報生成方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため本発明は、固有情報を生成する情報生成装置において、所定の素子群から出力される出力信号のうち、素子群の構造上のばらつきに起因する信号成分に対する妨害因子を除去する除去手段と、除去手段により除去された出力信号に基づいて、素子群のばらつき状態を固有情報として抽出する固有情報抽出手段とを設けるようにした。
【０００７】
また本発明は、固有情報を生成する情報生成方法において、所定の素子群から出力される出力信号のうち、素子群の構造上のばらつきに起因する信号成分に対する妨害因子を除去する第1のステップと、第1のステップで除去した出力信号に基づいて、素子群のばらつき状態を固有情報として抽出する第２のステップとを設けるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように本発明によれば、所定の素子群から出力される出力信号のうち素子群の構造上のばらつきに起因する信号成分に対する妨害因子を除去し、当該除去した出力信号に基づいて素子群のばらつき状態を固有情報として抽出するようにしたことにより、不揮発性メモリ等に予め保持させなくとも製造時であっても第三者には知り得ない固有情報を生成することができるため、当該固有情報の秘匿性を簡易に確保することができ、かくしてセキュリティ対策上の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下図面について本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１０】
（１）原理
図１に示すように、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)撮像素子１は、格子状に配された複数のフォトダイオードＦＤ等を有する基板１Ａ、絶縁層１Ｂ及び遮光層１Ｃを順次敷設してなり、これらフォトダイオードＦＤに対応する位置には絶縁層１Ｂ及び遮光層１Ｃを貫通した開口部ＯＰがそれぞれ設けられ、当該開口部ＯＰの外方には集光レンズＣＬがそれぞれ設けられている。
【００１１】
このＣＣＤ撮像素子１には、製造過程での様々な要因により、開口部ＯＰ及び集光レンズＣＬの形状を代表とする構造上のばらつきがある。この場合、ＣＣＤ撮像素子１では、この構造上のばらつきに起因して各フォトダイオードＦＤに入射する光束形状に差異が生じ、当該差異に応じて各フォトダイオードＦＤにおける入射光量が増減する。
【００１２】
従って、ＣＣＤ撮像素子１から出力される画像信号には、このＣＣＤ撮像素子１の構造上のばらつきに起因する高域の成分（以下、これをばらつき成分と呼ぶ）が含まれることとなる。
【００１３】
このばらつき成分は、当該画像における画質という観点では無用な情報（ノイズ）として扱われるが、ＣＣＤ撮像素子１固有のばらつき状態、いいかえればＣＣＤ撮像素子１における画素毎の感度状態に反映しているものであるため、コンピュータネットワークにおけるセキュリティ対策という観点では有用な情報として扱うことができる。
【００１４】
しかしながら、ＣＣＤ撮像素子１から出力される画像信号には、このばらつき成分に対する実質的な妨害因子（以下、これをばらつき成分妨害因子と呼ぶ）として、
（ａ）被写体における明暗の差に起因するノイズ（以下、これを被写体明暗差起因ノイズと呼ぶ）
（ｂ）光学レンズ自体の明暗の差に起因するノイズ（以下、これを光学レンズ明暗差起因ノイズと呼ぶ）
（ｃ）ＲＧＢ系又は補色系等の色フィルタアレイにおける画素毎の光透過率の差に起因するノイズ（以下、これを光透過率差起因ノイズと呼ぶ）
（ｄ）ＣＣＤ撮像素子１における熱ノイズ
も含まれている。
【００１５】
そこで、本実施の形態による認証システムは、ＣＣＤ撮像素子１より出力される画像信号からばらつき成分妨害因子を除去し、当該除去した画像信号に基づいてＣＣＤ撮像素子１における画素毎の感度状態を識別情報（以下、これを感度パターン情報と呼ぶ）として生成する点を特徴としている。
【００１６】
以下、本実施の形態による認証システムについて詳述する。
【００１７】
（２）認証システムの構成
図２において、１０は全体として本実施の形態による認証システムを示し、複数の情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）と、これら情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）を管理する管理装置１２とが有線又は無線の伝送路を介して相互に接続されることにより構成される。
【００１８】
この情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）には、可視光を色分光する複数の色画素を単位（以下、これを色分光画素単位と呼ぶ）とする色フィルタアレイとして、例えば「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｇ」及び「Ｂ」を色分光画素単位とする色フィルタアレイを有するＣＣＤ撮像素子（以下、これをカラーＣＣＤ撮像素子と呼ぶ）１３（１３Ａ〜１３Ｎ）が搭載されている。
【００１９】
そして情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）は、管理装置１２との通信時において、かかるカラーＣＣＤ撮像素子１３（１３Ａ〜１３Ｎ）固有の感度パターン情報を生成し、これを管理装置１２に送信するようになされている。
【００２０】
一方、管理装置１２には、情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）に搭載されたカラーＣＣＤ撮像素子１３（１３Ａ〜１３Ｎ）固有の感度パターン情報が登録されたＨＤＤ(Hard Disk Drive)１４が接続されている。
【００２１】
そして管理装置１２は、受信した感度パターン情報ごとに、このＨＤＤ１４に登録された感度パターン情報（以下、これを登録感度パターン情報と呼ぶ）と照合し、この照合結果に応じて、当該感度パターン情報を送信した送信元にはカラーＣＣＤ撮像素子１３（１３Ａ〜１３Ｎ）が搭載されていると判断した場合にのみ通信処理を実行するようになされている。
【００２２】
このようにこの認証システム１０では、管理装置１２に対してアクセスした装置における正当性の判断対象としてカラーＣＣＤ撮像素子１３固有の感度パターン情報が用いられるようになされており、予め登録された登録感度パターン情報に対応するカラーＣＣＤ撮像素子１３を有する情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）のみが、この管理装置１２と通信することができるようになされている。
【００２３】
（３）情報端末装置の構成
情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）はそれぞれ同一の構成であるため、ここでは情報端末装置１１Ａの構成のみについて説明する。
【００２４】
（３−１）基本的構成
情報端末装置１１Ａは、図３に示すように、この情報端末装置１１Ａ全体の制御を司る制御部２１に対して、操作部２２、記憶部２３、ＣＣＤカメラ部２４及び通信部２５がそれぞれ接続されることにより構成される。
【００２５】
この制御部２１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、イメージプロセッサ及びクロック発生器を含むコンピュータ構成でなり、操作部２２から被写体を撮像する撮像命令が与えられた場合に、このときＣＣＤカメラ部２４から出力される画像データＤ１に基づいて自動露出処理及びオートフォーカス処理を実行するようにして、ＣＣＤカメラ部２４の撮像状態を制御する。
【００２６】
この状態において制御部２１は、このＣＣＤカメラ部２４から出力される画像データＤ１を所定のタイミングで予め設定された圧縮形式に変換し、この結果得られた圧縮画像データＤ２を記憶部２３に記憶するようになされている。
【００２７】
ＣＣＤカメラ部２４は、図４に示すように、カラーＣＣＤ撮像素子１３Ａと、この情報端末装置１１Ａに対して外部から入射する入射光ＬをカラーＣＣＤ撮像素子１３Ａに導光する光学系３１と、当該カラーＣＣＤ撮像素子１３Ａから出力される画像信号Ｓ１を画像データＤ１に変換するＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換部３２とからなり、当該光学系３１、カラーＣＣＤ撮像素子１３Ａ及びＡ／Ｄ変換部３２を順次介して得られた画像データＤ１を制御部２１に与えるようになされている。
【００２８】
この光学系３１は、例えば３枚のレンズ３１Ａ、３１Ｂ及び３１Ｃと、当該レンズ３１Ｂ及び３１Ｃ間に設けられた絞り３３とを有し、ユーザによる操作又は制御部２１による自動露出処理に応じて絞り３３の絞り値を可変すると共に、ユーザによるズーム操作及び制御部２１によるオートフォーカス処理に応じて各レンズ３１Ａ、３１Ｂ及び３１Ｃの位置を可変し得るようになされている。
【００２９】
従ってこのＣＣＤカメラ部２４は、カラーＣＣＤ撮像素子１３Ａに入射する入射光Ｌの光量を調整すると共に、レンズ３１Ａ〜３１Ｃの焦点距離及びフォーカス位置を調整することができるようになされている。
【００３０】
通信部２５（図３）は、所定の通信プロトコルに従って、制御部２１から与えられる撮像感度パターン情報及びその他各種情報を管理装置１２に送信し、又は当該管理装置１２から送信される情報を制御部２１に与えるようになされている。
【００３１】
（３−２）感度パターン情報生成処理
かかる構成に加えて、この制御部２１は、管理装置１２（図２）と通信する通信命令が操作部２２又は通信部２５から与えられた場合、カラーＣＣＤ撮像素子１３Ａ固有の感度パターン情報を生成する感度パターン情報生成処理を実行するようになされている。
【００３２】
ここで、制御部２１による感度パターン情報生成処理の処理内容を機能的に分類すると、図５に示すように、ＣＣＤカメラ部２４から順次出力される画像データＤ１（Ｄ１１〜Ｄ１ｎ）に基づいてばらつき成分妨害因子を除去する妨害因子除去処理部４１と、当該除去結果に基づいて感度パターン情報を抽出する感度パターン情報抽出部４２とに分けることができる。
【００３３】
この妨害因子除去処理部４１は、さらに、ＣＣＤカメラ部２４の撮像状態を制御する撮像制御部４１Ａと、当該撮像制御部４１Ａにより撮像状態が制御されたＣＣＤカメラ部２４から順次得られる画像を加算平均する加算平均部４１Ｂと、当該加算平均した画像の高域成分を抽出する高域成分抽出部４１Ｃと、当該抽出した高域成分の画像から所定の色画素に対応する画素を抽出する画素抽出部４１Ｄとに分けることができる。
【００３４】
以下、撮像制御部４１Ａによる撮像制御処理、加算平均部４１Ｂによる加算平均処理、高域成分抽出部４１Ｃによる高域成分抽出処理、画素抽出部４１Ｄによる画素抽出処理及び感度パターン情報抽出部４２による感度パターン情報抽出処理を詳細に説明する。
【００３５】
（３−２−１）撮像制御処理
撮像制御部４１Ａは、例えば単一色又は無色でなる板や壁等のように単調な撮像対象（以下、これを単調撮像対象と呼ぶ）からの入射光Ｌ（図４）がＣＣＤカメラ部２４に入射している状態において、当該単調撮像対象の撮像結果としてＣＣＤカメラ部２４から順次出力される画像データＤ１（Ｄ１１〜Ｄ１ｎ）に基づいて、単調撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように絞り３３の絞り値を可変すると共に、レンズ３１Ａ〜３１Ｃの位置をそれぞれ可変する。
【００３６】
この結果、ばらつき成分妨害因子のうち単調撮像対象における被写体明暗差ノイズが画像データＤ１（Ｄ１１〜Ｄ１ｎ）から除去され、この場合、撮像制御部４１Ａには、緩やかな低域成分からなる画像データ（以下、これを低域成分画像データと呼ぶ）Ｄ１０（Ｄ１０１〜Ｄ１０ｎ）がＣＣＤカメラ部２４から順次出力されることとなる。
【００３７】
そして撮像制御部４１Ａは、かかる低域成分画像データＤ１０（Ｄ１０１〜Ｄ１０ｎ）を所定のタイミングで順次加算平均部４１Ｂに送出する。
【００３８】
このようにして撮像制御部４１Ａは、ＣＣＤカメラ部２４の撮像状態を制御することにより、ばらつき成分妨害因子のうちの被写体明暗差ノイズを除去することができるようになされている。
【００３９】
（３−２−２）加算平均処理
この加算平均部４１Ｂは、例えば図６に示すように、低域成分画像データＤ１０１に基づく画像ＢＤ１及び低域成分画像データＤ１０２に基づく画像ＢＤ２間における対応する画素をそれぞれ加算平均し、この加算平均画像及び低域成分画像データＤ１０３に基づく画像ＢＤ３間における対応する画素をそれぞれ加算平均する。
【００４０】
そして加算平均部４１Ｂは、残りの低域成分画像データＤ１０４〜Ｄ１０ｎに基づく各画像ＢＤ４〜ＢＤｎついても同様にして順次加算平均し、最後の低域成分画像データＤ１０ｎに基づく画像ＢＤｎ間との加算平均画像ＡＶＤをデータ（以下、これを加算平均画像データと呼ぶ）Ｄ１１として高域成分抽出部４１Ｃ（図５）に送出する。
【００４１】
この場合、ばらつき成分妨害因子のうちカラーＣＣＤ撮像素子１３Ａにおける熱ノイズは、図６からも分かるように、順次加算平均される度にその輝度成分が低くなり、この結果、加算平均画像データＤ１１から除去されることとなる。
【００４２】
このようにして加算平均部４１Ｂは、低域成分画像データＤ１０（Ｄ１０１〜Ｄ１０ｎ）を順次加算平均することにより、カラーＣＣＤ撮像素子１３Ａにおける熱ノイズを除去することができるようになされている。
【００４３】
なお、カラーＣＣＤ撮像素子１３における熱ノイズは、画像データＤ１に含まれるばらつき成分妨害因子のうち最も影響が強いため、低域成分画像データＤ１０１〜Ｄ１０ｎに基づく各画像ＢＤ１〜ＢＤｎの加算平均枚数としては、制御部２１での処理負荷等の諸事情を考慮して可能な限り多くすることが望ましい。
【００４４】
（３−２−３）高域成分抽出処理
高域成分抽出部４１Ｃは、加算平均部４１Ｂから供給される加算平均画像データＤ１１における例えば縦横５画素を単位とする画素群の平均を順次算出するようにして、ＬＰＦ(Low Pass Filter)処理を実行する。
【００４５】
そして高域成分抽出部４１Ｃは、このＬＰＦ処理結果として取り出される加算平均画像データＤ１１の低域成分を、当該加算平均画像データＤ１１から減算するようにして、当該加算平均画像データＤ１１における高域成分を抽出し、これをデータ（以下、これを高域成分データと呼ぶ）Ｄ１２として画素抽出部４１Ｄに送出するようになされている。
【００４６】
この結果、高域成分データＤ１２には、一般にデータの低域成分に有する光学レンズ明暗差起因ノイズが除去されるのみならず、撮像制御処理によって除去し切れなかった被写体明暗差起因ノイズをも除去される一方、高域成分のばらつき成分が残ることとなる。
【００４７】
このようにして高域成分抽出部４１Ｃは、加算平均画像データＤ１１の高域成分を抽出することにより、被写体明暗差起因ノイズ及び光学レンズ明暗差起因ノイズの双方を確実に除去することができるようになされている。
【００４８】
（３−３）画素抽出処理
画素抽出部４１Ｄは、高域成分抽出部４１Ｃから供給される高域成分データＤ１２のうち、ＣＣＤ固体撮像素子１３Ａの例えば「Ｇ」画素に対応する画素データを色分光画素単位ごとに抽出し、当該抽出した色分光画素単位ごとの画素データ群を、ばらつき成分抽出結果のデータ（以下、これをばらつき成分抽出データと呼ぶ）Ｄ１３として感度パターン情報抽出部４２に送出する。
【００４９】
この結果、色フィルタアレイにおける色画素毎の光透過率の差に起因する光透過率差起因ノイズがばらつき成分抽出データＤ１３から除去されることとなる。
【００５０】
このようにして画素抽出部４１Ｄは、所定の色画素に対応する画素を抽出することにより、光透過率差起因ノイズを確実に除去することができるようになされている。
【００５１】
このようにこの妨害因子除去処理部４１は、画像データＤ１のうち、ばらつき成分を除く妨害因子妨害因子（被写体明暗差ノイズ、カラーＣＣＤ撮像素子１３Ａにおける熱ノイズ、光学レンズ明暗差起因ノイズ及び光透過率差起因ノイズ）のみを除去することができるようになされている。
【００５２】
（３−４）感度パターン情報抽出処理
感度パターン情報抽出部４２は、ばらつき成分抽出データＤ１３の輝度値を画素ごとに順次検出し、この検出結果に基づいて、図７に示すように、このカラーＣＣＤ撮像素子１３Ａにおける画素毎の感度特性を表す輝度ヒストグラム（ログスケール）を生成する。なお、この図７において、縦軸は画素数であり、横軸は輝度値の標準偏差である。
【００５３】
この図７からも明らかなように、基準（図７において「０」（中央値）に相当）よりもプラス側では偏差が小さく、当該基準よりもマイナス側では偏差が大きいことが分かる。この偏差の大きい画素群は、このカラーＣＣＤ撮像素子１３Ａ固有の構造上のばらつきに起因して低感度となっている位置の集合であり、当該ばらつきに対応した感度パターンを意味するものである。
【００５４】
そして感度パターン情報抽出部４２は、このような輝度ヒストグラムに基づいて、予め設定された閾値（以下、これを偏差閾値と呼ぶ）よりも大きい低感度の画素（以下、これを低感度画素と呼ぶ）のデータ（以下、これを低感度画素データと呼ぶ）を抽出し、これら低感度画素データを所定の順序で組み合わせることにより得られるデータ列を感度パターン情報Ｄ１４として生成する。
【００５５】
この状態において感度パターン情報抽出部４２は、この感度パターン情報Ｄ１４に対して所定の暗号化処理を施し、この結果得られる暗号感度パターン情報を通信部２５を介して管理装置１２に送信するようになされている。
【００５６】
このようにこの感度パターン情報抽出部４２は、製造後のカラーＣＣＤ撮像素子１３Ａから出力される画像データＤ１のうちばらつき成分妨害因子だけが除去されてなるばらつき成分抽出データＤ１３に基づいて、このカラーＣＣＤ撮像素子１３固有の構造上のばらつきに対応した感度パターン情報Ｄ１４を生成することにより、第三者のみならずカラーＣＣＤ撮像素子１３Ａの製造者にも知り得ない状態で感度パターン情報Ｄ１４を生成することができるようになされている。
【００５７】
（４）管理装置の構成
管理装置１２は、図８に示すように、この管理装置１２全体の制御を司る制御部５１に対して、ＨＤＤ１４及び通信部２５（図３）と同一の通信プロトコルに従って情報を送受信する通信部５２がそれぞれ接続されることにより構成される。
【００５８】
この制御部５１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、イメージプロセッサ及びクロック発生器を含むコンピュータ構成でなり、ＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて通信部５２及びＨＤＤ１４を適宜制御する。
【００５９】
実際上、制御部５１は、通信部５２を介して暗号感度パターン情報が与えられると、当該暗号感度パターン情報に対して所定の復号化処理を施すことにより感度パターン情報Ｄ１４を復元し、当該復元した感度パターン情報Ｄ１４と、ＨＤＤ１４から読み出した登録感度パターン情報ＲＦとを順次照合する。
【００６０】
そして制御部５１は、この照合結果として、予め設定された閾値よりも低い一致率となった場合には、このとき感度パターン情報Ｄ１４を送信した送信元がカラーＣＣＤ撮像素子１３（１３Ａ〜１３Ｎ）を搭載する情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）ではないと判断し、当該装置との通信を遮断する。
【００６１】
これに対して制御部５１は、閾値よりも高い一致率となった場合には、このとき感度パターン情報Ｄ１４を送信した送信元がカラーＣＣＤ撮像素子１３（１３Ａ〜１３Ｎ）を搭載する情報端末装置１１（１１Ａ〜１１Ｎ）であると判断し、当該情報端末装置１１と通信を開始するようになされている。
【００６２】
このようにして制御部５１は、カラーＣＣＤ撮像素子１３における画素毎の感度状態が反映された情報（登録感度パターン情報ＲＦ、感度パターン情報Ｄ１４）を用いて認証処理を実行するようになされている。
【００６３】
（４−１）実験結果
ここで、図９に示すように、単調撮像対象から得られる１２８枚の画像ＩＭ１〜ＩＭ１２８について上述した妨害因子除去処理及び感度パターン情報抽出処理を順次実行する系列（以下、これをリファレンス系列と呼ぶ）ＲＧＬと、当該単調撮像対象から得られるｎ枚の画像ＩＭ１〜ＩＭｎ（ｎ＝１、２、……、又は１６）について上述の妨害因子除去処理及び感度パターン情報抽出処理を順次実行する系列（以下、これを照合対象系列と呼ぶ）ＣＧＬとを用意し、これら系列ＲＧＬ、ＣＧＬを諸条件の元で動作させた結果得られる登録感度パターン情報ＲＦ及び感度パターン情報Ｄ１４同士の照合結果を検証した。
【００６４】
図１０は、リファレンス系列ＲＧＬ及び照合対象系列ＣＧＬ双方の感度パターン情報抽出処理において抽出基準となる偏差閾値を適宜変更し、当該偏差閾値以上の低感度画素からなる登録感度パターン情報ＲＦ及び感度パターン情報Ｄ１４同士を照合するようにした場合に、当該低感度画素（アドレス）が不一致となる割合を示している。
【００６５】
なお、この図１０において、縦軸は不一致率（ｌｏｇ１０）であり、横軸は標準偏差である。また照合対象系列ＣＧＬでは、８枚の画像ＩＭ１〜ＩＭ８について妨害因子除去処理及び感度パターン情報抽出処理を順次実行するようにした。
【００６６】
この図１０からも明らかなように、いずれの偏差閾値を選定した場合であっても、不一致率はほぼ一定であり、およそ１０％（１０の−１乗）から５０％（１０の−０．３乗）までの間にあることが分かる。このことから、一致率は５０％から９０％までの間にあると考えることができる。
【００６７】
一方、図１１は、照合対象系列ＣＧＬの加算平均処理において画像ＩＭ１〜ＩＭｎの加算処理数を適宜変更し、ある一定の偏差閾値以上の低感度画素からなる登録感度パターン情報ＲＦ及び感度パターン情報Ｄ１４同士を照合するようにした場合に、当該低感度画素が不一致となる割合を示している。なお、この図１１において、縦軸は不一致率（ｌｏｇ１０）であり、横軸は加算平均数である。
【００６８】
この図１１からも明らかなように、加算平均数が1回の場合における不一致率は、５０％（１０の−０．３乗）程度であるのに対し、当該加算平均数が１６回における不一致率は、１５％（１０の−０．８乗）程度にまで引き下がっていることが分かる。このことから、最悪でも５０％の一致率を確保できると考えることができる。
【００６９】
（４−２）考察
次に、かかる検証結果に基づいて、同一のＣＣＤ撮像素子であるにもかかわらず別のＣＣＤ撮像素子と誤判断する確率（以下、これを正当性識別失敗確率と呼ぶ）と、全く別のＣＣＤ撮像素子であるにもかかわらず同一のＣＣＤ撮像素子と誤判断する確率（以下、これを不当性識別失敗確率と呼ぶ）とを考察する。
【００７０】
（４−２−１）正当性識別失敗確率
まずは、正当性識別失敗確率として、同一のＣＣＤ撮像素子から得られた感度パターン情報Ｄ１４及び登録感度パターン情報ＲＦ同士を照合した際の照合結果が所定の閾値未満となる確率を求める。
【００７１】
すなわち、一致する低感度画素をp個とし、不一致となる低感度画素をｆ個とし、一つの低感度画素が一致する確率をpp及び不一致となる確率をpfとした場合に、このような事象の起こる確率Pは、次式
【００７２】
【数１】
2005341065.tif 000003
【００７３】
として表すことができ、またこのような事象の起こる場合の数Nは、１０００個からｐ個が選ばれる組み合わせ（１０００Ｃｐ）であり、次式
【００７４】
【数２】
2005341065.tif 000004
【００７５】
として表すことができる。
【００７６】
従って、正当性識別失敗確率は、（１）式及び（２）式をまとめた次式
【００７７】
【数３】
2005341065.tif 000005
【００７８】
によって求めることができる。
【００７９】
ここで、図１１について上述したように最悪でも５０％の一致率を確保できると考えることができるため、pp＝pf＝０．５とし、互いの偏差が大きく異なる「１０００」個の低感度画素からなる登録感度パターン情報ＲＦ及び感度パターン情報Ｄ１４同士を照合した際の低感度画素の一致率が１０％（１００／１０００）未満である場合に別のＣＣＤ撮像素子と判断するものと仮定して（３）式を計算すると、正当性識別失敗確率は、およそ０．７＊１０−１６１（１０−１６１回の照合結果で７回だけ誤判断する状態）となる。
【００８０】
（４−２−２）不当性識別失敗確率
次に、不当性識別失敗確率として、別々のＣＣＤ撮像素子から得られた感度パターン情報Ｄ１４及び登録感度パターン情報ＲＦ同士を照合した際の照合結果が所定の閾値以上となる確率を求める。
【００８１】
すなわち、画像の画素数をｍ、当該画像から選択した低感度画素数をｎ、一致した低感度画素数をｐとした場合に、一致しない低感度画素を選択する場合の数は、（ｍ−ｐ）個から（ｎ−ｐ）個が選ばれる組み合わせ（m-pCn-p）である。
【００８２】
また画素数ｍで一致する部分ｐ個の場合の数は、ｎ個からｐ個が選ばれる組み合わせ（nCp）である。従って、p個の要素が一致する場合の数は両者の積となるため、（m-nCn-p * nCp ）となる。
【００８３】
一方、全ての場合の数は（mCn）であるから、このような事象の起こる確率Pは、次式、
【００８４】
【数４】
2005341065.tif 000006
【００８５】
となり、P個以上が一致する不当性識別失敗確率は、次式
【００８６】
【数５】
2005341065.tif 000007
【００８７】
によって求めることができる。
【００８８】
ここで、互いの偏差が大きく異なる「１０００」個の低感度画素からなる登録感度パターン情報ＲＦ及び感度パターン情報Ｄ１４同士を照合した際の低感度画素の一致率が１０％（１００／１０００）未満である場合に別のＣＣＤ撮像素子と判断するものと仮定した場合、ｍは１０００００００、ｎは１０００、ｐは１００であり、これらを（５）式に代入すると、次式
【００８９】
【数６】
2005341065.tif 000008
【００９０】
となる。そしてこの（６）式を計算すると、不当性識別失敗確率は、およそ０．４＊１０−１６４（１０−１６４回の照合結果で４回だけ誤判断する状態）となる。
【００９１】
なお、厳密にはpを１０００まで積算する必要があるが、pについては１増えると桁数が２だけ減る関係にあるので実用上は積算の必要は無い。
【００９２】
以上の考察結果からも分かるように誤判断する確率が極めて小さいため、実用上何ら問題なく感度パターン情報（ＲＦ、Ｄ１４）を識別対象として扱うことができる。従って、情報端末装置１１は、識別対象として信頼性の高い感度パターン情報（ＲＦ、Ｄ１４）を生成することができるといえる。
【００９３】
（５）本実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、この認証システム１０における情報端末装置１１は、カラーＣＣＤ撮像素子１３から出力される画像データＤ１のうち、当該カラーＣＣＤ撮像素子１３の構造上のばらつきに起因するばらつき成分に対するばらつき成分妨害因子を除去する。
【００９４】
そして情報端末装置１１は、この除去結果として得られるばらつき成分抽出データＤ１３に基づいて、構造上のばらつきに対応したカラーＣＣＤ撮像素子１３における感度状態を感度パターン情報Ｄ１４として抽出する。
【００９５】
従ってこの情報端末装置１１では、不揮発性メモリ等に予め保持させなくとも製造時であっても第三者には知り得ない感度パターン情報Ｄ１４を生成することができるため、仮にばらつき成分妨害因子の除去手法やカラーＣＣＤ撮像素子１３における感度状態の抽出手法を第三者に公開した場合であっても、当該感度パターン情報Ｄ１４自体の秘匿性を簡易に確保することができる。
【００９６】
これに加えてこの情報端末装置１１では、感度パターン情報Ｄ１４とカラーＣＣＤ撮像素子１３との対応関係を証明できるため、偽造品の有無を簡易に検出することもできる。
【００９７】
以上の構成によれば、カラーＣＣＤ撮像素子１３から出力される画像データＤ１のうちばらつき成分妨害因子を除去し、当該除去結果に基づいてカラーＣＣＤ撮像素子１３の構造上のばらつきに対応した感度パターン情報Ｄ１４を抽出するようにしたことにより、当該感度パターン情報Ｄ１４の秘匿性を簡易に確保することができるのみならず、偽造品の有無を簡易に検出することもでき、かくしてセキュリティ対策上の信頼性を向上することができる。
【００９８】
（６）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、撮像素子から出力される出力信号のうち、当該撮像素子の構造上のばらつきに起因する信号成分に対する妨害因子を除去する除去手段として、被写体明暗差起因ノイズ、光学レンズ明暗差起因ノイズ、光透過率差起因ノイズ及びカラーＣＣＤ撮像素子１３における熱ノイズの各妨害因子（ばらつき成分妨害因子）を除去するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら妨害因子に加えて、クロック信号に基づいてカラーＣＣＤ撮像素子１３を駆動する際に生じるノイズ（以下、これを撮像素子駆動ノイズと呼ぶ）又はＡ／Ｄ変換器３２自体に生じるノイズ（以下、これをＡ／Ｄ変換ノイズと呼ぶ）を除去するようにしても良い。
【００９９】
この場合、撮像素子駆動ノイズ及びＡ／Ｄ変換ノイズは、一定の再現性がある。従って撮像素子駆動ノイズ及びＡ／Ｄ変換ノイズにおける計測結果の相反するデータを予め制御部２１内のメモリに記憶しておくことができる。従って制御部２１は、かかるデータを、撮像制御処理結果、加算平均処理結果、高域成分抽出処理結果又は画素抽出処理結果のいずれかから減算することによって撮像素子駆動ノイズ及びＡ／Ｄ変換ノイズを除去することができる。
【０１００】
このようにばらつき成分妨害因子に加えて撮像素子駆動ノイズ及びＡ／Ｄ変換ノイズも除去するようにすれば、感度パターン情報（ＲＦ、Ｄ１４）の抽出精度を向上することができ、この結果、よりセキュリティ対策上の信頼性を向上することができる。
【０１０１】
また除去手段として、これら撮像素子駆動ノイズ及びＡ／Ｄ変換ノイズ以外の妨害因子を除去するようにしても良く、例えば光透過率差起因ノイズと代替するようにしても良い。要は、少なくとも最も影響が強いカラーＣＣＤ撮像素子１３における熱ノイズを除去するようにすれば、その他の妨害因子については任意に取捨選択することができ、この場合であっても上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
また上述の実施の形態においては、除去手段により除去された出力信号に基づいて、ばらつきに対応した撮像素子の感度状態を固有情報として抽出する固有情報抽出手段として、妨害因子除去処理部４１によりばらつき妨害因子が除去された結果得られたばらつき成分抽出データＤ１３について縦軸を画素数及び横軸を輝度値の標準偏差とする輝度ヒストグラムを生成し、この輝度ヒストグラムに基づいて所定の偏差閾値よりも偏差の大きい輝度に対応する画素を感度パターン情報Ｄ１４として抽出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の統計手法によりばらつき成分抽出データＤ１３における輝度の偏差状態を検出し、この検出結果に基づいてばらつきに対応した撮像素子の感度状態を抽出することができる。
【０１０３】
さらに上述の実施の形態においては、単調な撮像対象の撮像結果として撮像素子から順次出力される複数の出力信号を、当該単調撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように統合する統合手段として、単調撮像対象の撮像結果としてカラーＣＣＤ撮像素子１３から順次出力される複数の画像データＤ１０（Ｄ１０１〜Ｄ１０ｎ）を加算平均するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば３次元ＤＮＲ（ディジタルノイズリダクション）を実行するようにしても良く、当該画像データＤ１０（Ｄ１０１〜Ｄ１０ｎ）のうち所定輝度レベル以下の部分同士を結合するようにしても良く、要は、単調撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるように複数の画像データＤ１０（Ｄ１０１〜Ｄ１０ｎ）を統合すれば良い。
【０１０４】
さらに上述の実施の形態においては、単調撮像対象からの入射光Ｌ（図４）がＣＣＤカメラ部２４に入射している状態で、ＣＣＤカメラ部２４から順次出力される画像データＤ１（Ｄ１１〜Ｄ１ｎ）に基づいて自動露出処理及びオートフォーカス処理を実行することによって単調撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、単調撮像対象からの入射光Ｌを均一に散乱させる散乱板等をレンズ３１Ａの前方に設けることによって単調撮像対象の濃淡が全体として滑らかとなるようにしても良い。
【０１０５】
さらに上述の実施の形態においては、感度パターン情報（ＲＦ、Ｄ１４）のみを用いて情報端末装置１１（カラーＣＣＤ撮像素子１３）を識別するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該感度パターン情報（ＲＦ、Ｄ１４）と他の識別情報との組み合わせを用いて情報端末装置１１（カラーＣＣＤ撮像素子１３）を識別するようにしても良い。
【０１０６】
具体的には、例えばカラーＣＣＤ撮像素子１３の登録感度パターン情報ＲＦに対応付けて情報端末装置１１の製造番号情報を管理装置１２のＨＤＤ１４に予め登録しておくようにする。そして情報端末装置１１が通信時に感度パターン情報Ｄ１４及び製造番号情報を管理装置１２に送信するようにし、当該管理装置１２が感度パターン情報Ｄ１４及び製造番号情報の双方をＨＤＤ１４の登録内容と照合する。
【０１０７】
このようにすれば、この管理装置１２では、カラーＣＣＤ撮像素子１３と、情報端末装置１１との対応関係を証明することができるため、例えばカラーＣＣＤ撮像素子１３自体を盗用して情報端末装置１１以外の装置に搭載することによる成りすましをも防止することができ、この結果、偽造品であることを一段と容易に検出することができる。
【０１０８】
また、かかる感度パターン情報Ｄ１４を識別対象として用いる場合のみならず、例えば暗号鍵や乱数源（シード）等のように暗号化システム上の一要素として用いるようにしても良い。このようにしても上述の実施の形態と同様にセキュリティ対策上の信頼性を向上することができる。
【０１０９】
さらに上述の実施の形態においては、上述の撮像制御処理、加算平均処理、高域成分抽出処理、画素抽出処理及び感度パターン情報抽出処理を制御部２１がソフトウェアにより実行するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら処理の一部又は全部を専用のハードウェアにより実行するようにしても良く、またネットワーク上のセキュリティ対策の用途によっては上述の照合処理を組み込むようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、パーソナルコンピュータや携帯電話機等の端末装置や、家庭用電子機器等の装置を外部の装置と識別させるようにする場合等、ネットワークにおけるセキュリティ対策で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】ＣＣＤ撮像素子の構造を示す略線図である。
【図２】本実施の形態による認証システムの構成を示すブロックｓである。
【図３】情報端末装置の構成を示すブロック図である。
【図４】ＣＣＤカメラ部の構成を示す略線図である。
【図５】制御部による感度パターン情報生成処理を示す機能ブロック図である。
【図６】加算平均処理の説明に供する略線図である。
【図７】カラーＣＣＤ撮像素子における画素毎の感度特性を示す略線図である。
【図８】管理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】照合実験の説明に供する略線図である。
【図１０】偏差閾値と、照合結果の不一致率との関係を示す略線図である。
【図１１】加算平均数と、照合結果の不一致率との関係を示す略線図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０……認証システム、１１Ａ〜１１Ｎ……情報端末装置、１２……管理装置、１３Ａ〜１３Ｎ……カラーＣＣＤ撮像素子、１４……ＨＤＤ、２１、５１……制御部、２２……操作部、２３……記憶部、２４……ＣＣＤカメラ部、２５、５３……通信部、３１……光学系、３２……Ａ／Ｄ変換部、３３……絞り、４１……妨害因子除去処理部、４１Ａ……撮像制御部、４１Ｂ……加算平均部、４１Ｃ……高域成分抽出部、４１Ｄ……画素抽出部、４２……感度パターン情報抽出部。
【図１】
2005341065.tif 000009
【図２】
2005341065.tif 000010
【図３】
2005341065.tif 000011
【図４】
2005341065.tif 000012
【図５】
2005341065.tif 000013
【図６】
2005341065.tif 000014
【図７】
2005341065.tif 000015
【図８】
2005341065.tif 000016
【図９】
2005341065.tif 000017
【図１０】
2005341065.tif 000018
【図１１】
2005341065.tif 000019