(57)【要約】  ３次元の指の断層輝度データから、高認証精度の指紋画像を高精度かつ高速に抽出する技術を提供する。本開示に係る処理装置は、３次元断層輝度データから、各深度の断層画像（１０１、１０２、…１０ｋ、…、１０ｎ）へエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性（１１１、１１２）を取得する手段と、前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像（１２０、１２１）を抽出する手段を備える。
2020170439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得する手段と、  前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出する手段と、を備える処理装置。
【請求項２】
生体の３次元断層輝度データから、生体の特徴を有した生体特徴画像を抽出する、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記生体特徴画像を抽出する抽出手段は、  前記エッジ数の深度依存性における極値が１，２番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、  前記深度値に基づいて前記３次元断層輝度データから表皮及び真皮の情報を有する画像を抽出する手段と、を備える、請求項２に記載の指紋画像抽出処理装置。
【請求項４】
前記生体特徴画像を抽出する手段は、  前記エッジ数の深度依存性における極値が１，２番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、  前記３次元断層輝度データから、前記深度値間の断層輝度画像に基づいて汗腺の位置を特定する手段と、を備える、  請求項２に記載の指紋画像抽出処理装置。
【請求項５】
前記生体特徴画像を抽出する手段は、  前記エッジ数の深度依存性において、閾値を超える極値数、及び前記極値間の深度差を算出する手段と、  前記極値数が３を超える場合、もしくは前記深度差が閾値を超える場合に偽の生体情報と判定する手段と、を備える、請求項２に記載の指紋画像抽出処理装置。
【請求項６】
前記３次元断層輝度データを、対象の内部方向に垂直な面に対して分割した、部分３次元輝度データを取得する分割手段と、  前記部分３次元輝度データに対して、請求項１乃至５のいずれかに記載の処理装置により、縞状の紋様を有する部分画像を抽出する手段と、  前記部分画像を合成し、縞状の紋様を有する断層画像を生成する手段と、を備える、指紋画像抽出処理装置。
【請求項７】
前記３次元断層輝度データに対し各深度における断層画像のエッジ検出を施し、３次元エッジデータを算出する手段と、  前記エッジ数の深度依存性における極値が１，２番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、  前記３次元エッジデータに基づき、前記深度値に該当する断層エッジ画像よりエッジを３次元方向に追跡し、各画素のエッジ存在深度を抽出する手段と、  前記エッジ存在深度に基づき縞状の紋様を有する断層画像を抽出する手段を備える、請求項１乃至５のいずれかに記載の処理装置。
【請求項８】
対象の３次元断層輝度データを取得する装置と、  請求項１乃至７のいずれかに記載の処理装置を備え、  対象内部の縞状の紋様を有する断層画像を取得する、システム。
【請求項９】
生体の３次元断層輝度データを取得する装置と、  請求項１乃至７のいずれかに記載の処理装置と、  前記縞状の紋様を有する断層画像と、個人情報に紐づいた画像データとを照合する処理装置を備え、  前記断層画像と前記画像データの比較により個人を特定する、生体認証システム。
【請求項１０】
３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得するステップと、  前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出するステップと、を備える処理方法。
【請求項１１】
３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得することと、  前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出することと、をコンピュータに実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本開示は、認証精度向上を目的とした処理装置、指紋画像抽出処理装置、システム、処理方法、及びコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】  測定対象物の表面近傍の断層撮像を行う技術として、光コヒーレンス・トモグラフィー（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：  ＯＣＴ）技術がある。当該ＯＣＴ技術では、光ビームを測定対象物に照射した際の測定対象物の内部からの散乱光（以下、「後方散乱光」とも称する）と参照光との干渉を利用して、測定対象物の表面近傍の断層撮像を行う。近年、当該ＯＣＴ技術の医療診断や工業製品検査への適用が拡大している。【０００３】  ＯＣＴ技術は、これまでに、眼科診断における眼底の断層撮像装置として実用化されると共に、生体の様々な部位に対する非侵襲の断層撮像装置として適用検討が進められている。本開示では、ＯＣＴ技術を活用した真皮指紋読取の技術に着目する。【０００４】  指紋を生体情報として利用する技術として、表皮指紋の２次元の画像データによる生体認証技術が広く利用されている。一方で、ＯＣＴ技術で取得した指の断層撮像データは３次元の位置における輝度データである。すなわち、ＯＣＴ技術で取得したデータを従来の画像に基づいた指紋認証に利用するためには、３次元の断層撮像データから指紋の特徴を有する２次元の画像を抽出する必要がある。【０００５】  本発明に関連して、非特許文献１及び２では指の断層撮像データにおいて、深さ方向に対し一定の範囲内の断層輝度画像を平均化することで真皮指紋画像を取得していた。ただし、一定の範囲の値については真皮指紋が示される深さを仮定し、固定値を使用していた。【０００６】  更に、特許文献１では、断層画像の各画素に対して深度方向の輝度変化を調べ、輝度が２番目に高い値をとる深度を真皮指紋の示される深度として選択することで、その深度値及び輝度値の画像を真皮指紋画像として使用していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開２０１７／００８３７４２号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａ．Ｂｏｓｓｅｎ，  Ｒ．  Ｌｅｈｍａｎｎ  ａｎｄ  Ｃ．  Ｍｅｉｅｒ，  ”Ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”，  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｖｏｌ．２２，  ｎｏ．７，  ２０１０
【非特許文献２】Ｍ．Ｌｉｕ  ａｎｄ  Ｔ．  Ｂｕｍａ，  ”Ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｍａｐｐｉｎｇ  ｏｆ  ｆｉｎｇｅｒｔｉｐ  ｅｃｃｒｉｎｅ  ｇｌａｎｄｓ  ｗｉｔｈ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”，  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｖｏｌ．２２，  ｎｏ．２２，  ２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  上述の非特許文献１及び２では、固定した深度の範囲の断層輝度画像に対し平均化処理を行うため、表皮厚の個人差が考慮されない。例えば、職業の都合上、表皮が摩耗している、もしくは厚い場合には、真皮指紋が明確に示される深度から外れた範囲で平均化する可能性があり、鮮明な真皮指紋画像の取得が困難である。【００１０】  上述の特許文献１では、断層画像の画素単位で真皮指紋の明確に示される深度を判定するため、ＯＣＴ技術の測定装置本体等に起因するノイズによる影響を受けやすく、誤った深度を判定する可能性が高い。更に、断層画像の画素単位で深度の判定処理を行うため、真皮指紋画像を抽出するまでに時間を要するという課題もある。【００１１】  本開示の目的は、上述した課題を解決する処理装置、指紋画像抽出処理装置、システム、処理方法、及びコンピュータ可読媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本開示に係る処理装置は、  ３次元断層輝度データから、各深度の断層画像へエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得する手段と、  前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出する手段とを備える。【００１３】  本開示に係る指紋画像抽出処理装置は、  前記３次元断層輝度データを、対象の内部方向に垂直な面に対して分割した、部分３次元断層輝度データを取得する分割手段と、  前記部分３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得し、前記エッジ数の深度依存性と前記部分３次元断層輝度データから、縞状の紋様を有する部分画像を抽出する手段と、  前記部分画像を合成し、縞状の紋様を有する断層画像を生成する手段と、を備える。【００１４】  本開示に係る処理方法は、  ３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得するステップと、  前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出するステップと、を備える。【００１５】  本開示に係る、プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体は、  ３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得することと、  前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出することと、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１６】  本開示によれば、認証精度の高い画像及び高速な画像の抽出が可能な処理装置、システム及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る認証画像抽出装置を例示するブロック図である。
【図２】実施の形態に係るシステムを例示するブロック図である。
【図３】第１及び２の実施の形態に係る認証用画像を抽出する動作を例示する図である。
【図４】第１の実施の形態に係る指紋画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る指紋画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。
【図６】第３の実施の形態に係る汗腺の位置を抽出する動作を例示する図である。
【図７】第３の実施の形態に係る認証用画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。
【図８】第４の実施の形態に係る認証用画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。
【図９】第５の実施の形態に係る画像の分割による認証用画像の抽出処理の動作を例示する図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る認証用画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。
【図１１】第６の実施の形態に係るエッジ画像における深度方向の追跡動作を例示する図である。
【図１２】第６の実施の形態に係る指紋画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。
【図１３】認証画像抽出装置に含まれるハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  図１に示すように、実施の形態に係る認証用画像抽出装置１１は、指紋認証に使用する画像等を抽出する装置であり、以降の実施形態の説明において詳細を記す。図２に示すように、実施の形態に係るシステム１０は、測定装置１２と、平坦化装置１３と、認証用画像抽出装置１１と、認証装置１４とを備える。
【００１９】  測定装置１２は、ＯＣＴ技術を含む、指等の３次元空間上の輝度を示す３次元断層輝度データ等の３次元輝度データを取り込む。平坦化装置１３は、測定装置１２で取得したデータに対して指等の深度方向の湾曲を平坦化する。測定装置１２が非接触もしくはガラス面等に押し付けて指紋等を取得する装置であっても指の丸みは残るため、平坦化装置１３は、認証用画像の抽出処理前に深度方向の湾曲を平坦化する。認証装置１４は、抽出された指紋等の画像を用いて生体認証を実施する。具体的には、認証装置１４は、断層画像と、個人情報に紐づいた画像データとを照合し、断層画像と画像データとを比較して個人を特定する。
【００２０】  以降の実施形態の説明では、指の表皮から皮膚内部の深さを深度もしくはＺ値と表記し、その深度方向に垂直な面をＸＹ面と表記し、ＸＹ面の輝度画像を断層画像と表記する。
【００２１】（第１の実施形態）  図３は本発明の第１の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理の動作を説明する図である。測定装置１２から平坦化装置１３を経て出力されたデータは、３次元の位置における輝度情報であり、図３に示すように、各深度における断層画像１０１、１０２、…１０ｋ、…、１０ｎと表せる。ここでは、ｋは自然数であり、ｎは断層画像の総枚数である。深度が空気と表皮の界面である場合の断層画像は、表皮指紋を最も明確に示す。深度が表皮と真皮の界面である場合の断層画像は、真皮指紋を最も明確に示す。そこで本願では、３次元輝度データから各種認証用画像を抽出するにあたって、ＸＹ面における指紋の空間的な連続性に着目し、各断層画像のエッジの総数から指紋の明確に示される深度を特定し利用する。グラフ１１０は、各断層画像の輝度に対しエッジ検出処理を施し、各断層画像においてエッジと判定された画素の総数を深度方向に図示している。同図の深度１１１、１１２のように、エッジ数が鋭い極値を持つ深度が２か所ある。この２か所の深度は、例えば、表皮指紋が明確に示される深度、又は真皮指紋が明確に示される深度に対応する。以降の実施形態においては、このエッジ数の深度依存性を利用して認証用の画像を取得する。
【００２２】  図４は本発明の第１の実施形態に係る指紋画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。認証用画像抽出装置１１を用いて第１の実施形態に係る指紋画像を抽出する処理方法を実施することができる。まず、３次元輝度データを取得する（ステップＳ１０１）。続いて、３次元輝度データに基づいて、各深度における断層画像のエッジ判定処理を行い、エッジと判定された画素数を取得する（ステップＳ１０２）。なお、ステップＳ１０２におけるエッジ判定の処理前に、断層画像のノイズを抑制するために各深度の前後で画像を平均化する処理を施しても良い。続いて、エッジ数の深度依存性に対して平滑化処理を行う（ステップＳ１０３）。最後に、エッジ数の深度依存性及び３次元輝度データに基づき、認証用であって、縞状の紋様を有する断層画像の抽出処理を行う（認証用画像抽出処理ステップＳ１０４）。縞状の紋様を有する断層画像は、例えば、指紋画像である。
【００２３】  このように、第１の実施形態の認証用画像抽出システムは、指等の３次元の断層画像データから断層画像のエッジ数を特徴として、認証用の画像を抽出することができる。その結果、表皮厚の個人差に対して適応的に画像抽出が可能である。更に複数の画素を有する画像に基づき深度を判定するためノイズ耐性が高く、データ処理単位も深度の数であるため、関連する技術と比較して高速な処理が可能となる。
【００２４】（第２の実施形態）  第２の実施形態では、第１の実施形態における認証用画像抽出処理ステップＳ１０４において、表皮の画像及び真皮指紋の画像を抽出する処理方法を提示する。図３において、画像１２０及び１２１は、エッジ数の深度依存性を示すグラフ１１０において、それぞれ極値をとる深度１１１、１１２における断層画像を示したものである。このように、エッジ数の深度依存性を示すグラフ１１０において、エッジ数が１、２番目に高い極値をとる深度を取得し、対応した深度における断層画像を選択することで鮮明な指紋画像を取得可能である。さらに、この指紋画像に二階調化や細線化等の処理を加えることによって、認証用の指紋画像を生成して取得することができる。
【００２５】  図５は本発明の第２の実施形態に係る指紋画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。認証用画像抽出処理ステップＳ１０４では、エッジ数の深度依存性を取得する（ステップＳ２０１）。また、３次元の輝度データを取得する（ステップＳ２０２）。
【００２６】  ステップＳ２０１を実施した後、エッジ数の深度依存性に基づき、表皮指紋、及び真皮指紋の明確に示される深度を特定する（ステップＳ２０３）。この深度は、エッジ数の深度依存性を示すグラフ１１０において、エッジ数が極値をとり、その極値が１，２番目に高い値を取得する深度である。この取得する２つの深度のうち浅い方は、表皮指紋が明確に示される深度と判定し、深い方は、真皮指紋の明確に示される深度と判定する。
【００２７】  続いて、表皮及び真皮指紋の明確に示される深度に対応する断層画像を、３次元輝度データから抽出する（ステップＳ２０４）。なお、断層画像の抽出にあたって、画像のノイズを抑制するために各深度の前後で画像を平均化する処理を施しても良い。平均化する深度幅は、指定した幅であってもよいし、エッジ数の深度依存性におけるグラフの凸部等の形状から決めてもよい。最後に、ステップＳ２０４により抽出された指紋画像に対して、二階調化や細線化等、生体認証に好適な画像の調整処理を行う（ステップＳ２０５）。
【００２８】  このように、第２の実施形態の認証用画像抽出システムは、断層画像のエッジ数の深度依存性において極値をとる深度の情報を用いて、表皮指紋の画像、及び真皮指紋の画像を抽出することができる。その結果、表皮厚の個人差に対して適応的に認証用の指紋画像を抽出することが可能である。更に複数の画素を有する画像に基づき深度を判定するためノイズ耐性が高く、データ処理単位も深度の数であるため、関連する技術と比較して高速な処理が可能となる。
【００２９】（第３の実施形態）  第３の実施形態では、第１の実施形態における認証用画像抽出処理ステップＳ１０４において、汗腺の位置を特定する画像を抽出する処理方法を提示する。図６は本発明の第２の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理の動作を説明する図である。同図左は、図３中央と同様のエッジ数の深度依存性を示すグラフ３１０である。グラフ３１０において、１，２番目に高い極値を得る深度のうち、浅い側を３１１、深い側を３１２とする。画像３２０は深度３１１と深度３１２間の断層画像を深度方向に対し平均化処理を施したものである。汗腺は、例えば、汗腺３２１のように画像３２０内に存在する白い斑点として示され、可視化することが可能である。この汗腺の位置を特定な画像を認証に使用可能な情報に整形し、認証装置１４へ渡すことで、より精度の高い認証が可能となる。
【００３０】  図７は本発明の第３の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。第３の実施形態における認証用画像抽出処理ステップＳ１０４では、第２の実施形態と同様に、表皮指紋が明確に示される深度、及び真皮指紋が明確に示される深度を抽出する。具体的には、まず、エッジ数の深度依存性を取得する（ステップＳ３０１）。また、３次元の輝度データを取得する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０１を実施した後、エッジ数の深度依存性に基づき、表皮指紋が明確に示される深度、及び真皮指紋が明確に示される深度を特定する（ステップＳ３０３）。  続いて、ステップＳ３０３で取得した表皮が明確に示される深度、及び真皮指紋が明確に示される深度間の断層画像を、深度方向に平均化処理を行うことによって、汗腺の位置を特定可能な認証用画像を抽出する（ステップＳ３０４）。なお、平均化処理を施す深度３１１、３１２は指標であり、厳密に深度３１１、３１２間の全断層画像に対して平均化処理せずとも良い。最後に、ステップＳ３０４にて抽出した汗腺の位置を特定可能な画像に対して、認証に向けた画像整形を行う（ステップＳ３０５）。なお、ステップＳ３０５より出力されるデータは、画像形式でもＸＹ面上の汗腺の位置データのみであってもよい。
【００３１】  このように、第３の実施形態の認証用画像抽出システムは、断層画像のエッジ数の深度依存性において極値をとる深度の情報に基づいて、汗腺の存在する位置を抽出することができる。その結果、隆線や分岐点等を有する一般的な指紋画像のみならず、汗腺の位置に対しても認証が可能であり、認証精度の向上や偽指判定にも使用することが可能となる。
【００３２】（第４の実施形態）  第４の実施形態では、第１の実施形態における認証用画像抽出処理ステップＳ１０４において、認証用画像を抽出する処理より前に偽指判定を行う処理を提示する。例えば、本来の指に偽の指紋を転写したシートが装着されている場合、エッジ数の深度依存性の特徴を元に偽指の判定が可能である。この場合、断層画像中に指紋の明確に示される深度が、シート上の指紋、空気と表皮の界面、及び表皮と真皮の界面であり、計３箇所である。そのため、エッジ数の深度依存性に鋭い極値が現れる深度は３箇所である。次に、偽指を転写したシートが厚く、表皮と真皮の界面が深度方向の測定範囲を超えた場合、エッジ数の深度依存性の鋭い極値は２箇所となるが、極値間の深度が一般的な指と比較して乖離する。以上から、エッジ数の深度依存性のグラフにおいて、鋭い極値の数が３つ以上であった場合、又は、極値間の深度差が閾値以上であった場合に偽指の疑いありと判定することが可能である。
【００３３】  図８は本発明の第４の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。認証用画像抽出処理ステップＳ１０４では、エッジ数の深度依存性を取得する（ステップＳ４０１）。また、３次元の輝度データを取得する（ステップＳ４０２）。
【００３４】  ステップＳ４０１を実施した後、エッジ数の深度依存性のグラフにおいて、極値かつエッジ数が閾値以上となる深度を特定する（ステップＳ４０３）。続いて、ステップＳ４０３にて特定した深度の数が３つ未満であるか３つ以上であるかを判定する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０３にて特定した深度の数が３つ未満の場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、本来の指であると判定する。一方、ステップＳ４０３にて特定した深度の数が３つ以上の場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、偽指であると判定する（ステップＳ４０５）。
【００３５】  続いて、ステップＳ４０３にて取得した深度値の差が閾値未満かを判定する（ステップＳ４０６）。ステップＳ４０３にて特定した深度差が閾値未満である場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、本来の指であると判定する。一方、ステップＳ４０３にて特定した深度差が閾値以上の場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、偽指であると判定する（ステップＳ４０７）。最後に、第２以降の実施形態（第４の実施形態は除く）に記す手法により、認証用指紋画像の抽出処理を行う（ステップＳ４０８）。
【００３６】  このように、第４の実施形態の認証用画像抽出システムは、断層画像のエッジ数の深度依存性の情報に基づいて、本来の指か偽指かを判定することができる。
【００３７】（第５の実施形態）  図９は本発明の第５の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理の動作を説明する図である。同図左は、図３と同様に、各深度における断層画像５００１から５００ｎまでを表している。断層画像５００１はＸＹ面の画像５０１１、５０２１、５０３１、５０４１に４分割されている。他の深度における断層画像５００ｎも５００１と同様の区画で５０１ｎ、５０２ｎ、５０３ｎ、５０４ｎに分割されている。グラフ５１１０及び５１２０は、それぞれ区画で分割したＸＹ面の分割断層画像５０１１から５０１ｎまで、５０２１から５０２ｎまでの断層画像に対して、エッジ数の深度依存性を例示している。深度５１１１は、断層画像５０１１から５０１ｎの内、表皮指紋が最も明確に示される深度である。深度５１１２は、断層画像５０１１から５０１ｎの内、真皮指紋が最も明確に示される深度である。同様に、深度５１２１は、断層画像５０２１から５０２ｎの内、表皮指紋が最も明確に示される深度である。深度５１２２は、断層画像５０２１から５０２ｎの内、真皮指紋が最も明確に示される深度である。指紋画像５２１０は、断層画像５０１１から５０２ｎの内、深度５１１１における断層画像を抽出したものである。指紋画像５２２０、５２３０、５２４０に対しても同様に、ＸＹ面の区画ごとに処理を施し、合成することで表皮指紋画像５２００を取得する。真皮指紋画像５２０１も同様の手順を行うことで取得するため、説明を省略する。
【００３８】  図１０は本発明の第５の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。認証用画像抽出装置１１を用いて、第５の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理方法実施することができる。まず、３次元輝度データを取得する（ステップＳ５０１）。続いて、３次元輝度データをＸＹ面の部分画像に分割する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２では、分割数は分割後の部分画像がエッジを計算できれば制限は無く、部分画像はＸＹ面で等間隔に分割されていなくとも良い。続いて、各部分画像に対して、認証用指紋画像を抽出する処理を行う（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３における指紋画像抽出処理は、本開示に記載する第５，６の実施形態以外の実施形態を示している。最後に、部分画像の区画ごとに抽出された認証用画像を合成する（ステップＳ５０４）。
【００３９】  なお、図１０に示したフローチャートは一例であり、例えば画像のエッジ画素の計算後に部分画像に分割して、各区画で認証用画像の抽出処理をかけてもよい。
【００４０】  このように、第５の実施形態の認証用画像抽出システムは、ＸＹ面に対し画像を区画に分割し、各区画で指紋画像の明確に示される深度を選択して抽出することができる。その結果、マメ等によって指紋がＺ方向に歪んでいる場合であっても、鮮明な指紋画像を取得することができる。
【００４１】（第６の実施形態）  本実施形態の説明では、断層画像に対して輝度のエッジ検出処理を行った後の画像をエッジ画像と表記する。図１１は本発明の第６の実施形態に係る指紋画像抽出処理の動作を説明する図である。画像６００は、第２の実施形態で特定した指紋の明確に示される深度の断層画像について、エッジ検出の処理を掛けたものである。このエッジ画像の特定領域６０１ではエッジが疎らであり、指紋の画像が不鮮明である。画像６１０、６２０は画像６００からより浅い深度におけるエッジ画像を示している。このように、他の深度では領域６１１、６２１に示すようにエッジが密になっており、鮮明な指紋画像を取得可能である。そこで、画像６００の指紋の明確に示される深度から、エッジの存在する画素を３次元的に追跡し、エッジの存在する深度の輝度情報を合成していくことによって、より鮮明な指紋画像を取得することが可能となる。
【００４２】  図１２は、本発明の第６の実施形態に係る指紋画像を抽出する処理方法を例示するフローチャートである。なお、図１２において実線で示された矢印は、処理方法のフローを示す。同図において点線で示された矢印は、画像などのデータのフローを補足して示すものであり、処理方法のフローを示すものではない。認証用画像抽出装置１１を用いて、第６の実施形態に係る認証用画像を抽出する処理方法実施することができる。まず、３次元輝度データを取得する（ステップＳ６０１）。続いて、３次元輝度データに基づいて、各深度の断層画像に対してエッジ画像を取得する（ステップＳ６０２）。続いて、ステップＳ１０２と同様に、各深度の断層画像に存在するエッジ画素を数える（ステップＳ６０３）。続いて、ステップＳ１０３と同様に、エッジ数の深度依存性を平滑化する（ステップＳ６０４）。続いて、エッジ数の深度依存性から表皮及び真皮指紋の明確に示される深度を特定し、各深度に対応したエッジ画像を取得する（ステップＳ６０５）。続いて、表皮及び真皮指紋の明確に示される深度のエッジ画像から、エッジの存在する画素を３次元的に追跡し、エッジ画素の存在する深度をＸＹ面に対して決定する（ステップＳ６０６）。ステップＳ６０６において、複数の深度にエッジが存在する場合は、ステップＳ６０５で特定した深度に近い値を使用する。続いて、ＸＹ面でエッジの存在する深度が未決定な画素に対して、深度値を周囲の画素から補完することで割り当てる（ステップＳ６０７）。続いて、各画素の深度値に対応した輝度値を３次元輝度データから抽出し、認証用指紋画像を生成する（ステップＳ６０８）。続いて、ステップＳ６０８の輝度値の抽出では、他の実施形態と同様に、対象の深度前後の輝度値を平均化して、ノイズを抑制してもよい。最後に、認証用画像抽出装置１１は、抽出された指紋画像に対して、二階調化や細線化等により認証用の画像整形を行う（ステップＳ６０９）。
【００４３】  このように、第５の実施形態の認証用画像抽出システムは、エッジ画像を３次元的に探索することで、指紋画像の明確に示される深度を選択して抽出することができる。その結果、マメ等によって指紋がＺ方向に歪んでいる場合であっても、鮮明な指紋画像を取得することができる。
【００４４】（他の実施の形態等）  なお、上記の第１から第６までの実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、各構成要素の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【００４５】  例えば、上記実施の形態に係る認証用画像抽出装置１１は、次のようなハードウェア構成を備えることができる。図１３は、認証用画像抽出装置１１に含まれるハードウェア構成の一例を示す図である。
【００４６】  図１３に示す装置７００は、インターフェイス７０３とともに、プロセッサ７０１及びメモリ７０２を備える。上述した実施の形態で説明した認証用画像抽出装置１１は、プロセッサ７０１がメモリ７０２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより実現される。つまり、このプログラムは、プロセッサ７０１を図１の認証用画像抽出装置１１又はその一部として機能させるためのプログラムである。このプログラムは、図１の認証用画像抽出装置１１に、認証用画像抽出装置１１又はその一部における処理を実行させるためのプログラムであると言える。
【００４７】  上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータ（情報通知装置を含むコンピュータ）に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。さらに、この例は、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗを含む。さらに、この例は、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００４８】  さらに、上述した様々な実施の形態において、認証用画像抽出装置１１における処理の手順を説明したように、本発明は処理方法としての形態も採り得る。
【符号の説明】
【００４９】１０  システム１１  認証用画像抽出装置１２  測定装置１３  平坦化装置１４  認証装置１０１、１０２、１０ｋ、１０ｎ、５００１、５００２、５００ｋ、５００ｎ  断層画像１１０、３１０、５１１０、５１２０  グラフ（エッジ数の深度依存性）１１１、３１１、５１１１、５１２１  深度（表皮指紋の抽出深度）１１２、３１２、５１１２、５１２２  深度（真皮指紋の抽出深度）１２０、５２００  画像（表皮指紋画像）１２１、５２０１  画像（真皮指紋画像）３２０  画像（汗腺画像）３２１  汗腺５０１１、５０２１、５０３１、５０４１、５０１ｎ、５０２ｎ、５０３ｎ、５０４ｎ  画像（分割断層画像）５２１０、５２２０、５２３０、５２４０  指紋画像（表皮指紋の分割断層画像）５２１１、５２２１、５２３１、５２４１  真皮指紋の分割断層画像６００、６１０、６２０  画像（エッジ画像）６０１、６０２、６０３  エッジ画像の特定領域７００  装置７０１  プロセッサ７０２  メモリ７０３  インターフェイス
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年7月30日(2021.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得する手段と、
前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出する手段と、
を備える処理装置。
【請求項２】
生体の３次元断層輝度データから、生体の特徴を有した生体特徴画像を抽出する、
請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
前記生体特徴画像を抽出する抽出手段は、
前記エッジ数の深度依存性における極値が１，２番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、
前記深度値に基づいて前記３次元断層輝度データから表皮及び真皮の情報を有する画像を抽出する手段と、を備える、
請求項２に記載の指紋画像抽出処理装置。
【請求項４】
前記生体特徴画像を抽出する手段は、
前記エッジ数の深度依存性における極値が１，２番目に高い値となる深度値を求める算出手段と、
前記３次元断層輝度データから、前記深度値間の断層輝度画像に基づいて汗腺の位置を特定する手段と、を備える、
請求項２に記載の指紋画像抽出処理装置。
【請求項５】
前記生体特徴画像を抽出する手段は、
前記エッジ数の深度依存性において、閾値を超える極値数、及び前記極値間の深度差を算出する手段と、
前記極値数が３を超える場合、もしくは前記深度差が閾値を超える場合に偽の生体情報と判定する手段と、を備える、
請求項２に記載の指紋画像抽出処理装置。
【請求項６】
前記３次元断層輝度データを、対象の内部方向に垂直な面に対して分割した、部分３次元輝度データを取得する分割手段と、
前記部分３次元輝度データに対して、請求項１乃至５のいずれかに記載の処理装置により、縞状の紋様を有する部分画像を抽出する手段と、
前記部分画像を合成し、縞状の紋様を有する断層画像を生成する手段と、を備える、
指紋画像抽出処理装置。
【請求項７】
対象の３次元断層輝度データを取得する装置と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の処理装置を備え、
対象内部の縞状の紋様を有する断層画像を取得する、
システム。
【請求項８】
生体の３次元断層輝度データを取得する装置と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の処理装置と、
前記縞状の紋様を有する断層画像と、個人情報に紐づいた画像データとを照合する処理装置を備え、
前記断層画像と前記画像データの比較により個人を特定する、
生体認証システム。
【請求項９】
３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得するステップと、
前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出するステップと、
を備える処理方法。
【請求項１０】
３次元断層輝度データから、各深度の断層画像にエッジ検出処理を施した後、断層画像のエッジ画素の総数を計算し、エッジ数の深度依存性を取得することと、
前記エッジ数の深度依存性と前記３次元断層輝度データから縞状の紋様を有する断層画像を抽出することと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【国際調査報告】
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