JP2013148961A - Iris authentication system, iris authentication method and iris authentication program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体認証に適用して好適な虹彩認証システム、虹彩認証方法および虹彩認証プログラムに関する。 The present invention relates to an iris authentication system, an iris authentication method, and an iris authentication program suitable for application to biometric authentication.
生体認証は、各個人それぞれが持つ固有でかつ不変的な身体的特徴量を用いて、各個人を認証する技術である。生体認証は、特許文献１の特開２００７−２１３３６９号公報「生体認証装置および生体認証方法」等に記載されているように、身体的特徴を用いるため、記憶や記録に依存しないで、個人を特定することができる利便性が高い個人認証技術として近年注目を集めている。 Biometric authentication is a technique for authenticating each individual using a unique and invariant physical feature amount that each individual has. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-213369 “Biometric authentication apparatus and biometric authentication method” in Patent Document 1, biometric authentication uses physical features, and thus does not rely on memory or recording. In recent years, it has attracted attention as a personal authentication technology that can be specified and is highly convenient.
しかしながら、一般に、静的な状態における身体の特徴量を用いて認証を行っているため、非生体による偽物であっても、誤って認証してしまう可能性がある問題や、登録時の個人の特徴量データが生体認証に用いるシステム以外の外部に流出した場合、固有でかつ不変的な身体的特徴のデータであるために、登録データの無効化や変更が困難であるといった問題を抱えている。 However, in general, since authentication is performed using body features in a static state, even if it is a non-living fake, there is a possibility that it may be erroneously authenticated, When feature data leaks outside the system used for biometric authentication, there is a problem that it is difficult to invalidate or change registered data because it is unique and invariant physical feature data. .
前述のように、生体認識における従来技術の問題点は、非生体による偽物であっても、誤って認証してしまう可能性があったり、登録時の個人の特徴量データが外部に流出した場合には、外部に流出してしまった個人の特徴量データを無効化したり変更したりすることが困難で、流出した特徴量データが不正に使用されることを防止することができなくなったりするという点にある。生体認証の一種である虹彩認証は、瞳孔外側の虹彩パターンを個人の特徴量として利用するものであるが、虹彩認証についても、前述した生体認証の問題と同様の問題がある。 As mentioned above, the problem with the prior art in biometric recognition is that even if it is a non-living fake, there is a possibility that it will be mistakenly authenticated, or when personal feature data at the time of registration leaks outside It is difficult to invalidate or change personal feature data that has leaked to the outside, making it impossible to prevent unauthorized use of leaked feature data. In the point. Iris authentication, which is a type of biometric authentication, uses an iris pattern outside the pupil as an individual feature, but iris authentication also has the same problem as the biometric authentication described above.
（本発明の目的）
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、虹彩を用いた認証の信頼性を向上させ、かつ、個人の特徴量である虹彩パターンに関する安全性を向上させることが可能な虹彩認証システム、虹彩認証方法および虹彩認証プログラムを提供することを、その目的としている。
(Object of the present invention)
The present invention has been made in view of such a problem, and an iris authentication system capable of improving the reliability of authentication using an iris and improving the safety of an iris pattern that is a personal feature amount. An object of the present invention is to provide an iris authentication method and an iris authentication program.
前述の課題を解決するため、本発明による虹彩認証システム、虹彩認証方法および虹彩認証プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the iris authentication system, the iris authentication method, and the iris authentication program according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
（１）本発明による虹彩認証システムは、被認証者の眼球周辺の撮像画像から抽出した虹彩パターンの特徴量を登録用データベースにあらかじめ登録している虹彩パターンの特徴量と照合することにより個人認証を行う虹彩認証システムにおいて、被登録者の虹彩パターンの特徴量を前記登録用データベースに登録する際に、該被登録者の眼球周辺の撮像画像から虹彩パターンの特徴量を抽出するとともに、該被登録者の時系列的に連続した眼球周辺の撮像画像を取得し、取得した時系列的に連続した眼球周辺の撮像画像から該被登録者の意識下における眼球の動的行動量および無意識下における眼球の動的行動量を取得し、さらに、取得した該被登録者の意識下における眼球の動的行動量および無意識下における眼球の動的行動量から該被登録者の意識下における眼球の動的特徴量および無意識下における眼球の動的特徴量を抽出して、暗号化用の鍵データとして用いることにより、当該被登録者の虹彩パターンの特徴量を暗号化して、前記登録用データベースに登録することを特徴とする。 (1) The iris authentication system according to the present invention performs personal authentication by comparing the feature quantity of the iris pattern extracted from the captured image around the eyeball of the person to be authenticated with the feature quantity of the iris pattern previously registered in the registration database. In the iris authentication system that performs the registration, when the feature quantity of the registered person's iris pattern is registered in the registration database, the feature quantity of the iris pattern is extracted from the captured image around the eye of the registered person, and Acquired images around the eyeball continuous in time series of the registrant. From the acquired images around the eyeball continuous in time series, the dynamic behavior amount of the eyeball under the consciousness of the registered person and under unconsciousness The dynamic behavior amount of the eyeball is acquired, and further, the subject is determined from the acquired dynamic behavior amount of the eyeball under the consciousness of the registered person and the dynamic behavior amount of the eyeball under the unconsciousness. By extracting the dynamic feature quantity of the eyeball under the consciousness of the recorder and the dynamic feature quantity of the eyeball under the unconsciousness and using it as key data for encryption, the feature quantity of the iris pattern of the registered person is encrypted. And registering in the registration database.
（２）本発明による虹彩認証方法は、被認証者の眼球周辺の撮像画像から抽出した虹彩パターンの特徴量を登録用データベースにあらかじめ登録している虹彩パターンの特徴量と照合することにより個人認証を行う虹彩認証方法において、被登録者の虹彩パターンの特徴量を前記登録用データベースに登録する際に、該被登録者の眼球周辺の撮像画像から虹彩パターンの特徴量を抽出するとともに、該被登録者の時系列的に連続した眼球周辺の撮像画像を取得し、取得した時系列的に連続した眼球周辺の撮像画像から該被登録者の意識下における眼球の動的行動量および無意識下における眼球の動的行動量を取得し、さらに、取得した該被登録者の意識下における眼球の動的行動量および無意識下における眼球の動的行動量から該被登録者の意識下における眼球の動的特徴量および無意識下における眼球の動的特徴量を抽出して、暗号化用の鍵データとして用いることにより、当該被登録者の虹彩パターンの特徴量を暗号化して、前記登録用データベースに登録することを特徴とする。 (2) In the iris authentication method according to the present invention, personal authentication is performed by comparing the feature quantity of the iris pattern extracted from the captured image around the eyeball of the person to be authenticated with the feature quantity of the iris pattern registered in the registration database in advance. In the iris authentication method for performing registration, when the feature quantity of the iris pattern of the registered person is registered in the registration database, the feature quantity of the iris pattern is extracted from the captured image around the eye of the registered person, and Acquired images around the eyeball continuous in time series of the registrant. From the acquired images around the eyeball continuous in time series, the dynamic behavior amount of the eyeball under the consciousness of the registered person and under unconsciousness The dynamic behavior amount of the eyeball is acquired, and further, from the acquired dynamic behavior amount of the eyeball under the consciousness of the registered person and the dynamic behavior amount of the eyeball under the unconsciousness, By extracting the dynamic feature amount of the eyeball under knowledge and the dynamic feature amount of the eyeball under unconsciousness and using it as key data for encryption, the feature amount of the iris pattern of the registered person is encrypted, It is registered in the registration database.
（３）本発明による虹彩認証プログラムは、少なくとも前記（２）に記載の虹彩認証方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。 (3) The iris authentication program according to the present invention is characterized in that at least the iris authentication method described in (2) is implemented as a program executable by a computer.
本発明の虹彩認証システム、虹彩認証方法および虹彩認証プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the iris authentication system, the iris authentication method, and the iris authentication program of the present invention, the following effects can be obtained.
第１の効果は、被登録者の虹彩パターンの特徴量を、該被登録者の意識下および無意識下における眼球の動的行動量から抽出した眼球の動的特徴量により暗号化して、登録用データベースに登録するので、登録した個人認証用の虹彩パターンの特徴量に関する安全性を向上させることができることにある。 The first effect is that the feature quantity of the iris pattern of the registered person is encrypted by the dynamic feature quantity of the eyeball extracted from the dynamic action quantity of the eyeball under the consciousness and unconsciousness of the registered person, and is used for registration. Since it is registered in the database, it is possible to improve the safety regarding the feature amount of the registered iris pattern for personal authentication.
第２の効果は、被認証者の個人認証を行う際に、該被認証者の虹彩パターンのみならず、該被認証者の意識下および無意識下における眼球の動的行動量を取得して、該被認証者の意識下および無意識下における眼球の動的行動量から抽出した眼球の動的特徴量を用いて、登録用データベースに暗号化して登録されている個人認証用の虹彩パターンの特徴量を復号化することができたものを検索して、前記被認証者の虹彩パターンの特徴量と照合することにより、個人認証を行うので、個人認証の信頼性を向上させることができることにある。 The second effect is that, when performing personal authentication of a person to be authenticated, not only the iris pattern of the person to be authenticated, but also the dynamic amount of movement of the eyeball under the conscious person's consciousness and unconsciousness, The feature amount of the iris pattern for personal authentication registered in the registration database using the dynamic feature amount of the eyeball extracted from the dynamic behavior amount of the eyeball under the consciousness and unconsciousness of the person to be authenticated Since the personal authentication is performed by searching for the one that can be decrypted and collating it with the feature amount of the iris pattern of the person to be authenticated, the reliability of the personal authentication can be improved.
以下、本発明による虹彩認証システム、虹彩認証方法および虹彩認証プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による虹彩認証システムおよび虹彩認証方法について説明するが、かかる虹彩認証方法をコンピュータにより実行可能な虹彩認証プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、虹彩認証プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。 Preferred embodiments of an iris authentication system, iris authentication method and iris authentication program according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, the iris authentication system and the iris authentication method according to the present invention will be described. However, the iris authentication method may be implemented as an iris authentication program that can be executed by a computer, or iris authentication. Needless to say, the program may be recorded on a computer-readable recording medium.
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、生体認証の一種である虹彩認証において、被認証者の意識下もしくは無意識下の眼球における行動的特徴を用いることによって、非生体による偽虹彩の誤認防止の向上を実現するとともに、前記行動的特徴を用いて、虹彩認証において使用する個人の特徴量データ（すなわち、個人の虹彩パターンの特徴量に関するデータ）の暗号化を行うことによって個人の特徴量データの安全性の向上を実現することを主要な特徴としている。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. The present invention, in iris authentication that is a type of biometric authentication, by using behavioral features in the eyeball of the subject to be authenticated or unconscious, to improve the prevention of false recognition of false iris by non-biological body, Enhancing the safety of personal feature data by encrypting personal feature data used in iris authentication (that is, data related to the feature value of an individual iris pattern) using behavioral features This is the main feature.
具体的には、静的な眼球の虹彩パターンの撮像データからの特徴量の抽出だけでなく、同じ生体部位を使用した動的な眼球運動の動的特徴量の抽出結果を用いて、抽出した虹彩パターンの特徴量を暗号化したり復号化したりすることによって、非生体による偽物の虹彩を誤って認証することを防ぐとともに、眼球運動の動的特徴量を用いて虹彩パターンの特徴量を暗号化することによって、個人の特徴を示す虹彩パターンの特徴量が外部に流出して不正に使用される事態を防止し、従来技術における虹彩認証の欠点を補い、安全性を向上させることを可能にしている。 Specifically, not only extraction of feature values from the imaging data of static eyeball iris patterns, but also extraction using dynamic eye movement dynamic feature value extraction results using the same body part Encrypting and decrypting iris pattern features prevents false authentication of non-living fake irises, and encrypts iris pattern features using eye movement dynamic features By doing so, it is possible to prevent the situation in which the feature amount of the iris pattern that shows the individual features leaks out and is used illegally, making up for the drawbacks of iris authentication in the prior art, and improving safety. Yes.
（実施形態の構成例）
次に、本発明による虹彩認証システムの実施形態の構成例について図１を用いて説明する。図１は、本発明による虹彩認証システムの内部構成の一例を示すシステム構成図である。
(Configuration example of embodiment)
Next, a configuration example of an embodiment of an iris authentication system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of the internal configuration of an iris authentication system according to the present invention.
図１に示す虹彩認証システム１０は、虹彩パターン・動的行動検出部１、虹彩パターン特徴量抽出部２、動的行動量特徴量抽出部３、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４、虹彩パターン特徴量判定部５、および、虹彩パターン特徴量登録用データベース６を少なくとも備えて構成されている。
An
虹彩パターン・動的行動検出部１は、取得した眼球周辺画像から虹彩パターンと瞳孔や瞼の動きとを検出する部位であり、虹彩パターン特徴量抽出部２は、虹彩パターン・動的行動検出部１が検出した虹彩パターンから、虹彩認証を行う上で必要な虹彩パターンの特徴量を抽出する部位であり、また、動的行動量特徴量抽出部３は、虹彩パターン・動的行動検出部１が検出した瞳孔や瞼等の眼球の動的行動から、瞳孔や瞼等の眼球の動的行動量の特徴量を、意識下における動的特徴量や無意識下における動的特徴量として抽出する部位である。
The iris pattern / dynamic behavior detection unit 1 is a part that detects the iris pattern and the movement of the pupil and eyelid from the acquired image around the eyeball. The iris pattern feature
虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４は、虹彩パターン特徴量抽出部２によって抽出された虹彩パターンの特徴量を、動的行動量特徴量抽出部３によって抽出された意識下および無意識下における動的特徴量を鍵データとして用いることにより暗号化および復号化する部位である。虹彩パターン特徴量判定部５は、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４によって復号化された虹彩パターンの特徴量を用いて、個人認証を行う部位である。虹彩パターン特徴量登録用データベース６は、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４によって暗号化された虹彩パターンの特徴量を、個人認証用のデータとして、当該虹彩認証システム１０内に登録して保存する部位である。
The iris pattern feature quantity encryption / decryption unit 4 converts the iris pattern feature quantity extracted by the iris pattern feature
（実施形態の動作の説明）
次に、図１に示した虹彩認証システム１０の動作の一例についてその概要をまず説明する。まず、虹彩認証システム１０に対する虹彩パターンの特徴量の登録時においては、被登録者は、眼球を読み取り部（例えばカメラ等）に向けた状態で、あらかじめ定めた一定時間の間に、当該被登録者の意識下における任意の動的な眼球運動を行う。その結果、虹彩パターン・動的行動検出部１によって被登録者の虹彩パターンおよび瞳孔や瞼の動き等を検出し、それぞれ、虹彩パターン特徴量抽出部２および動的行動量特徴量抽出部３に送出する。虹彩パターン特徴量抽出部２においては、虹彩パターン・動的行動検出部１によって検出された被登録者の静的な虹彩パターンの特徴量を抽出する。また、動的行動量特徴量抽出部３においては、被登録者の意識下において認証用の任意の動的な眼球運動を行うことによって得られる、被登録者の眼球運動の動的な行動量を取得することにより、該動的な行動量の特徴を動的特徴量として抽出する。
(Description of operation of embodiment)
Next, an outline of an example of the operation of the
なお、被登録者の意識下における任意の動的な眼球運動については、前述のような被登録者の意図した認証用の任意の動的な眼球運動の他に、被登録者の意図が伴わない認証（強要された認証等）が行われようとしている緊急事態の発生を虹彩認証システム１０側に通知する仕組みをさらに備えるために、緊急時における動的な眼球運動に関する動的特徴量を、被登録者の意識下における動的特徴量の変形データとして別途登録できるようにしても良い。また、かくのごとき動的特徴量の抽出は、被登録者の意識下における眼球の運動量（例えば、一定時間内の瞳孔の移動量や加速度、回数）だけでなく、被登録者の無意識下における眼球の運動量（例えば、一定時間内の瞼の瞬きの回数やタイミング）についても行い、無意識下における動的特徴量として抽出することも、同時に行われる。
Note that any dynamic eye movement under the consciousness of the registered person is accompanied by the intention of the registered person in addition to the arbitrary dynamic eye movement for authentication intended by the registered person as described above. In order to further provide a mechanism for notifying the
ここで、被登録者は、個人認証を行う際において、登録時における意識下における動的な眼球運動と同じ眼球運動が要求されるので、登録時の任意の動的な眼球運動を記憶しておくことが必要である。しかし、個人認証時においては、無意識下における眼球運動も動的特徴量として用いることになるため、意識下における動的な眼球運動の内容は、例えば瞳孔の上下移動や左右運動等の、簡便な内容であっても良い。 Here, since the registered person is required to have the same eye movement as the dynamic eye movement under consciousness at the time of registration when performing personal authentication, the registered person memorizes any dynamic eye movement at the time of registration. It is necessary to keep. However, at the time of personal authentication, unconscious eye movements are also used as dynamic features, so the contents of dynamic eye movements under consciousness are simple, such as moving the pupil up and down and moving left and right. It may be content.
虹彩パターン特徴量抽出部２によって抽出された被登録者個人の虹彩認証用として用いられる虹彩パターンの特徴量は、動的行動量特徴量抽出部３によって抽出された被登録者の意識下および無意識下における動的特徴量を鍵データとして用いて虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４において暗号化されて、個人認証時に使用する虹彩パターン特徴量登録用データベース６に保存される。
The iris pattern feature quantity extracted by the iris pattern feature
かくのごとく、被登録者個人の虹彩認証に用いる虹彩パターンの特徴量を暗号化して保存することにより、虹彩パターン特徴量登録用データベース６に保存された個人の虹彩パターンの特徴量に関するデータが、被登録者の意図しない外部に流出した場合があっても、暗号化された虹彩パターンの特徴量に関するデータを復号する鍵データとして用いる動的特徴量が虹彩パターン特徴量登録用データベース６には保持されていない。したがって、暗号化された状態で個人の虹彩パターンの特徴量に関するデータが外部に流出したとしても、復号化することができないので、個人の虹彩パターンの特徴量に関するデータの安全性の向上を図ることができる。
As described above, by encrypting and storing the feature value of the iris pattern used for the individual person's iris authentication, data relating to the feature value of the individual iris pattern stored in the iris pattern feature
次に、虹彩パターンを用いた個人認証時の動作について説明する。虹彩パターンを用いた個人認証時においては、被認証者は、眼球を読み取り部（例えばカメラ等）に向けた状態で、登録時と同じ一定時間の間に、登録時に行った動的な眼球運動、例えば瞳孔の上下移動や左右運動等の眼球運動、と同じ眼球運動を行うことが要求される。 Next, an operation during personal authentication using an iris pattern will be described. At the time of personal authentication using an iris pattern, the person to be authenticated is a dynamic eye movement performed at the time of registration in the same fixed time as at the time of registration with the eyeball facing the reading unit (for example, a camera). For example, it is required to perform the same eye movement as eye movement such as vertical movement of the pupil and left and right movement.
その結果、虹彩認証システム１０は、虹彩パターン・動的行動検出部１によって被認証者の虹彩パターンおよび瞳孔や瞼の動き等の眼球運動を検出し、虹彩パターン特徴量抽出部２において、虹彩パターン・動的行動検出部１によって検出された被認証者の静的な虹彩パターンの特徴量を抽出する。さらに、動的行動量特徴量抽出部３において、瞳孔や瞼の動き等の動的な眼球運動によって得られた眼球の動的行動量から、眼球の動的特徴量を抽出して、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４に送出する。虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４は、送出されてきた眼球の動的特徴量を復号化用の鍵データとして用いて、虹彩パターン特徴量登録用データベース６に保存された個人の虹彩パターンの特徴量の中から、復号化することができた虹彩パターンの特徴量を検索して、虹彩パターン特徴量判定部５に送出する。虹彩パターン特徴量判定部５は、復号化された虹彩パターンの特徴量を、虹彩パターン特徴量抽出部２により抽出された被認証者の静的な虹彩パターンの特徴量と照合することによって、被認証者の個人認証を行う。
As a result, the
かくのごとく、被認証者の眼球の動的特徴量を鍵として、暗号化されている虹彩パターンに関する特徴量データの復号化が成功しない限り、個人認証が得られないので、結果として、登録時における眼球の動的特徴量を再現することができない非生体による偽虹彩データの誤認証の発生を防止することができ、生体認証としての検出精度を向上させることができる。 In this way, personal authentication cannot be obtained unless the feature data related to the encrypted iris pattern is successfully decrypted using the dynamic feature of the subject's eyeball as a key. It is possible to prevent false authentication of false iris data due to a non-biological body that cannot reproduce the dynamic feature quantity of the eyeball in, and to improve detection accuracy as biometric authentication.
また、被認証者の意図が伴わない認証（例えば強要された認証）が行われようとしても、被認証者が登録時に行った動的な眼球運動を行わないことによって、個人認証が得られなくすることも可能である。さらに、被認証者の意図が伴わない認証が行われようとした時の緊急事態に対応することができるように、緊急時における動的な眼球運動の特徴量を当該被認証者の意識下における眼球の動的特徴量の変形データとしてあらかじめ登録しておき、被認証者の意図が伴わない認証が行われようとした際に、当該被認証者が、登録しておいた緊急時における動的な眼球運動を行うことによって、緊急事態の発生を虹彩認証システム１０側に通知することを可能にするようにしても良い。
In addition, even if authentication (for example, compulsory authentication) that is not accompanied by the intention of the person to be authenticated is performed, personal authentication cannot be obtained because the person to be authenticated does not perform the dynamic eye movement performed at the time of registration. It is also possible to do. Furthermore, in order to be able to respond to an emergency situation when authentication without an intention of the person to be authenticated is performed, the feature amount of dynamic eye movements in an emergency is When registered as deformation data of the dynamic feature quantity of the eyeball in advance and authentication without the intention of the person to be authenticated is attempted, It may be possible to notify the
（具体的な実施例の構成）
次に、本発明の虹彩認証システムの実施形態における具体的な実施例として、入退出管理システムに図１に示した虹彩認証システム１０を適用した場合の応用例について説明する。図２は、入退出管理システムに図１の虹彩認証システム１０を適用した場合のシステム構成の一例を示すシステム構成図である。
(Configuration of specific embodiment)
Next, as a specific example in the embodiment of the iris authentication system of the present invention, an application example when the
図２に示す入退出管理システム２０は、カメラ２１、図１に示した虹彩認証システム１０、電気錠制御判断部２２、電気錠制御部２３および電気錠２４を少なくとも含んで構成されている。ここで、図１の虹彩認証システム１０は、前述したように、コンピュータに実装されたハードウェアおよびソフトウェアを用いて、カメラ２１から得られた眼球周辺の撮像データを基にして、入退出者の虹彩パターンと動的行動量とに関する特徴量を抽出して、虹彩パターンを用いた入退出者の個人認証を行う部位となる。
The entrance / exit management system 20 shown in FIG. 2 includes at least a
図２において、カメラ２１は、入退出者の虹彩パターンおよび瞳孔や瞼の動き等の眼球運動を撮像する部位であり、電気錠制御判断部２２は、虹彩認証システム１０の認証結果に基づいて、電気錠２４の施錠状態を解除するか否かを判断する部位であり、電気錠制御部２３は、電気錠制御判断部２２の判断結果に基づいて、電気錠２４の施錠状態を制御する部位である。なお、電気錠２４は、入退出管理システム２０の管理対象となっている部屋のドアに取り付けられている。
In FIG. 2, the
（実施例の動作の説明）
次に、図２に示した入退出管理システム２０の動作についてその一例を説明する。まず、入退出管理システム２０において、虹彩認証を用いた入退出管理をする上で必要となる入退出者の虹彩パターンの特徴量を虹彩認証システム１０の虹彩パターン特徴量登録用データベース６に暗号化して登録する動作について説明する。
(Description of operation of the embodiment)
Next, an example of the operation of the entrance / exit management system 20 shown in FIG. 2 will be described. First, the entrance / exit management system 20 encrypts the iris pattern feature quantity required for entrance / exit management using iris authentication into the iris pattern
入退出を許可する個人の虹彩パターンを登録するために、カメラ２１にて、図３に示すような被登録者の虹彩を含む眼球周辺画像を取得する。図３は、図２の入退出管理システム２０において取得した被登録者の虹彩を含む眼球周辺画像の一例を示す模式図である。カメラ２１によって取得する眼球周辺画像としては、図３に示すように、虹彩Ａ、瞳孔Ｂおよび瞼Ｃを少なくとも含んだ画像になっており、個人認証に必要とする虹彩パターンの検出が可能であり、かつ、あらかじめ定めた一定時間の間、時系列的に連続した複数枚からなる画像データとして、虹彩パターンの暗号化に必要とする眼球の動的行動量を検出することを可能にしている。
In order to register the iris pattern of an individual who is permitted to enter and leave, the
虹彩認証システム１０は、カメラ２１により取得された眼球周辺の画像データを、図１に示した虹彩パターン・動的行動検出部１にて取得すると、特徴量として有効な虹彩パターンおよび瞳孔、瞼の位置を検出することが可能な画像データになっているか否かを判断し、検出することが可能であると判断した場合には、取得した眼球周辺の画像データから検出した虹彩パターンを、図１に示した虹彩パターン特徴量抽出部２に入力して、個人認証に必要とする特徴量の抽出を行う。
When the
虹彩パターン特徴量抽出部２によって抽出された被登録者の虹彩パターンに関する特徴量は、暗号化して虹彩パターン特徴量登録用データベース６に登録するために、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４に送出される。虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４においては、暗号化用の鍵データとなる眼球の動的特徴量が動的行動量特徴量抽出部３によって抽出されて送出されてくるまで、受け取った被登録者の虹彩パターンに関する特徴量を、そのまま、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４に保持した状態になる。
The feature quantity related to the iris pattern of the registered person extracted by the iris pattern feature
しかる後、虹彩認証システム１０は、被登録者に対して、入力された虹彩パターンが、被登録者本人が意図したデータであることを確認し、かつ、入力された虹彩パターンの特徴量を暗号化して保存するための暗号化用の鍵データとして利用するために、被登録者本人の意識下における眼球の動的行動量となる瞳孔Ｂのジェスチャーの入力を促す。
Thereafter, the
ここで、被登録者の意識下における眼球の動的行動量となる瞳孔Ｂのジェスチャーとは、図４に示すように、あらかじめ定めた一定時間内の被登録者の瞳孔Ｂの移動を被登録者が意識的に行うものである。図４は、図２の入退出管理システム２０において被登録者の意識下における眼球の動的行動量となる瞳孔Ｂのジェスチャーの一例を示す模式図であり、図４に示す例においては、矢印Ｘによって示しているように、被登録者が瞳孔Ｂを図の左上方向に意識的に移動する場合を示している。 Here, the gesture of pupil B, which is the amount of dynamic movement of the eyeball under the consciousness of the registered person, is registered as the movement of pupil B of the registered person within a predetermined time as shown in FIG. It is something that people consciously do. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a gesture of pupil B, which is the amount of dynamic behavior of the eyeball under the consciousness of the registered person in the entrance / exit management system 20 of FIG. 2, and in the example shown in FIG. As indicated by X, the registered person consciously moves the pupil B in the upper left direction of the figure.
なお、図４には、被登録者の無意識下における眼球の動的特徴量の一つとして瞼Ｃの移動である瞬きについても矢印Ｙによって示している。虹彩認証システム１０においては、瞳孔Ｂのジェスチャーのような被登録者の意識下における眼球の動的特徴量のみならず、瞼Ｃの移動である瞬きのような被登録者の無意識下における眼球の動的特徴量についても動的行動量特徴量抽出部３によって抽出する。
In FIG. 4, blinking that is the movement of the eyelid C is also indicated by an arrow Y as one of the dynamic feature amounts of the eyeball under the unconsciousness of the registered person. In the
また、被登録者の眼球の動的行動量として、被登録者が意識的に行う瞳孔Ｂのジェスチャーを含む眼球周辺画像を時系列的に取得するカメラ２１のレンズ前方には、図５に示すように、当該被登録者が瞳孔Ｂの移動を確認し易くするために複数のエリアに分割したガイドを表示する表示部２５が設けられている。該表示部２５のガイドとしては、複数に分割するエリアの分割数や各エリアの形状は如何なるものであっても良いが、図５には、３×３の正方形の升目状に９個に分割したエリアが形成されている例を示している。図５は、図２の入退出管理システム２０のカメラ２１に形成されている表示部２５の一例を説明するための説明図である。
In addition, as the dynamic behavior amount of the registered person's eyeball, the
すなわち、図５に示す例においては、カメラ２１のレンズの前方側に形成された表示部２５のガイドは、上段には左から右方向にエリアＤ１、Ｄ２、Ｄ３の３つの正方形の升目状のエリア、中段には左から右方向にエリアＤ４、Ｄ５、Ｄ６の３つの正方形の升目状のエリア、下段には左から右方向にエリアＤ７、Ｄ８、Ｄ９の３つの正方形の升目状のエリアがそれぞれ形成されている。
That is, in the example shown in FIG. 5, the guide of the display unit 25 formed on the front side of the lens of the
したがって、被登録者は、カメラ２１上の表示部２５の９個のエリアＤ１〜Ｄ９のいずれかを順次視認していくことによって、あらかじめ定めた一定時間の間に、瞳孔Ｂのジェスチャーを意識した通りに正しく入力することができる。図５に示す瞳孔Ｂのジェスチャーの入力例においては、矢印Ｊおよび矢印Ｋに示すように、あらかじめ定めた一定時間の間に、被登録者は、左上のエリアＤ１から中段右のエリアＤ６を経て右下のエリアＤ７へ意識的に瞳孔Ｂを移動させている例を示している。
Therefore, the registrant is aware of the gesture of the pupil B for a predetermined time by sequentially viewing any of the nine areas D1 to D9 of the display unit 25 on the
図５に例示したような瞳孔Ｂの一定時間内の移動を瞳孔Ｂのジェスチャーとして連続的に撮像した複数枚の時系列の画像データを取得した図１の虹彩パターン・動的行動検出部１は、矢印Ｊおよび矢印Ｋが示す瞳孔Ｂの移動パターンを一定時間内の意識下の眼球の動的行動量として検出する。 The iris pattern / dynamic behavior detecting unit 1 in FIG. 1 that has acquired a plurality of time-series image data obtained by continuously capturing the movement of the pupil B as illustrated in FIG. The movement pattern of the pupil B indicated by the arrows J and K is detected as the dynamic behavior amount of the conscious eyeball within a certain time.
また、図５に例示したような瞳孔Ｂのジェスチャーを取得している間に、被登録者は、無意識下の眼球運動として、図４に矢印Ｙによって示したように、瞼Ｃを上下に移動させる瞬きも行っている。この瞼Ｃの瞬きは、瞳孔Ｂのジェスチャーを撮像した複数枚の時系列の画像データにも撮像されている。したがって、複数枚の時系列の画像データを取得した図１の虹彩パターン・動的行動検出部１は、瞳孔Ｂの移動パターン以外に、瞼Ｃの瞬きも一定時間内の無意識下の眼球の動的行動量として検出する。 In addition, while acquiring the gesture of the pupil B as illustrated in FIG. 5, the registered person moves the eyelid C up and down as indicated by the arrow Y in FIG. 4 as an unconscious eye movement. The blink that makes you go is also done. The blink of 瞼 C is also captured in a plurality of time-series image data obtained by capturing the gesture of the pupil B. Therefore, the iris pattern / dynamic behavior detection unit 1 in FIG. 1 that has acquired a plurality of time-series image data, in addition to the movement pattern of the pupil B, also moves the eyeballs unconsciously within a certain time during blinking of eyelid C. Detected as a behavioral amount.
虹彩パターン・動的行動検出部１が検出した一定時間内の意識下の眼球の動的行動量（瞳孔Ｂのジェスチャーの運動量）および無意識下の眼球の動的行動量（瞼Ｃの瞬きの運動量）は、図１の動的行動量特徴量抽出部３に入力される。図１の動的行動量特徴量抽出部３においては、意識下の眼球の動的行動量（瞳孔Ｂのジェスチャーの運動量：図５の矢印Ｊおよび矢印Ｋが示す瞳孔Ｂの移動パターン）に基づいて、一定時間内の瞳孔Ｂの移動方向や移動量や加速度、回数等を、被登録者の意識下における眼球の動的特徴量として抽出する。さらに、動的行動量特徴量抽出部３においては、無意識下の眼球の動的行動量（瞼Ｃの瞬きの運動量）に基づいて、一定時間内の瞼Ｃの瞬きの回数やタイミング等を、被登録者の無意識下における眼球の動的特徴量として抽出する。
Dynamic amount of movement of the conscious eyeball (momentum of gesture of pupil B) and dynamic amount of movement of the unconscious eyeball (momentum of blinking of 瞼 C) within a certain time detected by the iris pattern / dynamic action detector 1 ) Is input to the dynamic behavior amount feature
動的行動量特徴量抽出部３により抽出された意識下の眼球の動的特徴量および無意識下の眼球の動的特徴量は、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４に対して送出される。意識下の眼球の動的特徴量および無意識下の眼球の動的特徴量を受け取った虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４は、保持している被登録者の虹彩パターンに関する特徴量を、意識下の眼球の動的特徴量および無意識下の眼球の動的特徴量を暗号化用の鍵データとして用いて、暗号化した後、虹彩パターン特徴量登録用データベース６に登録する。以上の動作を行うことによって、被登録者の虹彩パターン特徴量の登録動作は終了する。
The dynamic feature amount of the conscious eye and the dynamic feature amount of the unconscious eye extracted by the dynamic behavior amount feature
なお、被登録者の意識下における眼球の動的行動量（すなわち、図５の矢印Ｊおよび矢印Ｋが示す瞳孔Ｂの移動パターン）は、個人認証を行う際に、暗号化して登録された被登録者の虹彩パターンに関する特徴量を復号する復号化用の鍵データとして用いられる眼球の動的行動量の一つであるので、被登録者は、忘れないように記憶しておくことが必要である。 The dynamic amount of movement of the eyeball under the consciousness of the registered person (that is, the movement pattern of the pupil B indicated by the arrow J and the arrow K in FIG. 5) is the encrypted registered object when performing personal authentication. Since this is one of the dynamic behaviors of the eyeball used as decryption key data for decrypting the feature quantity related to the registrant's iris pattern, it is necessary for the registrant to memorize it. is there.
次に、入退出管理システム２０において、虹彩認証システム１０の虹彩パターン特徴量登録用データベース６に暗号化して登録された虹彩パターンの特徴量を用いて、入退出者の個人認証を行い、入退出を管理する動作の一例について説明する。
Next, the entrance / exit management system 20 uses the iris pattern feature quantity encrypted and registered in the iris pattern feature
入退出を行う被認証者は、入退出の許可を求めるために、カメラ２１にて、被認証者の虹彩を含む眼球周辺画像を撮像させる。カメラ２１によって取得する眼球周辺画像としては、図３に示した被登録者の場合と同様、虹彩Ａ、瞳孔Ｂおよび瞼Ｃを少なくとも含んだ画像になっており、個人認証に必要とする虹彩パターンの検出が可能であり、かつ、登録時と同じ一定時間の間、時系列的に連続した複数枚からなる画像データとして、暗号化して登録されている虹彩パターンに関する特徴量の復号化に必要とする眼球の動的行動量を検出することを可能にしている。
The person to be authenticated who enters and exits uses the
虹彩認証システム１０は、虹彩パターンの登録時の動作と同様に、カメラ２１により撮像された眼球周辺の画像データを、図１に示した虹彩パターン・動的行動検出部１にて取得すると、特徴量として有効な虹彩パターンおよび瞳孔、瞼の位置を検出することが可能な画像データになっているか否かを判断し、検出することが可能であると判断した場合には、取得した眼球周辺の画像データから検出した虹彩パターンを、図１に示した虹彩パターン特徴量抽出部２に入力して、個人認証に必要とする特徴量の抽出を行う。
When the
虹彩パターン特徴量抽出部２によって抽出された被認証者の虹彩パターンに関する特徴量は、暗号化して虹彩パターン特徴量登録用データベース６に登録されている虹彩パターンの特徴量と照合するために、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４に送出される。虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４においては、暗号化して登録されている虹彩パターンの特徴量を復号するために必要とする復号化用の鍵データとなる眼球の動的特徴量が動的行動量特徴量抽出部３によって抽出されて送出されてくるまで、受け取った被認証者の虹彩パターンに関する特徴量を、そのまま、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４に保持した状態になる。
The feature amount related to the authentication target's iris pattern extracted by the iris pattern feature
しかる後、虹彩認証システム１０は、虹彩パターンの登録時の場合と同様、被認証者に対して、入力された虹彩パターンが、被認証者本人が意図したデータであることを確認し、かつ、暗号化して登録されている被認証者本人の虹彩パターンの特徴量を復号化するための復号化用の鍵データとして利用するために、登録時における瞳孔Ｂのジェスチャーの場合と同様、被認証者本人の意識下における眼球の動的行動量となる瞳孔Ｂのジェスチャーの入力を促す。ここでは、さらに、登録時における瞳孔Ｂのジェスチャーと全く同じジェスチャーを入力することを促す。
Thereafter, the
虹彩認証システム１０からの案内に応じて、被認証者が、意識下の眼球の動的行動量として、あらかじめ定めた一定時間内の瞳孔Ｂの移動（瞳孔Ｂのジェスチャー）を行うと、カメラ２１により撮像されて、虹彩認証システム１０に入力される。被認証者が、瞳孔Ｂのジェスチャーとして、虹彩パターンの登録時と全く同じ眼球運動を行った場合には、虹彩認証システム１０の虹彩パターン・動的行動検出部１は、図５に例示した矢印Ｊおよび矢印Ｋが示す瞳孔Ｂの移動パターンを一定時間内の意識下の眼球の動的行動量として検出する。さらに、虹彩パターン・動的行動検出部１は、被認証者の無意識下の眼球の動的行動量として、瞼Ｃの瞬きも検出する。
In response to the guidance from the
虹彩パターン・動的行動検出部１が検出した一定時間内の意識下の眼球の動的行動量（瞳孔Ｂのジェスチャーの運動量）および無意識下の眼球の動的行動量（瞼Ｃの瞬きの運動量）は、動的行動量特徴量抽出部３に入力される。動的行動量特徴量抽出部３においては、虹彩パターンの登録時の動作と同様に、意識下の眼球の動的行動量（瞳孔Ｂのジェスチャーの運動量）に基づいて、一定時間内の瞳孔Ｂの移動方法や移動量や加速度、回数等を、被登録者の意識下における眼球の動的特徴量として抽出し、さらに、無意識下の眼球の動的行動量（瞼Ｃの瞬きの運動量）に基づいて、一定時間内の瞼Ｃの瞬きの回数やタイミング等を、被登録者の無意識下における眼球の動的特徴量として抽出する。
Dynamic amount of movement of the conscious eyeball (momentum of gesture of pupil B) and dynamic amount of movement of the unconscious eyeball (momentum of blinking of 瞼 C) within a certain time detected by the iris pattern / dynamic action detector 1 ) Is input to the dynamic behavior amount feature
動的行動量特徴量抽出部３により抽出された意識下の眼球の動的特徴量および無意識下の眼球の動的特徴量は、虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４に対して送出される。意識下の眼球の動的特徴量および無意識下の眼球の動的特徴量を受け取った虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４は、意識下の眼球の動的特徴量および無意識下の眼球の動的特徴量を復号化用の鍵データとして用いて、暗号化して虹彩パターン特徴量登録用データベース６に登録している虹彩パターンに関する特徴量を復号化することができる虹彩パターンの特徴量を検索して、被認証者の眼球の動的特徴量により復号化が可能になった虹彩パターンの特徴量を検索した結果として、復号化された虹彩パターンの特徴量を、保持している被認証者の虹彩パターンに関する特徴量とともに、虹彩パターン特徴量判定部５に対して送出する。
The dynamic feature amount of the conscious eye and the dynamic feature amount of the unconscious eye extracted by the dynamic behavior amount feature
虹彩パターン特徴量暗号化復号化部４からの被認証者の虹彩パターンに関する特徴量と検索した復号化後の虹彩パターンの特徴量とを受け取った虹彩パターン特徴量判定部５は、入退出時に取得した被認証者の虹彩パターンの特徴量と、虹彩パターン特徴量登録用データベース６を検索して得られた復号化後の虹彩パターンの特徴量と、を照合する個人認証を行う。個人認証結果として、入退出時に取得した被認証者の虹彩パターンの特徴量と虹彩パターン特徴量登録用データベース６を検索して得られた復号後の虹彩パターンの特徴量とが一致していた場合には、個人認証が得られたものと判定し、一致していなかった場合には、個人認証が得られなかったものと判定する。該個人認証結果は、電気錠制御判断部２２に対して出力される。
The iris pattern feature
虹彩パターン特徴量判定部５からの個人認証結果を受け取った電気錠制御判断部２２は、個人認証結果に基づいて、電気錠２４の施錠を解除するか否かの制御を確定する。つまり、個人認証結果として、個人認証が得られた場合には、電気錠２４の施錠を解除することを許可する制御信号を電気錠制御部２３に対して出力する。逆に、個人認証が得られなかった場合には、何も出力しないか、あるいは、電気錠２４を施錠したままにする制御情報を電気錠制御部２３に対して出力する。電気錠制御部２３は、電気錠制御判断部２２からの制御信号に基づいて、電気錠２４を制御する。
The electric lock
（実施形態の効果の説明）
以上に説明したように、本実施形態においては、次のような効果が得られる。
(Explanation of effect of embodiment)
As described above, in the present embodiment, the following effects can be obtained.
すなわち、静的な生体認証方法である虹彩認証において、虹彩パターン検出時に同時に取得することが可能な眼球運動もしくはそれに関わる生体部位の動的な特徴量を用いて、個人を特定する虹彩パターンの特徴量を暗号化することにより、虹彩パターンの特徴量自体の安全性の向上を図り、かつ、被認証者の認証時において被登録者のみが承知している動的な眼球運動と同じ眼球運動を必要とすることにより、非生体による偽虹彩の誤認証防止率の向上を図ることができる。 In other words, in iris authentication, which is a static biometric authentication method, features of iris patterns that identify individuals using eye movements that can be acquired simultaneously when iris patterns are detected or dynamic features of the relevant body parts By encrypting the amount, the safety of the iris pattern feature amount itself is improved, and the same eye movement as the dynamic eye movement known only to the registered person at the time of authentication of the authenticated person is performed. By requiring it, the false authentication prevention rate of the false iris by a non-biological body can be improved.
また、眼球運動に関する眼球の動的特徴量を、被認証者の意図が伴わない認証（例えば強要された認証）を虹彩認証システム１０側に通知するために利用することも可能であり、かかる場合には、被登録者の意図が伴わない認証が行われようとする際に被認証者が使用する緊急時の動的な眼球運動に関する眼球の動的特徴量を、緊急時における眼球の動的特徴量として、虹彩パターン特徴量登録用データベース６にあらかじめ登録しておくことにより、被認証者の意図が伴わない認証が行われようとする緊急事態の発生を虹彩認証システム１０側に通知することが可能になる。
Further, it is also possible to use the dynamic feature amount of the eyeball related to the eye movement to notify the
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
１ 虹彩パターン・動的行動検出部
２ 虹彩パターン特徴量抽出部
３ 動的行動量特徴量抽出部
４ 虹彩パターン特徴量暗号化復号化部
５ 虹彩パターン特徴量判定部
６ 虹彩パターン特徴量登録用データベース
１０ 虹彩認証システム
２０ 入退出管理システム
２１ カメラ
２２ 電気錠制御判断部
２３ 電気錠制御部
２４ 電気錠
２５ 表示部
Ａ 虹彩
Ｂ 瞳孔
Ｃ 瞼
Ｄ１〜Ｄ９ エリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Iris pattern / dynamic
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