JP2015088040A - 認証装置、認証方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】1:N認証の認証精度を維持したまま認証時間の短縮化を図ること。【解決手段】メモリ7は、複数のテンプレートを1以上のグループに分類して記憶すると共に、1のグループ毎に1の代表テンプレートを記憶する。スコア算出部52は、テンプレート生成部51によって生成された評価対象テンプレートとして、メモリ7に記憶されている1以上のグループ毎の代表テンプレートの夫々を順次登録テンプレートとして、評価対象テンプレートと登録テンプレートとの相関スコアを算出する。スコア算出部52は、相関スコアが所定値以上となった代表テンプレートが属するグループを評価対象グループとして決定し、メモリ7に記憶されている評価対象グループに属する1以上のテンプレートの夫々を順次登録テンプレートとして、評価対象テンプレートと登録テンプレートの1次相関係数を算出する。【選択図】図4
Description
本発明は、認証装置、認証方法、及びプログラムに関する。
従来より、指静脈認証の分野では、指を透過した近赤外の画像(以下、「指静脈画像」と呼ぶ)を用いて、マニューシャ法による特徴点抽出データで照合することによって個人を認証する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
従来の指静脈認証の分野では、1の認証対象の指静脈画像に対して、登録された1のユーザの指静脈画像を比較して認証する手法(以下、「1:1認証」と呼ぶ)が一般的に採用されることが多い。
これに対して、本出願人は、1の認証対象の指静脈画像に対して、登録されたN(Nは1以上の任意の整数値)のユーザの指静脈画像の夫々と比較して認証する手法(以下、「1:N認証」と呼ぶ)を採用した認証装置(例えば、特許文献2参照)を製造販売している。
これに対して、本出願人は、1の認証対象の指静脈画像に対して、登録されたN(Nは1以上の任意の整数値)のユーザの指静脈画像の夫々と比較して認証する手法(以下、「1:N認証」と呼ぶ)を採用した認証装置(例えば、特許文献2参照)を製造販売している。
しかしながら、1:N認証では、1:1認証に対して比較対象がN倍に増加するため、認証全体の時間が長期化する傾向があり、認証精度を維持したまま認証時間の短縮化を図ることが要求されている。
この要求に応えるべく、本出願人は、上記特許文献2に開示された認証手法を発明しているが、さらに別な手法が要求されている状況である。
この要求に応えるべく、本出願人は、上記特許文献2に開示された認証手法を発明しているが、さらに別な手法が要求されている状況である。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、1:N認証の認証精度を維持したまま認証時間の短縮化を図ることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様の認証装置は、
指に赤外光を照射する光源と、
前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
前記指静脈画像に基づくテンプレートを生成するテンプレート生成手段と、
複数のテンプレートを1以上のグループに分類して記憶すると共に、1のグループ毎に1の代表テンプレートを記憶する記憶手段と、
前記テンプレート生成手段によって生成された評価対象となるテンプレートを評価対象テンプレートとして、前記記憶手段に記憶されているテンプレートを登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの1次相関係数を、正規化相関法によるパターンマッチング方式を用いて算出する相関係数算出手段と、
前記相関係数算出手段の算出結果に基づく認証結果を出力する制御を実行する認証結果出力制御手段と、
を備え、
前記相関係数算出手段は、
1以上の前記グループ毎の代表テンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの前記1次相関係数を算出し、
当該1次相関係数が所定値以上となった代表テンプレートが属するグループを評価対象グループとして決定し、
前記記憶手段に記憶されている前記評価対象グループに属する1以上のテンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートの前記1次相関係数を算出する、
ことを特徴とする。
指に赤外光を照射する光源と、
前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
前記指静脈画像に基づくテンプレートを生成するテンプレート生成手段と、
複数のテンプレートを1以上のグループに分類して記憶すると共に、1のグループ毎に1の代表テンプレートを記憶する記憶手段と、
前記テンプレート生成手段によって生成された評価対象となるテンプレートを評価対象テンプレートとして、前記記憶手段に記憶されているテンプレートを登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの1次相関係数を、正規化相関法によるパターンマッチング方式を用いて算出する相関係数算出手段と、
前記相関係数算出手段の算出結果に基づく認証結果を出力する制御を実行する認証結果出力制御手段と、
を備え、
前記相関係数算出手段は、
1以上の前記グループ毎の代表テンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの前記1次相関係数を算出し、
当該1次相関係数が所定値以上となった代表テンプレートが属するグループを評価対象グループとして決定し、
前記記憶手段に記憶されている前記評価対象グループに属する1以上のテンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートの前記1次相関係数を算出する、
ことを特徴とする。
ここで、前記評価対象テンプレートが登録対象の場合、前記相関係数算出手段の算出結果に基づいて、前記評価対象テンプレートを、所定のグループに分類して前記記憶手段に登録する登録手段
をさらに備えることができる。
をさらに備えることができる。
さらに、前記登録手段は、前記所定のグループに分類した前記評価対象テンプレートが、前記所定のグループの代表テンプレートになるか否かを、前記相関係数算出手段の算出結果に基づいて決定し、代表テンプレートになると決定した場合、前記評価対象テンプレートを、前記所定のグループの代表テンプレートとして前記記憶手段に登録する、
ことができる。
ことができる。
本発明の一態様の認証方法及びプログラムは、上述の本発明の一態様の認証装置に対応する方法及びプログラムである。
本発明によれば、1:N認証の認証精度を維持したまま認証時間の短縮化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の認証装置の一実施形態に係る指静脈認証装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。
指静脈認証装置は、赤外LED(Light Emitting Diode)1と、10キー・LCD(Liquid Crystal Display)2と、LED・ブザー3と、タッチセンサ4と、赤外LED駆動回路5と、CPU(Central Processing Unit)6と、メモリ7と、カメラ8と、ビデオデコーダ9と、FPGA(Field−Programmable Gate Array)10とを備える。
4系統の赤外LED1は、認証対象のユーザの指に対して近赤外光を照射する光源である。
10キー・LCD2は、パスワード等の数値をユーザが入力するための「10キー」と、各種情報を画像表示によりユーザに提示するためのLCD(液晶ディスプレイ)とから構成される。
LED・ブザー3は、各種情報を、点灯/消滅パターンにより提示するLEDと、音出力により提示するブザーとから構成される。
タッチセンサ4は、ユーザの指が指静脈認証装置に置かれたことを検知する。
赤外LED駆動回路5は、4系統の赤外LED1に対する電流制御を実行することで、4系統の赤外LED1の光量を変化させる。なお、以下、4系統の赤外LED1の光量を「LED光量」と呼び、そのパラメータを「PI」を用いて表すものとする。
CPU6は、認証装置全体の動作を制御する。
メモリ7は、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)やフラッシュメモリ等で構成され、CPU6が各種処理を実行する上において必要なデータ(後述する登録テンプレート)等を適宜記憶する。
カメラ8は、認証対象のユーザの指を透過した近赤外光の画像、即ち指静脈画像を撮像し、当該指静脈画像のアナログ信号を出力する。なお、本実施形態では、指静脈画像は、動画像としてカメラ8により撮像されるものとする。
ビデオデコーダ9は、指静脈画像(動画像)のアナログ信号に対してA/D変換処理を施し、その結果得られる指静脈画像(動画像)のデジタル信号(以下、「指静脈画像のデータ」と呼ぶ)を出力する。
FPGA10は、指静脈画像のデータを輝度データに変換して、CPU6に転送する。
10キー・LCD2は、パスワード等の数値をユーザが入力するための「10キー」と、各種情報を画像表示によりユーザに提示するためのLCD(液晶ディスプレイ)とから構成される。
LED・ブザー3は、各種情報を、点灯/消滅パターンにより提示するLEDと、音出力により提示するブザーとから構成される。
タッチセンサ4は、ユーザの指が指静脈認証装置に置かれたことを検知する。
赤外LED駆動回路5は、4系統の赤外LED1に対する電流制御を実行することで、4系統の赤外LED1の光量を変化させる。なお、以下、4系統の赤外LED1の光量を「LED光量」と呼び、そのパラメータを「PI」を用いて表すものとする。
CPU6は、認証装置全体の動作を制御する。
メモリ7は、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)やフラッシュメモリ等で構成され、CPU6が各種処理を実行する上において必要なデータ(後述する登録テンプレート)等を適宜記憶する。
カメラ8は、認証対象のユーザの指を透過した近赤外光の画像、即ち指静脈画像を撮像し、当該指静脈画像のアナログ信号を出力する。なお、本実施形態では、指静脈画像は、動画像としてカメラ8により撮像されるものとする。
ビデオデコーダ9は、指静脈画像(動画像)のアナログ信号に対してA/D変換処理を施し、その結果得られる指静脈画像(動画像)のデジタル信号(以下、「指静脈画像のデータ」と呼ぶ)を出力する。
FPGA10は、指静脈画像のデータを輝度データに変換して、CPU6に転送する。
図2は、このような指静脈認証装置の機能的構成のうち、指静脈認証/登録処理を実行する場合に機能する機能ブロック図である。
指静脈認証/登録処理とは、指静脈画像に基づいてユーザを認証する、又はユーザの指静脈画像を登録するまでの一連の処理をいう。
指静脈認証/登録処理とは、指静脈画像に基づいてユーザを認証する、又はユーザの指静脈画像を登録するまでの一連の処理をいう。
指静脈認証/登録処理が実行される場合、CPU11において、画像取得部21と、認証部22と、登録部23と、認証結果出力制御部24と、画像輝度制御部25とが機能する。
画像取得部21は、FPGA10からフレーム単位で転送されてくる指静脈画像の輝度データを取得して、認証部22や画像輝度制御部25に供給する。
認証部22は、指静脈画像の輝度データから認証を行うためのデータ(以下、「テンプレート」と呼ぶ)を生成する。そして、認証部22は、生成したテンプレートを評価対象として(以下、評価対象のテンプレートを「評価対象テンプレート」と呼ぶ)、メモリ7に既に登録されているテンプレート(以下、「登録テンプレート」と呼ぶ)との相関係数を算出し、当該相関係数に基づく認証処理を実行する。
詳細については図4を参照して後述するが、本実施形態では、N人(Nは1以上の任意の整数値)のユーザの登録テンプレートは、複数のグループの何れかに分類されている。
ここで、相関係数の算出目的としては、既登録のユーザ認証の目的と、新規ユーザ登録(当該新規ユーザの指のテンプレート登録)の目的とに大別される。
ユーザ認証の目的の場合には、認証部22による認証処理の結果は、認証結果出力制御部24に供給される。一方、新規ユーザ登録の目的の場合には、認証部22による認証処理の結果は、登録部23に供給される。
詳細については図4を参照して後述するが、本実施形態では、N人(Nは1以上の任意の整数値)のユーザの登録テンプレートは、複数のグループの何れかに分類されている。
ここで、相関係数の算出目的としては、既登録のユーザ認証の目的と、新規ユーザ登録(当該新規ユーザの指のテンプレート登録)の目的とに大別される。
ユーザ認証の目的の場合には、認証部22による認証処理の結果は、認証結果出力制御部24に供給される。一方、新規ユーザ登録の目的の場合には、認証部22による認証処理の結果は、登録部23に供給される。
登録部23は、認証部22による認証処理の結果に基づいて、認証部22において評価対象テンプレートとされたものを、新規ユーザの指の登録テンプレートとしてメモリ7に記録することで、当該新規ユーザを登録する。
即ち、登録部23は、認証部22において評価対象テンプレートとされたものを、認証部22による認証処理の結果に基づいて何れのグループに分類するのかを決定し、決定したグループに属する登録テンプレートとして新たに記録する。なお、詳細については後述するが、評価対象テンプレートは複数のグループに分類される場合がある。
即ち、登録部23は、認証部22において評価対象テンプレートとされたものを、認証部22による認証処理の結果に基づいて何れのグループに分類するのかを決定し、決定したグループに属する登録テンプレートとして新たに記録する。なお、詳細については後述するが、評価対象テンプレートは複数のグループに分類される場合がある。
認証結果出力制御部24は、認証部22による認証処理の結果に基づいて、既登録ユーザの認証の成否等を認証結果として、10キー・LCD2やLED/ブザー3から出力する。
画像輝度制御部25は、テンプレートの基になる指静脈画像の輝度を略一定にする制御を実行する。ここで、輝度を略一定にする制御とは、指静脈画像全体としての輝度を略一定にする制御を意味し、本実施形態では各画素の輝度の平均値(以下、「平均輝度」と呼ぶ)を一定にする制御が採用されている。
このような画像輝度制御部25による制御処理を、以下、「輝度一定制御処理」と呼ぶ。後述するように、輝度一定制御処理は、本実施形態では、指静脈認証/登録処理の一部の処理として実行される。
このような画像輝度制御部25による制御処理を、以下、「輝度一定制御処理」と呼ぶ。後述するように、輝度一定制御処理は、本実施形態では、指静脈認証/登録処理の一部の処理として実行される。
図3は、図2の機能ブロックのうち、輝度一定制御処理を実行する場合に機能する画像輝度制御部25の詳細な機能ブロック図である。
先ず、輝度一定制御処理の目的について説明する。
従来、指静脈画像が撮像されるカメラでは、自動ゲイン調整や固定ゲインが利用されていた。このため、指静脈画像(テンプレート)の輝度のばらつきが多くなり、その結果、認証精度が低下する。
また、強い外光が存在すると、従来においては、カメラの自動調整の範囲を超えて認証することが実質不可能になる。
さらに、人体的特性上近赤外光の透過率の低い指が存在するが、このような指ではカメラのゲインが上がることにより、指静脈画像のノイズが多くなり、その結果、認証精度が低下する。
そこで、本実施形態では、輝度一定制御処理の実行により、指静脈画像の輝度データの平均輝度を略一定にすることで、カメラ8のダイナミックレンジを充分に利用したノイズの少ないテンプレートの生成を可能とし、認証精度を従来より向上させている。
従来、指静脈画像が撮像されるカメラでは、自動ゲイン調整や固定ゲインが利用されていた。このため、指静脈画像(テンプレート)の輝度のばらつきが多くなり、その結果、認証精度が低下する。
また、強い外光が存在すると、従来においては、カメラの自動調整の範囲を超えて認証することが実質不可能になる。
さらに、人体的特性上近赤外光の透過率の低い指が存在するが、このような指ではカメラのゲインが上がることにより、指静脈画像のノイズが多くなり、その結果、認証精度が低下する。
そこで、本実施形態では、輝度一定制御処理の実行により、指静脈画像の輝度データの平均輝度を略一定にすることで、カメラ8のダイナミックレンジを充分に利用したノイズの少ないテンプレートの生成を可能とし、認証精度を従来より向上させている。
ここで、カメラ8は、詳細には図3に示すように、光学レンズ41と、近赤外バンドパスフィルタ42と、撮像素子43と、AFE(Analog Front End)44とを備える。
光学レンズ41は、例えば撮像素子43の受光面に被写体像を結像させるフォーカスレンズ等で構成される。
近赤外バンドパスフィルタ42は、光学レンズ41から射出される光のうち、近赤外の波長帯を通過させ、それ以外の波長帯をカットする。これにより、強い外光が存在しても、認証可能な指静脈画像が撮像素子43によって撮像される。
撮像素子43は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の光電変換素子等から構成される。撮像素子43は、所定のクロックパルスに従って一定時間毎に指静脈画(フレーム)を撮像し、当該指静脈画像(フレーム)のアナログ信号として逐次出力する。
このようにアナログ信号として撮像素子43から時間的に連続して出力される複数のフレームにより、指静脈画像の動画像が構成される。この1枚のフレームの撮像において、指を透過した近赤外光が撮像素子43に受光される時間が、露出時間であり、撮像素子43において変更可能とされている。即ち、露出時間を変更することにより、指静脈画像の平均輝度も変化する。
そこで、本実施形態では露出時間は、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、この露出時間のパラメータについては、「Te」を用いて表すものとする。
そこで、本実施形態では露出時間は、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、この露出時間のパラメータについては、「Te」を用いて表すものとする。
AFE44は、例えばCDS(Correlated Double Sampling)回路やアナログアンプ等から構成される増幅回路等から構成される。
AFE44の増幅回路は、撮像素子43から供給される指静脈画像(フレーム)のアナログ信号に対して、ゲイン調整を行う。即ち、当該アナログ信号のレベルが、所定のゲイン倍だけ増幅される。
AFE44の増幅回路は、撮像素子43から供給される指静脈画像(フレーム)のアナログ信号に対して、ゲイン調整を行う。即ち、当該アナログ信号のレベルが、所定のゲイン倍だけ増幅される。
ここで、指静脈画像(フレーム)を構成する各画素のアナログ信号のレベルは、各画素の輝度と対応している。ゲインが変化すると、各画素のアナログ信号のレベルが変化し、その結果として、指静脈画像の平均輝度も変化する。
そこで、本実施形態ではゲインは、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、このゲインのパラメータを、「G」を用いて表すものとする。
そこで、本実施形態ではゲインは、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、このゲインのパラメータを、「G」を用いて表すものとする。
以上のように、本実施形態の輝度一定制御処理では、カメラ8における露出時間Te及びゲインGが制御対象として採用されている。
さらに、光源たる赤外LED4の光量が変化することにより、指静脈画像の平均輝度も変化する。そこで、本実施形態では赤外LED4の光量は、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、赤外LED4の光量を「LED光量」と呼び、このパラメータについては、「PI」を用いて表すものとする。
ここで、本実施形態の輝度一定制御処理では、LED光量PIの下限は「0」即ち、赤外LED4が消灯した状態で外光のみでも、認証可能な制御が実現されている。
さらに、光源たる赤外LED4の光量が変化することにより、指静脈画像の平均輝度も変化する。そこで、本実施形態では赤外LED4の光量は、輝度一定制御処理における制御対象の1つとして採用されている。なお、以下、赤外LED4の光量を「LED光量」と呼び、このパラメータについては、「PI」を用いて表すものとする。
ここで、本実施形態の輝度一定制御処理では、LED光量PIの下限は「0」即ち、赤外LED4が消灯した状態で外光のみでも、認証可能な制御が実現されている。
このように、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIが制御対象となる輝度一定制御処理が実行される場合には、CPU6の画像輝度制御部25においては、平均輝度算出部31と、目標輝度設定部32と、誤差算出部33と、制御対象切替部34と、露出時間制御部35と、LED光量制御部36と、ゲイン制御部37とが機能する。
平均輝度算出部31は、画像取得部21から取得された指静脈画像の輝度データの平均輝度を算出する。なお、以下、この平均輝度のパラメータを、「La1」を用いて表すものとする。
目標輝度設定部32は、平均輝度の目標値を、目標輝度として設定する。なお、以下、この目標輝度のパラメータを、「TLa」を用いて表すものとする。
目標輝度TLaは、設計者等により任意の値が設定可能であるが、指静脈画像において白とびや黒つぶれが生じない範囲での設定が必要である。そこで本実施形態では、カメラ8におけるビット深度が8ビットであるものとして、128が目標輝度TLaとして設定されるものとする。
目標輝度TLaは、設計者等により任意の値が設定可能であるが、指静脈画像において白とびや黒つぶれが生じない範囲での設定が必要である。そこで本実施形態では、カメラ8におけるビット深度が8ビットであるものとして、128が目標輝度TLaとして設定されるものとする。
誤差算出部33は、目標輝度TLaに対する、フィードバック値たる現在の平均輝度La1の誤差(TLa−La1)を算出する。
本実施形態では、この誤差(TLa−La1)がほぼ無くなるように(例えば3%以下となるように)、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIのうちの何れかが変更されるような制御が実行される。つまり、本実施形態では、制御対象が、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIの中から決定されて、適宜切り替えられる。
具体的には、制御対象決定部38は、所定のアルゴリズム(図6等を参照して後述する)に基づいて制御対象を決定する。
制御対象切替部34は、誤差(TLa−La1)を入力し、その出力先を、制御対象決定部38により決定された制御対象を制御する機能ブロック(後述する露出時間制御部35、LED光量制御部36、又はゲイン制御部37)に切り替える。
本実施形態では、この誤差(TLa−La1)がほぼ無くなるように(例えば3%以下となるように)、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIのうちの何れかが変更されるような制御が実行される。つまり、本実施形態では、制御対象が、露出時間Te、ゲインG、及びLED光量PIの中から決定されて、適宜切り替えられる。
具体的には、制御対象決定部38は、所定のアルゴリズム(図6等を参照して後述する)に基づいて制御対象を決定する。
制御対象切替部34は、誤差(TLa−La1)を入力し、その出力先を、制御対象決定部38により決定された制御対象を制御する機能ブロック(後述する露出時間制御部35、LED光量制御部36、又はゲイン制御部37)に切り替える。
露出時間制御部35は、誤差(TLa−La1)に基づいて、露出時間Teを変化させるように制御する。
LED光量制御部36は、誤差(TLa−La1)に基づいて、LED光量PIを変化させるように制御する。
ゲイン制御部37は、誤差(TLa−La1)に基づいて、ゲインGを変化させるように制御する。
LED光量制御部36は、誤差(TLa−La1)に基づいて、LED光量PIを変化させるように制御する。
ゲイン制御部37は、誤差(TLa−La1)に基づいて、ゲインGを変化させるように制御する。
以上、図3を参照して、図2の機能ブロックのうち、輝度一定制御処理を実行する場合に機能する画像輝度制御部25の詳細な機能的構成について説明した。なお、輝度一定制御処理の具体例については、図6を参照して後述する。
次に、このような輝度一定制御処理により平均輝度が略一定にされた指静脈画像のテンプレートを用いて、指静脈認証/登録処理を実行する認証部22及び登録部23の詳細な機能的構成について説明する。
図4は、図2の機能ブロックのうち、指静脈認証/登録処理を実行する場合に機能する認証部22及び登録部23の詳細な機能ブロック図である。
図4は、図2の機能ブロックのうち、指静脈認証/登録処理を実行する場合に機能する認証部22及び登録部23の詳細な機能ブロック図である。
指静脈認証/登録処理が実行される場合、CPU11の認証部22において、テンプレート生成部51と、スコア算出部52と、登録テンプレート選択部53とが機能する。
テンプレート生成部51は、画像取得部21により取得された指静脈画像の輝度データ(輝度一定制御処理により平均輝度が略一定にされている)に基づいて、テンプレートを生成する。
テンプレートの形態は、認証可能なものであれば特に限定されず、例えば2値化マップであってもよいが、本実施形態では4値化マップが採用されている。
テンプレートの形態は、認証可能なものであれば特に限定されず、例えば2値化マップであってもよいが、本実施形態では4値化マップが採用されている。
即ち本実施形態では、指静脈画像の輝度データ(1フレーム)を構成する各画素値(輝度値)は、0乃至255の範囲内の値を取る。
そこで先ず、テンプレート生成部51は、指静脈画像の輝度データの8フレーム分について、各画素値(輝度値)を合計した画像データ(以下、「指静脈画像の合計輝度データ」と呼ぶ)を生成する。即ち、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値(8フレーム分の輝度値の合計値)は、0乃至2047の範囲内の値を取る。
テンプレート生成部51は、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値を、「0」,「1」,「2」,「3」の比率が所定の値となるように4値化することで、4値化マップたるテンプレートを生成する。
例えば、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値(8フレーム分の輝度値の合計値)のうち、処理の対象として注目すべき画素値(以下、「注目画素値」と呼ぶ)は、第1閾値未満であれば「0」、第1閾値以上第2閾値未満であれば「1」、第2閾値以上第3閾値未満であれば「2」、第3閾値以上であれば「3」に変換される。指静脈画像の合計輝度データについて、各画素が順次注目画素に設定されて、このような処理が繰り返されることで、4値化マップたるテンプレートが生成される。
ここで、第1閾値乃至第3閾値は、例えば、「0」の比率が80%、「1」の比率が5%、「2」の比率が5%となるように夫々設定される。
そこで先ず、テンプレート生成部51は、指静脈画像の輝度データの8フレーム分について、各画素値(輝度値)を合計した画像データ(以下、「指静脈画像の合計輝度データ」と呼ぶ)を生成する。即ち、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値(8フレーム分の輝度値の合計値)は、0乃至2047の範囲内の値を取る。
テンプレート生成部51は、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値を、「0」,「1」,「2」,「3」の比率が所定の値となるように4値化することで、4値化マップたるテンプレートを生成する。
例えば、指静脈画像の合計輝度データを構成する各画素値(8フレーム分の輝度値の合計値)のうち、処理の対象として注目すべき画素値(以下、「注目画素値」と呼ぶ)は、第1閾値未満であれば「0」、第1閾値以上第2閾値未満であれば「1」、第2閾値以上第3閾値未満であれば「2」、第3閾値以上であれば「3」に変換される。指静脈画像の合計輝度データについて、各画素が順次注目画素に設定されて、このような処理が繰り返されることで、4値化マップたるテンプレートが生成される。
ここで、第1閾値乃至第3閾値は、例えば、「0」の比率が80%、「1」の比率が5%、「2」の比率が5%となるように夫々設定される。
なお、テンプレートは、画像取得部21により取得された指静脈画像の輝度データそのものから生成された4値化マップを採用してもよいが、本実施形態では、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報に開示された手法で生成された4値化マップが採用されている。
即ち、テンプレート生成部51は、次のような一連の処理を実行することで、4値化マップたるテンプレートを生成する。なお、さらなる詳細については、上述の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。
先ず、テンプレート生成部51は、カメラノイズの除去と、センタリングを行った上で、指静脈画像の合計輝度データを生成する。センタリングとは、各フレームの中心を一致させることを意味する。
次に、テンプレート生成部51は、指静脈画像の合計輝度データを、背景画像と静脈画像の各データに分離する。
具体的には、テンプレート生成部51は、指静脈画像の合計輝度データに対してローパスフィルタを施すことで、背景画像のデータ(低周波輝度成分信号)を分離すると共に、指静脈画像の合計輝度データに対してバンドパスフィルタを施すことで静脈画像(中周波輝度成分信号)のデータを分離する。
本実施形態では、背景画像のデータ(低周波輝度成分信号)は、いわゆる移動平均法が適用されたローパスフィルタが用いられて、分離(生成)される。
また、静脈画像のデータ(中周波輝度成分信号)は、各画素の重み付けが中心から離れるに従って2/3等比級数で減少する行列を用いて低周波輝度成分を除去した後に移動平均法によって高域を除去する中域通過型フィルタ(バンドパスフィルタ)が用いられて、分離(生成)される。
本実施形態では、背景画像のデータ(低周波輝度成分信号)は、いわゆる移動平均法が適用されたローパスフィルタが用いられて、分離(生成)される。
また、静脈画像のデータ(中周波輝度成分信号)は、各画素の重み付けが中心から離れるに従って2/3等比級数で減少する行列を用いて低周波輝度成分を除去した後に移動平均法によって高域を除去する中域通過型フィルタ(バンドパスフィルタ)が用いられて、分離(生成)される。
テンプレート生成部51は、静脈画像のデータ(中周波輝度成分信号)について、エッジ外領域の特定と除去を行い、背景画像のデータを用いた補正、具体的には静脈画像の各画素値を背景画像の各対応画素値で除算する補正を行う。
テンプレート生成部51は、補正後の静脈画像のデータについて、再現性の少ない分離静脈部分の特定と除去を行う。分離静脈部分とは、一本の連続した静脈として写らずに、細切れに分離して写っている静脈部分を意味する。分離静脈部分が除去されることによって、認識の再現性が向上する。
分離静脈の除去の手法は、特に限定されないが、例えば本実施形態では次の(1)乃至(5)による一連の処理を実行する手法が採用されている。
(1)テンプレート生成部51は、補正後の静脈画像のデータのうち、座標(x,y)の画素値f(x,y)が、4値化後の値「1」に該当する値(本実施形態では第1閾値以上の値であり、以下「輝度1」と呼ぶ)以上であれば線分長を「1」とする。
(2)さらに、テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在するか検索する。
(3)テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在する場合は、線分長に「1」を加算し、検索を続行する。
(4)テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在しない場合は、検索を終了する。
(5)テンプレート生成部51は、検索終了時点における線分長が「10」未満であれば分離静脈とみなして、線分の各画素値を全て「0」に置き換える。
このような(1)乃至(5)の処理によって、再現性の少ない分離静脈の除去が可能になる。
ここで「周囲」とは、設計者等が任意に設定可能な範囲であるが、本実施形態では、座標(x,y)に対して(x,y+1),(x,y−1),(x+1,y),(x+1,y+1),(x+1,y−1)の範囲が採用されている。
(1)テンプレート生成部51は、補正後の静脈画像のデータのうち、座標(x,y)の画素値f(x,y)が、4値化後の値「1」に該当する値(本実施形態では第1閾値以上の値であり、以下「輝度1」と呼ぶ)以上であれば線分長を「1」とする。
(2)さらに、テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在するか検索する。
(3)テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在する場合は、線分長に「1」を加算し、検索を続行する。
(4)テンプレート生成部51は、「輝度1」以上の座標が周囲に存在しない場合は、検索を終了する。
(5)テンプレート生成部51は、検索終了時点における線分長が「10」未満であれば分離静脈とみなして、線分の各画素値を全て「0」に置き換える。
このような(1)乃至(5)の処理によって、再現性の少ない分離静脈の除去が可能になる。
ここで「周囲」とは、設計者等が任意に設定可能な範囲であるが、本実施形態では、座標(x,y)に対して(x,y+1),(x,y−1),(x+1,y),(x+1,y+1),(x+1,y−1)の範囲が採用されている。
テンプレート生成部51は、このようにして分離静脈部分が除去された静脈画像のデータについて、ヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムに基づいて、4値化マップたるテンプレートを生成する。
テンプレート生成部51により生成されたテンプレートは、評価対象テンプレートとしてスコア算出部52に供給される。
テンプレート生成部51により生成されたテンプレートは、評価対象テンプレートとしてスコア算出部52に供給される。
スコア算出部52は、評価対象テンプレートと、後述する登録テンプレート選択部53によって選択された登録テンプレートとの相関スコア(相関係数)を算出する。
なお、以下、相関スコアの算出時における評価対象テンプレートと登録テンプレートとの区別を明確にすべく、評価対象テンプレートは「TempR」を用いて、登録テンプレートは「Temp」を用いて、夫々表記されるものとする。
なお、以下、相関スコアの算出時における評価対象テンプレートと登録テンプレートとの区別を明確にすべく、評価対象テンプレートは「TempR」を用いて、登録テンプレートは「Temp」を用いて、夫々表記されるものとする。
相関スコアの算出手法は、特に限定されないが、本実施形態では、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報に開示された手法が採用されている。
即ち、スコア算出部52は、次の式(1)を算出することで、相関スコアを算出する。
ここで、式(1)における相関係数(F/G)が、相関スコアに該当する。また、評価画像が、評価対象テンプレートTempRに該当するため、評価画像の輝度Iとは、評価対象テンプレートTempRの各画素値(4値化後の値)に該当する。一方、登録画像が、登録テンプレートTempに該当するため、登録画像の輝度Tとは、登録テンプレートTempの各画素値(4値化後の値)に該当する。
なお、式(1)に従った相関スコア(相関係数)の算出手法のさらなる詳細については、上述の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。
即ち、スコア算出部52は、次の式(1)を算出することで、相関スコアを算出する。
なお、式(1)に従った相関スコア(相関係数)の算出手法のさらなる詳細については、上述の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。
登録テンプレート選択部53は、メモリ7に登録されている複数の登録テンプレートの中から、評価対象テンプレートTempRとマッチングする対象(相関スコアを求める対象)を選択し、選択したものを登録テンプレートTempとしてスコア算出部52に供給する。
登録テンプレート選択部53には、グループ代表選択部61と、グループ内選択部62とが設けられている。
本実施形態では、N個(Nは、1以上の整数値)の登録テンプレートの夫々は、M個(Mは、N以下の整数値)のグループに分類されてメモリ7に登録されている。
所定のグループに属する1以上の登録テンプレート(以下、グループ内の登録テンプレートを「TMPG」を用いて表記する)のうち、当該所定のグループの特徴をよく表していると判断できる登録テンプレートは、当該所定のグループを代表するテンプレート(以下、「代表テンプレート」と呼び、「TMP」を用いて表記する)としてメモリ7に登録されている。
なお、1つの登録テンプレートは、複数のグループに所属することは可能であるが、複数の代表テンプレートTMPとなることはない。
所定のグループに属する1以上の登録テンプレート(以下、グループ内の登録テンプレートを「TMPG」を用いて表記する)のうち、当該所定のグループの特徴をよく表していると判断できる登録テンプレートは、当該所定のグループを代表するテンプレート(以下、「代表テンプレート」と呼び、「TMP」を用いて表記する)としてメモリ7に登録されている。
なお、1つの登録テンプレートは、複数のグループに所属することは可能であるが、複数の代表テンプレートTMPとなることはない。
先ず本実施形態の認証時には、評価対象テンプレートTempRに対して、M個の代表テンプレートTMPの各々との相関スコアが求められ、各々の相関スコアに基づいて、評価対象テンプレートTempRとマッチする(類似度が高い)代表テンプレートTMPが選抜される。いわば一次選抜が行われる。
つまり、一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループ内に、評価対象テンプレートTempRとマッチする登録テンプレートTMPGが所属していると予測される。従って、この一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループのみが、次の二次選抜の評価対象となる。そこで、以下、一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループを、「評価対象グループ」と呼ぶ。
この評価対象グループが選抜される際(一次選抜が行われる際)に、登録テンプレート選択部53においてグループ代表選択部61が機能する。即ち、グループ代表選択部61は、評価対象テンプレートTempRとのマッチング対象となる代表テンプレートTMPを選択して、スコア算出部52に供給する。
なお、代表テンプレートTMPの選択手法については、最終的にM個の代表テンプレートTMPが選択される手法であれば足り、代表テンプレートTMPの選択順番等は特に限定されない。本実施形態で採用されている選択手法については、図7を参照して後述する。
つまり、一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループ内に、評価対象テンプレートTempRとマッチする登録テンプレートTMPGが所属していると予測される。従って、この一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループのみが、次の二次選抜の評価対象となる。そこで、以下、一次選抜された代表テンプレートTMPが属するグループを、「評価対象グループ」と呼ぶ。
この評価対象グループが選抜される際(一次選抜が行われる際)に、登録テンプレート選択部53においてグループ代表選択部61が機能する。即ち、グループ代表選択部61は、評価対象テンプレートTempRとのマッチング対象となる代表テンプレートTMPを選択して、スコア算出部52に供給する。
なお、代表テンプレートTMPの選択手法については、最終的にM個の代表テンプレートTMPが選択される手法であれば足り、代表テンプレートTMPの選択順番等は特に限定されない。本実施形態で採用されている選択手法については、図7を参照して後述する。
次に本実施形態の認証時には、評価対象テンプレートTempRに対して、評価対象グループに属するP個(Pは、N以下の整数値)の登録テンプレートTMPGの各々との相関スコアが求められる。そして、各々の相関スコアに基づいて、評価対象テンプレートTempRとマッチする(類似度が高い)登録テンプレート(以下、「マッチ登録テンプレート」と呼ぶ)が選抜される。いわば二次選抜が行われる。
このマッチ登録テンプレートが選抜される際(二次選抜が行われる際)に、登録テンプレート選択部53においてグループ内選択部62が機能する。即ち、グループ内選択部62は、評価対象テンプレートとのマッチング対象となる登録テンプレートTMPGを評価対象グループの中から選択して、スコア算出部52に供給する。
なお、登録テンプレートTMPGの選択手法については、最終的に評価対象グループに属するP個の登録テンプレートTMPGが選択される手法であれば足り、登録テンプレートTMPGの選択順番等は特に限定されない。本実施形態で採用されている選択手法については、図7を参照して後述する。
このマッチ登録テンプレートが選抜される際(二次選抜が行われる際)に、登録テンプレート選択部53においてグループ内選択部62が機能する。即ち、グループ内選択部62は、評価対象テンプレートとのマッチング対象となる登録テンプレートTMPGを評価対象グループの中から選択して、スコア算出部52に供給する。
なお、登録テンプレートTMPGの選択手法については、最終的に評価対象グループに属するP個の登録テンプレートTMPGが選択される手法であれば足り、登録テンプレートTMPGの選択順番等は特に限定されない。本実施形態で採用されている選択手法については、図7を参照して後述する。
このように、本実施形態の認証ではマッチテンプレートが選抜されるまでに二段階選抜が行われているので、従来と比較して、全体の認証時間を短縮することが可能になる。
具体的には、従来においては、1の評価対象テンプレートTempRに対して、N個の全ての登録テンプレートとの相関スコアが算出されていた。即ち、マッチテンプレートを選抜するために必要な従来の相関スコアの算出回数は、登録数Nと同一のN回分必要であった。従って、登録数Nの増加数に比例して、全体の認証時間は長期化してしまうことになる。
これに対して、本実施形態では、1の評価対象テンプレートTempRに対して、一次選抜ではM個の代表テンプレートTMPとの相関スコアが算出される。そして、その結果1つの評価対象グループに絞られた場合には、二次選抜では、1の評価対象テンプレートTempRに対して、当該評価対象グループ内のP個の登録テンプレートTMPGとの相関スコアが算出される。即ち、この場合のマッチテンプレートを選抜するまでの相関スコアの算出回数は、(M+P)回であり、登録数N回よりも少ない回数になる。その結果、従来と比較して、全体の認証時間を短縮することが可能になる。この全体の認証時間の短縮効果は、登録数Nが増加するほどより顕著なものとなる。換言すると、登録数Nが増加しても、全体の認証時間の長期化は従来と比較して圧倒的に抑制される。
具体的には、従来においては、1の評価対象テンプレートTempRに対して、N個の全ての登録テンプレートとの相関スコアが算出されていた。即ち、マッチテンプレートを選抜するために必要な従来の相関スコアの算出回数は、登録数Nと同一のN回分必要であった。従って、登録数Nの増加数に比例して、全体の認証時間は長期化してしまうことになる。
これに対して、本実施形態では、1の評価対象テンプレートTempRに対して、一次選抜ではM個の代表テンプレートTMPとの相関スコアが算出される。そして、その結果1つの評価対象グループに絞られた場合には、二次選抜では、1の評価対象テンプレートTempRに対して、当該評価対象グループ内のP個の登録テンプレートTMPGとの相関スコアが算出される。即ち、この場合のマッチテンプレートを選抜するまでの相関スコアの算出回数は、(M+P)回であり、登録数N回よりも少ない回数になる。その結果、従来と比較して、全体の認証時間を短縮することが可能になる。この全体の認証時間の短縮効果は、登録数Nが増加するほどより顕著なものとなる。換言すると、登録数Nが増加しても、全体の認証時間の長期化は従来と比較して圧倒的に抑制される。
以上のような認証部22の認証結果は、上述したように、認証時においては認証結果出力制御部24(図2)に供給される一方、登録時においては登録部23に供給される。
登録時における指静脈認証/登録処理が実行される場合、CPU11の登録部23において、スコア比較部71と、グループ分類部72と、グループ代表決定部73とが機能する。
スコア比較部71は、比較元スコアと比較相手スコアとを比較し、その比較結果をグループ分類部72やグループ代表決定部73に供給する。
比較元スコアとしては、スコア算出部52により算出された評価対象テンプレートTempRについての相関スコアのうち、二次選抜まで行われた相関スコアが採用される。なお、登録時には、評価対象テンプレートTempRが新たな登録テンプレートの候補となるので、以下、比較元スコアを、「登録対象スコア」と呼ぶ。具体的には後述する図7のステップS51の処理で認証結果として保存されるスコアSCR[k]が、登録対象スコアとなる。
比較相手スコアの1種としては、本実施形態では「一致スコア」が採用されている。「一致スコア」とは、評価対象テンプレートTempRが、既存の登録テンプレートTempと一致すると判定するための相関スコアの閾値をいう。
比較相手スコアの1種としては、本実施形態では「グループ所属スコア」が採用されている。「グループ所属スコア」とは、グループに所属するため(分類されるため)に必要な相関スコアの閾値をいう。
比較元スコアとしては、スコア算出部52により算出された評価対象テンプレートTempRについての相関スコアのうち、二次選抜まで行われた相関スコアが採用される。なお、登録時には、評価対象テンプレートTempRが新たな登録テンプレートの候補となるので、以下、比較元スコアを、「登録対象スコア」と呼ぶ。具体的には後述する図7のステップS51の処理で認証結果として保存されるスコアSCR[k]が、登録対象スコアとなる。
比較相手スコアの1種としては、本実施形態では「一致スコア」が採用されている。「一致スコア」とは、評価対象テンプレートTempRが、既存の登録テンプレートTempと一致すると判定するための相関スコアの閾値をいう。
比較相手スコアの1種としては、本実施形態では「グループ所属スコア」が採用されている。「グループ所属スコア」とは、グループに所属するため(分類されるため)に必要な相関スコアの閾値をいう。
グループ分類部72は、スコア比較部71による比較結果に基づいて評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)のグループ分類を行い、分類されたグループに属する登録テンプレートTMPGとしてメモリ7に記録(登録)する。
具体的には例えば、登録対象スコアの最大値が一致スコア以上である場合、評価対象テンプレートTempRと一致する登録テンプレートTMPGがメモリ7に既に登録されていることを意味する。そこで、この場合、グループ分類部72は、多重登録であることを示すための所定のエラー処理(以下、「多重登録エラー処理」と呼ぶ)を実行する。
また例えば、登録対象スコアの最大値が一致スコア未満であって、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが存在する場合、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが算出された登録テンプレートTMPGと同一のグループに分類する。
ここで、登録テンプレートは複数のグループに所属することが許されている。そこで、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが複数存在し、それらが複数の異なるグループから算出された場合、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、当該複数のグループの夫々に分類する。
ここで、登録テンプレートは複数のグループに所属することが許されている。そこで、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが複数存在し、それらが複数の異なるグループから算出された場合、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、当該複数のグループの夫々に分類する。
さらに、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)は、所定のグループに分類された場合、当該所定のグループの代表テンプレートTMPになる可能性もある。
そこで、このような場合、スコア比較部71は、登録対象スコアと、当該所定のグループ内の最高スコアとを比較する。
「最高スコア」とは、比較相手スコアの1種であって、次のような相関スコアをいう。即ち、本実施形態では、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)が所定のグループに登録される際、登録対象スコアも対応付けられて登録されるものとする。つまり、当該所定のグループに属するP個の登録テンプレートTMPGの各々には、登録時に用いられた登録対象スコアが対応付けられている。これらP個の登録対象スコアの最高値(一般的には代表テンプレートTMPに対応付けられた登録対象スコア)が、最高スコアである。
そこで、このような場合、スコア比較部71は、登録対象スコアと、当該所定のグループ内の最高スコアとを比較する。
「最高スコア」とは、比較相手スコアの1種であって、次のような相関スコアをいう。即ち、本実施形態では、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)が所定のグループに登録される際、登録対象スコアも対応付けられて登録されるものとする。つまり、当該所定のグループに属するP個の登録テンプレートTMPGの各々には、登録時に用いられた登録対象スコアが対応付けられている。これらP個の登録対象スコアの最高値(一般的には代表テンプレートTMPに対応付けられた登録対象スコア)が、最高スコアである。
グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)の登録対象スコアが、当該所定のグループ内の最高スコアを超えた場合、当該評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を代表テンプレートTMPとしてメモリ7に記録(登録)する。
なお、評価対象テンプレート(登録テンプレートの候補)の登録対象スコアが、グループ所属スコア未満である場合、グループ分類部72は、新規グループを生成し、評価対象テンプレート(登録テンプレートの候補)を当該新規グループに分類するものとする。
次に、図5以降の図面を参照して、このような図2乃至図4の機能的構成の指静脈認証装置が実行する指静脈認証/登録処理について説明する。
図5は、図2乃至図4の機能的構成を有する指静脈認証装置が実行する指静脈認証/登録処理の流れを説明するフローチャートである。
図5は、図2乃至図4の機能的構成を有する指静脈認証装置が実行する指静脈認証/登録処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップS1において、タッチセンサ4(図1)は、指が検知されたか否かを判定する。
タッチセンサ4により指が検知されていない場合、ステップS1においてNOであると判定されて処理はステップS1に戻される。即ち、タッチセンサ4により指が検知されるまでの間、ステップS1の判定処理が繰り返されて、指静脈認証/登録処理が待機状態となる。
タッチセンサ4により指が検知されると、ステップS1においてYESであると判定されて処理はステップS2に進む。
タッチセンサ4により指が検知されていない場合、ステップS1においてNOであると判定されて処理はステップS1に戻される。即ち、タッチセンサ4により指が検知されるまでの間、ステップS1の判定処理が繰り返されて、指静脈認証/登録処理が待機状態となる。
タッチセンサ4により指が検知されると、ステップS1においてYESであると判定されて処理はステップS2に進む。
ステップS2において、CPU11の画像輝度制御部25等(図2)は、タッチセンサ4により検知された指についての指静脈画像の輝度が一定となるように、輝度一定制御処理を実行する。
輝度一定制御処理の詳細については、図6を参照して後述する。
輝度一定制御処理の詳細については、図6を参照して後述する。
ステップS3において、認証部22等(図2)は、タッチセンサ4により検知された指についての指静脈画像のテンプレートを、評価対象テンプレートとして生成する。認証部22等は、当該評価対象テンプレートと、代表テンプレートとの間で相関スコアを演算することで、評価対象グループを抽出する(一次選抜する)。そして、認証部22等は、当該評価対象テンプレートと、評価対象グループに属する登録テンプレートとの間で相関スコアを演算する(二次選抜する)。
なお、以下、このような認証部22等により実行されるステップS3の処理を、「指静脈認証処理」と呼ぶ。指静脈認証処理の詳細については、図7を参照して後述する。
なお、以下、このような認証部22等により実行されるステップS3の処理を、「指静脈認証処理」と呼ぶ。指静脈認証処理の詳細については、図7を参照して後述する。
ステップS4において、認証部22等は、登録か認証かを判定する。
認証の場合、ステップS4においてNOであると判定されて、ステップS3の指状膜認証処理の結果が認証部22から認証結果出力制御部24(図2)に供給されて、処理はステップS5に進む。
ステップS5において、認証結果出力制御部24は、認証結果を、10キー・LCD2やLED・ブザー3から出力させる。
これにより、指静脈認証/登録処理は終了となる。
ステップS5において、認証結果出力制御部24は、認証結果を、10キー・LCD2やLED・ブザー3から出力させる。
これにより、指静脈認証/登録処理は終了となる。
これに対して、登録の場合、ステップS4においてYESであると判定されて、ステップS3の指状膜認証処理の結果が認証部22から登録部23(図2)に供給されて、処理はステップS6に進む。
ステップS6において、登録部23は、タッチセンサ4により検知された指についての指静脈画像のテンプレート、即ちステップS3の処理で評価対象テンプレートとして取り扱われたものを、グループ分類した上でメモリ7に登録する処理を実行する。
なお、以下、このような登録部23により実行されるステップS6の処理を、「登録処理」と呼ぶ。登録処理の詳細については、図8を参照して後述する。
ステップS6において、登録部23は、タッチセンサ4により検知された指についての指静脈画像のテンプレート、即ちステップS3の処理で評価対象テンプレートとして取り扱われたものを、グループ分類した上でメモリ7に登録する処理を実行する。
なお、以下、このような登録部23により実行されるステップS6の処理を、「登録処理」と呼ぶ。登録処理の詳細については、図8を参照して後述する。
さらに以下、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS2の輝度一定制御処理、ステップS3の指静脈認証処理、及びステップS6の登録処理の夫々の詳細について、その順番に個別に説明する。
先ず、輝度一定制御処理について、その前提事項等について説明する。
輝度一定制御処理の実行目的は、上述したように、指静脈画像の平均輝度を揃えることによって、カメラ8のダイナミックレンジを十分に利用したノイズの少ないテンプレートでステップS3の認証処理等の実行を可能にし、その結果として、認証率の向上を図ることである。
さらに、赤外LED1等の光源がない外光だけの状態でも、認証可能な指静脈画像を取得することも、輝度一定制御処理の実行目的の1つである。
さらに、赤外LED1等の光源がない外光だけの状態でも、認証可能な指静脈画像を取得することも、輝度一定制御処理の実行目的の1つである。
目標輝度TLaは、上述したように目標輝度設定部32により128が設定されているが、白とびや黒つぶれがない指静脈画像を取得可能な範囲内で任意の値を設定することが可能である。
カメラ8のゲインGは、以下に説明する図6の輝度一定制御処理においては説明の便宜上、予め用意された設定値(後述の図6のステップS11におけるカメラ8の初期設定値)で一定となるようにゲイン制御部37により制御されるものとする。設定値は、特に限定されないが、ゲインGを上げると指静脈画像におけるノイズが増加するために、低い値が採用されると好適である。なお、後述するように、カメラ8のゲインGの可変制御も容易に実現できることはいうまでもない。
ここでカメラ8のゲインGが一定である場合には、指静脈画像の平均輝度Laは、次の式(2)で近似できる。
La = Ke×Vs×(Pe+PI)×Te×Kg ・・・(2)
式(2)において、Keは、露出時間Teと平均輝度Laの係数を示している。Vsは、指の近赤外光平均透過率を示している。Peは、外光の近赤外光量を示している。Kgは、カメラ8のゲインGと平均輝度Laの係数を示している。
以下に説明する図6の輝度一定制御処理においては、式(2)のうち、露出時間TeとLED光量PIを可変パラメータ(制御対象)として、平均輝度Laが一定となるように制御される。具体的には、上述したように、目標輝度TLaに対する、フィードバック値たる平均輝度La1の誤差(TLa−La1)がほぼ無くなるように(例えば3%以下になるように)、図6の輝度一定制御処理が実行される。
なお、露出時間Teが取り得る範囲としては、最小露出時間(Min_Te)以上最大露出時間(Max_Te)以下とされている。具体的には以下の例では、最小露出時間(Min_Te)としては、2/(60×510)[s]が採用されており、最大露出時間(Max_Te)としては、(1/フレームレート)[s]が採用されている。
La = Ke×Vs×(Pe+PI)×Te×Kg ・・・(2)
式(2)において、Keは、露出時間Teと平均輝度Laの係数を示している。Vsは、指の近赤外光平均透過率を示している。Peは、外光の近赤外光量を示している。Kgは、カメラ8のゲインGと平均輝度Laの係数を示している。
以下に説明する図6の輝度一定制御処理においては、式(2)のうち、露出時間TeとLED光量PIを可変パラメータ(制御対象)として、平均輝度Laが一定となるように制御される。具体的には、上述したように、目標輝度TLaに対する、フィードバック値たる平均輝度La1の誤差(TLa−La1)がほぼ無くなるように(例えば3%以下になるように)、図6の輝度一定制御処理が実行される。
なお、露出時間Teが取り得る範囲としては、最小露出時間(Min_Te)以上最大露出時間(Max_Te)以下とされている。具体的には以下の例では、最小露出時間(Min_Te)としては、2/(60×510)[s]が採用されており、最大露出時間(Max_Te)としては、(1/フレームレート)[s]が採用されている。
図6は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS2の輝度一定制御処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
ステップS11において、図3のCPU6の画像輝度制御部25は、カメラ8の初期設定をする。
初期設定としては、例えば、カメラ8のゲインGとして1倍が設定され、フレームレートとして60[Hz]が設定され、露出時間として(1/60)[s]が設定される。
初期設定としては、例えば、カメラ8のゲインGとして1倍が設定され、フレームレートとして60[Hz]が設定され、露出時間として(1/60)[s]が設定される。
ステップS12において、LED光量制御部36は、LED光量PIの設定(以下、「IR−LED設定」と呼ぶ)として、0を設定する(PI=0)。
つまり、輝度一定制御処理では、最初は、赤外LED4の光源がない外光だけの状態でも、指静脈画像の平均輝度を一定とすることを目標として、制御が実行される。
つまり、輝度一定制御処理では、最初は、赤外LED4の光源がない外光だけの状態でも、指静脈画像の平均輝度を一定とすることを目標として、制御が実行される。
ステップS13において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
ここで、指静脈画像の周辺部分は外光のもれこみの影響を受けやすいため、平均輝度算出部31は、当該指静脈画像の中央部分の各画素に基づいて、平均輝度La1を算出する。
具体的には例えば、VGA(Video Graphics Array)規格に準拠した指静脈画像の画角のうち、指の画角が(x1,y1)=(0,140)乃至(x2,y2)=(640,340)の範囲であるものとする。この場合、平均輝度算出部31は、(x1,y1)=(80,160)乃至(x2,y2)=(560,300)の範囲に含まれる各画素の平均輝度を、平均輝度La1として算出する。
ここで、指静脈画像の周辺部分は外光のもれこみの影響を受けやすいため、平均輝度算出部31は、当該指静脈画像の中央部分の各画素に基づいて、平均輝度La1を算出する。
具体的には例えば、VGA(Video Graphics Array)規格に準拠した指静脈画像の画角のうち、指の画角が(x1,y1)=(0,140)乃至(x2,y2)=(640,340)の範囲であるものとする。この場合、平均輝度算出部31は、(x1,y1)=(80,160)乃至(x2,y2)=(560,300)の範囲に含まれる各画素の平均輝度を、平均輝度La1として算出する。
ここで、ステップS13の処理終了時点では、露出時間Teが制御対象であると制御対象決定部38により決定されており、制御対象切替部34の出力先は露出時間制御部35側に切り替えられている。
このため、ステップS13の処理で取得された平均輝度La1を用いて、誤差算出部33により誤差(TLa−La1)が算出され、当該誤差(TLa−La1)が制御対象切替部34を介して露出時間制御部35に供給されると、処理はステップS14に進む。
このため、ステップS13の処理で取得された平均輝度La1を用いて、誤差算出部33により誤差(TLa−La1)が算出され、当該誤差(TLa−La1)が制御対象切替部34を介して露出時間制御部35に供給されると、処理はステップS14に進む。
ステップS14において、露出時間制御部35は、次の式(3)に従って露出時間Teを算出する。
Te = Te + (TLa−La1)/Ke ・・・(3)
式(3)によれば、目標輝度TLaより平均輝度La1が低い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が正値の場合、露出時間制御部35は、露出時間Teを長くするように制御する。ここで、露出時間Teは、フレームレートを超えることができない。そこで、露出時間Teに合わせたフレームレートの調整も適宜行われる。
これに対して、目標輝度TLaより平均輝度La1が高い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が負値の場合、露出時間制御部35は、露出時間Teを短くするように制御する。
Te = Te + (TLa−La1)/Ke ・・・(3)
式(3)によれば、目標輝度TLaより平均輝度La1が低い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が正値の場合、露出時間制御部35は、露出時間Teを長くするように制御する。ここで、露出時間Teは、フレームレートを超えることができない。そこで、露出時間Teに合わせたフレームレートの調整も適宜行われる。
これに対して、目標輝度TLaより平均輝度La1が高い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が負値の場合、露出時間制御部35は、露出時間Teを短くするように制御する。
ステップS15において、露出時間制御部35は、ステップS14の処理で算出した露出時間Teが最小露出時間(Min_Te)以上であるか(Te≧Min_Te)否かを判定する。
ステップS14の処理で算出された露出時間Teが最小露出時間(Min_Te)以上である場合、ステップS15においてYESであると判定されて、処理はステップS16に進む。
ステップS16において、露出時間制御部35は、ステップS14の処理で算出した露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)以下であるか(Te≦Max_Te)否かを判定する。
ステップS14の処理で算出された露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)以下である場合、ステップS16においてYESであると判定されて、処理はステップS17に進む。
ステップS14の処理で算出された露出時間Teが最小露出時間(Min_Te)以上である場合、ステップS15においてYESであると判定されて、処理はステップS16に進む。
ステップS16において、露出時間制御部35は、ステップS14の処理で算出した露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)以下であるか(Te≦Max_Te)否かを判定する。
ステップS14の処理で算出された露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)以下である場合、ステップS16においてYESであると判定されて、処理はステップS17に進む。
ステップS17において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
つまり、ステップS17の処理では、ステップS14の処理で算出された露出時間Te、即ち制御後の露出時間Teに対するフィードバック値たる平均輝度La1が算出される。
つまり、ステップS17の処理では、ステップS14の処理で算出された露出時間Te、即ち制御後の露出時間Teに対するフィードバック値たる平均輝度La1が算出される。
ステップS18において、露出時間制御部35は、ステップS17の処理で算出された平均輝度La1、即ち露出時間Teの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaとほぼ一致しているか(La1≒TLa)否かを判定する。
例えば本実施形態では、露出時間Teの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%以内の場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%以内の場合、ステップS18においてYESであると判定され、輝度一定制御処理は終了となる。即ち、直前のステップS14の処理で算出された露出時間Teが用いられて、以後のステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行される。これにより、平均輝度が略一定のテンプレートが用いられて、ステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行されることになるので、認証精度が従来と比較して向上することになる。
これに対して、露出時間Teの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%を超えている場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%を超えている場合、さらに露出時間Teを変更する制御を実行して誤差(TLa−La1)を3%以内に抑える必要がある。従って、このような場合、ステップS18においてNOであると判定され、処理はステップS14に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、誤差(TLa−La1)を3%以内に抑えられるまでの間、ステップS14乃至S18のループ処理が繰り返し実行されて、各ループ処理のステップS14において露出時間Teが逐次変更される制御が実行される。
即ち、誤差(TLa−La1)を3%以内に抑えられるまでの間、ステップS14乃至S18のループ処理が繰り返し実行されて、各ループ処理のステップS14において露出時間Teが逐次変更される制御が実行される。
ただし、上述したように、露出時間Teが取り得る範囲としては、最小露出時間(Min_Te)以上最大露出時間(Max_Te)以下とされており、ステップS14乃至S18のループ処理は、この範囲内に露出時間Teがあることを条件に繰り返される。
即ち、ステップS14乃至S18のループ処理中に露出時間Teがこの範囲外になった場合、当該ループ処理は終了となり、次のような一連の処理が実行される。
即ち、ステップS14乃至S18のループ処理中に露出時間Teがこの範囲外になった場合、当該ループ処理は終了となり、次のような一連の処理が実行される。
即ち、例えば露出時間Teが最小露出時間(Min_Te)未満となった場合、ステップS15においてNOであると判定されて、処理はステップS26に進む。
ステップS26において、画像輝度制御部25は、所定のエラー処理を実行する。これにより、輝度一定制御処理は終了となる。
ステップS26において、画像輝度制御部25は、所定のエラー処理を実行する。これにより、輝度一定制御処理は終了となる。
また例えば露出時間Teが最大露出時間(Max_Te)を超えた場合、平均輝度La1を一定にする(目標輝度TLaと略一致させる)ためには外光だけでは足りず赤外LED4の光源も必要になることから、即ちLED光量PIの制御も必要になる。そこで、このような場合、ステップS16においてNOであると判定されて、処理はステップS19に進み、次のような一連の処理が実行される。
ステップS19において、画像輝度制御部25は、カメラ8の初期設定をする。
ステップS20において、LED光量制御部36は、IR−LED設定として、LED光量PI=50に設定する。
ステップS21において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
ステップS20において、LED光量制御部36は、IR−LED設定として、LED光量PI=50に設定する。
ステップS21において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
ここで、ステップS21の処理終了時点では、LED光量PIが制御対象であると制御対象決定部38により決定されており、制御対象切替部34の出力先はLED光量制御部36側に切り替えられている。
このため、ステップS21の処理で取得された平均輝度La1を用いて、誤差算出部33により誤差(TLa−La1)が算出され、当該誤差(TLa−La1)が制御対象切替部34を介してLED光量制御部36に供給されると、処理はステップS22に進む。
このため、ステップS21の処理で取得された平均輝度La1を用いて、誤差算出部33により誤差(TLa−La1)が算出され、当該誤差(TLa−La1)が制御対象切替部34を介してLED光量制御部36に供給されると、処理はステップS22に進む。
ステップS22において、LED光量制御部36は、次の式(4)に従ってLED光量PIを算出する。
PI = PI + (TLa−La1)/Ke ・・・(4)
式(4)によれば、目標輝度TLaより平均輝度La1が低い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が正値の場合、LED光量制御部36は、LED光量PIを上げるように制御する。これに対して、目標輝度TLaより平均輝度La1が高い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が負値の場合、LED光量制御部36は、LED光量PIを下げるように制御する。
PI = PI + (TLa−La1)/Ke ・・・(4)
式(4)によれば、目標輝度TLaより平均輝度La1が低い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が正値の場合、LED光量制御部36は、LED光量PIを上げるように制御する。これに対して、目標輝度TLaより平均輝度La1が高い場合、即ち、誤差(TLa−La1)が負値の場合、LED光量制御部36は、LED光量PIを下げるように制御する。
ステップS23において、LED光量制御部36は、ステップS22の処理で算出したLED光量PIが最大光量(Max_PI)以下であるか(Te≦Max_PI)否かを判定する。
ステップS22の処理で算出されたLED光量PIが最大光量(Max_PI)以下である場合、ステップS23においてYESであると判定されて、処理はステップS24に進む。
ステップS22の処理で算出されたLED光量PIが最大光量(Max_PI)以下である場合、ステップS23においてYESであると判定されて、処理はステップS24に進む。
ステップS24において、画像取得部21は、指静脈画像の輝度データを取得し、平均輝度算出部31は、当該輝度データから平均輝度La1(フィードバック値)を算出する。
つまり、ステップS24の処理では、ステップS22の処理で算出されたLED光量PI、即ち制御後のLED光量PIに対するフィードバック値たる平均輝度La1が算出される。
つまり、ステップS24の処理では、ステップS22の処理で算出されたLED光量PI、即ち制御後のLED光量PIに対するフィードバック値たる平均輝度La1が算出される。
ステップS25において、LED光量制御部36は、ステップS24の処理で算出された平均輝度La1、即ちLED光量PIの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaとほぼ一致しているか(La1≒TLa)否かを判定する。
例えば本実施形態では、LED光量PIの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%以内の場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%以内の場合、ステップS25においてYESであると判定され、輝度一定制御処理は終了となる。即ち、直前のステップS22の処理で算出されたLED光量PIが用いられて、以後のステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行される。これにより、平均輝度が略一定のテンプレートが用いられて、ステップS3の指静脈認証処理(図5等)が実行されることになるので、認証精度が従来と比較して向上することになる。
これに対して、LED光量PIの制御後の平均輝度La1が、目標輝度TLaに対して±3%を超えている場合、即ち誤差(TLa−La1)が3%を超えている場合、さらにLED光量PIを変更する制御を実行して誤差(TLa−La1)を3%以内に抑える必要がある。従って、このような場合、ステップS25においてNOであると判定され、処理はステップS22に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、誤差(TLa−La1)を3%以内に抑えられるまでの間、ステップS22乃至S25のループ処理が繰り返し実行されて、各ループ処理のステップS22においてLED光量PIが逐次変更される制御が実行される。
即ち、誤差(TLa−La1)を3%以内に抑えられるまでの間、ステップS22乃至S25のループ処理が繰り返し実行されて、各ループ処理のステップS22においてLED光量PIが逐次変更される制御が実行される。
ただし、LED光量PIが取り得る範囲としては、赤外LED4の個数や性質等に応じて決定される最大光量(Max_PI)以下とされており、ステップS22乃至S25のループ処理は、この範囲内にLED光量PIがあることを条件に繰り返される。
即ち、ステップS22乃至S25のループ処理中にLED光量PIがこの範囲外になった場合、当該ループ処理は終了となり、次のような一連の処理が実行される。
即ち、ステップS22乃至S25のループ処理中にLED光量PIがこの範囲外になった場合、当該ループ処理は終了となり、次のような一連の処理が実行される。
即ち、LED光量PIが最大光量(Max_PI)を超えた場合、ステップS23においてNOであると判定されて、処理はステップS26に進む。
ステップS26において、画像輝度制御部25は、所定のエラー処理を実行する。これにより、輝度一定制御処理は終了となる。
ステップS26において、画像輝度制御部25は、所定のエラー処理を実行する。これにより、輝度一定制御処理は終了となる。
図5の指静脈認証/登録処理のうち、このような図6のステップS2の輝度一定制御処理が実行されると、次に、図7に示すステップS3の指静脈認証処理が実行される。
図7は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS3の指静脈認証処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
図7は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS3の指静脈認証処理の詳細な流れを説明するフローチャートである。
ステップS41において、図4のCPU6の画像取得部21は、指静脈画像の輝度データ(図6の輝度一定制御処理により平均輝度が一定にされている)を取り込む。
ステップS42において、テンプレート生成部51は、ステップS41において取り込まれた指静脈画像の輝度データに基づいて、評価対象テンプレートTempRを作成する。
ステップS43において、グループ代表選択部61は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、M個のグループの代表テンプレートTMPの中から1つを選択する。
ここで、M個のグループの各々には、番号i(iは0乃至M−1以下の整数値)が付されており、番号iのグループの代表テンプレートTMPを、「TMP[i]」と表記するものとする。ステップS43の処理ではi=0に初期設定されて、代表テンプレートTMP[0]が、演算対象の登録テンプレートTempとして選択される。
なお、番号j=0も初期設定されるが、番号jについてはステップS51において後述する。
ここで、M個のグループの各々には、番号i(iは0乃至M−1以下の整数値)が付されており、番号iのグループの代表テンプレートTMPを、「TMP[i]」と表記するものとする。ステップS43の処理ではi=0に初期設定されて、代表テンプレートTMP[0]が、演算対象の登録テンプレートTempとして選択される。
なお、番号j=0も初期設定されるが、番号jについてはステップS51において後述する。
ステップS44において、スコア算出部52は、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRと、演算対象の登録テンプレートTempとして選択された代表テンプレートTMP[i]とについて、上述した式(1)に従って相関スコアscore1を算出する。
ステップS45において、スコア算出部52は、相関スコアscore1が閾値thresh1未満(score1 < thresh1)か否かを判定する。
閾値thresh1は、評価対象グループを選択するために用いられるものであり、設計者等が任意に設定可能であるが、登録テンプレートの登録数N個と、M個の各グループ内に属する登録テンプレートTMPGの個数P(特に最大個数)とに基づいて設定されると好適である。
閾値thresh1は、評価対象グループを選択するために用いられるものであり、設計者等が任意に設定可能であるが、登録テンプレートの登録数N個と、M個の各グループ内に属する登録テンプレートTMPGの個数P(特に最大個数)とに基づいて設定されると好適である。
即ち、相関スコアscore1が閾値thresh1以上の場合とは、当該相関スコアscore1が算出された代表テンプレートTMP[i]が属するグループが、評価対象グループとして一次選抜されたことを意味する。この場合、ステップS45においてNOであると判定されて、二次選抜に相当するステップS48乃至S53の一連の処理が実行される。これら一連の処理については後述する。
これに対して、相関スコアscore1が閾値thresh1未満の場合とは、当該相関スコアscore1が算出された代表テンプレートTMP[i]が属するグループは評価対象グループではない(二次選抜する必要はない)と判断されたことを意味する。この場合、ステップS45においてYESであると判定されて、処理はステップS46に進む。
ステップS46において、グループ代表選択部61は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、M個のグループの代表テンプレートTMPの中から別の1つを新たに選択する。
なお、ステップS46における代表テンプレートTMPの選択手法は、未選択のものが選択されれば足りるが、本実施形態では、グループに付された番号iの順に選択されるもの、即ちTemp=TMP[i++]であるものとする。
なお、ステップS46における代表テンプレートTMPの選択手法は、未選択のものが選択されれば足りるが、本実施形態では、グループに付された番号iの順に選択されるもの、即ちTemp=TMP[i++]であるものとする。
ステップS47において、グループ代表選択部61は、M個のグループの代表テンプレートTMPの全てについて、相関スコアscore1の算出が終了したか否かを判定する。
M個のグループの代表テンプレートTMPのうち、相関スコアscore1が未だ算出されていないものが存在する場合、処理はステップS44に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、ステップS44乃至S47のループ処理が繰り返されることで、M個のグループの代表テンプレートTMPの各々について、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRとの相関スコアscore1が演算される。M個のグループのうち、相関スコアscore1が閾値thresh1以上となる代表テンプレートTMPを有するグループは、評価対象グループと判断される。そして、この評価対象グループについて、二次選抜に相当するステップS48乃至S53の一連の処理が実行される。
このようにして、M個のグループの代表テンプレートTMPの全てについて、相関スコアscore1の算出が終了すると、ステップS47においてYESであると判定されて、指静脈認証処理は終了となる。
M個のグループの代表テンプレートTMPのうち、相関スコアscore1が未だ算出されていないものが存在する場合、処理はステップS44に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、ステップS44乃至S47のループ処理が繰り返されることで、M個のグループの代表テンプレートTMPの各々について、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRとの相関スコアscore1が演算される。M個のグループのうち、相関スコアscore1が閾値thresh1以上となる代表テンプレートTMPを有するグループは、評価対象グループと判断される。そして、この評価対象グループについて、二次選抜に相当するステップS48乃至S53の一連の処理が実行される。
このようにして、M個のグループの代表テンプレートTMPの全てについて、相関スコアscore1の算出が終了すると、ステップS47においてYESであると判定されて、指静脈認証処理は終了となる。
次に、二次選抜に相当するステップS48乃至S53の処理について説明する。
ステップS48において、グループ内選択部62は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、評価対象グループ(ステップS45においてNOであると判断されたグループ)内の登録テンプレートTMPGの中から1つを選択する。
ここで、グループ内のP個の登録テンプレートTMPGの夫々には、番号k(kは0乃至P−1以下の整数値)が付されており、番号kの登録テンプレートTMPGを、「TMPG[k]」と表記するものとする。ステップS48の処理ではk=0に初期設定されて、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPG[0]が、演算対象の登録テンプレートTempとして選択される。
ここで、グループ内のP個の登録テンプレートTMPGの夫々には、番号k(kは0乃至P−1以下の整数値)が付されており、番号kの登録テンプレートTMPGを、「TMPG[k]」と表記するものとする。ステップS48の処理ではk=0に初期設定されて、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPG[0]が、演算対象の登録テンプレートTempとして選択される。
ステップS49において、スコア算出部52は、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRと、演算対象の登録テンプレートTemp(登録テンプレートTMPG[k])とについて、上述した式(1)に従って相関スコアscore2を算出する。
ステップS50において、スコア算出部52は、相関スコアscore2が閾値thresh2以上(score1 ≧ thresh1)か否かを判定する。
閾値thresh2は、マッチテンプレート(或いはその候補)を選択するために用いられるものであり、設計者等が任意に設定可能であるが、登録テンプレートの登録数N個と、M個の各グループ内に属する登録テンプレートTMPGの個数P(特に最大個数)とに基づいて設定されると好適である。
閾値thresh2は、マッチテンプレート(或いはその候補)を選択するために用いられるものであり、設計者等が任意に設定可能であるが、登録テンプレートの登録数N個と、M個の各グループ内に属する登録テンプレートTMPGの個数P(特に最大個数)とに基づいて設定されると好適である。
即ち、相関スコアscore2が閾値thresh2以上の場合とは、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPG[k]が、マッチテンプレート(或いはその候補)として二次選抜されたことを意味する。この場合、ステップS50においてYESであると判定されて、処理はステップS51に進む。
ステップS51において、スコア算出部52は、認証結果として、スコアSCR[k]=score2と、評価対象グループ[j]=iを保存する。なお、保存場所は、特に限定されず、メモリ7であってもよいし、図示せぬバッファであってもよい。ステップS51の処理が終了すると、処理はステップS52に進む。
ステップS51において、スコア算出部52は、認証結果として、スコアSCR[k]=score2と、評価対象グループ[j]=iを保存する。なお、保存場所は、特に限定されず、メモリ7であってもよいし、図示せぬバッファであってもよい。ステップS51の処理が終了すると、処理はステップS52に進む。
これに対して、相関スコアscore2が閾値thresh2未満の場合とは、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPG[k]が、マッチテンプレート(或いはその候補)ではないと判断されたことを意味する。この場合、ステップS50においてNOであると判定されて、処理はステップS52に進む。
ステップS52において、グループ代表選択部61は、相関スコアの演算対象の登録テンプレートTempとして、評価対象グループの登録テンプレートTMPGの中から別の1つを新たに選択する。
なお、ステップS52における登録テンプレートTMPGの選択手法は、評価対象グループ内で未選択のものが選択されれば足りるが、本実施形態では、各登録テンプレートTMPGに付された番号kの順に選択されるもの、即ちTemp=TMPG[k++]であるものとする。
なお、ステップS52における登録テンプレートTMPGの選択手法は、評価対象グループ内で未選択のものが選択されれば足りるが、本実施形態では、各登録テンプレートTMPGに付された番号kの順に選択されるもの、即ちTemp=TMPG[k++]であるものとする。
ステップS53において、グループ代表選択部61は、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの全てについて、相関スコアscore2の算出が終了したか否かを判定する。
評価対象グループ内のうち、相関スコアscore2が未だ算出されていない登録テンプレートTMPGが存在する場合、処理はステップS49に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、ステップS49乃至S53のループ処理が繰り返されることで、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの各々について、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRとの相関スコアscore2が演算される。評価対象グループ内のうち、相関スコアscore2が閾値thresh2以上となる登録テンプレートTMPG[k]が、マッチテンプレート(或いはその候補)として判断され、認証結果として、そのスコアSCR[k]=score2と、評価対象グループGRP[j]=iが保存される。
このようにして、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの全てについて、相関スコアscore2の算出が終了すると、ステップS53においてYESであると判定されて、処理はステップS46に進み、次の代表テンプレートTMPが演算対象に選択され、上述した一連の処理が繰り返される。
評価対象グループ内のうち、相関スコアscore2が未だ算出されていない登録テンプレートTMPGが存在する場合、処理はステップS49に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
即ち、ステップS49乃至S53のループ処理が繰り返されることで、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの各々について、ステップS42において作成された評価対象テンプレートTempRとの相関スコアscore2が演算される。評価対象グループ内のうち、相関スコアscore2が閾値thresh2以上となる登録テンプレートTMPG[k]が、マッチテンプレート(或いはその候補)として判断され、認証結果として、そのスコアSCR[k]=score2と、評価対象グループGRP[j]=iが保存される。
このようにして、評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGの全てについて、相関スコアscore2の算出が終了すると、ステップS53においてYESであると判定されて、処理はステップS46に進み、次の代表テンプレートTMPが演算対象に選択され、上述した一連の処理が繰り返される。
このような図7の指静脈認証処理が終了すると、即ち図5のステップS3の処理が終了すると、認証の場合には、ステップS4においてNOであると判定されて、ステップS5において、図7のステップS51の処理結果が認証結果として出力される一方、登録の場合には、ステップS4においてYESであると判定されて、図8に示すステップS6の登録処理が実行される。
図8は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS6の登録処理の詳細を説明するフローチャートである。
図8は、図5の指静脈認証/登録処理のうち、ステップS6の登録処理の詳細を説明するフローチャートである。
ステップS61において、図4のCPU6のスコア比較部71は、認証結果(図7のステップS51の処理結果)のうちスコアSCR[k]を、登録対象スコアとして取得する。
ステップS62において、スコア比較部71は、登録対象スコアが一致スコア以上か否かを判定する。
1以上の登録対象スコアのうち最大値が、一致スコア以上である場合、上述したように、登録対象スコアが演算された評価対象テンプレートTempR(図7のステップS42の処理で作成されたもの)と同一指の登録テンプレートTMPGが、既にメモリ7に登録済みであることを意味する。そこで、このような場合、ステップS62においてYESであると判定されて、処理はステップS63に進む。
ステップS63において、グループ分類部72は、多重登録エラーを実行する。
これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
ステップS63において、グループ分類部72は、多重登録エラーを実行する。
これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
これに対して、登録対象スコアが一致スコア未満である場合、ステップS62においてNOであると判定されて、処理はステップS64に進む。
ステップS64において、スコア比較部71は、登録対象スコアがグループ所属スコア以上か否かを判定する。
ステップS64において、スコア比較部71は、登録対象スコアがグループ所属スコア以上か否かを判定する。
登録対象スコアがグループ所属スコア以上の場合、ステップS64においてYESであると判定されて、処理はステップS65に進む。
ステップS65において、グループ分類部72は、図7のステップS42において作成された評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当グループに登録する。
該当グループとは、上述したように、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが算出された1以上の登録テンプレートTMPGの夫々と同一のグループをいう。即ち、複数の登録対象スコアが存在する場合、当該複数の登録対象スコアの夫々に対応する複数のグループが該当グループになる。
ステップS65において、グループ分類部72は、図7のステップS42において作成された評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当グループに登録する。
該当グループとは、上述したように、グループ所属スコア以上となる登録対象スコアが算出された1以上の登録テンプレートTMPGの夫々と同一のグループをいう。即ち、複数の登録対象スコアが存在する場合、当該複数の登録対象スコアの夫々に対応する複数のグループが該当グループになる。
ステップS67において、スコア比較部71は、登録対象スコアが、該当グループの最高スコア以上か否かを判定する。
登録対象スコアが該当グループの最高スコア以上である場合(該当グループが複数の場合、少なくとも1つのグループの最高スコア以上である場合)、ステップS67においてYESであると判定されて、処理はステップS68に進む。
ステップS68において、グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当グループのグループ代表として、即ち代表テンプレートTMPとして登録する。なお、該当グループが複数の場合、上述したように1つのグループの代表テンプレートTMPにしかなれないので、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)は、最高スコアが最も高いグループの代表テンプレートTMPとして登録されるものとする。これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
登録対象スコアが該当グループの最高スコア未満である場合(該当グループが複数の場合、複数のグループの全ての最高スコア未満である場合)、ステップS67においてNOであると判定されて、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
登録対象スコアが該当グループの最高スコア以上である場合(該当グループが複数の場合、少なくとも1つのグループの最高スコア以上である場合)、ステップS67においてYESであると判定されて、処理はステップS68に進む。
ステップS68において、グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当グループのグループ代表として、即ち代表テンプレートTMPとして登録する。なお、該当グループが複数の場合、上述したように1つのグループの代表テンプレートTMPにしかなれないので、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)は、最高スコアが最も高いグループの代表テンプレートTMPとして登録されるものとする。これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
登録対象スコアが該当グループの最高スコア未満である場合(該当グループが複数の場合、複数のグループの全ての最高スコア未満である場合)、ステップS67においてNOであると判定されて、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
以上、登録対象スコアがグループ所属スコア以上の場合の一連の処理、即ちステップS64においてYESであると判定された場合の一連の処理について説明した。
次に、登録対象スコアがグループ所属スコア未満の場合の一連の処理、即ちステップS64においてNOであると判定された場合の一連の処理について説明する。
次に、登録対象スコアがグループ所属スコア未満の場合の一連の処理、即ちステップS64においてNOであると判定された場合の一連の処理について説明する。
ステップS64においてNOであると判定された場合には、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)が所属すべきグループは存在しないことを意味するので、新規グループが作成されることになる。このため、処理はステップS66に進み、次のような処理が実行される。
ステップS66において、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、新規グループに登録する。
ステップS68において、グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当新規グループのグループ代表として、即ち代表テンプレートTMPとして登録する。
これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
ステップS66において、グループ分類部72は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、新規グループに登録する。
ステップS68において、グループ代表決定部73は、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)を、該当新規グループのグループ代表として、即ち代表テンプレートTMPとして登録する。
これにより、登録処理は終了となる。即ち、図5のステップS6の処理は終了し、指静脈認証/登録処理が終了となる。
このように、本実施形態の登録処理の実行により、評価対象テンプレートTempR(登録テンプレートの候補)は、当該登録対象スコア(図7に示すステップS3の指静脈認証処理で算出された相互認証の相関スコア)がグループスコア以上となるグループに分類される。
即ち、所定グループには、相互認証のスコアがグループスコア以上となるテンプレート、即ち類似性のあるテンプレートが、登録テンプレートTMPGとして所属している。換言すると、登録テンプレートの相互認証の相関スコアによって、類似性のあるテンプレートが同一グループに分類されるようにグルーピングされる。
さらに、グループの中で相互認証のスコアの高いテンプレート、即ち当該グループ内で相関の高いテンプレートが、当該グループを代表する代表テンプレートTMPとして登録されている。
これにより、認証時には、上述したように、認証回数自体は従来のN回と比較して少なくなるが(その分高速になる)、従来と同等の認証精度が得られる。
即ち、所定グループには、相互認証のスコアがグループスコア以上となるテンプレート、即ち類似性のあるテンプレートが、登録テンプレートTMPGとして所属している。換言すると、登録テンプレートの相互認証の相関スコアによって、類似性のあるテンプレートが同一グループに分類されるようにグルーピングされる。
さらに、グループの中で相互認証のスコアの高いテンプレート、即ち当該グループ内で相関の高いテンプレートが、当該グループを代表する代表テンプレートTMPとして登録されている。
これにより、認証時には、上述したように、認証回数自体は従来のN回と比較して少なくなるが(その分高速になる)、従来と同等の認証精度が得られる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、光源として、上述の実施形態では、4系統の赤外LED1が採用されたが、特にこれに限定されず、指に赤外光を照射可能な任意の光源を採用することができる。
また例えば、輝度一定制御処理では、上述の実施形態では、指静脈画像の平均輝度が一定となるように制御されたが、指静脈画像の輝度が一定となるように制御されれば足り、特にこれに限定されない。
ここで、指静脈画像の輝度とは、指静脈画像の各画素の輝度値(画素値)に基づく値をいう。即ち、指静脈画像の各画素の少なくとも一部の輝度値(画素値)を用いて演算される値が、指静脈画像の輝度である。この場合の演算手法は特に限定されない。即ち上述の実施形態では、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値の平均をとる演算手法が採用されたが、これは例示に過ぎず、その他、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値のメディアンを取る演算手法や、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値の自乗平均を取る演算手法等任意の手法を採用することができる。
ここで、指静脈画像の輝度とは、指静脈画像の各画素の輝度値(画素値)に基づく値をいう。即ち、指静脈画像の各画素の少なくとも一部の輝度値(画素値)を用いて演算される値が、指静脈画像の輝度である。この場合の演算手法は特に限定されない。即ち上述の実施形態では、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値の平均をとる演算手法が採用されたが、これは例示に過ぎず、その他、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値のメディアンを取る演算手法や、指静脈画像の中央付近の各画素の輝度値の自乗平均を取る演算手法等任意の手法を採用することができる。
また例えば輝度一定制御処理として、上述の実施形態では図6のフローチャートに従った処理が採用されたが、特にこれに限定されない。例えばステップS26の所定のエラー処理の代わりに、次のような処理を実行してもよい。
即ち、ステップS26の所定のエラー処理とは、輝度不足による異常終了をするためのものである。そこで、所定のエラー処理の代わりに、図3のゲイン制御部37が、カメラ8のゲインを上昇させる制御を実行してもよい。その後、誤差(TLa−La1)をほぼ無くす(例えば3%以下にする)ための制御については、カメラ8のゲインG及び露出時間Te並びにLED光量PIの3種うち、任意の単種、任意の2種の組み合わせ、又は3種全てを制御対象とすることができる。
即ち、ステップS26の所定のエラー処理とは、輝度不足による異常終了をするためのものである。そこで、所定のエラー処理の代わりに、図3のゲイン制御部37が、カメラ8のゲインを上昇させる制御を実行してもよい。その後、誤差(TLa−La1)をほぼ無くす(例えば3%以下にする)ための制御については、カメラ8のゲインG及び露出時間Te並びにLED光量PIの3種うち、任意の単種、任意の2種の組み合わせ、又は3種全てを制御対象とすることができる。
また例えば指静脈認証処理としては、評価対象テンプレートTempRと、登録テンプレートTempとの比較は、上述の実施形態では、式(1)に基づく相関スコア(相関係数)が採用されたが、特にこれに限定されず、任意の正規化相関法によるパターンマッチング方式を用いて算出された相関係数を採用してもよい。
また例えば指静脈認証処理としては、上述の実施形態では、代表テンプレートTMPを用いたマッチングによる評価対象グループの選択(1次選抜)の後、当該評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGを用いたマッチングによるマッチテンプレートの選択(2次選抜)が行われたが、即ち2段階認証が行われたが、特にこれに限定されず、認証の段階数は3段階以上であってもよい。
例えば、グループ内をさらに小グループに分類し、小グループ毎に代表テンプレート(以下、「小代表テンプレート」と呼ぶ)を設定し、1次選抜による評価対象グループが選択された後については、図4の認証部22は、1次選抜と同様な手法で小代表テンプレートとのマッチングを行い、マッチする小グループ(以下、「マッチ小グループ」と呼ぶ)を選択する(2次選抜する)。その後、認証部22は、マッチ小グループに属する登録テンプレートとのマッチングを行うことで、マッチテンプレートを選択する(3次選抜する)。
また例えば、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報に開示された、1次マップと2次マップとを組み合わせて、多段階選抜することも可能である。
ここで、1次マップと2次マップとについて簡単に説明する。
本実施形態でいうテンプレート(4値化マップ)が、2次マップとして採用される。
1次マップとは、2次マップの複数セルを畳み込んで生成される縮小4値化マップをいう。
本実施形態でいうテンプレート(4値化マップ)が、2次マップとして採用される。
1次マップとは、2次マップの複数セルを畳み込んで生成される縮小4値化マップをいう。
1次マップは例えば次のようにして生成される。
縦の画素数がa個で横の画素数がb個(各画素を成分とするa行b列の行列)で構成される画像(マップ)を、「a×bの画像(マップ)」と表記するものとすると、例えば4×4の2次マップから、2×2の画素群(セル群)が1つに畳み込まれて、2×2の1次マップが生成される。
縦の画素数がa個で横の画素数がb個(各画素を成分とするa行b列の行列)で構成される画像(マップ)を、「a×bの画像(マップ)」と表記するものとすると、例えば4×4の2次マップから、2×2の画素群(セル群)が1つに畳み込まれて、2×2の1次マップが生成される。
即ち、画像内の第X行第Y列の画素位置(座標)を「(X,Y)」で表記するものとすると、2次マップの(1,1)、(1,2)、(2,1)、(2,2)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(1,1)の画素値(輝度値)が算出される。
同様に、2次マップの(1,3)、(1,4)、(2,3)、(2,4)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(1,2)の画素値(輝度値)が算出される。
2次マップの(3,1)、(3,2)、(4,1)、(4,2)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(2,1)の画素値(輝度値)が算出される。
2次マップの(3,3)、(3,4)、(4,3)、(4,4)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(2、2)の画素値(輝度値)が算出する。
同様に、2次マップの(1,3)、(1,4)、(2,3)、(2,4)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(1,2)の画素値(輝度値)が算出される。
2次マップの(3,1)、(3,2)、(4,1)、(4,2)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(2,1)の画素値(輝度値)が算出される。
2次マップの(3,3)、(3,4)、(4,3)、(4,4)の画素群の各画素値(輝度値)に基づいて、1次マップの(2、2)の画素値(輝度値)が算出する。
具体的には例えば、1次マップの画素値(輝度値)は、2次マップの画素群の各画素値(輝度値)を用いる次のステップSa乃至Scの手順に従って算出することができる。
ステップSaにおいて、図4のテンプレート生成部51は、2次マップの画素群の各画素値の閾値の中央値を合計する。
ここで、「閾値」とは、次のような値をいう。
即ち、2次マップとは上述の実施形態でいう4値化マップ(テンプレート)であり、8フレーム分の指静脈画像の輝度データに基づいて生成される。指静脈画像の輝度データの各画素値(輝度値)は例えば0乃至255の範囲内の値を取るため、8フレーム分の各画素値の合計値は0乃至2040の範囲内の値を取る。この8フレーム分の各画素値の合計値が、「0」、「1」、「2」、「3」の4値のうちの何れかに変換される。この変換を行う際に用いられる閾値(上述の第1乃至第3閾値)が、ステップSaでいう「閾値」である。
また、「閾値の中央値」とは、(閾値の上限値+閾値の下限値)/2をいう。
即ち、2次マップとは上述の実施形態でいう4値化マップ(テンプレート)であり、8フレーム分の指静脈画像の輝度データに基づいて生成される。指静脈画像の輝度データの各画素値(輝度値)は例えば0乃至255の範囲内の値を取るため、8フレーム分の各画素値の合計値は0乃至2040の範囲内の値を取る。この8フレーム分の各画素値の合計値が、「0」、「1」、「2」、「3」の4値のうちの何れかに変換される。この変換を行う際に用いられる閾値(上述の第1乃至第3閾値)が、ステップSaでいう「閾値」である。
また、「閾値の中央値」とは、(閾値の上限値+閾値の下限値)/2をいう。
具体的には、2次マップの画素値「0」の閾値としては、例えば下限「0」と、上限「400」(上限が上述の第1閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「0」の画素値を有する画素については、下限「0」と上限「400」の中央値「200」が、画素値の閾値の中央値となる。
同様に、2次マップの画素値「1」の閾値として、例えば下限「400」(下限が上述の第1閾値)と、上限「800」(上限が上述の第2閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「1」の画素値を有する画素については、下限「400」と上限「800」の中央値「600」が、画素値の閾値の中央値となる。
2次マップの画素値「2」の閾値として、例えば下限「800」(下限が上述の第2閾値)と、上限「1200」(上限が上述の第3閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「2」の画素値を有する画素については、下限「800」と上限「1200」の中央値「1000」が、画素値の閾値の中央値となる。
2次マップの画素値「3」の閾値として、例えば下限「1200」(下限が上述の第3閾値)と、上限「2047」を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「3」の画素値を有する画素については、下限「1200」と上限「2047」の略中央値「1600」が、画素値の閾値の中央値となる。なお、中央値そのものではなく、略中央値とされているのは、計算の簡略化のためである。
同様に、2次マップの画素値「1」の閾値として、例えば下限「400」(下限が上述の第1閾値)と、上限「800」(上限が上述の第2閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「1」の画素値を有する画素については、下限「400」と上限「800」の中央値「600」が、画素値の閾値の中央値となる。
2次マップの画素値「2」の閾値として、例えば下限「800」(下限が上述の第2閾値)と、上限「1200」(上限が上述の第3閾値)を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「2」の画素値を有する画素については、下限「800」と上限「1200」の中央値「1000」が、画素値の閾値の中央値となる。
2次マップの画素値「3」の閾値として、例えば下限「1200」(下限が上述の第3閾値)と、上限「2047」を採用することができる。この場合、2次マップの画素群のうち、「3」の画素値を有する画素については、下限「1200」と上限「2047」の略中央値「1600」が、画素値の閾値の中央値となる。なお、中央値そのものではなく、略中央値とされているのは、計算の簡略化のためである。
従って、例えば、2次マップのうち、(1,1)の画素値が「0」であり、(1,2)の画素値が「0」であり、(1,3)の画素値が「0」であり、(1,4)の画素値が「1」であるものとする。
この場合、(1,1)の画素値の中央値が「200」となり、(1,2)の画素値の中央値が「200」となり、(2,1)の画素値の中央値が「200」となり、(2,2)の画素値の中央値が「600」となる。
従って、ステップSaでは、これら中央値の合計値、即ち、(200+200+200+600)=1200が算出される。
この場合、(1,1)の画素値の中央値が「200」となり、(1,2)の画素値の中央値が「200」となり、(2,1)の画素値の中央値が「200」となり、(2,2)の画素値の中央値が「600」となる。
従って、ステップSaでは、これら中央値の合計値、即ち、(200+200+200+600)=1200が算出される。
ステップSbにおいて、テンプレート生成部51は、2次マップの画素群の各画素値の閾値の中央値の合計値(ステップSaの演算結果)を、畳み込み対象となっている画素数で除算する。
例えば、2次マップのうち、(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)の画素群の各画素値の閾値の中央値の合計値(ステップSaの演算結果)として、上述の例の「1200」が算出された場合、畳み込み対象となっている画素数は「4」であるので、「300(=1200/4)」が、ステップSbの算出結果として得られる。
例えば、2次マップのうち、(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)の画素群の各画素値の閾値の中央値の合計値(ステップSaの演算結果)として、上述の例の「1200」が算出された場合、畳み込み対象となっている画素数は「4」であるので、「300(=1200/4)」が、ステップSbの算出結果として得られる。
ステップScにおいて、テンプレート生成部51は、ステップSbにおいて除算して得られた値を、4値化して1次マップの画素値とする。なお、2次マップ生成の際と同様に、4値化後の値の比率は所定の比率となるものとする。
以上、1次マップの生成手法について簡単に説明したが、さらなる詳細については、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。
このような1次マップ(2次マップの縮小画像)を適宜用いた多段階選抜による認証処理を実行することで、より高速に認証することが可能になる。
例えば、代表テンプレートとして1次マップを採用することができる。これにより、評価対象グループを選択する時間をより短縮できる。
また例えば、1次選抜後の評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGとのマッチングにおいて、1次マップによる2次選抜を行い、選択された1次マップに対応する2次マップのみを3次選抜する手法を採用してもよい。これにより、1次選抜後の評価対象グループ内のマッチングを2次マップのみで行う上述の実施形態と比較して、マッチテンプレートを選択する時間をより短縮できる。なお、かかる手法の詳細については、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。
また、例えば、グループ内をさらに小グループに分類する場合には、上述の小代表テンプレートとして1次マップを採用することができる。これにより、マッチ小グループを選択する時間をより短縮できる。
例えば、代表テンプレートとして1次マップを採用することができる。これにより、評価対象グループを選択する時間をより短縮できる。
また例えば、1次選抜後の評価対象グループ内の登録テンプレートTMPGとのマッチングにおいて、1次マップによる2次選抜を行い、選択された1次マップに対応する2次マップのみを3次選抜する手法を採用してもよい。これにより、1次選抜後の評価対象グループ内のマッチングを2次マップのみで行う上述の実施形態と比較して、マッチテンプレートを選択する時間をより短縮できる。なお、かかる手法の詳細については、本出願人の特許4996394号の特許掲載公報を参照するとよい。
また、例えば、グループ内をさらに小グループに分類する場合には、上述の小代表テンプレートとして1次マップを採用することができる。これにより、マッチ小グループを選択する時間をより短縮できる。
ここで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図2乃至図4の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が認証装置に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図2乃至図4の例に限定されない。
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
換言すると、図2乃至図4の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が認証装置に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図2乃至図4の例に限定されない。
また、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図示せぬリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク(フロッピディスクを含む)、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、CD−ROM(Compact Disk−Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)等により構成される。光磁気ディスクは、MD(Mini−Disk)等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図1のメモリ7等で構成される。
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。
1・・・赤外LED、2・・・10キー・LCD、3・・・LED・ブザー、4・・・タッチセンサ、5・・・赤外LED駆動回路、6・・・CPU、7・・・メモリ、8・・・カメラ、9・・・ビデオデコーダ、10・・・FPGA、21・・・画像取得部、22・・・認証部、23・・・登録部、24・・・認証結果出力制御部、25・・・画像輝度制御部、31・・・平均輝度算出部、32・・・目標輝度設定部、33・・・誤差算出部、34・・・制御対象切替部、35・・・露出時間制御部、36・・・LED光量制御部、37・・・ゲイン制御部、41・・・光学レンズ、42・・・近赤外バンドパスフィルタ、43・・・撮像素子、44・・・AFE、51・・・テンプレート生成部、52・・・スコア算出部、53・・・登録テンプレート選択部、61・・・グループ代表選択部、62・・・グループ内選択部、71・・・スコア比較部、72・・・グループ分類部、73・・・グループ代表決定部
Claims (5)
- 指に赤外光を照射する光源と、
前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
前記指静脈画像に基づくテンプレートを生成するテンプレート生成手段と、
複数のテンプレートを1以上のグループに分類して記憶すると共に、1のグループ毎に1の代表テンプレートを記憶する記憶手段と、
前記テンプレート生成手段によって生成された評価対象となるテンプレートを評価対象テンプレートとして、前記記憶手段に記憶されているテンプレートを登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの1次相関係数を、正規化相関法によるパターンマッチング方式を用いて算出する相関係数算出手段と、
前記相関係数算出手段の算出結果に基づく認証結果を出力する制御を実行する認証結果出力制御手段と、
を備え、
前記相関係数算出手段は、
1以上の前記グループ毎の代表テンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの前記1次相関係数を算出し、
当該1次相関係数が所定値以上となった代表テンプレートが属するグループを評価対象グループとして決定し、
前記記憶手段に記憶されている前記評価対象グループに属する1以上のテンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートの前記1次相関係数を算出する、
認証装置。 - 前記評価対象テンプレートが登録対象の場合、前記相関係数算出手段の算出結果に基づいて、前記評価対象テンプレートを、所定のグループに分類して前記記憶手段に登録する登録手段をさらに備える
請求項1に記載の認証装置。 - 前記登録手段は、さらに、前記所定のグループに分類した前記評価対象テンプレートが、前記所定のグループの代表テンプレートになるか否かを、前記相関係数算出手段の算出結果に基づいて決定し、代表テンプレートになると決定した場合、前記評価対象テンプレートを、前記所定のグループの代表テンプレートとして前記記憶手段に登録する、
請求項2に記載の認証装置。 - 指に赤外光を照射する光源と、
前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
複数の前記指静脈画像の夫々に基づく複数のテンプレートを1以上のグループに分類して記憶すると共に、1のグループ毎に1の代表テンプレートを記憶する記憶手段と、
を備える認証装置が実行する認証方法において、
前記指静脈画像に基づくテンプレートを生成するテンプレート生成ステップと、
前記テンプレート生成ステップの処理によって生成された評価対象となるテンプレートを評価対象テンプレートとして、前記記憶手段に記憶されているテンプレートを登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの1次相関係数を、正規化相関法によるパターンマッチング方式を用いて算出する相関係数算出ステップと、
前記相関係数算出ステップの処理結果に基づく認証結果を出力する制御を実行する認証結果出力制御ステップと、
を含み、
前記相関係数算出ステップは、
1以上の前記グループ毎の代表テンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの前記1次相関係数を算出し、
当該1次相関係数が所定値以上となった代表テンプレートが属するグループを評価対象グループとして決定し、
前記記憶手段に記憶されている前記評価対象グループに属する1以上のテンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートの前記1次相関係数を算出する、
ステップを含む認証方法。 - 指に赤外光を照射する光源と、
前記指の透過光に基づく指静脈画像を撮像する撮像手段と、
複数の前記指静脈画像の夫々に基づく複数のテンプレートを1以上のグループに分類して記憶すると共に、1のグループ毎に1の代表テンプレートを記憶する記憶手段と、
を備える認証装置を制御するコンピュータに
前記指静脈画像に基づくテンプレートを生成するテンプレート生成ステップと、
前記テンプレート生成ステップの処理によって生成された評価対象となるテンプレートを評価対象テンプレートとして、前記記憶手段に記憶されているテンプレートを登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの1次相関係数を、正規化相関法によるパターンマッチング方式を用いて算出する相関係数算出ステップと、
前記相関係数算出ステップの処理結果に基づく認証結果を出力する制御を実行する認証結果出力制御ステップと、
を含む制御処理を実行させ、
前記相関係数算出ステップにおいては、
1以上の前記グループ毎の代表テンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートとの前記1次相関係数を算出し、
当該1次相関係数が所定値以上となった代表テンプレートが属するグループを評価対象グループとして決定し、
前記記憶手段に記憶されている前記評価対象グループに属する1以上のテンプレートの夫々を順次前記登録テンプレートとして、前記評価対象テンプレートと前記登録テンプレートの前記1次相関係数を算出する、
ステップを含む
制御処理を実行させるプログラム。
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JP2013227310A JP2015088040A (ja) | 2013-10-31 | 2013-10-31 | 認証装置、認証方法、及びプログラム |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10136320B1 (en) | 2017-11-22 | 2018-11-20 | International Business Machines Corporation | Authentication of users at multiple terminals |
WO2019024321A1 (zh) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | 南京东屋信息科技有限公司 | 手指静脉图像采集装置以及智能锁 |
CN109934114A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-06-25 | 重庆工商大学 | 一种手指静脉模板生成与更新算法及*** |
JP2019208133A (ja) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 株式会社日立製作所 | 生体認証システム及び生体認証方法 |
JP2021140622A (ja) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 富士通株式会社 | 認証方法、情報処理装置、及び認証プログラム |
CN113424510A (zh) * | 2019-02-01 | 2021-09-21 | Arm IP有限公司 | 基于模板的注册 |
JP2022093401A (ja) * | 2018-05-29 | 2022-06-23 | 株式会社日立製作所 | 計算機システム、サーバ、端末、プログラム、及び情報処理方法 |
-
2013
- 2013-10-31 JP JP2013227310A patent/JP2015088040A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019024321A1 (zh) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | 南京东屋信息科技有限公司 | 手指静脉图像采集装置以及智能锁 |
US10136320B1 (en) | 2017-11-22 | 2018-11-20 | International Business Machines Corporation | Authentication of users at multiple terminals |
JP2019208133A (ja) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 株式会社日立製作所 | 生体認証システム及び生体認証方法 |
JP2022093401A (ja) * | 2018-05-29 | 2022-06-23 | 株式会社日立製作所 | 計算機システム、サーバ、端末、プログラム、及び情報処理方法 |
CN113424510A (zh) * | 2019-02-01 | 2021-09-21 | Arm IP有限公司 | 基于模板的注册 |
CN109934114A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-06-25 | 重庆工商大学 | 一种手指静脉模板生成与更新算法及*** |
CN109934114B (zh) * | 2019-02-15 | 2023-05-12 | 重庆工商大学 | 一种手指静脉模板生成与更新算法及*** |
JP2021140622A (ja) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 富士通株式会社 | 認証方法、情報処理装置、及び認証プログラム |
JP7359044B2 (ja) | 2020-03-09 | 2023-10-11 | 富士通株式会社 | 認証方法、情報処理装置、及び認証プログラム |
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