JP2015149008A - 認証システムおよび認証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】標識等が添付された物の原本性を認証することが可能であり、真贋判定の仕組みが判明したとしても偽造が極めて困難であり、簡易な装置構成により実現可能な認証システムを提供する。【解決手段】認証対象の画像である登録画像を取得し、登録画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、登録画像中の複数の所定領域ごとに各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、登録画像中の複数の所定領域の中から複数の特徴点を決定する。また、登録画像中の所定領域ごとの輝度情報を取得し、各特徴点の輝度情報と、各特徴点について輝度ベクトルを判定する。各特徴点と、各特徴点の色情報の差分と、各特徴点の輝度ベクトルとを関連付けて記憶する認証用の登録装置。【選択図】図１

Description

本発明は、色を構成する材料が定着された平面物や立体物である全ての標識が付された若しくは標識とみなせるものが存在する物の原本性を認証するための認証技術に関する。

従来から、人間の活動のあらゆる局面で、正当な対象であるか否かを判定する様々な認証技術が用いられており、インターネットや情報の電子化の進展からより高度な認証技術が求められている。古典的な認証技術としては、印鑑や署名など独特の形状を対象に標示させることが行われてきたが、偽造などにより現在ではホログラム、すき入れ（透かし）、潜像模様、パールインキ、マイクロ文字、特殊発光インキ、凹版印刷などの技術を用いて偽造防止を図っている他、電子化の進展にあわせ現在ではパスワードなどの一定の情報を暗号化等して秘密にしておき、そうした秘密情報と照合することにより、偽造防止を図っている。また、指紋など個人の人体に固有な生体情報を予め登録しておき、認証が必要な場合に実際の生体情報を読み取って登録された生体情報と一致するか否かで認証を行う様々な生体認証技術も用いられている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−２０５３９３号公報

しかし、上記の認証技術のうちパスワードを用いる技術は、予めパスワードを決定し、使用者自体も記憶していなければならいため、情報量が極めて少なく、窃取や偽造が容易あるという問題がある。また、生体情報を用いる技術においては、正当な対象であるか否か判定できるのは人間のみであり、それ以外の物や動植物などには基本的に使用できない。また、近年では生体情報自体を偽造する行為も発生してきており、必ずしも完全に安全な認証技術とは言えないという問題がある。

さらに、高度な認証技術の多くは、認証情報を予め対象物に、物理的または電子的に付加させる事が多く、対象物への加工が必要であるため、認証技術の普及を妨げる要因になるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、認証対象に加工を必要とせず、認証対象の個別の特徴を簡易な構成を有するデジタル撮像機器を用いて取得したイメージデータから固有情報を抽出して、抽出した固有情報に基づいて認証対象が正当なものであるか否かを判定する認証システムおよび認証方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、認証対象の画像である登録画像を取得する登録画像取得部と、前記登録画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記登録画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記登録画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定する特徴点決定部と、前記登録画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定する輝度ベクトル判定部と、
前記登録画像の前記複数の特徴点について、各特徴点と、各特徴点の前記色情報の差分と、各特徴点の前記輝度ベクトルと、を関連付けて記憶する記憶部と、を備える認証用の登録装置である。

また、本発明の他の態様は、認証対象の画像である認証画像を取得する認証画像取得部と、前記認証画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記認証画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記認証画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定する特徴点決定部と、前記認証画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定する輝度ベクトル判定部と、あらかじめ、特定の画像の複数の特徴点と、各特徴点の色情報の差分と、各特徴点の輝度ベクトルと、が関連付けて記憶されている記憶部を参照して、前記記憶部に記憶されている各特徴点の色情報の差分と、前記特徴点決定部によって決定された前記認証画像の前記複数の特徴点の色情報の差分とに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記複数の特徴点と、前記認証画像の前記複数の特徴点とのマッチングを行うマッチング部と、を備える認証装置であって、前記マッチング部は、前記記憶部に記憶されている特徴点の輝度ベクトルと、前記認証画像の特徴点の輝度ベクトルとが、所定の条件を満たさない場合には、その前記認証画像の特徴点を、前記決定された複数の特徴点から除外してマッチングを行うことを特徴とする認証装置である。

また、本発明の他の態様は、登録画像取得部と、特徴点決定部と、輝度ベクトル判定部と、記憶部と、を備える認証用の登録装置が実行する登録方法であって、前記登録画像取得部が、認証対象の画像である登録画像を取得するステップと、前記特徴点決定部が、前記登録画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記登録画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記登録画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定するステップと、前記輝度ベクトル判定部が、前記登録画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定するステップと、前記記憶部が、前記登録画像の前記複数の特徴点について、各特徴点と、各特徴点の前記色情報の差分と、各特徴点の前記輝度ベクトルと、を関連付けて記憶するステップと、を含む登録方法である。

また、本発明の他の態様は、認証画像取得部と、特徴点決定部と、輝度ベクトル判定部と、マッチング部と、を備える認証装置が実行する認証方法であって、前記認証画像取得部が、認証対象の画像である認証画像を取得するステップと、前記特徴点決定部が、前記認証画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記認証画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記認証画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定するステップと、前記輝度ベクトル判定部が、前記認証画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定するステップと、前記マッチング部が、あらかじめ、特定の画像の複数の特徴点と、各特徴点の色情報の差分と、各特徴点の輝度ベクトルと、が関連付けて記憶されている記憶部を参照して、前記記憶部に記憶されている各特徴点の色情報の差分と、前記特徴点決定部によって決定された前記認証画像の前記複数の特徴点の色情報の差分とに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記複数の特徴点と、前記認証画像の前記複数の特徴点とのマッチングを行うステップと、を含む認証方法であって、前記マッチングを行うステップは、前記記憶部に記憶されている特徴点の輝度ベクトルと、前記認証画像の特徴点の輝度ベクトルとが、所定の条件を満たさない場合には、その前記認証画像の特徴点を、前記決定された複数の特徴点から除外してマッチングを行うことを特徴とする認証方法である。

また、本発明の他の態様は、上記方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。

また、本発明の他の態様は、上記方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読記録媒体である。

本発明の一実施形態に係る認証システムの構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る認証方法における登録処理の一例を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る登録処理における差分算出による特徴点抽出の具体例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る登録処理における差分算出処理のイメージを示す図である。 本発明の一実施形態に係る登録処理における輝度ベクトルの判定の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る認証方法における認証処理の一例を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る登録装置および認証装置の機能ブロックの一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等の部分は同一符号によって示される。

（認証システムの構成）
本実施形態に係る認証システムは、印鑑の印影、サイン、商標、ロゴマーク、ブランドマーク、紙幣等に印刷された識別用のマーク、転写紙によって立体物上に付されたマーク、磁気カードやＩＣカードに付された識別用のマーク等、紙や木や布や樹脂や金属等の薄片や立体物の表面に付されたり、顔料・染料等のインクにより印刷されたり、描かれたり、ペンキ等の塗料により塗布されたり、色材を含む樹脂により成型されるなど、なんらかの色を構成する材料が定着された平面物や立体物である標識等である認証対象が付された物体を認証することが可能な認証システムである。

図１は、本実施形態に係る認証システム１の構成の一例を示す図である。図１に示される認証システム１は、スキャナー２、コンピュータ３、プリンター４、ディスプレイ５、およびキーボードやマウス等の入力装置６から構成されている。

スキャナー２は、認証対象をメッシュ区分ごとの色情報として読み取るための読取手段である。コンピュータ３は、ＣＰＵからなる制御部３ａと、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置からなる記憶部３ｂからなり、記憶部３ｂには後述する各処理を実行するための各種のプログラムが保存されている。制御部３ａを構成するＣＰＵは、記憶部３ｂから必要に応じて各種のプログラムを読み出してシステム全体の制御を行う。

なお、本実施形態においては、認証システム１はコンピュータとスキャナーを用いて構成されているが、本構成はあくまで一例であり、これに限定されるものではない。例えば、スキャナーに代えてデジタルカメラなどによる読取手段、ＣＰＵ等による制御部と、メモリやハードディスクなどによる記憶部、液晶ディスプレイ等による表示手段、およびキーボード、マウス、またはタッチパネル等による入力手段を備えていれば、例えば、スマートフォンやＰＤＡなどの携帯端末や携帯電話等に代表される様々なコンピュータ装置により実現可能である。

次に、本実施形態に係る認証システムにおける認証方法について説明する。

（認証方法）
認証システム１によって実行される認証方法では、標識等の認証対象を認証するための事前処理として、認証対象を事前に登録しておく処理を行う。まず、この登録処理について、以下説明する。

（登録処理）
図２は、本実施形態に係る認証方法における登録処理の一例を示すフロー図である。

まず、登録を受けようとする標識等の認証対象（以下、単に「認証対象」という）をスキャナー２にセットし、ピクセルごとの色情報を取得するために、認証対象である標識等が付された印刷面等をスキャナー２で一回だけ読み取る（ステップＳ１０２）。そして、読み取られた領域から、認証対象の標識等の画像（以下、「登録画像」という）のみをトリミングによって取得する（ステップＳ１０４）。ここで、本実施形態においては、特許第４９６１５６４号公報に開示の認証方法のように、メッシュ区分ごとの色情報を取得するようになっていてもよい。そして、以下に説明する各処理において、ピクセルごとに代えてメッシュ区分ごとに各処理を行うようになっていてもよい。例えば、コンピュータ３は、ＸＹ配列のメッシュで区分けされた光反応素子によって、このメッシュ区分の大きさに応じた光学解像度で色情報を取得し、取得した色情報を記憶部３ｂに保存するようになっていてもよい。また、認証対象の印刷用インクの色材粒子は、メッシュ区分の大きさよりも小さいことを前提としてもよい（例えば、スキャナー２が６００ｄｐｉの解像度で色情報を取得する場合には、メッシュ区分は一辺が４２．３μｍとなり、色材粒子よりも大きくなる）。この場合、メッシュ区分内にあるいくつかの色材粒子の色組成は、ある単色のＲＧＢ値としてピクセルカラー化される。

次に、ステップＳ１０４にて取得された登録画像のエッジ（輪郭）を、画像処理によって除去する（ステップＳ１０６）。エッジを除去する幅については、例えば、ユーザの入力によって設定されるようになっていてもよい。本ステップで登録画像のエッジを除去する理由については後述する。

次に、差分算出により登録画像の特徴点を抽出する（ステップＳ１０８）。差分算出による登録画像の特徴点抽出とは、登録画像を構成する各ピクセルと、その周辺ピクセルとのＲＧＢ色情報の差分を求め、差分値の大きいピクセルを、この登録画像（認証対象）の特徴を示す特徴点として抽出する手法である。以下、差分算出による特徴点の抽出方法について詳しく説明する。

（差分算出による特徴点抽出）
図３は、差分算出による特徴点抽出の具体例を示す図である。

差分算出の対象であるピクセルをピクセルＰ（以下、「注目ピクセル」という）３００とし、その周辺８ピクセルをそれぞれ、Ａ３０１（左）、ピクセルＢ３０２（上）、ピクセルＣ３０３（右）、ピクセルＤ３０４（下）、ピクセルＥ３０５（左上）、ピクセＦ３０６（右上）、ピクセルＧ３０７（右下）、ピクセルＨ３０８（左下）とすると、ピクセルＰと各ピクセルＡ〜ＨとのＲＧＢ色情報の差分を求める。ここで、画像の左上を原点（0，0）とし、右方向にx、下方向にyの座標とした場合、注目ピクセルＰ３００の座標(x, y)は、周辺ピクセルＡ３０１〜ピクセルＨ３０８の座標はそれぞれ、(x-1, y)、(x, y-1)、(x+1, y)、(x, y+1)、(x-1, y-1)、(x+1, y-1)、(x+1, y+1)、(x-1, y+1)、と表される。

また、注目ピクセルＰ３００のＲＧＢ値を、Ｒ_Ｐ、Ｇ_Ｐ、Ｂ_Ｐと表し、ピクセルＡ３０１のＲＧＢ値を、Ｒ_Ａ、Ｇ_Ａ、Ｂ_Ａ、ピクセルＢ３０２のＲＧＢ値を、Ｒ_Ｂ、Ｇ_Ｂ、Ｂ_Ｂ、・・・、ピクセルＨ３０８のＲＧＢ値を、Ｒ_Ｈ、Ｇ_Ｈ、Ｂ_Ｈ、と表すと、注目ピクセルＰと周辺ピクセルＡ〜ＨとのＲＧＢ値の差分は、以下の式で表される。

差分＝｜Ａ−Ｐ｜＋｜Ｂ−Ｐ｜＋｜Ｃ−Ｐ｜＋｜Ｄ−Ｐ｜＋｜Ｅ−Ｐ｜＋｜Ｆ−Ｐ｜＋｜Ｇ−Ｐ｜＋｜Ｈ−Ｐ｜
＝（｜Ｒ_Ａ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ａ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ａ−Ｂ_Ｐ｜）＋
（｜Ｒ_Ｂ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ｂ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ｂ−Ｂ_Ｐ｜）＋
（｜Ｒ_Ｃ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ｃ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ｃ−Ｂ_Ｐ｜）＋
（｜Ｒ_Ｄ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ｄ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ｄ−Ｂ_Ｐ｜）＋
（｜Ｒ_Ｅ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ｅ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ｅ−Ｂ_Ｐ｜）＋
（｜Ｒ_Ｆ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ｆ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ｆ−Ｂ_Ｐ｜）＋
（｜Ｒ_Ｇ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ｇ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ｇ−Ｂ_Ｐ｜）＋
（｜Ｒ_Ｈ−Ｒ_Ｐ｜＋｜Ｇ_Ｈ−Ｇ_Ｐ｜＋｜Ｂ_Ｈ−Ｂ_Ｐ｜）

本例では、注目ピクセルと、その全周８ピクセルとのＲＧＢ色情報の差分値を算出しているが、認証対象の標識等の印刷の方向性（くせ）に応じて、一部の周辺ピクセルとの差分を算出するようになっていてもよい。例えば、注目ピクセルＰと、左ピクセルＡおよび上ピクセルＢとの差分を算出するようになっていてもよい。

また、上記式によるＲＧＢ差分値の算出方法は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、上記式で算出される合計値を周辺ピクセルの数（上記の例では８）で割って平均値を算出し、これを各注目ピクセルについてのＲＧＢ差分値としてもよい。つまり、ＲＧＢ差分値は、登録画像中の複数のピクセルを比較して、いずれのピクセルが、より周辺ピクセルとのＲＧＢ色情報における差が大きいか（小さいか）が判断できるような情報であればよい。

上記のように、ピクセルＰとその周辺ピクセルとのＲＧＢ差分値の合計を算出すると、次にその右隣のピクセルを注目ピクセルとして、同様の処理を行う。そして、処理が終わると、さらにその右隣のピクセルを注目ピクセルとして同様の処理を行う・・・という具合に、図２のステップＳ１０６で取得された登録画像の左上の原点(x, y)＝(0, 0)から右下(x, y)＝(width-1, height-1)（width：画像の幅、height：画像の高さ）までの各ピクセルについて、上記の処理を行う（注目ピクセルとなるピクセルの座標(x, y)のx、yの範囲は、x＝1〜width-2、y＝1〜height-2となる）。図４は、処理のイメージを示す図である。上述したような処理によって登録画像中の各ピクセルについてＲＧＢ差分値を算出するたびに、ピクセルＰの(x, y)座標と、算出したＲＧＢ差分値とを関連付けて、配列データ等の形式で記憶部３ｂに保存する。

図２に戻り、ステップＳ１０８において登録画像の全ピクセルについて差分を算出した後、算出された差分値の上位３０〜５０００のピクセルを、その登録画像の最終的な特徴点として決定する（ステップＳ１１０）。そして、各特徴点（の座標）をＲＧＢ差分値の大きい順にソートしたデータ（以下、「ヒトフデコード」という）を保存する。言い換えれば、ヒトフデコードは各特徴点をＲＧＢ差分値の大きい順に連結した連結線を示すデータでもある。また、ヒトフデコードは、例えば、連結線の位置ベクトル（位置および距離）のデータの集合であってもよい。なお、ステップＳ１１０の処理は必須ではなく、差分値の上位１００〜１０００のピクセルのみならず、全ての注目ピクセルを差分値とともに記憶することで特徴点として保存しておくようになっていてもよい。

また、ステップＳ１１０において抽出される特徴点の数は、登録画像のデザインや画素数により決定されるようになっていてもよい。また、特徴点はあらかじめ設定された数だけ抽出されるのではなく、各ピクセルの差分値が所定の範囲に属するピクセルを特徴点として抽出するようになっていてもよい。また、各ピクセルの輝度が所定の範囲に属するピクセルを特徴点として決定するようになっていてもよい。さらに、例えば決定された複数の特徴点が登録画像中において所定の距離以下で位置している（集中している）場合には、規則に基づいて特徴点をいくつか排除するようになっていてもよい。

ところで、本実施形態では、上述したステップＳ１０６において登録画像のエッジを除去するようにしている。これは、差分算出によって特徴点を決定するにあたっては、画像のエッジ部分は差分が著しく大きくなり、本来抽出したい認証対象の微妙な色の諧調差よりもエッジ部分が上位にランキングされてしまい、その結果、認証対象の認証時（後述する）において、誤判定が起こる可能性が高くなるからである。

さらに、図２のフローの続きを説明する。ステップＳ１１２において、各特徴点における輝度ベクトルを判定する。この処理は、さらに認証精度を向上させるために実行される。本実施形態における認証方法では、登録処理によってあらかじめ保存されたヒトフデコードの座標（ステップＳ１１０の処理結果）と、後述する認証処理において認証対象を読み込むことによって生成されるヒトフデコードの座標とを照合し、例えば、各特徴点どうしの座標が一致または所定範囲内の距離にあるものをカウントする。そして、カウント値が所定の条件を満たす場合（例えば、所定の割合以上である、等）には両者は同一であると認証される。しかしながら、登録済みの特徴点と、認証時に標識等を読み込んだ際の特徴点とが、たまたま近くに存在したが為に、両者の座標が一致する等と判断されてしまう場合がある（以下、このような特徴点を「なりすまし点」という）。このなりすまし点を排除するために、本実施形態においては、認証処理の際に、ステップＳ１０８と同様に周辺ピクセルとのＲＧＢ色情報の差分を算出したピクセルのそれぞれについて、さらに輝度ベクトルをも考慮して最終的な特徴点を決定することで、認証をより精密なものとする。ステップＳ１１２では、認証時にこのような処理を行うために、あらかじめ登録画像についてステップＳ１１０で決定された各特徴点について、輝度ベクトルを判定して保存しておく処理が実行される。ここで、各特徴点における輝度ベクトルとは、特徴点の輝度と、その周辺ピクセルの輝度との比較結果を示すデータである。

（輝度ベクトルの判定）
以下、輝度ベクトルの判定方法について詳述する。

上述したように、輝度ベクトルは、ステップＳ１１０で決定された各特徴点の輝度と、その周辺ピクセルの輝度との比較結果を示すデータである。輝度を算出する周辺ピクセルは、ステップＳ１０８でのＲＧＢ差分値の算出と同様に、各特徴点の周辺８方向のピクセルでもよいし、周辺４方向（例えば、上下左右）のピクセルであってもよい。さらに左，上などの周辺２方向のピクセルであってもよい。

図５は、輝度ベクトルの判定のイメージを示す図である。なお、図５では一例として、特徴点Ｐと、その周辺８方向の周辺ピクセルＡ〜Ｈについて輝度を算出する場合のイメージを示している。

まず、特徴点Ｐの輝度値と、周辺ピクセルＡ〜Ｈの輝度値をそれぞれ算出する。輝度値は、各ピクセルのＲＧＢ値から以下の式によって算出される。
輝度値＝０．２９９×Ｒ＋０．５８７×Ｇ＋０．１１４×Ｂ

そして、算出された特徴点Ｐの輝度値と、周辺ピクセルＡ〜Ｈの輝度値とを比較し、各比較結果を数字列として表現する。例えば、左ピクセルＡの輝度値−ピクセルＰの輝度値＝正の値である場合（特徴点ＰよりもピクセルＡのほうが明るい場合）には、この比較結果を“０”と示す。また、左ピクセルＡの輝度値−ピクセルＰの輝度値＝０となる場合（両者の輝度値が同じ場合）はこの比較結果を“１”と示す。また、左ピクセルＡの輝度値−ピクセルＰの輝度値＝負の値となる場合（特徴点Ｐのほうが明るい場合）には、この比較結果を“２”と示す。同様に、他の周辺ピクセルＢ〜Ｈについても特徴点Ｐと輝度値を比較して暗号化する。例えば、特徴点Ｐについて、図５に示されるような比較結果になったとすると、輝度ベクトルは、“０１２０００２１”と決定される。この結果を、ステップＳ１１０において保存されたヒトフデコード（各特徴点）の座標と関連付けて保存して、登録処理は終了する（ステップＳ１１４）。

なお、本例では、輝度ベクトルを３つの数字を用いた数字列で表したが、あくまで一例であり、これに限定されるものではない。例えば、輝度ベクトルは、他の記号や英数字等によって表現されるようになっていてもよい。また、上記の例では、特徴点Ｐと周辺ピクセルとの輝度値の差を３つに分類したが（明・暗・同一）、より細かく（または、より大まかに）分類してもよい。例えば、両者の輝度値の差を複数の所定範囲に分類し、いずれの範囲に属するかによって各輝度値の差に対して異なる英数字を割り当てるようになっていてもよい。

また、ステップ１１０とステップＳ１１２の処理は、順番が逆であってもよい。すなわち、ステップＳ１０８で記憶部３ｂに座標が保存された全ての注目ピクセルについて、輝輝度ベクトルを判定して記憶部３ｂに記憶してから、ステップＳ１１０で登録画像の最終的な特徴点を決定してもよい。

また、本実施形態に係る認証方法では、ピクセル単位で特徴点抽出を行っているが、複数のピクセル（例えば、３×３ピクセル）で構成される所定の大きさの領域を一単位として特徴点抽出を行うようになっていてもよい。

なお、本実施形態に係る認証方法は、差分算出による特徴点抽出（主にステップＳ１０８）および輝度ベクトルの判定（主にステップＳ１１２）を主たる特徴とする認証方法である。これら以外の処理の具体的手法については、特許第４９６１５６４号公報や特許５２８０３８６号公報に記載された手法が応用可能である。（後述する認証処理についても同様。）

（認証処理）
次に、なんらかの色を構成する材料が定着された標識等である認証対象が、正当なものであるか認証するための認証処理について説明する。図６は、本実施形態に係る認証方法における認証処理の一例を示すフロー図である。

認証処理は、図２で説明した登録処理と同様の処理を行う。すなわち、認証対象である標識等が付された印刷面について認証対象を含む領域を一回のみスキャナー２で読み込み（ステップＳ２０２）、読み込まれた領域から認証対象の画像（以下、「認証画像」という）のみをトリミングによって取得する（ステップＳ２０４）。また、ステップＳ２０４にて取得された認証画像のエッジを画像処理によって除去する（ステップＳ２０６）。エッジを除去する幅等については、登録処理時と同様の設定で行う。

次に、登録処理時のステップＳ１０８と同様に、取得された認証画像についてＲＧＢ色情報の差分の算出を行い（ステップＳ２０８）、算出された差分値の上位３０〜５０００のピクセルを、その認証画像の特徴点として決定し、ヒトフデコードを取得する（ステップＳ２１０）。そして、登録処理時のステップＳ１１２と同様に、各特徴点における輝度ベクトルを判定する（ステップＳ２１２）。

事前の登録処理によって認証システム１の記憶部３ｂに記憶されているヒトフデコードと、ヒトフデコードを構成する各特徴点の輝度ベクトルとを、記憶部３ｂから読み出して、ステップＳ２１０で取得されたヒトフデコードと、ベクトルマッチング等の手法によりマッチングを行う（ステップＳ２１４）。この時、ステップＳ２１２にて算出された認証しようとしている標識等の各特徴点における輝度ベクトルが、認証システム１の記憶部３ｂから読み出したヒトフデコードの各特徴点における輝度ベクトルと同一であるか判定する。両者の輝度ベクトルが同一でなければ、この特徴点はなりすまし点であると判断して、ステップＳ２１０で取得されたヒトフデコードからなりすまし点を排除する（ステップＳ２１６）。

なりすまし点を排除した状態において、両ヒトフデコードのマッチングを行う（ステップＳ２１８）。マッチングの方法としては、例えば、各特徴点どうしの座標が一致または所定範囲内の距離にあるものをカウントし、カウント値が所定の割合以上であれば両者は同一であると認証される。

（機能ブロック）
図７は、本実施形態に係る認証システムにおける登録装置および認証装置の機能ブロックの一例を示す図である。なお、以下の説明においては、登録装置と認証装置とは別々のブロックで示されているが、両装置は、図１に示される構成例のように、一つの装置が登録装置と認証装置を兼ねていてもよいし、別々の装置で構成されていてもよい。

（１）登録装置
登録装置１００は、認証対象の認証のために、あらかじめヒトフデコードを登録しておくための処理（図２にフロー図の処理）を実行する装置である。登録装置１００は、登録画像取得部１０１と、第一特徴点決定部１０２と、第一輝度ベクトル判定部１０３と、記憶部１０４とを備える。

登録画像取得部１０１は、認証対象の画像である登録画像を取得する。登録画像取得部１０１は、主に図２のステップＳ１０２（およびステップＳ１０４とステップＳ１０６）の処理を実行する。

第一特徴点決定部１０２は、登録画像取得部１０１にて取得された登録画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、登録画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、登録画像に含まれる複数の所定領域の中から、認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定する。第一特徴点決定部１０２は、主に図２のステップＳ１０８（およびステップＳ１１０）の処理を実行する。

第一輝度ベクトル判定部１０３は、登録画像において、所定領域ごとの輝度情報を取得し、第一特徴点決定部１０２にて決定された特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定する。第一輝度ベクトル判定部１０３は、主に図２のステップＳ１１２の処理を実行する。

記憶部１０４は、登録画像の複数の特徴点について、各特徴点と、各特徴点の色情報の差分と、各特徴点の輝度ベクトルとを関連付けて記憶する。

（２）認証装置
認証装置２００は、認証対象が正当なものであるかを認証するための処理（図６にフロー図の処理）を実行する装置である。認証装置２００は、認証画像取得部２０１と、第二特徴点決定部２０２と、第二輝度ベクトル判定部２０３と、マッチング部２０４とを備える。

認証画像取得部２０１は、認証対象の画像である認証画像を取得する。認証画像取得部２０１は、主に図６のステップＳ２０２（およびステップＳ２０４とステップＳ２０６）の処理を実行する。

第二特徴点決定部２０２は、認証画像取得部２０１にて取得された認証画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、認証画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、認証画像に含まれる複数の所定領域の中から、認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定する。第二特徴点決定部２０２は、主に図６のステップＳ２０８（およびステップＳ２１０）の処理を実行する。

第二輝度ベクトル判定部２０３は、認証画像において、所定領域ごとの輝度情報を取得し、第二特徴決定部２０２にて決定された特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定する。第二輝度ベクトル判定部２０３は、主に図６のステップＳ２１２の処理を実行する。

マッチング部２０４は、あらかじめ、特定の画像（登録画像）の複数の特徴点と、各特徴点の色情報の差分と、各特徴点の輝度ベクトルとが関連付けて記憶されている記憶部１０４を参照して、記憶部１０４に記憶されている各特徴点の色情報の差分と、第二特徴点決定部２０２によって決定された認証画像の複数の特徴点の色情報の差分とに基づいて、記憶部１０４に記憶されている複数の特徴点と、認証画像の複数の特徴点とのマッチングを行う。また、マッチング部２０４は、記憶部１０４に記憶されている特徴点の輝度ベクトルと、認証画像の特徴点の輝度ベクトルとが、所定の条件を満たさない場合には、その認証画像の特徴点を、決定された複数の特徴点から除外してマッチングを行う。マッチング部２０４は、主に図６のステップＳ２１４、ステップＳ２１６、およびステップＳ２１８の処理を実行する。

なお、登録装置１００および認証装置１０４の各機能は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実現される。例えば、図１に示されるハードウェア構成において、制御部３ａが、記憶部３ｂから各機能に対応した各種のプログラムを読み出して実行することにより、各機能が実現されうる。

（まとめ）
以上説明した本実施形態に係る認証システムおよび認証方法によれば、認証対象に加工を必要とせず、認証対象の個別の特徴を簡易な構成を有するデジタル撮像機器を用いて取得したイメージデータから固有情報を抽出して、抽出した固有情報に基づいて認証対象が正当なものであるか否かを判定することが可能である。また、特許第４９６１５６４号公報や特許５２８０３８６号公報によって開示された認証システムにおいては、登録処理および認証処理においてヒトフデコードを取得するために複数の画像を撮像する必要があった。しかしながら、本実施形態に係る認証方法によれば、上記説明した差分算出による特徴点抽出の手法を採用したことにより、１枚のみの画像を撮像するだけで認証対象のヒトフデコードを取得することが可能となり、処理負荷がより軽減される。さらに、認証対象の印刷の方向性を考慮して認証を行うことも可能である。

ここまで、本発明の一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ず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１ 認証システム
２ スキャナー
３ コンピュータ
３ａ 制御部
３ｂ 記憶部
４ プリンター
５ ディスプレイ
６ 入力装置
１００ 登録装置
１０１ 登録画像取得部
１０２ 第一特徴点決定部
１０３ 第一輝度ベクトル判定部
１０４ 記憶部
２００ 認証装置
２０１ 認証画像取得部
２０２ 第二特徴点決定部
２０３ 第二輝度ベクトル判定部
２０４ マッチング部
３００ 注目ピクセル
３０１〜３０８ 周辺ピクセル

Claims (8)

1. 認証対象の画像である登録画像を取得する登録画像取得部と、
   前記登録画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記登録画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記登録画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定する特徴点決定部と、
   前記登録画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定する輝度ベクトル判定部と、
   前記登録画像の前記複数の特徴点について、各特徴点と、各特徴点の前記色情報の差分と、各特徴点の前記輝度ベクトルと、を関連付けて記憶する記憶部と、
   を備える認証用の登録装置。
2. 前記記憶部は、前記特徴点の前記色情報の差分に基づいて前記特徴点をソートして記憶することを特徴とする請求項１に記載の登録装置。
3. 前記特徴点抽出部は、前記認証対象の印刷の方向性に応じて、前記画像に含まれる複数の前記領域ごとに、前記領域の周辺に位置する複数の領域のうち、一部の領域のみとの前記色情報の差分を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の登録装置。
4. 認証対象の画像である認証画像を取得する認証画像取得部と、
   前記認証画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記認証画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記認証画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定する特徴点決定部と、
   前記認証画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定する輝度ベクトル判定部と、
   あらかじめ、特定の画像の複数の特徴点と、各特徴点の色情報の差分と、各特徴点の輝度ベクトルと、が関連付けて記憶されている記憶部を参照して、前記記憶部に記憶されている各特徴点の色情報の差分と、前記特徴点決定部によって決定された前記認証画像の前記複数の特徴点の色情報の差分とに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記複数の特徴点と、前記認証画像の前記複数の特徴点とのマッチングを行うマッチング部と、
   を備える認証装置であって、
   前記マッチング部は、前記記憶部に記憶されている特徴点の輝度ベクトルと、前記認証画像の特徴点の輝度ベクトルとが、所定の条件を満たさない場合には、その前記認証画像の特徴点を、前記決定された複数の特徴点から除外してマッチングを行うことを特徴とする認証装置。
5. 登録画像取得部と、特徴点決定部と、輝度ベクトル判定部と、記憶部と、を備える認証用の登録装置が実行する登録方法であって、
   前記登録画像取得部が、認証対象の画像である登録画像を取得するステップと、
   前記特徴点決定部が、前記登録画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記登録画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記登録画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定するステップと、
   前記輝度ベクトル判定部が、前記登録画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定するステップと、
   前記記憶部が、前記登録画像の前記複数の特徴点について、各特徴点と、各特徴点の前記色情報の差分と、各特徴点の前記輝度ベクトルと、を関連付けて記憶するステップと、
   を含む登録方法。
6. 認証画像取得部と、特徴点決定部と、輝度ベクトル判定部と、マッチング部と、を備える認証装置が実行する認証方法であって、
   前記認証画像取得部が、認証対象の画像である認証画像を取得するステップと、
   前記特徴点決定部が、前記認証画像において、１または複数のピクセルから構成されるあらかじめ定められた大きさの領域である所定領域ごとの色情報を取得し、前記認証画像に含まれる複数の所定領域ごとに、各所定領域の周辺に位置する１または複数の所定領域との前記色情報の差分を判定し、この判定結果に基づいて、前記認証画像に含まれる複数の前記所定領域の中から、前記認証対象の特徴を示す複数の特徴点となる領域を決定するステップと、
   前記輝度ベクトル判定部が、前記認証画像において、前記所定領域ごとの輝度情報を取得し、前記特徴点ごとに、各特徴点の輝度情報と、各特徴点の周辺に位置する１または複数の所定領域の輝度情報との比較結果を示す情報である輝度ベクトルを判定するステップと、
   前記マッチング部が、あらかじめ、特定の画像の複数の特徴点と、各特徴点の色情報の差分と、各特徴点の輝度ベクトルと、が関連付けて記憶されている記憶部を参照して、前記記憶部に記憶されている各特徴点の色情報の差分と、前記特徴点決定部によって決定された前記認証画像の前記複数の特徴点の色情報の差分とに基づいて、前記記憶部に記憶されている前記複数の特徴点と、前記認証画像の前記複数の特徴点とのマッチングを行うステップと、
   を含む認証方法であって、
   前記マッチングを行うステップは、前記記憶部に記憶されている特徴点の輝度ベクトルと、前記認証画像の特徴点の輝度ベクトルとが、所定の条件を満たさない場合には、その前記認証画像の特徴点を、前記決定された複数の特徴点から除外してマッチングを行うことを特徴とする認証方法。
7. 請求項５または請求項６に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
8. 請求項５または請求項６に記載の方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ可読記録媒体。