JP2002092616A

JP2002092616A - 個人認証装置

Info

Publication number: JP2002092616A
Application number: JP2000290325A
Authority: JP
Inventors: Miyuki Kono; 美由紀河野; Shinichiro Umemura; 晋一郎梅村; Takafumi Miyatake; 孝文宮武; Kunio Harada; 邦男原田; Yoshitoshi Ito; 嘉敏伊藤; Hironori Ueki; 広則植木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-03-29
Also published as: US20080158546A1; US20100135539A1; US7671977B2; US7277163B2; US20100134610A1; US20020048014A1; US7864306B2; US20040120556A1; US6912045B2; US7352448B2; US6813010B2; US20050185827A1; US20080068591A1; US8149393B2; US20080007714A1; US7612875B2

Abstract

(57)【要約】【課題】心理的抵抗感が低く、偽造が困難で、個人の
特徴をよく反映したデータを再現性良く取得することに
よる個人認証を、装置の汚れを防ぐための維持管理作業
を不要あるいは最小限としながら可能とする手段を提供
すること。【解決手段】指の静脈パターンを利用した個人認証装
置において、撮像された指画像を元に光源の光照射量を
最適化し、認証のための画像演算において静脈パターン
の強調処理を行う。【効果】本発明によれば、心理的抵抗感が低く、偽造
が困難で、認証精度の高い個人認証を、装置の汚れによ
る感染や取得データの誤りを防ぐための維持管理作業を
不要あるいは最小限としながら実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体、特に指の静
脈パターンを利用して個人を認証するための技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在の個人認証技術は、指紋認証に代表
される。しかし、犯罪捜査において犯行現場での指紋の
採取が行われるように、他人の指紋の入手は簡単であ
り、偽造が可能であるという問題が存在する。このた
め、近年、指紋認証以外の個人認証技術が発達してきて
いる。例えば、特開平７−２１３７３合公報には、指の
血管パターンを利用して個人認証を行う技術が開示され
ており、特開平１０−２９５６７４号公報には、手の甲
の静脈パターンを利用した個人認証技術が開示されてい
る。これらの技術は、指または手の甲に光を照射し、照
射した光の反射光ないし透過光を撮像して、撮像された
画像から血管パターンを抽出し、予め登録しておいた血
管パターンと撮像された血管パターンのマッチングをと
ることにより個人認証を行うという技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】指の静脈パターンを利
用した個人認証装置を実現する上で、いくつかの課題が
ある。

【０００４】一つは、撮像の再現性である。従来の個人
認証装置では、ピン、握り棒など、撮像箇所を固定する
ための治具を備えているが、平面内での指の回転、移
動、あるいは指の長さ方向を中心軸とする回転などによ
る撮像箇所のずれはどうしても起きる。したがって、登
録された静脈パターンと認証時に得られる静脈パターン
を完全に一致させるのは困難であり、その結果、認証率
が低下するという問題がある。特に、完全非接触の装置
の場合、指を何かに固定して撮像を行うことができない
ため登録時と認証時での静脈パターンのずれが甚だし
く、認証率の低下は大きくなる。

【０００５】もう一つは、光源の問題である。従来の個
人認証装置においては、光源から照射される光量の調整
機能を備えたものはなかった。したがって、撮像された
画像の輪郭がぼける、シャープでない、コントラストが
弱いなど、画質が低いという問題があり、それに対処す
るための補正処理が必要なことから画像演算が複雑化、
ひいては認証率の低下を招くことにつながっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明においては、以
下の手段により、上記の課題を解決する。

【０００７】撮像の再現性については、下記の手段を用
いる。第１の手段は、撮像された指の血管パターンのマ
ッチングを行う際に行う画像処理の際、ずれを補正する
アルゴリズムを用いるもので、この補正によって、認証
率の低下を防ぐことができる。

【０００８】第２の手段は、生体の撮像を複数の撮像素
子を用いて種々の角度から３次元的に行うもので、登録
された静脈パターンが一方向からのみ撮像されたパター
ン、すなわち２次元データであっても、撮像時の指の配
置に自由度を与えることが可能となる。したがって、撮
像箇所がずれた場合であっても、撮像された複数の画像
の一つを選択してマッチングを行えばよく、認証率の低
下を防ぐことができる。登録用の静脈パターンを撮像す
る際に、複数の方向から撮像を行い、登録用の静脈パタ
ーンを３次元的に見たパターンとして登録しておいても
良い。登録ずみの複数の静脈パターンから一つを選択し
てマッチングを行うので、撮像箇所が撮像時にずれた場
合であっても、認証率の低下を防ぐことができる。

【０００９】第１の手段と第２の手段を組み合わせるこ
とにより、認証率は更に向上する。

【００１０】光源としては、撮像時に光源からの照射光
量を最適化する手段を備えた光源を用いる。これによ
り、撮像される画質が最もクリアになるように光源から
の照射光量を最適化する。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は個人認証装置
の基本構成例である。図２には、本発明の個人認証装置
の実施例を示す。装置は、指に光を照射するための光源
部１０１，指を撮像するための撮像装置１０３、撮像さ
れた画像データを処理するための演算装置１０４などか
らなる。光源には、時間応答性が良く制御しやすいた
め、ＬＥＤ(発光ダイオード)等の半導体光源が良く用い
られる。撮像装置としては、ＣＣＤカメラを用いた。演
算装置１０４としては、簡便にパーソナルコンピュータ
を用い、画像は、画像キャプチャボード等のインターフ
ェースを介して、コンピュータに取り込んだ。演算装置
１０４は取得画像に対して認証の演算を行う。２０１は
光源からの光を通すウインドウである。指の周辺から光
源光が漏れると、画像演算の際に好ましくないので、こ
れを防ぐための自動開閉シャッターをウィンドウに設け
ても良い。また、ウィンドウとは別に、光源と指の間に
自動開閉シャッターを設け留こともできる。２０２は指
の撮像箇所を固定するためのピンであるが、ピンはあっ
ても無くても良い。ピンが無い場合、装置は完全非接触
となる。指の透過光により形成される静脈パターン画像
は、撮像装置１０３によって撮像した。

【００１２】なお、個人認証用の静脈パターンとして
は、指の手の甲側の静脈パターンを用いるよりも、手の
平側の静脈パターンを用いる方が好ましい。手の甲側の
血管パターンは常に身体の外側にさらされており、盗用
される危険性があるからである。本実施例では、指の静
脈パターンは全て手の平側の静脈パターンを撮像してい
る。

【００１３】図３の３（ａ）は、図１の光源部１０１に
指をかざしたところを正面から見た図である。３（ｂ）
は、光源を構成する発光素子３０１、位置決め用ピン２
０５、指３０２、撮像素子３０３の位置関係を指の先端
側から見た図である。３０４は透過光である。

【００１４】光源を構成する発光素子は、図４に示すよ
うに指の形状に合わせて複数個配列して用いる。光源
は、近赤外波長域の高輝度発光ＬＥＤを用いることが多
いが、レーザーを用いても良い。４０１、４０２、４０
５、４０６は種々の形状の光源の正面図を示す。４０１
は従来用いられてきたモールドタイプの近赤外発光ダイ
オード（近赤外ＬＥＤ）を線状に複数配列して構成した
光源形状である。４０１の形状の光源では、発光部の外
縁が丸いため、複数個並べたときに明るさのむらが生じ
る。そこで、４０２では、モールドタイプＬＥＤの外縁
部を切り落として複数配列して光源とした。４０７、４
０８は、それぞれ外縁部を切り落としたＬＥＤの正面
図、断面図である。４０７の斜線部が切り落とされる部
分を示す。４０３は、４０２の断面図であり、４０７，
４０８に示した形状のＬＥＤを複数並べた光源である。
これにより、光源の光のむらをなくすと共に、実装密度
を上げ、光源強度を上げることが可能となる。４０５
は、チップタイプのＬＥＤを面状に複数配列して光源と
した例である。いずれの場合においても、ＬＥＤを複数
配列し、置かれた指の位置を撮像装置によってモニタさ
れた画像を元に検出し、点灯する光源の選択を行うこと
によって、指の太さ、長さに応じた光源を形成すること
が可能である。

【００１５】図６には、指画像の撮像までの手順を示
す。光源は常時微弱光を点灯しておく（６０１）。指が
微弱光にかざされたかどうかを検出し（６０２）、指が
ある場合は、指の位置を検出（６０３）する。指の存在
と位置の検出は、モニタ画像の画素値情報を元に行う。
検出した指の位置情報を元に、発光させる光源を構成す
る素子の決定を行う（６０４）。さらに、モニタしてい
る画像の画素値情報を取得し（６０５）、光源からの照
射光量の最適化を行う。

【００１６】照射光量の最適化は以下の手順で行う。撮
像の対象がヒトの手足の指である場合、光の透過度が最
も高いのは関節部分である。そこで、画像データにおけ
る指の長軸方向での輝度のプロファイルから、関節部分
を検出し、その輝度のピーク値を関節部分の輝度値
（Ｂ）とする。この値と設定した輝度の基準値（Ａ）と
の比較を行なう。Ａ−Ｂ＜０であれば、光源にフィード
バックをかけ、光源への入力電流を下げる。Ａ−Ｂ＞０
であれば、光源への入力電流を上げる。Ａ−Ｂ＝０とな
った段階で、光源光量の調節を終了し、画像の取り込み
と演算処理を実行する。この処理を発光素子毎に行うえ
ば、発光部の面積も最適化することができる。この場
合、発光素子としては、特にチップタイプの小型ＬＥＤ
を面状に配列した図４の４０５のような構成の発光部が
適しており、極端な指の太さ、長さの違いに対応した照
明を行う際に有効である。

【００１７】上に示した方法は、光源出力を調節するこ
とにより光源光量を最適化する方法であるが、光源の照
射時間を調節することにより光源光量を最適化しても良
い。

【００１８】照射光量の最適化を行う際に、関節部分の
特定が必要となるが、そのための手順の例２つを次に述
べる。ひとつは、透過光によって撮像した指の血管パタ
ーン画像のプロファイルにより、相対的に画像の輝度値
の高い部分を検出し、指の関節部分を特定するものであ
る。次に、関節部分の光源の強度で、例えば、８ビット
のダイナミックレンジに対して輝度値が２５５に達して
いる画素がないように光源光量にフィードバックをかけ
る。もうひとつの手順は、取得画像において、指の長軸
方向に空間的ローパスフィルタをかけた画像を評価し、
関節部分を照明している光源の光量を調節するものであ
る。以上の手順により、空間的な強度分布を持つ光源を
構成することができる。

【００１９】以上述べた照射光量を自動調整する構成
は、コントラストの良い血管画像を取得するのに適して
いる。光量を調節することにより血管画像の画質が飛躍
的に向上するので、取得画像の画像間演算による個人認
証を円滑に行なうことが可能となる。

【００２０】認証の演算は、あらかじめ登録しておいた
本人の指の血管画像をテンプレートとし、認証の際に撮
像した指の血管パターン画像と、テンプレートの間でそ
の類似度を評価する相関演算により行う。相関演算処理
としては、２次元配列を構成する要素の一致の程度に対
して演算出力値が単調増加であるような演算、最も典型
的には、２次元コンボリューション演算（式１）により
行う。

【００２１】

【数１】

【００２２】登録する指は、１本から５本を用いること
ができ、セキュリティの高さに応じて、照合する指の本
数を増やし、場合によっては、指以外の血管画像も併せ
て用いることも可能である。

【００２３】図１０は検出した指の画像に基づいて個人
認証を行う手順を説明するためのブロック図である。個
人認証処理は、本人登録処理と認証処理の２つに大別さ
れる。本人登録処理は、本人登録時に入力する登録用画
像に基づいて、登録画像データベース１００を予め作成
する処理であり、ブロック１０００〜１００１がこれに
相当する。また認証処理は、認証用に入力された画像と
登録画像の相関演算に基づき承認または拒否を決定する
処理であり、ブロック１００２〜１００５がこれに相当
する。

【００２４】本人登録処理では、画像検出手段から本人
の登録用画像が入力される（ブロック１０００）と同時
に、後述する登録画像作成処理を行って血管走行を強調
した画像を作成して（ブロック１００１）登録する。一
方、認証処理では、個人情報入力手段によって本人ＩＤ
が入力される（ブロック１００２）と同時に、前記本人
ＩＤに基づいて対応する本人の登録画像が登録画像デー
タベースから選択される（ブロック１００３）。また画
像検出手段から被認証者の認証用画像が入力される（ブ
ロック１００４）と同時に、登録画像作成処理と同様の
後述する認証画像作成処理を行って血管走行を強調した
画像が作成され（ブロック１００５）、登録画像との間
で相互相関演算が実行される。

【００２５】続いてこの相関演算結果を評価し、本人か
どうかの認証結果を出力する。前述のように、相関演算
として最も典型的には、２次元コンボリューション演算
を用いる。この場合、指が像面内で並行移動しても、２
次元コンボリューション演算結果として得られる分布も
同様に並行移動するだけで、その大きさや形状は変化し
ないので、これらにより２画像間の類似度を評価すれ
ば、像面内の並行移動に関する補正が自動的に行われる
ことになる。加えて、この相関演算は、２データ間のコ
ンボリューション演算が、両者のフーリエ変換の積をさ
らに逆フーリエ変換することと等価であることを利用
し、２次元高速フーリエ変換（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅ
ｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ、以下ＦＦＴとする）を用いて
高速化することができる。

【００２６】図１１は、ＦＦＴを用いて相関演算の高速
化を図った場合の画像演算手順を説明するブロック図で
ある。入力された登録用画像または認証用画像は、それ
ぞれ、輪郭抽出・回転処理（ブロック１１０１）によっ
て、指の輪郭の抽出し、輪郭された輪郭をもとに、指の
傾きが一定となるように回転処理を行う。この処理によ
り、指の物理的位置決めが不十分であっても、像面内の
回転に関しては、それが補正され、画像空間上で位置決
めされる。これと前記の２次元相関演算の特長により、
像面内の移動に関しては、並行移動も回転もともに補正
され、画像空間上で位置決めされることになる。

【００２７】輪郭抽出・回転処理された登録用画像また
は認証用画像は、それぞれ、血管走行を強調した画像に
変換（ブロック１１０２）されたのち、２次元ＦＦＴ演
算処理（ブロック１１０３）された結果が、前者では登
録される。後者では、ＩＤ入力に基づいて選択された登
録画像との間で積算演算が実行（ブロック１１０４）さ
れる。その結果は、引き続き２次元高速逆フーリエ変換
（ＩｎｖｅｒｓｅＦＦＴ、以下ＩＦＦＴとする）（ブ
ロック１１０５）され、登録画像と認証画像の相互相関
分布が求まる。上記のように、登録画像作成処理（ブロ
ック１００１）および認証画像作成処理（ブロック１０
０６）では、１１０１から１１０３の処理に対応する同
一の画像処理が行われる。

【００２８】図１２は、血管強調処理手順の一例を、詳
しく説明するためのブロック図である。図１２におい
て、１２（ａ）〜１２（ｃ）は、処理手順毎に得られる
指画像の概略図を示したものである。

【００２９】入力画像は、大きく指部１２０、エッジ部
１２１、周辺部１２２に分割できる。また、一般的に、
画像中には様々なノイズ１２３も同時に含まれており、
これを除去する必要がある。図１２において、ブロック
（１２０１）〜（１２０３）は、指の輪郭を抽出する処
理手順、ブロック（１２０４）〜（１２０６）は指の静
脈パターン以外のバックグラウンド（バックトレンド）
に相当する画像を抽出する処理手順、ブロック（１２０
７）〜（１２１１）は、元の画像（１２００）からバッ
クトレンドを差し引いて、必要な静脈パターンのみを抽
出する処理手順を示している。

【００３０】撮像された指画像が入力されると（ブロッ
ク１２００）、まず高周波遮断フィルタによってノイズ
１２３等の細かな構造が除去され（ブロック１２０
１）、指輪郭等の比較的大きな構造のみが強調される。
続いて方向微分処理が行われ（ブロック１２０２）、エ
ッジ強調画像１２（ｂ）を得る。

【００３１】画像１２（ｂ）に示されるように、エッジ
強調画像では指のエッジ部１２１が強調されて大きな画
素値を持つため、前記画素値に基づいてエッジ検出処理
を行い、エッジ部１２１の位置情報のみを検出する（ブ
ロック１２０３）。続いて前記検出されたエッジの位置
情報に基づき、元画像１２（ａ）中から指部１２０のみ
を切り出した画像１２（ｃ）を得る（ブロック１２０
４）。

【００３２】なお画像１２（ｃ）においては、指の外側
における画素値の平均値を指の内部における画素値の平
均値と合わせる。この演算を行わないと、指のを行うこ
とで強調された指の輪郭成分が演算に大きく寄与し、静
脈パターンによる認証の演算が行われない。

【００３３】指の内部における画素値の平均値を０にシ
フトさせる場合、画像１２(c)における、周辺部１２２
に画素値０が挿入される。続いて画像１２(c)中の周辺
部１２２の値を、エッジ部１２１の値で上下方向に外挿
した画像１２(d)を作成した後（ブロック１２０５）、
高周波遮断フィルタによって画像の大まかな構造、すな
わちバックトレンドのみを抽出する（ブロック１２０
６）。ここでブロック１２０５において外挿処理を行う
理由は、ブロック１２０６の高周波遮断フィルタ処理に
よってエッジ部１２１付近の画素値が不本意に強調され
るのを防ぐためである。

【００３４】続いて元画像１２（ａ）と前記バックトレ
ンド画像の差分画像を作成した後（ブロック１２０
８）、前記検出されたエッジ位置に基づき、前記差分画
像の切り出し画像１２（ｅ）を得る。前記差分は低周波
遮断フィルタ処理に相当し、これにより筋肉、骨等の透
過光や散乱光によって発生するバックトレンド構造が除
去されるため、１２(e)に示されるような血管構造のみ
が強調された画像を得ることができる。

【００３５】最後に前記検出されたエッジ位置から求め
られる指の傾きに応じて、その傾きが一定値、典型的に
は０となるように画像回転処理を行った画像１２（ｆ）
を作成し（ブロック１２０９）、これを登録画像または
認証画像として出力する（ブロック１２１０）。

【００３６】図１５には、図１２の手順で認証画像を得
た後の認証手順を示すブロック図である。登録画像と認
証画像との間の相互相関演算の結果は、下記（式２）に
よって正規化され（ブロック１５０３）、その後に分布
中の最大値Ｍが抽出される（ブロック１５０４）。

【００３７】

【数２】

【００３８】ただし、Ｃａｂ（ｘ，ｙ）は登録画像と
認証画像の相互相関分布。ブロック１２０９の出力、Ｃ
ａａ（ｘ，ｙ）およびＣｂｂ（ｘ、ｙ）は登録画像およ
び登録画像および認証画像の２乗積分値を意味する。

【００３９】算出された登録画像と認証画像の最大相互
相関値Ｍの値が、閾値Ｍｏより大きい場合は被認証者が
登録者本人であると見なされ、承認が行われる（ブロッ
ク１００９）。またＭの値が閾値Ｍｏより小さい場合は
本人ではないと見なされ、承認が拒否される（ブロック
１０１０）。閾値Ｍｏの値は、サンプル画像を入力して
統計的処理を行うことにより予め適正値を求めておく。
上記のように、指内部における画素平均値を０にシフト
させた場合、Ｍｏの値は０．４５〜０．５５程度である
が、これに限定されるものではない。

【００４０】本人であることが確認されない場合には、
予め設定した数回の規定回数以内で、指画像撮像等の情
報を再入力することによる再認証を行う。例えば、本人
であることが確認された場合には、管理されている情報
や区域へのアクセスの許可を行うが、本人であることが
確認されない場合には、数回の規定回数以内で、再認証
を行い、最終的に本人であることの確認ができなかった
場合には、管理されている情報や区域へのアクセスを拒
否する。

【００４１】登録画像データベースから本人の登録画像
を選択するために本人ＩＤを入力する個人情報入力手段
は、キーボード以外の非接触方式で行うことが望まし
い。これは、音声による名前やパスワード等の個人情報
あるいは本人しか知らないキーワード等の入力や、非接
触式ＩＣカード等に搭載された個人情報を用いて行うこ
とができる。このような入力手段を用いれば、非接触的
特長を生かした個人認証システムを構築的することがで
きる。この処理は、認証装置内のＣＰＵにより独立して
行うか、あるいはコンピュータ等の機器を通じてオンラ
インシステムと連動させて行うこともできる。

【００４２】認証用の登録画像は、認証用サーバに接続
された固定媒体や、半導体メモリを組み込んだ媒体や、
フロッピー（登録商標）ディスクに代表される可搬性媒
体に保存されたものを利用する。本方式により、現行の
銀行ＡＴＭにおけるキーボード入力の操作を省くことが
でき、接触性の問題と装置のメンテナンスの煩わしさを
解消することができる。電子政府における個人情報への
アクセスや、オンライン商取引における認証において
も、上記利点から本方式の利用が適している。

【００４３】（実施例２）実施例１においては、指の撮
像を一つのＣＣＤカメラを用いて行っていたが、認証時
または撮像時の指の撮像を複数のＣＣＤカメラを用いて
行う方法も、認証率を高める方法として有効である。

【００４４】図５には、複数のＣＣＤカメラを用いた場
合の、光源３０１、指３０２、ＣＣＤカメラ（３０３−
１〜３０３−５）の配置を示した。複数のＣＣＤカメラ
を用いて、指の静脈パターンを異なる方向から複数パタ
ーン撮像し、登録済みの静脈パターンと最も近いパター
ンを選択して認証を行う。または、登録用静脈パターン
を複数パターン撮像し、登録用の静脈パターンを３次元
データとして保存しておき、認証用の静脈パターンと最
も近いパターンを選び出して認証を行う。この方法は、
指の長さ方向を中心軸とする指の回転が起きた場合の認
証率の低下を防ぐのに特に有効であり、完全非接触の装
置を実現する上で有効である。

【００４５】撮像される画像は静止画だけではなく動画
像であってもよい。動画での３次元データを取得し登録
する場合には、図３の光源ＬＥＤ（３０１）、指（３０
２）撮像素子（３０３）の構成において、指を回転させ
て動画の撮像する。または、図５に示したように、複数
のＣＣＤカメラを用いて、複数点における撮像を行って
もよい。認証は、図３に示す構成の撮像部によって撮像
した２次元画像か、図５に示すような構成の撮像部を用
いて３次元的に撮像した画像によって行う。

【００４６】撮像された画像は、演算装置に取り込み、
画像演算を行って、認証を行うが、登録用の静脈パター
ンと認証用の静脈パターンとで、最も近いものを選択し
て認証を行うため、認証率が高くなる、ないし画像演算
にかかる負担が減るという利点がある。

【００４７】（実施例３）図１３は、血管パターンの強
調処理（図１１のブロック１１０１〜１１０３に相当）
の一つの例を、さらに詳しく説明するためのブロック図
である。指画像が入力されると（ブロック１０００また
は１００４）、エッジ検出処理（ブロック１３００）に
よって、指の輪郭の位置を検出する。ここで検出された
エッジ位置を元に、指の傾きが一定値、典型的には０と
なるように画像回転処理（ブロック１３０１）を行う。
得られた画像に対し、血管パターン強調処理（ブロック
１３０２）を行う。

【００４８】血管パターン強調処理は、例えば、図１３
（ａ）に示すような指の長軸方向に対して高周波遮断
的、指の短軸方向に対して低周波遮断的に設計されたフ
ィルタを用いて行う。フィルタ処理は、実空間における
コンボシューション演算（式１）、もしくは、周波数空
間における積算演算いずれにおいても行うことができ
る。血管パターン強調処理画像に対し、先のエッジ検出
処理（ブロック１３００）によって検出した指の輪郭位
置を元に、図１２の例と同様、指の外側における画素値
の平均値を指の内部における画素値の平均値と合わせ
（ブロック１３０３）る。指の内部における画素値の平
均値を０にシフトさせる場合、輪郭の外側の画素値を０
する。

【００４９】得られた画像について２次元ＦＦＴ演算を
行った（ブロック１１０３）後で、同一画像における積
算演算（ブロック１３０４）を行い、２次元ＩＦＦＴ演
算（ブロック１３０５）を行う。その結果に対し、評価
関数処理（ブロック１３０６）を行う。指の血管は、主
に、指の短軸方向より長軸方向に走行していることを反
映し、血管パターンの違いは、２次元コンボリューショ
ン演算結果における指の短軸方向でのピーク形状に特に
よく反映される。そこで、評価関数処理としては、例え
ば、１３（ｂ）で表現されるような指の短軸方向のみの
要素で構成されるカーネルを用い、実空間でのコンボリ
ューション演算もしくは、周波数空間における積算演算
による処理を行なう。

【００５０】入力画像が、m行n列のマトリックス、カー
ネルがｐ行１列のマトリックスであれば、評価関数処理
の結果は（ｍ＋ｐ−１）行ｎ列である。この結果のマト
リックスにおける最大値Ｍｘを登録画像、認証画像対し
て算出し、それぞれ、Ｍ１、Ｍ２とする。Ｍ１は、登録
データベース（１００）に格納する。

【００５１】図１４は、図１３の手順で画像処理を行な
った場合におけるブロック１００７以降の認証の手順を
示すブロック図である。登録画像と認証画像との間の相
互相関演算の結果に対し、評価関数処理（ブロック１４
０３）を行い、そこで算出される最大値Ｍに対して、上
記のＭ１、Ｍ２に基づき、下記（式３）による正規化演
算（ブロック１４０４）を行う。

【００５２】

【数３】

【００５３】算出された登録画像と認証画像の相互相関
指数ＭXの値が、閾値Ｍｘｏより大きい場合は被認証者
が登録者本人であると見なされ、承認が行われる（ブロ
ック１００９）。またＭｘの値が閾値Ｍｘｏより小さい
場合は登録者本人ではないと見なされ、承認が拒否され
る（ブロック１０１０）。閾値Ｍｘｏの値は、サンプル
画像を入力して統計的処理を行うことにより予め適正値
を求めておく。上記のように、指内部における画素平均
値を０にシフトさせた場合、Ｍｘｏの値は０．３〜０．
４程度であるが、これに限定されるものではない。

【００５４】（実施例４）完全非接触方式は、一般にコ
スト・処理時間・小型化等の点で必ずしも有利ではない
ので、指の位置決めに必要な最小限度、上記の非接触的
特長が維持される範囲内で、指、手等の撮像箇所を治具
に接触させて固定する装置も実用的意義が大きい。ここ
で、ヒトの手に存在する細菌は手の甲側が、手の平側よ
り圧倒的に少ない。したがって、撮像箇所を最小限度固
定治具に接触させる装置であっても、手の平側は接触さ
せない方が望ましい。ここでは、その例について説明す
る。

【００５５】図７には、図３におけるピンに替わりにエ
アの噴出しを利用した指の位置決めの方法を示す。噴出
し口（図７(７００)、図８(８００)）より圧縮されたエ
アを噴出させる。８０２は、エアコンプレッサーと制御
系であり、８０１は、圧縮エアの流入口である。図８に
おいて、手のひら部分の噴出し口から噴出されるエア
は、手のひらが装置に触れないようにするためのもので
ある。認証時には、図７(７００)から噴出するエアが指
に強く当たらないような位置に手が自然に置かれる。

【００５６】装置からの手のひらの位置までの高さが適
当かどうかは、高さ方向の位置を検出するための光セン
サー等を設置することで測定し、画像取り込みを制御、
あるいは高さが不適当な場合には被認証者にそれを知ら
せる手段を制御する。上記の通り、手の平を物体に接触
することがないため、不特定多数の人間が装置を使用す
ることによって生じる細菌等の感染の危険性を低くする
ことができる。、手の平側を接触させない本方式は、手
の平側を接触させる方式に比べ、優れた方式であると言
える。

【００５７】また、手の平側を接触させる装置であって
も、認証の際に、手の平を載せるシート（９００）を使
った面から巻き取る、あるいは、紫外線光源（９０１）
消毒液（９０２）で殺菌を行うこと等により、清潔に利
用することが可能であるという本発明の特長を生かした
認証装置を実現できる。充分な殺菌を行うためには、手
を載せるシート（９００）として、酸化チタン等の光触
媒をコーティングしたシートを用いて、紫外線を照射す
る。このような殺菌装置を組み入れることで、装置の清
潔さが維持可能となる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、信頼性・安全性が高
く、使い勝手の良い個人認証を実現することができる。
すなわち、心理的抵抗感が低く、偽造が困難で、認証精
度の高い個人認証を、装置の汚れによる感染や取得デー
タの誤りを防ぐための維持管理作業を不要あるいは最小
限としながら実現することができ、本発明の社会的意義
はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学的手法による生体の血管画像を取得する装
置の構成例。

【図２】装置の外観図。

【図３】接触性の低い指の位置決め方法。

【図４】配列された発光素子によって構成される光源

【図５】撮像素子の３次元的配置による３次元撮像方
法。

【図６】指画像の撮像に至るまでの手順。

【図７】エアの噴出しによる認証時の指の位置決め方
法。

【図８】エアの噴出しによる認証装置。

【図９】接触式認証における装置の殺菌方法。

【図１０】指画像の撮像から認証までの概略。

【図１１】指画像の撮像から認証までの手順。

【図１２】登録画像及び認証画像の作成処理方法その
１。

【図１３】登録画像及び認証画像の作成処理方法その
２。

【図１４】認証の演算結果の正規化方法その１。

【図１５】認証の演算結果の正規化方法その２。

【符号の説明】

３００…手、９０３…認証装置ケース、９０４…殺菌用
ボックス、９０５…紫外光あるいは、消毒液放出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮武孝文東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者原田邦男東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者伊藤嘉敏東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者植木広則東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 4C038 VA07 VB12 VB13 VC01 VC05 5B043 AA09 BA03 CA10 DA05 EA02 EA03 EA12 EA18 FA07 GA05 5B047 AA23 BA02 BB04 BC11 CA19 CB21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体の撮像箇所に対して光を照射する光源
と、前記撮像箇所からの透過光を検出して生体の撮像を
行う撮像部と、前記撮像部により変換された画像から前
記生体の血管走行パターンを抽出して予め登録された血
管パターンと比較する画像演算部とを有し、前記光源か
ら照射される光量は撮像された画像の画像情報に応じて
最適化されることを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】請求項１に記載の個人認証装置において、
前記光源は、外縁部が切り落とされたモールドタイプの
近赤外発光ダイオードを複数並べた構成の発光部を備え
たことを特徴とする個人認証装置。
【請求項３】請求項１に記載の個人認証装置において、
前記光源は、チップタイプの近赤外発光ダイオードを複
数並べた構成の発光部を備えたことを特徴とする個人認
証装置。
【請求項４】生体の撮像箇所に対して光を照射する光源
と、前記撮像箇所からの透過光を検出して生体の撮像を
行う撮像部と、前記撮像部により変換された画像から前
記生体の血管走行パターンを抽出して予め登録された血
管パターンと比較する画像演算部とを有し、前記撮像部
は複数の撮像素子を備えたことを特徴とする個人認証装
置。
【請求項５】生体の撮像箇所に対して光を照射する光源
と、前記撮像箇所からの透過光を検出して生体の撮像を
行う撮像部と、前記撮像部により変換された画像から前
記生体の血管走行パターンを抽出して予め登録された血
管パターンと比較する画像演算部とを有し、前記画像演
算部は登録された血管パターンと撮像された血管パター
ンのずれを補正する手段を有することを特徴とする個人
認証装置。
【請求項６】予め登録された指の第１の静脈パターン
と、撮像された指画像から抽出した第２の静脈パターン
とを比較して個人認証を行う方法であって、前記撮像さ
れた指画像に方向微分処理を施して指の輪郭強調処理を
行い、該輪郭強調された指画像から指の輪郭の位置情報
を抽出し、該指の輪郭の位置情報を元に前記第２の静脈
パターンの第１の静脈パターンに対するずれを補正する
ことを特徴とする個人認証方法。