JP4706933B2 - 条件決定方法、登録装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、条件決定方法、登録装置及びプログラムに関し、バイオメトリクス認証する場合に適用して好適なものである。

従来、認証装置は、例えば指を撮像カメラ上に固定させ、当該固定された指における指紋を撮像する。そして認証装置は、撮像した結果得られる指紋パターンの画像を、そのとき撮像した生体を識別するための情報としてメモリ等に登録する又は当該登録された指紋パターンの画像と比較して登録者本人であるか否かを判定するようになされている。

かかる指紋パターンによる認証に加えて、指の血管パターンによる認証も適用し、登録者本人であるか否かの認証精度を向上させるようにしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。血管を撮像する場合、ヘモグロビンに特異的に吸収される特性を有する近赤外光を生体に照射し、該生体を介して撮像素子に投影される血管を撮像するようになされている。
特開２００３−３０３１７８公報

ところが、生体では近赤外光の透過量の程度や、血管量自体に個人差があるにもかかわらず、撮像条件は一律となっているため、例えば血管量が少なくかつ近赤外光の透過量が粗悪となる生体が登録者となった場合、登録される血管パターン自体が簡素になることから、登録者本人であるか否かの認証精度が低下するという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、認証精度を向上させ得る条件決定方法、登録装置及びプログラムを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、条件決定方法であって、撮像手段の撮像条件と、その撮像手段における生体パターンの撮像結果として順次出力される各画像信号から生体パターンを抽出する抽出条件とのうち、撮像手段に含まれる撮像素子の露出時間以外を固定とし、該露出時間を複数の段階に切り換える第１のステップと、各画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を段階ごとに求めるとともに、当該画像信号から抽出された生体パターン量の統計量を段階ごとに求める第２のステップと、各段階における相関値の統計量及び生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間を、生体パターンに適した撮像条件として決定する第３のステップとを設けるようにした。

また本発明は、登録装置であって、生体パターンの撮像結果として、撮像手段に含まれる撮像素子より順次出力される各画像信号から生体パターンを抽出する抽出手段と、撮像手段及び抽出手段を制御する制御手段とを設け、制御手段は、撮像手段の撮像条件及び抽出手段の抽出条件のうち、撮像素子の露出時間以外を固定とし、該露出時間を複数の段階に切り換え、各画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を段階ごとに求めるとともに、当該画像信号から抽出された生体パターン量の統計量を段階ごとに求め、各段階における相関値の統計量及び生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間を、生体パターンに適した撮像条件として決定し、撮像条件下における生体パターンの撮像結果として、撮像素子より出力された各画像信号から抽出された１又は２以上の生体パターンを記憶媒体に登録するようにした。

さらに本発明は、プログラムであって、撮像手段と、生体パターンの撮像結果として撮像手段に含まれる撮像素子より順次出力される各画像信号から生体パターンを抽出する抽出手段とを制御する制御手段に対して、撮像手段の撮像条件及び抽出手段の抽出条件のうち、撮像素子の露出時間以外を固定とし、該露出時間を複数の段階に切り換える第１の処理と、各画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を段階ごとに求めるとともに、当該画像信号から抽出された生体パターン量の統計量を段階ごとに求める第２の処理と、各段階における相関値の統計量及び生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間を、生体パターンに適した撮像条件として決定する第３の処理と、撮像条件下における生体パターンの撮像結果として、撮像素子より出力された各画像信号から抽出された１又は２以上の生体パターンを記憶媒体に登録する第４の処理とを実行させるようにした。

相関値の統計量の分布は、おおよそ個人差と、その個人差に対する撮像条件とが反映されたものとなり、これらに当該個人差に対する抽出条件を加えたものが、生体パターン量の統計量の分布に反映される。したがって本発明によれば、一方の分布だけに着目して生体パターンに適した撮像条件を決定する場合に比して、双方の分布に着目して生体パターンに適した撮像条件を決定するほうが、その生体パターンに適したものとして撮像条件を決定することができ、これにより認証精度を向上させ得る生体パターンを得ることが可能となり、かくして認証精度を向上させ得る条件決定方法、登録装置及びプログラムを実現できる。

以下図面について、本発明を適用した一実施の形態を詳述する。

（１）本実施の形態による認証装置の全体構成
図１において、本実施の形態による認証装置１の全体構成を示す。この認証装置１は、認証ユニット２と、複数の血管撮像ユニット３_Ｎ（Ｎ＝１、２、……）とによって構成される。

これら複数の血管撮像ユニット３_Ｎは、それぞれ同一の構成でなり、例えば、複数の場所に設置されたドアを開錠する装置（以下、これをドア開錠装置と呼ぶ）に搭載されている。

（１−１）認証ユニットの構成
この認証ユニット２は、制御部１０に対して、操作部１１、血管撮像部１２、血管抽出部１３、フラッシュメモリ１４、通達部１５及び通信部１６をそれぞれバスを介して接続することにより構成され、該通信部１６には、各ドア開錠装置の通信部（図示せず）を介して血管撮像ユニット３_１〜３_Ｎがそれぞれ接続される。

制御部１０は、認証ユニット２全体の制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)と、各種プログラム及び設定情報が格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭ(Random Access Memory)とを含むマイクロコンピュータでなっている。

この制御部１０には、登録対象のユーザ（以下、これを登録者と呼ぶ）の血管を登録するモード（以下、これを血管登録モードと呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ１が操作部１１を介して与えられ、また登録者本人の有無を判定するモード（以下、これを認証モードと呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ２が、血管撮像ユニット３_１、３_２……、又は３_Ｎを搭載するドア開錠装置から通信部１６を介して与えられる。

制御部１０は、かかる実行命令ＣＯＭ１、ＣＯＭ２に応じて実行すべきモードを決定し、この決定結果に対応するプログラムに基づいて、血管登録モード又は認証モードを実行するようになされている。

（１−２）血管撮像部の構成
血管撮像部１２は、駆動部２１に対して、近赤外光光源２２、撮像カメラ２３及びメモリ２４をそれぞれ接続することにより構成される。このメモリ２４には、撮像素子ＩＤにおける画素毎の感度ばらつきを補正するための値（以下、これを補正係数と呼ぶ）が格納されている。

この撮像素子ＩＤにおける画素毎の感度ばらつきは、当該画素に対する光の入射開口形状の不均一が原因であるので、画素毎の信号値は入射する光量に対して直線的な特性を有する。したがって、補正係数は、画素毎の信号値に対する画素毎の感度ばらつきの逆数となっている。

かかる補正係数を算出するには、予め均一な光量を有する被写体を撮像（以下、これをキャリブレーションと呼ぶ）し、このとき得られた撮像素子ＩＤの各画素毎の信号値（以下、これをキャリブレーション信号値と呼ぶ）の平均値を、各画素のキャリブレーション信号値で除算することにより求めることができる。

ただし、撮像素子ＩＤがカラー撮像素子である場合、一般にＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のようなカラーフィルタをドット状に配置するが、この場合、光源のスペクトルと各カラーフィルタの分光透過特性、さらに撮像素子の分光感度特性によって、ＲＧＢ各色の画素の平均キャリブレーション信号値に差異が生じる。

このためカラー撮像素子の補正においては、ＲＧＢ各色の画素のキャリブレーション信号値から、ＲＧＢ各色の平均キャリブレーション信号値を求め、これを、ＲＧＢ各色の画素のキャリブレーション信号値で除算することにより求める。

また、撮像素子ＩＤにおける画素毎の感度ばらつきは、近赤外光光源２２の照明輝度、撮像カメラ２３における光学系ＯＰの焦点距離、及び撮像素子ＩＤのシャッター速度によっても変化する。

したがってこの実施の形態の場合、メモリ２４には、近赤外光光源２２の照明輝度、撮像カメラ２３における光学系ＯＰの焦点距離、及び撮像素子ＩＤのシャッター速度を組とする補正パターンを複数設定し、これら補正パターンごとに、補正係数がそれぞれ格納されている。

この血管撮像部１２では、制御部１０から撮像命令が与えられた場合、駆動部２１は、該血管撮像部１２における所定位置に近赤外光を照射する１又は２以上の近赤外光光源２２と、撮像カメラ２３における撮像素子ＩＤとを駆動する。

この近赤外光光源２２から照射される近赤外光は、血管撮像部１２の所定位置に指が配されているとき、当該指の内方を反射及び散乱するようにして経由し、指の血管を投影する光（以下、これを血管投影光と呼ぶ）として、光学系ＯＰを介して撮像素子ＩＤに入射する。撮像素子ＩＤは、この血管投影光を光電変換し、当該光電変換結果を所定周期で画像信号として駆動部２１に出力する。

駆動部２１は、この制御部１０の制御のもとに、近赤外光光源２２に対する照明輝度を調整するとともに、撮像カメラ２３における光学系ＯＰの焦点距離及び撮像素子ＩＤのシャッター速度を調整する。

このとき駆動部２１は、現時点における近赤外光光源２２の照明輝度、撮像カメラ２３における光学系ＯＰの焦点距離、及び撮像素子ＩＤのシャッター速度の状態に対応する補正係数をメモリ２４から選択し、当該選択した補正係数を、撮像素子ＩＤから出力される画像信号に乗算して補正することによって、撮像素子固有の感度ばらつきを相殺する。そして駆動部２１は、この補正後の画像信号を制御部１０に送出するようになされている。

（２）モードの具体的な処理内容
次に、制御部１０による血管登録モード及び認証モードの処理内容をそれぞれ具体的に説明する。

（２−１）血管登録モード
制御部１０は、実行命令ＣＯＭ１を操作部１１を介して受けた場合、動作モードを血管登録モードに遷移し、血管撮像部１２及び血管抽出部１３を制御する。

そして制御部１０は、登録者の指における血管の撮像結果として、血管撮像部１２から所定周期で順次供給される画像信号と、当該画像信号に対する血管抽出部１３でのガウシアンフィルタ等の平滑化処理、２値化処理及び細線化処理により得られる各２値画像とに基づいて、血管パターンに対する最適な撮像条件及び抽出条件を検出する処理（以下、これを最適条件決定処理と呼ぶ）を実行する。

この後、制御部１０は、この最適条件決定処理により決定した撮像条件で撮像するように血管撮像部１２を制御するとともに、この撮像条件下の撮像結果として撮像素子ＩＤから出力される画像信号に対して、該最適条件決定処理により決定した抽出条件にしたがって血管パターンを抽出するように血管抽出部１３を制御する。

そして制御部１０は、これら撮像条件及び抽出条件と、当該条件下で抽出された血管パターンとを、このとき割り当てた識別子（以下、これを割当識別子と呼ぶ）に対応付けて、登録者を識別するための情報（以下、これを登録データと呼ぶ）Ｄ_ＲＥとしてフラッシュメモリ１４に記憶することにより登録する。

また制御部１０は、通達部１５を介して割当識別子を当該登録者に伝達するようになされている。具体的に割当識別子は、カード状記憶媒体又は表示部への表示を介して当該登録者に伝達される。

このようにしてこの制御部１０は、血管登録モードを実行することができるようになされている。

（２−２）認証モード
この認証装置１では、認証対象者は、ドア開錠装置が接続されたドアを開錠する場合に、そのドア開錠装置における入力手段（図示せず）に、登録時に伝達された割当識別子を入力する。例えば血管撮像ユニット３_１を対象として割当識別子が入力されると、この割当識別子は、当該ドア開錠装置から、実効命令ＣＯＭ２として通信部１６を介して認証ユニット２の制御部１０に与えられる。

この場合、制御部１０は、認証モードに遷移し、その実行命令ＣＯＭ２における割当識別子に対応付けられた登録データＤ_ＲＥ（撮像条件及び抽出条件と血管パターン）をフラッシュメモリ１４から読み出す。

そして制御部１０は、このとき読み出した撮像条件を、当該実行命令ＣＯＭ２の送出元であるドア開錠装置に搭載された血管撮像ユニット３_１に通信部１６を介して送出し、当該撮像条件で撮像すべき旨を要求する。

この血管撮像ユニット３_１は、血管撮像部１２と同一の駆動部、近赤外光光源及び撮像カメラと、当該血管撮像ユニット３_１における補正係数が補正パターンごとに格納されたメモリとを含む構成でなり、要求された撮像条件に対応する補正係数を、当該撮像条件で認証対象者の指における血管を撮像することにより得られる画像信号に乗算し、かくして得られる画像信号を通信部１６を介して制御部１０に送出するようになされている。

ちなみに、血管撮像ユニット３_２〜３_ｎも、血管撮像ユニット３_１と同様に、当該血管撮像ユニット３における補正係数が補正パターンごとに保持しており、撮像すべき旨の要求を受けた場合には、そのとき要求された撮像条件に対応する補正係数を、当該撮像条件で認証対象者の指における血管を撮像することにより得られる画像信号に乗算し得るようになされている。

制御部１０は、血管撮像ユニット３_１から供給される画像信号に対して、フラッシュメモリ１４から読み出した抽出条件にしたがって、血管登録モードと同一の抽出処理を血管抽出部１３を介して施す。

この状態において制御部１０は、抽出した血管パターンと、フラッシュメモリ１４から読み出した登録データＤ_ＲＥの血管パターンとを照合し、当該照合の程度に応じて、このとき指を配したユーザが登録者（正規ユーザ）であるか否かを判定する。

ここで、制御部１０は、登録者であると判定したときには、血管撮像ユニット３_１を搭載するドア開錠装置に対して、開錠動作を行うべき旨の実行命令ＣＯＭ３を生成し、これを通信部１６を介して転送する。

これに対して、制御部１０は、登録者ではないと判定したときには、その旨を、血管撮像ユニット３_１を搭載するドア開錠装置の表示手段を介して認証対象者に通知するようになされている。

このようにしてこの制御部１０は、認証モードを実行することができるようになされている。

（３）最適条件決定処理の具体的な内容
次に、制御部１０が血管登録モード時に実行する最適条件決定処理の具体的な内容を説明する。

（３−１）最適な照明輝度の決定
例えば図２に示すように、制御部１０は、血管登録モードに遷移した場合、血管撮像部１２に対して、撮像カメラ２３における光学系ＯＰの焦点距離、及び撮像素子ＩＤのシャッター速度を代表値に設定させるとともに、近赤外光光源２２に対する照明輝度を、最低の照明輝度ＬＵ_１に設定させる。

そして制御部１０は、この照明輝度ＬＵ_１で登録者の指の血管を撮像させ、当該撮像結果として撮像素子ＩＤから所定周期で出力されるｎ枚の画像ＩＭ１_１〜ＩＭ１_ｎについて、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値ＣＲ１_１〜ＣＲ１_{（ｎ−１）}を算出し、これら相関値ＣＲ１_１〜ＣＲ１_{（ｎ−１）}の統計量（以下、これを相関統計量と呼ぶ）ＳＣＲ１を算出する。この統計量の算出には、例えば平均、分散又は標準偏差等が採用される。

また制御部１０は、これら画像ＩＭ１_１〜ＩＭ１_ｎに対する血管抽出部１３での血管抽出処理結果として得られる２値画像ＭＩＭ１_１〜ＭＩＭ１_ｎの血管パターン量（血管パターンを構成する画素数）ＰＱ１_１〜ＰＱ１_ｎを算出し、これら血管パターン量ＰＱ１_１〜ＰＱ１_ｎの統計量（以下、これをパターン統計量と呼ぶ）ＳＰＱ１を算出する。

次いで、制御部１０は、撮像カメラ２３における光学系ＯＰの焦点距離、及び撮像素子ＩＤのシャッター速度を代表値のままとし、近赤外光光源２２に対する照明輝度を、所定幅だけ引き上げて設定させ、このとき撮像されたｎ枚の画像ＩＭ２_１〜ＩＭ２_ｎ間の相関値ＣＲ２_１〜ＣＲ２_{（ｎ−１）}の相関統計量ＳＣＲ２と、当該画像に対する血管抽出処理後の２値画像ＭＩＭ２_１〜ＭＩＭ２_ｎ内の血管パターン量ＰＱ２_１〜ＰＱ２_ｎのパターン統計量ＳＰＱ２とを算出する。

このようにして制御部１０は、近赤外光光源２２に対する照明輝度を、最高の照明輝度ＬＵ_ｎとなるまで順次所定幅だけ引き上げて設定させ、該設定された照明輝度ＬＵで撮像されたｎ枚の画像における相関値ＣＲの相関統計量ＳＣＲと、当該２値画像内の血管パターン量ＰＱのパターン統計量ＳＰＱとを算出していく。

やがて、最高の照明輝度ＬＵ_ｍで撮像されたｎ枚の画像ＩＭｍ_１〜ＩＭｍ_ｎにおける相関値ＣＲｍ_１〜ＣＲｍ_{（ｎ−１）}の相関統計量ＳＣＲｍと、当該２値画像ＭＩＭｍ_１〜ＭＩＭｍ_ｎ内の血管パターン量ＰＱｍ_１〜ＰＱｍ_ｎのパターン統計量ＳＰＱｍとを算出し終わると、制御部１０は、これまで求めた各段階の照明輝度ＬＵ_１〜ＬＵ_ｍに対応する相関統計量ＳＣＲ１〜ＳＣＲｍ及びパターン統計量ＳＰＱ１〜ＳＰＱｍの分布から、最適な照明輝度を決定する。

ここで、図３において、相関統計量ＳＣＲ１〜ＳＣＲｍの分布例（図３（Ａ））と、パターン統計量ＳＰＱ１〜ＳＰＱｍの分布例（図３（Ｂ））とを示す。この図３からも分かるように、相関統計量及びパターン統計量は、ともに、照明輝度が低くなるほど熱雑音の影響により増加し、照明輝度が高くなるほど飽和状態に近づくので減少する。

したがって、相関統計量が増加又は減少の一途をたどるその増加開始点Ｐ１、減少開始点Ｐ２間の範囲ＡＲ１、及び、パターン統計量が増加又は減少の一途をたどるその増加開始点Ｐ３、減少開始点Ｐ４間の範囲ＡＲ２（図３（Ｂ））は、安定しているといえる。（以下、範囲ＡＲ１を相関安定範囲ＡＲ１と呼び、範囲ＡＲ２をパターン安定範囲ＡＲ２と呼ぶ）

しかし、指を透過する近赤外光の透過量や、指内方における血管量には個人差があるため、相関安定範囲ＡＲ１、パターン安定範囲ＡＲ２が安定するといっても変動する。例えば、近赤外光の透過量が良好な指であるが、その指内方における血管量は少ない場合、この図３の例のように、おおよそ、相関安定範囲ＡＲ１に比してパターン安定範囲ＡＲ２が大きくなる。一方、近赤外光の透過量が粗悪な指であるが、その指内方における血管量は多い場合、おおよそ、パターン安定範囲ＡＲ２に比して相関安定範囲ＡＲ１が大きくなる。

このように個人差に起因して、相関安定範囲ＡＲ１及びパターン安定範囲ＡＲ２の大きさ（幅）が変動するため、仮に、相関安定範囲ＡＲ１だけに着目して最適値を決定する場合、その最適値の照明輝度で登録者の指を撮像しても、例えば指の透過量が粗悪であることに起因して、その撮像結果から抽出される血管パターン量が乏しくなるといったことがあるため、最適値としての信頼性が欠ける。

一方、パターン安定範囲ＡＲ２だけに着目して最適値を決定する場合も同様なことがあり、かつこの場合には、増加開始点Ｐ３の近傍については、熱雑音による影響であるのか、又は、熱雑音による影響ではなく血管パターン量自体が多いことによるものかが不明となるので、最適値として決定することは好ましいとはいえない。

そこでこの実施の形態の場合、制御部１０は、相関統計量が増加又は減少の一途をたどるその増加開始点Ｐ１、減少開始点Ｐ２間の相関安定範囲ＡＲ１（図３（Ａ））と、パターン統計量が増加又は減少の一途をたどるその開始点Ｐ３、Ｐ４間のパターン安定範囲ＡＲ２（図３（Ｂ））とのうち、重複する範囲ＡＲ_ＲＰの中間位置に対応する照明輝度ＬＵ_ＢＴを、最適な照明輝度として決定するようになされている。

（３−２）最適な露出時間の決定
次に、制御部１０は、かかる最適な照明輝度ＬＵ_ＢＴを決定すると、血管撮像部１２に対して、近赤外光光源２２に対する照明輝度を、該最適な照明輝度ＬＵ_ＢＴに設定させた後、図４に示すように、撮像素子ＩＤのシャッター速度（露出時間）を、最低値ＥＸ_１から最高値ＥＸ_ｍまで所定幅だけ引き上げて順次設定させる。

また制御部１０は、上述の照明輝度の場合と同様に、これら段階ＥＸ_１〜ＥＸ_ｍごとに、ｎ枚の画像ＩＭｍ_１〜ＩＭｍ_ｎにおける相関値ＣＲｍ_１〜ＣＲｍ_{（ｎ−１）}の相関統計量ＳＣＲｍと、当該画像に対する所定の血管抽出処理結果として得られる２値画像ＭＩＭｍ_１〜ＭＩＭｍ_ｎ内の血管パターン量ＰＱｍ_１〜ＰＱｍ_ｎのパターン統計量ＳＰＱｍとをそれぞれ算出する。

そして制御部１０は、各段階のシャッター速度（露出時間）ＥＸ_１〜ＥＸ_ｍに対応する相関統計量ＳＣＲ１〜ＳＣＲｍ及びパターン統計量ＳＰＱ１〜ＳＰＱｍの分布のうち、増加又は減少の一途をたどることになるその開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置に対応するシャッター速度（露出時間）を、最適なシャッター速度（露出時間）として決定するようになされている。

（３−３）最適な平滑化フィルタ係数の決定
次に、制御部１０は、かかる最適なシャッター速度（露出時間）を決定すると、血管撮像部１２に対して、撮像素子ＩＤのシャッター速度を、該最適なシャッター速度に設定させた後、図５に示すように、血管抽出処理における平滑化処理での平滑化フィルタ係数を、最低値ＦＣ_１（最も粗い平滑化に対応する係数値）から最高値ＦＣ_ｍ（最も細かい平滑化に対応する係数値）まで所定幅だけ引き上げて順次設定させる。

また制御部１０は、上述の照明輝度やシャッター速度（露出時間）の場合と同様に、これら段階ＦＣ_１〜ＦＣ_ｍごとに、ｎ枚の画像ＩＭｍ_１〜ＩＭｍ_ｎにおける相関値ＣＲｍ_１〜ＣＲｍ_{（ｎ−１）}の相関統計量ＳＣＲｍと、当該画像に対する所定の血管抽出処理結果として得られる２値画像ＭＩＭｍ_１〜ＭＩＭｍ_ｎ内の血管パターン量ＰＱｍ_１〜ＰＱｍ_ｎのパターン統計量ＳＰＱｍとをそれぞれ算出する。

そして制御部１０は、各段階の平滑化フィルタ係数ＦＣ_１〜ＦＣ_ｍに対応する相関統計量ＳＣＲ１〜ＳＣＲｍ及びパターン統計量ＳＰＱ１〜ＳＰＱｍの分布のうち、増加又は減少の一途をたどることになるその開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置に対応する平滑化フィルタ係数を、最適な平滑化フィルタ係数として決定するようになされている。

このようにして制御部１０は、撮像条件として照明輝度及び露出時間を決定するとともに、抽出条件として平滑化フィルタ係数を決定することができるようになされている。

（４）動作及び効果
以上の構成において、この認証装置１における制御部１０は、近赤外光を撮像光として照射する近赤外光光源２２の輝度条件と、撮像カメラ２３の撮像条件と、血管パターンの撮像結果として撮像素子ＩＤより順次出力される各画像信号から血管パターンを抽出する血管抽出部１３での抽出条件のうち、近赤外光光源２２の輝度条件以外を固定とし、該輝度条件（照明輝度）を駆動部２１を介して複数の段階ＬＵ_１〜ＬＵ_ｍ（図２）に切り換える。

また制御部１０は、ｎ枚の画像ＩＭｍ_１〜ＩＭｍ_ｎにおける相関値ＣＲｍ_１〜ＣＲｍ_{（ｎ−１）}の相関統計量ＳＣＲｍと、当該画像に対する所定の血管抽出処理結果として得られる２値画像ＭＩＭｍ_１〜ＭＩＭｍ_ｎ内の血管パターン量ＰＱｍ_１〜ＰＱｍ_ｎのパターン統計量ＳＰＱｍとを段階ＬＵ_１〜ＬＵ_ｍごとに求める（図２）。

そして制御部１０は、各段階ＬＵ_１〜ＬＵ_ｍにおける相関統計量ＳＣＲｍ及びパターン統計量ＳＰＱｍの分布（図３）のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点Ｐ１、Ｐ３及び減少開始点Ｐ２、Ｐ４間の範囲ＡＲ１、ＡＲ２が重複する範囲ＡＲ_ＲＰの中間位置に対応する照明輝度ＬＵ_ＢＴを、血管パターンに適した条件の１つとして決定する。

相関統計量ＳＣＲｍの分布（図３（Ａ））は、おおよそ個人差と、その個人差に対する撮像条件とが反映されたものとなり、これらに当該個人差に対する抽出条件を加えたものが、パターン統計量ＳＰＱｍの分布（図３（Ｂ））に反映される。

したがって制御部１０は、相関統計量ＳＣＲｍ及びパターン統計量ＳＰＱｍのいずれか一方の分布だけに着目して血管パターンに適した照明輝度ＬＵ_ＢＴを決定する場合に比して、双方の分布に着目して血管パターンに適した照明輝度ＬＵ_ＢＴを決定するほうが、より一段とその血管パターンに適したものとして照明輝度ＬＵ_ＢＴを決定することができ、これにより認証精度を向上させ得る生体パターンを得ることが可能となる。

この照明輝度ＬＵ_ＢＴの決定と同様にして、制御部１０は、撮像カメラ２３の構成要素の１つである撮像素子ＩＤの露出時間についても血管パターンに適した条件の１つとして決定し、また撮像カメラ２３（撮像系）のみならず、血管抽出部１３（画像処理系）の構成要素の１つである平滑化処理におけるフィルタ係数についても血管パターンに適した条件の１つとして決定する。

したがって、たとえ製造元が異なる撮像カメラ２３と、血管抽出部１３とを用いて認証装置１を構成したとしても、より一段と認証精度を向上させ得る生体パターンを得ることが可能となる。

この実施の形態の場合、制御部１０は、所定の均一な撮像対象を撮像素子ＩＤで撮像して得られる画像信号の各画素値の平均値を当該各画素値でそれぞれ除算して得られた補正係数を、各画像信号に乗算し、当該乗算された各画像信号に基づいて相関統計量ＳＣＲｍを求めるとともに、当該乗算された各画像信号に対する所定の血管抽出処理結果として得られる２値画像ＭＩＭｍ_１〜ＭＩＭｍ_ｎからパターン統計量ＳＰＱｍを求める。

したがって、個人差のみならず、撮像素子ＩＤ固有の感度ばらつきをも考慮して血管パターンに適した条件を決定することができ、より一段と認証精度を向上させ得る生体パターンを得ることが可能となる。

また、この場合には、いずれの血管撮像ユニット３_１〜３_Ｎで撮像した場合であっても、撮像素子ＩＤ固有の感度ばらつきに依存することなく同条件下で撮像することができることから、より一段と認証精度を向上させ得る認証装置１を実現することができる。

以上の構成によれば、個人差と、その個人差に対する撮像条件とが反映された相関統計量ＳＣＲｍの分布（図３（Ａ））と、これらに当該個人差に対する抽出条件を加えたものが反映されたパターン統計量ＳＰＱｍの分布（図３（Ｂ））のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点Ｐ１、Ｐ３及び減少開始点Ｐ２、Ｐ４間の範囲ＡＲ１、ＡＲ２が重複する範囲ＡＲ_ＲＰの中間位置に対応する照明輝度ＬＵ_ＢＴ、露出時間、平滑フィルタ係数を、血管パターンに適した条件の１つとして決定するようにしたことにより、認証精度を向上させ得る生体パターンを得ることが可能となり、かくして認証精度を向上させ得る認証装置１を実現することができる。

（５）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、生体パターンとして、血管パターンを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば指紋パターン、口紋パターン又は顔面パターン等を適用するようにしてもよい。

なお、指紋パターン、口紋パターン又は顔面パターン等を適用する場合、近赤外光を撮像光として照射する近赤外光光源２２は不要であることに加え、上述の実施の形態にように、生体パターンに適した近赤外光光源２２の照明輝度を求めることも不要となることから、認証装置１全体としての構成を簡易化することができる。

また上述の実施の形態においては、例えば血管パターンに適した照明輝度の決定手法として、各段階ＬＵ_１〜ＬＵ_ｍにおける相関統計量ＳＣＲｍ及びパターン統計量ＳＰＱｍの分布（図３）のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点Ｐ１、Ｐ３及び減少開始点Ｐ２、Ｐ４間の範囲ＡＲ１、ＡＲ２が重複する範囲ＡＲ_ＲＰの中間位置に対応する照明輝度ＬＵ_ＢＴとしたが、本発明はこれに限らず、当該中間位置に対して所定のマージンを加味し、当該中間近傍のいずれかの位置に対応する照明輝度ＬＵ_ＢＴとしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、複数の血管撮像ユニット３_Ｎを個々のドア開錠装置に搭載し、ドアの開錠の際に認証するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、携帯電話機やＰＤＡ(Personal Digital Assistants)等の携帯端末に搭載し、該携帯端末における特定の機能の制限を解除する際に認証するようにしてもよい。またこの例に限らず、この他種々の認証態様に、本最適条件決定処理を適用することができる。

さらに上述の実施の形態においては、画像信号から生体パターンを抽出する抽出手段として、平滑化処理、２値化処理及び細線化処理を施すようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら処理の一部を省略する若しくは入れ替える、又は、これら処理に対して新たな処理を加えるようにしてもよい。ちなみに、これら処理の順序についても適宜変更することができる。

さらに上述の実施の形態においては、登録データＤ_ＲＤの登録対象の記憶媒体として、フラッシュメモリ１４を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＨＤＤ(Hard Disk Drive)や、装脱着自在のメモリスティック（ソニー株式会社 登録商標）等、この他種々の記憶手段を幅広く適用することができる。なお、この記憶媒体においては、認証ユニット２とは別体として、無線による伝送路を介して接続した形態とするようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、照合機能及び登録機能を有する認証装置１を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該機能ごとに単体の装置に分けた態様で適用する等、用途等に応じて種々の態様で適用することができる。

本発明は、バイオメトリクス認証する分野に利用可能である。

本実施の形態による認証装置の全体構成を示すブロック図である。 各照明輝度における画像間の相関値及び血管パターン量の統計の説明に供する略線図である。 最適な照明輝度の決定の説明に供する略線図である。 各露出時間における画像間の相関値及び血管パターン量の統計の説明に供する略線図である。 各平滑フィルタ係数における画像間の相関値及び血管パターン量の統計の説明に供する略線図である。

符号の説明

１……認証装置、１０……制御部、１１……操作部、１２……血管撮像部、１３……血管抽出部、１４……フラッシュメモリ、１５……通達部、１６……通信部、２１……駆動部、２２……近赤外光光源、２３……撮像カメラ、２４……メモリ、ＩＤ……撮像素子、ＯＰ……光学系。

Claims (6)

1. 撮像手段の撮像条件と、その撮像手段における生体パターンの撮像結果として順次出力される各画像信号から上記生体パターンを抽出する抽出条件とのうち、上記撮像手段に含まれる撮像素子の露出時間以外を固定とし、該露出時間を複数の段階に切り換える第１のステップと、
   各上記画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を上記段階ごとに求めるとともに、当該画像信号から抽出された生体パターン量の統計量を上記段階ごとに求める第２のステップと、
   各上記段階における上記相関値の統計量及び上記生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間を、上記生体パターンに適した撮像条件として決定する第３のステップと
   を具えることを特徴とする条件決定方法。
2. 所定の均一な撮像対象を上記撮像素子で撮像して得られる画像信号の各画素値の平均値を当該各画素値でそれぞれ除算して得られた補正係数を、各上記画像信号に乗算する乗算ステップを具え、
   上記第２のステップでは、
   乗算された各画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を上記段階ごとに求めるとともに、当該乗算された各画像信号から抽出された生体パターン量の統計量を上記段階ごとに求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の条件決定方法。
3. 上記第１のステップでは、
   近赤外光を撮像光として照射する光源の輝度条件、撮像手段の撮像条件及び上記抽出条件のうち、上記撮像素子の露出時間又は上記光源の輝度以外を固定とし、該露出時間又は輝度を複数の段階にそれぞれ切り換え、
   上記第２のステップでは、
   各上記画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を上記段階ごとに求めるとともに、当該画像信号から抽出された血管パターン量の統計量を上記段階ごとに求め、
   上記第３のステップでは、
   各上記段階における上記相関値の統計量及び上記生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間及び輝度を、上記生体パターンに適した条件として決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の条件決定方法。
4. 上記第１のステップでは、
   上記撮像条件及び上記抽出条件のうち、上記撮像素子の露出時間又は上記画像信号に施す平滑化処理の平滑フィルタ係数以外を固定とし、該露出時間又は平滑フィルタ係数を複数の段階にそれぞれ切り換え、
   上記第３のステップでは、
   各上記段階における上記相関値の統計量及び上記生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間及び平滑フィルタ係数を、上記生体パターンに適した条件として決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の条件決定方法。
5. 生体パターンの撮像結果として、撮像手段に含まれる撮像素子より順次出力される各画像信号から上記生体パターンを抽出する抽出手段と、
   上記撮像手段及び上記抽出手段を制御する制御手段と
   を具え、
   上記制御手段は、
   上記撮像手段の撮像条件及び上記抽出手段の抽出条件のうち、上記撮像素子の露出時間以外を固定とし、該露出時間を複数の段階に切り換え、
   各上記画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を上記段階ごとに求めるとともに、当該画像信号から抽出された生体パターン量の統計量を上記段階ごとに求め、
   各上記段階における上記相関値の統計量及び上記生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間を、上記生体パターンに適した撮像条件として決定し、
   上記撮像条件下における上記生体パターンの撮像結果として、上記撮像素子より出力された各上記画像信号から抽出された１又は２以上の生体パターンを記憶媒体に登録する
   ことを特徴とする登録装置。
6. 撮像手段と、生体パターンの撮像結果として上記撮像手段に含まれる撮像素子より順次出力される各画像信号から上記生体パターンを抽出する抽出手段とを制御する制御手段に対して、
   上記撮像手段の撮像条件及び上記抽出手段の抽出条件のうち、上記撮像素子の露出時間以外を固定とし、該露出時間を複数の段階に切り換える第１の処理と、
   各上記画像信号について、時間軸上で互いに隣接する画像間の相関値の統計量を上記段階ごとに求めるとともに、当該画像信号から抽出された生体パターン量の統計量を上記段階ごとに求める第２の処理と、
   各上記段階における上記相関値の統計量及び上記生体パターン量の統計量の分布のうち、増加及び減少の一途をたどるその増加開始点及び減少開始点間の範囲が重複する範囲の中間位置もしくはその近傍位置に対応する露出時間を、上記生体パターンに適した撮像条件として決定する第３の処理と、
   上記撮像条件下における上記生体パターンの撮像結果として、上記撮像素子より出力された各上記画像信号から抽出された１又は２以上の生体パターンを記憶媒体に登録する第４の処理と
   を実行させることを特徴とするプログラム。

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