JP2007034747A - 物品確認装置、撮像装置及び物品確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偽造媒体の作成を困難にすると共に、容易且つ高精度に物品の真贋を確認することができる物品確認装置を提供する。
【解決手段】カード等の物品４０を登録するときに、照明光の方向及び撮像方向の少なくとも一方を異ならせて基準の物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像を同一撮像範囲５０について複数個撮像し、該撮像した複数個の特徴画像または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴情報を該複数個の特徴画像毎に登録する。確認対象の物品が登録された基準の物品か否かを確認するときには、確認対象の物品表面の特徴画像を、基準の物品を撮像したときと同じ条件で複数個撮像し、該撮像した複数個の特徴画像と基準の物品の複数個の特徴画像とを比較した結果、または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴と基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴との比較結果に基づいて、確認対象の物品が基準の物品であるか否かを判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、物品の真贋を確認する物品確認装置、物品の真贋を確認するために用いられる撮像装置、及び物品確認方法に関する。

従来より、クレジットカード等の貴重品や重要書類などの真贋を確認するため、様々な技術が提案されている。例えば、図７に示すように、物品６０を光源５４によって照明し、物品６０の表面を所定の観測領域（図７（Ｂ）の撮影範囲７０）から、当該物品６０自体が元来有している再現不能な微小な特徴、例えば表面の微細な凹凸のパターン（図７（Ｂ）には物品表面の凸部６０ａと該凸部６０ａに対して光源５４と反対方向に伸びる陰影とが特徴として図示されている）などをカメラ５２等で読取って予め登録しておき、確認対象の物品６２の表面の微小な特徴をカメラ５２等で読み取り、予め登録しておいた特徴と比較することによって、確認対象の物品６０の真贋を確認する書類確認装置や物品確認装置が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開２００４−１５３４０５号公報 特開２００５−０１０５８１号公報

しかしながら、従来技術では、登録されている物品（真正媒体）６０（図７参照）の表面を予め外部のカメラで撮影し、図８に示すように、物品確認装置の真贋を確認するためのカメラ５２の撮像解像度よりも高い解像度の写真６４を未登録の物品６２に貼付すると、貼付された写真６４の特徴が登録済の特徴と一致して確認対象の物品の真贋の区別ができなくなり、誤った判定結果を出力してしまうことがある、という問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、偽造媒体の作成を困難にすると共に、容易且つ高精度に物品の真贋を確認することができる物品確認装置、撮像装置及び物品確認方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の物品確認装置は、物品表面を照明する光の方向及び撮像方向の少なくとも一方を異ならせて物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像を同一撮像範囲について複数個撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって基準の物品表面の特徴画像が複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴を示す特徴情報を該複数個の特徴画像毎に登録する登録手段と、前記撮像手段によって確認対象の物品表面の特徴画像が前記基準の物品を撮像したときと同じ条件で複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々とを比較した比較結果、または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との比較結果に基づいて、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であるか否かを判定する判定手段と、を含んで構成されている。

このような構成によれば、基準の物品を登録するときおよび確認対象の物品を確認するときに、物品を照明する光の方向を異ならせたり、撮像方向を異ならせたりすることによって同一撮像範囲について複数個の特徴画像を撮像することができ、同一の撮像範囲について外部の撮像手段で基準の物品を撮像して得られた１つの特徴画像では再現しきれない特徴画像を多重に得ることができる。更に、確認対象の複数個の特徴画像の各々と登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々とを比較した比較結果、または確認対象の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との比較結果に基づいて、確認対象の物品が基準の物品であるか否かを判定するため、偽造媒体の作成が困難となると共に、容易且つ高精度に物品の真贋を確認することができる。

また、ここでいう物品表面の再現不能な微細な特徴とは、外部から読取り可能に現れている物品の再現不能な微細な特徴をいい、例えば、外側が下層の特徴が読取り可能に現れる程度に透明な保護膜（透明層）で覆われている物品の場合には、透明層自体に現れている再現不能な微細な特徴だけでなく、透明層の下層に現れている再現不能な微細な特徴も含まれる。

なお、撮像手段は、同じ波長域の光を異なる方向から各方向毎に異なるタイミングで物品表面に照射し、各照射タイミングに同期して特徴画像を複数個撮像するようにしてもよいし、異なる波長域の光を異なる方向から物品表面に同時に照射し、各波長域に応じた複数個の受光手段によって複数個の特徴画像を同時に撮像するようにしてもよい。また、所定波長域の光を物品表面に照射し、異なる位置に配置された複数個の受光手段によって異なる方向から複数個の特徴画像を同時に撮像するか、または単一の受光手段を移動させて異なる方向から複数個の特徴画像を撮像してもよい。

なお、判定手段は、前記確認対象の物品表面の前記撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々との一致数が過半数を超えた場合、または前記確認対象の物品表面の前記撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との一致数が過半数を超えた場合に、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であると判定することができる。

これにより、例えば撮像した特徴画像に含まれるノイズや物品の経時変化等により一致数が減少した場合であっても、誤判定せずに正しく判定できる。なお、ここでいう一致とは、完全に一致している場合だけでなく、類似度が所定値以上、或いは相違度が所定値未満の場合も含まれる。

また、本発明の撮像装置は、基準の物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像が複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴を示す特徴情報を該複数個の特徴画像毎に登録する登録手段、および確認対象の物品表面の特徴画像が前記基準の物品を撮像したときと同じ条件で複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々とを比較した比較結果、または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との比較結果に基づいて、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であるか否かを判定する判定手段を備えた判定装置で用いられる特徴画像を撮像するための撮像装置であって、物品表面を照明する光の方向及び撮像方向の少なくとも一方を異ならせて物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像を同一撮像範囲について複数個撮像する。

このような撮像装置により、偽造媒体の作成が困難となると共に、判定装置で容易且つ高精度に物品の真贋を確認することができる。

本発明の物品確認方法は、基準の物品表面を照明する光の方向及び撮像方向の少なくとも一方を異ならせて該基準の物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像を同一撮像範囲について複数個撮像する第１撮像工程と、前記第１撮像工程で撮像された複数個の特徴画像または前記第１撮像工程で撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴を示す特徴情報を該複数個の特徴画像毎に登録する登録工程と、確認対象の物品表面の特徴画像を前記第１撮像工程で前記基準の物品を撮像したときと同じ条件で複数個撮像する第２撮像工程と、前記第２撮像工程で撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々とを比較した比較結果、または前記第２撮像工程で撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との比較結果に基づいて、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であるか否かを判定する判定工程と、を含んでいる。

本発明の物品確認方法も、本発明の物品確認装置と同様に作用するため、偽造媒体の作成が困難となると共に、容易且つ高精度に物品の真贋を確認することができる。

以上説明したように、本発明によれば、偽造媒体の作成を困難にすると共に、容易且つ高精度で物品の真贋を確認することができる、という優れた効果を奏する。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［ランダムパターン］
まず、本発明に係る実施の形態を説明するのに先立ち、物品自体が元来有している再現不能な微細な凹凸の特徴（以下、ランダムパターンと称す）について説明する。

例えば、不織布では、繊維が複雑に絡み合ってできたものであり、この繊維によるパターンが同一になるものはない。すなわち、不織布から繊維によるランダムパターンを観測することができる。また、紙も植物繊維が複雑に絡み合ってできたものであり、不織布と同様に、紙からもランダムパターンを観測することができる。同一種、同一ロットの紙であっても紙毎にそのパターンは異なる。

また、カーボン充填した黒色のゴム表面、ＩＣパッケージ用のセラミック表面、金属微粒子分散のＵＶ硬化型塗料の塗膜（所謂ラメ塗装）表面からも、表面の微小なクラックや材料の微粒子等によってランダムパターンが観察できる。また、ステンレス鋼材表面からもヘアライン処理やサンドブラスト処理等、表面仕上げ時に作られたランダムパターンを観察できる。また、皮革も自然の状態でその表面にランダムな皺が形成されているため、この皺がランダムパターンとして観察される。

このように、各種の物品からランダムパターンを観察することができる。このランダムパターンは、意図的に作ったものではなく、物品そのものの成り立ち、製造工程、或いは製造後などで不作為にできたものであり、そのパターンが全く同じである物品が複数存在するとは考え難い。また、同一のものを故意に作り出すことは困難と思われる。すなわち、同一の工程を経て製造・物流された物品であっても、微視的には、各物品ごとにランダムパターンが異なる。特に、上述したようなランダムパターンは、顕微鏡レベルの微細なパターンであり、これを偽造することは容易ではない。また、ゴム表面や皮革表面、或いは不織布といった形状が変化し易い軟らかい素材のランダムパターンも、外力が加わらない状態では安定である。

なお、ランダムパターンについての詳細な説明は、先に先行技術文献として挙げた特許文献１（特開２００４−１５３４０５号公報）及び特許文献２（特開２００５−０１０５８１号公報）に記載されているため、ランダムパターンについてのこれ以上のここでの説明は省略する。

本発明は、上記のような物品が元来有するランダムなパターンを、各物品を確認（識別・照合）するための情報として利用するものである。このような微細なランダムパターンの読み取りには、触針法、電子顕微鏡観察法等幾つかの方法が考えられるが、物品保護の観点から未処理、非破壊であることが望ましい。光を利用する方法はこの点で優れている。以下、光を利用してランダムパターンを読み取って、物品の真贋を確認する物品確認装置について説明する。

［全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る物品確認装置の概略構成図である。図１に示すように、物品確認装置１０は、ＣＰＵ１２、ＲＡＭ１４、ＲＯＭ１６、外部Ｉ／Ｆ（インタフェース）処理装置１８、内部Ｉ／Ｆ処理装置２０を備え、これらは互いにシステムバス３２を介して接続されている。

ＣＰＵ１２は、ＲＯＭ１６に記憶されたプログラムを実行し、物品確認装置１０全体の動作を制御する。なお、ＲＯＭ１６に記憶されたプログラムには、登録対象の物品表面のランダムパターンを含む画像（以下、特徴画像と呼称）を撮像し、物品表面のランダムパターンの特徴を示す特徴量を抽出して登録する登録処理プログラムや、確認対象の物品表面の特徴画像を撮像し、撮像した特徴画像から物品表面のランダムパターンの特徴を示す特徴量を抽出して、予め登録されている特徴量と比較することにより認証・非認証を判定する確認処理プログラムが含まれている。

なお、ここでいう物品表面のランダムパターンとは、外部から撮像可能に現れている物品の再現不能な微細な特徴をいう。例えば、外側が下層の微細な特徴が撮像可能に現れる程度に透明な保護膜で覆われている物品の場合には、透明な保護膜自体に現れている再現不能な微細な特徴と、透明な保護膜の下層に現れている再現不能な微細な特徴の双方の特徴を含む。具体的に例示すると、現在金融機関等で広く使用されているクレジットカード等のカードには、例えばラメ状の微細な地紋が現れた塗装の上に、ハードコート等の透明層が固着されているタイプのものが広く普及している。従って、このような物品の場合には、保護膜自体に現れた凹凸等の微細なランダムパターンと、保護膜の下層の微細な地紋（ランダムパターン）の双方を含むことができる。

本実施の形態では、登録対象及び確認対象の物品として、プラスチックカードにテープ状（ストライプ）の磁気記録媒体を貼り付けたキャッシュカードやクレジットカード等の磁気カード（以下、カード）を例に挙げて説明する。

ＲＡＭ１４は、ワークメモリであって、撮像された特徴画像や抽出した特徴量を示すデータあるいは外部装置３４から取得した特徴量を示すデータ等を一時的に記憶する領域を含む。

外部Ｉ／Ｆ処理装置１８は、外部装置３４との間でデータの授受を行うためのインタフェースである。物品確認装置１０は、該外部Ｉ／Ｆ処理装置１８を介して外部装置３４に登録対象の物品を登録させるために、物品表面のランダムパターンの特徴量を示すデータを送信したり、該外部Ｉ／Ｆ処理装置１８を介して外部装置３４から登録済の物品の特徴量を示すデータを物品確認装置１０での確認処理に使用するために受信したりする。

内部Ｉ／Ｆ処理装置２０には、光源部２２、カメラ２４、磁気ヘッド制御装置２６、及びカード搬送装置３０が接続されている。

光源部２２は、第１の光源２２ａ、第２の光源２２ｂ、第３の光源２２ｃ、第４の光源２２ｄの４つの光源から構成されている（図２参照）。図２に示すように、各光源２２ａ〜２２ｄは各々異なる方向から光を照射してカード４０を照明するように配置され、各々同一波長域の光を照射して、物品確認装置１０に挿入されたカード４０を照明する。各光源２２ａ〜２２ｄの点灯タイミング（光の照射タイミング）は、内部Ｉ／Ｆ処理装置２０を介してＣＰＵ１２により制御される。各光源２２ａ〜２２ｄには、例えば、ＬＥＤ、ハロゲンランプ、蛍光灯、キセノン放電管などを用いることができる。

カメラ２４は、光源部２２から照射された光によって照明されたカード４０表面の予め定められた撮像範囲５０から、特徴画像を撮像する。本実施の形態において、カメラ２４及びカメラ２４の撮像範囲５０は固定されている。カメラ２４の撮像タイミングは、内部Ｉ／Ｆ処理装置２０を介してＣＰＵ１２により制御される。

磁気ヘッド制御装置２６には、磁気ヘッド２８が接続されている。磁気ヘッド２８は、磁気ヘッド制御装置２６によって制御され、図示されない挿入口からカード４０が挿入されて磁気ヘッド２８の読み取り位置まで搬送されたときに、カード４０に貼付された磁気記録媒体から情報を読み出す。

カード搬送装置３０は、搬送ローラ３０ａ及びモータ３０ｂを含んで構成されている。図示されない挿入口からカード４０が挿入されたときに、搬送ローラ３０ａを回転させて該挿入されたカード４０を予め定められた位置まで搬送し、挿入されたカード４０を用いた処理が終了したときには、搬送ローラ３０ａを逆回転させて該処理済みのカード４０を搬送して挿入口から排出する。

なお、物品確認装置１０と間でデータの授受を行う外部装置３４では、物品確認装置１０からカード４０の識別符号及び特徴量を示すデータを受信したときには、該識別符号と特徴量を示すデータとを対応付けてデータベースに記憶することによってカード４０を登録し、物品確認装置１０から特徴量のデータの要求を受信したときには、該要求に応じてデータベースから特徴量を示すデータを読み出して物品確認装置１０に送信する。

［物品確認装置の動作］
次に、物品確認装置１０の動作を説明する。物品確認装置１０でカード４０の真偽を判定するためには、本物のカード４０が有するランダムパターンの特徴を予め登録しておく必要がある。図２及び図３を参照して、物品確認装置１０において実行される登録処理について説明する。

登録対象のカード４０が不図示の挿入口から挿入されると、カード搬送装置３０は磁気ヘッド２８の読み取り位置までカード４０を搬送する。このとき、図３に示される登録処理プログラムが開始される。

ステップ１００では、磁気ヘッド制御装置２６で磁気ヘッド２８を制御し、カード４０の磁気記録媒体から識別符号を読み出して取得する。この識別符号は、カード４０を識別するための固有の符号であって予め磁気記録媒体に記録されている。なお、識別符号の取得後は、カード搬送装置３０によってカード４０を予め定められた位置まで搬送する。

続いて、ステップ１０２で、図２（Ａ）に示すように第１の光源２２ａを点灯し、カード４０表面を第１の光源２２ａの方向から光をあてて照明する。第１の光源２２ａからの光は光線経路３６ａに沿って進み、ランダムパターンの一部としての凸部４０ａを含みカード４０表面を照らし出し、凸部４０ａに対して光線経路３６ａ下流側に凸部４０ａの陰影を作り出す。なお、陰影の方向や形状はカード４０表面の凹凸の形状のみならず照明する光の方向（カード４０表面に対する光の入射角度を含む）にも依存する。このようにカード４０表面を照明した状態で、カード４０表面の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。撮像後、第１の光源２２ａを消灯する。

ステップ１０４では、撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを実行する。図４は、特徴量抽出サブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。なお、特徴量の抽出には、従来公知の技術を採用することができるが、本実施の形態では、先に先行技術文献として挙げた特許文献１（特開２００４−１５３４０５号公報）及び特許文献２（特開２００５−０１０５８１号公報）に記載されている方法を適用する。

まずステップ１５０で、撮像された特徴画像を適切な大きさのメッシュ（メッシュ数ｄ＝縦Ｍ×横Ｎ）に区切り（量子化）、各メッシュをある濃度値（濃度レベルｑ）で代表させて（標本化）、モザイク状の画像の画像データに変換する。

ステップ１５２では、量子化標本化後の画像データを、ｊ番目のメッシュの濃度をｘｊとして、このパターンをｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・ｘｄ）ｔ（ｔは転置を表す）なるベクトル（特徴ベクトル）で記述する。この特徴ベクトルを特徴量とする。

この特徴ベクトルの各要素は対応する画像領域の濃度を与える。得られたパターンは特徴ベクトルによって張られた特徴空間上の１点として表されることになる。前述したように、各物品は、微視的には異なるランダムパターンを有するため、特徴ベクトルもそれぞれ固有の特徴を表すものとなる。すなわち、各物品のランダムパターンの特徴をこの特徴ベクトルによって表すことができる。なお、特徴ベクトルの代わりに、全ベクトルから分散共分散行列又は相関行列を求めて、これを特徴量としてもよい。

第１の光源２２ａを点灯して撮像した特徴画像から算出した特徴量を示すデータをデータＲＤ１と称す。

ステップ１０４での特徴量抽出サブルーチンが終了した後は、ステップ１０６に移行し、図２（Ｂ）に示すように第２の光源２２ｂを点灯し、カード４０表面を第２の光源２２ｂの方向から光をあてて照明する。第２の光源２２ｂからの光は光線経路３６ｂに沿って進み、ランダムパターンの一部としての凸部４０ａを含みカード４０表面を照らし出し、凸部４０ａに対して光線経路３６ｂ下流側に凸部４０ａの陰影を作り出す。このようにカード４０表面を照明した状態で、カード４０表面の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。撮像後、第２の光源２２ｂを消灯する。

ステップ１０８では、第２の光源２２ｂを点灯して撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを上述と同様に実行する。第２の光源２２ｂを点灯して撮像した特徴画像から算出した特徴量を示すデータをデータＲＤ２と称す。

続いて、ステップ１１０で、図２（Ｃ）に示すように第３の光源２２ｃを点灯し、カード４０表面を第３の光源２２ｃの方向から光をあてて照明する。第３の光源２２ｃの光は光線経路３６ｃに沿って進み、ランダムパターンの一部としての凸部４０ａを含みカード４０表面を照らし出し、凸部４０ａに対して光線経路３６ｃ下流側に凸部４０ａの陰影を作り出す。このようにカード４０表面を照明した状態で、カード４０表面の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。撮像後、第３の光源２２ｃを消灯する。

ステップ１１２では、第３の光源２２ｃを点灯して撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを上述と同様に実行する。第３の光源２２ｃを点灯して撮像した特徴画像から算出した特徴量を示すデータをデータＲＤ３と称す。

続いて、ステップ１１４で、図２（Ｄ）に示すように第４の光源２２ｄを点灯し、カード４０表面を第４の光源２２ｄの方向から光をあてて照明する。第４の光源２２ｄの光は光線経路３６ｄに沿って進み、ランダムパターンの一部としての凸部４０ａを含みカード４０表面を照らし出し、凸部４０ａに対して光線経路３６ｄ下流側に凸部４０ａの陰影を作り出す。このようにカード４０表面を照明した状態で、カード４０表面の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。撮像後、第４の光源２２ｄを消灯する。

ステップ１１６では、第４の光源２２ｄを点灯して撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを上述と同様に実行する。第４の光源２２ｄを点灯して撮像した特徴画像から算出した特徴量を示すデータをデータＲＤ４と称す。

ステップ１１８では、上記のように光源２２ａ〜２２ｄを順次（異なるタイミングで）点灯して異なる方向からカード４０を照明し、各点灯タイミングに同期して撮像した特徴画像毎の特徴量を示すデータＲＤ１〜ＲＤ４を、カード４０の磁気記録媒体から読み出した識別符号に対応付けて外部装置３４に登録する。

次に、確認対象のカード４０の真贋を確認する動作について説明する。図５は、物品確認装置１０において実行される確認処理プログラムの流れを示すフローチャートである。

確認対象のカード４０が不図示の挿入口から挿入されると、カード搬送装置３０は磁気ヘッド２８の読み取り位置までカード４０を搬送する。このとき、図５に示される確認処理プログラムが開始される。

ステップ２００では、磁気ヘッド制御装置２６で磁気ヘッド２８を制御し、カード４０の磁気記録媒体から識別符号を読み出して取得する。識別符号の取得後は、カード搬送装置３０によってカード４０を予め定められた位置まで搬送する。

ステップ２０２では、取得した識別符号に対応して登録されている特徴量を示すデータＲＤ１〜ＲＤ４を外部装置３４から取得する。

ステップ２０４では、登録処理時と同様に、図２（Ａ）に示すように第１の光源２２ａを点灯し、カード４０表面を第１の光源２２ａの方向から光をあてて照明して、登録処理において登録対象のカード４０を撮像した撮像範囲と同一の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。

なお、確認処理において登録処理における撮像範囲と同一の撮像範囲を撮像する場合には正確な位置合わせが必要であるが、この位置合わせの方法については特に限定されず、例えば、先に先行技術文献として挙げた特許文献１（特開２００４−１５３４０５号公報）及び特許文献２（特開２００５−０１０５８１号公報）に記載されている方法等を適用することができる。この位置合わせ方法のこれ以上のここでの説明は省略する。

ステップ２０６では、第１の光源２２ａを点灯して撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを上述と同様に実行する。ここで算出した特徴量を示すデータをデータＤ１と称す。

ステップ２０８では、データＲＤ１とデータＤ１とが一致しているか否かを判断する。ここではデータＲＤ１及びデータＤ１の類似度が閾値以上であれば、一致していると判断する。なお、類似度の算出には、従来公知の技術を採用することができるが、本実施の形態では、先に先行技術文献として挙げた特許文献１（特開２００４−１５３４０５号公報）及び特許文献２（特開２００５−０１０５８１号公報）に記載されている方法を適用し、データＲＤ１が示す特徴量（特徴ベクトル）と、データＤ１が示す特徴量（特徴ベクトル）との距離を算出して類似度を求める。求めた距離が近い程、類似度が高くなる（両者が似ている）。当然ながら、ＫＬ（Ｋａｒｈｕｎｅｎ−Ｌｏｅｖｅ）展開等による特徴空間の次元削減を行って距離を求めてもよい。

ここで、類似度として計算する距離としては、統計学上の判別分析やクラスター分析などで用いられる距離、例えば、市街地距離、ユークリッド距離、標準化ユークリッド距離、ミンコフスキーの距離、マハラノビス距離などを用いることができる（村上征勝著：行動計量学シリーズ「真贋の科学」朝倉書店、１９９６）。前者４つの距離は、何れも確認対象の物品の特徴ベクトルと登録された本物の物品の特徴ベクトル間の距離として得られる。マハラノビスの距離は、確認対象の物品の特徴ベクトルと登録された本物の物品の特徴ベクトル（平均ベクトル）と、特徴行列（分散共分散行列、又は相関行列）の逆行列から計算される。

なお、類似度と比較する上記閾値については、量子化標本化誤差などを見込んで、所定の許容範囲を設けて設定することが好ましい。すなわち、類似度判定を厳しく行うか、甘くするかの要求に応じて、閾値の大きさを適宜選択すればよい。また、登録（確認）対象の物品の種類によって許容範囲を異ならせてもよい。

ステップ２０８で、データＲＤ１とデータＤ１とが不一致であると判断した場合には、ステップ２３２に移行し、確認対象のカード４０を非認証（偽物）と判定する。

一方、ステップ２０８で、データＲＤ１とデータＤ１とが一致していると判断した場合には、ステップ２１０に移行する。

ステップ２１０では、登録処理時と同様に、図２（Ｂ）に示すように第２の光源２２ｂを点灯し、カード４０表面を第２の光源２２ｂの方向から光をあてて照明してカード４０表面の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。

ステップ２１２では、第２の光源２２ｂを点灯して撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを上述と同様に実行する。ここで算出した特徴量を示すデータをデータＤ２と称す。

ステップ２１４では、データＲＤ２とデータＤ２とが一致しているか否かを判断する。判断の方法は、上記ステップ２０８での方法と同様である。

ステップ２１４で、データＲＤ２とデータＤ２とが不一致であると判断した場合には、ステップ２３２に移行し、確認対象のカード４０を非認証（偽物）と判定する。

一方、ステップ２１４で、データＲＤ２とデータＤ２とが一致していると判断した場合には、ステップ２１６に移行する。

ステップ２１６では、登録処理時と同様に、図２（Ｃ）に示すように第３の光源２２ｃを点灯し、カード４０表面を第３の光源２２ｃの方向から光をあてて照明してカード４０表面の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。

ステップ２１８では、第３の光源２２ｃを点灯して撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを上述と同様に実行する。ここで算出した特徴量を示すデータをデータＤ３と称す。

ステップ２２０では、データＲＤ３とデータＤ３とが一致しているか否かを判断する。判断の方法は、上記ステップ２０８での方法と同様である。

ステップ２２０で、データＲＤ３とデータＤ３とが不一致であると判断した場合には、ステップ２３２に移行し、確認対象のカード４０を非認証（偽物）と判定する。

一方、ステップ２２０で、データＲＤ３とデータＤ３とが一致していると判断した場合には、ステップ２２２に移行する。

ステップ２２２では、登録処理時と同様に、図２（Ｄ）に示すように第４の光源２２ｄを点灯し、カード４０表面を第４の光源２２ｄの方向から光をあてて照明してカード４０表面の撮像範囲５０の特徴画像をカメラ２４で撮像する。

ステップ２２４では、第４の光源２２ｄを点灯して撮像した特徴画像の画像データから特徴量を抽出するサブルーチンを上述と同様に実行する。ここで算出した特徴量を示す情報をデータＤ４と称す。

ステップ２２６では、データＲＤ４とデータＤ４とが一致しているか否かを判断する。判断の方法は、上記ステップ２０８での方法と同様である。

ステップ２２６で、データＲＤ４とデータＤ４とが不一致であると判断した場合には、ステップ２３２に移行し、確認処理のカード４０を非認証（偽物）と判定する。

一方、ステップ２２６で、データＲＤ４とデータＤ４とが一致していると判断した場合には、ステップ２３０に移行し、確認処理のカード４０が本物（登録されているカード）であると判断して認証する。

なお、ステップ２３０及びステップ２３２で判定結果が出たときに、該判定結果を外部装置３４に送信してもよいし、物品確認装置１０に表示装置が設けられている場合には、該表示装置に判定結果を表示するようにしてもよい。

以上説明したように、登録処理時では、光源２２ａ〜２２ｄを順次（異なるタイミングで）点灯して異なる方向からカード４０を照明し、各点灯タイミングに同期してカード４０表面のランダムパターンを含む特徴画像を同一撮像範囲について複数個撮像し、各特徴画像から特徴量を算出して各特徴画像毎に登録し、確認処理時では、登録処理時と同様の撮像条件で確認対象のカード４０の特徴画像を複数個撮像し、各特徴画像から特徴量を算出して、該算出した特徴量と登録処理時に各特徴画像毎に登録された特徴量とを比較して、認証／非認証を判定するようにしたため、偽造媒体の作成を困難にするという効果を奏する。すなわち、登録処理および確認処理時に、同一の撮像範囲について物品（上記ではカード４０）を照明する光の方向を異ならせて複数個の特徴画像を撮像するようにしたため、外部のカメラで撮像した１つの画像では再現しきれない特徴量を１つの撮像範囲について多重に得ることができる。これにより、外部のカメラで撮像した１つの画像を偽造媒体に貼付したとしても、登録した複数個の特徴量と一致する画像は再現できないため、偽造媒体の作成が困難となる。また、複数個の特徴画像を撮像して登録や認証を行うため、容易且つ高精度にカード４０の真贋を確認することができる。

なお、上記実施の形態では、確認処理において、特徴量を示すデータＤ１〜Ｄ４の全てが、外部装置３４に登録されているデータＲＤ１〜ＲＤ４に一致していると判断したときに確認対象のカード４０が本物（登録されているカード）であると判断して認証する例について説明したが、これに限定されず、特徴量を示すデータＤ１〜Ｄ４の過半数が、外部装置３４に登録されているデータＲＤ１〜ＲＤ４に一致していると判断したときに、確認対象のカード４０が本物（登録されているカード）であると判断して認証するようにしてもよい。

図６は、特徴量を示すデータＤ１〜Ｄ４の過半数がデータＲＤ１〜ＲＤ４に一致していると判断したときに、確認対象のカード４０が本物（登録されているカード）であると判断して認証する場合の確認処理プログラムの流れを示すフローチャートである。

なお、図６において、図５と同様の処理を行うステップについては図５と同一のステップ番号を付して説明を省略する。また、本プログラムでは、一致数をカウントするための変数としてｎを用い、図示は省略するが、まず変数ｎをリセットして（ｎに０をセットして）から下記の処理を実行する。

ステップ２００〜ステップ２０６までの処理は、図５と同様である。ステップ２０８では、データＲＤ１とデータＤ１とが一致しているか否かを前述の方法と同様に判断し、ここで一致していると判断した場合には、ステップ２０９で、ｎを１インクリメントして、ステップ２１０に移行する。

一方、ステップ２０８で、データＲＤ１とデータＤ１とが不一致であると判断した場合には、ステップ２０９の処理はスキップして、ステップ２１０に移行する。

ステップ２１０〜ステップ２１２までの処理は、図５と同様である。ステップ２１４では、データＲＤ２とデータＤ２とが一致しているか否かを前述の方法と同様に判断し、ここで一致していると判断した場合には、ステップ２１５で、ｎを１インクリメントし、ステップ２１６に移行する。一方、ステップ２１４で、データＲＤ２とデータＤ２とが不一致であると判断した場合には、ステップ２１５の処理はスキップして、ステップ２１６に移行する。

ステップ２１６〜ステップ２１８までの処理は、図５と同様である。ステップ２２０では、データＲＤ３とデータＤ３とが一致しているか否かを前述の方法と同様に判断し、ここで一致していると判断した場合には、ステップ２２１で、ｎを１インクリメントし、ステップ２２２に移行する。一方、ステップ２２０で、データＲＤ３とデータＤ３とが不一致であると判断した場合には、ステップ２２１の処理はスキップして、ステップ２２２に移行する。

ステップ２２２〜ステップ２２４までの処理は、図５と同様である。ステップ２２６では、データＲＤ４とデータＤ４とが一致しているか否かを前述の方法と同様に判断し、ここで一致していると判断した場合には、ステップ２２７で、ｎを１インクリメントし、ステップ２２８に移行する。一方、ステップ２２６で、データＲＤ４とデータＤ４とが不一致であると判断した場合には、ステップ２２７の処理はスキップして、ステップ２２８に移行する。

ステップ２２８では、ｎが過半数を超えたか否かを判断する。本実施の形態では、登録時及び確認時において、光の方向を異ならせて４個の特徴画像を撮像して特徴量を算出するため、ｎが２を超えたとき（ｎが３か４のとき）に肯定判断され、ｎが２以下のときには否定判断される。ここでｎが過半数を超えたと判断した場合には、ステップ２３０に移行し、確認対象のカード４０が本物（登録されているカード）であると判断して認証する。一方、ｎは過半数以下であると判断した場合には、ステップ２３２に移行し、確認対象のカード４０を非認証（偽物）と判定する。

このように確認処理を行う場合であっても、上記と同様に、偽造カードの作成を困難にすると共に、容易且つ高精度に物品の真贋を確認することができる。

また、上記実施の形態では、登録時及び確認時において、光の方向を異ならせて４個の特徴画像を撮像して特徴量を算出する例について説明したが、撮像する特徴画像は２個以上であれば特に限定されない。

また、上記実施の形態では、カード４０表面を四方から照明してカード４０表面を照明する光の方向を異ならせる例について説明したが、カード４０表面に対する光の入射角度を異ならせて照明してもよい。

また、上記実施の形態では、異なる位置に配置された複数個の光源２２ａ〜２２ｄを異なるタイミングで点灯して、カード４０表面を異なる光の方向から照明する例について説明したが、これに限定されず、単一の光源を移動可能に設け、この光源を移動させることによってカード４０を異なる光の方向から照明するようにしてもよい。これによっても、同一の撮像範囲で異なる複数個の特徴画像を撮像することができ、偽造媒体の作成を困難にすると共に、容易且つ高精度にカード４０の真贋を確認することができる。

また、上記実施の形態では、カード４０を照明する光の方向を異ならせて複数個の特徴画像を撮像する例について説明したが、これに限定されず、撮像方向を異ならせて複数個の特徴画像を撮像するようにしてもよい。例えば、カード４０表面に対して、高い位置から撮像した特徴画像と低い位置から撮像した特徴画像とでは、凹凸や陰影の形状が異なる。従って、撮像方向を異ならせることによっても、同一の撮像範囲で異なる複数個の特徴画像を撮像することができる。なお、撮像方向を異ならせる場合には、撮像対象のカード４０を動かして角度・方向を変化させ順次撮像してもよいし、カメラ２４を動かして順次撮影してもよい。また、複数台のカメラ２４を撮像方向が異なるように（異なる位置に）配置してカード４０を撮像してもよい。なお、複数台のカメラ２４で撮像する場合には、同時に複数個の特徴画像を撮像することができる。

また、光の波長域を異ならせて複数個の特徴画像を撮像するようにしてもよい。例えば、互いに異なる波長域の光を照射する複数個の光源を異なる位置に配置して設けると共に各波長域に対応した撮像素子を有するカメラを各波長域に対応して複数個設ければ、該複数個の光源を同時に点灯させて異なる方向からカード４０表面を照明して複数個の特徴画像を同時に撮像することができる。

なお、同一撮像範囲について異なる複数個の特徴画像が得られるのであれば、上記方法を組み合わせて光の方向及び撮像方向の双方を異ならせ、複数個の特徴画像を撮像するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、登録した特徴量（特徴ベクトル）及び確認対象の特徴量（特徴ベクトル）を比較する場合に、距離に基づいてその類似度を判断して両者が一致しているか否かを判定するようにしたが、登録した特徴ベクトル及び確認対象の特徴ベクトルの成す角度から判断しても良い。

また、上記実施の形態では、特徴量を登録処理時に抽出して登録する例について説明したが、登録処理時には特徴量を抽出せずに撮像した特徴画像そのままを登録しておき、確認処理時に該登録した特徴画像を読み出して特徴量を抽出し、確認対象の特徴画像の特徴量と比較するようにしてもよい。

さらにまた、特徴量に代えて特徴画像を登録しておき、登録した特徴画像と確認対象の特徴画像とを比較して類似度を求めることもできる（画像マッチング方式）。また、特徴画像を実空間上で比較して識別や照合をする以外にも、特徴画像を２次元フーリエ変換により周波数領域へ変換し、フーリエ空間上で比較してもよい。この場合、予め登録されたカード４０から得た特徴画像と確認対象のカード４０から得た特徴画像とをフーリエ空間上で画像合成し、逆フーリエ変換することで相関強度画像を得て、そのピーク値から二つの画像の類似度を評価することができる。例えば振幅のピークの大きさが予め決めておいた閾値以上であった場合に、登録した特徴量及び確認対象の特徴量が類似（一致）していると判定することができる。

また、上記実施の形態では、外部装置３４に特徴量を示すデータを記憶することによって登録対象のカード４０を登録する例について説明したが、物品確認装置１０内部に特徴量や特徴画像を記憶するための記憶装置を設け、この記憶装置に記憶させるようにしてもよい。

さらにまた、物品確認装置１０を、カード４０を照明して特徴画像を撮像する撮像手段を備えた撮像装置と、該撮像装置と通信回線やケーブルを介して接続され、該撮像装置で撮像した特徴画像を用いて登録処理や確認処理を行う処理装置と、で構成してもよい。具体的には、撮像装置は、光の方向または撮像方向を異ならせてカード４０表面の複数個の特徴画像を撮像し、撮像した複数個の特徴画像を処理装置に送信する。処理装置は、登録処理では、撮像装置から受信した登録対象のカード４０の特徴画像から上記実施の形態と同様に特徴量を算出し、特徴量を示すデータをデータベース等に記憶する。また、確認処理では、撮像装置から受信した確認対象のカード４０の複数個の特徴画像から上記実施の形態と同様に特徴量を算出し、この算出結果と予め登録されているカード４０の特徴量を示す複数個の特徴画像毎のデータとを比較して確認対象のカード４０の真贋を判定する。また、特徴量の抽出までを撮像装置側で行うようにしてもよい。このような構成によっても、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。

また、上記実施の形態では、真贋を確認する物品として、クレジットカードやキャッシュカード等のカードを例に挙げて説明したが、これに限定されず、意図的に作ったものではなく、物品そのものの成り立ち、製造工程、或いは製造後などで不作為にできた微細なランダムパターンを有し、外力が加わらない状態で形状が変化にくい物品であれば、どのような物品であっても、本発明に係る物品確認装置、撮像装置及び物品確認方法を用いて真贋を確認することができる。

本発明の実施の形態に係る物品確認装置の概略構成図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、異なる位置に配置された４つの光源の各々により登録対象または確認対象のカードを照明する様子を説明する説明図である。 登録処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 特徴量抽出サブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 確認処理プログラムの流れを示すフローチャートである。 確認処理プログラムの変形例を示すフローチャートである。 従来の書類確認装置や物品確認装置を説明する説明図であり、（Ａ）は、物品の側面図、（Ｂ）は物品の上面図である。 従来の書類確認装置や物品確認装置における問題点を説明する説明図であり、（Ａ）は、偽造した物品の側面図、（Ｂ）は偽造した物品の上面図である。

符号の説明

１０ 物品確認装置
１２ ＣＰＵ
１４ ＲＡＭ
１６ ＲＯＭ
１８ 外部Ｉ／Ｆ処理装置
２０ 内部Ｉ／Ｆ処理装置
２２ 光源部
２２ａ〜２２ｄ 光源
２４ カメラ
３４ 外部装置
４０ カード
５０ 撮像範囲

Claims (7)

1. 物品表面を照明する光の方向及び撮像方向の少なくとも一方を異ならせて物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像を同一撮像範囲について複数個撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって基準の物品表面の特徴画像が複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴を示す特徴情報を該複数個の特徴画像毎に登録する登録手段と、
   前記撮像手段によって確認対象の物品表面の特徴画像が前記基準の物品を撮像したときと同じ条件で複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々とを比較した比較結果、または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との比較結果に基づいて、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であるか否かを判定する判定手段と、
   を含む物品確認装置。
2. 前記撮像手段は、同じ波長域の光を異なる方向から各方向毎に異なるタイミングで物品表面に照射し、各照射タイミングに同期して特徴画像を複数個撮像する請求項１記載の物品確認装置。
3. 前記撮像手段は、異なる波長域の光を異なる方向から物品表面に同時に照射し、各波長域に応じた複数個の受光手段によって複数個の特徴画像を同時に撮像する請求項１記載の物品確認装置。
4. 前記撮像手段は、所定波長域の光を物品表面に照射し、異なる位置に配置された複数個の受光手段によって異なる方向から複数個の特徴画像を同時に撮像するか、または単一の受光手段を移動させて異なる方向から複数個の特徴画像を撮像する請求項１記載の物品確認装置。
5. 前記判定手段は、前記確認対象の物品表面の前記撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々との一致数が過半数を超えた場合、または前記確認対象の物品表面の前記撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との一致数が過半数を超えた場合に、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であると判定する請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の物品確認装置。
6. 基準の物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像が複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴を示す特徴情報を該複数個の特徴画像毎に登録する登録手段、および確認対象の物品表面の特徴画像が前記基準の物品を撮像したときと同じ条件で複数個撮像されたときに、該撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々とを比較した比較結果、または該撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との比較結果に基づいて、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であるか否かを判定する判定手段を備えた判定装置で用いられる特徴画像を撮像するための撮像装置であって、
   物品表面を照明する光の方向及び撮像方向の少なくとも一方を異ならせて物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像を同一撮像範囲について複数個撮像する撮像装置。
7. 基準の物品表面を照明する光の方向及び撮像方向の少なくとも一方を異ならせて該基準の物品表面の再現不能な微細な特徴を含む特徴画像を同一撮像範囲について複数個撮像する第１撮像工程と、
   前記第１撮像工程で撮像された複数個の特徴画像または前記第１撮像工程で撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴を示す特徴情報を該複数個の特徴画像毎に登録する登録工程と、
   確認対象の物品表面の特徴画像を前記第１撮像工程で前記基準の物品を撮像したときと同じ条件で複数個撮像する第２撮像工程と、
   前記第２撮像工程で撮像された複数個の特徴画像の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像の各々とを比較した比較結果、または前記第２撮像工程で撮像された複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々と前記登録された基準の物品の複数個の特徴画像に含まれる特徴の各々との比較結果に基づいて、前記確認対象の物品が前記登録された基準の物品であるか否かを判定する判定工程と、
   を含む物品確認方法。

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