JP2018180660A - Biometric authentication apparatus and method - Google Patents
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Abstract
【課題】登録時と認証時とで照明環境や撮像装置が異なっていても高精度に認証を行うことができる生体認証装置を提供する。【解決手段】生体認証装置は、環境光の下で指を撮影して少なくとも1つの生体画像を取得する画像入力部と、生体画像を処理する認証処理部と、指から得られる複数の生体特徴のうち少なくとも1つに関する登録情報を記憶する記憶部と、を備える。認証処理部は、記憶部にある登録情報を用い、基準となる生体画像と認証時の生体画像の代表色の色差を最小化する色変換行列を生成し、生成した色変換行列を用いて色変換した生体画像を生成しS111、特徴量抽出S112して登録情報との類似度を算出して照合を行うS113。【選択図】図2BProvided is a biometric authentication device capable of performing high-precision authentication even when the illumination environment and the imaging device are different between registration and authentication. A biometric authentication device includes an image input unit that captures a finger under ambient light to acquire at least one biometric image, an authentication processing unit that processes the biometric image, and a plurality of biometric features obtained from the finger. And a storage unit that stores registration information related to at least one of them. The authentication processing unit uses the registration information in the storage unit to generate a color conversion matrix that minimizes the color difference between the reference biometric image and the representative biometric image at the time of authentication, and uses the generated color conversion matrix to generate a color conversion matrix. A converted biometric image is generated (S111), feature amount extraction (S112) is performed, and similarity is calculated with registration information (S113). [Selection] Figure 2B
Description
本発明は、生体を用いて個人を認証する生体認証装置、及び方法に関する。 The present invention relates to a biometric authentication apparatus and method for authenticating an individual using a living body.
様々な生体認証技術の中でも、指静脈認証は高精度な認証を実現できるものとして知られている。指静脈認証は、指内部の血管パターンを使用して優れた認証精度を実現する。指静脈認証は、指紋認証に比べて偽造及び改ざんが困難であるため、高度なセキュリティを実現できる。 Among various biometric authentication techniques, finger vein authentication is known as one that can realize highly accurate authentication. Finger vein authentication uses blood vessel patterns inside the finger to achieve excellent authentication accuracy. Since finger vein authentication is more difficult to forge and tamper as compared with fingerprint authentication, high security can be realized.
近年では、携帯電話機やノート型PC(Personal Computer)、スマートフォン、タブレットなどの携帯端末に標準搭載されたカラーカメラで生体を撮影して生体認証を実施する事例が増加している。 In recent years, cases of performing biometrics by photographing a living body with a color camera mounted as a standard on portable terminals such as mobile phones, notebook PCs (Personal Computers), smartphones, tablets, etc. are increasing.
特定の光源や専用のセンサを用いず、生体が存在する空間にある環境光の下で汎用のセンサを用いて個人認証を実施することができるため、自宅や外出先など場所を選ばず、個人のスマートフォンや公共のタブレットなど様々な機器での利用が期待される。さらに、スマートフォンで登録してタブレットで認証するなど、異なる撮像機器間の相互的な生体認証の実現も期待される。 Individual authentication can be performed using a general-purpose sensor under ambient light in a space where a living body exists, without using a specific light source or a dedicated sensor, so it is not necessary to choose a place such as a home or a place to go, an individual It is expected to be used on various devices such as smartphones and public tablets. Furthermore, realization of mutual biometric authentication between different imaging devices, such as registration with a smartphone and authentication with a tablet, is also expected.
特許文献1では、可視光に感度をもつカラーカメラと青・緑・赤色に発光する発光ダイオード(LED)光源からなる撮像装置で指を撮影した画像から指の静脈などを抽出し、個人認証を実施する技術を開示している。特許文献2では、認証時に動画的に取得した指静脈画像間の類似度を計算し、互いに類似度の高い指静脈画像のみを認証に用いることで、指の位置ずれや照明の影などの撮影条件の変動を回避する技術を開示している。
In Patent Document 1, a finger vein or the like is extracted from an image obtained by photographing a finger with an imaging device including a color camera having sensitivity to visible light and a light emitting diode (LED) light source emitting blue, green and red, and personal authentication It discloses the technology to be implemented. In
携帯電話機やノート型PC、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末に標準搭載されたカラーカメラを利用し、高精度な生体認証を実施するためには、撮影時の照明変動や撮像装置の特性の変動に頑健な特徴量抽出技術が必要である。 In order to perform high-accuracy biometric authentication using a color camera that is standard-installed on portable terminals such as mobile phones, laptop PCs, smartphones and tablets, it is necessary to change the lighting fluctuation at the time of shooting and the characteristic fluctuation of the imaging device. A robust feature extraction technique is needed.
特許文献1では、カメラの画角全体を指で覆う、もしくは屋根を用いることで外光の影響を低減している。そのため、カメラの位置に合わせて光源を配置することを前提とする装置構成となっている。よって、機器によってカメラと光源の位置関係が異なる、もしくは光源の存在しない携帯端末での認証が考慮されていない。また、カメラに個体差のある複数の機器で相互的に認証を実施する場合が考慮されていない。 In Patent Document 1, the influence of external light is reduced by covering the entire angle of view of the camera with a finger or using a roof. Therefore, the apparatus configuration is premised on arranging the light source in accordance with the position of the camera. Therefore, the authentication with the portable terminal in which the positional relationship between the camera and the light source differs depending on the device or the light source does not exist is not considered. Moreover, the case where mutual authentication is performed with a plurality of devices having individual differences in cameras is not considered.
特許文献2では、指の位置ずれや照明による影の度合いの変化といった認証中の撮影条件の変動を回避できる一方、登録時と認証時で周囲の照明や撮像装置の個体差などの撮影条件が異なる場合が考慮されていない。
According to
そこで、本発明の目的は、登録時と認証時で照明環境や撮像装置などの撮影条件が異なっていても高精度に認証を行うことができる生体認証装置、及び方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a biometric authentication device and method capable of performing authentication with high accuracy even when the illumination environment and imaging conditions of an imaging device are different between registration and authentication.
上記の目的を達成するため、本発明においては、生体を撮影して生体画像を取得する画像入力部と、生体画像を処理する認証処理部と、生体から得られる生体特徴に関する登録情報を記憶する記憶部と、を備え、認証処理部は、登録情報を用い、登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換を行い、色変換後の生体画像を用いて生体の認証を行う生体認証装置を提供する。 In order to achieve the above object, in the present invention, an image input unit for capturing a living body to acquire a living body image, an authentication processing unit for processing a living body image, and registration information on biometric characteristics obtained from the living body are stored. A storage unit, the authentication processing unit performs color conversion to minimize a color difference between the living body image at the time of registration and at the time of authentication using the registration information, and authenticates the living body using the living body image after the color conversion To provide a biometric device to perform.
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、認証処理部による生体認証方法であって、認証処理部は、生体を撮影して取得した生体画像を処理し、生体から得られる生体特徴に関する登録情報を用いて、登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換を行い、色変換後の生体画像を用いて生体の認証を行う生体認証方法を提供する。 Further, in order to achieve the above object, in the present invention, in the biometric authentication method by the authentication processing unit, the authentication processing unit processes a living body image obtained by imaging the living body, and obtains a living body characteristic obtained from the living body The present invention provides a biometric authentication method that performs color conversion to minimize color difference between biometric images at the time of registration and at the time of authentication using the registration information related to (4), and performs biometric authentication using the biometric image after color conversion.
本発明によれば、登録時と認証時に生体を撮影して得られる各生体画像の色差を最小化することで、照明変動や機器間の個体差の影響を低減して高精度に認証を行うことができる。 According to the present invention, by minimizing the color difference of each living body image obtained by photographing the living body at the time of registration and at the time of authentication, the influence of the illumination variation and the individual difference between the devices is reduced and the authentication is performed with high accuracy. be able to.
以下、添付図面を参照して本発明の種々の実施例について説明する。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、本発明を限定的に解釈されるために用いられるものではない。各図において共通の構成については、原則同一の参照番号が付されている。 Various embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Although the attached drawings show specific examples according to the principle of the present invention, these are for understanding the present invention and are used for limiting interpretation of the present invention. is not. The same reference numerals are attached in principle to the common configuration in each drawing.
実施例1は、生体を撮影して生体画像を取得する画像入力部と、生体画像を処理する認証処理部と、生体から得られる生体特徴に関する登録情報を記憶する記憶部と、を備え、認証処理部は、登録情報を用い、登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換を行い、色変換後の生体画像を用いて生体の認証を行う生体認証システムの実施例である。特に、認証処理部は、登録情報を用いて、登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換行列を生成し、生成した色変換行列と生体画像から変換画像を生成し、変換画像と登録情報との類似度を算出して認証を行う構成の実施例である。 The first embodiment includes an image input unit that captures a living body and acquires a living body image, an authentication processing unit that processes a living body image, and a storage unit that stores registration information on biological features obtained from the living body. The processing unit performs color conversion to minimize color difference between biometric images at registration and authentication using registration information, and is an embodiment of a biometric authentication system that performs biometric authentication using a biometric image after color conversion. is there. In particular, the authentication processing unit uses the registration information to generate a color conversion matrix that minimizes the color difference between the biometric image at registration and at authentication, and generates a transformed image from the generated color conversion matrix and the biometric image, It is an Example of a structure which calculates and authenticates the similarity degree of a conversion image and registration information.
なお、本実施例はシステムとしてではなく、全てまたは一部の構成を筺体に搭載した装置としての構成であっても良い。装置は、認証処理部を含めた生体認証装置としてもよいし、認証処理部は外部の装置で行ってもよく、装置は血管画像の取得に特化した血管画像取得装置又は血管画像抽出装置としてもよい。したがって、以下で説明する種々の機能はネットワーク上に存在する複数の装置で構成されてもよい。また、装置は携帯電話機やノート型PC、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末として実施されてもよい。 The present embodiment may not be a system, but may be a device in which all or a part of the configuration is mounted on a housing. The device may be a biometric authentication device including an authentication processing unit, or the authentication processing unit may be performed by an external device, and the device is a blood vessel image acquiring device or a blood vessel image extracting device specialized for acquiring a blood vessel image. It is also good. Therefore, the various functions described below may be configured by a plurality of devices present on the network. The device may also be implemented as a mobile terminal such as a mobile phone, a laptop PC, a smartphone or a tablet.
図1は、実施例1の指の血管を用いた生体認証システムの全体とその認証処理部の一構成を示す図である。図1の(A)に示す生体認証システムは、画像入力部1と、認証処理部2と、記憶部3と、表示部4と、入力部5とを含む。画像入力部1は被認証者の生体から生体特徴を含む画像を取得し、取得した画像を認証処理部2へ入力する。認証処理部2は画像入力部1から入力された画像に対して画像処理して認証処理を実行する。言い換えるなら、認証処理部2は画像認証処理機能を備える。
FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a biometric authentication system using a blood vessel of a finger according to a first embodiment and a configuration of an authentication processing unit thereof. The biometric authentication system shown in FIG. 1A includes an image input unit 1, an
図1の(A)に示すように、認証処理部2は、CPU(CentralProcessing Unit)6、メモリ7及び種々のIF(Interface)8を含む。CPU6は、メモリ7に記憶されているプログラムを実行することによって各種処理を行う。メモリ7は、CPU6によって実行されるプログラムを記憶する。また、メモリ7は画像入力部1から入力された画像を一時的に記憶する。
As shown in FIG. 1A, the
図1の(B)は、認証処理部2の機能ブロック図を示す。画像認証処理機能を備える認証処理部2は、認証部9と、登録部10とを備える。認証部9は、認証時に画像入力部1から入力された入力データである生体画像を画像処理し、記憶部3に登録されている登録情報と照合し、利用者の認証を行う。登録部10は、登録時に画像入力部1によって取得された生体画像の登録情報を作成し、記憶部3内に格納する。
FIG. 1B shows a functional block diagram of the
上述の認証処理部2の各処理は、各種プログラムにより実現することができる。メモリ7には、例えば記憶部3に格納されている各種プログラムが展開される。CPU6は、メモリ7にロードされたプログラムを実行することにより、以下で説明する認証処理部2の処理及び演算を実行する。
Each process of the above-mentioned
IF8は、認証処理部2と外部の装置とを接続する。具体的には、IF8は、記憶部3、表示部4、入力部5及び画像入力部1などと接続される。記憶部3は、利用者の登録情報を予め記憶している。登録情報は、利用者を照合するための生体特徴に関する情報であり、例えば、指静脈パターンや脂肪紋パターンなどといった生体組織の画像情報などである。通常、指静脈パターンの画像は、主に指の掌側の皮下に分布する血管である指静脈を暗い影のパターンとして撮像した画像である。
The
表示部4は、例えば液晶ディスプレイであり、認証処理部2から受信した情報を表示する出力装置である。なお、表示部4に加え、図示を省略したスピーカーなどの音声出力部を出力装置として接続し、認証処理部2から受信した情報を音響信号、例えば音声で発信することもできる。入力部は、例えばタッチパネルであり、利用者から入力された情報を認証処理部2に送信する。
The
画像入力部1はカラーカメラを含み、可視光の波長帯に感度を持つ複数の受光センサを有する。カラーカメラは、例えば青(B)、緑(G)、赤(R)に感度を持つ三種類のCMOS又はCCD素子を有し、これらが画像の画素ごとに格子状に配置されている。すなわち、カラーカメラは受光感度のピーク波長が異なる三つの受光センサを持つ。各受光センサの受光感度は、例えば青で480nm付近、緑で550nm付近、赤で620nm付近にピークを持ち、それぞれの波長の感度により生体から放射された光の空間的な色分布を取得できる。 The image input unit 1 includes a color camera and has a plurality of light receiving sensors sensitive to a wavelength band of visible light. The color camera has, for example, three types of CMOS or CCD elements sensitive to blue (B), green (G), and red (R), and these are arranged in a grid shape for each pixel of the image. That is, the color camera has three light receiving sensors having different peak wavelengths of light receiving sensitivity. The light receiving sensitivity of each light receiving sensor has peaks at, for example, around 480 nm for blue, around 550 nm for green, and around 620 nm for red, and the spatial color distribution of light emitted from a living body can be acquired by the sensitivity of each wavelength.
以上の構成により、画像入力部1は異なる複数の受光感度にピークをもつ受光センサで生体から放射された光を計測することで、生体の複数の生体特徴を取得することができる。ここで、カラーカメラで生体を撮影して得られた画像から、個人認証に用いる生体特徴の情報を取得する方法について詳述する。 According to the above configuration, the image input unit 1 can acquire a plurality of biological features of the living body by measuring the light emitted from the living body with the light receiving sensor having peaks at different light receiving sensitivities. Here, the method of acquiring the information of the biometric feature used for personal identification from the image obtained by photographing the biometric with a color camera will be described in detail.
白色光などの可視光を透過または反射させてカラー撮影した皮膚の映像には、皮膚表面の凹凸による陰影や、表皮内のメラニンの白色あるいは黄褐色、真皮の毛細血管内の血液の赤、そして皮下組織に存在する静脈の青あるいは灰色など、皮膚内外に存在する様々な生体組織が呈する色彩が重畳された状態で観測される。特に表皮から真皮にかけての浅い皮膚層の色彩としては、血液が多く分布している部分は赤色を呈し、そうでない部分はメラニンの色素が支配的となって白あるいは黄色を呈する。 Images of skin photographed in color by transmitting or reflecting visible light such as white light, shadows due to unevenness of the skin surface, white or yellowish brown of melanin in the epidermis, red of blood in the capillaries of the dermis, and It is observed in a superimposed state of colors exhibited by various living tissues existing inside and outside the skin, such as blue or gray of veins present in the subcutaneous tissue. In particular, as the color of the shallow skin layer from the epidermis to the dermis, the part where a large amount of blood is distributed is red, and the other part is dominated by the pigment of melanin and white or yellow.
これらの生体組織のパターンは個人によって異なるため、その差異を利用して個人認証を実施することができる。そのためには、それぞれの生体組織のパターンを生体特徴の情報として独立に抽出する必要がある。一般に、生体組織のパターン抽出には生体組織間の色もしくは形状特徴の違いを利用する。この生体組織の一つとして指がある。指は複数の生体組織を同時に計測でき、複数の指各々からは静脈や指紋、関節紋、脂肪紋などといった生体組織が計測できる。そのため、個人認証に利用する生体情報を豊富に得ることができる。言い換えるなら、認証処理部が処理する生体画像として、生体の複数の指画像を用いることにより、豊富な生体情報を得ることができる。 Since the patterns of these living tissues differ depending on the individual, the difference can be used to carry out personal identification. For that purpose, it is necessary to extract independently the pattern of each biological tissue as information of a biological feature. Generally, pattern extraction of living tissue utilizes differences in color or shape characteristics between living tissues. There is a finger as one of the living tissues. The finger can simultaneously measure a plurality of living tissues, and each of the plurality of fingers can measure living tissues such as veins, fingerprints, joint marks, fat marks and the like. Therefore, it is possible to obtain abundant biological information used for personal identification. In other words, abundant biological information can be obtained by using a plurality of finger images of a living body as the biological image processed by the authentication processing unit.
静脈は青もしくは灰色の指先方向に流れるパターンであり、脂肪紋は白あるいは黄褐色のまだら模様である。静脈などの血管と脂肪紋のパターンの分離には、生体組織を構成するメラニンとヘモグロビンの色素濃度が静脈と脂肪紋で異なることに着目する。画像の色情報とメラニン、ヘモグロビン濃度の関係を独立成分分析(ICA)などにより解くことにより、血管と脂肪紋のパターンを分離できる。 The veins have a blue or gray pattern flowing toward the fingertips, and the fatty print has a white or tan mottled pattern. For separation of blood vessels such as veins and patterns of fat streaks, attention is paid to the fact that pigment concentrations of melanin and hemoglobin that constitute living tissue differ between veins and fat streaks. By solving the relationship between color information of the image and melanin and hemoglobin concentration by independent component analysis (ICA) or the like, it is possible to separate blood vessel and fat pattern patterns.
また、関節紋は赤みを呈する指先方向と直交する方向に流れる低周波のパターンであり、例えば青や緑に感度をもつ受光センサで取得した画像から二次元ガボールフィルタなどの方向強調処理により抽出することができる。なお、指先にある指紋は比較的高周波の渦状のパターンであり、例えば高周波成分強調処理などにより指紋パターンを得ることができる。 In addition, the joint pattern is a low frequency pattern flowing in a direction orthogonal to the direction of the fingertip exhibiting redness, and is extracted, for example, from an image acquired by a light receiving sensor having sensitivity to blue or green by direction emphasis processing such as a two-dimensional Gabor filter. be able to. The fingerprint on the fingertip is a relatively high frequency spiral pattern, and a fingerprint pattern can be obtained, for example, by high frequency component emphasis processing.
ここで、本実施例における画像入力部1を構成するカラーカメラは、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末に標準的に搭載されているため、カラーカメラで生体を撮影して得られた画像による個人認証は、複数の機器間で相互的に実施されることが期待される。例えば、自宅で個人のスマートフォンで生体情報を登録し、公共の場で共用のタブレットで生体認証するといったことが期待される。このとき、生体を撮影する機器によってレンズの光学特性や受光センサの分光感度特性、内部信号処理の特性などが異なる。また、撮影時の照明光として、白色LED、蛍光灯、白熱灯など様々な光源が想定される。これらの分光感度と内部信号処理の特性の機器個体差、照明変動等による撮影条件の違いに基づき、生体の全体もしくは局所的な色合いが変化する。 Here, since the color camera constituting the image input unit 1 in the present embodiment is normally mounted on a portable terminal such as a smartphone or a tablet, personal authentication by an image obtained by photographing a living body with the color camera Is expected to be implemented mutually between multiple devices. For example, it is expected that biometric information is registered with a personal smartphone at home and biometric authentication is performed with a common tablet in a public place. At this time, the optical characteristics of the lens, the spectral sensitivity characteristics of the light receiving sensor, the characteristics of the internal signal processing, and the like differ depending on the device that captures the living body. In addition, as illumination light at the time of shooting, various light sources such as white LED, fluorescent lamp, and incandescent lamp are assumed. The overall or local color tone of the living body changes based on the individual differences between the spectral sensitivity and the characteristics of the internal signal processing and differences in imaging conditions due to illumination variations and the like.
このように撮影時の照明や撮像装置などの撮影条件の変動により生体を撮影して得られた生体画像の色合いが変動すると、上述の静脈や脂肪紋などの色情報に基づいた各生体組織のパターン抽出を精度よく行うことが困難となる。 As described above, when the color tone of a living body image obtained by shooting a living body fluctuates due to fluctuation of imaging conditions such as illumination at the time of imaging or imaging device, each living body tissue based on color information such as veins and fat prints described above. It becomes difficult to perform pattern extraction with high accuracy.
この課題を解決するため、異なる機器や照明の下で同一の被写体を撮影して得られた画像を一定の色合いとする方法として、各機器で共通のカラーチャートを撮影し、得られた画像におけるカラーチャート内の各色に対応する画像信号値に基づき色変換行列を生成する方法がある。この方法は異なる機器や照明の組み合わせであっても一定な色味の画像を取得する代表的な方法であるが、機器と照明の組み合わせごとにカラーチャートを撮影する必要があり、本実施例で想定しているような自宅や公共の場など場所を問わずに生体認証を実施する場合には不適である。 In order to solve this problem, as a method of setting an image obtained by shooting the same subject under different devices or illumination to a certain color tone, a common color chart is shot by each device, and the obtained image is obtained. There is a method of generating a color conversion matrix based on image signal values corresponding to each color in a color chart. Although this method is a typical method for acquiring an image of constant color even if it is a combination of different devices and illuminations, it is necessary to capture a color chart for each combination of the devices and the illumination, and this embodiment It is not suitable when carrying out biometrics authentication anywhere, such as at home or in a public place as expected.
そこで、本実施例では、異なる機器間・照明間の色校正をカラーチャートではなく、登録時と認証時のうち少なくとも一方の生体画像の複数部位の色情報に基づき色校正を実施する。すなわち、認証処理部において、記憶部に記憶した登録情報を用いて、登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換行列を生成し、生成した色変換行列と生体画像から変換画像、すなわち変換後の生体画像を生成することで色校正を行う。 Therefore, in the present embodiment, color calibration is performed based on color information of a plurality of portions of at least one living body image of registration time and authentication time, not color calibration between different devices and illuminations. That is, using the registration information stored in the storage unit, the authentication processing unit generates a color conversion matrix that minimizes the color difference between the biometric image at registration and at authentication, and converts the generated color conversion matrix and the biometric image Color calibration is performed by generating an image, that is, a converted living body image.
本実施例の生体画像の色校正では、登録時における生体画像の色と認証時の生体画像の色の両方を、基準となる生体画像の色と同様になるように変換する。基準となる生体画像は、生体特徴に関する登録情報として記憶部3に記憶されている。この基準となる生体画像としては、予め設定した一般的な生体画像を用いることができる。例えば、複数の機器や照明の組み合わせで生体を撮影して得られた生体画像を、基準となる生体画像とすることができる。あるいは登録時もしくは認証時の生体画像のどちらか一方を選択して、基準となる生体画像として用いてもよい。以下、基準となる生体画像として、一般的な生体画像を用いた本実施例の色校正法について詳述する。
In the color calibration of the living body image of the present embodiment, both the color of the living body image at the time of registration and the color of the living body image at the time of authentication are converted to be similar to the color of the living body image as a reference. The living body image serving as a reference is stored in the
図2A、図2B、図2Cは本実施例の色校正法の処理の流れの一つとして、生体として指を用いた生体画像の登録時と認証時の色変換処理フロー例と、その変形例を示している。これらの色変換処理フローはそれぞれ認証処理部2のCPU6が主体として処理する。以下、図2A、図2Bの色変換処理フローを使って順次説明する。まず、登録時或いは認証時に用いる生体を撮影して得られた画像から、背景などの生体領域以外の領域を除去したものを生体画像とする(S100、S107)。
FIGS. 2A, 2B, and 2C show an example of a color conversion process flow at the time of registration and authentication of a living body image using a finger as a living body, and a modification thereof as one of the processing flows of the color calibration method of this embodiment. Is shown. The color conversion process flow is mainly processed by the
次に、検出した生体画像を複数の領域に領域分割する(S101、S108)。この領域の分割方法としては、図4に示すように、照明の変動や機器の個体差に比較的頑健に抽出できる生体情報である指17の関節紋で、複数の指領域に分割してもよい。親指を除く指には一般に二つの関節紋があるので、それらの関節紋によって区切られる三つの指領域12と、関節領域11の計四つの領域に分割してもよい。
Next, the detected living body image is divided into a plurality of areas (S101, S108). As a method of dividing this area, as shown in FIG. 4, even if it is divided into a plurality of finger areas, it is a joint print of
次に、生体画像を分割して得られた四つの領域各々の代表となる色、つまり代表色を獲得する(S102、S109)。代表色は、例えば各領域内の色の平均値としても良いし、中央値などとしてもよく、逆光などによる画像ノイズや照明による生体表面における鏡面反射、影の影響が極力小さくなるように決定する。 Next, the representative color of each of the four regions obtained by dividing the living body image, that is, the representative color is obtained (S102, S109). The representative color may be, for example, an average value or a median value of colors in each region, and determined so as to minimize the influence of image noise due to back light etc. and specular reflection or shadow on the living body surface due to illumination. .
次に、基準となる生体画像と、登録時、或いは認証時の生体画像それぞれの領域ごとの代表色データをベクトル対にしたデータセットを作成する(S103、S110)。図3に、カラー撮影によりRGBの3バンドで表わされる手の画像を取得し、この手の画像から4本の指を検出し、各指Nを4つの領域Rに分割した場合のデータセットの一例を示す。同図のテーブル18に例示するように、N×R(=16)組の長さB(=3)の色ベクトルを、基準となる生体画像と、登録時或いは認証時の生体画像とで対にしたデータセットを定義できる。 Next, a data set is created in which the representative living body image serving as the reference and the representative color data for each region of the living body image at the time of registration or authentication are vector pairs (S103, S110). In FIG. 3, a hand image represented by three bands of RGB is acquired by color photography, four fingers are detected from this hand image, and each finger N is divided into four regions R. An example is shown. As illustrated in the table 18 in the figure, a color vector of N × R (= 16) pairs of length B (= 3) is a pair of a living body image serving as a reference and a living body image at the time of registration or authentication. You can define the data set you
上述したように、複数の指の各指で初めに領域分割した場合、各指間の同一部位の代表色から更に代表色を再生成してもよい。例えば、4本の指の指先の各領域の代表色の平均値を代表色とするなどである。このとき、基準となる生体画像の代表色としては、例えば、複数の機器や照明の組み合わせで生体を撮影して得られた画像から求めた代表色の平均値などを用いることができる。いずれにしても、複数の領域毎に代表色を獲得し、獲得した代表色を用いて色変換行列を生成する。 As described above, in the case where the regions are first divided by each finger of a plurality of fingers, the representative color may be further regenerated from the representative color of the same portion between the fingers. For example, the average value of representative colors of the areas of the fingertips of four fingers is used as the representative color. At this time, as a representative color of the living body image serving as a reference, for example, an average value of representative colors obtained from an image obtained by photographing a living body with a combination of a plurality of devices and illumination can be used. In any case, a representative color is acquired for each of a plurality of regions, and a color conversion matrix is generated using the acquired representative colors.
求めたデータセットから登録時、あるいは認証時の生体画像の色変換行列を生成し、各生体画像に対して色変換を実施する(S104、S111)。言い換えるなら、認証処理部は、基準となる生体画像と生体画像とを用いて色変換行列を生成する。すなわち、色変換行列の生成は、例えば、登録時、あるいは認証時の生体画像である指nの領域rの代表色ベクトル(xrn)と、基準となる生体画像の代表色の色ベクトルの二乗誤差を小さく、好適には最小化するように求めることができる。色変換行列の一例を式1、式2に示した。ここで式1のAは生体部位に依らない一様な色変換行列を示し、式2のMrnは、生体部位ごとに異なる色変換行列を示す。
From the obtained data set, a color conversion matrix of a living body image at registration or at authentication is generated, and color conversion is performed on each living body image (S104, S111). In other words, the authentication processing unit generates a color conversion matrix using the reference biological image and the biological image. That is, generation of the color conversion matrix is performed, for example, by squaring the representative color vector (x rn ) of the region r of the finger n, which is a living body image at registration or authentication, and the color vector of a representative color of the reference living body image. The error can be determined to be small and preferably minimized.
式1、式2において、xrn enは登録時の生体画像の指nの領域rの代表色ベクトル(長さB)、xrn inは認証時の生体画像の指nの領域rの代表色ベクトル(長さB)、x1rn,,,,,xBrnは、指nの領域rの代表色ベクトルの要素(ベクトルあたりB個存在する)をそれぞれ示している。
また、色変換行列の生成は、分割した領域ごとに実施してもよい。更に、色変換を実施するピクセルが指の第一関節と第二関節の間の領域に属するとき、指の第一関節と第二関節の間の領域と、その近傍領域のデータセットに重み付けをして、色変換行列を求めてもよい。そして、求めた色変換行列を用い、認証時の生体画像の各ピクセルの信号値を変換する。そして、色変換された生画像を用いて、その特徴量抽出を行い(S105、S112)、登録時おいては抽出した特徴量を記憶部3に登録し(S106)、終了する。一方、認証時には抽出した特徴量と登録されている特徴量の照合を行い(S113)、その結果の出力等を行って終了する。
In
Also, generation of the color conversion matrix may be performed for each divided area. Furthermore, when the pixel performing the color conversion belongs to the area between the first joint and the second joint of the finger, weighting is applied to the data set in the area between the first joint and the second joint of the finger and its neighboring area Then, a color conversion matrix may be obtained. Then, using the color conversion matrix obtained, the signal value of each pixel of the biometric image at the time of authentication is converted. Then, the feature quantities are extracted using the color-converted raw image (S105, S112), and at the time of registration, the extracted feature quantities are registered in the storage unit 3 (S106), and the process is ended. On the other hand, at the time of authentication, the extracted feature amount is compared with the registered feature amount (S113), and the result is output and the like, and the process is ended.
このように、本実施例の構成おいては、認証処理部は、好適には指画像を指毎に複数の領域に分割し、分割した複数の領域毎に、色変換行列を生成して変換画像を生成し、この変換後の生体画像である変換画像と登録情報との類似度を算出して認証を行う。なお、以上説明した本実施例の色校正法では、予め作成した基準となる生体画像を使って登録時並びに認証時の生体画像に色変換を実施したが、上述したように基準となる生体画像として登録時の生体画像を用い、認証時の生体画像にのみ色変換を実施しても良い。すなわち、登録情報は、基準となる生体画像として、登録時の生体画像を含み、認証処理部は、この基準となる生体画像と、認証時の生体画像を用いて色変換行列を生成する。図2Cは、その場合の登録処理フローの一例を示している。図2Cに明らかなように、基準-登録色データセットの作成(S110)と生体画像の色変換(S111)が省略され、登録色データの作成(S117)が追加される点以外は、図2Bと同様であるので説明を省略する。逆に、基準となる生体画像を認証時の生体画像をとし、登録時の生体画像にのみ色変換を実施してもよい。本明細書においては、この場合も登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換とする。 As described above, in the configuration of the present embodiment, the authentication processing unit preferably divides the finger image into a plurality of areas for each finger, generates a color conversion matrix for each of the plurality of divided areas, and performs conversion. An image is generated, and the degree of similarity between the converted image, which is a living body image after conversion, and the registration information is calculated to perform authentication. In the color calibration method of the present embodiment described above, color conversion is performed on the living body image at the time of registration and authentication using the living body image serving as a reference created in advance, but as described above, the living body image serving as a reference The color conversion may be performed only on the living body image at the time of authentication using the living body image at the time of registration. That is, the registration information includes a living body image at the time of registration as a living body image serving as a reference, and the authentication processing unit generates a color conversion matrix using the living body image serving as the reference and the living body image at the time of authentication. FIG. 2C shows an example of the registration process flow in that case. As clearly shown in FIG. 2C, FIG. 2B is different except that creation of a reference-registered color data set (S110) and color conversion of a living body image (S111) are omitted and creation of registered color data (S117) is added. Since it is the same as the above, the explanation is omitted. Conversely, the biometric image serving as the reference may be a biometric image at the time of authentication, and color conversion may be performed only on the biometric image at the time of registration. In this specification, also in this case, color conversion is performed to minimize the color difference between the biometric image at the time of registration and at the time of authentication.
上述した本実施例の色変換行列を用いた色校正を実施する構成により、登録時の生体画像と認証時の生体画像の色差をできる限り小さくし、照明の変動や機器間の誤差などの撮影条件の違いに依らない安定な特徴量を抽出し、認証の高精度化を実現することができる。 The configuration for performing color calibration using the color conversion matrix of the present embodiment described above minimizes the color difference between the biometric image at the time of registration and the biometric image at the time of authentication as much as possible, and captures images such as illumination variations and errors between devices It is possible to extract stable feature quantities that do not depend on the difference in conditions, and to realize high accuracy of authentication.
実施例2は、カラーカメラに加えて、環境光と異なる光を発生する補助光源を更に備えた生体認証装置の実施例である。すなわち、装置はオン・オフ可能な補助光源を更に備え、画像入力部は補助光源のオン時とオフ時の生体画像をそれぞれ取得し、認証処理部は、オン時とオフ時の生体画像を用いて、環境光成分の除去を行うことができる生体認証装置の実施例である。 The second embodiment is an embodiment of a biometric authentication apparatus further provided with an auxiliary light source that generates light different from ambient light in addition to the color camera. That is, the apparatus further includes an auxiliary light source that can be turned on and off, the image input unit acquires a living body image when the auxiliary light source is on and off, and the authentication processing unit uses the living body image when on and off This is an embodiment of a biometric authentication device capable of removing ambient light components.
図5は、実施例2の装置による生体認証を示す模式図である。本実施例では、カラーカメラ13と補助光源14をもつ携帯端末15を利用し、撮影時の照明変動に頑強な生体認証を実施する。なお、携帯端末15として、携帯電話機やスマートフォンなどのような、カラーカメラ13と補助光源14を合わせ持つものを利用することができる。
FIG. 5 is a schematic view showing biometrics by the device of the second embodiment. In the present embodiment, using the
図6に実施例2の装置の処理フローチャートの一例を示す。なお、同図の処理フローは図2A−図2Cの処理フロー同様、認証処理部2のCPUが主に処理する。まず、補助光源14を消灯した状態で指を撮影し、得られた画像から指などの生体領域を検出する(S200)。生体領域の検出には、肌特有の色や骨格などの形状などの特徴量を利用したルールベースの抽出処理を実施してもよい。あるいは、十分な数の生体を撮影した画像を用意し、畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional Neural Networks)に代表されるような深層学習などを利用して画像から生体領域を抽出してもよい。
FIG. 6 shows an example of a processing flowchart of the apparatus of the second embodiment. The CPU in the
次に、実施例1同様、得られた生体画像を一つ以上の領域に分割し(S201)、各領域の代表色を獲得して(S202)、メモリ7上に一時的に保存する。生体画像の領域分割と代表色の獲得の詳細については、実施例1で述べたように、4本など複数の指の各指を領域分割した場合、各指間の同一部位の代表色から更に代表色を再生成してもよい。例えば、4本の指の指先の領域の代表色の平均値を当該領域の代表色とするなどである。このとき、基準となる生体画像の代表色としては、実施例1同様、複数の機器や照明の組み合わせで生体を撮影して得られた画像から求めた代表色の平均値などを用いてもよい。
Next, as in the first embodiment, the obtained living body image is divided into one or more regions (S201), representative colors of the respective regions are obtained (S202), and temporarily stored in the
次に、補助光源14がオン・オフした状態それぞれで撮影が完了しているかを確認する(S203)。どちらか一方の撮影が済んでいない場合は、補助光源14の点灯状態を切り替え(S204)、再度撮影から代表色の獲得(S202)までの処理を実施し、再度、補助光源14がオン・オフした状態それぞれで撮影が完了しているかを確認する(S203)。
Next, it is checked whether shooting is completed in each of the states where the auxiliary
両撮影が終了(YES)したら、補助光源14を点灯した状態で生体を撮影して得られる生体画像を上述のように分割した各領域に属する画素値と、補助光源14を消灯した状態で生体を撮影して得られた生体画像を分割した各領域の代表色の値の差を求めることにより、環境光成分の除去を行う(S205)。この除去処理を各画素で実施して得られる画像は、補助光源のみが点灯されている環境下で生体を撮影して得られた画像と近似的にみなすことができる。
When both imaging ends (YES), the living body image obtained by imaging the living body in a state in which the auxiliary
次に、このようにして環境光成分の除去により得られた生体画像の代表色を獲得し、実施例1同様、基準となる生体画像の代表色との色ベクトル対からなるデータセットを生成する(S206)。求めたデータセットより色変換行列を生成し、登録時、或いは認証時の生体画像の各ピクセルの色変換を実施する(S207)。 Next, the representative color of the living body image obtained by removing the ambient light component is acquired in this manner, and a data set consisting of a color vector pair with the representative color of the living body image serving as a reference is generated as in the first embodiment. (S206). A color conversion matrix is generated from the determined data set, and color conversion of each pixel of the living body image at registration or at authentication is performed (S207).
そして色変換後の生体画像を用いて特徴量抽出し、登録或いは照合を実施する。 上記のような本実施例の補助光源オン・オフ処理により、例えば登録時と認証時で環境光が異なる場合でも一定の照明下で撮影を実施しているような生体画像を取得することができる。 Then, feature quantities are extracted using the living body image after color conversion, and registration or collation is performed. With the above-described auxiliary light source on / off processing according to the present embodiment, it is possible to acquire a living body image that is being photographed under constant illumination even when environmental light differs between registration and authentication, for example. .
図7に本実施例の構成において、異なる照明下で生体16を撮影して得られた生体画像の画素値が張る色空間の一例を示す。便宜上、X軸、Y軸を備えた2次元空間で示したが、実際はX軸、Y軸、Z軸を備えた三次元空間となる。この色空間で、例えば登録時の環境光を環境光Aとし、認証時の環境光を環境光Bとする。上述した本実施例の撮影処理により、登録時、環境光Aの下で補助光源14を点灯して生体を撮影して得られた生体画像の色空間21と、環境光Aの下で補助光源14を消灯して生体を撮影して得られた生体画像を合成することで、補助光源14の下で生体を撮影した生体画像の色空間23を疑似的に生成することができる。同様に、認証時も、補助光源14を点灯して生体を撮影した生体画像の色空間22と、補助光源14を消灯して生体を撮影した画像を合成することで、環境光Bの影響のない、補助光源の下で生体を撮影した生体画像23を疑似的に生成することができる。
FIG. 7 shows an example of a color space in which pixel values of a living body image obtained by photographing the living
以上説明した補助光源オン・オフ切替を行う本実施例の構成により、登録時の環境光Aと認証時の環境光Bの影響を受けることなく、生体認証を実施することが可能な生体認証装置を提供することが可能になる。 According to the configuration of the present embodiment that performs auxiliary light source on / off switching as described above, a biometrics authentication device capable of performing biometrics without being affected by ambient light A at registration and ambient light B at authentication. It will be possible to provide.
実施例3は、登録時と認証時で筺体の大きさやカメラの位置などの構造が異なる装置を利用したときに、色変換行列を安定かつ高精度に生成するための誘導機構として、ガイダンス表示を行う構成の生体認証装置の実施例である。すなわち、認証処理部は、画像入力部が生体画像を取得するためのガイダンスを表示部に表示するよう制御する。 In the third embodiment, a guidance display is provided as a guiding mechanism for generating a color conversion matrix stably and with high accuracy when using a device having different structures such as the size of the housing and the position of the camera at registration and at authentication. It is an Example of the biometrics apparatus of the structure to perform. That is, the authentication processing unit controls the image input unit to display guidance for acquiring a living body image on the display unit.
個人が所有する携帯電話機やスマートフォンなどの携帯端末では、利用者はそれらの端末のカメラの位置を熟知していることが多く、カメラに容易に生体を呈示することができると考えられる。しかし、POS(Point of Sales)端末などの公共の場に設置してある共用のタブレットなどでは、利用者はその端末のカメラの位置が分からず、カメラに生体を呈示するのに苦労し、利便性が低下する可能性がある。 In portable terminals such as mobile phones and smart phones owned by individuals, users are often familiar with the position of the camera of these terminals, and it is considered that a living body can be easily presented to the camera. However, in a common tablet or the like installed in a public place such as a POS (Point of Sales) terminal, the user does not know the position of the camera of the terminal and struggles to present a living body to the camera. Sex may be reduced.
認証に用いる生体の例として複数の指を利用する場合、比較的小型な装置である携帯電話機やスマートフォンなどの携帯端末であれば、図5に示すように、装置を持つ手とは異なる手を装置の背面にかざすことで、装置の背面に標準的に搭載されているアウトカメラで複数の指を撮影することができる。携帯電話機やスマートフォンなどの携帯端末はノートPCやタブレットと比べると比較的小型であり、一般に利用者が筺体を手で持つ位置とアウトカメラが干渉しないように設計されているため、アウトカメラはほとんどの筺体でその上部に配置されている。よって、利用者は図5に示すように手を携帯端末15の筺体の背面にかざすことでほぼ一様に複数の指を撮影することができる。
When a plurality of fingers are used as an example of a living body used for authentication, if it is a portable terminal such as a portable telephone or a smart phone that is a relatively small device, as shown in FIG. By holding it over the back of the device, it is possible to shoot multiple fingers with an out camera that is typically mounted on the back of the device. Mobile devices such as mobile phones and smartphones are relatively small compared to notebook PCs and tablets, and are generally designed so that the position where the user holds the chassis by hand and the out camera do not interfere, so most of the out cameras are It is located at the top of its frame. Therefore, the user can shoot a plurality of fingers almost uniformly by holding the hand over the back of the housing of the
次に、ノートPCやタブレットなどの比較的大型な端末で指を撮影する場合を考える。利用者は、表示画面と同じ側に配置されているインカメラが見えているため、手を画面に向けてかざすことで直観的に複数の指を呈示することができる。しかし、実際には最初にかざした手が小さく映っているもしくは大きく映りすぎている、手をかざす位置がずれているといった理由で手をかざす位置や向きの修正が必要となる。このとき、例えば画面に表示されている手の画像に従い、かざす手の位置や向きを修正しようとしても、表示画面とかざしている手が重なっているため、手の位置や向きの修正が難しい。また、インカメラでの撮影は逆光状態になることが多く、画像ノイズが増すなど生体画像の品質が低下しがちである。さらに、顔などの指と似た色の物体が背景として映り込むことが多く、撮影して得られた画像から指のみを検出することが難しくなる。 Next, consider the case of photographing a finger with a relatively large terminal such as a laptop PC or a tablet. Since the user can see the in-camera arranged on the same side as the display screen, the user can intuitively present a plurality of fingers by holding the hand toward the screen. However, in fact, it is necessary to correct the position and orientation of the hand, because the first hand raised is too small or too large, and the hand holding position is shifted. At this time, even if it is attempted to correct the position or orientation of the holding hand according to the image of the hand displayed on the screen, for example, the hand overlapping the display screen overlaps the position and orientation of the hand. In addition, shooting with an in-camera is often in a backlit state, and the quality of a living body image tends to deteriorate, such as an increase in image noise. Furthermore, an object of a color similar to a finger, such as a face, is often reflected as a background, which makes it difficult to detect only a finger from an image obtained by photographing.
一方、タブレットなどの背面にあるアウトカメラを利用して指を撮影する場合、逆光状態になることや背景に手以外の生体が映ることは少なくなり、携帯電話機やスマートフォンなどの小型な装置で指を撮影する場合と似たような条件で撮影を実施することが可能である。しかし、公共の場に設置してあるタブレットなどのアウトカメラに手をかざす場合、利用者はタブレットの背面にあるアウトカメラの位置が分からず、どのように手をかざせばよいか分からないといった問題が発生すると考えられる。よって、タブレットなどの大型の装置にて携帯電話機やスマートフォンなどの小型な装置と同様の撮影条件で生体認証を実施するためには、利用者がタブレットの背面カメラであるアウトカメラに簡単に生体をかざせるような誘導機構を設計することが重要となる。 On the other hand, when shooting a finger using an out-camera on the back of a tablet or the like, it becomes less likely to be backlit or the living body other than the hand is reflected in the background, and a small device such as a mobile phone or smartphone It is possible to carry out shooting under conditions similar to those for shooting. However, when putting a hand over an out-camera such as a tablet installed in a public place, the user does not know the position of the out-camera on the back of the tablet and does not know how to hold his hand. Is considered to occur. Therefore, in order to perform biometric authentication on a large device such as a tablet under the same shooting conditions as a small device such as a mobile phone or a smartphone, the user can easily take a living body to the out camera which is the back camera of the tablet. It is important to design a guiding mechanism that can be held up.
図8は、比較的大型な筺体、例えばタブレットのアウトカメラに手をかざすための誘導機構を備える本実施例の生体認証装置の認証処理フロー例を示している。本処理フローも認証処理部2のCPU6が主として表示部4の画面表示の制御を行うことにより実現可能である。本実施例では、まずアウトカメラ位置を取得し(S300)、取得したアウトカメラ位置に基づき認証時のガイド画面を装置の表示部4に設定・表示し(S301)し、生体認証を実施する(S302)。
FIG. 8 shows an example of the authentication processing flow of the biometrics authentication system of the present embodiment provided with a guiding mechanism for holding the hand over the out camera of a relatively large frame, for example, a tablet. This processing flow can also be realized by the
すなわち、本実施例の生体認証装置では、携帯電話機やスマートフォンと比べると比較的大型な筺体であるタブレットのアウトカメラの位置を取得する。このアウトカメラ位置の取得方法としては、例えば、ソフト開発者や運用管理者が筺体ごとのカメラ位置を事前に調査し、タブレット内のメモリに保存しておいてもよいが、本実施例では、筺体背面へのタッチ動作を利用してアウトカメラ位置を自動的に取得する方法を説明する。 That is, in the biometric device according to the present embodiment, the position of the out camera of the tablet, which is a relatively large housing compared to a mobile phone or a smartphone, is acquired. As a method of acquiring the out-camera position, for example, the software developer or the operation manager may investigate the camera position of each case in advance and store it in the memory in the tablet, but in the present embodiment, A method of automatically acquiring an out-camera position using a touch operation on the back of a housing will be described.
図9は、アウトカメラ位置の取得のため、利用者20にてタブレットの筺体19の背面に触れるよう促すガイダンス表示の一例を示している。図9の例では、タブレットの筐体19の背面の下段左を利用者20に触れるように促しており、利用者20がタブレットの筐体19の背面の下段左を触れた状態でアウトカメラにて撮影する。図9に示すガイダンス画面は、筺体19の特定部位を利用者20に触れるように促す一例であり、図中の図や文字はその誘導のための誘導機構としてのガイダンスの表示例である。利用者20が触れた位置にアウトカメラがあれば画角の一部もしくは全体が手などで遮られる画像が得られ、触れた位置にアウトカメラが無ければ、遮りの少ない画像が得られる。
FIG. 9 shows an example of a guidance display prompting the
タブレットの筐体19の背面に触れられていることを、得られた画像を使って検知する方法としては、例えば、タブレットが固定されているのであればアウトカメラで撮影した動画の複数フレームを用いて背景差分法などを適用し、動体を検出してもよい。タブレットが固定されていないのであれば利用者20である生体がタブレットを触れると仮定し、アウトカメラで撮影した画像に占める肌色や赤色の画素の割合を求め、その画素の割合の多いフレームを利用者20がタブレットに触れている状態に撮影して得られた画像としてもよい。
As a method of detecting that the back surface of the
利用者20に触れてもらう位置を、例えばタブレットの筐体19の背面の下段中央、下段右、上段左、上段中央、上段右と変更しながら撮影を繰り返し、各場合で得られた画像を比較することで、アウトカメラの大まかな位置を取得することができる。
The shooting is repeated while changing the position where the
図10に、本実施例の構成において、図9のガイダンス画面表示を使って取得したアウトカメラの位置に基づき、認証時に利用者に生体16を呈示するように誘導する画面表示例を示す。この例は、タブレットのアウトカメラ24の位置が筐体19の背面の下段左のエリア25にあった場合の例である。
FIG. 10 shows a screen display example for guiding the living
撮影して得られる画像をタブレットの撮影画面のアウトカメラ24のある位置と同じ位置に表示することにより、利用者が生体16をかざした位置と撮影画面で表示されている位置のずれが小さくなり、直観的に生体16を呈示することが可能になる。
By displaying the image obtained by photographing at the same position as the position where the
上述したアウトカメラ24の位置を取得し、生体16を筺体19の背面に呈示するように誘導する画面表示例は、図9、図10に示した横長の画面をもつ筺体に限定するものではなく、図5に示したように、タブレットなどの携帯端末15を立てて利用した場合や携帯電話機やスマートフォンなどにも利用できる。
The example of the screen display for acquiring the position of the
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。例えば、実施例2の構成で、環境光の照度が補助光源の照度に比べて十分小さいとみなせるとき、補助光源を点灯して生体を撮影した画像を、環境光成分の除去後に得られる画像とみなしてもよい。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。また、各実施例の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications. The above embodiments are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. For example, in the configuration of the second embodiment, when the illuminance of ambient light can be considered to be sufficiently smaller than the illuminance of the auxiliary light source, an image obtained by photographing the living body by lighting the auxiliary light source is an image obtained after removing the ambient light component It may be regarded. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Also, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, with respect to a part of the configuration of each embodiment, another configuration can be added, deleted, or replaced.
上記各構成、機能、処理部等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Each of the above configurations, functions, processing units, etc. may be realized by hardware, for example, by designing part or all of them with an integrated circuit. Further, each configuration, function, etc. described above may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as a program, a table, and a file for realizing each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as a solid state drive (SSD), a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
上述の実施例の構成において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。 In the configuration of the above-described embodiment, the control lines and the information lines indicate what is considered necessary for the description, and not all the control lines and the information lines in the product are necessarily shown. All configurations may be connected to each other.
本発明は、汎用のカラーカメラを用いた生体認証を異なる照明・機器で相互的に実施することができ、個人認証技術として有用である。 The present invention is capable of mutually performing biometric authentication using a general-purpose color camera with different lighting devices and is useful as a personal authentication technology.
1 画像入力部
2 認証処理部
3 記憶部
4 表示部
5 入力部
6 CPU
7 メモリ
8 IF
9 認証部
10 登録部
11 関節領域
12 関節領域以外の指領域
13 カラーカメラ
14 補助光源
15 携帯端末
16 生体
17 指
18 テーブル
19 筐体
20 利用者
21、22、23 色空間
24 アウトカメラ
25 エリア
1
7
9
Claims (15)
前記生体画像を処理する認証処理部と、
前記生体から得られる生体特徴に関する登録情報を記憶する記憶部と、を備え、前記認証処理部は、
前記登録情報を用い、登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換を行い、色変換後の生体画像を用いて前記生体の認証を行う、
ことを特徴とする生体認証装置。 An image input unit that captures a living body and acquires a living body image;
An authentication processing unit that processes the living body image;
A storage unit for storing registration information on biological features obtained from the living body, the authentication processing unit including:
Using the registration information, perform color conversion to minimize color difference between biometric images at registration and at authentication, and authenticate the living body using the biometric image after color conversion.
A biometric authentication device characterized by
前記認証処理部は、
前記登録情報を用いて、登録時と認証時の前記生体画像間の色差を最小化する色変換行列を生成し、生成した前記色変換行列と前記生体画像から変換画像を生成し、前記変換画像と前記登録情報との類似度を算出して認証を行う、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric authentication device according to claim 1, wherein
The authentication processing unit
Using the registration information, generate a color conversion matrix that minimizes the color difference between the living body image at registration and authentication time, and generate a converted image from the generated color conversion matrix and the living body image, and the converted image Calculate the degree of similarity between and the registered information and perform authentication
A biometric authentication device characterized by
前記画像入力部が取得する前記生体画像は、前記生体の指画像である、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric authentication device according to claim 1, wherein
The living body image acquired by the image input unit is a finger image of the living body,
A biometric authentication device characterized by
前記画像入力部が取得する前記生体画像は、前記生体の複数の指の画像であり、
前記認証処理部は、
前記指画像を指毎に複数の領域に分割し、
分割した複数の領域毎に、前記色変換行列を生成して前記変換画像を生成する、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric apparatus according to claim 2, wherein
The living body image acquired by the image input unit is an image of a plurality of fingers of the living body,
The authentication processing unit
The finger image is divided into a plurality of areas for each finger,
The color conversion matrix is generated for each of a plurality of divided areas to generate the converted image.
A biometric authentication device characterized by
前記認証処理部は、
前記複数の領域毎に代表色を獲得し、前記代表色を用いて前記色変換行列を生成する、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric authentication device according to claim 4, wherein
The authentication processing unit
Acquiring a representative color for each of the plurality of regions, and generating the color conversion matrix using the representative color;
A biometric authentication device characterized by
前記複数の領域は、指領域と指関節領域を含む、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric authentication device according to claim 4, wherein
The plurality of regions include a finger region and a finger joint region.
A biometric authentication device characterized by
前記記憶部に記憶する前記登録情報は、基準となる生体画像を含み、
前記認証処理部は、
前記基準となる生体画像と前記生体画像とを用いて前記色変換行列を生成する、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric apparatus according to claim 2, wherein
The registration information stored in the storage unit includes a biometric image as a reference,
The authentication processing unit
Generating the color conversion matrix using the reference living body image and the living body image;
A biometric authentication device characterized by
前記記憶部に記憶する前記登録情報は、基準となる生体画像として、登録時の前記生体画像を含み、
前記認証処理部は、
前記基準となる生体画像と、認証時の前記生体画像を用いて前記色変換行列を生成する、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric apparatus according to claim 2, wherein
The registration information stored in the storage unit includes, as a reference living body image, the living body image at the time of registration,
The authentication processing unit
Generating the color conversion matrix using the reference living body image and the living body image at the time of authentication;
A biometric authentication device characterized by
環境光とは異なる光を発生する、オン・オフ可能な補助光源を備え、
前記画像入力部は前記補助光源のオン時とオフ時に前記生体画像を取得し、
前記認証処理部は、
オン時とオフ時の前記生体画像を用いて、環境光成分の除去を行う、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric authentication device according to claim 1, wherein
It has an auxiliary light source that can be turned on and off to generate light different from ambient light,
The image input unit acquires the living body image when the auxiliary light source is on and off;
The authentication processing unit
The ambient light component is removed using the on / off biological images
A biometric authentication device characterized by
前記画像入力部が取得する前記生体画像を表示可能な表示部を備え、
前記認証処理部は、
前記画像入力部が前記生体画像を取得するためのガイダンスを前記表示部に表示するよう制御する、
ことを特徴とする生体認証装置。 The biometric authentication device according to claim 1, wherein
A display unit capable of displaying the biological image acquired by the image input unit;
The authentication processing unit
The image input unit is controlled to display a guidance for acquiring the living body image on the display unit.
A biometric authentication device characterized by
前記認証処理部は、
生体を撮影して取得した生体画像を処理し、前記生体から得られる生体特徴に関する登録情報を用いて、登録時と認証時の生体画像間の色差を最小化する色変換を行い、色変換後の生体画像を用いて前記生体の認証を行う、
ことを特徴とする生体認証方法。 A biometric authentication method by an authentication processing unit,
The authentication processing unit
A living body image is taken and processed, and a living body image obtained is processed, and color conversion is performed to minimize color difference between the living body image at the time of registration and at the time of authentication using registration information on the living body feature obtained from the living body. Perform authentication of the living body using the living body image of
Biometric authentication method characterized by
前記認証処理部は、
前記登録情報を用いて、登録時と認証時の前記生体画像間の色差を最小化する色変換行列を生成し、生成した前記色変換行列と前記生体画像から変換画像を生成し、前記変換画像と前記登録情報との類似度を算出して認証を行う、
ことを特徴とする生体認証方法。 The biometric authentication method according to claim 11, wherein
The authentication processing unit
Using the registration information, generate a color conversion matrix that minimizes the color difference between the living body image at registration and authentication time, and generate a converted image from the generated color conversion matrix and the living body image, and the converted image Calculate the degree of similarity between and the registered information and perform authentication
Biometric authentication method characterized by
前記認証処理部は、
前記生体画像として、前記生体の複数の指画像を用い、
前記指画像を指毎に複数の領域に分割し、
分割した複数の領域毎に代表色を獲得して、前記代表色を用いて前記色変換行列を生成する、
ことを特徴とする生体認証方法。 The biometric authentication method according to claim 12, wherein
The authentication processing unit
Using a plurality of finger images of the living body as the living body image,
The finger image is divided into a plurality of areas for each finger,
Acquiring a representative color for each of the plurality of divided regions, and generating the color conversion matrix using the representative color;
Biometric authentication method characterized by
前記認証処理部は、
環境光とは異なる光を発生する補助光源をオン・オフ切替して取得された前記生体画像を用いて、環境光成分の除去を行う、
ことを特徴とする生体認証方法。 The biometric authentication method according to claim 11, wherein
The authentication processing unit
The environmental light component is removed using the biological image acquired by switching on and off the auxiliary light source that generates light different from the environmental light.
Biometric authentication method characterized by
前記認証処理部は、前記生体画像を取得するためのガイダンスを表示部に表示するよう制御する、
ことを特徴とする生体認証方法。 The biometric authentication method according to claim 11, wherein
The authentication processing unit controls to display a guidance for acquiring the biological image on a display unit.
Biometric authentication method characterized by
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