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発明の名称 認証装置および認証方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−11666(P2007−11666A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−191422(P2005−191422)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 藤松 健 / 青木 芳人
要約 課題
本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしない認証装置および認証方法を提供する。

解決手段
被認証者30の眼画像を撮影する撮影部2と、撮影部2で撮影された被認証者30の眼画像を評価する、眼画像の虹彩径が十分か否かを判定する虹彩径判定部52、および、眼画像から被認証者30の目を見開いている度合いを示す開目度が十分か否かの判定を行う開目度判定部72を有する眼画像評価部80と、眼画像評価部80で評価された結果にもとづいて、より認証を受けやすい閾値を用いて眼画像に対して認証処理を行う認証処理部17とを備えたことを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
被認証者の眼画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部で撮影された前記被認証者の眼画像を評価する眼画像評価部と、
前記眼画像評価部で評価された結果にもとづいて、異なる閾値を用いて前記眼画像に対して認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴とする認証装置。
【請求項2】
前記認証処理部は、
前記撮影部で撮影された画像の少なくとも虹彩を含む部分から認証情報を作成する認証情報作成部と、
あらかじめ登録された者の登録認証情報を記憶する記憶部と、
前記認証情報作成部で作成された認証情報と、前記記憶部に記憶された登録認証情報との不一致度を算出する不一致度算出部と、
前記不一致度算出部において算出された不一致度と所定の閾値との比較によって前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定する認証結果判定部とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の認証装置。
【請求項3】
前記眼画像評価部は、前記眼画像の虹彩径が十分か否かを判定する虹彩径判定部を有することを特徴とする請求項2に記載の認証装置。
【請求項4】
前記眼画像評価部は、前記眼画像の水平方向の虹彩の画素数を前記虹彩径として算出する虹彩径算出部を有することを特徴とする請求項3に記載の認証装置。
【請求項5】
前記認証処理部の前記認証結果判定部は、通常は第1の閾値を用いて前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定し、
前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、前記虹彩径算出部によって算出された前記虹彩径が十分でないと前記虹彩径判定部で判定された場合に、前記認証結果判定部は、前記第1の閾値と異なる、より前記被認証者が認証を受けやすい第2の閾値を用いて、前記被認証者が前記あらかじめ登録された者として認証できるか否かを再度判定することを特徴とする請求項4に記載の認証装置。
【請求項6】
前記眼画像評価部は、前記眼画像から前記被認証者の目を見開いている度合いを示す開目度が十分か否かの判定を行う開目度判定部を有することを特徴とする請求項2に記載の認証装置。
【請求項7】
前記眼画像評価部は、前記眼画像に撮影された虹彩が露出していると仮定した場合の面積に対する実際に撮影された面積の割合によって、前記開目度を算出する開目度算出部を有することを特徴とする請求項6に記載の認証装置。
【請求項8】
前記認証処理部の前記認証結果判定部は、通常は第1の閾値を用いて前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定し、
前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、前記開目度算出部によって算出された前記開目度が十分でないと前記開目度判定部で判定された場合に、前記認証結果判定部は、前記第1の閾値と異なる、より前記被認証者が認証を受けやすい第3の閾値を用いて、前記被認証者が前記あらかじめ登録された者として認証できるか否かを再度判定することを特徴とする請求項7に記載の認証装置。
【請求項9】
前記眼画像評価部は、前記眼画像の虹彩径が十分か否かを判定する虹彩径判定部、および、前記眼画像から前記被認証者の目を見開いている度合いを示す開目度が十分か否かの判定を行う開目度判定部を有することを特徴とする請求項2に記載の認証装置。
【請求項10】
前記認証処理部の前記認証結果判定部は、通常は第1の閾値を用いて前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定し、
前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、前記虹彩径が十分でないと前記虹彩径判定部で判定された場合に、前記認証結果判定部は、前記第1の閾値と異なる、より前記被認証者が認証を受けやすい第2の閾値を用い、
前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、前記開目度が十分でないと前記開目度判定部で判定された場合に、前記認証結果判定部は、前記第1の閾値と異なる、より前記被認証者が認証を受けやすい第3の閾値を用い、
前記被認証者が前記あらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、前記虹彩径が十分でないと前記虹彩径判定部で判定された場合、かつ、前記開目度が十分でないと前記開目度判定部で判定された場合に、前記認証結果判定部は、前記第1の閾値、前記第2の閾値および前記第3の閾値と異なる、より前記被認証者が認証を受けやすい第4の閾値を用いて、前記被認証者が前記あらかじめ登録された者として認証できるか否かを再度判定することを特徴とする請求項9に記載の認証装置。
【請求項11】
前記撮影部で撮影された前記被認証者の前記眼画像の画質を判定する画質判定部、および、前記眼画像に眼が撮影されているか否かを判定する眼検出部を備え、
前記認証処理部は、前記画質判定部で画質がよいと判定され、前記眼検出部で眼が撮影されていると判定された眼画像を用いて認証処理を行うことを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の認証装置。
【請求項12】
前記撮影部は、前記被認証者の両眼を撮影することを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の認証装置。
【請求項13】
前記撮影部は、前記被認証者の両眼のそれぞれを撮影する二つの撮影部を有し、
前記二つの撮影部からの出力を切り替えて前記認証処理部に出力する切替部を備えたことを特徴とする請求項12に記載の認証装置。
【請求項14】
被認証者の眼画像を撮影する第1のステップと、
前記第1のステップで撮影された前記被認証者の眼画像を評価する第2のステップと、
前記第2のステップで評価された結果にもとづいて、異なる閾値を用いて前記眼画像に対して認証処理を行う第3のステップとを備えたことを特徴とする認証方法。
【請求項15】
被認証者の眼画像を用いて認証処理を行う認証処理プログラムであって、コンピュータに、
被認証者の眼画像が入力される第1のステップと、
前記第1のステップで入力された前記被認証者の眼画像を評価する第2のステップと、
前記第2のステップで評価された結果にもとづいて、異なる閾値を用いて前記眼画像に対して認証処理を行う第3のステップとを実行させることを特徴とする認証処理プログラム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、被認証者の眼の画像を用いて個人認証を行う認証装置および認証方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、入退出管理装置や個人情報等の重要な情報が記憶された情報装置等、高いセキュリティ性が求められる装置におけるアクセス時の本人認証の方法として、人体の指紋、虹彩、眼底血管、顔の特徴、手や腕の血管パターン等、その被認証者固有の情報、いわゆるバイオメトリクス情報を用いた様々な認証方法が実用化されてきている。
【0003】
その中でも、本人認証率の高さや、他人受入率の低さ等の信頼性の高さから、眼の虹彩部分の皺の模様の違いを利用した認証方法(以下、このような方法を虹彩認証方法と記す)が提案され、特に高いセキュリティ性を必要とする機器において実用化されている(例えば、特許文献1を参照。)。
【0004】
このような虹彩認証方法は、被認証者の眼の部分の画像(以下、この画像を眼画像と記す)から虹彩の部分を選択的にコード化し、得られた情報を認証情報として、あらかじめ登録された情報(以下、登録認証情報と記す)との不一致度を算出し、この不一致度と所定の閾値とを比較することによって、互いに一致すると判定された場合には、被認証者があらかじめ登録された者であると認証する方法である。
【0005】
虹彩認証方法は、本人認証率の高い認証方法ではあるが、より高い認証率を実現するために、従来から、本人拒否率(以下、FRRとも記す)を下げることが課題の一つとして認識されてきた。本人拒否率とは、あらかじめ登録された者である本人が被認証者として認証処理を受けた場合にも、その撮影時の画像の不具合、撮影環境の問題または被認証者が眼鏡をかけている場合等の様々な理由により、認証を受けることのできない割合のことである。
【0006】
このような、本人拒否率を下げるための技術として、様々な技術が提案されてきており、例えば、まず第1の閾値を用いて被認証者の両眼それぞれを認証し、その結果、いずれの眼でも認証されなかった場合には、再度第1の閾値よりもより認証を受けやすい第2の閾値を用いて両眼を認証し、両眼とも第2の閾値を用いれば認証される場合には、被認証者をあらかじめ登録された者であると認証する技術が提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。
【特許文献1】特許第3307936号公報
【特許文献2】特開2000−357232号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、前述のような技術においては、片眼ずつ第1の閾値を用いて認証を行っても認証できない場合に、両眼を、より認証を受けやすい第2の閾値を用いて認証する。これにより、本人認証率は向上するものの、同時に被認証者や撮影条件に問題があるのではなくて、単に虹彩パターンの形状が似通った者同士でも、同一人物であるとして認証されてしまう可能性(以下、このような他人を本人として認証してしまう割合を、他人受入率またはFARと記す)が高くなってしまうという課題があった。
【0008】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしない認証装置および認証方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の認証装置は、被認証者の眼画像を撮影する撮影部と、撮影部で撮影された被認証者の眼画像を評価する眼画像評価部と、眼画像評価部で評価された結果にもとづいて、異なる閾値を用いて眼画像に対して認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴としている。
【0010】
このような構成により、撮影された眼画像を眼画像評価部で評価し、その結果にもとづいて、異なる閾値を用いて眼画像に対して認証処理を行うので、被認証者があらかじめ登録された者であるにも関わらず、撮影時の条件がよくない等のために良好な眼画像が得られず、認証されないような場合に、本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしない認証装置を提供することができる。
【0011】
また、認証処理部は、撮影部で撮影された画像の少なくとも虹彩を含む部分から認証情報を作成する認証情報作成部と、あらかじめ登録された者の登録認証情報を記憶する記憶部と、認証情報作成部で作成された認証情報と、記憶部に記憶された登録認証情報との不一致度を算出する不一致度算出部と、不一致度算出部において算出された不一致度と所定の閾値との比較によって被認証者があらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定する認証結果判定部とを備えた構成であってもよい。
【0012】
このような構成によれば、さらに、認証率の高く、信頼性の高い虹彩認証装置において、本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしない構成を実現することができる。
【0013】
また、眼画像評価部は、眼画像の虹彩径が十分か否かを判定する虹彩径判定部を有する構成であってもよい。
【0014】
このような構成によれば、さらに、被認証者までの距離が離れていて眼画像に十分な虹彩径を有する眼が撮影されていないような場合に、閾値を変えて認証処理を行うことが可能となる。
【0015】
さらに、眼画像評価部は、眼画像の水平方向の虹彩の画素数を虹彩径として算出する虹彩径算出部を有する構成であってもよい。
【0016】
このような構成によれば、さらに、まぶたの開閉によって影響の受けにくい水平方向の画素数を虹彩径として算出するので、安定した虹彩径の算出が可能となる。
【0017】
また、認証処理部の認証結果判定部は、通常は第1の閾値を用いて被認証者があらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定し、被認証者があらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、虹彩径算出部によって算出された虹彩径が十分でないと虹彩径判定部で判定された場合に、認証結果判定部は、第1の閾値と異なる、より被認証者が認証を受けやすい第2の閾値を用いて、被認証者があらかじめ登録された者として認証できるか否かを再度判定する構成であってもよい。
【0018】
このような構成によれば、さらに、虹彩径が十分でない眼画像が撮影された場合に、より被認証者が認証を受けやすい第2の閾値を用いて認証を行うので、被認証者があらかじめ登録された者であるが、被認証者までの距離が遠い等の理由で十分な画素数を有しない眼画像が撮影され、通常用いる第1の閾値を用いては認証できないような場合にも、本人認証率を向上させることができる。
【0019】
また、眼画像評価部は、眼画像から被認証者の目を見開いている度合いを示す開目度が十分か否かの判定を行う開目度判定部を有する構成であってもよい。
【0020】
このような構成によれば、さらに、被認証者が撮影時に目を十分に見開いていないような場合に、閾値を変えて認証処理を行うことが可能となる。
【0021】
さらに、眼画像評価部は、眼画像に撮影された虹彩が露出していると仮定した場合の面積に対する実際に撮影された面積の割合によって、開目度を算出する開目度算出部を有する構成であってもよい。
【0022】
このような構成によれば、さらに、簡易かつ迅速に開目度を算出することが可能となる。
【0023】
また、認証処理部の認証結果判定部は、通常は第1の閾値を用いて被認証者があらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定し、被認証者があらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、開目度算出部によって算出された開目度が十分でないと開目度判定部で判定された場合に、認証結果判定部は、第1の閾値と異なる、より被認証者が認証を受けやすい第3の閾値を用いて、被認証者があらかじめ登録された者として認証できるか否かを再度判定する構成であってもよい。
【0024】
このような構成によれば、さらに、開目度が十分でない眼画像が撮影された場合に、より被認証者が認証を受けやすい第3の閾値を用いて認証を行うので、被認証者があらかじめ登録された者であるが、被認証者が目を閉じている等の理由で開目度が十分でないような眼画像が撮影され、通常用いる第1の閾値を用いては認証できないような場合にも、本人認証率を向上させることができる。
【0025】
また、眼画像評価部は、眼画像の虹彩径が十分か否かを判定する虹彩径判定部、および、眼画像から被認証者の目を見開いている度合いを示す開目度が十分か否かの判定を行う開目度判定部を有する構成であってもよい。
【0026】
このような構成によれば、さらに、被認証者までの距離が離れていて眼画像に十分な虹彩径を有する眼が撮影されていないような場合、および、被認証者が撮影時に目を十分に見開いていないような場合に、閾値を変えて認証処理を行うことが可能となる。
【0027】
さらに、認証処理部の認証結果判定部は、通常は第1の閾値を用いて被認証者があらかじめ登録された者であると認証できるか否かを判定し、被認証者があらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、虹彩径が十分でないと虹彩径判定部で判定された場合に、認証結果判定部は、第1の閾値と異なる、より被認証者が認証を受けやすい第2の閾値を用い、被認証者があらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、かつ、開目度が十分でないと開目度判定部で判定された場合に、認証結果判定部は、第1の閾値と異なる、より被認証者が認証を受けやすい第3の閾値を用い、被認証者があらかじめ登録された者であると認証されなかった場合、虹彩径が十分でないと虹彩径判定部で判定された場合、かつ、開目度が十分でないと開目度判定部で判定された場合に、認証結果判定部は、第1の閾値、第2の閾値および第3の閾値と異なる、より被認証者が認証を受けやすい第4の閾値を用いて、被認証者があらかじめ登録された者として認証できるか否かを再度判定する構成であってもよい。
【0028】
このような構成によれば、さらに、虹彩径が十分でない眼画像が撮影された場合に、より被認証者が認証を受けやすい第2の閾値を用いて認証を行い、開目度が十分でない眼画像が撮影された場合に、より被認証者が認証を受けやすい第3の閾値を用いて認証を行い、さらに、虹彩径が十分でなく、かつ、開目度が十分でない眼画像が撮影された場合には、さらにより被認証者が認証を受けやすい第4の閾値を用いて認証を行うので、被認証者があらかじめ登録された者であるが、被認証者までの距離が離れていて眼画像に十分な虹彩径を有する眼が撮影されていないような場合であって、かつ、被認証者が撮影時に目を十分に見開いていないような場合に、本人認証率を向上させることができる。
【0029】
また、撮影部で撮影された被認証者の眼画像の画質を判定する画質判定部、および、眼画像に眼が撮影されているか否かを判定する眼検出部を備え、認証処理部は、画質判定部で画質がよいと判定され、眼検出部で眼が撮影されていると判定された眼画像を用いて認証処理を行う構成であってもよい。
【0030】
このような構成によれば、さらに、画質判定部で画質がよいと判定され、眼検出部で眼が存在すると判定された眼画像について認証処理を行うので、画質が悪かったり、眼が存在しない画像について、閾値をより認証を受けやすい閾値に変更することによる他人受入率の上昇を防ぐことができる。
【0031】
また、撮影部は、被認証者の両眼を撮影する構成であってもよい。
【0032】
このような構成によれば、さらに、被認証者の両眼の眼画像を用いて認証処理を行うので、より信頼性の高い構成を実現することができる。
【0033】
さらに、撮影部は、被認証者の両眼のそれぞれを撮影する二つの撮影部を有し、二つの撮影部からの出力を切り替えて認証処理部に出力する切替部を備えた構成であってもよい。
【0034】
このような構成によれば、さらに、簡易に被認証者の両眼の眼画像を撮影し、認証処理を行うことのできる構成を実現できる。
【0035】
次に、本発明の認証方法は、被認証者の眼画像を撮影する第1のステップと、第1のステップで撮影された被認証者の眼画像を評価する第2のステップと、第2のステップで評価された結果にもとづいて、異なる閾値を用いて眼画像に対して認証処理を行う第3のステップとを備えたことを特徴としている。
【0036】
このような方法によれば、撮影された眼画像を評価し、その結果にもとづいて、異なる閾値を用いて眼画像に対して認証処理を行うので、被認証者があらかじめ登録された者であるにも関わらず、撮影時の条件がよくない等のために良好な眼画像が得られず、認証されないような場合に、本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしない認証方法を提供することができる。
【0037】
次に、本発明の認証処理プログラムは、被認証者の眼画像を用いて認証処理を行う認証処理プログラムであって、コンピュータに、被認証者の眼画像が入力される第1のステップと、第1のステップで入力された被認証者の眼画像を評価する第2のステップと、第2のステップで評価された結果にもとづいて、異なる閾値を用いて眼画像に対して認証処理を行う第3のステップとを実行させることを特徴としている。
【0038】
このようなプログラムによれば、撮影された眼画像を評価し、その結果にもとづいて、異なる閾値を用いて眼画像に対して認証処理を行うので、被認証者があらかじめ登録された者であるにも関わらず、撮影時の条件がよくない等のために良好な眼画像が得られず、認証されないような場合に、本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしない認証処理プログラムを提供することができる。
【発明の効果】
【0039】
以上述べたように、本発明によれば、本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしない認証装置および認証方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0040】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【0041】
(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態における認証装置1について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の構成を示すブロック図である。
【0042】
図1に示したように、本発明の第1の実施の形態の認証装置1は、被認証者30の眼の近傍に光線を照射する光源部7、被認証者30に対して眼画像の撮影を促すような誘導を行う誘導部31、誘導部31によって誘導された被認証者30の眼画像を撮影する撮影部2、撮影部2で撮影された眼画像の画質判定等を行って、良好と判定された画像を認証処理部17に送る処理(以下、この処理をキャプチャ処理と記す)を行うキャプチャ処理部3、キャプチャ処理部3でキャプチャ処理された画像を用いて後述するような所定の方法で虹彩認証処理を行う認証処理部17、キャプチャ処理部3でキャプチャ処理された眼画像に対して、後述する評価を行い、その結果を認証処理部17に出力する眼画像評価部80、認証処理部17における認証結果を出力する出力部23、ならびに、光源部7、誘導部31、撮影部2、キャプチャ処理部3、眼画像評価部80および認証処理部17それぞれの動作を制御する制御部6を備える。
【0043】
光源部7としては、被認証者30の眼のコントラストのよい、鮮明な虹彩画像を撮影するために、眼に対して近赤外波長(約700nmから1000nm程度の波長)を有する光線を照射することのできる光源を用いることができる。
【0044】
また、撮影部2の一例としては、撮像素子としてCCDを用いた白黒カメラを用いることができる。本発明の第1の実施の形態における認証装置1における撮影部2に装着されるレンズ系としては、被認証者30の眼の領域を拡大して撮影することのできる望遠レンズを搭載することが望ましい。本発明の第1の実施の形態における認証装置1においては、被認証者30が左右いずれかの眼を撮影部2のレンズ系の画角内に位置させることにより、左右いずれかの眼について、認証処理を行うことができる。
【0045】
誘導部31としては、液晶ディスプレイ等の表示部またはスピーカ等の音声発生部を有し、被認証者30に対して、認証を行うことや、眼を撮影部2の画角内に位置させるような誘導のための情報を報知することのできる構成であればよい。
【0046】
出力部23としては、例えば、液晶やEL等を用いた公知の表示装置を用いることもできるし、音声で被認証者30に認証結果等を報知することのできるスピーカ等の装置、または、外部に接続された装置に対して認証結果等の情報を送信することのできる通信装置等を各種使用することが可能である。出力部23における表示装置やスピーカ等の装置については、誘導部31のものと共用することもできるし、出力部23および誘導部31それぞれに設けることも可能である。
【0047】
本発明の第1の実施の形態の認証装置1において、キャプチャ処理部3は、撮影部2から出力された画像からその画像の画質を判定する画質判定部9、および、撮影部2から出力された画像の中に眼とみなされる円形の物体が撮影されているか否かを判定する眼検出部10を有する。
【0048】
画質判定部9における画質の判定は、例えば、画質のよい鮮鋭な画像には所定の高周波成分の情報量が多いことを利用して、画像を周波数解析し、その所定の高周波成分の情報量を積算して、その積算値が多いほど画質がよいと判定する方法を利用することができるが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、画像全体の平均輝度情報を用いて、その平均輝度情報が所定の閾値範囲内にある場合に画質がよいと判定する方法や、他の公知の画質評価方法、またはこれらを組み合わせた方法を用いることができる。
【0049】
眼検出部10は、眼画像の中から、虹彩や瞳孔等の円形状の物体が撮影されているか否かを判定する。眼検出部10における判定方法としては、例えば、撮影部2で撮影された眼画像中に、瞳孔や黒目の部分と推定される丸い領域(例えば、丸くて周辺と比較して輝度の低下した領域)が存在するか否かを、眼画像と所定の大きさの輝度の低い領域を有する画像とのパターンマッチング処理を行うことで検知する方法や、眼画像の中から瞳孔候補の位置を検出する瞳孔候補検出部と、瞳孔候補の中心座標を中心とし所定の半径を持つ円の円周上における眼画像の輝度の最大値と最小値との差を求める輝度差算出部とを備え、輝度差算出部の出力が所定の閾値以内の場合にその瞳孔候補が瞳孔であると判定する方法等を用いることができる。
【0050】
本発明の第1の実施の形態における認証装置1に搭載された認証処理部17は、キャプチャ処理部3から出力された画像から、眼の虹彩の部分を検出する虹彩検出部11、虹彩検出部11で検出された虹彩の部分の画像から所定の方法を用いて認証情報を作成する認証情報作成部19、あらかじめ登録された者の両眼の登録認証情報が記憶されている記憶部21、記憶部21に記憶された登録認証情報と認証情報作成部19で作成された認証情報とを比較して不一致度を算出する不一致度算出部20、および、不一致度算出部20によって算出された不一致度の値(以下、この値をHD値またはハミング値とも記す)と、後述するように眼画像評価部80からの出力に応じて四つの閾値(以下、HDth1、HDth2、HDth3およびHDth4とも記す)のいずれかとを比較することによって、被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かを判定する認証結果判定部22を有する。
【0051】
ここで、本発明の第1の実施の形態における認証装置1に搭載された認証処理部17の虹彩検出部11の処理について説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の認証処理部17に搭載された虹彩検出部11の処理について説明するための図である。例えば、図2に示したような眼画像60がキャプチャ処理部3から虹彩検出部11に入力されたとする。まず、虹彩検出部11は、眼画像60の虹彩61と白目の部分との境界(図2における紙面に向かって水平方向の虹彩61のエッジ部分)を虹彩輪郭160として決定する。この虹彩輪郭160の決定は、例えば、虹彩61が円形状であることを利用して、中心座標を移動させながら半径を変化させて、輝度値の周回積分を行い、その値がもっとも大きく変化する位置を虹彩輪郭160として決定する方法によって行うことができ、この方法によれば、虹彩61の虹彩輪郭160を円弧としたときの中心座標および半径が算出される。
【0052】
また、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の認証処理部17に搭載された虹彩検出部11は、眼画像60における虹彩61とまぶたとの境界(図2における紙面に向かって垂直方向の虹彩61のエッジ部分)をまぶた輪郭161として決定する。まぶた輪郭161の形状の決定は、虹彩61とまぶたとの間の輝度差の大きな部分の形状と、様々な形状を有するスプライン曲線とをマッチング処理することにより、もっともフィットするスプライン曲線の形状を、まぶた輪郭161の形状として決定する。上述した処理によって虹彩検出部11で検出された、虹彩61の虹彩輪郭160を円弧としたときの中心座標および半径、さらに、まぶた輪郭161を表現するスプライン曲線の関数のデータは、虹彩61の形状情報として眼画像評価部80に送られる。このとき、虹彩検出部11から眼画像評価部80に、切り出された虹彩61の部分画像が出力される構成であってもよい。
【0053】
次に、本発明の第1の実施の形態における認証装置1に搭載された眼画像評価部80の機能について説明する。本発明の第1の実施の形態における認証装置1の眼画像評価部80は、認証処理部17の虹彩検出部11で検出された虹彩61の形状情報または部分画像から、後述する方法で虹彩径D1を算出する虹彩径算出部51、虹彩径算出部51で算出された虹彩径D1と所定の閾値とを比較することにより、眼画像に十分な虹彩径を有する虹彩が撮影されているか否かを判定し、認証処理部17の認証結果判定部22に出力する虹彩径判定部52、同じく認証処理部17の虹彩検出部11で検出された虹彩61の形状情報または部分画像から、後述する方法で被認証者30が目を見開いている度合い(以下、この度合いを開目度と記す)を算出する開目度算出部71、および、開目度算出部71で算出された開目度と所定の閾値とを比較することにより、眼画像において被認証者が十分に目を見開いているか否かを判定し、認証処理部17の認証結果判定部22に出力する開目度判定部72を備える。
【0054】
本発明の第1の実施の形態における認証装置1に搭載された眼画像評価部80においては、虹彩検出部11において検出された虹彩61の形状情報または部分画像が虹彩径算出部51に出力され、虹彩径算出部51において、画像中の虹彩径、具体的には画像における虹彩61の水平方向の画素数、すなわち、認証情報の作成に用いることのできる画素数が算出され、虹彩径判定部52に送られる。虹彩径判定部52では、虹彩径算出部51から出力された虹彩径の値D1と所定の閾値(以下、この閾値をDthと記す)とを比較して、その結果を認証結果判定部22に送る。図3に、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の眼画像評価部80の虹彩径算出部51の処理内容を説明するための図を示す。例えば、キャプチャ処理部3から、図3に示したような眼画像60が認証処理部17に出力されたとする。
【0055】
このとき、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の認証処理部17の虹彩検出部11では、前述のように、虹彩61の部分が切り出される。虹彩検出部11から虹彩径算出部51には、眼画像60のうち、虹彩61の形状情報として、虹彩輪郭160を円弧としたときの中心座標および半径の値が送られるから、例えば、虹彩径算出部51では、この半径の値を二倍することによって、虹彩径算出部51は、虹彩61の水平方向の虹彩径の値D1を算出することができる。
【0056】
一方、虹彩検出部11から虹彩径算出部51に、虹彩61を切り出した部分画像が送られる場合においては、虹彩径算出部51は、図3における眼画像60の紙面に向かって水平方向の虹彩61の領域の画素数をカウントし、その最大値を虹彩径D1として決定して、虹彩径判定部52に送ることができる。
【0057】
次に、虹彩径判定部52では、虹彩径算出部51から送られた虹彩径D1の値と所定の閾値Dthとの比較を行い、その結果を認証結果判定部22に送る。ここで、虹彩径判定部52が判定に用いる所定の閾値Dthは、認証情報作成部19における認証情報の作成に必要な情報量を有する画素数、例えば、70画素程度の値を用いることができる。すなわち、虹彩径D1の値がDth以上である場合には、認証結果判定部22に対して、虹彩径が十分であることを示す信号を出力し、一方、虹彩径D1の値がDthに満たない場合には、虹彩径が十分でないことを示す信号を認証結果判定部22に対して出力する。
【0058】
また、本発明の第1の実施の形態における認証装置1に搭載された眼画像評価部80においては、虹彩検出部11において検出された虹彩61の形状情報、または、虹彩61の部分画像が開目度算出部71にも出力され、開目度算出部71において、被認証者30が目を見開いている度合い、すなわち開目度が算出される。具体的に、図面を用いて説明を行う。図4は、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の眼画像評価部80の開目度算出部71の処理内容を説明するための図である。ここで、例えば、キャプチャ処理部3から、図4に示したような虹彩61の一部がまぶたによって覆われたような眼画像60が認証処理部17に入力されたとする。
【0059】
このとき、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の認証処理部17の虹彩検出部11では、前述のように、虹彩61の部分が切り出され、虹彩検出部11から開目度算出部71に、図4に示した眼画像60のうち、虹彩61の形状情報、または、部分画像が送られる。開目度算出部71では、虹彩検出部11で検出された虹彩61の形状情報、すなわち、虹彩輪郭160の中心座標および半径、さらに、まぶた輪郭161を表現するスプライン曲線の関数から、実際に眼画像60において撮影されている虹彩61の面積を算出することができる。具体的には、開目度算出部71では、虹彩61の形状情報にもとづいて、虹彩61がまぶたに覆われずに、全部露出していると仮定した場合の面積を算出するとともに、実際に眼画像60に撮影された虹彩61の面積を算出する。そして、開目度Rを、
開目度R=(実際に眼画像60に撮影された虹彩61の面積)/(全部露出していると仮定した場合の虹彩の面積)
として算出し、開目度判定部72に出力する。
【0060】
また、虹彩検出部11から開目度算出部71に対して、虹彩61の部分画像が出力されている場合には、開目度算出部71は、図4における眼画像60の紙面に向かって水平方向の虹彩61の領域の画素数D1、および、眼画像60における紙面に向かって垂直方向の虹彩61の領域の画素数D2をそれぞれカウントし、その比率、すなわち、
R=D2/D1
の値を開目度Rとして決定し、開目度判定部72に出力することも可能である。
【0061】
ここで、一般に水平方向の画素数D1は、被認証者30が目を開閉する程度によらずほぼ一定であり、垂直方向の画素数D2は、目の開閉によって変化する。例えば、垂直方向の画素数D2は、被認証者30が十分に目を見開いている場合には、開目度Rの値が約1.0、すなわち、水平方向の画素数D1と略等しい値となり、逆に被認証者が目を十分に見開いていない場合には、開目度Rは小さい値となる。
【0062】
次に、開目度判定部72では、開目度算出部71から送られた開目度Rの値と所定の閾値Rthとの比較を行い、その結果を認証結果判定部22に送る。ここで、開目度判定部72が判定に用いる所定の閾値Rthとしては、実験的に定めることができるが、例えば、「0.7」程度の値を用いることができる。すなわち、開目度Rの値がRth以上である場合には、認証結果判定部22に対して、開目度が十分であることを示す信号を出力し、一方、開目度Rの値がRthに満たない場合には、開目度が十分でないことを示す信号を認証結果判定部22に対して出力する。
【0063】
図1に戻って、本発明の第1の実施の形態の認証装置1においては、記憶部21には、あらかじめ登録された者の両眼または片眼の登録認証情報が記憶されており、不一致度算出部20は、認証情報作成部19で作成された認証情報と、記憶部21に記憶された登録認証情報とを用いてそのハミング値を不一致度を示す情報として算出し、その不一致度を示すHD値を、認証結果判定部22を通じて眼画像評価部80に送る。認証結果判定部22は、不一致度算出部20において算出された不一致度の値(HD値)、ならびに、虹彩径判定部52および開目度判定部72における判定結果にもとづいて、異なる閾値を用いて被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かを判定する。認証結果判定部22は、認証結果を示す情報、すなわち、被認証者30があらかじめ登録された者である場合は「認証可能」を示す情報を出力部23に出力し、被認証者30があらかじめ登録された者でない場合には、「認証不可能」を示す情報を出力部23に出力する。
【0064】
なお、認証処理部17の各構成要素のうち、虹彩検出部11における虹彩61の部分の検出方法、認証情報作成部19における認証情報の作成方法、不一致度算出部20における不一致度の算出方法、および、認証結果判定部22における、不一致度算出部20において算出された不一致度を用いた認証結果の判定方法としては、例えば、特許文献1に記載した方法を用いることができる。
【0065】
次に、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の動作について説明する。
【0066】
図5は、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の動作ステップを示すフローチャートである。図5に示したように、本発明の第1の実施の形態における認証装置1は、まず、制御部6が誘導部31に対して、被認証者30の眼を撮影部2の撮影範囲内に位置させるような誘導を行う(S1)。
【0067】
この誘導部31が被認証者30に対して行う誘導の一例について説明する。誘導部31は、被認証者30に対して、「眼の撮影を行いますので、眼をカメラに向けてください」というように、撮影を行うことを報知するとともに、眼を撮影部2に向けさせるような情報を誘導情報として報知する。この誘導部31によって報知された誘導情報を、画面を見ることにより、または、音声によって聞くことによって、被認証者30は、自らの眼を撮影部2の撮影範囲内に配置させる。
【0068】
図5に戻って、次に、制御部6は、光源部7を点灯させて、被認証者30の眼の付近を照射する(S2)。なおステップS1とステップS2との順序はどちらが先でもよいし、同時に開始されてもよい。
【0069】
次に、制御部6は撮影部2に被認証者30の眼を撮影させる(S3)。
【0070】
次に、制御部6は、キャプチャ処理部3に対して、前述したキャプチャ処理をさせる(S4)。
【0071】
ステップS4において、キャプチャ処理部3で画像がキャプチャ処理できた場合には、ステップS6に進み、キャプチャ処理できなかった場合には、ステップS3に戻って、制御部6は、撮影部2に対して再度、被認証者の撮影を行わせる(S5)。
【0072】
ステップS5において、キャプチャ処理部3で眼画像60のキャプチャ処理ができたと判定された場合には、キャプチャ処理部3から認証処理部17に眼画像が送られ、虹彩検出部11は、キャプチャ処理部3から送られた眼画像から虹彩とみなされる部分を検出し、その虹彩61の部分画像が認証情報作成部19、虹彩径算出部51および開目度算出部71にそれぞれ送られる(S6)。
【0073】
認証情報作成部19では、認証情報の作成が行われ(S7)、不一致度算出部20においては、記憶部21に記憶された登録認証情報との不一致度算出処理(S8)が行われ、その結果が認証結果判定部22に送られる。
【0074】
一方で、虹彩径算出部51において、前述の虹彩径D1の算出処理が行われ(S9)、虹彩径判定部52において、虹彩径算出部51で算出された虹彩径D1と所定の閾値Dthとの比較処理が行われ、その結果が認証結果判定部22に送られる(S10)。
【0075】
他方、開目度算出部71においては、前述の開目度Rの算出処理が行われ(S11)、開目度判定部72において、開目度算出部71で算出された開目度Rと所定の閾値Rthとの比較処理が行われ、その結果が認証結果判定部22に送られる(S12)。
【0076】
認証結果判定部22においては、不一致度算出部20における不一致度算出処理の結果と、虹彩径判定部52における虹彩径D1判定の結果と、開目度判定部72による開目度Rの判定結果とを用いて、後述する方法で、被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かの認証処理を行う(S13)。そして、その結果を出力部23に出力して、処理を終了する(S14)。
【0077】
ここで、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の認証処理部17における認証結果判定部22の処理(ステップS13)についてさらに詳細に説明する。図6は、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の認証処理部17における認証結果判定部22の処理について説明するためのフローチャートである。
【0078】
図6に示したように、まず、認証結果判定部22は、不一致度算出部20から出力された不一致度の値、すなわちHD値と、第1の閾値HDth1とを比較する(S21)。第1の閾値HDth1は、通常の虹彩認証処理に用いられる閾値であり、例えば、「0.3」を用いることができる。認証結果判定部22は、不一致度算出部20から出力されたHD値が閾値HDth1以下であれば、すなわち、不一致度が閾値以下であれば、認証可能であると判定して、その結果を出力部23に出力して処理を終了する(S22、S32)。
【0079】
一方、ステップS21において、不一致度算出部20から出力されたHD値、すなわち、不一致度が第1の閾値HDth1を超えるような場合には、認証結果判定部22は、虹彩径判定部52による虹彩径D1の判定結果、および、開目度判定部72による開目度Rの判定結果を読み込む(S23、S24)。
【0080】
ステップS23およびステップS24において、読み込んだ虹彩径D1の判定結果および開目度Rの判定結果にもとづいて、認証結果判定部22は、異なる閾値を用いて認証判定を再度行う。
【0081】
具体的には、虹彩径判定部52において、眼画像60から算出された虹彩径D1の値が、所定の閾値Dthに満たないと判定された場合(以下、このような場合を虹彩径が十分でない場合と記す)であって、開目度Rの値が、所定の閾値Rth以上の場合(以下、このような場合を開目度が十分である場合と記す)には、第1の閾値HDth1よりも認証を受けやすい、具体的には値のより大きな第2の閾値HDth2(例えば、「0.35」)を用いて、再度認証判定を行う(S25、S26)。
【0082】
また、虹彩径判定部52において、眼画像60から算出された虹彩径D1の値が、所定の閾値Dth以上であると判定された場合(以下、このような場合を虹彩径が十分である場合と記す)であって、開目度Rの値が、所定の閾値Rthに満たない場合(以下、このような場合を開目度が十分でない場合と記す)には、第1の閾値HDth1よりも認証を受けやすい、具体的には値のより大きな第3の閾値HDth3(例えば、「0.35」)を用いて、再度認証判定を行う(S27、S28)。
【0083】
さらに、虹彩径判定部52において、虹彩径D1が十分でなく、かつ、開目度Rも十分でない場合には、第1の閾値HDth1、第2の閾値HDth2および第3閾値HDth3よりもさらに認証を受けやすい、具体的には値のより大きな第4の閾値HDth4(例えば、「0.4」)を用いて、再度認証判定を行う(S29、S30)。これら以外の場合には、虹彩径D1が十分であり、かつ、開目度Rも十分であるので、再度認証処理を行う必要はないとしてステップS33に進み、認証NGと判定して処理を終了する(S33)。
【0084】
一方、ステップS26、ステップS28およびステップS30における再度の認証判定の結果により、認証OKと判定された場合には、被認証者30があらかじめ登録を受けた者であるとして認証OKの結果を出力部23に出力して処理を終了し(S32)、一方、認証NGと判定された場合には、被認証者30があらかじめ登録を受けた者ではないとして認証NGを示す結果を出力部23に出力して処理を終了する(S33)。
【0085】
以上述べたように、本発明の第1の実施の形態における認証装置1によれば、高い信頼性を有する虹彩認証方法を用いて、被認証者30が生体であるか否かを判定することができ、さらに、眼画像60における虹彩61部分の画素数が十分でないとき、または、目が十分に見開かれていないときに、より認証を受けやすい第2の閾値、第3の閾値または第4の閾値を用いて認証処理を行うことができるので、本人排除率を低くすることができるとともに、他人受入率を低くすることのできる構成を実現することができる。
【0086】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態における認証装置101について説明する。図7は、本発明の第2の実施の形態における認証装置101の構成を示すブロック図である。
【0087】
図7に示したように、本発明の第2の実施の形態における認証装置101の構成が、本発明の第1の実施の形態における認証装置1の構成と異なるところは、撮影部2,42を二台備えたところと、撮影部2および撮影部42のそれぞれからの出力を、制御部66からの指示に応じて切り替えてキャプチャ処理部3に出力する切替部12を備えたところである。その他の部分は、第1の実施の形態における認証装置1の構成を共通しており、構成の共通している構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【0088】
本発明の第2の実施の形態における認証装置101においては、被認証者30の両眼の眼画像を撮影して、それぞれの眼画像を用いて認証処理を行うことが可能である。
【0089】
図8は、本発明の第2の実施の形態における認証装置101の動作ステップを示すフローチャートである。図8に示したように、本発明の第2の実施の形態における認証装置101の動作ステップが、第1の実施の形態における認証装置1の動作ステップと異なるところは、認証処理ステップS13を行った後に、制御部66が、両眼について処理を終了したか否かを確認し(S43)、両眼について処理を終了していない場合には、ステップS3に戻って、他方の眼を撮影し、その眼画像を用いて認証処理を行う。一方、ステップS43において、両眼の認証処理が終了した場合には、その結果を出力部23に出力して、処理を終了する(S44)。
【0090】
このような構成により、本発明の第2の実施の形態における認証装置101を用いれば、被認証者30の両眼を用いて認証処理を行うので、より信頼性の高い認証装置および認証方法を提供することができる。
【0091】
なお、本発明の第2の実施の形態の認証装置101においては、撮影部2および撮影部42を備えた構成を示したが、本発明の認証装置はこの構成に限定されない。例えば、高解像度の撮影部を一台用いて、撮影された画像から両眼の画像を検出して、両眼の認証処理を行うことも可能であることはいうまでもない。
【0092】
また、本発明の実施の形態においては、光源部7および誘導部31を備えた構成を用いて説明を行ったが、本発明の認証装置はこの構成に限定されない。例えば、光源部7または誘導部31の少なくともいずれかを有しない構成も本発明の認証装置に含まれることはいうまでもない。
【0093】
また、本発明の実施の形態における認証装置1,101においては、眼画像評価部80に、虹彩径判定部52および開目度判定部72のどちらも有する構成を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、眼画像評価部80において、虹彩径判定部52および開目度判定部72のいずれかを有し、虹彩径D1および開目度Rのいずれかを眼画像評価の指標として眼画像60を評価する構成であってもよいことはいうまでもない。
【0094】
さらに、本発明の認証装置においては、キャプチャ処理部3、認証処理部17および眼画像評価部80について、ハードウェアおよびソフトウェアのいずれによっても実現することができることはいうまでもない。それぞれの機能をハードウェアで実現した場合には、より高速化を図ることができるし、ソフトウェアでそれぞれの機能を実現するような記述を行ってコンピュータで実行させることにより、修正の容易な、汎用性の高い構成を実現することができる。
【0095】
また、本発明の実施の形態における認証装置においては、認証処理に用いる方法として、虹彩認証方法を用いた例で説明を行ったが、本発明はこの方法に限定されない。被認証者の眼を撮影した画像を用いた認証方法、例えば、網膜認証等にも適用することが可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0096】
以上述べたように、本発明によれば、本人認証率を向上させるとともに、他人受入率を高くしないという優れた効果を有するので、被認証者の眼の画像を用いて個人認証を行う認証装置および認証方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0097】
【図1】本発明の第1の実施の形態における認証装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第1の実施の形態における認証装置の認証処理部に搭載された虹彩検出部の処理について説明するための図
【図3】本発明の第1の実施の形態における認証装置の眼画像評価部の虹彩径算出部の処理内容を説明するための図
【図4】本発明の第1の実施の形態における認証装置の眼画像評価部の開目度算出部の処理内容を説明するための図
【図5】本発明の第1の実施の形態における認証装置の動作ステップを示すフローチャート
【図6】本発明の第1の実施の形態における認証装置の認証処理部における認証結果判定部の処理について説明するためのフローチャート
【図7】本発明の第2の実施の形態における認証装置の構成を示すブロック図
【図8】本発明の第2の実施の形態における認証装置の動作ステップを示すフローチャート
【符号の説明】
【0098】
1,101 認証装置
2,42 撮影部
3 キャプチャ処理部
6,66 制御部
7 光源部
9 画質判定部
10 眼検出部
11 虹彩検出部
12 切替部
17 認証処理部
19 認証情報作成部
20 不一致度算出部
21 記憶部
22 認証結果判定部
23 出力部
30 被認証者
31 誘導部
51 虹彩径算出部
52 虹彩径判定部
71 開目度算出部
72 開目度判定部
80 眼画像評価部
160 虹彩輪郭
161 まぶた輪郭




 

 


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