註冊設備、驗證設備、認證方法和認證程序的製作方法
2023-06-28 00:14:16 2
專利名稱：註冊設備、驗證設備、認證方法和認證程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及註冊設備、驗證設備、認證方法和認i正程序，並且優選地適
用於生物統計學(biometrics)認證。
背景技術：
血管已經是生物統計學認證的對象之一。提出了使用血管作為生物統計 學認證的目標的認證設備該認證設備對作為拍攝手指的圖片的結果而獲取 的圖像數據執行預定處理，對該圖像數據進行二進位化，並且執行霍夫 (Hough)變換(例如，專利文獻l)。
關注於圖像上的許多血管基本是線狀的事實，該認證設備採用霍夫變換， 從而改善認證的精度，所述霍夫變換可以根據線或血管的長度從圖像中提取 血管。
專利文獻1:日本專利7>開No. 2005-115615。
然而，如果使用塊根作物(如蘿蔔)而不是手指，則認證設備可能錯誤 地將塊根作物內的管識別為生物統計學認證的目標(在下文中，這些管(如 導管、篩管、簇)稱為根內管)，因為它們類似於活體的血管；然後，獲取的 不適當的參數可能被處理為註冊數據或要與註冊數據比較的數據。該事實在 下面才艮道Tsutomu Matsumoto ， "Biometrics Authentication for Financial Transaction"，[在線]，2005年4月15日，關於偽造的提款卡問題的財經服務 機構的第9屆研討會，(2006年8月21日搜索，網際網路〈URL: http:〃www.fsa.go,jp/ singi/singi_fccsg/gaiyou/f-20050415-singi—fccsg/02.pdf> )。 因此，問題是如果應用具有活體的血管狀圖案的圖像捕獲對象(如塊根作物、 樹膠糖、血管圖像的印刷物或人類手指的模型)作為假的手指，則認證設備 可能錯誤地識別它。
發明內容
已經考慮到上面的問題做出本發明，並且本發明旨在提供可以改善認證的精度的註冊設備、驗證設備、認證方法和認證程序。
為了解決上面的問題， 一種註冊設備包括輪廓提取裝置，用於對輸入 圖像信號執行預定處理，並且提取包括在所述圖像信號中的對象的輪廓；霍 夫變換裝置，用於對作為提取所述輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍 夫變換；以及註冊裝置，用於如果是作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫 變換的結果而獲得的參數的 一部分並且代表相對於參考方向的輪廓的角度的 角度分量在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則將所述霍夫變換的 結果註冊為活體識別信息。
以此方式，所述註冊設備根據作為所述霍夫變換的結果獲得的參數的角 度分量是否在預定的角度範圍內，進行關於所述霍夫變換的結果是否應該被 註冊為活體識別信息的確定。因此，如果輸入假的手指(如塊根作物，其根 內管與手指的血管相比、相對於血液的循環方向以更大角度散布)的圖像信
號，則所述註冊設備可以避免它自己將對該圖像信號的霍夫變換的結果註冊 為所述活體識別信息。另一方面，如果輸入作為活體的一部分的手指的圖像 信號，則所述註冊設備將對該圖像信號的霍夫變換的結果註冊為所述活體識 別信息。因此，所述註冊設備可以改善認證的精度。
此外，根據本發明， 一種驗證設備包括輪廓提取裝置，用於對輸入圖 像信號執行預定處理，並且提取包括在所述圖像信號中的對象的輪廓；霍夫 變換裝置，用於對作為提取所述輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍夫 變換；以及驗證裝置，用於如果是作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變 換的結果而獲得的參數的 一部分並且代表相對於參考方向的輪廓的角度的角 度分量在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則將所述霍夫變換的結 果與之前註冊的活體識別信息進行比較。
以此方式，所述驗證設備根據作為所述霍夫變換的結果獲得的參數的角 度分量是否在預定的角度範圍內，進行關於所述霍夫變換的結果是否應該與 之前註冊的活體識別信息進行比較的確定。因此，如果輸入假的手指(如塊 根作物，其根內管與手指的血管相比、相對於血液的循環方向以更大角度散 布)的圖像信號，則所述驗證設備可以避免它自己將對該圖像信號的霍夫變 換的結果與之前註冊的活體識別信息進行比較。另一方面，如果輸入作為活 體的 一部分的手指的圖像信號，則所述驗證設備將對該圖像信號的霍夫變換 的結果與之前註冊的活體識別信息進行比較。因此，所述驗證設備可以改善認證的精度。
此外，根據本發明， 一種認證方法包括對輸入圖像信號執行預定處理、
並且提取包括在所述圖像信號中的對象的輪廓的第一步驟；對作為提取所述 輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍夫變換的第二步驟；以及如果是作 為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的一部分並且 代表相對於參考方向的輪廓的角度的角度分量在定義為具有線性的活體部分 的角度範圍內、則將所述霍夫變換的結果註冊為活體識別信息或將所述霍夫 變換的結果與之前註冊的活體識別信息進行比較的第三步驟。
以此方式，所述認證方法根據作為所述霍夫變換的結果獲得的參數的角 度分量是否在預定的角度範圍內，進行關於所述霍夫變換的結果是否應該被 註冊為活體識別信息或與之前註冊的活體識別信息進行比較的確定。因此， 如果輸入假的手指(如塊根作物，其根內管與手指的血管相比、相對於血液 的循環方向以更大角度散布)的圖像信號，則所述認證方法可以避免它自己 將對該圖像信號的霍夫變換的結果註冊為活體識別信息或將對該圖像信號的
霍夫變換的結果與之前註冊的活體識別信息進行比較。另一方面，如果輸入 作為活體的一部分的手指的圖像信號，則所述認證方法將對該圖像信號的霍
夫變換的結果註冊為活體識別信息或將對該圖像信號的霍夫變換的結果與之 前註冊的活體識別信息進行比較。因此，所述認證方法可以改善認證的精度。
此外，根據本發明， 一種認證程序使得計算機執行以下步驟對輸入圖 像信號執行預定處理，並且提取包括在所述圖像信號中的對象的輪廓；對作 為提取所述輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍夫變換；以及如果是作 為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的一部分並且 代表相對於參考方向的輪廓的角度的角度分量在定義為具有線性的活體部分 的角度範圍內，則將所述霍夫變換的結果註冊為活體識別信息或將所述霍夫 變換的結果與之前註冊的活體識別信息進行比較。
以此方式，所述認證程序根據作為所述霍夫變換的結果獲得的參數的角 度分量是否在預定的角度範圍內，進行關於所述霍夫變換的結果是否應該被 註冊為活體識別信息或與之前註冊的活體識別信息進行比較的確定。因此， 如果輸入假的手指(如塊根作物，其根內管與手指的血管相比、相對於血液 的循環方向以更大角度散布)的圖像信號，則所述認證程序可以避免它自己 將對該圖像信號的霍夫變換的結果註冊為活體識別信息或將對該圖像信號的霍夫變換的結果與之前註冊的活體識別信息進行比較。另一方面，如果輸入 作為活體的 一部分的手指的圖像信號，則所述認證程序將對該圖像信號的霍
夫變換的結果註冊為活體識別信息或將對該圖像信號的霍夫變換的結果與之 前註冊的活體識別信息進行比較。因此，所述認證程序可以改善認證的精度。 如上所述，根據本發明，根據當提取多個特性參數點時所述特性參數點 的角度分量，進行關於所述多個特性參數點是否是要註冊的特性參數點的確 定。因此，可以實現能夠改善認證的精度的註冊設備、驗證設備、認證方法 和認證程序。
圖1是圖示根據本發明的第一實施例的認證設備的整體配置的方塊圖。 圖2是圖示通過根據本發明的第一實施例的控制部分的圖像處理的內容 的功能方塊圖。
圖3是圖示捕獲的圖像的示意圖。
圖4是圖示輸入圖像的示意圖。
圖5是圖示如何在x-y平面上表示直線的示意圖。
圖6是圖示如何在p-e平面上表示點的示意圖。
圖7是圖示採樣圖像和作為霍夫變換的結果獲得的圖像的示意圖。
圖8是圖示作為霍夫變換的結果獲得的圖像的示意圖。
圖9是圖示在參數的提取後的圖像的示意圖。
圖IO是圖示第一註冊處理的過程的流程圖。
圖11是圖示根據本發明的第二實施例的認證設備的整體配置的方塊圖。 圖12是圖示通過根據本發明的第二實施例的控制部分的圖像處理的內 容的功能方塊圖。
圖13是圖示第二註冊處理的過程的流程圖。
具體實施例方式
將參照附圖詳細描述本發明的實施例。 (1)第一實施例
(1-1 )根據第一實施例的認證設備的整體配置
圖1顯示了根據本發明的第一實施例的認證設備1的整體配置。認證設備1包括控制部分10:控制部分10通過總線16連接到操作部分11、血管圖 像捕獲部分12、快閃記憶體13、用於與外部部分交換數據的接口 14 (下文中稱為 外部接口 )和通知部分15。
控制部分10是微型計算機，其包括整體控制認證設備1的CPU (中央 處理單元)、存儲各種程序和設置信息的ROM (只讀存儲器)和用作CPU的 工作存儲器的RAM (隨機存取存儲器)。
當用戶操作操作部分11時，操作部分11給出執行命令COM1或COM2 到控制部分10:執行命令COMl用於啟動註冊註冊目標用戶的血管的模式(下 文中，該模式稱為血管註冊模式而該用戶稱為註冊人)；執行命令COM2用 於啟動進行關於某人是否所述註冊人的確定的模式(下文中，該模式稱為認 證模式)。
基於這些執行命令COM1和COM2，控制部分10決定將啟動哪個模式， 然後當必要時根據對應於決定的模式的程序控制血管圖像捕獲部分12、快閃記憶體 13、外部接口 14和通知部分15,從而執行血管註冊模式或認證模式。 (1-2)血管註冊模式
具體地，如果決定血管註冊模式是要執行的模式，則控制部分10進入血 管註冊模式並且控制血管圖像捕獲部分12。
在此情況下，血管圖像捕獲部分12的驅動控制部分12a控制發射近紅外 光束到置於認證設備1上的預定位置的手指的近紅外光束源LS,以及如CCD (電荷耦合設備)的圖像捕獲相機CM的圖像捕獲元件ID:可能存在一個或 多個近紅外光束源LS。
結果，在血管圖像捕獲部分12中，發射到手指的近紅外光束進入手指， 在手指內反射和分散，從手指出射為代表手指的血管的光束(該光束稱為血 管表示光束)，並且在通過光學系統OP和孔徑光闌DH後進入圖像捕獲元件 ID。圖像捕獲元件ID將血管表示光束轉換為電信號，並且將其輸出到驅動控 制部分12a作為圖像信號Sl。
順便提及，部分發射到手指的近紅外光束實際上由手指的表面反射，然 後進入圖像捕獲元件ID。因此，從圖像捕獲元件ID輸出的圖像信號SI的圖 像不但包含手指內的血管而且還包含其輪廓和指紋。
基於該圖像的像素值，驅動控制部分12a調整光學系統OP的光學透鏡 的位置，使得手指內的血管被聚焦。同時，驅動控制部分12a調整孔徑光闌
9DH的孔徑值，使得進入圖像捕獲元件ID的光束量變得合適。在調整後，驅
動控制部分12a將從圖像捕獲元件ID輸出的圖像信號S2提供到控制部分10。 控制部分10對圖像信號S2執行預定的圖像處理，以便提取圖像上的血
管的特性，並且在快閃記憶體13中將提取的血管特性存儲為用於識別註冊人的信息
Dl (該信息也稱為註冊人識別數據)，因而註冊特性。 以此方式，控制部分IO執行血管註冊模式。 (1-3)認證模式
另一方面，如果決定認證模式是要執行的模式，則控制部分10進入認證 模式，並且以與當執行上述血管註冊模式時類似的方式控制血管圖像捕獲部 分12。
在此情況下，血管圖像捕獲部分12驅動並且控制近紅外光束源LS和圖 像捕獲元件ID。同時，基於從圖像捕獲元件ID輸出的圖像信號SIO，血管圖 像捕獲部分12調整光學系統OP的光學透鏡的位置和孔徑光闌的孔徑值。在 調整後，血管圖像捕獲部分12將從圖像捕獲元件ID輸出的圖像信號S20提 供到控制部分10。
控制部分IO對圖像信號S20執行與其在上述血管註冊模式期間執行的圖 像處理相同的圖像處理，並且從快閃記憶體13讀出註冊人識別數據Dl。然後，控 制部分10執行驗證處理，其中將通過該圖像處理提取的血管特性與從快閃記憶體 13讀出的註冊人識別數據Dl的血管特性進行比較。根據比較的程度，控制 部分IO進行關於放置他的手指的用戶是否是註冊人(授權的用戶)的確定。
這裡，如果確定放置他的手指的用戶是註冊人，則控制部分10生成執行 命令C0M3，以便讓連接到外部接口 14的操作處理設備(未示出)執行預定 操作。控制部分10經由外部接口 14將該執行命令COM3提供到操作處理設 備。
隨後描述連接到外部接口 14的操作處理設備的應用如果應用鎖定的 門，則從控制部分10傳輸的執行命令COM3是用於解鎖該門；如果應用具 有多個操作模式並且其當前模式是限制一些操作模式的使用的計算機，則從 控制部分10傳輸的執行命令COM3用於解除該限制。
順便提及，這兩種示例描述為應用。但是可能存在其它的應用。此外， 在第一實施例中，操作處理設備連接到外部接口 14。但是代替它，認證設備 1可以包含操作處理設備的軟體或硬體配置。然而，如果確定他不是註冊人，則控制部分IO在通知部分15的顯示部
分15a上顯示帶有該意思的信息，並且通過通知部分15的聲音輸出部分15b 輸出聲音，視覺和聽覺上通知用戶他不是註冊人的事實。 以此方式，控制部分IO執行認證模式。 (1-4)圖像處理的詳細描述
以下描述通過控制部分10的圖像處理。如圖2所示，按照功能可以將圖 像處理分為以下部分預處理部分21、霍夫變換部分22、參數提取部分23 和角度檢測部分24。下面將詳細描述這些預處理部分21、霍夫變換部分22、 參數提取部分23和角度檢測部分24。
對於從血管圖像捕獲部分12提供的圖像信號S2或S20,預處理部分21 以下述順序執行A/D (模擬/數字)轉換處理、預定的輪廓提取處理(如索貝 爾(Sobel)濾波)、預定的平滑處理(如高斯濾波)、二進位化處理和稀釋 (thinning)處理，以便提取作為包括在圖像信號S2或S20中的對象的特性 的輪廓。預處理部分21將得到的圖像數據D21提供到霍夫變換部分22。
順便提及，如果從血管圖像捕獲部分12提供的圖像信號S2或S20如圖 3 (A)所示代表作為拍攝作為活體的一部分的"手指"的圖片的結果而生成 的圖像，則從預處理部分21傳輸到霍夫變換部分22的圖像數據D21代表手 指的血管的輪廓，如圖4(A)所示。另一方面，如果從血管圖像捕獲部分 12提供的圖像信號S2或S20如圖3 (B )所示代表作為拍攝"塊根作物(蘿 卜)"等的圖片的結果而生成的圖像，所述"塊根作物(蘿蔔)"等是假的手 指並且不是活體的一部分，則從預處理部分21傳輸到霍夫變換部分22的圖 像數據D21代表蘿蔔的根內管的輪廓，如圖4 (B)所示。
霍夫變換部分22對圖像數據D21執行霍夫變換。以下簡要描述霍夫變換。
如圖5所示，x-y平面上存在線lo;垂直於線1。並且通過原點或參照點的 位置的線是線n。。在作為參照方向的x軸和垂直線no之間的角度是eo (90也 代表在此情況下作為參照方向的y軸和線lo之間的角度)。原點與線lo和垂直 線no交叉的點之間的距離是lpl。在此情況下，線lo可以由"(po, e0)，，代表。
這裡，對於x-y平面的霍夫變換如下定義。
p = xcos0 + ysin0 ( 1 )
根據該霍夫變換，圖5示出的x-y平面的線lo上的點PI (Xl， yi)、點P2 (x2， y2)和點P3 (x3, y3)分別表示為由距離和角度分量組成的虛p-9平 面上的曲線Cl(XiCos0 + y!sin0)、曲線C2 ( x2cos0 + y2sin0 )和曲線C3(x3cos0 + y3sine),如圖6所示。
在該p-e平面上，曲線C1、 C2和C3交叉的點是Px (po， eQ);該點Px (Po, eQ)等價於作為霍夫變換前x-y平面上的線的線lo。這意味著霍夫變換
基於每個距離lpol和角度e,將x-y平面上的線io轉換為p-e平面上的點。
此外，線10在x-y平面上具有越多點(P1、 P2、 P3、…、Pn、...)，霍
夫變換在p-0平面上生成越多曲線(Cl、 C2、 C3..... Cn、...)。結果，在
點Px(圖6)交叉的曲線的數目增加。因此，x-y平面上的線lo越長，在該線 上點的數目越大，因此在p-e平面上穿過對應於線lo的點的曲線(Cl、 C2、 C3..... Cn、...)的數目增加。
這意味著通過霍夫變換生成的p-e平面上的點根據霍夫變換前x-y平面 上線lo的長度來定量。
順便提及，x-y平面上線lo的長度不必意味著作為其線段的長度，而是 意味著在一條線上的一系列點的總的長度。因此，如果線是點線或由多個在 它們之間具有間隔的線段組成，則線lo的長度是它的總長度。
以此方式，根據霍夫變換，將x-y平面上的線l轉換為p-e平面上的點 (下文中稱為參數點)。這些點由三個參數表示距離、角度和長度。通過改 變提取條件，霍夫變換可以檢測在霍夫變換前的x-y平面上大於或等於預定 長度的線性成分。
此外，因為根據霍夫變換基於每個距離lpol和角度e,將x-y平面上的線 lo轉換為p-e平面上的參數點，所以可以檢測作為霍夫變換之前的x-y平面上 的線的線性成分和原點之間的距離和其角度。
圖7圖示了具體示例。圖7示出作為對採樣圖像IM1 (圖7 (A))的霍 夫變換的結果的圖像IM4 (圖7 (D))、作為對圖像IM2 (圖7 (B))的霍夫 變換的結果的圖像IM5 (圖7 (E))和作為對圖像IM3 (圖7 (C))的霍夫 變換的結果的圖像IM6 (圖7 (F)):圖像IM2是旋轉採樣圖像IM1經過預 定角度的結果；圖像IM3是水平移動採樣圖像IM2預定距離的結果。
從圖7顯而易見的是如果在x-y平面上旋轉採樣圖像IMl (圖7(B)), 則圖像IM4在p-e平面上平行於e軸移動(圖7 (E))。此外，如果在x-y平 面上水平移動採樣圖像IM2 (圖7 (C))，則圖像IM4在p-e平面上平行於p軸移動(圖7 (f))。因此，霍夫變換使得可能僅通過檢測p-e平面上圖像的
平行移動量，檢測作為霍夫變換前x-y平面上的一個圖像的原始圖像的平行 和選擇移動量。
如上所述，由於其特性，霍夫變換可以檢測x-y平面上大於或等於預定 長度的線性成分，使得檢測的結果反映x-y平面的圖像的旋轉和平行移動量。
霍夫變換部分22將作為霍夫變換處理的結果獲得的參數點作為數據(下 文中稱為參數數據)D22傳輸到參數提取部分23。
順便提及，如果從預處理部分21提供的圖像數據D21是圖4(A)和(B) 示出的數據，則霍夫變換部分22對圖4 (A)和(B)執行霍夫變換處理，然 後將作為霍夫變換處理的結果獲得的參數點作為圖8 (A)和(B)示出的參 數數據D22傳輸到參數提取部分23。
這裡，圖8 (A)和(B)示出的參數點已經根據霍夫變換前的圖像數據 D21 (圖4 ( A)和(B))上的線性成分的長度被量化。更具體地，長度的量 化是例如根據在對應於霍夫變換前的線性成分的參數點交叉的曲線(圖6) 的數目的積累值的處理(下文中該積累的值稱為積累值)。在此情況下，圖8
(A) 和(B )示出的每個參數點已經被設置，使得積累值的增加增強白顏色。 以此方式，霍夫變換部分22執行霍夫變換，因為圖像上的許多血管基本
是線性的。因此，可以根據其長度量化圖像的線性成分。
參數提取部分23從霍夫變換部分22接收表示參數點的參數數據D22， 並且從它們提取具有大於或等於預設提取閾值的積累值的參數點。參數提取 部分23然後二進位化提取的參數點(下文中稱為特性參數點)，並且將它作 為數據(下文中稱為特性參數點)D23提供到角度檢測部分24。
順便提及，如果從霍夫變換部分22提供的參數數據D22是圖8 (A)和
(B) 示出的圖像的數據，則參數提取部分23從圖8 (A)和(B)示出的參 數點提取特性參數點，將其二進位化並且將得到的圖像作為如圖9( A)和(B) 示出的特性參數數據D23傳輸到角度檢測部分24。
以此方式，參數提取部分23從表示線性成分的參數點中，提取作為霍夫 變換前其長度大於或等於x-y平面上的預定長度的線性成分的特性參數點， 然後二進位化提取的特性參數點的積累值。
角度檢測部分24從參數提取部分23接收表示特性參數點的特性參數數 據D23,並且從它們檢測在從預設上限角度"eth"到預設下限角度"-eth"的範圍(稱為允許的角度範圍)外的特性參數點。
允許的角度範圍的定義基於作為參考方向的手指的縱向長度，因為作為 活體的一部分的手指的許多血管沿著縱向方向(血液循環的方向)而不是水 平方向基本是線性的。此外，已經設置允許的角度範圍，使得如果拍攝假 的手指(如塊根作物，與手指的血管相比其根內管沿著其縱向和水平方向相 對散布)的圖片，則作為對沿著手指的水平方向散布(即，具有相對於參考 反向的較大角度)的根內管的霍夫變換的結果獲得的特性參數點在允許的角 度範圍外。
這裡，如果從統計的觀點存在許多允許的角度範圍外的特性參數點，則
這意味著圖像信號S2或S20是作為拍攝假的手指的圖片的結果獲得的圖像信 號。因此，如果從統計的觀點存在許多允許的角度範圍外的特性參數點，則 角度檢測部分24結束血管註冊模式或認證模式，並且使用通知部分15(圖1) 執行通知處理，以便提示用戶重啟註冊或認證處理。因此，角度檢測部分24 阻止設備註冊錯誤識別的假的手指為活體識別信息、或將其與註冊的活體識 別信息進行比較。
然而，如果從統計的觀點只存在少量允許的角度範圍外的特性參數點， 則這意味著圖像信號S2或S20是作為拍攝活體的手指的圖片的結果獲得的圖 像信號。因此，如果從統計的觀點存在少量允許的角度範圍外的特性參數點， 則角度檢測部分24繼續血管註冊模式或認證模式。
這意味著如果運行在血管註冊模式，則角度檢測部分24通過將從霍夫變 換的結果提取的特性參數點與圖像數據D21相關聯，生成用於註冊的註冊人 識別數據D1 (圖2)。然而，如果運行在認證模式，則角度檢測部分24通過 將從霍夫變換的結果提取的特性參數點與圖像數據D21相關聯，生成要與注
數據Dx表示驗證目標用戶的血管的特性。
以此方式，使用提取的特性參數點，角度檢測部分24可以根據從統計的 觀點允許的角度範圍外的特性參數點的量，進行關於圖像信號S2或S20的圖 像是作為拍攝活體的手指還是假的手指的圖片的結果獲得的圖像的確定。如 果圖像信號S2或S20的圖像是作為拍攝活體的手指的圖片的結果獲得的圖 像，則角度檢測部分24將獲得的特性參數點與圖像數據D21相關聯，以用 於註冊或比較。另一方面，如果圖像信號S2或S20的圖像是作為拍攝假的手
14指的圖片的結果獲得的圖像，則角度檢測部分24將獲得的特性參數點從要注 冊或比較的特性參數點排除。
以此方式，控制部分10被設計來執行血管註冊模式或認證模式中的圖像 處理。
(1-5)第一註冊處理的過程 控制部分IO運行在血管註冊模式或認證模式。以下參照圖IO的流程圖
描述用於血管註冊模式的第一註冊模式的過程。
這裡，當從操作部分11 (圖1 )接收執行命令C0M1時，控制部分10 在步驟SP0開始第一註冊處理的過程RT1，並且在隨後的步驟SP1通過驅動 控制部分12a控制血管圖像捕獲部分12 (圖1 )。控制部分10然後預處理由 拍攝圖片的血管圖像捕獲部分12生成的圖像信號S2，以便獲得二進位化的 圖像數據D21 (圖2)。
然後，控制部分10在步驟SP2對圖像數據D21執行霍夫變換。在隨後 的步驟SP3，控制部分IO從作為霍夫變換處理的結果獲得的參數點提取大於 或等於預設的提取閾值的參數點，將它們認為是特性參數點，將它們二進位 化，並且進到下一個步驟SP4。
控制部分10在步驟SP4從提取的特性參數點檢測允許的角度範圍外的 那些特性參數點。在隨後的步驟SP5，控制部分10進行關於是否僅存在少量 檢測的特性參數點的確定(即相對於特性參數點的總數，所述特性參數點的 數目是否小於預定數目)。
如果檢測的特性參數的數目小於預定數目，則控制部分10在步驟SP5 認為這是作為拍攝活體的手指的圖片的結果獲得的圖像(圖像信號S2),並 且在隨後的步驟SP6，將特性參數點與圖像數據D21相關聯，以便將它們作 為註冊人識別數據Dl (圖2)存儲在快閃記憶體13 (圖1 )中，從而在快閃記憶體13注 冊它們。此後，控制部分10進到步驟SP7,以便結束第一註冊處理的過程 RT1。順便提及，如果運行在認證模式，則控制部分10在步驟SP6將特性參 數點與圖像數據D21相關聯並且將它們當作比較目標特性數據Dx。控制部分 10然後從快閃記憶體13讀出註冊的註冊人識別數據Dl ，並且將註冊人識別數據Dl 與比較目標特性數據Dx進行比較。
另一方面，如果檢測的特性參數的數目大於或等於預定數目，則控制部 分10在步驟SP5決定這是作為拍攝假的手指的圖片的結果獲得的圖像(圖像信號S2)，然後進到步驟SP7，以便結束第一註冊處理的過程RT1。
通過遵循第一註冊處理的過程RT1，控制部分10可以運行在血管註冊模式。
(1-6)第一實施例的操作和效果
使用上述配置，認證設備l以預定方式預處理作為拍攝手指的血管的圖 片的結果獲得的圖像信號S2或S20 (圖2 )，並且在提取輪廓後執行霍夫變換 處理。然後，認證設備1設置某種提取條件，並且從作為霍夫變換處理的結 果獲得的參數點提取特性參數點。
然後，如果從統計觀點僅存在少量允許的角度範圍外的特性參數點，則 認證設備1認為特性參數點是要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那些 特性參數點。另一方面，如果從統計觀點僅存在許多允許的角度範圍外的特 性參數點，則認證設備1將特性參數點從要註冊的或要與註冊的特性參數點 比較的那些特性參數點排除。
因此，如果拍攝作為活體的一部分的手指的圖片，並且給出手指的血管 的成分作為圖像信號S2或S20的成分，則認證設備1認為得到的特性參數點 來自拍攝作為活體的一部分的手指的圖片的結果。認證設備1因此認為特性 參數點是要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那些特性參數點。
另一方面，如果拍攝假的手指(如蘿蔔和其它塊根作物)的圖片，並且 給出塊根作物的根內管的成分作為圖像信號S2或S20的成分，則認證設備1 認為得到的特性參數點來自拍攝假的手指的圖片的結果。認證設備1因此將 特性參數點從要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那些特性參數點排 除。以此方式，根據從統計觀點預定的允許的角度範圍外的特性參數點的數 目，認證設備1進行關於圖像信號S2或S20的圖像是作為拍攝作為活體的一 部分的手指還是假的手指的圖片的結果獲得的圖像的確定。因此，這避免認 證設備1將作為拍攝假的手指的圖片的結果獲得的特性參數點註冊為活體識 別信息、或將它們與之前已經註冊為活體識別信息的註冊信息進行比較。
此外，對於這種認證設備1，作為從霍夫變換的結果提取的結果獲得的 特性參數點不但參與確定圖像信號S2或S20的圖像的內容是什麼，而且它們 還構成了要註冊的活體識別信息。因此，認證設備1可以使用相同的組件來 執行圖像的內容的確定和活體識別信息的生成，從而簡化它的結構。
根據上面的配置，根據從統計觀點預定的允許的角度範圍外的特性參數點的數目，設備進行關於圖像信號S2或S20的圖像是作為拍攝作為活體的一 部分的手指還是假的手指的圖片的結果獲得的圖像的確定；如果它是作為拍 攝假的手指的圖片的結果獲得圖像，則設備將得到的特性參數點從要註冊的 或要與註冊的特性參數點比較的那些特性參數點排除。因此，這避免設備將 作為拍攝假的手指的圖片的結果獲得的特性參數點註冊為活體識別信息、或 將它們與之前已經註冊為活體識別信息的註冊信息進行比較。因此，認證設 備l改善了認證的精度。 (2)第二實施例
(2-1)根據第二實施例的認證設備的整體配置
圖11顯示了根據本發明的第二實施例的認證設備51，圖ll的各部分已 經由與圖1的相應部分相同的符號指示。除了控制部分100的配置，認證設 備51具有與第一實施例的上述認證設備1相同的配置。圖12顯示了控制部 分100的配置，圖12的各部分已經由與圖2的相應部分相同的符號指示。除 了角度檢測部分124的配置，控制部分100具有與第一實施例的上述控制部 分IO相同的配置。
第二實施例的圖像處理不同於第 一實施例的圖像處理，在第 一實施例的 圖像處理中，根據從統計觀點允許的角度範圍外的特性參數點的數目，設備 區別作為活體的一部分的手指和假的手指第二實施例的圖像處理根據提取 的特性參數點的角度相對於參考角度的分布的偏差，進行關於手指是否在拍 攝其圖片的過程期間傾斜的確定。 (2-2)圖像處理的詳細描述
在參數提取部分23提取特性參數點後，控制部分100的角度檢測部分 124計數第一角度範圍(在此情況下，從"-eth"到"0度，，)和第二角度範圍 (在此情況下，從"0度"到"eth")(圖9)內的特性參數點的數目第一 和第二角度範圍是例如作為等分允許的角度範圍的結果生成的。
然後，角度檢測部分124將第一角度範圍內的特性參數點的數目視為PA， 將第二角度範圍內的特性參數點的數目視為PB，將一個除以另一個以獲得 PA/PB (或PB/PA )的比率，並且進行關於其是否在中心為1的預定的允許比 率範圍內的確定。
允許比率範圍例如是根據如果放在認證設備1上的手指的縱向方向與參 考方向對準，則手指的血管的角度的分布沿著參考方向均勻展開的事實定義的參考方向是認證設備1的前方站立的用戶的正面方向。此外，設置允許 比率範圍，使得如果手指在拍攝其圖片期間相對於參考方向傾斜，則允許設 備檢測得到的特性參數點的分布相對於參考方向的偏差。
這裡，如果比率PA/PB (或PB/PA)在允許比率範圍外，則這意味著圖 像信號S2或S20的圖像是在手指相對於參考方向傾斜時拍攝的圖片。因此， 當比率PA/PB (或PB/PA)在允許比率範圍外時，角度4僉測部分124停止血 管註冊模式或認證模式，並且通過通知部分15 (圖11)將手指傾斜的事實通 知用戶。因此，這避免角度檢測部分124將其圖片是在傾斜時拍攝的手指注 冊為活體識別信息、或將其與之前已經註冊為活體識別信息的註冊信息進行 比較。
然而，如果比率PA/PB (或PB/PA)在允許比率範圍內，則這意味著圖 像信號S2或S20的圖像是在手指與正確方向(即參考方向)對準時拍攝的圖 片。因此，當比率PA/PB (或PB/PA)在允許比率範圍內時，角度檢測部分 124繼續血管註冊模式或認證模式。
這意味著如果運行在血管註冊模式，則角度檢測部分124通過將從霍夫 變換的結果提取的特性參數點與圖像數據D21相關聯，生成用於註冊的註冊 人識別數據D1 (圖12)。然而，如果運行在認證模式，則角度檢測部分124 通過將從霍夫變換的結果提取的特性參數點與圖像數據D21相關聯，生成要 與註冊人識別數據D1比較的比較目標特性數據Dx (圖12)。
以此方式，基於提取的特性參數點的角度的分布相對於參考方向的偏差， 角度檢測部分124進行關於圖像信號S2或S20的圖像是否是在手指指向相對 於參考方向的正確方向時拍攝的圖片的確定。如果圖像信號S2或S20的圖像 是在手指指向正確方向時拍攝的圖片，則角度檢測部分124將獲得的特性參 數點與圖像數據D21相關聯以用於註冊或比較。另一方面，如果圖像信號S2 或S20的圖像是在手指傾斜時拍攝的圖片，則角度檢測部分124將獲得的特 性參數點從要註冊或比較的特性參數點排除。
以此方式，控制部分100被設計來執行血管註冊模式或認證模式中的圖 像處理。
(2-3)第二註冊處理的過程
控制部分100運行在血管註冊模式或認證模式。參考圖13的流程圖，以 下描述用於血管註冊模式的第二註冊模式的過程。這裡，當從操作部分11 (圖11)接收執行命令COM1時，控制部分100 在步驟SP10啟動第二註冊處理的過程RT2,並且在隨後的步驟SP11通過驅 動控制部分12a (圖11 )控制血管圖像捕獲部分12。控制部分100然後預處 理由拍攝圖片的血管圖像捕獲部分12生成的圖像信號S2，以便獲得二進位 化的圖像數據D21 (圖12)。
然後，控制部分100在步驟SP12對圖像數據D21執行霍夫變換。在隨 後的步驟SP13,控制部分100從作為霍夫變換處理的結果獲得的參數點提取 大於或等於預設的提取閾值的參數點，將它們認為是特性參數點，並且進到 下一個步驟SP14。
控制部分100在步驟SP14計數在第一角度範圍內的提取的參數點的數 目。在隨後的步驟SP15,控制部分100計數在第二角度範圍內的提取的參數 點的數目。在隨後的步驟SP16，控制部分100進行關於特性參數點的比率是 否在允許比率範圍內的確定。
如果特性參數點的比率是在允許比率範圍內，則控制部分100認為拍攝 指向正確方向的手指的圖片，並且在隨後的步驟SP17，將特性參數點與圖像 數據D21相關聯，以便將它們註冊為註冊人識別數據D1 (圖12)。此後，控 制部分100進到步驟SP18，以便結束第二註冊處理的過程RT2。順便提及， 如果運行在認證模式，則控制部分100在步驟SP17將特性參數點與圖像數據 D21相關聯，並且將它們認為是比較目標特性數據Dx。控制部分100然後從 快閃記憶體13 (圖11 )讀出註冊的註冊人識別數據Dl,並且將註冊人識別數據D1 與比較目標特性數據Dx進行比較。
另一方面，如果特性參數點的比率在允許比率範圍外，則控制部分100 認為拍攝相對於參考方向傾斜的手指的圖片，並且進到步驟SP18,以便結束 第二註冊處理的過程RT2。
由於該第二註冊處理的過程RT2,控制部分100可以執行血管註冊模式。 (2-4)第二實施例的操作和效果
使用上述配置，當提取的特性參數點的分布相對於參考方向偏差時，認 證設備51將這些特性參數點從要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那 些特性參數點排除。
因此，如果拍攝指向相對於參考方向的正確方向的手指的圖片、並且給 出手指的血管的成分作為圖像信號S2或S20的成分，則認證設備51認為得
19到的特性參數點來自拍攝指向正確方向的手指的圖片的結果。認證設備51因 此認為特性參數點是要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那些特性參數 點。
另一方面，如果拍攝相對於參考方向傾斜的手指的圖片、並且給出傾斜
的手指的血管的成分作為圖像信號S2或S20的成分，則認證設備51認為得 到的特性參數點來自拍攝傾斜的手指的圖片的結果。認證設備51因此將特性 參數點從要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那些特性參數點排除。以 此方式，根據特性參數點的角度分量的分布是否相對於參考方向偏差，認證 設備51進行關於圖像信號S2或S20的圖像是否是當手指指向相對於參考方 向的正確方向時拍攝的圖片的確定。因此，這避免認證設備51將作為拍攝傾 斜的手指的圖片的結果獲得的特性參數點註冊為活體識別信息或將它們與之 前已經註冊為活體識別信息的註冊信息進行比較。
此外，對於這種認證設備51,作為從霍夫變換的結果提取的結果獲得的 特性參數點不但參與確定圖像信號S2或S20的圖像的內容是什麼，而且它們 還構成了要註冊的活體識別信息。因此，認證設備51可以使用相同的組件來 執行圖像的內容的確定和活體識別信息的生成，從而簡化它的結構。
根據上面的配置，根據提取的特性參數點的角度的分布相對於參考方向 的偏差，設備進行關於圖像信號S2或S20的圖像是否是當手指指向相對於參 考方向的正確方向時拍攝的圖片的確定；如果是相對於參考方向傾斜的手指 的圖片，則設備將提取的特性參數點從要註冊的或要與註冊的特性參數點比 較的那些特性參數點排除。因此，這避免設備將作為拍攝傾斜的手指的結果 獲得的特性參數點註冊為活體識別信息、或將它們與之前已經註冊為活體識 別信息的註冊信息進行比較。因此，認證設備51改善了認證的精度。 (3)其它實施例
在上述第一和第二實施例中，手指應用為活體的部分。然而，本發明不 限於此。例如，也可以應用手掌、腳趾、手臂、眼睛、手臂等。
此外，在上述第一和第二實施例中，血管應用為生物統計學認證的目標。 然而，本發明不限於此。例如，也可以應用指紋、唇紋、虹膜、神經等。順 便提及，當應用神經時，將神經特有的標誌注入身體；拍攝標誌的圖片允許 神經用作如上述實施例中的生物統計學認證目標。
此外，在上述第一和第二實施例中，作為用於從圖像信號提取生物統計學認證目標的對象的輪廓的輪廓提取裝置，順序地執行一系列處理，包括A/D 轉換處理、輪廓提取處理、平滑處理、二進位化處理和稀釋處理。然而，本 發明不限於此。它們中的一些可以-陂省略或用其它處理替代，或可以添加新 的處理到它們。順便提及，當需要時可以改變各處理的順序。
此外，在上述第一和第二實施例中，應用包括照片捕獲功能、驗證功能
和註冊功能的認證設備l和51。然而，本發明不限於此。配置可以根據它們
將被如何使用來變化。例如，每個功能可以應用到不同的設備。
此外，在上述第一和第二實施例中，設備將特性參數點與圖像數據D21 相關聯，以便生成註冊人識別數據D1和比較目標特性數據Dx。然而，本發 明不限於此。最終，註冊人識別數據D1和比較目標特性數據Dx可以是特 性參數點、圖像數據D21、參數數據D22或特性參數數據D23、或它們的組 合(即將它們相關聯)。
此外，在上述第一實施例中，如蘿蔔的塊根作物應用為假的手指。然而， 本發明不限於此。也可以應用如樹膠糖、血管圖像的印刷物或人類手指的模 型的假的手指，只要它們可以提供類似活體的血管圖像的圖像數據，並且可 以提供與上述實施例相同的效果。
此外，在上述第一實施例中，如果從統計觀點存在許多預定的角度範圍 外的特性參數點，則設備將這些特性參數點從要註冊的或要與註冊的特性參 數點比較的那些特性參數點排除。然而，本發明不限於此。如果預定的允許 角度範圍外的特性參數點的數目大於或等於預定數目，或如果預定的允許角 度範圍外的特性參數點與該範圍內的特性參數點的比率大於或等於預定水 平，則設備可以將這些特性參數點從要註冊的或要與註冊的特性參數點比較 的那些特性參數點排除。此外，取決於已經如何設置允許角度範圍和參考方
向，如果預定的允許角度範圍內的特性參數點的數目大於或等於預定數目(或 如果特性參數點的比率大於或等於預定水平)，則設備可以將這些特性參數點 從要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那些特性參數點排除。
此外，在上述第二實施例中，第一角度範圍內的特性參數點的數目為PA, 而第二角度範圍內的特性參數點的數目為PB;設備進行關於特性參數點的比 率PA/PB (或PB/PA)是否在中心為1的預定的允許比率範圍內的確定，所 述比率意味著將一個除以另一個。然而，本發明不限於此。可以應用計算另 一比率的方法，只要它代表特性參數點的偏差設備可以將PA或PB除以特率範圍內的確定。
此外，在上述第二實施例中，如果設備拍攝相對於參考方向傾斜的手指
的圖片、並且給出傾斜的手指的血管的成分作為圖像信號S2或S20的成分， 則角度檢測部分124認為得到的特性參數點來自拍攝傾斜的手指的圖片的結 果，並且將這些特性參數點從要註冊的或要與註冊的特性參數點比較的那些 特性參數點排除。然而，本發明不限於此。該方法也可以用於檢測手指是否 傾斜。然後，如果角度檢測部分124檢測到手指的傾斜，則控制部分100校 正獲得的特性參數點，使得它們沿著p-0平面上的參考方向均勻展開。這允 許設備繼續血管註冊模式或認證模式，而不強迫用戶再次執行認證。此外， 添加檢測手指的傾斜的功能到第 一 實施例可以改善其效果。
具體地，由角度檢測部分24檢測手指的傾斜的檢測步驟和當手指傾斜時 控制部分10執行的校正步驟可以添加到上述第一實施例的第一註冊處理的 過程(圖10 )的步驟SP3和SP4之間。在此情況下，在步驟SP4,認證設備 1可以保持作為拍攝用戶的傾斜的手指的圖片的結果獲得的特性參數在允許 提取角度範圍內。因此，認證設備1可以進一步改善認證精度。
工業實用性
本發明可以應用到生物統計學認證領域。
權利要求
1.一種註冊設備包括輪廓提取裝置，用於對輸入圖像信號執行預定處理，並且提取包括在所述圖像信號中的對象的輪廓；霍夫變換裝置，用於對作為提取所述輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍夫變換；以及註冊裝置，用於如果下述角度分量在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則將所述霍夫變換的結果註冊為活體識別信息，所述角度分量是作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的一部分、並且代表相對於參考方向的輪廓的角度。
2. 如權利要求1所述的註冊設備，其中如果作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的 角度分量在從設置為預定上限角度的第一閾值到設置為預定下限角度的第二 閾值的角度範圍內，則所述註冊裝置將所述霍夫變換的結果註冊為所述活體 識別信息。
3. 如權利要求1所述的註冊設備，其中如果作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的 角度分量的分布沿著所述參考方向均勻展開，則所述註冊裝置將所述霍夫變 換的結果註冊為所述活體識別信息。
4. 如權利要求1所述的註冊設備，包括校正裝置，用於當作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而 獲得的參數的角度分量的分布相對於所述參考方向偏差時，校正所述霍夫變 換的結果，使得參數的角度分量的分布沿著所述參考方向均勻展開，其中如果下述角度分量在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則 所述註冊裝置將所述霍夫變換的校正結果註冊為活體識別信息，所述角度分量是作為所述霍夫變換和通過所述校正裝置的校正的結果獲得的參數的一部 分、並且代表相對於所述參考方向的輪廓的角度。
5. —種驗證設備包括輪廓提取裝置，用於對輸入圖像信號執行預定處理，並且提取包括在所 述圖像信號中的對象的輪廓；霍夫變換裝置，用於對作為提取所述輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍夫變換；以及驗證裝置，用於如果是作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結 果而獲得的參數的 一部分並且代表相對於參考方向的輪廓的角度的角度分量 在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則將所述霍夫變換的結果與之 前註冊的活體識別信息進4於比較。
6. 如權利要求5所述的驗證設備，其中如果作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的 角度分量在從設置為預定上限角度的第一闊值到設置為預定下限角度的第二 閾值的角度範圍內，則所述驗證裝置將所述霍夫變換的結果與之前註冊的活 體識別信息進行比較。
7. 如權利要求5所述的驗證設備，其中如果作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的 角度分量的分布沿著所述參考方向均勻展開，則所述驗證裝置將所述霍夫變 換的結果與之前註冊的活體識別信息進行比較。
8. 如權利要求5所述的驗證設備，包括校正裝置，用於當作為通過所述霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而 獲得的參數的角度分量的分布相對於所述參考方向偏差時，校正所述霍夫變 換的結果，使得參數的角度分量的分布沿著所述參考方向均勻展開，其中如果下述角度分量在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則 所述驗證裝置將所述霍夫變換的校正結果與之前註冊的活體識別信息進行比 較，所述角度分量是作為所述霍夫變換和通過所述校正裝置的校正的結果獲 得的參數的一部分、並且代表相對於所述參考方向的輪廓的角度。
9. 一種iU正方法包括對輸入圖像信號執行預定處理、並且提取包括在所述圖像信號中的對象 的輪廓的第一步驟；對作為提取所述輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍夫變換的第二 步驟；以及如果下述角度分量在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則將所 述霍夫變換的結果註冊為活體識別信息或將所述霍夫變換的結果與之前註冊 的活體識別信息進行比較的第三步驟，所述角度分量是作為通過霍夫變換裝置的所述霍夫變換的結果而獲得的參數的一部分、並且代表相對於參考方向 的輪廓的角度。
10. —種認證程序，使得計算機執行以下步驟對輸入圖像信號執行預定處理，並且提取包括在所述圖像信號中的對象 的輪廓；對作為提取所述輪廓的結果而獲得的圖像數據執行所述霍夫變換；以及 如果下述角度分量在定義為具有線性的活體部分的角度範圍內，則將所 述霍夫變換的結果註冊為活體識別信息或將所述霍夫變換的結果與之前註冊 的活體識別信息進行比較，所述角度分量是作為通過所述霍夫變換裝置的所 述霍夫變換的結果而獲得的參數的一部分、並且代表相對於參考方向的輪廓 的角度。
全文摘要
目的在於提出一種可以改善其驗證精度的註冊設備、驗證設備、認證方法和認證程序。註冊設備對從拾取作為預定活體部分中的活體識別對象給出的拾取對象的結果獲得的圖像信號執行預定處理，提取圖像信號中拾取對象的特性部分，對由特性提取裝置提取的特性部分執行霍夫變換，從霍夫變換獲得的參數點按預定提取條件提取多個特性參數點，並且判斷所述多個特性參數是否應該是註冊對象或應該與註冊對象進行比較。
文檔編號G06T7/00GK101529469SQ20078003883
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月16日 優先權日2006年10月17日
發明者飯塚健 申請人:索尼株式會社