個人認証装置および個人認証方法
【課題】生体認証に爪を用い例えば数週間程度の更新に向く個人認証技術を提供する。
【解決手段】自動扉開閉システムは、既存の登録者を認証するための個人認証情報として登録者のユーザＩＤ、暗証番号、爪模様の画像（登録画像）、その登録時刻が対応して登録された認証情報データベース１３と、認証時に、被認証者のユーザＩＤと暗証番号と認証情報データベース１３の登録情報とを比較し個人認証するユーザ認証ユニット１２と、認証後、撮像ユニット４により撮像された爪の画像から爪模様を抽出する爪模様抽出ユニット１４と、認証されたユーザの爪模様の画像の登録時刻を読出し、登録時から現時点までの経過時間に基づいて認証情報データベース１３の登録画像を変化させる爪模様予測ユニット１５と、変化された登録画像と実模様とを照合し被認証者を認証する爪模様認証ユニット１６とを備える。
【解決手段】自動扉開閉システムは、既存の登録者を認証するための個人認証情報として登録者のユーザＩＤ、暗証番号、爪模様の画像（登録画像）、その登録時刻が対応して登録された認証情報データベース１３と、認証時に、被認証者のユーザＩＤと暗証番号と認証情報データベース１３の登録情報とを比較し個人認証するユーザ認証ユニット１２と、認証後、撮像ユニット４により撮像された爪の画像から爪模様を抽出する爪模様抽出ユニット１４と、認証されたユーザの爪模様の画像の登録時刻を読出し、登録時から現時点までの経過時間に基づいて認証情報データベース１３の登録画像を変化させる爪模様予測ユニット１５と、変化された登録画像と実模様とを照合し被認証者を認証する爪模様認証ユニット１６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の指の爪（生体）を用いて個人認証を行う個人認証装置および個人認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザＩＤ、パスワードなどの個人認証情報を不正に取得して利用者に成りすまし、社内に不正に進入したり、金融機関の個人口座から金銭を取得する手口の犯罪が多いことから、既存の上記個人認証情報の他に、盗難され難い生体情報を組み合わせた個人認証技術が開発されている。
【０００３】
例えば指紋や虹彩や顔、静脈形状等を用いたユーザ認証システム、指紋や顔などを用いたＰＣログイン管理システム、自動扉開閉システムなどが実用化されている。
【０００４】
ところで、指紋や虹彩などの生体情報は、その多くが生涯に渡り変化しないため、万一、情報が盗難された場合に変更することができないという問題がある。
【０００５】
従って、生体情報を利用する場合には、例えば顔などの経年により変化が発生する情報を一定期間で更新しつつ利用することが望ましい場合も多い。
【０００６】
ただし、顔の撮影はプライバシー保護の観点から問題があるのではないかという懸念も存在する。また、顔形状は経年により変化する生体情報ではあるが、露出していることから、カメラなどで遠方より容易に盗撮でき、比較的盗難に遭いやすい生体情報である。
【０００７】
また、顔は、変化が現れるまでの期間が比較的長いため無効化し難い。さらに、顔の形状は、通常個人に対して１つしかないため、例えば盗難にあったなどの緊急時でも例えば指紋のように他の指の情報に変えるといった対応策が取れない。
【０００８】
そこで、近年では、生体認証に指の爪を用いる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５６８４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の技術の場合、指の爪の特徴量として、爪の根元の爪半月に近い爪甲と上爪皮の境界部の円弧形状や爪甲の幅、爪甲の立体形状等をあげ、爪の中でもほぼ変化しない部分を認証するため、数カ月から１年程度の周期で定期更新を行うことを想定している。
【００１０】
しかしながら、爪のように、削ったり切ったりすることが容易な生体部分では偽造がし易いことや、登録者本人が登録したことを忘れてうっかり爪を切ってしまうことなどがあるため、爪を用いる生体認証では、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新が望ましい。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、生体認証に指の爪を用いる上でその変化を考慮し、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術を提供することのできる個人認証装置および個人認証方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明の個人認証装置は、既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報、経時的な変化が伴う第２個人情報、前記第２個人情報の登録時刻が対応して登録されたデータベースと、被認証者から入力された第１個人情報を受け付ける受付ユニットと、前記受付ユニットにより受け付けられた前記第１個人情報と前記データベースに登録されている登録者の前記第１個人情報とを比較し、前記第１個人情報の一致により認証する第１認証ユニットと、前記第１認証ユニットにより認証された場合、被認証者の爪表面を含む画像を撮像する撮像ユニットと、前記撮像ユニットより撮像された前記爪表面を含む画像から前記爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを抽出する爪模様抽出ユニットと、前記第１認証ユニットにより認証された第１個人情報に対応する第２個人情報の登録時刻を前記データベースから読み出し、前記登録時から現時点までの経過時間に基づいて前記データベースに登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させる爪模様予測ユニットと、前記爪模様予測ユニットにより変化された爪模様の画像またはその正規化データと前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを照合し互いの一致率によって前記被認証者を前記登録者本人として認証する第２認証ユニットとを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、比較的高速に変化する生体である爪の表面に現れる傷や縞模様などの爪模様を用いて個人認証を行う。爪の表面は、人体の中でも経時変化が発生しやすい部位である。このため、仮に情報が盗難にあった場合でも例えば顔などと比べて比較的早い期間で無効化されることになり、比較的短期に更新しつつ利用する生体情報として適する。また、指紋や指静脈と同様に指の本数だけの情報が利用できるため、盗難時に情報の差し替えも比較的容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生体認証に爪を用いる上でその変化を考慮し、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は第１実施形態の自動扉開閉システムの構成を示すブロック図である。
【００１６】
この自動扉開閉システムは、経時的な変化が伴わない第１個人情報（ユーザＩＤ、パスワード）と、経時的な変化が伴う第２個人情報（人の生体情報の一つである爪の模様）とを用いて出入口を出入りする利用者を認証して扉の開閉動作を行う個人認証装置の一つである。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態の自動扉開閉システムは、制御装置１、カードリーダ２、撮像ユニット４、扉開閉ユニット５、表示器およびスピーカなどの報知ユニット６等を備えている。
【００１８】
カードリーダ２は、カード読取部とテンキーを備えており、被認証者がカード読取部に通した電子社員証などのＩＣカード３から情報（ユーザＩＤ）を読み取り、テンキーで指示されたパスワードとしての暗証番号と共に制御装置１へ送る。
【００１９】
なお、ＩＣカード３を用いずにユーザＩＤと暗証番号をテンキーで入力してもよく、またＩＣカード３に予めユーザＩＤと暗証番号の両者を記憶しておき、ＩＣカード３の情報を読み取るだけにしてもよい。
【００２０】
撮像ユニット４は、図２に示すように、照明装置２１、ＣＣＤカメラ２２、指設置台２５等を有している。指設置台２５は、撮像対象の指２３の位置決めを行うための台である。指設置台２５には、指２３の腹を下に向けて置かれる。
【００２１】
ＣＣＤカメラ２２は、指設置台２５の上方数ｃｍ程度の位置に配置されており、指設置台２５に置かれた指２３の画像を撮像する。照明装置２１は、ＣＣＤカメラ２２の側方より指設置台２５へ向けて照明するように配置されており、指設置台２５に置かれた指２３に照明をあてるものである。
【００２２】
この例では、図２に示すように指設置台２５に置かれた指２３に対して前方上方から照明を照射し、指２３のほぼ真上からＣＣＤカメラ２２によりＶＧＡ（６４０×４８０）ピクセルサイズのカラー画像またはモノクロ画像が撮影される。この他にも、例えば赤外線カメラや紫外線カメラなどを用いてもよい。
【００２３】
この場合、照明としては、これらのカメラに対応するものを用いる。また、カメラの撮影方向や照明の方向は、この例のみに限らず、例えば上方や指の下側または側方などから照明を行ってもよい。
【００２４】
また、本実施例では、照明装置２１から直接照明を行っているが、透過光を用いてもよく、反射板を介した反射照明を行ってもよく、またある程度の照度があれば、照明しなくてもよい。
【００２５】
さらに、複数方向から撮影した画像によって指の立体的な情報を取得してもよい。また、本実施例では爪の表面の模様を取得しているが、例えば透過光を用いるなどして表面ではなく爪の裏側や内部の爪模様を取得してもよい。
【００２６】
扉開閉ユニット５は、制御装置１により制御されて、建物の入口に配置された扉を開放または閉鎖する。つまり扉開閉ユニット５は、制御装置１により個人認証された結果に従って、被認証者が次に行う作業（入口から建物内に入る）を許可または拒否する。
なお、この例は一例にしか過ぎず、制御装置１の制御対象が扉開閉ユニット５ではなく、例えばコンピュータ（以下「ＰＣ」と称す）などの場合、被認証者がＰＣにログインする際に、ログインを許可または拒否してもよい。
【００２７】
報知ユニット６は、制御装置１が行った個人認証処理の結果、登録者本人として認証されなかった旨を被認証者に音声または表示で報知する。
【００２８】
制御装置１は、指２３を撮像する際に照明装置２１、ＣＣＤカメラ２２を制御して、露出の適正化およびピント調整を行い指設置台２５に置かれた指２３の爪の表面部分を含む画像を撮像する。
【００２９】
制御装置１は、カードリーダ２により読み取られたＩＣカード３の情報と、ＣＣＤカメラ２２により撮像された指２３の画像とを受け付けて、それぞれについて認証処理を行い、両方の認証処理の結果に応じて扉開閉機構５を制御して入口の扉を開閉する。
【００３０】
制御装置１は、認証情報データベース１３、受付ユニット１１、第１認証ユニットとしてのユーザ認証ユニット１２、爪模様抽出ユニット１４、爪模様予測ユニット１５、第２認証ユニットとしての爪模様認証ユニット１６、爪模様登録ユニット１７、メモリ１８などを有している。
【００３１】
認証情報データベース１３には、既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）、経時的な変化が伴う第２個人情報（爪の模様の画像またはその正規化データ）、第２個人情報の登録時刻とが対応付けられて登録されている。
【００３２】
なお、認証情報データベース１３には、爪模様の画像以外に、爪の画像そのものを保持してもよい。また、各爪模様に対し、例えば氏名など該爪模様に対応する既登録者の情報を関連付けて登録しておいてもよい。
【００３３】
受付ユニット１１は、カードリーダ２により読み取られた被認証者や被登録者のＩＣカード３の情報を受け付ける。受付ユニット１１は、被認証者や被登録者から入力された第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）を受け付ける。
【００３４】
ユーザ認証ユニット１２は、受付ユニット１１により受け付けられた第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）と認証情報データベース１３に登録されている登録者の第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）とを比較し、互いの情報の一致により被認証者を登録者本人と認証する。ここでの認証は一次認証（仮の認証）である。
【００３５】
撮像ユニット４は、ユーザ認証ユニット１２により一次認証された場合、被認証者の爪表面を含む画像を撮像する。
【００３６】
爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４より撮像された爪表面を含む画像から爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを抽出する。すなわち、爪模様抽出ユニット１４は、撮像された指の画像に対して所定の画像処理（爪部分の検出、模様の切り出し処理、正規化処理など）を行い、爪部分を特定し、爪部分から模様を抽出する。
【００３７】
爪模様予測ユニット１５は、ユーザ認証ユニット１２により仮認証（一次認証）された第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）に対応する第２個人情報（爪の模様の画像またはその正規化データ）の登録時刻を認証情報データベース１３から読み出し、登録時刻から現在までの経過時間に基づいて認証情報データベース１３に登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させる。
【００３８】
爪模様認証ユニット１６は、爪模様予測ユニット１５により変化された爪模様の画像またはその正規化データと、爪模様抽出ユニット１４により抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを照合し互いの類似度（一致率）によって、登録者本人であるか否かを認証する。
【００３９】
例えば画像どうしの比較では、画像どうしの重なり具合を類似度とし、類似度が例えば９０％以上であれば、被認証者を登録者であるものと認証する。なお、この例の９０％以上という類似度の値は一例であり、他の値でもあってもよい。
【００４０】
爪模様登録ユニット１７は、爪模様抽出ユニット１４によって抽出された爪模様を認証情報データベース１３に登録する。なお、認証情報データベース１３には、爪の画像そのものを登録する以外に、例えば撮像ユニット４によって撮像された画像そのもの、あるいは例えば位置合わせや大きさなどの正規化処理を施した画像やベクトルデータなどを保存しておいてもよい。
【００４１】
爪模様登録ユニット１７は、爪模様認証ユニット１６により正規の社員（登録者）として認証された場合、爪模様抽出ユニット１４により抽出された爪模様の画像またはその正規化データと現在の時刻とを認証情報データベース１３の該当登録者の個人認証情報として登録または上書きする生体情報更新ユニット（爪模様更新ユニット）として機能する。
【００４２】
メモリ１８は、個人認証処理のための作業領域（画像の比較照合や画像切り出し、期間に応じた変化率で爪模様の画像またはその正規化データを変化させるための演算領域）として機能する。メモリ１８には、撮像された画像や変化させた画像などが記憶される。
【００４３】
メモリ１８には、予め期間に応じて爪模様またはその正規化データを変化させるための変化率と画像のｘ，ｙ座標の移動計算式が記憶されており、爪模様予測ユニット１５が、登録日から認証日までの期間を演算により求め上記計算式に代入することで、登録画像の画素の位置を移動させて予測画像を生成できる。
【００４４】
以下、図３のフローチャートを参照してこの第１実施形態の自動扉開閉システムの動作を説明する。まず、爪模様の登録動作についして説明する。
【００４５】
なお、認証情報データベース１３には、予め被登録者の第１個人情報であるユーザＩＤ，暗証番号などが登録されており、被登録者が所持するＩＣカード３にも予めユーザＩＤが登録されているものとする。
【００４６】
この場合、まず、被登録者がＩＣカード３をカードリーダ２にかけると、カードリーダ２は、ＩＣカード３からユーザＩＤを読み取る。そして、被登録者によりテンキーが押されて、暗証番号が入力されると、カードリーダ２は、これら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を制御装置１へ送る。
【００４７】
制御装置１では、受付ユニット１１がこれら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け付けてユーザ認証ユニット１２へ渡す。
【００４８】
ユーザ認証ユニット１２は、受付ユニット１１から第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け取ると（図３のステップＳ１０１）、第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を基に一次認証処理を行う（ステップＳ１０２）。
【００４９】
具体的には、ユーザ認証ユニット１２は、受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）をキーに認証情報データベース１３の登録情報を一つずつ検索し、認証情報データベース１３の登録情報と一致するか否かをチェックする。
【００５０】
受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）と認証情報データベース１３の登録情報とが一致した場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、ユーザ認証ユニット１２は、撮像ユニット４に指２３の撮像を開始させる。
【００５１】
撮像ユニット４は、指設置台２５に置かれた指２３の指撮像を撮像し（ステップＳ１０４）、爪模様抽出ユニット１４に渡す。この際、撮像ユニット４は、被登録者の指２３の指画像を少なくとも１枚撮影する。
【００５２】
爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指画像Ｉ（図４参照）に対して画像処理を行って爪２４の表面の模様を含む画像Ｆ（以下「爪模様Ｆ」と称す）を取得する。
【００５３】
具体的には、爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指画像Ｉから、爪２４の輪郭を検出して、爪２４の表面の爪模様Ｆを抽出し（ステップＳ１０５）、メモリ１８に記憶する。爪の部分を抽出する手法には、例えばテンプレートマッチングなどの手法を用いる。
【００５４】
続いて、爪模様抽出ユニット１４は、縦、横、斜め、それぞれの方向のエッジ抽出フィルタを用いてメモリ１８に記憶した爪模様Ｆの画像中から縦模様、横模様、斜め下がり模様、斜め上がり模様等の４方向の模様や傷跡等を抽出する。
【００５５】
すなわち、爪模様抽出ユニット１４は、抽出した爪模様Ｆをフィルタリングして縦模様の画像Ｒ、横模様の画像Ｓ、斜め下がり模様の画像Ｔ、斜め上がり模様の画像Ｕなどの複数の画像を抽出する。
【００５６】
その後、爪模様抽出ユニット１４は、それぞれの爪部分の画像の大きさを正規化する。この例では各画像Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕを縦、横、各々５０ピクセルの正方形に正規化し、各画素の値として正規化前の画像における対応範囲の値の合計を用いる。
【００５７】
これらをベクトルとして並べたものを正規化データＸとする。この場合、正規化データＸは１００００次元のベクトルによって表される。つまり、上記正規化データＸは、爪模様抽出ユニット１４によって抽出される爪模様Ｆといえる。
【００５８】
すなわち、正規化データＸは、各画像Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕをそれぞれ５０×５０ピクセルのサイズに縮小して縦方向に整列しこれを１つのパターン）としたものである。
【００５９】
なお、上記爪画像の処理は一例であり、爪模様の特徴に、例えば色の情報など、他の情報を加えてもよく、正規化データＸに対して特徴選択を行うなどして爪模様Ｆの次元数を正規化データＸよりも落としてもよい。
【００６０】
また、複数枚の爪の画像が撮影された場合には、それらの爪画像に対して主成分分析を行って作成した部分空間を爪模様Ｆとしてもよい。
【００６１】
そして、爪模様抽出ユニット１４は、正規化データＸを本日の時刻（登録時刻）とともに、認証情報データベース１３の該当登録者の第１個人情報に対応させて認証情報データベース１３に登録する（ステップＳ１０６）。
【００６２】
なお、認証情報データベース１３に保存される被登録者の情報は、例えば社員番号などのユーザＩＤの他に、社員の名前、権限情報、認証の有効期限、扉開閉機構５に対する動作命令などである。
【００６３】
また、本例では、認証情報データベース１３は、制御装置１に内蔵されたハードディスクドライブ装置に保存されていることを想定しているが、例えばインターネット上に配置された、制御装置１に直接接続されていないサーバ上のデータベースを利用してもよく、持ち運び可能なメディアに認証情報データベース１３を保存して必要に応じて接続するなどにしてもよい。
【００６４】
また、本例では、認証情報データベース１３は、単一であり全ての既登録者を一つの同じデータベースに登録しているが、これを各認証情報データベースが一人以上の既登録者を含むよう任意に複数のデータベースに分割してもよい。
【００６５】
例えば一例として、ＩＣチップ内蔵カードなどに既登録者一人分のデータを保存しておき、既登録者と被認証者一対一の認証を行うことが想定される。
【００６６】
また、複数の制御装置１が一台の同じ認証情報データベース１３を利用しても良い。この例としては、複数の部屋に設置された制御装置１のユーザが共通である場合に、これらをオンラインで接続し、集中管理された認証情報データベース１３を利用することが考えられる。
【００６７】
次に、図５，図６のフローチャートを参照して爪模様登録後、ある期間が経過した後の被認証者に対する認証動作を説明する。前提条件として、認証情報データベース１３には少なくとも一人以上の登録者の情報が既に登録されているものとする。
【００６８】
この場合、第１個人情報の受け付け処理から爪模様抽出処理（ステップＳ１１１〜ステップＳ１１５）は、図３に示した登録処理のときとほぼ同じ動作であるため個々の処理の説明は省略する。なお、一次認証で第１個人情報が一致しなかった場合（ステップＳ１１３のＮｏ）、ユーザ認証ユニット１２は、表示器およびスピーカなどからエラーを報知する（ステップＳ１１８）。
【００６９】
この場合、既に一次認証で被認証者が認証情報データベース１３に登録された中の一人であるものと判定されている。ステップＳ１１５の爪模様抽出処理の後、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の一次認証該当者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して、登録時から現時点までの時間経過で変化する登録済みの爪模様を予測し（ステップＳ１１６）、その変化させた模様（以下「予測模様」と称す）をメモリ１８に記憶する。
【００７０】
具体的には、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の該当登録者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して現在の日時までの経過時間を算出する。例えば前回登録日時が７月４日の１３時、現在の日時が７月９日の１３時であれば、５日経過しており、５日×２４時間で１２０時間が経過していることになる。
【００７１】
経過時間を算出した後、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３から登録画像を読み出して、その登録画像を経過時間（１２０時間）分だけ成長させるよう演算し、登録画像の５日分の伸び（変化）を予測する。
【００７２】
一例として、予め設定された成長関数に１２０時間を入力し、変化した画像を予測する。例えば縦模様の画像Ｒの縦模様を１２０時間分だけＹ軸方向へ伸張し、横模様の画像Ｓの横模様を１２０時間分だけＹ軸方向へ移動し、斜め模様の画像Ｔ，Ｕについては移動と伸張を所定の割合で混合して行う。
【００７３】
なお、１日毎に登録者の爪２４が成長する長さを保持しておき、登録画像の模様を５日分だけ伸張してもよい。
【００７４】
続いて、爪模様認証ユニット１６は、メモリ１８に記憶された予測模様と、被認証者の指から読み取って模様を抽出した実際の爪模様Ｆ（以下「実模様」と称す）とを比較照合して一致率（類似度）に応じた判定を行う。
【００７５】
本実施例では、爪模様認証ユニット１６は、実模様と予測模様との間のユークリッド距離を計算し、その距離が閾値以下であれば一致と判定し、閾値より大きければ不一致と判定する。なお、爪模様の比較照合の方法については、上記の方法に限らず、例えば実模様と予測模様との内積値を類似度として用いる等してもよい。
【００７６】
爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、不一致と判定した場合（ステップＳ１１７のＮｏ）、表示器およびスピーカなどからエラーを報知し（ステップＳ１１８）、再認証を促す。
【００７７】
また、爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、一致と判定した場合（ステップＳ１１７のＹｅｓ）、扉開閉機構５を制御して扉を開放し（ステップＳ１１９）、被認証者の入場（通行）を許可する。そして、爪模様認証ユニット１６は、所定時間経過後（１〜２秒後など）に扉を閉鎖するよう扉開閉機構５を制御し、扉を閉鎖する（ステップＳ１１９）。
【００７８】
このようにこの第１実施形態の自動扉開閉システムによれば、ＩＣカード３によるユーザ認証と、爪模様の生体認証を併用することで、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術を提供することができる。また盗難に対して頑健な認証システムを構築することができる。
【００７９】
続いて、第２実施形態の自動扉開閉システムについて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００８０】
図７に示すように、第２実施形態の自動扉開閉システムの制御装置１は、特徴検出ユニット１９をさらに備えている。
【００８１】
特徴検出ユニット１９は、被登録者の爪２４に対して付与（赤外線インクで印字または塗布）された特徴情報を検出する。爪２４に付与される特徴情報としては、例えばマーカ、ＩＤや名前などの被登録者情報乃至それを暗号化したもの、扉開閉機構５に対する動作命令などである。
【００８２】
すなわち、特徴検出ユニット１９は、爪模様抽出ユニット１４により抽出された爪模様から特徴情報を検出し、爪模様認証ユニット１６へ渡す。
【００８３】
爪２４に特徴情報を付与する装置としては、例えば通常のカラーやモノクロのインクの他、赤外線または紫外線のインクなどの特殊インクで爪２４に文字や記号などの特殊情報を印字する印字装置または筆記用具、造影剤などの特定光線を吸収または反射する素材により爪２４に印刷を行う印刷装置、爪表面を削るレーザー加工装置などである。
【００８４】
造影剤を利用して印刷を行う印刷装置を用いる場合、例えばマニキュアの塗布などによって表面が隠された場合にも特徴情報の抽出が行えるという利点がある。
【００８５】
撮像ユニット４は、この場合、爪２４に赤外線インクなどの不可視インク（特殊インク）で印字または描かれた特徴情報を撮像するために赤外線カメラを使用する。
【００８６】
特徴情報としては、赤外線カメラで撮像可能な不可視インクで爪２４に塗布された文字、記号、マークなどである。また赤外線カメラだけでなく、第１実施形態で用いたＣＣＤカメラも併用し、例えば爪２４に塗布されたマーカや通常インクを撮像し、複数の情報を組み合わせてもよい。
【００８７】
次に、図７乃至図９のフローチャートを参照して第２実施形態の自動扉開閉システムの動作を説明する。まず、図７を用いて爪模様の登録動作を説明する。
【００８８】
なお、認証情報データベース１３には、予め被登録者の第１個人情報であるユーザＩＤ，暗証番号などが登録されており、被登録者が所持するＩＣカード３にも予めユーザＩＤが登録されているものとする。
【００８９】
この場合、まず、被登録者がＩＣカード３をカードリーダ２にかけると、カードリーダ２は、ＩＣカード３からユーザＩＤを読み取る。そして、被登録者によりテンキーが押されて、暗証番号が入力されると、カードリーダ２は、これら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を制御装置１へ送る。
【００９０】
制御装置１では、受付ユニット１１がこれら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け付けてユーザ認証ユニット１２へ渡す。
【００９１】
ユーザ認証ユニット１２は、受付ユニット１１から第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け取ると（図７のステップＳ２０１）、第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を基に一次認証処理を行う（ステップＳ２０２）。
【００９２】
具体的には、ユーザ認証ユニット１２は、受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）をキーに認証情報データベース１３の登録情報を一つずつ検索し、認証情報データベース１３の登録情報と一致するか否かをチェックする。
【００９３】
受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）と認証情報データベース１３の登録情報とが一致した場合（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、ユーザ認証ユニット１２は、撮像ユニット４に指２３の撮像を開始（始動）させる。
【００９４】
ここで、被登録者は、赤外線インクを充填したペンなどで爪２４に特徴情報として、例えば「花子」などという文字を描いたものとする。なお、この例は一例にしか過ぎず、特徴情報は何を描いてもよい。
【００９５】
その後、被登録者が指設置台２５に指２３を置くと、撮像ユニット４は、指設置台２５に置かれた指２３の赤外線撮像を撮像し（ステップＳ２０４）、爪模様抽出ユニット１４に渡す。この際、撮像ユニット４は、被登録者の指２３の赤外線画像を少なくとも１枚撮影する。
【００９６】
爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指の赤外線画像に対して画像処理を行って爪２４の表面の模様（爪の輪郭と「花子」の文字）を含む画像Ｆ（以下「爪模様Ｆ」と称す）を取得する。
【００９７】
具体的には、爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指２３の画像から、爪２４の輪郭を検出して、その内側の爪模様Ｆの部分（図の点線内の部分）を抽出し（ステップＳ２０５）、メモリ１８に記憶する。爪の一部分の画像を抽出する手法には、例えばテンプレートマッチングなどの手法を用いる。
【００９８】
続いて、特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された爪模様Ｆの画像中から輪郭を除いた特徴情報である「花子」を検出し（ステップＳ２０６）、切り出す。
【００９９】
すなわち、特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された爪模様Ｆの画像中から「花子」という文字の画像を切り出し、爪模様登録ユニット１７に渡す。
【０１００】
爪模様登録ユニット１７は、渡された「花子」という画像を本日の現在時刻（登録時刻）とともに、認証情報データベース１３の該当登録者の第１個人情報に対応させて認証情報データベース１３に登録する（ステップＳ２０７）。
【０１０１】
なお、認証情報データベース１３に保存される被登録者の情報は、例えば社員番号などのユーザＩＤの他に、社員の名前、権限情報、認証の有効期限、扉開閉機構５に対する動作命令などもある。被登録者の情報は、これらすべてである必要はなく、このうちのいくつかがあればよい。
【０１０２】
また、本例では、認証情報データベース１３は、制御装置１に内蔵されたハードディスクドライブ装置に保存されていることを想定しているが、例えばインターネット上に配置された、制御装置１に直接接続されていないサーバ上のデータベースであってもよく、また持ち運び可能なメディアに認証情報データベース１３を保存しておき、必要に応じて接続し利用するようにしてもよい。
【０１０３】
また、本例では、認証情報データベース１３は、単一であり全ての既登録者を一つの同じデータベースに登録しているが、これを各認証情報データベースが一人以上の既登録者を含むよう任意に複数のデータベースに分割してもよい。
【０１０４】
例えば一例として、ＩＣチップ内蔵カードなどに既登録者一人分のデータを保存しておき、既登録者と被認証者一対一の認証を行うことが想定される。
【０１０５】
また、複数の制御装置１が一台の同じ認証情報データベース１３を利用しても良い。この例としては、複数の部屋に設置された制御装置１のユーザが共通である場合に、これらをオンラインで接続し、集中管理された認証情報データベース１３を利用することが考えられる。
【０１０６】
本例では、認証情報データベース１３には、被登録者に付与した第１個人情報としてユーザＩＤを用いたが、例えば社員の名前を用いてもよく、本例はあくまで一例にしか過ぎず、必ずしも全ての情報が必要ではない。
【０１０７】
次に、図８，９を参照して爪模様を認証情報データベース１３に登録した後、ある期間が経過したときの被認証者に対する認証動作を説明する。前提条件として、認証情報データベース１３には少なくとも一人以上の登録者の情報が既に登録されているものとする。
【０１０８】
この場合、第１個人情報の受け付け処理から爪模様抽出処理（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１５）は、図７に示した登録処理のときとほぼ同じ動作であるため個々の処理の説明は省略する。なお、一次認証で第１個人情報が一致しなかった場合（ステップＳ２１３のＮｏ）、ユーザ認証ユニット１２は、表示器およびスピーカなどからエラーを報知する（ステップＳ２１９）。
【０１０９】
既にステップＳ２１２の一次認証処理（ユーザＩＤおよび暗証番号による認証）で被認証者が認証情報データベース１３に登録された中の一人であるものと判定されている。
【０１１０】
また、ステップＳ２１５の爪模様抽出処理では、実際に撮像された指２３の赤外線画像から、「花子」という文字の画像を含む爪２４の画像である爪模様Ｆ（図９では実模様５１）が抽出され、メモリ１８に記憶されている。
【０１１１】
特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された実模様５１から爪２４の輪郭を除いた特徴情報である「花子」を検出する（ステップＳ２１６）。
【０１１２】
すなわち、特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された爪模様Ｆの画像中から「花子」という文字の画像を特徴情報として検出し、爪模様認証ユニット１６に渡す。
【０１１３】
一方、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の一次認証該当者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して、登録時から現時点までの時間経過で変化する登録済みの爪模様を予測し（ステップＳ２１７）、その変化させた予測模様４２をメモリ１８に記憶する。
【０１１４】
具体的には、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の該当登録者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して現在の日時までの経過時間を算出する。例えば前回登録日時が７月４日の１３時、現在の日時が７月９日の１３時であれば、５日経過しており、５日×２４時間で１２０時間が経過していることになる。
【０１１５】
経過時間を算出した後、爪模様予測ユニット１５は、図９に示すように、認証情報データベース１３から登録画像４１（この場合「花子」を含む爪画像）を読み出して、その登録画像４１の「花子」の位置を経過時間（１２０時間）分だけ移動させるよう演算し、登録画像の５日分の変化を予測する。
【０１１６】
一例として、予め設定された移動関数に１２０時間を入力し、変化した画像を予測する。例えば「花子」という画像は、爪２４の上に塗布されているだけの画像のため、爪２４の伸びに応じて縦方向、つまりＹ軸方向へ１２０時間分だけ移動される。
【０１１７】
この他、変化する「花子」の位置を予測する方法としては、経過時間毎に爪２４の伸びる平均的な長さ（１日にＹ軸方向に１ピクセルだけ変化等）を記憶しておき、経過時間から「花子」という文字の位置の変化を予測してもよい。
【０１１８】
続いて、爪模様認証ユニット１６は、メモリ１８に記憶された予測模様４２と、被認証者の指２３から読み取って模様を抽出した実模様５１とを比較照合して（ステップＳ２１８）、一致率（類似度）に応じて一致または不一致の判定（変化した爪模様の正否判定）を行う。
【０１１９】
本実施例では、爪模様認証ユニット１６は、実模様５１と予測模様４２との間のユークリッド距離を計算し、その距離が閾値以下であれば一致と判定し、閾値より大きければ不一致と判定する。なお、爪模様の比較照合の方法については、上記の方法に限らず、例えば実模様と予測模様との内積値を類似度として用いてもよい。
【０１２０】
爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、不一致と判定した場合（ステップＳ２１８のＮｏ）、表示器およびスピーカなどからエラーを報知し（ステップＳ２１９）、再認証を促す。
【０１２１】
また、爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、一致と判定した場合（ステップＳ２１８のＹｅｓ）、扉開閉機構５を制御して扉を開放し（ステップＳ２２０）、被認証者の入場（通行）を許可する。そして、爪模様認証ユニット１６は、所定時間経過後（１〜２秒後など）に扉を閉鎖するよう扉開閉機構５を制御し、扉を閉鎖する（ステップＳ２２１）。
【０１２２】
ここで、図９を参照して、爪模様予測ユニット１５と爪模様認証ユニット１６の処理を画像の変化を追って説明する。
【０１２３】
この場合、まず、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３に登録されている一次認証で仮認証された既登録者の登録情報から爪模様の登録時刻を読み出して現在時刻との差である経過時間を算出する。
【０１２４】
次に、爪模様予測ユニット１５は、既登録者の登録画像４１を読み出し、算出した経過時間分だけ変化させて（図９のステップＳ３０１）、「花子」という特徴情報の位置が変化（移動）した爪画像の予測模様４２を生成する。
【０１２５】
一方、爪模様認証ユニット１６は、メモリ１８に記憶された実模様５１を読み出して、予測模様４２のＹ軸方向の位置と実模様５１のＹ軸方向の位置との誤差を求める。つまり互いの位置ずれを計測する（ステップＳ３０２）。
【０１２６】
計測後、爪模様認証ユニット１６は、互いの誤差と予めメモリ１８に設定されている第１閾値Th2とを比較し、誤差が第１閾値Th2以下か第１閾値Th2を超えているかを判定する。
【０１２７】
この比較の結果、誤差が第１閾値Th2以下であれば、爪模様認証ユニット１６は、経過時間に対して位置の変化状況が正しいものとする。
【０１２８】
次に、爪模様認証ユニット１６は、それぞれの画像から抽出した実模様５１の「花子」の部分の特徴画像５２と、予測模様４２から抽出した「花子」の部分の特徴画像４３とを重ね合わせて（ステップＳ３０４）、互いの画像の一致率（類似度）を計算する（ステップＳ３０５）。
【０１２９】
この計算の結果、一致率（類似度）が予めメモリ１８に設定されている第２閾値Th3以上、第３閾値Th4未満である場合、爪模様認証ユニット１６は、互いの画像を一致と判定する（ステップＳ３０６）。なお、第３閾値Th4は、経過時間に応じてその値が変化する（下がっていく）ものとしてもよい。
【０１３０】
これは、爪表面に付与（塗布、印字、傷付けなど）した特徴情報は、日常生活により磨耗などを起こすことを利用し、磨耗などの発生しない偽造物を検出することを目的としているためであり、爪模様認証ユニット１６は、これ以外の場合に不一致と判定する。
【０１３１】
本例では、時間経過に伴う実模様５１（特徴画像５２）の磨耗状況や移動量を検出しているが、これ以外に片方のみを用いる、つまり特徴情報として爪２４に傷を付けた場合であれば、例えば自然治癒の進行度を調べるなど、他の手段をとってもよい。
【０１３２】
また、例えばＯＣＲやバーコードスキャナなどを用いて特徴画像５２の内容を検証してもよい。また、爪模様Ｆ自体やその一部などを特徴画像５２として扱ってもよく、これらを任意に組み合わせてもよい。
【０１３３】
認証情報データベース１３の登録情報の更新を行う場合に、認証の度に爪２４に新たな特徴情報を付与する必要はなく、既に付与されている状態の特徴情報で認証情報データベース１３の登録情報を上書き更新し、継続して利用してもよい。
【０１３４】
また、登録情報の更新の際には、新たに追加する代わりに認証情報データベース１３の中から被登録者と一致する既登録者を指定し、既登録者の登録情報を被登録者の情報に書き換えてもよい。
【０１３５】
既登録者の指定方法としては、例えばキー入力などによる指定や、被登録者を被認証者として指定することがあげられる。
【０１３６】
また、登録情報の更新を行う際には、被登録者乃至本システムの管理者などに対し更新確認を行うようにしてもよい。
【０１３７】
また、爪模様どうしの比較照合の結果、認証が成功した場合に、被認証者の情報によって一致と判定された認証情報データベース１３の既登録者の登録情報を今回読み取った爪模様Ｆで更新する。
【０１３８】
この場合、撮像ユニット４による撮像、爪模様抽出ユニット１４による爪模様抽出、特徴検出ユニット１９による特徴情報の検出などは必ずしも行う必要はない。
【０１３９】
このようにこの第２実施形態の自動扉開閉システムによれば、ＩＣカード３によるユーザ認証と、爪に不可視インクで描いた特殊情報（「花子」という文字）の変化予測とを併用することで、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術を提供することができる。また盗難に対して頑健な認証システムを構築することができる。
【０１４０】
なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。
【０１４１】
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１４２】
上記実施形態では、カードリーダ２を制御装置１に接続し、ＩＣカード３に予め記憶されていたユーザＩＤとテンキーから入力された暗証番号とを第１個人情報として用いたが、これ以外に、例えば図１０に示すように、指紋読取ユニット７を制御装置１に接続し、第１個人情報の認証を被認証者の指紋で行ってもよい。
【０１４３】
この場合、ハードウェアとしては、撮像ユニット４と指紋読取ユニット７とを組み合わせて、例えば図１１に示すように、照明装置２１、ＣＣＤカメラ２２および指紋センサ２６で構成し、指紋センサ２６で指紋を読み取るのと指２３の爪２４を含む画像の撮像とを一度で済ませるようにする。
【０１４４】
本願の具体的な用途としては、例えば滞在型遊園地のパスポート、数日から数週間程度会社へ出入りする臨時社員への適用、交通機関の期間限定切符の発行、金庫の扉の開閉キーなどに有効である。
上記実施形態では、特徴情報が文字の場合について説明したが、文字と記号、文字とマークなどのように異なる情報を組み合わせてもよく、単なる図形でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】第１実施形態の自動扉開閉システムの構成を示す図である。
【図２】図１の自動扉開閉システムの撮像ユニットを示す図である。
【図３】図１の自動扉開閉システムの個人認証処理を示すフローチャートである。
【図４】図１の自動扉開閉システムの画像処理の様子を示す図である。
【図５】自動扉開閉システムにおいて、経時変化する爪の画像の認証処理を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の自動扉開閉システムの構成を示す図である。
【図７】図６の自動扉開閉システムにおける生体情報の登録処理を示すフローチャートである。
【図８】図６の自動扉開閉システムの個人認証処理を示すフローチャートである。
【図９】図６の自動扉開閉システムの画像処理の様子を示す図である。
【図１０】応用例の自動扉開閉システムの構成を示す図である。
【図１１】応用例の自動扉開閉システムの撮像ユニットを示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１…制御装置、２…カードリーダ、３…ＩＣカード、４…撮像ユニット、５…扉開閉ユニット、５…扉開閉機構、６…報知ユニット、７…指紋読取ユニット、１１…受付ユニット、１２…ユーザ認証ユニット、１３…認証情報データベース、１４…爪模様抽出ユニット、１５…爪模様予測ユニット、１６…爪模様認証ユニット、１７…爪模様登録ユニット、１８…メモリ、１９…特徴検出ユニット、２１…照明装置、２２…ＣＣＤカメラ、２３…指、２４…爪、２５…指設置台、２６…指紋センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の指の爪（生体）を用いて個人認証を行う個人認証装置および個人認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザＩＤ、パスワードなどの個人認証情報を不正に取得して利用者に成りすまし、社内に不正に進入したり、金融機関の個人口座から金銭を取得する手口の犯罪が多いことから、既存の上記個人認証情報の他に、盗難され難い生体情報を組み合わせた個人認証技術が開発されている。
【０００３】
例えば指紋や虹彩や顔、静脈形状等を用いたユーザ認証システム、指紋や顔などを用いたＰＣログイン管理システム、自動扉開閉システムなどが実用化されている。
【０００４】
ところで、指紋や虹彩などの生体情報は、その多くが生涯に渡り変化しないため、万一、情報が盗難された場合に変更することができないという問題がある。
【０００５】
従って、生体情報を利用する場合には、例えば顔などの経年により変化が発生する情報を一定期間で更新しつつ利用することが望ましい場合も多い。
【０００６】
ただし、顔の撮影はプライバシー保護の観点から問題があるのではないかという懸念も存在する。また、顔形状は経年により変化する生体情報ではあるが、露出していることから、カメラなどで遠方より容易に盗撮でき、比較的盗難に遭いやすい生体情報である。
【０００７】
また、顔は、変化が現れるまでの期間が比較的長いため無効化し難い。さらに、顔の形状は、通常個人に対して１つしかないため、例えば盗難にあったなどの緊急時でも例えば指紋のように他の指の情報に変えるといった対応策が取れない。
【０００８】
そこで、近年では、生体認証に指の爪を用いる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５６８４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の技術の場合、指の爪の特徴量として、爪の根元の爪半月に近い爪甲と上爪皮の境界部の円弧形状や爪甲の幅、爪甲の立体形状等をあげ、爪の中でもほぼ変化しない部分を認証するため、数カ月から１年程度の周期で定期更新を行うことを想定している。
【００１０】
しかしながら、爪のように、削ったり切ったりすることが容易な生体部分では偽造がし易いことや、登録者本人が登録したことを忘れてうっかり爪を切ってしまうことなどがあるため、爪を用いる生体認証では、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新が望ましい。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、生体認証に指の爪を用いる上でその変化を考慮し、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術を提供することのできる個人認証装置および個人認証方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明の個人認証装置は、既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報、経時的な変化が伴う第２個人情報、前記第２個人情報の登録時刻が対応して登録されたデータベースと、被認証者から入力された第１個人情報を受け付ける受付ユニットと、前記受付ユニットにより受け付けられた前記第１個人情報と前記データベースに登録されている登録者の前記第１個人情報とを比較し、前記第１個人情報の一致により認証する第１認証ユニットと、前記第１認証ユニットにより認証された場合、被認証者の爪表面を含む画像を撮像する撮像ユニットと、前記撮像ユニットより撮像された前記爪表面を含む画像から前記爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを抽出する爪模様抽出ユニットと、前記第１認証ユニットにより認証された第１個人情報に対応する第２個人情報の登録時刻を前記データベースから読み出し、前記登録時から現時点までの経過時間に基づいて前記データベースに登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させる爪模様予測ユニットと、前記爪模様予測ユニットにより変化された爪模様の画像またはその正規化データと前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを照合し互いの一致率によって前記被認証者を前記登録者本人として認証する第２認証ユニットとを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明では、比較的高速に変化する生体である爪の表面に現れる傷や縞模様などの爪模様を用いて個人認証を行う。爪の表面は、人体の中でも経時変化が発生しやすい部位である。このため、仮に情報が盗難にあった場合でも例えば顔などと比べて比較的早い期間で無効化されることになり、比較的短期に更新しつつ利用する生体情報として適する。また、指紋や指静脈と同様に指の本数だけの情報が利用できるため、盗難時に情報の差し替えも比較的容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生体認証に爪を用いる上でその変化を考慮し、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は第１実施形態の自動扉開閉システムの構成を示すブロック図である。
【００１６】
この自動扉開閉システムは、経時的な変化が伴わない第１個人情報（ユーザＩＤ、パスワード）と、経時的な変化が伴う第２個人情報（人の生体情報の一つである爪の模様）とを用いて出入口を出入りする利用者を認証して扉の開閉動作を行う個人認証装置の一つである。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態の自動扉開閉システムは、制御装置１、カードリーダ２、撮像ユニット４、扉開閉ユニット５、表示器およびスピーカなどの報知ユニット６等を備えている。
【００１８】
カードリーダ２は、カード読取部とテンキーを備えており、被認証者がカード読取部に通した電子社員証などのＩＣカード３から情報（ユーザＩＤ）を読み取り、テンキーで指示されたパスワードとしての暗証番号と共に制御装置１へ送る。
【００１９】
なお、ＩＣカード３を用いずにユーザＩＤと暗証番号をテンキーで入力してもよく、またＩＣカード３に予めユーザＩＤと暗証番号の両者を記憶しておき、ＩＣカード３の情報を読み取るだけにしてもよい。
【００２０】
撮像ユニット４は、図２に示すように、照明装置２１、ＣＣＤカメラ２２、指設置台２５等を有している。指設置台２５は、撮像対象の指２３の位置決めを行うための台である。指設置台２５には、指２３の腹を下に向けて置かれる。
【００２１】
ＣＣＤカメラ２２は、指設置台２５の上方数ｃｍ程度の位置に配置されており、指設置台２５に置かれた指２３の画像を撮像する。照明装置２１は、ＣＣＤカメラ２２の側方より指設置台２５へ向けて照明するように配置されており、指設置台２５に置かれた指２３に照明をあてるものである。
【００２２】
この例では、図２に示すように指設置台２５に置かれた指２３に対して前方上方から照明を照射し、指２３のほぼ真上からＣＣＤカメラ２２によりＶＧＡ（６４０×４８０）ピクセルサイズのカラー画像またはモノクロ画像が撮影される。この他にも、例えば赤外線カメラや紫外線カメラなどを用いてもよい。
【００２３】
この場合、照明としては、これらのカメラに対応するものを用いる。また、カメラの撮影方向や照明の方向は、この例のみに限らず、例えば上方や指の下側または側方などから照明を行ってもよい。
【００２４】
また、本実施例では、照明装置２１から直接照明を行っているが、透過光を用いてもよく、反射板を介した反射照明を行ってもよく、またある程度の照度があれば、照明しなくてもよい。
【００２５】
さらに、複数方向から撮影した画像によって指の立体的な情報を取得してもよい。また、本実施例では爪の表面の模様を取得しているが、例えば透過光を用いるなどして表面ではなく爪の裏側や内部の爪模様を取得してもよい。
【００２６】
扉開閉ユニット５は、制御装置１により制御されて、建物の入口に配置された扉を開放または閉鎖する。つまり扉開閉ユニット５は、制御装置１により個人認証された結果に従って、被認証者が次に行う作業（入口から建物内に入る）を許可または拒否する。
なお、この例は一例にしか過ぎず、制御装置１の制御対象が扉開閉ユニット５ではなく、例えばコンピュータ（以下「ＰＣ」と称す）などの場合、被認証者がＰＣにログインする際に、ログインを許可または拒否してもよい。
【００２７】
報知ユニット６は、制御装置１が行った個人認証処理の結果、登録者本人として認証されなかった旨を被認証者に音声または表示で報知する。
【００２８】
制御装置１は、指２３を撮像する際に照明装置２１、ＣＣＤカメラ２２を制御して、露出の適正化およびピント調整を行い指設置台２５に置かれた指２３の爪の表面部分を含む画像を撮像する。
【００２９】
制御装置１は、カードリーダ２により読み取られたＩＣカード３の情報と、ＣＣＤカメラ２２により撮像された指２３の画像とを受け付けて、それぞれについて認証処理を行い、両方の認証処理の結果に応じて扉開閉機構５を制御して入口の扉を開閉する。
【００３０】
制御装置１は、認証情報データベース１３、受付ユニット１１、第１認証ユニットとしてのユーザ認証ユニット１２、爪模様抽出ユニット１４、爪模様予測ユニット１５、第２認証ユニットとしての爪模様認証ユニット１６、爪模様登録ユニット１７、メモリ１８などを有している。
【００３１】
認証情報データベース１３には、既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）、経時的な変化が伴う第２個人情報（爪の模様の画像またはその正規化データ）、第２個人情報の登録時刻とが対応付けられて登録されている。
【００３２】
なお、認証情報データベース１３には、爪模様の画像以外に、爪の画像そのものを保持してもよい。また、各爪模様に対し、例えば氏名など該爪模様に対応する既登録者の情報を関連付けて登録しておいてもよい。
【００３３】
受付ユニット１１は、カードリーダ２により読み取られた被認証者や被登録者のＩＣカード３の情報を受け付ける。受付ユニット１１は、被認証者や被登録者から入力された第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）を受け付ける。
【００３４】
ユーザ認証ユニット１２は、受付ユニット１１により受け付けられた第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）と認証情報データベース１３に登録されている登録者の第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）とを比較し、互いの情報の一致により被認証者を登録者本人と認証する。ここでの認証は一次認証（仮の認証）である。
【００３５】
撮像ユニット４は、ユーザ認証ユニット１２により一次認証された場合、被認証者の爪表面を含む画像を撮像する。
【００３６】
爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４より撮像された爪表面を含む画像から爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを抽出する。すなわち、爪模様抽出ユニット１４は、撮像された指の画像に対して所定の画像処理（爪部分の検出、模様の切り出し処理、正規化処理など）を行い、爪部分を特定し、爪部分から模様を抽出する。
【００３７】
爪模様予測ユニット１５は、ユーザ認証ユニット１２により仮認証（一次認証）された第１個人情報（ユーザＩＤ、暗証番号）に対応する第２個人情報（爪の模様の画像またはその正規化データ）の登録時刻を認証情報データベース１３から読み出し、登録時刻から現在までの経過時間に基づいて認証情報データベース１３に登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させる。
【００３８】
爪模様認証ユニット１６は、爪模様予測ユニット１５により変化された爪模様の画像またはその正規化データと、爪模様抽出ユニット１４により抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを照合し互いの類似度（一致率）によって、登録者本人であるか否かを認証する。
【００３９】
例えば画像どうしの比較では、画像どうしの重なり具合を類似度とし、類似度が例えば９０％以上であれば、被認証者を登録者であるものと認証する。なお、この例の９０％以上という類似度の値は一例であり、他の値でもあってもよい。
【００４０】
爪模様登録ユニット１７は、爪模様抽出ユニット１４によって抽出された爪模様を認証情報データベース１３に登録する。なお、認証情報データベース１３には、爪の画像そのものを登録する以外に、例えば撮像ユニット４によって撮像された画像そのもの、あるいは例えば位置合わせや大きさなどの正規化処理を施した画像やベクトルデータなどを保存しておいてもよい。
【００４１】
爪模様登録ユニット１７は、爪模様認証ユニット１６により正規の社員（登録者）として認証された場合、爪模様抽出ユニット１４により抽出された爪模様の画像またはその正規化データと現在の時刻とを認証情報データベース１３の該当登録者の個人認証情報として登録または上書きする生体情報更新ユニット（爪模様更新ユニット）として機能する。
【００４２】
メモリ１８は、個人認証処理のための作業領域（画像の比較照合や画像切り出し、期間に応じた変化率で爪模様の画像またはその正規化データを変化させるための演算領域）として機能する。メモリ１８には、撮像された画像や変化させた画像などが記憶される。
【００４３】
メモリ１８には、予め期間に応じて爪模様またはその正規化データを変化させるための変化率と画像のｘ，ｙ座標の移動計算式が記憶されており、爪模様予測ユニット１５が、登録日から認証日までの期間を演算により求め上記計算式に代入することで、登録画像の画素の位置を移動させて予測画像を生成できる。
【００４４】
以下、図３のフローチャートを参照してこの第１実施形態の自動扉開閉システムの動作を説明する。まず、爪模様の登録動作についして説明する。
【００４５】
なお、認証情報データベース１３には、予め被登録者の第１個人情報であるユーザＩＤ，暗証番号などが登録されており、被登録者が所持するＩＣカード３にも予めユーザＩＤが登録されているものとする。
【００４６】
この場合、まず、被登録者がＩＣカード３をカードリーダ２にかけると、カードリーダ２は、ＩＣカード３からユーザＩＤを読み取る。そして、被登録者によりテンキーが押されて、暗証番号が入力されると、カードリーダ２は、これら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を制御装置１へ送る。
【００４７】
制御装置１では、受付ユニット１１がこれら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け付けてユーザ認証ユニット１２へ渡す。
【００４８】
ユーザ認証ユニット１２は、受付ユニット１１から第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け取ると（図３のステップＳ１０１）、第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を基に一次認証処理を行う（ステップＳ１０２）。
【００４９】
具体的には、ユーザ認証ユニット１２は、受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）をキーに認証情報データベース１３の登録情報を一つずつ検索し、認証情報データベース１３の登録情報と一致するか否かをチェックする。
【００５０】
受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）と認証情報データベース１３の登録情報とが一致した場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、ユーザ認証ユニット１２は、撮像ユニット４に指２３の撮像を開始させる。
【００５１】
撮像ユニット４は、指設置台２５に置かれた指２３の指撮像を撮像し（ステップＳ１０４）、爪模様抽出ユニット１４に渡す。この際、撮像ユニット４は、被登録者の指２３の指画像を少なくとも１枚撮影する。
【００５２】
爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指画像Ｉ（図４参照）に対して画像処理を行って爪２４の表面の模様を含む画像Ｆ（以下「爪模様Ｆ」と称す）を取得する。
【００５３】
具体的には、爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指画像Ｉから、爪２４の輪郭を検出して、爪２４の表面の爪模様Ｆを抽出し（ステップＳ１０５）、メモリ１８に記憶する。爪の部分を抽出する手法には、例えばテンプレートマッチングなどの手法を用いる。
【００５４】
続いて、爪模様抽出ユニット１４は、縦、横、斜め、それぞれの方向のエッジ抽出フィルタを用いてメモリ１８に記憶した爪模様Ｆの画像中から縦模様、横模様、斜め下がり模様、斜め上がり模様等の４方向の模様や傷跡等を抽出する。
【００５５】
すなわち、爪模様抽出ユニット１４は、抽出した爪模様Ｆをフィルタリングして縦模様の画像Ｒ、横模様の画像Ｓ、斜め下がり模様の画像Ｔ、斜め上がり模様の画像Ｕなどの複数の画像を抽出する。
【００５６】
その後、爪模様抽出ユニット１４は、それぞれの爪部分の画像の大きさを正規化する。この例では各画像Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕを縦、横、各々５０ピクセルの正方形に正規化し、各画素の値として正規化前の画像における対応範囲の値の合計を用いる。
【００５７】
これらをベクトルとして並べたものを正規化データＸとする。この場合、正規化データＸは１００００次元のベクトルによって表される。つまり、上記正規化データＸは、爪模様抽出ユニット１４によって抽出される爪模様Ｆといえる。
【００５８】
すなわち、正規化データＸは、各画像Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕをそれぞれ５０×５０ピクセルのサイズに縮小して縦方向に整列しこれを１つのパターン）としたものである。
【００５９】
なお、上記爪画像の処理は一例であり、爪模様の特徴に、例えば色の情報など、他の情報を加えてもよく、正規化データＸに対して特徴選択を行うなどして爪模様Ｆの次元数を正規化データＸよりも落としてもよい。
【００６０】
また、複数枚の爪の画像が撮影された場合には、それらの爪画像に対して主成分分析を行って作成した部分空間を爪模様Ｆとしてもよい。
【００６１】
そして、爪模様抽出ユニット１４は、正規化データＸを本日の時刻（登録時刻）とともに、認証情報データベース１３の該当登録者の第１個人情報に対応させて認証情報データベース１３に登録する（ステップＳ１０６）。
【００６２】
なお、認証情報データベース１３に保存される被登録者の情報は、例えば社員番号などのユーザＩＤの他に、社員の名前、権限情報、認証の有効期限、扉開閉機構５に対する動作命令などである。
【００６３】
また、本例では、認証情報データベース１３は、制御装置１に内蔵されたハードディスクドライブ装置に保存されていることを想定しているが、例えばインターネット上に配置された、制御装置１に直接接続されていないサーバ上のデータベースを利用してもよく、持ち運び可能なメディアに認証情報データベース１３を保存して必要に応じて接続するなどにしてもよい。
【００６４】
また、本例では、認証情報データベース１３は、単一であり全ての既登録者を一つの同じデータベースに登録しているが、これを各認証情報データベースが一人以上の既登録者を含むよう任意に複数のデータベースに分割してもよい。
【００６５】
例えば一例として、ＩＣチップ内蔵カードなどに既登録者一人分のデータを保存しておき、既登録者と被認証者一対一の認証を行うことが想定される。
【００６６】
また、複数の制御装置１が一台の同じ認証情報データベース１３を利用しても良い。この例としては、複数の部屋に設置された制御装置１のユーザが共通である場合に、これらをオンラインで接続し、集中管理された認証情報データベース１３を利用することが考えられる。
【００６７】
次に、図５，図６のフローチャートを参照して爪模様登録後、ある期間が経過した後の被認証者に対する認証動作を説明する。前提条件として、認証情報データベース１３には少なくとも一人以上の登録者の情報が既に登録されているものとする。
【００６８】
この場合、第１個人情報の受け付け処理から爪模様抽出処理（ステップＳ１１１〜ステップＳ１１５）は、図３に示した登録処理のときとほぼ同じ動作であるため個々の処理の説明は省略する。なお、一次認証で第１個人情報が一致しなかった場合（ステップＳ１１３のＮｏ）、ユーザ認証ユニット１２は、表示器およびスピーカなどからエラーを報知する（ステップＳ１１８）。
【００６９】
この場合、既に一次認証で被認証者が認証情報データベース１３に登録された中の一人であるものと判定されている。ステップＳ１１５の爪模様抽出処理の後、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の一次認証該当者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して、登録時から現時点までの時間経過で変化する登録済みの爪模様を予測し（ステップＳ１１６）、その変化させた模様（以下「予測模様」と称す）をメモリ１８に記憶する。
【００７０】
具体的には、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の該当登録者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して現在の日時までの経過時間を算出する。例えば前回登録日時が７月４日の１３時、現在の日時が７月９日の１３時であれば、５日経過しており、５日×２４時間で１２０時間が経過していることになる。
【００７１】
経過時間を算出した後、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３から登録画像を読み出して、その登録画像を経過時間（１２０時間）分だけ成長させるよう演算し、登録画像の５日分の伸び（変化）を予測する。
【００７２】
一例として、予め設定された成長関数に１２０時間を入力し、変化した画像を予測する。例えば縦模様の画像Ｒの縦模様を１２０時間分だけＹ軸方向へ伸張し、横模様の画像Ｓの横模様を１２０時間分だけＹ軸方向へ移動し、斜め模様の画像Ｔ，Ｕについては移動と伸張を所定の割合で混合して行う。
【００７３】
なお、１日毎に登録者の爪２４が成長する長さを保持しておき、登録画像の模様を５日分だけ伸張してもよい。
【００７４】
続いて、爪模様認証ユニット１６は、メモリ１８に記憶された予測模様と、被認証者の指から読み取って模様を抽出した実際の爪模様Ｆ（以下「実模様」と称す）とを比較照合して一致率（類似度）に応じた判定を行う。
【００７５】
本実施例では、爪模様認証ユニット１６は、実模様と予測模様との間のユークリッド距離を計算し、その距離が閾値以下であれば一致と判定し、閾値より大きければ不一致と判定する。なお、爪模様の比較照合の方法については、上記の方法に限らず、例えば実模様と予測模様との内積値を類似度として用いる等してもよい。
【００７６】
爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、不一致と判定した場合（ステップＳ１１７のＮｏ）、表示器およびスピーカなどからエラーを報知し（ステップＳ１１８）、再認証を促す。
【００７７】
また、爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、一致と判定した場合（ステップＳ１１７のＹｅｓ）、扉開閉機構５を制御して扉を開放し（ステップＳ１１９）、被認証者の入場（通行）を許可する。そして、爪模様認証ユニット１６は、所定時間経過後（１〜２秒後など）に扉を閉鎖するよう扉開閉機構５を制御し、扉を閉鎖する（ステップＳ１１９）。
【００７８】
このようにこの第１実施形態の自動扉開閉システムによれば、ＩＣカード３によるユーザ認証と、爪模様の生体認証を併用することで、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術を提供することができる。また盗難に対して頑健な認証システムを構築することができる。
【００７９】
続いて、第２実施形態の自動扉開閉システムについて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付しその説明は省略する。
【００８０】
図７に示すように、第２実施形態の自動扉開閉システムの制御装置１は、特徴検出ユニット１９をさらに備えている。
【００８１】
特徴検出ユニット１９は、被登録者の爪２４に対して付与（赤外線インクで印字または塗布）された特徴情報を検出する。爪２４に付与される特徴情報としては、例えばマーカ、ＩＤや名前などの被登録者情報乃至それを暗号化したもの、扉開閉機構５に対する動作命令などである。
【００８２】
すなわち、特徴検出ユニット１９は、爪模様抽出ユニット１４により抽出された爪模様から特徴情報を検出し、爪模様認証ユニット１６へ渡す。
【００８３】
爪２４に特徴情報を付与する装置としては、例えば通常のカラーやモノクロのインクの他、赤外線または紫外線のインクなどの特殊インクで爪２４に文字や記号などの特殊情報を印字する印字装置または筆記用具、造影剤などの特定光線を吸収または反射する素材により爪２４に印刷を行う印刷装置、爪表面を削るレーザー加工装置などである。
【００８４】
造影剤を利用して印刷を行う印刷装置を用いる場合、例えばマニキュアの塗布などによって表面が隠された場合にも特徴情報の抽出が行えるという利点がある。
【００８５】
撮像ユニット４は、この場合、爪２４に赤外線インクなどの不可視インク（特殊インク）で印字または描かれた特徴情報を撮像するために赤外線カメラを使用する。
【００８６】
特徴情報としては、赤外線カメラで撮像可能な不可視インクで爪２４に塗布された文字、記号、マークなどである。また赤外線カメラだけでなく、第１実施形態で用いたＣＣＤカメラも併用し、例えば爪２４に塗布されたマーカや通常インクを撮像し、複数の情報を組み合わせてもよい。
【００８７】
次に、図７乃至図９のフローチャートを参照して第２実施形態の自動扉開閉システムの動作を説明する。まず、図７を用いて爪模様の登録動作を説明する。
【００８８】
なお、認証情報データベース１３には、予め被登録者の第１個人情報であるユーザＩＤ，暗証番号などが登録されており、被登録者が所持するＩＣカード３にも予めユーザＩＤが登録されているものとする。
【００８９】
この場合、まず、被登録者がＩＣカード３をカードリーダ２にかけると、カードリーダ２は、ＩＣカード３からユーザＩＤを読み取る。そして、被登録者によりテンキーが押されて、暗証番号が入力されると、カードリーダ２は、これら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を制御装置１へ送る。
【００９０】
制御装置１では、受付ユニット１１がこれら第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け付けてユーザ認証ユニット１２へ渡す。
【００９１】
ユーザ認証ユニット１２は、受付ユニット１１から第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を受け取ると（図７のステップＳ２０１）、第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）を基に一次認証処理を行う（ステップＳ２０２）。
【００９２】
具体的には、ユーザ認証ユニット１２は、受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）をキーに認証情報データベース１３の登録情報を一つずつ検索し、認証情報データベース１３の登録情報と一致するか否かをチェックする。
【００９３】
受け付けた第１個人情報（ユーザＩＤと暗証番号）と認証情報データベース１３の登録情報とが一致した場合（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、ユーザ認証ユニット１２は、撮像ユニット４に指２３の撮像を開始（始動）させる。
【００９４】
ここで、被登録者は、赤外線インクを充填したペンなどで爪２４に特徴情報として、例えば「花子」などという文字を描いたものとする。なお、この例は一例にしか過ぎず、特徴情報は何を描いてもよい。
【００９５】
その後、被登録者が指設置台２５に指２３を置くと、撮像ユニット４は、指設置台２５に置かれた指２３の赤外線撮像を撮像し（ステップＳ２０４）、爪模様抽出ユニット１４に渡す。この際、撮像ユニット４は、被登録者の指２３の赤外線画像を少なくとも１枚撮影する。
【００９６】
爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指の赤外線画像に対して画像処理を行って爪２４の表面の模様（爪の輪郭と「花子」の文字）を含む画像Ｆ（以下「爪模様Ｆ」と称す）を取得する。
【００９７】
具体的には、爪模様抽出ユニット１４は、撮像ユニット４から渡された指２３の画像から、爪２４の輪郭を検出して、その内側の爪模様Ｆの部分（図の点線内の部分）を抽出し（ステップＳ２０５）、メモリ１８に記憶する。爪の一部分の画像を抽出する手法には、例えばテンプレートマッチングなどの手法を用いる。
【００９８】
続いて、特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された爪模様Ｆの画像中から輪郭を除いた特徴情報である「花子」を検出し（ステップＳ２０６）、切り出す。
【００９９】
すなわち、特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された爪模様Ｆの画像中から「花子」という文字の画像を切り出し、爪模様登録ユニット１７に渡す。
【０１００】
爪模様登録ユニット１７は、渡された「花子」という画像を本日の現在時刻（登録時刻）とともに、認証情報データベース１３の該当登録者の第１個人情報に対応させて認証情報データベース１３に登録する（ステップＳ２０７）。
【０１０１】
なお、認証情報データベース１３に保存される被登録者の情報は、例えば社員番号などのユーザＩＤの他に、社員の名前、権限情報、認証の有効期限、扉開閉機構５に対する動作命令などもある。被登録者の情報は、これらすべてである必要はなく、このうちのいくつかがあればよい。
【０１０２】
また、本例では、認証情報データベース１３は、制御装置１に内蔵されたハードディスクドライブ装置に保存されていることを想定しているが、例えばインターネット上に配置された、制御装置１に直接接続されていないサーバ上のデータベースであってもよく、また持ち運び可能なメディアに認証情報データベース１３を保存しておき、必要に応じて接続し利用するようにしてもよい。
【０１０３】
また、本例では、認証情報データベース１３は、単一であり全ての既登録者を一つの同じデータベースに登録しているが、これを各認証情報データベースが一人以上の既登録者を含むよう任意に複数のデータベースに分割してもよい。
【０１０４】
例えば一例として、ＩＣチップ内蔵カードなどに既登録者一人分のデータを保存しておき、既登録者と被認証者一対一の認証を行うことが想定される。
【０１０５】
また、複数の制御装置１が一台の同じ認証情報データベース１３を利用しても良い。この例としては、複数の部屋に設置された制御装置１のユーザが共通である場合に、これらをオンラインで接続し、集中管理された認証情報データベース１３を利用することが考えられる。
【０１０６】
本例では、認証情報データベース１３には、被登録者に付与した第１個人情報としてユーザＩＤを用いたが、例えば社員の名前を用いてもよく、本例はあくまで一例にしか過ぎず、必ずしも全ての情報が必要ではない。
【０１０７】
次に、図８，９を参照して爪模様を認証情報データベース１３に登録した後、ある期間が経過したときの被認証者に対する認証動作を説明する。前提条件として、認証情報データベース１３には少なくとも一人以上の登録者の情報が既に登録されているものとする。
【０１０８】
この場合、第１個人情報の受け付け処理から爪模様抽出処理（ステップＳ２１１〜ステップＳ２１５）は、図７に示した登録処理のときとほぼ同じ動作であるため個々の処理の説明は省略する。なお、一次認証で第１個人情報が一致しなかった場合（ステップＳ２１３のＮｏ）、ユーザ認証ユニット１２は、表示器およびスピーカなどからエラーを報知する（ステップＳ２１９）。
【０１０９】
既にステップＳ２１２の一次認証処理（ユーザＩＤおよび暗証番号による認証）で被認証者が認証情報データベース１３に登録された中の一人であるものと判定されている。
【０１１０】
また、ステップＳ２１５の爪模様抽出処理では、実際に撮像された指２３の赤外線画像から、「花子」という文字の画像を含む爪２４の画像である爪模様Ｆ（図９では実模様５１）が抽出され、メモリ１８に記憶されている。
【０１１１】
特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された実模様５１から爪２４の輪郭を除いた特徴情報である「花子」を検出する（ステップＳ２１６）。
【０１１２】
すなわち、特徴検出ユニット１９は、メモリ１８に記憶された爪模様Ｆの画像中から「花子」という文字の画像を特徴情報として検出し、爪模様認証ユニット１６に渡す。
【０１１３】
一方、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の一次認証該当者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して、登録時から現時点までの時間経過で変化する登録済みの爪模様を予測し（ステップＳ２１７）、その変化させた予測模様４２をメモリ１８に記憶する。
【０１１４】
具体的には、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３の該当登録者の登録情報から爪模様の登録日時を読み出して現在の日時までの経過時間を算出する。例えば前回登録日時が７月４日の１３時、現在の日時が７月９日の１３時であれば、５日経過しており、５日×２４時間で１２０時間が経過していることになる。
【０１１５】
経過時間を算出した後、爪模様予測ユニット１５は、図９に示すように、認証情報データベース１３から登録画像４１（この場合「花子」を含む爪画像）を読み出して、その登録画像４１の「花子」の位置を経過時間（１２０時間）分だけ移動させるよう演算し、登録画像の５日分の変化を予測する。
【０１１６】
一例として、予め設定された移動関数に１２０時間を入力し、変化した画像を予測する。例えば「花子」という画像は、爪２４の上に塗布されているだけの画像のため、爪２４の伸びに応じて縦方向、つまりＹ軸方向へ１２０時間分だけ移動される。
【０１１７】
この他、変化する「花子」の位置を予測する方法としては、経過時間毎に爪２４の伸びる平均的な長さ（１日にＹ軸方向に１ピクセルだけ変化等）を記憶しておき、経過時間から「花子」という文字の位置の変化を予測してもよい。
【０１１８】
続いて、爪模様認証ユニット１６は、メモリ１８に記憶された予測模様４２と、被認証者の指２３から読み取って模様を抽出した実模様５１とを比較照合して（ステップＳ２１８）、一致率（類似度）に応じて一致または不一致の判定（変化した爪模様の正否判定）を行う。
【０１１９】
本実施例では、爪模様認証ユニット１６は、実模様５１と予測模様４２との間のユークリッド距離を計算し、その距離が閾値以下であれば一致と判定し、閾値より大きければ不一致と判定する。なお、爪模様の比較照合の方法については、上記の方法に限らず、例えば実模様と予測模様との内積値を類似度として用いてもよい。
【０１２０】
爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、不一致と判定した場合（ステップＳ２１８のＮｏ）、表示器およびスピーカなどからエラーを報知し（ステップＳ２１９）、再認証を促す。
【０１２１】
また、爪模様認証ユニット１６は、爪模様どうしの比較照合の結果、一致と判定した場合（ステップＳ２１８のＹｅｓ）、扉開閉機構５を制御して扉を開放し（ステップＳ２２０）、被認証者の入場（通行）を許可する。そして、爪模様認証ユニット１６は、所定時間経過後（１〜２秒後など）に扉を閉鎖するよう扉開閉機構５を制御し、扉を閉鎖する（ステップＳ２２１）。
【０１２２】
ここで、図９を参照して、爪模様予測ユニット１５と爪模様認証ユニット１６の処理を画像の変化を追って説明する。
【０１２３】
この場合、まず、爪模様予測ユニット１５は、認証情報データベース１３に登録されている一次認証で仮認証された既登録者の登録情報から爪模様の登録時刻を読み出して現在時刻との差である経過時間を算出する。
【０１２４】
次に、爪模様予測ユニット１５は、既登録者の登録画像４１を読み出し、算出した経過時間分だけ変化させて（図９のステップＳ３０１）、「花子」という特徴情報の位置が変化（移動）した爪画像の予測模様４２を生成する。
【０１２５】
一方、爪模様認証ユニット１６は、メモリ１８に記憶された実模様５１を読み出して、予測模様４２のＹ軸方向の位置と実模様５１のＹ軸方向の位置との誤差を求める。つまり互いの位置ずれを計測する（ステップＳ３０２）。
【０１２６】
計測後、爪模様認証ユニット１６は、互いの誤差と予めメモリ１８に設定されている第１閾値Th2とを比較し、誤差が第１閾値Th2以下か第１閾値Th2を超えているかを判定する。
【０１２７】
この比較の結果、誤差が第１閾値Th2以下であれば、爪模様認証ユニット１６は、経過時間に対して位置の変化状況が正しいものとする。
【０１２８】
次に、爪模様認証ユニット１６は、それぞれの画像から抽出した実模様５１の「花子」の部分の特徴画像５２と、予測模様４２から抽出した「花子」の部分の特徴画像４３とを重ね合わせて（ステップＳ３０４）、互いの画像の一致率（類似度）を計算する（ステップＳ３０５）。
【０１２９】
この計算の結果、一致率（類似度）が予めメモリ１８に設定されている第２閾値Th3以上、第３閾値Th4未満である場合、爪模様認証ユニット１６は、互いの画像を一致と判定する（ステップＳ３０６）。なお、第３閾値Th4は、経過時間に応じてその値が変化する（下がっていく）ものとしてもよい。
【０１３０】
これは、爪表面に付与（塗布、印字、傷付けなど）した特徴情報は、日常生活により磨耗などを起こすことを利用し、磨耗などの発生しない偽造物を検出することを目的としているためであり、爪模様認証ユニット１６は、これ以外の場合に不一致と判定する。
【０１３１】
本例では、時間経過に伴う実模様５１（特徴画像５２）の磨耗状況や移動量を検出しているが、これ以外に片方のみを用いる、つまり特徴情報として爪２４に傷を付けた場合であれば、例えば自然治癒の進行度を調べるなど、他の手段をとってもよい。
【０１３２】
また、例えばＯＣＲやバーコードスキャナなどを用いて特徴画像５２の内容を検証してもよい。また、爪模様Ｆ自体やその一部などを特徴画像５２として扱ってもよく、これらを任意に組み合わせてもよい。
【０１３３】
認証情報データベース１３の登録情報の更新を行う場合に、認証の度に爪２４に新たな特徴情報を付与する必要はなく、既に付与されている状態の特徴情報で認証情報データベース１３の登録情報を上書き更新し、継続して利用してもよい。
【０１３４】
また、登録情報の更新の際には、新たに追加する代わりに認証情報データベース１３の中から被登録者と一致する既登録者を指定し、既登録者の登録情報を被登録者の情報に書き換えてもよい。
【０１３５】
既登録者の指定方法としては、例えばキー入力などによる指定や、被登録者を被認証者として指定することがあげられる。
【０１３６】
また、登録情報の更新を行う際には、被登録者乃至本システムの管理者などに対し更新確認を行うようにしてもよい。
【０１３７】
また、爪模様どうしの比較照合の結果、認証が成功した場合に、被認証者の情報によって一致と判定された認証情報データベース１３の既登録者の登録情報を今回読み取った爪模様Ｆで更新する。
【０１３８】
この場合、撮像ユニット４による撮像、爪模様抽出ユニット１４による爪模様抽出、特徴検出ユニット１９による特徴情報の検出などは必ずしも行う必要はない。
【０１３９】
このようにこの第２実施形態の自動扉開閉システムによれば、ＩＣカード３によるユーザ認証と、爪に不可視インクで描いた特殊情報（「花子」という文字）の変化予測とを併用することで、例えば数日から数週間程度といった短期間での更新に向く個人認証技術を提供することができる。また盗難に対して頑健な認証システムを構築することができる。
【０１４０】
なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。
【０１４１】
例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１４２】
上記実施形態では、カードリーダ２を制御装置１に接続し、ＩＣカード３に予め記憶されていたユーザＩＤとテンキーから入力された暗証番号とを第１個人情報として用いたが、これ以外に、例えば図１０に示すように、指紋読取ユニット７を制御装置１に接続し、第１個人情報の認証を被認証者の指紋で行ってもよい。
【０１４３】
この場合、ハードウェアとしては、撮像ユニット４と指紋読取ユニット７とを組み合わせて、例えば図１１に示すように、照明装置２１、ＣＣＤカメラ２２および指紋センサ２６で構成し、指紋センサ２６で指紋を読み取るのと指２３の爪２４を含む画像の撮像とを一度で済ませるようにする。
【０１４４】
本願の具体的な用途としては、例えば滞在型遊園地のパスポート、数日から数週間程度会社へ出入りする臨時社員への適用、交通機関の期間限定切符の発行、金庫の扉の開閉キーなどに有効である。
上記実施形態では、特徴情報が文字の場合について説明したが、文字と記号、文字とマークなどのように異なる情報を組み合わせてもよく、単なる図形でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】第１実施形態の自動扉開閉システムの構成を示す図である。
【図２】図１の自動扉開閉システムの撮像ユニットを示す図である。
【図３】図１の自動扉開閉システムの個人認証処理を示すフローチャートである。
【図４】図１の自動扉開閉システムの画像処理の様子を示す図である。
【図５】自動扉開閉システムにおいて、経時変化する爪の画像の認証処理を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の自動扉開閉システムの構成を示す図である。
【図７】図６の自動扉開閉システムにおける生体情報の登録処理を示すフローチャートである。
【図８】図６の自動扉開閉システムの個人認証処理を示すフローチャートである。
【図９】図６の自動扉開閉システムの画像処理の様子を示す図である。
【図１０】応用例の自動扉開閉システムの構成を示す図である。
【図１１】応用例の自動扉開閉システムの撮像ユニットを示す図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１…制御装置、２…カードリーダ、３…ＩＣカード、４…撮像ユニット、５…扉開閉ユニット、５…扉開閉機構、６…報知ユニット、７…指紋読取ユニット、１１…受付ユニット、１２…ユーザ認証ユニット、１３…認証情報データベース、１４…爪模様抽出ユニット、１５…爪模様予測ユニット、１６…爪模様認証ユニット、１７…爪模様登録ユニット、１８…メモリ、１９…特徴検出ユニット、２１…照明装置、２２…ＣＣＤカメラ、２３…指、２４…爪、２５…指設置台、２６…指紋センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報、経時的な変化が伴う第２個人情報、前記第２個人情報の登録時刻が対応して登録されたデータベースと、
被認証者から入力された第１個人情報を受け付ける受付ユニットと、
前記受付ユニットにより受け付けられた前記第１個人情報と前記データベースに登録されている登録者の前記第１個人情報とを比較し、前記第１個人情報の一致により認証する第１認証ユニットと、
前記第１認証ユニットにより認証された場合、被認証者の爪表面を含む画像を撮像する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットより撮像された前記爪表面を含む画像から前記爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを抽出する爪模様抽出ユニットと、
前記第１認証ユニットにより認証された第１個人情報に対応する第２個人情報の登録時刻を前記データベースから読み出し、前記登録時から現時点までの経過時間に基づいて前記データベースに登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させる爪模様予測ユニットと、
前記爪模様予測ユニットにより変化された爪模様の画像またはその正規化データと前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを照合し互いの一致率によって前記被認証者を前記登録者本人として認証する第２認証ユニットと
を具備することを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
前記第２認証ユニットにより前記被認証者が前記登録者本人として認証された場合、前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データと現在の時刻とを前記データベースの該当登録者の個人認証情報として上書き登録する生体情報更新ユニットを具備することを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項３】
前記爪模様が、爪自体の模様または登録時に爪に付与された特徴情報であることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項４】
前記特徴情報が、赤外線カメラで撮像可能な不可視インクで前記爪に塗布された文字、記号、マークの中のいずれかを含むことを特徴とする請求項３記載の個人認証装置。
【請求項５】
前記第２認証ユニットにより認証された結果に従って、前記被認証者が次に行う作業を許可または拒否することを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項６】
既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報、経時的な変化が伴う第２個人情報、前記第２個人情報の登録時刻を対応させてデータベースに登録するステップと、
被認証者から入力された第１個人情報を受付ユニットが受け付けるステップと、
前記受付ユニットにより受け付けられた前記第１個人情報と前記データベースに登録されている登録者の前記第１個人情報とを第１認証ユニットが比較し、前記第１個人情報の一致により認証するステップと、
前記認証された前記被認証者の爪表面を含む画像を撮像ユニットが撮像するステップと、
前記撮像ユニットより撮像された前記爪表面を含む画像から前記爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを爪模様抽出ユニットが抽出するステップと、
前記第１認証ユニットにより認証された第１個人情報に対応する第２個人情報の登録時刻を前記データベースから読み出し、前記登録時から現時点までの経過時間に基づいて爪模様予測ユニットが前記データベースに登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させるステップと、
前記爪模様予測ユニットにより変化された爪模様の画像またはその正規化データと前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを第２認証ユニットが照合し互いの一致率によって前記被認証者を認証するステップと
を有することを特徴とする個人認証方法。
【請求項１】
既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報、経時的な変化が伴う第２個人情報、前記第２個人情報の登録時刻が対応して登録されたデータベースと、
被認証者から入力された第１個人情報を受け付ける受付ユニットと、
前記受付ユニットにより受け付けられた前記第１個人情報と前記データベースに登録されている登録者の前記第１個人情報とを比較し、前記第１個人情報の一致により認証する第１認証ユニットと、
前記第１認証ユニットにより認証された場合、被認証者の爪表面を含む画像を撮像する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットより撮像された前記爪表面を含む画像から前記爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを抽出する爪模様抽出ユニットと、
前記第１認証ユニットにより認証された第１個人情報に対応する第２個人情報の登録時刻を前記データベースから読み出し、前記登録時から現時点までの経過時間に基づいて前記データベースに登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させる爪模様予測ユニットと、
前記爪模様予測ユニットにより変化された爪模様の画像またはその正規化データと前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを照合し互いの一致率によって前記被認証者を前記登録者本人として認証する第２認証ユニットと
を具備することを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
前記第２認証ユニットにより前記被認証者が前記登録者本人として認証された場合、前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データと現在の時刻とを前記データベースの該当登録者の個人認証情報として上書き登録する生体情報更新ユニットを具備することを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項３】
前記爪模様が、爪自体の模様または登録時に爪に付与された特徴情報であることを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項４】
前記特徴情報が、赤外線カメラで撮像可能な不可視インクで前記爪に塗布された文字、記号、マークの中のいずれかを含むことを特徴とする請求項３記載の個人認証装置。
【請求項５】
前記第２認証ユニットにより認証された結果に従って、前記被認証者が次に行う作業を許可または拒否することを特徴とする請求項１記載の個人認証装置。
【請求項６】
既存の登録者個人を認証するための個人認証情報として、経時的な変化が伴わない第１個人情報、経時的な変化が伴う第２個人情報、前記第２個人情報の登録時刻を対応させてデータベースに登録するステップと、
被認証者から入力された第１個人情報を受付ユニットが受け付けるステップと、
前記受付ユニットにより受け付けられた前記第１個人情報と前記データベースに登録されている登録者の前記第１個人情報とを第１認証ユニットが比較し、前記第１個人情報の一致により認証するステップと、
前記認証された前記被認証者の爪表面を含む画像を撮像ユニットが撮像するステップと、
前記撮像ユニットより撮像された前記爪表面を含む画像から前記爪模様の画像またはその画像を正規化したデータを爪模様抽出ユニットが抽出するステップと、
前記第１認証ユニットにより認証された第１個人情報に対応する第２個人情報の登録時刻を前記データベースから読み出し、前記登録時から現時点までの経過時間に基づいて爪模様予測ユニットが前記データベースに登録された登録者の爪模様の画像またはその正規化データを変化させるステップと、
前記爪模様予測ユニットにより変化された爪模様の画像またはその正規化データと前記爪模様抽出ユニットにより抽出された爪模様の画像またはその正規化データとを第２認証ユニットが照合し互いの一致率によって前記被認証者を認証するステップと
を有することを特徴とする個人認証方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
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【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−３７４６３（Ｐ２００９−３７４６３Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０１８９３（Ｐ２００７−２０１８９３）
【出願日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０１０６３４９６）東芝ソリューション株式会社 (1,478)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０１０６３４９６）東芝ソリューション株式会社 (1,478)
【Ｆターム（参考）】
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