認証方法、認証装置及びプログラム
【課題】認証方法、認証装置及びプログラムに係り、特に位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した認証方法、認証装置及びプログラムの提供。
【解決手段】照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部より照合画像データの位相情報が含まれる位相範囲を判断し、位相情報の各位相範囲と対応する量子化数値とを格納するテーブルを参照して位相情報に対応する量子化数値を求め、登録するべき第２の入力画像に対して第１の入力画像と同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値と、量子化数値との減算を行うことで第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報と照合画像データ位相情報の位相差を求め、位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力するように構成する。
【解決手段】照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部より照合画像データの位相情報が含まれる位相範囲を判断し、位相情報の各位相範囲と対応する量子化数値とを格納するテーブルを参照して位相情報に対応する量子化数値を求め、登録するべき第２の入力画像に対して第１の入力画像と同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値と、量子化数値との減算を行うことで第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報と照合画像データ位相情報の位相差を求め、位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証方法、認証装置及びプログラムに係り、特に位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した認証方法、認証装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
認証システムには、指紋、虹彩、顔、掌紋等の生体情報を用いて個人の認証を行うものがある。生体情報を用いた認証方法には、位相限定相関（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）法を用いた生体認証アルゴリズムを採用するものがある。位相限定相関法は、パターンマッチング方法の１つであり、生体情報を示す画像の位相情報を使って画像間の相関を得るものである。位相限定相関法は、画像間の類似度を調べるだけでなく、画像間の位置ずれ、回転角度、拡大縮小率を得ることもできるので、様々な生体認証への応用が可能である。例えば、位相限定相関法を指紋認証に用いた場合、指紋画像の特徴点を抽出する一般的な手法と比較して、指紋のかすれや劣化に強い認証結果を得ることができる。
【０００３】
位相限定相関法は、例えば特許文献１及び非特許文献１に記載されているので、本明細書ではその詳細な説明は省略する。
【０００４】
図１は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合の従来の認証処理を説明するフローチャートである。
【０００５】
図１において、入力画像ＩＭ１は、指紋、虹彩、顔、掌紋等の生体情報を示す予め登録されている画像であり、メモリ（図示せず）等に格納されている。他方、入力画像ＩＭ２は、指紋、虹彩、顔、掌紋等の生体情報を示す画像であり、生体情報読み取り装置（図示せず）により読み取られる。ステップＳＴ１は、入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して登録画像データＲＩ１を生成すると共に、入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して照合画像データＲＩ２を生成する。ステップＳＴ２は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、登録画像データＲＩ１の位相情報と照合画像データＲＩ２の位相情報を抽出し、抽出された位相情報の位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示す位相限定相関（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）関数Ｆｎが得られる。図１は、入力画像ＩＭ２が入力画像ＩＭ１に似ている場合のＰＯＣ関数Ｆｎを示す。認証結果は、このＰＯＣ関数Ｆｎに基づいて周知の方法で出力可能である。
【０００６】
二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理である。
【０００７】
尚、入力画像ＩＭ１に対してその都度ステップＳＴ１の二次元フーリエ変換処理を施すのでは効率が悪いので、登録画像データＲＩ１を予めメモリに格納しておくことが望ましいことは言うまでもない。
【０００８】
ＰＯＣ関数Ｆｎのピーク位置は、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２間の平行移動量を示すので、ＰＯＣ関数Ｆｎから平行移動量を高精度に検出することができる。又、入力画像ＩＭ２が回転する毎にＰＯＣ関数Ｆｎを計算することで、最も高いピークを示す角度を探すことができるので、入力画像ＩＭ２の回転角度を高精度に検出することができる。更に、ＰＯＣ関数Ｆｎのピークの高さは入力画像ＩＭ２の入力画像ＩＭ１に対する類似度を示すので、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の類似度を容易に評価することができる。
【０００９】
例えば、登録画像データＲＩ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、１件の登録画像データＲＩ１を格納するのに必要なメモリサイズはｎ２×８ビットとなる。従って、登録画像データＩＲ１が１２８２×８ビットのラスタデータであれば、１件の登録画像データＩＲ１を格納するのに必要なメモリサイズは１２８２×８＝１３１０７２ビットとなる。このように登録画像データＲＩ１（即ち、認証用の生体データ）を格納するのに必要なメモリサイズが大きいと、特に組み込み機器向けの位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、メモリサイズが大きくなる分だけ機器の小型化及び低価格化が難しくなり、組み込み機器への応用には不向きである。
【００１０】
又、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、照合を行うために格納してある登録画像データＩＲ１と照合画像データＩＲ２（即ち、照合対象の生体データ）の位相差を抽出する必要がある。登録画像データＩＲ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、位相差を抽出するのに必要とされる計算には加算が３ｎ２回、乗算が６ｎ２回、除算が２ｎ２回、平方根計算がｎ２回含まれ、組み込み機器向けの生体認証アルゴリズムを考えた場合、計算量が多い分だけ機器の動作速度の高速化が難しくなり、組み込み機器への応用には不向きである。
【特許文献１】特開平１０−６３８４７号公報
【非特許文献１】Kenji Takita et al., "High-Accuracy Subpixel Image Registration Based on Phase-Only Correlation", IEICE Trans. Fundamentals, Vol.E86-A, No.8, pp.1925-1934, August 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズが大きくなり、又、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量が多くなるという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズを減少させると共に、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量を減少させることが可能な認証方法、認証装置及びプログラム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】
【００１３】
上記の課題は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、コンピュータによる生体情報を示す画像の認証方法であって、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求め、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求め、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力することを特徴とする認証方法によって達成できる。
【００１４】
上記の課題は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証装置であって、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める手段と、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める手段と、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する手段とを備えたことを特徴とする認証装置によって達成できる。
【００１５】
上記の課題は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証をコンピュータに行わせるプログラムであって、該コンピュータに、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定させることで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断させ、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照させて位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求めさせる手順と、該コンピュータに、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行わせることで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求めさせる手順と、該コンピュータに、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めさせて出力させる手順を含むことを特徴とするプログラムによって達成できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズを減少させると共に、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量を減少させることが可能な認証方法、認証装置及びプログラムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、位相限定相関法（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）を用いた生体認証アルゴリズムを採用し、生体情報を示す画像の認証を行う。照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、登録するべき第２の入力画像に対して第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、量子化数値Ｑgとの減算を行うことで第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める。更に、位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する。
【００１８】
これにより、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズを減少させると共に、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量を減少させることが可能となる。
【００１９】
以下に、本発明の認証方法、認証装置及びプログラムの各実施例を、図２以降と共に説明する。
【実施例】
【００２０】
本発明の一実施例における認証方法、認証装置及びプログラムは、図１に示す位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合の認証処理において、ステップＳＴ２が実行する処理が従来例と異なる。つまり、本実施例では、ステップＳＴ２の代わりに、以下に説明するステップＳＴ２１が実行される。尚、認証方法は、コンピュータによるもので、例えば後述する図１１に示す如き構成の認証装置によっても実行可能である。
【００２１】
ステップＳＴ２１は、ステップＳＴ１において入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データＲＩ１の実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfが含まれる位相範囲を判断する。又、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求める。
【００２２】
又、ステップＳＴ２１は、ステップＳＴ１において入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データＲＩ２の実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、照合画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断する。又、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。
【００２３】
そして、ステップＳＴ２１は、量子化数値Ｑfと量子化数値Ｑgとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関（即ち、類似度）を示す位相限定相関（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）関数Ｆｎが得られる。
【００２４】
二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理である。
【００２５】
位相情報θは、図２に示すように、画像データから抽出した０≦θ<２πに収まる範囲のランダムな情報である。図２は、二次元フーリエ変換（例えば、二次元ＦＦＴ）処理の結果得られる虚部及び実部を示す図である。図２中、縦軸は二次元フーリエ変換処理の結果得られる虚部を示し、横軸は二次元フーリエ変換処理の結果得られる実部を示す。図２は、位相情報θを量子化する方法を、例えば３ビットの量子化数値Ｑ[２：０] を求める場合を例に示す。ここでは、位相情報θを、θ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとし、３ビットの量子化数値Ｑを割り当てている。量子化数値Ｑは、０≦Ｑ≦７を満足する整数である。図３は、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを示す図である。このようにして、位相情報θから、画像データの要素毎に量子化数値Ｑを求めることができる。
【００２６】
尚、図２及び図３では、位相情報θを８つの範囲に分けているが、８つ以上の範囲に分けても良いことは言うまでもない。同様に、量子化数値Ｑのビット数は３ビットに限定されるものではなく、画像データのデータサイズ（即ち、ビット数）より小さければ、３ビット以上であっても良い。
【００２７】
図４〜図８は、画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【００２８】
図４は、実部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図４において、実部の正負を判定する処理が開始されると、ステップＳ１は、画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された画像データの実部と虚部を入力する。ステップＳ２は、入力された画像データの実部の正負を判定し、実部が正であると処理は後述する図５の処理へ進み、実部が０であると処理は後述する図６の処理へ進み、実部が負であると処理は後述する図７の処理へ進む。
【００２９】
図５は、実部が正の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図５において、ステップＳ１１は、虚部の正負を判定し、虚部が正であると処理はステップＳ１２へ進み、虚部が０であると処理はステップＳ１３へ進み、虚部が負であると処理はステップＳ１５へ進む。ステップＳ１２は、実部が虚部より大きいか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ１３が位相情報θの量子化数値Ｑを０に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ１４が位相情報θの量子化数値Ｑを１に設定する。ステップＳ１５は、実部が虚部以上であるか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ１６が位相情報θの量子化数値Ｑを７に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ１７が位相情報θの量子化数値Ｑを６に設定する。ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７のいずれかの後、処理は後述する図８の処理へ進む。
【００３０】
図６は、実部が０の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図６において、ステップＳ２１は虚部の正負を判定し、虚部が正であるとステップＳ２２が位相情報θの量子化数値Ｑを２に設定し、虚部が０であるとステップＳ２３が位相情報θの量子化数値Ｑを０に設定し、虚部が負であるとステップＳ２４が位相情報θの量子化数値Ｑを６に設定する。ステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のいずれかの後、処理は後述する図８の処理へ進む。
【００３１】
図７は、実部が負の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図７において、ステップＳ３１は、虚部の正負を判定し、虚部が正であると処理はステップＳ３２へ進み、虚部が０であると処理はステップＳ３６へ進み、虚部が負であると処理はステップＳ３５へ進む。ステップＳ３２は、実部が虚部以上であるか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ３３が位相情報θの量子化数値Ｑを３に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ３４が位相情報θの量子化数値Ｑを２に設定する。ステップＳ３５は、実部が虚部より大きいか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ３６が位相情報θの量子化数値Ｑを４に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ３７が位相情報θの量子化数値Ｑを５に設定する。ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３７のいずれかの後、処理は後述する図８の処理へ進む。
【００３２】
図８は、位相情報を出力する処理を説明する図である。図８において、ステップＳ４１は、図５〜図７の処理で設定された値を有する位相情報θの量子化数値Ｑを出力し、処理は終了する。
【００３３】
次に、図１に示す従来例で用いる生体データのデータサイズと本実施例で用いるデータサイズを説明する。例えば、登録画像データＲＩ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、従来例では１件の認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズはｎ２×８ビットとなる。
【００３４】
これに対し、登録画像データＲＩ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、本実施例では、３ビットの量子化数値Ｑfを用いた場合、１件の認証用の生体データ（量子化数値Ｑf）を格納するのに必要なメモリサイズをｎ２×３ビットに減少させることができる。これにより、本実施例によれば、認証用の生体データのデータサイズを従来例の３／８に減少させることができる。
【００３５】
又、従来例では、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相差を抽出する計算には加算が３ｎ２回、乗算が６ｎ２回、除算が２ｎ２回、平方根計算がｎ２回必要であるが、本実施例では、正負の判定を４ｎ２回、大小の比較を２ｎ２回、減算をｎ２回行う計算で画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相差を求めることができる。このように、本実施例の場合、一般的に負荷が高いとされる乗算、除算、平方根の計算を省くことができるため、従来例と比較して計算量が大幅に削減される。
【００３６】
このような認証用の生体データのデータサイズの減少と必要とされる計算量の削減により、認証装置の低消費電力化及び低コスト化が可能となる。
【００３７】
図９は、認証用の生体データの登録処理を説明するフローチャートである。図９において、ステップＳ５１は、入力画像ＩＭ１をメモリ等から読み込む。ステップＳ５２は、入力画像ＩＭ１の中心位置を周知の方法で検出する。ステップＳ５３は、入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して登録画像データＲＩ１を生成すると共に、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfを抽出する。ステップＳ５４は、抽出した位相情報θfの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求める。具体的には、図４〜図８に示す如きアルゴリズムに基づいて、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求めてメモリ等に量子化数値Ｑfを認証用の生体データとして登録し、処理は終了する。
【００３８】
図１０は、認証用の生体データと照合対象の生体データの照合処理を説明するフローチャートである。図１０中、ステップＳ６３〜Ｓ６８は回転補正角検出処理を行い、ステップＳ７１〜Ｓ７３は照合スコア出力処理を行う。
【００３９】
図１０において、ステップＳ６１は、認証用の生体データとして登録された量子化数値Ｑfと、入力画像ＩＭ２をメモリ等から読み込む。
【００４０】
ステップＳ６３は、入力画像ＩＭ２を周知の方法で所定回転角度回転し、ステップＳ６４は、周知の方法で回転された入力画像ＩＭ２の中心を検出する。ステップＳ６５は、回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ６６は、上記ステップＳ５４と同様にして、抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ６６は、求めた量子化数値Ｑgと登録された量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られる。ステップＳ６７は、ＰＯＣ関数Ｆｎに基づいて、入力画像ＩＭ２の位置補正幅を周知の方法で計算する。この位置補正幅は、ＰＯＣ関数Ｆｎが示す入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関が最大となるように、入力画像ＩＭ２をステップＳ６４で検出された入力画像ＩＭ２の中心に対してｘｙ座標系でｘｙ方向に移動するべき距離を示す。ステップＳ６８は、ステップＳ６３〜Ｓ６７を指定された回転角度まで繰り返すことで、ＰＯＣ関数Ｆｎが示す入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関が最大となる回転角度（即ち、補正角度）を求める。
【００４１】
ステップＳ７１は、ステップＳ６７で求めた位置補正幅とステップＳ６８で求めた補正角度だけ入力画像ＩＭ２を周知の方法で移動及び回転する。ステップＳ７２は、ステップＳ７１で移動及び回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ７３は、上記ステップＳ５４と同様にして、抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ７３は、求めた量子化数値Ｑgと登録された量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られて類似度として出力され、処理は終了する。
【００４２】
図１１は、本発明の一実施例における認証装置の構成を示すブロック図である。認証装置１０は、図１１に示す如く接続された制御部１１、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６、類似度計算部１７、レジスタ（又は、バッファ）１８、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１９，２０、及び内部バス２１を有する。制御部１１は、認証装置１０の全体の制御を司るＣＰＵ，ＭＰＵ，ＭＣＵ等のプロセッサと、このプロセッサが実行するプログラムを格納した内部メモリとを有する。このプログラムが実行するプログラムには、本発明の一実施例におけるプログラムも含まれる。又、プログラムは、各種コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されているものであっても良い。インタフェース１９はＳＲＡＭ等のメモリ３１に接続され、インタフェース２０はＳＤＲＡＭ等のメモリ３２に接続されている。認証装置１０は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現可能である。本実施例では、認証装置１０は単一の半導体装置（半導体チップ）により構成されている。
【００４３】
尚、本実施例では、メモリ３１，３２は認証装置１０の外部に設けられているが、メモリ３１，３２のうち少なくとも一方は、認証装置１０内に設けられて認証装置１０の一部を構成するものであっても良い。本実施例では、メモリ３２は入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の画像データを格納する。
【００４４】
図９に示す登録処理を行う際には、制御部１１の制御下でステップＳ５１〜Ｓ５４が実行される。ステップＳ５１では、入力画像ＩＭ１をメモリ３２からインタフェース２０を介してレジスタ１８に読み込む。ステップＳ５２では、画像中心位置検出部１２が入力画像ＩＭ１の中心位置を周知の方法で検出する。ステップＳ５３では、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して登録画像データＲＩ１を生成すると共に、画像位相計算部１６が位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfを抽出する。ステップＳ５４では、量子化及びＰＯＣ計算部１４が抽出した位相情報θfの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求める。具体的には、図４〜図８に示す如きアルゴリズムに基づいて、量子化及びＰＯＣ計算部１４が位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求めてインタフェース２０を介してメモリ３２に量子化数値Ｑfを認証用の生体データとして登録し、処理は終了する。テーブルＴｂは、制御部１１の内部メモリ、又は、認証装置１０内のメモリ（図示せず）、又は、メモリ３２に格納されている。
【００４５】
図１０に示す照合処理を行う際には、制御部１１の制御下でステップＳ６１，Ｓ６３〜Ｓ６８，Ｓ７１〜Ｓ７３が実行される。ステップＳ６１では、認証用の生体データとして登録された量子化数値Ｑfと、入力画像ＩＭ２をインタフェース２０を介してメモリ３２からレジスタ１８へ読み込む。
【００４６】
ステップＳ６３では、画像回転部１３が入力画像ＩＭ２を周知の方法で所定回転角度回転し、ステップＳ６４では、画像中心位置検出部１２が周知の方法で回転された入力画像ＩＭ２の中心を検出する。ステップＳ６５では、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、画像位相計算部１６が位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ６６では、上記ステップＳ５４と同様にして、量子化及びＰＯＣ計算部１４が抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ６６では、類似度計算部１７が量子化及びＰＯＣ計算部１４により求められた量子化数値Ｑgとメモリ３２に登録されている量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が求められた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られる。ステップＳ６７では、ＰＯＣ関数Ｆｎに基づいて、制御部１１又は専用の位置補正幅計算部（図示せず）が入力画像ＩＭ２の位置補正幅を周知の方法で計算する。ステップＳ６８では、制御部１１の制御下でステップＳ６３〜Ｓ６７を指定された回転角度まで繰り返すことで、ＰＯＣ関数Ｆｎが示す入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関が最大となる回転角度（即ち、補正角度）が制御部１１により求められる。
【００４７】
ステップＳ７１では、画像回転部１３が、ステップＳ６７で求めた位置補正幅とステップＳ６８で求めた補正角度だけ入力画像ＩＭ２を周知の方法で移動及び回転する。ステップＳ７２では、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５がステップＳ７１で移動及び回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、画像位相計算部１６が位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ７３では、上記ステップＳ５４と同様にして、量子化及びＰＯＣ計算部１４が抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ７３では、類似度計算部１７が量子化及びＰＯＣ計算部１４により求められた量子化数値Ｑgとメモリ３２に登録されている量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が求められた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られて類似度としてインタフェース１９を介して出力され、メモリ３１に格納されて処理は終了する。
【００４８】
認証結果は、このＰＯＣ関数Ｆｎ（類似度）に基づいて周知の方法で出力可能である。つまり、認証結果は、外部装置等からメモリ３１に格納されたＰＯＣ関数Ｆｎを読み出すことで取得しても、ＰＯＣ関数Ｆｎを認証装置１０からメモリ３１に格納することなく直接外部へ出力することで取得しても良い。
【００４９】
制御部１１、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６及び類似度計算部１７が実行する処理の中間データ等は、制御部１１の内部メモリや認証装置１０内のメモリ（図示せず）に一時的に格納しても、インタフェース２０を介してメモリ３２に一時的に格納しても良い。
【００５０】
制御部１１を構成するプロセッサは、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６及び類似度計算部１７の処理を実行するものであっても良い。この場合、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６及び類似度計算部１７からなるハードウェアを省略可能である。本実施例では、従来例と比較して計算量が大幅に削減されるので、プロセッサにより計算をソフトウェアで実行するようにしても、認証装置１０の動作速度を著しく低下させることはなく、又、認証装置１０の更なる小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００５１】
又、２つのインタフェース１９，２０及び２つのメモリ３１，３２を用いる代わりに、単一のインタフェース及び単一のメモリを用いるようにしても良いことは言うまでもない。更に、メモリ３１，３２は、半導体メモリに限定されず、ディスクドライブ等の各種記憶装置や記憶手段により実現可能である。
【００５２】
尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
（付記１）
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、コンピュータによる生体情報を示す画像の認証方法であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求め、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求め、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力することを特徴とする、認証方法。
（付記２）
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、付記１記載の認証方法。
（付記３）
該二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理であることを特徴とする、付記１又は２記載の認証方法。
（付記４）
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証装置であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める手段と、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める手段と、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する手段とを備えたことを特徴とする、認証装置。
（付記５）
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、付記４記載の認証装置。
（付記６）
該二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理であることを特徴とする、付記４又は５記載の認証装置。
（付記７）
該テーブルは、該記憶手段に格納されていることを特徴とする、付記４〜６のいずれか１項記載の認証装置。
（付記８）
該記憶手段を備えたことを特徴とする、付記４〜７のいずれか１項記載の認証装置。
（付記９）
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証をコンピュータに行わせるプログラムであって、
該コンピュータに、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定させることで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断させ、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照させて位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求めさせる手順と、
該コンピュータに、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行わせることで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求めさせる手順と、
該コンピュータに、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めさせて出力させる手順を含むことを特徴とする、プログラム。
（付記１０）
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、付記９記載のプログラム。
（付記１１）
該二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理であることを特徴とする、付記９又は１０記載のプログラム。
【００５３】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合の従来の認証処理を説明するフローチャートである。
【図２】二次元フーリエ変換処理の結果得られる虚部及び実部を示す図である。
【図３】位相情報の各位相範囲と対応する量子化数値とを格納するテーブルを示す図である。
【図４】実部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図５】実部が正の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図６】実部が０の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図７】実部が負の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図８】位相情報を出力する処理を説明する図である。
【図９】登録処理を説明するフローチャートである。
【図１０】照合処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施例における認証装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 認証装置
１１ 制御部
１２ 画像中心位置検出部
１３ 画像回転部
１４ 量子化及びＰＯＣ計算部
１５ 二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部
１６ 画像位相計算部
１７ 類似度計算部
１８ レジスタ
１９，２０ インタフェース（Ｉ／Ｆ）
２１ 内部バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証方法、認証装置及びプログラムに係り、特に位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した認証方法、認証装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
認証システムには、指紋、虹彩、顔、掌紋等の生体情報を用いて個人の認証を行うものがある。生体情報を用いた認証方法には、位相限定相関（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）法を用いた生体認証アルゴリズムを採用するものがある。位相限定相関法は、パターンマッチング方法の１つであり、生体情報を示す画像の位相情報を使って画像間の相関を得るものである。位相限定相関法は、画像間の類似度を調べるだけでなく、画像間の位置ずれ、回転角度、拡大縮小率を得ることもできるので、様々な生体認証への応用が可能である。例えば、位相限定相関法を指紋認証に用いた場合、指紋画像の特徴点を抽出する一般的な手法と比較して、指紋のかすれや劣化に強い認証結果を得ることができる。
【０００３】
位相限定相関法は、例えば特許文献１及び非特許文献１に記載されているので、本明細書ではその詳細な説明は省略する。
【０００４】
図１は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合の従来の認証処理を説明するフローチャートである。
【０００５】
図１において、入力画像ＩＭ１は、指紋、虹彩、顔、掌紋等の生体情報を示す予め登録されている画像であり、メモリ（図示せず）等に格納されている。他方、入力画像ＩＭ２は、指紋、虹彩、顔、掌紋等の生体情報を示す画像であり、生体情報読み取り装置（図示せず）により読み取られる。ステップＳＴ１は、入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して登録画像データＲＩ１を生成すると共に、入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して照合画像データＲＩ２を生成する。ステップＳＴ２は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、登録画像データＲＩ１の位相情報と照合画像データＲＩ２の位相情報を抽出し、抽出された位相情報の位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示す位相限定相関（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）関数Ｆｎが得られる。図１は、入力画像ＩＭ２が入力画像ＩＭ１に似ている場合のＰＯＣ関数Ｆｎを示す。認証結果は、このＰＯＣ関数Ｆｎに基づいて周知の方法で出力可能である。
【０００６】
二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理である。
【０００７】
尚、入力画像ＩＭ１に対してその都度ステップＳＴ１の二次元フーリエ変換処理を施すのでは効率が悪いので、登録画像データＲＩ１を予めメモリに格納しておくことが望ましいことは言うまでもない。
【０００８】
ＰＯＣ関数Ｆｎのピーク位置は、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２間の平行移動量を示すので、ＰＯＣ関数Ｆｎから平行移動量を高精度に検出することができる。又、入力画像ＩＭ２が回転する毎にＰＯＣ関数Ｆｎを計算することで、最も高いピークを示す角度を探すことができるので、入力画像ＩＭ２の回転角度を高精度に検出することができる。更に、ＰＯＣ関数Ｆｎのピークの高さは入力画像ＩＭ２の入力画像ＩＭ１に対する類似度を示すので、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の類似度を容易に評価することができる。
【０００９】
例えば、登録画像データＲＩ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、１件の登録画像データＲＩ１を格納するのに必要なメモリサイズはｎ２×８ビットとなる。従って、登録画像データＩＲ１が１２８２×８ビットのラスタデータであれば、１件の登録画像データＩＲ１を格納するのに必要なメモリサイズは１２８２×８＝１３１０７２ビットとなる。このように登録画像データＲＩ１（即ち、認証用の生体データ）を格納するのに必要なメモリサイズが大きいと、特に組み込み機器向けの位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、メモリサイズが大きくなる分だけ機器の小型化及び低価格化が難しくなり、組み込み機器への応用には不向きである。
【００１０】
又、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、照合を行うために格納してある登録画像データＩＲ１と照合画像データＩＲ２（即ち、照合対象の生体データ）の位相差を抽出する必要がある。登録画像データＩＲ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、位相差を抽出するのに必要とされる計算には加算が３ｎ２回、乗算が６ｎ２回、除算が２ｎ２回、平方根計算がｎ２回含まれ、組み込み機器向けの生体認証アルゴリズムを考えた場合、計算量が多い分だけ機器の動作速度の高速化が難しくなり、組み込み機器への応用には不向きである。
【特許文献１】特開平１０−６３８４７号公報
【非特許文献１】Kenji Takita et al., "High-Accuracy Subpixel Image Registration Based on Phase-Only Correlation", IEICE Trans. Fundamentals, Vol.E86-A, No.8, pp.1925-1934, August 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズが大きくなり、又、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量が多くなるという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズを減少させると共に、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量を減少させることが可能な認証方法、認証装置及びプログラム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】
【００１３】
上記の課題は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、コンピュータによる生体情報を示す画像の認証方法であって、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求め、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求め、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力することを特徴とする認証方法によって達成できる。
【００１４】
上記の課題は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証装置であって、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める手段と、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める手段と、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する手段とを備えたことを特徴とする認証装置によって達成できる。
【００１５】
上記の課題は、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証をコンピュータに行わせるプログラムであって、該コンピュータに、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定させることで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断させ、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照させて位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求めさせる手順と、該コンピュータに、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行わせることで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求めさせる手順と、該コンピュータに、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めさせて出力させる手順を含むことを特徴とするプログラムによって達成できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズを減少させると共に、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量を減少させることが可能な認証方法、認証装置及びプログラムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、位相限定相関法（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）を用いた生体認証アルゴリズムを採用し、生体情報を示す画像の認証を行う。照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、登録するべき第２の入力画像に対して第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、量子化数値Ｑgとの減算を行うことで第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める。更に、位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する。
【００１８】
これにより、認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズを減少させると共に、照合を行うために格納してある生体データと照合対象の生体データの位相差を抽出する計算の計算量を減少させることが可能となる。
【００１９】
以下に、本発明の認証方法、認証装置及びプログラムの各実施例を、図２以降と共に説明する。
【実施例】
【００２０】
本発明の一実施例における認証方法、認証装置及びプログラムは、図１に示す位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合の認証処理において、ステップＳＴ２が実行する処理が従来例と異なる。つまり、本実施例では、ステップＳＴ２の代わりに、以下に説明するステップＳＴ２１が実行される。尚、認証方法は、コンピュータによるもので、例えば後述する図１１に示す如き構成の認証装置によっても実行可能である。
【００２１】
ステップＳＴ２１は、ステップＳＴ１において入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データＲＩ１の実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfが含まれる位相範囲を判断する。又、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求める。
【００２２】
又、ステップＳＴ２１は、ステップＳＴ１において入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データＲＩ２の実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、照合画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断する。又、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。
【００２３】
そして、ステップＳＴ２１は、量子化数値Ｑfと量子化数値Ｑgとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関（即ち、類似度）を示す位相限定相関（ＰＯＣ：Phase-Only Correlation）関数Ｆｎが得られる。
【００２４】
二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理である。
【００２５】
位相情報θは、図２に示すように、画像データから抽出した０≦θ<２πに収まる範囲のランダムな情報である。図２は、二次元フーリエ変換（例えば、二次元ＦＦＴ）処理の結果得られる虚部及び実部を示す図である。図２中、縦軸は二次元フーリエ変換処理の結果得られる虚部を示し、横軸は二次元フーリエ変換処理の結果得られる実部を示す。図２は、位相情報θを量子化する方法を、例えば３ビットの量子化数値Ｑ[２：０] を求める場合を例に示す。ここでは、位相情報θを、θ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとし、３ビットの量子化数値Ｑを割り当てている。量子化数値Ｑは、０≦Ｑ≦７を満足する整数である。図３は、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを示す図である。このようにして、位相情報θから、画像データの要素毎に量子化数値Ｑを求めることができる。
【００２６】
尚、図２及び図３では、位相情報θを８つの範囲に分けているが、８つ以上の範囲に分けても良いことは言うまでもない。同様に、量子化数値Ｑのビット数は３ビットに限定されるものではなく、画像データのデータサイズ（即ち、ビット数）より小さければ、３ビット以上であっても良い。
【００２７】
図４〜図８は、画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【００２８】
図４は、実部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図４において、実部の正負を判定する処理が開始されると、ステップＳ１は、画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された画像データの実部と虚部を入力する。ステップＳ２は、入力された画像データの実部の正負を判定し、実部が正であると処理は後述する図５の処理へ進み、実部が０であると処理は後述する図６の処理へ進み、実部が負であると処理は後述する図７の処理へ進む。
【００２９】
図５は、実部が正の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図５において、ステップＳ１１は、虚部の正負を判定し、虚部が正であると処理はステップＳ１２へ進み、虚部が０であると処理はステップＳ１３へ進み、虚部が負であると処理はステップＳ１５へ進む。ステップＳ１２は、実部が虚部より大きいか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ１３が位相情報θの量子化数値Ｑを０に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ１４が位相情報θの量子化数値Ｑを１に設定する。ステップＳ１５は、実部が虚部以上であるか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ１６が位相情報θの量子化数値Ｑを７に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ１７が位相情報θの量子化数値Ｑを６に設定する。ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７のいずれかの後、処理は後述する図８の処理へ進む。
【００３０】
図６は、実部が０の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図６において、ステップＳ２１は虚部の正負を判定し、虚部が正であるとステップＳ２２が位相情報θの量子化数値Ｑを２に設定し、虚部が０であるとステップＳ２３が位相情報θの量子化数値Ｑを０に設定し、虚部が負であるとステップＳ２４が位相情報θの量子化数値Ｑを６に設定する。ステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４のいずれかの後、処理は後述する図８の処理へ進む。
【００３１】
図７は、実部が負の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。図７において、ステップＳ３１は、虚部の正負を判定し、虚部が正であると処理はステップＳ３２へ進み、虚部が０であると処理はステップＳ３６へ進み、虚部が負であると処理はステップＳ３５へ進む。ステップＳ３２は、実部が虚部以上であるか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ３３が位相情報θの量子化数値Ｑを３に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ３４が位相情報θの量子化数値Ｑを２に設定する。ステップＳ３５は、実部が虚部より大きいか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであるとステップＳ３６が位相情報θの量子化数値Ｑを４に設定し、判定結果がＮＯであるとステップＳ３７が位相情報θの量子化数値Ｑを５に設定する。ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３７のいずれかの後、処理は後述する図８の処理へ進む。
【００３２】
図８は、位相情報を出力する処理を説明する図である。図８において、ステップＳ４１は、図５〜図７の処理で設定された値を有する位相情報θの量子化数値Ｑを出力し、処理は終了する。
【００３３】
次に、図１に示す従来例で用いる生体データのデータサイズと本実施例で用いるデータサイズを説明する。例えば、登録画像データＲＩ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、従来例では１件の認証用の生体データを格納するのに必要なメモリサイズはｎ２×８ビットとなる。
【００３４】
これに対し、登録画像データＲＩ１がｎ２×８ビットのラスタデータであれば、本実施例では、３ビットの量子化数値Ｑfを用いた場合、１件の認証用の生体データ（量子化数値Ｑf）を格納するのに必要なメモリサイズをｎ２×３ビットに減少させることができる。これにより、本実施例によれば、認証用の生体データのデータサイズを従来例の３／８に減少させることができる。
【００３５】
又、従来例では、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相差を抽出する計算には加算が３ｎ２回、乗算が６ｎ２回、除算が２ｎ２回、平方根計算がｎ２回必要であるが、本実施例では、正負の判定を４ｎ２回、大小の比較を２ｎ２回、減算をｎ２回行う計算で画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相差を求めることができる。このように、本実施例の場合、一般的に負荷が高いとされる乗算、除算、平方根の計算を省くことができるため、従来例と比較して計算量が大幅に削減される。
【００３６】
このような認証用の生体データのデータサイズの減少と必要とされる計算量の削減により、認証装置の低消費電力化及び低コスト化が可能となる。
【００３７】
図９は、認証用の生体データの登録処理を説明するフローチャートである。図９において、ステップＳ５１は、入力画像ＩＭ１をメモリ等から読み込む。ステップＳ５２は、入力画像ＩＭ１の中心位置を周知の方法で検出する。ステップＳ５３は、入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して登録画像データＲＩ１を生成すると共に、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfを抽出する。ステップＳ５４は、抽出した位相情報θfの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求める。具体的には、図４〜図８に示す如きアルゴリズムに基づいて、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求めてメモリ等に量子化数値Ｑfを認証用の生体データとして登録し、処理は終了する。
【００３８】
図１０は、認証用の生体データと照合対象の生体データの照合処理を説明するフローチャートである。図１０中、ステップＳ６３〜Ｓ６８は回転補正角検出処理を行い、ステップＳ７１〜Ｓ７３は照合スコア出力処理を行う。
【００３９】
図１０において、ステップＳ６１は、認証用の生体データとして登録された量子化数値Ｑfと、入力画像ＩＭ２をメモリ等から読み込む。
【００４０】
ステップＳ６３は、入力画像ＩＭ２を周知の方法で所定回転角度回転し、ステップＳ６４は、周知の方法で回転された入力画像ＩＭ２の中心を検出する。ステップＳ６５は、回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ６６は、上記ステップＳ５４と同様にして、抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ６６は、求めた量子化数値Ｑgと登録された量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られる。ステップＳ６７は、ＰＯＣ関数Ｆｎに基づいて、入力画像ＩＭ２の位置補正幅を周知の方法で計算する。この位置補正幅は、ＰＯＣ関数Ｆｎが示す入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関が最大となるように、入力画像ＩＭ２をステップＳ６４で検出された入力画像ＩＭ２の中心に対してｘｙ座標系でｘｙ方向に移動するべき距離を示す。ステップＳ６８は、ステップＳ６３〜Ｓ６７を指定された回転角度まで繰り返すことで、ＰＯＣ関数Ｆｎが示す入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関が最大となる回転角度（即ち、補正角度）を求める。
【００４１】
ステップＳ７１は、ステップＳ６７で求めた位置補正幅とステップＳ６８で求めた補正角度だけ入力画像ＩＭ２を周知の方法で移動及び回転する。ステップＳ７２は、ステップＳ７１で移動及び回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ７３は、上記ステップＳ５４と同様にして、抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ７３は、求めた量子化数値Ｑgと登録された量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、求めた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られて類似度として出力され、処理は終了する。
【００４２】
図１１は、本発明の一実施例における認証装置の構成を示すブロック図である。認証装置１０は、図１１に示す如く接続された制御部１１、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６、類似度計算部１７、レジスタ（又は、バッファ）１８、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１９，２０、及び内部バス２１を有する。制御部１１は、認証装置１０の全体の制御を司るＣＰＵ，ＭＰＵ，ＭＣＵ等のプロセッサと、このプロセッサが実行するプログラムを格納した内部メモリとを有する。このプログラムが実行するプログラムには、本発明の一実施例におけるプログラムも含まれる。又、プログラムは、各種コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納されているものであっても良い。インタフェース１９はＳＲＡＭ等のメモリ３１に接続され、インタフェース２０はＳＤＲＡＭ等のメモリ３２に接続されている。認証装置１０は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により実現可能である。本実施例では、認証装置１０は単一の半導体装置（半導体チップ）により構成されている。
【００４３】
尚、本実施例では、メモリ３１，３２は認証装置１０の外部に設けられているが、メモリ３１，３２のうち少なくとも一方は、認証装置１０内に設けられて認証装置１０の一部を構成するものであっても良い。本実施例では、メモリ３２は入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の画像データを格納する。
【００４４】
図９に示す登録処理を行う際には、制御部１１の制御下でステップＳ５１〜Ｓ５４が実行される。ステップＳ５１では、入力画像ＩＭ１をメモリ３２からインタフェース２０を介してレジスタ１８に読み込む。ステップＳ５２では、画像中心位置検出部１２が入力画像ＩＭ１の中心位置を周知の方法で検出する。ステップＳ５３では、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が入力画像ＩＭ１に二次元フーリエ変換処理を施して登録画像データＲＩ１を生成すると共に、画像位相計算部１６が位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfを抽出する。ステップＳ５４では、量子化及びＰＯＣ計算部１４が抽出した位相情報θfの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ１の位相情報θfが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求める。具体的には、図４〜図８に示す如きアルゴリズムに基づいて、量子化及びＰＯＣ計算部１４が位相情報θfに対応する量子化数値Ｑfを求めてインタフェース２０を介してメモリ３２に量子化数値Ｑfを認証用の生体データとして登録し、処理は終了する。テーブルＴｂは、制御部１１の内部メモリ、又は、認証装置１０内のメモリ（図示せず）、又は、メモリ３２に格納されている。
【００４５】
図１０に示す照合処理を行う際には、制御部１１の制御下でステップＳ６１，Ｓ６３〜Ｓ６８，Ｓ７１〜Ｓ７３が実行される。ステップＳ６１では、認証用の生体データとして登録された量子化数値Ｑfと、入力画像ＩＭ２をインタフェース２０を介してメモリ３２からレジスタ１８へ読み込む。
【００４６】
ステップＳ６３では、画像回転部１３が入力画像ＩＭ２を周知の方法で所定回転角度回転し、ステップＳ６４では、画像中心位置検出部１２が周知の方法で回転された入力画像ＩＭ２の中心を検出する。ステップＳ６５では、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、画像位相計算部１６が位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ６６では、上記ステップＳ５４と同様にして、量子化及びＰＯＣ計算部１４が抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ６６では、類似度計算部１７が量子化及びＰＯＣ計算部１４により求められた量子化数値Ｑgとメモリ３２に登録されている量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が求められた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られる。ステップＳ６７では、ＰＯＣ関数Ｆｎに基づいて、制御部１１又は専用の位置補正幅計算部（図示せず）が入力画像ＩＭ２の位置補正幅を周知の方法で計算する。ステップＳ６８では、制御部１１の制御下でステップＳ６３〜Ｓ６７を指定された回転角度まで繰り返すことで、ＰＯＣ関数Ｆｎが示す入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関が最大となる回転角度（即ち、補正角度）が制御部１１により求められる。
【００４７】
ステップＳ７１では、画像回転部１３が、ステップＳ６７で求めた位置補正幅とステップＳ６８で求めた補正角度だけ入力画像ＩＭ２を周知の方法で移動及び回転する。ステップＳ７２では、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５がステップＳ７１で移動及び回転された入力画像ＩＭ２に二次元フーリエ変換処理を施して画像データＲＩ２を生成すると共に、画像位相計算部１６が位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用することで、画像データＲＩ２の位相情報θgを抽出する。ステップＳ７３では、上記ステップＳ５４と同様にして、量子化及びＰＯＣ計算部１４が抽出した位相情報θgの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、登録画像データＲＩ２の位相情報θgが含まれる位相範囲を判断すると共に、位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルＴｂを参照して、位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める。又、ステップＳ７３では、類似度計算部１７が量子化及びＰＯＣ計算部１４により求められた量子化数値Ｑgとメモリ３２に登録されている量子化数値Ｑfとの減算を行うことで、画像データＲＩ１，ＲＩ２の位相情報θf，θgの位相差を求め、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５が求められた位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施す。これにより、入力画像ＩＭ１，ＩＭ２の相関を示すＰＯＣ関数Ｆｎが得られて類似度としてインタフェース１９を介して出力され、メモリ３１に格納されて処理は終了する。
【００４８】
認証結果は、このＰＯＣ関数Ｆｎ（類似度）に基づいて周知の方法で出力可能である。つまり、認証結果は、外部装置等からメモリ３１に格納されたＰＯＣ関数Ｆｎを読み出すことで取得しても、ＰＯＣ関数Ｆｎを認証装置１０からメモリ３１に格納することなく直接外部へ出力することで取得しても良い。
【００４９】
制御部１１、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６及び類似度計算部１７が実行する処理の中間データ等は、制御部１１の内部メモリや認証装置１０内のメモリ（図示せず）に一時的に格納しても、インタフェース２０を介してメモリ３２に一時的に格納しても良い。
【００５０】
制御部１１を構成するプロセッサは、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６及び類似度計算部１７の処理を実行するものであっても良い。この場合、画像中心位置検出部１２、画像回転部１３、量子化及びＰＯＣ計算部１４、二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部１５、画像位相計算部１６及び類似度計算部１７からなるハードウェアを省略可能である。本実施例では、従来例と比較して計算量が大幅に削減されるので、プロセッサにより計算をソフトウェアで実行するようにしても、認証装置１０の動作速度を著しく低下させることはなく、又、認証装置１０の更なる小型化及び低コスト化を実現することができる。
【００５１】
又、２つのインタフェース１９，２０及び２つのメモリ３１，３２を用いる代わりに、単一のインタフェース及び単一のメモリを用いるようにしても良いことは言うまでもない。更に、メモリ３１，３２は、半導体メモリに限定されず、ディスクドライブ等の各種記憶装置や記憶手段により実現可能である。
【００５２】
尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
（付記１）
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、コンピュータによる生体情報を示す画像の認証方法であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求め、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求め、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力することを特徴とする、認証方法。
（付記２）
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、付記１記載の認証方法。
（付記３）
該二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理であることを特徴とする、付記１又は２記載の認証方法。
（付記４）
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証装置であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める手段と、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める手段と、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する手段とを備えたことを特徴とする、認証装置。
（付記５）
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、付記４記載の認証装置。
（付記６）
該二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理であることを特徴とする、付記４又は５記載の認証装置。
（付記７）
該テーブルは、該記憶手段に格納されていることを特徴とする、付記４〜６のいずれか１項記載の認証装置。
（付記８）
該記憶手段を備えたことを特徴とする、付記４〜７のいずれか１項記載の認証装置。
（付記９）
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証をコンピュータに行わせるプログラムであって、
該コンピュータに、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定させることで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断させ、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照させて位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求めさせる手順と、
該コンピュータに、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行わせることで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求めさせる手順と、
該コンピュータに、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めさせて出力させる手順を含むことを特徴とする、プログラム。
（付記１０）
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、付記９記載のプログラム。
（付記１１）
該二次元フーリエ変換処理は、二次元ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）又は二次元ＦＦＴ（Fast Fourier Transform)処理であることを特徴とする、付記９又は１０記載のプログラム。
【００５３】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した場合の従来の認証処理を説明するフローチャートである。
【図２】二次元フーリエ変換処理の結果得られる虚部及び実部を示す図である。
【図３】位相情報の各位相範囲と対応する量子化数値とを格納するテーブルを示す図である。
【図４】実部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図５】実部が正の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図６】実部が０の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図７】実部が負の場合に虚部の正負を判定する処理を説明するフローチャートである。
【図８】位相情報を出力する処理を説明する図である。
【図９】登録処理を説明するフローチャートである。
【図１０】照合処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施例における認証装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 認証装置
１１ 制御部
１２ 画像中心位置検出部
１３ 画像回転部
１４ 量子化及びＰＯＣ計算部
１５ 二次元ＦＦＴ／ＩＦＦＴ処理部
１６ 画像位相計算部
１７ 類似度計算部
１８ レジスタ
１９，２０ インタフェース（Ｉ／Ｆ）
２１ 内部バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、コンピュータによる生体情報を示す画像の認証方法であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求め、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求め、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力することを特徴とする、認証方法。
【請求項２】
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証装置であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める手段と、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める手段と、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する手段とを備えたことを特徴とする、認証装置。
【請求項３】
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、請求項２記載の認証装置。
【請求項４】
該記憶手段を備えたことを特徴とする、請求項２又は３記載の認証装置。
【請求項５】
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証をコンピュータに行わせるプログラムであって、
該コンピュータに、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定させることで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断させ、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照させて位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求めさせる手順と、
該コンピュータに、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行わせることで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求めさせる手順と、
該コンピュータに、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めさせて出力させる手順を含むことを特徴とする、プログラム。
【請求項１】
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、コンピュータによる生体情報を示す画像の認証方法であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求め、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求め、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力することを特徴とする、認証方法。
【請求項２】
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証装置であって、
照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定することで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断し、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照して位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求める手段と、
登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行うことで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求める手段と、
該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めて出力する手段とを備えたことを特徴とする、認証装置。
【請求項３】
該テーブルは、該位相情報θがθ＝０，π／４，π／２，３π／４，π，５π／４，３π／２，７π／４の８点を近似値ポイントとした８つの範囲に分けられ、該８つの範囲の夫々に０≦Ｑ≦７を満足する整数で表される量子化数値Ｑを格納することを特徴とする、請求項２記載の認証装置。
【請求項４】
該記憶手段を備えたことを特徴とする、請求項２又は３記載の認証装置。
【請求項５】
位相限定相関法を用いた生体認証アルゴリズムを採用した、生体情報を示す画像の認証をコンピュータに行わせるプログラムであって、
該コンピュータに、照合するべき第１の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された照合画像データの実部と虚部の大小比較及び実部と虚部夫々の正負を判定させることで、該照合画像データの位相情報θgが含まれる位相範囲を判断させ、０≦θ<２πなる範囲の位相情報θの各位相範囲と対応する量子化数値Ｑとを格納するテーブルを参照させて位相情報θgに対応する量子化数値Ｑgを求めさせる手順と、
該コンピュータに、登録するべき第２の入力画像に対して該第１の入力画像に対するのと同様にして予め求められて記憶手段に登録されている量子化数値Ｑfと、該量子化数値Ｑgとの減算を行わせることで該第２の入力画像に二次元フーリエ変換処理を施して生成された登録画像データの位相情報θfと該照合画像データ位相情報θgの位相差を求めさせる手順と、
該コンピュータに、該位相差に二次元逆フーリエ変換処理を施して該第１及び第２の入力画像の相関を示す位相限定相関関数を求めさせて出力させる手順を含むことを特徴とする、プログラム。
【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】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−３８８９（Ｐ２００９−３８８９Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６６７１７（Ｐ２００７−１６６７１７）
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２５日（２００７．６．２５）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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