認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法
【課題】高速に認証し得る認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法を提案する。
【解決手段】指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出部と、情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、静脈情報との照合候補を決定する決定部とを含む構成とした。
【解決手段】指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出部と、情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、静脈情報との照合候補を決定する決定部とを含む構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法に関し、例えばバイオメトリクス認証に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばある場所の入退場を管理するシステム等のように、複数人の登録情報をメモリに登録し、登録された登録情報と一致する情報を入力した者が登録者であるか否かを、検索する場合がある。この場合、入力される認証対象の情報を、メモリに登録された複数の登録情報とそれぞれ照合する、いわゆる「１：Ｎ認証」が行われる。
【０００３】
この種の認証装置として、複数の登録画像及び認証対象の照合画像から低解像度の変換登録画像及び変換照合画像を生成し、変換照合画像との相関度の高い上位所定数の変換登録画像の生成元となる登録画像を、認証対象の照合画像との照合結果に基づいて登録者であるか否かを判定するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２１５８８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでかかる構成の認証装置では、認証対象の照合画像から変換照合画像を生成しているため、認証対象の照合画像が生成されなければ、登録者であるか否かを判定することができず、認証速度が低下するという問題があった。
【０００５】
また、この認証装置では、変換登録画像及び変換照合画像がハフ変換により生成されるが、当該ハフ変換は、変換前の画像（ｘ−ｙ平面）における直線成分をρ−θ空間において定量化するものである。
【０００６】
しかし、定量化される直線成分は、単純につながった線だけでなく、破線（点線）等のように、直線上にある複数の線分の場合も含まれる。すなわち、登録画像及び照合画像には含まれない要素も適宜加味された大雑把な量の相関度によって、認証対象の照合画像と照合すべき登録画像が決まるため、変換照合画像との相関度の高い上位所定数の変換登録画像の生成元となる登録画像のなかに、当該登録者の登録画像が含まれない可能性が高くなり、かえって認証速度が低下することになる。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高速に認証し得る認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明は、認証装置であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出部と、該情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、静脈情報との照合候補を決定する決定部とを含む構成とする。
【０００９】
また本発明は、認証方法であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出ステップと、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出ステップと、該情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、静脈情報との照合候補を決定する決定ステップとを含む手法とする。
【００１０】
さらに本発明は、登録装置であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出部と、静脈情報とキー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録部とを含む構成とする。
【００１１】
さらに本発明は、登録方法であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出部と、静脈情報とキー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録部とを含む手法とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を、照合候補の決定要素としたことにより、該静脈情報を抽出し終わらなくても照合候補の決定が可能となり、またハフ変換画像等のように擬似的な要素を含むことなく、生体の直接的な要素をもとに照合候補を正確に決定することが可能となるため、高速に認証し得る認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面について、本発明を適用した一実施の形態を詳述する。
【００１４】
（１）第１の実施の形態
（１−１）認証装置の回路構成
図１において、第１の実施の形態による認証装置１の回路構成を示す。この認証装置１は、制御部１０に対して、操作部１１、撮像部１２、記憶部１３、インターフェース１４、表示部１５及び音声出力部１６をそれぞれバス１７を介して接続することにより構成される。
【００１５】
制御部１０は、認証装置１全体の制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)と、起動プログラムなどが格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭ(Random Access Memory)とを含むコンピュータとして構成される。
【００１６】
この制御部１０には、登録対象のユーザ（以下、これを登録者とも呼ぶ）における静脈を登録するモード（以下、これを静脈登録モードとも呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ１又は登録者本人の有無を判定するモード（以下、これを認証モードとも呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ２が、操作部１１から入力される。
【００１７】
制御部１０は、かかる実行命令ＣＯＭ１、ＣＯＭ２に基づいて実行すべきモードを決定し、この決定結果に対応するプログラムに基づいて、撮像部１２、記憶部１３、インターフェース１４、表示部１５及び音声出力部１６を適宜制御し、静脈登録モード又は認証モードを実行するようになされている。
【００１８】
撮像部１２は、脱酸素化ヘモグロビン及び酸素化ヘモグロビンの双方に対して特異的に吸収される特性をもつ波長域（７００[nm]〜９００[nm]）が含まれる波長の光（以下、これを近赤外光とも呼ぶ）を、光入力面に配される指内方の静脈層よりも後方（深層）に照射する光源を有する。
【００１９】
また撮像部１２は、光入力面に配される生体部位内の静脈の画像（以下、これを静脈画像とも呼ぶ）の画像データを、所定周期ごとに生成し、これを制御部１０に送出するようになされている。
【００２０】
記憶部１３は、登録対象の静脈画像に含まれる静脈に関する情報（以下、これを静脈情報とも呼ぶ）や、プログラムあるいは設定情報等の各種データを保持するためのものであり、制御部１０により指定されるデータを記憶し、又は読み出すようになされている。
【００２１】
インターフェース１４は、所定の伝送路を介して接続された外部の装置との間で各種データを授受するようになされている。
【００２２】
表示部１５は、制御部１０から与えられる表示データに基づく文字や図形を表示画面に表示する。音声出力部１６は、制御部１０から与えられる音声データに基づく音声を、スピーカから出力するようになされている。
【００２３】
（１−１−１）静脈登録モード
次に、静脈登録モードについて説明する。制御部１０は、実行すべきモードとして静脈登録モードを決定した場合、表示部１５及び音声出力部１６の少なくとも一方を介して光入力面に指を配すべきことを通知した後、図２に示すように、撮像制御部２１、静脈情報抽出部２２、キー情報抽出部２３及び登録部２４として機能する。
【００２４】
撮像制御部２１は、光源を駆動し、光入力面に配される指内方の静脈層よりも後方に近赤外光を照射する。指内方の静脈層の後方に近赤外光が照射された場合、近赤外光は、その指内方において反射及び散乱によって静脈層と表皮層を経由し、光入力面に入射する。この光入力面に入射する近赤外光は、指内方における非静脈部分では明るい状態となる一方、静脈部分ではヘモグロビンの吸光特性により暗い状態が保たれることにより、静脈部分と非静脈部分のコントラストが鮮明となっており、静脈を投影する光（以下、これを静脈投影光とも呼ぶ）として、撮像部１２の撮像面に導光される。
【００２５】
また撮像制御部２１は、撮像部１２から出力される画像データに基づいて、例えば、静脈に焦点が合うように光学レンズのレンズ位置を調整するとともに、所定の露出値（ＥＶ(Exposure Value)）を基準として、絞りの絞り値及び撮像素子に対するシャッター速度（露出時間）をそれぞれ調整することで、光入力面に配される指内方の静脈の撮像状態が良好となるように撮像部１２の撮像条件を設定する。
【００２６】
撮像制御部２１は、撮像部１２の撮像条件を設定した場合、該撮像部１２から出力される画像データを静脈情報抽出部２２に送出する。
【００２７】
静脈情報抽出部２２は、撮像部１２での撮像結果として、撮像制御部２１から与えられる画像データの静脈画像から静脈情報を抽出する。
【００２８】
キー情報抽出部２３は、静脈情報抽出部２２から、静脈情報の抽出過程における所定の段階で生成される画像を取得し、照合候補のキーとして、該画像の状態を示す情報（以下、これをキー情報とも呼ぶ）を抽出する。
【００２９】
登録部２４は、静脈情報抽出部２２によって抽出された静脈情報と、キー情報抽出部２３によって抽出されたキー情報とを対応付けて記憶部１３に登録する。
【００３０】
このようにして制御部１０は、静脈登録モードを決定した場合、静脈情報と、その静脈情報の抽出過程における所定段階の状態を示すキー情報とを記憶部１３に登録するようになされている。
【００３１】
（１−１−２）認証モード
次に、認証モードについて説明する。制御部１０は、実行すべきモードとして認証モードを決定した場合、表示部１５及び音声出力部１６の少なくとも一方を介して光入力面に指を配すべきことを通知した後、図２との対応部分に同一符号を付した図３に示すように、撮像制御部２１、静脈情報抽出部２２、キー情報抽出部２３、読出部３１、認証部３２及び処理実行部３３として機能する。
【００３２】
撮像制御部２１は、近赤外光光源を駆動し、撮像部１２の撮像条件を設定する。一方、静脈情報抽出部２２は、撮像部１２から撮像制御部２１を介して得られる画像データから、静脈登録モードと同一の抽出処理を施し、認証対象の静脈情報を抽出する。
【００３３】
他方、キー情報抽出部２３は、記憶部１３に記憶される登録対象の静脈情報が複数となる場合、認証用静脈情報の抽出過程のうち、静脈登録モードと同一の段階で生成される画像を静脈情報抽出部２２から取得し、当該画像から、静脈登録モードと同一の抽出処理により認証対象のキー情報を抽出する。
【００３４】
読出部３１は、記憶部１３に記憶される登録対象の静脈情報が１つとなる場合、該静脈情報を読み出し、これを認証部３２に送出する。この場合、認証部３２は、読出部３１によって記憶部１３から読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【００３５】
一方、読出部３１は、記憶部１３に記憶される登録対象の静脈情報が複数となる場合、当該静脈情報に対応付けられた登録対象のキー情報を記憶部１３から読み出し、これを認証部３２に送出する。この場合、認証部３２は、読出部３１によって記憶部１３から読み出された登録対象のキー情報と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象のキー情報とに基づいて、記憶部１３に登録された複数の静脈情報のなかから、静脈情報抽出部２２によって抽出される認証対象の静脈情報との照合候補を決定する。
【００３６】
また認証部３２は、照合候補として決定した登録対象の静脈情報を読出部３１に読み出させ、当該読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【００３７】
処理実行部３３は、認証部３２において登録者である（認証成功）と判定された場合、所定の処理を開始させるための制御データを生成し、これをインターフェース１４に接続された内部又は外部の装置に送出する。この装置では、所定の処理として、例えば、ドアを一定期間閉錠する、あるいは、制限対象の動作モードを解除する等の処理が実行される。
【００３８】
また処理実行部３３は、認証部３２において登録者ではないと判定された場合、例えば、登録者として承認することができないことを、表示部１５及び音声出力部１６の少なくとも一方を介して通知する。
【００３９】
このようにしてこの制御部１０は、認証モードを決定した場合、記憶部１３に対して複数の静脈情報が登録されているときには、認証対象の静脈情報に対する照合候補を、当該登録対象の静脈情報及び認証対象の静脈情報の抽出過程における所定段階の状態を示すキー情報を用いて絞り込むようになされている。
【００４０】
（１−２）静脈情報抽出部の構成
次に、静脈情報抽出部２２の構成を説明する。この実施の形態の場合、静脈情報抽出部２２は、図４に示すように、画像平滑化部４１、輪郭抽出部３２、マスク画像生成部４３、切出部４４、静脈平滑化部４５、２値化部４６、太線化部４７及び細線化部４８によって構成される。
【００４１】
画像平滑化部４１は、撮像制御部２１から撮像結果として与えられる画像データの静脈画像に対して、例えばガウシアンと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像を平滑化する。
【００４２】
輪郭抽出部３２は、画像平滑化部４１によって平滑化された静脈画像に対して、例えばＬｏｇ(Laplacian of Gaussian)と呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像における輪郭を浮き彫りに（強調）する。
【００４３】
マスク画像生成部４３は、輪郭抽出部３２によって輪郭が強調された静脈画像から、背景部分とのコントラストを基に指輪郭を検出し、該指輪郭に囲まれる指領域と、それ以外の領域とを２値で示す画像（以下、これをマスク画像とも呼ぶ）を生成する。
【００４４】
切出部４４は、輪郭抽出部３２によって輪郭が強調された静脈画像から、マスク画像生成部４３によって生成されたマスク画像を用いて、指輪郭に囲まれる指領域を含む所定サイズの画像を切り出す。
【００４５】
静脈平滑化部４５は、切出部４４によって切り出された静脈画像に対して、例えばメディアンと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像における静脈部分を平滑化する。
【００４６】
２値化部４６は、静脈平滑化部４５によって静脈部分が平滑化された静脈画像を、設定された輝度レベルを基準として、２値レベルに変換する。ここで、仮に、静脈が平滑化される前の静脈画像を２値化対象の画像とした場合、図５の例に示すように、実際には一本の静脈が、２値化によって２本の静脈として分離される確率が高くなる（図５（Ａ））。したがって、静脈が平滑化された静脈画像を２値化対象とすることで、実際の静脈に近似する状態での２値化が可能となる（図５（Ｂ））。
【００４７】
太線化部４７は、２値化部４６によって２値化された静脈画像に対して、例えばダイレーションと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像に含まれる静脈を太線化する。この結果、本来連結された静脈箇所であるにもかかわらず途切れていた静脈箇所が連結される。
【００４８】
細線化部４８は、太線化部４７によって静脈部分が太線化された静脈画像に対して、例えばエロージョンと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈部分の静脈幅を一定とする。
【００４９】
このようにして静脈情報抽出部２２は、静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す画像を、静脈情報として抽出するようになされている。
【００５０】
（１−３）キー情報生成部の構成
次に、キー情報抽出部２３の構成を説明する。この実施の形態の場合、キー情報抽出部２３は、図６に示すように、選択キー情報抽出部５１と、決定キー情報抽出部５２とによって構成される。
【００５１】
選択キー情報抽出部５１は、照合候補を選択するためのキーとして、静脈情報抽出部２２における中間段階で生成される画像の状態を示す情報（以下、これを選択キー情報とも呼ぶ）を抽出する部であり、輪郭形状抽出部６１、度数分布抽出部６２及び血管量抽出部６３を有する。
【００５２】
輪郭形状抽出部６１は、画像におけるノイズ成分の除去段階で生成される静脈画像を用いて、指の輪郭形状を示す選択キー情報を抽出する。
【００５３】
この抽出手法の具体的な一例を説明する。輪郭形状抽出部６１は、マスク画像生成部４３からマスク画像を取得し、図７に示すように、該取得したマスク画像（図７（Ａ））から、指輪郭（指枠を構成する画素）の一部を含む特定領域（図７（Ｂ））を切り出す。
【００５４】
そして輪郭形状抽出部６１は、特定領域（図７（Ｂ））を、縦横サイズがｎ分の１倍となるように圧縮し（図７（Ｃ））、該圧縮された特定領域（図７（Ｃ））に含まれる指輪郭（指枠を構成する画素）の位置を、行又は列単位で、特定領域での基準（左端）からの距離を示す座標値（ｘ座標値）として抽出する（図７（Ｄ））。
【００５５】
このようにこの抽出手法では、特定部分の指枠を構成する画素が、行又は列単位で、該特定領域での基準からの距離を示す座標値（ｘ座標値）が選択キー情報とされる。したがって、指枠を構成する各画素のｘ及びｙ座標値を選択キー情報とする場合に比して、小さいデータ容量で指輪郭の状態（形状）を示すことができる。
【００５６】
ちなみに、マスク画像から切り出す特定領域を「240×30」とし、該特定領域をその縦横サイズが５分の１倍となるように圧縮した場合、該圧縮された「48×6」の特定領域での基準に対する指輪郭の位置（座標値）は「48×1」となるので、選択キー情報は２４［byte］となる。
【００５７】
度数分布抽出部６２は、画像におけるノイズ成分の除去段階で生成される静脈画像を用いて、指の輪郭に囲まれる指領域の度数分布を示す選択キー情報を抽出する。
【００５８】
この抽出手法の具体的な一例を説明する。度数分布抽出部６２は、画像平滑化部４１から、平滑化された静脈画像を取得するとともに、マスク画像生成部４３からマスク画像を取得する。
【００５９】
そして度数分布抽出部６２は、図８に示すように、平滑化された静脈画像（図８（Ａ））から、マスク画像を用いて指領域を認識し、該指領域から、設定された輝度階級ごとの画素数を抽出する（図８（Ｂ））。
【００６０】
このようにこの抽出手法では、平滑化された静脈画像内における指領域の輝度ヒストグラムが選択キー情報とされる。したがって、指領域をそのまま選択キー情報とする場合に比して、小さいデータ容量で指領域の状態を示すことができる。ちなみに、輝度階級を１６［bin］とした場合、選択キー情報は１６［byte］となる。
【００６１】
またこの抽出手法では、抽出対象の画像が、画像平滑化部４１によって平滑化された静脈画像とされる。したがって、例えば、画像平滑化部４１の後に、さらに輪郭強調部４２又は静脈平滑化部４５により処理された静脈画像を抽出対象とする場合に比して、指領域に対する輝度操作の程度が小さいため、際立った特徴を示す選択キー情報として抽出することができる。
【００６２】
血管量抽出部６３は、２値画像における静脈の太線化段階で生成される静脈画像を用いて、指の輪郭に囲まれる指領域内の静脈量を示す選択キー情報を抽出する。この抽出手法の具体的な一例を説明する。血管量抽出部６３は、静脈が太線化された２値の静脈画像を太線化部４７から取得し、該静脈画像から、該静脈を構成する画素の数（血管量）を示す選択キー情報を抽出する。
【００６３】
このようにこの抽出手法では、太線化された２値の静脈画像内における血管量が選択キー情報とされる。したがって、血管をそのまま選択キー情報とする場合に比して、小さいデータ容量で指領域の状態を示すことができる。ちなみに、選択キー情報は２［byte］となる。
【００６４】
またこの抽出手法では、静脈が太線化された２値の静脈画像が、血管量の抽出対象の画像とされる。したがって、例えば、多値の静脈画像を抽出対象とする場合に比して、血管部分とそれ以外の部分との境界がはっきりしているため、一定の基準のもとに血管量を抽出できる。一方、図９に示すように、静脈が太線化された２値の静脈画像（図９（Ａ））は、該静脈画像に対して細線化処理を施す過程を経た後に得られる静脈画像（図９（Ｂ））を抽出対象とする場合に比して、血管状態が忠実に反映されているため、際立った特徴を示す選択キー情報として抽出することができる。
【００６５】
ちなみに、上述の選択キー情報抽出部５１により抽出される選択キー情報の容量は、２４［byte］、１６［byte］、２［byte］の計４２［byte］を要するが、４８種の登録対象の静脈情報を登録した場合であっても、該静脈情報に対応付けられて記憶部１３に登録される選択キー情報は、１［Kbyte］以内に納まる。したがって、記憶部１３に対する選択キー情報の占有量を極力小さい状態とすることが可能である。
【００６６】
決定キー情報抽出部５２は、照合候補を決定するためのキーとして、静脈情報抽出部２２において登録対象とされる画像の生成段階で生成される静脈画像の状態を示す情報（以下、これを決定キー情報とも呼ぶ）を抽出する部である。
【００６７】
この決定キー情報抽出部５２は、登録対象とされる静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す静脈画像を細線化部４８から取得し、該静脈画像から、縦横サイズをｎ分の１倍に圧縮した画像（以下、これをサムネイル画像とも呼ぶ）を決定キー情報として抽出する。
【００６８】
したがって、この決定キー情報は、登録対象とされる静脈画像全体の内容が反映されたものであるから、指輪郭状態抽出部４１、指領域状態抽出部４２又は血管状態抽出部４３によって抽出される選択キー情報に比して、静脈に関して詳細内容を示すキー情報となる。
【００６９】
（１−４）認証部の構成
次に、認証部３２の構成を説明する。この実施の形態では、認証部３２は、図１０に示すように、候補選択部７１、候補決定部７２及び判定部７３によって構成される。
【００７０】
候補選択部７１は、読出部３１によって記憶部１３から読み出された登録対象の選択キー情報（指輪郭の位置（座標値）、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象の選択キー情報（指輪郭の座標値、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）との対応するもの同士を比較する。
【００７１】
指輪郭の座標値を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部７１は、登録対象の選択キー情報（指輪郭の座標値）と、認証対象の選択キー情報（指輪郭の座標値）とを、行（又は列）単位で差の絶対値を求め、これら差の絶対値を合計する。この合計により得られる値は、小さいほど、指輪郭における形状の類似度が高いことを意味する。以下、この合計値は、指輪郭相違値と適宜呼ぶ。
【００７２】
一方、輝度階級ごとの画素数を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部７１は、登録対象の選択キー情報（輝度階級ごとの画素数）と、選択キー情報抽出部５１によって抽出された認証対象の選択キー情報（輝度階級ごとの画素数）とを、対応する階級ごとに画素数の小さいほうをとり、これらを合計する。この合計により得られる値は、大きいほど、指領域における輝度状態の類似度が高いことを意味する。以下、この合計値は、指領域相違値と適宜呼ぶ。
【００７３】
他方、静脈画素数を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部７１は、登録対象のキー情報（静脈画素数）と、選択キー情報抽出部５１によって抽出された認証対象の選択キー情報（静脈画素数）との差を求める。この差により得られる値は、小さいほど、静脈の占有量の類似度が高いことを意味する。血管相違値と適宜呼ぶ。
【００７４】
また候補選択部７１は、選択キー情報同士の比較結果として、指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値を得た場合、指輪郭相違値をＳ、指領域相違値をＨ、血管相違値をＤとするとともに、指輪郭相違値に対して設定された第１の閾値をＴ１、指領域相違値に対して設定された第２の閾値をＴ２、血管相違値に対して設定された第３の閾値をＴ３とすると、
【００７５】
【数１】
【００７６】
のように、第１の閾値Ｔ１に対する指輪郭相違値Ｓの割合ＥＳと、第２の閾値Ｔ２に対する指領域相違値Ｈの割合ＥＨと、第３の閾値Ｔ３に対する血管相違値Ｄの割合ＥＤとを求めることで、当該指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値における数量の幅を一定とする（正規化する）。
【００７７】
そして候補選択部７１は、次式
【００７８】
【数２】
【００７９】
のように、第１の閾値Ｔ１に対する指輪郭相違値Ｓの割合ＥＳと、第３の閾値Ｔ３に対する血管相違値Ｄの割合ＥＤとの和から、第２の閾値Ｔ２に対する指領域相違値Ｈの割合ＥＨを減算し、照合候補と評価すべき評価値Ｅを生成する。ここで、指輪郭相違値Ｓ及び血管相違値Ｄが小さいほど、また指領域相違値Ｈが大きいほど類似性が高いものであるから、この評価値Ｅは、小さいほど本人である可能性が高いことを意味するものとなる。
【００８０】
この状態において候補選択部７１は、評価値Ｅに対して設定された第４の閾値未満となる評価値をもつ登録対象の選択キー情報を検出し、該選択キー情報に対応付けたられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報との照合候補として選択する。
【００８１】
ここで、候補選択部７１は、照合候補として選択した選択数を、予め規定された数（以下、これを規定候補数とも呼ぶ）と比較し、照合候補の選択数が規定候補数以上となる場合、照合候補に対する照合順位を、評価値Ｅが低い順に順位付けする。
【００８２】
一方、照合候補の選択数が規定候補数未満となる場合、該照合候補として選択した登録対象の静脈情報のなかに、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが含まれている可能性がある。この場合、候補選択部７１は、評価値Ｅの低いものから順に、規定候補数分の照合候補を再選択するとともに、該照合候補に対する照合順位を順位付けする。
【００８３】
このように候補選択部７１は、登録時及び認証時に抽出される静脈情報の抽出途中で得られる画像の一部分（指輪郭部分、指領域部分、静脈部分）の大雑把な状態（形状、輝度状態、静脈画素数）の類似度を、照合候補の選択基準及び順位付け基準として、認証対象の静脈情報に対する照合候補とすべき登録対象の静脈情報を選択するとともに順位付けするようになされている。
【００８４】
また候補選択部７１は、照合候補数が規定候補数未満となるときには、当該状態（形状、輝度状態、静脈画素数）の類似度が一定のレベル（第４の閾値）未満にあるか否かにかかわらず、該類似度が低いものから順に、登録対象の静脈情報を選択するとともに順位付けすることで、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが照合候補とされる率を向上することができるようになされている。
【００８５】
ちなみに、指輪郭の形状は、例えば、指先の湾曲の程度や、指の太さの程度などによって相違することから、候補選択部７１では、当該指輪郭の形状をもとに、認証時の指の種類や、成長の程度が異なる登録対象の静脈情報が、照合候補からおおよそ除外されることになる。
【００８６】
また、指領域の輝度状態は、例えば、指の太さの程度や、黒人と白人等といった人種などによって相違することから、候補選択部７１では、当該指領域の輝度状態をもとに、認証時の指の種類や、人種が異なる登録対象の静脈情報が、照合候補からおおよそ除外されることになる。
【００８７】
さらに、血管量は、例えば、脂肪量の程度もしくは男女差又は指の太さの程度などによって相違することから、候補選択部７１では、当該血管量をもとに、認証時の指の種類や、男女が異なる登録対象の静脈情報が、照合候補からおおよそ除外されることになる。
【００８８】
候補決定部７２は、候補選択部７１によって選択された規定候補数以上の照合候補のなかから、該照合候補の登録対象の静脈情報に対応付けられた決定キー情報（サムネイル画像）と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象の決定キー情報（サムネイル画像）とを用いて、一の照合候補を決定する。
【００８９】
具体的には、候補決定部７２は、読出部３１に対して、登録対象の決定キー情報（サムネイル画像）を、候補選択部７１によって順位付けされた順に読み出させ、該登録対象のキー情報（サムネイル画像）が読み出されるたびに、認証対象の決定キー情報（サムネイル画像）と照合する。この決定キー情報（サムネイル画像）の照合には、例えば、相互相関関数、位相相関関数又はＳＡＤ(Sum of Absolute difference)等のように、照合対象となる各画像の類似度（隔たりの程度）を求めるものが用いられる。
【００９０】
そして候補決定部７２は、登録対象及び認証対象の決定キー情報（サムネイル画像）同士の照合結果が、該照合結果に対して設定される第５の閾値以上となる場合、当該登録対象のサムネイル画像に対応付けられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報の照合候補として決定する。
【００９１】
このように候補決定部７２は、登録時及び認証時に抽出される静脈情報の抽出結果から、選択キー情報に比して詳細な状態を示すものとして得られる決定キー情報（サムネイル画像）の類似度を、照合候補の決定基準として、認証対象の静脈情報に対する照合候補とすべき登録対象の静脈情報を決定するようになされている。
【００９２】
判定部７３は、候補決定部７２により照合候補として決定された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを照合し、この照合結果に基づいて登録者であるか否かを判定する。この静脈情報の照合には、上述の決定キー情報（サムネイル画像）の照合と同一のものを用いてもよく、相違するものを用いてもよい。
【００９３】
（１−５）認証処理手順
次に、認証部３２の認証処理手順を説明する。図１１に示すように、認証部３２は、認証モードを決定した場合、この認証処理手順を開始し、ステップＳＰ１において、登録対象及び認証対象の選択キー情報を取得し、次のステップＳＰ２に進む。
【００９４】
認証部３２は、このステップＳＰ２において、登録対象の選択キー情報と、認証対象の選択キー情報とを比較し、該比較結果が小さいほど照合候補と評価すべきものとする評価値を生成した後、ステップＳＰ３に進む。
【００９５】
認証部３２は、このステップＳＰ３において、所定値未満となる評価値をもつ登録対象の選択キー情報を検出し、該選択キー情報に対応付けたられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報との照合候補として選択し、次のステップＳＰ４に進んで、当該選択数が予め規定された数（規定候補数）以上となるか否かを検出する。
【００９６】
ここで、選択数が規定候補数以上となる場合、認証部３２は、照合候補として選択した登録対象の静脈情報のなかに、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが含まれている可能性が高いと判定する。この場合、認証部３２は、ステップＳＰ５を経ずにステップＳＰ６に進む。
【００９７】
一方、選択数が規定候補数未満となる場合、認証部３２は、照合候補として選択した登録対象の静脈情報のなかに、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが含まれている可能性が低いと判定する。この場合、認証部３２は、ステップＳＰ５に進んで、ステップＳＰ２で生成した評価値の低いものから順に、規定候補数分の照合候補を再選択した後、ステップＳＰ６に進む。
【００９８】
認証部３２は、ステップＳＰ６において、選択した照合候補を、ステップＳＰ２で生成した評価値の低いものから順に順位付けし、続くステップＳＰ７において、該照合候補となる登録対象の静脈情報に対応付けられた決定キー情報と、認証対象の決定キー情報とを取得する。
【００９９】
そして認証部３２は、ステップＳＰ８に進んで、登録対象の決定キー情報を、ステップＳＰ６で順位付けされた順序で認証対象の決定キー情報と照合し、該認証対象の決定キー情報と所定以上の類似度となる登録対象の決定キー情報に対応付けられた登録対象の静脈情報を、照合候補として決定する。
【０１００】
認証部３２は、次のステップＳＰ９において、照合候補として決定された登録対象の静脈情報と、認証対象の静脈情報とを照合し、この照合結果に基づいて、続くステップＳＰ１０において、登録者であるか否かを判定した後、この認証処理手順を終了する。
【０１０１】
このようにこの認証部３２は、選択キー情報を用いて照合候補を大雑把に絞り込んだ後、該照合候補を、選択キー情報よりも詳細な状態を示す決定キー情報を用いてさらに絞り込むようになされている。
【０１０２】
（１−６）動作及び効果
以上の構成において、この認証装置１は、登録対象の静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示すキー情報を抽出し、該キー情報と、静脈情報と対応付けて記憶部３１に登録する。
【０１０３】
一方、認証装置１は、認証対象の静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出し、該情報と、記憶部１３に登録されたキー情報との類似度に基づいて、登録対象の静脈情報のなかから、認証対象の静脈情報との照合候補を決定する。
【０１０４】
したがって、この認証装置１では、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置が、照合候補の決定要素となる。これによりこの認証装置１では、認証対象の静脈情報の抽出途中において照合候補を決定することができ、この結果、高速に認証することができる。また、指の輪郭の位置情報は、ハフ変換画像等のように擬似的な要素を含むことなく、生体の直接的な要素となるので、該擬似的な要素を含むものを決定要素とする場合に比して、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を低減することができ、この結果、高速に認証することができる。
【０１０５】
またこの認証装置１では、指の輪郭の位置として、静脈情報の中間段階で生成される画像の所定領域から、指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置（図７（Ｃ））が採用される。
【０１０６】
したがって、この認証装置１では、指の指枠を構成する画素の位置を指の輪郭形状を示す情報とする場合（図７（Ｂ））に比して小さい情報量で輪郭形状を示すことができ、この結果、記憶部１３に対する占有量を低減できるとともに、指の輪郭の位置を示す情報の類似度を得る過程での処理負荷を低減できる。
【０１０７】
またこの認証装置１では、所定間隔ごとの画素の位置として、ｘ座標値及びｙ座標値ではなく、所定領域での基準（左端）からの距離を示す座標値（ｘ座標値）が採用される（図７（Ｄ））。したがって、より一段と小さい情報量で輪郭形状を示すことができる。
【０１０８】
またこの認証装置１では、指の輪郭の位置を示す情報の抽出対象の画像として、指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階（画像平滑化部４１）で生成される画像が採用される。したがって、撮像環境等の一過性の変化に起因する擬似的な要素が除かれた画像から、指の輪郭部分をより正確に抽出することができ、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を一段と低減することができる。
【０１０９】
またこの認証装置１では、指の輪郭形状を示す情報だけでなく、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とが抽出される。したがって、この認証装置１では、生体において異なる観点の特徴を捉えることができるため、指の輪郭形状を示す情報だけの場合に比して、個々の情報の情報量を抑えたとしても、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を一段と低減することができる。
【０１１０】
ここで、実験結果を図１２に示す。この図１２は、５０人分の各指の静脈画像（２００枚）を登録対象とし、個々の静脈画像を認証対象として、指の輪郭形状を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを、３次元プロットしたものである。この図１２からも明らかなように、グレーのマーク群（本人同士の群）は、ブラックのマーク群（他人同士の群）の隅に固まっており、当該情報によって、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない可能性が極めて低いということが分かる。
【０１１１】
またこの認証装置１では、指の輪郭形状を示す情報と、指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報との類似度は、（１）式及び（２）式に示したように、第１の閾値Ｔ１に対する指輪郭相違値Ｓの割合ＥＳと、第３の閾値Ｔ３に対する血管相違値Ｄの割合ＥＤとの和から、第２の閾値Ｔ２に対する指領域相違値Ｈの割合ＥＨを減算した結果が用いられる。
【０１１２】
したがって、この認証装置１では、相関係数のように、分散や標準偏差等の複雑な統計学的手法を用いる場合に比して、加算又は減算の簡易な演算手法で類似度を得ることができ、この結果、より一段と高速に認証することができる。
【０１１３】
またこの認証装置１では、選択キー情報（指の輪郭形状を示す情報と、指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報）の類似度によって照合候補を選択し、選択された照合候補のなかから、当該選択キー情報よりも情報量の多い決定キー情報（サムネイル画像）の類似度によって照合候補を決定する手法が採用される。
【０１１４】
したがってこの認証装置１では、照合候補を簡易に絞り込んだ後に、詳細に絞り込むことができるため、単に選択キー情報又は決定キー情報によって照合候補を決定する場合に比して、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を低減しながらも、高速に認証できる。
【０１１５】
ちなみに、選択キー情報の類似度を求める時間は、一の静脈画像では、MATLAB7.4.0上で0.01［msec］以下であった。また、例えば、N枚の画像から選択キー情報を用いてN/4枚が照合候補として選択されるものとし、該選択されたN/4枚のなかから、決定キー情報を用いてN/8枚目を照合候補として決定されるものとした場合、当該決定時間は、MATLAB7.4.0上で3［msec］を要し、決定された照合候補と、認証対象の静脈情報とを照合して登録者の有無を判定するまでの時間は、MATLAB7.4.0上で10［msec］を要した。
【０１１６】
したがって、上述の認証処理手順による理論的な平均時間は、0.01・N［msec］+3N/8［msec］+10［msec］、すなわち0.3651N+10［msec］になる。一方、選択キー情報を用いずに、単に決定キー情報（サムネイル画像）のみによって照合候補を決定する手法の場合、理論的な平均時間は1.5 N+10［msec］になる。
【０１１７】
よって、認証速度は、選択キー情報を用いて照合候補を簡易に絞り込んだ後に、決定キー情報を用いてさらに絞り込むほうが、当該決定キー情報だけを用いて照合候補を絞り込む場合に比して、およそ４倍速くなる。
【０１１８】
以上の構成によれば、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭形状を、照合候補の決定要素としたことにより、認証対象の静脈情報の抽出途中において照合候補を決定することが可能となり、また擬似的な要素を含むものを決定要素とする場合に比して、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を低減することができ、かくして高速に認証し得る認証装置１を実現できる。
【０１１９】
（２）第２の実施の形態
（２−１）携帯電話機の外観構成
図１３において、第２の実施の形態による携帯電話機１００の外観構成を示す。この携帯電話機１００は、略直方体状の第１の筺体（以下、これを第１筐体と呼ぶ）１０２及び第２の筺体（以下、これを第２筺体と呼ぶ）１０３と、ヒンジ部１０４とによって構成される。
【０１２０】
第１筺体１０２における一面Ｐ１の中央部には、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)１１１が設けられ、該一面Ｐ１のうち、凹状端部の逆側となる端部には、スピーカ１１２が設けられる。
【０１２１】
一方、第２筺体１０３における一面Ｐ２の中央部には、電源キー、発呼キー、メニューキー及び文字入力キー等の操作部１１３が設けられる。またこの一面Ｐ２のうち、第１筐体１０２における凹状端部に対応する凸状端部には撮像口１１４が形成され、該凸状端部の逆側となる端部には、マイクロフォン１１５が設けられる。
【０１２２】
他方、ヒンジ部１０４は、第１筺体１０２の凹状端部と、第２筺体１０３の凸状端部とを貫通する回転軸を有し、この回転軸を介して、図１４に示すように、第１の筺体１０２又は第２の筺体１０３を、当該面Ｐ１、Ｐ２が対向した状態（以下、これを閉状態と呼ぶ）と、当該面Ｐ１、Ｐ２が所定の角度をなす状態（以下、これを開状態と呼ぶ）との間で移動可能に支持する。
【０１２３】
この携帯電話機１００は、開状態のときのみならず閉状態のときにも、第２筺体１０３の凸状端部が露出される構造となっているので、閉状態又は開状態のいずれの場合であっても、撮像口１１４を介して被写体を撮像し得るようになされている。
【０１２４】
かかる構成に加えてこの携帯電話機１００は、第１筐体１０２の所定位置に配される指内方における血管の撮像光を撮像口１１４に入射させるための構造を有している。具体的には、ＬＣＤ１１１の上端とスピーカ１１２との間に近赤外光を照射する光源部１２１が設けられ、該ＬＣＤ１１１における上側の脇に薄厚板状の１対の台座１２２（１２２ａ、１２２ｂ）が設けられる。
【０１２５】
したがって、図１５に示すように、ＬＣＤ１１１の上端に沿って、該ＬＣＤ１１１の上側（スピーカ１１２側）ではなく表示面側に指を配すべきことを、１対の台座１２２の設置位置や、該台座１２２と光源部１２１との配置関係によって構造的に把握させて案内し得るようになされている。またこの携帯電話機１００は、１対の台座１２２によって、ＬＣＤ１１１の表示面に対して指の汗等の汚れが付着することを回避し得るようになされている。
【０１２６】
例えば図１６に示すように、開状態における第１筐体１０２の所定位置に指が配されている場合、光源部１２１から発射される近赤外光は、該指内方の静脈層よりも深層部分となる後方に照射され、指内方を反射又は散乱して指から出射する。
【０１２７】
また、指から出射する近赤外光のうち、第１筐体１０２の一面Ｐ１と平行又は略平行となる近赤外光は撮像口１１４に入射し、第２筐体１０３内部に配される光学系によりＣＣＤ(Charge Coupled Device)に導光される。この近赤外光は、非静脈部分（静脈層を経由していない部分）では明るい状態となる一方、静脈部分（静脈層を経由した部分）ではヘモグロビンの吸光特性により暗い状態が保たれることとなる。
【０１２８】
（２−２）携帯電話機の回路構成
次に、この携帯電話機１００の回路構成を説明する。この携帯電話機１００は、図１３との対応部分に同一符号を付した図１７に示すように、制御部１３０に対して、ＬＣＤ１１１、スピーカ１１２、マイクロフォン１１４、ＣＣＤ１３１、記憶部１３２及び通信処理部１３３をそれぞれバス１３４を介して接続することにより構成される。
【０１２９】
制御部１３０は、この携帯電話機１００全体の制御を司るＣＰＵと、起動プログラムなどが格納されるＲＯＭと、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭとを含むコンピュータとして構成される。
【０１３０】
この制御部１３０には、血管登録モードの実行命令、認証モードの実行命令、電子メールを作成及び送信するモードの実行命令、通話モードの実行命令などの各種命令が、操作部１１３から入力される。
【０１３１】
制御部１３０は、入力される命令に基づいて実行すべきモードを決定し、この決定結果に対応するプログラムに基づいて、ＬＣＤ１１１、スピーカ１１２、マイクロフォン１１４、ＣＣＤ１３１、記憶部１３２及び通信処理部１３３を適宜制御して各種処理を実行するようになされている。
【０１３２】
ＬＣＤ１１１は、制御部１３０から与えられる表示データに基づく内容を、文字や図形により表示画面に表示するようになされている。スピーカ１１２は、制御部１３０から与えられる音声データに基づく音声を出力するようになされている。マイクロフォン１１４は、外部から集音した音声を所定周期ごとに音声データとして生成し、制御部１３０に出力するようになされている。
【０１３３】
ＣＣＤ１３１は、撮像口１１４（図１３）から入射される撮像光を所定周期ごとに光電変換し、該光電変換結果として得られる画像データを制御部１３０に送出するようになされている。
【０１３４】
記憶部１３２は、静脈情報や、プログラムあるいは設定情報等の各種データを保持するためのものであり、制御部１３０により指定されるデータを記憶し、又は読み出すようになされている。
【０１３５】
通信処理部１３３は、マイクロフォン１１４又は制御部１３０から供給される各種データに対して所定の変調処理を施した後に増幅し、この結果得られる信号を、この携帯電話機１００に設けられたアンテナＡＮＴを介してアップリンク波信号として基地局（図示せず）に送信する。
【０１３６】
一方、通信処理部１３３は、基地局（図示せず）から送信されたダウンリンク波信号をアンテナＡＮＴを介して受信し、増幅した後に所定の復調処理を施し、この結果得られるデータをスピーカ１１２又は制御部１３０に送出するようになされている。
【０１３７】
（２−２−１）静脈登録モード
次に、静脈登録モードについて説明する。制御部１３０は、実行すべきモードとして静脈登録モードを決定した場合、第１の筐体１０２及び第２の筐体１０３を開状態にすべきこと（図１６）及びＬＣＤ１１１の上端に指背が沿った状態で表示面上に指をおくべきこと（図１５）を、ＬＣＤ１１１及びスピーカ１１２の少なくとも一方を介して通知する。
【０１３８】
この後、制御部１３０は、図２との対応部分に同一符号を付した図１８に示すように、撮像制御部２１、静脈情報抽出部２２、キー情報抽出部２３及び登録部１４０として機能する。ここでは、第１の実施の形態における登録部２４の構成と異なる登録部１４０についてのみ説明する。
【０１３９】
登録部１４０は、静脈情報抽出部２２によって抽出された静脈情報の情報量や静脈パターンの形状等に基づいて、該静脈情報が登録対象として適すものであるか否かを判定する。また登録部１４０は、登録対象として適すものである場合には、一の登録者が登録すべき数として２以上に設定される登録数に達したか否かを判定する。
【０１４０】
ここで、登録部１４０は、登録対象として適さない静脈情報を得た場合、又は、登録対象として適す静脈情報が登録数に達していない場合、その旨をＬＣＤ１１１及びスピーカ１１２の少なくとも一方を介して通知する。
【０１４１】
これに対して、登録部１４０は、登録対象として適す静脈情報が登録数に達したときには、各静脈情報と、これら静脈情報の抽出過程の画像からキー情報抽出部２３によって抽出されたキー情報とを組（以下、これを登録セットとも呼ぶ）として記憶部１３２に記憶する。
【０１４２】
このように登録部１４０は、同一指における複数の静脈情報と、それらキー情報とを登録する点で、ある指の唯一の静脈情報と、そのキー情報とを登録する第１の実施の形態の登録部２４とは相違する。
【０１４３】
（２−２−２）認証モード
次に、認証モードについて説明する。制御部１３０は、実行すべきモードとして認証モードを決定した場合、第１の筐体１０２及び第２の筐体１０３を開状態にすべきこと（図１６）及びＬＣＤ１１１の上端に指背が沿った状態で表示面上に指をおくべきこと（図１５）を、ＬＣＤ１１１及びスピーカ１１２の少なくとも一方を介して通知する。
【０１４４】
認証部１５０には、記憶部１３２に記憶される登録セットが１つとなる場合、該登録セットにおける静脈情報が、読出部３１から与えられる。この場合、認証部１５０は、読出部３１によって読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【０１４５】
一方、認証部１５０には、記憶部１３２に記憶される登録セットが複数となる場合、各登録セットにおける静脈情報に対応する登録対象のキー情報が、読出部３１から与えられる。
【０１４６】
この場合、認証部１５０は、読出部３１によって読み出された登録対象のキー情報と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象のキー情報とに基づいて、記憶部１３２に登録された複数の登録セットのなかから、静脈情報抽出部２２によって抽出される認証対象の静脈情報と照合すべき候補となる登録セットを決定する。
【０１４７】
また認証部１５０は、照合候補として決定した登録セットにおける静脈情報を読出部３１に読み出させ、当該読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【０１４８】
このように認証部１５０は、登録セットとされる静脈情報を単位として照合候補を決定する点で、個々の静脈情報を単位として照合候補を決定する第１の実施の形態の認証部３２とは相違する。また認証部１５０では、照合候補を決定手法が第１の実施の形態の認証部３２とは相違する。この認証部１５０の具体的処理内容については次の項目で説明する。
【０１４９】
（２−３）認証部の構成
次に、認証部１５０の構成を説明する。この認証部１５０は、図１０との対応部分に同一符号を付した図２０に示すように、候補選択部１６０、候補決定部７２及び判定部７３によって構成される。ここでは、第１の実施の形態における候補決定部７１の構成と異なる候補選択部１６０についてのみ説明する。
【０１５０】
候補選択部１６０は、読出部３１によって記憶部１３２から読み出された登録対象の選択キー情報（指輪郭の位置（座標値）、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象の選択キー情報（指輪郭の座標値、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）との対応するもの同士を比較する。
【０１５１】
指輪郭の座標値を示す選択キー情報を比較する場合、この候補選択部１６０は、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮する点で、該配置シフトを考慮していなかった第１の実施の形態における候補選択部７１とは相違する。
【０１５２】
すなわち、候補選択部７１では、登録対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）と、認証対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）との差の絶対値が行（又は列）単位で求められた。このため、ＬＣＤ１１１の上端に沿って配された指が、登録時と認証時とでその指の長方向側にずれが生じていた場合、同一の登録者における同一指であったとしても、例えば図２０に示すように、指輪郭の形状が相違することになる。
【０１５３】
したがって、この場合、指輪郭相違値が、同一人における同一指であるにもかかわらず高くなり、この結果、照合候補として選択されるべき本人の静脈情報が選択されないといったことが起こり得る。
【０１５４】
そこでこの候補選択部１６０は、登録対象及び認証対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）のいずれか一方をシフト対象とし、例えば図２２に示すように、非シフト対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）ＮＳに対して、シフト対象とした選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）ＳＫを、開始位置（図２２（Ａ））から指の長方向に対応する方向へ終了位置（図２２（Ｂ））まで所定の移動幅で移動させる。
【０１５５】
また候補選択部１６０は、開始位置及び終了位置を含む各シフト位置において、対応する指輪郭部分（図２２では矢印で示す範囲）での絶対値差の割合の平均を求め、最小をとるものを指輪郭相違値とする。ちなみに、図２２では、図２２（Ａ）の場合が、最小の指輪郭相違値をとることになる。
【０１５６】
具体的にこの候補選択部１６０は、指輪郭の長さを「ｌｖ」とし、シフト量の最大値を「ｌＳｍａｘ」とし、当該指輪郭を構成するインデックス（位置）を「ｐ」とし、そのインデックス（位置）での値を「Ｓ」とすると、次式
【０１５７】
【数３】
【０１５８】
によって指輪郭相違値を得る。ちなみに、（３）式における「ｒ」は登録対象を、「ｉ」は認証対象をそれぞれ意味する。
【０１５９】
このようにして候補選択部１６０は、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮するようになされている。
【０１６０】
一方、輝度階級ごとの画素数を示す選択キー情報を比較する場合、および、静脈画素数を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部１６０は、第１の実施の形態における候補選択部７１と同一手法により指領域相違値、血管相違値を得る。
【０１６１】
また、候補選択部１６０は、選択キー情報同士の比較結果として、指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値を得た場合、第１の実施の形態と同様に、（１）式を用いて指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値における数量の幅を一定とする（正規化する）。
【０１６２】
その後、候補選択部１６０は、正規化した指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値を用いて、登録セット単位で照合候補と評価すべき評価値を生成する。ここで、この候補選択部１６０は、登録セット単位で評価値を生成する点で、登録される個々の静脈情報単位で評価値を生成していた第１の実施の形態における候補選択部７１とは相違する。
【０１６３】
すなわち、登録セットにおける複数の静脈情報は、それぞれ相違するものの同一人のものであるため、大きく相違するものではない。このため、登録セットにおける複数の静脈情報に対して求められた評価値は、認証対象者がその登録者であれば、大きく相違することはなく、かつ、いずれも小さい値をとることになる。
【０１６４】
しかしながら、例えば図２３に示すように、登録セットにおける複数の静脈情報のうち、ある１つの静脈情報に対して求められた評価値Ｅだけが小さい場合、該登録セットとしては、認証対象者がその登録者本人である可能性は低い。にもかかわらず、第１の実施の形態における候補選択部７１では、その評価値Ｅが高い静脈情報が、登録者本人の静脈情報よりも先に照合候補とされ、かえって認証速度が遅くなるといったことが起こり得る。
【０１６５】
そこでこの候補選択部１６０は、例えば図２４に示すように、登録セットごとに、該登録セットにおける複数の静脈情報それぞれに対して（２）式を用いて得られる評価値Ｅの逆数の総和を求め、当該総和を登録セットに対する評価値とするようになされている。ここで、静脈情報に対する評価値Ｅは小さいほど本人である可能性が高く、この登録セットに対する評価値は、該評価値Ｅの逆数の総和であることから、大きいほど本人である可能性が高いことを意味する。
【０１６６】
このように候補選択部１６０は、登録セットにおける各静脈情報を単位とする評価値を得ることで、該登録セットの一部の静脈情報に対する評価値Ｅだけが高いことに起因する照合候補の選択精度の低下を未然に防止することができる。
【０１６７】
ところで、登録セットに対する評価値の算出手法として、（２）式を用いて得られる値の平均、あるいは、該値の和等を採用した場合、登録セットに対する評価値としては大きくなるため、本人よりも先に他人の登録セットが照合候補とされ、かえって認証速度が遅くなるといったことが起こり得る。しかしながら候補選択部１６０は、（２）式を用いて得られる値の「逆数の」総和としているので、上述のような事態も未然に防止することができる。
【０１６８】
なお、候補選択部１６０は、各登録セットの評価値を求めた場合には、該評価値に対して設定された閾値以上となる評価値をもつ登録セットの選択キー情報と、該選択キー情報に対応付けたられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報との照合候補として選択し、第１の実施の形態における候補選択部７１と同様にして順位付けするようになされている。
【０１６９】
（２−４）動作及び効果
以上の構成において、この携帯電話機１００は、指輪郭の形状を示す登録対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）と、認証対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）とから、照合候補の選択指標とされる指輪郭相違値を求める場合、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮して求めるようにした（（３）式、図２２）。
【０１７０】
したがって、携帯電話機１００は、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮しない場合に比して、照合候補の選択指標の１つとされる指輪郭相違値を正確に求めることができる。このため、この携帯電話機１００では、同一人における同一指であるにもかかわらず、照合候補として選択されるべき本人の静脈情報が選択されないといったことを未然に低減でき、この結果、より高速に本人判定を行うことが可能となる。
【０１７１】
これに加えて、この携帯電話機１００における指の配置場所では、配すべき指の幅方向への配置シフトを生じさせない対策が構造的に講じられる（図１５）。すなわち、光源部１２１の照射対象となる部分に設けられ、指の長方向の表面をあわせて指を配すべきことを示すＬＣＤ１１１の上端線及び台座１２２を挟んで、該光源部１２１と対向側にＣＣＤが設けられている。
【０１７２】
携帯電話機１００は、このＣＣＤから出力される画像における選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）を用いて、指輪郭相違値を、指の長方向への配置シフトを考慮して求めるので、指の幅方向への配置シフトを考慮した演算を省くことができ、この結果、より高速に本人判定を行うことが可能となる。
【０１７３】
またこの携帯電話機１００は、登録モードでは同一指における複数の静脈情報と、それらキー情報とを登録セットとして登録し、認証モードでは認証対象の静脈情報と照合すべき登録セットの候補を選択する。
【０１７４】
具体的には、登録セットごとに、該登録セットにおける複数の静脈情報それぞれに対して（２）式を用いて得られる評価値Ｅの逆数の総和を求める（図２４）。登録セットを単位としながらも、該登録セットに含まれる個々の静脈情報に対する評価値Ｅの影響を、該評価値Ｅの平均あるいは和をとる場合に比して、正当に重み付けすることができる。
【０１７５】
したがって、この携帯電話機１００では、同一人における同一指であるにもかかわらず、照合候補として選択されるべき本人の静脈情報が選択されないといったことを未然に低減でき、この結果、より高速に本人判定を行うことが可能となる。
【０１７６】
以上の構成によれば、照合候補の選択指標の１つとされる指輪郭相違値を正確に求めるようにするとともに、該選択指標から求めるべき評価値を登録セット単位としたことにより、認証装置１に比してより一段と高速に認証し得る携帯電話機１００を実現できる。
【０１７７】
（３）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部として、図４に示した各部４１〜４８を有する静脈情報抽出部２２を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら各部４１〜４８のうちの一部を省略する若しくは入れ替える、あるいは、新たな処理部を加える等、必要に応じて構成態様を変更することができる。また、各部４１〜４８の処理手法（例えばカーネルサイズ等）についても同様である。
【０１７８】
また上述の実施の形態においては、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを抽出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、指の輪郭の位置を示す情報を含めていれば、その他に関しては省略する若しくは入れ替える、あるいは、新たに加えることができる。
【０１７９】
これは、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを個々に用いた場合、指の輪郭の位置を示す情報が最も精度が高かったからである。
【０１８０】
さらに上述の実施の形態においては、選択キー情報を用いて照合候補を選択し、該選択された照合候補のなかから、決定キー情報を用いて照合候補を決定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、選択キー情報を用いて照合候補を決定するようにしてもよい。このようにした場合であっても、当該選択キー情報を用いて照合候補を選択しているため、従来の認証手法に比して認証速度の向上を図ることができる。
【０１８１】
さらに上述の実施の形態においては、指の輪郭の位置を示す情報として、所定領域での基準からの距離を示す情報（図７）を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、ベジェ等を用いて制御点を抽出するようにしてもよく、これ以外の抽出手法を用いてもよい。
【０１８２】
さらに上述の実施の形態においては、指領域の度数分布として、輝度ヒストグラムを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３原色の全部又は一部にヒストグラムを抽出するようにしてもよく、これ以外の抽出手法を用いてもよい。
【０１８３】
さらに上述の実施の形態においては、撮像機能（撮像部１２）、登録機能（図２）、認証機能（図３）を有する認証装置１を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該用途に応じて、機能ごとに又は各機能の一部を含む単体の装置に分けた態様で適用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明は、バイオメトリクス認証分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】本実施の形態による認証装置の構成を示すブロック図である。
【図２】静脈登録モードにおける制御部の機能的構成（１）を示すブロック図である。
【図３】認証モードにおける制御部の機能的構成（１）を示すブロック図である。
【図４】静脈情報抽出部の構成を示すブロック図である。
【図５】静脈抽出過程での輝度の状態推移の説明に供する略線図である。
【図６】キー情報抽出部の構成を示すブロック図である。
【図７】指輪郭の形状の抽出の説明に供する略線図である。
【図８】輝度ヒストグラムの抽出の説明に供する略線図である。
【図９】静脈の細線化前後の画像を示す略線図である。
【図１０】認証部の構成（１）を示すブロック図である。
【図１１】認証処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実験結果を示す略線図である。
【図１３】携帯電話機の外観構成を示す略線図である。
【図１４】携帯電話機の移動範囲を示す略線図である。
【図１５】光源部及び台座による、ＬＣＤ上端を基準とした指の配置案内の説明に供する略線図である。
【図１６】血管の撮像状態の説明に供する略線図である。
【図１７】携帯電話機の回路構成を示すブロック図である。
【図１８】静脈登録モードにおける制御部の機能的構成（２）を示すブロック図である。
【図１９】認証モードにおける制御部の機能的構成（２）を示すブロック図である。
【図２０】認証部の構成（２）を示すブロック図である。
【図２１】指の長方向への配置シフトによって生じる指輪郭形状の差の説明に供する略線図である。
【図２２】指の長方向への配置シフトを考慮した指輪郭相違値の算出の説明に供する略線図である。
【図２３】静脈情報に対する評価値をもとに照合候補を選択する際の弊害の説明に供する略線図である。
【図２４】登録セットに対する評価値の算出の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
【０１８６】
１……認証装置、１０、１３０……制御部、１１……操作部、１２……撮像部、１３、１３２……記憶部、１４……インターフェース、１５……表示部、１６……音声出力部、２２……静脈情報抽出部、２３……キー情報抽出、２４、１４０……登録部、３１……読出部、３２、１５０……認証部、４１……画像平滑化部、４２……輪郭強調部、４３……マスク画像生成部、４４……切出部、４５……静脈平滑化部、４６……２値化部、４７……太線化部、４８……細線化部、５１……選択キー情報抽出部、５２……決定キー情報抽出部、６１……輪郭形状抽出部、６２……度数分布抽出部、６３……血管量抽出部、７１、１６０……候補選択部、７２……候補決定部、７３……判定部、１００……携帯電話機、１１１……ＬＣＤ、１２１……光源部、１２２……台座。
【技術分野】
【０００１】
本発明は認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法に関し、例えばバイオメトリクス認証に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばある場所の入退場を管理するシステム等のように、複数人の登録情報をメモリに登録し、登録された登録情報と一致する情報を入力した者が登録者であるか否かを、検索する場合がある。この場合、入力される認証対象の情報を、メモリに登録された複数の登録情報とそれぞれ照合する、いわゆる「１：Ｎ認証」が行われる。
【０００３】
この種の認証装置として、複数の登録画像及び認証対象の照合画像から低解像度の変換登録画像及び変換照合画像を生成し、変換照合画像との相関度の高い上位所定数の変換登録画像の生成元となる登録画像を、認証対象の照合画像との照合結果に基づいて登録者であるか否かを判定するようにしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２１５８８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでかかる構成の認証装置では、認証対象の照合画像から変換照合画像を生成しているため、認証対象の照合画像が生成されなければ、登録者であるか否かを判定することができず、認証速度が低下するという問題があった。
【０００５】
また、この認証装置では、変換登録画像及び変換照合画像がハフ変換により生成されるが、当該ハフ変換は、変換前の画像（ｘ−ｙ平面）における直線成分をρ−θ空間において定量化するものである。
【０００６】
しかし、定量化される直線成分は、単純につながった線だけでなく、破線（点線）等のように、直線上にある複数の線分の場合も含まれる。すなわち、登録画像及び照合画像には含まれない要素も適宜加味された大雑把な量の相関度によって、認証対象の照合画像と照合すべき登録画像が決まるため、変換照合画像との相関度の高い上位所定数の変換登録画像の生成元となる登録画像のなかに、当該登録者の登録画像が含まれない可能性が高くなり、かえって認証速度が低下することになる。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高速に認証し得る認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明は、認証装置であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出部と、該情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、静脈情報との照合候補を決定する決定部とを含む構成とする。
【０００９】
また本発明は、認証方法であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出ステップと、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出ステップと、該情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、静脈情報との照合候補を決定する決定ステップとを含む手法とする。
【００１０】
さらに本発明は、登録装置であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出部と、静脈情報とキー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録部とを含む構成とする。
【００１１】
さらに本発明は、登録方法であって、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出部と、静脈情報とキー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録部とを含む手法とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を、照合候補の決定要素としたことにより、該静脈情報を抽出し終わらなくても照合候補の決定が可能となり、またハフ変換画像等のように擬似的な要素を含むことなく、生体の直接的な要素をもとに照合候補を正確に決定することが可能となるため、高速に認証し得る認証装置、認証方法、登録装置及び登録方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面について、本発明を適用した一実施の形態を詳述する。
【００１４】
（１）第１の実施の形態
（１−１）認証装置の回路構成
図１において、第１の実施の形態による認証装置１の回路構成を示す。この認証装置１は、制御部１０に対して、操作部１１、撮像部１２、記憶部１３、インターフェース１４、表示部１５及び音声出力部１６をそれぞれバス１７を介して接続することにより構成される。
【００１５】
制御部１０は、認証装置１全体の制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)と、起動プログラムなどが格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)と、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭ(Random Access Memory)とを含むコンピュータとして構成される。
【００１６】
この制御部１０には、登録対象のユーザ（以下、これを登録者とも呼ぶ）における静脈を登録するモード（以下、これを静脈登録モードとも呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ１又は登録者本人の有無を判定するモード（以下、これを認証モードとも呼ぶ）の実行命令ＣＯＭ２が、操作部１１から入力される。
【００１７】
制御部１０は、かかる実行命令ＣＯＭ１、ＣＯＭ２に基づいて実行すべきモードを決定し、この決定結果に対応するプログラムに基づいて、撮像部１２、記憶部１３、インターフェース１４、表示部１５及び音声出力部１６を適宜制御し、静脈登録モード又は認証モードを実行するようになされている。
【００１８】
撮像部１２は、脱酸素化ヘモグロビン及び酸素化ヘモグロビンの双方に対して特異的に吸収される特性をもつ波長域（７００[nm]〜９００[nm]）が含まれる波長の光（以下、これを近赤外光とも呼ぶ）を、光入力面に配される指内方の静脈層よりも後方（深層）に照射する光源を有する。
【００１９】
また撮像部１２は、光入力面に配される生体部位内の静脈の画像（以下、これを静脈画像とも呼ぶ）の画像データを、所定周期ごとに生成し、これを制御部１０に送出するようになされている。
【００２０】
記憶部１３は、登録対象の静脈画像に含まれる静脈に関する情報（以下、これを静脈情報とも呼ぶ）や、プログラムあるいは設定情報等の各種データを保持するためのものであり、制御部１０により指定されるデータを記憶し、又は読み出すようになされている。
【００２１】
インターフェース１４は、所定の伝送路を介して接続された外部の装置との間で各種データを授受するようになされている。
【００２２】
表示部１５は、制御部１０から与えられる表示データに基づく文字や図形を表示画面に表示する。音声出力部１６は、制御部１０から与えられる音声データに基づく音声を、スピーカから出力するようになされている。
【００２３】
（１−１−１）静脈登録モード
次に、静脈登録モードについて説明する。制御部１０は、実行すべきモードとして静脈登録モードを決定した場合、表示部１５及び音声出力部１６の少なくとも一方を介して光入力面に指を配すべきことを通知した後、図２に示すように、撮像制御部２１、静脈情報抽出部２２、キー情報抽出部２３及び登録部２４として機能する。
【００２４】
撮像制御部２１は、光源を駆動し、光入力面に配される指内方の静脈層よりも後方に近赤外光を照射する。指内方の静脈層の後方に近赤外光が照射された場合、近赤外光は、その指内方において反射及び散乱によって静脈層と表皮層を経由し、光入力面に入射する。この光入力面に入射する近赤外光は、指内方における非静脈部分では明るい状態となる一方、静脈部分ではヘモグロビンの吸光特性により暗い状態が保たれることにより、静脈部分と非静脈部分のコントラストが鮮明となっており、静脈を投影する光（以下、これを静脈投影光とも呼ぶ）として、撮像部１２の撮像面に導光される。
【００２５】
また撮像制御部２１は、撮像部１２から出力される画像データに基づいて、例えば、静脈に焦点が合うように光学レンズのレンズ位置を調整するとともに、所定の露出値（ＥＶ(Exposure Value)）を基準として、絞りの絞り値及び撮像素子に対するシャッター速度（露出時間）をそれぞれ調整することで、光入力面に配される指内方の静脈の撮像状態が良好となるように撮像部１２の撮像条件を設定する。
【００２６】
撮像制御部２１は、撮像部１２の撮像条件を設定した場合、該撮像部１２から出力される画像データを静脈情報抽出部２２に送出する。
【００２７】
静脈情報抽出部２２は、撮像部１２での撮像結果として、撮像制御部２１から与えられる画像データの静脈画像から静脈情報を抽出する。
【００２８】
キー情報抽出部２３は、静脈情報抽出部２２から、静脈情報の抽出過程における所定の段階で生成される画像を取得し、照合候補のキーとして、該画像の状態を示す情報（以下、これをキー情報とも呼ぶ）を抽出する。
【００２９】
登録部２４は、静脈情報抽出部２２によって抽出された静脈情報と、キー情報抽出部２３によって抽出されたキー情報とを対応付けて記憶部１３に登録する。
【００３０】
このようにして制御部１０は、静脈登録モードを決定した場合、静脈情報と、その静脈情報の抽出過程における所定段階の状態を示すキー情報とを記憶部１３に登録するようになされている。
【００３１】
（１−１−２）認証モード
次に、認証モードについて説明する。制御部１０は、実行すべきモードとして認証モードを決定した場合、表示部１５及び音声出力部１６の少なくとも一方を介して光入力面に指を配すべきことを通知した後、図２との対応部分に同一符号を付した図３に示すように、撮像制御部２１、静脈情報抽出部２２、キー情報抽出部２３、読出部３１、認証部３２及び処理実行部３３として機能する。
【００３２】
撮像制御部２１は、近赤外光光源を駆動し、撮像部１２の撮像条件を設定する。一方、静脈情報抽出部２２は、撮像部１２から撮像制御部２１を介して得られる画像データから、静脈登録モードと同一の抽出処理を施し、認証対象の静脈情報を抽出する。
【００３３】
他方、キー情報抽出部２３は、記憶部１３に記憶される登録対象の静脈情報が複数となる場合、認証用静脈情報の抽出過程のうち、静脈登録モードと同一の段階で生成される画像を静脈情報抽出部２２から取得し、当該画像から、静脈登録モードと同一の抽出処理により認証対象のキー情報を抽出する。
【００３４】
読出部３１は、記憶部１３に記憶される登録対象の静脈情報が１つとなる場合、該静脈情報を読み出し、これを認証部３２に送出する。この場合、認証部３２は、読出部３１によって記憶部１３から読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【００３５】
一方、読出部３１は、記憶部１３に記憶される登録対象の静脈情報が複数となる場合、当該静脈情報に対応付けられた登録対象のキー情報を記憶部１３から読み出し、これを認証部３２に送出する。この場合、認証部３２は、読出部３１によって記憶部１３から読み出された登録対象のキー情報と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象のキー情報とに基づいて、記憶部１３に登録された複数の静脈情報のなかから、静脈情報抽出部２２によって抽出される認証対象の静脈情報との照合候補を決定する。
【００３６】
また認証部３２は、照合候補として決定した登録対象の静脈情報を読出部３１に読み出させ、当該読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【００３７】
処理実行部３３は、認証部３２において登録者である（認証成功）と判定された場合、所定の処理を開始させるための制御データを生成し、これをインターフェース１４に接続された内部又は外部の装置に送出する。この装置では、所定の処理として、例えば、ドアを一定期間閉錠する、あるいは、制限対象の動作モードを解除する等の処理が実行される。
【００３８】
また処理実行部３３は、認証部３２において登録者ではないと判定された場合、例えば、登録者として承認することができないことを、表示部１５及び音声出力部１６の少なくとも一方を介して通知する。
【００３９】
このようにしてこの制御部１０は、認証モードを決定した場合、記憶部１３に対して複数の静脈情報が登録されているときには、認証対象の静脈情報に対する照合候補を、当該登録対象の静脈情報及び認証対象の静脈情報の抽出過程における所定段階の状態を示すキー情報を用いて絞り込むようになされている。
【００４０】
（１−２）静脈情報抽出部の構成
次に、静脈情報抽出部２２の構成を説明する。この実施の形態の場合、静脈情報抽出部２２は、図４に示すように、画像平滑化部４１、輪郭抽出部３２、マスク画像生成部４３、切出部４４、静脈平滑化部４５、２値化部４６、太線化部４７及び細線化部４８によって構成される。
【００４１】
画像平滑化部４１は、撮像制御部２１から撮像結果として与えられる画像データの静脈画像に対して、例えばガウシアンと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像を平滑化する。
【００４２】
輪郭抽出部３２は、画像平滑化部４１によって平滑化された静脈画像に対して、例えばＬｏｇ(Laplacian of Gaussian)と呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像における輪郭を浮き彫りに（強調）する。
【００４３】
マスク画像生成部４３は、輪郭抽出部３２によって輪郭が強調された静脈画像から、背景部分とのコントラストを基に指輪郭を検出し、該指輪郭に囲まれる指領域と、それ以外の領域とを２値で示す画像（以下、これをマスク画像とも呼ぶ）を生成する。
【００４４】
切出部４４は、輪郭抽出部３２によって輪郭が強調された静脈画像から、マスク画像生成部４３によって生成されたマスク画像を用いて、指輪郭に囲まれる指領域を含む所定サイズの画像を切り出す。
【００４５】
静脈平滑化部４５は、切出部４４によって切り出された静脈画像に対して、例えばメディアンと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像における静脈部分を平滑化する。
【００４６】
２値化部４６は、静脈平滑化部４５によって静脈部分が平滑化された静脈画像を、設定された輝度レベルを基準として、２値レベルに変換する。ここで、仮に、静脈が平滑化される前の静脈画像を２値化対象の画像とした場合、図５の例に示すように、実際には一本の静脈が、２値化によって２本の静脈として分離される確率が高くなる（図５（Ａ））。したがって、静脈が平滑化された静脈画像を２値化対象とすることで、実際の静脈に近似する状態での２値化が可能となる（図５（Ｂ））。
【００４７】
太線化部４７は、２値化部４６によって２値化された静脈画像に対して、例えばダイレーションと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈画像に含まれる静脈を太線化する。この結果、本来連結された静脈箇所であるにもかかわらず途切れていた静脈箇所が連結される。
【００４８】
細線化部４８は、太線化部４７によって静脈部分が太線化された静脈画像に対して、例えばエロージョンと呼ばれる空間フィルタを用いてフィルタ処理を施し、該静脈部分の静脈幅を一定とする。
【００４９】
このようにして静脈情報抽出部２２は、静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す画像を、静脈情報として抽出するようになされている。
【００５０】
（１−３）キー情報生成部の構成
次に、キー情報抽出部２３の構成を説明する。この実施の形態の場合、キー情報抽出部２３は、図６に示すように、選択キー情報抽出部５１と、決定キー情報抽出部５２とによって構成される。
【００５１】
選択キー情報抽出部５１は、照合候補を選択するためのキーとして、静脈情報抽出部２２における中間段階で生成される画像の状態を示す情報（以下、これを選択キー情報とも呼ぶ）を抽出する部であり、輪郭形状抽出部６１、度数分布抽出部６２及び血管量抽出部６３を有する。
【００５２】
輪郭形状抽出部６１は、画像におけるノイズ成分の除去段階で生成される静脈画像を用いて、指の輪郭形状を示す選択キー情報を抽出する。
【００５３】
この抽出手法の具体的な一例を説明する。輪郭形状抽出部６１は、マスク画像生成部４３からマスク画像を取得し、図７に示すように、該取得したマスク画像（図７（Ａ））から、指輪郭（指枠を構成する画素）の一部を含む特定領域（図７（Ｂ））を切り出す。
【００５４】
そして輪郭形状抽出部６１は、特定領域（図７（Ｂ））を、縦横サイズがｎ分の１倍となるように圧縮し（図７（Ｃ））、該圧縮された特定領域（図７（Ｃ））に含まれる指輪郭（指枠を構成する画素）の位置を、行又は列単位で、特定領域での基準（左端）からの距離を示す座標値（ｘ座標値）として抽出する（図７（Ｄ））。
【００５５】
このようにこの抽出手法では、特定部分の指枠を構成する画素が、行又は列単位で、該特定領域での基準からの距離を示す座標値（ｘ座標値）が選択キー情報とされる。したがって、指枠を構成する各画素のｘ及びｙ座標値を選択キー情報とする場合に比して、小さいデータ容量で指輪郭の状態（形状）を示すことができる。
【００５６】
ちなみに、マスク画像から切り出す特定領域を「240×30」とし、該特定領域をその縦横サイズが５分の１倍となるように圧縮した場合、該圧縮された「48×6」の特定領域での基準に対する指輪郭の位置（座標値）は「48×1」となるので、選択キー情報は２４［byte］となる。
【００５７】
度数分布抽出部６２は、画像におけるノイズ成分の除去段階で生成される静脈画像を用いて、指の輪郭に囲まれる指領域の度数分布を示す選択キー情報を抽出する。
【００５８】
この抽出手法の具体的な一例を説明する。度数分布抽出部６２は、画像平滑化部４１から、平滑化された静脈画像を取得するとともに、マスク画像生成部４３からマスク画像を取得する。
【００５９】
そして度数分布抽出部６２は、図８に示すように、平滑化された静脈画像（図８（Ａ））から、マスク画像を用いて指領域を認識し、該指領域から、設定された輝度階級ごとの画素数を抽出する（図８（Ｂ））。
【００６０】
このようにこの抽出手法では、平滑化された静脈画像内における指領域の輝度ヒストグラムが選択キー情報とされる。したがって、指領域をそのまま選択キー情報とする場合に比して、小さいデータ容量で指領域の状態を示すことができる。ちなみに、輝度階級を１６［bin］とした場合、選択キー情報は１６［byte］となる。
【００６１】
またこの抽出手法では、抽出対象の画像が、画像平滑化部４１によって平滑化された静脈画像とされる。したがって、例えば、画像平滑化部４１の後に、さらに輪郭強調部４２又は静脈平滑化部４５により処理された静脈画像を抽出対象とする場合に比して、指領域に対する輝度操作の程度が小さいため、際立った特徴を示す選択キー情報として抽出することができる。
【００６２】
血管量抽出部６３は、２値画像における静脈の太線化段階で生成される静脈画像を用いて、指の輪郭に囲まれる指領域内の静脈量を示す選択キー情報を抽出する。この抽出手法の具体的な一例を説明する。血管量抽出部６３は、静脈が太線化された２値の静脈画像を太線化部４７から取得し、該静脈画像から、該静脈を構成する画素の数（血管量）を示す選択キー情報を抽出する。
【００６３】
このようにこの抽出手法では、太線化された２値の静脈画像内における血管量が選択キー情報とされる。したがって、血管をそのまま選択キー情報とする場合に比して、小さいデータ容量で指領域の状態を示すことができる。ちなみに、選択キー情報は２［byte］となる。
【００６４】
またこの抽出手法では、静脈が太線化された２値の静脈画像が、血管量の抽出対象の画像とされる。したがって、例えば、多値の静脈画像を抽出対象とする場合に比して、血管部分とそれ以外の部分との境界がはっきりしているため、一定の基準のもとに血管量を抽出できる。一方、図９に示すように、静脈が太線化された２値の静脈画像（図９（Ａ））は、該静脈画像に対して細線化処理を施す過程を経た後に得られる静脈画像（図９（Ｂ））を抽出対象とする場合に比して、血管状態が忠実に反映されているため、際立った特徴を示す選択キー情報として抽出することができる。
【００６５】
ちなみに、上述の選択キー情報抽出部５１により抽出される選択キー情報の容量は、２４［byte］、１６［byte］、２［byte］の計４２［byte］を要するが、４８種の登録対象の静脈情報を登録した場合であっても、該静脈情報に対応付けられて記憶部１３に登録される選択キー情報は、１［Kbyte］以内に納まる。したがって、記憶部１３に対する選択キー情報の占有量を極力小さい状態とすることが可能である。
【００６６】
決定キー情報抽出部５２は、照合候補を決定するためのキーとして、静脈情報抽出部２２において登録対象とされる画像の生成段階で生成される静脈画像の状態を示す情報（以下、これを決定キー情報とも呼ぶ）を抽出する部である。
【００６７】
この決定キー情報抽出部５２は、登録対象とされる静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す静脈画像を細線化部４８から取得し、該静脈画像から、縦横サイズをｎ分の１倍に圧縮した画像（以下、これをサムネイル画像とも呼ぶ）を決定キー情報として抽出する。
【００６８】
したがって、この決定キー情報は、登録対象とされる静脈画像全体の内容が反映されたものであるから、指輪郭状態抽出部４１、指領域状態抽出部４２又は血管状態抽出部４３によって抽出される選択キー情報に比して、静脈に関して詳細内容を示すキー情報となる。
【００６９】
（１−４）認証部の構成
次に、認証部３２の構成を説明する。この実施の形態では、認証部３２は、図１０に示すように、候補選択部７１、候補決定部７２及び判定部７３によって構成される。
【００７０】
候補選択部７１は、読出部３１によって記憶部１３から読み出された登録対象の選択キー情報（指輪郭の位置（座標値）、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象の選択キー情報（指輪郭の座標値、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）との対応するもの同士を比較する。
【００７１】
指輪郭の座標値を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部７１は、登録対象の選択キー情報（指輪郭の座標値）と、認証対象の選択キー情報（指輪郭の座標値）とを、行（又は列）単位で差の絶対値を求め、これら差の絶対値を合計する。この合計により得られる値は、小さいほど、指輪郭における形状の類似度が高いことを意味する。以下、この合計値は、指輪郭相違値と適宜呼ぶ。
【００７２】
一方、輝度階級ごとの画素数を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部７１は、登録対象の選択キー情報（輝度階級ごとの画素数）と、選択キー情報抽出部５１によって抽出された認証対象の選択キー情報（輝度階級ごとの画素数）とを、対応する階級ごとに画素数の小さいほうをとり、これらを合計する。この合計により得られる値は、大きいほど、指領域における輝度状態の類似度が高いことを意味する。以下、この合計値は、指領域相違値と適宜呼ぶ。
【００７３】
他方、静脈画素数を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部７１は、登録対象のキー情報（静脈画素数）と、選択キー情報抽出部５１によって抽出された認証対象の選択キー情報（静脈画素数）との差を求める。この差により得られる値は、小さいほど、静脈の占有量の類似度が高いことを意味する。血管相違値と適宜呼ぶ。
【００７４】
また候補選択部７１は、選択キー情報同士の比較結果として、指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値を得た場合、指輪郭相違値をＳ、指領域相違値をＨ、血管相違値をＤとするとともに、指輪郭相違値に対して設定された第１の閾値をＴ１、指領域相違値に対して設定された第２の閾値をＴ２、血管相違値に対して設定された第３の閾値をＴ３とすると、
【００７５】
【数１】
【００７６】
のように、第１の閾値Ｔ１に対する指輪郭相違値Ｓの割合ＥＳと、第２の閾値Ｔ２に対する指領域相違値Ｈの割合ＥＨと、第３の閾値Ｔ３に対する血管相違値Ｄの割合ＥＤとを求めることで、当該指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値における数量の幅を一定とする（正規化する）。
【００７７】
そして候補選択部７１は、次式
【００７８】
【数２】
【００７９】
のように、第１の閾値Ｔ１に対する指輪郭相違値Ｓの割合ＥＳと、第３の閾値Ｔ３に対する血管相違値Ｄの割合ＥＤとの和から、第２の閾値Ｔ２に対する指領域相違値Ｈの割合ＥＨを減算し、照合候補と評価すべき評価値Ｅを生成する。ここで、指輪郭相違値Ｓ及び血管相違値Ｄが小さいほど、また指領域相違値Ｈが大きいほど類似性が高いものであるから、この評価値Ｅは、小さいほど本人である可能性が高いことを意味するものとなる。
【００８０】
この状態において候補選択部７１は、評価値Ｅに対して設定された第４の閾値未満となる評価値をもつ登録対象の選択キー情報を検出し、該選択キー情報に対応付けたられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報との照合候補として選択する。
【００８１】
ここで、候補選択部７１は、照合候補として選択した選択数を、予め規定された数（以下、これを規定候補数とも呼ぶ）と比較し、照合候補の選択数が規定候補数以上となる場合、照合候補に対する照合順位を、評価値Ｅが低い順に順位付けする。
【００８２】
一方、照合候補の選択数が規定候補数未満となる場合、該照合候補として選択した登録対象の静脈情報のなかに、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが含まれている可能性がある。この場合、候補選択部７１は、評価値Ｅの低いものから順に、規定候補数分の照合候補を再選択するとともに、該照合候補に対する照合順位を順位付けする。
【００８３】
このように候補選択部７１は、登録時及び認証時に抽出される静脈情報の抽出途中で得られる画像の一部分（指輪郭部分、指領域部分、静脈部分）の大雑把な状態（形状、輝度状態、静脈画素数）の類似度を、照合候補の選択基準及び順位付け基準として、認証対象の静脈情報に対する照合候補とすべき登録対象の静脈情報を選択するとともに順位付けするようになされている。
【００８４】
また候補選択部７１は、照合候補数が規定候補数未満となるときには、当該状態（形状、輝度状態、静脈画素数）の類似度が一定のレベル（第４の閾値）未満にあるか否かにかかわらず、該類似度が低いものから順に、登録対象の静脈情報を選択するとともに順位付けすることで、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが照合候補とされる率を向上することができるようになされている。
【００８５】
ちなみに、指輪郭の形状は、例えば、指先の湾曲の程度や、指の太さの程度などによって相違することから、候補選択部７１では、当該指輪郭の形状をもとに、認証時の指の種類や、成長の程度が異なる登録対象の静脈情報が、照合候補からおおよそ除外されることになる。
【００８６】
また、指領域の輝度状態は、例えば、指の太さの程度や、黒人と白人等といった人種などによって相違することから、候補選択部７１では、当該指領域の輝度状態をもとに、認証時の指の種類や、人種が異なる登録対象の静脈情報が、照合候補からおおよそ除外されることになる。
【００８７】
さらに、血管量は、例えば、脂肪量の程度もしくは男女差又は指の太さの程度などによって相違することから、候補選択部７１では、当該血管量をもとに、認証時の指の種類や、男女が異なる登録対象の静脈情報が、照合候補からおおよそ除外されることになる。
【００８８】
候補決定部７２は、候補選択部７１によって選択された規定候補数以上の照合候補のなかから、該照合候補の登録対象の静脈情報に対応付けられた決定キー情報（サムネイル画像）と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象の決定キー情報（サムネイル画像）とを用いて、一の照合候補を決定する。
【００８９】
具体的には、候補決定部７２は、読出部３１に対して、登録対象の決定キー情報（サムネイル画像）を、候補選択部７１によって順位付けされた順に読み出させ、該登録対象のキー情報（サムネイル画像）が読み出されるたびに、認証対象の決定キー情報（サムネイル画像）と照合する。この決定キー情報（サムネイル画像）の照合には、例えば、相互相関関数、位相相関関数又はＳＡＤ(Sum of Absolute difference)等のように、照合対象となる各画像の類似度（隔たりの程度）を求めるものが用いられる。
【００９０】
そして候補決定部７２は、登録対象及び認証対象の決定キー情報（サムネイル画像）同士の照合結果が、該照合結果に対して設定される第５の閾値以上となる場合、当該登録対象のサムネイル画像に対応付けられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報の照合候補として決定する。
【００９１】
このように候補決定部７２は、登録時及び認証時に抽出される静脈情報の抽出結果から、選択キー情報に比して詳細な状態を示すものとして得られる決定キー情報（サムネイル画像）の類似度を、照合候補の決定基準として、認証対象の静脈情報に対する照合候補とすべき登録対象の静脈情報を決定するようになされている。
【００９２】
判定部７３は、候補決定部７２により照合候補として決定された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを照合し、この照合結果に基づいて登録者であるか否かを判定する。この静脈情報の照合には、上述の決定キー情報（サムネイル画像）の照合と同一のものを用いてもよく、相違するものを用いてもよい。
【００９３】
（１−５）認証処理手順
次に、認証部３２の認証処理手順を説明する。図１１に示すように、認証部３２は、認証モードを決定した場合、この認証処理手順を開始し、ステップＳＰ１において、登録対象及び認証対象の選択キー情報を取得し、次のステップＳＰ２に進む。
【００９４】
認証部３２は、このステップＳＰ２において、登録対象の選択キー情報と、認証対象の選択キー情報とを比較し、該比較結果が小さいほど照合候補と評価すべきものとする評価値を生成した後、ステップＳＰ３に進む。
【００９５】
認証部３２は、このステップＳＰ３において、所定値未満となる評価値をもつ登録対象の選択キー情報を検出し、該選択キー情報に対応付けたられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報との照合候補として選択し、次のステップＳＰ４に進んで、当該選択数が予め規定された数（規定候補数）以上となるか否かを検出する。
【００９６】
ここで、選択数が規定候補数以上となる場合、認証部３２は、照合候補として選択した登録対象の静脈情報のなかに、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが含まれている可能性が高いと判定する。この場合、認証部３２は、ステップＳＰ５を経ずにステップＳＰ６に進む。
【００９７】
一方、選択数が規定候補数未満となる場合、認証部３２は、照合候補として選択した登録対象の静脈情報のなかに、認証対象の静脈情報と同一又は同一のものとすべきものが含まれている可能性が低いと判定する。この場合、認証部３２は、ステップＳＰ５に進んで、ステップＳＰ２で生成した評価値の低いものから順に、規定候補数分の照合候補を再選択した後、ステップＳＰ６に進む。
【００９８】
認証部３２は、ステップＳＰ６において、選択した照合候補を、ステップＳＰ２で生成した評価値の低いものから順に順位付けし、続くステップＳＰ７において、該照合候補となる登録対象の静脈情報に対応付けられた決定キー情報と、認証対象の決定キー情報とを取得する。
【００９９】
そして認証部３２は、ステップＳＰ８に進んで、登録対象の決定キー情報を、ステップＳＰ６で順位付けされた順序で認証対象の決定キー情報と照合し、該認証対象の決定キー情報と所定以上の類似度となる登録対象の決定キー情報に対応付けられた登録対象の静脈情報を、照合候補として決定する。
【０１００】
認証部３２は、次のステップＳＰ９において、照合候補として決定された登録対象の静脈情報と、認証対象の静脈情報とを照合し、この照合結果に基づいて、続くステップＳＰ１０において、登録者であるか否かを判定した後、この認証処理手順を終了する。
【０１０１】
このようにこの認証部３２は、選択キー情報を用いて照合候補を大雑把に絞り込んだ後、該照合候補を、選択キー情報よりも詳細な状態を示す決定キー情報を用いてさらに絞り込むようになされている。
【０１０２】
（１−６）動作及び効果
以上の構成において、この認証装置１は、登録対象の静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示すキー情報を抽出し、該キー情報と、静脈情報と対応付けて記憶部３１に登録する。
【０１０３】
一方、認証装置１は、認証対象の静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出し、該情報と、記憶部１３に登録されたキー情報との類似度に基づいて、登録対象の静脈情報のなかから、認証対象の静脈情報との照合候補を決定する。
【０１０４】
したがって、この認証装置１では、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置が、照合候補の決定要素となる。これによりこの認証装置１では、認証対象の静脈情報の抽出途中において照合候補を決定することができ、この結果、高速に認証することができる。また、指の輪郭の位置情報は、ハフ変換画像等のように擬似的な要素を含むことなく、生体の直接的な要素となるので、該擬似的な要素を含むものを決定要素とする場合に比して、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を低減することができ、この結果、高速に認証することができる。
【０１０５】
またこの認証装置１では、指の輪郭の位置として、静脈情報の中間段階で生成される画像の所定領域から、指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置（図７（Ｃ））が採用される。
【０１０６】
したがって、この認証装置１では、指の指枠を構成する画素の位置を指の輪郭形状を示す情報とする場合（図７（Ｂ））に比して小さい情報量で輪郭形状を示すことができ、この結果、記憶部１３に対する占有量を低減できるとともに、指の輪郭の位置を示す情報の類似度を得る過程での処理負荷を低減できる。
【０１０７】
またこの認証装置１では、所定間隔ごとの画素の位置として、ｘ座標値及びｙ座標値ではなく、所定領域での基準（左端）からの距離を示す座標値（ｘ座標値）が採用される（図７（Ｄ））。したがって、より一段と小さい情報量で輪郭形状を示すことができる。
【０１０８】
またこの認証装置１では、指の輪郭の位置を示す情報の抽出対象の画像として、指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階（画像平滑化部４１）で生成される画像が採用される。したがって、撮像環境等の一過性の変化に起因する擬似的な要素が除かれた画像から、指の輪郭部分をより正確に抽出することができ、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を一段と低減することができる。
【０１０９】
またこの認証装置１では、指の輪郭形状を示す情報だけでなく、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とが抽出される。したがって、この認証装置１では、生体において異なる観点の特徴を捉えることができるため、指の輪郭形状を示す情報だけの場合に比して、個々の情報の情報量を抑えたとしても、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を一段と低減することができる。
【０１１０】
ここで、実験結果を図１２に示す。この図１２は、５０人分の各指の静脈画像（２００枚）を登録対象とし、個々の静脈画像を認証対象として、指の輪郭形状を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを、３次元プロットしたものである。この図１２からも明らかなように、グレーのマーク群（本人同士の群）は、ブラックのマーク群（他人同士の群）の隅に固まっており、当該情報によって、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない可能性が極めて低いということが分かる。
【０１１１】
またこの認証装置１では、指の輪郭形状を示す情報と、指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報との類似度は、（１）式及び（２）式に示したように、第１の閾値Ｔ１に対する指輪郭相違値Ｓの割合ＥＳと、第３の閾値Ｔ３に対する血管相違値Ｄの割合ＥＤとの和から、第２の閾値Ｔ２に対する指領域相違値Ｈの割合ＥＨを減算した結果が用いられる。
【０１１２】
したがって、この認証装置１では、相関係数のように、分散や標準偏差等の複雑な統計学的手法を用いる場合に比して、加算又は減算の簡易な演算手法で類似度を得ることができ、この結果、より一段と高速に認証することができる。
【０１１３】
またこの認証装置１では、選択キー情報（指の輪郭形状を示す情報と、指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報）の類似度によって照合候補を選択し、選択された照合候補のなかから、当該選択キー情報よりも情報量の多い決定キー情報（サムネイル画像）の類似度によって照合候補を決定する手法が採用される。
【０１１４】
したがってこの認証装置１では、照合候補を簡易に絞り込んだ後に、詳細に絞り込むことができるため、単に選択キー情報又は決定キー情報によって照合候補を決定する場合に比して、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を低減しながらも、高速に認証できる。
【０１１５】
ちなみに、選択キー情報の類似度を求める時間は、一の静脈画像では、MATLAB7.4.0上で0.01［msec］以下であった。また、例えば、N枚の画像から選択キー情報を用いてN/4枚が照合候補として選択されるものとし、該選択されたN/4枚のなかから、決定キー情報を用いてN/8枚目を照合候補として決定されるものとした場合、当該決定時間は、MATLAB7.4.0上で3［msec］を要し、決定された照合候補と、認証対象の静脈情報とを照合して登録者の有無を判定するまでの時間は、MATLAB7.4.0上で10［msec］を要した。
【０１１６】
したがって、上述の認証処理手順による理論的な平均時間は、0.01・N［msec］+3N/8［msec］+10［msec］、すなわち0.3651N+10［msec］になる。一方、選択キー情報を用いずに、単に決定キー情報（サムネイル画像）のみによって照合候補を決定する手法の場合、理論的な平均時間は1.5 N+10［msec］になる。
【０１１７】
よって、認証速度は、選択キー情報を用いて照合候補を簡易に絞り込んだ後に、決定キー情報を用いてさらに絞り込むほうが、当該決定キー情報だけを用いて照合候補を絞り込む場合に比して、およそ４倍速くなる。
【０１１８】
以上の構成によれば、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭形状を、照合候補の決定要素としたことにより、認証対象の静脈情報の抽出途中において照合候補を決定することが可能となり、また擬似的な要素を含むものを決定要素とする場合に比して、照合候補のなかに、登録者の登録画像が含まれていない等の可能性を低減することができ、かくして高速に認証し得る認証装置１を実現できる。
【０１１９】
（２）第２の実施の形態
（２−１）携帯電話機の外観構成
図１３において、第２の実施の形態による携帯電話機１００の外観構成を示す。この携帯電話機１００は、略直方体状の第１の筺体（以下、これを第１筐体と呼ぶ）１０２及び第２の筺体（以下、これを第２筺体と呼ぶ）１０３と、ヒンジ部１０４とによって構成される。
【０１２０】
第１筺体１０２における一面Ｐ１の中央部には、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)１１１が設けられ、該一面Ｐ１のうち、凹状端部の逆側となる端部には、スピーカ１１２が設けられる。
【０１２１】
一方、第２筺体１０３における一面Ｐ２の中央部には、電源キー、発呼キー、メニューキー及び文字入力キー等の操作部１１３が設けられる。またこの一面Ｐ２のうち、第１筐体１０２における凹状端部に対応する凸状端部には撮像口１１４が形成され、該凸状端部の逆側となる端部には、マイクロフォン１１５が設けられる。
【０１２２】
他方、ヒンジ部１０４は、第１筺体１０２の凹状端部と、第２筺体１０３の凸状端部とを貫通する回転軸を有し、この回転軸を介して、図１４に示すように、第１の筺体１０２又は第２の筺体１０３を、当該面Ｐ１、Ｐ２が対向した状態（以下、これを閉状態と呼ぶ）と、当該面Ｐ１、Ｐ２が所定の角度をなす状態（以下、これを開状態と呼ぶ）との間で移動可能に支持する。
【０１２３】
この携帯電話機１００は、開状態のときのみならず閉状態のときにも、第２筺体１０３の凸状端部が露出される構造となっているので、閉状態又は開状態のいずれの場合であっても、撮像口１１４を介して被写体を撮像し得るようになされている。
【０１２４】
かかる構成に加えてこの携帯電話機１００は、第１筐体１０２の所定位置に配される指内方における血管の撮像光を撮像口１１４に入射させるための構造を有している。具体的には、ＬＣＤ１１１の上端とスピーカ１１２との間に近赤外光を照射する光源部１２１が設けられ、該ＬＣＤ１１１における上側の脇に薄厚板状の１対の台座１２２（１２２ａ、１２２ｂ）が設けられる。
【０１２５】
したがって、図１５に示すように、ＬＣＤ１１１の上端に沿って、該ＬＣＤ１１１の上側（スピーカ１１２側）ではなく表示面側に指を配すべきことを、１対の台座１２２の設置位置や、該台座１２２と光源部１２１との配置関係によって構造的に把握させて案内し得るようになされている。またこの携帯電話機１００は、１対の台座１２２によって、ＬＣＤ１１１の表示面に対して指の汗等の汚れが付着することを回避し得るようになされている。
【０１２６】
例えば図１６に示すように、開状態における第１筐体１０２の所定位置に指が配されている場合、光源部１２１から発射される近赤外光は、該指内方の静脈層よりも深層部分となる後方に照射され、指内方を反射又は散乱して指から出射する。
【０１２７】
また、指から出射する近赤外光のうち、第１筐体１０２の一面Ｐ１と平行又は略平行となる近赤外光は撮像口１１４に入射し、第２筐体１０３内部に配される光学系によりＣＣＤ(Charge Coupled Device)に導光される。この近赤外光は、非静脈部分（静脈層を経由していない部分）では明るい状態となる一方、静脈部分（静脈層を経由した部分）ではヘモグロビンの吸光特性により暗い状態が保たれることとなる。
【０１２８】
（２−２）携帯電話機の回路構成
次に、この携帯電話機１００の回路構成を説明する。この携帯電話機１００は、図１３との対応部分に同一符号を付した図１７に示すように、制御部１３０に対して、ＬＣＤ１１１、スピーカ１１２、マイクロフォン１１４、ＣＣＤ１３１、記憶部１３２及び通信処理部１３３をそれぞれバス１３４を介して接続することにより構成される。
【０１２９】
制御部１３０は、この携帯電話機１００全体の制御を司るＣＰＵと、起動プログラムなどが格納されるＲＯＭと、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭとを含むコンピュータとして構成される。
【０１３０】
この制御部１３０には、血管登録モードの実行命令、認証モードの実行命令、電子メールを作成及び送信するモードの実行命令、通話モードの実行命令などの各種命令が、操作部１１３から入力される。
【０１３１】
制御部１３０は、入力される命令に基づいて実行すべきモードを決定し、この決定結果に対応するプログラムに基づいて、ＬＣＤ１１１、スピーカ１１２、マイクロフォン１１４、ＣＣＤ１３１、記憶部１３２及び通信処理部１３３を適宜制御して各種処理を実行するようになされている。
【０１３２】
ＬＣＤ１１１は、制御部１３０から与えられる表示データに基づく内容を、文字や図形により表示画面に表示するようになされている。スピーカ１１２は、制御部１３０から与えられる音声データに基づく音声を出力するようになされている。マイクロフォン１１４は、外部から集音した音声を所定周期ごとに音声データとして生成し、制御部１３０に出力するようになされている。
【０１３３】
ＣＣＤ１３１は、撮像口１１４（図１３）から入射される撮像光を所定周期ごとに光電変換し、該光電変換結果として得られる画像データを制御部１３０に送出するようになされている。
【０１３４】
記憶部１３２は、静脈情報や、プログラムあるいは設定情報等の各種データを保持するためのものであり、制御部１３０により指定されるデータを記憶し、又は読み出すようになされている。
【０１３５】
通信処理部１３３は、マイクロフォン１１４又は制御部１３０から供給される各種データに対して所定の変調処理を施した後に増幅し、この結果得られる信号を、この携帯電話機１００に設けられたアンテナＡＮＴを介してアップリンク波信号として基地局（図示せず）に送信する。
【０１３６】
一方、通信処理部１３３は、基地局（図示せず）から送信されたダウンリンク波信号をアンテナＡＮＴを介して受信し、増幅した後に所定の復調処理を施し、この結果得られるデータをスピーカ１１２又は制御部１３０に送出するようになされている。
【０１３７】
（２−２−１）静脈登録モード
次に、静脈登録モードについて説明する。制御部１３０は、実行すべきモードとして静脈登録モードを決定した場合、第１の筐体１０２及び第２の筐体１０３を開状態にすべきこと（図１６）及びＬＣＤ１１１の上端に指背が沿った状態で表示面上に指をおくべきこと（図１５）を、ＬＣＤ１１１及びスピーカ１１２の少なくとも一方を介して通知する。
【０１３８】
この後、制御部１３０は、図２との対応部分に同一符号を付した図１８に示すように、撮像制御部２１、静脈情報抽出部２２、キー情報抽出部２３及び登録部１４０として機能する。ここでは、第１の実施の形態における登録部２４の構成と異なる登録部１４０についてのみ説明する。
【０１３９】
登録部１４０は、静脈情報抽出部２２によって抽出された静脈情報の情報量や静脈パターンの形状等に基づいて、該静脈情報が登録対象として適すものであるか否かを判定する。また登録部１４０は、登録対象として適すものである場合には、一の登録者が登録すべき数として２以上に設定される登録数に達したか否かを判定する。
【０１４０】
ここで、登録部１４０は、登録対象として適さない静脈情報を得た場合、又は、登録対象として適す静脈情報が登録数に達していない場合、その旨をＬＣＤ１１１及びスピーカ１１２の少なくとも一方を介して通知する。
【０１４１】
これに対して、登録部１４０は、登録対象として適す静脈情報が登録数に達したときには、各静脈情報と、これら静脈情報の抽出過程の画像からキー情報抽出部２３によって抽出されたキー情報とを組（以下、これを登録セットとも呼ぶ）として記憶部１３２に記憶する。
【０１４２】
このように登録部１４０は、同一指における複数の静脈情報と、それらキー情報とを登録する点で、ある指の唯一の静脈情報と、そのキー情報とを登録する第１の実施の形態の登録部２４とは相違する。
【０１４３】
（２−２−２）認証モード
次に、認証モードについて説明する。制御部１３０は、実行すべきモードとして認証モードを決定した場合、第１の筐体１０２及び第２の筐体１０３を開状態にすべきこと（図１６）及びＬＣＤ１１１の上端に指背が沿った状態で表示面上に指をおくべきこと（図１５）を、ＬＣＤ１１１及びスピーカ１１２の少なくとも一方を介して通知する。
【０１４４】
認証部１５０には、記憶部１３２に記憶される登録セットが１つとなる場合、該登録セットにおける静脈情報が、読出部３１から与えられる。この場合、認証部１５０は、読出部３１によって読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【０１４５】
一方、認証部１５０には、記憶部１３２に記憶される登録セットが複数となる場合、各登録セットにおける静脈情報に対応する登録対象のキー情報が、読出部３１から与えられる。
【０１４６】
この場合、認証部１５０は、読出部３１によって読み出された登録対象のキー情報と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象のキー情報とに基づいて、記憶部１３２に登録された複数の登録セットのなかから、静脈情報抽出部２２によって抽出される認証対象の静脈情報と照合すべき候補となる登録セットを決定する。
【０１４７】
また認証部１５０は、照合候補として決定した登録セットにおける静脈情報を読出部３１に読み出させ、当該読み出された登録対象の静脈情報と、静脈情報抽出部２２によって抽出された認証対象の静脈情報とを用いて、登録者であるか否か（認証成功又は認証失敗であるか）を判定する。
【０１４８】
このように認証部１５０は、登録セットとされる静脈情報を単位として照合候補を決定する点で、個々の静脈情報を単位として照合候補を決定する第１の実施の形態の認証部３２とは相違する。また認証部１５０では、照合候補を決定手法が第１の実施の形態の認証部３２とは相違する。この認証部１５０の具体的処理内容については次の項目で説明する。
【０１４９】
（２−３）認証部の構成
次に、認証部１５０の構成を説明する。この認証部１５０は、図１０との対応部分に同一符号を付した図２０に示すように、候補選択部１６０、候補決定部７２及び判定部７３によって構成される。ここでは、第１の実施の形態における候補決定部７１の構成と異なる候補選択部１６０についてのみ説明する。
【０１５０】
候補選択部１６０は、読出部３１によって記憶部１３２から読み出された登録対象の選択キー情報（指輪郭の位置（座標値）、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）と、キー情報抽出部２３によって抽出された認証対象の選択キー情報（指輪郭の座標値、輝度階級ごとの画素数、静脈画素数）との対応するもの同士を比較する。
【０１５１】
指輪郭の座標値を示す選択キー情報を比較する場合、この候補選択部１６０は、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮する点で、該配置シフトを考慮していなかった第１の実施の形態における候補選択部７１とは相違する。
【０１５２】
すなわち、候補選択部７１では、登録対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）と、認証対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）との差の絶対値が行（又は列）単位で求められた。このため、ＬＣＤ１１１の上端に沿って配された指が、登録時と認証時とでその指の長方向側にずれが生じていた場合、同一の登録者における同一指であったとしても、例えば図２０に示すように、指輪郭の形状が相違することになる。
【０１５３】
したがって、この場合、指輪郭相違値が、同一人における同一指であるにもかかわらず高くなり、この結果、照合候補として選択されるべき本人の静脈情報が選択されないといったことが起こり得る。
【０１５４】
そこでこの候補選択部１６０は、登録対象及び認証対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）のいずれか一方をシフト対象とし、例えば図２２に示すように、非シフト対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）ＮＳに対して、シフト対象とした選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）ＳＫを、開始位置（図２２（Ａ））から指の長方向に対応する方向へ終了位置（図２２（Ｂ））まで所定の移動幅で移動させる。
【０１５５】
また候補選択部１６０は、開始位置及び終了位置を含む各シフト位置において、対応する指輪郭部分（図２２では矢印で示す範囲）での絶対値差の割合の平均を求め、最小をとるものを指輪郭相違値とする。ちなみに、図２２では、図２２（Ａ）の場合が、最小の指輪郭相違値をとることになる。
【０１５６】
具体的にこの候補選択部１６０は、指輪郭の長さを「ｌｖ」とし、シフト量の最大値を「ｌＳｍａｘ」とし、当該指輪郭を構成するインデックス（位置）を「ｐ」とし、そのインデックス（位置）での値を「Ｓ」とすると、次式
【０１５７】
【数３】
【０１５８】
によって指輪郭相違値を得る。ちなみに、（３）式における「ｒ」は登録対象を、「ｉ」は認証対象をそれぞれ意味する。
【０１５９】
このようにして候補選択部１６０は、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮するようになされている。
【０１６０】
一方、輝度階級ごとの画素数を示す選択キー情報を比較する場合、および、静脈画素数を示す選択キー情報を比較する場合、候補選択部１６０は、第１の実施の形態における候補選択部７１と同一手法により指領域相違値、血管相違値を得る。
【０１６１】
また、候補選択部１６０は、選択キー情報同士の比較結果として、指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値を得た場合、第１の実施の形態と同様に、（１）式を用いて指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値における数量の幅を一定とする（正規化する）。
【０１６２】
その後、候補選択部１６０は、正規化した指輪郭相違値、指領域相違値及び血管相違値を用いて、登録セット単位で照合候補と評価すべき評価値を生成する。ここで、この候補選択部１６０は、登録セット単位で評価値を生成する点で、登録される個々の静脈情報単位で評価値を生成していた第１の実施の形態における候補選択部７１とは相違する。
【０１６３】
すなわち、登録セットにおける複数の静脈情報は、それぞれ相違するものの同一人のものであるため、大きく相違するものではない。このため、登録セットにおける複数の静脈情報に対して求められた評価値は、認証対象者がその登録者であれば、大きく相違することはなく、かつ、いずれも小さい値をとることになる。
【０１６４】
しかしながら、例えば図２３に示すように、登録セットにおける複数の静脈情報のうち、ある１つの静脈情報に対して求められた評価値Ｅだけが小さい場合、該登録セットとしては、認証対象者がその登録者本人である可能性は低い。にもかかわらず、第１の実施の形態における候補選択部７１では、その評価値Ｅが高い静脈情報が、登録者本人の静脈情報よりも先に照合候補とされ、かえって認証速度が遅くなるといったことが起こり得る。
【０１６５】
そこでこの候補選択部１６０は、例えば図２４に示すように、登録セットごとに、該登録セットにおける複数の静脈情報それぞれに対して（２）式を用いて得られる評価値Ｅの逆数の総和を求め、当該総和を登録セットに対する評価値とするようになされている。ここで、静脈情報に対する評価値Ｅは小さいほど本人である可能性が高く、この登録セットに対する評価値は、該評価値Ｅの逆数の総和であることから、大きいほど本人である可能性が高いことを意味する。
【０１６６】
このように候補選択部１６０は、登録セットにおける各静脈情報を単位とする評価値を得ることで、該登録セットの一部の静脈情報に対する評価値Ｅだけが高いことに起因する照合候補の選択精度の低下を未然に防止することができる。
【０１６７】
ところで、登録セットに対する評価値の算出手法として、（２）式を用いて得られる値の平均、あるいは、該値の和等を採用した場合、登録セットに対する評価値としては大きくなるため、本人よりも先に他人の登録セットが照合候補とされ、かえって認証速度が遅くなるといったことが起こり得る。しかしながら候補選択部１６０は、（２）式を用いて得られる値の「逆数の」総和としているので、上述のような事態も未然に防止することができる。
【０１６８】
なお、候補選択部１６０は、各登録セットの評価値を求めた場合には、該評価値に対して設定された閾値以上となる評価値をもつ登録セットの選択キー情報と、該選択キー情報に対応付けたられた登録対象の静脈情報を、認証対象の静脈情報との照合候補として選択し、第１の実施の形態における候補選択部７１と同様にして順位付けするようになされている。
【０１６９】
（２−４）動作及び効果
以上の構成において、この携帯電話機１００は、指輪郭の形状を示す登録対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）と、認証対象の選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）とから、照合候補の選択指標とされる指輪郭相違値を求める場合、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮して求めるようにした（（３）式、図２２）。
【０１７０】
したがって、携帯電話機１００は、指の配置場所に配すべき指の長方向への配置シフトを考慮しない場合に比して、照合候補の選択指標の１つとされる指輪郭相違値を正確に求めることができる。このため、この携帯電話機１００では、同一人における同一指であるにもかかわらず、照合候補として選択されるべき本人の静脈情報が選択されないといったことを未然に低減でき、この結果、より高速に本人判定を行うことが可能となる。
【０１７１】
これに加えて、この携帯電話機１００における指の配置場所では、配すべき指の幅方向への配置シフトを生じさせない対策が構造的に講じられる（図１５）。すなわち、光源部１２１の照射対象となる部分に設けられ、指の長方向の表面をあわせて指を配すべきことを示すＬＣＤ１１１の上端線及び台座１２２を挟んで、該光源部１２１と対向側にＣＣＤが設けられている。
【０１７２】
携帯電話機１００は、このＣＣＤから出力される画像における選択キー情報（指輪郭のｘ座標値）を用いて、指輪郭相違値を、指の長方向への配置シフトを考慮して求めるので、指の幅方向への配置シフトを考慮した演算を省くことができ、この結果、より高速に本人判定を行うことが可能となる。
【０１７３】
またこの携帯電話機１００は、登録モードでは同一指における複数の静脈情報と、それらキー情報とを登録セットとして登録し、認証モードでは認証対象の静脈情報と照合すべき登録セットの候補を選択する。
【０１７４】
具体的には、登録セットごとに、該登録セットにおける複数の静脈情報それぞれに対して（２）式を用いて得られる評価値Ｅの逆数の総和を求める（図２４）。登録セットを単位としながらも、該登録セットに含まれる個々の静脈情報に対する評価値Ｅの影響を、該評価値Ｅの平均あるいは和をとる場合に比して、正当に重み付けすることができる。
【０１７５】
したがって、この携帯電話機１００では、同一人における同一指であるにもかかわらず、照合候補として選択されるべき本人の静脈情報が選択されないといったことを未然に低減でき、この結果、より高速に本人判定を行うことが可能となる。
【０１７６】
以上の構成によれば、照合候補の選択指標の１つとされる指輪郭相違値を正確に求めるようにするとともに、該選択指標から求めるべき評価値を登録セット単位としたことにより、認証装置１に比してより一段と高速に認証し得る携帯電話機１００を実現できる。
【０１７７】
（３）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部として、図４に示した各部４１〜４８を有する静脈情報抽出部２２を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら各部４１〜４８のうちの一部を省略する若しくは入れ替える、あるいは、新たな処理部を加える等、必要に応じて構成態様を変更することができる。また、各部４１〜４８の処理手法（例えばカーネルサイズ等）についても同様である。
【０１７８】
また上述の実施の形態においては、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを抽出するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、指の輪郭の位置を示す情報を含めていれば、その他に関しては省略する若しくは入れ替える、あるいは、新たに加えることができる。
【０１７９】
これは、静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを個々に用いた場合、指の輪郭の位置を示す情報が最も精度が高かったからである。
【０１８０】
さらに上述の実施の形態においては、選択キー情報を用いて照合候補を選択し、該選択された照合候補のなかから、決定キー情報を用いて照合候補を決定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、選択キー情報を用いて照合候補を決定するようにしてもよい。このようにした場合であっても、当該選択キー情報を用いて照合候補を選択しているため、従来の認証手法に比して認証速度の向上を図ることができる。
【０１８１】
さらに上述の実施の形態においては、指の輪郭の位置を示す情報として、所定領域での基準からの距離を示す情報（図７）を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、ベジェ等を用いて制御点を抽出するようにしてもよく、これ以外の抽出手法を用いてもよい。
【０１８２】
さらに上述の実施の形態においては、指領域の度数分布として、輝度ヒストグラムを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３原色の全部又は一部にヒストグラムを抽出するようにしてもよく、これ以外の抽出手法を用いてもよい。
【０１８３】
さらに上述の実施の形態においては、撮像機能（撮像部１２）、登録機能（図２）、認証機能（図３）を有する認証装置１を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該用途に応じて、機能ごとに又は各機能の一部を含む単体の装置に分けた態様で適用するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明は、バイオメトリクス認証分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】本実施の形態による認証装置の構成を示すブロック図である。
【図２】静脈登録モードにおける制御部の機能的構成（１）を示すブロック図である。
【図３】認証モードにおける制御部の機能的構成（１）を示すブロック図である。
【図４】静脈情報抽出部の構成を示すブロック図である。
【図５】静脈抽出過程での輝度の状態推移の説明に供する略線図である。
【図６】キー情報抽出部の構成を示すブロック図である。
【図７】指輪郭の形状の抽出の説明に供する略線図である。
【図８】輝度ヒストグラムの抽出の説明に供する略線図である。
【図９】静脈の細線化前後の画像を示す略線図である。
【図１０】認証部の構成（１）を示すブロック図である。
【図１１】認証処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実験結果を示す略線図である。
【図１３】携帯電話機の外観構成を示す略線図である。
【図１４】携帯電話機の移動範囲を示す略線図である。
【図１５】光源部及び台座による、ＬＣＤ上端を基準とした指の配置案内の説明に供する略線図である。
【図１６】血管の撮像状態の説明に供する略線図である。
【図１７】携帯電話機の回路構成を示すブロック図である。
【図１８】静脈登録モードにおける制御部の機能的構成（２）を示すブロック図である。
【図１９】認証モードにおける制御部の機能的構成（２）を示すブロック図である。
【図２０】認証部の構成（２）を示すブロック図である。
【図２１】指の長方向への配置シフトによって生じる指輪郭形状の差の説明に供する略線図である。
【図２２】指の長方向への配置シフトを考慮した指輪郭相違値の算出の説明に供する略線図である。
【図２３】静脈情報に対する評価値をもとに照合候補を選択する際の弊害の説明に供する略線図である。
【図２４】登録セットに対する評価値の算出の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
【０１８６】
１……認証装置、１０、１３０……制御部、１１……操作部、１２……撮像部、１３、１３２……記憶部、１４……インターフェース、１５……表示部、１６……音声出力部、２２……静脈情報抽出部、２３……キー情報抽出、２４、１４０……登録部、３１……読出部、３２、１５０……認証部、４１……画像平滑化部、４２……輪郭強調部、４３……マスク画像生成部、４４……切出部、４５……静脈平滑化部、４６……２値化部、４７……太線化部、４８……細線化部、５１……選択キー情報抽出部、５２……決定キー情報抽出部、６１……輪郭形状抽出部、６２……度数分布抽出部、６３……血管量抽出部、７１、１６０……候補選択部、７２……候補決定部、７３……判定部、１００……携帯電話機、１１１……ＬＣＤ、１２１……光源部、１２２……台座。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出部と、
上記情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を決定する決定部と
を有する認証装置。
【請求項２】
上記抽出部は、
上記中間段階で生成される画像の所定領域から、上記指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置を示す情報を抽出する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項３】
上記所定間隔ごとの画素の位置について、上記所定領域での基準からの距離を示す情報を抽出する、請求項２に記載の認証装置。
【請求項４】
上記決定部は、
上記所定領域での基準からの距離と、登録対象の静脈情報に対応付けられた所定領域での基準からの距離との差の程度を用いて、上記静脈情報との照合候補を決定する、請求項３に記載の認証装置。
【請求項５】
上記所定領域と、登録対象の静脈情報に対応付けられた所定領域との一方をシフト対象として、シフト対象とした所定領域を指の長方向に対応する方向へ段階ごとにシフトさせたときの上記差の程度を用いて、上記静脈情報との照合候補を決定する、請求項３又は請求項４に記載の認証装置。
【請求項６】
上記静脈情報抽出部は、
近赤外光の照射対象とされ、指の長方向の表面をあわせて指を配すべきことを示す提示部を挟んで、該近赤外光の光源と対向に配される撮像部から出力される画像から、上記静脈情報を抽出する、請求項５に記載の認証装置。
【請求項７】
上記中間段階で生成される画像は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像である、請求項２に記載の認証装置。
【請求項８】
上記抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報との少なくとも２以上を抽出する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項９】
上記抽出部は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像と、該画像を２値で示す２値画像とを取得し、上記除去段階で生成される画像から指の輪郭の位置を示す情報を抽出するとともに、上記２値画像から指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報を抽出する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項１０】
上記抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階で生成される画像の所定領域から、上記指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置について、上記所定領域での基準からの距離を示す情報と、上記指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを抽出し、
上記決定部は、
上記所定領域での基準からの距離と、登録対象の静脈情報に対応付けられた所定領域での基準からの距離との差の絶対値における基準との割合、及び、上記静脈量と、登録対象の静脈情報に対応付けられた静脈量との差における基準との割合の和を用いて、上記静脈情報との照合候補を決定する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項１１】
上記和を、組とされる登録対象の静脈情報ごとに求め、各組における上記和の逆数の総和を用いて、上記静脈情報との照合候補を組単位で決定する、請求項１０に記載の認証装置。
【請求項１２】
上記静脈情報抽出部から、静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す画像を取得し、該画像の圧縮画像を生成する生成部をさらに具え、
上記決定部は、
上記情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を選択する候補選択部と、
上記圧縮画像と、上記照合候補として選択された登録対象の静脈情報に対応付けられた圧縮画像との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を決定する候補決定部とを含む、請求項１に記載の認証装置。
【請求項１３】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出ステップと、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出ステップと、
上記情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を決定する決定ステップと
を有する認証方法。
【請求項１４】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の状態を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出部と、
上記静脈情報と上記キー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録部と
を有する登録装置。
【請求項１５】
上記キー情報抽出部は、
上記中間段階で生成される画像の所定領域から、上記指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置を示す情報を抽出する、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項１６】
上記キー情報抽出部は、
上記所定間隔ごとの画素の位置について、上記所定領域での基準からの距離を示す情報を抽出する、請求項１５に記載の登録装置。
【請求項１７】
上記中間段階で生成される画像は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像である、請求項１５に記載の登録装置。
【請求項１８】
上記キー情報抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報との少なくとも２以上を抽出する、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項１９】
上記キー情報抽出部は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像と、該画像を２値で示す２値画像とを取得し、上記除去段階で生成される画像から指の輪郭の位置を示す情報を抽出するとともに、上記２値画像から指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報を抽出する、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項２０】
上記キー情報抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を、照合候補を選択するためのキー情報として抽出する選択キー情報抽出部と、
上記静脈情報抽出部から、静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す画像を取得し、該画像の圧縮画像を、選択された照合候補から照合候補を決定するためのキー情報として抽出する決定キー情報抽出部とを含む、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項２１】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出ステップと、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の状態を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出ステップと、
上記静脈情報と上記キー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録ステップと
を有する登録方法。
【請求項１】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出部と、
上記情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を決定する決定部と
を有する認証装置。
【請求項２】
上記抽出部は、
上記中間段階で生成される画像の所定領域から、上記指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置を示す情報を抽出する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項３】
上記所定間隔ごとの画素の位置について、上記所定領域での基準からの距離を示す情報を抽出する、請求項２に記載の認証装置。
【請求項４】
上記決定部は、
上記所定領域での基準からの距離と、登録対象の静脈情報に対応付けられた所定領域での基準からの距離との差の程度を用いて、上記静脈情報との照合候補を決定する、請求項３に記載の認証装置。
【請求項５】
上記所定領域と、登録対象の静脈情報に対応付けられた所定領域との一方をシフト対象として、シフト対象とした所定領域を指の長方向に対応する方向へ段階ごとにシフトさせたときの上記差の程度を用いて、上記静脈情報との照合候補を決定する、請求項３又は請求項４に記載の認証装置。
【請求項６】
上記静脈情報抽出部は、
近赤外光の照射対象とされ、指の長方向の表面をあわせて指を配すべきことを示す提示部を挟んで、該近赤外光の光源と対向に配される撮像部から出力される画像から、上記静脈情報を抽出する、請求項５に記載の認証装置。
【請求項７】
上記中間段階で生成される画像は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像である、請求項２に記載の認証装置。
【請求項８】
上記抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報との少なくとも２以上を抽出する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項９】
上記抽出部は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像と、該画像を２値で示す２値画像とを取得し、上記除去段階で生成される画像から指の輪郭の位置を示す情報を抽出するとともに、上記２値画像から指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報を抽出する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項１０】
上記抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階で生成される画像の所定領域から、上記指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置について、上記所定領域での基準からの距離を示す情報と、上記指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報とを抽出し、
上記決定部は、
上記所定領域での基準からの距離と、登録対象の静脈情報に対応付けられた所定領域での基準からの距離との差の絶対値における基準との割合、及び、上記静脈量と、登録対象の静脈情報に対応付けられた静脈量との差における基準との割合の和を用いて、上記静脈情報との照合候補を決定する、請求項１に記載の認証装置。
【請求項１１】
上記和を、組とされる登録対象の静脈情報ごとに求め、各組における上記和の逆数の総和を用いて、上記静脈情報との照合候補を組単位で決定する、請求項１０に記載の認証装置。
【請求項１２】
上記静脈情報抽出部から、静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す画像を取得し、該画像の圧縮画像を生成する生成部をさらに具え、
上記決定部は、
上記情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を選択する候補選択部と、
上記圧縮画像と、上記照合候補として選択された登録対象の静脈情報に対応付けられた圧縮画像との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を決定する候補決定部とを含む、請求項１に記載の認証装置。
【請求項１３】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出ステップと、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を抽出する抽出ステップと、
上記情報と、登録対象の静脈情報に対応付けられた情報との類似度に基づいて、上記静脈情報との照合候補を決定する決定ステップと
を有する認証方法。
【請求項１４】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出部と、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の状態を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出部と、
上記静脈情報と上記キー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録部と
を有する登録装置。
【請求項１５】
上記キー情報抽出部は、
上記中間段階で生成される画像の所定領域から、上記指の指枠を構成する画素のうち、所定間隔ごとの画素の位置を示す情報を抽出する、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項１６】
上記キー情報抽出部は、
上記所定間隔ごとの画素の位置について、上記所定領域での基準からの距離を示す情報を抽出する、請求項１５に記載の登録装置。
【請求項１７】
上記中間段階で生成される画像は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像である、請求項１５に記載の登録装置。
【請求項１８】
上記キー情報抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域の度数分布を示す情報と、該指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報との少なくとも２以上を抽出する、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項１９】
上記キー情報抽出部は、
上記静脈情報抽出部から、上記指部位の静脈を含む画像に対するノイズ成分の除去段階で生成される画像と、該画像を２値で示す２値画像とを取得し、上記除去段階で生成される画像から指の輪郭の位置を示す情報を抽出するとともに、上記２値画像から指の輪郭に囲まれる領域内の静脈量を示す情報を抽出する、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項２０】
上記キー情報抽出部は、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の輪郭の位置を示す情報を、照合候補を選択するためのキー情報として抽出する選択キー情報抽出部と、
上記静脈情報抽出部から、静脈幅が一定とされる静脈部分と、背景部分とを２値で示す画像を取得し、該画像の圧縮画像を、選択された照合候補から照合候補を決定するためのキー情報として抽出する決定キー情報抽出部とを含む、請求項１４に記載の登録装置。
【請求項２１】
指部位の静脈を含む画像から、静脈を示す静脈情報を抽出する静脈情報抽出ステップと、
上記静脈情報における抽出過程の中間段階での指の状態を示す情報を、照合候補のキー情報として抽出するキー情報抽出ステップと、
上記静脈情報と上記キー情報とを対応付けて記憶部に登録する登録ステップと
を有する登録方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１８７５２０（Ｐ２００９−１８７５２０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２６２０７（Ｐ２００８−１２６２０７）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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