專利名稱：登記裝置、核對裝置、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如適合應(yīng)用于生物測量認證的登記裝置、核對裝置、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
和存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
采用活體作為認證目標的認證技術(shù)正得到廣泛使用。把生物測量認證包括到諸如
蜂窩電話的便攜式通信設(shè)備中，使得能夠通過便攜式通信設(shè)備對任何地方的通信方容易地
執(zhí)行認證處理，因此把生物測量認證裝置包括在便攜式通信設(shè)備中是很重要的。 傳統(tǒng)上，生物測量認證裝置的一個示例是采用手指靜脈作為目標的靜脈認證裝
置。靜脈認證裝置產(chǎn)生指示作為手指內(nèi)部圖像拾取的結(jié)果獲得的靜脈圖像中的靜脈特征的
圖案信息，并把它登記到存儲裝置中或把它與在存儲介質(zhì)中登記的圖案信息進行核對。 同時，當圖案信息被登記時以及當把它與登記的圖案信息進行核對時，如果靜脈
部分相對于圖像拾取單元發(fā)生錯位，則出現(xiàn)登記者被錯誤地確定為未登記的人的情況或者
未登記的人被錯誤地確定為登記者的情況，因此存在認證精度低的問題。該問題的一個解
決方案是利用亮度直方圖的波形狀態(tài)作為圖案信息以防止由圖像拾取器中發(fā)生的錯位導(dǎo)
致的錯誤確定(例如，參見專利文獻1)。 專利文獻1 :日本未審專利申請公報No. 2005-312748 然而，對于該文獻，例如，在認證時，如果在即使登記時的靜脈部分的一部分在圖像拾取范圍之外的狀態(tài)下發(fā)生錯位，則獲得的亮度直方圖的波形狀態(tài)顯著不同于登記時的亮度直方圖的波形狀態(tài)，因此存在認證精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上各方面提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明旨在提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)提高的認證精度的登記裝置、核對裝置、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲介質(zhì)。 為了解決以上問題，本發(fā)明是一種登記裝置，包括圖像獲取單元，被配置為獲取活體的靜脈的靜脈圖像；提取單元，被配置為從所述靜脈圖像的一部分提取耐仿射變換的參數(shù)；和登記單元，被配置為在存儲裝置中登記由提取單元提取的參數(shù)。 本發(fā)明是一種認證裝置，包括提取單元，被配置為從活體的靜脈的靜脈圖像的一部分提取耐仿射變換的參數(shù)，所述靜脈圖像是作為認證目標被輸入的；讀取單元，被配置為讀取存儲裝置中登記的登記信息；和確定單元，被配置為根據(jù)所述參數(shù)和所述登記信息之間的核對程度，確定輸入所述參數(shù)的人是否是登記者。 另外，本發(fā)明是一種在由計算機執(zhí)行的確定是否為登記者的處理中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括從登記者的靜脈的靜脈圖像的一部分提取的參數(shù)，所述參數(shù)是耐仿射變換的。在所述處理中，將所述參數(shù)與作為認證目標而輸入的靜脈圖像中的對應(yīng)部分進行比較。 另外，本發(fā)明是一種存儲在由計算機執(zhí)行的確定是否為登記者的處理中使用的數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)。所述數(shù)據(jù)包括從登記者的靜脈的靜脈圖像的一部分提取的參數(shù)，所述參數(shù)是耐仿射變換的。在所述處理中，將所述參數(shù)與作為認證目標而輸入的靜脈圖像中的對應(yīng)部分進行比較。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因為用于提取耐仿射變換的參數(shù)的目標是靜脈圖像的一部分，所以能夠保持在靜脈圖像內(nèi)的靜脈的移動容許量，而不需要增加圖像拾取范圍。以這種方式，能夠完成能實現(xiàn)提高的認證精度的登記裝置、核對裝置、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲介質(zhì)。


圖1是示出根據(jù)本實施例的認證裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖2是示出在血管登記模式下控制單元的功能結(jié)構(gòu)的框圖。 圖3是示出在認證模式下控制單元的功能結(jié)構(gòu)的框圖。 圖4是示出圖像處理單元的框圖。 圖5是示出銳化處理前后的圖像的示意圖。 圖6是示出樣本圖像的示意圖。 圖7是示出旋轉(zhuǎn)移動和平移移動的狀態(tài)的示意圖。 圖8是示出矩不變量和角度之間的關(guān)系的示意圖。 圖9是示出用于提取矩不變量的范圍的示意圖。 圖10是示出移動和矩不變量之間的關(guān)系的示意圖。 圖11是用于描述中心位于分叉點的圖像拾取范圍的大小的示意圖。 圖12是用于描述用作提取矩不變量的基準的分叉點的示意圖。 圖13是示出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖14是示出確定單元的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖15是示出用于提取矩不變量的范圍和作為該范圍的基準的分叉點的圖像示例的示意圖。 圖16是示出矩不變量的比較的示意圖。
圖17是用于描述幾何相關(guān)性的示意圖。
圖18是示出認證處理的過程的流程圖。
附圖標記說明 1 :認證裝置，10 :控制單元，11 :操作單元，12 :圖像拾取單元，13 :存儲器，14 :接口，15 :通知單元，21 :驅(qū)動單元，22 :圖像處理單元，23 :登記單元，31 :讀取單元，32 :認證單元，41 :銳化單元，42 :基準點檢測單元，43 :特征提取單元，51 :參數(shù)核對單元，52 :幾何關(guān)系驗證單元
具體實施例方式
下面參照附圖描述應(yīng)用了本發(fā)明的實施例。
(1)認證裝置的總體結(jié)構(gòu) 說明圖1，即根據(jù)本實施例的認證裝置1的總體結(jié)構(gòu)。認證裝置1被構(gòu)造為使操作單元11、圖像拾取單元12、存儲器13、接口 14和通知單元15通過總線16連接到控制單元10。
控制單元IO被構(gòu)造為計算機，該計算機包含中央處理單元(CPU)，控制認證裝置1的整體；只讀存儲器(ROM)，存儲各種程序和設(shè)置信息；和隨機存取存儲器(RAM)，用作CPU的工作存儲器。 響應(yīng)于用戶操作，命令C0M1或命令COM2從操作單元11輸入到控制單元10，其中，命令C0M1執(zhí)行用于登記作為登記目標的用戶的靜脈的模式(以下，該模式稱為靜脈登記模式，并且登記目標用戶稱為登記者)，命令COM2執(zhí)行用于確定一個人是否是登記者的模式(以下，稱為認證模式)。 控制單元10在命令C0M1或COM2的基礎(chǔ)上確定要執(zhí)行的模式，在與確定的結(jié)果對應(yīng)的程序的基礎(chǔ)上適當?shù)乜刂茍D像拾取單元12、存儲器13、接口 14和通知單元15，并執(zhí)行靜脈登記模式或認證模式。 圖像拾取單元12向要放置手指的作為目標的表面(以下稱為手指放置表面)發(fā)射具有如下波長范圍(700[nm]到900[nm])中所包含的波長的光(以下，這種光稱為近紅外光)該波長范圍具有在脫氧血紅蛋白和氧絡(luò)血紅蛋白中都被特定吸收的特性。
圖像拾取單元12獲取放置在手指放置表面上的活體部分內(nèi)的靜脈所投影的圖像(以下稱為靜脈圖像)作為與圖像相關(guān)的數(shù)據(jù)(以下稱為靜脈圖像數(shù)據(jù))，并且把靜脈圖像數(shù)據(jù)輸出給控制單元10。 存儲器13可以是例如閃存，并且存儲或讀取由控制單元10指定的數(shù)據(jù)。
接口 14與通過預(yù)定傳輸線連接的外部設(shè)備交換各種數(shù)據(jù)。 通知單元15包括顯示單元15a和音頻輸出單元15b。顯示單元15a基于從控制單
元10提供的顯示數(shù)據(jù)，顯示文本和圖形。另一方面，音頻輸出單元15b基于從控制單元10
提供的音頻數(shù)據(jù)，從揚聲器輸出音頻。
(卜D靜脈登記模式 接下來，描述靜脈登記模式。當確定靜脈登記模式作為要執(zhí)行的模式時，控制單元10通過通知單元15通知手指應(yīng)該放在手指放置表面上，之后，如圖2所示，控制單元10用作驅(qū)動單元21、圖像處理單元22和登記單元23。 在這種情況下，驅(qū)動單元21通過驅(qū)動圖像拾取單元12獲取靜脈圖像數(shù)據(jù)。也就是說，驅(qū)動單元21通過驅(qū)動圖像拾取單元12的光源，向手指放置表面上發(fā)射近紅外光。驅(qū)動單元21調(diào)整圖像拾取單元12的光學(xué)透鏡的透鏡位置，從而聚焦于被攝體。另外，驅(qū)動單元21基于預(yù)定曝光值(EV)調(diào)整圖像拾取單元12的光圈的f值，并調(diào)整針對圖像拾取元件的快門速度(曝光時間)。 圖像處理單元22從作為圖像拾取單元12的圖像拾取結(jié)果從圖像拾取單元12提供的靜脈圖像數(shù)據(jù)，提取耐仿射變換的參數(shù)，作為靜脈圖像的特征。耐仿射變換的參數(shù)是當圖像中的亮度狀態(tài)不變時即使位置改變也不變的參數(shù)。以下，該參數(shù)在適當時稱為特征。
登記單元23基于由圖像處理單元22提取的特征產(chǎn)生用于識別登記者的數(shù)據(jù)(以下稱為登記數(shù)據(jù))，并通過把該數(shù)據(jù)存儲到存儲器〗j(luò)中登記該數(shù)據(jù)。
以這種方式，控制單元10能夠執(zhí)行靜脈登記模式。
(1_2)認證模式 接下來，描述認證模式。當確定認證模式作為要執(zhí)行的模式時，控制單元10通過通知單元15通知手指應(yīng)該放在手指放置表面上，之后，如圖3(在圖3中，相似的部件由與圖2中相同的標號表示)所示，控制單元10用作驅(qū)動單元21、圖像處理單元22、讀取單元 31和認證單元32。 在這種情況下，驅(qū)動單元21驅(qū)動圖像拾取單元12，并且圖像處理單元22基于從圖 像拾取單元12提供的靜脈圖像數(shù)據(jù)來提取特征。 讀取單元31通過從存儲器13讀取登記數(shù)據(jù)來獲取登記數(shù)據(jù)，并把登記數(shù)據(jù)提供 給認證單元32。 認證單元32把從讀取單元31提供的登記數(shù)據(jù)的特征與由圖像處理單元22提取 的特征進行核對，并根據(jù)核對的程度確定靜脈圖像數(shù)據(jù)的提供者能否被認證為登記者。
當確定提供者不能被認證為登記者時，認證單元32通過顯示單元15a和音頻輸出 單元15b以視覺和聽覺的方式通知提供者未能被認證。 另一方面，當確定提供者能夠被認證為登記者時，認證單元32向連接到接口 14的 設(shè)備發(fā)送用于開始執(zhí)行預(yù)定處理的數(shù)據(jù)。作為該預(yù)定處理，該設(shè)備執(zhí)行對于成功認證而要 執(zhí)行的處理，例如，在固定時間段內(nèi)關(guān)門或者解除限制目標的操作模式。
以這種方式，控制單元10能夠執(zhí)行認證模式。
(2)圖像處理單元中的處理的細節(jié) 接下來，具體描述圖像處理單元22。圖像處理單元22具有包括銳化單元41、基準 點檢測單元42和特征提取單元43的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。
(2-1)銳化處理 銳化單元41對從圖像拾取單元12 (圖2)獲得的靜脈圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行稱為LoG濾波 的銳化處理，并由此使靜脈圖像中包含的靜脈鮮明突出。 這里，銳化處理前后的圖像在圖5中示出。從圖5可以清楚看出，銳化處理使靜脈 和背景之間的差別(邊界部分)顯著，結(jié)果，使靜脈圖像中包含的靜脈相對于背景突出。
(2-2)基準點檢測處理 基準點檢測單元42基于從銳化單元41提供的靜脈圖像數(shù)據(jù)，檢測靜脈圖像中包 含的靜脈的分叉點。 在本實施例中，作為檢測分叉點的前置處理，基準點檢測單元42把靜脈圖像二值 化，并在二值化的圖像中提取靜脈寬度的中心或亮度的峰值，由此產(chǎn)生靜脈線寬度對應(yīng)于 一個像素的圖案。因此，與省略前置處理的情況相比，基準點檢測單元42能夠更一致地檢 測靜脈的交叉部分的位置。 [ooee] (2-3)特征提取處理 特征提取單元43從銳化單元41獲取銳化處理后的靜脈圖像數(shù)據(jù)，并計算靜脈圖 像的特征。特征提取單元43使用矩不變量(moment invariant)作為特征。
簡要地描述矩不變量。在坐標(x， y)處的圖像f (x， y)的(p+q)階的圖像矩代表 中心位于圖像的原點的像素的方差值，由下式定義 -JUXyTt^) ……(1) 因此，當大像素值更遠離原點地分散時，圖像矩具有更大的值。 在該式(1)中，"p"代表針對x軸方向的權(quán)重，"q"代表針對y軸方向的權(quán)重。因此，當"P"的值增大時，針對向著x軸方向的方差的權(quán)重增加，而當"q"的值增加時，針對向 著y軸方向的方差的權(quán)重增加。另外，在式(1)中，"w"代表x軸方向的像素數(shù)，"h"代表y 軸方向的像素數(shù)。 對于該圖像矩，mi。/m。。和m。/m。。代表重心坐標G(xG， yG)?；谠撝匦淖鴺薌(xG， yc)，可由下式定義重心周圍的矩(即重心矩) M
<formula>formula see original document page 8</formula>
(2) 這是考慮了距重心的距離而非距原點的距離的矩。也就是說，該值代表考慮了圖 像內(nèi)的像素值的針對x軸方向和y軸方向中的每個方向的重心的方差。
另外，該重心矩通過下式而歸一化 〃
<formula>formula see original document page 8</formula>
(3) 并由此計算歸一化的重心矩n 。由于歸一化，方差的展布不影響矩的值，因此它針 對圖像內(nèi)的物體的平移移動、旋轉(zhuǎn)移動或圖像尺寸是不變的。 矩不變量是組合這些歸一化的重心矩的矩不變量，并且能夠被分成一階(1》至七 階(I7)這七種類型，由下式定義
0+ A 02
。-3 n12)2+(3 n2「 n03)2 。+ n12)2+( n21+ n03)2 0_3 n 12) (n 30+ n 12) {(n 3 n_ il03) (ii21+ ii03) {3( a:
0- 11 02) { ( 11 30+ 11 12) 2- " 21+ 11 03) 2+4 11 u ( 11 30+ 11 12) ( H 21+ H '
n 03) (n 30+ n 12) {(n 30+ n 12) 2_3 (n 21+ n 03)2} +









(n: (n:
(3n2:
(3n:
2)2 12):
-3 ( 1121+ 11 03):
-(1121+1103)2:
》}
(11 30-3 11 12) ( 11 21+ 11 03) {3 ( 11 30+ 11 12) 2- ( 11 21+ 11 03):
(4)
例如，從式(4)可以清楚看出，一階矩不變量L是向著x軸方向的方差和向著 y軸方向的方差被加在一起的矩不變量。另外，矩不變量由Hu(M-K Hu， Visual pattern recognition by moment invariants, IRETrans. on Information Theory, IT_8， pp. 179-187,1962)提供。 這里，當圖6示出的樣本圖像(圖6(A) :lenna;圖6(B):山魈；圖6(C) :barbara) 相對于基準(角度O[。])每旋轉(zhuǎn)IO[。])并在像素值為零的背景上自由平移時，如圖7 所示，計算每次移動的矩不變量。 結(jié)果在圖8中示出。該圖8繪出矩不變量和角度之間的關(guān)系，在縱軸繪制矩不變 量，在橫軸繪制旋轉(zhuǎn)角度。從圖8還可以清楚看出，即使在旋轉(zhuǎn)移動和平移移動的情況下， 矩不變量的值也基本上一致(即不變)。
需要注意的是，從圖7還可以清楚看出，如果不是全部樣本圖像都存在于圖像拾 取范圍內(nèi)，則樣本圖像的圖案的狀態(tài)(像素的亮度值與其位置之間的關(guān)系)變化，因此，矩 不變量變化。因此，當用于提取矩不變量的目標是靜脈圖像整體時，除非確保比圖像拾取目 標更大的圖像拾取范圍，否則不允許圖像拾取目標的移動。也就是說，當擴展了圖像拾取目 標的移動的允許范圍時，圖像拾取單元12的尺寸增加。 因此，對于特征提取單元43，用于提取矩不變量的目標不是靜脈圖像整體，而是限 于靜脈圖像的一部分。因此，不管圖像拾取范圍的大小，只要用于提取矩不變量的范圍在靜 脈圖像內(nèi)，特征提取單元43就能夠允許圖像拾取目標的移動(在手指放置表面上手指向著 表面方向的平移移動，或手指圍繞手指的縱軸的旋轉(zhuǎn)移動)。結(jié)果，與用于提取矩不變量的 目標是靜脈圖像整體的情況相比，能夠正確地捕捉圖像拾取目標(靜脈)的特征。
在本實施例中，作為用于提取矩不變量的目標，如圖9所示，使用中心位于分叉點 并包括其附近區(qū)域的范圍。具體地講，當特征提取單元43從銳化單元41獲取圖像數(shù)據(jù)時， 特征提取單元43也從基準點檢測單元42獲取關(guān)于圖像數(shù)據(jù)中靜脈的分叉點的位置數(shù)據(jù)， 設(shè)置中心位于由該位置數(shù)據(jù)指示的分叉點的圓形提取范圍，并計算矩不變量。
這里，在圖10中，在第一次圖像拾取(圖10(A))時以及在當?shù)谝淮蔚膱D像拾取位 置沿手指放置表面的表面方向移動(在圖中，向右移動)時的第二次圖像拾取時(圖10(B) 和圖10 (C))，靜脈圖像顯示在左側(cè)，銳化處理前后的靜脈圖像顯示在右側(cè)，并且用于提取矩 不變量的范圍中的放大圖像顯示在底部。 從圖10中還可以清楚看出，在中心位于同一分叉點的提取范圍中(圖10(A)和 圖IO(B))，即使在靜脈登記模式和認證模式之間手指在手指放置表面上的位置不同，一階 (1》和二階(12)矩不變量并沒有不同。相反，當提取范圍變化(圖10(C))時，一階(1》和 二階(12)矩不變量都顯著不同。 以這種方式，特征提取單元43能夠在不管靜脈圖像內(nèi)的移動的情況下準確地計 算靜脈中的在人與人之間大幅變化并且是用于識別的重要元素的分叉部分的矩不變量。
同時，當特征提取單元43設(shè)置中心位于分叉點的提取范圍時，該提取范圍包含分 叉部分的邊緣。這是因為，如圖11所示，由基準點檢測單元42檢測到的分叉點DP是當靜 脈限定一個像素寬度時發(fā)生的交叉點，而作為矩提取目標的分叉部分具有任何寬度。
也就是說，當設(shè)置了包含輪廓線上的分叉點PX的提取范圍AR時(圖11 (A))，靜脈 圖像上的每個分叉點具有相對于中心的位置和在該位置的亮度狀態(tài)方面的特點，而當沒有 設(shè)置包含分叉點PX的提取范圍AR時(圖11 (B))，特點較弱，因此，作為識別的目標，沒有顯 著性。 應(yīng)該注意的是，當一致地設(shè)置該提取范圍時，優(yōu)選的是，該提取范圍的半徑等于或 大于作為前一階段在基準點檢測單元42中進行銳化的單位的范圍(核心尺寸)。這是因 為，在此情況下，包含輪廓線上的分叉點PX的可能性高。 另外，在本實施例的情況下，如圖12所示，特征提取單元43僅使用從靜脈圖像的 中心延伸到一定距離的中央?yún)^(qū)域中包含的分叉點，作為用于提取矩不變量的目標。因此，與 計算以靜脈圖像中包含的所有分叉點中的每個分叉點作為中心的提取范圍AR中的矩不變 量的情況相比，特征提取單元43能夠進一步允許圖像拾取目標的移動。
(3)登記單元中的處理的細節(jié)
接下來，具體描述登記單元23。該登記單元23從特征提取單元43獲取矩不變量， 并確定在特征提取單元43中計算的矩不變量的數(shù)量是否等于或大于規(guī)定的數(shù)量。
這里，當矩不變量的數(shù)量小于規(guī)定值時，登記單元23確定不足以作為登記者的特 征，并通過通知單元15通知應(yīng)該再次拾取圖像。 另一方面，當矩不變量的數(shù)量等于或大于規(guī)定值時，登記單元23從基準點檢測單 元42獲取關(guān)于靜脈圖像數(shù)據(jù)中靜脈的分叉點的位置數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生包含分叉點的位置和以 該位置為基準計算出的矩不變量的登記數(shù)據(jù)。該登記數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在圖13中示出。該 識別數(shù)據(jù)具有包含頭區(qū)域HAr和數(shù)據(jù)區(qū)域DAr的結(jié)構(gòu)。 在頭區(qū)域HAr中，存儲分叉點的數(shù)量和Hu的矩不變量的七個階之中的適用階數(shù)的 數(shù)量。這些項指定圖像處理單元22中的處理的細節(jié)，因此，數(shù)據(jù)區(qū)域DAr中存儲的內(nèi)容具 有作為用于確認存儲在數(shù)據(jù)區(qū)域DAr中的內(nèi)容是圖像處理單元22中的處理的結(jié)果的標識 符的意義。 另一方面，在數(shù)據(jù)區(qū)域DAr中，用作提取矩不變量的基準的分叉點的位置(xy坐 標)和h(h是2、3.....或7)階的矩不變量H被彼此關(guān)聯(lián)地存儲。 以這種方式，登記單元23把登記數(shù)據(jù)登記在存儲器13中，該登記數(shù)據(jù)包含圖像處 理單元22中的處理結(jié)果和確認已通過圖像處理單元22執(zhí)行了該處理結(jié)果的內(nèi)容。
(4)認證單元中的處理的細節(jié) 接下來，具體描述認證單元32。認證單元32具有包括參數(shù)核對單元51和幾何關(guān) 系驗證單元52的結(jié)構(gòu)。
(4-1)參數(shù)核對處理 參數(shù)核對單元51把由讀取單元31從存儲器13讀取的登記數(shù)據(jù)的存儲在數(shù)據(jù)區(qū) 域DAr(圖13)中的矩不變量(以下稱為登記不變量)與由圖像處理單元22(圖3)提取的 矩不變量(以下稱為認證不變量)進行核對。 具體地講，參數(shù)核對單元51使用下式針對每個相同階計算每個登記不變量和它 對應(yīng)的認證不變量之間的偏差(deviation) 4 :
卩-,
闊","7^" ……(5) 其中，IT(T = 1，2， ... ，m(m是整數(shù)))是數(shù)據(jù)區(qū)域DAr(圖13)中的i階(i = 1， 2， ... ，7)登記不變量，Is (S= 1，2， ... ， n(n是整數(shù)))是由圖像處理單元22 (圖3)提取 的認證不變量。另外，參數(shù)核對單元51例如基于作為用于提取矩不變量的基準的分叉點， 識別登記不變量和認證不變量之間的相關(guān)性。 當作為核對結(jié)果獲得偏差d工時，參數(shù)核對單元51確定是否所有這些偏差d工都小
于預(yù)定閾值。這里，當偏差d工中的至少一個等于或大于閾值時，這意味著登記時的靜脈圖
像和認證時的靜脈圖像不同，也就是說，認證時的靜脈圖像的提供者不是登記者。在這種情
況下，參數(shù)核對單元51通過通知單元15通知此人不能被認證為登記者。 另一方面，當所有的偏差d工都小于預(yù)定閾值時，這意味著輸入靜脈圖像的人是登
記者的可能性高。在這種情況下，參數(shù)核對單元51向幾何關(guān)系驗證單元52通知應(yīng)該開始處理。
這里，在圖16中示出使用圖15中示出的靜脈圖像作為示例在上述參數(shù)核對單元 51中進行的處理的結(jié)果。在圖15中，圖15(A)示出在靜脈登記模式下獲取的靜脈圖像和用 于計算與該靜脈圖像相關(guān)的登記不變量的部分的放大圖像，圖15(B)示出在認證模式下從 該登記者的同一部分獲取的靜脈圖像和用于計算與該靜脈圖像相關(guān)的認證不變量的部分 的放大圖像。 將相同的編號分配給對應(yīng)的分叉點，在這些分叉點之中，作為認證目標的分叉點 在其編號上增加了撇號(')。另外，在圖15中，在靜脈登記模式下獲取的靜脈圖像中的靜 脈部分(圖15(A))和在認證模式下獲取的靜脈圖像中的靜脈部分(圖15(B))實際并不存 在，但是為了看起來方便而將它們示出。 圖16揭示了 因為從同一人的同一部分獲取登記不變量和認證不變量，所以這些
不變量基本上相同。 (4-2)幾何關(guān)系驗證處理 當被參數(shù)核對單元51通知應(yīng)該開始處理時，幾何關(guān)系驗證單元52驗證作為用于 提取登記不變量的基準點的分叉點和作為用于提取認證不變量的基準點的分叉點之間的 位置關(guān)系是否相關(guān)。 具體地講，幾何關(guān)系驗證單元52搜索偏差的平方和最小的登記不變量和認證不 變量的組合，并確定該組合的數(shù)量是否等于或大于規(guī)定數(shù)量。 這里，當該組合的數(shù)量小于規(guī)定數(shù)量時，這意味著，因為作為用于提取登記不變量
的基準點的分叉點和作為用于提取認證不變量的基準點的分叉點之間的對應(yīng)的數(shù)量小，所
以不需要驗證分叉點之間的位置關(guān)系，可靠性不足以把此人認證為登記者。在這種情況下，
幾何關(guān)系驗證單元52通過通知單元15通知此人不能被認證為登記者。 另一方面，當該組合的數(shù)量等于或大于規(guī)定數(shù)量時，幾何關(guān)系驗證單元52獲取滿
足偏差的平方和的最小值小于預(yù)定閾值的條件的組合中作為用于提取登記不變量的基準
點的分叉點的位置和作為用于提取認證不變量的基準點的分叉點的位置。也就是說，幾何
關(guān)系驗證單元52從數(shù)據(jù)區(qū)域DAr (圖13)獲取與登記不變量對應(yīng)的分叉點的位置，并從圖
像處理單元22獲取與認證不變量對應(yīng)的分叉點的位置。 然后，幾何關(guān)系驗證單元52計算組合中的一個分量的各分叉點之間的距離和該 組合中的另一分量的各分叉點之間的距離，并針對每個組合計算這些距離之差。另外，幾何 關(guān)系驗證單元52把針對每個組合計算出的距離之差的總和除以組合的數(shù)量，并將除法的 結(jié)果設(shè)置為用于確定是否存在幾何相關(guān)性的評價值。 這里，在圖17中示出使用圖15中示出的靜脈圖像作為示例在上述幾何關(guān)系驗證
單元52中進行處理的結(jié)果。在圖17中，最左欄指示分配給在靜脈登記模式(圖15(A))下
獲取的靜脈圖像中的分叉點的編號的組合(即，分叉點的組合)，左數(shù)第四欄指示分配給在
認證模式(圖15(B))下獲取的靜脈圖像中的分叉點的編號的組合。另一方面，評價值的欄
中的值指示通過把距離之差的總和除以組合的數(shù)量(6)而獲得的結(jié)果。 當計算評價值時，幾何關(guān)系驗證單元52確定評價值是否小于預(yù)定閾值。這里，當
評價值等于或大于預(yù)定閾值時，這意味著，雖然登記不變量和認證不變量并沒有不同，但是
作為用于提取這些矩不變量的基準點的分叉點不是處于相對位置關(guān)系，因此，作為用于提
取登記不變量和認證不變量的目標的靜脈圖像中的靜脈的形狀不同，并且在認證模式下獲取的圖像是不同于授權(quán)靜脈圖像的一個圖像。在這種情況下，幾何關(guān)系驗證單元52通過通 知單元15通知此人不能被認證為登記者。 與此相反，當評價值小于預(yù)定閾值時，這意味著，在認證模式下輸入該靜脈圖像的 人是登記者。在這種情況下，幾何關(guān)系驗證單元52認為此人能夠被認證為登記者，產(chǎn)生用 于開始執(zhí)行與成功認證相關(guān)的預(yù)定處理的數(shù)據(jù)，并把該數(shù)據(jù)發(fā)送給與接口 14連接的設(shè)備 (圖l)。 (5)認證處理的過程 接下來，使用圖18的流程圖描述認證單元32中的認證處理的過程。也就是說，當 從操作單元11接收到用于執(zhí)行認證模式的命令COM2時，認證單元32開始該認證處理過程 RT。在步驟SP1中，認證單元32針對每個階計算存儲在數(shù)據(jù)區(qū)域DAr(圖13)中的登記不 變量和它對應(yīng)的認證不變量之間的偏差，并且流程前進至步驟SP2。 在該步驟SP2中，認證單元32確定是否在步驟SP1中計算的所有偏差都小于預(yù)定 閾值。當所有的偏差小于該預(yù)定閾值時，流程前進至步驟SP3。 在該步驟SP3中，認證單元32搜索偏差的平方和最小的組合，并確定所述組合的 數(shù)量是否等于或大于規(guī)定數(shù)量。當所述組合的數(shù)量等于或大于規(guī)定數(shù)量時，流程前進至步 驟SP4。 在該步驟SP4中，認證單元32識別滿足偏差的平方和的最小值小于預(yù)定閾值的條 件的組合中作為用于提取登記不變量和認證不變量的基準點的分叉點的位置。在隨后的步 驟SP5中，認證單元32基于識別的結(jié)果計算評價值。 也就是說，認證單元32計算在步驟SP4中識別的登記不變量的分叉點之間的距離 和認證不變量的分叉點之間的距離，之后針對在步驟SP3中搜索到的每個組合計算這些距 離之差。然后，認證單元32將通過把針對每個組合計算的距離之差的總和除以在步驟SP3 中搜索到的組合的數(shù)量而獲得的值設(shè)置為評價值。 當在步驟SP5中計算出評價值時，流程前進至步驟SP6，在步驟SP6中，認證單元 32確定該評價值是否小于預(yù)定閾值。 這里，當評價值小于預(yù)定閾值時，認證單元32確定認證成功。在這種情況下，流程 前進至步驟SP7，在步驟SP7中，認證單元32執(zhí)行與成功認證關(guān)聯(lián)的預(yù)定處理。之后，該認 證處理過程RT完成。 另一方面，當評價值等于或大于預(yù)定閾值時，當在步驟SP2中登記不變量和認證 不變量之間的偏差中的至少一個等于或大于預(yù)定閾值時，或者當在步驟SP3中偏差的平方 和最小的登記不變量和認證不變量的組合的數(shù)量小于規(guī)定數(shù)量時，認證單元32確定認證 失敗。在這種情況下，流程前進至步驟SP8，在步驟SP8中，認證單元32執(zhí)行與認證失敗關(guān) 聯(lián)的預(yù)定處理。之后，該認證處理過程RT完成。 以這種方式，認證單元32能夠在不需要圖像匹配處理的情況下通過比較特征(矩 不變量、位置信息)的值確定一個人是否是登記者。
(6)操作和效果 在以上結(jié)構(gòu)中，該認證裝置1僅從靜脈圖像中示出的靜脈的分叉部分提取具有耐 仿射變換的參數(shù)的特征(例如，圖10)。這使得即使靜脈在靜脈圖像內(nèi)移動，認證裝置1也 能夠提取同等的特征，而不需要增加圖像拾取單元12的圖像拾取范圍。
因此，與從整個靜脈圖像提取特征的情況相比，該認證裝置1更能夠在保持靜脈 圖像內(nèi)靜脈的移動容許量的同時防止認證精度降低。這在認證裝置被包括在非常希望小型 化的設(shè)備(諸如手機)中的情況下特別有用。 在本實施例的情況下，使用矩不變量作為特征，使得即使手指在手指放置表面上 向著它的表面方向平移和/或手指圍繞手指的縱軸旋轉(zhuǎn)也能夠提取同等的特征。
在本實施例的情況下，提取范圍被設(shè)置為以靜脈圖像中示出的靜脈的分叉部分之 中與靜脈圖像的中心位置相距一定距離的中央?yún)^(qū)域CAR(圖12)中包含的分叉部分作為它 的中心，并且從每個設(shè)置的提取范圍提取特征。 因此，與用于提取特征的目標不限于中央?yún)^(qū)域CAR的情況相比，該認證裝置1能夠 進一步保持靜脈圖像中靜脈的移動容許量。這在圖像拾取單元12的結(jié)構(gòu)不是光源和圖像 拾取元件被布置為把放在手指放置平面上的手指夾在中間的結(jié)構(gòu)(例如，日本未審專利申 請公報No. 2005-353014中的圖15)而是光源和圖像拾取元件相對于放置手指的手指放置 表面上放置的手指的放置表面布置在同一方向上的結(jié)構(gòu)(例如，同一公報中的圖2)的情況 下特別有用。 這是因為，在光源和圖像拾取元件相對于手指的放置表面布置在同一方向上的結(jié) 構(gòu)的情況下，可見光可能從手指放置表面的末端作為噪聲混合在從光源向靜脈發(fā)射到靜脈 的近紅外光中，并且由此難以顯示的靜脈圖像的末端能夠被從用于提取特征的目標中去 除。 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，僅從靜脈圖像中示出的靜脈的分叉部分提取具有耐仿射變換的參 數(shù)的特征，使得能夠在不增加圖像拾取范圍的情況下保持在靜脈圖像中靜脈的移動容許 量。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的認證裝置l，該認證裝置1能夠?qū)崿F(xiàn)提高的認證精度。
(7)其它實施例 在上述實施例中，描述了在銳化單元41的銳化處理中使用LoG濾波器的情況。 然而，本發(fā)明不限于這種情況。例如，也可以使用諸如形態(tài)學(xué)濾波器、L即lacian濾波器、 Gaussian濾波器或Sobel濾波器的各種濾波器。使用的濾波器的數(shù)量也可以是多于一個。
在上述實施例中，描述了將分叉點用作基準點檢測單元42的檢測目標的情況。然 而，本發(fā)明不限于這種情況。也可以使用端點或彎曲點或者它們的組合。作為另一選擇，例 如，在靜脈中包括的點之中，也可以使用除了端點、分叉點和彎曲點中的全部或一部分之外 的點，諸如與中心位于靜脈圖像的中心的圓相交的點。 另外，雖然描述了基準點檢測單元42檢測固定于分叉點的檢測目標的情況，但本 發(fā)明不限于這種情況。檢測目標也可以在預(yù)定定時切換。 例如，每次執(zhí)行血管登記模式時，按照分叉點、彎曲點和與中心位于圖像的中心位 置的圓相交的點的次序在它們之間切換檢測目標。作為另一選擇，例如，每次執(zhí)行血管登記 模式時，中心為中心位置的圓的半徑被切換，并檢測與該圓相交的點。在這種情況下，在頭 區(qū)域HAr(圖13)中描述用于識別如何檢測(即，檢測方法)的標識符，并且在認證模式下， 由圖像處理單元22 (圖3)使用由該標識符指示的檢測方法對檢測目標進行檢測使得能夠 使用在登記和認證時都作為基準的對應(yīng)點來提取矩不變量。 據(jù)此，即使在登記的關(guān)于靜脈的信息被竊取到另一系統(tǒng)的情況下，因為該信息沒 有揭示如何檢測矩不變量的基準點，所以該認證裝置1能夠防止使用被竊取的信息偽裝成登記者，因此能夠進一步提高認證精度。 另外，在上述實施例中，描述了將Hu矩不變量用作特征提取單元43的提取目標的
情況。然而，本發(fā)明不限于這種情況。例如，也可以使用Zernike矩或熵。可以使用僅針對
平移移動的不變量(比如靜脈圖像中的局部亮度直方圖)，而不使用既針對手指在手指放
置表面上向著它的表面方向的平移移動又針對手指圍繞手指的縱軸的旋轉(zhuǎn)移動的不變量
(比如矩不變量)。簡而言之，能夠使用各種特征，只要它們耐仿射變換即可。 另外，在上述實施例中，描述了使用具有圖像拾取功能、核對功能和登記功能的認
證裝置1的情況。然而，本發(fā)明不限于這種情況也可以使用如下模式取決于應(yīng)用，將各功
能或一部分功能分配給單個設(shè)備。 工業(yè)實用性 本發(fā)明可應(yīng)用于生物測量認證的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
一種登記裝置，其特征在于包括圖像獲取單元，被配置為獲取活體的靜脈的靜脈圖像；提取單元，被配置為從所述靜脈圖像的一部分提取耐仿射變換的參數(shù)；和登記單元，被配置為在存儲裝置中登記由提取單元提取的參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的登記裝置，其特征在于提取單元被配置為把提取范圍設(shè)置為靜脈圖像中示出的靜脈的各分叉部分使得該提取范圍包含所述分叉部分的邊緣，并且被配置為從每個設(shè)置的提取范圍提取所述參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的登記裝置，其特征在于提取單元被配置為設(shè)置中心位于靜脈圖像中示出的靜脈的分叉部分之中的、基準位于靜脈圖像的中心位置的中心區(qū)中包含的分叉部分的提取范圍，并且被配置為從每個設(shè)置的提取范圍提取所述參數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的登記裝置，其特征在于，還包括檢測單元，該檢測單元被配置為從靜脈圖像中示出的靜脈檢測多個靜脈部分點，以及提取單元被配置為從中心位于每個所述靜脈部分點的預(yù)定提取范圍提取所述參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的登記裝置，其特征在于，檢測單元被配置為檢測靜脈的端點、分叉點和彎曲點中的全部或一部分，作為所述多個靜脈部分點。
6. 如權(quán)利要求4所述的登記裝置，其特征在于，檢測單元被配置為在預(yù)定定時切換用于檢測所述多個靜脈部分點的檢測方法，以及登記單元被配置為在存儲裝置中登記所述參數(shù)和用于識別所述檢測方法的標識符。
7. 如權(quán)利要求1所述的登記裝置，其特征在于，所述參數(shù)是矩不變量。
8. —種認證裝置，其特征在于包括提取單元，被配置為從活體的靜脈的靜脈圖像的一部分提取耐仿射變換的參數(shù)，所述靜脈圖像是作為認證目標被輸入的；讀取單元，被配置為讀取存儲裝置中登記的登記信息；禾口確定單元，被配置為根據(jù)所述參數(shù)和所述登記信息之間的核對程度，確定輸入所述參數(shù)的人是否是登記者。
9. 如權(quán)利要求8所述的認證裝置，其特征在于，確定單元被配置為當所述參數(shù)和所述登記信息中的對應(yīng)參數(shù)之間的偏差小于預(yù)定閾值時，確定輸入所述參數(shù)的人是登記者。
10. 如權(quán)利要求8所述的認證裝置，其特征在于，提取單元被配置為把提取范圍設(shè)置為靜脈圖像中示出的靜脈的各分叉部分，并且被配置為從每個設(shè)置的提取范圍提取所述參數(shù)，確定單元被配置為當所述參數(shù)和所述登記信息中的對應(yīng)參數(shù)之間的偏差小于所述預(yù)定閾值時并且當設(shè)置為每個所述參數(shù)的提取范圍的分叉部分與設(shè)置為所述登記信息中的每個對應(yīng)參數(shù)的提取范圍的分叉部分幾何相關(guān)時，確定輸入所述參數(shù)的人是登記者。
11. 一種在由計算機執(zhí)行的確定是否為登記者的處理中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特征在于，它包括從登記者的靜脈的靜脈圖像的一部分提取的參數(shù)，所述參數(shù)是耐仿射變換的，并且在所述處理中，將所述參數(shù)與作為認證目標而輸入的靜脈圖像中的對應(yīng)部分進行比較。
12. 如權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其特征在于，除了所述參數(shù)之外，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還包括關(guān)于所述一部分的位置信息，并且在所述處理中，確定所述位置信息是否與關(guān)于所述對應(yīng)部分的位置信息幾何相關(guān)。
13. —種存儲在由計算機執(zhí)行的確定是否為登記者的處理中使用的數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)，該存儲介質(zhì)的特征在于，所述數(shù)據(jù)包括從登記者的靜脈的靜脈圖像的一部分提取的參數(shù)，所述參數(shù)是耐仿射變換的，并且在所述處理中，將所述參數(shù)與作為認證目標而輸入的靜脈圖像中的對應(yīng)部分進行比較。
14. 如權(quán)利要求13所述的存儲介質(zhì)，其特征在于，除了所述參數(shù)之外，所述數(shù)據(jù)還包括關(guān)于所述一部分的位置信息，并且在所述處理中，確定所述位置信息是否與關(guān)于所述對應(yīng)部分的位置信息幾何相關(guān)。
全文摘要
提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)提高的認證精度的登記裝置、核對裝置、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存儲介質(zhì)。該登記裝置包括圖像獲取單元，被配置為獲取活體的靜脈的靜脈圖像；提取單元，被配置為從所述靜脈圖像的一部分提取耐仿射變換的參數(shù)；和登記單元，被配置為在存儲裝置中登記由提取單元提取的參數(shù)。靜脈圖像的該部分被設(shè)置為用于提取耐仿射變換的參數(shù)的目標。
文檔編號G06T7/00GK101730905SQ20088002323
公開日2010年6月9日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者阿部博 申請人:索尼公司