專利名稱：手指靜脈認(rèn)證裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及手指靜脈認(rèn)證裝置，涉及在維持便利性的同時(shí)提高認(rèn)證 精度的改良技術(shù)。
背景技術(shù)：
在各種生物體認(rèn)證技術(shù)中都已知手指靜脈可以實(shí)現(xiàn)高精度的認(rèn)證。 關(guān)于手指靜脈認(rèn)證，由于使用身體內(nèi)部的手指靜脈圖形而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的 認(rèn)證精度，并且由于和指紋認(rèn)證相比難以偽造 篡改，因此可以實(shí)現(xiàn)高 度的安全性。
作為這種手指靜脈認(rèn)證的現(xiàn)有例，已知例如專利文獻(xiàn)1中記載的生
物體認(rèn)證裝置。該裝置揭示了這樣的裝置為了同時(shí)對手指靜脈進(jìn)行攝
影，在裝置內(nèi)部插入手指，從手指的指甲側(cè)照射紅外線，對向手指的指
腹側(cè)透射過來的光進(jìn)行攝影。
另外，在專利文獻(xiàn)2中揭示了從上方照射紅外線的裝置。專利文獻(xiàn)1日本特許公開2004 - 78791號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特許公開2002 - 83298號(hào)公才艮

發(fā)明內(nèi)容
作為為了提高認(rèn)證精度而利用多根手指的情況的一種方法，有使用 對單一手指進(jìn)行攝影的現(xiàn)有裝置來依次拍攝多根手指的方法。但是在該
方法中需要反復(fù)出示手指，存在有損于便利性的問題。另外，在專利文 獻(xiàn)l所示的裝置中，由于不存在規(guī)定各手指的出示位置的構(gòu)造，因此無 法將手指引導(dǎo)至固定場所，難以再現(xiàn)登錄時(shí)的狀態(tài)。而且，當(dāng)進(jìn)一步對 多根手指照射透射光時(shí)，容易產(chǎn)生未透過手指的泄漏光，使血管的對比 度惡化，無法提高認(rèn)證精度。另外，當(dāng)并排放置多臺(tái)現(xiàn)有的出示單一手 指的裝置時(shí)，例如在專利文獻(xiàn)2中所示的、從上方照射紅外線的裝置中，需要將各個(gè)手指同時(shí)插入多個(gè)洞中，因此不易使用，有損于便利性。另 外，在專利文獻(xiàn)1所示的、光源位于手指的兩側(cè)面的開放型裝置中，當(dāng) 為了可以同時(shí)出示多根手指而并排配置時(shí)，在光源的設(shè)置方面，必須將 裝置間的距離設(shè)置得較寬。因此，如果不將手指大大張開便無法出示， 手小的人無法使用。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用多根手指的手指靜脈認(rèn)證裝 置，其在保持高認(rèn)證精度的同時(shí)使多根手指的出示變得容易。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明為一種多手指靜脈認(rèn)證裝置，其具備向 手指照射光的光源；對來自所述手指的光進(jìn)行攝像的攝像元件、和對所 述攝像到的圖像進(jìn)行處理的圖像處理部，該多手指靜脈認(rèn)證裝置的特征 在于，其具備規(guī)定第一手指的前后方向的出示位置的手指擱置座、和 規(guī)定所有手指的橫向位置的手指擱置座。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠應(yīng)用于以寫字樓等的出入管理為中心的 大規(guī)模認(rèn)證系統(tǒng)的高精度的手指靜脈認(rèn)證裝置。


圖l是手指靜脈認(rèn)證裝置的功能框圖。
圖2是多手指靜脈認(rèn)證裝置的第一方式的概略圖。
圖3是圖2中的認(rèn)證裝置的使用時(shí)的圖。
圖4是手指靜脈認(rèn)證裝置的概略處理框圖。
圖5是表示多個(gè)光源調(diào)整一個(gè)圖像內(nèi)的區(qū)域的光量的方式的圖。
圖6是多手指靜脈認(rèn)證裝置的接口的概略圖。
圖7是可以對手指輪廓進(jìn)行拍攝的多手指靜脈認(rèn)證裝置的概略圖。
圖8是圖7中的手指的位置修正步驟的概略圖。
圖9是在上部具有光源的多手指靜脈認(rèn)證裝置的概略圖。
圖IO是圖9中的手指的輪廓檢測方法的概略圖。
圖11是使手指滑動(dòng)來進(jìn)行拍攝的多手指靜脈認(rèn)證裝置的概略圖。
圖12是圖11中的手指的部分區(qū)域的合成步驟的概略圖。
圖13是對分布在手指側(cè)面的靜脈進(jìn)行拍攝的多手指靜脈認(rèn)證裝置的概略圖。
圖14是對分布在手指側(cè)面的靜脈進(jìn)行拍攝的多手指靜脈認(rèn)證裝置的 概略圖。
圖15是從手指側(cè)面的斜上方照射光，從斜向?qū)κ种傅闹父箓?cè)進(jìn)行拍 攝的多手指靜脈認(rèn)證裝置的概略圖。
圖16是使用了便攜終端和讀取裝置的多手指靜脈認(rèn)證裝置的概略圖。
圖17是通過握住便攜終端來對手指的指曱側(cè)的靜脈圖形進(jìn)行拍攝的
多手指靜脈認(rèn)證裝置的概略圖。 符號(hào)說明
1手指、2輸入裝置、9攝像裝置、10認(rèn)證處理部、12存儲(chǔ)器、 13接口、 14存儲(chǔ)裝置、15顯示部、16輸入裝置、17揚(yáng)聲器、18圖 像輸入部、23光源、23a上部光源、23b下部光源、101開口部、102指 尖的手指擱置座、103手指根部的手指擱置座、104側(cè)壁、105光源支 撐部、106隔板、120手指靜脈圖像、120a手指靜脈圖像的右區(qū)域、120b 手指靜脈圖像的左區(qū)域、151槽的凹部、161手指輪廓觀測用開口部、 162手指輪廓觀測用攝像裝置、170包含輪廓的手指靜脈圖像、171不 包含輪廓的手指靜脈圖像、172手指輪廓觀測用圖像、173手指輪廓、 174手指的中心軸、180上蓋、181手指的定位用槽、200手指表面觀 測用開口部、201反射光源、202手指表面觀測用攝像裝置、203燈、 210手指靜脈部分圖像、211手指表面部分圖像、212合成手指靜脈圖 像、220光源支撐部、301便攜終端、303存儲(chǔ)器、304手指出示用槽、 305無線通信單元、306CPU、 310讀取終端、311手指出示用槽、312接 觸傳感器、313攝像裝置、314無線通信單元、315CPU、 316增益控制 器、400便攜終端、401把手、la第一手指、2b第二手指、402a第一 手指的靜脈圖像、402b第二手指的靜脈圖像
具體實(shí)施例方式
對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的認(rèn)證系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。認(rèn)證系統(tǒng)包括 輸入裝置2、認(rèn)證處理部10、存儲(chǔ)裝置14、顯示部15、輸入部16、揚(yáng)聲 器17以及圖像輸入部18。
輸入裝置2包括光源23以及攝像裝置9。
光源23例如是紅外線LED (發(fā)光二極管)，其對在輸入裝置2中出 示的手指1照射紅外光。攝像裝置9對在輸入裝置2中出示的手指1進(jìn) 行攝像。此時(shí)，分別具有多個(gè)手指l、攝像裝置9、光源23。
圖像輸入部18將通過輸入裝置2的攝像裝置9攝像到的圖像輸入到 認(rèn)證處理部10。
認(rèn)證處理部10包括CPUll、存儲(chǔ)器12以及各種接口 (IF) 13。 CPU11通過執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器12中的程序來進(jìn)行各種處理。存儲(chǔ)器
12通過圖2將在后面進(jìn)行說明，其存儲(chǔ)由CPU執(zhí)行的程序。 另外，存儲(chǔ)器12臨時(shí)存儲(chǔ)從圖像輸入部18輸入的圖像。 接口 13與認(rèn)證處理部IO外部的裝置連接。具體而言，接口 13與輸
入裝置2、存儲(chǔ)裝置14、顯示部15、輸入部16、揚(yáng)聲器17或圖像輸入
部18等連接。
存儲(chǔ)裝置14預(yù)先存儲(chǔ)了利用者的登錄數(shù)據(jù)。登錄數(shù)據(jù)是用于對照利 用者的信息，其例如是手指靜脈圖形的圖像等。手指靜脈圖形的圖像是 將分布在手指掌側(cè)皮下的血管(手指靜脈)攝像成暗影圖形而得到的圖 像。
顯示部15例如是液晶顯示器等，顯示從認(rèn)證處理部IO接收到的信
臺(tái)
輸入部16例如是鍵盤等，其將利用者輸入的信息發(fā)送至認(rèn)證處理部 10。揚(yáng)聲器17通過聲音來發(fā)送從認(rèn)證處理部IO接收到的信息。
圖2是同時(shí)拍攝多根手指的手指靜脈認(rèn)證裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖2 (a)是俯視圖、(b)是主視圖、(c)是側(cè)視圖。
在裝置的上表面具有拍攝手指靜脈的開口部101、指尖的手指擱置 座102、手指根部的手指擱置座103和側(cè)壁104。在此，將它們稱為手指出示部。在本實(shí)施例中設(shè)置了三個(gè)手指出示部，以便可以同時(shí)放置3根 手指。也可以根據(jù)認(rèn)證精度和使用方便性來增減它們的數(shù)量。考慮到使 這些手指出示部的間隔是無論手有多大都可以自然放置的距離，將它們 設(shè)置在接近的位置上。另外，中央的手指出示部位于比其兩旁的手指出
示部更靠前方的位置。指尖的手指擱置座102的位置在縱深方向的距離 都相同，被排列成一列。特別強(qiáng)調(diào)中央的手指出示部的指尖的手指擱置 座大于其它手指擱置座。而且，在指尖側(cè)設(shè)置有向手指進(jìn)行照射的光源 23，光源23通過光源支撐部105被固定。為了不從手指溢出，優(yōu)選光源 照射照射寬度盡可能窄的束狀光。由此，可以抑制不需要的干擾光的產(chǎn) 生，可以提高血管的對比度。在本實(shí)施例中，在一個(gè)光源支撐部105中 具有4個(gè)光源，但只要可以對手指照射足夠的透射光，其個(gè)數(shù)不限。另 外，為了對這3根手指進(jìn)行拍攝，在各個(gè)開口部的正下方設(shè)置有攝像裝 置9。如圖2 (b)所示，各個(gè)攝像裝置9被設(shè)置在通過隔板106將四個(gè) 方向包圍起來而形成的空間中。
圖3表示在圖2的輸入裝置2中出示了手指1的狀態(tài)。利用者將中 指》文置在中央的開口部101上。此時(shí)，例如在出示了右手的情況下，以 自然的形態(tài)在右側(cè)的開口部出示無名指，在左側(cè)的開口部出示食指。此 時(shí)，將指尖設(shè)置在指尖的手指擱置座102上，但一般中指最長，在中央 的指尖的手指擱置座102上設(shè)置中指的指尖。由此確定了中指的前后方 向的位置。其兩旁的手指比中指短，夠不到它們的指尖的手指擱置座102。 但是，由于中指的前后方向的位置已經(jīng)被固定，因此兩旁的手指的前后 方向也與之匹配地被固定。另外，所有手指通過側(cè)壁104或者手指根部 的手指擱置座103規(guī)定了左右方向的位置。特別是側(cè)壁104向上方突出， 以使手指1不會(huì)在左右方向上偏移。由此，每當(dāng)出示時(shí)將3根手指的位 置固定在每次固定的位置上。
另外，在本實(shí)施例中，通過增大中央的手指擱置座，來在視覺上或 構(gòu)造上進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。由此，易于將一般最長的中指引導(dǎo)到中央的手指擱 置座上，可以提供利用者容易使用的接口。在本實(shí)施例中，中央的開口部101比兩旁的開口部向前方錯(cuò)開。這 是為了大體上對所有手指的第一關(guān)節(jié)附近進(jìn)行拍攝。第 一 關(guān)節(jié)的表皮較 薄，易于鮮明地觀察內(nèi)部的血管圖形，因此通過利用該部分可以實(shí)現(xiàn)高 精度的認(rèn)證。中指的第一關(guān)節(jié)的位置比兩旁的手指靠前，所以通過將中 央的開口部向前方挪動(dòng)，可以大體上對所有手指的第一關(guān)節(jié)進(jìn)行拍攝。
如果中指以外的手指最長，則由于任何一個(gè)手指出示部都具備指尖 的手指擱置座102,因此可以使指尖對準(zhǔn)在最容易放置那個(gè)手指的位置的 手指出示部中所存在的指尖的手指擱置座。
這樣，手指擱置座的位置是在縱深方向整齊地排成一列的狀態(tài)，通 過僅將最長的手指的尖端放置在手指擱置座上，可以確定手指的位置， 其它手指的尖端位置根據(jù)最長手指的尖端位置而被固定。通過這種結(jié)構(gòu)，
可以同時(shí)出示3根手指，而不用考慮中指、食指、無名指的長度或它們
的長度差。
如圖2(c)所例示，光源23從指尖側(cè)的斜上方進(jìn)行照射。靜脈的拍 攝中，通過觀測從與觀測靜脈的位置正好相反的方向透射的光，可得到 對比度最高的圖像。但是為了從完全正好相反的位置照射光，需要在開 口部的正上方配置光源。當(dāng)開口部的正上方存在這種構(gòu)造物時(shí)，變得難 以放置手指，同時(shí)放置手指的場所在視覺上受到遮擋，因此導(dǎo)致利用者 的心理抗拒感上升。因此，在本發(fā)明中將光源23配置在指尖側(cè)，從斜上 方照射手指。通過這種結(jié)構(gòu)，在緩和了手指出示時(shí)的心理抗拒感的同時(shí)， 可以進(jìn)行作為透射光的優(yōu)點(diǎn)的對比度高的拍攝。由此可以實(shí)現(xiàn)較高的便 利性和高精度認(rèn)證。
另外，優(yōu)選盡可能均勻地向手指照射透射光，使強(qiáng)光盡可能高效地 透射手指。在本實(shí)施方式中，設(shè)想比標(biāo)準(zhǔn)手指粗的手指，以相對于該手 指指曱側(cè)表面形成約30度的入射角的方式，通過多個(gè)光源23a和光源23b 分別瞄準(zhǔn)手指根部側(cè)附近和開口部的中心位置進(jìn)行照射。當(dāng)減小入射角 時(shí)，由于降低了光源的設(shè)置高度，因此可以將裝置小型化，但是由于一 個(gè)光源照射的范圍成為從手指尖端到手指根部側(cè)的較大范圍，因此入射效率降低，難以得到對比度高的鮮明的圖像。反之，當(dāng)增大入射角時(shí)，
可以精確(pinpoint:定點(diǎn))照射較窄的范圍，入射效果提高，但是需要 提高光源的位置。由此，通過裝置增大，而且從光源到手指的距離增大， 光的衰減增大、光量會(huì)減弱。因此，結(jié)合裝置的大小、光源中所使用的 發(fā)光元件的光量的強(qiáng)度和照射光的束散角等來進(jìn)行設(shè)定。另外，由于手 指的厚度因人而異，所以多個(gè)光源23a和光源23b為可以分別獨(dú)立地控 制的結(jié)構(gòu)，盡可能自動(dòng)調(diào)整成整體均勻的亮度。
當(dāng)向拍攝靜脈的部分的手指表面上照射反射光時(shí)，手指表面的皺紋 被強(qiáng)調(diào)，靜脈的畫質(zhì)惡化。另外，當(dāng)未透過手指的光直接進(jìn)入照相機(jī)時(shí)， 亮度會(huì)局部上升，像素值飽和，因此無法觀測周邊的靜脈。而且，該光 在裝置內(nèi)部散射，在手指的表面反射，畫質(zhì)惡化。為了防止這些不需要 的外光，在本發(fā)明中將開口部101相對于手指寬度設(shè)定得足夠窄，通過 用手指堵住開口部，使外光不會(huì)直接進(jìn)入。另外，在開口部101的兩側(cè) 分別具有側(cè)壁104。該側(cè)壁104不僅用于手指的左右方向的定位，還遮斷 外光，以使外光等不需要的光不會(huì)照射到手指1的側(cè)面。通過這些組合， 在拍攝的手指的表面不易產(chǎn)生不需要的反射光，并且光難以直接進(jìn)入照 相機(jī)。另外，可以防止由于不需要的強(qiáng)外光照射手指的側(cè)面使手指的一 面極其明亮而導(dǎo)致圖像的半面無謂地飽和。因此，能夠以較高的對比度 拍攝血管。
另外，位于3個(gè)開口部之間的僅僅是側(cè)壁104。側(cè)壁104即使將寬度 變窄也可以發(fā)揮作用，而且不需要設(shè)置除此以外的構(gòu)造物，所以可以使 開口部彼此接近地配置。從而即使手指較小的利用者也可以毫不費(fèi)勁地 出示手指。
考慮到由于手指受傷等原因而存在未用手指堵住的開口部，需要有 使從該開口部進(jìn)入的外光不會(huì)對別的手指的拍攝造成不良影響的結(jié)構(gòu)。 如圖2 (b)所示，在本發(fā)明中成為這樣的結(jié)構(gòu)通過隔板106包圍各個(gè) 開口部101的下側(cè)的空間，在其內(nèi)側(cè)存在攝像裝置9。隔板106具有作為 遮光壁的功能。因此，可以不受從正上方開口部以外的開口部進(jìn)入的光的影響地進(jìn)行手指靜脈的拍攝。
如本實(shí)施例所示，當(dāng)同時(shí)設(shè)置多根手指時(shí)，不易發(fā)生以手指的長軸
為基軸的旋轉(zhuǎn)(手指的滾動(dòng)rolling)。由此，被拍攝的血管的位置穩(wěn)定， 因此可以提高認(rèn)證精度。
圖4表示使用了多個(gè)手指靜脈的認(rèn)證裝置的處理模塊。使用該圖來 說明基本的認(rèn)證處理流程。首先，實(shí)施對出示了手指這一情況進(jìn)行檢測 的手指檢測處理(S101 )。接著，為了拍攝靜脈而實(shí)施用于照射適當(dāng)光量 的光量調(diào)整處理(S102)。然后，進(jìn)行對手指的位置偏移等進(jìn)行修正的位 置修正處理(S103)和靜脈的特征提取處理(S104)。最后，實(shí)施與已經(jīng) 登錄的特征數(shù)據(jù)的對照處理(S105),判定是否是登錄者。
作為手指檢測處理的具體例子，使光源23點(diǎn)亮熄滅來檢查從攝像裝 置9得到的圖像的亮度值，檢查遮蔽物進(jìn)入光源23和攝像裝置9之間時(shí) 的亮度值的降低程度?；蛘呖梢栽谥讣獾氖种笖R置座102或手指根部側(cè) 的手指擱置座103上設(shè)置接觸傳感器等，通過檢測該接觸來實(shí)施手指檢 測處理。
此時(shí)，可以一并實(shí)施對手指已靜止進(jìn)行檢測的處理。與后述的光量 調(diào)整處理并行地拍攝手指的靜脈，連續(xù)地進(jìn)行后述的特征提取處理和對 照處理，由此實(shí)時(shí)地測量手指的位置偏移量。當(dāng)可以判定為一定時(shí)間內(nèi) 手指的位置偏移量很小時(shí)，認(rèn)為手指是靜止的，進(jìn)入后續(xù)的處理流程。
在光量調(diào)整處理中，進(jìn)行反饋控制以使所拍攝的圖像的亮度值為固 定值?；旧?，使用根據(jù)照射初始光量時(shí)的圖像的亮度值，來推定得到 作為目標(biāo)的圖像亮度值的光量值的方法，來將收斂高速化。
在本發(fā)明中如圖2所示，將光源設(shè)置在指尖側(cè)的上方，由于相對于 指尖側(cè)，手指根部側(cè)與光源的距離較遠(yuǎn)，另外由于手指的粗細(xì)增大，因 此有時(shí)在手指根部側(cè)無法照射足夠的光而變暗。對此，通過設(shè)置朝向指 尖側(cè)和手指根部側(cè)兩個(gè)方向的光源23b、 23a,并對它們分別進(jìn)行獨(dú)立控 制，來進(jìn)行應(yīng)對。即，通過控制成使朝向照射手指根部側(cè)的方向的光源 23a的光量，比照射指尖側(cè)的光源的光量強(qiáng)地進(jìn)行照射，能夠均勻照射整個(gè)手指，可以進(jìn)行亮度均勻的高對比度的血管拍攝。然而，在如此使用 多個(gè)獨(dú)立光源的情況下， 一方的光量控制對其它的光量控制會(huì)產(chǎn)生影響。
如圖5 (a)所示，當(dāng)存在照射指尖的光源23b和照射手指根部的光 源23a這兩個(gè)光源時(shí)，考慮將所拍攝的手指圖像120分割為兩半，各光 源23a、 23b獨(dú)立地將各自的圖像上的區(qū)域120a、 120b內(nèi)的亮度值控制 為目標(biāo)值。當(dāng)判定出指尖側(cè)的光源23b較弱時(shí)加強(qiáng)該光量，但其影響也 波及手指根部側(cè)的區(qū)域120a。對應(yīng)于這種情況，需要將手指根部側(cè)的光 源23a控制得較弱，但該影響也波及指尖側(cè)的區(qū)域120b。這樣，各個(gè)光 源對彼此的區(qū)域相互產(chǎn)生影響，最終控制變得不穩(wěn)定。
因此，當(dāng)分割這種區(qū)域時(shí)，考慮設(shè)定相互產(chǎn)生影響的參數(shù)。在此將 其稱為結(jié)合系數(shù)。通過指尖側(cè)的光源23b的影響、與由手指根部側(cè)的光 源23a帶來的影響乘以結(jié)合系數(shù)所得的影響的線性結(jié)合，來表現(xiàn)指尖側(cè) 的區(qū)域120b。因此，可以認(rèn)為兩個(gè)區(qū)域從任意光源都受到影響，但其關(guān) 聯(lián)程度不同。這種狀態(tài)可以通過聯(lián)立方程式來表現(xiàn)。圖5 (b)表示區(qū)域 120a從光源23a和光源23b受到的明亮度的影響。craa是表示光源23a 對區(qū)域120a造成的影響的程度的結(jié)合系數(shù)，oab是表示光源23b對區(qū)域 120a造成的影響的程度的結(jié)合系數(shù)。另外，Pa、 Pb是各光源23a、 23b 的光量，bO是光量為0時(shí)的圖像的明亮度的偏移值，Ia、 Ib分別是區(qū)域 120a、 120b的平均亮度值、f、 f是表示光源的強(qiáng)度與圖像上的亮度值的 明亮度之間的關(guān)系的函數(shù)，圖5 (b)通過一次式對這些關(guān)系進(jìn)行了近似。 實(shí)際的圖像上的區(qū)域120a的明亮度，是在合計(jì)了雙方的光源的影響后的 明亮度上加上圖像的明亮度的偏移值bO后所得的值。圖5 (c)將該狀態(tài) 進(jìn)行了公式化。
設(shè)式f， f為一次式(f=ax, f，=a，x )時(shí)，通過調(diào)查P和I求出未知的 常數(shù)a, a，。該方程式作為聯(lián)立方程式可以求解。當(dāng)常數(shù)a、 a，確定時(shí)， 可以逆算出用于以Ia、 Ib作為目標(biāo)亮度值的光量Pa、 Pb的具體值?？梢?確定最終得到的光量值，為最佳地控制雙方的區(qū)域的亮度值的值。
結(jié)合系數(shù)基本上是裝置固有的值，因此事先通過實(shí)驗(yàn)來計(jì)算出最佳值，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器12中。然后，當(dāng)實(shí)施光量調(diào)整時(shí)，CPU11在參照結(jié) 合系數(shù)的具體值的同時(shí)求出圖像內(nèi)的平均亮度值Ia、 Ib,計(jì)算上述聯(lián)立方 程式的解a， a，。由此得到了接下來應(yīng)該照射的光量Pa、 Pb，因此始終可 以照射適當(dāng)強(qiáng)度的光。
該方式也可以應(yīng)用于具備多個(gè)攝像裝置和光源的裝置的光量調(diào)整。 例如在圖2中，中央的攝像裝置并非僅受中央的光源的影響，也受到兩 旁的光源的影響。為了在這種狀況下實(shí)施最佳的光量調(diào)整，求出兩旁的 光源對于中央的攝像裝置的影響作為結(jié)合系數(shù)，同樣地通過解析聯(lián)立方 程式可以得到最佳光量。此外，通過每次一個(gè)地分時(shí)地切換各攝像裝置 進(jìn)行動(dòng)作，在其動(dòng)作時(shí)間期間僅使對應(yīng)的光源發(fā)光，可以不考慮結(jié)合系 數(shù)地進(jìn)行對其它攝像裝置沒有影響的光量控制，但是切換時(shí)間的開銷會(huì) 使拍攝延遲，因此需要可以進(jìn)行高速的動(dòng)作切換的攝像裝置和光源。
接著，對手指的位置偏移修正的具體例進(jìn)行說明。照相機(jī)對二維圖 像進(jìn)行拍攝，因此當(dāng)發(fā)生手指的位置偏移時(shí)，圖形看起來不同。為了實(shí) 現(xiàn)穩(wěn)定的認(rèn)證，需要將手指通過設(shè)置在手指擱置座上來保持于固定的位 置。例如，通過側(cè)壁104將手指的放置角度保持為固定的方向，另外通 過使手指與手指擱置座接觸地放置，手指1和攝像裝置9的距離成為固 定距離，保持了放大率。然而，手指本身是彈性體，根據(jù)放置手指時(shí)的 壓力的差異等，不一定每次都可以沒有偏移地進(jìn)行放置。當(dāng)手指的放置 角度偏移時(shí)，在血管圖形的特征量的對照處理時(shí)，與登錄時(shí)的圖形的一 致率降低。因此，需要對血管圖形的特征量的角度偏移進(jìn)行修正。
為了遮斷外光，相對于手指寬度將開口部101設(shè)計(jì)得狹窄。因此無 法拍攝手指的輪廓，無法根據(jù)手指的放置的角度修正血管的特征圖形。 針對此問題，在本發(fā)明中實(shí)施不使用輪廓信息的旋轉(zhuǎn)修正。
作為該旋轉(zhuǎn)修正的方法，可以使用如下方法等針對某中心點(diǎn)以各 種旋轉(zhuǎn)角來旋轉(zhuǎn)圖形，將所有的旋轉(zhuǎn)圖形與登錄圖形進(jìn)行對照，以一致 率最高的結(jié)果作為對照的結(jié)果；和將血管圖形的線成分分解為方向矢量， 以平均矢量朝著固定方向的方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。特別是后者，由于僅生成一幅旋轉(zhuǎn)圖形，因此具有容易使認(rèn)證處理高速化、并且與其它手指的對照 結(jié)果不易惡化的優(yōu)點(diǎn)，但有時(shí)無法應(yīng)對圖像上的噪聲。因此，通過結(jié)合 兩種方法來實(shí)施可以提高效果。
關(guān)于放大率的變化，也同樣地通過生成若干放大 縮小圖形，將登 錄圖形與所有的放大 縮小圖形進(jìn)行對照，采用與一致率最高的圖形的 對照結(jié)果，由此可以進(jìn)行考慮到放大率的變化的對照。
特別是在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，設(shè)想了這樣的情況由于指尖與裝置 接觸但手指的根部側(cè)與裝置分離，因此圖像內(nèi)不同部分的放大率的變化 量不同。關(guān)于這種放大修正，通過生成多幅使指尖側(cè)和手指根部側(cè)的放 大率平滑地變化的圖形，可以進(jìn)行吸收了圖形的變形的對照。
如前所述，除了根據(jù)靜脈圖像的方向?qū)⑹种阜较蛐拚秊橐欢ǚ较虻?方法以外，也可以使用手指表面的信息將手指方向修正為一定方向。手 指表面的信息與靜脈相比間距(pitch)狹窄，僅通過觀測局部區(qū)域就可 以修正其方向。另外，當(dāng)可以觀測手指關(guān)節(jié)部分的皺紋時(shí)，也可以通過 使該線的方向與一定方向一致來進(jìn)行修正。為了拍攝手指表面，可以在 裝置內(nèi)部設(shè)置反射光源。
在拍攝多根手指的情況下，各手指的位置偏移或角度偏移的方向有 大體一致的趨勢。因此，通過僅針對某一根手指的血管圖形求出相對于 登錄圖形的旋轉(zhuǎn)角或放大率的偏移量，并以該結(jié)果為基準(zhǔn)，針對除此以 外的手指將現(xiàn)有的偏移量的推定范圍限定得較窄，可以整體地進(jìn)行高速 處理。
以下表示高速處理的一個(gè)實(shí)施例。首先，僅針對放置于中央開口部 的手指實(shí)施與登錄數(shù)據(jù)的對照。此時(shí)，如上所述，通過對輸入圖形進(jìn)行 旋轉(zhuǎn).放大縮小，生成具有各種旋轉(zhuǎn)角'放大率的多個(gè)圖形。生成的數(shù) 量根據(jù)旋轉(zhuǎn)角或放大率的最大值或分辨率而增減，但這些都是根據(jù)系統(tǒng) 允許的旋轉(zhuǎn).放大的偏移量來進(jìn)行設(shè)定。然后，通過選擇出與登錄數(shù)據(jù) 最一致的生成圖形，得到輸入圖形的旋轉(zhuǎn)角和放大率。將該值存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器12中。接著，實(shí)施在其余開口部放置的手指的對照。與中央開口部的對照一樣，變換為具有各種旋轉(zhuǎn)角，放大率的圖形，根據(jù)與登錄數(shù)據(jù) 最一致的生成圖形來得到對照結(jié)果。此時(shí)，利用放置在中央開口部的手 指的旋轉(zhuǎn)角和放大率的結(jié)果，將生成的圖形的旋轉(zhuǎn)角和放大率的最大值 限定得較窄，從而可以減少生成的數(shù)量。其原因在于，設(shè)想為當(dāng)中央的 手指旋轉(zhuǎn).放大時(shí)，其余手指也以大體相同的角度 大小進(jìn)行了旋轉(zhuǎn).放 大。假如與該設(shè)想相反，當(dāng)其余開口部的手指具有與中央的手指不同的
旋轉(zhuǎn)角.》支大率時(shí)，對手指施加了不合理的力、或者伴隨著較大的變形 的進(jìn)行出示的可能性較高，在這種情況下根本無法正確地進(jìn)行對照，因
此考慮這種狀況的必要性很低。因此，通過本方法，可以使對照精度幾
乎不惡化地、將生成的旋轉(zhuǎn) 放大圖形的個(gè)數(shù)抑制得較少，可以使能夠
應(yīng)對手指的旋轉(zhuǎn) 放大偏移的對照處理方法高速化。
在特征提取處理中，作為強(qiáng)調(diào)線圖形的處理，可以使用基于匹配濾
波器(matched filter)的方法、逐一跟蹤線的方法、檢測亮度輪廓(profile ) 的凹坑的方法等。
接下來說明對照處理。通過由CPU11比較在存儲(chǔ)裝置14內(nèi)登錄的對 照數(shù)據(jù)和輸入的對照數(shù)據(jù)并評價(jià)類似度，來進(jìn)行對照處理。通過使登錄 數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)重疊，對作為血管的部分和不是血管的部分的重合的像 素?cái)?shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，來計(jì)算出兩數(shù)據(jù)間有什么樣的差異。將基于統(tǒng)計(jì)方法而 事先設(shè)定的類似度的閾值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置14或存儲(chǔ)器12中，CPU11根 據(jù)該值判定圖形是否一致，當(dāng)認(rèn)為 一致時(shí)實(shí)施認(rèn)證處理。
在本實(shí)施例中，由于拍攝3根手指，因此登錄數(shù)據(jù)也將3根手指的 數(shù)據(jù)作為一組來處理。進(jìn)行比較時(shí)，每次1根地獨(dú)立比較，評價(jià)針對各 手指的類似度。此時(shí)，可以在最終的判定基準(zhǔn)中使用3根的類似度的平 均值，也可以針對各手指判定是否一致，根據(jù)認(rèn)為一致的手指的根數(shù)來 實(shí)施最終的判定。
特別是在后一種方法中，通過組合單獨(dú)手指的認(rèn)證結(jié)果可以靈活地 控制認(rèn)證精度。例如通過所出示的多根手指全部與登錄數(shù)據(jù)一致而承認(rèn) 認(rèn)證時(shí)，本人拒絕率惡化了手指的根數(shù)倍，另一方面，他人接受率呈手指的根數(shù)冪地減小，具有提高了精度的效果。而且，即使在多根手指中 存在由于受傷等無法拍攝正確的靜脈圖形的手指時(shí)，通過設(shè)定成只要在 出示的N根手指中有M根確認(rèn)與登錄數(shù)據(jù)的一致就進(jìn)行認(rèn)證，也可以進(jìn)
行認(rèn)證。此外，N的值是裝置固有的，因此是固定值，但M的值可以根
據(jù)系統(tǒng)的安全策略而動(dòng)態(tài)地變更。
另外，對于存在無法拍攝的手指時(shí)的處理，相對于通常的認(rèn)證處理， 安全等級(jí)下降。因此，可以根據(jù)無法拍攝的手指的根數(shù)來變更用于認(rèn)證 的閾值等級(jí)。無法拍攝的手指的根數(shù)越多將閾值等級(jí)設(shè)定得越嚴(yán)格，由 此可以將認(rèn)證系統(tǒng)的安全等級(jí)保持得較高。
為了在大規(guī)模個(gè)人認(rèn)證系統(tǒng)中維持高便利性，需要實(shí)施不需要輸入
ID號(hào)碼等的1-N認(rèn)證。與之相對，不僅需要提高認(rèn)證精度，還需要使對 照處理的速度高速化。在上述實(shí)施例中輸入3根手指，但在逐一對照全 部登錄手指時(shí)，花費(fèi)與登錄數(shù)據(jù)數(shù)量成比例的處理時(shí)間。與之相對，省 略不需要的對照處理，維持認(rèn)證精度的同時(shí)使對照處理高速化的方法是 有效的。以下表示該方法的一個(gè)實(shí)施例。但是在登錄數(shù)據(jù)內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)候 補(bǔ)時(shí)，以精確度最高的登錄數(shù)據(jù)作為認(rèn)證對象。
首先，在3根手指中僅著眼于第一手指，進(jìn)行全部登錄數(shù)據(jù)的第一 手指與輸入的第一手指的對照。如果設(shè)定為本系統(tǒng)僅在3根全部一致的 情況下進(jìn)行認(rèn)證，則對于該對照中不一致的登錄數(shù)據(jù)，由于在該時(shí)刻不 被認(rèn)證，因此從認(rèn)證的候補(bǔ)中排除，省略第二手指以后的對照處理。如 果設(shè)定為3根手指中的兩根以上一致時(shí)進(jìn)行認(rèn)證，則接著實(shí)施第二手指 的對照。此時(shí)，在第一、第二手指都不一致的情況下可以省略第三手指 的對照處理。如果設(shè)定為.3根中即使1根一致也進(jìn)行認(rèn)證，則有必要不 進(jìn)行省略地實(shí)施直到第三手指的對照處理。此外，即使在這些處理的過 程中出現(xiàn)了滿足認(rèn)證條件的登錄數(shù)據(jù)時(shí)，由于仍需要找到精確度最高的
進(jìn)行到最后。通過此方法，如果是除了 3根中即使1根一致也進(jìn)行認(rèn)證 的設(shè)定以外的設(shè)定，則可以大幅度中斷處理，可實(shí)現(xiàn)高速化。例如，在3根中的2根一致時(shí)進(jìn)行認(rèn)證的情況下，若在第一、第二手指的對照中可
以將候補(bǔ)縮減到大約百分之幾，則在全部對照的情況下的大約2/3的處理
時(shí)間內(nèi)Y更可以結(jié)束。
另外，當(dāng)實(shí)施了第一手指的對照時(shí)，按照數(shù)據(jù)的相關(guān)性由高到低的 順序?qū)⒌卿洈?shù)據(jù)排序，通過中斷相關(guān)性較低的數(shù)據(jù)的對照，可以使處理 大幅度高速化。但是在這種情況下，認(rèn)證精度稍稍惡化，但通過以統(tǒng)計(jì) 上幾乎沒影響的方式設(shè)定中斷數(shù)據(jù)數(shù)量，則可以在大體維持整體的認(rèn)證 精度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速化。另外，在找到認(rèn)證的候補(bǔ)哪怕只有一個(gè)時(shí)便可 以結(jié)束認(rèn)證處理的情況下，通過排序處理，候補(bǔ)出現(xiàn)在先頭的概率提高 了，因此可以實(shí)現(xiàn)高速的認(rèn)證處理。
而且，通過利用對一根手指的對照數(shù)據(jù)量進(jìn)行壓縮后的數(shù)據(jù)，可以 實(shí)現(xiàn)處理的高速化。例如通過空間地縮小手指靜脈數(shù)據(jù)，可以在大體維 持原來的靜脈的形狀的同時(shí)壓縮數(shù)據(jù)量。通過用該數(shù)據(jù)實(shí)施對照處理， 將相關(guān)性明顯較低的數(shù)據(jù)作為中斷對象，可以比上述方法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高 速化。此時(shí)，由于削減了數(shù)據(jù)量，因此對照精度本身下降，但當(dāng)確定中 斷對象數(shù)據(jù)時(shí)，通過用統(tǒng)計(jì)方式確定可以充分確?；趬嚎s前數(shù)據(jù)的認(rèn) 證精度的閾值，可以維持最終的認(rèn)證精度。此外，關(guān)于作為候補(bǔ)而剩下 的登錄數(shù)據(jù)，通過利用壓縮前的數(shù)據(jù)確認(rèn)最終能否認(rèn)證，來實(shí)施更準(zhǔn)確 的認(rèn)證處理。
如上所迷，通過每根手指的對照的中斷、與相關(guān)值對應(yīng)的數(shù)據(jù)排序、 以及壓縮數(shù)據(jù)的利用，可以實(shí)現(xiàn)使用多根手指的高速.高精度的大規(guī)才莫
1畫N認(rèn)證系統(tǒng)。
圖6是通過在裝置表面設(shè)置的槽來規(guī)定手指的位置的手指靜脈認(rèn)證 裝置的一個(gè)實(shí)施例。在輸入裝置2的表面上設(shè)置由截面為平滑曲線的槽， 在槽的凹部151上具有開口部101。此時(shí)，手指1以自然形態(tài)被放置在槽 的凹部。而且，從槽的凹部高出的凸部起到圖2中的側(cè)壁104的作用， 在防止手指1的左右方向的位置偏移的同時(shí)遮斷來自橫向的外光。特別 地，若槽的截面是與手指的截面形狀一致的曲線，則可以與手指的粗細(xì)無關(guān)地穩(wěn)定地實(shí)施手指的定位。
圖7是可以檢測出手指的輪廓的多手指靜脈認(rèn)i正裝置的一個(gè)實(shí)施例。 在圖2所示的實(shí)施例中，從開口部101無法觀測手指的輪廓，無法對手
指的旋轉(zhuǎn)或放大率的變化等手指的位置偏移準(zhǔn)確地進(jìn)行修正。與此相對，
在圖7所示的裝置中，在指尖側(cè)和手指根部側(cè)具備觀測手指的輪廓的開 口部161和觀測手指的輪廓的攝像裝置162。相對于手指寬度，該開口部 161開得足夠?qū)?，可以確認(rèn)手指的輪廓。為了更鮮明地觀測手指的輪廓， 在開口部161的內(nèi)側(cè)可以具備照亮手指表面的反射光源。除拍攝靜脈的 攝像裝置9之外，另行具有觀測手指的輪廓的攝像裝置162，這是為了防 止外部的不需要的光從拍攝輪廓的開口部161進(jìn)入攝像裝置9。另行準(zhǔn)備 攝像裝置，在它們之間通過隔板106遮蔽不需要的光，防止了靜脈圖像 的畫質(zhì)惡化。
此外，在不需要的光的進(jìn)入的影響較弱時(shí)，也可以使攝像裝置9和 觀測手指輪廓的攝像裝置162通用。由此可以削減成本。
圖8表示了所述圖7所示的裝置的手指輪廓檢測的一個(gè)處理例。圖8 (a)是現(xiàn)有技術(shù)中所使用的手指靜脈圖像170。在該圖像中拍攝了手指 的輪廓173,可以得到手指的平行位置和角度的信息，因此可以修正成達(dá) 到一定的位置、角度。圖8 (b)表示了從圖2所示的本發(fā)明的實(shí)施例中 的開口部ioi拍攝到的手指靜脈圖像171。由于將該開口部101設(shè)計(jì)得比 手指寬度窄，因此無法拍攝到手指的輪廓，難以進(jìn)行準(zhǔn)確的手指的位置 修正。圖8 ( c )表示了圖7所示的認(rèn)證裝置所拍攝的手指靜脈圖像171 、 和通過觀測手指的輪廓的攝像裝置162得到的手指的輪廓圖像172。在圖 8(b)的圖像的基礎(chǔ)上，通過拍攝手指的輪廓的圖像172可以掌握手指 的位置。圖8 (d)是從手指的輪廓圖像172的內(nèi)部檢測出手指輪廓173 的例子。可以通過手指的影像和背景的影像的邊界來定義手指的輪廓。 此時(shí)，通過提取出該圖像內(nèi)的邊緣(edge)，可以獲得手指的輪廓的位置。 特別是當(dāng)進(jìn)行手指輪廓的拍攝時(shí)，使光源23按照時(shí)間序列點(diǎn)亮熄滅，通 過求得點(diǎn)亮?xí)r和熄滅時(shí)的輪廓圖像的差分圖像，可以強(qiáng)調(diào)手指的邊緣部分。根據(jù)如此而得到的手指輪廓173求出手指的中心線174。通過旋轉(zhuǎn)靜 脈圖像171以使該線變?yōu)榇怪?，可以進(jìn)行手指的旋轉(zhuǎn)修正。另外，通過 根據(jù)手指輪廓173的寬度來將圖像的放大率標(biāo)準(zhǔn)化，可以進(jìn)行手指的放 大率修正。
圖9是在上部具備光源的多手指靜脈認(rèn)證裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖9 (a)是俯視圖，(b)是主視圖，(c)是側(cè)視圖。為了使光源23從上方 照射，在裝置中設(shè)置了上蓋180，并在其內(nèi)部并列地設(shè)置了光源23。由 于可以從手指1上方照射光，因此手指的靜脈圖像的對比度提高，還可 以高效地照射光。另外，由于具有對來自上部的光進(jìn)行遮光的效果，因 此可抗外光。
在本實(shí)施例中，與上述實(shí)施例同樣地設(shè)置了中央的手指的指尖的手 指擱置座102,但其兩旁的指尖的定位用槽181變成了細(xì)長槽狀的凹坑。 這考慮到了由于上蓋180的設(shè)置，所以難以通過視覺進(jìn)行定位，與圖2 所示的實(shí)施例相比更易于發(fā)生手指的左右方向的位置偏移，通過挖槽可 以更有效地抑制左右方向的位置偏移的產(chǎn)生。此時(shí)未固定前后方向的位 置。
以覆蓋指尖附近的上方的形態(tài)設(shè)置了上蓋180,由于僅覆蓋大概開口 部101的指尖側(cè)一半，因此與覆蓋隱藏整個(gè)手指的現(xiàn)有裝置的形狀相比， 可獲得開放的使用感。特別如圖9 (c)所示那樣，中央手指的指尖的手 指擱置座102設(shè)計(jì)成能夠從裝置上方的斜向45度的角度通過視覺進(jìn)行確 認(rèn)。因此，利用者可以容易地確認(rèn)手指的放置位置，從而提高了便利性。
在上蓋180上設(shè)置的光源23,如圖9(c)中可以確認(rèn)的那樣，為了 照射開口部101的中央，使光源23稍微帶有角度地設(shè)置。這是由于上蓋 180覆蓋到指尖附近的上方，無法在開口部101的正上方設(shè)置光源。在開 口部101的正上方有光源時(shí)，可以減小所拍攝的圖像的亮度值的不均勻。 從而可以將光源23的設(shè)置角度向手指根部的方向傾斜，減小亮度不均勻， 提高畫質(zhì)。
另外，上蓋180除了具備光源23以外，還具有遮蔽來自外部的外光的效果。因此，上蓋180采用對紅外光進(jìn)行遮光并且不反射紅外光的材 質(zhì)。而且，開口部101與例如圖2所示的實(shí)施例不同，其加寬了開口寬 度，以便可以充分地拍攝到手指的輪廓。這是由于，通過上蓋180的設(shè) 置可以減少外光的進(jìn)入，因此性能惡化減小，利用這一點(diǎn)獲得了拍攝手 指的輪廓，實(shí)現(xiàn)手指位置的準(zhǔn)確修正的效果。
圖IO表示在圖9所示的實(shí)施例中檢測手指輪廓的處理例。圖10(a) 是通過圖9中的攝像裝置9拍攝的手指1的圖像。在此，指尖側(cè)成為附 圖的上側(cè)。此時(shí)，在手指1的后側(cè)，上蓋180映在畫面的上半面上。上 蓋180是除了遮斷外光以外還不反射紅外光的材質(zhì)，因此在圖像上映成 黑色。在畫面的下半面上映入了裝置的外部背景。另外，手指1被光源 23照射，因此^1映作明亮的物體。
此時(shí)，在畫面的上半面，手指的輪廓鮮明地映作圖像的邊緣。因此， 如圖10 (b)所示，僅針對圖像的上半面檢測手指的輪廓173。根據(jù)該信 息求出手指的中心線174，實(shí)施手指的位置和旋轉(zhuǎn)角的標(biāo)準(zhǔn)化，由此可以 進(jìn)行抗位置偏移的對照。特別是雖然有時(shí)手指根部側(cè)的輪廓會(huì)因手指的 旋轉(zhuǎn)偏移而從拍攝范圍溢出，但如本實(shí)施例這樣通過僅使用指尖側(cè)的輪 廓來進(jìn)行修正，僅通過不易溢出的穩(wěn)定的信息便可以實(shí)施旋轉(zhuǎn)修正，因 此可以進(jìn)4于更加抗i走轉(zhuǎn)的對照。
圖ll是在裝置上出示多根手指，通過使手指滑動(dòng)來拍攝手指整體的 血管圖形的多移掃型(sweep type )手指"l^永認(rèn)證裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例。圖 11 (a)表示俯視圖，(b)表示主視圖，(c)表示側(cè)視圖，(d)表示著眼 于一根手指時(shí)的光的照射的情況。光源23設(shè)置在手指根部側(cè)的手指擱置 座103的側(cè)面，從斜下方照射手指1。當(dāng)光源的光直接照在手指的表面時(shí)， 手指表面的皺紋映入靜脈圖像中，所以在此從側(cè)壁104的相反側(cè)發(fā)出光， 照射位于相反側(cè)的手指1。通過側(cè)壁104防止了向手指的較低位置的表面 照射光。圖11 (d)表示了這種情況。
另外，用于拍攝靜脈圖像的開口部IOI相對于手指的長度方向較短， 裝置可以小型化。利用者使手指滑動(dòng)來出示全部區(qū)域，由此可以獲得手指整體的靜脈圖像。另外，在手指根部的手指擱置座103和開口部101
之間設(shè)置了用于觀測手指表面的開口部200、在其內(nèi)側(cè)設(shè)置了用于拍攝手 指表面的反射光源201。而且，在觀測手指表面的開口部200的正下方設(shè) 置了通過該開口部200得到的手指表面的攝像裝置202。而且，在用于拍 攝靜脈圖像的攝像裝置9和手指表面的攝像裝置202之間設(shè)置了隔板 106。
利用者將手指放在手指根部的手指擱置座103的凹坑中。如前所述， 當(dāng)實(shí)施手指檢測處理時(shí)，滑動(dòng)開始燈203點(diǎn)亮。利用者使手指整體向自 己面前滑動(dòng)。此時(shí)，在光源23點(diǎn)亮的同時(shí)，反射光源201也點(diǎn)亮。從開 口部101觀測一部分手指圖像，但按照時(shí)間序列移動(dòng)地出示觀測位置， 最終得到手指整體的部分圖像。通過將它們進(jìn)行合成，獲得手指整體的 手指靜脈圖像并實(shí)施認(rèn)證。
為了根據(jù)部分的手指靜脈圖像獲得整體的手指靜脈圖像，在手指滑 動(dòng)時(shí)需要準(zhǔn)確地求出位置移動(dòng)量。因此，在本發(fā)明中利用從手指表面的 攝像裝置202獲得的手指的表面的信息。分布在手指表面上的皺紋等的 凹凸圖形，相對于靜脈圖形是密集的。當(dāng)根據(jù)圖形來推定滑動(dòng)的位置移 動(dòng)量時(shí)，與利用靜脈圖形相比，使用手指表面的凹凸圖形時(shí)，由于圖形 的間距細(xì)密，因此可以測量出更準(zhǔn)確的位置移動(dòng)量。特別地，在將裝置 的開口部進(jìn)一步小型化的情況下，需要從有限的狹小區(qū)域中獲得定位的 特征，就更為有利。
圖11 (c)表示用于同時(shí)拍攝手指靜脈和手指表面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。拍攝 手指的表面的反射光源201照射手指表面，通過手指表面的攝像裝置202 拍攝手指表面的皺紋。與此同時(shí)，光源23照射手指1，其內(nèi)部散射光透 過手指1的表面從開口部101到達(dá)裝置內(nèi)部，通過攝像裝置9被拍攝。 由此可以拍攝手指靜脈。此時(shí)，通過隔板106進(jìn)行了遮光，以使反射光 源201不會(huì)直接到達(dá)攝像裝置9。
關(guān)于拍攝手指表面的開口部200,在將裝置小型化的方面，希望盡可 能減小面積，但需要盡可能使貼合精度不因面積減小而惡化。在本實(shí)施例中，使該開口部200為在手指的長度方向上較窄、在手指的寬度方向 上較長的長方形，由此，減小了裝置的縱深。但是為了維持貼合精度，
需要提高手指表面的攝像裝置202的幀頻(frame rate )。
另一方面，作為該開口部200的方向，也可以在手指的長度方向上 較長，在手指的寬度方向上較窄。在這種情況下，通過使開口部200靠 近手指的輪廓側(cè)，使其位于對血管圖形的拍攝沒有影響的場所，可以將 裝置維持得較小。使手指滑動(dòng)的方向是手指的長度方向，開口部200在 長度方向上開口，因此可貼合手指表面的凹凸的區(qū)域取得較大，即使增 大滑動(dòng)速度，也可以進(jìn)行正確的貼合。但是，由于需要將靜脈拍攝用的 開口部101的寬度相應(yīng)地縮窄，因此認(rèn)證精度略有惡化。
圖12是部分地拍攝到的手指靜脈的貼合的步驟。如上所述，可以與 手指的靜脈的部分圖像210—起成對地獲取手指表面的部分圖像211。此 時(shí)，對手指表面的部分圖像211實(shí)施手指表面的皺紋的強(qiáng)調(diào)處理。在下 一時(shí)刻獲得的手指表面的部分圖像211位置稍稍移動(dòng)。圖12 (a)和(b) 表示了對稍稍移動(dòng)后的位置進(jìn)行拍攝的過程。此時(shí)，將手指表面的皺紋 的強(qiáng)調(diào)處理后的圖像彼此進(jìn)行比較，計(jì)算出位置移動(dòng)量。根據(jù)此信息， 拼合手指靜脈的部分圖像210。拼合可以覆蓋新的區(qū)域的部分圖像，或者 也可以對圖像的重合部分進(jìn)行平均處理。在進(jìn)行平均處理的情況下，花 費(fèi)很少的處理時(shí)間就可以進(jìn)行平滑的結(jié)合。這樣，可以得到圖12(c)所 示的手指的整體的手指靜脈圖像212。通過對其實(shí)施手指靜脈的特征提取 處理，可以實(shí)現(xiàn)iU正處理。
手指表面的皺紋的強(qiáng)調(diào)處理，可以利用一般已知的邊緣強(qiáng)調(diào)濾波器、 匹配濾波器、或者亮度截面輪廓的凹坑檢測等方法。此時(shí)，通過根據(jù)圖 像上的皺紋的典型寬度來調(diào)整算法參數(shù)，可以進(jìn)行最佳的強(qiáng)調(diào)處理。另 外，通過針對多個(gè)方向獨(dú)立地進(jìn)行僅強(qiáng)調(diào)特定方向的皺紋的處理，可以 準(zhǔn)確地求出各方向所對應(yīng)的位置移動(dòng)量。
圖11所示的手指根部側(cè)的手指擱置座103有可能壓迫手指1,因此 拉開離用于觀測手指靜脈的開口部101的距離，在形成于這之間的空間中設(shè)置用于觀測手指表面的開口部200。由此可以防止由于手指靜脈的壓 迫而導(dǎo)致的信息惡化，同時(shí)可以節(jié)省空間。
此外，圖11所示的手指表面的攝像裝置可以使用一般所使用的指紋 傳感器。
圖13是從手指的指腹側(cè)照射手指，拍攝手指側(cè)面的靜脈的多手指靜 脈認(rèn)證裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖13U)表示俯視圖、(b)表示主視圖，(c) 表示側(cè)視圖，(d)表示著眼于一根手指的手指照射原理。在本實(shí)施例中 表示了放置兩根手指的例子，但在出示1根或3根以上手指的情況下也 可以同才羊i也實(shí)施。
利用者將第一^^艮手指的指尖放置在指尖的手指擱置座102上，將另 一根手指的指尖放置在指尖的定位用槽181中。由于放置了長度不同的 手指，通過指尖的手指擱置座.102規(guī)定了一根手指的指尖的前后方向的 位置，但另一根手指的前后方向的位置未規(guī)定，通過指尖的定位用槽181 僅規(guī)定左右方向的位置。
此時(shí)，光源23緊貼手指1的指腹側(cè)。由此，來自光源23的光高效 率地入射到手指l的內(nèi)部。光在手指的內(nèi)部散射，通過攝像裝置9對向 手指外部放射的光中的、從手指的側(cè)面放射出的光進(jìn)行拍攝，由此可以 觀測手指側(cè)面的靜脈圖形。如圖13 (d)所示，將光源23設(shè)置在比手指 的中心軸離攝像裝置9更遠(yuǎn)的位置。由此，攝像裝置9拍攝的手指表面 和光源23的距離增大，與透過血管部分的光量相比，未透過血管部分就 到達(dá)攝像裝置9的光量減少，因此提高了血管圖像的對比度。另外，雖 然針對1根手指設(shè)置了兩個(gè)光源23,但這是為了均勻地照亮圖像，因此 可以根據(jù)需要設(shè)置1個(gè)，也可以進(jìn)一步增加個(gè)數(shù)緊密地排列。
此外，圖13所示的實(shí)施例，通過卸掉指尖的手指擱置座102、指尖 的定位用的槽181，在裝置內(nèi)部組裝圖11所示的手指表面的攝像裝置 202,也可以成為移掃型的裝置。由此可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
圖14是所述圖13所示的多手指靜脈認(rèn)證裝置中，將攝像裝置9作 為扁平傳感器(flat sensor)而減薄的情況下的一個(gè)實(shí)施例。扁平傳感器非常薄，其通過將具有靈敏度的面朝向外側(cè)地將兩片扁平傳感器貼緊， 可以構(gòu)成可以對兩側(cè)進(jìn)行拍攝的薄型扁平傳感器。本實(shí)施例中的攝像裝 置9是這種在兩面具有靈敏度的裝置，由于是薄型傳感器，所以可以在 手指間的狹窄空間中設(shè)置對兩方向的手指的側(cè)面進(jìn)行拍攝的攝像元件。 因此，不將手指大張便可以容易地出示手指。圖14 (d)表示著眼于一根 手指的拍攝時(shí)對手指的右側(cè)面進(jìn)行拍攝的例子。比手指1的中心靠左側(cè)
的光源23點(diǎn)亮，右側(cè)的光源23熄滅。此時(shí)，位于手指1的右側(cè)的攝像 裝置9拍攝透過了手指的右側(cè)面的血管的光。在下一時(shí)刻，左側(cè)的光源 23熄滅，右側(cè)的光源23點(diǎn)亮，然后位于手指1的左側(cè)的攝像裝置9對手 指的左側(cè)面進(jìn)行拍攝。這樣，通過交互地對手指的兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行拍攝， 可以拍攝更多的靜脈，可以提高認(rèn)證精度。
此外，圖14所示的實(shí)施例，通過卸掉指尖的手指擱置座102、指尖 的定位用槽181，在裝置內(nèi)部組裝圖11所示的手指表面的攝像裝置202, 也可以成為移掃型裝置。由此可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
圖15是對多根手指從手指的側(cè)面?zhèn)鹊男鄙戏秸丈涔獾亩嗍种胳o脈認(rèn) 證裝置的一個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例在兩根手指之間設(shè)置光源支撐部220,在 其上部按照對兩方向的手指從斜上方進(jìn)行照射的角度設(shè)置光源23，從手 指的側(cè)面上方照射光源。其中，光源支撐部220的部件使用紅外光不會(huì) 透射和反射的材質(zhì)，以免發(fā)生由于不需要的外光的進(jìn)入而導(dǎo)致的畫質(zhì)惡 化。關(guān)于光源和攝像的部位，與手指正好相反的位置可以得到對比度最 高的靜脈圖像。因此，如圖15(b)所示，光源23和攝像裝置9以在與 手指1的放置位置正對的角度配置。因此，觀測到相對于手指的指腹側(cè) 稍稍傾斜的方向的靜脈圖形。另外，通過側(cè)壁104和光源支撐部220抑 制了外光的進(jìn)入，因此開口部101不是如圖2所示的那樣比手指的寬度 窄，而可以成為比手指寬度寬的構(gòu)造。由此，能夠以較寬的面積獲得對 比度高的手指靜脈圖像，同時(shí)可以對手指的輪廓進(jìn)行拍攝，因此可以準(zhǔn) 確地實(shí)施手指的位置修正。
為了考慮向裝置的放置容易度，光源支撐部220成為較薄的結(jié)構(gòu)，與之相伴光源23也利用較小的元件，由此，使手指不碰到這些構(gòu)造物。
映在所拍攝的圖像中的是手指1和其外側(cè)的背景。關(guān)于手指1的輪 廓外側(cè)的背景，在半面映入的是裝置外部，而在其相反側(cè)的背景中映入
的是光源支撐部220。因此，為了進(jìn)行手指的旋轉(zhuǎn)修正，通過僅檢測出始 終較暗地反映的光源支撐部220的陰影和手指1的邊界的輪廓，可以進(jìn) 行穩(wěn)定的手指輪廓檢測。與之相伴，通過根據(jù)該輪廓信息實(shí)施手指的旋 轉(zhuǎn)修正，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的手指的旋轉(zhuǎn)修正。
這樣，在本實(shí)施例中，放置手指的場所是開放的，可以進(jìn)行更高畫 質(zhì)的靜脈拍攝，因此可以提高便利性和精度。
此外，圖15所示的實(shí)施例中表示了可以出示兩根手指的結(jié)構(gòu)，但也 可以在3根以上。在這種情況下，通過使光源支撐部220成為盡可能薄 的結(jié)構(gòu)，即使手小的人也可以沒有困難地出示手指。
另外，圖15所示的實(shí)施例，通過卸掉指尖的手指擱置座102、指尖 的定位用的槽181,并在裝置內(nèi)部組裝圖11所示的手指表面的攝像裝置 202,也可以成為移掃型的裝置。由此可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。
如上所述，通過本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)使用多根手指的靜脈使認(rèn)證精度 比現(xiàn)有技術(shù)顯著提高的、同時(shí)易于放置的便利性高的認(rèn)證裝置。在住宅 的門、寫字樓等利用者特別多的出入管理系統(tǒng)、機(jī)場等重要管理設(shè)施中 的訪問管理、在黑名單等登錄列表中檢索是否是相應(yīng)人物的系統(tǒng)等中可 以利用本裝置。特別地，可以利用認(rèn)證精度高的特點(diǎn)，來構(gòu)建利用者無 需進(jìn)行IC卡或密碼的輸入，而僅通過手指便可以簡單地實(shí)施認(rèn)證處理的 l-N認(rèn)證系統(tǒng)，提高了便利性。另外，如上所述，通過成為移掃型的認(rèn)證 裝置可以實(shí)現(xiàn)裝置小型化，例如通過安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)的鍵盤等中，還 可以應(yīng)用于PC登錄或網(wǎng)絡(luò)結(jié)算等。而且，也可以應(yīng)用于ATM或信用結(jié) 算等與金融相關(guān)的系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供一種手指靜脈認(rèn)證裝置，其具備由手指握住的把手 部；向所述手指入射光的光源；對來自所述手指的透射光進(jìn)行攝像的攝 像裝置；放置所述手指的手指擱置座；以及對所述攝像到的圖像進(jìn)行處理的圖像處理部，所述手指靜脈認(rèn)證裝置的特征在于，所述手指擱置座 為多個(gè)，所述光源分別存在于所述多個(gè)手指擱置座的中心位置，相對于 在所述把手部上放置的所述手指，所述攝像裝置設(shè)置在與所述光源正好 相反的位置，所述攝像裝置對多個(gè)所述手指進(jìn)行拍攝。
圖16是在握住便攜終端的狀態(tài)下對多個(gè)手指靜脈進(jìn)行拍攝來進(jìn)行認(rèn)
證的多手指靜脈認(rèn)證裝置的一個(gè)實(shí)施例。便攜終端301中具備CPU306、 存儲(chǔ)器303、無線通信單元305。而且，設(shè)置有兩個(gè)用于放置手指1的槽 304，在本實(shí)施例中可以拍攝兩根手指。如圖16 (b)所示，在放置手指 的槽304的中央部設(shè)置了光源23。如圖16 (c)那樣，利用者對準(zhǔn)槽304 地握住便攜終端301。此時(shí)光源23照射手指的指腹側(cè)。在這種狀態(tài)下， 使手指1的手背側(cè)接觸另外設(shè)置的讀取終端310。當(dāng)接觸傳感器312感知 到該接觸時(shí)，根據(jù)CPU315的指示，攝像裝置313對手指的指甲側(cè)的靜 脈進(jìn)行拍攝。該攝像裝置313的數(shù)量可以是手指的根數(shù)，也可以根據(jù)析 像度和視場角而為一個(gè)。通過由CPU315處理所拍攝到的多根手指的指 甲側(cè)的靜脈圖像，來判定與存儲(chǔ)器303中事先登錄的靜脈圖形的一致。 登錄數(shù)據(jù)登錄在存儲(chǔ)器303中，但是也可以為了進(jìn)行對照處理而由無線 通信單元305和無線通信單元314進(jìn)行加密通信，將登錄數(shù)據(jù)發(fā)送至讀 取終端側(cè)，也可以相反地將對照數(shù)據(jù)發(fā)送至便攜終端側(cè)，由CPU306進(jìn) 行對照處理。在前一情況下，便攜終端中不需要高性能的CPU,在后一 情況下，登錄數(shù)據(jù)不會(huì)泄漏，在安全方面更為有利。
當(dāng)拍攝時(shí)光源23的光量不是最佳時(shí)，無線通信單元305和無線通信 單元314進(jìn)行通信，將光源23的光量值傳送至便攜終端側(cè)，或者由增益 控制器316對畫質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最佳明亮度。
這樣，通過實(shí)施使用了多根手指的指甲側(cè)的靜脈的認(rèn)證，即使在便 攜終端那樣的小型裝置中也可以實(shí)現(xiàn)精度高且便利性高的認(rèn)證。由于提 高了認(rèn)證精度，因此考慮應(yīng)用于利用了便攜終端的結(jié)算等。
圖17是在握住便攜終端的狀態(tài)下拍攝多根手指的靜脈來進(jìn)行認(rèn)證的 多手指靜脈認(rèn)^〖正裝置的一個(gè)實(shí)施例。如圖17(a)所示，便攜終端400具 有可由食指和中指握住的把手(grip) 401,在把手401上存在多個(gè)放置手指的槽304，在該槽的中心位置設(shè)置有光源23。光源23為了對手指的 出示進(jìn)行檢測，而進(jìn)行點(diǎn)亮或熄滅，通過對由攝像裝置9所得到圖像進(jìn) 行評價(jià)，檢測出進(jìn)入了遮擋光源的物體，在該時(shí)刻開始認(rèn)證。如圖17(b) 所示，當(dāng)利用者握住便攜終端400時(shí)，能夠以自然的形態(tài)將食指la和中 指lb勾在把手401上。當(dāng)在此狀態(tài)下使光源23點(diǎn)亮?xí)r，紅外光透過手 指la、 lb到達(dá)攝像裝置9。圖17 (c)表示此時(shí)所得到的手指靜脈圖像。 手指la和lb的指甲側(cè)和側(cè)面的靜脈同時(shí)通過攝像裝置9被拍攝為402a、 402b。在該圖像中拍攝了兩根手指的輪廓，通過邊緣檢測處理等分割為 兩根手指的區(qū)域。如后所述，這是為了通過單獨(dú)對照1根手指來應(yīng)對受 傷等例外。針對各個(gè)手指，進(jìn)行與已登錄的兩根手指的靜脈數(shù)據(jù)的比較， 判定一致。在兩手指與登錄數(shù)據(jù)的相關(guān)性都較高的情況下進(jìn)行認(rèn)證，但 例如在手指受傷而纏著繃帶的狀態(tài)下，無法獲得兩者的一致。因此，即 使在判定為僅一方的相關(guān)性較高時(shí)也進(jìn)行認(rèn)證。但是，通過將這種情況 下的閾值設(shè)定得稍微嚴(yán)格一些，可以不降低總體安全等級(jí)地應(yīng)對受傷等
圖17所示的實(shí)施例可以應(yīng)用于例如電視機(jī)或游戲機(jī)的遙控器等。由 此，除了可以實(shí)施能夠選擇符合個(gè)人嗜好的節(jié)目等的服務(wù)以外，在游戲 機(jī)中可以進(jìn)行用戶認(rèn)證等?；蛘呖梢詰?yīng)用于利用了靜脈圖形的隨機(jī)性的 游戲等。例如，可以利用于以下情況在相對于登錄時(shí)的狀態(tài)良好再現(xiàn) 地放置的情況下，可以有利地進(jìn)行游戲；將靜脈的部分形狀數(shù)值化，確 定游戲內(nèi)所利用的屬性值；通過評價(jià)靜脈的部分形狀的類似性來判定緣 分等。
通過在把手部上具有按鈕，可以將按鈕的按下作為認(rèn)證開始的觸發(fā)。 由此可以降低待機(jī)時(shí)的光源23的電力消耗，同時(shí)利用者可以通過簡單的 操作開始認(rèn)證。當(dāng)然，也可以將遙控器按鈕的按下作為認(rèn)證開始的觸發(fā)。 另外，也可以安裝在來福槍或手槍上，以手指放置在扳機(jī)上作為認(rèn)證觸 發(fā)來進(jìn)行所有者認(rèn)證，來防止不正當(dāng)使用。
另外，也可以將其設(shè)置在辦公室、汽車等的門上。僅通過握住把手 的動(dòng)作就可以開鎖，提高了便利性。
權(quán)利要求
1. 一種手指靜脈認(rèn)證裝置，其具備放置手指的外殼；向所述手指放射光的光源；用于支撐所述光源的支撐部；對來自所述手指的透射光進(jìn)行攝像的攝像裝置；用于拍攝所述手指的開口部；放置所述手指的手指擱置座；側(cè)壁；以及對所述攝像到的圖像進(jìn)行處理的圖像處理部，所述手指靜脈認(rèn)證裝置的特征在于，配置多個(gè)所述光源和所述開口部，在多個(gè)開口部之間配置所述側(cè)壁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 將所述開口部中的一個(gè)開口部配置得比其它開口部靠向前方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于，在多個(gè)所述開口部中的一個(gè)開口部的前方，具有用于》丈置所述手指的指尖 的手指擱置座。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 在多個(gè)所述攝像裝置之間具有遮光部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 放置所述手指的所述手指擱置座的截面形狀是曲線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 所述手指靜脈認(rèn)證裝置具有觀測所述手指輪廓的開口部；和觀測所述手指輪廓的攝像裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 所述光源的支撐部僅覆蓋所述手指的上方的尖端側(cè)的 一部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 在對所述開口部的上部進(jìn)行照射的方向上設(shè)置所述光源。
9. 一種手指靜脈認(rèn)證裝置，其具備 放置手指的外殼； 向所述手指入射光的光源；對來自所述手指的透射光進(jìn)行攝像的攝像裝置； 用于拍攝所述手指的開口部； 放置所述手指的手指擱置座； 側(cè)壁；以及對所述攝像到的圖像進(jìn)行處理的圖像處理部， 該手指靜脈認(rèn)證裝置的特征在于，配置多個(gè)所述光源和所述開口部，所述光源配置在所述手指擱置座的端部，將所述光源設(shè)置在照射位于旁邊的所述手指的方向上，隔著側(cè)壁照射位于 旁邊的所述手指。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 所述手指靜脈認(rèn)證裝置具有拍攝所述手指的表面的開口部；照射所述手指的表面的光源；拍攝所述手指的表面的攝像裝置；和支撐所述手指的手指擱 置座，根據(jù)所述手指的表面圖像來檢測所述手指的偏移量。
11. 一種手指靜脈認(rèn)證裝置，其具備 放置手指的外殼； 向所述手指入射光的光源；對來自所述手指的透射光進(jìn)行攝像的攝像裝置； 放置所述手指的手指擱置座；以及 對所述攝像到的圖像進(jìn)行處理的圖像處理部， 該手指靜脈認(rèn)證裝置的特征在于，所述光源配置在所述手指的指腹側(cè)，所述攝像裝置配置在對所述手指的側(cè) 面進(jìn)行拍攝的位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 所述光源配置在所述側(cè)壁的上部，從所述光源》文射出的光相對于所述手指從側(cè)面向斜下方行進(jìn)，所述攝像裝置配置在與所述手指和所述光源正對的位 置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指靜脈認(rèn)證裝置，其特征在于， 檢測多個(gè)所述手指的攝影狀態(tài)，根據(jù)無法正常進(jìn)行認(rèn)證的所述手指的根數(shù) 來動(dòng)態(tài)地變更安全等級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種利用多根手指的手指靜脈認(rèn)證裝置，其在保持高認(rèn)證精度的同時(shí)，使多根手指的出示變得容易。多手指靜脈認(rèn)證裝置具備向手指照射光的光源；對來自所述手指的光進(jìn)行攝像的攝像元件；和對所述攝像到的圖像進(jìn)行處理的圖像處理部，該多手指靜脈認(rèn)證裝置的特征在于，其具備規(guī)定第1手指的前后方向的出示位置的手指擱置座和規(guī)定所有手指的橫向位置的手指擱置座。
文檔編號(hào)G06K9/00GK101425130SQ20081013137
公開日2009年5月6日 申請日期2008年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者三浦直人, 宮武孝文, 清水春美, 長坂晃朗 申請人:株式會(huì)社日立制作所