本發(fā)明涉及一種使用人類的生物信息進行個人認證的裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在使用生物認證來進行不確定數(shù)量人員的身份確認時，每個人對于認證裝置的使用方法的熟練程度是不同的。由于熟練程度低的用戶對于正確的活體出示位置和出示姿勢知之甚少，所以可能會以錯誤的位置和姿勢出示活體，導(dǎo)致認證精度降低。因此，需要實現(xiàn)即使在活體的出示位置或出示姿勢的變動較大的情況下，也能夠高精度地進行認證的便利性高的生物認證。

專利文獻1描述了一種在規(guī)定的出示區(qū)域中出示一根手指，并根據(jù)手指的姿勢變動和手指的出示位置控制所照射的光源的個人認證裝置等。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：wo13/093953

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

然而，專利文獻1的技術(shù)不過是在以從規(guī)定的角度出示一根手指為前提的手指出示部中，僅能應(yīng)對手指出示部的上部處的較窄范圍內(nèi)的手指姿勢變化，所以用戶的出示姿勢的允許的變動范圍受到限制，手的位置和姿勢的自由度是有限的。因此存在這樣的問題，即，難以對手和手指的出示姿勢的變動實現(xiàn)較大的允許范圍，且確保獲得清晰的手指的血管圖像，以較高的便利性進行高精度的認證。

解決問題的技術(shù)手段

解決上述技術(shù)問題的技術(shù)手段之一例如下，即，一種血管圖像拍攝裝置，其特征在于，包括：形成在殼體表面上的開口部；配置在所述開口部的側(cè)方且排列成格子狀的多個光源；用于獲取在所述開口部上出示的手的位置信息的傳感器；光量控制部，其基于所述位置信息從所述多個光源中選擇用于在手上照射光的照射用光源，并控制所述照射用光源的光量；和攝像部，其拍攝被來自所述照射用光源的光照射到的手的手指部分中包含的血管的圖像。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有這樣的效果，對于規(guī)定的三維空間中的手的位置變動、手的姿勢變動、手指的位置變動和手指的姿勢變動能夠獲得清晰的血管圖像，例如手指靜脈的圖像，能夠執(zhí)行高精度的個人認證。

附圖說明

圖1是實施本發(fā)明的認證裝置之一例。

圖2是實施本發(fā)明的認證裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)例。

圖3是使光源的照射光照到手指上來拍攝手指血管的情況之一例。

圖4是拍攝手指血管時照射光從手指和手指之間穿過的情況之一例。

圖5是穿過手指后的照射光不被攝像部直接接收的點光源配置之一例。

圖6是使用了通過控制光源而拍攝的手指血管圖像的認證處理的流程圖。

圖7是在認證時供用戶出示手的空間的說明圖。

圖8是以指尖朝向光源陣列的正面的方式出示手指來拍攝手指血管的情況之一例。

圖9是圖8中拍攝的手指血管圖像之一例。

圖10是相對于圖8的手的出示姿勢在拍攝面上旋轉(zhuǎn)了約90度的情況之一例。

圖11是包含圖10中拍攝的亮度飽和區(qū)域的手指血管圖像之一例。

圖12是根據(jù)手的旋轉(zhuǎn)而控制光源來拍攝手指血管的流程圖之一例。

圖13是根據(jù)手的大小而控制光源的光量來拍攝手指血管的流程圖之一例。

圖14是升高照射光源位置以減少手指血管圖像的亮度飽和區(qū)域的情況之一例。

圖15是跟隨認證裝置的高度方向上的手的移動對手指血管進行拍攝的情況之一例。

圖16是在圖15的光源裝置下使手相對于拍攝面傾斜的情況之一例。

圖17是拍攝手指血管時照射手指的第一關(guān)節(jié)附近的情況之一例。

圖18是拍攝手指血管時照射手指的第二關(guān)節(jié)附近的情況之一例。

圖19是在攝像部和距離傳感器的視角外配置光源陣列的情況之一例。

圖20是由距離傳感器拍攝到的手的距離圖像之一例。

圖21是由距離傳感器拍攝到的手的距離圖像之一例。

圖22是使用了距離數(shù)據(jù)的手位置檢測和手姿勢檢測處理的流程圖。

圖23是手和手指的姿勢檢測后的手指血管認證處理的流程圖。

圖24是步行通過式手指血管認證裝置之一例。

圖25將步行通過式手指血管認證裝置和開閉門構(gòu)成為一體之一例。

圖26是將開口部在用戶行進方向上擴寬的步行通過式手指血管認證裝置之一例。

圖27是在圖24的認證裝置中用戶一邊行走一邊出示的手的姿勢之一例。

圖28是用于清晰地拍攝行走時出示的手的手指血管的光源配置之一例。

圖29是用于清晰地拍攝行走時出示的手的手指血管的光源配置之一例。

圖30是一并使用了設(shè)備認證的步行通過式手指血管認證裝置之一例。

圖31是利用了手指的順序關(guān)系的血管特征的比對方法之一例。

圖32是從多個認證設(shè)備中檢測特定的認證設(shè)備的方法的說明圖。

圖33是腕帶式認證設(shè)備之一例。

圖34利用手指血管攝像部讀取認證碼的情況之一例。

圖35是通過對多個手指血管圖像進行比對來進行認證的流程圖之一例。

圖36是使用了可非接觸認證的手指的生物信息的生物認證裝置的整體結(jié)構(gòu)之一例。

圖37是在第九實施例中拍攝的手指圖像之一例。

具體實施方式

實施例1

本實施例將要說明的是，通過根據(jù)所出示的手的位置和姿勢控制光源，來拍攝清晰的手指靜脈圖像并進行認證的基本結(jié)構(gòu)之一例。在本實施方式中，以連個人認證也在殼體(機箱)內(nèi)執(zhí)行的生物認證裝置為例進行說明，但不言而喻也可以是這樣的方式，即，認證本身構(gòu)成為由設(shè)置在殼體外的服務(wù)器等認證部執(zhí)行認證的個人認證系統(tǒng)，而與認證裝置2對應(yīng)的殼體自身則構(gòu)成為將拍攝的血管的信息發(fā)送到認證部的血管圖像拍攝裝置。

圖1是實現(xiàn)本發(fā)明的認證裝置之一例，圖2是圖1的認證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在認證裝置2的殼體表面設(shè)置有開口部3，使得當拍攝手指的血管圖像時，手1可以出示在認證裝置2的開口部3上方。配置在開口部3下方的殼體內(nèi)部的距離傳感器4將為了測量距離而接收的光轉(zhuǎn)換為電信號，并將其作為手1與距離傳感器間的距離數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)輸入部50導(dǎo)入計算機5?；趯?dǎo)入計算機5的距離數(shù)據(jù)，cpu7利用存儲在存儲器6中的程序，計算手1的位置、手1的姿勢、手指的位置和手指的姿勢等?；谟嬎愠龅氖?和手指的位置和姿勢，光量控制單元51控制配置在開口部8內(nèi)側(cè)的光源陣列9，從構(gòu)成光源陣列9的多個點光源10中選擇照射用光源，使照射光照到手指上，并由配置在開口部3下方的攝像部11接收通過光學(xué)濾波器12后的光。另外，盡管可以僅選擇一個點光源10作為照射用光源，但鑒于本實施例中手的移動范圍和拍攝范圍大的事實，優(yōu)選將多個連續(xù)的點光源10選作一組。

光被攝像部11轉(zhuǎn)換成電信號，并經(jīng)圖像輸入部52作為圖像導(dǎo)入計算機5。導(dǎo)入的圖像被一次存儲在存儲器6中。然后，利用存儲在存儲器6中的程序，cpu7將存儲在存儲器中的一個以上的圖像與預(yù)先存儲在存儲裝置14中的一個以上的圖像進行比對，來進行認證。由于來自點光源10的照射光照射到多個手指上，故能夠同時拍攝多個手指的血管。關(guān)于手1的位置和姿勢的計算，可以利用由攝像部11拍攝的手的圖像來檢測手的位置和姿勢，也可以使用由攝像部11拍攝的手1的圖像和手1與距離傳感器4之間的距離數(shù)據(jù)這兩者。認證結(jié)果可以使用揚聲器15通過語音通知用戶，同樣也可以在顯示部16上顯示認證結(jié)果來通知用戶。通過在開口部3設(shè)置可見光源17，并在待機時、檢測所出示的手時、認證處理時、認證成功時以及認證失敗時使可見光源分別以不同顏色的光發(fā)光，能夠?qū)⒄J證處理的狀態(tài)通知用戶。此外，能夠在鍵盤18上輸入密碼或id，確定為注冊用戶后出示手來執(zhí)行認證(1：1認證)。

開口部3和開口部25能夠使用丙烯酸或玻璃等透明部件。能夠?qū)⒆钄嗫梢姽舛鴥H允許近紅外光通過薄膜安裝在開口部3和開口部25上，使得用戶不能看到裝置內(nèi)部。

光源陣列9配置在開口部3和25的側(cè)方。通過將光源陣列9配置在開口部3和25的側(cè)方，尤其是相對于出示手的用戶配置在正面?zhèn)?，在如后文所述用戶一邊移動一邊?zhí)行認證時，可在移動方向和上方方向形成開放空間，能夠提高用戶的便利性。

在光源陣列9中，多個光源以格子狀排列。換言之，多個光源分別配置在開口部3的開口面形成的方向上以及相對于裝置的設(shè)置面向上的方向上。

下面描述用于拍攝清晰的手指血管圖像的光源陣列9的控制方法。關(guān)于手指血管的拍攝方法，能夠如圖3所示，使來自光源陣列9的照射光(近紅外光)照射到手背側(cè)的手指，并利用攝像部11接收透過手指的光(從手指透射的光)來拍攝血管圖像。這里，針對在認證裝置2拍攝手指血管時需要控制光源陣列9的原因進行說明。在拍攝血管圖像時使構(gòu)成光源陣列9的所有點光源10發(fā)光的情況下，在未有用戶出示手的狀態(tài)下，大量的光進入開口部。進而，若在保持所有點光源10發(fā)光的狀態(tài)下出示手，則由于照射到手指上和手指之外的部分上發(fā)生反射的光的影響，所拍攝的血管圖像中的手的區(qū)域發(fā)生亮度飽和而出現(xiàn)白溢出(過曝)。若為了抑制白溢出而縮短曝光時間或減小每個點光源10的光量，則透過手指的光量減小，進而在開口部內(nèi)由于存在沒有透過手指的來自點光源10的照射光，故所拍攝的血管圖像會變得不清晰。此外，在本裝置結(jié)構(gòu)中，由于不僅能夠在開口部3出示手指，包括手掌等在內(nèi)的整個手都可以出示，因此與假定僅出示手指的裝置相比，開口部3優(yōu)選采用寬大得多的形狀，但拍攝時無用的光通過開口部3進入的概率增大，因此透過手指內(nèi)部的光量小的透射光的拍攝受到妨礙的風(fēng)險增大。

因此，為了拍攝清晰的血管圖像，需要使來自光源陣列9的照射光僅照射到手指，并增加透過手指的光量。

雖然期望控制光源陣列9以僅將光照射在手指上，但若為了拍攝多個手指而將光同時照射到多個手指上，則照射光會在手指和手指之間穿過(漏過)。例如圖4所示，配置在距開口部較近位置處的光源，其穿過手指和手指之間的概率較高，當點光源的照射光直接被攝像部11接收時，將發(fā)生白溢出(亮度飽和)，無法拍攝清晰的血管。因此，就各光源的光軸與開口部的開口面形成的銳角的角度而言，優(yōu)選采用這樣的配置，即，距開口部的距離越近的光源——換言之相對于設(shè)置面而言越位于下方側(cè)的光源——使該角度越小，以使得即使在如圖5所示照射光沒有照到手指而進入開口部內(nèi)的情況下，照射光直接被攝像部11接收的可能性也變得較低。利用該結(jié)構(gòu)，發(fā)生亮度飽和的可能性降低，能夠?qū)崿F(xiàn)更清晰的血管拍攝。

圖6給出的認證處理的流程圖利用了通過控制來自光源陣列9的照射光的光量而拍攝到的手指血管圖像。首先，在101，認證者將其手出示在開口部3的上部，在102進行手的檢測。根據(jù)距離傳感器4獲取到的距離數(shù)據(jù)對手進行檢測，并在103判斷是否檢測到手。在沒有檢測到手的情況下，返回102的手的檢測。在檢測到手的情況下，執(zhí)行104的手的位置和姿勢的檢測處理。換言之，檢測并獲取基于手的三維形狀而得到的位置信息和姿勢信息。根據(jù)在104檢測到的手的位置和手的姿勢，在105控制光源陣列9，僅將用于拍攝手指的血管的點光源10選作照射用光源使之發(fā)光。在照射用光源發(fā)光后，在106利用攝像部11拍攝手指血管。接下來，在107檢測手指血管圖像內(nèi)的多個手指區(qū)域，在108進行諸如每個手指區(qū)域的手指的旋轉(zhuǎn)校正和由于手指姿勢變動引起的失真的校正等標準化處理。在手指血管圖像標準化之后，在109從各手指血管圖像提取血管特征。在110將提取出的血管特征與已經(jīng)注冊在存儲裝置14中的血管特征進行比對來計算比對得分，在111如果比對得分大于規(guī)定閾值th1，則執(zhí)行112認證成功后處理，如果比對得分為th1以下，則在113進行認證失敗后處理，并結(jié)束認證流程。

下面描述用于拍攝清晰的手指血管圖像的根據(jù)手和手指的位置變動和姿勢變動來控制光源陣列9的方法。首先說明圖1的認證裝置中的手和手指的位置變動和姿勢變動。在圖1的裝置中出示手的空間優(yōu)選為圖7的虛線所包圍的空間(裝置寬度方向：x，裝置深度方向：y，裝置高度方向：z)，假設(shè)手掌一側(cè)向下，并同時出示多個手指。因此，就手的位置變動而言，手的位置沿裝置寬度方向、裝置深度方向和裝置高度方向的三個軸的各個方向移動。而就手的姿勢變動而言，包括以x軸、y軸和z軸這三個軸為中心分別旋轉(zhuǎn)而帶來的姿勢變動，以及手指的三維空間中的姿勢變動，例如手指的彎曲和翹曲。在手沿著上述x軸、y軸和z軸的各個方向移動的情況下，光源陣列9的發(fā)光控制是通過根據(jù)手或手指的出示位置而僅使照射會透過手指的光的點光源10發(fā)光而進行的。

在根據(jù)檢測到的多個手指的出示位置而改變發(fā)光的點光源10即照射用光源的情況下，即使手指出示在相同的位置上，發(fā)光的點光源10也可能會因手指的檢測位置的晃動而持續(xù)變動，導(dǎo)致不能穩(wěn)定地拍攝清晰的血管圖像。因此，能夠根據(jù)可穩(wěn)定檢測到的多個手指的檢測位置的平均值和整個手的位置來控制光源陣列9，以確定為了拍攝多個手指的清晰的血管圖像而要發(fā)光的點光源10。

接著描述根據(jù)因手的旋轉(zhuǎn)引起的姿勢變動來控制光源陣列9的發(fā)光的方法。在圖8的示例中，以指尖朝向光源陣列9的正面的方式出示手。此時，假定攝像部11拍攝到的血管圖像19如圖9所示，拍攝到手1的手指血管20。在認證裝置2上，手可以以各種姿勢出示。因此，當如圖10所示將手旋轉(zhuǎn)而出示在攝像部11的拍攝面上時，光源陣列9的點光源10的照射方向和手指的位置會發(fā)生變動。在圖10的示例中，相對于圖8的手的出示姿勢在拍攝面上將手旋轉(zhuǎn)約90度，使來自相同高度和相同照射角的點光源9的照射光照射到手指上。在圖8的手出示姿勢下，手指血管能夠被清晰拍攝(圖9)。而在圖10的手的姿勢下，由于攝像部11會接收到因來自點光源10的照射光照射在手指的側(cè)面而反射的光，因此在攝像部11拍攝的血管圖像19中，如圖11所示，在手1的手指的單側(cè)半個面產(chǎn)生亮度飽和區(qū)域21。因此，如圖14所示，當點光源10的照射方向與所出示的手的指尖的方向在拍攝面上正交時，通過升高要照射的點光源10的位置，減少照射到手指的側(cè)面的光，能夠抑制手指的單側(cè)半個面的亮度飽和。

圖12給出了根據(jù)所出示的手的旋轉(zhuǎn)來進行光源陣列9的發(fā)光控制，拍攝手指血管的流程圖之一例。在201，認證者將其手出示在認證裝置2上，在202進行所出示的手的檢測。在203判斷是否檢測到手。在未檢測到手的情況下，返回202的手的檢測。在檢測到手的情況下，進行204的手和手指的位置檢測處理。接下來，在205根據(jù)檢測到的手和手指來計算手的旋轉(zhuǎn)角度。使用在204檢測到的手指的位置和在205計算出的手的旋轉(zhuǎn)角度，在206進行光源陣列9的發(fā)光控制，僅使不容易將光照射到手指的側(cè)面并且能夠照射用于拍攝清晰的手指血管的光的點光源10發(fā)光。在207使點光源10發(fā)光之后，利用攝像部11拍攝手指血管圖像。205的計算手的旋轉(zhuǎn)角度的方法可以考慮各種方法，例如，優(yōu)選計算手掌中心和每個指尖所朝向的方向的平均(指尖平均方向)，能夠以手掌中心與指尖的平均方向所成的角度作為手的旋轉(zhuǎn)角度。若例如基于手指本身來計算旋轉(zhuǎn)角度，則由于手指的關(guān)節(jié)較多，姿勢的變動大，所以旋轉(zhuǎn)角度產(chǎn)生誤差的可能性高。另一方面，若根據(jù)姿勢變動相對較小的手掌與手指所存在的方向的位置關(guān)系求取手的旋轉(zhuǎn)角度，則與以手指本身為對象進行計算的情況相比，能夠以更高的精度求取旋轉(zhuǎn)角度。下面描述206的光源陣列控制方法的細節(jié)。首先，將圖8所示指尖的平均方向朝向光源陣列的正面時作為旋轉(zhuǎn)角度的基準位置(角度0度)，將圖10所示指尖的平均方向朝向與基準位置成直角的方向時的旋轉(zhuǎn)角度定為90度。隨著所出示的手的旋轉(zhuǎn)角度從0度增大至90度，照射到手指的側(cè)面的光變強。因此，根據(jù)手指的出示位置臨時確定要照射的點光源10，進而根據(jù)手的旋轉(zhuǎn)角度，以使得光不會照射到手指的側(cè)面的方式，使位置比臨時確定的點光源10的位置更高的點光源10發(fā)光。根據(jù)手的旋轉(zhuǎn)角度而使之發(fā)光的點光源10的高度與旋轉(zhuǎn)角度成比例，能夠預(yù)先決定使哪個高度的點光源10發(fā)光。

關(guān)于要發(fā)光的點光源10的光量控制，能夠與手的大小無關(guān)地以恒定的光量照射。然而，一般來說手越大則手指越寬越厚，從而光更難以透過。因此，通過根據(jù)手指的寬度和厚度來控制要照射的光量，能夠與手的尺寸無關(guān)地拍攝清晰的血管圖像。圖13示出了根據(jù)手的位置和姿勢的信息控制光源陣列9，并根據(jù)手的大小控制點光源10的光量，進而對手指血管進行拍攝的處理之一例的流程圖。在301，認證者將其手出示給認證裝置2，并在302對出示的手進行檢測。在303判斷是否檢測到手。在未檢測到手的情況下，返回302的手的檢測。在檢測到手的情況下，進行304的手和手指的位置和姿勢檢測處理?；?04的位置和姿勢檢測結(jié)果，在305決定光源陣列9中要發(fā)光的點光源10。在306，根據(jù)在304檢測到的手和手指的檢測姿勢以及由距離傳感器4獲取到的距離數(shù)據(jù)來計算手指的寬度和厚度。在307，基于在306計算出的手指的寬度和厚度進行要發(fā)光的點光源10的光量控制，并在308拍攝手指血管圖像。在306中計算手指的寬度和厚度時，由于僅利用距離傳感器4難以準確地測量手指的厚度，因此也可以僅使用手指的寬度在307進行光量控制。另外，作為測量手指厚度的替代技術(shù)，能夠根據(jù)可使用距離傳感器4測量的手或手指的形狀和大小來推算手指的厚度。例如，能夠根據(jù)手指的長度和寬度推算手指的厚度。此外，能夠根據(jù)整個手的大小和手掌區(qū)域的大小推算手指的厚度。在使用推算出的手指厚度的光量控制方法中，能夠預(yù)先決定作為基準的手指的厚度和該手指厚度下的照射光量，根據(jù)所出示的手的手指厚度與作為基準的手指厚度的比來決定照射光量。在出示的手處于與拍攝前一幀的血管圖像時相同的位置(靜止)的情況下，能夠根據(jù)攝像部11拍攝到的血管圖像的手指區(qū)域的平均亮度來判斷光量是否過多或不足，并使用判斷結(jié)果對光量進行反饋控制。

關(guān)于根據(jù)手指與發(fā)光的點光源10之間的距離而進行的光量控制，在點光源10為led等照射光隨距離增大而大幅度擴散的情況下，若以相同的光亮值發(fā)光則隨著點光源10與手指之間的距離增大，照射到手指上的光量減小，透過手指的光量也變小。因此，要根據(jù)手指與點光源10之間的距離，控制點光源10的照射光量以使得恒定的光量照射到手指上。

下面描述用于在發(fā)生了使手或手指相對于手指血管拍攝面(x-y平面)傾斜的姿勢變動時，與此相應(yīng)地拍攝清晰的血管圖像的光源陣列9的光量控制方法。圖15的光源陣列9的點光源配置表示的是這樣的示例，即，在以與攝像部11的拍攝面水平的手的姿勢于裝置高度方向(z軸方向)上移動的情況下，調(diào)整各點光源的照射角度使得即使改變所出示的手的高度，也能夠拍攝清晰的手指的血管。這是因為，從點光源10照射的光透過手指的光量不發(fā)生變化。然而，當相對于圖15的手的水平姿勢如圖16所示變化為手掌傾斜的姿勢時，點光源的照射光從手指透射的光量發(fā)生變化(在本實施例中，透射光量增加)，亮度發(fā)生飽和或者拍攝到暗淡而不清晰的血管圖像。因此，要根據(jù)手的傾斜姿勢，以使得透過手指的點光源10的透射光的量恒定的方式進行光量控制，來拍攝清晰的手指血管圖像。

如果點光源10始終以恒定的光量發(fā)光，則即使在圖14的手的姿勢下能夠拍攝清晰的血管圖像，當變動為圖15的手的姿勢時，透過手指的光的量增加，血管圖像內(nèi)亮度會發(fā)生飽和，因此，可以通過減小發(fā)光的點光源10的照射光量來拍攝清晰的手指血管。

實施例2

在實施例1中，針對用于抑制拍攝到的圖像出現(xiàn)亮度飽和區(qū)域的光源的配置方法和光量的控制技術(shù)進行了說明，本實施例針對進一步降低亮度飽和區(qū)域的出現(xiàn)率的光源的控制方案進行說明。

在發(fā)生了手或手指的位置或姿勢變動的情況下，就照射用光源的選擇而言，期望在能夠?qū)κ种刚丈涔獾墓庠粗?，選擇更不容易產(chǎn)生飽和區(qū)域的光源。在本實施例中，作為更不容易發(fā)生亮度飽和區(qū)域的選擇方法，描述著眼于來自點光源10的照射光在手指上照射的部位的方法。

例如，對手指上被光照射的部位為指根側(cè)和指尖側(cè)的情況進行對比，如圖17所示，由于手指的指尖側(cè)與指根附近相比，手指與手指之間的空間較寬，所以照射到指尖側(cè)的光穿過手指和手指之間的量較多，導(dǎo)致血管圖像的圖像質(zhì)量下降。此外，當對準手指的指尖附近照射時，攝像部不僅接收大量穿過手指與手指之間的照射光，而且除了從手指透射的光以外還容易接收到在指尖或手指側(cè)面反射的光，導(dǎo)致在攝像部11拍攝到的手指血管圖像中，指尖和手指側(cè)面的區(qū)域會發(fā)生亮度飽和。另一方面，如圖18所示，通過照射手指的指根側(cè)的第二關(guān)節(jié)附近，從手指和手指之間穿過的照射光減少，并且光被照射到容易發(fā)生光的透射的關(guān)節(jié)位置，所以能夠防止血管圖像的畫質(zhì)降低。此外，即使從點光源10照射光的手指的部位朝向手指的指根側(cè)稍有偏離，由于照射光會被手背反射或吸收，所以相比所出示的手位于下方的攝像部11不會接收到多余的光，能夠防止血管圖像的畫質(zhì)降低。

實施例3

在實施例1中，針對為了提高手指的出示姿勢的自由度而在光源陣列9中以格子狀配置的光源進行了說明，下面說明用于提高出示姿勢的便利性并提高拍攝圖像的精度的光源配置方法的另一實施例。另外，只要多個光源以格子狀排列，就可以獨立于實施例1和2的光量控制來實施本實施例，這一點是不言而喻的。

在本實施例中，構(gòu)成光源陣列9的各點光源10的配置位置并不是如實施例1的圖3所示配置在與開口部3的面大致垂直的方向上，而是如圖19所示，為了不進入攝像部11的視角22內(nèi)(換言之，攝像部11的拍攝范圍)和距離傳感器4的視角23內(nèi)(換言之，距離傳感器4的檢測范圍)，能夠?qū)⒐庠搓嚵?傾斜地配置以位于視角之外。當光源陣列9進入攝像部11的視角22內(nèi)時，光源發(fā)光時光源部分變得明亮，可能會發(fā)生亮度飽和，從而降低整個血管圖像的清晰度。這是認證裝置2的光源所特有的現(xiàn)象，其原因是，由于在與殼體的設(shè)置面垂直的方向上以格子狀排列多個光源，光源容易進入攝像部11和距離傳感器4的視角范圍內(nèi)。因此，通過如圖19所示傾斜地配置光源陣列9，防止拍到光源陣列9，能夠拍攝清晰的血管圖像。并且，當光源陣列進入距離傳感器4的視角23內(nèi)時，在距離測量中包含更多噪聲，可能降低手和手指的位置檢測和姿勢檢測的精度。因此，通過如圖19所示傾斜地配置光源陣列9，能夠防止拍到點光源10，防止手和手指的位置檢測和姿勢檢測的精度劣化，抑制拍攝到的圖像發(fā)生亮度飽和。

實施例4

下面描述在實施例1的認證裝置2的結(jié)構(gòu)中，同時執(zhí)行利用近紅外光測量距離和利用近紅外光拍攝手指的血管，來檢測手的位置和姿勢的方法。在距離傳感器4構(gòu)成為tof(飛行時間)方式等使用近紅外光的反射來測量距離的情況下，通過在開口部3使用丙烯酸或玻璃等透明部件，距離傳感器4向上照射的近紅外光透過開口部3在手1的表面反射，并在再次透過開口部3后由距離傳感器4接收。在拍攝手指血管時由于利用的也是從光源陣列9照射的近紅外光，因此距離檢測用的近紅外光與血管拍攝用的近紅外光彼此干擾，不能同時進行距離檢測和血管拍攝。為此，通過為距離檢測用的光和血管拍攝用的光選擇不同的波長，能夠抑制波長彼此的干擾。此外，通過在距離檢測用的波段的光被進行血管拍攝的攝像部11接收到之前，利用光學(xué)濾波器12阻斷該光而僅透射血管拍攝用的波段的光，從而在距離檢測和血管拍攝中即使各自使用近紅外光也能夠同時進行距離檢測和血管拍攝。作為具體的波長范圍，作為一例可列舉如下，即，距離傳感器4利用830nm至870nm范圍的波段的光，光源陣列9使用870nm至950nm范圍的波段的光，攝像部11拍攝血管，并且在攝像部11接收光之前利用光學(xué)濾波器12阻斷波長比距離傳感器4和光源陣列9各自選擇的波長中間的波段短的光，這樣的波長范圍作為同時進行距離測量和血管拍攝的波長范圍是較為優(yōu)選的。距離傳感器4可以利用840nm至860nm范圍的波段，光源陣列9可以利用890nm至910nm范圍的波段，使得距離傳感器4和光源陣列9的波段彼此遠離。此時，使用阻斷比860nm至890nm范圍內(nèi)的規(guī)定波長短的波長的光的光學(xué)濾波器12。通過進一步限定所選擇的波長，使得距離傳感器4利用850nm或870nm波段的近紅外光，光源陣列9的波長設(shè)定為910nm，并利用光學(xué)濾波器12阻斷波長短于900nm的光，由此能夠同時進行高精度的距離測量和清晰的血管拍攝。

或者，光源陣列9的波長可以從850nm至870nm的范圍內(nèi)選擇，距離傳感器4的波長可以選自短于850nm或長于870nm的波長。此時，使用僅透過光源陣列9的波長的光并阻斷距離傳感器4的波長的光的光學(xué)濾波器12。

在以上說明中，tof方式的距離傳感器4為了測量距離而向上方照射的近紅外光會從作為透明部件的開口部3透射，但在照射光的光軸與開口部3的面正交的位置上，由于照射光不發(fā)生透射而是反射并由距離傳感器4接收，因此在某些情況下可能無法測量距離。為了防止手指被出示在該不能測量距離的位置(距離測量不可能點)上，能夠通過實驗求取統(tǒng)計意義上的手容易被放置的位置，將距離傳感器4配置成使得距離測量不可能點落在手掌或手腕附近而不是手指附近。具體地說，假設(shè)當用戶站在光源陣列9的正面并如圖8所示在開口部3上出示其手時，距離傳感器4獲取到的距離圖像如圖20所示。在該距離圖像中，從在整個手中的位置關(guān)系來看，手指容易出示在圖像的上半部側(cè)，即更靠近光源陣列9的一側(cè)。另一方面，手掌會出示在距離圖像的下半部。因此，能夠?qū)⒕嚯x傳感器4配置成使得距離測量不可能點落在距離圖像的下半部，即遠離光源陣列9而靠近用戶的一側(cè)。另外，如后文所述，假定用戶一邊行走一邊在認證裝置2上出示手來進行認證，則除了如圖8所示在靠近光源陣列9的一側(cè)出示手指的情況之外，還能夠預(yù)料到如圖10所示行走中的用戶出示的手的方向與用戶的行進方向相一致的情況。此時，距離圖像如圖21所示，手指被拍攝于圖像的左半部，手掌被拍攝于右半部。因此，能夠使距離測量不可能點的設(shè)定范圍為將距離圖像按四個象限劃分得到的右下區(qū)域，來使得無論是圖8的手的出示位置還是圖10的手的出示位置，距離測量不可能點均不落在手指附近而是落在手掌附近。另外，從光源陣列與開口部及距離傳感器之間的位置關(guān)系來看，距離傳感器設(shè)置成，使得距離傳感器至開口部中心的距離大于從具有多個光源的光源陣列到開口部的中心的距離。從與所出示的手之間的關(guān)系來說，優(yōu)選光源陣列配置在指尖側(cè)，距離傳感器設(shè)置在手掌側(cè)。

作為另一方法，可以在開口部3上形成用于引導(dǎo)手的出示位置的標記，使得在距離測量不可能點處出示手掌而不是手指。該標記使用阻斷可見光但透射近紅外光的材料，因此對手指血管的拍攝沒有不利影響。通過在從距離傳感器4向上部照射的光的光軸與開口部3的面正交的位置(點)處設(shè)置吸收照射光的材料，能夠防止在開口部3上反射的光被距離傳感器4接收，減小不能進行距離測量的區(qū)域。

當距離測量和血管拍攝能夠同時進行時，通過求取距離傳感器4的距離圖像(距離數(shù)據(jù))與攝像部11拍攝的血管圖像各自的像素的對應(yīng)關(guān)系(坐標變換)，能實現(xiàn)距離傳感器4和攝像部11的同步。因此，如果通過坐標變換將根據(jù)距離傳感器4的距離圖像檢測到的手的區(qū)域和各手指區(qū)域的位置變換至血管圖像內(nèi)的位置，就能夠容易地在血管圖像內(nèi)確定手的區(qū)域和各手指的區(qū)域。在想要僅利用血管圖像檢測手和手指的區(qū)域的情況下，所出示的手之外的背景會進入攝像部11拍攝到的血管圖像中，而手也會以各種位置和姿勢出示。因此，難以僅通過圖像處理來準確地檢測手和手指的區(qū)域。另一方面，在距離傳感器4能夠獲取的距離圖像中，背景與手的區(qū)域存在明確的距離差，因此容易檢測手和手指的區(qū)域。即，如果能夠?qū)⒗镁嚯x圖像得到的手和手指的區(qū)域、位置檢測結(jié)果反映到血管圖像中，將帶來手和手指的區(qū)域、位置檢測精度的提高。用于將距離傳感器4的距離圖像(三維數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換為攝像部11拍攝的二維血管圖像的參數(shù)能夠預(yù)先求取，參數(shù)包括距離傳感器4與攝像部11的光軸間距離、光軸間旋轉(zhuǎn)角度、距離傳感器4的焦距、攝像部11的焦距等。這些參數(shù)能夠利用立體校正等方法求取。在立體校正中，在多個攝像部之間多次拍攝共同的被攝體，根據(jù)被攝體上的對應(yīng)的位置的關(guān)聯(lián)性計算上述的參數(shù)。在距離傳感器4利用tof(飛行時間)方式的情況下，在測量距離時拍攝多個近紅外圖像，所以能夠利用距離傳感器4獲取到的近紅外圖像和攝像部11拍攝到的近紅外圖像進行立體校正?；蛘?，也可以在距離傳感器4的距離數(shù)據(jù)與攝像部11的圖像數(shù)據(jù)之間進行立體校正，求取坐標變換參數(shù)。

在距離傳感器4為由多個相機構(gòu)成配置的立體相機的情況下，在距離測量時不需要從開口部的下部向上方照射光。因此，光源陣列9沒有波長限制，能夠自由選擇波長，并且能夠僅利用來自光源陣列9的照射光同時進行距離測量和手指血管的拍攝。進而，通過將構(gòu)成立體相機的多個相機中一個以上的相機作為攝像部11，能夠用同一個相機進行距離測量和手指血管的拍攝，不需要進行光軸不同的距離傳感器4和攝像部11之間的坐標變換。

在圖1的認證裝置中，關(guān)于根據(jù)距離傳感器4獲取到的距離數(shù)據(jù)檢測手位置、手姿勢方法，在圖22的流程圖中示出其一例。首先，在401中，在手的檢測和姿勢的檢測之前，將距離傳感器4獲取到的距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為像素值表示距離的距離圖像。在402檢測距離圖像內(nèi)距離處于規(guī)定范圍內(nèi)的對象。例如，生成距離圖像內(nèi)的全像素值(距離值)的直方圖，以通過僅剔除直方圖的極大位置附近的距離值而能夠提取出的連續(xù)像素的區(qū)域作為對象來檢測。當在403檢測到對象時，進行404的手掌中心的檢測，當未檢測到對象時，返回402的對象的檢測。404的手掌中心的檢測是這樣進行的，即，使用形態(tài)學(xué)運算等對403中檢測到的對象進行輪廓位置的平滑化，并提取對象的輪廓線(閉合曲線)。假定所求得的輪廓線是手的區(qū)域，將與輪廓線的內(nèi)部內(nèi)切的最大半徑的圓的中心作為手掌中心。接下來，在405根據(jù)手的輪廓線和手掌中心檢測指尖和指縫。計算從手掌中心到輪廓線上的每個點的距離輪廓，并且將距離輪廓的曲率值極大且大于規(guī)定值的閉合曲線上的點檢測為指尖，將曲率值變?yōu)闃O小的位置檢測為指縫。當在406檢測到一個以上的指尖時，判定為在402檢測到的對象是手，進行407的手和手指的姿勢檢測。如果在406無法檢測到指尖，則返回402的對象檢測。在手的姿勢檢測中，能夠根據(jù)上述手掌中心附近的距離數(shù)據(jù)檢測三維空間內(nèi)手掌相對于距離傳感器4的拍攝面的傾斜角度和手掌周邊的姿勢變化。手指的位置被確定為在405檢測到的指尖和指縫的位置，并且手指區(qū)域被檢測為包括每個手指的指尖和指縫的區(qū)域。

關(guān)于手指的姿勢，能夠根據(jù)從指縫位置到指尖處的手指區(qū)域的距離數(shù)據(jù)，將其作為三維空間中的姿勢變動——例如手指的彎曲或翹曲——而檢測。

圖23的流程圖表示圖1的認證裝置2中的手和手指的姿勢檢測之后的認證方法的具體流程的示例。在501，用戶在認證時將其手出示在開口部3的上部，在502檢測到每個手指的位置、區(qū)域和姿勢之后，在503進行距離傳感器4的距離圖像到攝像部11的血管圖像的坐標變換，并確定血管圖像中每個手指的位置和區(qū)域。在504裁剪血管圖像內(nèi)的每個手指的區(qū)域，并在505基于每個手指的姿勢檢測來執(zhí)行標準化處理，例如所裁剪的手指區(qū)域的圖像的旋轉(zhuǎn)校正和三維姿勢變動引起的失真的校正。在506中，從經(jīng)過旋轉(zhuǎn)校正和失真校正之后的多個手指的裁剪圖像提取血管圖案或特征點等血管特征，并在507與預(yù)先注冊在存儲裝置14中的多個手指的特征信息進行比對，按用戶出示的每個手指計算比對得分。在508綜合計算出的多個比對得分，在綜合得到的得分大于閾值th1的情況下，判斷為用戶是注冊用戶，在509中在顯示部16上顯示認證成功，并且從揚聲器15用電子聲音或語音通知認證通過。在得分為閾值th1以下而判斷為不是注冊用戶的情況下，在510中在顯示部16上顯示認證失敗，并且從揚聲器15用聲音通知認證失敗。

實施例5

本實施例將要描述的是，利用圖1的認證裝置無需行走中的用戶停步就能出示手進行認證的所謂行走通過式的使用了手指的血管、尤其是靜脈的認證。另外，盡管這里使用與出入口系統(tǒng)相關(guān)的示例進行說明，但是不言而喻，也可以用于諸如銀行的自動柜員機等其他形式。

為了確保要認證的用戶行走的指引線，優(yōu)選采用這樣的結(jié)構(gòu)，即，如圖24所示，在認證裝置的外側(cè)安裝用戶的行進方向上長的外罩，使得移動的手出示在殼體上的時間盡可能長。外罩24設(shè)置有與圖1的裝置的開口部3對應(yīng)的開口部25和與開口部8對應(yīng)的開口部26。如圖25所示，能夠采用這樣的構(gòu)造，即，在外罩24的前端設(shè)置開閉門36，當走過來的用戶出示其手經(jīng)過認證后，開閉門36開啟以使門能夠通過。其中，開閉門36可以是自動門這樣的門的類型等，或是出入口系統(tǒng)相關(guān)的別的方式。

由于用戶是在行走時出示手的，所以與在停止的狀態(tài)下出示相比，手的姿勢變動較大。此外，由于在行走時出示手，因此攝像部11需要拍攝移動中的手的手指血管。然而，當光源陣列9的控制不能跟上手的移動速度時，無法拍攝清晰的手指血管。

因此，基于所出示的手的運動，事先預(yù)測手的出示位置，并預(yù)先執(zhí)行光源陣列9的發(fā)光控制。通過在手到達預(yù)測位置的時刻照射點光源10即照射用光源，即使在手的移動較為迅速的情況下也能夠拍攝清晰的手指血管。換言之，將配置在手的移動方向一側(cè)的點光源10選作照射用光源。

如果用戶的行進方向如圖24所示限定在一個方向上，則在開口部25上出示的手的運動受到限制。例如，雖然手可以在用戶的行進方向上移動，但是手從行進方向的相反方向移動的可能性很低。因此，從配置在開口部25的下部的距離傳感器4或攝像部11檢測到手的瞬間，預(yù)測手要移動到的位置和到達時間，能夠在預(yù)測位置處，在預(yù)測的時刻使用于拍攝手指血管的點光源10在手出示的瞬間或即將出示前發(fā)光。

如果開口部25的范圍較窄，則用于預(yù)測手的移動的空間和時間可能會不夠。因此，如圖26所示，將外罩24的開口部25在用戶的行進方向和反方向上擴寬，利用圖1的距離傳感器4或未圖示的追加的距離傳感器等在攝像部11拍攝手指血管前檢測手的移動。此時，與外罩24的開口部25對應(yīng)的認證裝置2的開口部3也在用戶的行進方向和反方向上擴寬。由于開口部25被擴寬，所以與圖24的裝置相比，能夠確保用于檢測手的移動的空間和時間，更加容易預(yù)測手的運動。

行走中的用戶在認證裝置2上出示手的時間短于停下來出示手的時間，而且行走中手的出示姿勢的變動容易變大，所以難以拍攝到清晰的手指血管。不過，當用戶的行進方向恒定時，不僅手的移動方向，而且所出示的手的姿勢也受到限制。例如，當如圖27所示用戶一邊行走一邊出示手時，可以預(yù)料，手處于如圖27(a)和圖27(b)所示的姿勢。因此，以使得在行走中的用戶出示的手的姿勢下能夠拍攝到更清晰的手指血管的方式，決定光源陣列9的每個點光源10的照射角度和配置。在圖3的光源陣列9的點光源10的配置下(如實施例1所述)，在手以圖27(b)的姿勢出示時，來自點光源10的照射光容易從手指透射，能夠拍攝清晰血管圖像。另一方面，當以圖27(a)所示的姿勢出示手時，由于來自點光源10的照射光照射在手指側(cè)面，在直接反射后被攝像部11接收，因此會形成在手指的半個面上產(chǎn)生亮度飽和區(qū)域的血管圖像。為此，如圖28所示，相對于開口部25的位置使光源陣列9的點光源10向用戶的行進方向的進深一側(cè)錯位配置，并調(diào)整點光源10的照射角度，使得光源陣列9中的用戶行進方向進深一側(cè)的點光源10的照射光照射到圖27(a)所示的姿勢的手指上。具體而言，作為照射用光源的點光源10的角度優(yōu)選為與其他光源相比更加向指尖的方向的正面方向一側(cè)傾斜的形狀。通過如圖28所示從指尖的正面方向照射光，照射光不容易照到手指的側(cè)面，并且能夠增大從手指透射的光量，能夠拍攝清晰的血管圖像。進一步地，通過調(diào)整光源陣列9的各點光源10的配置，可更清晰地拍攝以圖27(a)的姿勢出示的手的手指血管。通過使光源陣列9的用戶行進方向進深一側(cè)的點光源10如圖29所示向用戶行進方向的正面傾斜(用戶的行走不受干涉的程度)，能夠進一步減少照射在手指的側(cè)面的光量，增大從手指透射的光量。

此外，為了使行走中的用戶更容易地盡可能地將手出示到規(guī)定位置上，在開口部3或開口部25上實施手形等形狀的標記。通過在標記中使用使近紅外光透射并阻斷可見光的材料，能夠不對手指血管的拍攝造成不利影響地向用戶通知應(yīng)當出示的位置。

實施例6

本實施例將要描述的是，在實施例5的步行通過式手指血管認證中，通過一并使用設(shè)備認證，來從進行高速且高精度認證的觀點出發(fā)，更有效地進行身份確認的方法。在不使用設(shè)備認證的實施例5中，當將手出示給圖24的裝置，并且手指血管被拍攝之后，從手指血管圖像提取出的特征信息可能必須要與存儲在存儲裝置14中的所有特征信息進行比對，來進行認證。在存儲裝置14中注冊了大量人員的特征信息的情況下，認證所花費的時間增加，并且由于與大量的他人的特征信息進行比對，發(fā)生認證錯誤的風(fēng)險也變得較高。但通過在出示手時或即將出示手之前進行設(shè)備認證，僅與存儲在存儲裝置14中的與認證設(shè)備的id相關(guān)聯(lián)的活體的特征信息進行比對以進行認證，能夠減少不同活體的特征信息之間的不必要的比對，實現(xiàn)高效快速的認證。換言之，在進行生物認證之前，對預(yù)先存儲在存儲裝置14中的與多個注冊數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的id與內(nèi)置于另一設(shè)備中的id之間進行認證，在執(zhí)行了多個注冊數(shù)據(jù)的指定或篩選后執(zhí)行生物認證，由此，進行生物認證的注冊數(shù)據(jù)的數(shù)量能夠少于全部多個注冊數(shù)據(jù)的總體，相比與所有注冊數(shù)據(jù)一一進行生物認證，能夠用更短的時間完成生物認證。

在本實施例中，作為其他設(shè)備認證之一例，對使用手表型(腕帶型)認證裝置的認證方法進行說明。當將手臂佩戴型的認證裝置出示到認證用的殼體上時，自然會將包括手指部分在內(nèi)的整個手出示給殼體，因此手臂上的認證設(shè)備和作為血管的拍攝對象的手指能夠通過一次動作出示給殼體，可大大縮短從用戶出示手(手指和手臂)至完成認證的一系列時間。

在圖30所示的裝置結(jié)構(gòu)中，在用戶一邊行走一邊將手出示到開口部25上拍攝手指血管時，佩戴在手腕上的認證設(shè)備27配置在開口部25附近，使得恰好靠近id讀取裝置28，從而能夠同時進行設(shè)備認證和基于手指血管的生物認證。在圖30的示例中，為了允許一邊行走一邊出示手時的姿勢變動，讀取終端28被配置成使得手臂部分的認證設(shè)備27的id能夠始終以短距離讀取。能夠在外罩24上配置或在外罩24中嵌入讀取終端28-1、讀取終端28-2和讀取終端28-3等，其中讀取終端28-1位于用戶行進方向跟前側(cè)的光源陣列9的配置面一側(cè)，而讀取終端28-2位于在用戶行進方向跟前側(cè)的出示部25附近，并且從出示部25看來讀取終端28-3位于光源陣列9的相反側(cè)。當然，也可以采用在上述位置僅配置id讀取終端的接收部(天線等)，而將終端主體設(shè)置在殼體內(nèi)部的其它基板上的方法。

此外，通過標記手掌或手指的出示位置來將用戶出示的手引導(dǎo)到規(guī)定位置上，使得通過一次動作將手指出示在開口部上并且手臂出示在終端28上，還能夠更快更容易讀取手表型認證設(shè)備27的id。

在上述示例中，假設(shè)應(yīng)用了接近型設(shè)備認證裝置，但是在手表型終端的情況下，也存在佩戴在與進行認證的手相反的手上的情況，因此可預(yù)料到可能無法很好地讀取id。或者也可以想象到將認證設(shè)備27做成掛在脖子上的掛脖型或裝入兜里的小型設(shè)備的情況?？纱┐魇浇K端大多是在與作為主機的智能手機等進行通信的前提下設(shè)計的，許多都具有電波通信功能。在這些通信功能中，一般都具有不間斷地監(jiān)視電波狀況的稱作rssi(接收信號強度指示器)的功能，能夠容易知曉通信對象發(fā)射信號時的電波強度。通常而言，如果設(shè)備以相同輸出發(fā)射信號，則rssi具有距離越近則強度越大的趨勢。因此，只要是輸出功率統(tǒng)一的環(huán)境，則如圖32所示，通過調(diào)查本發(fā)明的id讀取部的rssi值，能夠從多個認證設(shè)備27中找到位于最靠近認證裝置24的位置上的認證設(shè)備27。然后，通過使用與該終端發(fā)送的id相關(guān)聯(lián)的活體注冊數(shù)據(jù)進行認證，則即使認證設(shè)備27在相反側(cè)的手上，且在周圍存在其它的同一種終端，也能夠無任何問題地執(zhí)行認證。在這種情況下，不需要為了使認證設(shè)備27與id讀取終端彼此靠近而引導(dǎo)或考慮用戶的手的位置。然而，還存在這樣的情況，即，在認證設(shè)備27因某種方式被屏蔽掉或者其與本發(fā)明的認證裝置之間存在屏蔽物的情況下，rssi值變?nèi)?，而位于更遠位置的同樣終端反而表現(xiàn)出高rssi值。因此，當進行認證時，擴大作為對象的電波強度的范圍，對于具有一定值以上的電波強度的認證設(shè)備27確認所有id，同與找到的所有id相關(guān)聯(lián)的活體注冊數(shù)據(jù)之間進行一一比對(1：n比對)，如果其中存在一致的，則判斷為認證通過。通過擴大作為對象的電波強度的范圍，從認證時出示手的位置起(到捕捉到的認證設(shè)備)的距離增大，因此在以步行通過的方式進行認證時，在用戶逐漸接近的較早時刻，系統(tǒng)一側(cè)就能夠捕捉到認證設(shè)備27，能夠獲取到要作為認證對象的id。即使是活體注冊數(shù)據(jù)不存在于認證裝置本體內(nèi)，而是例如保管在通過網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器上或存儲在認證設(shè)備27中，需要將其調(diào)用出來的情況下，也能夠在用戶到達認證位置之前的期間進行通信，能夠提供無壓力的認證。這里描述的方法雖然要采用與多個id進行1：n比對，但在有成千上萬規(guī)模的注冊用戶的情況下，相比與該總數(shù)進行1：n比對，能夠?qū)抑制為數(shù)個的本方法在保證精度方面也是較為有效的。

圖33表示上述實施例中使用的腕帶型認證設(shè)備27的具體示例。認證設(shè)備27主要由本體部27-1和腕帶部27-2構(gòu)成，并且有時具有用于信息顯示的顯示器27-3。27-3能夠有觸摸屏界面。如上所述，認證設(shè)備27具有電波通信功能，能夠與外部的設(shè)備進行雙向交互。通過預(yù)先設(shè)定，設(shè)備27能夠響應(yīng)來自id讀取終端28的數(shù)據(jù)發(fā)送等請求而發(fā)送設(shè)備id。關(guān)于是否可以發(fā)送，能夠通過設(shè)備27一側(cè)的設(shè)定由用戶任意指定。此外，通過在顯示器27-3上顯示用于請求id發(fā)送許可的消息等，并提供用于確認的界面，則用戶能夠知道從認證裝置發(fā)來了id發(fā)送請求，能夠提高安全性。當認證裝置24執(zhí)行了認證后，能夠接收其結(jié)果并將其顯示在顯示器27-3上。

尤其是在認證成功的情況下，認證設(shè)備27的內(nèi)部狀態(tài)可以過渡為其它的狀態(tài)。認證成功意味著佩戴認證設(shè)備27的用戶通過生物認證而嚴格地確認了身份。一般來說，設(shè)備存在著丟失或被盜而由本人以外的人使用的風(fēng)險。這是因為，有時雖然佩戴了設(shè)備但也不一定是由合法的本人所使用的。因此，也在進行這樣的研究，即，在可穿戴式終端本身安裝生物認證功能，除了認證成功這一內(nèi)部狀態(tài)，其它狀態(tài)下使得上述的利用無法進行。然而，將生物認證功能納入到非常小的終端中在技術(shù)上較為困難，存在精度不夠或者導(dǎo)致可穿戴式終端一方變得大型化的問題。對此，如果能夠?qū)⒄J證裝置24的認證結(jié)果安全地反映在認證設(shè)備27中，則解決了上述問題。尤其是，由于認證裝置24能夠容忍較大的手的姿勢變動且能夠進行高速認證，因此與一般的生物認證相比無需特別熟悉就能夠高精度地使用，并且還具有更容易有效利用生物認證這一優(yōu)點。為此，僅在認證裝置24認證成功的情況下，使認證設(shè)備27的內(nèi)部狀態(tài)過渡，使得能夠有效利用結(jié)算和作為鑰匙的替代這樣的功能。對于用戶而言，在進行了過渡后，圖33中的27-4所示的指示燈發(fā)光，表示上述各種用途下的使用變得可能。當然，作為替代也可以在顯示器27-3上顯示同樣的標記。但是，如果設(shè)備在過渡狀態(tài)下被盜，將無法防止損失。因此，使得僅在腕帶完好保持圓環(huán)狀且認證設(shè)備27沒有從手脫落的狀態(tài)下能夠進行過渡，設(shè)置當圓環(huán)斷開則強制終止過渡的功能。關(guān)于是否保持為圓環(huán)狀，例如能夠設(shè)置觸點開關(guān)27-5，根據(jù)是否能由其實現(xiàn)電導(dǎo)通來進行判斷。作為進一步提高安全性的方法，也可以在認證設(shè)備27中設(shè)置活體傳感器，檢查血流脈動或檢查是否存在心跳，在確認了其佩戴在活體上后，進一步進行認證設(shè)備的上述是否脫落的確認。

上文中說明了使用電波通信型的終端的方法，但是這種電子終端需要一定的成本。因此，作為用于更低廉地獲取id的方法，可以考慮在腕帶上打印諸如條形碼等的識別標記并利用這樣的標記的技術(shù)。圖34是認證中的拍攝畫面的示例，其中腕帶繞在臂上。在腕帶上打印有條形碼或二維碼，通過在認證中的拍攝畫面上讀取代碼來獲取id。這樣，通過如上所述利用獲取到的id，能夠?qū)崿F(xiàn)1：1認證。所打印的條形碼被設(shè)定成，以使得不會因腕帶在手臂上旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致條形碼從認證中的攝影畫面的視角中消失的方式，例如以冗余的方式打印在多個位置上，使得無論在任何位置均可靠地拍到代碼。

實施例7

本實施例將要說明的是，由用于實現(xiàn)高精度的手指血管認證的實施例1的認證裝置2獲取到的多個手指血管特征的注冊方法。由于認證裝置2能夠同時獲取多個手指的血管特征，所以注冊者的id能夠與多個手指的血管特征相關(guān)聯(lián)地注冊。為了進行高精度的認證，能夠使得所有手指的血管均被清晰拍攝的瞬間的血管圖像來注冊多個手指的血管特征。在無法同時清晰地拍攝所有手指的血管的情況下，能夠設(shè)定注冊處理期間，注冊該期間內(nèi)拍攝的圖像之中的各手指被清晰拍攝到血管的瞬間的圖像中的血管特征。在該注冊處理期間，能夠在顯示部16上顯示注冊者應(yīng)當出示的手的姿勢的引導(dǎo)信息，并由揚聲器15進行聲音引導(dǎo)。

當手和手指的姿勢變動較大時，光源陣列9的照射光的照明條件也發(fā)生變化，因此可預(yù)料到在僅注冊了以一種手的出示姿勢拍攝的血管特征時，無法應(yīng)對所有姿勢變動的情形。因此，通過注冊以手和手指的多個姿勢拍攝的血管特征，能夠進行各種手的出示姿勢下的認證。

為了防止偽造的人工物被注冊，在注冊時，進行所出示的手的手勢識別，通過使注冊者作出指定的手勢，來拒絕諸如剛體等偽造物(人工物)。

實施例8

本實施例將要說明的是，使用了由實施例1的認證裝置2獲取到的多個手指血管特征的認證方法之一例。通過不僅僅單純地使用多個手指血管特征，還利用手指的空間排列順序等約束條件，高效地執(zhí)行血管特征的比對，實現(xiàn)高精度的認證。

認證概要如下。對認證裝置2獲取到的多個手指的血管特征與存儲裝置14中按id統(tǒng)一存儲的多個手指的血管特征進行比對，并綜合各手指的血管特征的比對結(jié)果，根據(jù)綜合后的比對得分進行認證。其中，省略了與上述實施例相同的結(jié)構(gòu)、動作和處理。

圖35表示使用多個手指的血管圖像進行認證處理的流程圖之一例。首先，在601獲取多個手指的血管圖像，在602計算每個手指的血管圖像的質(zhì)量評價值，在603提取每個手指的血管特征。提取出的各血管特征在604進行比對，針對每個血管特征計算比對得分。在605中，將多個比對得分合成來求取一個綜合得分。在606中，判斷綜合得分是否超過預(yù)設(shè)的閾值th3，如果超過，則在607執(zhí)行認證成功后處理，如果小于閾值，則在608執(zhí)行認證失敗后處理。另外，602的質(zhì)量評價值并不是必須要計算的。

對于使用多個血管特征的比對得分進行認證的方法，有一種方法是，通過合成兩個以上的多個得分來求取一個綜合得分，當綜合得分超過預(yù)設(shè)的閾值th3時，判斷為認證成功。合成綜合得分時使用的對比得分是這樣得到的，即，基于圖35的流程圖的602中求得的表示血管特征或血管圖像中血管是否被清晰地拍攝的指標(質(zhì)量評價值)等，優(yōu)先選擇質(zhì)量評價值高的血管特征的比對得分。另外，還可以采用當多個比對得分中的一個以上的比對得分超出預(yù)設(shè)的閾值th2時，判斷為認證成功的方法，或者當至少n個以上(n>1)的比對得分超過閾值th2時判斷為認證成功的方法。

由于手的出示姿勢的限制和光源陣列9的配置上的限制等，根據(jù)輸入時出示的手的姿勢的不同，可能會分成可拍攝清晰的血管的手指和無法拍攝的手指。在根據(jù)手的出示姿勢和認證裝置2的結(jié)構(gòu)而不是根據(jù)活體的個體差而分成了血管易于拍攝的手指和難以拍攝的手指的情況下，在多個手指的血管特征的比對得分中，將血管容易拍攝的手指的比對得分的權(quán)重增大，將血管難以拍攝的手指的比對得分的權(quán)重減小，由此抑制錯誤的認證，能夠?qū)崿F(xiàn)相同手指反映更加一致的結(jié)果的高精度的認證。

接下來，針對使用了手指的空間排列順序的高效地比對多個手指血管特征的方法進行說明。例如，考慮在檢測到所出示的手的四根手指，以四個手指血管特征為輸入時，與某個注冊id的手的五個手指血管特征進行比對的情形。由于輸入與注冊的手指數(shù)不一致，所以不了解每個手指的對應(yīng)關(guān)系。然而，若將輸入和注冊的手指血管特征分別一一比對，則將會增加不應(yīng)當被比對的不同手指之間的比對次數(shù)。因此，保存所檢測到的四根手指的空間排列順序，在這樣的狀態(tài)下與注冊的五個手指血管特征進行比對。從而，如圖31所示，通過排除與手指的實際排列不同的多個手指的比對，能夠減少不必要的比對次數(shù)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高速認證和高精度的認證。

實施例9

以上說明的實施例中說明的是，在使用了伸出到開口部側(cè)方的光源陣列的結(jié)構(gòu)下放寬出示姿勢的限制范圍的技術(shù)，在本實施例中，作為另一種裝置形式的示例說明的是，放寬對手指的出示姿勢的拍攝限制范圍的技術(shù)。

圖36是表示使用可非接觸認證的手指的活體信息的生物認證裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。

認證裝置30的內(nèi)部設(shè)置有相機31，并在其周圍設(shè)有光源32，從光源32向手指1照射可見光到紅外光波段的光。相機31在光源32照射的光的波段具有感光性，拍攝在手指1上反射的反射光或由手指1吸收后再次從手指1發(fā)射的漫反射光(表面下散射光)。相機31的光軸方向上安裝有光學(xué)濾波器33，其具有僅透射從光源32照射的光的波段的效果。另外，盡管本實施例設(shè)置了四個光源，但是只要能夠在手指1上照射光即可，可以為1個以上。

當認證裝置30開始工作時，首先，光源32高速地在發(fā)光和熄滅之間切換，同時相機31拍攝其圖像。當作為被攝體的手指1接近認證裝置30時，由于從光源32照射的光到達手指1，所以與光源32的閃爍同步地，手指1發(fā)生閃爍并被觀察到。在因該閃爍而變化的亮度值的平均值的變化量為一定值以上，且其像素數(shù)大于一定數(shù)值，則視作手指1已接近，開始認證處理。

另外，光源32和相機31的光軸上可以設(shè)置偏振濾波器。通過使設(shè)置在光源32上的偏振濾波器的偏振軸與設(shè)置在相機31上的偏振濾波器的偏振軸錯開90度，可以去除作為在手指1的表面上反射的光成分的鏡面反射光，因此此時能夠更清晰地拍攝手指內(nèi)部的血管。此外，也可以利用存在多個光源32這一點，對于兩個光源使得偏振軸與相機31的偏振濾波器一致，對于剩余的兩個光源使偏振軸與相機的正交，并且按這樣的兩個光源交替地發(fā)光，從而能夠分別拍攝鏡面反射成分和漫反射成分。此時，由于能夠獨立地拍攝手指表面的指紋信息和手指內(nèi)部的血管信息，因此能夠獲得高畫質(zhì)的生物信息。

圖37表示認證裝置30拍攝到的手指1的圖像之一例。在圖像中，拍攝到了手指1的輪廓41，指紋42，關(guān)節(jié)紋43和血管44。此外，相鄰手指的一部分45也被同時拍攝。

首先，利用輪廓跟蹤或圖割等通常的方法檢測手指1的輪廓41，以將手指1的內(nèi)部區(qū)域與外部區(qū)域區(qū)分開。此時，作為手指輪廓獲取邊界線。此時，也可以求取光源發(fā)光和熄滅時的兩個圖像的差分。由此，手指外的不必要的被攝體和外部光被有效地去除，能夠穩(wěn)定地求取手指區(qū)域。接下來，求取將手指輪廓視為矢量時的平均矢量。由此得到手指的長度方向。接著，獲取指尖位置和指根位置的信息。這可以通過檢測手指輪廓的高曲率的部分來獲得。然后，使用指尖和指根的位置信息來對手指的方向和放大率進行標準化。通過至此為止的處理，能夠獲得拍攝到的手指的姿勢信息。此時，如上述實施例所述，通過根據(jù)手指的姿勢信息對多個光源32的強度分別進行調(diào)整，能夠提高圖像質(zhì)量。

最后，根據(jù)標準化后的手指圖像獲取指紋、指關(guān)節(jié)紋、血管。指紋的紋樣較精細，所以利用加強(強調(diào))了與指紋的間距相匹配的高頻成分的空間濾波器來獲取。另外，指關(guān)節(jié)紋利用加強了與手指方向正交的線條的空間濾波器來獲取。同樣，血管利用加強了與手指方向平行的線條的空間濾波器來獲取。此外，關(guān)于血管的拍攝，可以在本實施例中所示的四個光源32中，使任意兩個為照射不同波長的元件來拍攝2種波長的圖像，基于因紅外線在血液中的吸收率的差而變化的亮度來獲取血管。通過該方法能夠獲得準確的血管圖案。

通過使用一個以上的這樣提取出的活體信息，即使手指不與裝置接觸，也能夠?qū)崿F(xiàn)基于活體特征的非接觸生物認證，而不管出示姿勢如何。

為了引導(dǎo)出示手指的位置，可以在顯示器上顯示手指的圖像，并通過文字或圖形來提示引導(dǎo)手指位置的信息。用戶能夠邊觀看該信息邊匹配手指位置，能夠提高認證精度。另外，由于手指的出示方向能夠自動校正，所以也可以僅引導(dǎo)手指1與認證裝置30之間的距離。由此，可以對用戶提示更方便的引導(dǎo)?；蛘?，也可以采用首先使手指1與認證裝置30接觸然后緩慢地移開的方法，在手指的放大率到達一定的區(qū)域之前連續(xù)拍攝，同時在適當?shù)臅r刻獲取認證用的圖像。由此，能夠抑制手指大幅度的位置偏離，所以能夠同時提高精度和便利性。

下面說明根據(jù)手指的位置切換特定功能的應(yīng)用軟件的實施例。在上述認證裝置中，若改變手指1的拍攝部分，該范圍內(nèi)拍攝到的活體信息也發(fā)生變化。例如，將指尖、手指的中間部分(中關(guān)部)和指根的活體信息分別注冊，當出示各部位時，由于與各注冊數(shù)據(jù)的相似性變高，所以能夠根據(jù)其比對結(jié)果分配應(yīng)用軟件所定義的功能?；蛘撸部梢栽诜秶嘏臄z手指并注冊，計算手指的位置相對于注冊狀態(tài)有多少偏離，獲得位置偏離的程度，并且基于該結(jié)果分配功能。

在應(yīng)用軟件是視頻游戲的情況下，通常用戶所操作的角色的動作本身被預(yù)先定義為功能，根據(jù)游戲控制器的按鈕的種類改變各個動作。例如，將跑步、跳躍、下蹲等動作分配給a按鈕、b按鈕、x按鈕等，當用戶按下其按鈕時執(zhí)行規(guī)定的動作。對此，可以為每個手指分配動作，例如，在出示食指時跑步，出示中指時跳躍等。同樣地，即使是同一個手指，也可以根據(jù)指尖、中節(jié)部、指根來分配功能。

在應(yīng)用軟件是投標槍的視頻游戲的情況下，可以自由地給手指的特定部位分配助跑的功能、調(diào)整標槍投擲角度的功能等。通過出示用于助跑的手指使角色助跑，當?shù)竭_踏板時看準時機出示用于調(diào)整投擲角度的手指，然后看好時機移開該手指就能投擲標槍。此時，飛行距離由助跑速度和投擲角度決定。關(guān)于助跑的速度，可以采用與所注冊的活體信息之間的相似度越高則助跑速度越快的方式，或者也可以給多個活體部位分配助跑功能，通過快速地交替出示這些部位來提高助跑速度。

除了應(yīng)用于角色的動作之外，還可以應(yīng)用于鋼琴和鼓等樂器的演奏應(yīng)用。例如，可以根據(jù)手指的拍攝位置改變音階或改變鼓的類型。此外，通過根據(jù)手指的位置偏移量平緩地改變音階，可以表示各種音色。

此外，還可以測量所拍攝的血管的粗細或利用多個波長的紅外光測量血液濃度或氧飽和濃度，根據(jù)其結(jié)果改變游戲角色的特性。例如，當用戶的血液濃度高時，可以增加角色的體力值或攻擊力?；蛘?，可以檢測血液脈動，當其較淺且較快時降低敏捷特性并以一定概率增加攻擊力加倍的頻率，根據(jù)氧飽和度濃度改變角色能夠裝備的道具或角色能夠操控的魔法種類。同樣，作為與敵人格斗的游戲，可以實現(xiàn)這樣一種格斗游戲，即，通過出示活體來攻擊敵人，此時自身的注冊圖案和輸入時的圖案的相似度越高則自身的攻擊力越高，由此越重現(xiàn)性高地出示活體則越能夠大量地消耗對手的體力。

以這種方式，通過測量活體的特性、注冊時和輸入時的活體的重現(xiàn)性與相似度，或者用戶的身體狀況等，將該信息反映到游戲角色上，從而能夠提供更有現(xiàn)場感的游戲應(yīng)用。

將上述實施例1說明的解決方案的一部分作為示例記載如下。

結(jié)構(gòu)1：一種血管圖像拍攝裝置，其特征在于，包括：形成在殼體表面上的開口部；配置在所述開口部的側(cè)方且排列成格子狀的多個光源；用于獲取在所述開口部上出示的手的位置信息的傳感器；光量控制部，其基于所述位置信息從所述多個光源中選擇用于在手上照射光的照射用光源，并控制所述照射用光源的光量；和攝像部，其拍攝被來自所述照射用光源的光所照射到的手的手指部分中包含的血管的圖像。

結(jié)構(gòu)2：根據(jù)結(jié)構(gòu)1所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，所述光量控制部基于所述位置信息，選擇所述多個光源中的向手指部分的指根側(cè)照射光的光源作為所述照射用光源。

結(jié)構(gòu)3：根據(jù)結(jié)構(gòu)1或2所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，從所述傳感器照射的光的波長不同于從所述多個光源照射的光的波長。

結(jié)構(gòu)4：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至3之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，就由所述開口部的開口面和所述光源的光軸形成的銳角的角度來說，所述多個光源中的相比其它的所述光源距離所述開口部近的所述光源的所述銳角的角度較小。

結(jié)構(gòu)5：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至4之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，在所述圖像所包含的血管區(qū)域圖像內(nèi)存在規(guī)定以上的飽和區(qū)域的情況下，所述光量控制部選擇距離所述開口部比所述照射用光源遠的所述光源作為新的照射用光源。

結(jié)構(gòu)6：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至6之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，所述位置信息是基于在所述開口部上出示的手的三維形狀的信息，所述光量控制部根據(jù)從所述照射用光源到所述照射用光源照射到的手的位置的距離的長度，控制所述照射用光源的光量。

結(jié)構(gòu)7：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至6之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，所述光量控制部，將在所述開口部上移動的手的移動方向上的相比手配置在所述移動方向一側(cè)的所述光源，選作所述照射用光源。

結(jié)構(gòu)8：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至7之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，基于從所述傳感器獲取到的信息，計算所述圖像所包含的手區(qū)域的圖像中手掌的中心位置和手指區(qū)域相對于所述中心位置的方向，由此計算手的旋轉(zhuǎn)角度。

結(jié)構(gòu)9：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至8之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，所述多個光源配置在脫離所述傳感器的檢測范圍和所述攝像部的拍攝范圍的位置。

結(jié)構(gòu)10：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至9之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，所述傳感器配置在從所述傳感器到所述開口部的中心的距離比從所述多個光源到所述開口部的中心的距離長的位置上。

結(jié)構(gòu)11：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至10之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，在所述殼體表面，還設(shè)置有從可佩戴在手腕上的終端接收個人信息的讀取部。

結(jié)構(gòu)12：根據(jù)結(jié)構(gòu)1至11之任一所述的血管圖像拍攝裝置，其特征在于，所述圖像被發(fā)送到執(zhí)行個人認證的認證部。

結(jié)構(gòu)13：一種個人認證系統(tǒng)，其特征在于，包括：終端、認證部和開閉門部，其中，所述終端包括：形成在殼體表面上的開口部；配置在所述開口部的側(cè)方且排列成格子狀的多個光源；用于獲取在所述開口部上出示的手的位置信息的傳感器；光量控制部，其基于所述位置信息從所述多個光源中選擇用于在手上照射光的照射用光源，并控制所述照射用光源的光量；和攝像部，其拍攝被來自所述照射用光源的光所照射到的手的手指部分中包含的血管的圖像，所述認證部從所述終端獲取所述圖像執(zhí)行個人認證，所述開閉門部基于來自所述認證部的信息進行開閉。

結(jié)構(gòu)14：根據(jù)結(jié)構(gòu)13所述的個人認證系統(tǒng)，其特征在于，所述光量控制部基于所述位置信息，選擇所述多個光源中的向手指部分的指根側(cè)照射光的光源作為所述照射用光源。

結(jié)構(gòu)15：根據(jù)結(jié)構(gòu)13或14所述的個人認證系統(tǒng)，其特征在于，從所述傳感器照射的光的波長不同于從所述多個光源照射的光的波長。

附圖標記說明

1手

2認證裝置

3開口部

4距離傳感器

5計算機

6存儲器

7cpu

8開口部

9光源陣列

10點光源

11攝像部

12光學(xué)濾波器

13接口

14存儲裝置

15揚聲器

16顯示部

17可見光源

18鍵盤

19血管圖像

20血管

21亮度飽和區(qū)域

22攝像部視角

23距離傳感器視角

24外罩

25開口部

26開口部

27認證設(shè)備

28認證設(shè)備讀取終端

30認證設(shè)備

31相機

32光源

33光學(xué)濾波器

34距離圖像

35距離測量不可能點的設(shè)定范圍

36開閉門

41手指輪廓

42指紋

43指關(guān)節(jié)紋

44血管

45相鄰手指

50數(shù)據(jù)輸入部

51光量控制部

52圖像輸入部