JP7507659B2 - 撮影装置、認証装置及び生体撮影方法 - Google Patents

Description

本開示は、生体を撮影する撮影装置、認証装置及び生体撮影方法に関する。

生体を撮影した生体画像を用いた生体認証技術が注目されている。生体認証技術には、例えば、血管中のヘモグロビンと他の生体組織と間の近赤外光の吸収特性の差異を利用して、指の血管を撮影した血管画像を用いたものがある。

特許文献１には、赤外光及び可視光などの波長帯域が異なる複数の光を同時に生体に照射し、その生体からの光を用いて撮影した生体画像を用いて生体認証を行う生体認証装置が開示されている。この生体認証装置では、生体画像を、生体に照射した複数の光のそれぞれに対応する光成分画像に分離し、各光成分画像を用いて認証を行うことで、認証精度の向上を図っている。

特開２０２０－１２３０６８号公報

特許文献１に記載の技術のように可視光を含む光を用いて生体画像を撮影する場合、生体が光源の照射領域に提示される前に光源から可視光が照射され、その可視光が被認証者及び周囲の人の目に入り、眩しさを覚えさせてしまうなど、人に不快感を与えてしまうことがある。

本開示の目的は、可視光による不快感を軽減することが可能な撮影装置、認証装置及び生体撮影方法を提供することになる。

本開示の一態様に従う撮影装置は、可視光及び非可視光を照射光として照射可能な照射部と、前記照射光にて照射される照射領域を撮影して画像を取得する撮像部と、前記照射部から非可視光を照射させる第１のモードで前記撮像部に前記画像として検知用画像を取得させ、当該検知用画像に基づいて、前記照射領域に生体が提示されたか否かを判断し、前記生体が提示された場合、前記照射部から可視光及び非可視光を照射させる第２のモードで前記撮像部に前記画像として前記生体を写した生体画像を取得させる制御部と、を有する。

本発明によれば、可視光による不快感を軽減することが可能になる。

実施例１に係る撮影装置の一例を示す説明図である。 実施例１に係る撮影装置の構成例を示すブロック図。 実施例１に係る撮影装置の他の構成例を示すブロック図。 実施例１に係る撮影装置の撮影対応処理の一例を説明するためのフローチャートである。 実施例１に係る撮影装置の撮影対応処理の他の例を説明するためのフローチャートである。 実施例１に係る撮影装置の登録処理の一例を示す図である。 実施例１に係る撮影装置の認証処理の一例を示す図である。 実施例２に係る撮影装置の構成例を示す説明図である。 生体に投影される影に対応する影領域の一例を説明するための図である。 実施例２に係る撮影装置の他の構成例を示す図である。 実施例２に係る影領域が発生した場合の指検知方法を説明するための図である。 輝度飽和の一例を説明するための図である。 実施例３に係る撮影装置の輝度飽和抑制処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本開示の実施例について図面を参照して説明する。

＜認証システムの構成例＞
図１は、本開示の実施例１に係る撮影装置を示す説明図である。図１に示す撮影装置１０８は、生体を撮影して生体画像データを取得する本体部１００と、本体部１００を制御する制御部であるコントローラ１０７とを有する。コントローラ１０７は、本体部１００が取得した生体画像データに基づく生体認証を行う認証機能を有してもよい。コントローラ１０７が認証機能を有している場合、撮影装置１０８を認証装置１０８と呼んでもよい。以下、特に断りのない限り、コントローラ１０７は認証部の機能を有しているものとする。また、本体部１００は、筐体１００Ａと、光源１０１と、撮像部１０２と、データメモリ１０６とを有する。

撮影装置１０８は、本実施例では、被写体（生体）として、筐体１００Ａの上面板部１００Ｂの上方に提示された（具体的には、かざされた）手１１０の指を撮影する。被写体とする指は、ここでは、人差し指１１１、中指１１２及び薬指１１３としているが、この例に限らず、被写体とする指の数及び種類は、特に限定されない。例えば、被写体となる指は、両手の１０本の指のうち２本以上の指が含まれればよい。また、以下では、人差し指１１１、中指１１２及び薬指１１３を単に指１１１～１１３と呼ぶこともある。

筐体１００Ａは、設置面１２０に設置（例えば、取り付け又は載置）される。設置面１２０は、地面、天井面又は机上面のような水平面でもよいし、壁面のような鉛直面でもよいし、斜めに傾斜した面でもよい。本実施例では、設置面１２０に直交する軸をＺ軸とし、Ｚ軸において設置面１２０から離間する方向を＋Ｚ方向とし、設置面１２０に近接する方向を－Ｚ方向とする。また、設置面１２０は、Ｘ軸とＹ軸とで規定されるＸＹ平面に平行である。また、図１に示したように、本体部１００は、手１１０の指１１１～１１３が上面板部１００Ｂの上方に提示されるように設置される。Ｘ軸は、指１１１～１１３が提示されたときの指の長手方向であり、Ｙ軸は、指１１１～１１３の配列方向としている。

光源１０１は、筐体１００Ａの内部に設けられる。光源１０１は、波長帯域が異なる複数の波長光を照射光として、筐体１００Ａの上面板部１００Ｂの上方（＋Ｚ方向）に向けて照射する照射部である。具体的には、光源１０１は、複数あり、各光源１０１から波長帯域が異なる波長光を照射する。本実施例では、光源１０１は、２つあり、それらの光源１０１を区別する必要がある場合には、光源１０１－１及び１０１－２と呼ぶ。また、波長光は、可視光（例えば、青色光又は緑色光）と、非可視光である近赤外光とを含む。本実施例では、光源１０１－１が可視光を照射し、光源１０１－２が近赤外光を照射する。なお、可視光は指の皮膚表面を撮影して指表面画像データを取得するために使用され、近赤外光は指の血管を撮影して指血管画像データを取得するために使用される。なお、光源１０１は、複数の波長光を同時に照射することも、別々のタイミングで照射することも可能である。

撮像部１０２は、筐体１００Ａの内部に設けられる。撮像部１０２は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサのような撮像素子を含む。撮像部１０２は、光源１０１の照射光にて照射される照射領域を撮影するように、撮像素子の撮影面が筐体１００Ａの上面板部１００Ｂと対向するように配置される。また、上面板部１００Ｂにおける撮像部１０２と対向する領域には、光源１０１の照射光が指１１１～１１３で反射した反射光を透過させる透光板１０５が設けられる。透光板１０５は、例えば、アクリル又はガラスなどの透明な部材で構成される。また、透光板１０５には、特定の波長光のみを通過させるフィルムが貼着されてもよい。これにより、本体部１００内部を外部から視認しにくい状態にすることができる。

撮像部１０２と筐体１００Ａの上面板部１００Ｂとの間には、第１光学フィルタ１０３が設けられ、上面板部１００Ｂにおける光源１０１の照射光の光路上は、第２光学フィルタ１０４で構成される。

第１光学フィルタ１０３及び第２光学フィルタ１０４は、光源１０１からの照射光と同じ波長帯域の光を透過する帯域フィルタである。この場合、撮像部１０２が必要のない光を受光することを抑制し、生体画像データにノイズが発生することを抑制することができる。また、第１光学フィルタ１０３及び第２光学フィルタ１０４は、偏向フィルタでもよい。この場合、指１１１～１１３で反射された照射光のうち、皮膚表面で鏡面反射した鏡面反射成分を低減することが可能となり、より鮮明な指血管画像データを取得することが可能となる。

以上の構成により、光源１０１の照射光は第２光学フィルタを介して筐体１００Ａの上面板部１００Ｂの上方に提示された手１１０の指１１１～１１３で反射され、その反射光が上面板部１００Ｂの透光板１０５及び第１光学フィルタ１０３を介して撮像部１０２の撮像面で受光される。そして、撮像部１０２にて受光された光が光電変換されて画像データとして出力される。撮像部１０２は、データメモリ１０６と接続されており、光電変換された画像データはデータメモリ１０６に格納される。

画像データは、指の血管を示す指血管画像データと、指紋のような皮膚表面の凹凸、又は、メラニン及び角質などの皮膚組織の吸光特性の差異に基づく皮膚表面の色を示す指表面画像データとを含む。指血管画像データ及び指表面画像データを指画像データと総称することもある。

コントローラ１０７は、光源１０１及びデータメモリ１０６と接続される。コントローラ１０７は、図１の例では、筐体１００Ａの外部に設けられる。

コントローラ１０７は、光源１０１及び撮像部１０２を制御して、本体部１００に指画像データを取得させる制御部としての機能と、指画像データから指１１１～１１３の血管及び指紋などの特徴を示す特徴データを抽出し、その特徴データに基づいて被認証者の生体認証を行う認証部としての機能とを有する。

図２は、図１に示した撮影装置１０８のより詳細な構成例を示すブロック図である。図２に示すように撮影装置１０８は、図１に示したように本体部１００及びコントローラ１０７を有する。また、コントローラ１０７は、光源制御部３００と、コンピュータ３１０とを有する。

光源制御部３００は、コンピュータ３１０からの指示に応じて、光源１０１の点灯タイミング及び照射光の光量などを制御する。

コンピュータ３１０は、プロセッサ３１１と、記憶デバイス３１２と、入力デバイス３１３と、出力デバイス３１４と、通信ＩＦ（Interface：インターフェース）３１５とを有する。プロセッサ３１１、記憶デバイス３１２、入力デバイス３１３、出力デバイス３１４及び通信ＩＦ３１５は、バス３１６を介して相互に接続される。

プロセッサ３１１は、記憶デバイス３１２に記憶されたプログラムを読み取り、その読み取ったプログラムを実行して、本体部１００及びコントローラ１０７全体を制御する。記憶デバイス３１２は、プロセッサ３１１の動作を規定する種々のプログラム及びプロセッサ３１１で使用されるデータを記憶する非一時的な記録媒体である。また、記憶デバイス３１２は、プロセッサ３１１の作業エリアとしても使用される。なお、記憶デバイス３１２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリなどである。

上記のプログラムには、例えば、画像処理プログラム、光源制御プログラム及び認証プログラムが含まれる。画像処理プログラムは、撮像部１０２にて生成された画像データに対して画像処理を行うためのプログラムである。光源制御プログラムは、光源１０１を制御するためのプログラムである。認証プログラムは、画像データに基づいて被認証者の認証を行うためのプログラムである。なお、各プログラムにて実現される各機能の少なくとも一部が専用回路などにより実現されてもよい。

入力デバイス３１３は、撮影装置１０８の管理者などから種々のデータを受け付ける。入力デバイス３１３は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー及びスキャナなどである。出力デバイス３１４は、データを出力する。出力デバイス３１４は、例えば、ディスプレイ、プリンタ及びスピーカなどである。通信ＩＦ３１５は、不図示の外部装置と接続され、その外部装置との間でデータの送受信を行う。コントローラ１０７が認証部としての機能を有していない場合、被認証者の認証は、通信ＩＦ３１５と接続された外部装置で行われてもよい。なお、通信ＩＦ３１５は、インターネットなどの通信ネットワークを介して外部装置と接続されてもよい。

図３は、撮影装置１０８の別の構成例である。図３に示す撮影装置１０８は、本体部１００内に図２で示したコンピュータ３１０を備える構成であり、図２に示した光源制御部３００を介さずにコンピュータ３１０が光源１０１を制御している。

図４は、撮影装置１０８による生体画像データ（指画像データ）を取得する撮影対応処理の一例を説明するためのフローチャートである。

先ず、撮影を開始する開始タイミングになると（ステップＳ４０１）、プロセッサ３１１は、光源制御部３００を制御して、光源１０１から第１の照射モードで光を照射させる（ステップＳ４０２）。開始タイミングは、例えば、被認証者が撮影又は認証の開始を指示したタイミング、又は、被認証者が撮影装置１０８に近づいたタイミングなどである。

第１の照射モードは、指１１１～１１３を検知するため検知用画像データを取得するためのモードであり、光源１０１から近赤外光を照射させるモードである。第１の照射モードでは、近赤外光は、本体部１００から離れた非接触状態で提示された指１１１～１１３を検知できる程度の光量で照射される。可視光は、全く照射されなくてもよいが、認証装置１０８が認証を行う認証状態であることを被認証者に通知するために、目に照射されても被認証者及び周囲の人が眩しさを感じづらい程度の小さい光量で照射されることが好ましい。可視光の光量は、例えば、近赤外光の光量よりも小さく、可視光の光量と近赤外光の光量との差又は比率が一定となるように決定される。

また、近赤外光及び可視光の光量は、一定でもよいが、近赤外光の光量は、撮影時の環境の明るさ（環境光の光量）に応じて変動されてもよい。例えば、プロセッサ３１１は、日中など環境光に太陽光の近赤外光が多い場合、近赤外光の光量を大きくする。これにより、指１１１～１１３を検知する検知精度を向上させることが可能となる。なお、環境光の光量は、例えば、指が提示されていない状態で撮影された画像データを定期的に取得し、その画像データに基づいて判定されてもよいし、環境光の光量を検知するセンサを設け、そのセンサから取得されてもよい。また、可視光の光量も変動させてもよい。例えば、可視光の光量を時間の経過とともに大きくしたり小さくしたりしてもよい。この場合、被認証者に対して認証状態であることをより正確に認知させることが可能となる。

続いて、プロセッサ３１１は、撮像部１０２に駆動する。撮像部１０２は、撮影を行って画像データを生成してデータメモリ１０６に記憶する（ステップＳ４０３）。そして、プロセッサ３１１は、データメモリ１０６に記憶された画像データを解析して、画像データ内の指１１１～１１３が写された指領域を検知するための指検知処理を実行する（ステップＳ４０４）。

指検知処理は、具体的には、画像データを指１１１～１１３が写された前景領域である指領域と、それ以外の背景領域とを区別した２値画像データを生成する２値化処理である。ここでは、環境光に含まれる近赤外光の光量は、光源１０１の照射光に含まれる近赤外光の光量よりも十分小さいと仮定し、プロセッサ３１１は、画像データ内の明るい領域を指領域とし、暗い領域を背景領域として区別する。なお、明るい領域とは、例えば、輝度値が閾値以上の画素の領域であり、暗い領域は輝度値が閾値未満の画素の領域である。また、本実施例では、第１の照射モードで可視光も照射する場合、プロセッサ３１１は、画像データを近赤外光画像データである指血管画像データと、可視光画像データである指表面画像データとに分離し、近赤外光画像データから２値画像データを生成する。

そして、プロセッサ３１１は、指検知処理の処理結果である２値画像データに基づいて、指が検知されたか否かを判定することで、光源１０１の照射領域の適切な位置に指が提示されたか否かを判定する（ステップＳ４０５）。例えば、プロセッサ３１１は、画像データ内の全領域に対する指領域の割合が所定の割合を超えているか否かを判定し、指領域の割合が所定の割合を超えている場合、指が検知されたと判定する。また、プロセッサ３１１は、２値画像データにおける指領域と背景領域との境界線である輪郭線の形状が指の形状を示すか否かを判定し、指領域の輪郭線の形状が指の形状を示す場合、指が検知されたと判定してもよい。なお、指領域の輪郭線の形状が指の形状を示すとは、例えば、指領域の輪郭線の形状と予め登録された指の形状との類似度が所定の値以上を示すことである。また、指の形状は、指全体の形状でもよいが、指先及び指の付け根のような指の一部の形状でもよい。

指が検知されない場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、プロセッサ３１１は、ステップＳ４０２の処理に戻る。一方、指が検知された場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、プロセッサ３１１は、光源制御部３００を制御して、光源１０１から第２の照射モードで光を照射させる（ステップＳ４０６）。

第２の照射モードは、被認証者を認証するための生体画像データ（指画像データ）を取得するためのモードであり、光源１０１から近赤外光及び可視光の両方を照射させるモードである。第２の照射モードでは、可視光の光量は、第１の照射モードにおいて可視光の照射する場合の可視光の光量よりも大きい。赤外光及び可視光の光量は、近赤外光及び可視光が同時に指１１１～１１３に照射された状態で、指画像データが適切な明るさになるように設定される。このとき、赤外光及び可視光の光量は、別々に設定される。例えば、撮像部１０２がカメラのような波長感度特性の異なる複数のセンサを含む場合、撮像部１０２は、光源から複数の波長光（近赤外光及び可視光）を同時に照射している状態で取得したカラー画像データに対して、各センサの波長感度特性の差異を利用することで、近赤外光のみを照射して取得した画像データに相当する近赤外光画像データ及び可視光のみを照射して取得した画像データに相当する可視光画像データのそれぞれを生成することができる。この場合、近赤外光画像データの指領域の明るさ（例えば、平均輝度値など）が適切な範囲に含まれるように、近赤外光の光量が調整され、可視光画像データの指領域の明るさが適切な範囲に含まれるように可視光の光量が調整される。なお、本実施例では、近赤外光及び可視光の光量は予め調整されているものとする。

そして、プロセッサ３１１は、撮像部１０２に駆動する。撮像部１０２は、撮影を行って画像データを生成して指画像データとしてデータメモリ１０６に記憶する（ステップＳ４０７）。これにより、撮影対応処理が終了する（ステップＳ４０８）。

図５は、撮影装置１０８による撮影対応処理の他の例を説明するためのフローチャートである。図５の例は、図４のステップＳ４０５において、環境光などのノイズの影響により、２値画像データに指以外の物体が検知され、指領域と背景領域とが正確に区別することができない場合に対する処理を追加した例である。具体的には、図４の撮影対応処理にステップＳ４０９～Ｓ４１４の処理が追加されている。

ステップＳ４０５にて指が検知されない場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、プロセッサ３１１は、２値画像データに指以外の物体が検知されたか否かを判定する（ステップＳ４０９）。ここでは、物体が検知されるとは、前景領域に含まれる指領域以外の領域が存在することを示す。プロセッサ３１１は、例えば、画像データ内の全領域に対する前景領域の割合が規定値を超えているか否かを判定し、前景領域の割合が規定値を超えている場合、物体が検知されたと判定する。なお、ステップＳ４０５では、指領域の輪郭線が指の形状を示すか否かで指が検知されたか否かが判定されているとする。

物体が検知されない場合（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、プロセッサ３１１は、ステップＳ４０２の処理に戻る。一方、物体が検知された場合（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、プロセッサ３１１は、光源制御部３００を制御して、光源１０１から第３の照射モードで光を照射させる（ステップＳ４１０）。

第３の照射モードは、物体が検知された場合に指を検知するためのモードであり、光源１０１から近赤外光及び可視光の両方を照射させるモードである。第３の照射モードでは、可視光の光量は、第１の照射モードにおいて可視光の照射する場合の可視光の光量よりも大きい。近赤外光及び可視光の光量は、例えば、予め設定した値でもよいし、ステップＳ４０２で光源１０１が照射した近赤外光の光量とステップＳ４０３で取得した指画像データの明るさとに基づいて、プロセッサ３１１にて算出されてもよい。

プロセッサ３１１は、撮像部１０２に駆動する。撮像部１０２は、撮影を行って画像データを生成して指画像データとしてデータメモリ１０６に記憶する（ステップＳ４１１）。そして、プロセッサ３１１は、データメモリ１０６に記憶された指画像データに対して背景を除去する背景除去処理を行う（ステップＳ４１２）。ここでは、画像データは、複数の波長光（近赤外光及び可視光）による画像データであり、この場合、単一の波長光による画像データと比べて、背景除去処理の精度を高くすることができ、物体を背景として精度よく除去することができる。

そして、プロセッサ３１１は、背景除去処理により背景が除去された画像データを解析して、画像データ内の指１１１～１１３が写された指領域を検知するための指検知処理を実行する（ステップＳ４１３）。プロセッサ３１１は、指検知処理の処理結果である２値画像データに基づいて、指が検知されたか否かを判定する（ステップＳ４１４）。ここでは、指領域が指の形状を表すか否かで指が検知されたか否かが判定されているとする。また、プロセッサ３１１は、指が検知されない場合（ステップＳ４１４：Ｎｏ）、ステップＳ４０２の処理に戻り、指が検知された場合（ステップＳ４１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０６の処理に移行する。

なお、指以外の物体が検知された場合、図示しない測距センサなどの別の手段を用いて指を検知してもよい。

図６は、撮影装置１０８による撮影対応処理の後に行う処理である登録処理の一例を説明するためのフローチャートである。

登録処理では、撮影対応処理の終了後（ステップＳ４０８）、プロセッサ３１１は、データメモリ１０６に記憶された指画像データを読み出す（ステップＳ６０１）。プロセッサ３１１は、読み出した指画像データから画像処理により指領域を検知し（ステップＳ６０２）、その指領域に基づいて指画像データを正規化する正規化処理を行う（ステップＳ６０３）。正規化処理は、指領域に基づいて、指の位置及び姿勢による指領域の拡大率及び歪みなどを補正する処理である。
ことである。

プロセッサ３１１は、正規化された指画像データから、指の特徴を示す特徴データを抽出し（ステップＳ６０４）、その特徴データを、登録特徴データとしてデータメモリ１０６又は記憶デバイス３１２に格納して（ステップＳ６０５）、処理を終了する。特徴データは、本実施形態では、指の血管の特徴（血管パターンなど）、及び、指の表面の特徴（指紋など）であり、プロセッサ３１１は、例えば、指画像データを、近赤外光画像データである指血管画像データと、可視光画像データである指表面画像データとに分離し、指血管画像データ及び指表面画像データのそれぞれから特徴データを抽出する。また、特徴データは、指１１１～１１３ごとに抽出される。

なお、プロセッサ３１１は、登録特徴データに対してユーザＩＤ及び暗証番号のような被認証者に関する被認証者情報を対応付けて格納してもよい。このとき、プロセッサ３１１は、被認証者情報を、被認証者から入力デバイス３１３を介してユーザＩＤ及び暗証番号を受け付けてもよいし、通信ＩＦ３１５を介して、被認証者が所持するＩＣチップ又は通信端末などから取得してもよい。また、プロセッサ３１１は、ステップＳ６０４による特徴データの抽出を行わずに、指画像データをデータメモリ１０６又は記憶デバイス３１２に格納してもよい。

図７は、撮影装置１０８による撮影対応処理の後に行う処理である認証処理の一例を説明するためのフローチャートである。認証処理と図６の登録処理はどちらか一方が行われる。

認証処理では、先ず、上記のステップＳ６０１～６０４の処理が実行される。その後、プロセッサ３１１は、ステップＳ６０４で抽出された特徴データを、登録処理にてデータメモリ１０６又は記憶デバイス３１２に登録された登録特徴データと照合する照合処理を実行する（ステップＳ７０５）。

照合処理は、特徴データと照合する登録特徴データを、入力デバイス３１３又は通信ＩＦ３１５を介して取得した被認証者情報と同じ被認証者情報と対応する登録特徴データと照合する１対１認証処理でもよいし、特徴データを、データメモリ１０６又は記憶デバイス３１２に登録された各登録特徴データとする１対Ｎ認証処理でもよい。また、本実施形態では、人差し指１１１、中指１１２及び薬指１１３のそれぞれの特徴データを別々に照合する。

プロセッサ３１１は、照合処理の処理結果に基づいて、被認証者の認証が成功したか否かを判定する（ステップＳ７０６）。ここでは、プロセッサ３１１は、特徴データと登録特徴データとの同一性を判定し、その判定結果に基づいて照合スコアを算出する。同一性は、特徴データが示す特徴（各指の血管のパターンと指紋など）と登録特徴データが示す特徴との差異を示す数値が所定の許容範囲に含まれることである。プロセッサ３１１は、特徴ごとに同一性を判定し、同一性を満たす特徴が多いほど照合スコアを高くする。そして、プロセッサ３１１は、照合スコアがしきい値ＴＨよりも大きいか否かを判定して、被認証者の認証が成功したか否かを判断する。

照合スコアがしきい値ＴＨ以下である場合（ステップＳ７０６：Ｎｏ）、プロセッサ３１１は、被認証者の生体認証に失敗したと判断して、図４のステップＳ４０１が開始されてからタイムアウト時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ７０７）。プロセッサ３１１は、タイムアウト時間が経過していない場合（ステップＳ７０７：Ｎｏ）、図４又は図５のステップＳ４０６の処理に戻り、タイムアウト時間が経過している場合（ステップＳ７０７：Ｙｅｓ）、認証処理を終了する。

一方、照合スコアがしきい値ＴＨよりも大きい場合（ステップＳ７０６：Ｙｅｓ）、プロセッサ３１１は、被認証者の生体認証に成功したと判断して、所定の認証成功後処理を実行し（ステップＳ７０８）、認証処理を終了する。

以上説明したように本実施例によれば、光源１０１は、可視光及び非可視光を照射光として照射可能である。撮像部１０２は、照射光にて照射される照射領域を撮影して画像データを取得する。プロセッサ３１１は、光源１０１から非可視光を照射させる第１の照射モードで撮像部１０２に検知用画像データを取得させ、その検知用画像データに基づいて、照射領域に生体が提示されたか否かを判断する。生体が提示された場合、プロセッサ３１１は、光源１０１から可視光及び非可視光を照射させる第２の照射モードで撮像部１０２に画像データとして生体を写した生体画像データを取得させる。このため、生体が提示される前に、生体画像データを取得するための可視光を照射しなくてもよくなるため、生体が光源１０１の前に提示される前に、光源から照射された光が被認証者及び周囲の人の目に入いり、眩しさを覚えさせてしまうことを軽減することが可能になる。したがって、可視光による不快感を軽減することが可能になる。

また、本実施例では、第１のモードにおいて、光源から非可視光の光量よりも小さい光量で可視光がさらに照射されるので、可視光による不快感を軽減させつつ、被認証者に認証装置１０８が認証を行う認証状態であること通知することが可能となる。

実施例２は、実施例１の変形例であり、画像データに含まれる影領域を検知することで、認証精度を向上させる例である。以下では、実施例１とは異なる構成及び動作について主に説明する。

図８は、本実施例に係る本体部１００の構成例を示す図である。図８（ａ）は、本体部１００の側断面図であり、図８（ｂ）は、本体部１００の平面図である。

図８の例では、光源１０１は４つあり、それらを区別する必要がある場合には、光源１０１－１～１０１－４と呼ぶ。光源１０１－１及び１０１－３は人差し指１１１に対応する光源であり、Ｘ方向に並んで配置される。例えば、光源１０１－１は、人差し指１１１の指先に対応する位置に設けられ、光源１０１－３は、人差し指１１１の付け根に対応する位置に設けられる。光源１０１－２及び１０１－４は、薬指１１３に対応する光源であり、Ｘ方向に並んで配置される。例えば、光源１０１－２は、薬指１１３の指先に対応する位置に設けられ、光源１０１－４は、薬指１１３の付け根に対応する位置に設けられる。なお、光源１０１－１及び１０１－２と、光源１０１－３及び１０１－４の組は、それぞれＹ方向に並んで配置される。撮像部１０２は、ＸＹ平面における光源１０１－１～１０１－４に囲まれた位置に設けられている。各光源１０１は、近赤外光と可視光とのそれぞれを照射する複数の光源から構成されてもよい。

また、光源１０１－１及び１０１－３に対応する第２光学フィルタ１０４から＋Ｚ方向の位置には、ユーザが提示する手１１０の指先を適切な位置に誘導するための指先提示板１３０が設けられている。指先提示板１３０は、アクリル又はガラスなどの透明な板状部材で形成され、図８の例では、ＸＹ平面に平行な状態で筐体１００Ａに支持されている。これにより、被認証者が指を指先提示板１３０に置いたり、非接触でかざしたりした状態で、撮像部１０２により指全体を撮影することが可能となる。

ただし、図８の例では、指先提示板１３０が光源１０１の照射領域に提示された指１１１～１１３に影を投影する突起構造となり、指画像データに指先提示板１３０に起因する影領域を生じさせる恐れがある。この場合、正確な指の検知が難しくなり、認証精度の低下を引き起こす恐れがある。また、指が検知されたとしても、影領域がノイズ情報として特徴データに含まれてしまい、その観点からも認証精度の低下を引き起こす恐れがある。

図９は、影領域の一例を説明するための図である。図９に示すように、指先側の光源１０１－１及び１０１－２の照射光の多くは、指先提示板１３０を透過するが、指先提示板１３０における指の根元側の縁１３０ａの領域においては、照射光の屈折率が大きくなるため、照射光が指先提示板１３０を透過して直進する成分が非常に少なくなる。その結果、指画像データ１５００においては、指先提示板１３０の縁が影領域１６００として指領域に投影されることになる。

このように影領域が指画像データに含まれる場合、プロセッサ３１１は、その影領域に応じた影対応処理を行うことで、認証精度の低下を抑制することなどが可能となる。

＜生体領域から影領域を除去する例＞
プロセッサ３１１は、複数の波長光の生体における吸光特性の差異に基づいて、複数の波長光のそれぞれに対応する指画像データ（指血管画像データ及び指表面画像データ）の輝度の差異を利用することで、影領域１６００を検知する。具体的には、近赤外光は、可視光よりも生体を透過しやすい特性を有するため、生体に照射された近赤外光は生体の表面から浅い内部で散乱して反射しやすい。このため、近赤外光は影領域１６００まで伝搬しやすい。一方、可視光は生体の表面で反射するため、影領域１６００まで伝搬しにくい。したがって、近赤外光で撮影した指画像データ１５００の影領域１６００は可視光で撮影した指画像データ１５００の影領域１６００よりも明るい状態となりやすい。このため、プロセッサ３１１は、近赤外光画像データと可視光画像データの輝度の差を用いて、影領域１６００として検知し、その影領域１６００を、特徴データを抽出する抽出対象領域から除外する。これにより、高い認証精度を維持することができる。

影領域１６００の検知の具体的な方法としては、例えば、プロセッサ３１１は、指先提示板１３０の縁１３０ａ付近に対応する指領域において、周囲の領域よりも輝度が小さく、かつ、可視光画像データの輝度が近赤外光画像データの輝度よりも小さい領域を、影領域１６００として検知する方法が考えられる。

また、影領域１６００の検知には、輝度の単純な差分だけでなく、画像内の輝度変化の差異を利用することもできる。近赤外光は、前述のように影領域１６００まで伝搬しやすいため、近赤外光画像データの影領域１６００の境界の輝度変化が緩やかであり、その境界線は曖昧となる。一方、可視光は影領域１６００まで光が伝搬しにくいので、可視光画像データの影領域１６００の境界は近赤外光画像データと比べて輝度が急激に変化している。したがって、プロセッサ３１１は、例えば、周囲の領域よりも輝度が小さく、かつ、可視光画像データの輝度変化が近赤外光画像データの輝度変化よりも急激な領域を、影領域１６００として検知してもよい。なお、プロセッサ３１１は、輝度の差分輝度の差分及び輝度変化の差異を併用して影領域１６００を検知してもよい。

なお、近赤外光画像データ及び可視光画像データは、それぞれ異なるタイミングで取得されてもよいし、近赤外光及び可視光を同時に照射して撮影した指画像データから分離されてもよい。また、指画像データを波長光ごとの画像データに分離する方法は特に限定されない。例えば、撮像部１０２が波長感度特性の異なる複数のセンサを含む場合、撮像部１０２は、光源１０１から複数の異なる波長光（近赤外光及び可視光）を同時に照射して、指１１１～１１３からの反射光により指１１１～１１３を撮影することで、指画像データを取得する。プロセッサ３１１は、その指画像データに対して各センサの波長感度特性の差異を利用した画像処理を行い、指画像データを分離することができる。

＜影領域に基づいて指の姿勢の検知を行う例＞
プロセッサ３１１は、検知した影領域１６００に基づいて、指の位置及び姿勢の少なくとも一方を検知してもよい。影領域１６００を生成する遮蔽物及び光源１０１と生体（指１１１～１１３）との位置関係に応じて、影領域１６００の位置及び輝度が変化する。例えば、図９の例では、手がＺ方向に移動すると、指画像データ内の影領域１６００の位置はＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することになる。したがって、プロセッサ３１１は、指画像データにおける影領域１６００の位置が基準位置から所定の距離（画素）以上ずれている場合、指１１１～１１３が適正な位置から逸脱していると判断し、その旨を、出力デバイス３１４などを介して被認証者に通知することができる。基準位置は、指が適正な位置に提示されたときに生じる影領域１６００の位置であり、例えば、記憶デバイス３１２などに予め登録される。

また、指１１１～１１３の姿勢が図９に示したような水平姿勢ではなく、指先を下げた姿勢、又は、指を曲げた姿勢の場合、影領域１６００は、指１１１～１１３の姿勢が水平姿勢の場合に対して歪みが生じる。このため、プロセッサ３１１は、影領域１６００の歪みが適正な範囲から逸脱しているか否かを判断することで、指１１１～１１３が適正な姿勢から逸脱しているか否かを判断してもよい。

図１０は、影領域の他の例を説明するための図である。図１０の例では、撮影装置１０８は、図８で示した構成に加えて、突起構造８００をさらに有する。突起構造８００は、光源１０１の照射光により指画像データに影領域１６０１を生成するように、筐体１００Ａに設けられる。このとき、突起構造８００は、認証精度の低下を抑制するために、影領域１６００が指画像データの認証に利用しない部分に生成されるように設けられることが望ましい。図１０の例では、突起構造８００は指の根元側に設けられている。

図１０の例では、プロセッサ３１１は、突起構造８００による影領域１６０１に基づいて、指の位置及び姿勢の少なくとも一方を検知することができる。例えば、プロセッサ３１１は、指画像データにおける影領域１６０１の位置が基準位置から所定の距離以上ずれているか否かを判断することで、指１１１～１１３が適正な位置から逸脱しているか否かを検知することができる。また、指１１１～１１３と突起構造８００との距離が近いほど、指画像データ１５００において影領域１６０１の位置と突起構造８００の位置は近くなり、かつ、影領域の境界線はより明確になる。したがって、プロセッサ３１１は、指画像データ１５００における、影領域１６０１と突起構造８００との距離、及び、影領域の境界線の明確さに基づいて、指が適正な位置から逸脱しているか否かを検知してもよい。また、プロセッサ３１１は、影領域１６０１の歪みが適正な範囲から逸脱しているか否かを判断することで、指１１１～１１３が適正な姿勢から逸脱しているか否かを判断してもよい。

突起構造８００による影領域１６０１に基づいて指の位置及び姿勢の少なくとも一方を検知する具体的な方法は、指先提示板１３０による影領域１６００に基づいて指の位置及び姿勢の少なくとも一方を検知する方法と同様である。

＜影領域を考慮して指領域を検知する例＞
図１１は、影領域を考慮して指領域を検知する例を説明するための図である。図１１に示すように、複数の指１１１～１１３が近接し、かつ、指１１２がその指１１２に隣接する指１１１及び指１１３よりも＋Ｚ方向に離れた位置にある状態では、指１１１及び指１１３によって指１１２への照射光が遮られるため、指画像データ１５００において影領域１６０２が発生する。この場合、指の輪郭の特定が難しくなり、指の検知精度が低下してしまう恐れがある。この場合でも、プロセッサ３１１は、周囲の領域よりも輝度が小さく、かつ、可視光画像データの輝度が近赤外光画像データの輝度よりも小さい領域を、影領域１６０１として検知したり、周囲の領域よりも輝度が小さく、かつ、可視光画像データの輝度変化が近赤外光画像データの輝度変化よりも急激な領域を影領域１６０２として検知したりすることで、より正確な指検知が可能となる。

なお、本実施例は、実施例１とは無関係に、独立して実施することも可能である。

以上説明したように本実施例によれば、プロセッサ３１１は、生体画像データに含まれる生体に投影される影を示す影領域を検知し、その影領域に応じた影対応処理を行う。このため、影領域が存在する場合でも、認証精度の低下を抑制することが可能になる。

また、本実施例では、影対応処理は、生体画像データに含まれる生体を写した生体領域から影領域を除去する処理である。この場合、影領域が生じてしまう場合でも、認証精度の低下を抑制することが可能になる。

また、本実施例では、影対応処理は、影領域に基づいて生体の位置及び姿勢の少なくとも一方を検知する処理である。この場合、生体の位置及び姿勢の少なくとも一方が適切でない場合にその旨を被認証者に通知することが可能なるため、適切な位置及び姿勢で生体認証が可能となり、認証精度の低下を抑制することが可能になる。

また、本実施例では、生体に影を投影する突起構造８００を有しているので、影領域に基づいて生体の位置及び姿勢の少なくとも一方の検知を適切に行うことが可能になる。

また、本実施例では、生体画像データから分離された非可視光画像データ及び可視光画像データに基づいて影領域を検知するため、影領域を正確に検知することが可能になる。

実施例３は、実施例１の変形例であり、実施例１において、指画像データに輝度飽和領域が発生することを抑制する例である。以下では、実施例１とは異なる構成及び動作について主に説明する。

図１２は、輝度飽和領域を説明するための図である。図１２に示すように光源１０１の照は、光軸１７００上で最も光量が大きくなる。このため、光軸１７００上の照射光が照射される生体部位に対応する指画像データ上の画素は、輝度値が上限に達する輝度飽和を引き起こしやすい。指画像データにおいて輝度飽和が発生した画素領域である輝度飽和領域は、特徴データの情報が欠損してしまうため、認証精度の低下を引き起こす恐れがある。したがって、指画像データには、輝度飽和領域が発生しないようにすることが望ましい。

図１３は、輝度飽和領域の発生を抑制するための光源制御処理の一例を説明するためのフローチャートである。光源制御処理は、例えば、図４のステップＳ４０５とＳ４０６との間で行われる。

先ず、光源制御処理の開始タイミングになると、プロセッサ３１１は、光源制御部３００を制御して、光源１０１から第２の照射モードで光を照射させる（ステップＳ１３００）。プロセッサ３１１は、撮像部１０２に駆動する。撮像部１０２は、撮影を行って画像データを生成して指画像データとしてデータメモリ１０６に記憶する（ステップＳ１３０１）。

プロセッサ３１１は、データメモリ１０６に記憶された画像データを解析して、画像データ内の指１１１～１１３が写された指領域を検知するための指検知処理を実行する（ステップＳ１３０２）。そして、プロセッサ３１１は、指領域の明るさを算出する（ステップＳ１３０３）。指領域の明るさは、例えば、指領域に含まれる各画素の輝度値の平均である平均輝度値である。

プロセッサ３１１は、指領域の明るさが所定の適正範囲に含まれるか否かを判断する（ステップＳ１３０４）。

指領域の明るさが適正範囲に含まれる場合（ステップＳ１３０４：Ｙｅｓ）、プロセッサ３１１は、指領域の輝度情報に基づいて、輝度飽和領域を検知するための輝度飽和検知処理を行う（ステップＳ１３０５）。そして、プロセッサ３１１は、領域検知処理の処理結果に基づいて、輝度飽和領域が検知されたか否かを判定する（ステップＳ１３０６）。輝度飽和検知処理は、例えば、輝度値が上限値となる画素の数をカウントする処理である。プロセッサ３１１は、例えば、輝度値が上限値となる画素の数が所定値以上の場合、輝度飽和領域が検知されたと判定する。

指領域の明るさが適正範囲に含まれない場合（ステップＳ１３０４：Ｎｏ）、及び、輝度飽和領域が検知されない場合（ステップＳ１３０６：Ｎｏ）、プロセッサ３１１は、指領域の明るさに基づいて、指領域の明るさが適正な明るさとなるような光源１０１の照射光の光量である適正光量を第２の照射モードにおける照射光量として算出する（ステップＳ１３０７）。例えば、指領域の明るさの適正値をデータメモリ１０６又は記憶デバイス３１２に予め登録しておき、プロセッサ３１１は、指領域の明るさと適正値との差分と、ステップＳ１３００で照射した照射光の光量とに基づいて、適正光量を算出する。この場合、Ｚ方向における指１１１～１１３の提示位置（指１１１～１１３の高さ）が変動する場合でも、指１１１～１１３に均一な強度の光を照射することが可能となる。

輝度飽和領域が検知された場合（ステップＳ１３０６：Ｙｅｓ）は、プロセッサ３１１は、指領域の明るさに基づいて適正光量を算出し、さらに、輝度飽和領域が抑制されるように適正光量から所定光量を差し引いた光量を照射光量として算出する（ステップＳ１３０７）。

本実施例では、指領域の明るさが適正範囲に含まれる場合に輝度飽和領域が抑制されるように適正光量から所定光量を差し引く。つまり、指領域全体の明るさが適正な明るさとなっているため、所定光量は小さな値とすることが望ましい。所定光量は、予め定められていてもよいし、輝度飽和領域の大きさ、又は、輝度飽和領域が指領域に占める割合などに基づいて決定されてもよい。また、複数の光源１０１に対して同一の所定光量を用いてもよいし、輝度飽和領域が発生した指又は部位に最も近い位置に配置されている光源１０１に対してのみ適正光量から所定光量を差し引いてもよい。また、上述したように近赤外光は生体の表面から内部の浅い部分で内部散乱して生体の外部に拡散反射し、可視光は生体の表面で反射しやすい。このため、近赤外光よりも可視光の方が、輝度飽和が発生しやすい。したがって、可視光を照射する光源１０１に対してのみ、適正光量から所定光量を差し引いてもよい。

そして、プロセッサ３１１は、ステップＳ１３０７又はＳ１３０８で決定した照射光量で光源１０１を点灯して（ステップＳ１３０９）、光源制御処理を終了する（ステップＳ１３１０）。

なお、ステップＳ１３０７の処理の後にステップＳ１３０６の処理と同様な処理を行ってもよい。この処理で、輝度飽和領域が検知された場合、ステップＳ１３０８の処理が実行され、輝度飽和領域が検出されない場合、ステップＳ１３０９の処理が実行させる。

以上説明したように本実施形態によれば、プロセッサ３１１は、生体画像データに輝度飽和領域が存在する場合、第２の照射モードにおける照射光の光量を下げる。したがって、キッド飽和領域を抑制することが可能になるため、認証精度の低下を抑制することが可能になる。

実施例４は、実施例１の変形例であり、指検知処理（ステップＳ４０４）において、光源１０１が照射する光の光量と環境光の光量の差異を利用することで指検知精度を高める例である。以下では、実施例１とは異なる構成及び動作について主に説明する。

実施例１では、近赤外光画像データを用いて指を検知していた。この場合、実施例１で仮定していた、環境光に含まれる近赤外光の光量が光源１０１の照射光に含まれる近赤外光の光量よりも十分小さい場合には、特に問題がない。しかしながら、環境光に含まれる近赤外光の光量が大きい場合、指領域及び背景領域の両方において近赤外光が強くなるため、指領域と背景領域との区別が難しく、指領域を適切に判定することができない恐れがある。

本実施例では、プロセッサ３１１は、第１の照射モードにおいて、光源１０１から近赤外光を照射させつつ、その近赤外光の光量よりも小さい光量で可視光を照射させる。プロセッサ３１１は、第１の照射モードで取得された画像データを可視光画像データ及び近赤外光画像データに分離し、その可視光画像データ及び近赤外光画像データに基づいて、生体が提示されたか否かを判断する。

例えば、プロセッサ３１１は、データメモリ１０６に記憶された画像データを、近赤外光画像データと可視光画像データとに分離する。可視光画像データにおいては、光源１０１が照射する可視光の光量よりも環境光に含まれる可視光の光量の方が大きい場合、指領域の内部と比べて、指領域と背景領域との境界線付近が明るくなり（輝度が大きくなり）、光源１０１が照射する可視光の光量よりも環境光に含まれる可視光の光量の方が小さい場合、指領域全体が背景領域よりも相対的に明るくなる（輝度が大きくなる）。

この場合。プロセッサ３１１は、可視光画像データにおいて、前景領域と背景領域との境界線付近の輝度が大きい領域、又は、前景領域の輝度が大きい領域を指候補領域として特定する。そして、プロセッサ３１１は、例えば、可視光画像データにおける指候補領域と、近赤外光領域における前景領域とが重なる領域を指領域として特定する。

以上説明したように本実施例では、プロセッサ３１１は、画像データを可視光画像データ及び近赤外光画像データに分離し、可視光画像データ及び近赤外光画像データに基づいて、生体が提示されたか否かを判断する。このため、生体が提示されたか否かをより適切に判断することが可能となる。

上述した本開示の実施形態は、本開示の説明のための例示であり、本開示の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本開示の範囲を逸脱することなしに、他の様々な態様で本開示を実施することができる。

１００：本体部、１０１：光源、１０２：撮像部、１０６：データメモリ、１０７：コントローラ、１０８：撮影装置（認証装置）、１３０：指先提示板、３００：光源制御部、３１０：コンピュータ、３１１：プロセッサ、３１２：記憶デバイス、３１３：入力デバイス、３１４：出力デバイス、３１５：通信ＩＦ、８００：突起構造

Claims (12)

1. 可視光及び非可視光を照射光として照射可能な照射部と、
   前記照射光にて照射される照射領域を撮影して画像を取得する撮像部と、
   撮影を開始する開始タイミングに前記照射部から非可視光と前記非可視光の光量よりも小さい光量の可視光とを照射させる第１のモードで光を照射し、前記第１のモードで前記撮像部に前記画像として検知用画像を取得させ、当該検知用画像に基づいて、前記照射領域に生体が提示されたか否かを判断し、前記生体が提示された場合、前記照射部から非可視光及び前記第１のモードにおいて照射する可視光の光量よりも大きい光量の可視光を照射させる第２のモードで前記撮像部に前記画像として前記生体を写した生体画像を取得させる制御部と、を有する撮影装置。
2. 前記制御部は、前記検知用画像を可視光による可視光画像と非可視光による非可視光画像とに分離し、前記可視光画像及び前記非可視光画像に基づいて、前記照射領域に生体が提示されたか否かを判断する、請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記制御部は、前記検知用画像の指領域と背景領域との境界線である輪郭線の形状が指の形状を示すか否かを判定し、前記輪郭線の形状が指の形状を示す場合、指が検知されたと判定することを特徴とする、請求項１に記載の撮影装置。
4. 前記制御部は、前記生体画像に含まれる前記生体に投影される影を示す影領域を検知し、前記影領域に応じた影対応処理を行う、請求項１に記載の撮影装置。
5. 前記制御部は、前記影対応処理として、前記生体画像に含まれる前記生体を写した生体領域から前記影領域を除去する処理を行う、請求項４に記載の撮影装置。
6. 前記制御部は、前記影対応処理として、前記影領域に基づいて前記生体の位置及び姿勢の少なくとも一方を検知する処理を行う、請求項４に記載の撮影装置。
7. 前記照射領域に提示された生体に影を投影する突起構造をさらに有する請求項６に記載の撮影装置。
8. 前記制御部は、前記生体画像を可視光による可視光画像と非可視光による非可視光画像とに分離し、周囲の領域よりも輝度が小さく、かつ、可視光画像データの輝度が近赤外工画像データの輝度よりも小さい領域を影領域として前記影領域を検知する、請求項４に記載の撮影装置。
9. 前記制御部は、前記生体画像を可視光による可視光画像と非可視光による非可視光画像
   とに分離し、周囲の領域よりも輝度が小さく、かつ、可視光画像データの輝度変化が近赤外画像データの輝度変化よりも急激な領域を影領域として、 前記影領域を検知する、請求項４記載の撮影装置。
10. 前記制御部は、前記生体画像に輝度飽和領域が存在するか否かを判定し、前記輝度飽和領域が存在する場合、前記第２のモードにおける照射光の光量を下げる、請求項１に記載の撮影装置。
11. 請求項１に記載の撮影装置と、
    前記生体画像に基づいて生体認証を行う認証部と、を有する認証装置。
12. 可視光及び非可視光を照射光として照射可能な照射部と、前記照射光にて照射される照射領域を撮影して画像を取得する撮像部とを有する撮影装置による生体撮影方法であって、
    撮影を開始する開始タイミングに前記照射部から非可視光と前記非可視光の光量よりも小さい光量の可視光とを照射させる第１のモードで光を照射し、前記第１のモードで前記撮像部に前記画像として検知用画像を取得させ、
    前記検知用画像に基づいて、前記照射領域に生体が提示されたか否かを判断し、
    前記生体が提示された場合、前記照射部から非可視光及び前記第１のモードにおいて照射する可視光の光量よりも大きい光量の可視光を照射させる第２のモードで前記撮像部に前記画像として前記生体を写した生体画像を取得させる、生体撮影方法。

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