Устройство обработки информации
Изобретение относится к средствам биометрической аутентификации. Техническим результатом является повышение достоверности аутентификации. В устройстве излучают видимый и ближний инфракрасный диапазон света разделяют свет указанных диапазонов таким образом, что обеспечивают выделение изображения поверхности тела живого организма на основании видимого тела и изображение кровеносного сосуда на основании инфракрасного диапазона света. После чего детектируют степень несовмещенности положения на основании изображения поверхности тела живого организма. Таким образом обеспечивается возможность одновременной съемки субъекта съемки изображения без необходимости обработки управления оптической системой, что позволяет уменьшить вычислительную нагрузку во время съемки изображения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству обработки информации, которое предпочтительно применяют для съемки изображения, например кровеносного сосуда, как субъекта биометрической аутентификации.
Уровень техники
В качестве субъекта биометрической аутентификации используется врожденная структура, присутствующая внутри тела живого организма, такая как кровеносный сосуд. Его нельзя непосредственно украсть из тела живого организма, и при его использовании третьей стороне труднее имитировать регистрируемое лицо по сравнению с врожденной структурой, которая присутствует на поверхности тела живого организма, такой как отпечаток пальца, при этом врожденная структура, которая присутствует внутри тела живого организма, позволяет существенно повысить безопасность.
Обычно в качестве устройства аутентификации такого типа предлагают использовать методику, при которой снимают изображение кровеносного сосуда с использованием явления, в соответствии с которым свет в ближнем инфракрасном диапазоне заметно поглощается ненасыщенным кислородом гемоглобином (венозной кровью) или насыщенным кислородом гемоглобином (артериальной кровью), протекающим через кровеносный сосуд, что позволяет судить, является ли определенный пользователь аутентифицированным пользователем, на основе структуры формирования кровеносного сосуда, в изображении кровеносного сосуда, полученном как результат съемки изображения (например, см. Патентный документ 1).
Такое устройство аутентификации излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне, интенсивность которого выше, чем интенсивность отраженного света (обычного света, присутствующего в атмосфере видимого света и т.д.), поступающего из тела живого организма, в палец со стороны ладонной поверхности пальца, и направляет свет в ближнем инфракрасном диапазоне, полученный в результате поглощения света в ближнем инфракрасном диапазоне гемоглобином в структуре кровеносного сосуда, находящегося внутри пальца, и рассеивания этого света другими структурами, которые не являются структурой кровеносного сосуда, в ПЗС (CCD, прибор с зарядовой связью), через макрообъектив, который передает свет в ближнем инфракрасном диапазоне.
Затем с учетом величины электрического заряда на единицу периода времени заряда ПЗС при фотоэлектрическом преобразовании света в ближнем инфракрасном диапазоне устройство аутентификации регулирует ПЗС таким образом, чтобы чувствительность съемки изображения ПЗС для света в ближнем инфракрасном диапазоне была более высокой, чем для обычного света, что позволяет генерировать сигнал изображения кровеносного сосуда, затем устройство аутентификации определяет, является ли данный пользователь аутентифицированным пользователем, на основе узора, формируемого кровеносным сосудом в сигнале изображения кровеносного сосуда.
В соответствии с этим устройство аутентификации позволяет снизить компонент шумов, возникающих под действием обычного света в атмосфере видимого света и т.д., и улучшить качество изображения кровеносного сосуда, что, таким образом, позволяет улучшить точность аутентификации.
Патентный документ 1: выложенная публикация номер 2004-135609 заявки на японский патент.
Когда палец не совмещен по положению и времени со снимаемым изображением, даже если качество изображения кровеносного сосуда будет удачным, в устройстве аутентификации с такой конфигурацией происходит нежелательное снижение точности аутентификации.
В качестве противомеры для предотвращения снижения точности аутентификации в результате несовмещенности положения может быть предложен способ детектирования степени несовмещенности положения изображения кровеносного сосуда с эталонным изображением. С другой стороны, поскольку изображение кровеносного сосуда представляет собой изображение внутри тела живого организма, обеспечивается высокая точность детектирования, в случае коррекции несовмещенности положения детектирования с использованием информации, полученной на поверхности тела живого организма.
В случае применения такого способа детектирования в устройстве аутентификации устройство аутентификации должно снимать как изображение на поверхности тела живого организма, так и изображение кровеносного сосуда внутри тела живого организма, что приводит к нежелательному значительному повышению вычислительной нагрузки и снижает оперативность использования устройства. В этом случае, когда глубину фокусирования регулируют как для поверхности тела живого организма, так и для кровеносного сосуда внутри тела живого организма, обработка управления оптической системой, предназначенная для регулировки глубины фокусирования, становится сложной из-за разности глубины кровеносного сосуда, по сравнению с поверхностью кожи, в зависимости от жировой прослойки в теле живого организма, что приводит к дополнительному снижению оперативности работы устройства.
Сущность изобретения
В соответствии с этим настоящее изобретение направлено на преодоление указанных выше недостатков известного уровня техники с помощью устройства обработки информации, которое позволяет повысить оперативность работы.
Кроме того, приведенная выше цель может быть достигнута с использованием устройства обработки информации, которое включает в себя средство излучения, предназначенное для излучения множества видов света, длины волн которых отличаются друг от друга, в тело живого организма, средство рассеивания, предназначенное для разделения соответствующих видов света, поступающих из тела живого организма, средство разделения, предназначенное для разделения множества компонентов изображения, соответствующих соответствующим видам света, из сигнала снятого изображения, получаемого в результате съемки изображения с помощью элемента съемки изображения для соответствующих видов света, разделяемых средством разделения, и средство обработки сигналов, предназначенное для выполнения обработки, соответствующей соответствующим компонентам изображения, разделенным средством разделения.
Поэтому в соответствии с настоящим изобретением становится возможным одновременно снимать субъект съемки изображения без необходимости выполнения обработки управления оптической системой, что позволяет снизить вычислительную нагрузку во время съемки изображения.
Устройство обработки информации в соответствии с настоящим изобретением излучает множество видов света, длины волн которых отличаются друг от друга, в тело живого организма, разделяет соответствующие виды света, поступающие из тела живого организма, разделяет множество компонентов изображения, соответствующих соответствующим видам света, из сигнала снятого изображения, получаемого в результате съемки изображения с помощью элемента съемки изображения для соответствующих разделяемых видов света, и выполняет обработку, соответствующую соответствующим разделенным компонентам изображения. В результате становится возможным одновременно снимать субъект съемки изображения без необходимости выполнения обработки управления оптической системой, что позволяет снизить вычислительную нагрузку во время съемки изображения. В соответствии с этим может быть реализовано устройство обработки информации, которое позволяет улучшить оперативность работы.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показана общая конфигурация устройства аутентификации в соответствии с настоящим изобретением;
На фиг.2 показана схема конфигурации блока съемки изображения кровеносного сосуда;
На фиг.3 схематично показан вид, обозначающий направления излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне;
На фиг.4 схематично показаны виды, обозначающие модуль конфигурации набора фильтров и их характеристики; и
На фиг.5 показана блок-схема модуля обработки сигналов.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение будет дополнительно описано ниже в отношении наилучших режимов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи.
(1) Общая конфигурация устройства аутентификации
На фиг.1 схематично показана общая конфигурация устройства 1 аутентификации в соответствии с настоящим изобретением, которая включает модуль 2 съемки гибридного изображения, который снимает изображение поверхности пальца FG тела живого организма, а также снимает изображение кровеносного сосуда, находящегося внутри пальца FG, который представляет собой субъект аутентификации, модуль 3 управления съемкой изображения, который управляет работой при одновременной съемке с помощью блока 2 съемки изображения гибридного изображения поверхности пальца FG и кровеносного сосуда пальца FG, и модуль 4 обработки сигналов, который выполняет различную обработку на основе сигнала снятого изображения, поступающего с выхода модуля 2 съемки гибридного изображения, в качестве результата съемки изображения.
(11) Конфигурация модуля съемки изображения кровеносного сосуда
Как показано на фиг.1 и фиг.2, модуль 2 съемки гибридного изображения имеет корпус 11, выполненный, по существу, в форме прямоугольного тела, и на верхней поверхности корпуса 11 сформирована направляющая канавка 12, которая выполнена закругленной в соответствии с моделью пальца, и на дне направляющей канавки 12, вокруг ее ведущей кромки, расположено отверстие 13 съемки изображения.
В соответствии с этим модуль 2 съемки гибридного изображения направляет подушечку пальца FG, который помещается таким образом, чтобы он соответствовал направляющей канавке 12, по отношению к отверстию 13 съемки изображения, и положение отверстия 13 съемки изображения относительно пальца FG, установленного так, что его кончик упирается в ведущую кромку направляющей канавки 12, определяют в соответствии с лицом, съему которого производят.
На поверхности отверстия 13 съемки изображения установлена прозрачная крышка 14 отверстия, изготовленная из определенного материала, и модуль 15 камеры установлен непосредственно под отверстием 13 съемки изображения внутри корпуса 11.
Таким образом, в модуле 2 съемки гибридного изображения обеспечивается возможность исключить попадание посторонних материалов внутрь корпуса 11 через отверстие 13 съемки изображения, и, следовательно, можно заранее исключить загрязнение модуля 15 камеры при установке пальца FG на отверстии 13 съемки изображения.
С другой стороны, на боковых сторонах направляющей канавки 12 установлена пара источников 16 (16А и 16В) света в ближнем инфракрасном диапазоне, каждый из которых излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне, в качестве света, предназначенного для съемки изображения кровеносного сосуда, которые расположены параллельно направлению ширины направляющей канавки 12, причем отверстие 13 съемки изображения располагается между ними.
Каждый из источников 16 света в ближнем инфракрасном диапазоне излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне, в диапазоне длины волны приблизительно 700-1000 нм, причем длину волны выбирают как в зависимости от насыщенного кислородом гемоглобина, так и от ненасыщенного кислородом гемоглобина, протекающего через кровеносный сосуд (ниже называется диапазоном длины волны, зависимым от кровеносного сосуда).
Кроме того, как показано на фиг.2, каждый из источников 16 света в ближнем инфракрасном диапазоне излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне не в направлении, перпендикулярном поверхности съемки изображения модуля 15 камеры, но в направлении излучения "id", которое формирует острый угол а вместе с поверхностью F1 съемки изображения (ниже называется направлением излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне) для уменьшения отражения от поверхности подушечки пальца. В этом случае эффективно использовать направление излучения 30-60 с поверхностью съемки изображения модуля 15 камеры.
В соответствии с этим модуль 2 съемки гибридного изображения излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне по боковым сторонам подушечки пальца FG, который установлен в направляющей канавке 12, от источников 16 света в ближнем инфракрасном диапазоне. При этом свет в ближнем инфракрасном диапазоне абсорбируется гемоглобином в структуре кровеносного сосуда, находящегося внутри пальца FG, и рассеивается другими структурами, которые не являются структурой кровеносного сосуда, при этом свет проходит внутри пальца FG и попадает в модуль 15 камеры, последовательно проходя через отверстие 13 съемки изображения и крышку 14 отверстия из пальца FG в виде света проекции кровеносного сосуда. В общем, в структуре капиллярных кровеносных сосудов пальца FG одновременно присутствует насыщенный кислородом гемоглобин и ненасыщенный кислородом гемоглобин. Поскольку излучают свет в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн, который имеет зависимость от кровеносного сосуда, длина волны которого зависит от обоих видов гемоглобина, структура капиллярного кровеносного сосуда пальца четко отражается в свете проекции кровеносного сосуда.
С другой стороны, в направляющей канавке 12 установлена пара источников 17 видимого света (17А и 17В), каждый из которых излучает видимый свет, предназначенный для съемки изображения отпечатка пальца, так, что они расположены параллельно продольному направлению направляющей канавки 12 и между ними располагается отверстие 13 съемки изображения. Каждый из источников 17 видимого света излучает видимый свет в направлении излучения, по существу, перпендикулярно поверхности съемки изображения модуля 15 камеры (ниже называется направлением излучения видимого света).
В соответствии с этим модуль 2 съемки гибридного изображения излучает видимый свет в центр подушечки пальца FG, помещенного в направляющей канавке 12, от источников 17 видимого света. При этом видимый свет отражается поверхностью FG пальца и последовательно проходит в модуль 15 камеры через отверстие 13 съемки изображения и крышку 14 отверстия как свет проекции поверхности пальца.
В модуле 15 камеры последовательно установлены макрообъектив 21, набор 22 фильтров и элемент 23 ПЗС съемки изображения на оптическом пути света, поступающего через крышку 14 отверстия.
Макрообъектив 21 конденсирует свет проецирования кровеносного сосуда и свет проецирования поверхности пальца, поступающий через крышку 14 отверстия в набор 22 фильтров.
В наборе 22 фильтров установлено множество пиксельных фильтров, каждый из которых образует модуль, передающий свет с длиной волны, соответствующей заданному цвету (ниже называется модулем рассеивания цвета), из которых сформирована сетчатая структура, и в данном варианте выполнения в качестве модуля рассеивания цвета используется пиксельный фильтр "R", пиксельный фильтр "G" и пиксельный фильтр "В".
В этом случае, как показано на фиг.4А и фиг.4 В, из четырех пиксельных фильтров, расположенных рядом друг с другом, верхний левый пиксельный фильтр и нижний правый пиксельный фильтр представляют собой пиксельный фильтр "G", который передает свет в диапазоне длин волн приблизительно 500-600 нм, верхний правый пиксельный фильтр представляет собой пиксельный фильтр "В", который передает свет в диапазоне длин волн приблизительно 400-500 нм, и нижний левый пиксельный фильтр представляют собой пиксельный фильтр "R", который передает свет в диапазоне длин волн приблизительно 600-700 нм, образуя, таким образом, набор из 22 фильтров в виде общего набора фильтров RGB.
При этом набор 22 фильтров отличается от обычного набора фильтров RGB тем, что пиксельный фильтры "R" передают свет в диапазоне длин волн зависимого от кровеносного сосуда (приблизительно 700-1000 нм).
В соответствии с этим набор 22 фильтров позволяет разделять по цветам свет проекции поверхности пальца и свет проекции кровеносного сосуда, поступающие из макрообъектива 21.
На поверхности съемки изображения элемента 23 ПЗС съемки изображения имеется множество элементов фотоэлектрического преобразования, которые расположены в соответствии с пикселями, формируя решетчатую структуру, и выполняют функцию фотоэлектрического преобразования света проекции кровеносного сосуда и света проекции поверхности пальца, который попадает на поверхность съемки изображения. Затем элемент 23 ПЗС съемки изображения считывает электрический заряд, накопленный в результате фотоэлектрического преобразования, под управлением модуля 3 управления съемки изображения, и выводит считанный таким образом электрический заряд в модуль 4 обработки сигналов в качестве сигнала S10 снятого изображения.
Как описано выше, свет в ближнем инфракрасном диапазоне, поступающий в модуль 15 камеры через крышку 14 отверстия, включает в себя смесь света, поступающего изнутри пальца FG (свет проекции кровеносного сосуда), и света, отраженного, в основном, поверхностью пальца FG (свет в ближнем инфракрасном диапазоне, отраженный поверхностью пальца FG, ниже называемый светом в ближнем инфракрасном диапазоне отражения поверхности). Свет в ближнем инфракрасном диапазоне отражения поверхности поступает в модуль 15 камеры, в основном, из направлений, перпендикулярных направлению излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне.
С другой стороны, свет проекции кровеносного сосуда и свет проекции поверхности пальца, поступающие через крышку 14 отверстия в модуль 15 камеры, обычно поступают из направлений, по существу, перпендикулярных или перпендикулярных поверхности съемки изображения, из-за кости, которая находится в центре пальца, в поперечном сечении и в направлениях излучения.
В соответствии с этим модуль 15 камеры дополнительно имеет поляризующую пластину 24, которая имеет ось поляризации, расположенную в направлении, перпендикулярном направлению, которое является вертикальным к направлению излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне, и имеет ось поляризации в направлении, параллельном направлению излучения видимого света рядом с макрообъективом 21.
Благодаря расположению оси поляризации в направлении, перпендикулярном направлению, которое является вертикальным для направления излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне, поляризационная пластина 24 позволяет отклонять свет в ближнем инфракрасном диапазоне, отраженный от поверхности, поступающий в модуль 15 камеры, от оптического пути, и, кроме того, благодаря расположению оси поляризации в направлении, параллельном направлению излучения видимого света, поляризационная пластина 24 может передавать свет проецирования кровеносного сосуда и свет проецирования поверхности пальца, который поступает вертикально, на поверхность съемки изображения.
Поэтому модуль 15 камеры избирательно направляет свет проецирования кровеносного сосуда и свет проецирования поверхности пальца, поступающий через крышку 14 отверстия, на поверхность съемки изображения элемента 23 ПЗС съемки изображения для съемки изображения.
Таким образом, модуль 2 съемки гибридного изображения может снимать изображение поверхности пальца FG, а также изображение кровеносного сосуда, находящегося внутри пальца FG.
(12) Конфигурация модуля управления съемкой изображения
Модуль 3 управления съемкой изображения (фиг.1 и фиг.3) осуществляет питание и управление источниками 16 света в ближнем инфракрасном диапазоне, источниками 17 видимого света и элементами 23 ПЗС съемки изображения соответственно.
Собственно, модуль 3 управления съемкой изображения генерирует сигнал S21 управления источником света в ближнем инфракрасном диапазоне на первом уровне напряжения, и сигнал S22 управления источником видимого света на втором уровне напряжения из напряжения питания, подаваемого из секции главного блока питания (не показана), расположенной в устройстве 1 аутентификации. Затем модуль 3 управления съемкой изображения передает сигнал S21 управления источником света в ближнем инфракрасном диапазоне и сигнал S22 управления источником видимого света в соответствующие источники 16 света в ближнем инфракрасном диапазоне и источники 17 видимого света для их питания.
В результате этого излучается свет в ближнем инфракрасном диапазоне в направлениях излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне на боковые поверхности подушечки пальца FG, установленного в направляющей канавке 12, и одновременно с этим излучается видимый свет в направлениях излучения видимого света в центр подушечки пальца FG.
В это время свет проецирования поверхности пальца, поступающий с поверхности FG пальца, и свет проецирования кровеносного сосуда, поступающий изнутри пальца FG, одновременно падают на поверхность съемки изображения элемента 23 ПЗС съемки изображения.
С другой стороны, модуль 3 управления съемкой изображения генерирует сигнал S23 управления элементом ПЗС съемки изображения с заданным коэффициентом заполнения последовательности импульсов, генерируемых на основе сигнала тактовой частоты, поступающего из модуля генерирования тактовой частоты (не показан), и выводит сгенерированный таким образом сигнал S23 управления элементом ПЗС съемки изображения в элемент 23 ПЗС съемки изображения для управления им.
В результате в элементе 23 ПЗС съемки изображения, при установке точки падения (или точки нарастания) сигнала S23 управления элементом ПЗС съемки изображения, в качестве точки считывания, последовательно выводит электрический заряд, накопленный в результате фотоэлектрического преобразования света проецирования поверхности пальца и света проецирования кровеносного сосуда, по точкам считывания в модуль 4 обработки сигналов, в качестве сигнала S10 снятого изображения.
Таким образом, модуль 3 управления съемкой изображения управляет блоком 2 съемки гибридного изображения для одновременной съемки изображения поверхности пальца FG и кровеносного сосуда пальца FG.
(13) Конфигурация модуля обработки сигналов
Как показано на фиг.5, модуль 4 обработки сигналов включает в себя модуль 31 разделения сигнала, который разделяет первый компонент сигнала изображения, соответствующий свету проецирования поверхности пальца (ниже называется компонентом изображения поверхности пальца), и второй компонент сигнала изображения, который соответствует свету проецирования кровеносного сосуда (ниже называется компонентом изображения кровеносного сосуда), из сигнала S10 снятого изображения, модуль 32 обработки детектирования степени несовмещенности положения, который выполняет обработку детектирования степени несовмещенности положения изображения кровеносного сосуда в компоненте изображения кровеносного сосуда, на основе компонента изображения поверхности пальца, и модуль 33 обработки аутентификации, который выполняет обработку аутентификации на основе компонента изображения кровеносного сосуда.
Модуль 31 разделения сигнала генерирует данные снятого изображения, выполняя A/D (аналогово/цифровое) преобразование сигнала S10 снятого изображения, поступающего из элемента 23 ПЗС съемки изображения.
Затем модуль 31 разделения сигнала выделяет данные пикселей, соответствующие, например, пикселям "G", из данных снятого изображения для каждого модуля рассеивания цвета, и передает выделенную, таким образом, группу данных пикселей в модуль 32 обработки детектирования степени несовмещенности положения, как данные D31 компонента изображения поверхности пальца (ниже называются данные изображения поверхности пальца).
Кроме того, модуль 31 разделения сигнала выделяет данные пикселей, соответствующие пикселям "R", из данных снятого изображения для каждого модуля рассеивания цвета, и передает выделенную, такую образом, группу данных пикселей в модуль 33 обработки аутентификации как данные D32 компонента изображения кровеносного сосуда (ниже называются данными изображения кровеносного сосуда).
Таким образом, модуль 31 разделения сигнала позволяет разделять компонент изображения поверхности пальца и компонент изображения кровеносного сосуда, соответствующий свету проецирования кровеносного сосуда, из сигнала S10 снятого изображения.
Модуль 32 обработки детектирования степени несовмещенности положения сохраняет изображение поверхности FG пальца, установленного в опорном положении (ниже называется эталонным изображением поверхности пальца), и рассчитывает перекрестную корреляцию между эталонным изображением поверхности пальца и изображением поверхности пальца данных D31 изображения поверхности пальца, для детектирования состояния несовмещенности положения изображения поверхности пальца в направлении Х и в направлении Y.
Затем модуль 32 обработки детектирования степени несовмещенности положения передает результат детектирования в модуль 33 обработки аутентификации, как данные (ниже называются данными коррекции положения) D33, для коррекции положения изображения кровеносного сосуда на основе данных D32 изображения кровеносного сосуда.
Таким образом, путем детектирования степени несовмещенности положения пальца FG во время съемки изображения, с использованием результата съемки изображения для поверхности FG пальца, модуль 32 обработки детектирования степени несовмещенности положения позволяет более точно детектировать степень несовмещенности положения с помощью компонента с пониженным уровнем шумов, возникающих в результате рассеивания и т.д., по сравнению со случаем, в котором используют результат съемки изображения внутри тела живого организма.
В этом случае благодаря использованию данных пикселей, соответствующих пикселям "G", количество которых больше всего среди других модулей рассеивания цвета (данные D31 изображения поверхности пальца), в качестве результата съемки изображения для поверхности пальца FG модуль 32 обработки детектирования степени несовмещенности положения позволяет улучшить разрешающую способность изображения поверхности пальца, что, в свою очередь, делает возможным с высокой точностью детектировать степень несовмещенности положения.
Модуль 33 обработки аутентификации включает в себя модуль 33А выделения кровеносного сосуда и модуль 33В проверки, и при этом модуль 33А выделения кровеносного сосуда принимает данные D32 изображения кровеносного сосуда, передаваемые из модуля 31 разделения сигнала, и данные D33 коррекции положения, передаваемые из модуля 32 обработки детектирования степени несовмещенности положения.
Модуль 33А выделения кровеносного сосуда сдвигает положение изображения кровеносного сосуда, на основе данных D32 изображения кровеносного сосуда на величину, соответствующую данным D33 коррекции положения для коррекции изображения, и выполняет обработку медианного фильтра для скорректированных, таким образом, данных D32 изображения кровеносного сосуда, для удаления компонента шумов.
Затем модуль 33А выделения кровеносного сосуда выполняет, например, обработку Лапласа для данных D32 изображения кровеносного сосуда, из которых был удален компонент шумов, и выделяет контур кровеносного сосуда в изображении кровеносного сосуда, на основе данных D32 изображения кровеносного сосуда, для выделения, и передает выделенное таким образом изображение кровеносного сосуда в модуль 33В проверки в качестве информации D34 аутентификации.
Модуль 33В проверки выполняет режим регистрации или режим аутентификации в ответ на сигнал определения режима, передаваемый из модуля операций (не показан), и во время режима регистрации модуль 33 В проверки регистрирует информацию D34 аутентификации, передаваемую из модуля 33А выделения кровеносного сосуда, в базе DB данных регистрации в качестве информации D35 аутентификации регистрации.
С другой стороны, во время режима аутентификации модуль 33 В проверки рассчитывает перекрестную корреляцию между изображением кровеносного сосуда информации D34 аутентификации, передаваемой из модуля ЗЗА выделения кровеносного сосуда, и изображением кровеносного сосуда информации D35 аутентификации регистрации, зарегистрированной в базе DB регистрации, и проверяет структуру формирования кровеносного сосуда для изображений кровеносного сосуда.
В результате проверки в случае, когда будет получена величина перекрестной корреляции, равная или меньше, чем заданное пороговое значение, модуль 33 В проверки определяет, что лицо, снятое модулем 2 съемки гибридного изображения, не является лицом, зарегистрированным в базе DB данных регистрации, в то время как в случае, когда будет получено значение перекрестной корреляции, которое больше, чем заданное пороговое значение, модуль 33 В проверки определяет, что лицо, снятое модулем 2, является зарегистрированным лицом. Затем модуль 33 В проверки выводит результат определения наружу как данные D36 определения.
Таким образом, поскольку модуль 33 обработки аутентификации выполняет обработку аутентификации с использованием структуры, формирующей кровеносный сосуд, которая находится внутри тела живого организма, становится возможным исключить кражу непосредственно из тела живого организма и предотвратить имитацию третьей стороной зарегистрированного лица по сравнению со случаем выполнения обработки аутентификации с использованием структуры, формирующей отпечаток пальца, и т.д., которая находится на поверхности тела живого организма.
В этом случае благодаря выполнению коррекции степени несовмещенности положения изображения кровеносного сосуда в качестве предварительной обработки при обработке аутентификации модуль 33 обработки аутентификации позволяет исключить ошибочное определение, зарегистрировано ли данное лицо в качестве зарегистрированного лица, в результате несовмещенности положения пальца FG, во время съемки изображения, что позволяет заранее исключить ухудшение точности аутентификации (точности проверки) в результате несовмещенности положения.
Кроме того, в этом случае модуль 33 обработки аутентификации не выполняет детектирование степени несовмещенности положения по изображению (изображению кровеносного сосуда), снятому внутри пальца FG, в котором присутствует сравнительное большое количество факторов, ухудшающих качество изображения, но выполняет коррекцию с использованием данных D33 коррекции положения, детектируемых по результату съемки изображения (изображение отпечатка пальца), в котором существуют меньшее количество факторов ухудшения качества изображения по сравнению с результатом съемки изображения внутри пальца FG, что позволяет легко и с высокой точностью корректировать несовмещенность положения изображения кровеносного сосуда и в результате дополнительно предотвращает ухудшение точности аутентификации (точности проверки).
(2) Рабочие характеристики и эффект
В соответствии с описанной выше конфигурацией устройство 1 аутентификации одновременно излучает первый свет (видимый свет) и второй свет (свет в ближнем инфракрасном диапазоне), длина волны которого отличается от длины волны первого света, в тело живого организма и обеспечивает то, что, в основном, пиксельные фильтры "G" из набора 22 фильтров будут передавать первый свет (свет проекции поверхности пальца, который представляет собой видимый свет), поступающий от тела живого организма, и обеспечивает то, что пиксельные фильтры "R" будут передавать второй свет (свет проекции кровеносного сосуда, который представляет собой свет в ближнем инфракрасном диапазоне), разделяя, таким образом, свет.
Затем устройство 1 аутентификации разделяет первый компонент сигнала изображения, соответствующий первому свету (данные D31 изображения поверхности пальца), и второй компонент сигнала изображения, соответствующий второму свету (данные D32 изображения кровеносного сосуда) из сигнала S10 снятого изображения, выводит результат съемки изображения с помощью элемента съемки изображения для разделенных, таким образом, первого света и второго света и выполняет первую обработку (обработку коррекции несовмещенности положения) на основе первого компонента сигнала изображения (данные D31 изображения поверхности пальца), а также вторую обработку (обработку аутентификации) на основе второго компонента сигнала изображения (данные D32 изображения кровеносного сосуда).
В соответствии с этим благодаря одновременной съемке субъекта съемки изображения и выполнению различной обработки с использованием результата съемки изображения устройству 1 аутентификации не требуется дважды снимать изображение субъекта съемки, что позволяет уменьшить вычислительную нагрузку во время съемки изображения.
При такой обработке, поскольку устройство 1 аутентификации не выполняет обработку разделения первого компонента сигнала изображения и второго компонента сигнала изображения с использованием только системы обработки сигналов, можно исключить использование сложной обработки сигналов, а также исключить обработку управления оптической системой, что дополнительно уменьшает вычислительную нагрузку во время съемки изображения. Кроме того, в этом случае устройство 1 аутентификации позволяет исключить физическое переключение оптических систем во время съемки изображения, что позволяет обеспечить миниатюризацию.
Кроме того, в устройстве 1 аутентификации используется видимый свет как первый свет, используется свет в ближнем инфракрасном диапазоне как второй свет, длина волны которого отличается от длины волны первого света и который имеет зависимость от кровеносного сосуда, находящегося внутри тела живого организма, который представляет собой субъект аутентификации, и затем разделяет первый свет проекции поверхности пальца (видимый свет), поступающий с поверхности тела живого организма, и свет проекции кровеносного сосуда (свет в ближнем инфракрасном диапазоне), который поступает изнутри тела живого организма. В соответствии с этим устройство 1 аутентификации позволяет одновременно получать свет с различными характеристиками в направлении глубины тела живого организма и позволяет уменьшить вычислительную нагрузку во время съемки изображения.
В этом случае устройство 1 аутентификации детектирует состояние несовмещенности положения изображения кровеносного сосуда во втором компоненте сигнала изображения, который соответствует свету проекции кровеносного сосуда (свет в ближнем инфракрасном диапазоне), на основе компонента сигнала изображения, соответствующего свету проекции поверхности пальца (видимый свет), и выполняет обработку аутентификации на основе второго компонента сигнала изображения, который корректируют в соответствии с результатом детектирования.
В соответствии с этим устройство 1 аутентификации не детектирует несовмещенность положения по второму компоненту сигнала изображения, который находится внутри пальца FG, где присутствует относительно большое количество факторов, ухудшающих качество изображения, но выполняет коррекцию с использованием результата, детектируемого из первого компонента сигнала изображения, в котором существуют меньшее количество факторов, ухудшающих качество изображения, по сравнению с результатом съемки изображения внутри пальца FG, что позволяет легко и с высокой точностью корректировать несовмещенность положения изображения кровеносного сосуда второго компонента сигнала изображения, и в результате может быть предотвращено ухудшение точности аутентификации.
В соответствии с описанной выше конфигурацией первый свет с первой длиной волны и второй свет, длина волны которого отличается от первой длины волны, излучают в тело живого организма и, после разделения первого компонента сигнала изображения, соответствующего первому свету, и второго компонента сигнала изображения, соответствующего второму свету, из сигнала S10 снятого изображения, поступающего как результат съемки изображения элементом съемки изображения для первого света и второго света, поступающего из тела живого организма, выполняют первую обработку на основе первого компонента сигнала изображения, и вторую обработку выполняют на основе второго компоненте сигнала изображения, что не требует выполнять дважды съемку второго субъекта съемки изображения и позволяет уменьшить вычислительную нагрузку во время съемки изображения, формирую, таким образом, устройство обработки информации, которое позволяет улучшить оперативность работы.
(3) Другие варианты выполнения
В описанном выше варианте выполнения в качестве средства излучения, предназначенного для излучения множества видов света, длина волны которых отличается друг от друга, в тело живого организма, используют два вида света, или видимый свет и свет в ближнем инфракрасном диапазоне, в диапазоне длин волн 700-1000 нм, который имеет зависимость от кровеносного сосуда, который представляет собой субъект аутентификации. С другой стороны, настоящее изобретение не ограничивается таким выполнением, и можно использовать способы выбора множества видов света, длина волны которых отличается друг от друга, в соответствии с применением вариантов выполнения, для излучения выбранных, таким образом, видов света в тело живого организма. В частности, можно использовать способ инъекции маркеров, которые имеют определенные свойства для очага внутри тела живого организма, и излучение третьего света с длиной волны, которая отличается от видимого света и света в ближнем инфракрасном диапазоне и имеет зависимость от маркеров, или способ инжекции маркеров, которые имеют определенные свойства для субъекта аутентификации (присущая структура) внутри тела живого организма и излучения света с длиной волны, которая отличается от длины волны видимого света и имеет зависимость от маркеров, вместо излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне, который имеет зависимость от кровеносного сосуда, который представляет собой субъект аутентификации.
В описанном выше варианте выполнения в качестве средства рассеивания для разделения соответствующих видов света, поступающих из тела живого организма, используют набор 22 фильтров в соответствии с системой RGB, такой, как показана на фиг.4. С другой стороны, настоящее изобретение не ограничивается этим, и можно использовать набор из фильтров разного вида.
Например, можно использовать набор фильтров с системой взаимодополняющих цветов, которые разделяют по цветам видимый свет (свет проекции поверхности пальца), поступающий с поверхности тела живого организма, на такие цвета, как "Cy" (голубой), "Ye" (желтый), "Mg" (пурпурный) и "G" (зеленый). В качестве модуля рассеивания цвета в наборе фильтров в системе взаимодополняющих цветов можно использовать различные модули разделения цвета. В этом случае, поскольку пиксельный фильтр, соответствующий Mg" передает инфракрасный свет в наборе фильтров в соответствии с системой взаимодополняющих цветов, в общем, используется преимущество, состоящее в том, что набор фильтров можно использовать без какого-либо изменения свойств "фильтра".
Кроме того, используется, например, набор 22 фильтров, фильтры пикселя "R" которого передают также свет в диапазоне зависимости длины волны от кровеносного сосуда (приблизительно 700-1000 нм). С другой стороны, вместо этого можно использовать обычно используемый фильтр RGB. В этом случае, даже при использовании обычного набора фильтров RGB, фильтры пикселей "R" не будут обрезать свет в ближнем инфракрасном диапазоне вокруг длины волны, соответствующей "R" в строгом смысле. Таким образом, разрешающая способность данных D32 изображения кровеносного сосуда, полученных путем выделения данных изображения, соответствующих фильтру "R", для каждого модуля разделения цвета, будут ухудшены по сравнению с описанным выше вариантом выполнения, что, однако, не влияет на результат обработки аутентификации. В соответствии с этим в этом случае может быть получен эффект, аналогичный описанному выше варианту выполнения. Кроме того, в качестве модулей рассеивания цвета набора фильтров RGB можно использовать другие вместо показанных на фиг.4А.
Кроме того, можно использовать набор фильтров, в котором пиксельные фильтры, которые передают видимый свет, свет в ближнем инфракрасном диапазоне и/или третий свет, выполнены как модули рассеивания цвета. В этом случае, поскольку этот набор фильтров не является обычно используемым набором фильтров, увеличивается стоимость его производства. С другой стороны, при этом используется преимущество, состоящее в том, что множество видов света, которые излучает средство излучения, можно разделять с высокой точностью. В частности, такой набор фильтров можно эффективно использовать в случае инжектирования маркеров, обладающих специфическими свойствами, для очага внутри тела живого организма и излучения третьего света с длиной волны, которая отличается от длины волны видимого света и света в ближнем инфракрасном диапазоне и имеет зависимость от маркеров.
Кроме того, в описанном выше варианте выполнения в качестве средства разделения, предназначенного для разделения множества компонентов изображения, соответствующих соответствующему свету сигнала снятого изображения, поступающего как результат съемки изображения элемента съемки изображения, для получения соответствующих видов света, разделяемых средством рассеивания, используется модуль 31 разделения сигнала, который выделяет данные пикселей, соответствующие "G" (или "R") для каждого модуля рассеивания цвета. С другой стороны, что касается способа выделения, можно использовать различные виды в соответствии с количеством пикселей модуля рассеивания цвета в наборе фильтра или в разновидности набора фильтра.
Также, кроме того, в описанном выше варианте выполнения в качестве средства обработки сигналов, предназначенного для выполнения обработки, соответствующей соответствующим компонентам изображения, разделенным средством разделения, используют модуль 4 обработки сигнала, который детектирует состояние несовмещенности положения изображения кровеносного сосуда по второму компоненту сигнала изображения, соответствующему свету проекции кровеносного сосуда (свет в ближнем инфракрасном диапазоне), на основе первого компонента сигнала изображения, соответствующего свету проекции поверхности пальца (видимый свет), и выполняют обработку аутентификации на основе второго компонента сигнала изображения, скорректированного в соответствии с результатом детектирования. С другой стороны, настоящее изобретение не ограничивается этим, и можно использовать модуль 4 обработки сигнала с другой конфигурацией.
Например, модуль 4 обработки сигнала может детектировать состояние несовмещенности положения изображения кровеносного сосуда во втором компоненте сигнала изображения, который соответствует свету проекции кровеносного сосуда (свету в ближнем инфракрасном диапазоне), на основе компонента сигнала изображения, который соответствует свету проекции поверхности пальца (видимый свет), и выполнять функцию обработки проверки отпечатка пальца с использованием заранее зарегистрированного изображения отпечатка пальца. Затем, в случае, когда в результате обработки проверки отпечатков пальцев будет определено, что лицо, изображение которого снимают, является зарегистрированным лицом, модуль 4 обработки сигнала выполняет обработку аутентификации на основе второго компонента сигнала изображения, который скорректирован в соответствии с результатом детектирования. В соответствии с этим можно дополнительно улучшить точность аутентификации в устройстве 1 аутентификации.
Кроме того, в случае инжектирования маркеров, которые имеют специфические свойства для очага внутри тела живого организма и излучения третьего света с длиной волны, которая отличается от длины волны видимого света и света в ближнем инфракрасном диапазоне и которая имеет зависимость от маркеров, модуль 4 обработки сигнала может генерировать данные томографического изображения на основе третьего света. Затем, аналогично описанному выше варианту выполнения, модуль 4 обработки сигнала выполняет обработку аутентификации на основе второго компонента сигнала изображения, который корректируют в соответствии с результатом детектирования степени несовмещенности положения. В случае, когда будет определено, что лицо, изображение которого снимают, представляет собой зарегистрированное лицо аутентификации, модуль 4 обработки сигнала в качестве результата обработки регистрирует данные томографического изображения в базе данных или отображает томографическое изображение в модуле дисплея.
Таким образом, аналогично описанному выше средству излучения средство обработки сигналов может выбирать обработку, соответствующую соответствующим компонентам изображения, разделенным средством разделения, в соответствии с применением вариантов выполнения, и выполняет соответствующую обработку.
Кроме того, в описанном выше варианте выполнения в качестве элемента съемки изображения используют элемент 23 ПЗС съемки изображения. С другой стороны, настоящее изобретение не ограничивается этим, и можно использовать элементы съемки изображения других видов, такие как CMOS (дополнительный металлооксидный полупроводник) вместо него. В этом случае может быть получен эффект, аналогичный описанному выше варианту выполнения.
Кроме того, в описанном выше варианте выполнения можно использовать модуль 2 съемки гибридного изображения, который излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне по боковым сторонам подушечки пальца FG и снимает изображение света проекции кровеносного сосуда, поступающего с боковых сторон подушечки пальца изнутри пальца FG. С другой стороны, настоящее изобретение не ограничивается этим, и можно использовать модуль съемки гибридного изображения, который излучает свет в ближнем инфракрасном диапазоне по сторонам задней части пальца FG и снимает изображение света проекции кровеносного сосуда, который поступает с боковых сторон подушечки пальца через внутреннюю часть пальца FG. В случае применения такого модуля съемки гибридного изображения могут быть получены эффекты, аналогичные описанному выше варианту выполнения. Модуль 2 съемки гибридного изображения выполнен так, как показано на фиг.1 и 2. С другой стороны, можно использовать модуль 2 съемки гибридного изображения с другой конфигурацией.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение можно использовать при многостороннем наблюдении за субъектом съемки изображения.
1. Устройство аутентификации кровеносного сосуда, содержащее:
средство излучения света, предназначенное для излучения видимого света и излучения света в ближнем инфракрасном диапазоне;
средство разделения, предназначенное для разделения видимого света и света в ближнем инфракрасном диапазоне, поступающих из тела живого организма;
средство выделения изображения, предназначенное для выделения изображения поверхности тела живого организма на основании видимого света;
средство выделения изображения кровеносного сосуда, предназначенное для выделения изображения кровеносного сосуда на основании света в ближнем инфракрасном диапазоне;
средство детектирования, предназначенное для детектирования степени несовмещенности положения на основании изображения поверхности;
средство аутентификации, предназначенное для аутентификации изображения кровеносного сосуда на основании результата детектирования средством детектирования.
2. Устройство по п.1, в котором средство детектирования детектирует состояние несовмещенности положения изображения по отношению к изображению кровеносного сосуда, на основе изображения поверхности, а средство аутентификации выполняет аутентификацию на основе изображения кровеносного сосуда, скорректированного в соответствии с результатом детектирования.
3. Устройство по п.1, в котором длину волны света в ближнем инфракрасном диапазоне выбирают в зависимости от субъекта аутентификации, находящегося внутри тела живого организма.
4. Устройство по п.1, в котором средство аутентификации дополнительно выполнено с возможностью регистрации изображения кровеносного сосуда на основании результата детектирования средством детектирования.
5. Способ аутентификации кровеносного сосуда, содержащий этапы:
излучения видимого света и света в ближнем инфракрасном диапазоне;
разделения видимого света и света в ближнем инфракрасном диапазоне, поступающих из тела живого организма;
выделения изображения поверхности тела живого организма на основании видимого света;
выделения изображения кровеносного сосуда на основании света в ближнем инфракрасном диапазоне;
детектирования, степени несовмещенности положения на основании изображения поверхности;
аутентификации изображения кровеносного сосуда на основании результата детектирования средством детектирования.
6. Способ по п.5, в котором детектируют состояние несовмещенности положения изображения по отношению к изображению кровеносного сосуда, на основе изображения поверхности, а аутентификацию выполняют на основе изображения кровеносного сосуда, скорректированного в соответствии с результатом детектирования.
7. Способ по п.5, в котором длину волны света в ближнем инфракрасном диапазоне выбирают в зависимости от субъекта аутентификации, находящегося внутри тела живого организма.
8. Способ по п.5, в котором дополнительно осуществляют регистрацию изображения кровеносного сосуда на основании результата детектирования средством детектирования.
