生物體特征向量提取裝置以及生物體特征向量提取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及生物體特征向量提取裝置以及生物體特征向量提取方法，能夠不依賴于生物體信息的位置偏移或歪斜地使可從生物體信息提取的生物體特征向量的再現(xiàn)性提高。生物體特征向量提取裝置具備：獲取生物體圖像的獲取部、根據(jù)所述生物體圖像生成多個小區(qū)域圖像的小區(qū)域圖像生成部、從所述小區(qū)域圖像提取生物體局部特征量的特征提取部、以及通過按照規(guī)定的規(guī)則結(jié)合所述生物體局部特征量來生成表示用于識別所述生物體圖像的特征的生物體特征向量的生物體特征向量生成部，所述小區(qū)域圖像生成部以所述多個小區(qū)域圖像間的生物體信息量的偏差控制在規(guī)定值內(nèi)的方式生成所述多個小區(qū)域圖像。
【專利說明】生物體特征向量提取裝置以及生物體特征向量提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物體特征向量提取裝置、生物體特征向量提取方法、以及生物體特 征向量提取程序。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為可靠性較高的本人確認(rèn)方法，使用有利用了指紋、掌紋、靜脈圖案、虹膜、臉圖 像、聲音這樣的人類的生物體信息的認(rèn)證。此外，在生物體認(rèn)證技術(shù)中，將生物體信息所具 有的對個人識別有用的生物體特征信息表示為以1"的二進(jìn)制串表現(xiàn)的生物體特征二 進(jìn)制串的技術(shù)的要求增高。通過對生物體特征信息進(jìn)行二進(jìn)制化，能夠降低生物體特征信 息的大小并以簡單的距離計算進(jìn)行對照，從而能夠?qū)崿F(xiàn)通過1C卡等低規(guī)格的CPU的生物體 認(rèn)證、對大量的生物體數(shù)據(jù)進(jìn)行超高速的比較，將已經(jīng)登記的生物體數(shù)據(jù)無效化的技術(shù)、或 根據(jù)相同的生物體數(shù)據(jù)生成新的登記數(shù)據(jù)的可撤銷的生物體認(rèn)證這樣的利用情形。
[0003] 然而，利用者輸入的生物體信息存在根據(jù)輸入的方法或環(huán)境而變化的情況。因此， 存在可從相同的生物體信息提取的生物體特征信息的再現(xiàn)性降低，對照精度降低的情況。
[0004] 于是，專利文獻(xiàn)1公開了按照臉的各構(gòu)成部份來提取臉圖像特征點的內(nèi)容。專 利文獻(xiàn)2公開了對生物體圖像進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，將頻率成分的主成分作為生物體特征信息， 通過在圖像的縱向和橫向獨立地進(jìn)行DP(Dynamic Programming:動態(tài)規(guī)劃）匹配或基于 HMM(Hidden Markov Model :隱馬爾可夫模型）的距離計算，實現(xiàn)位置偏移或歪斜較強(qiáng)的對 照的方法。專利文獻(xiàn)3公開了通過在指紋認(rèn)證中將指紋圖像分割成包含2、3條紋理線的小 區(qū)域，并在登記指紋圖像和輸入指紋圖像中進(jìn)行相關(guān)較高的小區(qū)域彼此的對應(yīng)，從而進(jìn)行 可靠的對照的方法。
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平5-197793號公報
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :國際公開第2008/133235號
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :國際公開第2009/104429號


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 然而，由于在前述的專利文獻(xiàn)的技術(shù)中，在對照時進(jìn)行用于降低生物體信息的位 置偏移或歪斜的處理，所以在對用于該對照的生物體特征信息進(jìn)行了二進(jìn)制化的情況下， 受到位置偏移或歪斜的影響，導(dǎo)致二進(jìn)制串的再現(xiàn)性降低.
[0009] 在1個方面，本件的目的在于，提供能夠不依賴于生物體信息的位置偏移或歪斜 地使可從生物體信息提取的生物體特征向量的再現(xiàn)性提高的生物體特征向量提取裝置、生 物體特征向量提取方法、以及生物體特征向量提取程序。
[0010] 在1個方式中，生物體特征向量提取裝置具備：獲取部，其獲取生物體圖像；小區(qū) 域圖像生成部，其根據(jù)上述生物體圖像來生成多個小區(qū)域圖像；特征提取部，其從上述小區(qū) 域圖像提取生物體局部特征量；以及生物體特征向量生成部，其通過按照規(guī)定的規(guī)則結(jié)合 上述生物體局部特征量，來生成表示用于識別上述生物體圖像的特征的生物體特征向量， 上述小區(qū)域圖像生成部以上述多個小區(qū)域圖像間的生物體信息量的偏差控制在規(guī)定值內(nèi) 的方式生成上述多個小區(qū)域圖像。
[0011] 能夠不依賴于生物體信息的位置偏移或歪斜地使可從生物體信息提取的生物體 特征向量的再現(xiàn)性提高。此外，能夠通過簡單的距離計算提取可進(jìn)行比較的生物體特征向 量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1 (a)是用于說明實施例1所涉及的生物體特征向量提取裝置的硬件構(gòu)成的框 圖，（b)是生物體傳感器的示意圖。
[0013] 圖2是通過執(zhí)行生物體特征向量提取程序而實現(xiàn)的各功能的框圖。
[0014] 圖3是表示用于作成登記生物體特征向量的登記處理的一例的流程圖。
[0015] 圖4是表示小區(qū)域圖像的生成的圖。
[0016] 圖5是表示矩形的例子的圖。
[0017] 圖6是表示針對被存放了登記生物體特征向量的用戶的認(rèn)證處理的一例的流程 圖。
[0018] 圖7是表示本實施例所涉及的小區(qū)域圖像的生成處理的一例的流程圖。
[0019] 圖8是表示小區(qū)域圖像的例子的圖。
[0020] 圖9是表示小區(qū)域圖像的例子的圖。
[0021] 圖10(a)和（b)是表示小區(qū)域圖像的例子的圖。
[0022] 圖11是用于說明生物體特征向量的計算方法的圖。
[0023] 圖12是流程圖的例子。
[0024] 圖13是表示用于作成登記生物體特征二進(jìn)制串的登記處理的一例的流程圖。
[0025] 圖14是表示針對被存放了登記生物體特征二進(jìn)制串的用戶的認(rèn)證處理的一例的 流程圖。
[0026] 圖中符號說明：
[0027] 10:控制部；11:小區(qū)域圖像生成部；12:特征提取部；13:生物體特征向量生成 部；14:認(rèn)證處理部；20:生物體特征向量存放部；100:生物體特征向量提取裝置；105:生 物體傳感器。

【具體實施方式】
[0028] 以下參照附圖，對實施例進(jìn)行說明。
[0029]【實施例1】
[0030] 圖1 (a)是用于說明實施例1所涉及的生物體特征向量提取裝置100的硬件構(gòu)成 的框圖。圖1(b)是后述的生物體傳感器105的示意圖。參照圖1(a)，生物體特征向量提取 裝置100具備：CPU10URAM102、存儲裝置103、顯示裝置104、生物體傳感器105等。這些各 設(shè)備通過總線等而連接。
[0031] CPU (Central Processing Unit:中央處理單兀）101是中央運算處理裝置。CPU101 包含1個以上的核。RAM (Random Access Memory:隨機(jī)存取存儲器）102是暫時存儲CPU101 執(zhí)行的程序、CPU101處理的數(shù)據(jù)等的易失性存儲器。
[0032] 存儲裝置103是非易失性存儲裝置。作為存儲裝置103,例如能夠使用ROM (Read Only Memory:只讀存儲器）、閃存存儲器等固態(tài)驅(qū)動器（SSD)、被硬盤驅(qū)動器驅(qū)動的硬盤 等。本實施例所涉及的生物體特征向量提取程序被存儲在存儲裝置103中。顯示裝置104 是液晶顯示器、電致發(fā)光面板等，其顯示生物體特征向量提取裝置100的處理結(jié)果等。
[0033] 生物體傳感器105是獲取用戶的生物體圖像的傳感器。生物體傳感器105可以 是與用戶的身體的一部分接觸來獲取生物體圖像的接觸型傳感器、以非接觸的方式獲取 生物體圖像的非接觸型傳感器的任意一個。在本實施例中，作為一例，生物體傳感器105 是以非接觸的方式獲取手掌靜脈圖像的傳感器，是CMOS(ComplementaryMetalOxide Semiconductor:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）照相機(jī)等。例如，生物體傳感器105通過利用近 紅外線，來獲取手掌靜脈圖像。
[0034] 存儲裝置103中所存儲的生物體特征向量提取程序以可執(zhí)行的方式被展開到 RAM102。CPU101執(zhí)行展開到RAM102的生物體特征向量提取程序。由此，由生物體特征向量 提取裝置100執(zhí)行各處理.
[0035] 圖2是通過執(zhí)行生物體特征向量提取程序而實現(xiàn)的各功能的框圖。通過執(zhí)行生物 體特征向量提取程序，來實現(xiàn)控制部10和生物體特征向量存放部20。控制部10作為小區(qū) 域圖像生成部11、特征提取部12、生物體特征向量生成部13、以及認(rèn)證處理部14而發(fā)揮作 用。
[0036] 小區(qū)域圖像生成部11根據(jù)生物體傳感器105獲取的靜脈圖像而生成多個小區(qū)域 圖像。特征提取部12從由小區(qū)域圖像生成部11生成的各小區(qū)域圖像提取生物體局部特征 量。生物體特征向量生成部13根據(jù)特征提取部12提取出的生物體局部特征量而生成生物 體特征向量。認(rèn)證處理部14對照生物體特征向量生成部13生成的生物體特征向量和生物 體特征向量存放部20存放的登記生物體特征向量。以下，對各部詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[0037] 圖3是表示用于作成登記生物體特征向量的登記處理的一例的流程圖。參照圖3， 生物體傳感器105獲取用戶手掌靜脈圖像（步驟S1)。接著，小區(qū)域圖像生成部11根據(jù)生 物體傳感器105獲取的靜脈圖像而生成多個小區(qū)域圖像（步驟S2)。小區(qū)域圖像生成部11 以在多個小區(qū)域圖像間，生物體信息量的偏差控制在規(guī)定值內(nèi)（閾值以下）的方式生成小 區(qū)域圖像。
[0038] 圖4是表示小區(qū)域圖像的生成的圖。小區(qū)域圖像生成部11生成N個小區(qū)域圖像。 這里，N可以是2以上的任意數(shù)，但是在以下的例子中，對N = 16的情況進(jìn)行說明。將靜脈 圖像設(shè)為I。此外，作為一例，將I的大小設(shè)為200像素X200像素。
[0039] 小區(qū)域圖像生成部11將I上的原點0確定為中指根部這樣的不依賴于位置偏移 的特定點（能夠用作基準(zhǔn)的點）。此外，作為一例，小區(qū)域圖像生成部11將N= 16個關(guān)注 點確定為 fn(x，y) = (40i，40j-20)(其中，i = 1、2、3、4, j = _1、0、1、2)。接著，小區(qū)域圖 像生成部11分別針對16個關(guān)注點fn，搜索距離最小的特征點，并將其與f n建立對應(yīng)。所 謂特征點，是表示靜脈圖案的端點、分支點、交叉點等的生物體特征的點。但是，在自某個關(guān) 注點f n開始規(guī)定的值L以內(nèi)的距離不存在特征點的情況下，小區(qū)域圖像生成部11將與fn 對應(yīng)的特征點設(shè)為"不存在符合的"。最后，小區(qū)域圖像生成部11根據(jù)各特征點來確定小區(qū) 域圖像。例如，能夠設(shè)為以特征點為中心的m像素Xn像素的矩形、以特征點為中心的長徑 a、短徑b的橢圓等。這里，在圖4中表示設(shè)為m = n = 30的矩形的例子。另外，小區(qū)域圖 像也可以至少一部分像素不重復(fù)，共有一部分像素。但是，在不存在與4對應(yīng)的特征點的 情況下，小區(qū)域圖像生成部11不確定小區(qū)域圖像。另外，關(guān)注點4的獲取方法是任意的， 在上述的例子中，以等間隔的方式獲取了關(guān)注點，但是間隔也可以不是固定，例如越靠近中 心間隔變得越窄。
[0040] 小區(qū)域圖像生成部11以在多個小區(qū)域圖像間，生物體信息量的偏差控制在規(guī)定 值內(nèi)的方式生成多個小區(qū)域圖像。例如，小區(qū)域圖像生成部11將在靜脈圖像中能看到靜脈 圖案的像素值設(shè)為1，將不是這種情況的像素值設(shè)為0。接著，在將各小區(qū)域圖像內(nèi)的靜脈 存在度（小區(qū)域圖像中的生物體像素數(shù)的比率）設(shè)為小區(qū)域圖像內(nèi)的像素值的和/小區(qū)域 圖像所包含的像素數(shù)的情況下，小區(qū)域圖像生成部11也可以以使得靜脈存在度成為規(guī)定 值或者規(guī)定范圍內(nèi)的方式求出m、n，并決定各小區(qū)域圖像。另外，沒有特別地限定小區(qū)域圖 像的形狀。
[0041] 再次參照圖3,執(zhí)行步驟S2后，特征提取部12在各小區(qū)域圖像中提取生物體局部 特征量（步驟S3)。作為一例，生物體局部特征量表示小區(qū)域圖像中的亮度梯度或亮度變 化，例如，可舉出在小區(qū)域圖像內(nèi)的梯度平均、亮度值的方差等。作為一例，特征提取部12 提取各小區(qū)域圖像內(nèi)亮度梯度的大小來作為生物體局部特征量。但是，對于不存在特征點 的f n，也可以將生物體局部特征量設(shè)為0。在本實施例中，針對Nffn逐一地計算生物體局 部特征量，得到總計N個生物體局部特征量。圖5是表示關(guān)注點、特征點、小區(qū)域圖像、以及 特征量的對應(yīng)關(guān)系的圖。
[0042] 再次參照圖3,在執(zhí)行步驟S3后，生物體特征向量生成部13結(jié)合N個生物體局部 特征量來生成N次生物體特征向量（步驟S4)。生物體特征向量是按照規(guī)定的規(guī)則而排列 了 N個生物體局部特征量而成。生物體特征向量生成部13在針對N個fn逐一地計算出特 征量時，將排列了 N個生物體局部特征量而成的向量設(shè)為生物體特征向量。對于排列方法， 也可以按照f\、f2、-- -- fn的順序排列，還可以按照規(guī)定的規(guī)則改變順序。
[0043] 再次參照圖3,在執(zhí)行步驟S4后，生物體特征向量生成部13將生成的生物體特征 向量與用戶的ID建立關(guān)聯(lián)，并存放于生物體特征向量存放部20 (步驟S5)。通過以上的處 理，存放各用戶的登記生物體特征向量。
[0044] 圖6是表示針對被存放了登記生物體特征向量的用戶的認(rèn)證處理的一例的流程 圖。參照圖6,生物體特征向量提取裝置100通過與圖3的步驟S1?步驟S5相同的處理， 生成生物體特征向量（以下，為輸入生物體特征向量）（步驟S11)。接著，認(rèn)證處理部14計 算輸入生物體特征向量與規(guī)定的登記生物體特征向量的距離（步驟S12)。針對此時的距 離，例如可舉出L1準(zhǔn)則、L2準(zhǔn)則等。
[0045] 認(rèn)證處理部14判定在步驟S12中計算出的距離是否小于規(guī)定的閾值Th(步驟 S13)。在步驟S13中判定為"是"的情況下，認(rèn)證處理部14判定為認(rèn)證成功（步驟S14)。在 步驟S13中判定為"否"的情況下，認(rèn)證處理部14判定是否在生物體特征向量存放部20中 存放有其他的登記生物體特征向量（步驟S15)。在步驟S15中判定為"是"的情況下，再次 執(zhí)行步驟S12。該情況下，使用存放在生物體特征向量存放部20中的其他的登記生物體特 征向量。在步驟S15中判定為"否"的情況下，認(rèn)證處理部14判定為認(rèn)證失?。ú襟ES16)。
[0046]根據(jù)本實施例，在根據(jù)靜脈圖像等生物體圖像而生成多個小區(qū)域圖像時，在小區(qū) 域圖像間，生物體信息量的偏差控制在規(guī)定值內(nèi)。由此，能夠抑制位置偏移或歪斜的影響， 能夠不依賴于生物體信息的位置偏移或歪斜地使可從生物體信息提取的生物體特征向量 的再現(xiàn)性提高。此外，由于根據(jù)從各小區(qū)域圖像提取出的生物體局部特征量而生成生物體 特征向量，所以能夠通過簡單的距離計算，高速地進(jìn)行生物體認(rèn)證。
[0047]此外，通過生成生物體特征向量，而容易地對用于認(rèn)證的信息進(jìn)行二進(jìn)制化。這里 所謂二進(jìn)制化，是指通過某種操作將生物體特征向量表示為〇和1的2進(jìn)制的數(shù)串，由此將 該2進(jìn)制的數(shù)串稱為生物體特征二進(jìn)制串。此外，通過海明距離等距離的計算，生物體特征 二進(jìn)制串也能夠進(jìn)行利用者的識別。在公知的范圍內(nèi)存在多種二進(jìn)制化的方式，只要最終 輸出2進(jìn)制的數(shù)串，則不在乎二進(jìn)制化的方式。
[0048]【實施例2】
[0049] 在實施例1中，分別針對N個關(guān)注點fn，搜索距離最小的特征點，根據(jù)各特征點確 定小區(qū)域圖像，但是并不局限于此。在實施例2中，基于靜脈圖像的亮度重心來生成各小區(qū) 域圖像.
[0050] 圖7是表示本實施例所涉及的小區(qū)域圖像的生成處理的一例的流程圖。參照圖 7,小區(qū)域圖像生成部11計算生物體傳感器105獲取的靜脈圖像的亮度重心G(p，q)(步驟 S21)。亮度重心例如能夠按照下述式來計算。i和j表示像素的坐標(biāo)，P(i，j)表示各像素 的亮度值。
[0051]【數(shù)1】

【權(quán)利要求】
1. 一種生物體特征向量提取裝置，其特征在于，具備： 獲取部，其獲取生物體圖像； 小區(qū)域圖像生成部，其根據(jù)所述生物體圖像來生成多個小區(qū)域圖像； 特征提取部，其從所述小區(qū)域圖像提取生物體局部特征量；W及 生物體特征向量生成部，其通過按照規(guī)定的規(guī)則結(jié)合所述生物體局部特征量，來生成 表示用于識別所述生物體圖像的特征的生物體特征向量， 所述小區(qū)域圖像生成部W使得所述多個小區(qū)域圖像間的生物體信息量的偏差控制在 規(guī)定值內(nèi)的方式生成所述多個小區(qū)域圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述小區(qū)域圖像生成部W使得所述多個小區(qū)域圖像間的生物體像素數(shù)的比率的偏差 控制在規(guī)定值內(nèi)的方式生成所述多個小區(qū)域圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述小區(qū)域圖像生成部通過將所述生物體圖像的亮度重也作為中也分割所述生物體 圖像，從而生成所述多個小區(qū)域圖像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述小區(qū)域圖像生成部通過利用W所述亮度重也為交點的直線分割所述生物體圖像， 從而生成所述多個小區(qū)域圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述特征提取部分別針對所述多個小區(qū)域圖像，利用多個濾波器進(jìn)行濾波，然后提取 所述小區(qū)域圖像的生物體局部特征。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述特征提取部使用加博濾波器來作為所述濾波器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述小區(qū)域圖像生成部將所述生物體圖像分割成多個矩形區(qū)域。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述獲取部獲取手掌靜脈圖像來作為所述生物體圖像。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述生物體特征向量生成部生成按照規(guī)定的順序排列了由所述特征提取部提取出的 所述小區(qū)域圖像的生物體局部特征量的生物體特征向量， 所述生物體特征向量提取裝置具備判定部，該判定部通過距離計算對所述生物體特征 向量進(jìn)行比較對照，來判定是否是本人。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述生物體特征向量生成部生成將向量的成分的個數(shù)削減成比原來的個數(shù)少的規(guī)定 數(shù)的生物體特征向量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的生物體特征向量提取裝置，其特征在于， 所述生物體特征向量生成部將所述生物體特征向量生成為的二進(jìn)制串表現(xiàn) 的生物體特征二進(jìn)制串。
12. -種生物體特征向量提取方法，其特征在于， 獲取生物體圖像， 在根據(jù)所述生物體圖像生成多個小區(qū)域圖像時，w使得所述多個小區(qū)域圖像間的生物 體信息量的偏差控制在規(guī)定值內(nèi)的方式生成所述多個小區(qū)域圖像， 從所述小區(qū)域圖像提取生物體局部特征量， 通過按照規(guī)定的規(guī)則結(jié)合所述生物體局部特征量，來生成表示用于識別所述生物體圖 像的特征的生物體特征向量。
【文檔編號】G06K9/46GK104346619SQ201410370066
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】松濤智明 申請人:富士通株式會社