特開 2023-128557 撮影装置および認証装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023128557

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】撮影装置および認証装置

(51)【国際特許分類】

   G06V 40/145 20220101AFI20230907BHJP

   G06V 40/13 20220101ALI20230907BHJP

   G06F 21/32 20130101ALI20230907BHJP

   A61B 5/1171 20160101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

G06V40/145

G06V40/13

G06F21/32

A61B5/1171 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022032968

(22)【出願日】2022-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】松田 友輔

(72)【発明者】

【氏名】三浦 直人

(72)【発明者】

【氏名】長坂 晃朗

(72)【発明者】

【氏名】野々村 洋

(72)【発明者】

【氏名】中崎 渓一郎

(72)【発明者】

【氏名】加藤 雅弘

【テーマコード（参考）】

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C038VA07

4C038VB13

4C038VC01

(57)【要約】

【課題】鮮明な波長分離画像データを取得すること。
【解決手段】撮影装置は、波長が異なる複数の波長の光を生体へ照射する照射部と、前記照射部によって照射された前記生体を撮影して、前記生体の画像データを生成する撮影部と、前記撮影部によって生成された画像データに基づいて、前記複数の波長を分離した複数の波長分離画像データを生成する画像処理部と、前記画像データと、前記画像処理部によって生成された複数の波長分離画像データと、に基づいて、前記複数の波長の光の照射光量を制御する制御部と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長が異なる複数の波長の光を生体へ照射する照射部と、
前記照射部によって照射された前記生体を撮影して、前記生体の画像データを生成する撮影部と、
前記撮影部によって生成された画像データに基づいて、前記複数の波長を分離した複数の波長分離画像データを生成する画像処理部と、
前記画像データと、前記画像処理部によって生成された複数の波長分離画像データと、に基づいて、前記複数の波長の光の照射光量を制御する制御部と、
を有することを特徴とする撮影装置。

【請求項2】

請求項１に記載の撮影装置であって、
前記制御部は、前記画像データの輝度および前記波長分離画像データの輝度が所定の範囲内に収まるように、前記複数の波長の光の照射光量を制御する、
ことを特徴とする撮影装置。

【請求項3】

請求項２に記載の撮影装置であって、
前記画像データは、属性が異なる複数の属性画像データにより構成される、
ことを特徴とする撮影装置。

【請求項4】

請求項１に記載の撮影装置であって、
前記制御部は、前記複数の属性画像データのうち、少なくとも前記照射部が照射する前記複数の波長の光の感度の総和が最大となる特定の属性画像データの輝度が所定の範囲内に収まるように、前記複数の波長の光の照射光量を制御する、
ことを特徴とする撮影装置。

【請求項5】

請求項１に記載の撮影装置であって、
前記制御部は、前記複数の波長分離画像データのうち、認証精度への寄与率の高い特定の波長分離画像データの輝度が所定の範囲に収まるように、前記複数の波長の光の照射光量を制御する、
ことを特徴とする撮影装置。

【請求項6】

請求項４に記載の撮影装置であって、
前記制御部は、前記複数の属性画像データのうち、前記複数の波長の光の各々の感度と前記照射部から照射されずに前記撮影部が受光した他の波長の光の感度との総和が最大となる特定の属性画像データの輝度が、所定の範囲に収まるように、前記複数の波長の光の照射光量を制御する、
ことを特徴とする撮影装置。

【請求項7】

請求項１に記載の撮影装置であって、
前記生体は複数の指であり、
前記制御部は、前記複数の指についての前記画像データおよび前記複数の波長分離画像データに含まれる一部の指の領域に基づいて、前記複数の波長の光の照射光量を制御する、
ことを特徴とする撮影装置。

【請求項8】

波長が異なる複数の波長の光を生体へ照射する照射部と、
前記照射部によって照射された前記生体を撮影して、前記生体の画像データを生成する撮影部と、
前記撮影部によって生成された画像データに基づいて、前記複数の波長を分離した複数の波長分離画像データを生成する画像処理部と、
前記画像データと、前記画像処理部によって生成された複数の波長分離画像データと、に基づいて、前記複数の波長の光の照射光量を制御する制御部と、
前記複数の波長分離画像データの各々から生体特徴データを抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された複数の生体特徴データの各々を既登録の生体特徴データと照合する照合部と、
を有することを特徴とする認証装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体を撮影する撮影装置および生体を撮影して認証する認証装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光源からの光を生体に照射し、その反射光を撮影した生体画像により生体認証をおこなう生体認証技術がある。近赤外光を照射光として選択されると、血管中のヘモグロビンとその他の生体組織の近赤外光の吸収特性との違いを利用して撮影した血管画像による生体認証が実現できる。また、可視光である緑や青の波長帯の光を照射光として選択することで、個人の識別が可能な指紋や関節のしわなどの皮膚の表面に存在する凹凸を撮影した表皮画像による生体認証が実現できる。

【0003】

指の血管画像や表皮画像といった生体画像を用いた認証技術を同一の装置構成で実現するための生体撮影方法として反射型方式がある。反射型方式は、光源と撮像部とを近接して配置し、光源からの照射光を生体に照射して反射する光を撮像して生体画像を取得する方法である。

【0004】

特許文献１は、光音響イメージング（Ｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＰＡＩ）で得られる情報中における、測定対象外の成分の影響を低減する被検体情報取得装置を開示する。この被検体情報取得装置は、第１の波長λ１である第１の光と、第２の波長λ２である第２の光を照射する光源と、被検体から発生する光音響波を検出信号に変換する検出手段と、検出信号から特性情報を取得する信号処理手段と、被検体に照射される入射光強度を取得する光強度取得手段を有し、信号処理手段は、第１の光がヘモグロビンに吸収されて発生する信号と、第２の光がヘモグロビンに吸収されて発生する信号との差し引き処理により特性情報を取得し、第１と第２の波長はそれぞれ７８０～８１０ｎｍ、８４０～９２０ｎｍであり、第１と第２の光の入射光強度をそれぞれΦ（λ１）、Φ（λ２）とするとき、Φ（λ１）≦Φ（λ２）を満たし、かつ、Φ（λ１）とΦ（λ２）との差が所定範囲内になるように調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－２３７０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

複数の波長の光を同時に生体に照射して鮮明な生体画像を撮影しようとする場合、ＲＧＢ画像データのいずれかの成分の画像データの生体部位において輝度が飽和したり、小さすぎると、その生体部位では生体情報が失われる。したがって、ＲＧＢ画像データの分光処理により生成される波長分離画像データにおいても生体部位の生体情報が失われてしまう可能性がある。また、ＲＧＢ画像データが適切な明るさ（輝度）となるように複数の波長の光の光量を調整したとしても、生成される波長分離画像データが適切な明るさ（輝度）になるとは限らない。

【0007】

本発明は、鮮明な波長分離画像データを取得することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願において開示される発明の一側面となる撮影装置は、波長が異なる複数の波長の光を生体へ照射する照射部と、前記照射部によって照射された前記生体を撮影して、前記生体の画像データを生成する撮影部と、前記撮影部によって生成された画像データに基づいて、前記複数の波長を分離した複数の波長分離画像データを生成する画像処理部と、前記画像データと、前記画像処理部によって生成された複数の波長分離画像データと、に基づいて、前記複数の波長の光の照射光量を制御する制御部と、を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の代表的な実施の形態によれば、鮮明な波長分離画像データを取得することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、生体認証例を示す説明図である。

【図2】図２は、実施例１にかかる撮影装置および認証装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施例１にかかる撮影装置および認証装置のブロック構成例１を示すブロック図である。

【図4】図４は、実施例１にかかる撮影装置および認証装置のブロック構成例２を示すブロック図である。

【図5】図５は、実施例１にかかる生体画像撮影処理手順例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、近赤外光量とＲ成分画像データの輝度との関係を示すグラフである。

【図7】図７は、緑光量と差分との関係を示すグラフである。

【図8】図８は、実施例２にかかる生体画像撮影処理手順例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、実施例３にかかる生体画像撮影処理手順例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、実施例４にかかる生体画像撮影処理手順例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【実施例0011】

＜生体認証例＞
図１は、生体認証例を示す説明図である。図１では、３本の指を撮像して生体認証を行う例を示す。認証装置は、多波長の光を出力する光源から照射された指を撮像して、指の撮影画像データＩｓを生成する。指の撮影画像データＩｓは、Ｒ成分画像データＩｒ、Ｇ成分画像データＩｇ、およびＢ成分画像データＩｂを含むＲＧＢ画像データである。ここでは、一例として、光源から照射する波長の光が、近赤外の波長の光および緑光の波長の光を含んでおり、Ｇ成分画像データＩｇの輝度が最も高く、輝度飽和が生じやすい場合について説明する。

【0012】

このため、認証装置は、波長分離により、撮影画像データＩｓから、近赤外波長分離画像データＩｉと緑光波長分離画像データＩｃとを生成する。認証装置は、Ｒ成分画像データＩｒ、Ｇ成分画像データＩｇ、およびＢ成分画像データＩｂの中で最も高輝度のＧ成分画像データＩｇを用いて、近赤外波長分離画像データＩｉおよび緑光波長分離画像データＩｃの各々の輝度が目標輝度となるように光源の光量を制御する。

【0013】

具体的には、たとえば、認証装置は、
（Ａ）Ｒ成分画像データＩｒの輝度と、近赤外波長分離画像データＩｉおよび緑光波長分離画像データＩｃの各々の輝度との関係
（Ｂ）Ｇ成分画像データＩｇの輝度と、近赤外波長分離画像データＩｉおよび緑光波長分離画像データＩｃの各々の輝度との関係
（Ｃ）Ｂ成分画像データＩｂの輝度と、近赤外波長分離画像データＩｉおよび緑光波長分離画像データＩｃの各々の輝度との関係
に基づいて、Ｇ成分画像データＩｇの輝度が所定範囲内で、かつ、近赤外波長分離画像データＩｉおよび緑光波長分離画像データＩｃの各々の輝度が目標輝度となるように光源の光量を調整する。これにより、撮影した画像データＩｓの輝度飽和抑制と近赤外波長分離画像データＩｉおよび緑光波長分離画像データＩｃの各輝度の安定化との両立を図る。

【0014】

＜撮影装置および認証装置の構成例＞
図２は、実施例１にかかる撮影装置および認証装置の構成例を示すブロック図である。撮影装置２００は、被写体として筐体２００Ａの上面板部２００Ｂ上方にかざされた手２１０の指を撮影する。実施例１では、例として、人差し指２１１、中指２１２および薬指２１３を被写体（撮像対象）とする。ただし、被写体となる指２１１～２１３は、両手２１０の１０本の指のうち２本以上含まれればよい。なお、指２１１～２１３の手２１０の甲側の面を指２１１～２１３のオモテ面と称し、指２１１～２１３の手２１０のひら側の面を指２１１～２１３のウラ面と称す。

【0015】

図２では、撮影装置２００は、筐体２００Ａと、撮像部２０１と、光源２０２と、データメモリ２０６と、を有する。撮影装置２００にコントローラ２０７が接続された装置が認証装置２０８である。筐体２００Ａは、たとえば、設置面２２０に取り付けまたは載置（以下、総称して「設置」）される。設置面２２０は、地面、天井面または机など地面に平行な台の表面でもよく、壁など地面に垂直な面でもよい。なお、設置面２２０に直交する軸をＺ軸とし、Ｚ軸において設置面２２０から離間する方向を＋Ｚ方向とし、設置面２２０に近接する方向を－Ｚ方向とする。また、設置面２２０は、ＸＹ平面に平行である。ＸＹ平面はＸ軸とＹ軸とにより張られる平面である。

【0016】

図２に示したように、手２１０が上面板部２００Ｂにかざされるように、撮影装置２００および認証装置２０８は設置される。この場合、Ｘ軸は、手２１０が提示されたときの指の長手方向である。Ｙ軸は、指２１１～２１３の配列方向である。

【0017】

筐体２００Ａ内部に撮像部２０１と複数の光源２０２（図１では、光源２０２－１、２０２－２）とを含む。光源２０２－１、２０２－２を区別しない場合は、単に光源２０２と表記する。また、撮像部２０１と筐体２００Ａの上面板部２００Ｂとの間には、第１光学フィルタ２０３が設けられる。

【0018】

撮像部２０１は、第１光学フィルタ２０３を通過した被写体光を受光する。被写体光は、光源２０２からの照射光が被写体に反射された光（反射光）である。第１光学フィルタ２０３は特定の波長の光のみを透過させる。これにより、余計な光を撮像部２０１が受光することを防ぎ、撮影した画像データＩｓにノイズが発生するのを抑えることができる。撮像部２０１および筐体２００Ａの上面板部２００Ｂは、提示される手２１０と対向する。

【0019】

また、撮像部２０１から＋Ｚ方向に存在する上面板部２００Ｂの領域には、光源２０２の照射光が指２１１～２１３のような生体で反射した光を透過させる透光板２０５が設けられる。透光板２０５は、たとえば、アクリルやガラスなどの透明な部材で構成される。また、透光板２０５に、特定の波長の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、撮影装置２００内部を外部から視認しにくい状態にすることができる。

【0020】

また、第１光学フィルタ２０３および第２光学フィルタ２０４は、偏光フィルタでもよい。これにより、指２１１～２１３のような生体に照射して反射された光成分のうち、皮膚表面での鏡面反射成分を低減することができる。したがって、撮影装置２００は、生体の血管像をより鮮明に撮像することができる。また、第２光学フィルタ２０４は、光源２０２からの照射光の特定の波長のみを透過する帯域フィルタでもよい。これにより、撮像部２０１はより効率的に特定の波長の光を受光することができる。

【0021】

撮像部２０１は、たとえば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサのようなカラー撮像素子により構成され、ＲＧＢなどの複数色の画像データを生成する。撮像部２０１の撮像面は、上面板部２００Ｂに対向する。

【0022】

撮像部２０１は、筐体２００Ａ外から上面板部２００Ｂの透光板２０５および第１光学フィルタ２０３を介して入射されてくる光を撮像面で受光し、光電変換する。撮像部２０１は、データメモリ２０６に接続されており、光電変換した画像データＩｓをデータメモリ２０６に格納する。

【0023】

画像データＩｓは、指の血管や、指紋のような皮膚表面の凹凸、メラニンや角質といった皮膚組織の吸光特性の違いに基づく皮膚表面の色情報などの複数の生体情報を含む指画像データである。指の血管のみを示す画像データＩｓ（指血管画像データ）でもよく、指紋のような皮膚表面の凹凸や、メラニンや角質といった皮膚組織の吸光特性の違いに基づく皮膚表面の色情報のみを表す画像データＩｓ（指表面画像データ）でもよい。以降では、指画像データおよび指血管画像データ、指表面画像データを総称して、指画像データＩｓと称す。データメモリ２０６は、コントローラ２０７に接続される。

【0024】

光源２０２は、第２光学フィルタ２０４を介して、上面板部２００Ｂから＋Ｚ方向に存在する被写体に光を照射する。指の血管を撮影する場合には、光源２０２からの照射光は、たとえば、近赤外光となる。また、指の皮膚表面を撮影する場合には、光源２０２からの照射光は、たとえば、緑や青といった可視光となる。

【0025】

光源２０２は、筐体２００Ａ外のコントローラ２０７に接続される。コントローラ２０７は、光源２０２から照射される光量を制御する。また、コントローラ２０７は、指２１１～２１３の位置を検出したり、指画像データから指２１１～２１３内の血管や指紋の特徴を抽出したりする。また、コントローラ２０７は、データメモリ２０６に記憶された複数の指画像データを認証してもよい。

【0026】

具体的には、たとえば、コントローラ２０７は、指画像データＩｓを２つデータメモリ２０６から取得し、指の血管の特徴や指の皮膚表面の特徴から両指画像データＩｓの人差し指２１１、中指２１２、および薬指２１３が同一人物の人差し指２１１、中指２１２、および薬指２１３であるかを認証する。

【0027】

図３は、実施例１にかかる撮影装置２００および認証装置２０８のブロック構成例１を示すブロック図である。撮影装置２００は、光源制御部３００を有する。光源制御部３００は、光源２０２からの照射光の光量を制御する。光源制御部３００は、図２に示したコントローラ２０７に含まれる。コンピュータ３１０は、認証機能を含む。コンピュータ３１０は、図１に示したコントローラ２０７に含まれる。

【0028】

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、通信インターフェース（通信ＩＦ）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、および通信ＩＦ３１５は、バス３１６により接続される。プロセッサ３１１は、コンピュータ３１０を制御する。記憶デバイス３１２は、プロセッサ３１１の作業エリアとなる。また、記憶デバイス３１２は、各種プログラムやデータを記憶する非一時的なまたは一時的な記録媒体である。記憶デバイス３１２としては、たとえば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ ＤｒＩｉｅ）、フラッシュメモリがある。入力デバイス３１３は、データを入力する。入力デバイス３１３としては、たとえば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー、スキャナがある。出力デバイス３１４は、データを出力する。出力デバイス３１４としては、たとえば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカがある。通信ＩＦ３１５は、ネットワークと接続し、データを送受信する。

【0029】

上述した記憶デバイス３１２に記憶されたプログラムとしては、たとえば、画像処理プログラムや光源制御プログラム、認証プログラムがある。画像処理プログラムは、プロセッサ３１１に、撮像部２０１からの出力信号に基づいて画像データを生成させるプログラムである。光源制御プログラムは、プロセッサ３１１に、光源２０２からの照射光量を増減させるプログラムである。認証プログラムは、プロセッサ３１１に、記憶デバイス３１２に記憶された指画像データＩｓの同一性を認証させるプログラムである。なお、画像処理、光源制御および認証の各機能についてソフトウェアでの実現例について説明したが専用回路により、画像処理、光源制御および認証の各機能が実現されてもよい。

【0030】

すなわち、光源制御部３００が含まれない撮影装置２００は、図２に示した撮影装置２００であり、光源制御部３００が含まれた撮影装置２００は、図３に示した撮影装置２００である。また、画像処理、光源制御および認証の各機能を有する認証装置２０８は、光源制御部３００およびコンピュータ３１０を含み、図２および図３の認証装置２０８に対応する。

【0031】

図４は、実施例１にかかる撮影装置２００および認証装置２０８のブロック構成例２を示すブロック図である。図４に示す撮影装置２００および認証装置２０８は、コンピュータ３１０を内蔵する。データメモリ２０６は、記憶デバイス３１２により実現される。光源制御部３００は、記憶デバイス３１２に記憶されたプログラムをプロセッサ３１１に実行させることにより実現される。また、認証機能は、記憶デバイス３１２に記憶されたプログラムをプロセッサ３１１に実行させることにより実現される。コンピュータ３１０に認証機能がなければ撮影装置２００であり、コンピュータ３１０に認証機能があれば認証装置２０８である。

【0032】

認証の前段階で、コンピュータ３１０は、入力デバイス３１３によりユーザＩＤおよび暗証番号を受け付けたり、通信ＩＦ３１５によりＩＣチップやユーザが所持する通信端末からユーザＩＤおよび暗証番号をワイヤレス受信したりすることにより、記憶デバイス３１２に、ユーザＩＤおよび暗証番号を、当該ユーザの指画像データＩｓと関連付けて登録してもよい。

【0033】

また、コンピュータ３１０は、上述のように入力デバイス３１３または通信ＩＦ３１５からユーザＩＤおよび暗証番号と、指画像データＩｓと、を取得することにより、記憶デバイス３１２に記憶されているユーザＩＤおよび暗証番号に関連付けられる指画像データＩｓを特定し、両指画像データＩｓを認証してもよい（いわゆる１対１認証）。認証の前段階で暗証番号によってユーザＩＤを特定し、ユーザＩＤに関連付けられた指画像データＩｓと認証することで、より正確な認証が可能となる。なお、コンピュータ３１０は、記憶デバイス３１２に記憶されている指画像データ群から、今回入力された指画像データＩｓと一致する指画像データＩｓを特定してもよい（いわゆる１対Ｎ認証）。

【0034】

図２～図４における光源２０２からの照射光は、それぞれ異なる複数の波長の光を含む。指の血管を撮影する場合には、光源２０２からの照射光は、たとえば、近赤外光となる。また、指の指紋のような皮膚表面の生体情報を撮影するための光として、たとえば、青または緑といった波長の光を用いることができる。光源２０２からの複数の波長の照射光は、それぞれ独立に制御して照射する光量を調整することができる。したがって、光源２０２からの複数の波長の照射光は同時に照射することができ、また、それぞれの波長を異なるタイミングで個別に照射することもできる。

【0035】

＜生体画像撮影処理＞
図５は、実施例１にかかる生体画像撮影処理手順例を示すフローチャートである。図５では、一例として実行主体を認証装置２０８とするが、撮影装置２００であってもよい。

【0036】

ステップＳ５０１で撮影処理が開始されると、認証装置２０８は、ステップＳ５０２の光源制御により光源２０２を制御し、光の照射を行う。このとき、光源２０２は、複数の波長の光を同時に照射する。

【0037】

つぎに、認証装置２０８は、ステップＳ５０３で画像撮影を行い、取得した画像データＩｓに対してステップＳ５０４で波長分離処理を施す。これにより、画像データＩｓは、照射した各波長の光の成分に相当する複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃに分離される。ここでは２つの波長分離画像データに分離する例について説明するが、さらにもう１つの波長を設定し、３つの波長分離画像データに分離することもできる。たとえば、青の波長の光に対応する波長分離画像データを用いることで、生体特徴の種類を増やし、認証精度を高めることが可能となる。

【0038】

つぎに、認証装置２０８は、ステップＳ５０５で、ステップＳ５０３で取得した画像データＩｓおよびステップＳ５０４で生体した波長分離画像データＩｉ、Ｉｃに対して画像処理を施すことで、指の検出処理を行う。指の検出処理の一例として、画像データの各画素の輝度に対する閾値処理で手の領域を２値化し、２値化した画像データの輪郭線の形状に基づいて指を検出する処理がある。

【0039】

認証装置２０８は、ステップＳ５０６の指の検出判定において、ステップＳ５０５の指検出処理の結果に基づいて、指が検出されたか否かを判定する。指の検出判定（ステップＳ５０６）で、指が検出されないと判定した場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）、ステップ４０２の光源制御に戻り、指検出処理を繰り返す。

【0040】

一方、指が検出されたと判定した場合（ステップＳ５０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０７の指領域の輝度算出の処理に移行し、認証装置２０８は、ステップＳ５０３で取得した画像データＩｓおよびＳ５０４で生成した波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの指領域内の輝度算出を行う。

【0041】

ステップＳ５０８では、認証装置２０８は、ステップＳ５０７で算出した指領域の輝度に基づいて、次回撮影時における複数の光源２０２の各光量値を計算する。

【0042】

ステップＳ５０９の撮影終了判定では、認証装置２０８は、たとえば、認証が完了したか否か、撮影時間のタイムアウトが発生したか否か、といった撮影を終了するか否かの判定を行う。撮影が終了すると判定された場合（ステップＳ５０９：Ｙｅｓ）、認証装置２０８は、ステップＳ５１０で撮影が終了し、撮影が終了しないと判定された場合（ステップＳ５０９：Ｎｏ）、ステップＳ５０２に戻り、光源制御を繰り返す。

【0043】

ステップＳ５０２の光源制御では、ステップＳ５０８において各光源２０２の光量値が計算されている場合、認証装置２０８は、計算された光量値で各光源２０２を照射するようにし、ステップＳ５０３の画像取得を行う。

【0044】

ステップＳ５０７の指領域の輝度算出では、認証装置２０８は、ステップＳ５０３で撮影したＲＧＢ成分を含む画像データＩｓおよびステップＳ５０４で生成した複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃに対して、ステップＳ５０５の指検出処理で検出した指領域の中の、特に生体特徴の抽出を行う領域の輝度情報を求める。

【0045】

輝度情報とは、たとえば、指領域内の特に生体特徴の抽出を行う領域の画素の輝度平均値である。指の検出本数が複数ある場合には、検出したすべての指領域の輝度平均を輝度情報としてもよい。また、生体の個体差や手の姿勢変動が大きく、一部の指領域の輝度が大きすぎたり小さすぎたりする可能性がある。

【0046】

このように、すべての指を一律に適正な範囲内の輝度に調整することが難しい場合、認証装置２０８は、一部の指を除外した上で輝度算出を行うことで、認証精度の低下を抑えることが可能となる。たとえば、認証装置２０８は、複数本の指が検出されている中で、輝度飽和が発生した上限輝度以上の指や下限輝度以下の指を除外し、残りの指の指領域の輝度平均を用いて、ステップＳ５０８の各光源２０２の光量値計算を行う。これにより、すべての指領域の輝度を適正な範囲内の輝度に調整することが難しい場合でも、一部の指を除いた残りの指の輝度を適正な範囲内にすることで、高い認証精度を維持することができる。

【0047】

なお、適正な範囲とは、たとえば、輝度飽和しない輝度の上限値（上限輝度）から、生体情報が欠落しない輝度の下限値（下限輝度）までの所定範囲である。下限輝度の一例としては、画像データ中の血管領域において輝度の明暗のコントラストが十分に観測可能な範囲の下限の輝度とすることができる。

【0048】

また、ステップＳ５０８における各光源２０２の光量値計算については、複数の波長の光を同時に照射して撮影したＲＧＢ画像データＩｓの各色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂおよび、波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃが輝度情報として用いられる。

【0049】

認証装置２０８は、撮影したＲＧＢの指画像データＩｓの中で、同時に照射した各波長の光に対する感度の総和が最大となる色成分画像データ（たとえば、画像データＩｇ）の輝度Ｌｇが適正な範囲内の輝度となるように光量を調整する。その上で、各波長分離画像データＩｉ、Ｉｃについても同様に、認証装置２０８は、輝度Ｌｉ、Ｌｃが適正な範囲内の輝度となるように各光源２０２の光量値を調整する。

【0050】

以下では、光源２０２の照射光は、近赤外光および緑の光とする。この２つの波長の光を光源２０２から同時に指に照射し、近赤外光および可視光に感度を持つ撮像部２０１で取得したＲＧＢ画像データＩｓを利用する場合の各光源２０２の光量値計算（ステップＳ５０８）の一例を示す。

【0051】

撮影したＲＧＢ画像データＩｓの各色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの指領域内の画素の輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、光源２０２が照射する近赤外光の波長分離画像データＩｉおよび緑光の波長分離画像データＩｃの画素の輝度Ｌｉ、Ｌｃの関数として、下記式（１）～（３）式で表すことができる。

【0052】

Ｌｒ＝Ｆｒ（Ｌｉ，Ｌｃ）・・・（１）
Ｌｇ＝Ｆｇ（Ｌｉ，Ｌｃ）・・・（２）
Ｌｂ＝Ｆｂ（Ｌｉ，Ｌｃ）・・・（３）

【0053】

関数Ｆｒ、Ｆｇ、Ｆｂは、波長分離画像データＩｉおよび波長分離画像データＩｃの指領域内の画素の輝度Ｌｉ、Ｌｃを入力とする関数である。また、波長分離画像データＩｉおよび波長分離画像データＩｃは、ＲＧＢ画像データＩｓの各色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの指領域内の画素の輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂに基づいて認証装置２０８が波長分離処理（Ｓ５０４）を実行することで得られる。波長分離画像データＩｉおよび波長分離画像データＩｃの指領域内の画素の輝度Ｌｉ、Ｌｃは、それぞれ光源２０２の照射する近赤外光量Ｑｉ、緑光量Ｑｃの関数として、下記式（４）、（５）で表すことができる。

【0054】

Ｌｉ＝Ｆｉ（Ｑｉ）・・・（４）
Ｌｃ＝Ｆｃ（Ｑｃ）・・・（５）

【0055】

関数Ｆｉ、Ｆｃは、それぞれ近赤外光量Ｑｉ、緑光量Ｑｃの値を入力とする関数である。認証装置２０８は、ＲＧＢ画像データＩｓの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの指領域内の画素の輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂを用いて上記（１）～（３）の連立方程式を解くことで、２つの未知数である波長分離画像データＩｉおよび波長分離画像データＩｃの指領域内の画素の輝度Ｌｉ、Ｌｃを求めることができる。

【0056】

認証装置２０８は、上記式（４）、（５）より、２つの波長の光の各照射光量Ｑｉ、Ｑｃと、波長分離画像データＩｉおよび波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃと、の関係を求める。そして、認証装置２０８は、観測したＲ、Ｇ、Ｂの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの各画素の輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが適正な範囲内にあり、かつ波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃがそれぞれ所定の輝度となるように、各光源２０２の照射光量（Ｑｉ、Ｑｃ）を調整する。所定の輝度としては、たとえば、輝度飽和しない輝度の上限輝度と血管領域やその他の生体領域において輝度の明暗のコントラストが十分に観測可能な輝度の下限の間にある輝度とすることができる。

【0057】

上記式（４）、（５）での輝度Ｌｉ、Ｌｃは、指領域内の画素群の代表値（平均値、最大値、最小値、中央値、最頻値）でもよい。

【0058】

たとえば、色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂのうち光源２０２から同時に指に照射した近赤外光の感度と緑光の感度との総和が最大となる色成分画像データが、Ｇ成分画像データＩｇであったとする。光源２０２から近赤外光と緑光を同時に照射して撮影した場合、Ｇ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇが最も大きく、輝度飽和が生じるなどの生体情報が欠落する状態になりやすい。Ｇ成分画像データＩｇの生体情報が欠落した状態では、Ｇ成分画像データＩｇを用いて生成される波長分離画像データＩｉ、Ｉｃにおいても同様に生体情報が欠落する可能性がある。

【0059】

したがって、認証装置２０８は、少なくとも光源２０２の照射する複数の光の感度の総和が最大となる色成分画像データ（この例は、Ｇ成分画像データＩｇ）の輝度が適正な範囲に収まる状態にしつつ、波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃがそれぞれ所定の輝度となるように各光源２０２の照射光量（Ｑｉ、Ｑｃ）を調整する。これにより、鮮明な波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが得られる。所定の輝度としては、たとえば、輝度飽和しない輝度の上限輝度と血管領域やその他の生体領域において輝度の明暗のコントラストが十分に観測可能な輝度の下限の間にある輝度とすることができる。

【0060】

同時に指に照射した近赤外光と緑光の感度の総和が最大となるのがＧ成分画像データＩｇの場合の例においては、認証装置２０８は、少なくともＧ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇを利用して光源２０２の光量を調整する。この場合、認証装置２０８は、Ｒ成分画像データＩｒやＢ成分画像データＩｂの輝度Ｌｒ、Ｌｂも併用して光源２０２の光量を調整してもよい。波長分離画像データＩｉ、Ｉｃを生成するために必要となるＲＧＢ画像データＩｓの各色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂをすべて適正な範囲内に収めることでより鮮明な波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが得られる。

【0061】

つぎに、観測したＲＧＢ画像データＩｓから得られる色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃの線形結合によって表現できると仮定した場合の、光源制御方法の一例を説明する。色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、光源２０２の照射する近赤外光の成分に相当する波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃと線形性があるとして、下記式（６）～（８）式で表すことができる。

【0062】

Ｌｒ＝Ａｒ×（αＲ×Ｌｉ＋βＲ×Ｌｃ）・・・（６）
Ｌｇ＝Ａｇ×（αＧ×Ｌｉ＋βＧ×Ｌｃ）・・・（７）
Ｌｂ＝Ａｂ×（αＢ×Ｌｉ＋βＢ×Ｌｃ）・・・（８）

【0063】

上記式（６）～（８）のＡｒ、Ａｇ、Ａｂは、任意の値をとる係数である。αＲ、αＧ、αＢは、近赤外光の波長において撮像部２０１で撮影したＲＧＢ画像データＩｓの各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの受光感度を表す既知の係数である。βＲ、βＧ、βＢは、緑光の波長においてＲＧＢ画像データＩｓの各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの受光感度を表す既知の係数である。また、近赤外光の波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉと近赤外光量Ｑｉとの関係は下記式（９）により、緑光の波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃと緑光量Ｑｃとの関係は下記式（１０）により表すことができる。

【0064】

Ｌｉ＝αｉ×Ｑｉ・・・（９）
Ｌｃ＝βｃ×Ｑｃ・・・（１０）

【0065】

αｉは、近赤外光量Ｑｉと波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉとの関係を表す係数である。βｃは、緑光量Ｑｃと波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃとの関係を表す係数である。近赤外光量Ｑｉおよび緑光量Ｑｃは、輝度Ｌｉおよび輝度Ｌｃを観測したときの認証装置２０８において設定した光源２０２の光量の値として読み取ることが可能な既知の値である。近赤外光量Ｑｉおよび観測した輝度Ｌｉの関係から上記式（９）により係数αｉが求められ、緑光量Ｑｃおよび観測した輝度Ｌｃの関係から上記式（１０）により係数βｃが求められる。

【0066】

認証装置２０８は、観測したＲＧＢ画像データＩｓの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂと、既知であるＲＧＢ画像データＩｓの各色成分Ｒ、Ｇ、Ｂの受光感度αＲ、αＧ、αＢ、βＲ、βＧ、βＢと、を用いて、上記（６）～（８）の連立方程式を解くことで、２つの未知数である波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃを求めることができる。

【0067】

また、認証装置２０８は、上記式（９）、（１０）の関係より、現在の撮影フレームにおいて設定した近赤外光量Ｑｉおよび上記（６）～（８）の連立方程式を解いて求めた輝度Ｌｉの関係から係数αｉを求める。そして、認証装置２０８は、緑光量Ｑｃおよび上記（６）～（８）の連立方程式を解いて求めた輝度Ｌｃの関係から係数βｃを求める。

【0068】

次の撮影フレームにおいて、認証装置２０８は、算出された波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃが所定の輝度となるように、それぞれ近赤外光量Ｑｉ、緑光量Ｑｃを調整する。所定の輝度は、たとえば、血管領域や生体領域の輝度の明暗のコントラストが十分に観測できる値とする。認証装置２０８は、少なくとも２つの光源２０２の波長の光の色成分ごとの受光感度の総和｛（αＲ＋βＲ）、（αＧ＋βＧ）、（αＢ＋βＢ）｝のうち、最大であるＧ成分画像データＩｇ（（αＧ＋βＧ）が最大）において輝度飽和などが発生しないように適正な範囲内の輝度になるように、かつ、波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃがそれぞれ適正な範囲内の輝度になるように、次の撮影フレームにおける各光源２０２の照射光量（Ｑｉ、Ｑｃ）を調整する。適正な範囲内の輝度は、たとえば、輝度飽和しない輝度の上限輝度と血管領域や生体領域の輝度の明暗のコントラストが十分に観測可能な輝度の下限の間にある輝度とする。

【0069】

これにより、輝度飽和が発生しやすいＧ成分画像データＩｇの輝度飽和の発生を抑制しつつ、波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃを適正な範囲内の輝度値にすることが可能となる。さらに、Ｇ成分画像データＩｇだけでなく、Ｒ成分画像データＩｒおよびＢ成分画像データＩｂの輝度Ｌｒ、Ｌｂについても適正な範囲内の輝度となるように光源制御を行うことで波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの鮮明さをより高めることが可能である。

【0070】

つぎに、光源２０２の照射する複数の波長の光と撮影したＲＧＢ画像データＩｓの関係性を簡潔にして、より効率的に光源制御を行う方法の一例を説明する。これまでの説明と同様に、認証装置２０８は、光源２０２により近赤外光および緑光を照射光として同時に指に照射し、撮像部２０１により近赤外光および可視光に感度を持つ撮像部２０１でＲＧＢ画像データＩｓを撮影する。

【0071】

撮像部２０１のＲＧＢの各色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの感度特性の特徴として、近赤外光に対しては、Ｒ成分画像データＩｒ、Ｇ成分画像データＩｇ、Ｂ成分画像データＩｂのすべてにおいてほぼ同等の感度を持つ場合を仮定する。

【0072】

また、緑光に対してはＧ成分画像データＩｇが最も感度が大きく、Ｒ成分画像データＩｒにおいては感度をほぼ持たない場合を仮定する。

【0073】

これらの仮定を踏まえると、上記式（６）、（７）においてはαＲ≒αＧとみなすことができ、上記式（６）においてはβＲ≒０とみなすことができる。また任意変数についてＡｒ＝Ａｇ＝１とすると、上記式（６）で表されたＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒは、下記式（１１）のように波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉのみによって表現でき、上記式（７）で表されたＧ成分画像データＩｇは、下記式（１２）のように、波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃの線形結合で表現できる。

【0074】

Ｌｒ＝αＲ×Ｌｉ・・・（１１）
Ｌｇ＝αＲ×Ｌｉ＋βＧ×Ｌｃ・・・（１２）

【0075】

近赤外光と緑光を同時に指に照射した場合に、両方の波長の光に感度を持ち、Ｒ成分画像データＩｒよりも輝度が大きくなるＧ成分画像データＩｇにおいて、認証装置２０８は、波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃが輝度飽和などが生じない適正な範囲内の輝度となるように光源２０２の光量制御を行い、近赤外光量Ｑｉおよび緑光量Ｑｃを再設定する。

【0076】

この例では、Ｒ成分画像データＩｒは近赤外光にのみ感度αＲを持つため、認証装置２０８は、はじめに上記式（１１）に基づき、観測した輝度Ｌｒおよび既知の係数αＲから輝度Ｌｉを求める。次に、認証装置２０８は、上記式（９）に基づき、現在の撮影フレームにおいて設定した近赤外光量Ｑｉおよび上記式（１１）で求めた輝度Ｌｉの関係から係数αｉを求める。認証装置２０８は、上記式（９）で求めた係数αｉおよび上記式（１１）に基づき、波長分離画像データＩｉの輝度ＬｉおよびＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒが所定の範囲の輝度となるように、次の撮影フレームにおける近赤外光量Ｑｉを決定する。

【0077】

上記式（１１）によりＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒと波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉの関係性を示す感度αＲを先に求めておくことで、認証装置２０８は、上記式（１２）において波長分離画像データＩｉの影響を差し引いた上でのＧ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇと波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃとの関係性を示す感度βＧを求めることができる。

【0078】

つぎに上記（１２）および上記式（１０）に基づき、認証装置２０８は、Ｇ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇと波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃとを用いて緑光の光量計算を行う。具体的には、たとえば、認証装置２０８は、Ｇ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇが適正な範囲内に収まり、かつ波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃが適正な範囲内の所定の輝度となるときの緑光量Ｑｃを、上記式（１２）式および上記式（１０）に基づいて算出する。所定の輝度としては、たとえば、輝度飽和しない輝度の上限輝度と血管領域や生体領域において輝度の明暗のコントラストが十分に観測可能な輝度の下限の間にある輝度とすることができる。

【0079】

このように、２つの波長の光を同時に照射して被写体を撮影した場合でも、そのＲＧＢ画像データＩｓと照射した波長の光との関係性を簡潔化したことで、認証装置２０８は、近赤外光と緑光との光源制御を個別に行うことができ、それぞれの波長光量を効率的に制御することができる。

【0080】

上記式（１）～（１２）で説明した色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂや波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃと、光源２０２の照射光量との関係性は、認証装置２０８に提示される指の位置や姿勢の変化に伴い、リアルタイムに変動すると考えられる。

【0081】

したがって、上記式（１）～（１２）の関係性は、連続的に撮影して同一フレーム（ＲＧＢ画像データＩｓ）から得られる色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃごとに計算を行う。そして、上記式（１）～（１２）の関係性を毎フレーム計算した上で、次のフレームの撮影において、認証装置２０８は、鮮明な色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが得られるように各光源２０２の光量を調整する。

【0082】

このように、色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃと光源２０２の照射光量の関係性をリアルタイムに更新しながら計算することによって、指の位置や姿勢の変化に対応して鮮明な色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃを取得することが可能となる。

【0083】

つぎに、連続的に撮影するフレームごとに色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃと光源２０２の照射光量の関係性を求め、次のフレームの撮影時の各光源２０２の照射光量の計算方法について述べる。

【0084】

ここでは、Ｒ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒが上記式（１１）で、Ｇ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇが上記式（１２）で表現できる場合を例に説明する。上記式（１１）よりＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒは、近赤外光の波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉに比例し、上記式（９）より波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉは近赤外光量Ｑｉと比例関係にあるため、Ｒ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒは近赤外光量Ｑｉと比例関係にある。

【0085】

したがって、Ｒ成分画像データＩｒ中の指領域内の輝度Ｌｒの平均輝度Ｌｒａｖを算出すると、Ｌｒａｖ＝ａ×近赤外光量Ｑｉの関係性より係数ａ（比例定数）が求められる。上記式（１１）より、Ｒ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒと波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉは線形性を持つ関係である。そこで、予め波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉの目標輝度ＴＬｉを設定しておき、Ｒ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒと波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉとの関係から、波長分離画像データＩｉの輝度Ｌｉが目標輝度ＴＬｉとなるときのＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒを目標輝度ＴＲとして定める。

【0086】

図６は、近赤外光量ＱｉとＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒとの関係を示すグラフである。図６に示すように、近赤外光量Ｑｉ＝ＩＲ１と近赤外光量ＩＲ１で照射した場合に観測したＲ成分画像データＩｒの指領域の平均輝度Ｌｒａｖ＝Ｒ１との関係は直線近似できる（Ｒ１＝ａ×ＩＲ１）。認証装置２０８は、この関係性からＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒを目標輝度ＴＲにするための近赤外光量Ｑｉ＝ＴＩＲを推定し、次回撮影時の照射光量とすることができる。

【0087】

つぎに、認証装置２０８は、緑光量Ｑｃの調整を行う。ここで、上記式（１２）から上記式（１１）を引き算することで下記式（１３）が得られる。

【0088】

Ｌｇ－Ｌｒ＝βＧ×Ｌｃ・・・（１３）

【0089】

Ｇ成分画像データＩｇの輝度ＬｇとＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒとの差分（Ｌｇ－Ｌｒ）は、緑光の波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃに比例し、上記式（１０）より波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃは緑光量Ｑｃに比例する。このため、Ｇ成分画像データＩｇの輝度ＬｇとＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒとの差分（Ｌｇ－Ｌｒ）は、緑光量Ｑｃに比例することがわかる。

【0090】

つまり、Ｇ成分画像データＩｇとＲ成分画像データＩｒとの指領域内の輝度差分（Ｌｇ－Ｌｒ）をＤａｖとすると、Ｄａｖ＝ｂ×緑光量Ｑｃの関係性より係数ｂ（比例定数）が求められる。このように、上記式（１３）および上記式（１０）に基づき、観測したＧ成分画像データＩｇの輝度ＬｇとＲ成分画像データＩｒの輝度の差分（Ｌｇ－Ｌｒ）と緑光量Ｑｃとの関係性が求まる。これにより、認証装置２０８は、Ｇ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇおよび波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃが適正な大きさとなるように緑光量Ｑｃを調整することができる。

【0091】

具体的には、たとえば、予め、Ｇ成分画像データＩｇの輝度Ｌｇが適正な範囲に収まりつつ、波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃが適正な範囲内の目標輝度ＴＬｃを設定しておく。また、Ｇ成分画像データＩｇの輝度ＬｇとＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒとの輝度差分Ｄａｖと波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃとの関係から、波長分離画像データＩｃの輝度Ｌｃが目標輝度ＴＬｃとなるときのＧ成分画像データＩｇの輝度ＬｇとＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒとの輝度差分Ｄａｖを輝度差分目標値ＴＤとして定める。

【0092】

図７は、緑光量Ｑｃと輝度差分Ｄａｖとの関係を示すグラフである。図７に示すように、緑光量ＱｃがＱｃ＝Ｇ１のときに観測したＧ成分画像データＩｇとＲ成分画像データＩｒの指領域の輝度差分値Ｄ１と、緑光量Ｇ１との関係は、直線で近似できる（Ｄ１＝ｂ×Ｇ１）。この関係性から、認証装置２０８は、Ｇ成分画像データＩｇの輝度ＬｇとＲ成分画像データＩｒの輝度Ｌｒとの輝度差分Ｄａｖを輝度差分目標値とするための緑光量Ｑｃ＝ＴＧを推定し、次回撮影時の照射光量とする。

【0093】

このように、認証装置２０８は、近赤外光量Ｑｉ、緑光量Ｑｃの順番で、次のフレーム撮影時の光量値を求め、光源制御を行うことで、指の位置や姿勢が変動した場合でも、その変動に対応して鮮明な色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃを得ることができるようになる。

【0094】

今回の例では、色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃが線形性を持ち、いくつかの近似により光量計算が簡略化できる場合について説明した。しかし、上記式（１）～（５）において色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃとの関係が線形性を持たない場合においても、フレーム毎に光源２０２の光量値と色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂおよび波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの輝度Ｌｉ、Ｌｃとの関係性が求められれば、指の位置や姿勢が変動に対応した光源制御を行うことができることは言うまでもない。

【実施例0095】

実施例２は、実施例１において、すべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが同時に適正な範囲内の輝度に調整できない場合に、高い認証精度を実現するために光源制御を行う例である。実施例１と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

【0096】

実施例１では、認証装置２０８は、複数の波長の光を指に同時に照射して撮影したＲＧＢ画像データＩｓから生成する複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが鮮明となるように各光源の照射光量を制御する。ここで、すべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃを同時に目標輝度にしようとすると、生体の個人差や、指の姿勢変動などによりＲＧＢ画像データＩｓの中の一部の色成分画像データで輝度飽和が生じる可能性がある。

【0097】

輝度飽和が発生すると波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの指領域において生体情報が欠落するため、認証精度が低下してしまう。そこで、高い認証精度を維持するため、複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃのうち、高精度化に寄与する割合が大きい波長分離画像データの輝度を適正にすることを優先する。複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃのすべての輝度を適正にできない場合でも、より高精度化に寄与する波長分離画像データの輝度を優先して適正な値にすることで、高い認証精度を維持することができる。

【0098】

図８は、実施例２にかかる生体画像撮影処理手順例を示すフローチャートである。図８では、一例として実行主体を認証装置２０８とするが、撮影装置２００であってもよい。

【0099】

ステップＳ８０１で撮影処理が開始されると、認証装置２０８は、ステップＳ８０２の光源制御により光源２０２を制御し、光の照射を行う。このとき、光源２０２は、複数の波長の光を同時に照射する。つぎに、認証装置２０８は、ステップＳ８０３で画像撮影を行って画像データＩｓを取得し、ステップＳ８０４で画像データＩｓに対して波長分離処理を施す。これにより、認証装置２０８は、ステップＳ８０３の撮影で得られた画像データＩｓを、照射した複数の波長の光の各波長成分で分離して、複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃを生成する。

【0100】

つぎに、認証装置２０８は、ステップＳ８０５で、ステップＳ８０３で取得した画像データＩｓまたはステップＳ８０４で生成した波長分離画像データＩｉ、Ｉｃに対して画像処理を施すことで、指領域の検出処理を行う。

【0101】

ステップＳ８０６の指の検出判定では、認証装置２０８は、ステップＳ８０５の指検出処理の結果に基づいて、指が検出されたか否かを判定する。指の検出判定（ステップＳ８０５）で、指が検出されないと判定した場合（ステップＳ８０６：Ｎｏ）、ステップ６０２の光源制御に戻り、指検出処理を繰り返す。

【0102】

指の検出判定（ステップＳ８０５）で、指が検出されたと判定した場合（ステップＳ８０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ８０７の指領域の輝度算出の処理に移行し、認証装置２０８は、ステップＳ８０３で取得した画像データＩｓの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの指領域内の輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂと、ステップＳ８０４で生成した波長分離画像データＩｉ、Ｉｃの指領域内の輝度Ｌｉ、Ｌｃを算出する。

【0103】

ステップＳ８０８では、認証装置２０８は、ステップＳ８０７で算出した指領域内の輝度と光源２０２の光量値に基づいて、画像データの輝度調整可否判定を行う。そして、認証装置２０８は、光源制御によってすべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが同時に適正な範囲内の輝度に調整可能か否かを判定する。

【0104】

すべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが調整可能と判定した場合（ステップＳ８０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ８０９の各光源の第１光量値計算に進む。そして、認証装置２０８は、ステップＳ８０７で算出した指領域の輝度に基づいて、ステップＳ８０３で取得した画像データＩｓおよびすべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが適正な範囲内の輝度になるように、次回撮影時における複数の光源２０２の各光量値を計算する。

【0105】

画像データＩｓおよびすべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが調整不可能と判定した場合（ステップＳ８０８：Ｎｏ）、ステップＳ８１０の各光源２０２の第２光量値計算（ステップＳ８１０）に進む。そして、認証装置２０８は、高精度化に寄与する割合の高い波長分離画像データを優先して、適正な範囲内の輝度になるように次回撮影時における複数の光源２０２の各光量値を計算する。

【0106】

優先する波長分離画像データは、実験から事前に求めた高精度化への寄与の割合に基づいて決定される。たとえば、波長分離画像データＩｉを用いた場合の誤認証率および波長分離画像データＩｃを用いた場合の誤認証率をそれぞれ実験で求めて記憶デバイス３１２に格納しておく。

【0107】

認証装置２０８は、記憶デバイス３１２から誤認証率を取得して、誤認証率の低い方の波長分離画像データを優先する。また、認証装置２０８は、過去の認証結果（履歴情報）を用いて、波長分離画像データＩｉ、Ｉｃごとに誤認証率を算出して、記憶デバイス３１２に上書きしてもよい。これにより、認証装置２０８は、記憶デバイス３１２から最新の誤認証率を取得して、誤認証率の低い方の波長分離画像データを優先する。これにより、より高精度な認証を実現することが可能となる。

【0108】

ステップＳ８１１の撮影終了判定では、認証装置２０８は、たとえば、認証が完了したか否かや、撮影時間のタイムアウトが発生したか否かといった撮影の終了判定を行う。撮影が終了すると判定された場合（ステップＳ８１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ８１２で撮影が終了する。一方、撮影が終了しないと判定された場合（ステップＳ８１１：Ｎｏ）、ステップＳ８０２に戻り、認証装置２０８は、光源制御を行う。

【0109】

ステップＳ８０２の光源制御では、ステップＳ８０８において、各光源２０２の光量値が計算されている場合、認証装置２０８は、各光源２０２が計算された光量値で照射するようにし、ステップＳ８０３の画像取得を行う。

【0110】

ステップＳ８０８の画像データの輝度調整可否判定では、ステップＳ８０３で取得した画像データＩｓがＲＧＢ画像データの場合、認証装置２０８は、たとえば、いずれかの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂにおいて指領域で輝度飽和が発生したり、しきい値以下の輝度となるときに、ステップＳ８０４で生成したすべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃを同時に適正な範囲内の輝度にできないと判定する。

【0111】

ステップＳ８０３で取得したＲＧＢ画像データＩｓのいずれの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂも適正な範囲内の輝度であっても、ステップＳ８０９の第１光量値計算によって算出された光量値で各光源２０２を照射すると、次の撮影において取得されるＲＧＢ画像データＩｓのいずれかの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂにおいて、輝度飽和が発生したり、しきい値以下の輝度となることがある。このような場合についても、認証装置２０８は、画像データの輝度調整が不可能と判定することができる。

【0112】

また、ステップＳ８０８の画像データの輝度調整可否判定では、認証装置２０８は、連続的に撮影する複数フレームにまたがって判定を行うことで、より正確に輝度の調整可否判定ができるようになる。たとえば、複数フレームで連続的にステップＳ８０９の各光源の第１光量値計算を行った場合に、撮影するＲＧＢ画像データＩｓおよび生成した波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが同程度の輝度で安定するが、ＲＧＢ画像データＩｓの一部の色成分画像データで輝度飽和が発生したり、輝度がしきい値以下になるといった場合がある。このような場合、認証装置２０８は、画像データの輝度調整が不可能であると判定することができる。

【0113】

ステップＳ８０９の各光源２０２の第１光量値計算は、すべての波長分離画像データＩｉ、Ｉｃが適正な範囲内の輝度に調整可能と判断された場合の光量値計算である。したがって、実施例１の図４のフローチャートにおけるＳ５０８の各光源の光量値計算と同じであり、実施例２では説明を割愛する。

【0114】

ステップＳ８１０の各光源２０２の第２光量値計算は、複数の波長分離画像データＩｉ、Ｉｃのうち、高精度化に寄与する割合の高い波長分離画像の輝度が適正な範囲内の輝度になるように優先的に光源２０２の光量値を調整する処理である。具体的には、優先する波長分離画像データ（優先画像データ）および波長分離画像データＩｉ、Ｉｃを生成するために、認証装置２０８は、生成元となるＲＧＢ画像データＩｓの色成分画像データＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂの輝度Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが適正な範囲内の輝度となるように各光源２０２の光量調整を行う。

【0115】

優先画像データ以外の波長分離画像データの輝度については、優先画像データおよびＲＧＢ画像データＩｓが適正な範囲内の輝度である目標輝度から所定範囲外に逸脱しないという条件付きで、認証装置２０８は、適正な範囲内の輝度である目標輝度から所定範囲内の輝度となるように、各光源２０２の光量調整を行う。