特開 2023-2170 生体登録装置、生体認証装置、コンピュータプログラム及び生体認証方法

(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】P2023002170

(43)【公開日】2023-01-10

(54)【発明の名称】生体登録装置、生体認証装置、コンピュータプログラム及び生体認証方法

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/00 20170101AFI20221227BHJP

【ＦＩ】

G06T7/00 510A

G06T7/00 300A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021103230

(22)【出願日】2021-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】304023318

【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】馬場 昭

(72)【発明者】

【氏名】中原 正隆

(72)【発明者】

【氏名】新田 修也

(72)【発明者】

【氏名】三宅 優

(72)【発明者】

【氏名】西垣 正勝

(72)【発明者】

【氏名】大木 哲史

(72)【発明者】

【氏名】吉平 瑞穂

(72)【発明者】

【氏名】芹澤 歩弥

(72)【発明者】

【氏名】塩見 祐哉

【テーマコード（参考）】

5B043

5L096

【Ｆターム（参考）】

5B043AA09

5B043BA01

5B043EA05

5B043FA07

5B043FA09

5L096BA08

5L096JA03

5L096JA09

5L096KA09

5L096KA13

5L096KA15

(57)【要約】

【課題】１対多生体認証処理において、距離索引法によって処理の高速化を図ると共に認証精度の向上を図る。
【解決手段】複数の登録ユーザの生体データのテンプレートに対して主成分分析を行い、主成分分析の結果から距離索引法の基準データの集合を生成する基準データ集合生成部と、テンプレート毎に基準データとの間の類似度を算出し、類似度の算出の結果からテンプレートと基準データとの間の類似度のインデックスを記録するインデックス記録部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の登録ユーザの生体データのテンプレートに対して主成分分析を行い、前記主成分分析の結果から距離索引法の基準データの集合を生成する基準データ集合生成部と、
前記テンプレート毎に前記基準データとの間の類似度を算出し、前記類似度の算出の結果から前記テンプレートと前記基準データとの間の類似度のインデックスを記録するインデックス記録部と、
を備える生体登録装置。

【請求項2】

前記基準データ集合生成部は、前記テンプレートの画像サイズを所定サイズに縮小した縮小テンプレートに対して主成分分析を行う、
請求項１に記載の生体登録装置。

【請求項3】

一の登録ユーザの複数の生体データに対してそれぞれに前記基準データとの間の類似度を算出し、当該類似度の算出の結果から当該複数の生体データ毎に各基準データ間の類似度の順列を作成し、当該順列間の距離の総和が最小になる生体データから当該登録ユーザのテンプレートを取得するテンプレート取得部をさらに備える、
請求項１又は２のいずれか１項に記載の生体登録装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の生体登録装置に対応する生体認証装置であって、
前記生体登録装置が生成した距離索引法の基準データの集合に含まれる各基準データと、認証ユーザの生体データのサンプルとの間の類似度を算出する基準データ間類似度算出部と、
前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックスとに基づいて、前記インデックスに含まれるテンプレートの中から判定候補のテンプレートを選択する判定候補選択部と、
前記判定候補のテンプレートに対して前記サンプルに一致するか否かを判定する判定部と、
を備える生体認証装置。

【請求項5】

前記判定候補選択部は、前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックス内の各テンプレートの類似度とを比較する、
請求項４に記載の生体認証装置。

【請求項6】

前記判定候補選択部は、前記サンプルの類似度の算出の結果に基づいた前記サンプルと各基準データ間の類似度の順列と、前記インデックスにおける各テンプレートの各基準データ間の類似度の順列とを比較する、
請求項４に記載の生体認証装置。

【請求項7】

一の認証ユーザの複数の生体データのそれぞれに対して一の生体データとそれ以外の他の生体データとの照合を行い、当該照合の結果の照合スコアが最大である生体データから当該認証ユーザのサンプルを取得するサンプル取得部をさらに備える、
請求項４から６のいずれか１項に記載の生体認証装置。

【請求項8】

生体登録装置のコンピュータに、
複数の登録ユーザの生体データのテンプレートに対して主成分分析を行い、前記主成分分析の結果から距離索引法の基準データの集合を生成する基準データ集合生成ステップと、
前記テンプレート毎に前記基準データとの間の類似度を算出し、前記類似度の算出の結果から前記テンプレートと前記基準データとの間の類似度のインデックスを記録するインデックス記録ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。

【請求項9】

請求項１から３のいずれか１項に記載の生体登録装置に対応する生体認証装置のコンピュータに、
前記生体登録装置が生成した距離索引法の基準データの集合に含まれる各基準データと、認証ユーザの生体データのサンプルとの間の類似度を算出する基準データ間類似度算出ステップと、
前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックスの類似度とに基づいて、前記インデックスに含まれるテンプレートの中から判定候補のテンプレートを選択する判定候補選択ステップと、
前記判定候補のテンプレートに対して前記サンプルに一致するか否かを判定する判定ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。

【請求項10】

生体登録装置が、複数の登録ユーザの生体データのテンプレートに対して主成分分析を行い、前記主成分分析の結果から距離索引法の基準データの集合を生成する基準データ集合生成ステップと、
前記生体登録装置が、前記テンプレート毎に前記基準データとの間の類似度を算出し、前記類似度の算出の結果から前記テンプレートと前記基準データとの間の類似度のインデックスを記録するインデックス記録部と、
生体認証装置が、前記生体登録装置が生成した距離索引法の基準データの集合に含まれる各基準データと、認証ユーザの生体データのサンプルとの間の類似度を算出する基準データ間類似度算出ステップと、
前記生体認証装置が、前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックスの類似度とに基づいて、前記インデックスに含まれるテンプレートの中から判定候補のテンプレートを選択する判定候補選択ステップと、
前記生体認証装置が、前記判定候補のテンプレートに対して前記サンプルに一致するか否かを判定する判定ステップと、
を含む生体認証方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体登録装置、生体認証装置、コンピュータプログラム及び生体認証方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、１対多生体認証処理を高速化する技術として、例えば非特許文献１に記載された技術が知られている。非特許文献１に記載された技術では、距離索引法によって、全登録ユーザのテンプレート（登録時の生体情報）から、サンプル（認証時の生体情報）を照合する相手（検索対象）になるテンプレートを絞り込む。

【0003】

具体的には、生体情報の登録段階において、全登録ユーザのテンプレート（ｘ個）のうち一部（ｎ個）をｐｉｖｏｔ（基準データ）として定義し、あらかじめすべてのテンプレートとｐｉｖｏｔとの間の距離（又は類似度）を計算し、テンプレート毎に各ｐｉｖｏｔとの間の距離（又は類似度）を示すインデックスを記録する。そして、認証時には、サンプルとｐｉｖｏｔとの間の距離（又は類似度）を計算し、サンプルと各ｐｉｖｏｔとの間の距離（又は類似度）と登録済みのインデックスとの相関から検索対象になるテンプレートを絞り込み、絞り込んだ結果のテンプレートのみに対してサンプルとの照合処理（１対１生体認証処理）を行う。これにより、テンプレートとサンプルとの照合処理を実行する回数を削減している。また順列インデックス法によって、照合処理の実行回数の更なる削減を図っている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】「大規模IDレス生体認証に向けた逐次索引融合判定の提案」、電子情報通信学会論文誌、Vol. J96-A No.12、pp.801-814、2013年12月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上述した非特許文献１に記載された技術では、複数の異なる登録ユーザのテンプレートをｐｉｖｏｔに使用するが、サンプルの各ｐｉｖｏｔとの間の距離（又は類似度）が狭い範囲に集中してしまうために、認証精度が不十分になる可能性があった。この対処のためにｐｉｖｏｔ数を増大させると、サンプルとｐｉｖｏｔとの間の距離（又は類似度）を計算する回数が増えることから、１対多生体認証処理の高速化の効果が減少してしまう。

【0006】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、例えば掌紋認証や指紋認証や顔認証や虹彩認証等の生体認証に関する１対多生体認証処理において、距離索引法によって処理の高速化を図ると共に、認証精度の向上を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明の一態様は、複数の登録ユーザの生体データのテンプレートに対して主成分分析を行い、前記主成分分析の結果から距離索引法の基準データの集合を生成する基準データ集合生成部と、前記テンプレート毎に前記基準データとの間の類似度を算出し、前記類似度の算出の結果から前記テンプレートと前記基準データとの間の類似度のインデックスを記録するインデックス記録部と、を備える生体登録装置である。
（２）本発明の一態様は、前記基準データ集合生成部は、前記テンプレートの画像サイズを所定サイズに縮小した縮小テンプレートに対して主成分分析を行う、上記（１）の生体登録装置である。
（３）本発明の一態様は、一の登録ユーザの複数の生体データに対してそれぞれに前記基準データとの間の類似度を算出し、当該類似度の算出の結果から当該複数の生体データ毎に各基準データ間の類似度の順列を作成し、当該順列間の距離の総和が最小になる生体データから当該登録ユーザのテンプレートを取得するテンプレート取得部をさらに備える、上記（１）又は（２）のいずれかの生体登録装置である。

【0008】

（４）本発明の一態様は、上記（１）から（３）のいずれかの生体登録装置に対応する生体認証装置であって、前記生体登録装置が生成した距離索引法の基準データの集合に含まれる各基準データと、認証ユーザの生体データのサンプルとの間の類似度を算出する基準データ間類似度算出部と、前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックスとに基づいて、前記インデックスに含まれるテンプレートの中から判定候補のテンプレートを選択する判定候補選択部と、前記判定候補のテンプレートに対して前記サンプルに一致するか否かを判定する判定部と、を備える生体認証装置である。
（５）本発明の一態様は、前記判定候補選択部は、前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックス内の各テンプレートの類似度とを比較する、上記（４）の生体認証装置である。
（６）本発明の一態様は、前記判定候補選択部は、前記サンプルの類似度の算出の結果に基づいた前記サンプルと各基準データ間の類似度の順列と、前記インデックスにおける各テンプレートの各基準データ間の類似度の順列とを比較する、上記（４）の生体認証装置である。
（７）本発明の一態様は、一の認証ユーザの複数の生体データのそれぞれに対して一の生体データとそれ以外の他の生体データとの照合を行い、当該照合の結果の照合スコアが最大である生体データから当該認証ユーザのサンプルを取得するサンプル取得部をさらに備える、上記（４）から（６）のいずれかの生体認証装置である。

【0009】

（８）本発明の一態様は、生体登録装置のコンピュータに、複数の登録ユーザの生体データのテンプレートに対して主成分分析を行い、前記主成分分析の結果から距離索引法の基準データの集合を生成する基準データ集合生成ステップと、前記テンプレート毎に前記基準データとの間の類似度を算出し、前記類似度の算出の結果から前記テンプレートと前記基準データとの間の類似度のインデックスを記録するインデックス記録ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。
（９）本発明の一態様は、上記（１）から（３）のいずれかの生体登録装置に対応する生体認証装置のコンピュータに、前記生体登録装置が生成した距離索引法の基準データの集合に含まれる各基準データと、認証ユーザの生体データのサンプルとの間の類似度を算出する基準データ間類似度算出ステップと、前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックスの類似度とに基づいて、前記インデックスに含まれるテンプレートの中から判定候補のテンプレートを選択する判定候補選択ステップと、前記判定候補のテンプレートに対して前記サンプルに一致するか否かを判定する判定ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。

【0010】

（１０）本発明の一態様は、生体登録装置が、複数の登録ユーザの生体データのテンプレートに対して主成分分析を行い、前記主成分分析の結果から距離索引法の基準データの集合を生成する基準データ集合生成ステップと、前記生体登録装置が、前記テンプレート毎に前記基準データとの間の類似度を算出し、前記類似度の算出の結果から前記テンプレートと前記基準データとの間の類似度のインデックスを記録するインデックス記録部と、生体認証装置が、前記生体登録装置が生成した距離索引法の基準データの集合に含まれる各基準データと、認証ユーザの生体データのサンプルとの間の類似度を算出する基準データ間類似度算出ステップと、前記生体認証装置が、前記サンプルの類似度の算出の結果と前記生体登録装置が記録したインデックスの類似度とに基づいて、前記インデックスに含まれるテンプレートの中から判定候補のテンプレートを選択する判定候補選択ステップと、前記生体認証装置が、前記判定候補のテンプレートに対して前記サンプルに一致するか否かを判定する判定ステップと、を含む生体認証方法である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、１対多生体認証処理において、距離索引法によって処理の高速化を図ると共に認証精度の向上を図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係る掌紋認証システムの構成例を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係る掌紋登録装置の構成例を示すブロック図である。

【図3】一実施形態に係る掌紋認証方法の登録段階の手順の例を示すフロー図である。

【図4】一実施形態に係る掌紋認証装置の構成例を示すブロック図である。

【図5】一実施形態に係る掌紋認証方法の認証段階の手順の例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態では、生体認証の一例として掌紋認証を挙げて説明する。
図１は、一実施形態に係る掌紋認証システムの構成例を示すブロック図である。図１において、掌紋認証システム１は、掌紋登録装置１０と、掌紋認証装置３０とを備える。掌紋認証システム１と、ユーザ端末２とは、通信ネットワークＮＷを介して通信を行う。通信ネットワークＮＷは、例えば、携帯電話ネットワークや無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の無線通信ネットワーク、インターネットなどである。

【0014】

ユーザ端末２は、例えば、スマートフォンやタブレット型のコンピュータ（タブレットＰＣ）等の携帯通信端末装置であってもよく、又は、据置き型の通信端末装置（例えば、据置き型のパーソナルコンピュータ等）であってもよい。

【0015】

ユーザ端末２は、掌紋データＰを保持する。掌紋データＰは、ユーザの手のひらが被写体として撮像された撮像画像の画像データである。したがって、掌紋データＰは、ユーザの掌紋の画像を含む画像データである。掌紋データＰは、ユーザ端末２が備えるカメラで撮像された撮像画像であってもよく、又は、ユーザ端末２とは別個のカメラで撮像された撮像画像であってもよい。ユーザ端末２は、登録段階において、登録用の掌紋データＰ（Ｐ＿ａ）を掌紋認証システム１へ送信する。ユーザ端末２は、認証段階において、認証用の掌紋データＰ（Ｐ＿ｂ）を掌紋認証システム１へ送信する。掌紋データＰは生体データに対応する。

【0016】

掌紋認証システム１の掌紋登録装置１０は、登録段階において、全登録ユーザの登録用の掌紋データＰ（Ｐ＿ａ）からそれぞれに登録されたテンプレートである全登録ユーザのテンプレートから、距離索引法のインデックスを作成し記録する。掌紋認証システム１の掌紋認証装置３０は、認証段階において、一の認証ユーザの認証用の掌紋データＰ（Ｐ＿ｂ）に基づいたサンプルに対して、掌紋登録装置１０が記録したインデックスを使用して全登録ユーザのテンプレートからサンプルを照合する相手（検索対象）になるテンプレートを絞り込む。

【0017】

本実施形態では、距離索引法のｐｉｖｏｔ（基準データ）として、全登録ユーザのテンプレートに対する主成分分析の結果（主成分分析画像）を使用する。具体的には、第１主成分から第ｎ主成分までのｎ個の主成分分析画像をそれぞれにｐｉｖｏｔに使用して、ｎ個のｐｉｖｏｔを得る。主成分分析画像は、次元毎に各次元の特徴の分散が最大となる画像である。このため、主成分分析画像と異なる複数人の掌紋画像との間の類似度の分布が広範囲に散らばりやすくなるので、テンプレートをｐｉｖｏｔに使用する場合に比して、掌紋画像を識別する精度を向上させることができる。また、低次の主成分分析画像のみを用いて掌紋画像の高精度の識別を行うことができるので、テンプレートをｐｉｖｏｔに使用する場合に比して、ｐｉｖｏｔ数を低減することができるので、サンプルとｐｉｖｏｔとの間の類似度を計算する回数を削減することができる。さらに、低次の主成分分析画像は低解像度の画像になるので、高解像度のテンプレートをｐｉｖｏｔに使用する場合に比して、ｐｉｖｏｔとサンプルとの間の類似度を算出する計算量を削減することができる。このように本実施形態では、距離索引法のｐｉｖｏｔ（基準データ）として全登録ユーザのテンプレートに対する主成分分析の結果（主成分分析画像）を使用することにより、１対多掌紋認証処理において、距離索引法によって処理の高速化を図ると共に、認証精度の向上を図る。

【0018】

以下、本実施形態について詳細に説明する。

【0019】

［掌紋登録装置］
図２は、本実施形態に係る掌紋登録装置の構成例を示すブロック図である。図２において、掌紋登録装置１０は、テンプレート取得部１１と、テンプレート登録データベース（テンプレート登録ＤＢ）１２と、ｐｉｖｏｔ集合生成部（基準データ集合生成部）１３と、インデックス記録部１４とを備える。

【0020】

掌紋登録装置１０の各機能は、掌紋登録装置１０がＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）及びメモリ等のコンピュータハードウェアを備え、ＣＰＵがメモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、掌紋登録装置１０として、汎用のコンピュータ装置を使用して構成してもよく、又は、専用のハードウェア装置として構成してもよい。例えば、掌紋登録装置１０は、インターネット等の通信ネットワークに接続されるサーバコンピュータを使用して構成されてもよい。また、掌紋登録装置１０の各機能はクラウドコンピューティングにより実現されてもよい。また、掌紋登録装置１０は、単独のコンピュータにより実現するものであってもよく、又は掌紋登録装置１０の機能を複数のコンピュータに分散させて実現するものであってもよい。また、掌紋登録装置１０として、例えばＷＷＷシステム等を利用してウェブサイトを開設するように構成してもよい。

【0021】

テンプレート取得部１１は、ユーザ端末２から送信された登録ユーザの登録用の掌紋データＰ＿ａから登録ユーザのテンプレートを取得する。テンプレート取得部１１は、取得した登録ユーザのテンプレートをテンプレート登録ＤＢ１２に登録する。テンプレートは、掌紋データＰ＿ａの掌紋画像領域のうち、全ての領域の画像であってもよく、又は一部の領域の画像であってもよい。

【0022】

テンプレート登録ＤＢ１２は、各登録ユーザのテンプレートを格納する。

【0023】

ｐｉｖｏｔ集合生成部１３は、テンプレート登録ＤＢ１２に登録されている全登録ユーザのテンプレートに対して主成分分析を行い、当該主成分分析の結果（主成分分析画像）から距離索引法のｐｉｖｏｔの集合（ｐｉｖｏｔ集合）を生成する。具体的には、ｐｉｖｏｔ集合生成部１３は、第１主成分から第ｎ主成分までのｎ個の主成分分析画像がそれぞれにｐｉｖｏｔである、ｎ個のｐｉｖｏｔ（主成分分析画像）から構成されるｐｉｖｏｔ集合を生成する。掌紋登録装置１０は、ｐｉｖｏｔ集合を記録する。

【0024】

インデックス記録部１４は、テンプレート登録ＤＢ１２に登録されている全登録ユーザのテンプレートに対して、テンプレート毎に、テンプレートとｐｉｖｏｔ集合内の各ｐｉｖｏｔとの間の類似度を算出する。インデックス記録部１４は、当該類似度の算出の結果から、テンプレート毎に各ｐｉｖｏｔとの間の類似度を示すインデックスを記録する。

【0025】

本実施形態では、テンプレートとｐｉｖｏｔとの間の類似度の算出方法として、画像間の類似度の算出方法の一例であるＮＣＣ（Normalized Cross Correlation、正規化相互相関）を使用する。したがって、インデックス記録部１４は、テンプレート登録ＤＢ１２に登録されている全登録ユーザのテンプレートに対して、テンプレート毎に、テンプレートとｐｉｖｏｔ集合内の各ｐｉｖｏｔとの間のＮＣＣ値を算出する。インデックス記録部１４は、当該ＮＣＣ値の算出の結果から、テンプレート毎に各ｐｉｖｏｔとの間のＮＣＣ値を示すインデックスを記録する。

【0026】

次に図３を参照して本実施形態に係る掌紋認証方法の登録段階の手順を説明する。図３は、本実施形態に係る掌紋認証方法の登録段階の手順の例を示すフロー図である。

【0027】

（ステップＳ１０１） 掌紋登録装置１０は、テンプレート登録ＤＢ１２に登録されている全登録ユーザのテンプレートに対して主成分分析を行い、当該主成分分析の結果（主成分分析画像）から距離索引法のｐｉｖｏｔの集合（ｐｉｖｏｔ集合）を生成する。当該ｐｉｖｏｔ集合は、ｎ個のｐｉｖｏｔ（主成分分析画像）「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」から構成される。

【0028】

（ステップＳ１０２） 掌紋登録装置１０は、テンプレート登録ＤＢ１２に登録されている全登録ユーザのテンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」に対して、テンプレート毎に、テンプレートとｐｉｖｏｔ集合内の各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」との間の類似度を算出する（図３中の照合処理）。掌紋登録装置１０は、当該類似度の算出の結果から、テンプレート毎に各ｐｉｖｏｔとの間の類似度を示すインデックスを記録する（図３中のインデックス生成処理）。これにより、図３に示されるように、インデックス記録部１４には、全登録ユーザのテンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」に対して、テンプレート毎に各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」との間の類似度を示すインデックスが記録される。

【0029】

次に本実施形態に係る掌紋登録装置１０におけるいくつかの変形例を以下に示す。

【0030】

（変形例１－１）
ｐｉｖｏｔ集合生成部１３は、テンプレートの画像サイズを所定サイズに縮小した縮小テンプレートに対して主成分分析を行ってもよい。例えば、１６０画素×１６０画素のテンプレートを８画素×８画素に縮小した縮小テンプレートに対して主成分分析が行われる。

【0031】

（変形例１－２）
テンプレート取得部１１は、既にｐｉｖｏｔ集合が作成された後における新規登録ユーザのテンプレート登録時や既存登録ユーザのテンプレートの更新時において、一の登録ユーザの複数の掌紋データ（例えば、一の登録ユーザの掌紋が撮影された動画データに含まれる複数の掌紋画像など）に対してそれぞれにｐｉｖｏｔ集合内の各ｐｉｖｏｔとの間の類似度を算出し、当該類似度の算出の結果から当該複数の掌紋データ毎に掌紋データと各ｐｉｖｏｔとの間の類似度の順列を作成し、一掌紋データの順列とそれ以外の他の掌紋データの順列との間の各距離の総和が最小になる順列に対応する掌紋データから当該登録ユーザのテンプレートを取得してもよい。

【0032】

［掌紋認証装置］
図４は、本実施形態に係る掌紋認証装置の構成例を示すブロック図である。図４において、掌紋認証装置３０は、サンプル取得部３１と、ｐｉｖｏｔ間類似度算出部（基準データ間類似度算出部）３２と、判定候補選択部３３と、判定部３４とを備える。

【0033】

掌紋認証装置３０の各機能は、掌紋認証装置３０がＣＰＵ及びメモリ等のコンピュータハードウェアを備え、ＣＰＵがメモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。なお、掌紋認証装置３０として、汎用のコンピュータ装置を使用して構成してもよく、又は、専用のハードウェア装置として構成してもよい。例えば、掌紋認証装置３０は、インターネット等の通信ネットワークに接続されるサーバコンピュータを使用して構成されてもよい。また、掌紋認証装置３０の各機能はクラウドコンピューティングにより実現されてもよい。また、掌紋認証装置３０は、単独のコンピュータにより実現するものであってもよく、又は掌紋認証装置３０の機能を複数のコンピュータに分散させて実現するものであってもよい。また、掌紋認証装置３０として、例えばＷＷＷシステム等を利用してウェブサイトを開設するように構成してもよい。

【0034】

サンプル取得部３１は、ユーザ端末２から送信された認証ユーザの認証用の掌紋データＰ＿ｂから認証ユーザのサンプルを取得する。サンプルは、掌紋データＰ＿ｂの掌紋画像領域のうち、全ての領域の画像であってもよく、又は一部の領域の画像であってもよい。例えば、サンプルは、掌紋データＰ＿ｂの掌紋画像領域のうち、テンプレートが取得される領域と同様の領域から取得される。

【0035】

ｐｉｖｏｔ間類似度算出部３２は、掌紋登録装置１０が生成したｐｉｖｏｔ集合内の各ｐｉｖｏｔと、認証ユーザのサンプルとの間の類似度を算出する。サンプルとｐｉｖｏｔとの間の類似度の算出方法は、テンプレートとｐｉｖｏｔとの間の類似度の算出方法と同じであって、本実施形態ではＮＣＣを使用する。したがって、ｐｉｖｏｔ間類似度算出部３２は、掌紋登録装置１０が生成したｐｉｖｏｔ集合内の各ｐｉｖｏｔと、認証ユーザのサンプルとの間のＮＣＣ値を算出する。

【0036】

判定候補選択部３３は、認証ユーザのサンプルの類似度の算出の結果と、掌紋登録装置１０が記録したインデックスとに基づいて、インデックスに含まれるテンプレートの中から判定候補のテンプレートを選択する。

【0037】

判定部３４は、判定候補のテンプレートと認証ユーザのサンプルとの照合処理（１対１掌紋認証処理）を行い、当該照合処理の結果に基づいて、判定候補のテンプレートが認証ユーザのサンプルに一致する（認証成功）か否（認証失敗）かを判定する。この判定結果（認証成功又は認証失敗）は掌紋認証装置３０から出力される。

【0038】

次に図５を参照して本実施形態に係る掌紋認証方法の認証段階の手順を説明する。図５は、本実施形態に係る掌紋認証方法の認証段階の手順の例を示すフロー図である。

【0039】

（ステップＳ２０１） 掌紋認証装置３０は、ユーザ端末２から送信された認証ユーザの認証用の掌紋データＰ＿ｂから認証ユーザのサンプル（認証用サンプル）ａ１を取得する。

【0040】

（ステップＳ２０２） 掌紋認証装置３０は、掌紋登録装置１０が生成したｐｉｖｏｔ集合内の各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」と、認証用サンプルａ１との間の類似度を算出する（図５中の認証用ｐｉｖｏｔ照合スコア集合算出処理）。これにより、認証用サンプルａ１と各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」との間の類似度の集合（認証用ｐｉｖｏｔ照合スコア集合）が生成される。

【0041】

（ステップＳ２０３） 掌紋認証装置３０は、認証用ｐｉｖｏｔ照合スコア集合と、掌紋登録装置１０が記録したインデックスとに基づいて、インデックスに含まれるテンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」の中から判定候補のテンプレートを選択する。具体的には、掌紋認証装置３０は、認証用ｐｉｖｏｔ照合スコア集合内の類似度と、掌紋登録装置１０が記録したインデックス内の各テンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」の類似度とを比較する。ここでは、テンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」毎に、「認証用ｐｉｖｏｔ照合スコア集合」と「テンプレートと各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」との間の類似度の集合」との間の類似度を計算する（図５中の類似度計算処理）。次いで、掌紋認証装置３０は、当該インデックスに含まれるテンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」の中から、当該計算結果の類似度が高い上位の所定数（ｍ個）のテンプレートを、判定候補のテンプレートとして選択する（図５中の候補選択処理）。

【0042】

（ステップＳ２０４） 掌紋認証装置３０は、ｍ個の判定候補のテンプレートに対して、判定候補のテンプレート毎に、判定候補のテンプレートと認証用サンプルａ１との照合処理（１対１掌紋認証処理）を行う（図５中の照合処理）。次いで、掌紋認証装置３０は、当該照合処理の結果に基づいて、判定候補のテンプレートが認証用サンプルａ１に一致する（認証成功）か否（認証失敗）かを判定する（図５中の判定処理）。例えば、掌紋認証装置３０は、当該照合処理の結果の照合スコアが所定の閾値を超えた場合に認証成功であると判定し、そうではない場合に認証失敗であると判定する。

【0043】

次に本実施形態に係る掌紋認証装置３０におけるいくつかの変形例を以下に示す。

【0044】

（変形例２－１）
判定候補選択部３３は、認証用ｐｉｖｏｔ照合スコア集合における認証用サンプルａ１と各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」との間の類似度についての順列と、インデックスにおける各テンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」の各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」間の類似度についての順列とを比較してもよい。具体的には、判定候補選択部３３は、「認証用サンプルａ１と各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」との間の類似度についての順列」と「テンプレートと各ｐｉｖｏｔ「ｐ１，ｐ２，・・・，ｐｎ」との間の類似度についての順列」との間の距離をテンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」毎に計算し、当該インデックスに含まれるテンプレート「ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｘ」の中から、当該計算結果の距離が短い上位の所定数（ｍ個）のテンプレートを、判定候補のテンプレートとして選択する。本変形例２－１によれば、順列は、どちらが大きいか小さいかという情報のみで順番が決まるので、認証ユーザ本人の変動に対するロバスト性が改善されて認証精度が向上する効果が得られる。

【0045】

（変形例２－２）
サンプル取得部３１は、一の認証ユーザの複数の掌紋データ（例えば、一の認証ユーザの掌紋が撮影された動画データに含まれる複数の掌紋画像など）のそれぞれに対して一の掌紋データとそれ以外の他の掌紋データとの照合を行い、当該照合の結果の照合スコアが最大である掌紋データから当該認証ユーザのサンプルを取得してもよい。

【0046】

上述した実施形態によれば、１対多掌紋認証処理において、距離索引法のｐｉｖｏｔ（基準データ）として全登録ユーザのテンプレートに対する主成分分析の結果（主成分分析画像）を使用することにより、距離索引法によって処理の高速化を図ると共に、認証精度の向上を図ることができる。

【0047】

なお、掌紋登録装置１０と掌紋認証装置３０とは、別個の装置として構成されてもよく、又は同じ装置として構成されてもよい。

【0048】

本実施形態に係る掌紋認証システム１は、例えばオンラインでの決済サービスにおける本人認証処理などに適用可能である。

【0049】

なお、これにより、例えば掌紋認証システムを利用した本人認証サービスにおける総合的なサービス品質の向上を実現することができることから、国連が主導する持続可能な開発目標（SDGs）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

【0050】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0051】

上述した実施形態では、生体認証の一例として掌紋認証を挙げたが、例えば指紋認証や顔認証や虹彩認証等の生体認証にも適用可能である。
また、上述した各装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0052】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【符号の説明】

【0053】

１…掌紋認証システム、１０…掌紋登録装置、１１…テンプレート取得部、１２…テンプレート登録データベース（テンプレート登録ＤＢ、１３…ｐｉｖｏｔ集合生成部（基準データ集合生成部）、１４…インデックス記録部、３０…掌紋認証装置、３１…サンプル取得部、３２…ｐｉｖｏｔ間類似度算出部（基準データ間類似度算出部）、３３…判定候補選択部、３４…判定部、２…ユーザ端末、ＮＷ…通信ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】