特許 7223720 生体画像送信装置、生体画像送信プログラム、生体画像送信方法および生体画像伝送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-08

(45)【発行日】2023-02-16

(54)【発明の名称】生体画像送信装置、生体画像送信プログラム、生体画像送信方法および生体画像伝送システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 21/32 20130101AFI20230209BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20230209BHJP

   G06F 21/60 20130101ALI20230209BHJP

   G06F 21/62 20130101ALI20230209BHJP

【ＦＩ】

G06F21/32

G06T7/00 510D

G06F21/60 360

G06F21/62 345

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020048481

(22)【出願日】2020-03-18

(65)【公開番号】P2021149481

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000237639

【氏名又は名称】富士通フロンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智晴

【審査官】局 成矢

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００８／０３１７３７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－００８８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第９５／０２９４６２（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１６００１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０１４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９２６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７４３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】鈴木 理道 ほか，Compressed Sensing に基づく生体情報秘匿化センサーに関する研究，２０１２ 第２９回 暗号と情報セキュリティシンポジウム概要集，2012年02月28日，１Ｆ３－３, pp.1-6

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ２１／３２

Ｇ０６Ｔ ７／００

Ｇ０６Ｆ ２１／６０

Ｇ０６Ｆ ２１／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体認証に関する生体情報を含む生体画像に対して前記生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去する第１のフィルタ処理を行うフィルタ部と、
前記第１のフィルタ処理後の生体画像を２階微分してＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタに関する３つの基底画像に分解する分解部と、
前記３つの基底画像をＲＧＢそれぞれの色画像とする疑似カラー画像に合成して圧縮する圧縮処理部と、
前記圧縮処理部が圧縮した前記疑似カラー画像を暗号化して送信する送信部と、
を有することを特徴とする生体画像送信装置。

【請求項2】

生体認証に関する生体情報を含む生体画像に対して前記生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去する第１のフィルタ処理を行い、
前記第１のフィルタ処理後の生体画像を２階微分してＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタに関する３つの基底画像に分解し、
前記３つの基底画像をＲＧＢそれぞれの色画像とする疑似カラー画像に合成して圧縮し、
圧縮した前記疑似カラー画像を暗号化して送信する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする生体画像送信プログラム。

【請求項3】

生体認証に関する生体情報を含む生体画像に対して前記生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去する第１のフィルタ処理を行い、
前記第１のフィルタ処理後の生体画像を２階微分してＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタに関する３つの基底画像に分解し、
前記３つの基底画像をＲＧＢそれぞれの色画像とする疑似カラー画像に合成して圧縮し、
圧縮した前記疑似カラー画像を暗号化して送信する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする生体画像送信方法。

【請求項4】

伝送路を介して互いに接続される生体画像送信装置と、生体画像受信装置とを有する生体画像伝送システムであって、
前記生体画像送信装置は、
生体認証に関する生体情報を含む生体画像に対して前記生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去する第１のフィルタ処理を行うフィルタ部と、
前記第１のフィルタ処理後の生体画像を２階微分してＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタに関する３つの基底画像に分解する分解部と、
前記３つの基底画像をＲＧＢそれぞれの色画像とする疑似カラー画像に合成して圧縮する圧縮処理部と、
前記圧縮処理部が圧縮した前記疑似カラー画像を暗号化して送信する送信部と、を有し、
前記生体画像受信装置は、
暗号化された前記疑似カラー画像を復号化する復号化部と、
復号化した前記疑似カラー画像に基づき前記生体画像を復元する復元部と、
復元した前記生体画像を出力する出力部と、を有する、
ことを特徴とする生体画像伝送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、生体画像送信装置、生体画像送信プログラム、生体画像送信方法および生体画像伝送システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、人体の生体情報を用いて生体認証を行う生体認証システムが利用されている。生体認証に用いられる生体情報の例としては、静脈、指紋、虹彩等が挙げられる。このような生体認証システムは、登録データとして利用者から生体情報を予め取得しておき、認証時に認証データとして利用者の静脈、指紋、虹彩等を撮像した撮像画像（生体画像）を取得し、登録データと認証データとを照合することにより認証を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１３／０８８５６６号

【文献】特開２０１８－１０３９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の従来技術では、プライバシー保護に配慮した生体画像の伝送が行われていないという問題がある。例えば、利用者の静脈、指紋、虹彩等を撮像した際に、個人を特定する文字情報などが紛れ込む場合、個人を特定する文字情報を含んだままの生体画像が伝送される。このため、例えば登録データとの照合までの伝送途中で生体画像が読み取られた場合、個人を特定する文字情報も容易に参照されてしまうこととなる。

【0005】

１つの側面では、プライバシー保護に配慮した生体画像の伝送を支援可能とする生体画像送信装置、生体画像送信プログラム、生体画像送信方法および生体画像伝送システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの案では、生体画像送信装置は、フィルタ部と、分解部と、送信部とを有する。フィルタ部は、生体認証に関する生体情報を含む生体画像に対して生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去する第１のフィルタ処理を行う。分解部は、第１のフィルタ処理後の生体画像を基底画像群に分解する。送信部は、分解した基底画像群を送信する。

【発明の効果】

【0007】

プライバシー保護に配慮した生体画像の伝送を支援できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態にかかる生体画像伝送システムの機能構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、生体画像に対するフィルタ処理例を説明する説明図である。

【図3】図３は、基底画像群の一例を説明する説明図である。

【図4】図４は、疑似カラー画像の一例を説明する説明図である。

【図5】図５は、Ｓｔｅｅｒａｂｌｅフィルタによる画像例を説明する説明図である。

【図6】図６は、コンピュータ構成例を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、実施形態にかかる生体画像送信装置、生体画像送信プログラム、生体画像送信方法および生体画像伝送システムを説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の実施形態で説明する生体画像送信装置、生体画像送信プログラム、生体画像送信方法および生体画像伝送システムは、一例を示すに過ぎず、実施形態を限定するものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組みあわせてもよい。

【0010】

図１は、実施形態にかかる生体画像伝送システムの機能構成例を示すブロック図である。生体画像伝送システム１００は、例えば、生体認証装置に備えられる。生体認証装置は、手足の指紋、目の網膜、顔面、血管などの生体認証に関する生体情報を撮像した生体画像４に含まれる生体情報の特徴を認識して、個人認証する装置である。生体画像伝送システム１００は、この生体認証装置に備えられ、生体情報を含む生体画像４を伝送して出力画像５として生体認証装置の認証部に出力する。

【0011】

なお、本実施形態では生体情報として目の網膜を例示するが、生体情報は手足の指紋、顔面などであっても本実施形態と同様に適用できることは言うまでもないことである。

【0012】

図１に示すように、生体画像伝送システム１００は、伝送路３を介して互いに接続される生体画像送信装置１と、生体画像受信装置２とを有する。なお、伝送路３については、例えば生体認証装置内での伝送を行う場合は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルなどを適用できる。また、認証部を有するサーバ装置などに伝送を行う場合、伝送路３についてはインターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などを適用できる。

【0013】

生体画像送信装置１は、生体情報を含む生体画像４に関するデータを伝送路３を介して生体画像受信装置２へ送信する装置である。生体画像受信装置２は、伝送路３を介して生体画像送信装置１より伝送された生体画像４に関するデータを受信し、受信したデータに基づき出力画像５を出力する装置である。

【0014】

具体的には、生体画像送信装置１は、フィルタ部１１、分解部１２、圧縮処理部１３および送信部１４を有する。また、生体画像受信装置２は、受信部２１、伸長処理部２２、フィルタ部２３および出力部２４を有する。

【0015】

フィルタ部１１は、生体情報を含む生体画像４に対し、生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去するフィルタ処理を行う処理部である。具体的には、フィルタ部１１は、生体画像４に含まれる目の網膜に対応する比較的低域の空間周波数成分を透過し、文字情報等の高域の空間周波数成分を除去するＬＰＦ（Low-Pass Filter）処理を行う（Ｓ１）。

【0016】

図２は、生体画像４に対するフィルタ処理例を説明する説明図である。図２に示すように、生体画像４は、フィルタ部１１によるＬＰＦ処理により、例えば目の網膜に対応する空間周波数成分を残し、他の空間周波数成分を除去した生体画像４１となる。具体的にはＧａｕｓｓｉａｎ関数の核による畳み込み演算を行う。

【0017】

なお、本実施形態では、フィルタ部１１は、目の網膜に対応する空間周波数成分を透過するＬＰＦ処理を例示するが、フィルタ部１１が透過する空間周波数成分は、生体画像４に含まれる生体情報に応じて適宜設定される。例えば、生体情報が顔面である場合は、顔面の特徴（目、鼻、口の形状）を抽出するのに適した空間周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去するようなバンドパスフィルタであってもよい。

【0018】

分解部１２は、フィルタ処理後の生体画像４１を基底画像群に分解する処理部である。ここでいう基底画像群は、元の生体画像４１に戻すための複数の基底画像である。

【0019】

具体的には、分解部１２は、フィルタ処理後の生体画像４１を２階微分し（Ｓ２）、Ｓｔｅｅｒａｂｌｅフィルタに関する３つの基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙに分解する。

【0020】

図３は、基底画像群の一例を説明する説明図である。図３に示すように、分解部１２は、生体画像４１の画素ｆ（ｘ，ｙ）に関する２階微分（偏微分）により、∂^２ｆ／∂ｘ^２の基底画像Ｇｘｘ、∂^２ｆ／∂ｘ∂ｙの基底画像Ｇｘｙ、∂^２ｆ／∂ｙ^２の基底画像Ｇｙｙが得られる。

【0021】

なお、本実施形態では生体画像４１をＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタに関する３つの基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙに分解する場合を例示するが、基底画像群は２階偏微分によるものに限定するものではない。例えば、生体画像４１をウェーブレット変換に関する基底画像群に分解してもよい。

【0022】

圧縮処理部１３は、分解部１２が生体画像４１より分解した基底画像群を合成して圧縮する処理部である。具体的には、圧縮処理部１３は、分解部１２が分解した３つの基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、ＧｙｙをＲＧＢそれぞれの色画像とする疑似カラー画像にＲＧＢ合成する（Ｓ３）。

【0023】

図４は、疑似カラー画像の一例を説明する説明図である。図４に示すように、圧縮処理部１３は、例えば基底画像ＧｘｘをＲ（Ｒｅｄ）画像、基底画像ＧｘｙをＧ（Ｇｒｅｅｎ）画像、基底画像ＧｙｙをＢ（Ｂｌｕｅ）画像とする疑似カラー画像４２に合成する。

【0024】

次いで、圧縮処理部１３は、基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙを合成した疑似カラー画像４２を所定の圧縮方式（例えば汎用的なＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）圧縮手法）で圧縮する（Ｓ４）。なお、圧縮処理部１３における圧縮は、例えばＪＰＥＧ圧縮などの情報量の欠落がある非可逆圧縮であってもよいし、ＰＮＧ（Portable Network Graphics）などの情報量を保ったままの可逆圧縮であってもよい。

【0025】

送信部１４は、圧縮処理部１３により圧縮後の疑似カラー画像４２を所定の暗号化方式で暗号化し（Ｓ５）、伝送路３を介して生体画像受信装置２へ送信する。なお、送信部１４における暗号化方式は、例えばＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）などを適用できる。

【0026】

受信部２１は、伝送路３を介して生体画像送信装置１より伝送されたデータを受信し、受信したデータの復号化を行う（Ｓ６）。すなわち、受信部２１は、復号化部の一例であり、復号化により圧縮後の疑似カラー画像４２を得る。

【0027】

伸長処理部２２は、受信部２１により復号化されたデータ（圧縮後の疑似カラー画像４２）に対し、圧縮処理部１３とは逆の伸長処理を行う処理部である。具体的には、伸長処理部２２は、圧縮後の疑似カラー画像４２を伸長して圧縮前の疑似カラー画像４２に戻す（Ｓ７）。次いで、伸長処理部２２は、疑似カラー画像４２よりＲＧＢそれぞれの色画像にＲＧＢ分解し（Ｓ８）、基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙを得る。

【0028】

フィルタ部２３は、伸長処理部２２より得られた基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙに基づき、生体画像を復元する処理部であり、復元部の一例である。具体的には、フィルタ部２３は、基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙに基づくＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタ処理により（Ｓ９）、角度（θ＝０°、…、θ＝１５７．５°）ごとにエッジを強調した画像４３ａ、…４３ｃを生成する。

【0029】

図５は、Ｓｔｅｅｒａｂｌｅフィルタによる画像例を説明する説明図である。図５に示すように、フィルタ部２３は、基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙに基づくＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタ処理により、例えばθ＝０°から２２．５°ごとにエッジを強調した画像４３ａ、…４３ｃを複数生成する。このように作成した複数の画像４３ａ、…４３ｃを結合（例えば最大画素値を足し合わせて１つの画像に結合）することで、生体画像を復元することができる。

【0030】

出力部２４は、フィルタ部２３が復元した生体画像を出力する処理部である。具体的には、出力部２４は、フィルタ部２３が生成した複数の画像４３ａ、…４３ｃより最大画素値を足し合わせて１つの画像に結合したものを出力画像５として出力する。

【0031】

生体画像伝送システム１００では、上述したＳ１～Ｓ９の処理を順次実行することで、生体情報を含む生体画像４を伝送路３を介して伝送し、出力画像５として生体認証装置の認証部に出力する。

【0032】

なお、生体画像伝送システム１００の圧縮処理部１３における圧縮処理および伸長処理部２２における伸長処理については、省いてもよい。すなわち、送信部１４は、分解部１２が分解した基底画像群を圧縮することなく、そのまま暗号化して送信してもよい。

【0033】

以上のように、生体画像送信装置１は、フィルタ部１１と、分解部１２と、送信部１４とを有する。フィルタ部１１は、生体認証に関する生体情報を含む生体画像４に対して生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去するフィルタ処理を行う。分解部１２は、フィルタ処理後の生体画像４１を基底画像群（基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙ）に分解する。送信部１４は、分解した基底画像群を暗号化し、伝送路３を介して生体画像受信装置２へ送信する。

【0034】

これにより、生体画像伝送システム１００では、例え生体画像受信装置２への伝送途中の暗号化されたデータが参照されて、復号化された場合であっても元の画像に戻すことは困難である。また、仮に元の画像に戻せたとしても、生体情報に関する所定の周波数成分を透過し、他の周波数成分を除去するフィルタ処理が行われていることから、生体情報以外の個人を特定する文字情報を読み取ることは困難である。このように、生体画像伝送システム１００では、プライバシー保護に配慮した生体画像の伝送を支援することができる。

【0035】

また、生体画像受信装置２は、受信部２１と、フィルタ部２３と、出力部２４とを有する。受信部２１は、生体画像送信装置１で暗号化された基底画像群を復号化する。フィルタ部２３は、復号化した基底画像群（基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙ）に基づき生体画像を復元する。出力部２４は、復元した生体画像を出力画像５として出力する。これにより、生体画像受信装置２では、生体画像送信装置１より暗号化されて伝送された基底画像群よりフィルタ処理後の生体画像を得ることができる。

【0036】

また、生体画像送信装置１は、基底画像群を合成して圧縮する圧縮処理部１３を更に有する。送信部１４は、圧縮処理部１３が圧縮した合成画像を暗号化して送信する。このように基底画像群の圧縮処理を行うことで、生体画像送信装置１では、基底画像群を効率よく伝送することができる。

【0037】

また、分解部１２は、フィルタ処理後の生体画像４１を２階微分してＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタに関する３つの基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙに分解する。これにより、受信側（生体画像受信装置２）では、伝送された３つの基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、ＧｙｙによるＳｔｅｅｒａｂｌｅフィルタでフィルタ部１１によるフィルタ処理後の生体画像を得ることができる。

【0038】

また、圧縮処理部１３は、３つの基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、ＧｙｙをＲＧＢそれぞれの色画像とする疑似カラー画像４２に合成する。生体画像４１を２階微分して得られた３つの基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙは、互いに相関が高い画像である。したがって、基底画像Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、ＧｙｙをＲＧＢそれぞれの色画像とする疑似カラー画像４２に合成し、例えば汎用的なＪＰＥＧ圧縮手法を用いて圧縮することで、効率的に圧縮することができる。また、このように圧縮効率を高めることで、伝送路３を介した伝送を高速に行うことができる。

【0039】

また、上記実施形態において説明した生体画像送信装置１および生体画像受信装置２が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述したプログラムを作成することもできる。例えば、生体画像送信装置１および生体画像受信装置２が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述したプログラムを作成することもできる。この場合、コンピュータがプログラムを実行することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、かかるプログラムをコンピュータが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に読み込ませて実行することにより上記実施形態と同様の処理を実現してもよい。以下に、一例として、生体画像送信装置１および生体画像受信装置２と同様の機能を実現するプログラムを実行するコンピュータ構成の一例を説明する。

【0040】

図６は、コンピュータ構成例を説明する説明図である。図６に示すように、コンピュータ１０００は、ＣＰＵ１１００と、ＲＯＭ１２００と、通信部１３００とを有する。さらに、このコンピュータ１０００は、ＨＤＤ１５００と、ＲＡＭ１６００とを有する。これらの各部はバス１４００を介して接続される。

【0041】

ＨＤＤ１５００には、上記の実施形態で示したフィルタ部１１、分解部１２、圧縮処理部１３、送信部１４、受信部２１、伸長処理部２２、フィルタ部２３および出力部２４と同様の機能を発揮するプログラム１５００ａが予め記憶される。このプログラム１５００ａについては、図１に示したフィルタ部１１、分解部１２、圧縮処理部１３、送信部１４、受信部２１、伸長処理部２２、フィルタ部２３および出力部２４の各構成要素と同様、適宜統合又は分離してもよい。すなわち、ＨＤＤ１５００に格納される各データは、常に全てのデータがＨＤＤ１５００に格納される必要はなく、処理に必要なデータがＨＤＤ１５００に格納されればよい。

【0042】

そして、ＣＰＵ１１００が、プログラム１５００ａをＨＤＤ１５００から読み出してＲＡＭ１６００に展開する。これによって、プログラム１５００ａは、プロセス１６００ａとして機能する。このプロセス１６００ａは、ＨＤＤ１５００から読み出した各種データを適宜ＲＡＭ１６００上の自身に割り当てられた領域に展開し、この展開した各種データに基づいて各種処理を実行する。具体的には、プロセス１６００ａは、フィルタ部１１、分解部１２、圧縮処理部１３、送信部１４、受信部２１、伸長処理部２２、フィルタ部２３および出力部２４と同様の処理を実行し、通信部１３００を介して生体画像の送受信（伝送）を行う。

【0043】

なお、上記のプログラム１５００ａについては、必ずしも最初からＨＤＤ１５００やＲＯＭ１２００に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータ１０００に挿入されるフレキシブルディスク、いわゆるＦＤ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの可搬用の物理媒体にプログラム１５００ａを記憶させる。そして、コンピュータ１０００がこれらの可搬用の物理媒体からプログラム１５００ａを取得して実行するようにしてもよい。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１０００に接続される他のコンピュータまたはサーバ装置などにプログラム１５００ａを記憶させておき、コンピュータ１０００がこれらからプログラム１５００ａを取得して実行するようにしてもよい。

【0044】

なお、上記実施形態の各処理の中で、途中で処理を終了する場合、プロセス１６００ａを終了させずに、別の処理を行ってもよい。別の処理としては、例えば、撮影された生体データについて従来通りの登録処理や認証処理を行うことが挙げられる。

【符号の説明】

【0045】

１…生体画像送信装置
２…生体画像受信装置
３…伝送路
４…生体画像
５…出力画像
１１…フィルタ部
１２…分解部
１３…圧縮処理部
１４…送信部
２１…受信部
２２…伸長処理部
２３…フィルタ部
２４…出力部
４１…生体画像
４２…疑似カラー画像
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ…画像
１００…生体画像伝送システム
１０００…コンピュータ
１１００…ＣＰＵ
１２００…ＲＯＭ
１３００…通信部
１４００…バス
１５００…ＨＤＤ
１５００ａ…プログラム
１６００…ＲＡＭ
１６００ａ…プロセス
Ｇｘｘ、Ｇｘｙ、Ｇｙｙ…基底画像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】