生物体认证装置、生物体认证方法以及生物体认证程序

技术领域

本发明涉及生物体认证装置、生物体认证方法以及生物体认证程序。

背景技术

在自动柜员机、自助服务终端中，存在利用生物体认证技术认证个人的情况。对于该生物体认证技术来说，由于无需顾客记住用于密码认证的密码，所以能够提高顾客的便利性。

在生物体认证技术中，获取表征个人的生物体的生物体信息，并将该生物体信息与数据库中登录的多个人物的生物体信息进行匹配，在两者一致的情况下认证成功。但是，在该方法中，由于需要检索数据库中登录的所有人的生物体信息，所以存在认证花费时间的问题。

因此，提出了高速进行认证的各种方案。

例如，提出了利用数据量较小的生物体信息将候选人限定到一定程度之后利用数据量较大的生物体信息将候选人确定为一人的方法(例如，参照专利文献1)。

另外，也提出了按照人的国籍、性别以及年龄来改变认证用的算法的方法(例如，参照专利文献2)。

专利文献1:日本特开2007－156790号公报

专利文献2:日本特开2017－162010号公报

然而，在这些方法中，生物体所具有的生物体信息没有得到充分利用，而损害了生物体认证所具有的优异的辨别精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高速地进行认证的生物体认证装置、生物体认证方法以及生物体认证程序。

根据一个方面，提供一种生物体认证装置，具有：图像获取部，获取包含一个以上的人的面部的图像；提取部，从上述获取的图像中确定拍摄有上述一个以上的人排列的队列的带头者的面部的区域，并提取确定出的区域所包含的上述带头者的面部特征信息；筛选部，通过将提取出的上述特征信息与存储部中存储的特征信息进行匹配的第一匹配处理，从上述多个人中筛选与上述带头者类似的人的组，其中，上述存储部存储有表示多个人的面部特征的特征信息以及每个上述人的生物体信息；生物体信息获取部，获取上述带头者的上述生物体信息；以及认证部，通过对上述存储部中存储的上述生物体信息中上述组所包含的每个人的上述生物体信息与上述获取的上述带头者的上述生物体信息进行匹配的第二匹配处理，来认证上述带头者。

根据一个侧面，能够高速地进行认证。

附图说明

图1是表示本实施方式的生物体认证装置的整体结构的示意图。

图2是本实施方式的认证服务器的硬件结构图。

图3是本实施方式的个别认证装置的硬件结构图。

图4是本实施方式的生物体认证装置的功能结构图。

图5A是表示在本实施方式中从相机观察的队列的例子的图，图5B是表示在本实施方式中在图5A所示的情况下由图像获取部获取的图像的例子的图。

图6A是在本实施方式中从相机观察的队列的另一例子的图，图6B是在本实施方式中在图6A所示的情况下由图像获取部获取的图像的例子的图。

图7是表示本实施方式的生物体认证方法的流程图(其1)。

图8是表示本实施方式的生物体认证方法的流程图(其2)。

图9是表示本实施方式的生物体认证方法的流程图(其3)。

图10是表示本实施方式的生物体认证方法的流程图(其4)。

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式进行说明。

＜整体结构＞

图1是表示本实施方式的生物体认证装置的整体结构的示意图。

在本实施方式中，假定在银行、店铺等产生了多个人12的队列11，每个人12如后述那样利用生物体认证装置1接受认证的情况。此外，每个人12沿着箭头A在用柱9规定的区域行走。

生物体认证装置1具备：操作终端2、个别认证装置3、认证服务器4、存储部5以及相机6。

其中，操作终端2例如是自动柜员机、自助服务终端。对于操作终端2的设置台数并不特别限定，可以仅设置一台操作终端2，也可以设置多台操作终端2。另外，在各个操作终端2设置静脉传感器，作为获取各人12的生物体信息13的生物体传感器7。静脉传感器是获取人物的手掌的静脉图案的设备。

个别认证装置3是基于由生物体传感器7获取的生物体信息认证个人的装置，经由LAN(Local Area Network：局域网)等网络与认证服务器4连接。

认证服务器4是在由个别认证装置3进行的认证之前，限定认证对象的人的候选的计算机。在本例中，在认证服务器4设置共享存储器10。共享存储器10是DRAM(DynamicRandom Access Memory：动态随机存取存储器)等易失性存储器，存储限定后的人12的组G。

另一方面，存储部5是存储生物体信息数据库DB的硬件。该生物体信息数据库DB中，储存表示允许利用操作终端2的交易的所有人12的面部特征的特征信息、以及每个人的生物体信息13。对于作为存储部5使用的硬件并不特别限定，也可以设置硬盘驱动器、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等非易失性的存储装置作为存储部5，也可以设置DRAM等易失性的存储装置作为存储部5。

另外，相机6朝向队列11的带头者12a，拍摄带头者12a及其周围的静止图像。

＜硬件结构＞

图2是认证服务器4的硬件结构图。

如图2所示，认证服务器4具有：共享存储器10、第一存储器15、第二存储器16、通信部17、处理器18以及存储装置19。这些各部经由总线20相互连接。

其中，存储装置19是闪存等非易失性的存储装置，存储本实施方式的生物体认证程序21。

此外，也可以使该生物体认证程序21记录于计算机可读取的记录介质22，使处理器18读取记录介质22的生物体认证程序21。

作为这样的记录介质22，例如有CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory：光盘-只读存储器)、DVD(Digital Versatile Disc：数字多功能光盘)、以及USB(UniversalSerial Bus：通用串行总线)存储器等物理便携式记录介质。另外，也可以使用闪存等半导体存储器、硬盘驱动器作为记录介质22。这些记录介质22不是如没有物理形式的载波那样的临时介质。

进一步，也可以使与公用线路、因特网以及LAN(Local Area Network)等连接的装置存储生物体认证程序21，处理器18读出生物体认证程序21并执行。

而且，第一存储器15是如DRAM等那样临时存储数据的硬件，在该第一存储器15上将上述生物体认证程序21展开。

另外，在本例中，表示用相机6拍摄的面部特征的特征信息14也被存储至第一存储器15。此外，也可以不像这样使特征信息14和生物体认证程序21储存至第一存储器15，而设置用于存储特征信息14的专用的存储器。

另一方面，第二存储器16是读出速度比第一存储器15快的设备。作为这样的设备，有处理器18的高速缓冲存储器、SRAM(Static RAM：静态RAM)。另外，在使用特征信息14进行匹配时，如后述那样处理器18使特征信息14从第一存储器15移动到第二存储器16。

共享存储器10是个别认证装置3能够进行参照、删除等访问的DRAM等易失性存储器，存储包含于组G的每个人的生物体信息13和特征信息14。

而且，通信部17例如是LAN的接口。通过该通信部17，将个别认证装置3、存储部5以及相机6分别连接到认证服务器4。

处理器18是控制认证服务器4的各部、或与第一存储器15配合执行生物体认证程序21的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等硬件。此外，也可以通过使用具有多个核的处理器18、或使用多个处理器18，并列地执行生物体认证程序21。进一步，也可以使用ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)作为处理器18。

此外，在图1的例子中，与认证服务器4分立地设置存储部5，在该存储部5中储存有生物体信息数据库DB，但也可以使生物体信息数据库DB存储至第一存储器15、存储装置19。

另一方面，图3是个别认证装置3的硬件结构图。

如图3所示，个别认证装置3具有：存储器30、通信部31以及处理器32。这些各部经由总线33相互连接。

其中，存储器30是如DRAM等那样临时存储数据的硬件，在该存储器30上展开个别认证程序。

而且，通信部31例如是LAN的接口。通过该通信部31，个别认证装置3连接到认证服务器4。

处理器32是控制个别认证装置3的各部、或与存储器30配合执行个别认证程序的CPU等硬件。

＜功能结构＞

图4是生物体认证装置1的功能结构图。

如图4所示，认证服务器4能够访问个别认证装置3、存储部5以及相机6中的每一个。

其中，在存储部5储存上述的生物体信息数据库DB。生物体信息数据库DB是对允许利用操作终端2的交易的所有的人12与该人的生物体信息13以及特征信息14建立对应关系的数据库。

另外，认证服务器4具有：图像获取部41、提取部42、筛选部43以及判定部44。这些各部通过第一存储器15与处理器18协作执行生物体认证程序21来实现。

其中，图像获取部41通过从相机6获取拍摄数据，以一定的周期获取包含队列11的带头者12a的图像。对于该周期并不特别限定，但在本例中，将该周期设为0.3秒。

图5A是表示从相机6观察到的队列11的例子的图。

在图5A的例子中，相机6拍摄柱9之间的区域。而且，完整地看得见带头者12a的面部，相对于此比带头者12a靠后的各人12的面部缺少一部分。

图5B是表示在这种情况下由图像获取部41获取的图像53的例子的图。

图5B中的矩形区域S是由后述的提取部42在图像53内检索作为拍摄有各人12的面部的区域确定出的部分。由于从相机6完整地看得见带头者12a的面部，所以带头者12a的矩形区域S为完整地包含其面部的矩形区域。另一方面，比带头者12a靠后的人12的矩形区域S为仅包含该人的面部的一部分的区域。

在像这样仅完整地看得见带头者12a的面部的情况下，利用如图5B那样包含带头者12a的图像53如后述那样进行认证。

另一方面，图6A是表示从相机6观察到的队列11的其它例子的图。

在图6A的例子中，第二个人12b的面部未被带头者12a遮挡。

图6B是表示在这种情况下由图像获取部41获取的图像53的例子的图。在像这样完整地看得见多个面部的情况下，存在多个完整地包含面部的矩形区域S。此时，生成多个包含各矩形区域S中的每个区域的图像53，使用这些图像53如后述那样进行认证。

再次参照图4。

提取部42在由图像获取部41获取的图像53中检索带头者12a的面部。在检测出面部的情况下，提取部42提取该面部特征信息14。作为这样的特征信息14，例如有表示眼睛、鼻以及口的相互的位置关系的标志信息。

如上述的图5B那样，在不完整地拍摄有带头者12a以外的人12的面部的情况下，提取部42判断为带头者12a以外的人的特征信息14不完整。因此，此时，通过提取部42仅提取带头者12a的特征信息14。

另一方面，如上述的图6B那样，在完整地拍摄有带头者12a和第二个人12b双方的面部的情况下，提取部42提取带头者12a和第二个人12b双方的特征信息14。

筛选部43对由提取部42提取出的特征信息14和生物体信息数据库DB的特征信息14进行匹配。由此，筛选部43筛选生物体信息数据库DB所包含的多个人中面部与带头者12a类似的人的组G。

在由提取部42提取出的带头者12a的特征信息14发生变化时，判定部44判定为带头者12a更换为其他人。

另外，个别认证装置3具有生物体信息获取部51和认证部52。

这些各部通过处理器32与存储器30协作执行上述的个别认证程序来实现。

其中，生物体信息获取部51从生物体传感器7获取带头者12a的生物体信息13。如上所述，生物体传感器7是静脉传感器。在该情况下，通过生物体信息获取部51，获取手掌的静脉图案的特征作为生物体信息13。

另外，认证部52通过对包含于组G的每个人的生物体信息13和由生物体信息获取部51获取的带头者12a的生物体信息13进行匹配，来认证带头者。

＜生物体认证方法＞

接下来，对本实施方式的生物体认证方法进行说明。

图7～图10是表示本实施方式的生物体认证方法的流程图。

首先，在步骤S1中，相机6拍摄包含带头者12a的图像53(参照图4B、图5B)。

接下来，移至步骤S2，图像获取部41获取图像53。

接着，移至步骤S3，提取部42在图像53中检索带头者12a的面部。

然后，移至步骤S4，提取部42判定是否能够检测出面部。

在这里，在判定为不能检测出面部的(否)情况下，移至步骤S5，待机，直到能够获取包含带头者12a的面部的图像53。

另一方面，当在步骤S4中判定为能够检测出面部(是)的情况下，移至步骤S6。

在步骤S6中，提取部42判定图像53中是否存在多个面部。例如，在如图5B那样比带头者12a靠后的每个人12的面部缺少一部分的情况下，提取部42判定为不存在多个面部。另一方面，在如图6B那样带头者12a后面的人的面部未被遮挡的情况下，提取部42判定为存在多个面部。

在这里，在判定为存在多个面部(是)的情况下，移至步骤S7。

在步骤S7中，如图6B所示，切取由相机6拍摄到的图像而生成多个图像53，以使每个图像中收入各人12的面部。然后，对这多个图像53进行以下各处理。

另一方面，在判定为不存在多个面部(否)的情况下，移至步骤S8。

在步骤S8中，提取部42在图像53中确定拍摄人12的面部的矩形区域S。然后，提取部42作为矩形区域S所包含的面部的特征信息14，提取表示眼睛、鼻以及口的相互的位置关系的标志信息。与此同时，提取部42生成表示图像53所包含的面部的面积的面积数据。

接下来，移至步骤S9，判定部44判定第一存储器15中是否有特征信息14。

在这里，在判定为没有特征信息14(否)的情况下，移至步骤S10。

在步骤S10中，判定部44将在步骤S8中提取出的特征信息14和面积数据新保存至第一存储器15。在本实施方式中，如后所述在随时更新特征信息14时，在最新的特征信息14与之前的特征信息14不一致之后经过了规定时间时，判断为带头者12a朝向操作终端2走来。

为了能够进行这样的判断，将最新的特征信息14与之前的特征信息14一致的时刻作为特征一致时刻保存至第一存储器15。此外，在像步骤S10那样向第一存储器15新保存了特征信息14的情况下，将该保存时刻储存为特征一致时刻。

另一方面，当在步骤S9中判定为有特征信息14(是)的情况下，移至步骤S11。

在步骤S11中，判定部44对第一存储器15中当前时刻保存的特征信息14与在步骤S8中新提取的特征信息14进行匹配。

在这里，在该匹配失败的情况下，带头者12a更换为其它人的可能性较高。

因此，在接下来的步骤S12中，判定部44基于步骤S11的匹配结果，判定带头者12a是否是同一人。例如，在步骤S11的匹配成功的情况下，由于带头者12a的特征信息14没有变化，所以判定部44判定为带头者是同一人。另一方面，在该匹配失败的情况下，由于带头者12a的特征信息14发生了变化，所以判定部44判定为带头者12a不是同一人。

在这里，在判定为是同一人的特征信息14(是)的情况下，移至步骤S13。

在步骤S13中，将上述特征一致时刻更新为当前时刻。

接下来，移至步骤S14，提取部42判定在不同的时刻获取的图像53中新时刻的面部的面积是否比旧时刻的面部的面积大。该判定通过提取部42对在步骤S8中生成的面积数据与第一存储器15中当前时刻保存的面积数据进行匹配来进行。

在这里，在判定为新时刻的面部的面积比旧时刻的面部的面积大(是)的情况下，移至步骤S15。

在该步骤S15中，提取部42在第一存储器15中覆写在步骤S8中提取的特征信息14和面积数据。由此，特征信息14被更新为新时刻的信息。

另外，图像53中的面部的面积越大，从该图像53获得的特征信息14的可靠性也越高。因此，通过在像这样面部的面积较大的情况下更新特征信息14，能够提高第一存储器15内的特征信息14的可靠性。

另一方面，在步骤S14中，在判定为新时刻的面部的面积未比旧时刻的面部的面积大(否)的情况下，移至步骤S16。

在步骤S16中，废弃在步骤S8中提取的特征信息14和面积数据。

另外，当在上述的步骤S12中判定为不是同一人的特征信息14(否)的情况下，移至步骤S17。

在该步骤S17中，判定部44判定为在步骤S8中提取的特征信息14与面积数据不是带头者12a的数据，并废弃这些特征信息14和面积数据。

接下来，移至步骤S18，判定部44判定是否存在其它像图6B那样存在面部的图像53。

在这里，在判定为存在其它图像53(是)的情况下，对该图像53进行上述步骤S8。

另一方面，在判定为没有其它图像53(否)的情况下，移至步骤S19。

在步骤S19中，判定部44判定当前时刻是否从特征一致时刻经过了规定时间。成为判定的基准的规定时间是作为判定带头者12a是否朝向操作终端2行走的标准的时间。若从特征信息14不一致开始经过了大约2秒左右，则认为带头者12a开始行走了，所以在本实施方式中，将规定时间设为2秒。

在这里，在判定为未经过规定时间(否)的情况下，返回到上述的步骤S1。

另一方面，在判定为经过了规定时间(是)的情况下，移至步骤S20。

在步骤S20中，提取部42使第一存储器15中储存的特征信息14移动至第二存储器16，从第一存储器15删除特征信息14。

接下来，移至步骤S21，筛选部43进行匹配第二存储器16中储存的特征信息14和生物体信息数据库DB中的特征信息14的第一匹配处理。通过该第一匹配处理，从生物体信息数据库DB所包含的多个人中限定面部与带头者12a类似的人。

此外，在该第一匹配处理中，将候选人限定到生物体信息数据库DB中登录的所有人数的1％至0.1％左右。由于是高准确率地检索本人的目的，所以对该匹配处理设定的失配率可以比在一般的生物体认证中利用的设定值宽松。例如，可以为百分之一、千分之一左右。由此，在生物体信息数据库DB中登录的全部的人的人数为1000万人的情况下，10万人至1万人左右被限定为与带头者12a类似的人。

另外，通过像本例这样使特征信息14预先移动到读出速度比第一存储器15快的第二存储器16，能够高速地进行第一匹配处理。

接下来，移至步骤S22，筛选部43从生物体信息数据库DB中登录的所有人中，筛选在步骤S21中作为面部与带头者12a类似的人的组G。而且，筛选部43从数据库DB获取该组G的每个人的生物体信息13，并将该信息储存至共享存储器10。

接着，移至步骤S23，带头者12a到达多个操作终端2中的空闲的操作终端2，该操作终端2受理带头者12a的输入操作。例如，操作终端2经由设置于本装置的未图示的触摸面板受理带头者12a的输入操作。

接着，移至步骤S24，带头者12a将自己的手掌遮盖于生物体传感器7。而且，生物体传感器7传感检测手掌，获取手掌的静脉图案作为带头者12a的生物体信息13。

接着，移至步骤S25，个别认证装置3的生物体信息获取部51获取由生物体传感器7获取的生物体信息13。

接着，移至步骤S26，认证部52从共享存储器10获取组G所包含的每个人的生物体信息13。

接下来，移至步骤S27，认证部52进行匹配在步骤S26中获取的组G的每个人的生物体信息13与在步骤S25中由生物体信息获取部51获取的带头者12a的生物体信息13的第二匹配处理。该第二匹配处理中的失配率被设定为比第一匹配处理(步骤S21)的失配率严格的值，例如被设定为十万分之一至千万分之一左右。

在该第二匹配处理中，无需使用数据库DB所包含的所有人的生物体信息13进行匹配，处理器18仅参照所有人的一部分的组G的生物体信息13进行匹配即可。因此，能够缩短处理器18执行生物体认证程序21的执行时间。

并且，为了进行该匹配，在步骤S22中仅将组G的生物体信息13储存至共享存储器10即可。因此，与将生物体信息数据库DB的所有生物体信息13储存至共享存储器10的情况相比能够减少共享存储器10的存储器使用量。

像这样能够缩短生物体认证程序21的执行时间、减少存储器使用量，从而在本实施方式中能够实现认证服务器4作为计算机的功能的改善。

接下来，移至步骤S28，认证部52通过判定在组G中是否存在与带头者12a的生物体信息13一致的人，来认证带头者12a。

在这里，在判定为存在一致的人(是)的情况下认证成功。因此，在该情况下，移至步骤S29，操作终端2受理由带头者12a进行的交易操作。

另一方面，当在步骤S28中判定为没有一致的人(否)的情况下，认证失败。此时，移至步骤S30，操作终端2对带头者12a指示再一次使用生物体传感器7，并再次从步骤S24开始重新进行。

通过以上，结束本实施方式的认证方法的基本步骤。

根据上述的本实施方式，通过第一匹配处理(步骤S21)预先筛选与带头者12a类似的面部的组G，通过第二匹配处理(步骤S27)仅使用属于组G的人的生物体信息13来进行匹配。因此，在第二匹配处理(步骤S27)中无需进行生物体信息数据库DB所包含的所有人的匹配，能够在短时间内进行匹配。

并且，由于使第二匹配处理中的失配率比第一匹配处理中的失配率小，所以在第二匹配处理中能够提高从组G中能够确定带头者12a的准确率。

以上，对本实施方式进行了详细说明，但本实施方式并不限定于上述。例如，在上述作为生物体传感器7设置了静脉传感器，但也可以设置获取面部图像的相机、虹膜认证用的相机、或者指纹传感器来作为生物体传感器7。在该情况下，在步骤S27的第二匹配处理中，也可以进行使用面部图像的特征信息的匹配、虹膜的匹配以及指纹的匹配等。