CN1682245A - 虹膜编码方法、个人认证方法、虹膜编码登录装置、虹膜认证装置以及虹膜认证程序 - Google Patents

Abstract

在虹膜认证中，从多个图像中分别切出虹膜区域(2a、2b)，在进行极坐标变换(3a、3b)以及带区限制(4a、4b)之后，生成虹膜编码(5a、5b)。然后，在进行旋转补偿(6a、6b)之后，将该多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值以统一为单一的虹膜编码(7a、7b)。

Description

虹膜编码方法、个人认证方法、虹膜编码登录装置、 虹膜认证装置以及虹膜认证程序

技术领域

本发明属于作为生物测定学信息的一种的利用虹膜信息进行个人认证的技术。

背景技术

在个人认证中，提出了种种利用虹膜、指纹、面部等的生物测定学信息的技术。近年，利用了虹膜认证的个人认证技术开始被利用于重要设施的出入管理、银行等的ATM(Automated Teller Machine)、PC登录等的用途。

利用虹膜的个人认证例如由以下这样的步骤进行(参照专利文献1)。

1、利用近红外LED等照射虹膜，取得虹膜图像

2、从取得的图像中检测出瞳孔虹膜间的边界和虹膜巩膜(白眼珠)间的边界，提取虹膜区域

3、将上述虹膜区域的像素坐标值从正交坐标变换为极坐标

4、将上述变换为极坐标的虹膜区域的亮度进行Gabor变换

5、将上述Gabor变换输出的实部和虚部分别2值化，生成虹膜编码

6、对于登录者，由上述1～5的步骤生成虹膜编码，登录到登录用数据库中

7、对于认证者，由上述1～5的步骤生成虹膜编码，进行与登录用数据库中的虹膜编码和虹膜编码之间的比较，通过虹膜编码的差异判断是否是在登录用数据库中进行了登录的登录者

在1中之所以采用近红外光进行照射是因为近红外光具有不容易被人感觉到、不会使被认证者产生刺眼的感觉的优点。此外，还因为虽然地球上多数人具有棕色系的虹膜(虽然也存在具有蓝色或灰色虹膜的人种，但从世界范围看是少数)，但棕色的虹膜在可见光下虹膜图案的识别很困难，相对于此，在近红外光下对比强烈，能进行拍摄。还有，蓝色和灰色的虹膜也能在近红外光下进行虹膜图案拍摄。

携带电话和PDA等的可携带型终端近年迅速普及，今后，可以设想利用了这些可携带型终端的认证(可携带型认证)会普及。可携带型终端的情况下，由于成本以及大小的限制，其上安装的照相机相对性能较低(低S/N)。

当照相机的S/N低时，在上述的现有方式中，由于视频噪音造成的虹膜编码的位倒相、瞳孔直径的变动等的原因，使登录时和认证时的虹膜编码产生差异的可能性高。当此差异在预定的阀值以上时，本人不能作为本人被认证，也就是说，产生本人被拒绝(FR：错误拒绝)。即由于照相机的S/N低的原因，存在增加了本人被拒绝的比例的问题。

专利文献1：特表平8-504979号公报。

发明内容

鉴于前述问题，本发明的目的在于，在利用了虹膜图像的个人认证中，即使在使用S/N低的照相机的情况下，也能降低本人被拒绝的发生。

为了解决前述问题，本发明对于从多个图像分别取得的虹膜编码，在旋转补偿之后，将该多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值以统一为单一的虹膜编码。由此，能提高最终得到的虹膜编码的各位的精度，从而能够稳定地得到虹膜编码。

另外，本发明是从多个图像中切出虹膜区域，在进行了极坐标变换、带区限制以及旋转补偿之后，将该多个图像进行加法运算以作为单一的图像存储，并从存储的图像生成虹膜编码的发明。由此，即使在原始的各张图像S/N并不是非常高的情况下，由于图像存储时噪音成分相互抵消，因此S/N得到改善，从而能得到具有高S/N的单一的图像。为此，能生成稳定的虹膜编码。

另外，本发明是从多个图像中切出虹膜区域，在进行极坐标变换以及旋转补偿之后，将该多个图像进行加法运算以作为单一的图像存储，并对存储的图像进行带区限制、生成虹膜编码的发明。由此，即使在原始的各张图像S/N并不是非常高的情况下，由于图像存储时噪音成分相互抵消，因此S/N得到改善，从而能得到具有高S/N的单一的图像。为此，能生成稳定的虹膜编码。

(发明的效果)

根据本发明，因为不容易受到视频噪音等的影响而能够稳定地生成虹膜编码，所以即使在使用低S/N的照相机拍摄了图像的情况下，也能够使本人被拒绝(FR)的产生抑制为很低。即，即使使用廉价的照相机也能够进行稳定的个人认证，其实用的效果非常大。

附图说明

图1是表示有关本发明的第1实施方式的虹膜认证方法的流程图。

图2是有关本发明的虹膜认证系统的整体图。

图3是有关本发明各实施方式的带有认证功能的携带电话的外观图。

图4是模式地表示图3的携带电话内部构成的图。

图5是显示瞳孔外边缘以及虹膜外边缘的图。

图6是以xy正交坐标系表示虹膜图像的图。

图7是以rθ极坐标系表示虹膜图像的图。

图8是显示将虹膜分割为8个环状的解析带区的图。

图9是表示虹膜编码的生成方法的图。

图10是表示旋转补偿虹膜编码的方法的图。

图11是表示通过多数逻辑使虹膜编码的各位统一的方法的图。

图12是表示根据虹膜编码的带加权的多数逻辑的统一中所使用的加权的分布的图。

图13是表示有关本发明的第2实施方式的虹膜认证方法的流程图。

图14是表示旋转补偿Gabor变换输出的方法的图。

图15是说明旋转补偿后的Gabor变换输出的存储的图。

图16是表示有关本发明的第3实施方式的虹膜认证方法的流程图。

图17是表示旋转补偿极坐标变换后的虹膜图像的方法的图。

图18是说明旋转补偿后的虹膜图像的存储的图。

图19是说明带有认证功能的携带电话的使用情况的图。

图20是表示有关本发明的第1实施方式的装置构成的方框图。

图21是表示有关本发明的第2实施方式的装置构成的方框图。

图22是表示有关本发明的第3实施方式的装置构成的方框图。

图23是表示照相机的S/N与FRR的关系的曲线图。

图24是表示在本发明的第2以及第3实施方式中，输入图像数n与S/N的改善量ΔS/N的关系的曲线图。

具体实施方式

在本发明的第1种方式中，作为虹膜编码方法，提供包括：输入多个图像的步骤；从前述多个图像中分别检测虹膜区域的步骤；对于检测出的各个虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的步骤；对于坐标变换后的各个图像进行带区(band)限制的步骤；从带区限制后的各个图像分别生成虹膜编码的步骤；将生成的虹膜编码在圆周方向旋转补偿的步骤；将旋转补偿后的多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值，统一为单一的虹膜编码的步骤的方法。

在本发明的第2种方式中，作为虹膜编码的方法，提供包括：输入多个图像的步骤；从前述多个图像中分别检测虹膜区域的步骤；对于检测出的各个虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的步骤；对于坐标变换后的各个图像进行带区限制的步骤；将带区限制后的各个图像在圆周方向旋转补偿的步骤；将旋转补偿后的各个图像进行加法运算，作为单一的图像存储的步骤；从存储的图像中生成虹膜编码的步骤的方法。

在本发明的第3种方式中，作为虹膜编码的方法，提供包括：输入多个图像的步骤；从前述多个图像中分别检测虹膜区域的步骤；对于检测出的各个虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的步骤；对于坐标变换后的各个图像在圆周方向进行旋转补偿的步骤；将旋转补偿后的各个图像进行加法运算，作为单一的图像存储的步骤；对存储的图像进行带区限制的步骤；从带区限制后的图像生成虹膜编码的步骤的方法。

在本发明的第4种方式中，提供通过Gabor变换进行前述带区限制的第1～第3种方式的任意一种虹膜编码的方法。

在本发明的第5种方式中，作为利用了虹膜图像的个人认证方法，在登录时，从虹膜图像生成虹膜编码，将生成的虹膜编码登录到数据库中，在认证时，从虹膜图像生成虹膜编码，将生成的虹膜编码与在前述数据库中登录的虹膜编码进行比较以认证的方法，在登录时以及认证时的至少任意一方中，虹膜编码生成的方法是根据第1～第3种方式的任意一个虹膜编码生成方法进行的。

在本发明的第6种方式中，作为虹膜编码登录装置，提供包括：图像输入部；从在前述图像输入部输入的图像中检测出虹膜区域的虹膜区域切出部；对于由前述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；对于从前述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像进行带区限制的带区限制部；从前述带区限制部输出的带区限制后的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；将从前述虹膜编码生成部输出的虹膜编码在圆周方向进行旋转补偿的旋转补偿部；接收多个从前述旋转补偿部输出的旋转补偿后的虹膜编码，将这多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值以统一为单一的虹膜编码的虹膜编码统一部；将从前述虹膜编码统一部输出的虹膜编码登录到数据库中的虹膜编码登录部的装置。

在本发明的第7种方式中，作为虹膜编码登录装置，提供包括：图像输入部；从在前述图像输入部输入的图像中检测出虹膜区域的虹膜区域切出部；对于由前述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；对于从前述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像进行带区限制的带区限制部；从前述带区限制部输出的带区限制后的图像在圆周方向进行旋转补偿的旋转补偿部；接收多个从前述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像并将这多个图像进行加法运算以作为单一的图像存储的图像存储部；从在前述图像存储部中存储的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；将从前述虹膜编码生成部输出的虹膜编码登录到数据库中的虹膜编码登录部的装置。

在本发明的第8种方式中，作为虹膜编码登录装置，提供包括：图像输入部；从在前述图像输入部输入的图像中检测出虹膜区域的虹膜区域切出部；对于由前述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；对于从前述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像在圆周方向进行旋转补偿的旋转补偿部；接收多个从前述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，将这多个图像进行加法运算，作为单一的图像存储的图像存储部；对于在前述图像存储部中存储的图像进行带区限制的带区限制部；从前述带区限制部输出的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；将从前述虹膜编码生成部输出的虹膜编码登录到数据库中的虹膜编码登录部的装置。

在本发明的第9种方式中，作为虹膜编码登录装置，提供包括：图像输入部；从在前述图像输入部输入的图像中检测出虹膜区域的虹膜区域切出部；对于由前述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；对于从前述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像进行带区限制的带区限制部；从前述带区限制部输出的带区限制后的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；将从前述虹膜编码生成部输出的虹膜编码在圆周方向进行旋转补偿的旋转补偿部；接收多个从前述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，将这多个图像通过由每位的多数逻辑决定位值，以统一为单一的虹膜编码的虹膜编码统一部；将从前述虹膜编码统一部输出的虹膜编码与在数据库中登录的虹膜编码进行比较，以进行认证的虹膜编码认证部的装置。

在本发明的第10种方式中，作为虹膜认证装置，提供包括：图像输入部、从在前述图像输入部输入的图像中检测出虹膜区域的虹膜区域切出部；对于由前述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；对于从前述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像进行带区限制的带区限制部；从前述带区限制部输出的带区限制后的图像在圆周方向进行旋转补偿的旋转补偿部；接收多个从前述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，对这多个图像进行加法运算，以作为单一的图像存储的图像存储部；从前述图像存储部中存储的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；将从前述虹膜编码生成部输出的虹膜编码与登录在数据库中的虹膜编码进行比较，以进行认证的虹膜编码认证部的装置。

在本发明的第11种方式中，作为虹膜认证装置，提供包括：图像输入部；从在前述图像输入部输入的图像中检测出虹膜区域的虹膜区域切出部；对于由前述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；对于从前述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像在圆周方向进行旋转补偿的旋转补偿部；接收多个从前述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，对这多个图像进行加法运算，以作为单一的图像存储的图像存储部；对在前述图像存储部中存储的图像进行带区限制的带区限制部；从前述带区限制部输出的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；将从前述虹膜编码生成部输出的虹膜编码与登录在数据库中的虹膜编码进行比较，以进行认证的虹膜编码认证部的装置。

在本发明的第12种方式中，作为虹膜认证程序，提供使计算机中执行：由第1～第3方式的任何一种虹膜编码方法生成认证用虹膜编码的虹膜编码生成步骤、比较前述认证用虹膜编码与在数据库中登录的虹膜编码以进行认证的步骤的程序。

以下，对于本发明的实施方式，参照附图进行说明。

(第1实施方式)

作为携带型终端，例如考虑携带电话的情况。此处，以使用带有认证功能的携带电话的情况为例进行说明。

图1是表示有关本发明的第1实施方式的利用了虹膜认证的个人认证方法的流程图。图2是本发明中虹膜认证系统的整体图。在本实施方式中，被认证者利用图3那样的带有认证功能的携带电话进行虹膜认证。

在图2中，虹膜认证服务器211中装有存储了多个人的虹膜特征量数据的虹膜数据库212，并与国际互联网、专用线路、公共线路等的网络213相连。虹膜登录装置214以及虹膜认证装置215也同样与网络213相连。虹膜认证服务器211的作用是对虹膜数据库212的管理。虹膜登录装置214将登录时生成的虹膜编码向虹膜数据库212发送。虹膜认证装置215通过比较认证时生成的虹膜编码和从虹膜数据库212取得的登录时的虹膜编码，进行个人认证。

还有，可以按每个利用的地区或每个机构设置多个虹膜认证服务器211，也可以包含多台为了分散负载的镜像服务器。另外，虹膜数据库212也可以经由网络与虹膜认证服务器211相连。

还有，在虹膜登录装置214中，只进行登录用虹膜图像的拍摄，将拍摄的虹膜图像发送到虹膜认证服务器211，由虹膜认证服务器211中进行虹膜编码的生成。另外，也可以将虹膜登录装置214的全部功能内置于虹膜认证服务器211中。

还有，在虹膜登录装置215中，也可以只进行认证用虹膜图像的拍摄，将拍摄的虹膜图像发送到虹膜认证服务器211，由虹膜认证服务器211进行虹膜编码的生成。另外，也可以是与登录虹膜编码的比较也由虹膜服务器211进行，而虹膜认证装置215只接收认证结果的结构。另外，还可以是虹膜认证装置215本身具有图2的全部功能，将登录、虹膜数据的保存、认证在1台装置中进行的方式。

图3的带有认证功能的携带电话10是在普通的携带电话中增加了虹膜图象拍摄用的照相机11。照相机11拍摄的图象的尺寸(像素数)有：CIF尺寸(352像素×288像素)、QVGA尺寸(320像素×240像素)、VGA尺寸(640像素×480像素)、SVGA尺寸(800像素×600像素)、XGA尺寸(1024像素×768像素)、SXGA尺寸(1240像素×1024像素)、UXGA尺寸(1600像素×1200像素)等。除了照相机之外，还包括：监视器13、操作按钮14、扬声器15、麦克风16以及天线17等。在监视器13中显示拍摄中的虹膜图象或认证结果。

另外，在图4表示的内部构成中，在认证装置21中，照相机控制部22、监视器控制部24以及认证处理部26与主控制部27相连。照相机控制部22控制照相机11进行虹膜图象的拍摄，拍摄的虹膜图象被存储在图象存储器25中。认证处理部26利用在图象存储器25中存储的虹膜图象进行认证处理。

以下，依照图1的流程，对于有关本实施方式的个人认证方法中的处理进行说明。在图1中，表示了在登录部(虹膜登录装置)214中的处理和在认证部(虹膜认证装置)215中的处理的两种处理的流程，但此处以在认证部215中的处理为例进行说明。

首先，如图19所示，被认证者手拿图3的带有认证功能的携带电话10拍摄多个(N张：N为2以上的整数)虹膜图象(1b)，拍摄时，被认证者在从眼睛开始到预定距离的位置(当照相机11为单焦点时，例如在20cm左右前面)手拿带有认证功能的照相机10，边确认由照相机11捕捉到的虹膜图象在监视器13中显示的情形，边在虹膜的全部已经在视野范围内，焦点聚焦于适当位置之后，按下操作按钮14中负责拍摄用的一个按钮。此动作重复N次。另外，也可以是按下1次拍摄开始按钮，边进行动画拍摄边连续地取得N张帧图象。

以后的处理2b～7b由认证处理部26执行。此处基本采用了上述的专利文献1中所记载的方法。专利文献1的方法大致如下。

(I)通过决定虹膜外边缘(虹膜和巩膜之间的边界)以及瞳孔外边缘(瞳孔和虹膜之间的边界)，切出虹膜区域。

(II)将切出的虹膜区域从xy正交坐标系变换为rθ极坐标系。

(III)决定解析区域(将半径方向分割为8个环状)。

(IV)适用多刻度的2-d Gabor变换，将Gabor变换后的信号二值化后的信号作为虹膜编码。

(V)比较预先登录的登录虹膜编码和认证时的虹膜编码(排它的OR)，以计算2个编码间的汉明距离。

(VI)当汉明距离在阀值以下时，作为本人予以接受，如果不是这样的话，作为他人而放弃。

图5是表示(I)的虹膜外边缘以及瞳孔外边缘的位置的图。图6是将被虹膜外边缘和瞳孔外边缘所包围的区域作为虹膜区域切出并用xy坐标系表示的图。此时，虹膜区域的平行移动的影响被吸收。另外，图7是将虹膜区域以瞳孔中心作为中心用rθ极坐标系表示的图((II)的变换)。通过将r方向的值在瞳孔外边缘设定为0、在虹膜外边缘设定为1，能够吸收瞳孔张开程度的差和放大缩小的影响。

图8是表示由(III)决定的8个环状的解析区域的图。图9是表示(IV)的生成虹膜编码的图，是表示对决定了图8的解析区域之后的亮度信号(a)适用Gabor变换(b)，进行二值化(c)的情况。实际是2维的信号，但此处为了简化说明以1维表示。(a)是8个环之中1个环的角度方向亮度信号。实际应用多刻度的Gabor变换而输出的单一刻度的Gabor变换输出存在实部、虚部，但(b)、(c)是适用了某一个刻度的Gabor变换输出的实部的结果。二值化后的虹膜编码(c)中各位的位置能与虹膜图像上的某一位置相对应。

以这样的专利文献1的虹膜认证处理为基础，在本实施方式中进行以下这样的处理。

首先，拍摄N张虹膜图像(1b)，从拍摄的多个图像中分别切出虹膜区域(2b)，对于检测出的各个虹膜区域的图像将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系(3b)之后，例如，通过Gabor变换经过带区限制进行特征提取(4b)。然后，从带区限制后的各个图像分别生成作为认证用的特征量的虹膜数据的N个虹膜编码(例如2048位)(5b)。至此为止的处理可以和上述的处理(I)～(IV)同样进行，由此，从多个虹膜图像中分别生成吸收了平行移动、放大缩小、瞳孔张开程度的差异、瞳孔的偏心的影响等的虹膜编码。

接着，作为用于多个虹膜编码的统一的前处理，进行虹膜编码间的旋转补偿(6b)。即在生成的N个虹膜编码间，由于可能存在由于面部的倾斜和眼球本身的转动带来的角度方向的偏差，所以对此偏差进行补偿。如图10所示，将N个虹膜编码之中的1个(例如，最初生成的虹膜编码)作为基准虹膜编码，使其它的虹膜编码在预先决定的范围旋转以进行匹配，决定偏差量以使汉明距离最小，并进行旋转补偿。在图10中为了说明的简单化，对于虹膜区域的8个环之中的1个中的虹膜编码进行了显示。

由于人的瞳孔会随着明亮度等的周围环境和身体状况、感情等的变化而收缩，所以如果只是单纯地将多个图像相加，则不能降低对于虹膜图案的视频噪音的影响等。因此，根据上述的处理2b～6b，实现了吸收了放大缩小的影响的位置调合。

接着，合成旋转补偿后的多个虹膜编码，统一为单一的虹膜编码(7b)。由此，生成最终的认证用虹膜编码。虹膜编码的统一如图11所示，对于旋转补偿后的N个虹膜编码的各位，通过取得其值为“0”还是为“1”的多数逻辑而实现的。即，通过每位的多数逻辑，决定统一后的虹膜编码的各位值。在图11的例子中，因为各虹膜编码的最终位的位值为“1”的情况比位值为“0”的情况多，所以决定统一后的虹膜编码的最终位的位值为“1”。

然后返回到图1中，在处理7b中将统一的虹膜编码与预先在虹膜数据库212中登录的虹膜编码进行比较，利用吻合分值(汉明距离：HD值)进行认证(9)。当汉明距离在预定的阀值TH1以下时，作为本人予以接受，如不是这样则作为他人拒绝。然后，最终的认证结果在图3的带有认证功能的携带电话10的监视器13上显示。

还有，在登录部214中的处理也和此处说明的处理几乎相同，通过与在认证部215中的处理1b～7b相同的处理1a～7a，从多个图像中生成登录用虹膜编码。然后，将生成的登录用虹膜编码登录到虹膜数据库212中(8)。

如果根据以上这样的本实施方式，对于从多个虹膜图像中得到的多个虹膜编码，在旋转方向的位置调合之后，通过取得每位的多数逻辑、统一为单一的虹膜编码。由此，能稳定地得到虹膜编码，因此，即使使用低S/N的照相机拍摄的图像的情况下，也能够进行降低了本人被拒绝(FR)的发生的虹膜认证。

还有，虹膜编码统一时进行的每位的多数逻辑运算并非限定于在本实施方式中所说明的那样的单纯的多数逻辑，可以有各种各样的方法。例如，也可以对统一对象的各个虹膜编码分别决定加权，包括其加权来进行多数逻辑运算。此处的加权是例如对于各个虹膜编码，以与登录虹膜编码相比较时的最小的HD值为基准，并基于图12那样的关系决定即可。通过图12那样的加权，赋予小HD值的虹膜编码信息在虹膜编码统一时，更优先地被采用。

还有，在本实施方式中，在认证时，采用了处理2b～7b、9全部是在终端进行的方式，但也可以采用只有拍摄多个图像的处理1b在终端一侧进行并将拍摄的多个图像经由网络发送到服务器以在服务器上进行处理2b～7b、9的方式。此时，在服务器上计算认证结果，计算结果再次经由网络发送到终端，并在终端的监视器13上显示认证结果。另外同样地，在登录时，也可以是在终端进行拍摄多个图像的处理1a，将拍摄的多个图像经由网络被发送到服务器，并在服务器上进行处理2a～7a、8的方式。

图20是表示关于本实施方式的装置构成例子的方框图，(a)是虹膜编码登录装置、(b)是虹膜认证装置。图20(a)中表示的虹膜编码登录装置30包括：图像输入部31；从图像输入部31输入的多个图像生成虹膜编码的虹膜编码生成单元32；将由虹膜编码生成单元32生成的虹膜编码登录到虹膜数据库212中的虹膜编码登录部33。另外，图20(b)中表示的虹膜认证装置40包括：图像输入部41；从图像输入部41输入的多个图像生成虹膜编码的虹膜编码生成单元42；将由虹膜编码生成单元42生成的虹膜编码和在虹膜数据库212中登录的虹膜编码进行比较、以进行认证的虹膜编码认证部43。因此，虹膜编码生成单元32、42是用在本实施方式中说明的方法生成虹膜编码的装置，包括：从输入到图像输入部31、41的图像中检测虹膜区域的虹膜区域切出部34、44；对于由虹膜区域切出部34、44得到的虹膜区域图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部35、45；对于从极坐标变换部35、45中输出的经过坐标变换后的图像，进行带区限制的带区限制部36、46；从带区限制部36、46输出的带区限制后的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部37、47；将从虹膜编码生成部37、47输出的虹膜编码在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部38、48；接收多个从旋转补偿部38、48输出的旋转补偿后的虹膜编码，将该多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值，以统一为单一的虹膜编码的虹膜编码统一部39、49。然后，从虹膜编码统一部39、49输出的虹膜编码被赋予虹膜编码登录部33或者虹膜编码认证部43。

(第2实施方式)

图13是表示有关本发明的第2实施方式的利用了虹膜识别的个人认证方法的流程图。在图13中，和图1同样的处理采用了和图1相同的符号，此处省略其说明。在本实施方式中，对于进行了作为带区限制处理的Gabor变换(4a、4b)的各个图像，在旋转补偿(108a)、(108b)之后，进行加法运算、存储(109a)、(109b)并生成虹膜编码(110a、110b)这些点和第1实施方式不同。

对于Gabor变换输出的旋转补偿，如图14所示，通过以与作为基准的Gabor变换输出的残差(残差平方和或者残差绝对值和)为最小的方式决定角度方向的偏差量来进行。在图14中为了说明的简单，对虹膜区域的8个环之中的1个环在某一刻度进行Gabor变换时的实部进行显示。

然后，如图15所示那样，对于多个(N张)图像的旋转补偿后的Gabor变换输出进行加法运算，并作为单一的图像存储(积累)。然后从存储的图像生成虹膜编码。

如果根据以上这样的实施方式，对于从多个图像中分别切出的虹膜图像，进行了极坐标变换、带区限制以及旋转补偿之后，作为单一的图像存储，并从存储的图像中生成虹膜编码。由此，即使在原始的各个图像的S/N并不是十分高的情况下，由于在存储的单一的图像中噪音成分相互抵消，因此能得到高S/N。故能稳定地得到虹膜编码，而能进行降低了本人被拒绝(FR)的发生的虹膜认证。

还有，和第1实施方式同样地，也可以在认证时，只有拍摄多个图像的处理1b在终端进行，将拍摄的多个图像经由网络传送到服务器，并在服务器上进行处理2b～4b、108b～110b、9。另外同样地，也可以在登录时，拍摄多个图像的处1a在终端进行，将拍摄的多个图像经由网络传送到服务器，并在服务器上进行处  2a～4a、108a～110a、8。

图21是表示有关本实施方式的装置构成例的方框图。(a)是虹膜编码登录装置，(b)是虹膜认证装置。在图21中，和图20相同的构成元件采用和图20相同的符号。

在图21(a)中表示的虹膜编码登录装置30A包括：图像输入部31；从在图像输入部31中输入的多个图像生成虹膜编码的虹膜编码生成单元32A；将由虹膜编码生成单元32A生成的虹膜编码登录到虹膜数据库212中的虹膜编码登录部33。另外，图21(b)所示的虹膜认证装置40A包括：图像输入部41；从在图像输入部41输入的多个图像生成虹膜编码的虹膜编码生成单元42A；将由虹膜编码生成单元42A生成的虹膜编码与登录到虹膜数据库212中的虹膜编码进行比较、以进行认证的虹膜编码认证部43。因此，虹膜编码生成单元32A、42A是根据在本实施方式中说明的方法生成虹膜编码的装置，包括：从输入到图像输入部31、41的图像中检测虹膜区域的虹膜区域切出部34、44；对于由虹膜区域切出部34、44得到的虹膜区域图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部35、45；对于从极坐标变换部35、45中输出的经过坐标变换后的图像，进行带区限制的带区限制部36、46；将从带区限制部36、46中输出的带区限制后的图像在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部51、54；接收多个从旋转补偿部51、54输出的旋转补偿后的图像，将该多个图像进行加法运算，以作为单一的图像存储的图像存储部52、55；从在图像存储部52、55中存储的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部53、56。然后从虹膜编码统一部53、56输出的虹膜编码被赋予虹膜编码登录部33或者虹膜编码认证部43。

(第3实施方式)

图16是表示有关本发明的第3实施方式的利用了虹膜识别的个人认证方法的流程图。在图16中，和图1或者图13同样的处理采用了和图1或者图13相同的符号，此处省略其说明。在本实施方式中，对于进行了极坐标变换(3a、3b)的各个图像，在旋转补偿(111a、111b)之后，进行加法运算、存储(112a、112b)、并进行作为带区限制处理的Gabor变换(113a、113b)以生成虹膜编码(110a、110b)这些点和第1以及第2

实施方式不同。

对于极坐标变换后的旋转补偿如图17所示，通过以与成为基准的虹膜区域图像(变换为极坐标系的坐标变换之后的图像)的残差(残差平方和或者残差绝对值和)为最小的方式决定角度方向的偏差量来进行。

然后，如图18所示，将旋转补偿后的多个(N张)图像依次相加，以作为单一的图像存储。通过这样存储图像，各个图像中的随机噪音成分相互抵消，而改善图像的S/N。然后，对于存储的图像进行Gabor变换，从Gabor变换后的图像生成虹膜编码。

如果根据以上这样的本实施方式，对于从多个图像中分别切出的虹膜图像，在进行极坐标变换以及旋转补偿之后，作为单一的图像存储，并对存储的图像经过带区限制生成虹膜编码。由此，能从因噪音成分相互抵消而改善了S/N的图像生成虹膜编码。因此能稳定地得到虹膜编码，从而能进行降低了本人被拒绝(FR)的发生的虹膜认证。

还有，和第1或者第2实施方式同样地，在也可以认证时，只有拍摄多个图像的处理1b在终端进行，将拍摄的多个图像经由网络传送到服务器，并在服务器上进行处理2b、3b、111b～113b、110b、9。另外同样地，也可以在登录时，拍摄多个图像的处理1a在终端进行，将拍摄的多个图像经由网络传送到服务器，并在服务器上进行处理2a、3a、111a～113a、110a、8。

图22是表示有关本实施方式的装置构成例的方框图。(a)是虹膜编码登录装置，(b)是虹膜认证装置。在图22中，和图20相同的构成元件采用和图20相同的符号。

在图22(a)中表示的虹膜编码登录装置30B包括：图像输入部31；从在图像输入部31中输入的多个图像中生成虹膜编码的虹膜编码生成单元32B；将由虹膜编码生成单元32B生成的虹膜编码登录到虹膜数据库212中的虹膜编码登录部33。另外，图22(b)所示的虹膜认证装置40B包括：图像输入部41；从在图像输入部41输入的多个图像中生成虹膜编码的虹膜编码生成单元42B；将由虹膜编码生成单元42B生成的虹膜编码与登录到虹膜数据库212中的虹膜编码进行比较、以进行认证的虹膜编码认证部43。因此，虹膜编码生成单元32B、42B是根据在本实施方式中说明的方法生成虹膜编码的装置，包括：从输入到图像输入部31、41的图像中检测虹膜区域的虹膜区域切出部34、44；对于由虹膜区域切出部34、44得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部35、45；对于从极坐标变换部35、45中输出的经过坐标变换后的图像，在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部61、65；接收多个从旋转补偿部61、65输出的旋转补偿后的图像，将这多个图像进行加法运算以作为单一的图像存储的图像存储部62、66；对于在图像存储部62、66中存储的图像，进行带区限制的带区限制部63、67；从带区限制部63、66输出的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部64、68。然后从虹膜编码统一部64、68输出的虹膜编码被赋予虹膜编码登录部33或者虹膜编码认证部43。

对于上述的第2以及第3实施方式，对于图像的个数与认证精度之间的关系进行补充说明。

根据单一的登录图像和单一的认证图像进行登录、认证的情况下，照相机S/N和FRR之间的关系为如图23那样。即如图23所示，照相机的S/N低时、FRR变大，相反，照相机S/N高时、FRR变小。照相机S/N和FRR的关系是由各个虹膜图像中虹膜图案的强弱和虹膜图像的解像度决定的。

从图23所示的关系中，如果决定了使用的照相机的S/N(图中的S/N₀)，则由单一的登录图像和单一的认证图像进行登录、认证的情况下的FRR(图中的FRR₀)也被决定。与此相对，关于由从多个图像生成的登录编码和由从多个图像生成的认证编码进行登录、认证的情况，以下将进行说明。

如果将噪音电平相等的n张图像(在第2以及第3实施方式中的带区限制后的图像或者极坐标变换后的图像)进行加法运算、存储的话，针对信号电平成为n倍，噪音电平则成为

倍，因此S/N得到改善。即相对单一的图像的S/N，

$S/N=20\log \frac{S}{N}$

将n张图像进行加法运算、存储时的S/N成为：

$S/N=20\log \frac{\mathrm{nS}}{\sqrt{n}N}=20\log \frac{S}{N}+10\log n$

故S/N只提高了10logn。

在图23中，从对应于作为目标的FRR(FRR₁)的目标S/N(S/N₁)与所使用的照相机的S/N(S/N₀)的差(ΔS/N)，能够决定输入图像的张数n。图24表示输入图像数n和S/N的改善量ΔS/N的关系。从图24中看出，如果输入图像数为例如2、4、8、16、32张，则S/N分别只有约3dB、6dB、9dB、12dB、15dB，分别得到改善。

还有，在上述的各实施方式中，对于在登录时和认证时采用的是同一方法生成虹膜编码的例子进行了阐述，但虹膜编码的生成方法不一定必须是登录时和认证时一定相同。例如，也可以是登录时利用高性能(高S/N)的照相机，根据专利文献1的方法从单一的虹膜图像生成虹膜编码，而在认证时根据本发明的各实施方式的任意一种方法生成虹膜编码。另外，在登录时和认证时的两方都利用本发明的各种实施方式的任意一种方法的情况下，也可以分别利用不同的方法。

还有，在上述的各种实施方式中，用于提取特征的带区限制是根据Gabor变换进行的，但特征提取的方法并非限定于此，例如，也可以通过利用了其它的带通滤波器的带区限制进行。

还有，在上述的各种实施方式中，以利用了带有认证功能的携带电话的情况为例进行了说明，但根据本发明的效果并非限定于带有认证功能的携带电话，其它的认证装置也可以得到同样的效果，这点非常明显，因此这些都包括在本发明中。

还有，在上述的各种实施方式中表示的处理，能通过在计算机中执行其全部或者部分的程序来实现。例如，在虹膜认证装置中，搭装计算机和存储虹膜认证程序的存储器。此虹膜认证程序只要是使计算机执行根据上述的各种实施方式所显示的虹膜编码方法生成认证用虹膜编码的虹膜编码生成步骤、将认证用虹膜编码与在数据库中登录的虹膜编码进行比较以进行认证的认证步骤的程序即可。

(在工业上利用的可能性)

有关本发明的虹膜编码方法由于不容易受到视频噪音和瞳孔直径的变化等的影响而能稳定地生成虹膜编码，因此例如在利用了搭载低S/N的照相机的可能性高的携带型终端的个人认证等的应用中，是非常有用的。

Claims (12)

1、一种虹膜编码方法，包括：

输入多个图像的步骤；和

从所述多个图像中分别检测虹膜区域的步骤；和

对于检测出的各虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的步骤；和

对于坐标变换后的各个图像进行带区限制的步骤；和

从带区限制后的各个图像分别生成虹膜编码的步骤；和

将生成的各个虹膜编码在圆周方向旋转补偿的步骤；和

将旋转补偿后的多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值，以统一为单一的虹膜编码的步骤。

2、一种虹膜编码方法，包括：

输入多个图像的步骤；和

从所述多个图像中分别检测虹膜区域的步骤；和

对于检测出的各虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的步骤；和

对于坐标变换后的各个图像进行带区限制的步骤；和

将带区限制后的各个图像在圆周方向旋转补偿的步骤；和

对旋转补偿后的各个图像进行加法运算，并作为单一的图像存储的步骤；和

从存储的图像生成虹膜编码的步骤。

3、一种虹膜编码方法，包括：

输入多个图像的步骤；和

从所述多个图像中分别检测虹膜区域的步骤；和

对于检测出的各虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的步骤；和

将坐标变换后的各个图像在圆周方向旋转补偿的步骤；和

对旋转补偿后的各个图像进行加法运算，并作为单一的图像存储的步骤；和

对于存储的图像进行带区限制的步骤；和

从带区限制后的图像生成虹膜编码的步骤。

4、根据权利要求1～3中任一项所述的虹膜编码方法，其特征在于，通过Gabor变换进行所述带区限制。

5、一种个人认证方法，是利用了虹膜图像的个人认证方法，其在登录时从虹膜图像生成虹膜编码并将生成的虹膜编码登录到数据库，在认证时从虹膜图像生成虹膜编码并将生成的虹膜编码与在所述数据库中登录的虹膜编码进行比较以进行认证的方法；其特征在于，

在登录时及认证时的至少任意一方中，虹膜编码的生成是根据权力要求1～3中任一项所述的虹膜编码生成方法而进行的。

6、一种虹膜编码登录装置，其特征在于，包括：

图像输入部；和

从所述图像输入部输入的图像检测虹膜区域的虹膜区域切出部；和

对于由所述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；和

对于从所述极坐标变换部输出的极坐标变换后的图像，进行带区限制的带区限制部；和

从所述带区限制部输出的带区限制后的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；和

将从所述虹膜编码生成部输出的虹膜编码在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部；和

接收多个从所述旋转补偿部输出的旋转补偿后的虹膜编码，将该多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值以统一为单一的虹膜编码的虹膜编码统一部；和

将从所述虹膜编码统一部输出的虹膜编码登录到数据库中的虹膜编码登录部。

7、一种虹膜登录装置，其特征在于，包括：

图像输入部；和

从所述图像输入部输入的图像检测虹膜区域的虹膜区域切出部；的

对于由所述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；和

对于从所述极坐标变换部输出的极坐标变换后的图像，进行带区限制的带区限制部；和

将所述带区限制部输出的带区限制后的图像在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部；和

接收多个从所述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，将该多个图像进行加法运算，并作为单一的图像存储的图像存储部；和

从所述图像存储部中存储的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；和

将从所述虹膜编码生成部输出的虹膜编码登录到数据库中的虹膜编码登录部。

8、一种虹膜编码登录装置，其特征在于，包括：

图像输入部；和

从所述图像输入部输入的图像检测虹膜区域的虹膜区域切出部；和

对于由所述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；和

将从所述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像，在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部；和

接收多个从所述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，将这些图像进行加法运算，并作为单一的图像存储的图像存储部；和

对于在所述图像存储部存储的图像，进行带区限制的带区限制部；和

从所述带区限制部输出的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；和

将从所述虹膜编码生成部输出的虹膜编码登录到数据库中的虹膜编码登录部。

9、一种虹膜认证装置，其特征在于，包括：

图像输入部；和

从所述图像输入部输入的图像检测虹膜区域的虹膜区域切出部；和

对于由所述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；和

对从所述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像，进行带区限制的带区限制部；和

从所述带区限制部输出的带区限制后的图像，生成虹膜编码的虹膜编码生成部；和

将从所述虹膜编码生成部输出的虹膜编码在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部；和

接收多个从所述旋转补偿部输出的旋转补偿后的虹膜编码，将该多个虹膜编码通过由每位的多数逻辑决定位值，以统一为单一的虹膜编码的虹膜编码统一部；和

将从所述虹膜编码统一部输出的虹膜编码与登录到数据库中的虹膜编码进行比较，以进行认证的虹膜编码认证部。

10、一种虹膜认证装置，其特征在于，包括：

图像输入部；和

从所述图像输入部输入的图像检测虹膜区域的虹膜区域切出部；和

对于由所述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；和

对从所述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像，进行带区限制的带区限制部；和

将从所述带区限制部输出的带区限制后的图像，在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部；和

接收多个从所述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，将该多个图像进行加法运算，并作为单一的图像存储的图像存储部；和

从在所述图像存储部存储的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；和

将从所述虹膜编码生成部输出的虹膜编码与登录到数据库中的虹膜编码进行比较，以进行认证的虹膜编码认证部。

11、一种虹膜认证装置，其特征在于，包括：

图像输入部；和

从所述图像输入部输入的图像检测虹膜区域的虹膜区域切出部；和

对于由所述虹膜区域切出部得到的虹膜区域的图像，将坐标系从正交坐标系变换为极坐标系的极坐标变换部；和

将从所述极坐标变换部输出的坐标变换后的图像在圆周方向旋转补偿的旋转补偿部；和

接收多个从所述旋转补偿部输出的旋转补偿后的图像，将该多个图像进行加法运算，并作为单一的图像存储的图像存储部；和

对于在所述图像存储部存储的图像进行带区限制的带区限制部；和

从在所述带区限制部输出的图像生成虹膜编码的虹膜编码生成部；和

将从所述虹膜编码生成部输出的虹膜编码与登录到数据库中的虹膜编码进行比较，以进行认证的虹膜编码认证部。

12、一种虹膜认证程序，是用于使计算机执行根据权力要求1～3的任一项所述的虹膜编码生成方法生成认证用虹膜编码的虹膜编码生成步骤和将所述认证用虹膜编码与在数据库中登录的虹膜编码进行比较以进行认证的认证步骤的虹膜认证程序。

Images