血管图像拍摄装置和个人认证系统的制作方法

本发明涉及一种使用人类的生物信息进行个人认证的装置和系统。

背景技术：

在使用生物认证来进行不确定数量人员的身份确认时，每个人对于认证装置的使用方法的熟练程度是不同的。由于熟练程度低的用户对于正确的活体出示位置和出示姿势知之甚少，所以可能会以错误的位置和姿势出示活体，导致认证精度降低。因此，需要实现即使在活体的出示位置或出示姿势的变动较大的情况下，也能够高精度地进行认证的便利性高的生物认证。

专利文献1描述了一种在规定的出示区域中出示一根手指，并根据手指的姿势变动和手指的出示位置控制所照射的光源的个人认证装置等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：wo13/093953

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

然而，专利文献1的技术不过是在以从规定的角度出示一根手指为前提的手指出示部中，仅能应对手指出示部的上部处的较窄范围内的手指姿势变化，所以用户的出示姿势的允许的变动范围受到限制，手的位置和姿势的自由度是有限的。因此存在这样的问题，即，难以对手和手指的出示姿势的变动实现较大的允许范围，且确保获得清晰的手指的血管图像，以较高的便利性进行高精度的认证。

解决问题的技术手段

解决上述技术问题的技术手段之一例如下，即，一种血管图像拍摄装置，其特征在于，包括：形成在壳体表面上的开口部；配置在所述开口部的侧方且排列成格子状的多个光源；用于获取在所述开口部上出示的手的位置信息的传感器；光量控制部，其基于所述位置信息从所述多个光源中选择用于在手上照射光的照射用光源，并控制所述照射用光源的光量；和摄像部，其拍摄被来自所述照射用光源的光照射到的手的手指部分中包含的血管的图像。

发明效果

根据本发明的结构具有这样的效果，对于规定的三维空间中的手的位置变动、手的姿势变动、手指的位置变动和手指的姿势变动能够获得清晰的血管图像，例如手指静脉的图像，能够执行高精度的个人认证。

附图说明

图1是实施本发明的认证装置之一例。

图2是实施本发明的认证装置的系统结构例。

图3是使光源的照射光照到手指上来拍摄手指血管的情况之一例。

图4是拍摄手指血管时照射光从手指和手指之间穿过的情况之一例。

图5是穿过手指后的照射光不被摄像部直接接收的点光源配置之一例。

图6是使用了通过控制光源而拍摄的手指血管图像的认证处理的流程图。

图7是在认证时供用户出示手的空间的说明图。

图8是以指尖朝向光源阵列的正面的方式出示手指来拍摄手指血管的情况之一例。

图9是图8中拍摄的手指血管图像之一例。

图10是相对于图8的手的出示姿势在拍摄面上旋转了约90度的情况之一例。

图11是包含图10中拍摄的亮度饱和区域的手指血管图像之一例。

图12是根据手的旋转而控制光源来拍摄手指血管的流程图之一例。

图13是根据手的大小而控制光源的光量来拍摄手指血管的流程图之一例。

图14是升高照射光源位置以减少手指血管图像的亮度饱和区域的情况之一例。

图15是跟随认证装置的高度方向上的手的移动对手指血管进行拍摄的情况之一例。

图16是在图15的光源装置下使手相对于拍摄面倾斜的情况之一例。

图17是拍摄手指血管时照射手指的第一关节附近的情况之一例。

图18是拍摄手指血管时照射手指的第二关节附近的情况之一例。

图19是在摄像部和距离传感器的视角外配置光源阵列的情况之一例。

图20是由距离传感器拍摄到的手的距离图像之一例。

图21是由距离传感器拍摄到的手的距离图像之一例。

图22是使用了距离数据的手位置检测和手姿势检测处理的流程图。

图23是手和手指的姿势检测后的手指血管认证处理的流程图。

图24是步行通过式手指血管认证装置之一例。

图25将步行通过式手指血管认证装置和开闭门构成为一体之一例。

图26是将开口部在用户行进方向上扩宽的步行通过式手指血管认证装置之一例。

图27是在图24的认证装置中用户一边行走一边出示的手的姿势之一例。

图28是用于清晰地拍摄行走时出示的手的手指血管的光源配置之一例。

图29是用于清晰地拍摄行走时出示的手的手指血管的光源配置之一例。

图30是一并使用了设备认证的步行通过式手指血管认证装置之一例。

图31是利用了手指的顺序关系的血管特征的比对方法之一例。

图32是从多个认证设备中检测特定的认证设备的方法的说明图。

图33是腕带式认证设备之一例。

图34利用手指血管摄像部读取认证码的情况之一例。

图35是通过对多个手指血管图像进行比对来进行认证的流程图之一例。

图36是使用了可非接触认证的手指的生物信息的生物认证装置的整体结构之一例。

图37是在第九实施例中拍摄的手指图像之一例。

具体实施方式

实施例1

本实施例将要说明的是，通过根据所出示的手的位置和姿势控制光源，来拍摄清晰的手指静脉图像并进行认证的基本结构之一例。在本实施方式中，以连个人认证也在壳体(机箱)内执行的生物认证装置为例进行说明，但不言而喻也可以是这样的方式，即，认证本身构成为由设置在壳体外的服务器等认证部执行认证的个人认证系统，而与认证装置2对应的壳体自身则构成为将拍摄的血管的信息发送到认证部的血管图像拍摄装置。

图1是实现本发明的认证装置之一例，图2是图1的认证装置的结构示意图。在认证装置2的壳体表面设置有开口部3，使得当拍摄手指的血管图像时，手1可以出示在认证装置2的开口部3上方。配置在开口部3下方的壳体内部的距离传感器4将为了测量距离而接收的光转换为电信号，并将其作为手1与距离传感器间的距离数据经数据输入部50导入计算机5。基于导入计算机5的距离数据，cpu7利用存储在存储器6中的程序，计算手1的位置、手1的姿势、手指的位置和手指的姿势等。基于计算出的手1和手指的位置和姿势，光量控制单元51控制配置在开口部8内侧的光源阵列9，从构成光源阵列9的多个点光源10中选择照射用光源，使照射光照到手指上，并由配置在开口部3下方的摄像部11接收通过光学滤波器12后的光。另外，尽管可以仅选择一个点光源10作为照射用光源，但鉴于本实施例中手的移动范围和拍摄范围大的事实，优选将多个连续的点光源10选作一组。

光被摄像部11转换成电信号，并经图像输入部52作为图像导入计算机5。导入的图像被一次存储在存储器6中。然后，利用存储在存储器6中的程序，cpu7将存储在存储器中的一个以上的图像与预先存储在存储装置14中的一个以上的图像进行比对，来进行认证。由于来自点光源10的照射光照射到多个手指上，故能够同时拍摄多个手指的血管。关于手1的位置和姿势的计算，可以利用由摄像部11拍摄的手的图像来检测手的位置和姿势，也可以使用由摄像部11拍摄的手1的图像和手1与距离传感器4之间的距离数据这两者。认证结果可以使用扬声器15通过语音通知用户，同样也可以在显示部16上显示认证结果来通知用户。通过在开口部3设置可见光源17，并在待机时、检测所出示的手时、认证处理时、认证成功时以及认证失败时使可见光源分别以不同颜色的光发光，能够将认证处理的状态通知用户。此外，能够在键盘18上输入密码或id，确定为注册用户后出示手来执行认证(1：1认证)。

开口部3和开口部25能够使用丙烯酸或玻璃等透明部件。能够将阻断可见光而仅允许近红外光通过薄膜安装在开口部3和开口部25上，使得用户不能看到装置内部。

光源阵列9配置在开口部3和25的侧方。通过将光源阵列9配置在开口部3和25的侧方，尤其是相对于出示手的用户配置在正面侧，在如后文所述用户一边移动一边执行认证时，可在移动方向和上方方向形成开放空间，能够提高用户的便利性。

在光源阵列9中，多个光源以格子状排列。换言之，多个光源分别配置在开口部3的开口面形成的方向上以及相对于装置的设置面向上的方向上。

下面描述用于拍摄清晰的手指血管图像的光源阵列9的控制方法。关于手指血管的拍摄方法，能够如图3所示，使来自光源阵列9的照射光(近红外光)照射到手背侧的手指，并利用摄像部11接收透过手指的光(从手指透射的光)来拍摄血管图像。这里，针对在认证装置2拍摄手指血管时需要控制光源阵列9的原因进行说明。在拍摄血管图像时使构成光源阵列9的所有点光源10发光的情况下，在未有用户出示手的状态下，大量的光进入开口部。进而，若在保持所有点光源10发光的状态下出示手，则由于照射到手指上和手指之外的部分上发生反射的光的影响，所拍摄的血管图像中的手的区域发生亮度饱和而出现白溢出(过曝)。若为了抑制白溢出而缩短曝光时间或减小每个点光源10的光量，则透过手指的光量减小，进而在开口部内由于存在没有透过手指的来自点光源10的照射光，故所拍摄的血管图像会变得不清晰。此外，在本装置结构中，由于不仅能够在开口部3出示手指，包括手掌等在内的整个手都可以出示，因此与假定仅出示手指的装置相比，开口部3优选采用宽大得多的形状，但拍摄时无用的光通过开口部3进入的概率增大，因此透过手指内部的光量小的透射光的拍摄受到妨碍的风险增大。

因此，为了拍摄清晰的血管图像，需要使来自光源阵列9的照射光仅照射到手指，并增加透过手指的光量。

虽然期望控制光源阵列9以仅将光照射在手指上，但若为了拍摄多个手指而将光同时照射到多个手指上，则照射光会在手指和手指之间穿过(漏过)。例如图4所示，配置在距开口部较近位置处的光源，其穿过手指和手指之间的概率较高，当点光源的照射光直接被摄像部11接收时，将发生白溢出(亮度饱和)，无法拍摄清晰的血管。因此，就各光源的光轴与开口部的开口面形成的锐角的角度而言，优选采用这样的配置，即，距开口部的距离越近的光源——换言之相对于设置面而言越位于下方侧的光源——使该角度越小，以使得即使在如图5所示照射光没有照到手指而进入开口部内的情况下，照射光直接被摄像部11接收的可能性也变得较低。利用该结构，发生亮度饱和的可能性降低，能够实现更清晰的血管拍摄。

图6给出的认证处理的流程图利用了通过控制来自光源阵列9的照射光的光量而拍摄到的手指血管图像。首先，在101，认证者将其手出示在开口部3的上部，在102进行手的检测。根据距离传感器4获取到的距离数据对手进行检测，并在103判断是否检测到手。在没有检测到手的情况下，返回102的手的检测。在检测到手的情况下，执行104的手的位置和姿势的检测处理。换言之，检测并获取基于手的三维形状而得到的位置信息和姿势信息。根据在104检测到的手的位置和手的姿势，在105控制光源阵列9，仅将用于拍摄手指的血管的点光源10选作照射用光源使之发光。在照射用光源发光后，在106利用摄像部11拍摄手指血管。接下来，在107检测手指血管图像内的多个手指区域，在108进行诸如每个手指区域的手指的旋转校正和由于手指姿势变动引起的失真的校正等标准化处理。在手指血管图像标准化之后，在109从各手指血管图像提取血管特征。在110将提取出的血管特征与已经注册在存储装置14中的血管特征进行比对来计算比对得分，在111如果比对得分大于规定阈值th1，则执行112认证成功后处理，如果比对得分为th1以下，则在113进行认证失败后处理，并结束认证流程。

下面描述用于拍摄清晰的手指血管图像的根据手和手指的位置变动和姿势变动来控制光源阵列9的方法。首先说明图1的认证装置中的手和手指的位置变动和姿势变动。在图1的装置中出示手的空间优选为图7的虚线所包围的空间(装置宽度方向：x，装置深度方向：y，装置高度方向：z)，假设手掌一侧向下，并同时出示多个手指。因此，就手的位置变动而言，手的位置沿装置宽度方向、装置深度方向和装置高度方向的三个轴的各个方向移动。而就手的姿势变动而言，包括以x轴、y轴和z轴这三个轴为中心分别旋转而带来的姿势变动，以及手指的三维空间中的姿势变动，例如手指的弯曲和翘曲。在手沿着上述x轴、y轴和z轴的各个方向移动的情况下，光源阵列9的发光控制是通过根据手或手指的出示位置而仅使照射会透过手指的光的点光源10发光而进行的。

在根据检测到的多个手指的出示位置而改变发光的点光源10即照射用光源的情况下，即使手指出示在相同的位置上，发光的点光源10也可能会因手指的检测位置的晃动而持续变动，导致不能稳定地拍摄清晰的血管图像。因此，能够根据可稳定检测到的多个手指的检测位置的平均值和整个手的位置来控制光源阵列9，以确定为了拍摄多个手指的清晰的血管图像而要发光的点光源10。

接着描述根据因手的旋转引起的姿势变动来控制光源阵列9的发光的方法。在图8的示例中，以指尖朝向光源阵列9的正面的方式出示手。此时，假定摄像部11拍摄到的血管图像19如图9所示，拍摄到手1的手指血管20。在认证装置2上，手可以以各种姿势出示。因此，当如图10所示将手旋转而出示在摄像部11的拍摄面上时，光源阵列9的点光源10的照射方向和手指的位置会发生变动。在图10的示例中，相对于图8的手的出示姿势在拍摄面上将手旋转约90度，使来自相同高度和相同照射角的点光源9的照射光照射到手指上。在图8的手出示姿势下，手指血管能够被清晰拍摄(图9)。而在图10的手的姿势下，由于摄像部11会接收到因来自点光源10的照射光照射在手指的侧面而反射的光，因此在摄像部11拍摄的血管图像19中，如图11所示，在手1的手指的单侧半个面产生亮度饱和区域21。因此，如图14所示，当点光源10的照射方向与所出示的手的指尖的方向在拍摄面上正交时，通过升高要照射的点光源10的位置，减少照射到手指的侧面的光，能够抑制手指的单侧半个面的亮度饱和。

图12给出了根据所出示的手的旋转来进行光源阵列9的发光控制，拍摄手指血管的流程图之一例。在201，认证者将其手出示在认证装置2上，在202进行所出示的手的检测。在203判断是否检测到手。在未检测到手的情况下，返回202的手的检测。在检测到手的情况下，进行204的手和手指的位置检测处理。接下来，在205根据检测到的手和手指来计算手的旋转角度。使用在204检测到的手指的位置和在205计算出的手的旋转角度，在206进行光源阵列9的发光控制，仅使不容易将光照射到手指的侧面并且能够照射用于拍摄清晰的手指血管的光的点光源10发光。在207使点光源10发光之后，利用摄像部11拍摄手指血管图像。205的计算手的旋转角度的方法可以考虑各种方法，例如，优选计算手掌中心和每个指尖所朝向的方向的平均(指尖平均方向)，能够以手掌中心与指尖的平均方向所成的角度作为手的旋转角度。若例如基于手指本身来计算旋转角度，则由于手指的关节较多，姿势的变动大，所以旋转角度产生误差的可能性高。另一方面，若根据姿势变动相对较小的手掌与手指所存在的方向的位置关系求取手的旋转角度，则与以手指本身为对象进行计算的情况相比，能够以更高的精度求取旋转角度。下面描述206的光源阵列控制方法的细节。首先，将图8所示指尖的平均方向朝向光源阵列的正面时作为旋转角度的基准位置(角度0度)，将图10所示指尖的平均方向朝向与基准位置成直角的方向时的旋转角度定为90度。随着所出示的手的旋转角度从0度增大至90度，照射到手指的侧面的光变强。因此，根据手指的出示位置临时确定要照射的点光源10，进而根据手的旋转角度，以使得光不会照射到手指的侧面的方式，使位置比临时确定的点光源10的位置更高的点光源10发光。根据手的旋转角度而使之发光的点光源10的高度与旋转角度成比例，能够预先决定使哪个高度的点光源10发光。

关于要发光的点光源10的光量控制，能够与手的大小无关地以恒定的光量照射。然而，一般来说手越大则手指越宽越厚，从而光更难以透过。因此，通过根据手指的宽度和厚度来控制要照射的光量，能够与手的尺寸无关地拍摄清晰的血管图像。图13示出了根据手的位置和姿势的信息控制光源阵列9，并根据手的大小控制点光源10的光量，进而对手指血管进行拍摄的处理之一例的流程图。在301，认证者将其手出示给认证装置2，并在302对出示的手进行检测。在303判断是否检测到手。在未检测到手的情况下，返回302的手的检测。在检测到手的情况下，进行304的手和手指的位置和姿势检测处理。基于304的位置和姿势检测结果，在305决定光源阵列9中要发光的点光源10。在306，根据在304检测到的手和手指的检测姿势以及由距离传感器4获取到的距离数据来计算手指的宽度和厚度。在307，基于在306计算出的手指的宽度和厚度进行要发光的点光源10的光量控制，并在308拍摄手指血管图像。在306中计算手指的宽度和厚度时，由于仅利用距离传感器4难以准确地测量手指的厚度，因此也可以仅使用手指的宽度在307进行光量控制。另外，作为测量手指厚度的替代技术，能够根据可使用距离传感器4测量的手或手指的形状和大小来推算手指的厚度。例如，能够根据手指的长度和宽度推算手指的厚度。此外，能够根据整个手的大小和手掌区域的大小推算手指的厚度。在使用推算出的手指厚度的光量控制方法中，能够预先决定作为基准的手指的厚度和该手指厚度下的照射光量，根据所出示的手的手指厚度与作为基准的手指厚度的比来决定照射光量。在出示的手处于与拍摄前一帧的血管图像时相同的位置(静止)的情况下，能够根据摄像部11拍摄到的血管图像的手指区域的平均亮度来判断光量是否过多或不足，并使用判断结果对光量进行反馈控制。

关于根据手指与发光的点光源10之间的距离而进行的光量控制，在点光源10为led等照射光随距离增大而大幅度扩散的情况下，若以相同的光亮值发光则随着点光源10与手指之间的距离增大，照射到手指上的光量减小，透过手指的光量也变小。因此，要根据手指与点光源10之间的距离，控制点光源10的照射光量以使得恒定的光量照射到手指上。

下面描述用于在发生了使手或手指相对于手指血管拍摄面(x-y平面)倾斜的姿势变动时，与此相应地拍摄清晰的血管图像的光源阵列9的光量控制方法。图15的光源阵列9的点光源配置表示的是这样的示例，即，在以与摄像部11的拍摄面水平的手的姿势于装置高度方向(z轴方向)上移动的情况下，调整各点光源的照射角度使得即使改变所出示的手的高度，也能够拍摄清晰的手指的血管。这是因为，从点光源10照射的光透过手指的光量不发生变化。然而，当相对于图15的手的水平姿势如图16所示变化为手掌倾斜的姿势时，点光源的照射光从手指透射的光量发生变化(在本实施例中，透射光量增加)，亮度发生饱和或者拍摄到暗淡而不清晰的血管图像。因此，要根据手的倾斜姿势，以使得透过手指的点光源10的透射光的量恒定的方式进行光量控制，来拍摄清晰的手指血管图像。

如果点光源10始终以恒定的光量发光，则即使在图14的手的姿势下能够拍摄清晰的血管图像，当变动为图15的手的姿势时，透过手指的光的量增加，血管图像内亮度会发生饱和，因此，可以通过减小发光的点光源10的照射光量来拍摄清晰的手指血管。

实施例2

在实施例1中，针对用于抑制拍摄到的图像出现亮度饱和区域的光源的配置方法和光量的控制技术进行了说明，本实施例针对进一步降低亮度饱和区域的出现率的光源的控制方案进行说明。

在发生了手或手指的位置或姿势变动的情况下，就照射用光源的选择而言，期望在能够对手指照射光的光源中，选择更不容易产生饱和区域的光源。在本实施例中，作为更不容易发生亮度饱和区域的选择方法，描述着眼于来自点光源10的照射光在手指上照射的部位的方法。

例如，对手指上被光照射的部位为指根侧和指尖侧的情况进行对比，如图17所示，由于手指的指尖侧与指根附近相比，手指与手指之间的空间较宽，所以照射到指尖侧的光穿过手指和手指之间的量较多，导致血管图像的图像质量下降。此外，当对准手指的指尖附近照射时，摄像部不仅接收大量穿过手指与手指之间的照射光，而且除了从手指透射的光以外还容易接收到在指尖或手指侧面反射的光，导致在摄像部11拍摄到的手指血管图像中，指尖和手指侧面的区域会发生亮度饱和。另一方面，如图18所示，通过照射手指的指根侧的第二关节附近，从手指和手指之间穿过的照射光减少，并且光被照射到容易发生光的透射的关节位置，所以能够防止血管图像的画质降低。此外，即使从点光源10照射光的手指的部位朝向手指的指根侧稍有偏离，由于照射光会被手背反射或吸收，所以相比所出示的手位于下方的摄像部11不会接收到多余的光，能够防止血管图像的画质降低。

实施例3

在实施例1中，针对为了提高手指的出示姿势的自由度而在光源阵列9中以格子状配置的光源进行了说明，下面说明用于提高出示姿势的便利性并提高拍摄图像的精度的光源配置方法的另一实施例。另外，只要多个光源以格子状排列，就可以独立于实施例1和2的光量控制来实施本实施例，这一点是不言而喻的。

在本实施例中，构成光源阵列9的各点光源10的配置位置并不是如实施例1的图3所示配置在与开口部3的面大致垂直的方向上，而是如图19所示，为了不进入摄像部11的视角22内(换言之，摄像部11的拍摄范围)和距离传感器4的视角23内(换言之，距离传感器4的检测范围)，能够将光源阵列9倾斜地配置以位于视角之外。当光源阵列9进入摄像部11的视角22内时，光源发光时光源部分变得明亮，可能会发生亮度饱和，从而降低整个血管图像的清晰度。这是认证装置2的光源所特有的现象，其原因是，由于在与壳体的设置面垂直的方向上以格子状排列多个光源，光源容易进入摄像部11和距离传感器4的视角范围内。因此，通过如图19所示倾斜地配置光源阵列9，防止拍到光源阵列9，能够拍摄清晰的血管图像。并且，当光源阵列进入距离传感器4的视角23内时，在距离测量中包含更多噪声，可能降低手和手指的位置检测和姿势检测的精度。因此，通过如图19所示倾斜地配置光源阵列9，能够防止拍到点光源10，防止手和手指的位置检测和姿势检测的精度劣化，抑制拍摄到的图像发生亮度饱和。

实施例4

下面描述在实施例1的认证装置2的结构中，同时执行利用近红外光测量距离和利用近红外光拍摄手指的血管，来检测手的位置和姿势的方法。在距离传感器4构成为tof(飞行时间)方式等使用近红外光的反射来测量距离的情况下，通过在开口部3使用丙烯酸或玻璃等透明部件，距离传感器4向上照射的近红外光透过开口部3在手1的表面反射，并在再次透过开口部3后由距离传感器4接收。在拍摄手指血管时由于利用的也是从光源阵列9照射的近红外光，因此距离检测用的近红外光与血管拍摄用的近红外光彼此干扰，不能同时进行距离检测和血管拍摄。为此，通过为距离检测用的光和血管拍摄用的光选择不同的波长，能够抑制波长彼此的干扰。此外，通过在距离检测用的波段的光被进行血管拍摄的摄像部11接收到之前，利用光学滤波器12阻断该光而仅透射血管拍摄用的波段的光，从而在距离检测和血管拍摄中即使各自使用近红外光也能够同时进行距离检测和血管拍摄。作为具体的波长范围，作为一例可列举如下，即，距离传感器4利用830nm至870nm范围的波段的光，光源阵列9使用870nm至950nm范围的波段的光，摄像部11拍摄血管，并且在摄像部11接收光之前利用光学滤波器12阻断波长比距离传感器4和光源阵列9各自选择的波长中间的波段短的光，这样的波长范围作为同时进行距离测量和血管拍摄的波长范围是较为优选的。距离传感器4可以利用840nm至860nm范围的波段，光源阵列9可以利用890nm至910nm范围的波段，使得距离传感器4和光源阵列9的波段彼此远离。此时，使用阻断比860nm至890nm范围内的规定波长短的波长的光的光学滤波器12。通过进一步限定所选择的波长，使得距离传感器4利用850nm或870nm波段的近红外光，光源阵列9的波长设定为910nm，并利用光学滤波器12阻断波长短于900nm的光，由此能够同时进行高精度的距离测量和清晰的血管拍摄。

或者，光源阵列9的波长可以从850nm至870nm的范围内选择，距离传感器4的波长可以选自短于850nm或长于870nm的波长。此时，使用仅透过光源阵列9的波长的光并阻断距离传感器4的波长的光的光学滤波器12。

在以上说明中，tof方式的距离传感器4为了测量距离而向上方照射的近红外光会从作为透明部件的开口部3透射，但在照射光的光轴与开口部3的面正交的位置上，由于照射光不发生透射而是反射并由距离传感器4接收，因此在某些情况下可能无法测量距离。为了防止手指被出示在该不能测量距离的位置(距离测量不可能点)上，能够通过实验求取统计意义上的手容易被放置的位置，将距离传感器4配置成使得距离测量不可能点落在手掌或手腕附近而不是手指附近。具体地说，假设当用户站在光源阵列9的正面并如图8所示在开口部3上出示其手时，距离传感器4获取到的距离图像如图20所示。在该距离图像中，从在整个手中的位置关系来看，手指容易出示在图像的上半部侧，即更靠近光源阵列9的一侧。另一方面，手掌会出示在距离图像的下半部。因此，能够将距离传感器4配置成使得距离测量不可能点落在距离图像的下半部，即远离光源阵列9而靠近用户的一侧。另外，如后文所述，假定用户一边行走一边在认证装置2上出示手来进行认证，则除了如图8所示在靠近光源阵列9的一侧出示手指的情况之外，还能够预料到如图10所示行走中的用户出示的手的方向与用户的行进方向相一致的情况。此时，距离图像如图21所示，手指被拍摄于图像的左半部，手掌被拍摄于右半部。因此，能够使距离测量不可能点的设定范围为将距离图像按四个象限划分得到的右下区域，来使得无论是图8的手的出示位置还是图10的手的出示位置，距离测量不可能点均不落在手指附近而是落在手掌附近。另外，从光源阵列与开口部及距离传感器之间的位置关系来看，距离传感器设置成，使得距离传感器至开口部中心的距离大于从具有多个光源的光源阵列到开口部的中心的距离。从与所出示的手之间的关系来说，优选光源阵列配置在指尖侧，距离传感器设置在手掌侧。

作为另一方法，可以在开口部3上形成用于引导手的出示位置的标记，使得在距离测量不可能点处出示手掌而不是手指。该标记使用阻断可见光但透射近红外光的材料，因此对手指血管的拍摄没有不利影响。通过在从距离传感器4向上部照射的光的光轴与开口部3的面正交的位置(点)处设置吸收照射光的材料，能够防止在开口部3上反射的光被距离传感器4接收，减小不能进行距离测量的区域。

当距离测量和血管拍摄能够同时进行时，通过求取距离传感器4的距离图像(距离数据)与摄像部11拍摄的血管图像各自的像素的对应关系(坐标变换)，能实现距离传感器4和摄像部11的同步。因此，如果通过坐标变换将根据距离传感器4的距离图像检测到的手的区域和各手指区域的位置变换至血管图像内的位置，就能够容易地在血管图像内确定手的区域和各手指的区域。在想要仅利用血管图像检测手和手指的区域的情况下，所出示的手之外的背景会进入摄像部11拍摄到的血管图像中，而手也会以各种位置和姿势出示。因此，难以仅通过图像处理来准确地检测手和手指的区域。另一方面，在距离传感器4能够获取的距离图像中，背景与手的区域存在明确的距离差，因此容易检测手和手指的区域。即，如果能够将利用距离图像得到的手和手指的区域、位置检测结果反映到血管图像中，将带来手和手指的区域、位置检测精度的提高。用于将距离传感器4的距离图像(三维数据)转换为摄像部11拍摄的二维血管图像的参数能够预先求取，参数包括距离传感器4与摄像部11的光轴间距离、光轴间旋转角度、距离传感器4的焦距、摄像部11的焦距等。这些参数能够利用立体校正等方法求取。在立体校正中，在多个摄像部之间多次拍摄共同的被摄体，根据被摄体上的对应的位置的关联性计算上述的参数。在距离传感器4利用tof(飞行时间)方式的情况下，在测量距离时拍摄多个近红外图像，所以能够利用距离传感器4获取到的近红外图像和摄像部11拍摄到的近红外图像进行立体校正。或者，也可以在距离传感器4的距离数据与摄像部11的图像数据之间进行立体校正，求取坐标变换参数。

在距离传感器4为由多个相机构成配置的立体相机的情况下，在距离测量时不需要从开口部的下部向上方照射光。因此，光源阵列9没有波长限制，能够自由选择波长，并且能够仅利用来自光源阵列9的照射光同时进行距离测量和手指血管的拍摄。进而，通过将构成立体相机的多个相机中一个以上的相机作为摄像部11，能够用同一个相机进行距离测量和手指血管的拍摄，不需要进行光轴不同的距离传感器4和摄像部11之间的坐标变换。

在图1的认证装置中，关于根据距离传感器4获取到的距离数据检测手位置、手姿势方法，在图22的流程图中示出其一例。首先，在401中，在手的检测和姿势的检测之前，将距离传感器4获取到的距离数据转换为像素值表示距离的距离图像。在402检测距离图像内距离处于规定范围内的对象。例如，生成距离图像内的全像素值(距离值)的直方图，以通过仅剔除直方图的极大位置附近的距离值而能够提取出的连续像素的区域作为对象来检测。当在403检测到对象时，进行404的手掌中心的检测，当未检测到对象时，返回402的对象的检测。404的手掌中心的检测是这样进行的，即，使用形态学运算等对403中检测到的对象进行轮廓位置的平滑化，并提取对象的轮廓线(闭合曲线)。假定所求得的轮廓线是手的区域，将与轮廓线的内部内切的最大半径的圆的中心作为手掌中心。接下来，在405根据手的轮廓线和手掌中心检测指尖和指缝。计算从手掌中心到轮廓线上的每个点的距离轮廓，并且将距离轮廓的曲率值极大且大于规定值的闭合曲线上的点检测为指尖，将曲率值变为极小的位置检测为指缝。当在406检测到一个以上的指尖时，判定为在402检测到的对象是手，进行407的手和手指的姿势检测。如果在406无法检测到指尖，则返回402的对象检测。在手的姿势检测中，能够根据上述手掌中心附近的距离数据检测三维空间内手掌相对于距离传感器4的拍摄面的倾斜角度和手掌周边的姿势变化。手指的位置被确定为在405检测到的指尖和指缝的位置，并且手指区域被检测为包括每个手指的指尖和指缝的区域。

关于手指的姿势，能够根据从指缝位置到指尖处的手指区域的距离数据，将其作为三维空间中的姿势变动——例如手指的弯曲或翘曲——而检测。

图23的流程图表示图1的认证装置2中的手和手指的姿势检测之后的认证方法的具体流程的示例。在501，用户在认证时将其手出示在开口部3的上部，在502检测到每个手指的位置、区域和姿势之后，在503进行距离传感器4的距离图像到摄像部11的血管图像的坐标变换，并确定血管图像中每个手指的位置和区域。在504裁剪血管图像内的每个手指的区域，并在505基于每个手指的姿势检测来执行标准化处理，例如所裁剪的手指区域的图像的旋转校正和三维姿势变动引起的失真的校正。在506中，从经过旋转校正和失真校正之后的多个手指的裁剪图像提取血管图案或特征点等血管特征，并在507与预先注册在存储装置14中的多个手指的特征信息进行比对，按用户出示的每个手指计算比对得分。在508综合计算出的多个比对得分，在综合得到的得分大于阈值th1的情况下，判断为用户是注册用户，在509中在显示部16上显示认证成功，并且从扬声器15用电子声音或语音通知认证通过。在得分为阈值th1以下而判断为不是注册用户的情况下，在510中在显示部16上显示认证失败，并且从扬声器15用声音通知认证失败。

实施例5

本实施例将要描述的是，利用图1的认证装置无需行走中的用户停步就能出示手进行认证的所谓行走通过式的使用了手指的血管、尤其是静脉的认证。另外，尽管这里使用与出入口系统相关的示例进行说明，但是不言而喻，也可以用于诸如银行的自动柜员机等其他形式。

为了确保要认证的用户行走的指引线，优选采用这样的结构，即，如图24所示，在认证装置的外侧安装用户的行进方向上长的外罩，使得移动的手出示在壳体上的时间尽可能长。外罩24设置有与图1的装置的开口部3对应的开口部25和与开口部8对应的开口部26。如图25所示，能够采用这样的构造，即，在外罩24的前端设置开闭门36，当走过来的用户出示其手经过认证后，开闭门36开启以使门能够通过。其中，开闭门36可以是自动门这样的门的类型等，或是出入口系统相关的别的方式。

由于用户是在行走时出示手的，所以与在停止的状态下出示相比，手的姿势变动较大。此外，由于在行走时出示手，因此摄像部11需要拍摄移动中的手的手指血管。然而，当光源阵列9的控制不能跟上手的移动速度时，无法拍摄清晰的手指血管。

因此，基于所出示的手的运动，事先预测手的出示位置，并预先执行光源阵列9的发光控制。通过在手到达预测位置的时刻照射点光源10即照射用光源，即使在手的移动较为迅速的情况下也能够拍摄清晰的手指血管。换言之，将配置在手的移动方向一侧的点光源10选作照射用光源。

如果用户的行进方向如图24所示限定在一个方向上，则在开口部25上出示的手的运动受到限制。例如，虽然手可以在用户的行进方向上移动，但是手从行进方向的相反方向移动的可能性很低。因此，从配置在开口部25的下部的距离传感器4或摄像部11检测到手的瞬间，预测手要移动到的位置和到达时间，能够在预测位置处，在预测的时刻使用于拍摄手指血管的点光源10在手出示的瞬间或即将出示前发光。

如果开口部25的范围较窄，则用于预测手的移动的空间和时间可能会不够。因此，如图26所示，将外罩24的开口部25在用户的行进方向和反方向上扩宽，利用图1的距离传感器4或未图示的追加的距离传感器等在摄像部11拍摄手指血管前检测手的移动。此时，与外罩24的开口部25对应的认证装置2的开口部3也在用户的行进方向和反方向上扩宽。由于开口部25被扩宽，所以与图24的装置相比，能够确保用于检测手的移动的空间和时间，更加容易预测手的运动。

行走中的用户在认证装置2上出示手的时间短于停下来出示手的时间，而且行走中手的出示姿势的变动容易变大，所以难以拍摄到清晰的手指血管。不过，当用户的行进方向恒定时，不仅手的移动方向，而且所出示的手的姿势也受到限制。例如，当如图27所示用户一边行走一边出示手时，可以预料，手处于如图27(a)和图27(b)所示的姿势。因此，以使得在行走中的用户出示的手的姿势下能够拍摄到更清晰的手指血管的方式，决定光源阵列9的每个点光源10的照射角度和配置。在图3的光源阵列9的点光源10的配置下(如实施例1所述)，在手以图27(b)的姿势出示时，来自点光源10的照射光容易从手指透射，能够拍摄清晰血管图像。另一方面，当以图27(a)所示的姿势出示手时，由于来自点光源10的照射光照射在手指侧面，在直接反射后被摄像部11接收，因此会形成在手指的半个面上产生亮度饱和区域的血管图像。为此，如图28所示，相对于开口部25的位置使光源阵列9的点光源10向用户的行进方向的进深一侧错位配置，并调整点光源10的照射角度，使得光源阵列9中的用户行进方向进深一侧的点光源10的照射光照射到图27(a)所示的姿势的手指上。具体而言，作为照射用光源的点光源10的角度优选为与其他光源相比更加向指尖的方向的正面方向一侧倾斜的形状。通过如图28所示从指尖的正面方向照射光，照射光不容易照到手指的侧面，并且能够增大从手指透射的光量，能够拍摄清晰的血管图像。进一步地，通过调整光源阵列9的各点光源10的配置，可更清晰地拍摄以图27(a)的姿势出示的手的手指血管。通过使光源阵列9的用户行进方向进深一侧的点光源10如图29所示向用户行进方向的正面倾斜(用户的行走不受干涉的程度)，能够进一步减少照射在手指的侧面的光量，增大从手指透射的光量。

此外，为了使行走中的用户更容易地尽可能地将手出示到规定位置上，在开口部3或开口部25上实施手形等形状的标记。通过在标记中使用使近红外光透射并阻断可见光的材料，能够不对手指血管的拍摄造成不利影响地向用户通知应当出示的位置。

实施例6

本实施例将要描述的是，在实施例5的步行通过式手指血管认证中，通过一并使用设备认证，来从进行高速且高精度认证的观点出发，更有效地进行身份确认的方法。在不使用设备认证的实施例5中，当将手出示给图24的装置，并且手指血管被拍摄之后，从手指血管图像提取出的特征信息可能必须要与存储在存储装置14中的所有特征信息进行比对，来进行认证。在存储装置14中注册了大量人员的特征信息的情况下，认证所花费的时间增加，并且由于与大量的他人的特征信息进行比对，发生认证错误的风险也变得较高。但通过在出示手时或即将出示手之前进行设备认证，仅与存储在存储装置14中的与认证设备的id相关联的活体的特征信息进行比对以进行认证，能够减少不同活体的特征信息之间的不必要的比对，实现高效快速的认证。换言之，在进行生物认证之前，对预先存储在存储装置14中的与多个注册数据相关联的id与内置于另一设备中的id之间进行认证，在执行了多个注册数据的指定或筛选后执行生物认证，由此，进行生物认证的注册数据的数量能够少于全部多个注册数据的总体，相比与所有注册数据一一进行生物认证，能够用更短的时间完成生物认证。

在本实施例中，作为其他设备认证之一例，对使用手表型(腕带型)认证装置的认证方法进行说明。当将手臂佩戴型的认证装置出示到认证用的壳体上时，自然会将包括手指部分在内的整个手出示给壳体，因此手臂上的认证设备和作为血管的拍摄对象的手指能够通过一次动作出示给壳体，可大大缩短从用户出示手(手指和手臂)至完成认证的一系列时间。

在图30所示的装置结构中，在用户一边行走一边将手出示到开口部25上拍摄手指血管时，佩戴在手腕上的认证设备27配置在开口部25附近，使得恰好靠近id读取装置28，从而能够同时进行设备认证和基于手指血管的生物认证。在图30的示例中，为了允许一边行走一边出示手时的姿势变动，读取终端28被配置成使得手臂部分的认证设备27的id能够始终以短距离读取。能够在外罩24上配置或在外罩24中嵌入读取终端28-1、读取终端28-2和读取终端28-3等，其中读取终端28-1位于用户行进方向跟前侧的光源阵列9的配置面一侧，而读取终端28-2位于在用户行进方向跟前侧的出示部25附近，并且从出示部25看来读取终端28-3位于光源阵列9的相反侧。当然，也可以采用在上述位置仅配置id读取终端的接收部(天线等)，而将终端主体设置在壳体内部的其它基板上的方法。

此外，通过标记手掌或手指的出示位置来将用户出示的手引导到规定位置上，使得通过一次动作将手指出示在开口部上并且手臂出示在终端28上，还能够更快更容易读取手表型认证设备27的id。

在上述示例中，假设应用了接近型设备认证装置，但是在手表型终端的情况下，也存在佩戴在与进行认证的手相反的手上的情况，因此可预料到可能无法很好地读取id。或者也可以想象到将认证设备27做成挂在脖子上的挂脖型或装入兜里的小型设备的情况。可穿戴式终端大多是在与作为主机的智能手机等进行通信的前提下设计的，许多都具有电波通信功能。在这些通信功能中，一般都具有不间断地监视电波状况的称作rssi(接收信号强度指示器)的功能，能够容易知晓通信对象发射信号时的电波强度。通常而言，如果设备以相同输出发射信号，则rssi具有距离越近则强度越大的趋势。因此，只要是输出功率统一的环境，则如图32所示，通过调查本发明的id读取部的rssi值，能够从多个认证设备27中找到位于最靠近认证装置24的位置上的认证设备27。然后，通过使用与该终端发送的id相关联的活体注册数据进行认证，则即使认证设备27在相反侧的手上，且在周围存在其它的同一种终端，也能够无任何问题地执行认证。在这种情况下，不需要为了使认证设备27与id读取终端彼此靠近而引导或考虑用户的手的位置。然而，还存在这样的情况，即，在认证设备27因某种方式被屏蔽掉或者其与本发明的认证装置之间存在屏蔽物的情况下，rssi值变弱，而位于更远位置的同样终端反而表现出高rssi值。因此，当进行认证时，扩大作为对象的电波强度的范围，对于具有一定值以上的电波强度的认证设备27确认所有id，同与找到的所有id相关联的活体注册数据之间进行一一比对(1：n比对)，如果其中存在一致的，则判断为认证通过。通过扩大作为对象的电波强度的范围，从认证时出示手的位置起(到捕捉到的认证设备)的距离增大，因此在以步行通过的方式进行认证时，在用户逐渐接近的较早时刻，系统一侧就能够捕捉到认证设备27，能够获取到要作为认证对象的id。即使是活体注册数据不存在于认证装置本体内，而是例如保管在通过网络连接的服务器上或存储在认证设备27中，需要将其调用出来的情况下，也能够在用户到达认证位置之前的期间进行通信，能够提供无压力的认证。这里描述的方法虽然要采用与多个id进行1：n比对，但在有成千上万规模的注册用户的情况下，相比与该总数进行1：n比对，能够将n抑制为数个的本方法在保证精度方面也是较为有效的。

图33表示上述实施例中使用的腕带型认证设备27的具体示例。认证设备27主要由本体部27-1和腕带部27-2构成，并且有时具有用于信息显示的显示器27-3。27-3能够有触摸屏界面。如上所述，认证设备27具有电波通信功能，能够与外部的设备进行双向交互。通过预先设定，设备27能够响应来自id读取终端28的数据发送等请求而发送设备id。关于是否可以发送，能够通过设备27一侧的设定由用户任意指定。此外，通过在显示器27-3上显示用于请求id发送许可的消息等，并提供用于确认的界面，则用户能够知道从认证装置发来了id发送请求，能够提高安全性。当认证装置24执行了认证后，能够接收其结果并将其显示在显示器27-3上。

尤其是在认证成功的情况下，认证设备27的内部状态可以过渡为其它的状态。认证成功意味着佩戴认证设备27的用户通过生物认证而严格地确认了身份。一般来说，设备存在着丢失或被盗而由本人以外的人使用的风险。这是因为，有时虽然佩戴了设备但也不一定是由合法的本人所使用的。因此，也在进行这样的研究，即，在可穿戴式终端本身安装生物认证功能，除了认证成功这一内部状态，其它状态下使得上述的利用无法进行。然而，将生物认证功能纳入到非常小的终端中在技术上较为困难，存在精度不够或者导致可穿戴式终端一方变得大型化的问题。对此，如果能够将认证装置24的认证结果安全地反映在认证设备27中，则解决了上述问题。尤其是，由于认证装置24能够容忍较大的手的姿势变动且能够进行高速认证，因此与一般的生物认证相比无需特别熟悉就能够高精度地使用，并且还具有更容易有效利用生物认证这一优点。为此，仅在认证装置24认证成功的情况下，使认证设备27的内部状态过渡，使得能够有效利用结算和作为钥匙的替代这样的功能。对于用户而言，在进行了过渡后，图33中的27-4所示的指示灯发光，表示上述各种用途下的使用变得可能。当然，作为替代也可以在显示器27-3上显示同样的标记。但是，如果设备在过渡状态下被盗，将无法防止损失。因此，使得仅在腕带完好保持圆环状且认证设备27没有从手脱落的状态下能够进行过渡，设置当圆环断开则强制终止过渡的功能。关于是否保持为圆环状，例如能够设置触点开关27-5，根据是否能由其实现电导通来进行判断。作为进一步提高安全性的方法，也可以在认证设备27中设置活体传感器，检查血流脉动或检查是否存在心跳，在确认了其佩戴在活体上后，进一步进行认证设备的上述是否脱落的确认。

上文中说明了使用电波通信型的终端的方法，但是这种电子终端需要一定的成本。因此，作为用于更低廉地获取id的方法，可以考虑在腕带上打印诸如条形码等的识别标记并利用这样的标记的技术。图34是认证中的拍摄画面的示例，其中腕带绕在臂上。在腕带上打印有条形码或二维码，通过在认证中的拍摄画面上读取代码来获取id。这样，通过如上所述利用获取到的id，能够实现1：1认证。所打印的条形码被设定成，以使得不会因腕带在手臂上旋转而导致条形码从认证中的摄影画面的视角中消失的方式，例如以冗余的方式打印在多个位置上，使得无论在任何位置均可靠地拍到代码。

实施例7

本实施例将要说明的是，由用于实现高精度的手指血管认证的实施例1的认证装置2获取到的多个手指血管特征的注册方法。由于认证装置2能够同时获取多个手指的血管特征，所以注册者的id能够与多个手指的血管特征相关联地注册。为了进行高精度的认证，能够使得所有手指的血管均被清晰拍摄的瞬间的血管图像来注册多个手指的血管特征。在无法同时清晰地拍摄所有手指的血管的情况下，能够设定注册处理期间，注册该期间内拍摄的图像之中的各手指被清晰拍摄到血管的瞬间的图像中的血管特征。在该注册处理期间，能够在显示部16上显示注册者应当出示的手的姿势的引导信息，并由扬声器15进行声音引导。

当手和手指的姿势变动较大时，光源阵列9的照射光的照明条件也发生变化，因此可预料到在仅注册了以一种手的出示姿势拍摄的血管特征时，无法应对所有姿势变动的情形。因此，通过注册以手和手指的多个姿势拍摄的血管特征，能够进行各种手的出示姿势下的认证。

为了防止伪造的人工物被注册，在注册时，进行所出示的手的手势识别，通过使注册者作出指定的手势，来拒绝诸如刚体等伪造物(人工物)。

实施例8

本实施例将要说明的是，使用了由实施例1的认证装置2获取到的多个手指血管特征的认证方法之一例。通过不仅仅单纯地使用多个手指血管特征，还利用手指的空间排列顺序等约束条件，高效地执行血管特征的比对，实现高精度的认证。

认证概要如下。对认证装置2获取到的多个手指的血管特征与存储装置14中按id统一存储的多个手指的血管特征进行比对，并综合各手指的血管特征的比对结果，根据综合后的比对得分进行认证。其中，省略了与上述实施例相同的结构、动作和处理。

图35表示使用多个手指的血管图像进行认证处理的流程图之一例。首先，在601获取多个手指的血管图像，在602计算每个手指的血管图像的质量评价值，在603提取每个手指的血管特征。提取出的各血管特征在604进行比对，针对每个血管特征计算比对得分。在605中，将多个比对得分合成来求取一个综合得分。在606中，判断综合得分是否超过预设的阈值th3，如果超过，则在607执行认证成功后处理，如果小于阈值，则在608执行认证失败后处理。另外，602的质量评价值并不是必须要计算的。

对于使用多个血管特征的比对得分进行认证的方法，有一种方法是，通过合成两个以上的多个得分来求取一个综合得分，当综合得分超过预设的阈值th3时，判断为认证成功。合成综合得分时使用的对比得分是这样得到的，即，基于图35的流程图的602中求得的表示血管特征或血管图像中血管是否被清晰地拍摄的指标(质量评价值)等，优先选择质量评价值高的血管特征的比对得分。另外，还可以采用当多个比对得分中的一个以上的比对得分超出预设的阈值th2时，判断为认证成功的方法，或者当至少n个以上(n>1)的比对得分超过阈值th2时判断为认证成功的方法。

由于手的出示姿势的限制和光源阵列9的配置上的限制等，根据输入时出示的手的姿势的不同，可能会分成可拍摄清晰的血管的手指和无法拍摄的手指。在根据手的出示姿势和认证装置2的结构而不是根据活体的个体差而分成了血管易于拍摄的手指和难以拍摄的手指的情况下，在多个手指的血管特征的比对得分中，将血管容易拍摄的手指的比对得分的权重增大，将血管难以拍摄的手指的比对得分的权重减小，由此抑制错误的认证，能够实现相同手指反映更加一致的结果的高精度的认证。

接下来，针对使用了手指的空间排列顺序的高效地比对多个手指血管特征的方法进行说明。例如，考虑在检测到所出示的手的四根手指，以四个手指血管特征为输入时，与某个注册id的手的五个手指血管特征进行比对的情形。由于输入与注册的手指数不一致，所以不了解每个手指的对应关系。然而，若将输入和注册的手指血管特征分别一一比对，则将会增加不应当被比对的不同手指之间的比对次数。因此，保存所检测到的四根手指的空间排列顺序，在这样的状态下与注册的五个手指血管特征进行比对。从而，如图31所示，通过排除与手指的实际排列不同的多个手指的比对，能够减少不必要的比对次数，所以能够实现高速认证和高精度的认证。

实施例9

以上说明的实施例中说明的是，在使用了伸出到开口部侧方的光源阵列的结构下放宽出示姿势的限制范围的技术，在本实施例中，作为另一种装置形式的示例说明的是，放宽对手指的出示姿势的拍摄限制范围的技术。

图36是表示使用可非接触认证的手指的活体信息的生物认证装置的整体结构的图。

认证装置30的内部设置有相机31，并在其周围设有光源32，从光源32向手指1照射可见光到红外光波段的光。相机31在光源32照射的光的波段具有感光性，拍摄在手指1上反射的反射光或由手指1吸收后再次从手指1发射的漫反射光(表面下散射光)。相机31的光轴方向上安装有光学滤波器33，其具有仅透射从光源32照射的光的波段的效果。另外，尽管本实施例设置了四个光源，但是只要能够在手指1上照射光即可，可以为1个以上。

当认证装置30开始工作时，首先，光源32高速地在发光和熄灭之间切换，同时相机31拍摄其图像。当作为被摄体的手指1接近认证装置30时，由于从光源32照射的光到达手指1，所以与光源32的闪烁同步地，手指1发生闪烁并被观察到。在因该闪烁而变化的亮度值的平均值的变化量为一定值以上，且其像素数大于一定数值，则视作手指1已接近，开始认证处理。

另外，光源32和相机31的光轴上可以设置偏振滤波器。通过使设置在光源32上的偏振滤波器的偏振轴与设置在相机31上的偏振滤波器的偏振轴错开90度，可以去除作为在手指1的表面上反射的光成分的镜面反射光，因此此时能够更清晰地拍摄手指内部的血管。此外，也可以利用存在多个光源32这一点，对于两个光源使得偏振轴与相机31的偏振滤波器一致，对于剩余的两个光源使偏振轴与相机的正交，并且按这样的两个光源交替地发光，从而能够分别拍摄镜面反射成分和漫反射成分。此时，由于能够独立地拍摄手指表面的指纹信息和手指内部的血管信息，因此能够获得高画质的生物信息。

图37表示认证装置30拍摄到的手指1的图像之一例。在图像中，拍摄到了手指1的轮廓41，指纹42，关节纹43和血管44。此外，相邻手指的一部分45也被同时拍摄。

首先，利用轮廓跟踪或图割等通常的方法检测手指1的轮廓41，以将手指1的内部区域与外部区域区分开。此时，作为手指轮廓获取边界线。此时，也可以求取光源发光和熄灭时的两个图像的差分。由此，手指外的不必要的被摄体和外部光被有效地去除，能够稳定地求取手指区域。接下来，求取将手指轮廓视为矢量时的平均矢量。由此得到手指的长度方向。接着，获取指尖位置和指根位置的信息。这可以通过检测手指轮廓的高曲率的部分来获得。然后，使用指尖和指根的位置信息来对手指的方向和放大率进行标准化。通过至此为止的处理，能够获得拍摄到的手指的姿势信息。此时，如上述实施例所述，通过根据手指的姿势信息对多个光源32的强度分别进行调整，能够提高图像质量。

最后，根据标准化后的手指图像获取指纹、指关节纹、血管。指纹的纹样较精细，所以利用加强(强调)了与指纹的间距相匹配的高频成分的空间滤波器来获取。另外，指关节纹利用加强了与手指方向正交的线条的空间滤波器来获取。同样，血管利用加强了与手指方向平行的线条的空间滤波器来获取。此外，关于血管的拍摄，可以在本实施例中所示的四个光源32中，使任意两个为照射不同波长的元件来拍摄2种波长的图像，基于因红外线在血液中的吸收率的差而变化的亮度来获取血管。通过该方法能够获得准确的血管图案。

通过使用一个以上的这样提取出的活体信息，即使手指不与装置接触，也能够实现基于活体特征的非接触生物认证，而不管出示姿势如何。

为了引导出示手指的位置，可以在显示器上显示手指的图像，并通过文字或图形来提示引导手指位置的信息。用户能够边观看该信息边匹配手指位置，能够提高认证精度。另外，由于手指的出示方向能够自动校正，所以也可以仅引导手指1与认证装置30之间的距离。由此，可以对用户提示更方便的引导。或者，也可以采用首先使手指1与认证装置30接触然后缓慢地移开的方法，在手指的放大率到达一定的区域之前连续拍摄，同时在适当的时刻获取认证用的图像。由此，能够抑制手指大幅度的位置偏离，所以能够同时提高精度和便利性。

下面说明根据手指的位置切换特定功能的应用软件的实施例。在上述认证装置中，若改变手指1的拍摄部分，该范围内拍摄到的活体信息也发生变化。例如，将指尖、手指的中间部分(中关部)和指根的活体信息分别注册，当出示各部位时，由于与各注册数据的相似性变高，所以能够根据其比对结果分配应用软件所定义的功能。或者，也可以在范围地拍摄手指并注册，计算手指的位置相对于注册状态有多少偏离，获得位置偏离的程度，并且基于该结果分配功能。

在应用软件是视频游戏的情况下，通常用户所操作的角色的动作本身被预先定义为功能，根据游戏控制器的按钮的种类改变各个动作。例如，将跑步、跳跃、下蹲等动作分配给a按钮、b按钮、x按钮等，当用户按下其按钮时执行规定的动作。对此，可以为每个手指分配动作，例如，在出示食指时跑步，出示中指时跳跃等。同样地，即使是同一个手指，也可以根据指尖、中节部、指根来分配功能。

在应用软件是投标枪的视频游戏的情况下，可以自由地给手指的特定部位分配助跑的功能、调整标枪投掷角度的功能等。通过出示用于助跑的手指使角色助跑，当到达踏板时看准时机出示用于调整投掷角度的手指，然后看好时机移开该手指就能投掷标枪。此时，飞行距离由助跑速度和投掷角度决定。关于助跑的速度，可以采用与所注册的活体信息之间的相似度越高则助跑速度越快的方式，或者也可以给多个活体部位分配助跑功能，通过快速地交替出示这些部位来提高助跑速度。

除了应用于角色的动作之外，还可以应用于钢琴和鼓等乐器的演奏应用。例如，可以根据手指的拍摄位置改变音阶或改变鼓的类型。此外，通过根据手指的位置偏移量平缓地改变音阶，可以表示各种音色。

此外，还可以测量所拍摄的血管的粗细或利用多个波长的红外光测量血液浓度或氧饱和浓度，根据其结果改变游戏角色的特性。例如，当用户的血液浓度高时，可以增加角色的体力值或攻击力。或者，可以检测血液脉动，当其较浅且较快时降低敏捷特性并以一定概率增加攻击力加倍的频率，根据氧饱和度浓度改变角色能够装备的道具或角色能够操控的魔法种类。同样，作为与敌人格斗的游戏，可以实现这样一种格斗游戏，即，通过出示活体来攻击敌人，此时自身的注册图案和输入时的图案的相似度越高则自身的攻击力越高，由此越重现性高地出示活体则越能够大量地消耗对手的体力。

以这种方式，通过测量活体的特性、注册时和输入时的活体的重现性与相似度，或者用户的身体状况等，将该信息反映到游戏角色上，从而能够提供更有现场感的游戏应用。

将上述实施例1说明的解决方案的一部分作为示例记载如下。

结构1：一种血管图像拍摄装置，其特征在于，包括：形成在壳体表面上的开口部；配置在所述开口部的侧方且排列成格子状的多个光源；用于获取在所述开口部上出示的手的位置信息的传感器；光量控制部，其基于所述位置信息从所述多个光源中选择用于在手上照射光的照射用光源，并控制所述照射用光源的光量；和摄像部，其拍摄被来自所述照射用光源的光所照射到的手的手指部分中包含的血管的图像。

结构2：根据结构1所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，所述光量控制部基于所述位置信息，选择所述多个光源中的向手指部分的指根侧照射光的光源作为所述照射用光源。

结构3：根据结构1或2所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，从所述传感器照射的光的波长不同于从所述多个光源照射的光的波长。

结构4：根据结构1至3之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，就由所述开口部的开口面和所述光源的光轴形成的锐角的角度来说，所述多个光源中的相比其它的所述光源距离所述开口部近的所述光源的所述锐角的角度较小。

结构5：根据结构1至4之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，在所述图像所包含的血管区域图像内存在规定以上的饱和区域的情况下，所述光量控制部选择距离所述开口部比所述照射用光源远的所述光源作为新的照射用光源。

结构6：根据结构1至6之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，所述位置信息是基于在所述开口部上出示的手的三维形状的信息，所述光量控制部根据从所述照射用光源到所述照射用光源照射到的手的位置的距离的长度，控制所述照射用光源的光量。

结构7：根据结构1至6之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，所述光量控制部，将在所述开口部上移动的手的移动方向上的相比手配置在所述移动方向一侧的所述光源，选作所述照射用光源。

结构8：根据结构1至7之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，基于从所述传感器获取到的信息，计算所述图像所包含的手区域的图像中手掌的中心位置和手指区域相对于所述中心位置的方向，由此计算手的旋转角度。

结构9：根据结构1至8之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，所述多个光源配置在脱离所述传感器的检测范围和所述摄像部的拍摄范围的位置。

结构10：根据结构1至9之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，所述传感器配置在从所述传感器到所述开口部的中心的距离比从所述多个光源到所述开口部的中心的距离长的位置上。

结构11：根据结构1至10之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，在所述壳体表面，还设置有从可佩戴在手腕上的终端接收个人信息的读取部。

结构12：根据结构1至11之任一所述的血管图像拍摄装置，其特征在于，所述图像被发送到执行个人认证的认证部。

结构13：一种个人认证系统，其特征在于，包括：终端、认证部和开闭门部，其中，所述终端包括：形成在壳体表面上的开口部；配置在所述开口部的侧方且排列成格子状的多个光源；用于获取在所述开口部上出示的手的位置信息的传感器；光量控制部，其基于所述位置信息从所述多个光源中选择用于在手上照射光的照射用光源，并控制所述照射用光源的光量；和摄像部，其拍摄被来自所述照射用光源的光所照射到的手的手指部分中包含的血管的图像，所述认证部从所述终端获取所述图像执行个人认证，所述开闭门部基于来自所述认证部的信息进行开闭。

结构14：根据结构13所述的个人认证系统，其特征在于，所述光量控制部基于所述位置信息，选择所述多个光源中的向手指部分的指根侧照射光的光源作为所述照射用光源。

结构15：根据结构13或14所述的个人认证系统，其特征在于，从所述传感器照射的光的波长不同于从所述多个光源照射的光的波长。

附图标记说明

1手

2认证装置

3开口部

4距离传感器

5计算机

6存储器

7cpu

8开口部

9光源阵列

10点光源

11摄像部

12光学滤波器

13接口

14存储装置

15扬声器

16显示部

17可见光源

18键盘

19血管图像

20血管

21亮度饱和区域

22摄像部视角

23距离传感器视角

24外罩

25开口部

26开口部

27认证设备

28认证设备读取终端

30认证设备

31相机

32光源

33光学滤波器

34距离图像

35距离测量不可能点的设定范围

36开闭门

41手指轮廓

42指纹

43指关节纹

44血管

45相邻手指

50数据输入部

51光量控制部

52图像输入部