米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 医学 -> 沖電気工業株式会社

発明の名称 撮像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2000−5146(P2000−5146A)
公開日 平成12年1月11日(2000.1.11)
出願番号 特願平10−172558
出願日 平成10年6月19日(1998.6.19)
代理人 【識別番号】100082050
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 幸男 (外1名)
【テーマコード(参考)】
4C038
5B043
5B047
【Fターム(参考)】
4C038 VA07 VB04 VC02 VC05 
5B043 AA09 BA01 DA04 DA05
5B047 BB04 BC09 BC11 BC12
発明者 梅澤 義尚
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 赤外光を被験者の目に照射し、その反射像を撮像部で撮影する撮像装置において、前記赤外光を透過し、かつ、可視光を反射する波長選択特性を有し、被験者が、その表面上に写し出された被験者自身の目の像を見ることによって撮影位置合わせを行うためのコールドミラーを、前記撮像部と前記被験者との間に配置すると共に、前記コールドミラーは、前記撮像部によって撮影される領域を示すマーキングを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項2】 赤外光を被験者の目に照射し、その反射像を撮像部で撮影する撮像装置において、前記赤外光を透過し、かつ、可視光を反射する波長選択特性を有し、被験者が、その表面上に写し出された被験者自身の目の像を見ることによって撮影位置合わせを行うためのコールドミラーを、前記撮像部と前記被験者との間に配置すると共に、前記赤外光の照明部の周囲に前記被験者を照射する可視光照明部を設けたことを特徴とする撮像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として人間のアイリスを用いたアイリス認識装置に用いられ、目の映像を取得する撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】今日、アイリス認識といった個体識別処理等に用いるため、人間の目を撮影する眼球撮像装置が存在する。このような技術としては、例えば、特公平5−84166号公報等に記載されているものがあった。
【0003】上記のような技術では、カメラ光軸外に位置する標的の像をカメラ光軸付近に位置するビーム分割面によって被験者の網膜上に結像することを利用して目の位置決めを行っている。ビーム分割面は、ガラス等の透明薄板であり、その上に鏡を形成して標的の像の反射を行う。アイリスからの反射光は、鏡を包囲する分割面の透明領域を通過し、カメラに入る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような従来の技術では、アイリスの反射像をカメラに入れるため、構造上、ビーム分割面上の標的が非常に小さなものに制限される。このため、被験者は微少な標的を注視しなければならず、また、カメラ光軸からわずかにずれただけでも、標的を見失う恐れがあるため、被験者に多大な心理的負担を強いることになる。また、標的をカメラ光軸上に投影させるため、ビーム分割面の配置に非常に高い精度が必要となり、装置の制作、整備に手間がかかるだけでなく、標的を投影するための撮像系を必要とするので、撮影装置自体が大型のものになってしまうという問題点があった。
【0005】また、被験者が眼鏡を着用している場合、アイリス情報を取得するために近赤外光を発する照明の眼鏡面における反射が被験者のアイリス部にかかってしまう場合が頻繁に発生し、このような場合、アイリスイメージの一部が欠落してしまうことになる。その結果、認識率が低下してしまうという問題があった。
【0006】このような点から、簡易な機器構成でかつ被験者に過大な心理的負担をかけることなく、被験者の撮影を行うことのできる撮像装置の実現が望まれていた。
【0007】また、被験者が眼鏡等を着用している場合でも、認識率の低下を防止することのできる撮像装置の実現が望まれていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を解決するため次の構成を採用する。
〈構成1〉赤外光を被験者の目に照射し、その反射像を撮像部で撮影する撮像装置において、赤外光を透過し、かつ、可視光を反射する波長選択特性を有し、被験者が、その表面上に写し出された被験者自身の目の像を見ることによって撮影位置合わせを行うためのコールドミラーを、撮像部と被験者との間に配置すると共に、コールドミラーは、撮像部によって撮影される領域を示すマーキングを有することを特徴とする撮像装置である。
【0009】〈構成2〉赤外光を被験者の目に照射し、その反射像を撮像部で撮影する撮像装置において、赤外光を透過し、かつ、可視光を反射する波長選択特性を有し、被験者が、その表面上に写し出された被験者自身の目の像を見ることによって撮影位置合わせを行うためのコールドミラーを、撮像部と被験者との間に配置すると共に、赤外光の照明部の周囲に被験者を照射する可視光照明部を設けたことを特徴とする撮像装置である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
《具体例1》具体例1は、撮像装置として撮像部の前面側にコールドミラーを設け、更に、このコールドミラーに撮影可能範囲を示すマーキングを施したものである。また、具体例1では、撮像装置をアイリス認識装置に適用した例を示している。
【0011】〈構成〉図1は、本発明の具体例1による撮像装置を適用したアイリス認識装置の構成図である。図のアイリス認識装置は、光学ユニット10と、制御装置20からなる。光学ユニット10は、被験者1に対して照明を行い、この照明による認識対象の反射像を取得するための装置であり、制御装置20とは別体で設置されている。制御装置20は、汎用のパーソナルコンピュータであり、光学ユニット10の照明を制御し、かつ、光学ユニットで取得した認識対象の反射像に基づき個体認識を行う機能を有している。
【0012】光学ユニット10は、光学制御部11、カメラ(撮像部)12、照明部13、コールドミラー14を備えている。
【0013】光学制御部11は、カメラ12や照明部13の制御を初め、制御装置20との通信制御やその他の光学ユニット10内の制御を行うための制御部である。即ち、光学制御部11は、制御装置20からの制御信号に基づき、照明部の点灯・消灯制御を行う機能と、カメラ12にて取得した認識対象の画像をイメージ信号として制御装置20に送信する機能とを有している。この光学制御部11は、具体的には、マイクロコンピュータを中心としたプリントボードで構成されている。
【0014】カメラ12は、アイリスイメージの撮影を行うための撮像部であり、CCDセンサとレンズユニットから構成されている。照明部13は、撮影対象のアイリスを明るく照らすための照明であり、電球やLEDなどから構成されている。光源の波長はアイリスの特徴をより抽出し易いように、700〜1000nmの近赤外光が使用される。照明の照射角度は被験者の目の表面における、照明反射が被験者の瞳孔内に起こるよう設計されている。これは、照明の反射がアイリス部で起こってしまうと、それがアイリス情報の欠如につながるからである。
【0015】コールドミラー14は、可視光を反射させ、赤外光を透過させる波長選択特性を有するミラーである。このため、人間の目にとって、コールドミラー表面は、鏡のように写る。また、赤外光を透過することにより、カメラ12には、照明部13による被験者1の目1aからの反射光のみが撮像され、室内灯等、他の可視光源からの光は撮像されない。
【0016】コールドミラー14は、カメラ12のレンズの前面側のレンズに接して設けられ、レンズの直径より大きく形成されている。
【0017】図2は、光学ユニット10の外観図である。図示のように、コールドミラー14はカメラ12のレンズ前面に配置されて、レンズ面の面積より大きな面積を有しており、更に、レンズ面を示すマーキング14aが施されている。このマーキング14aは、コールドミラー14上に、赤外光を透過し、可視光中の特定の波長のみ透過、吸収あるいは反射する材料を蒸着などして添付することによって構成する。
【0018】図1に戻って、制御装置20は、キーボードやマウス、あるいはCD−ROMやネットワーク等の入力機器と、ディスプレイやプリンタ等の出力機器と、マイクロプロセッサや主記憶装置、補助記憶装置等を備えた本体装置等からなる汎用のマイクロコンピュータであり、個体認識部21、イメージキャプチャ部22を備えている。
【0019】光学ユニット10と制御装置20とは、RS−232C等の制御インタフェースを介して制御信号のやり取りを行うよう構成され、また、光学ユニット10からのイメージ信号は、ビデオインタフェースを介して制御装置20に入力されるよう構成されている。
【0020】制御装置20における個体認識部21は、光学ユニット10の照明の点灯・消灯を制御すると共に、カメラ12によって得られた画像に基づき、個体認識を行う機能を有している【0021】イメージキャプチャ部22は、光学ユニット10より出力されるアナログのイメージ信号をA/D変換し、制御装置20が扱えるデジタルデータに変換する機能を有している。このイメージキャプチャ部22は、通常、プリントボードで構成され、制御装置20の拡張スロットに挿入されて使用される。
【0022】図3は、個体認識部21の詳細を示すブロック図である。図示のように、個体認識部21は、前処理部211、特徴抽出部212、照合部213、照合辞書214、判定部215からなる。
【0023】前処理部211は、入力されたイメージデータから、アイリス部分を切り出す機能部である。特徴抽出部212は、前処理部211によって切り出されたアイリスから特徴を抽出し、アイリスコードとして出力する機能部である。照合部213は、特徴抽出部212によってコード化されたアイリスパターンと、照合辞書214内に予め格納されているアイリスパターンとの照合を行い、照合辞書214中の参照パターンとの類似度を求める機能部である。また、照合辞書214は、予め、複数人のアイリスパターンを、特徴抽出されコード化された形で格納するための格納部である。判定部215は、照合部213で求められた類似度によって、本人である確からしさを判定し、その結果を出力する機能部である。
【0024】尚、上記の個体認識部21は、個体認識の機能に対応したプログラムと、これを実行するマイクロプロセッサ等によって構成されるか、あるいは専用演算ハードウェア等によって構成されている。また、個体認識部21における照合辞書214は、半導体メモリや磁気ディスク等に格納されている。
【0025】〈動作〉最初に、目の位置合わせの動作を説明する。光学ユニット10で被験者1の目画像を撮影する場合、先ず、被験者1は光学ユニット10の前に位置し、自身の目がコールドミラー14に写るようにする。このとき、本具体例では、コールドミラー14が撮影可能範囲であるレンズ直径より遥かに大きいため、被験者1は容易に自身の目をコールドミラー14に写るようにすることができる。
【0026】図4は、コールドミラー14上に写る目の像を示す説明図である。図示のように、被験者の目がコールドミラー14のいずれかの位置に写ると、被験者1は、自身の目をレンズ位置に移動させる。ここで、コールドミラー14にはレンズ面の位置を示すマーキング14aが施されているため、被験者1は、マーキング14a内に自身の目が位置するよう移動すればよい。特に、図4のように、目が完全にフレームアウトしている場合でも、コールドミラー14上には写っているため、被験者1はどのような方向に移動させればよいかを簡単に知ることができる。
【0027】被験者1が自身の目をマーキング14a内に位置させると、即ち、位置合わせが完了すると、被験者1は図示しない入力手段等から撮影指示をアイリス認識装置に与える。これにより、光学ユニット10は、被験者1の目画像を取得し、イメージ信号として制御装置20に送出する。このイメージ信号がイメージキャプチャ部22で取り込まれ、デジタル信号で個体認識部21に与えられると、個体認識部21は個体認識処理を行う。以下、個体認識処理として、アイリスの登録動作と照合動作を説明する。
【0028】図5は、登録動作のフローチャートである。先ず、アイリスを含む頭部の映像がカメラ12によって取得され、イメージキャプチャ部22を経て個体認識部21の前処理部211に入力される(ステップS1)。前処理部211では、入力された映像から頭部を切り出し(ステップS2)、次に、目領域を切り出して(ステップS3)、瞳孔を切り出し(ステップS4)、最後にアイリスを切り出す(ステップS5)。
【0029】次に、特徴抽出部212は、前処理部211によって切り出されたアイリス部から照合に必要な特徴量を抽出する(ステップS6)。具体的には、必要な分析帯の分割、ガボールフィルタ等による特徴抽出が行われる。
【0030】更に、特徴抽出部212は、ステップS6で抽出した特徴量を正規化(ステップS7)およびコード化し(ステップS8)、最終的に256バイト程度のアイリスコードを生成する。
【0031】コード化されたアイリスパターンは、必要なラベル(登録者名、ID番号、日付等)が付けられた後、照合辞書214に格納される(ステップS9)。
【0032】次に、照合動作について説明する。図6は、照合動作のフローチャートである。先ず、アイリスを含む目の映像がカメラ12等によって取得され、このイメージ信号がイメージキャプチャ部22を経て、前処理部211に入力される(ステップS1)。
【0033】これにより、前処理部211は、上述した登録動作の場合と同様に、入力された映像から頭部を切り出し(ステップS2)、次に、目領域を切り出して(ステップS3)、瞳孔を切り出し(ステップS4)、最後にアイリスを切り出す(ステップS5)。
【0034】次に、特徴抽出部212は、前処理部211によって切り出されたアイリス部から照合に必要な特徴量を抽出する(ステップS6)。具体的には、必要な分析帯の分割、ガボールフィルタ等による特徴抽出が行われる。
【0035】更に、特徴抽出部212は、ステップS6で抽出した特徴量を正規化(ステップS7)およびコード化し(ステップS8)、最終的に256バイト程度のアイリスコードを生成する。
【0036】そして、照合動作では、照合部213により、予め蓄えられている照合辞書214と、先ほど特徴抽出されたアイリスコードとの間で照合(マッチング)が行われる(ステップS9)。この照合演算では、ハミング距離などの距離値が類似度の尺度として用いられている。
【0037】また、照合辞書214は、特徴抽出された各人のアイリスコードの集合体である。通常は複数個のパターンが照合辞書214には格納されており、照合時には、参照用にどの(誰の)コードを用いるか、いくつかの(何人の)パターンを用いるかは自由に選択できるようになっており、システムの仕様によって決定される。
【0038】次に、判定処理(ステップS10)では、ステップS9の照合処理によって得られた、距離値(類似度)を一つあるは複数の閾値によって判定し、入力された映像から得られたアイリスコードが、照合辞書214中の参照したアイリスコードと同一のアイリスであるかどうかの真偽の判定を行う。判定に用いる閾値は、実験や統計的手法によって求めておく。
【0039】本装置の照合モードでは、2種類の使用形態が可能である。一つは、予め被験者の参照辞書が分かっている場合(1対1照合)であり、もう一つは、被験者の参照辞書が分からずに、複数人蓄積されている辞書の中から、最も確からしい辞書を確定する場合(1対n照合)である。
【0040】1対1照合の場合には、照合部213は、一つの参照辞書用いて類似度を算出し、それを判定部215に対して出力する。判定部215では、類似度を一つあるいは複数の閾値によって判定し、入力された映像から得られたアイリスコードが、照合辞書214中の参照したアイリスコードと同一のアイリスであるかどうかの真偽判定を行う。
【0041】1対n照合の場合には、照合部213は、照合辞書214中の複数人の辞書を参照辞書として照合演算を行い、その第1位(あるいは上位m位:mは任意)の類似度を判定部215に送出する。この場合、判定部215は、第1位(あるいは上位m位:mは任意)の類似度を一つあるいは複数の閾値によって判定し、入力された映像から得られたアイリスコードが、どの参照辞書に最も類似しているか、あるいは十分に類似していないかなどの判定を行う。
【0042】〈効果〉以上のように、上記具体例1によれば、カメラ12のレンズ前面側にコールドミラー14を設け、かつ、このコールドミラー14をレンズ面より大きくして、レンズ面を示す範囲をマーキング14aで示すようにしたので、被験者1が目の位置合わせを行う際に、より簡便に位置合わせを完了することができ、更にヒューマンインタフェース性の高い装置とすることができる。
【0043】尚、上記具体例1では、コールドミラー14をカメラ12のレンズに接するよう配置したが、この構成に限定されるものではなく、被験者1とカメラ12との間に位置すればよい。この場合、撮影可能範囲を示すマーキング14aの大きさはコールドミラー14の位置に応じて変化するものとする。
【0044】《具体例2》具体例2は、赤外光の光源の周囲に可視光の照明を設け、眼鏡等に反射した赤外光源の像を被験者が確認することができるようにしたものである。
【0045】〈構成〉図7は、本具体例の光学ユニット30を示す外観図である。図示の光学ユニット30では、円形の赤外照明部33の周囲を囲むようリング状の可視光照明部35が設けられている。ここで、赤外光照明部33は、撮影対象のアイリスを明るく照らすための照明である。一方、可視光照明部35は、赤外光照明部33のように撮影対象のアイリスを明るく照らすためのものではなく、後述するように、眼鏡への照明反射の写り込みを明示させるためのものである。
【0046】図8は、本発明の撮像装置をアイリス認識装置に適用した場合の構成図である。ここで、制御装置20は具体例1と同様であるため、その説明は省略する。また、光学ユニット30は、光学制御部31、カメラ32、赤外光照明部33、コールドミラー34、可視光照明部35からなる。
【0047】光学制御部31〜コールドミラー34は、具体例1における光学制御部11〜コールドミラー14と同様である。但し、本具体例のコールドミラー34は、レンズ面程度の大きさに形成され、特にマーキングは施されていないものとする。可視光照明部35は、図7で示したように、赤外光照明部33の周囲を囲むように設けられた照明部であり、赤外光照明部33と同様に、光学制御部31によって制御される。尚、図8中の赤外光照明部33と可視光照明部35は、機能ブロックで示しているため、別々の位置関係として示している。
【0048】〈動作〉最初に、目の位置合わせの動作を説明する。光学ユニット10で被験者の目画像を撮影する場合、先ず、被験者は光学ユニット10の前に位置し、自身の目がコールドミラー34に写るようにする。また、本具体例の被験者は眼鏡を着用しているとする。
【0049】被験者には、赤外光照明部33の赤外光と可視光照明部35からの可視光とが照射されている。ここで、アイリスを照射している赤外光照明部33は赤外光を使用しているため、コールドミラー34の表面上には赤外光照明部33の反射は写らない。しかしながら、可視光照明部35からの可視光が反射した場合は、これがコールドミラー34上に写る。そのため、被験者は、自分の眼鏡のどこに赤外光照明部33の写り込みが存在するかを知ることができる。即ち、可視光照明部35は赤外光照明部33の周囲に沿って設けられた形状であるため、可視光の反射像の位置は赤外光照明部33による反射像を含む位置であるからである。
【0050】図9は、照明反射の影響を示す説明図である。図中の(a)に示すように、赤外光照明部33の照明の写り込みがアイリス部にかかっている場合、被験者は、自分の顔(眼鏡)の角度を変えることにより、図中の(b)に示すように写り込みの位置を変えることができる。即ち、照明反射が瞳孔上である場合は、アイリス認識に影響を与えないため、特に問題はない。一方、照明反射がアイリス上に写った場合は、アイリス部分が欠けてしまうため、精度の高いアイリス認識を行うことができない。そこで、図中の(b)に示すように、被験者は眼鏡上に写った赤外光照明部33の照明の写り込みを、アイリス以外の部分に移動させるよう顔の角度を変えることによって、良好なアイリス画像を撮影することができる。
【0051】また、図9に示すような眼鏡上に写った照明反射は、可視光照明部35の反射であるが、この照明反射は赤外光照明部33の照明部分を含んでいるため、この照明反射をアイリス部分以外に移動させれば、赤外光照明部33の反射部分は必ずアイリス以外に位置することになる。
【0052】コールドミラー34は、赤外光を透過させるため、赤外光照明部33にて照らされたアイリスの画像は、滞り無くキャプチャされる。また、可視光照明部35の反射は、コールドミラー34が可視光を反射するため、キャプチャされる映像には影響を与えない。即ち、本具体例によって設けられた可視光照明部35の構成は、アイリス認識性能に対して全くデメリットとはならない。また、眼鏡非着用者は、そもそも眼鏡表面の写り込み問題は発生しないため、アイリス認識には全く影響を与えることがない。
【0053】そして、これ以降の登録動作や照合動作は、具体例1と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【0054】〈効果〉以上のように、具体例2によれば、カメラ32のレンズ前面側にコールドミラー34を設けると共に、赤外光照明部33の周囲に可視光照明部35を設けたので、眼鏡着用の被験者は、眼鏡表面の照明反射をアイリス部から外すことができる。従って、従来対応できなかった眼鏡使用者の装置の利用を可能とすることができ、更に、ヒューマンインタフェース性の高い撮像装置を実現することができる。
【0055】尚、上記具体例2では、赤外光照明部33の外側にリング状の可視光照明部35を設けたが、この形状に限定されるものではない。例えば、赤外光照明部33の周囲に複数の可視光照明部を設けてもよい。
【0056】図10は、可視光照明部の他の例を示す説明図である。図中の(a)は、可視光照明部35aを4点からなる照明としたもので、(b)は可視光照明部35bを6点からなる照明としたものである。このように、赤外光照明部33の大きさを被験者が確認できる形状であれば、どのようなものであってもよい。
【0057】また、具体例2では、コールドミラー34は、レンズ面程度の大きさに形成され、特にマーキングは施されていないものとしたが、具体例1と同様の形状のマーキングを有するコールドミラーとしてもよい。
【0058】更に、上記具体例1、2は、撮像装置としてアイリス認識装置に適用した場合を説明したが、被験者の目画像を撮影する撮像装置であれば、どのような装置に適用してもよい。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013