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発明の名称 虹彩認証装置および虹彩認証方法
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2007−11667(P2007−11667A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−191423(P2005−191423)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 塚原 伸一
要約 課題
被認証者の眼を正面から撮影する必要がなく、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要のない虹彩認証装置および虹彩認証方法を提供する。

解決手段
被認証者の眼を斜め方向から撮影する撮影部2と、撮影部2で撮影された画像から、楕円形状の虹彩画像を検出する虹彩検出部11と、虹彩検出部11で検出された楕円形状の虹彩画像を円形状に補正する円形補正部12と、円形補正部12で円形状に補正された虹彩画像を用いて被認証者の認証処理を行う認証処理部17とを備えた。
特許請求の範囲
【請求項1】
被認証者の眼を斜め方向から撮影する撮影部と、
前記撮影部で撮影された画像の少なくとも虹彩を含む部分の画像を用いて、前記被認証者の認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴とする虹彩認証装置。
【請求項2】
前記撮影部で撮影された画像から、楕円形状の虹彩画像を検出する虹彩検出部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の虹彩認証装置。
【請求項3】
前記虹彩検出部で検出された前記楕円形状の虹彩画像を円形状に補正する円形補正部を備え、
前記認証処理部は、前記円形補正部で円形状に補正された虹彩画像を用いて前記被認証者の認証処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の虹彩認証装置。
【請求項4】
前記認証処理部は、
前記円形状に補正された虹彩画像から認証情報を作成する認証情報作成部と、
前記認証情報作成部で作成された認証情報と、あらかじめ登録された者の登録認証情報とを比較照合する照合部とを備えたことを特徴とする請求項3に記載の虹彩認証装置。
【請求項5】
前記認証処理部は、
前記虹彩検出部で検出された前記楕円形状の虹彩画像から認証情報を作成する楕円型認証情報作成部と、
前記楕円型認証情報作成部で作成された認証情報と、あらかじめ登録された者の登録認証情報とを比較照合する照合部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の虹彩認証装置。
【請求項6】
前記撮影部で撮影された画像の画質を判定する画質判定部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の虹彩認証装置。
【請求項7】
前記撮影部で撮影された画像に眼が撮影されているか否かを判定する眼検出部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の虹彩認証装置。
【請求項8】
前記眼検出部は、前記撮影部で撮影された画像に楕円形状の眼が撮影されているか否かを判定することを特徴とする請求項7に記載の虹彩認証装置。
【請求項9】
前記被認証者の少なくとも眼を含む領域を照射する光源部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の虹彩認証装置。
【請求項10】
前記撮影部は、前記披認証者の眼を斜め方向から撮影する複数の撮影装置を有することを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の虹彩認証装置。
【請求項11】
前記複数の撮影装置は、互いに解像度の異なる撮影装置であることを特徴とする請求項10に記載の虹彩認証装置。
【請求項12】
前記複数の撮影装置は、互いに撮影倍率の異なる撮影装置であることを特徴とする請求項10に記載の虹彩認証装置。
【請求項13】
前記被認証者の視線の方向を検知する視線方向検知部と、
前記視線方向検知部が検知した視線の方向と前記撮影部の撮影方向とがなす角度が、所定の角度を超えた場合に、前記撮影部または前記認証処理部の処理を停止させる制御部とを備えたことを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の虹彩認証装置。
【請求項14】
被認証者の眼を斜め方向から撮影する第1のステップと、
前記第1のステップで撮影された画像の少なくとも虹彩を含む部分の画像を用いて、前記被認証者の認証処理を行う第2のステップとを備えたことを特徴とする虹彩認証方法。
【請求項15】
コンピュータに、
被認証者の眼の斜め方向から撮影された画像が入力される第1のステップと、
前記第1のステップで入力された画像の少なくとも虹彩を含む部分の画像を用いて、前記被認証者の認証処理を行う第2のステップとを実行させることを特徴とする虹彩認証プログラム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、被認証者の少なくとも虹彩の部分の画像を用いて個人認証を行う虹彩認証装置および虹彩認証方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、入退出管理装置や個人情報等の重要な情報が記憶された情報装置等、高いセキュリティ性が求められる装置におけるアクセス時の本人認証の方法として、人体の指紋、虹彩、眼底血管、顔の特徴、手や腕の血管パターン等、その被認証者固有の情報、いわゆるバイオメトリクス情報を用いた様々な認証方法が実用化されてきている。
【0003】
その中でも、本人認証率の高さや、他人受入率の低さ等の信頼性の高さから、眼の虹彩部分の皺の模様の違いを利用した認証方法(以下、このような方法を虹彩認証方法と記す)が提案され、特に高いセキュリティ性を必要とする機器において実用化されている(例えば、特許文献1を参照。)。
【0004】
このような虹彩認証方法は、被認証者の眼の部分の画像(以下、この画像を眼画像と記す)から虹彩の部分を選択的にコード化し、得られた情報を認証情報として、あらかじめ登録された情報(以下、登録認証情報と記す)と比較照合し、互いに一致すると判定された場合には、被認証者があらかじめ登録された者であると認証する方法である。
【特許文献1】特許第3307936号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、前述のような虹彩認証方法においては、コード化を行う際に、虹彩が円形になるように撮影する必要があるため、被認証者の眼を正面から撮影する必要があった。このため、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要があるという課題があった。
【0006】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、被認証者の眼を正面から撮影する必要がなく、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要のない虹彩認証装置および虹彩認証方法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】
【0007】
本発明の虹彩認証装置は、被認証者の眼を斜め方向から撮影する撮影部と、撮影部で撮影された画像の少なくとも虹彩を含む部分の画像を用いて、被認証者の認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴としている。
【0008】
このような構成によれば、認証処理部は、撮影部で撮影された、被認証者の眼を斜めから撮影した画像を用いて認証処理を行うことができるので、被認証者の眼を正面から撮影する必要がなく、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要のない虹彩認証装置を提供することができる。
【0009】
また、撮影部で撮影された画像から、楕円形状の虹彩画像を検出する虹彩検出部を備えた構成であってもよい。
【0010】
このような構成によれば、さらに、虹彩検出部が楕円形状の虹彩画像を検出することができるので、検出された虹彩画像を用いて認証処理の行いやすい構成を実現することができる。
【0011】
さらに、虹彩検出部で検出された楕円形状の虹彩画像を円形状に補正する円形補正部を備え、認証処理部は、円形補正部で円形状に補正された虹彩画像を用いて被認証者の認証処理を行う構成であってもよい。
【0012】
このような構成によれば、さらに、楕円形状の虹彩画像を円形状に補正することができるので、円形状に補正された画像を用いることにより、斜め方向から撮影された画像を用いても認証処理を行いやすい構成を実現することができる。
【0013】
また、認証処理部は、円形状に補正された虹彩画像から認証情報を作成する認証情報作成部と、認証情報作成部で作成された認証情報と、あらかじめ登録された者の登録認証情報とを比較照合する照合部とを備えた構成であってもよい。
【0014】
このような構成によれば、さらに、円形状に補正された虹彩画像から、認証情報を作成することができるので、斜め方向から撮影された画像を用いても、認証処理を行いやすい構成を実現することができる。
【0015】
さらに、認証処理部は、虹彩検出部で検出された楕円形状の虹彩画像から認証情報を作成する楕円型認証情報作成部と、楕円型認証情報作成部で作成された認証情報と、あらかじめ登録された者の登録認証情報とを比較照合する照合部とを備えた構成であってもよい。
【0016】
このような構成によれば、さらに、楕円型認証情報作成部で作成された認証情報を用いて、斜め方向から撮影された画像を用いても、認証処理を行うことのできる構成を実現できる。
【0017】
また、撮影部で撮影された画像の画質を判定する画質判定部を備えた構成であってもよい。
【0018】
このような構成によれば、さらに、画質判定部で画質がよいと判断された画像について、認証処理を行うので、エラー発生の少ない構成を実現することができる。
【0019】
また、撮影部で撮影された画像に眼が撮影されているか否かを判定する眼検出部を備えた構成であってもよい。
【0020】
このような構成によれば、さらに、眼検出部で眼が検出されたと判定された画像について、認証処理を行うことができるので、エラー発生の少ない構成を実現することができる。
【0021】
さらに、眼検出部は、撮影部で撮影された画像に楕円形状の眼が撮影されているか否かを判定する構成であってもよい。
【0022】
このような構成によれば、さらに、眼検出部では、楕円形状の眼を検出するので、被認証者を斜めから撮影してその眼画像から認証処理を行うのに適した構成を実現することができる。
【0023】
また、被認証者の少なくとも眼を含む領域を照射する光源部を備えた構成であってもよい。
【0024】
このような構成によれば、さらに、被認証者の虹彩パターンをコントラストよく撮影する構成を実現できる。
【0025】
さらに、撮影部は、披認証者の眼を斜め方向から撮影する複数の撮影装置を有する構成であってもよい。
【0026】
このような構成によれば、さらに、複数の撮影装置を用いることで、被認証者の良好な眼画像を撮影できる機会を増加させる構成を実現できる。
【0027】
さらに、複数の撮影装置は、互いに解像度の異なる撮影装置である構成であってもよい。
【0028】
このような構成によれば、さらに、互いに解像度の異なる撮影装置で眼画像を撮影するので、認証処理の行える画素数を有する眼画像を撮影できる機会を増やす構成を実現できる。
【0029】
また、複数の撮影装置は、互いに撮影倍率の異なる撮影装置である構成であってもよい。
【0030】
このような構成によれば、さらに、互いに撮影倍率の異なる撮影装置で眼画像を撮影するので、認証処理を行うのに十分なほどに拡大された眼画像を撮影できる機会を増やす構成を実現できる。
【0031】
また、被認証者の視線の方向を検知する視線方向検知部と、視線方向検知部が検知した視線の方向と撮影部の撮影方向とがなす角度が、所定の角度を超えた場合に、撮影部または認証処理部の処理を停止させる制御部とを備えた構成であってもよい。
【0032】
このような構成によれば、さらに、被認証者の視線の方向と撮影部の撮影方向とがなす角度を所定の角度以内の場合に眼画像の撮影または認証処理を行うことができるので、より正確な認証処理を行うことのできる構成を実現できる。
【0033】
次に、本発明の虹彩認証方法は、被認証者の眼を斜め方向から撮影する第1のステップと、第1のステップで撮影された画像の少なくとも虹彩を含む部分の画像を用いて、被認証者の認証処理を行う第2のステップとを備えたことを特徴としている。
【0034】
このような方法によれば、第1のステップで撮影された、被認証者の眼を斜めから撮影した画像を用いて第2のステップで認証処理を行うことができるので、被認証者の眼を正面から撮影する必要がなく、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要のない虹彩認証方法を提供することができる。
【0035】
次に、本発明の虹彩認証プログラムは、コンピュータに、被認証者の眼の斜め方向から撮影された画像が入力される第1のステップと、第1のステップで入力された画像の少なくとも虹彩を含む部分の画像を用いて、被認証者の認証処理を行う第2のステップとを実行させることを特徴としている。
【0036】
このようなプログラムによれば、第1のステップで入力された、被認証者の眼を斜めから撮影した画像を用いて第2のステップで認証処理を行うことができるので、被認証者の眼を正面から撮影する必要がなく、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要のない虹彩認証プログラムを提供することができる。
【発明の効果】
【0037】
以上述べたように、本発明によれば、被認証者の眼を正面から撮影する必要がなく、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要のない虹彩認証装置および虹彩認証方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0038】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【0039】
(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1について説明する。図1および図2を用いて、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の機能について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の使用形態を示す図であり、図2は、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の構成を示す機能ブロック図である。
【0040】
図1に示したように、本発明の第1の実施の形態の虹彩認証装置1は、被認証者30に対して斜め方向(図1における被認証者30の正面方向(Z軸方向)に対して角度θを有する方向)から、撮影部2によって被認証者30の眼31を撮影し、撮影された眼画像のうち、楕円形状の虹彩の部分の画像を用いて被認証者30の認証処理を行うことができる。
【0041】
このように、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1は、被認証者30に正対させて配置する必要がないので、被認証者30に虹彩認証装置1の存在を意識させることなく、虹彩認証処理を行うことが可能である。
【0042】
ここで、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の各機能ブロックについて詳細に説明する。
【0043】
図2に示したように、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1は、被認証者30の眼31を照射する光源部7、光源部7で照射された状態の被認証者30の眼31の少なくとも虹彩を含む眼画像を撮影する撮影部2、撮影部2で撮影された眼画像の画質判定等を行って、良好と判定された画像を認証処理部17に送る処理(以下、この処理をキャプチャ処理と記す)を行うキャプチャ処理部3、キャプチャ処理部3でキャプチャ処理された画像を用いて所定の方法で虹彩認証処理を行う認証処理部17、認証処理部17における認証結果を外部の他の装置等に出力したり、認証結果を被認証者30に音声や画像等で報知したりする出力部23、ならびに、光源部7、撮影部2、キャプチャ処理部3および認証処理部17それぞれの動作を制御する制御部6を備える。
【0044】
以下、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の構成要素それぞれについて詳細に説明する。
【0045】
まず、光源部7としては、眼31のコントラストのよい、鮮明な虹彩画像を撮影するために、眼31に対して近赤外波長(約700nmから1000nm程度の波長)を有する光線を照射することのできる光源を用いることができる。
【0046】
また、撮影部2について、本発明はなんら限定するものではないが、一例としては、CCDを用いた白黒カメラを用いることができる。撮影部2に装着されるレンズ系としては、眼31の領域を拡大して撮影することのできる望遠レンズを搭載した構成が望ましい。
【0047】
キャプチャ処理部3は、さらに、撮影部2から出力された画像からその画像の画質を判定する画質判定部9、および、撮影部2から出力された画像の中に眼とみなされる部分が撮影されているか否かを判定する眼検出部10を有する。
【0048】
画質判定部9における画質の判定は、例えば、画質のよい画像には所定の高周波成分の情報量が多いことを利用して、画像を周波数解析し、その所定の高周波成分の情報量を積算して、その積算値が多いほど画質がよいと判定する方法を利用することができるし、他にも画像全体の輝度を所定の閾値と比較して、その結果にもとづいて画質を評価する方法等も用いることができる。なお、これら複数の方法を併用してもよいことはいうまでもない。
【0049】
眼検出部10は、撮影部2で撮影された眼画像の中に、虹彩や瞳孔とみなされる略楕円形状の物体が撮影されているか否かを判定し、楕円形状の物体が撮影されていると判定された画像を認証処理部17に出力する。眼検出部10における判定方法としては、例えばパターンマッチング方法を用いることができるし、さらに、演算量を軽減するためには、眼画像を二値化処理する等して、あらかじめ瞳孔または虹彩らしき位置を特定しておいて、特定された部分について、詳細な輪郭抽出を行って瞳孔または虹彩の輪郭を検出し、検出した輪郭に対し楕円近似を行って、楕円と判定する方法を用いてもよい。なお、この楕円近似の方法については、例えば最小自乗法を用いて楕円近似することができるが、本発明はこの方法に限定されないことはいうまでもない。
【0050】
次に、認証処理部17は、キャプチャ処理部3から出力された画像から、楕円形状の虹彩の部分を検出して、その部分画像を出力する虹彩検出部11、虹彩検出部11から出力された楕円形状の虹彩の部分画像を、円形状の虹彩画像に補正処理する円形補正部12、円形補正部12で円形状になるように補正された虹彩画像から所定の方法を用いて認証情報を作成する認証情報作成部19、あらかじめ登録された者の登録認証情報が記憶されている記憶部21、記憶部21に記憶された登録情報と認証情報作成部で作成された認証情報とを比較照合する照合部20、および、照合部20の比較照合結果によって、被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かを判定し、その結果を出力部23に出力する認証結果判定部22を有する。
【0051】
なお、認証処理部17の各構成要素の機能のうち、認証情報作成部19における円形状の虹彩画像からの認証情報の作成方法、照合部20における照合方法、および、認証結果判定部22における認証結果の判定方法としては、例えば、特許文献1に記載した方法を用いることができる。なお、本発明はこの方法に限定されるものではなく、様々な公知の認証情報の作成方法、照合方法および認証結果の判定方法を用いることができる。
【0052】
ここで、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の認証処理部17の構成要素それぞれの機能について、詳細に説明する。
【0053】
まず、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の虹彩検出部11は、眼検出部10から出力された眼画像を用いて、その画像の中から、楕円形状の虹彩とみなされる形状の虹彩画像を切り出す。虹彩画像の切り出し方法に関しては、眼検出部10で検出された瞳孔形状が明確な場合は、その瞳孔の楕円形状に類似したパターンを生成して、パターンマッチングを行うことによって虹彩の輪郭を検出し、その輪郭の範囲を切り出し処理してもよいし、白眼と虹彩の輝度差を利用して虹彩の輪郭を検出し、その輪郭の範囲を切り出し処理することも可能である。
【0054】
図3は、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の虹彩検出部11の処理について説明するための図であり、図3(a)は、眼画像における瞳孔と虹彩と白眼との輝度値の関係を説明するための図であり、図3(b)、図3(c)および図3(d)は、輝度の閾値を用いて虹彩輪郭を検出する際の走査方向の一例を示す図である。まず、図3(a)の上方に示すように、眼画像には、白眼92、虹彩90および瞳孔91が撮影されているものとする。この場合、図3(a)の下方に示すように、虹彩90の部分の輝度値は瞳孔91の部分の輝度値よりも高く、白眼92の部分の輝度値は、虹彩90の部分の輝度値よりもさらに高い。よって、虹彩検出部11は、閾値th1を設けて、眼画像上を走査しながら画素の輝度値と閾値th1とを比較することによって、眼画像のうち、白眼92の部分と虹彩90および瞳孔91の部分との輪郭点を抽出することができる。この虹彩検出部11による虹彩の輪郭点抽出の走査方向としては、図3(b)、図3(c)および図3(d)に示したように、水平方向の走査、垂直方向の走査または放射方向の走査のいずれの方法によっても行うことが可能である。なお、ここでは、水平走査と垂直走査と放射走査の例を示したが、本発明は、虹彩の輪郭検出方法の走査方向に関してこれらの例になんら制限されるものではない。
【0055】
さらに、虹彩検出部11は、検出した輪郭点を基準として最小自乗法によって楕円近似をして、楕円の中心座標と回転角度と楕円の扁平率を算出する。最小自乗法による楕円近似の方法としては、ラグランジュの未定係数法を用いることができる。
【0056】
次に、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の円形補正部12は、虹彩検出部11において、楕円近似によって算出された楕円を円形状になるように変換する。ここで、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の円形補正部12の機能について、詳細に説明する。図4は、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の円形補正部12の機能について説明するための図であり、図4(a)は眼画像から虹彩検出部11によって検出された楕円形状の虹彩90の画像の一例を示す図、図4(b)は、図4(a)に示した楕円形状の虹彩90の画像を、回転補正した画像の一例を示す図、さらに、図4(c)は、図4(b)に示した、回転補正された虹彩90の画像から円形状に補正された虹彩190の画像の一例を示す図である。
【0057】
本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の円形補正部12においては、図4(a)に示したように、眼画像中にX座標およびY座標を定義して、楕円形状の虹彩90の長径の方向がY座標の方向に対してなす角度を回転角度θRとして算出し、短径Sおよび長径Lとした場合に、短径Sを長径Lで除した値を、扁平率H=(S/L)として算出する。さらに、円形補正部12は、楕円形状の虹彩90を含む、座標(x1,y1)を中心とした矩形の部分画像100の領域を決定する。次に、円形補正部12は、先に決定した部分画像100を、図4(b)に示したように、回転角度θRが「0」になるように、すなわち、Y座標の方向に長径Lの方向が揃うように、さらに、部分画像100の中心が所定の座標(x2,y2)に位置するように、部分画像100の位置を決定する(以下、この処理を標準形状に補正する処理とも記す)。そして、円形補正部12は、図4(c)に示したように、座標(x2,y2)を中心として、虹彩90の形状が円形状、すなわち、扁平率H=1.0の形状の虹彩190となるように、部分画像100の形状を補正し、認証情報作成部19に出力する。円形補正部12による画像の補正方法としては、例えば、部分画像100内を図4(b)における水平方向に扁平率Hの逆数倍に拡大することにより、楕円形状の虹彩90を円形状の虹彩190へと補正することができる。なお、この部分画像100を拡大する方法としては、例えばバイキュービック法等の拡大方式を用いることができるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。
【0058】
次に、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の認証情報作成部19は、円形補正部12から出力された円形状の虹彩190の画像を用いて、所定の方法でコード化を行い、認証情報を作成して照合部20へ出力する。
【0059】
また、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の記憶部21には、あらかじめ登録された者の登録認証情報が記憶されている。
【0060】
さらに、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の照合部20においては、認証情報作成部19で作成された認証情報と、記憶部21に記憶された登録認証情報との非類似度(例えば、ハミング距離)を算出して、その結果を認証結果判定部22に出力する。
【0061】
次に、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の認証結果判定部22においては、照合部20で算出された、認証情報作成部19で作成された認証情報と記憶部21に記憶された登録認証情報との非類似度の値から、所定の閾値との比較を行って、被認証者30があらかじめ登録された者であると認証できるか否かを決定し、その結果(例えば、「認証可能」または「認証不可能」)を出力部23に出力する。
【0062】
また、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の出力部23としては、例えば、液晶やEL等を用いた公知の表示装置を用いることもできるし、音声で被認証者30に認証結果等を報知させることのできる装置、または、外部に接続された装置に対して認証結果等の情報を出力することのできる装置等を各種使用することが可能である。
【0063】
ここで、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1によれば、被認証者30を斜め方向から撮影部2によって撮影した楕円形状の虹彩90の画像を、円形補正部12において円補正処理して得られる円形状の虹彩190の画像を用いることによって、虹彩認証処理ができる理由を説明する。図5は、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1によって、虹彩認証処理が可能な理由を説明するための図であり、図5(a)は、生体の眼31の平面構造を示す図であり、図5(b)は、生体の眼31の断面構造を示す図である。
【0064】
まず、図5(a)に示したように、生体の眼31の眼球70は、略球形状であり、正面から見た場合には、円形状の虹彩71の内側に瞳孔72が存在している。また、図5(b)に示したように、生体の眼31の断面は、生体の眼31の眼球70内に、カメラ装置における絞りのような形態で、虹彩71が形成されており、その虹彩71の隙間部分が瞳孔72を構成している。したがって、虹彩71は平面形状であり、斜めから撮影して得られた楕円形状の虹彩90の画像には、虹彩の皺のパターンの情報が欠ける部分がないので、二次元の幾何学補正によって円形状の虹彩190の画像に補正することによって、生体の眼31と正対して撮影した虹彩71の画像と同等の情報量を有する画像を得ることが可能である。よって、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1によれば、斜め方向から撮影された楕円形状の虹彩90の画像を補正した円形状の虹彩190の画像を用いて虹彩認証処理を行うことが可能である。
【0065】
なお、厳密には、図1における、被認証者30を撮影する角度θがあまりに大きくなり過ぎると、被認証者30を正面から撮影した円形状の虹彩190から作成した認証情報と、被認証者30を斜め方向から撮影した楕円形状の虹彩90を円形状に補正した画像から作成した認証情報とが異なってくる可能性もあるので、被認証者30を所定の範囲以内にしておくことが、より正確な認証情報を作成するためには望ましい。この角度θの値は、被認証者30の眼31を異なる角度から撮影して、認証処理を行い、その認証率から信頼できる角度θの範囲を経験的に求めることが可能である。この角度θの範囲が定まった場合には、例えば、図6に示すように、被認証者30の視線方向を赤外線等で検知する視線方向検知部150を備えておき、被認証者30の視線方向が撮影部2の光軸方向(Z方向)に対してなす角度が、前述の角度θの範囲を超えているときには、撮影部2に眼画像を撮影させない、キャプチャ処理部3にキャプチャ処理させない、または、認証処理部17に認証処理させないように、制御部6に制御させることによって、より確実な被認証者30の本人認証を行うことができる。図6は、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置401の別の例を示す図である。なお、この視線方向検知部150としては、赤外線を用いた構成等、公知の手段を用いることができる。
【0066】
次に、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の動作について説明する。図7は、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1の動作ステップを示すフローチャートである。
【0067】
図7に示したように、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1は、まず、制御部6が光源部7を点灯させて、被認証者30の眼を照射する(S1)。
【0068】
なお、光源部7による光線の照射がなくても、十分認証に供することのできる鮮明な眼画像が撮影できる場合には、必ずしも光源部7を点灯させる必要はない。
【0069】
次に、制御部6は撮影部2に被認証者30の眼31を撮影させる(S2)。
【0070】
次に、制御部6は、キャプチャ処理部3に対して、前述したキャプチャ処理をさせる(S3)。
【0071】
ステップS3において、キャプチャ処理部3で画像がキャプチャ処理できた場合には、ステップS5に移り、ステップS3において、画像がキャプチャ処理できなかった場合には、再度ステップS2に戻って、制御部6は、撮影部2に対して被認証者30の眼31の撮影を行わせる(S4)。
【0072】
ステップS4において、キャプチャ処理部3で画像のキャプチャ処理がなされた場合には、キャプチャ処理された眼画像が認証処理部17に送られて、認証処理部17の虹彩検出部11において、眼画像から楕円形状の虹彩90が検出されて、楕円形状の虹彩90の画像が円形補正部12に送られる(S5)。
【0073】
そして、円形補正部12で形状の虹彩90の画像を楕円近似して、前述のように、標準形状に変換した後に、円形状になるように短軸のサイズを長軸のサイズと一致させるように画像を拡大する補正処理を行い、円形状の虹彩190の画像が、認証情報作成部19に送られる(S6)。
【0074】
次に、認証処理部17において、認証処理が行われる(S7)。具体的には、まず、認証処理部17の認証情報作成部19において、円形状に補正処理された虹彩190の画像から認証情報が作成され、照合部20に出力される。また、照合部20においては、認証情報作成部19で作成された認証情報と、記憶部21に記憶された登録認証情報との非一致度の算出が行われ、その値が認証結果判定部22に送られる。さらに、認証結果判定部22では、所定の閾値との比較が行われ、被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かが判定されて、その結果が出力部23に送られる。
【0075】
このようにして、本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置1によれば、被認証者30の眼31を斜め方向から撮影した眼画像を用いて、虹彩認証処理を行うことにより、被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かを判定することが可能である。
【0076】
以上のように、本発明の実施の形態における虹彩認証装置1を用いれば、撮影部2と披認証者30の眼31とが正対しない状況であっても、斜め方向から撮影した楕円形状の虹彩90の画像を用いて虹彩認証処理を行うことができるので、被認証者30に対して撮影部2を見るように誘導等を行う必要のない、被認証者30が無意識に認証処理を受けることの可能な虹彩認証装置および虹彩認証方法を提供することができる。
【0077】
なお、本発明の第1の実施の形態においては、キャプチャ処理部3および認証処理部17の各機能ブロックについては、それぞれの機能がソフトウェアで実現されていてもよいし、専用回路等のハードウェアで実現されていてもよい。それぞれの機能をソフトウェアで実現する場合には、各構成要素の機能を実現できるプログラムを記述して、コンピュータに実行させることによって、本発明の虹彩認証装置および虹彩認証方法を実現することができる。また、これらのプログラムを記憶媒体に記憶させて、他のコンピュータに実行させることによって、他のコンピュータにおいても、本発明の虹彩認証装置および虹彩認証方法を実現できることもいうまでもない。
【0078】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101について説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の構成を示すブロック図である。本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101においても、図1に示したように、被認証者30の眼31を斜め方向から撮影してその眼画像を用いて虹彩認証処理を行うことができるのは、第1の実施の形態における虹彩認証装置1と同じである。
【0079】
図8に示したように、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の構成が、第1の実施の形態における虹彩認証装置1の構成と異なるところは、認証処理部127が、円形補正部12を有しないところと、認証情報作成部19の代わりに、楕円形状の虹彩90の画像から直接認証情報を作成する楕円型認証情報作成部25を有するところである。
【0080】
他の構成要素については、第1の実施の形態に示した虹彩認証装置1の構成要素と共通するので、共通する構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【0081】
本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の楕円型認証情報作成部25は、虹彩検出部11で検出された楕円形状の虹彩90の画像に対して、直接、極座標変換を実施して、認証情報を生成する。楕円型認証情報作成部25における極座標変換後のコード生成方法としては、例えば特許文献1に記載した方法を用いることができるが、極座標変換の方法が異なる。
【0082】
図9は、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の楕円型認証情報作成部25の機能を説明するための図であり、図9(a)は、円形状の虹彩190についての極座標系における線分110〜125を示す図であり、図9(b)は、楕円形状の虹彩90について、図9(a)に示した円形状の虹彩190の線分110〜125に対応する線分110〜125を示した図である。
【0083】
図9(a)に示したように、正面から被認証者30の眼31を撮影した場合に得られる、円形状の虹彩190の画像に対しては、虹彩190の輪郭と虹彩190の中心点との間の領域を所定の角度で分割して、瞳孔191の輪郭と虹彩190の輪郭とを結ぶ線分110〜125を設定し、設定された線分を円周方向に接続することで極座標変換できる。なお、ここでは領域を分割する程度について、16の領域に分割する例を示したが、本発明は極座標変換についての円周方向の分割する程度に関してはなんら制限するものではない。例えば、256の領域に分割することも可能である。
【0084】
次に、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101では、被認証者30の眼31を斜め方向から撮影されるので、被認証者30の虹彩90は、図9(b)に示したように、楕円形状となる。本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の楕円型認証情報作成部25は、このような楕円形状の虹彩90に対して、図9(b)に示したような、楕円形状の虹彩90の扁平率Hと回転角度θRに応じて補正を行った線分110〜125を用いて、16の領域に分割を行う。この処理によって、図9(a)に示した円形状の虹彩190に対して行ったと同等の極座標変換を行うことが可能となる。なお、領域を分割する際の瞳孔91の輪郭と虹彩90の輪郭および線分110〜125は、虹彩検出部11で検出された楕円形状の虹彩90の扁平率Hと回転角度θR、さらに、虹彩90の画像の座標から決定することが可能である。
【0085】
なお、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101においても、厳密には、図1における、被認証者30を撮影する角度θがあまりに大きくなり過ぎると、被認証者30を正面から撮影した円形状の虹彩190から作成した認証情報と、被認証者30を斜め方向から撮影した楕円形状の虹彩90から作成した認証情報とが異なってくる可能性もあるので、被認証者30を所定の範囲以内にしておくことが、より正確な認証情報を作成するためには望ましいことは第1の形態における虹彩認証装置1と同様である。よって、図6に示したような、視線方向検知部150を第2の実施の形態における虹彩認証装置101に搭載して、被認証者30の視線方向が撮影部2の光軸方向(Z方向)に対してなす角度が、所定の角度θの範囲を超えているときには、撮影部2に眼画像を撮影させない、キャプチャ処理部3にキャプチャ処理させない、または、認証処理部127に認証処理させないように、制御部6に制御させることによって、より確実な被認証者30の本人認証を行うことができる。
【0086】
このように、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101によれば、楕円型認証情報作成部25が、楕円形状の虹彩90に対して、直接、円形状の虹彩190に対して行うのと同等の極座標変換を行うことができるので、楕円型認証情報作成部25においては、円形状の虹彩190に対して行うのと同じコード化処理によって、認証情報を作成することができる。
【0087】
よって、本発明の第2の実施の形態の虹彩認証装置101によれば、照合部20は、楕円型認証情報作成部25によって作成された認証情報と、記憶部21に記憶された、あらかじめ登録された者の登録認証情報とを比較照合することにより、その不一致度を算出することが可能となる。なお、ここで、記憶部21に記憶される登録認証情報は、被認証者30を正面から撮影して得られる円形状の虹彩190から作成された登録認証情報であってもよいし、被認証者30を斜め方向から撮影して得られる楕円形状の虹彩90から作成された登録認証情報であってもよいことはいうまでもない。実用的には、被認証者30を正面から撮影して得られる円形状の虹彩190から作成される登録認証情報を用いた方が、より信頼性の高い認証結果を得ることができる。
【0088】
ここで、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の動作について説明する。図10は、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の動作ステップを示すフローチャートである。
【0089】
図10において、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の動作が、図7に示した、第1の実施の形態における虹彩認証装置1の動作と共通するステップについては、同一の符号を付して、その説明を省略する。図10に示したように、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の動作ステップが、第1の実施の形態における虹彩認証装置1の動作ステップと異なるところは、ステップS6に示した、円形補正部12による楕円形状の虹彩90の円形補正ステップの代わりに、楕円型認証情報作成部25による、楕円形状の虹彩90の画像に対する、極座標変換ステップを有するところである(S16)。
【0090】
ステップS16に続いては、認証処理ステップ(S17)が行われる。具体的には、まず、認証処理部127の楕円型認証情報作成部25において、楕円形状の虹彩90の画像の極座標変換されたデータから認証情報が作成され、照合部20に出力される。また、照合部20においては、楕円型認証情報作成部25で作成された認証情報と、記憶部21に記憶された登録認証情報との非一致度の算出が行われ、その値が認証結果判定部22に送られる。さらに、認証結果判定部22では、所定の閾値との比較が行われ、被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かが判定されて、その結果が出力部23に送られる。
【0091】
このようにして、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101によっても、被認証者30の眼31を斜め方向から撮影した眼画像を用いて、虹彩認証処理を行うことにより、被認証者30があらかじめ登録された者であるか否かを判定することが可能である。
【0092】
以上のように、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101を用いれば、撮影部2と披認証者30の眼31とが正対しない状況であっても、斜め方向から撮影した楕円形状の虹彩90の画像を用いて虹彩認証処理を行うことができるので、被認証者30に対して撮影部2を見るように誘導等を行う必要のない、被認証者30が無意識に認証処理を受けることの可能な虹彩認証装置および虹彩認証方法を提供することができる。
【0093】
なお、本発明の第2の実施の形態においても、キャプチャ処理部3および認証処理部127の各機能ブロックについては、それぞれの機能がソフトウェアで実現されていてもよいし、専用回路等のハードウェアで実現されていてもよい。それぞれの機能をソフトウェアで実現する場合には、各構成要素の機能を実現できるプログラムを記述して、コンピュータに実行させることによって、本発明の虹彩認証装置および虹彩認証方法を実現することができる。また、これらのプログラムを記憶媒体に記憶させて、他のコンピュータに実行させることによって、他のコンピュータにおいても、本発明の虹彩認証装置および虹彩認証方法を実現できることもいうまでもない。
【0094】
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態における虹彩認証装置201について説明する。図11は、本発明の第3の実施の形態における虹彩認証装置201の構成を示すブロック図である。図11に示すように、本発明の第3の実施の形態における虹彩認証装置201の構成が、本発明の第1の実施の形態の虹彩認証装置1の構成、および、本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置101の構成と異なるところは、撮影部2,102を複数備えているところと、複数の撮影部2,102からの出力を、制御部106の制御によって切り替えてキャプチャ処理部3に出力する切替部103を有しているところである。なお、認証処理部17,127としては、第1の実施の形態における認証処理部17および第2の実施の形態における認証処理部127のいずれを用いることも可能である。
【0095】
本発明の第3の実施の形態における虹彩認証装置201は、複数の撮影部2,102として、互いに解像度や撮影倍率等の異なるカメラを用いることが望ましい。これは、互いに解像度や撮影倍率等の異なる撮影部2,102を用いることで、被認証者30が虹彩認証装置201からどのような距離にいても、認証処理を行うのに適した眼31の画像を撮影することのできる構成を実現できるからである。さらに、複数の撮影部2,102の撮影方向をもそれぞれ異ならせておくことによって、さらに広い範囲で、被認証者30の眼画像を撮影することが可能となる。
【0096】
以上述べたように、本発明の第3の実施の形態における虹彩認証装置201によれば、第1の実施の形態の虹彩認証装置1および第2の実施の形態における虹彩認証装置101と比較して、虹彩認証装置201の存在を、被認証者30に、さらに意識させることなく認証処理を行うことができる。
【0097】
なお、本発明の第3の実施の形態においては、虹彩認証装置201一台について、複数の撮影部2,102が搭載された例を示したが、本発明はこの例に限定されるものではない。例えば、それぞれ、撮影部2の倍率や解像度の異なる、第1の実施の形態の虹彩認証装置1または第2の実施の形態の虹彩認証装置101を複数台備えた、虹彩認証システムを構築することでも、上述の例と同様に、虹彩認証装置の存在を被認証者30にさらに意識させることなく、広い範囲で眼画像の撮影およびそれを用いた認証処理を行うことの可能な構成を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【0098】
以上述べたように、本発明にかかる虹彩認証装置および虹彩認証方法を用いれば、被認証者の眼を正面から撮影する必要がなく、被認証者の視線をカメラの方に向けるように誘導したり、カメラを被認証者の眼の方向に向けるように配置したりと様々な工夫をする必要がないという優れた効果を有するので、被認証者の少なくとも虹彩の部分の画像を用いて個人認証を行う虹彩認証装置および虹彩認証方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0099】
【図1】本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置の使用形態を示す図
【図2】本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置の構成を示す機能ブロック図
【図3】本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置の虹彩検出部の処理について説明するための図
【図4】本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置の円形補正部の機能について説明するための図
【図5】本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置によって、虹彩認証処理が可能な理由を説明するための図
【図6】本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置の別の例を示す図
【図7】本発明の第1の実施の形態における虹彩認証装置の動作ステップを示すフローチャート
【図8】本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置の構成を示すブロック図
【図9】本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置の楕円型認証情報作成部の機能を説明するための図
【図10】本発明の第2の実施の形態における虹彩認証装置の動作ステップを示すフローチャート
【図11】本発明の第3の実施の形態における虹彩認証装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【0100】
1,101,201,401 虹彩認証装置
2,102 撮影部
3 キャプチャ処理部
6,106 制御部
7 光源部
9 画質判定部
10 眼検出部
11 虹彩検出部
12 円形補正部
17,127 認証処理部
19 認証情報作成部
20 照合部
21 記憶部
22 認証結果判定部
23 出力部
25 楕円型認証情報作成部
30 被認証者
31 眼
70 眼球
71,90,190 虹彩
72,91,191 瞳孔
92 白眼
100 部分画像
103 切替部
110〜125 線分
150 視線方向検知部




 

 


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