(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
虹彩画像を用いた個人認証方法であって、
登録時において、
被登録者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求め、
求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに、前記被登録者についてのデータ登録を行い、
認証時において、
被認証者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求め、
前記虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得て、
前記照合対象の特徴データと、認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項２】
請求項１において、
登録時において、
特徴データを、瞳孔開度指標と併せて、前記被登録者と対応づけて、前記虹彩データベースに登録し、
認証時において、
前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されている特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と認証時に求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項３】
請求項２において、
登録時において、前記被登録者について、縮瞳状態、通常状態および散瞳状態における虹彩画像からそれぞれ得られた３個の特徴データを、少なくとも登録する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項４】
請求項２において、
登録時において、
前記被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、
取得した前記複数の虹彩画像から、それぞれ、特徴データを求め、
求めた複数の特徴データ同士を照合することによって、前記複数の特徴データから、前記虹彩データベースに登録する特徴データを、選択する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項５】
請求項２において、
認証時において、求めた瞳孔開度指標と所定程度近い瞳孔開度指標を有する特徴データが、前記登録者について登録されていないとき、認証処理を中止する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項６】
請求項５において、
認証処理を中止したとき、
認証時に求めた瞳孔開度指標と、登録されている特徴データに係る瞳孔開度指標とを基にして、虹彩画像の好ましい撮影条件を推定し、
前記被認証者に、推定した撮影条件における虹彩画像の再取得を促す
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項７】
請求項１において、
登録時において、
前記被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、
取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データおよび瞳孔開度指標から、特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、
この関係式を表すためのパラメータを、前記被登録者と対応づけて、前記虹彩データベースに登録し、
認証時において、
前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に、認証時に求めた瞳孔開度指標を代入して、前記照合対象の特徴データを得る
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項８】
請求項７において、
登録時において、前記パラメータを、間引いて登録し、
認証時において、間引かれたパラメータを、補間によって復元する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項９】
請求項１において、
登録時において、
前記被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、
取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データから、登録する特徴データを特定するとともに、この登録特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則を求め、
前記登録特徴データおよび変換規則を、前記被登録者と対応づけて、前記虹彩データベースに登録し、
認証時において、
前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて、前記照合対象の特徴データを生成する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項１０】
請求項１において、
前記瞳孔開度指標は、虹彩画像における瞳孔径と虹彩径との比である
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項１１】
虹彩画像を用いた個人認証方法であって、
被認証者について、虹彩画像を取得する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求める第２のステップと、
瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得る第３のステップと、
前記第３のステップにおいて得た照合対象の特徴データと、前記第２のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する第４のステップと
を備えたことを特徴とする個人認証方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データが少なくとも１つ、瞳孔開度指標と併せて登録されたものであり、
前記第３のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録された少なくとも１つの特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと瞳孔開度指標との関係式を表すパラメータが登録されたものであり、
前記第３のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を代入することによって、前記照合対象の特徴データを得る
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項１４】
請求項１１において、
前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと、この特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則とが登録されたものであり、
前記第３のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて、前記照合対象の特徴データを生成する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項１５】
被認証者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求め、
虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得て、
照合対象の特徴データと、求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する虹彩認証のためのデータ登録を行う装置であって、
被登録者について、虹彩画像を取得する手段と、
前記虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求める手段と、
前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、前記虹彩データベースに、前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えた
ことを特徴とする虹彩登録装置。
【請求項１６】
虹彩画像を用いて個人認証を行うための装置であって、
被認証者について、虹彩画像を取得する手段と、
前記虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求める手段と、
前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、
前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する手段とを備えた
ことを特徴とする虹彩認証装置。
【請求項１７】
虹彩画像を用いた個人認証をコンピュータに実行させるプログラムであって、
被認証者について取得した虹彩画像から、特徴データと、瞳孔開度指標とを求めるステップと、
前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、
前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１８】
虹彩画像を用いた個人認証方法であって、
登録時において、
被登録者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から、特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として、虹彩画像取得時の周囲の明るさを求め、
求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに、前記被登録者についてのデータ登録を行い、
認証時において、
被認証者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から、特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として、虹彩画像取得時の周囲の明るさを求め、
前記虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得て、
前記照合対象の特徴データと、認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する
ことを特徴とする個人認証方法。
【請求項１９】
虹彩画像を用いた個人認証方法であって、
被認証者について、虹彩画像を取得する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて取得した虹彩画像から、特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として、虹彩画像取得時の周囲の明るさを求める第２のステップと、
瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得る第３のステップと、
前記第３のステップにおいて得た照合対象の特徴データと、前記第２のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する第４のステップと
を備えたことを特徴とする個人認証方法。
【請求項２０】
被認証者について、虹彩画像を取得し、
取得した虹彩画像から特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として、虹彩画像取得時の周囲の明るさを求め、
虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを得て、
照合対象の特徴データと、求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する虹彩認証のためのデータ登録を行う装置であって、
被登録者について、虹彩画像を取得する手段と、
前記虹彩画像から特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として、虹彩画像取得時の周囲の明るさを求める手段と、
前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、前記虹彩データベースに、前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えた
ことを特徴とする虹彩登録装置。
【請求項２１】
虹彩画像を用いて個人認証を行うための装置であって、
被認証者について、虹彩画像を取得する手段と、
前記虹彩画像から特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として、虹彩画像取得時の周囲の明るさを求める手段と、
前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、
前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断する手段とを備えた
ことを特徴とする虹彩認証装置。
【請求項２２】
虹彩画像を用いた個人認証をコンピュータに実行させるプログラムであって、
被認証者について取得した虹彩画像から特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として、虹彩画像取得時の周囲の明るさを求めるステップと、
前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、
前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虹彩認識を利用した個人認証の技術に関するものであり、特に、例えば太陽光などの外光下や夜間など様々な状況において、虹彩認証の精度を向上させる技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、虹彩認識を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、ＰＣログイン用途などに利用され始めている。
【０００３】
特許文献１では、認証時に得られた虹彩画像情報と、記憶された虹彩画像情報とを比較して個人を識別する、という虹彩認識の基本方式が開示されている。この方式では、目を照明することによって瞳孔径を変化させ、その照明強度を制御して瞳孔を所定の径にした後、虹彩画像同士、または、虹彩画像から抽出された特徴量同士を比較する。瞳孔は、周囲の明るさや感情などによってその径が変化するが、瞳孔径が互いに異なると、虹彩画像同士または特徴量同士の比較が困難になる。このため、特許文献１では、照明によって瞳孔径を合わせた上で比較を行っていた。しかしながら、瞳孔径を所定の径に変化させるためにはある程度の時間を要し、このため、認証に時間がかかる、という問題があった。
【０００４】
これに対して、特許文献２，３では、次のようにして上記の問題を解決している。
【０００５】
特許文献２では、虹彩領域を極座標系で表現することによって、瞳孔径の大きさに依らない特徴抽出方法を提案している。すなわち、円で近似した瞳孔／虹彩境界の中心を極座標の原点とし、半径座標を、瞳孔／虹彩境界と虹彩／強膜境界との間の距離の割合として表現する。これにより、登録時と認証時とで瞳孔径が異なる場合であっても、一定表現の特徴抽出がなされ、その特徴量同士を比較することが可能となる。よって、認証時に瞳孔径を制御する必要がなくなり、特許文献１と比べて認証時間を短縮できる。
【０００６】
特許文献３では、登録時に、照明強度を変化させて瞳孔径の大きさが異なる複数の虹彩画像を撮影し、複数の虹彩画像から抽出された特徴量を登録しておき、認証時に撮影した虹彩画像から抽出された特徴量と、複数の登録特徴量と比較している。登録時に、瞳孔径の大きさが異なる複数の虹彩画像を撮影しているため、認証時の虹彩画像の瞳孔径が任意の値であっても、ほぼ等しい瞳孔径を持つ登録データと比較を行うことができる。よって、認証時に瞳孔径を制御する必要がなくなり、特許文献１と比べて認証時間を短縮できる。
【特許文献１】特公平５−８４１６６号公報
【特許文献２】特表平８−５０４９７９号公報
【特許文献３】特開２０００−１９４８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、上述の特許文献２には、「虹彩は光に応答して瞳孔の寸法を調節するために伸長および収縮するが、その精細な組織は伸長および収縮を除けばほとんど変わらない。」と記述されている。極座標表現により、瞳孔径が変化しても虹彩パタンはほとんど変化しないので、本人拒否率を抑えた認証が可能である。しかし厳密には虹彩パタンはわずかに変化し、この変化が認証時のハミング距離のわずかな増加を招く。ハミング距離の増加が、通常は許容できる範囲であっても、瞼・睫による虹彩領域の隠蔽等、その他のハミング距離増加要因と複合した場合、時に本人拒否となる場合がある。
【０００８】
特許文献３では、登録時に複数の虹彩画像から抽出された特徴データを登録するため、登録データベース容量が増加する。また、認証時には、それら複数の特徴データと比較しなければならないので、認証時の処理時間が増加する。
【０００９】
前記の問題に鑑み、本発明は、虹彩認証を利用した個人認証において、瞳孔径の変動に対しても頑健であり、データベースの増加および認証時の処理時間の増加を抑えた認証を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証方法として、登録時において、被登録者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行い、認証時において、被認証者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、前記虹彩データベースに登録者について登録されたデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得て、前記照合対象の特徴データと認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するものである。
【００１１】
この発明によると、登録時において、虹彩画像から得られた特徴データおよび瞳孔開度を用いたデータ登録が、虹彩データベースになされる。そして認証時において、虹彩データベースに登録されたデータが参照され、認証時に虹彩画像から求められた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データが得られる。このため、認証時の瞳孔がたとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として得られるので、様々な状況下においても、本人拒否率が抑えられた十分に精度の高い個人認証を実行することができる。
【００１２】
そして、前記本発明に係る個人認証方法において、登録時において、特徴データを瞳孔開度指標と併せて前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と認証時に求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、照合対象の特徴データを特定するのが好ましい。
【００１３】
これにより、登録時において、虹彩画像から得られた特徴データが瞳孔開度指標と併せて虹彩データベースに登録される。そして認証時において、虹彩データベースに登録された特徴データの中から、瞳孔開度指標同士の対比によって、照合対象の特徴データが特定される。このため、認証時の瞳孔の状態如何にかかわらず、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として特定される。また、瞳孔開度指標を用いることによって、照合対象の特徴データを簡易に検索することができるので、認証を短時間で行うことができる。
【００１４】
また、前記本発明に係る個人認証方法において、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ抽出した複数の特徴データおよび瞳孔開度指標から特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、この関係式を表すためのパラメータを前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に認証時に求めた瞳孔開度指標を代入して照合対象の特徴データを得るのが好ましい。
【００１５】
これにより、登録時において、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像から得られた複数の特徴データと、瞳孔開度指標との関係式を表すためのパラメータが、虹彩データベースに登録される。そして認証時において、虹彩データベースに登録されたパラメータによって表された関係式に、認証時に虹彩画像から求められた瞳孔開度指標が代入され、照合対象の特徴データが得られる。このため、認証時の瞳孔の状態如何にかかわらず、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として得られる。また、瞳孔開度指標を関係式に代入するだけで照合対象の特徴データを簡易に得ることができるので、認証を短時間で行うことができる。
【００１６】
また、前記本発明に係る個人認証方法において、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データから、登録する特徴データを特定するとともに、この登録特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則を求め、前記登録特徴データおよび変換規則を前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データを生成するのが好ましい。
【００１７】
これにより、登録時において、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像から得られた複数の特徴データから、登録特徴データおよび、瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換規則が得られ、虹彩データベースに登録される。そして認証時において、虹彩データベースに登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に虹彩画像から求められた瞳孔開度指標を用いて、照合対象の特徴データが生成される。このため、認証時の瞳孔の状態如何にかかわらず、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として生成される。
【００１８】
また、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証方法として、被認証者について虹彩画像を取得する第１のステップと、前記第１のステップにおいて取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める第２のステップと、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得る第３のステップと、前記第３のステップにおいて得た照合対象の特徴データと前記第２のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する第４のステップとを備えたものである。
【００１９】
また、本発明は、虹彩認証のためのデータ登録を行う装置として、被登録者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えたものである。
【００２０】
また、本発明は、虹彩画像を用いて個人認証を行うための装置として、被認証者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する手段とを備えたものである。
【００２１】
また、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証をコンピュータに実行させるプログラムとして、被認証者について取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求めるステップと、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するステップとをコンピュータに実行させるものである。
【００２２】
また、上述の各発明に係る個人認証方法、虹彩登録装置、虹彩認証装置および個人認証プログラムにおいて、瞳孔開度指標を、虹彩画像から求める代わりに、虹彩画像取得時の周囲の明るさを、瞳孔開度指標として求めるものも、本発明に含まれる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、認証時の瞳孔がたとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、その瞳孔の開き具合に応じた特徴データが照合対象として得られるので、様々な状況下においても、十分に精度の高い個人認証を実行することができる。さらに、瞳孔開度指標を用いることによって、照合対象の特徴データを簡易に検索または取得できるので、認証を短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の第１態様では、虹彩画像を用いた個人認証方法として、登録時において、被登録者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行い、認証時において、被認証者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、前記虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得て、前記照合対象の特徴データと認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するものを提供する。
【００２５】
本発明の第２態様では、登録時において、特徴データを瞳孔開度指標と併せて前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されている特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と認証時に求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する第１態様の個人認証方法を提供する。
【００２６】
本発明の第３態様では、登録時において、前記被登録者について、縮瞳状態、通常状態および散瞳状態における虹彩画像からそれぞれ得られた３個の特徴データを、少なくとも登録する第２態様の個人認証方法を提供する。
【００２７】
本発明の第４態様では、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ特徴データを求め、求めた複数の特徴データ同士を照合することによって、前記複数の特徴データから前記虹彩データベースに登録する特徴データを選択する第２態様の個人認証方法を提供する。
【００２８】
本発明の第５態様では、認証時において、求めた瞳孔開度指標と所定程度近い瞳孔開度指標を有する特徴データが前記登録者について登録されていないとき、認証処理を中止する第２態様の個人認証方法を提供する。
【００２９】
本発明の第６態様では、認証処理を中止したとき、認証時に求めた瞳孔開度指標と登録されている特徴データに係る瞳孔開度指標とを基にして、虹彩画像の好ましい撮影条件を推定し、前記被認証者に推定した撮影条件における虹彩画像の再取得を促す第５態様の個人認証方法を提供する。
【００３０】
本発明の第７態様では、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データおよび瞳孔開度指標から特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、この関係式を表すためのパラメータを前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に認証時に求めた瞳孔開度指標を代入して前記照合対象の特徴データを得る第１態様の個人認証方法を提供する。
【００３１】
本発明の第８態様では、登録時において、前記パラメータを間引いて登録し、認証時において、間引かれたパラメータを補間によって復元する第７態様の個人認証方法を提供する。
【００３２】
本発明の第９態様では、登録時において、前記被登録者について瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、取得した前記複数の虹彩画像からそれぞれ求めた複数の特徴データから、登録する特徴データを特定するとともに、この登録特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則を求め、前記登録特徴データおよび変換規則を前記被登録者と対応づけて前記虹彩データベースに登録し、認証時において、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて前記照合対象の特徴データを生成する第１態様の個人認証方法を提供する。
【００３３】
本発明の第１０態様では、前記瞳孔開度指標は、虹彩画像における瞳孔径と虹彩径との比である第１態様の個人認証方法を提供する。
【００３４】
本発明の第１１態様では、虹彩画像を用いた個人認証方法として、被認証者について虹彩画像を取得する第１のステップと、前記第１のステップにおいて取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める第２のステップと、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得る第３のステップと、前記第３のステップにおいて得た照合対象の特徴データと前記第２のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する第４のステップとを備えたものを提供する。
【００３５】
本発明の第１２態様では、前記虹彩データベースは、各登録者について虹彩画像の特徴データが少なくとも１つ瞳孔開度指標と併せて登録されたものであり、前記第３のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録された少なくとも１つの特徴データの中から、当該特徴データと併せて登録されている瞳孔開度指標と前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標とを対比することによって、前記照合対象の特徴データを特定する第１１態様の個人認証方法を提供する。
【００３６】
本発明の第１３態様では、前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと瞳孔開度指標との関係式を表すパラメータが登録されたものであり、前記第３のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応づけて登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を代入することによって前記照合対象の特徴データを得る第１１態様の個人認証方法を提供する。
【００３７】
本発明の第１４態様では、前記虹彩データベースは、各登録者について、虹彩画像の特徴データと、この特徴データから瞳孔開度指標が異なる他の特徴データへの変換を行うための変換規則とが登録されたものであり、前記第３のステップにおいて、前記虹彩データベースに登録者と対応付けて登録された特徴データおよび変換規則を基にして、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて前記照合対象の特徴データを生成する第１１態様の個人認証方法を提供する。
【００３８】
本発明の第１５態様では、被認証者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求め、虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得て、照合対象の特徴データと求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する虹彩認証のためのデータ登録を行う装置として、被登録者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えたものを提供する。
【００３９】
本発明の第１６態様では、虹彩画像を用いて個人認証を行うための装置として、被認証者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求める手段と、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する手段とを備えたものである。
【００４０】
本発明の第１７態様では、虹彩画像を用いた個人認証をコンピュータに実行させるプログラムとして、被認証者について取得した虹彩画像から特徴データと瞳孔開度指標とを求めるステップと、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、前記照合対象の特徴データと、前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを、判断するステップとをコンピュータに実行させるものを提供する。
【００４１】
本発明の第１８態様では、虹彩画像を用いた個人認証方法として、登録時において、被登録者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データを求めるとともに瞳孔開度指標として虹彩画像取得時の周囲の明るさを求め、求めた特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて、虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行い、認証時において、被認証者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データを求めるとともに瞳孔開度指標として虹彩画像取得時の周囲の明るさを求め、前記虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、認証時に求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得て、前記照合対象の特徴データと認証時に求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するものを提供する。
【００４２】
本発明の第１９態様では、虹彩画像を用いた個人認証方法として、被認証者について虹彩画像を取得する第１のステップと、前記第１のステップにおいて取得した虹彩画像から特徴データを求めるとともに瞳孔開度指標として虹彩画像取得時の周囲の明るさを求める第２のステップと、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、前記第２のステップにおいて求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得る第３のステップと、前記第３のステップにおいて得た照合対象の特徴データと前記第２のステップにおいて求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する第４のステップとを備えたものを提供する。
【００４３】
本発明の第２０態様では、被認証者について虹彩画像を取得し、取得した虹彩画像から特徴データを求めるとともに瞳孔開度指標として虹彩画像取得時の周囲の明るさを求め、虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、求めた瞳孔開度指標を用いて照合対象の特徴データを得て、照合対象の特徴データと求めた特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する虹彩認証のためのデータ登録を行う装置として、被登録者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データを求めるとともに瞳孔開度指標として虹彩画像取得時の周囲の明るさを求める手段と、前記特徴データおよび瞳孔開度指標を用いて前記虹彩データベースに前記被登録者についてのデータ登録を行う手段とを備えたものを提供する。
【００４４】
本発明の第２１態様では、虹彩画像を用いて個人認証を行うための装置として、被認証者について虹彩画像を取得する手段と、前記虹彩画像から特徴データを求めるとともに瞳孔開度指標として虹彩画像取得時の周囲の明るさを求める手段と、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者と対応付けて登録されたデータを参照し、照合対象の特徴データを得る手段と、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断する手段とを備えたものを提供する。
【００４５】
本発明の第２２態様では、虹彩画像を用いた個人認証をコンピュータに実行させるプログラムとして、被認証者について取得した虹彩画像から特徴データを求めるとともに、瞳孔開度指標として虹彩画像取得時の周囲の明るさを求めるステップと、前記瞳孔開度指標を用いて、瞳孔開度指標を用いたデータ登録がなされた虹彩データベースに登録者について登録されているデータを参照し、照合対象の特徴データを得るステップと、前記照合対象の特徴データと前記特徴データとを比較することによって、前記被認証者が前記登録者と同一であるか否かを判断するステップとをコンピュータに実行させるものを提供する。
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００４７】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る個人認証方法を概念的に示す図である。図１に示すように、本実施形態では、虹彩データベース１２に、各登録者について、虹彩コードを複数個、瞳孔径と虹彩径との比Ｒ（以下、「瞳孔径・虹彩径比」と記す。）と併せて登録する。そして、認証時には、撮影した虹彩画像から特徴抽出によって虹彩コードを得るとともに、瞳孔径・虹彩径比Ｒを求める。そして、登録側の比Ｒと、認証時の比Ｒとを対比することによって、適切な虹彩コードを照合対象として選択し、認証を行う。
【００４８】
図２は本実施形態における認証システムの全体構成を示す図である。図２において、虹彩認証サーバ１１は複数登録者の虹彩画像の特徴データを格納する虹彩データベース１２を持っており、インターネット、専用線、公衆回線などのネットワーク網１３に接続されている。また、虹彩登録装置１４と虹彩認証装置１５も同様にネットワーク網１３に接続されている。虹彩登録装置１４は、登録時に生成した虹彩コードを虹彩データベース１２に向けて送信する。虹彩認証装置１５は、認証時に生成した虹彩コードと、虹彩データベース１２から取得した登録時の虹彩コードとを比較することによって個人認証を行う。
【００４９】
なお、虹彩認証サーバ１１は、利用する地域毎や機関毎に複数設置されていたり、負荷を分散するためのミラーサーバを含めて複数台あってもよい。また、虹彩データベース１２は、ネットワーク網を介して虹彩認証サーバ１１に接続されていてもよい。
【００５０】
図３は図２の認証システムにおける虹彩登録装置および虹彩撮影装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、虹彩撮影装置１６は、被登録者の顔周囲に対して可視光照明を行う照明３１、被登録者について複数の虹彩画像を連続して撮影可能な撮影部３２、および照明３１の発光強度を制御する照明制御部３３を備えている。
【００５１】
また虹彩登録装置１４は、虹彩画像を取得する虹彩画像取得部３４、取得された虹彩画像から特徴データ（虹彩コード）を抽出する特徴抽出部３５、取得された虹彩画像において、瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比を計算する比計算部３６、および、特徴データと瞳孔径・虹彩径比とを対応づけて、ネットワーク網１３へ送信する特徴送信部３７を備えている。ここでは虹彩画像取得部３４は、虹彩撮影装置１６から送られた瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得する。また、特徴送信部３７からネットワーク網１３へ送信された特徴データは、虹彩データベース１２に登録される。
【００５２】
なお、虹彩登録装置１４が虹彩認証サーバと一体化して構成されている場合には、特徴送信部３７の代わりに、特徴データと瞳孔径・虹彩径比とを対応づけて虹彩データベースに登録する特徴記憶部を設ければよい。また、虹彩登録装置１４と虹彩撮影装置１６とは、一体に構成してもよいし、別個に構成してもかまわない。さらには、虹彩登録装置１４では虹彩画像の撮影だけを行い、撮影した虹彩画像を虹彩認証サーバ１１に送信するようにし、虹彩コードの生成は虹彩認証サーバ１１側で行うようにしてもよい。また、虹彩登録装置１４の全機能を個人認証サーバ１１に内蔵してもよい。
【００５３】
図４は図２の認証システムにおける虹彩認証装置の構成を示す図である。図４に示すように、虹彩認証装置１５は、認証を行う被認証者の虹彩画像を取得する虹彩画像取得部４１、取得した虹彩画像から特徴データを抽出する特徴抽出部４２、取得した虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比を計算する比計算部４３、ネットワーク網１３を介して虹彩データベース１２を参照し、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象の特徴データを選択取得する特徴量取得部４４、および照合対象の特徴データと取得された特徴データとを比較することによって、認証を行う認証部４５を備えている。
【００５４】
なお、虹彩認証装置１５では、認証用虹彩画像の撮影だけを行い、撮影した虹彩画像を虹彩認証サーバ１１に送信し、虹彩コードの生成を虹彩認証サーバ１１で行うようにしてもよい。また、登録虹彩コードとの比較も虹彩サーバ１１において行い、認証結果のみを虹彩認証装置１５が受け取るような形態であってもかまわない。また、虹彩認証装置１５が、図２における虹彩認証サーバ１１、虹彩データベース１２、虹彩登録装置１４および虹彩撮影装置１６の機能を全て有し、登録、虹彩データの保持、認証を１台の装置によって行うようにしてもかまわない。
【００５５】
図５は本実施形態における虹彩認証装置１５の一例としての認証機能付携帯電話の外観を示す図である。図５の認証機能付携帯電話２０は、携帯電話に、虹彩画像撮影用のカメラ２１と虹彩撮影用の照明２２とが付加されたものである。カメラ２１および照明２２以外には、モニタ２３、操作ボタン２４、スピーカ２５、マイク２６およびアンテナ２７等を備えている。照明２２は１個または数個の近赤外ＬＥＤによって構成されている。カメラ２１には可視光カットフィルタがセットされており、近赤外成分のみを受光する。モニタ２３には、撮影中の虹彩画像や認証結果が表示される。
【００５６】
本実施形態では、被認証者は、図５のような認証機能付携帯電話を用いて、屋外／屋内を問わず、また、昼／夜を問わず、様々な環境下で虹彩認証を行うものとする。
【００５７】
図６は本実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。図６のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。
【００５８】
まず、被登録者は、虹彩撮影装置１６によって、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影する（ＳＡ１）。虹彩撮影装置１６では、撮影部３２は複数の虹彩画像を連続して撮影することができ、また照明３１の発光強度を照明制御部３３によって制御することができる。ここでは、照明制御部３３は、撮影部３２が被登録者について複数の虹彩画像を連続して撮影する過程において、撮影開始時に点灯させていた照明３１を、所定のタイミングで消灯するものとする。
【００５９】
図７は虹彩画像の撮影時における照明制御と瞳孔開度の変化、および撮影タイミングを示すグラフである。図７に示すように、本実施形態では、一様な発光強度の照明３１を時刻ｔで消灯するものとする。時刻ｔの前、すなわち、照明３１が一様に点灯しているときは、瞳孔開度はほぼ一定である。ただし、人間の瞳孔は、一定の明るさの下でもわずかながら絶えず収縮と散大を繰り返しているため、図７（ｂ）でも、瞳孔開度はわずかに振動している。
【００６０】
そして時刻ｔにおいて、照明制御部によって照明３１が消灯されると、瞳孔は明るさに順応するまで散大し、順応後はまたわずかな収縮と散大を繰り返す。その過程において、撮影部３２が図７（ｂ）に示す撮影タイミングで複数枚（ここでは１０枚）の虹彩画像を連続して撮影する。撮影タイミングとしては、消灯する時刻ｔの直前から瞳孔が完全に散大するまでの間の数秒〜十数秒後までが望ましい。
【００６１】
このように、可視光照明強度を変化させることによって、様々な瞳孔開度の虹彩画像を複数枚撮影することができる。またここでは、撮影開始時に点灯させていた照明３１を消灯させるだけですむので、複雑な照明制御は特に必要としない。また、明から暗へという照度変化にすることによって、被登録者の眩しさによる苦痛を和らげることができる。逆にいうと、照明を暗から明へ変化させる制御の場合には、被登録者にとって眩しいものになり、どちらかといえば好ましくない。
【００６２】
すなわち、個人認証のための虹彩画像を撮影する装置として、被登録者の顔周囲に対し可視光照明を行う照明と、前記照明の発光強度を制御する照明制御部と、前記被登録者の虹彩画像を撮影する撮影部とを備え、前記照明制御部は、前記撮影部が前記被登録者について複数の虹彩画像を連続して撮影する過程において、撮影開始時に点灯させていた照明を所定のタイミングで消灯するものが好ましい。
【００６３】
これにより、虹彩画像の撮影過程において、照明を点灯状態から消灯状態にするだけなので、複雑な照明制御を必要とせず、きわめて簡易に、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影することができる。また、明から暗という照度変化なので、被登録者に眩しさによる過大な苦痛を与えることがない。
【００６４】
もちろん、照明を消灯する代わりに、例えば、窓のある室内で虹彩画像の撮影を行い、ある時刻でカーテンを閉めるなどによって外光を遮断することによって、周囲の明るさを変化させてもよい。また、照明を単にオン・オフするのではなく、明るさを多段階で変化させてもよい。
【００６５】
なお、この虹彩撮影装置は、外光が入らない室内に設置することが望ましい。そのような場所では、照明強度を強めにした場合、極端な縮瞳状態の虹彩画像が撮影できるとともに、消灯後は外光が入らないために極端な散瞳状態の虹彩画像が撮影できる。さらに、縮瞳と散瞳の間の虹彩画像が、多段階で撮影することができる。
【００６６】
次に、ステップＳＡ１で撮影した複数の虹彩画像から、特徴データをそれぞれ抽出する（ＳＡ２）。虹彩登録装置１４において、虹彩画像取得部３４が虹彩撮影装置１６によって撮影された虹彩画像を取得し、特徴抽出部３５が取得された複数の虹彩画像から特徴データを抽出する。ここでは、特許文献２（特表平８−５０４９７９号公報）に記載された手法を用いるものとする。特許文献２の虹彩認証の手法の概略は、以下のとおりである。
（１）  虹彩外縁（虹彩と強膜との間の境界）および瞳孔外縁（瞳孔と虹彩との間の境界）を決定することによって、虹彩領域を切り出す
（２）  切り出された虹彩領域をｘｙ直交座標系からｒθ極座標系へと変換する
（３）  解析帯域を決定する（半径方向をリング状に８分割）
（４）  マルチスケールの２−ｄ  Ｇａｂｏｒフィルタを適用し、Ｇａｂｏｒフィルタ出力後の信号を二値化したものを虹彩コードとする
（５）  予め登録されていた登録虹彩コードと、認証時の虹彩コードとを比較（排他的ＯＲ）し、２つのコード間のハミング距離を計算する
（６）  ハミング距離が閾値よりも小さい場合は、本人として受け入れ、そうでなければ他人として棄却する
【００６７】
図８（ａ）は（１）の虹彩外縁および瞳孔外縁の位置を表す図、図８（ｂ）は虹彩外縁と瞳孔外縁に囲まれる領域を虹彩領域として切り出し、ｘｙ座標系で表現した図である。この時点で、虹彩領域の平行移動の影響は吸収される。また図８（ｃ）は虹彩領域を、瞳孔中心を中心としてｒθ極座標系で表現した図である（（２）の変換）。実際の瞳孔外縁と虹彩外縁は正確には真円ではない。両者を敢えて円で近似した場合、瞳孔の中心と虹彩の中心は同心ではない（偏心している）が、ｒ方向の値を瞳孔外縁で０、虹彩外縁で１に設定することにより、偏心、瞳孔の開き具合の差、および拡大縮小の影響を吸収することができる。
【００６８】
図９は（３）で決定された８リング状の解析帯域を表す図、図１０は（４）の虹彩コード作成を示す図であり、図９の解析帯域を決定した後の輝度信号（ａ）に、Ｇａｂｏｒフィルタを適用して（ｂ）二値化を行う（ｃ）様子を示している。実際は２次元信号であるが、ここでは説明の簡略化のために１次元で示した。（ａ）は８リングのうちの１リングにおける角度方向輝度信号である。実際はマルチスケールのＧａｂｏｒフィルタを適用し、単一のスケールのＧａｂｏｒフィルタにも実部、虚部が存在するが、（ｂ）（ｃ）は、ある１つのスケールのＧａｂｏｒフィルタ実部を適用した結果である。Ｇａｂｏｒフィルタ出力の正負により二値化を行った後の虹彩コード（ｃ）における各ビットの位置は、虹彩画像上のある位置に対応づけることができる。
【００６９】
このように、複数の虹彩画像について、処理（１）〜（６）を行うことにより、虹彩について、平行移動、拡大縮小、瞳孔の開き具合の差異、瞳孔の偏心の影響を吸収した虹彩コードが特徴データとして作成される。
【００７０】
次に、取得した複数の虹彩画像から、瞳孔径・虹彩径比をそれぞれ計算する（ＳＡ３）。この処理は、虹彩登録装置１４の比計算部３６によって行われる。ここでは、瞳孔外縁を半径ｒp の円で、虹彩外縁を半径ｒi の円でフィッティングを行い、瞳孔径・虹彩径比Ｒを、
Ｒ＝ｒp ／ｒi
と定義する。そして、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像から抽出された虹彩コードが、それぞれ、瞳孔径・虹彩径比Ｒと、対応づけられる。
【００７１】
本実施形態では、瞳孔開度を表現するための「瞳孔開度指標」として、瞳孔径・虹彩径比を用いている。その理由は次のとおりである。瞳孔の開き具合を表現するパラメータとしては、例えば「瞳孔径」そのものを利用することも可能である。ただし、この場合には、虹彩が常に一定の大きさ（画素数）で撮影できる、という条件を満たすことが必要になる。ところが、携帯電話やＰＤＡのような携帯機器に虹彩認証機能を付加する場合、撮影する本人が、カメラが設けられた携帯機器を手で持って撮影を行うため、撮影時のカメラと目位置との距離が一定に保たれる保証はなく、変動し易い。このため、虹彩画像上で虹彩領域の大きさ自体が変化するので、瞳孔径のみでは瞳孔開度を正確に表現することができない。これに対して、本実施形態のように瞳孔径・虹彩径比を瞳孔開度指標として用いた場合には、たとえ虹彩領域の大きさが画像上で一定しないとしても、瞳孔開度を正確に表現することができる。
【００７２】
また、他の瞳孔開度指標としては、撮影時の周囲の明るさを使用してもよい。周囲の明るさとして、例えば、照度（単位：lx）が利用できる。人間の瞳孔は周囲の明るさに応じて収縮または散大するため、照度の値によって、おおよその瞳孔開度を表現できる。照度を計測するためのセンサ位置は、被撮影者の目位置付近にすることが望ましいが、設置が困難な場合は撮影機器に内蔵する等、その他の位置でもよい。
【００７３】
次に、最終的に保存する特徴データを選択する（ＳＡ４）。本実施形態では、図７に示したように、ある登録者に対して１０枚の虹彩画像を撮影している。この１０枚の虹彩画像についてそれぞれ求めた虹彩コードを全て虹彩データベース１２に登録してもよいが、ここでは、虹彩データベース１２に格納するデータ量をできるだけ少なくするために、必要最小限の虹彩コードを選択するものとする。
【００７４】
虹彩コードの選択は、具体的には次のような処理によって行う。まず、瞳孔径・虹彩径比Ｒが昇順（または降順）となるように虹彩コードを並び替え、虹彩コードに番号をつける。次に、特徴データ同士の照合として、異なる虹彩コード間のハミング距離を計算する。ここでの計算手法は、後述する認証時の処理におけるハミング距離の計算と同様である。
【００７５】
本実施形態では、虹彩コードが１０個存在するため、ハミング距離は４５通り（＝10Ｃ2 ）計算される。この結果、図１１に示すようなハミング距離のマトリクスが得られる。虹彩パタンは、厳密にいうと一様な収縮をしないため、瞳孔径・虹彩径比の値Ｒが近い虹彩コードほど、そのハミング距離は小さくなり、遠いほどハミング距離は大きくなる。
【００７６】
そして、各虹彩コードについて、隣接する２つの虹彩コードとのハミング距離が所定の閾値以上であるか否かを判定し、２つのハミング距離が両方とも閾値未満であるとき、その虹彩コードは省略可能であると判断する。所定の閾値は、例えば０．２０とする。
【００７７】
具体的には、図１１において虹彩コード１に着目すると、虹彩コード０とのハミング距離は０．１５であり、虹彩コード２とのハミング距離は０．１６である。すなわち、ハミング距離が両方とも閾値すなわち０．２０未満であるので、虹彩コード１は省略可能と判断する。この判断は、仮に、認証時の虹彩コードが虹彩コード１に近い場合であっても、虹彩コード０または虹彩コード２と比較することによって認証が成功するため、虹彩コード１は省略してもよい、という思想に基づく。
【００７８】
そして、図１１において虹彩コード１の行と列を消去して、同様の操作を繰り返す。虹彩コード２に着目すると、虹彩コード０とのハミング距離は０．２０であり閾値未満ではないので、虹彩コード２は省略不可能と判断する。次に、虹彩コード３に着目した場合、虹彩コード２とのハミング距離は０．１４であり、虹彩コード４とのハミング距離は０．１３であり、両方とも閾値未満であるので、虹彩コード３は省略可能と判断する。このような処理を繰り返し、最終的には、虹彩コード０，２，４，６，８，９の６個が選択される。
【００７９】
このように、虹彩コード間のハミング距離を参照して、最終的に登録する虹彩コードを決定することによって、虹彩データベース１２のデータ量を削減することができる。
【００８０】
なお、虹彩データベースに保存する特徴データを選択するための手法としては、虹彩コードのハミング距離を利用する以外にも、様々な手法が考えられる。例えば、瞳孔径・虹彩径比を用いてもよく、例えば、瞳孔径・虹彩径比が０．１〜０．３、０．３〜０．５、０．５〜０．７の各範囲に入るものから、それぞれ１個ずつを選択してもよい。またその他にも、目の見開き度合が十分大きいか否か、まばたきや被写体の動きによってぶれていないかどうか、フォーカス値が合っているか否か、等を、選択基準として用いることができる。
【００８１】
虹彩コードの選択は、次のような方法によっても行うことができる。すなわち、抽出した複数の虹彩コードのうち任意の１つを実際に登録すると見なしたとき、この仮登録コードと各虹彩コードとのハミング距離から、図１２のようなグラフが作成できる。図１２において、縦軸はハミング距離、横軸は瞳孔径・虹彩径比であり、各点は仮登録コード以外の各虹彩コードに対応している。
【００８２】
そして図１２のグラフから、許容すべきＦＲＲ（本人拒否率、例えば１％）を満たす瞳孔径・虹彩径比の範囲Ａ１を得ることができる。また、他の虹彩コードについても、同様の処理を行って許容すべきＦＲＲを満たす瞳孔径・虹彩径比の範囲を求める。そして、瞳孔径・虹彩径比がとりうる範囲全てがカバーされるように、虹彩コードを選択することによって、必要最小限の登録虹彩コードを決定することができる。
【００８３】
ただし、この方法を行う必要条件として、登録時に得られる虹彩データの個数が十分多いことが挙げられる。また、認証時には、他の要因（カメラのフォーカスずれ、瞼・睫による隠蔽等）によって本人棄却がなされる可能性も考えられるので、許容すべきＦＲＲを満たす瞳孔径・虹彩径比の範囲は互いに少しずつオーバラップしていることが望ましい。
【００８４】
なお、本願発明者らによる実験の結果、一人の登録者について、縮瞳状態、通常状態、および散瞳状態における虹彩画像からそれぞれ得られた３個の特徴データを少なくとも登録しておけば、その登録者は良好に認証可能であることが分かっている。ここで、縮瞳状態とは、瞳孔径・虹彩径比が０．１〜０．３のとき、通常状態とは、瞳孔径／虹彩径が０．３〜０．５のとき、散瞳状態とは、瞳孔径・虹彩径比が０．５〜０．７のときとする。
【００８５】
最後に、ステップＳＡ４で選択した特徴データとしての虹彩コードを、瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比と併せて、虹彩データベース１２に保存する（ＳＡ５）。ここでは、虹彩登録装置１４の特徴送信部３７が、ネットワーク網１３を介して虹彩データベース１２に虹彩コードと瞳孔径・虹彩径比を送信する。
【００８６】
図１３は虹彩データベース１２のデータ内容の一例を模式的に示す図であり、複数（Ｍ人）の登録者について合計Ｎ個の虹彩コードが登録されている。図１３に示すように、各虹彩コードには、瞳孔径・虹彩径比が付加情報として添付されている。
【００８７】
図１４は本実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。図１４のフローに従って、本実施形態に係る虹彩認証方法における認証時の処理について説明する。
【００８８】
まず、被認証者は、虹彩認証装置１５の虹彩画像取得部４１によって、虹彩画像を撮影する（ＳＢ１）。ここで、虹彩認証装置１５として図５の認証機能付携帯電話２０のような可搬型の装置を用いた場合には、場所・時間を問わず認証可能である。昼間の屋外では、縮瞳状態の虹彩画像が撮影されることになり、夜間や照明が暗い場所では、散瞳状態の虹彩画像が撮影される。
【００８９】
次に、特徴抽出部４２が、撮影した虹彩画像から特徴データとして虹彩コードを抽出する（ＳＢ２）とともに、比計算部４３が、撮影した虹彩画像から瞳孔開度指標として瞳孔径・虹彩径比を計算する（ＳＢ３）。ステップＳＢ２，ＳＢ３の処理は、登録時におけるステップＳＡ２，ＳＡ３と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９０】
次に、特徴データ取得部４４が、虹彩データベース１２の中から、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象となる虹彩コードを選択する（ＳＢ４）。ここでは、認証時の瞳孔径・虹彩径比と値が近い瞳孔径・虹彩径比と併せて登録されている虹彩コードを選択するものとする。
【００９１】
例えば図１のように、認証時の虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比Ｒが０．４１であるとき、虹彩データベース１２の中から、比Ｒが０．４１に近い虹彩コードを照合対象として取得する。図１は、自分のＩＤを申告しない、１対Ｎ認証を説明した図である。１対Ｎ認証の場合は、図１に示すように、虹彩データベース１２に登録された全ての登録者について、それぞれ、比Ｒが０．４１に最も近い虹彩コードを１個ずつを取得する。一方、自分のＩＤを申告する１対１認証の場合は、申告したＩＤに該当する登録者について、比Ｒが０．４１に最も近い虹彩コード１個を取得する。
【００９２】
そして、認証部４５によって、特徴抽出部４２によって抽出した虹彩コードと、特徴データ取得部４４によって取得した虹彩コードとを比較することによって、認証を行う（ＳＢ５）。ここでは、特許文献２の方法と同様に、対象人物の顔の傾きや眼球の回旋運動の影響を補償するために、虹彩コードの相対シフトを行いながら比較を行う。コード比較時における相対シフトは、図１０（ｃ）に示す虹彩コードが、あたかも巻かれて円筒にされるかのように、互いに関して虹彩コードを角度方向にシフトさせながら比較処理を反復することによって実行される。そして、ハミング距離が最小となるシフト時でのハミング距離を最終的なハミング距離として出力する。認証は、この最終的なハミング距離が閾値以上であるか否かによって行い、閾値以上のときは被認証者は他人と判定する一方、閾値未満のときは被認証者は本人であると決定する。
【００９３】
なお、ここでは、虹彩認証装置１５において認証まで行う例について説明したが、この代わりに、自分が持つ端末である虹彩認証装置では特徴抽出および比計算までの処理（ＳＢ１〜ＳＢ３）を実行し、抽出した特徴データおよび瞳孔径・虹彩径比の値を虹彩認証サーバ１１に向けて送信し、虹彩認証サーバ１１において、特徴データ取得および認証（ＳＢ４，ＳＢ５）を行ってもかまわない。
【００９４】
以上のように本実施形態によると、登録時には、登録者に対し、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、これら複数の虹彩画像から複数の虹彩コードを抽出して、瞳孔径・虹彩径比と対応づけて登録しておき、認証時には、登録された複数の虹彩コードの中から、瞳孔径・虹彩径比を対比して、照合対象の虹彩コードを選択する。すなわち、認証時に撮影した虹彩画像と瞳孔開度が同程度の虹彩画像から抽出した虹彩コードが、照合対象として選択されるので、認証時の瞳孔が、たとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、本人拒否率を抑えた個人認証を実行することができる。
【００９５】
また、瞳孔径・虹彩径比を用いて照合対象の虹彩コードを絞り込むので、ただ単に、瞳孔径・虹彩径比が異なる複数の虹彩コードを登録しておき、認証時に最もハミング距離が小さい虹彩コードを選択するような場合に比べて、照合時間を大幅に短縮することができる。
【００９６】
（第１の実施形態の変形例）
上述の第１の実施形態では、登録時において、被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、これら複数の虹彩画像からそれぞれ得た複数の特徴データを虹彩データベースに登録するものとした。ここでは、その変形例について説明する。
【００９７】
図２２は本変形例における登録時の処理を示すフローチャートである。図２２のフローに従って、本変形例に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。
【００９８】
まず、被登録者は、虹彩画像を撮影する（ＳＡ１’）。第１の実施形態との違いは、必ずしも複数の画像を撮影する必要がないことと、虹彩撮影装置１６のような可視光照明強度を制御可能な装置を用いる必要がないことである。ここでは、例えば図５のような携帯型機器を用いて登録を行う場合を想定している。
【００９９】
次に、ステップＳＡ１’で撮影した虹彩画像から、特徴データとしての虹彩コードを抽出する（ＳＡ２’）。また、取得した虹彩画像から、瞳孔径・虹彩径比を計算する（ＳＡ３’）。虹彩画像から虹彩コードを抽出する方法や、虹彩画像から瞳孔径・虹彩径比を計算する方法は、第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１００】
最後に、特徴データとしての虹彩コードを、瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比と併せて、虹彩データベース１２に保存する（ＳＡ４’）。
【０１０１】
このとき、虹彩登録装置１４または虹彩認証サーバ１１は、同一の被登録者について、虹彩コードが既に登録されているか否かをチェックしてもよい。例えば、虹彩コードが既に登録されている場合は、登録済みの虹彩コードと新たな虹彩コードとの瞳孔径・虹彩径比同士を比較し、瞳孔径・虹彩径比の値が近いとき、新たな虹彩コードの保存を行わないようにする。これは、似たような瞳孔径・虹彩径比を持つ登録虹彩コードが複数あっても、認証性能向上にそれほど貢献せず、いたずらに虹彩データベースの容量が増加するだけだからである。瞳孔径・虹彩径比の値が近いか否かの判断は、所定の閾値を用いて行えばよい。
【０１０２】
被登録者は、ステップＳＡ１’〜ＳＡ４’までの登録処理を、連続して、または、時間をあけて複数回行ってもよい。その場合、周囲の明るさが異なる環境で登録処理を行うことによって、瞳孔開度が異なる虹彩画像が取得できるので、瞳孔径・虹彩径比の値が異なる複数の虹彩コードを登録することができる。
【０１０３】
一方、本変形例に係る認証時の処理は第１の実施形態と同様であり、ここでは図１４のフローに従って説明する。
【０１０４】
ステップＳＢ１〜ＳＢ３の処理は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
次に、特徴データ取得部４４が、虹彩データベース１２の中から、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象となる虹彩コードを特定する（ＳＢ４）。ここでは、認証時の瞳孔径・虹彩径比と値が近い瞳孔径・虹彩径比と併せて登録されている虹彩コードを選択するものとする。
【０１０６】
例えば図２３のように、認証時の虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比Ｒが０．２５であるとき、虹彩データベース１２の中から、比Ｒが０．２５に近い虹彩コードを照合対象として取得する。図２３は自分のＩＤを申告しない１対Ｎ認証を示している。１対Ｎ認証の場合、図２３に示すように、虹彩データベース１２に登録された全ての登録者について、それぞれ、比Ｒが０．２５に最も近い虹彩コードを１個ずつ取得する。一方、自分のＩＤを申告する１対１認証の場合は、申告したＩＤに該当する登録者について、比Ｒが０．２５に最も近い虹彩コード１個を取得する。
【０１０７】
そして、認証部４５によって、特徴抽出部４２によって抽出した虹彩コードと、特徴データ取得部４４によって取得した虹彩コードとを比較することによって、認証を行う（ＳＢ５）。ステップＳＢ５の処理は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０８】
本変形例では、登録時に、登録する虹彩コードに瞳孔径・虹彩径比を付与することによって、認証時に、瞳孔径・虹彩径比が最も近い虹彩コードを照合対象として特定することができる。よって、本人拒否率がより小さくなるような認証を行うことができる。ただし本変形例では、第１の実施形態のように、登録時に、明るさを変化させて瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影したりはしない。このため、図２３に示すように、登録された虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比が密な間隔を持っていない場合がある。このため、第１の実施の形態よりも本人拒否率が増加する可能性がある。
【０１０９】
また、１対１認証の場合は、本人拒否率を増加させないために、図２４のような認証処理を行うこともできる。ステップＳＢ１〜ＳＢ３の処理は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１１０】
次に、特徴データ取得部４４が、虹彩データベース１２の中から、瞳孔径・虹彩径比を対比することによって、照合対象となる虹彩コードを探索する（ＳＢ８）。ここでは、認証時の瞳孔径・虹彩径比と所定程度近い瞳孔径・虹彩径比と併せて登録されている虹彩コードを、探索するものとする。
【０１１１】
例えば図２５のように、認証時の虹彩画像における瞳孔径・虹彩径比Ｒが０．２５であるとき、虹彩データベース１２の中から、比Ｒが０．２５と比べて所定範囲（ここでは例えば±０．１５）内にある虹彩コードを照合対象として探索する。図２５は自分のＩＤを申告する１対１認証を示している。申告したＩＤ＝ｉとすると、登録者ｉの虹彩コードの中から比Ｒが０．２５±０．１５の範囲内にあり、かつ、０．２５に最も近い虹彩コードを探索する。
【０１１２】
該当する虹彩コードが存在したか否かをチェックし（ＳＢ９）、存在したときは（Ｙｅｓ）、その虹彩コードを照合対象として用いて認証を行う（ＳＢ１０）。ステップＳＢ１０の処理は第１の実施形態におけるステップＳＢ５と同様であるため、説明を省略する。一方、該当する虹彩コードが存在しないときは（Ｎｏ）、認証処理を中止する（ＳＢ１１）。図２５の例では、該当する虹彩コードが存在しないため、ステップＳＢ１１に進む。
【０１１３】
ここで、ステップＳＢ１１において、単に認証処理を中止するだけでなく、被認証者に対して、本人拒否率低減のためのアドバイスを行うこともできる。すなわち、認証時の瞳孔開度指標と、登録された特徴データに係る瞳孔開度指標とを基にして、虹彩画像の好ましい撮影条件を推定し、推定した撮影条件における虹彩画像の再取得を被認証者に促すようにする。ここでの虹彩画像の再取得は、再認証のためであっても、新たな特徴データの登録のためであってもよい。これにより、本人拒否率が低減するとともに、ユーザの利便性も向上する。アドバイスの提示は、例えば図５の携帯電話２０のモニタ２３を介して行えばよい。
【０１１４】
例えば図２５の場合、登録者ｉについて、登録虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比の最小値は０．４３であり、認証時の瞳孔径・虹彩径比は０．２５であったので、次回の認証では、瞳孔径・虹彩径比が０．２５よりも大きくなるように、より暗い場所で撮影を行うことを促すようにする。あるいは、今後の認証のため、瞳孔径・虹彩径比が０．４３よりも小さな虹彩コードが登録できるように、明るい場所での登録を促してもよい。
【０１１５】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、登録時において、特徴データと瞳孔開度指標との関係式を求め、この関係式を表すためのパラメータを登録する。そして認証時において、登録されたパラメータによって表された関係式に、抽出した瞳孔開度指標を代入して、照合対象の特徴データを得る。
【０１１６】
本実施形態に係る個人認証方法は、例えば図２の認証システムにおいて実現される。図１５は本実施形態に係る虹彩登録装置１４Ａの構成を示すブロック図であり、図３と共通の構成要素には図３と同一の符号を付している。関係式計算部３８は、特徴データと瞳孔開度指標としての瞳孔径・虹彩径比との関係式を計算し、この関係式を表すパラメータを求める。特徴送信部３７は関係式計算部３８によって求められたパラメータを虹彩データベース１２に送信する。
【０１１７】
図１６は本実施形態に係る虹彩認証装置１５Ａの構成を示すブロック図であり、図４と共通の構成要素には図４と同一の符号を付している。特徴データ計算部４６は、虹彩データベース１２に登録されたパラメータによって表された関係式に、認証時の瞳孔径・虹彩径比を代入することによって、照合対象の特徴データを取得する。
【０１１８】
図１７は本実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。図１７のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。
【０１１９】
ステップＳＡ１〜ＳＡ３の処理は、第１の実施形態と同様である。すなわち、虹彩撮影装置１６によって、被登録者について、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影し（ＳＡ１）、虹彩登録装置１４Ａの特徴抽出部３５によって、複数の虹彩画像から特徴データとしての虹彩コードをそれぞれ抽出し（ＳＡ２）、虹彩登録装置１４Ａの比計算部３６によって、複数の虹彩画像から瞳孔径・虹彩径比をそれぞれ計算する（ＳＡ３）。ただし、ステップＳＡ２では、各虹彩画像について、虹彩コードとともに、図１０（ｂ）に示すような極座標表現した画像にＧａｂｏｒフィルタを適用した後の信号を、保存しておく。
【０１２０】
次に、虹彩登録装置１４Ａの関係式計算部３８によって、各次元毎に、瞳孔径・虹彩径比と、特徴データとの関係式を計算する（ＳＡ６）。図１８はステップＳＡ６の処理の詳細を示すフローチャートである。
【０１２１】
まず、ステップＳＡ２で作成された複数（Ｋ個）の虹彩コードについて、ｉ番目のコードを基準とした場合、ｉ番目のコードとｊ番目（ｊ≠ｉ）のコード間のハミング距離を算出する（ＳＡ６１）。コード間のハミング距離の計算方法は、第１の実施形態で説明した方法と同様である。またこのとき、ハミング距離とともに、そのハミング距離を算出した際のシフト量（回転角θj）を保存する（ＳＡ６２）。
【０１２２】
そして、ステップＳＡ２で保存しておいたＧａｂｏｒフィルタの出力信号をそれぞれ、回転角θjだけ回転させる（ＳＡ６３）。最後に、各出力信号における同一位置の値を観測し、瞳孔径・虹彩径比の値と、出力信号値の関係を多項式（Ｄ次式）でフィッテングする（ＳＡ６４）。
【０１２３】
図１９はステップＳＡ６の処理を概念的に説明するための図である。同図中、（ａ）はステップＳＡ１で撮影した瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像であり、虹彩領域を虹彩外縁と瞳孔外縁の２重円で簡略化して表現している。また、ステップＳＡ３で計算された瞳孔径・虹彩径比Ｒの値を併せて示している。図１９（ｂ）はステップＳＡ２で記憶されたＧａｂｏｒフィルタの出力を、ステップＳＡ６１で計算したハミング距離に対応したシフト量の分だけシフトしたもの、図１９（ｃ）は図１９（ｂ）におけるＧａｂｏｒフィルタ出力のうち、座標（ｉ，ｊ）における値を、横軸を瞳孔径・虹彩径比とするグラフにプロットし、Ｄ次式でフィッティングした結果を示す図である。
【０１２４】
なお、図１９（ｃ）ではある座標における実部（または虚部）のＧａｂｏｒフィルタ出力について示しているが、実際にはこの処理を、特徴データを求める全座標について、実部および虚部について、並びに、Ｇａｂｏｒフィルタの解析周波数のそれぞれについて行う。例えば、極座標画像において、半径方向にＳ点、角度方向にＴ点、Ｆ種類の周波数のＧａｂｏｒフィルタを適用する場合、このようなＤ次式がＺ個作成される。
Ｚ＝Ｓ×Ｔ×Ｆ×２
２を乗じているのは、実部と虚部に対応する。
【０１２５】
次元数Ｄに関しては、小さく設定した場合は、虹彩データベース１２のデータ量は削減されるものの、フィッティングの精度は低下する。逆に大きく設定した場合は、虹彩データベース１２の記憶容量が増大するが、フィッティングの精度は向上する。本実施の形態では、次元数Ｄとして「３」を用いることとする。Ｄ＝３のとき、関係式は、
Ｙ＝ａＸ3 ＋ｂＸ2 ＋ｃＸ＋ｄ
となる。ここで、Ｘは瞳孔径・虹彩径比、Ｙは極座標のある位置におけるＧａｂｏｒフィルタ出力、ａ，ｂ，ｃ，ｄは係数である。
【０１２６】
Ｄ＝３を選んだ理由は次のとおりである。虹彩認証を屋内で使用する場合は、虹彩パタンの変化は一様に伸縮するゴムシートとして近似可能である。ゴムシートで近似できるということは、瞳孔径・虹彩径比が変わっても、Ｇａｂｏｒフィルタ出力の符号が変化しないことを意味している。符号が変化しなければ、虹彩コードのビットは変化しない。すなわち、登録虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比と近い範囲では、ＹはＸの比較的低次（Ｄ＝１または２）の式で表現可能である。一方、登録虹彩コードの瞳孔径・虹彩径比から離れるような、極端な縮瞳時や散瞳時では、虹彩コードのビットは反転し、Ｇａｂｏｒフィルタの出力の符号は変化する。このような関係を表現するためには、より高次の式が必要であるが、次元が高くなれば係数を保存するための記憶容量が増大となる。よって、本実施の形態ではＤ＝３を選んでいる。もちろん、記憶容量が増加しても精度を優先するような用途の場合は、Ｄの値を３よりも大きく設定してもよい。
【０１２７】
このようにして算出された関係式の係数を、パラメータとして、虹彩データベース１２に保存する（ＳＡ７）。図２０は虹彩データベース１２のデータ内容の一例であり、関係式の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄが保存されている。各係数の１番目の添字は特徴データの番号に対応しており、２番目の添字は次元数に対応している。
【０１２８】
なお、ここでは、瞳孔径・虹彩径比とＧａｂｏｒフィルタ出力との関係式を、多項式フィッテイングすることによって表現する方法について説明したが、これ以外に、例えばコサイン変換等の直交基底によって表現してもよい。
【０１２９】
ここで、特徴データを記憶するための記憶容量について言及する。特許文献２の方法では、特徴データは２０４８次元の二値情報で表現され、特徴データ１個当たり２０４８ｂｉｔ（＝２５６ｂｙｔｅ）の容量を必要とした。これに対して本実施形態の場合、各次元を３次式で表現し、各係数を単精度浮動小数（ｆｌｏａｔ；４ｂｙｔｅ）で表現するものとすると、特徴データ１個当たりの容量は、
２０４８×４×４＝３２７６８（ｂｙｔｅ）
となり、特許文献２の１２８倍の容量が必要になる。
【０１３０】
また、虹彩データベースの容量を削減したい場合は、各パラメータを間引いて登録してもよい。２次元の極座標において、２−Ｄ  Ｇａｂｏｒフィルタを角度方向および半径方向に適用する場合、そのコンボリューション後の出力値は、角度方向および半径方向の空間的に近い位置では相関がある。図１０（ｂ）でも、局所的に見た場合には値が連続しているので、角度方向の近い位置では相関があることが分かる。よって、Ｇａｂｏｒフィルタ出力値から得られたＤ次式の各係数値も相関があるものとして、角度方向、半径方向ともに数点おきに係数を登録する。仮に、角度方向、半径方向ともに１点おきに係数を登録する場合、上述の例における１２８倍の容量増加を、１２８／２／２＝３２倍まで抑制することができる。また認証の際は、周囲の係数値から補間することにより、係数値を計算することができる。
【０１３１】
図２１は本実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。図２１のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における認証時の処理について説明する。
【０１３２】
ステップＳＢ１〜ＳＢ３の処理は、第１の実施形態と同様である。すなわち、まず被認証者は、虹彩認証装置１５Ａの虹彩画像取得部４１によって、虹彩画像を撮影する（ＳＢ１）。次に、特徴抽出部４２が、撮影した虹彩画像から特徴データとして虹彩コードを抽出する（ＳＢ２）とともに、比計算部４３が、撮影した虹彩画像から瞳孔開度指標として瞳孔径・虹彩径比を計算する（ＳＢ３）。
【０１３３】
次に、特徴データ計算部４６は、虹彩データベース１２に登録されたパラメータから関係式を得て、この関係式に、比計算部４３によって計算した瞳孔径・虹彩径比を代入して、照合対象の虹彩データを計算する（ＳＢ６）。例えば、認証時の虹彩画像から抽出した瞳孔径・虹彩径比が０．４１のとき、図２０のような虹彩データベースに格納されたパラメータから作成されるＤ次式に、瞳孔径・虹彩径比として０．４１を代入し、出力値を計算する。そして、その出力値を二値化する。この処理を全次元について行い、２値の虹彩コードを生成する。
【０１３４】
このとき、１対Ｎ認証の場合は、虹彩データベース１２に登録された全ての登録者について、虹彩コードをそれぞれ取得する。一方、自分のＩＤを申告する１対１認証の場合は、申告したＩＤに該当する登録者について、登録されたパラメータから作成されるＤ次式に瞳孔径・虹彩径比を代入することによって、虹彩コード１個を取得する。
【０１３５】
そして、認証部４５によって、特徴抽出部４２によって抽出した虹彩コードと、特徴データ計算部４６によって求めた虹彩コードとを比較することによって、認証を行う（ＳＢ７）。ここでの処理は、第１の実施形態におけるステップＳＢ５と同様であるため、説明を省略する。
【０１３６】
以上のように本実施形態によると、登録時には、登録者に対し、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を取得し、これら複数の虹彩画像から特徴データを生成するＤ次式のパラメータを計算して登録しておき、認証時には、認証時の瞳孔径・虹彩径比を、登録されたパラメータから計算されるＤ次式に代入して、照合対象の虹彩コードを決定する。すなわち、認証時に撮影した虹彩画像の瞳孔開度に応じた虹彩コードが照合対象として生成されるので、認証時の瞳孔が、たとえ縮瞳状態であっても散瞳状態であっても、本人拒否率を抑えた個人認証を実行することができる。
【０１３７】
なお、特許文献３では、特許文献２のように極座標表現を用いて登録時と認証時の瞳孔径の差を吸収するのではなく、瞳孔径が異なる複数の登録画像を準備することによって、登録時と認証時の瞳孔径の差を吸収している。よって、認証精度を高めようとすれば、瞳孔径がわずかに異なる多数の虹彩画像または特徴データを必要とし、データベースの容量の増大を招いてしまう。これは瞳孔径が少しでも異なると、異なる特徴データが得られてしまうからである。また、認証時に多数の虹彩画像と照合する必要があるため、認証時間が大幅に増加するという問題がある。なお１対Ｎ認証の場合には、多数の登録者について多数の特徴データを登録し、かつ、これら全てを認証時に照合しないといけないので、この問題はより深刻なものとなる。
【０１３８】
これに対して、上述の各実施形態では、複数の虹彩コードを瞳孔径・虹彩径比と対応づけて登録しておき、認証時に、瞳孔径・虹彩径比を対比して照合対象の虹彩コードを選択したり、特徴データを生成するＤ次式のパラメータを登録しておき、認証時に、認証時の瞳孔径・虹彩径比を登録されたパラメータから計算されるＤ次式に代入して照合対象の虹彩コードを決定したりするので、虹彩データベースの容量や認証時間の増加を招くことがなく、したがって、特許文献３と比較して、実用性が格段に向上している、といえる。
【０１３９】
なお、屋外での認証時には、虹彩パタンの変化だけではなく、外光の映り込みも認証阻害要因となるが、この映り込みに関しては、例えば本願発明者らによる特願２００２−２８４４６号によって、対応可能である。
【０１４０】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態では、登録時に、瞳孔径・虹彩径比が付された虹彩コードととともに、この登録虹彩コードから瞳孔径・虹彩径比が異なる他の虹彩コードへの変換規則を、虹彩データベースに併せて登録する。そして認証時には、求めた瞳孔径・虹彩径比を用いて、虹彩データベースに登録された虹彩コードおよび変換規則を基にして、照合対象の虹彩コードを生成する。
【０１４１】
図２６は本実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。図２６のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における登録時の処理について説明する。
【０１４２】
まず、被登録者は、瞳孔開度が異なる複数の虹彩画像を撮影する（ＳＡ１）。そして、ステップＳＡ１で撮影した複数の虹彩画像から、特徴データをそれぞれ抽出する（ＳＡ２）とともに、瞳孔径・虹彩径比をそれぞれ計算する（ＳＡ３）。これらの処理は、第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１４３】
次に、虹彩データベースに登録する特徴データを少なくとも１個特定し（ＳＡ８）、特定した特徴データを虹彩データベースに保存する（ＳＡ９）。ここでは、最も平均的な瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを登録特徴データとして選択するものとする。その理由は、認証時には、平均的な瞳孔径・虹彩径比を持つ虹彩画像が入力される確率が最も高いであろうと予想されるためである。例えば、取得した複数の虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比のうち最大値と最小値を求め、その平均値（（最大値＋最小値）／２）に最も近い瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを選択する。登録虹彩データの瞳孔径・虹彩径比と認証時の瞳孔径・虹彩径比とが近いときは、登録虹彩データを変換しなくても、本人拒否率を抑えた認証が可能である。
【０１４４】
また、被登録者が最も頻繁に認証動作を行う状況下で撮影される虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを、登録特徴データとして選択してもよい。例えば、室内で頻繁に認証を行う人物については、室内の明るさにおける瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを選択し、屋外で頻繁に認証を行う人物については、屋外の明るさにおける瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データを選択する。
【０１４５】
次に、ステップＳＡ９で保存した登録特徴データから他の瞳孔径・虹彩径比を持つ特徴データへの変換規則を算出する（ＳＡ１０）。瞳孔径が変化したとき、厳密には、虹彩パタンは円周方向に一様でない収縮をする。一方、図２３から分かるように、瞳孔径が多少変動してもハミング距離の変化は少ないため、登録時と認証時の瞳孔径・虹彩径比の差が小さい場合は、認証可能である。ここでは、瞳孔径・虹彩径比の差がある程度大きい場合の、特徴データの変換規則を算出する。
【０１４６】
ここで、登録特徴データの瞳孔径・虹彩径比をＲ０とし、変換規則を算出する対象の特徴データの瞳孔径・虹彩径比をＲ１とする。図２７のように、瞳孔径・虹彩径比Ｒ０の虹彩コードの一部のビット群が、瞳孔径・虹彩径比Ｒ１の虹彩コードの一部のビット群に対応する箇所を求め、両ビット群間の移動量（ビットシフト量）によって、変換規則を表現する。このビットシフト量は、基本的に、２つのコードの瞳孔径・虹彩径比の差が大きいほど大きくなる。図２７の例では、変換規則は、「第６〜１０ビットを３ビットシフト」「第１９〜２５ビットを−３ビットシフト」と表される。
【０１４７】
そして、算出した変換規則を虹彩データベースに保存する（ＳＡ１１）。変換規則は、例えば図２８のようなテーブル形式で格納される。ここでは、変換規則を虹彩データベースに保存するものとしたが、被認証者が例えば図５の携帯型認証装置のような同一の端末を常に用いる場合は、変換規則を認証装置に保存しても構わない。その場合は、被認証者の眼に対応するテーブルのみが認証装置に保存される。
【０１４８】
図２９は本実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。図２９のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における認証時の処理について説明する。
【０１４９】
ステップＳＢ１〜ＳＢ３の処理は、第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１５０】
次に、変換規則を基にして、認証時の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録特徴データを変換する（ＳＢ１２）。虹彩データベースに複数人物（眼）の特徴データが登録されている場合は、変換規則も人物（眼）毎に保存されている。１対Ｎ認証の場合は、着目する登録者に対応する変換規則を基にして、認証時に取得した虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録虹彩コードを変換する。１対１認証の場合は、被認証者に対応する変換規則を基にして、認証時に取得した虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録虹彩コードを変換する。変換規則が認証装置に保存されている場合には、１対Ｎ認証のとき、認証装置に保存された被認証者の変換規則を用いて全ての登録虹彩コードを変換してもよい。
【０１５１】
そして、登録特徴データを変換して得られた照合対象の特徴データと、認証時の特徴データとを照合して認証を行う（ＳＢ１３）。
【０１５２】
以上のように本実施形態によると、登録時において、虹彩コードとともに、瞳孔径・虹彩径比が異なる虹彩コードへの変換規則を登録し、認証時において、変換規則を基にして、認証時に取得した虹彩画像の瞳孔径・虹彩径比を用いて、登録虹彩コードを変換して照合対象を生成する。これにより、本人拒否率の増加を抑えた認証を行うことができる。
【０１５３】
なお、上述の各実施形態では、虹彩画像の特徴データとして、虹彩コードを用いるものとしたが、他の特徴データを用いてもよい。また、特徴データの生成のために極座標系表現を利用したが、これを利用しなくてもかまわない。
【０１５４】
なお、上述の各実施形態で示した処理は、その全部または一部を、コンピュータにプログラムを実行させることによって、実施することができる。例えば虹彩認証装置に、コンピュータと、虹彩認証プログラムを記憶する記録媒体としてのメモリとを搭載する。この虹彩認証プログラムは、上述の各実施形態で示した認証時の処理を、コンピュータに実行させるものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明は、様々な状況下において、本人拒否率が抑えられた十分に精度の高い個人認証を可能にするので、例えば、携帯電話・ＰＤＡなどに虹彩認証機能を搭載し、電子商取引用途のモバイル認証を行う際に、有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る個人認証方法を概念的に示す図である。
【図２】本発明の各実施形態における虹彩認証システムの全体構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における虹彩登録装置および虹彩撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における虹彩認証装置の構成を示す図である。
【図５】虹彩認証装置の一例としての認証機能付携帯電話の外観を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。
【図７】虹彩画像の撮影時における照明制御と瞳孔開度の変化、および撮影タイミングを示すグラフである。
【図８】（ａ）は虹彩領域を表す図、（ｂ）は虹彩領域をｘｙ座標系で表現した図、（ｃ）は虹彩領域を極座標系で表現した図である。
【図９】解析帯域を表す図である。
【図１０】虹彩コードの作成を示す図である。
【図１１】虹彩コード同士のハミング距離のマトリクスである。
【図１２】虹彩コード同士のハミング距離をプロットしたグラフである。
【図１３】本発明の第１の実施形態における虹彩データベースのデータ内容の一例である。
【図１４】本発明の第１の実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施形態における虹彩登録装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態における虹彩認証装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。
【図１８】図１７のフローにおけるステップＳＡ６の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１９】図１７のフローにおけるステップＳＡ６の処理を概念的に説明するための図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態における虹彩データベース１２のデータ内容の一例である。
【図２１】本発明の第２の実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第１の実施形態の変形例における登録時の処理を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の第１の実施形態の変形例における認証時の処理を概念的に示す図である。
【図２４】本発明の第１の実施形態の変形例における認証時の処理を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の第１の実施形態の変形例における認証時の処理を概念的に示す図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態における登録時の処理を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の第３の実施形態における変換規則の算出方法の一例を概念的に示す図である。
【図２８】虹彩データベースに格納された変換規則の一例である。
【図２９】本発明の第３の実施形態における認証時の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５７】
１１  虹彩認証サーバ
１２  虹彩データベース
１３  ネットワーク網
１４，１４Ａ  虹彩登録装置
１５，１５Ａ  虹彩認証装置
１６  虹彩撮影装置
３１  照明
３２  撮影部
３３  照明制御部
３４  虹彩画像取得部
３５  特徴抽出部
３６  比計算部
３７  特徴送信部
３８  関係式計算部
４１  虹彩画像取得部
４２  特徴取得部
４３  比計算部
４４  特徴データ取得部
４５  認証部
４６  特徴データ計算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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