(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オートフォーカス機能を有する撮影手段が撮影した利用者の画像からアイリスの画像を取得し、これをあらかじめ登録してあるデータと照合して個人を識別するアイリス認識装置において、
前記撮影手段のオートフォーカス動作時に、合焦度が焦点が合っていると見なせる値を越えた時は、その時のレンズ位置から利用者と装置との距離を測定することで該利用者の位置を求め、合焦度が焦点が合っていると見なせる値を越えない時は、焦点を合わせようとするレンズの移動方向とその時の合焦度の変化の関係から、利用者の位置を求める手段と、
該手段により求められた位置に基づいてアイリスの画像を取得するのに必要な範囲に利用者がいるかどうか判断する手段と、
利用者の位置が、アイリスの画像を取得するのに必要な範囲外であると、その範囲内に利用者を誘導するガイダンスを出力する手段を備えたことを特徴とするアイリス認識装置。
【請求項２】
請求項１において、
視覚情報で誘導ガイダンスを行うことを特徴とするアイリス認識装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
音声情報で誘導ガイダンスを行うことを特徴とするアイリス認識装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体的特徴を用いた個体識別装置、特に人間のアイリスを用いたアイリス認識装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生体的特徴を用いた個体識別装置として、目のアイリスの部分の画像を用いたアイリス認識装置が提案されている。
このアイリス認識装置は、人間等の生物の目付近の画像をカメラで取得し、この取得した画像の中からアイリスの部分を切り出して、あらかじめ登録してあるデータと照合し、本人判定を行うものである。
【０００３】
アイリスの画像を取得する際、カメラのレンズが固定焦点のレンズであると、利用者がその一点に自分のアイリスの位置を合わせなければならないため、利用者の負担が増大する。そこで、カメラにオートフォーカス（ＡＦ）の機能を持たせ、利用者の位置を厳密に決めなくても、利用者の位置に応じて焦点の合ったアイリス画像を取得できるようにしている。
【０００４】
このように、カメラにＡＦ機能を搭載したアイリス認識装置であっても、利用者とアイリス認識装置との間の距離関係は、ある限定された範囲内となる。
図８はアイリス認識装置と認識有効エリアおよびＡＦ有効エリアの関係を示す説明図である。
アイリス認識を行う場合、撮影するアイリスのサイズが大きく影響してくる。すなわち、十分大きなサイズで撮影できなければ、アイリス内の解像度が落ち、その結果認識率が低下してしまう。また、大きすぎて画面からアイリスが出てしまっても、アイリスの情報が一部欠落してしまい、認識率の低下を招く。よって、アイリスをある適当な大きさで撮影する必要がある。そのためには、利用者とアイリス認識装置Ｐとの距離関係をある幅の距離に制限しなければならない。この幅を認識有効エリアＲと呼ぶ。
【０００５】
一方撮影された画像の焦点が合うＡＦ可能エリアもハードウエアの制限上から制約を受ける。このＡＦが可能なエリアをＡＦ可能エリアＡと呼ぶ。なお、ＡＦ可能エリアＡは、認識有効エリアＲを含むように設計されるのが普通である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような、カメラにＡＦ機能を持たせたアイリス認識装置であっても、装置の利用にあたって、利用者に多大な負担をかけるという問題点があった。
すなわち、利用者が認識有効エリアＲ内に自分のアイリスの位置をもってくるためには、利用者の経験に頼らざるを得ず、そのため、利用者に負担を強いていた。また、その結果、認識性能が安定しないという問題点もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、オートフォーカス機能を有する撮影手段が撮影した利用者の画像からアイリスの画像を取得し、これをあらかじめ登録してあるデータと照合して個人を識別するアイリス認識装置において、前記撮影手段のオートフォーカス動作時に、合焦度が焦点が合っていると見なせる値を越えた時は、その時のレンズ位置から利用者と装置との距離を測定することで該利用者の位置を求め、合焦度が焦点が合っていると見なせる値を越えない時は、焦点を合わせようとするレンズの移動方向とその時の合焦度の変化の関係から、利用者の位置を求める手段と、該手段により求められた位置に基づいてアイリスの画像を取得するのに必要な範囲に利用者がいるかどうか判断する手段と、利用者の位置が、アイリスの画像を取得するのに必要な範囲外であると、その範囲内に利用者を誘導するガイダンスを出力する手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のアイリス認識装置の実施の形態の一例を示すハードウエアブロック図である。
図において、主制御部１は、マイクロプロセッサを中心に構成され、装置全体の制御、画像のキャプチャ等を行う。
【００１０】
入力部２は、利用者のＩＤコード等を入力するための手段であり、キーボードやカードリーダ等により実現される。
出力部３は、認識結果の表示出力、撮影したアイリスの画像の表示出力、ガイダンスの表示出力、ガイダンスの音声出力等を行う。例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、状態表示用ＬＥＤ、スピーカ等で実現される。
【００１１】
照明４は、撮影対象のアイリスを明るく照射するための光源であり、電球、ＬＥＤ等で実現される。この照明４の点灯／消灯タイミングは、主制御部１によって制御される。
認識部５は、アイリス認識にかかわる処理、すなわち、アイリスの切り出し、コード化、マッチング、判定等を行う。マッチング時には、登録データ部６にあらかじめ登録してある。アイリスデータを参照する。
【００１２】
この登録データ部６は、登録された利用者のアイリスデータを保存するための手段である。登録モード時には、主制御部１よりアイリスデータが転送され、照合モード時には、前記認識部５によって該当する登録アイリスデータが読み出される。
エリアセンサ７は、アイリスの画像を記録するためのセンサであり、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等で実現される。
【００１３】
レンズ８は、撮影するアイリスの像をエリアセンサ７に結ぶための光学的レンズであり、エリアセンサ７に密着して実装される。レンズ８は、単数もしくは複数枚の固定レンズ８ａと、単数もしくは複数枚の可動レンズ８ｂの組み合わせで構成される。
ＡＦ制御部９は、主制御部１の指示を受け、ＡＦの制御をＡＦ機構部１０を介して行う。
【００１４】
このＡＦ機構部１０は、ＡＦ制御部９の制御によりレンズ８の可動レンズ８ｂを動かしてＡＦ制御を行うもので、モータ１０ａ、ギヤ１０ｂ等から構成される。
測距部１１は、前記ＡＦ制御部よりレンズ位置情報を受け、アイリス認識装置と利用者の間の距離を算出し、その結果を主制御部１に転送する。
【００１５】
次に、上述した装置−利用者間距離測定方法について説明する。
まず、エリアセンサ７によってアイリスの画像がキャプチャされ、主制御部１に転送される。
主制御部１は、ＡＦ制御部９に対して、キャプチャした画像とともにＡＦ動作開始指示を出す。
【００１６】
ＡＦ制御部９は、受け取った画像に対して焦点が合っているかどうかの定量的尺度である合焦度を算出する。この合焦度に応じて、レンズ８の可動レンズ８ｂの変移量を決定し、ＡＦ機構部１０に対してレンズ変移の指示を出す。合焦度の算出方法としては、取得した画像の輝度差に着目した２乗法、最大輝度探索法等が知られている。
【００１７】
ＡＦ機構部１０は、モータ１０ａ、ギヤ１０ｂを介して指示された量のレンズ変移を行う。
レンズ変移が終了すると、再びエリアセンサ７によって画像がキャプチャされ、主制御部１に転送される。
キャプチャされた画像は、再び主制御部１によってＡＦ制御部９に転送され、ＡＦ制御部９では、新たな画像データを用いて合焦度の算出が行われる。
【００１８】
以上の動作を繰り返すことで、可動レンズ８ｂが焦点の合う位置に徐々に近づいて行く。この動作の過程で、利用者がＡＦ可能エリアＡ内にいれば、合焦度は焦点が合っていると見なしうる所定の値より高くなり、ＡＦ可能エリアＡ外にいれば、合焦度は焦点が合っていると見なしうる所定の値を越えることはない。これにより、利用者がＡＦ可能エリアＡ内にいるか、外にいるかの判定が可能となる。利用者がＡＦ可能エリアＡ内にいる場合、合焦度は焦点が合っていると見なしうる所定の値より高くなり、最後に焦点の合う位置で最高の合焦度を示す。そして、最高の合焦度を示すと、可動レンズ８ｂを停止させる。
【００１９】
これら一連の繰り返し動作は、人間の動作速度に比較して非常に高速に動作するため、人間の動きに追従して、ＡＦ動作を行うことができる。
一方、ＡＦ制御部９によって算出されるレンズ位置は、利用者が図８で示すＡＦ可能エリアＡ内にいれば、合焦度が最大を示し焦点合わせが完了した時点において決まる。すなわち、焦点の合った時の装置−利用者間距離とレンズ位置は１対１に対応している。そのため、レンズ位置から装置−利用者間距離を求めることができる。
【００２０】
ＡＦ制御部９は、焦点が合った時点で、可動レンズ８ｂを停止させ、その時のレンズ位置情報を測距部１１に転送する。
測距部１１は、レンズ位置情報より装置−利用者間距離を算出し、その結果を主制御部１に転送する。
以上のようにして、ＡＦ制御が行われ、利用者がＡＦ可能エリアＡ内にいれば、正確な装置−利用者間距離を求めることができ、ＡＦ可能エリアＡ内に認識有効エリアＲがあり、装置から認識有効エリアＲまでの最小距離（装置−Ｒ１）と最大距離（装置−Ｒ２）が判っているので、利用者が認識有効エリアＲ内にいるか否か、さらに、利用者が認識有効エリアＲ外にいる場合は、装置に近い方にいるか遠い方にいるかを判定できる。
【００２１】
なお、利用者がＡＦ可能エリアＡ外にいるときは、正確な距離を測定することはできない。しかしながら、ＡＦ可能エリアＡよりも装置に近い方にいるか、遠い方にいるかの判定はできる。
以下に、ＡＦ可能エリアＡ外に利用者がいる場合の位置の検出方法について説明する。
【００２２】
利用者がＡＦ可能エリアＡを外れた位置にいる場合で、ＡＦ可能エリアＡの装置近傍側端部Ａ１よりも装置に近い方にいる場合、より近くに焦点が合う方向にレンズを移動させると、合焦度は焦点が合っていると見なせる値には到達しないが、上がる。反対に、より遠くに焦点が合う方向にレンズを移動させると合焦度が下がる。これに対して、ＡＦ可能エリアＡの装置遠方側端部Ａ２よりも装置に遠い方にいる場合、より遠くに焦点が合う方向にレンズを移動させると合焦度は焦点が合っていると見なせる値には到達しないが、上がり、反対に、より近くに焦点が合う方向にレンズを移動させると合焦度が下がる。このように、利用者がＡＦ可能エリアＡを外れた位置にいる場合は、合焦度の変化とレンズの移動方向の関係から、利用者がＡＦ可能エリアＡより内側にいるか、外側にいるかの判定ができ、例えば、合焦度が焦点が合っていると見なせる値には到達しないが、合焦度が上がるときに、より近くに焦点を合わせようとしている方向にレンズを移動させているか、より遠くに焦点を合わせようとしている方向にレンズを移動させているかによって、利用者がＡＦ可能エリアＡよりも装置に近い方にいるか、遠い方にいるかの判定ができる。
【００２３】
主制御部１は、上述したように、利用者の位置を求めて、利用者の位置が適切でない場合は、適切な位置に移動するように利用者を誘導するガイダンスを出力する。
図２は本実施の形態の動作の流れを示すフローチャートであり、上述したＡＦによる測距およびその測距結果に応じた誘導ガイダンスの出力にいたる流れを説明する。
【００２４】
装置がアイリス認識動作を行う場合、まず、上述したＡＦ動作が起動され（ＳＡ１）、装置−利用者間距離が測定される（ＳＡ２）。
そして、利用者位置が、認識有効エリアＲ内であるか、認識有効エリアＲ外である場合は、装置に近い方にいるか、遠い方にいるか判定する（ＳＡ３）。
利用者のアイリス位置が、認識有効エリアＲ内であれば、以降の認識動作が行われる（ＳＡ４）。
【００２５】
利用者のアイリス位置が、認識有効エリアＲより装置に近い方にあれば、装置から離れるようガイダンスを出力する（ＳＡ５）。
これに対し、利用者のアイリス位置が、認識有効エリアＲより装置に遠い方にあれば、装置に近づくようガイダンスを出力する（ＳＡ６）。
ガイダンス出力の後は、再びＡＦ動作による測距動作を行う。
【００２６】
このように、利用者は、ガイダンスを受けることで、自分の位置が認識に適切であるかどうかを判断でき、ガイダンスに誘導されて自分自身の位置を変えることにより、認識有効エリアＲ内に自ら移動することができる。利用者が認識有効エリアＲに来ることで、より適切な画像が得られる。
図３は認識動作全体流れを示す機能ブロック図であり、以下に、前記図２（ＳＡ４）における認識動作の概要を説明する。ここで、アイリス認識装置は、登録モードと照合モードの２つのモードにおいて動作する。登録モードとは、アイリス認識装置あるいはこのアイリス認識装置が組み込まれた装置を利用したい者が、装置の利用に先立って、利用者のアイリスデータをアイリス認識装置に登録する際に使用されるモードである。照合モードとは、上述したように、あらかじめ登録された利用者が、本人特定を必要とする際に使用されるモードであり、ここでは照合モードについて説明する。また、照合モードにおいては、利用者が照合に先立って自分のＩＤコード等を装置に入力してから照合する１：１照合と、利用者がＩＤコード等の入力を行わない１：ｎ照合があるが、ここでは１：１照合を例に説明する。
【００２７】
まず、キーボードやカードリーダ等によって、ＩＤコードが入力される（ＳＢ１）。
次に、アリイスを含む目周辺の画像をキャプチャする（ＳＢ２）。この画像キャプチャの過程で、上述したＡＦによる測距および誘導ガイダンスが行われる。誘導ガイダンスの結果、適切な画像が得られた場合には、アイリスの部分の切り出しが行われる（ＳＢ３）。ここでは、アイリスの外縁と内縁の境界が検出される。
【００２８】
切り出されたアイリスの画像は、所定の特徴量が抽出され、コード化される（ＳＢ４）。
このコード化されたアイリスコードと、登録モード時にあらかじめ登録されており、ＩＤコード等により特定された該当データをマッチングし、類似度を算出する（ＳＢ５）。
【００２９】
そして、この算出された類似度を元に、本人判定を行う（ＳＢ６）。
次に、ガイダンスの詳細について説明する。
図４はアイリス認識装置の外観斜視図であり、ガイダンスの詳細を説明するにあたり、まず、図１で説明した出力部３の構成を、アイリス認識装置の外観から説明する。
【００３０】
１１は利用者に文字やイラスト等により目視情報を提供するとともに、アイリスの画像を取得するための表示入力部、１２は利用者にランプの点滅により目視情報を提供する状態表示ＬＥＤ、１３は利用者により声等により音声情報を提供するスピーカである。
図５は表示入力部の構成を示す平面図で、１１ａは目視情報を提供するＬＣＤ、１１ｂはＬＣＤ１１ａの前方に光軸を遮るように置かれたハーフミラー、１１ｃは前記ハーフミラー１１ｂで反射した光が入力するカメラである。
【００３１】
ＬＣＤ１１ａの表示は、ハーフミラー１１ｂを透過するため、利用者が見ることができる。一方、表示入力部１１に入力した光の一部は、ハーフミラー１１ｂに反射して、カメラ１１ｃにより撮影される。よって、利用者が表示入力部１１を見ることで、利用者のアイリスをカメラ１１ｃにより撮影可能となるとともに、利用者は、アイリス撮影時に目の位置をずらすことなくＬＣＤ１１ａの表示を見ることができる。
【００３２】
図６このＬＣＤを用いた誘導ガイダンスの一例を示す説明図で、図６（ａ），（ｂ）は文字によるガイダンス例を、図６（ｃ）はイラストによるガイダンス例を示す。
例えば、利用者のアイリス位置が認識有効エリアＲより装置に遠い方にあれば、図６（ａ）に示すように、もっと近づくように促す表示を出力する。なお、利用者のアイリス位置が、ＡＦ可能エリアＡ内にあれば、正確な距離も判るので、図６（ｂ）に示すように、距離を表示して誘導してもよい。
【００３３】
イラストで表示する場合、例えば利用者のアイリス位置が認識有効エリアＲより装置に近い方にあれば、図６（ｃ）に示すように、目のイラストを表示してこれを装置から遠ざかるような矢印を出す等により誘導する。
図７は状態表示ＬＥＤを用いた誘導ガイダンスの一例を示す説明図である。
図４で説明した状態表示ＬＥＤ１２のそれぞれに、図７に示すようにそれぞれ意味付けをし、測距に応じて該当する状態表示ＬＥＤ１２を点灯させることで、利用者を誘導する。
【００３４】
スピーカ１３からは、測距に応じて「もっと離れてください」や、「もっと近づいて下さい」等の音声を出力する。
なお、本実施の形態において、装置−利用者間距離の測定は、実際にアイリスを撮影するカメラのＡＦ機能を用いて行ったが、赤外線、超音波等を用いたセンサで測距を行ってもよい。しかし、この場合は、ＡＦ機能を用いた測距に比べ、著しく精度が落ち、精度を上げるためには、コストがかかる。よって、ＡＦ機能を用いた測距が望ましい。また、実際にアイリスを撮影するカメラのＡＦ機能を用いることで、測距のためだけの機構が不要であり、よりコストを下げることができるものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、撮影手段のオートフォーカス動作時に、合焦度が焦点が合っていると見なせる値を越えた時は、その時のレンズ位置から利用者と装置との距離を測定することで該利用者の位置を求め、合焦度が焦点が合っていると見なせる値を越えない時は、焦点を合わせようとするレンズの移動方向とその時の合焦度の変化の関係から、利用者の位置を求めて、その求められた位置に基づいてアイリスの画像を取得するのに必要な範囲に利用者がいるかどうか判断し、利用者の位置が、アイリスの画像を取得するのに必要な範囲外であると、その範囲内に利用者を誘導するガイダンスを出力することとしたので、従来利用者が経験的に行っていた位置合わせを装置が能動的に行い、利用者を誘導することができる。そのため、利用者に負担の少ないヒューマンインターフェース性の優れた製品を提供できる。また、利用者が適切な位置にくることで、安定した認識率が得られる製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアイリス認識装置の実施の形態の一例を示すハードウエアブロック図
【図２】本実施の形態の動作の流れを示すフローチャート
【図３】認識動作全体流れを示す機能ブロック図
【図４】アイリス認識装置の外観斜視図
【図５】表示入力部の構成を示す平面図
【図６】ＬＣＤを用いた誘導ガイダンスの一例を示す説明図
【図７】状態表示ＬＥＤを用いた誘導ガイダンスの一例を示す説明図
【図８】アイリス認識装置と認識有効エリアおよびＡＦ有効エリアの関係を示す説明図
【符号の説明】
１  主制御部
３  出力部
７  エリアセンサ
８  カメラ
９  ＡＦ制御部
１０  ＡＦ機構部
１１  測距部
【図１】
0003728386.tif 000002
【図２】
0003728386.tif 000003
【図３】
0003728386.tif 000004
【図４】
0003728386.tif 000005
【図５】
0003728386.tif 000006
【図６】
0003728386.tif 000007
【図７】
0003728386.tif 000008
【図８】
0003728386.tif 000009