(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物の目を撮影してその画像を得る目領域撮像部と、
前記目の画像中の虹彩顆粒の位置と傾きと大きさとを計測し、切り出した虹彩顆粒の画像中の虹彩顆粒の位置と傾きと基準になる部分の長さとが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行う幾何的正規化部と、
この幾何的正規化部の出力から虹彩顆粒の画像の特徴を抽出する特徴抽出部と、
この特徴抽出部の出力した虹彩顆粒データを記憶して登録する辞書記憶部とを備えたことを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項２】
識別対象となる特定の動物の目の虹彩顆粒を撮影して得た虹彩顆粒データを記憶して登録する辞書記憶部と、
任意の動物の目を新たに撮影したときに得た画像から、虹彩顆粒の位置と傾きと大きさとを計測し、切り出した画像中の虹彩顆粒の位置と傾きと基準になる部分の長さとが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行って、虹彩顆粒データを得る幾何的正規化部と、
この幾何的正規化部の出力から虹彩顆粒の画像の特徴を抽出する特徴抽出部と、
この特徴抽出部の出力した虹彩顆粒データと前記辞書記憶部に登録された虹彩顆粒データとを比較する照合部と、
この照合部の出力により、新たに撮影して得た虹彩顆粒データが、前記辞書記憶部に登録された特定の動物の目を撮影して得たものかどうか識別した結果を出力する識別結果出力部、とを備えたことを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の個体識別装置において、
幾何的正規化部は、
虹彩顆粒の画像の重心を虹彩顆粒の位置と判定して、その位置が予め設定した所定値になるように座標変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の個体識別装置において、
幾何的正規化部は、
虹彩顆粒の画像の主成分の基準線に対する傾きを虹彩顆粒の傾きと判定して、その傾きが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の個体識別装置において、
幾何的正規化部は、
虹彩顆粒の画像の長手方向の長さを虹彩顆粒の基準になる部分の長さと判定して、その長さが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載の個体識別装置において、
特徴抽出部に入力する信号に対して、予め、虹彩顆粒の画像濃度の平均値とコントラストとを計算し、この画像濃度の平均値とコントラストとが予め設定した所定値になるように濃度変換処理を行う濃度正規化部を設けたことを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項７】
請求項６記載の個体識別装置において、
濃度正規化部は、
虹彩顆粒の画像濃度の標準偏差をその画像のコントラストとみなし、その画像濃度の標準偏差が所定値になるように濃度変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項８】
請求項１または２に記載の個体識別装置において、
特徴抽出部は、
虹彩顆粒の画像をタイル状に分割し、各タイル内の画素値の平均を１画素として縮小し、その結果得られた縮小モザイク画像を虹彩顆粒データとすることを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項９】
請求項２に記載の個体識別装置において、
幾何的正規化部は、
幾何的正規化を異なるパラメータを用いて行うことにより、複数種類の虹彩顆粒データを得て、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒データとの比較対象にすることを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の個体識別装置において、
照合部は、識別対象となる虹彩顆粒データの全画素と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒データの対応する全画素を比較して、各画素の画素値の差分和から相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の個体識別装置において、
照合部は、識別対象となる虹彩顆粒データの全画素と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒データの対応する全画素を比較して、各画素の画素値の差分和を全画素数で除算した平均差分から相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の個体識別装置において、
照合部は、識別対象となる虹彩顆粒の画像領域と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒画像領域とを重ねあわせて、
両者の画像が重なり合った領域のみを対象として相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【請求項１３】
請求項２に記載の個体識別装置において、
照合部は、識別対象となる虹彩顆粒の画像領域と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒画像領域とを重ねあわせて、
いずれか一方の画像に含まれ、かつ、両者の画像が重なり合った領域以外の領域を対象として相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、（競走）馬、（牧）牛等の動物の個体管理が必要な機関において、動物の個体識別のためのデータを登録し、且つ照合を行うための動物の個体識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
競馬場やセリ場、あるいは繁殖牧場でのサラブレッドの個体識別は、血統書統括機関の主導のもとに行なわれている。現行の日本での個体識別方法は毛色・肢部の白斑・頭部の白斑・旋毛によるものであり、世界的にはこの他に血液型による方法や烙印・入れ墨を用いる方法等がある（参考文献：「馬の知識」，ＩＩ−３．馬の見分け方，Ｐ．１５３〜Ｐ．１５４）。
【０００３】
牛の個体識別の場合、首輪や耳タグ等の識別表札や烙印・入れ墨を用いる方法が一般の牧場にも採用されている。
【０００４】
また昨今注目されている動物の個体識別方法に、ＭＣ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｈｉｐ）を利用した技術がある。これは超小型集積回路内蔵チップをガラス管に封入したもので、動物の生体内に注射器等の注入器によって埋め込み、識別の際には非接触検知器で埋め込み局所をなぞって、その出力信号を個体識別の情報とするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には次のような解決すべき課題があった。
毛色・白徴・白斑・旋毛による識別の場合、特徴の少ない馬や、同一の特徴を有する馬が多いため馬の特定が度々不完全になることがある。更に烙印・入れ墨は消えてしまったり、改竄される危険性がある上、動物が受ける疼痛や局所の化膿等、動物愛護の面からも改善が望まれていた。また血液型による個体識別は正確な反面、判定までにかなりの処理時問を要するうえコスト高になる欠点がある。
【０００６】
識別表札は破損・紛失したり盗難される危険性があり、また烙印・入れ墨等の場合は馬の場合と同様に消えてしまったり、改竄される危険性がある等の間題を持っている。特にこの改竄行為が明らかになったとしても、元来どこに所属していたかを証明することが困難であることにも問題がある。
【０００７】
ＭＣ方法は、一度埋め込めば半永久的に利用でき、利便性が高い等の利点もある。しかし、生体動物への埋め込みの操作性、埋め込み時の動物に与える疼痛性、腫脹、圧痛、化膿等の局所反応性、動物の運動機能障害や臨床上の異常性、ＭＣの生体内での移動性、検知器の操作性、検知感度の変化及び安定性、信頼性で多くの課題を持っている。そして何よりも動物愛護の面から、ＭＣ方式の採用に抵抗感を持つ動物関係者もあり、ＭＣ識別方式に代わる利便性のある識別方法が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
動物の目を撮影してその画像を得る目領域撮像部と、上記目の画像中の虹彩顆粒の位置と傾きと大きさとを計測し、切り出した虹彩顆粒の画像中の虹彩顆粒の位置と傾きと基準になる部分の長さとが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行う幾何的正規化部と、この幾何的正規化部の出力から虹彩顆粒の画像の特徴を抽出する特徴抽出部と、この特徴抽出部の出力した虹彩顆粒データを記憶して登録する辞書記憶部とを備えたことを特徴とする動物の個体識別装置。
【０００９】
〈構成２〉
識別対象となる特定の動物の目の虹彩顆粒を撮影して得た虹彩顆粒データを記憶して登録する辞書記憶部と、任意の動物の目を新たに撮影したときに得た画像から、虹彩顆粒の位置と傾きと大きさとを計測し、切り出した画像中の虹彩顆粒の位置と傾きと基準になる部分の長さとが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行って、虹彩顆粒データを得る幾何的正規化部と、この幾何的正規化部の出力から虹彩顆粒の画像の特徴を抽出する特徴抽出部と、この特徴抽出部の出力した虹彩顆粒データと上記辞書記憶部に登録された虹彩顆粒データとを比較する照合部と、この照合部の出力により、新たに撮影して得た虹彩顆粒データが、上記辞書記憶部に登録された特定の動物の目を撮影して得たものかどうか識別した結果を出力する識別結果出力部、とを備えたことを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１０】
〈構成３〉
構成１または２に記載の個体識別装置において、幾何的正規化部は、虹彩顆粒の画像の重心を虹彩顆粒の位置と判定して、その位置が予め設定した所定値になるように座標変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１１】
〈構成４〉
構成１または２に記載の個体識別装置において、幾何的正規化部は、虹彩顆粒の画像の主成分の基準線に対する傾きを虹彩顆粒の傾きと判定して、その傾きが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１２】
〈構成５〉
構成１または２に記載の個体識別装置において、幾何的正規化部は、虹彩顆粒の画像の長手方向の長さを虹彩顆粒の基準になる部分の長さと判定して、その長さが予め設定した所定値になるように座標変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１３】
〈構成６〉
構成１または２に記載の個体識別装置において、特徴抽出部に入力する信号に対して、予め、虹彩顆粒の画像濃度の平均値とコントラストとを計算し、この画像濃度の平均値とコントラストとが予め設定した所定値になるように濃度変換処理を行う濃度正規化部を設けたことを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１４】
〈構成７〉
構成６記載の個体識別装置において、濃度正規化部は、虹彩顆粒の画像濃度の標準偏差をその画像のコントラストとみなし、その画像濃度の標準偏差が所定値になるように濃度変換処理を行うことを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１５】
〈構成８〉
構成１または２に記載の個体識別装置において、特徴抽出部は、虹彩顆粒の画像をタイル状に分割し、各タイル内の画素値の平均を１画素として縮小し、その結果得られた縮小モザイク画像を虹彩顆粒データとすることを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１６】
〈構成９〉
構成２に記載の個体識別装置において、幾何的正規化部は、幾何的正規化を異なるパラメータを用いて行うことにより、複数種類の虹彩顆粒データを得て、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒データとの比較対象にすることを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１７】
〈構成１０〉
構成２に記載の個体識別装置において、照合部は、識別対象となる虹彩顆粒データの全画素と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒データの対応する全画素を比較して、各画素の画素値の差分和から相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１８】
〈構成１１〉
構成２に記載の個体識別装置において、照合部は、識別対象となる虹彩顆粒データの全画素と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒データの対応する全画素を比較して、各画素の画素値の差分和を全画素数で除算した平均差分から相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【００１９】
〈構成１２〉
構成２に記載の個体識別装置において、照合部は、識別対象となる虹彩顆粒の画像領域と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒画像領域とを重ねあわせて、両者の画像が重なり合った領域のみを対象として相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【００２０】
〈構成１３〉
構成２に記載の個体識別装置において、照合部は、識別対象となる虹彩顆粒の画像領域と、辞書記憶部に登録した虹彩顆粒画像領域とを重ねあわせて、いずれか一方の画像に含まれ、かつ、両者の画像が重なり合った領域以外の領域を対象として相違度を判定することを特徴とする動物の個体識別装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
〈具体例１〉
この具体例は、（競走）馬、（牧）牛等の動物の個体管理が必要な機関においての動物の個体識別のために、虹彩顆粒データを登録し、且つ照合処理を行なうためのデータ登録・照合機能を持つ装置に関するものである。以下は対象とする動物として特に馬の場合を例に取り上げて説明する。
図１には、具体例１の装置のブロック図を示した。
この装置の説明を行う前に、馬の目の構造等を説明する。
【００２２】
図２は、馬の目の画像説明図である。
この図は、馬の眼球の正面図を示したものである。
この図に示すように、馬の目は、上下のまぶた１３の間の瞳孔１０、アイリス（虹彩）１１、虹彩顆粒１２より成り、人の目との大きな違いは、瞳孔１０が楕円形であり、また馬や反芻類に特有の虹彩顆粒１２を持つことである。
【００２３】
外界からの光は瞳孔１０を通過し、瞳孔奥にある網膜に到達する。アイリス１１は瞳孔１０を取り巻く筋肉であり、収縮・散大して瞳孔１１ヘの入射光量を制御する働きをもつ。また虹彩顆粒１２は、アイリス１１と瞳孔１０の間に位置し、半球状の隆起した顆粒が連なった形を成す。虹彩顆粒１２は、メラニン色素に富んだ黒色をしておりアイリス１１が収縮してもなおまぶしい日中の光を吸収する働きがあるとされている。
【００２４】
この虹彩顆粒１２は様々な大きさ・形の３次元形状をしており、また表面には細かいしわや凹凸があり、これらは馬や目の左右により異なり個体差があることはこれまであまり知られていなかった。本発明はこの点に着目したものであり、カメラで馬の目を撮像して虹彩顆粒１２を基準データとして登録しておき、検査時は撮像した虹彩顆粒データと登録データとの比較照合により検査対象個体を識別するものである。
【００２５】
ここで、図１に戻って、装置の各部の構成を説明する。
図１に具体例１として虹彩顆粒による動物の個体識別装置の構成を示す。
この装置は、目領域撮像部１、虹彩顆粒切り出し部２、幾何的正規化部３、濃度正規化部４、特徴抽出部３、相違度計算・照合部６、識別結果出力部７、辞書記憶部８より成る。また本装置には虹彩顆粒の画像及びＩＤ情報を登録する「登録モード」と入力画像を辞書と比較することにより馬を識別する「識別モード」がある。ここで辞書とは登録された各馬の虹彩顆粒データのことである。本装置の構成の内、目領域撮像部１、虹彩顆粒切り出し部２、幾何的正規化部３、濃度正規化部４、特徴抽出部５は両モードに共通の処理部であり、また相違度計算・照合部６、識別結果出力部７は識別モードにおいてのみ利用される。以下に各部の具体的な構成を説明する。
【００２６】
目領域撮像部１は、ＣＣＤビデオカメラ等の画像入力部及び照明より成り、馬の目の映像を信号として捉える。画像入力部は、カメラで馬の目を撮像する部分であり、馬の目の像のアナログ光情報をセンサによりデジタル電気信号に変換する処理を行なう。また照明は馬の目をコントラスト良く捉えるために照射し、光源としては馬が眩しくて過剰に動くことを避けるために、赤色光あるいは近赤外光、赤外光のような動物には感知しにくい波長の光が用いられる。
【００２７】
虹彩顆粒切り出し部２は、目領域撮像部１より馬の目の全体映像を受けて、その中から虹彩顆粒領域の上縁及び下縁を検出することにより、虹彩顆粒領域のみを切り出す処理を行なう他、虹彩顆粒の左右両端から虹彩顆粒の横幅の長さの計算を行なう。
幾何的正規化部３は、虹彩顆粒画像の位置、傾き、大ささを計測し、それらを座標変換により所定値に正規化する処理部である。
【００２８】
濃度正規化部４は、虹彩顆粒画像全体の濃度の明るさ及びコントラストを測定し、それらを所要値になるように正規化する処理部である。
特徴抽出部５は、虹彩顆粒画像の特徴を抽出し、コード化する処理部である。コード化した虹彩顆粒データは、登録モードにおいては馬名、目の左右といったＩＤ情報とともに辞書記憶部８に登録され、識別モードにおいては相違度計算・照合部６に渡される。この辞書記憶部８に登録されるＩＤ情報と虹彩顆粒コードが「辞書」である。
【００２９】
相違度計算・照合部６は、特徴抽出部５より虹彩顆粒コードを受け、それを辞書記憶部８の各馬の辞書と比較照合し、該当する馬を決定する処理部である。
識別結果出力部７は、相違度計算・照合部６の出力結果を受け、識別した馬のＩＤ情報を出力する処理部である。
辞書記憶部８は、馬のＩＤ情報及び虹彩顆粒データを記憶保持する部分であり、「登録モード」において新規に馬のＩＤ情報及び虹彩顆粒データを追加する機能、及び「識別モード」において記憶保持する馬のＩＤ情報及び虹彩顆粒データを相違度計算・照合部６に渡す機能を持つ。
【００３０】
〈具体例１の装置の動作〉
始めに目領域撮像部１の動作を説明する。馬の目は赤色光あるいは近赤外光、赤外光の波長を光源とする照明により照らされ、ＣＣＤビデオカメラ等の画像入力装置によって撮像される。ＣＣＤセンサは２次元配列の光電変換素子により構成され、撮像対象の反射光を一定時間露光し、光電変換により印荷した電圧レベルを一定階調で量子化することによりデジタル信号に変換する。これにより２次元配列の画像フレームが得られる。
【００３１】
次に虹彩顆粒切り出し部２の動作を図２、図４を用いて説明する。
図４には、虹彩顆粒切り出し部の動作説明図を示した。
図２に示したように、目領域撮像部１から得られる画像はまぶた１３、瞳孔１０、アイリス１１、虹彩顆粒１２を含んでいる。虹彩顆粒切り出し部２で行なう処理は、これら複数の器官から虹彩顆粒１２の領域のみを特定する処理である。
【００３２】
具体的な動作を図４を用いて説明する。瞳孔１０は中空であることから照明による反射光が少ない。従って瞳孔１０の画像は濃度が低く均一な領域となる。従ってＳｏｂｅｌオペレータに代表される濃度変化検出処理を施すと、瞳孔１０の領域は濃度が均一なことから濃度変化はほぼ０となる。そこで濃度変化があらかじめ定めた閾値以下で、面積がある所要値以上の一連の領域を瞳孔１０の領域として特定することができる。
【００３３】
次に虹彩顆粒１２の領域を求める。瞳孔１０の上部には虹彩顆粒１２があり、さらにその上にはアイリス１１が位置し、それぞれの器官の内部の変化に較べ、器官の境界における濃度の変化の方が大きい。そのため前述の濃度変化検出処理を施した画像では、境界の画素値が大きな値を持つ。従って、先に特定した瞳孔領域の重心Ｃをまず求めた上で、重心Ｃを始点として画素値が所要の閾値以上となる画素を探索して上向すれば、最初に瞳孔１０と虹彩顆粒１２の境界上の点Ｐ１が検出され、次に虹彩顆粒１２とアイリス１１の境界上の点Ｐ２が検出される。
【００３４】
同様の手順により、重心Ｃを通る水平線Ｌ上の他の点についても、重心Ｃの隣接点から順に始点として上向探索を行えば、虹彩顆粒の全領域について下縁と上縁が求められる。またこのようにして求められる虹彩顆粒の上縁と下緑の左右両端は上縁と下縁の垂直方向の間隔が所要の小さな値以下となった点Ｅ１，Ｅ２として求められる。この方法により虹彩顆粒１２の領域を特定することができる。
【００３５】
すなわち、上縁と下縁の間の画素値を１とし、それ以外の画素値を０としたマスク画像ｍｘｙを作成することができる。また次の幾何的正視化部３にて用いるパラメータである虹彩顆粒の横幅の大きさは、左右両端の座標間の距離（ｄ：Ｅ１，Ｅ２間距離）によって計算することができる。
【００３６】
次に幾何的正規化部３の動作を図３を用いて説明する。
図３は、画像内の虹彩顆粒１２のみを拡大して表示した虹彩顆粒の画像説明図である。
馬の動きに人のカメラ操作が追随することの難しさから、カメラとの相対位置や傾き、撮影距離は不安定に変化し、実際に得られる虹彩顆粒１２の画像は、この図３に示すように位置ズレ、傾き、大きさ変化を持つ。このように幾何的な不安定な画像をそのまま照合することは、対応点が正しく取れず、照合精度の低下を招くこととなり好ましくない。従って幾何的正規化部３により、虹彩顆粒の位置・傾き・大ささを計測し、それらを正規化・補正することにより安定化を図る。その方法を以下に説明する。なお、図３において、虹彩顆粒の位置は、例えば重心Ｊの位置座標により正規化を図る。また、傾きはθによって正規化を図る。また、虹彩顆粒の基準となる長さは図のｄとし、この長さを正規化する。
【００３７】
まず最初に虹彩顆粒１２の幾何的パラメータの計測動作を説明する。
図３に示すように、画像内に２次元のｘｙ座標を設定し、虹彩顆粒１２の位置ズレを重心座標（ｘｍ，ｙｍ）で、また傾きをｘ軸に対する角度θで、さらに大きさを長手方向の長さｄでそれぞれ表すものとする。この内長手方向の長さｄの求め方は、虹彩顆粒切り出し部２で説明した通りである。従ってここでは残りの重心座標（ｘｍ，ｙｍ）と傾きθの求め方を説明する。
【００３８】
重心座標（ｘｍ，ｙｍ）は虹彩顆粒１２の画素の座標値から求め、また傾きθは主成分分析を用いて求める。具体的には、重心座標（ｘｍ，ｙｍ）は虹彩顆粒切り出し部２から馬の目画像Ｐｘｙ（１≦ｘ≦Ｗ，１≦ｙ≦Ｈ）と、虹彩顆粒１２のマスク画像ｍｘｙを受け、次式に示す虹彩顆粒領域すなわちマスク領域（ｍｘｙ＝１）内の座標値（ｘ，ｙ）の平均を用いて求められる。ただし次式においてＷ，Ｈはそれぞれ水平方向及び垂直方向の画像サイズである。
ｘｍ＝（１／ｎ）ΣΣｍｘｙｘ    …（１）
ｙｍ＝（１／ｎ）ΣΣｍｘｙｙ    …（２）
ｎ＝（１／ｎ）ΣΣｍｘｙ      …（３）
なお、上記のΣは、ｙ＝１からＨ、ｘ＝１からＷの範囲の総和を示す。
【００３９】
また傾き（θ）の求め方は、同様に虹彩顆粒１２のマスク画像ｍｘｙ内の座標値を用いて、次式のような主成分分析の第１主成分を用いることにより求められる。
ここで主成分分析とは多変量解析の１手法であり、多変量のデータを代表的な次元で要約する方法であり、横長の虹彩顆粒に対しては最も長い横方向の直線が第１主成分となる傾向がある。
0003557509.tif 000002
なお、上記のΣは、ｙ＝１からＨ、ｘ＝１からＷの範囲の総和を示す。
上式（１）〜（８）の計算を行なうための具体的な動作を図５を用いて説明する。
【００４０】
図５は、幾何的正規化部３において虹彩顆粒の画像から正規化パラメータを計測する処理の動作フローチャートである。
図中の各記号は、画素数カウンタｎ、水平画素カウンタｘ、垂直画素カウンタｙ、水平重心カウンタｍｘ、垂直重心カウンタｍｙ、水平偏差カウンタｓｘ、垂直偏差カウンタｓｙ、水平垂直偏差カウンタｓｚ、また虹彩顆粒切り出し部２より得たマスクマトリクスホルダｍｘｙをそれぞれ表すものとする。また水平画素数Ｗ、垂直画素数Ｈは定数である。以下に各ステップの処理を順に説明する。
【００４１】
〈ステップＳ１〉
画素数カウンタｎ、水平画素カウンタｘ、水平重心カウンタｍｘ、垂直重心カウンタｍｙ、水平偏差カウンタｓｘ、垂直偏差カウンタをｓｙ、水平垂直偏差カウンタｓｚをそれぞれ初期化する。
〈ステップＳ２〉
水平画素カウンタｘをインクリメントする。
〈ステップＳ３〉
垂直画素カウンタｙを初期化する。
〈ステップＳ４〉
垂直画素カウンタｙをインクリメントする。
【００４２】
〈ステップＳ５〉
虹彩顆粒切り出し部２より得たマスクマトリクスホルダｍの画素番号（ｘ，ｙ）の値ｍｘｙを調べ、ｍｘｙ＝１であれば虹彩顆粒に対応する画素であるため次のステップＳ６に進み、ｍｘｙ＝０であれば虹彩顆粒以外の画素であるため処理対象外としてステップＳ７に進む。
〈ステップＳ６〉
画素数カウンタｎをインクリメントし、水平重心カウンタｍｘ、垂直重心カウンタｍｙ、水平偏差カウンタｓｘ、垂直偏差カウンタｓｙ、水平垂直偏差カウンタｓｚに、座標値（ｘ，ｙ）の所要の演算値を加算する。
〈ステップＳ７〉
垂直画素カウンタｙを定数Ｈと比較し、ｙ＜Ｈであれば水平画素番号ｘのラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ４に進む。またｙ＝Ｈであれば水平画素番号ｘのラインの画素の処理が終ったものとしてステップＳ８に進む。
【００４３】
〈ステップＳ８〉
水平画素カウンタｘを定数Ｗと比較し、ｘ＜Ｗであれば未処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ２に進む。またｘ＝Ｗであれば全ての画素の処理が終ったものとしてステップＳ９に進む。
〈ステップＳ９〉
全ての画素に対する処理が終了すると、各カウンタには虹彩顆粒領域の座標値の統計情報が加算されているため、式（１）〜式（８）の演算をここで行なう。
【００４４】
上記の処理が終了すると、重心座標（ｘｍ，ｙｍ）、傾きθ及び横幅の大きさｄが求められる。なお上記の処理は説明の簡便のため、画像の全画素に対する処理を説明したが、マスク外（ｍｘｙ＝０）の領域の計算を省くため、虹彩顆粒の上縁、下縁の間のみを処理対象とすることも可能である。
【００４５】
次に求めたパラメータを用いた正規化処理を図６を用いて説明する。
ここで行なう処理は、入力画像マトリクスＰｘｙに対する平行移動・回転移動・拡大縮小の座標変換を行ない出力画像マトリクスＱｉｊを得るものである。具体的には出力画像Ｑｉｊの座標値（ｉ，ｊ）の平行移動・回転移動・拡大縮小の逆変換式から入力画像Ｐｘｙの座標値（ｘ，ｙ）を求め画素値を代入する（Ｑｉｊ＝Ｐｘｙ）。変換後の虹彩顆粒の大きさをＤ、角度を０、重心座標をマトリクスの中心（Ｉ／２，Ｊ／２）に設定した場合の座標の変換式は次式となる。
ｘ＝｛（ｉ−Ｉ／２）  ｃｏｓθ−（ｊ−Ｊ／２）  ｓｉｎθ｝ｄ／Ｄ＋ｘｍ  …（９）
ｙ＝｛（ｉ−Ｉ／２）  ｓｉｎθ＋（ｊ−Ｊ／２）  ｃｏｓθ｝ｄ／Ｄ＋ｙｍ  …（１０）
【００４６】
ここでこの変換には虹彩顆粒領域のみを矩形に切り出す処理も含むため、出力画像マトリクスＱｉｊ（１≦ｉ≦Ｉ，１≦ｊ≦Ｊ）には、入力画像Ｐｘｙ（１≦ｘ≦Ｗ，１≦ｙ≦Ｈ）とは画像サイズが異なる点に注意が必要である。
【００４７】
上記の処理をさらに具体的に実現するための動作を図６を用いて説明する。
図６は、幾何的正規化部３の座標変換の動作を表すフローチャートである。
図中の各記号は、入力画像の画像マトリクスホルダＰｘｙ、水平画素カウンタｘ、垂直画素カウンタｙ、水平重心カウンタｍｘ、垂直重心カウンタｍｙ、マスクマトリクスホルダｍｘｙ、出力画像の画像マトリクスホルダＱｉｊ、水平画素カウンタｉ、垂直画素カウンタｊ、虹彩顆粒の重心（ｘｍ，ｙｍ）、傾きθ、大きさｄ、変換係数ｓであり、また、入力画像の水平画素数Ｗ、垂直画素数Ｈ及び出力画像の水平画素数Ｉ、垂直画素数Ｊ、正規化後の顆粒の大きさＤはそれぞれ定数である。この内入力画像マトリクスホルダＰｘｙは目領域撮像部１から、またマスクマトリクスホルダｍｘｙは虹彩顆粒切り出し部２から得たものである。以下に各ステップの処理を順に説明する。
【００４８】
〈ステップＳ１１〉
水平画素カウンタｉを初期化し、大きさの変換係数ｓをセットする。
〈ステップＳ１２〉
水平画素カウンタｉをインクリメントする。
〈ステップＳ１３〉
垂直画素カウンタｊを初期化する。
〈ステップＳ１４〉
垂直画素カウンタｊをインクリメントする。
【００４９】
〈ステップＳ１５〉
出力画像の座標（ｉ，ｊ）の逆変換式（９），（１０）に従い、対応する入力画像の座標（ｘ，ｙ）を求める。
〈ステップＳ１６〉
虹彩顆粒切り出し部２より得たマスク画像ｍの画素番号（ｘ，ｙ）の値ｍｘｙを調べ、ｍｘｙ＝１であれば虹彩顆粒に対応する画素であるため次のステップＳ１７に連み、ｍｘｙ＝０であれば虹彩顆粒以外の画素であるため処理対象外としてステップＳ１８に進む。
【００５０】
〈ステップＳ１７〉
ここで出力画像マトリクスホルダＱｉｊに座標変換した入力画像マトリクスホルダの値Ｐｘｙをセットする。
〈ステップＳ１８〉
垂直画素カウンタｊを定数Ｊと比較し、ｊ＜Ｊであれば水平画素番号ｉのラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ１４に進む。またｊ＝Ｊであれば水平画素番号ｉのラインの画素の処理が終ったものとしてステップＳ１９に進む。
【００５１】
〈ステップＳ１９〉
水平画素カウンタｉを定数Ｉと比較し、ｉ＜Ｉであれば未処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ１２に進む。またｉ＝Ｉであれば全ての画素の処理が終わり、出力画像マトリクスホルダＱｉｊには、座標変換による正規化された虹彩顆粒画像が格納されているため幾何的正規化部の処理を終了し、次の濃度正規化部４に進む。
【００５２】
以上が幾何的正規化部３の動作であり、処理が終了すると入力画像マトリクスホルダＰｘｙの虹彩顆粒が出力画像マトリクスホルダＱｉｊに正規化して格納される。その際、ステップＳ１６でマスク領域外と判定した画素に対してはＳ１７の画素値複写を行なわないため、出力画像マトリクスホルダＱｘｙの虹彩顆粒の領域は非０の値を持ち、虹彩顆粒以外の領域は０となる。
【００５３】
次に濃度正規化部４の動作を説明する。馬の目の撮影は様々な場所、時間帯、天候条件の元で行なわれるため環境光やＣＣＤの温度特性の影響を受け、得られる画像全体の輝度やコントラストは不安定である。そのためそのまま照合を行なった場合同一の馬の目の画像でも差が大きく現れ、照合精度は良くない。本発明の２つ目はこの不安定性を抑えるために、濃度の正規化を行ない変動分を補正するものである。具体的にはまず虹彩顆粒領域の平均濃度ｑｍ  と標準偏差ｑｓ  を計測した上で、それらを所要値（Ｄ，Ｋ）となるよう画像の濃度値を変換する。虹彩顆粒領域の平均濃度ｑｍ  と標準偏差ｑｓ  の算出式は次式で表される。ただしｎは虹彩顆粒領域（Ｑｉｊ≠０）の画素数を表す。
【００５４】
0003557509.tif 000003
なお、上記のΣは、いずれもｊ＝１からＪ、ｉ＝１からＩの範囲の総和を示す。
【００５５】
図７は、濃度正規化部の動作フローチャート（その１）である。
最初に図７を用いて虹彩顆粒領域の平均濃度と標準偏差の算出の動作を説明する。
図中の各記号は、画素数カウンタｎ、水平画素カウンタｉ、垂直画素カウンタｊ、平均カウンタｑｘ、分散カウンタｓ、偏差ホルダｑｓ、画像マトリクスホルダＱｉｊをそれぞれ表す。この内画像マトリクスホルダＰｘｙは幾何的正規化部２から得たものである。また水平画素数Ｉ、垂直画素数Ｊは定数である。以下に各ステップの処理を順に説明する。
【００５６】
〈ステップＳ２１〉
画素数カウンタｎ、水平画素カウンタｉ、平均カウンタｑｍ、分散カウンタｓをそれぞれ初期化する。
〈ステップＳ２２〉
水平画素カウンタｉをインクリメントする。
〈ステップＳ２３〉
垂直画素カウンタｊを初期化する。
〈ステップＳ２４〉
垂直画素カウンタｊをインクリメントする。
【００５７】
〈ステップＳ２５〉
入力画像マトリクスホルダＱｉｊの中で虹彩顆粒に相当する領域の画素は非ゼロであり、また領域外の画素はゼロである。これを利用して入力画像マトリクスホルダＱｉｊがゼロである場合はステップＳ２７ヘスキップし、また入力画像Ｑｉｊが非ゼロである場合は次のステップＳ２６に進む。これにより虹彩顆粒領域のみに対して次のステップＳ３６の処理を行なうようにここで画素を選別する。
【００５８】
〈ステップＳ２６〉
画素数カウンタｎをインクリメントし、式（１１）、式（１２）を行なうための画素値Ｑｉｊを用いた所要の演算値を平均カウンタｑｍ、分散カウンタｓにそれぞれ加算する。
〈ステップＳ２７〉
垂直画素カウンタｊを定数Ｊと比較し、ｊ＜Ｊであれば番号ｊの垂直ラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ２４に進む。またｊ＝Ｊであれば番号ｉの垂直ラインの画素の処理が終ったものとしてステップＳ２８に進む。
【００５９】
〈ステップＳ２８〉
水平画素カウンタｉを定数Ｉと比較し、ｉ＜Ｉであれば未処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ２２に進む。またｉ＝Ｉであれば全ての画素の処理が終ったものとしてステップＳ２９に進む。
【００６０】
〈ステップＳ２９〉
全ての画素に対する処理が終了すると、平均カウンタｑｍ用及び分散カウンタｓには虹彩顆粒領域の濃度値の統計情報が加算されているため、式（１１），（１２）に基づき濃度平均ｑｍ、濃度標準偏差ｑｓを計算する。
以上の処理により虹彩顆粒領域の濃度平均・偏差を計測することができる。
【００６１】
次に上記の濃度平均・偏差の計測値を用いた濃度正規化処理の動作を説明する。ここで行なう処理は各画素値に対して次式のような線形変換を施すことにより、画像の濃度平均ｑｍ  ・標準偏差ｑｓをそれぞれ所要値（Ｄ，Ｋ）に変換するものである。
Ｑｉｊ＝（Ｑｉｊ−ｑｍ）Ｋ／ｑｓ＋Ｄ    …（１３）
【００６２】
具体的な動作を図８を用いて説明する。
図８は、濃度正規化部の動作フローチャート（その２）である。
図中の各記号は、入力画像の画像マトリクスホルダＱｉｊ、水平画素カウンタｉ、垂直画素カウンタｊ、変換係数ホルダｓ、濃度平均ホルダｑｍ、標準偏差ホルダｑｓを表す。この内入力画像の画像マトリクスホルダＱｉｊは幾何的正規化部３から、また濃度平均ホルダｑｍ、標準偏差ホルダｑｓは前のステップＳ２９にて求めたものである。また水平画素数Ｉ、垂直画素数Ｊ、濃度平均所要値Ｄ及び濃度標準偏差Ｋは定数である。
【００６３】
〈ステップＳ３１〉
水平画素カウンタｉを初期化する。また大きさの変換係数ｓを濃度標準偏差ｑｓを所要値Ｋに変換する式ｓ＝Ｋ／ｑｓにセットする。
〈ステップＳ３２〉
水平画素カウンタｉをインクリメントする。
〈ステップＳ３３〉
垂直画素カウンタｊを初期化する。
〈ステップＳ３４〉
垂直画素カウンタｊをインクリメントする。
【００６４】
〈ステップＳ３５〉
入力画像マトリクスホルダＱｉｊの中で虹彩顆粒に相当する領域の画素は非ゼロであり、また領域外の画素はゼロである。これを利用して入力画像マトリクスホルダＱｉｊがゼロである場合はステップＳ３７ヘスキップし、また入力画像Ｑｉｊが非ゼロである場合は次のステップＳ３６に進む。これにより虹彩顆粒領域のみに対して次のステップＳ３６の処理を行なうようにここで画素を選別する。
【００６５】
〈ステップＳ３６〉
式（１３）に従い濃度変換処理を行なう。
〈ステップＳ３７〉
垂直画素カウンタｊを定数Ｊと比較し、ｊ＜Ｊであれば水平画素番号ｉのラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ３４に進む。またｊ＝Ｊであれば番号ｉの垂直ラインの画素の処理が終ったものとしてステップＳ３８に進む。
【００６６】
〈ステップＳ３８〉
水平画素カウンタｉを定数Ｉと比較し、ｉ＜Ｉであれば未処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ３２に進む。またｉ＝Ｉであれば全ての画素の濃度変換処理が終わったことになるため、濃度正規化部４を終了し、次の特徴抽出部５に進む。
【００６７】
以上の処理が終了すると入力画像マトリクスホルダＱｉｊの虹彩顆粒画像の明度、コントラストが正規化されて置き換わる。その際、ステップＳ３５で画像マトリクスホルダＱｉｊの非虹彩顆粒領域と判定した画素に対してはＳ３６の濃度変換を行なわないため、画素値は０のままである。以上が濃度正規化部４の動作である。
【００６８】
図９は、特徴抽出部の動作説明図である。
次に特徴抽出部５の動作を図９を用いて説明する。
特徴抽出部５で行なう処理は２次元の虹彩顆粒画像をタイル状に分割し、各タイル内の画素値の平均を１画素として縮小する処理である。具体的には図９に示すように、大きさＩ×Ｊの２次元マトリクスＱｉｊを大きさｄＵ×ｄＶの矩形画素をタイルとするＵ×Ｖ個のタイルに分割し、各タイル内の画素値の平均値を１画素とするＵ×Ｖの縮小画像Ｒｕｖを作る。（水平方向Ｉ＝Ｕ×ｄＵ、垂直方向Ｊ＝Ｖ×ｄＶ）。
【００６９】
このように特徴データ数を圧縮する理由としては、（１）登録データの記憶部の小型化、（２）識別時の照合処理の高速化が図れる他、（３）タイル領域を平均化することにより、細かい画像ノイズや位置ずれによる画素値の不安定性を除去し照合精度の安定性が図れる点にある。
【００７０】
図１０は、特徴抽出部の動作フローチャートである。
具体的な動作を図１０を用いて説明する。
図中の各記号は、入力画像マトリクスホルダＱｉｊ、特徴画像マトリクスホルダＲｕｖ、水平画素カウンタｉ、垂直画素カウンタｊ、画素数ホルダｎをそれぞれ表す。また入力画像の水平画素数Ｉ、垂直画素数Ｊ、タイルの水平画素数ｄｕ、垂直画素数ｄｖ、特徴画像の水平画素数Ｕ、垂直画素数Ｖはそれぞれ定数である。
【００７１】
〈ステップＳ５１〉
水平画素カウンタｉ及び特徴画像マトリクスホルダＲｕｖ（ｕ＝１，…，Ｕ，ｖ＝１，…，Ｖ）を初期化する。
〈ステップＳ５２〉
水平画素カウンタｉをインクリメントする。
〈ステップＳ５３〉
垂直画素カウンタｊを初期化する。
〈ステップＳ５４〉
垂直画素カウンタｊをインクリメントする。
【００７２】
〈ステップＳ５５〉
入力画像Ｑｉｊの中で虹彩顆粒に相当する領域は非ゼロ、それ以外の領域はゼロであることを利用して、入力画像Ｑｉｊがゼロである場合はステップＳ５７ヘスキップし、また入力画像Ｑｉｊが非ゼロである場合は次のステップＳ５６に進む。これにより虹彩顆粒領域のみに対して次のステップＳ５６の処理を行なうようここで画素の選別をする。
【００７３】
〈ステップＳ５６〉
画素（ｉ，ｊ）の対応する縮小画像の画素（ｕ，ｖ）＝（［ｉ／ｄｕ］，［ｊ／ｄｖ］）を求め、画素番号（ｕ，ｖ）の特徴画像マトリクスホルダＲｕｖに入力画像の画素値Ｑｉｊを加算する。なお記号（［］）はガウス記号であり、小数点以下を切捨てる（［４．５］＝４）。
〈ステップＳ５７〉
垂直画素カウンタｊを定数Ｊと比較し、ｊ＜Ｊであれば番号ｉの垂直ラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ５４に進む。またｊ＝Ｊであれば番号ｉの水平ラインの画素の処理が終ったものとしてステップＳ５８に進む。
【００７４】
〈ステップＳ５８〉
水平画素カウンタｊを定数Ｉと比較し、ｉ＜Ｉであれば末処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ５２に進む。またｉ＝Ｉであれば全ての画素の処理が終わったものとして次のステップＳ５９に進む。
【００７５】
〈ステップＳ５９〉
ステップＳ５８までの処理が終了すると画像マトリクスホルダＲｕｖの各画素には、ｄｕ×ｄｖ画素の入力画素値が加算されている。従って画像マトリクスホルダＲｕｖの全ての画素を画素数ｎ＝ｄｕ・ｄｖで除算することにより、マトリクスサイズｄｕ×ｄｖのタイル内の画素値の平均値が求められ、特徴マトリクスホルダＲｕｖは入力画像の縮小モザイク画像となる。
以上が特徴抽出部５の動作であり、処理が終了すると入力画像Ｑｉｊの虹彩顆粒が特徴抽出されて特徴画像Ｒｕｖに格納される。
【００７６】
「登録モード」においては、この特徴抽出部５により得られる特徴画像データを辞書記憶部８に馬のＩＤ情報とともに記憶する。
「登録モード」では、以上の動作により処理が完了する。次に、実際に任意の馬について個体識別を行おうとすると、これまでと全く同様の処理が特徴抽出部５まで実行される。そして、識別モードにおいては、図１に示した相違度計算・照合部６と識別結果出力部７とが動作する。
【００７７】
次に相違度計算・照合部６及び識別結果表示部７の動作を図１１を用いて説明する。
図１１は相違度計算・照合部６の動作を表すフローチャートである。
ここで行なう処理は、あらかじめ登録してある辞書と入力画像の特徴とを比較してその差分の平均を求め、平均が所要値よりも小さい唯一の辞書があれば、その辞書のＩＤの馬を検査対象馬として識別して出力するものである。平均が所要値よりも小さい辞書が一つもないか、あるいは二つ以上ある場合は、入力画像を該当する登録馬ではないものとしてリジェクトする。これは虹彩顆粒の大きさ・形状・しわに個体差があるため、辞書と同一の馬の目との差分の方が、辞書と異なる馬の目との差分よりも小さいためである。従って差分値に適当な閾値を設けることにより、両者を分離することができる。
【００７８】
相違度計算・照合部６の具体的な動作を図１１を用いて説明する。
図中の各記号は、入力画像の特徴画像マトリクスホルダＲｕｖ、辞書マトリクスホルダＴｋｕｖ  、画素数カウンタｎ、辞書番号カウンタｋ、候補辞書数カウンタｍ、候補辞書番号ホルダα、平均差分カウンタＳｋ  、水平画素カウンタｕ、垂直画素カウンタｖ、差分カウンタｓを表し、また特徴画像サイズＵ×Ｖ、辞書数Ｃおよぴ閾値ｔｈは定数とする。
【００７９】
〈ステップＳ６１〉
辞書番号カウンタｋ及び候補辞書数カウンタｍを初期化する。
〈ステップＳ６２〉
辞書番号カウンタｋをインクリメントする。
〈ステップＳ６３〉
水平画素カウンタｕ及び差分カウンタｓを初期化する。
〈ステップＳ６４〉
水平画素カウンタｖをインクリメントする。
【００８０】
〈ステップＳ６５〉
垂直画素カウンタｕを初期化する。
〈ステップＳ６６〉
垂直画素カウンタｖをインクリメントする。
〈ステップＳ６７〉
入力特徴画像マトリクスホルダＲｕｖ及び辞書マトリクスホルダＴｋｕｖ  の中で虹彩顆粒に相当する画素は非ゼロであり、またそれ以外の領域はゼロである。これを利用して入力特徴画像Ｒｕｖと辞書画像Ｔｋｕｖ  がともにゼロである場合はステップＳ６９ヘスキップし、またどちらか一つでも非ゼロであれば次のステップＳ６８に進む。これにより両者の虹彩顆粒領域のＯＲ領域のみに限定した照合ができる。
【００８１】
〈ステップＳ６８〉
画素数カウンタｎをインクリメントし、入力特徴画像マトリクスホルダＲｕｖと辞書マトリクスホルダＴｋｕｖ  との差分を求めて差分カウンタｓに加算する。
〈ステップＳ６９〉
垂直画素カウンタｖを定数Ｖと比較し、ｖ＜Ｖであれば番号ｕの垂直ラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ６６に進む。またｖ＝Ｖであれば番号ｕの垂直ラインの画素の処理が終ったものとしてステップＳ７０に進む。
【００８２】
〈ステップＳ７０〉
水平画素カウンタｕを定数Ｕと比校し、ｕ＜Ｕであれば未処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ６４に進む。またｕ＝Ｕであれば全ての画素の処理が終わったものとして次のステップＳ７１に進む。
〈ステップＳ７１〉
ステップＳ５８までの処理が終了すると差分カウンタｓには、入力特徴画像Ｒｕｖと辞書画像Ｔｋｕｖ  との差分が加算されている。従って差分カウンタｓを画素数ｎで除算することにより、一画素あたりの平均差分が求められる。
【００８３】
〈ステップＳ７２〉
差分カウンタｓを閾値ｔｈと比較し、ｓ＜ｔｈであれば入力画像の馬が辞書と同一候補であるものとして次のステップＳ７３に進む。またｓ≧ｔｈであれば入力画像の馬が辞書とは異なるものとしてステップＳ７４の次の辞書の検査に進む。
【００８４】
〈ステップＳ７３〉
正解候補の辞書としてその辞書番号ｋを候補辞書番号ホルダａに格納し、また候補辞書数カウンタｍをインクリメントする。
〈ステップＳ７４〉
辞書番号カウンタｋの値を辞書数Ｃと比較し、辞書番号カウンタｋが辞書数より小さい（ｋ＜Ｃ）ならばまだ未照合の辞書があるためステップＳ６２に進み、そうでない場合（ｋ≧Ｃ）は全ての辞書との照合が終ったものとして次のステップＳ７５に進む。
【００８５】
〈ステップＳ７５〉
ステップＳ６１〜Ｓ７４までの処理が終了すると候補辞書数カウンタｍには入力特徴画像Ｒｕｖと辞書Ｔｋｕｖ  の差分が所要の闘値ｔｈより小さな辞書数がカウントされ、また候補辞書番号ホルダａにはその内の一つの辞書番号が格納されている。正しい識別条件は、差分値が閾値より小さい辞書（ｓ＜ｔｈ）が唯一の時（ｍ＝１）のみ正解とすることである。そこで候補辞書数カウンタｍが１であるか否かを調ベ、候補辞書数カウンタｍが１の場合は入力馬が登録馬と同一であるとして識別結果出力部７に候補辞書番号ａの馬のＩＤ情報を表示する。また候補辞書数カウンタｍが１以外の値である場合には、入力馬が登録馬ではない旨のリジェクト情報を識別結果出力部７に表示する。
【００８６】
以上が相違度計算・照合部６及び識別結果表示部７の動作である。ステップＳ７２において用いた閾値ｔｈは入力馬の目と誤識別することがないように十分小さな値にあらかじめ設計しておくものとする。
識別結果の出力はディスプレイやプリンタ等により行われる。
以上が本具体例の動作の説明である。
【００８７】
〈具体例１の効果〉
以上説明した具体例１の装置には次のような効果がある。
１．幾何的正規化部３により虹彩顆粒の位置・傾き・大きさを計測しそれらを正規化・補正するため、馬の顔や眼球が動いたりあるいはカメラアングルが一定していなくても安定した位置・大きさ・傾きに補正して照合できるため、精度の良い識別が行なえる。
２．濃度正規化部４により虹彩顆粒の明るさ・コントラストを一定値に正規化・補正するため、場所、時間帯、天候といった環境条件やＣＣＤの温度特性等の光学系の不安定性によらず安定した照合が行なえる。
【００８８】
３．特徴抽出部５により虹彩顆粒画像を平均化して画素数を圧縮するため、特徴データサイズを小さくでき、辞書記憶部８を小型化できる。
４．特徴抽出部５により虹彩顆粒画像を平均化して画素数を圧縮するため、特徴データサイズを小さくでき、相違度計算・照合部６の計算時間を短縮でき、高速な識別処理が可能となる。
【００８９】
５．特徴抽出部５により一定領域を平均化することにより、画像の高周波が除去され、細かい画像ノイズや位置ずれによる画素値の不安定性が軽滅され、安定した照合が行なえる。
【００９０】
〈具体例２〉
具体例１で述べた識別方法は、虹彩顆粒切り出し部２及び幾何的正規化部３において虹彩顆粒の２次元画像から虹彩顆位の幾何的パラメータを算出し、それに基づき幾何的正規化を行なうものであった。しかしながら虹彩顆粒は３次元形状の組織であるため、２次元画像から幾何的パラメータを抽出する場合、カメラアングルによっては辞書と対応が好適に行われない場合がある。例えば正面画像を辞書を用いてやや左側面から撮影した画像を照合する場合、虹彩顆粒が３次元形状であるため入力画像は辞書画像に較べ左側面がやや余分に見え、右側面は隠れる部分ができる。
【００９１】
このように３次元形状のアングルによる見え方の変動は幾何的正規化部３のような２次元的な座標変換だけでは隠れた部分を補正することはできないが、辞書との位置対応が正確に取れれば同一馬と異なる馬とで相違度に差が現れ識別可能となる。ところが、間題は幾何的正規化部３において左右の端点を基準に位置合わせをした場合、カメラアングルによって虹彩顆粒の左右端が変化し、正確な位置対応を取れないことにある。
【００９２】
そこで具体例２にて述べる方法は、この間題に対して幾何的正規化部３に少しずつ値が異なる様々な正規化量を通用することにより正確な対応位置を探索し、カメラアングルに起因する対応点のズレを軽滅するものである。様々な値の正規化量に対して相違度は最も対応が正確にとれた場合に小さくなる。
【００９３】
図１２は、具体例２の装置のブロック図である。
この装置は、目領域撮像部１０１、虹彩顆粒切り出し部１０２、幾何的正規化部１０３，１１３，…，１９３、濃度正規化部１０４，１１４，…，１９４、特徴抽出部１０５，１１５，…，１９５、相違度計算部１０６，１１６，…，１９６、照合部１０７、識別結果出力部１０８より成る。この具体例の構成は、前述した具体例１の幾何的正規化部３、濃度正規化部４、特徴抽出部５、相違度計算・照合部６を多重並列化した構成となっており、さらには具体例１における相違度計算・照合部６は、具体例２においては相違度計算部１０６，１１６，…，１９６と照合部１０７に分かれ、照合部１０７が各並列処理結果をまとめる役割を果たす。以下に各処理について説明する。
【００９４】
目領域撮像部１０１は、ＣＣＤビデオカメラ等の画像入力部及び照明より成り、馬の目の映像を信号として捉える。画像入力部は、カメラで馬の目を撮像する部分であり、馬の目の像のアナログ光情報をセンサによりディジタル電気信号に変換する処理を行う。また照明は馬の目をコントラスト良く捉えるために照射し、光源としては馬がまぶしくて過剰に動くことを避けるために、赤色光あるいは近赤外光、赤外光のような動物には感知しにくい波長の光が用いられる。
【００９５】
虹彩顆粒切り出し部１０２は、目領域撮像部１０１より馬の目の全体映像を受けて、その中から虹彩顆粒領域の上縁及び下縁を検出することにより、虹彩顆粒領域のみを切り出す処理を行う。また虹彩顆粒の両端から虹彩顆粒の横幅の長さを計算する。
幾何的正規化部１０３，１１３，…，１９３は、虹彩顆粒切り出し部１０２で検出された虹彩顆粒画像の位置ずれ、傾き、大きさを計測し、それを所定値に正規化する処理部である。具体的には、虹彩顆粒の重心位置、主成分方向の傾き、横幅の長さにより正規化量を算出し、各正規化量に予め定めた小さめの値を加算あるいは乗算した値を用いて幾何的な正規化を行う。加算あるいは乗算する値は並列に並べた幾何的正規化部１０３，１１３，…，１９３の各部によって異なる。
【００９６】
濃度正規化部１０４，１１４，…，１９４は、虹彩顆粒画像全体の濃度の明るさ及びコントラストを計測し、それらを所要の明るさ、コントラストとなるように正規化する処理部である。この濃度正規化部は具体例１との比較のため並列して図示してあるが、皆一様の処理を行うため必ずしも多重並列化する必要はなく虹彩顆粒切り出し部１０２の後に単一の処理として行っても構わない。
特徴抽出部１０５，１１５，…，１９５は、虹彩顆粒画像の特徴を抽出し、コード化する処理部である。並列に行われる幾何的正規化部１０３，１１３，…，１９３の各部により補正量が異なるため特徴抽出部１０５，１１５，…，１９５の各部の処理結果もそれぞれ異なる。
【００９７】
相違度計算部１０６，１１６，…，１９６は、特徴抽出部１０５，１１５，…，１９５より虹彩顆粒コードをそれぞれ受け、それを辞書記憶部の各馬の辞書と比較照合し、最も相違度の小さい辞書を求める処理部である。ここで、図１２には辞書記憶部は省略してあるが、辞書記憶部の構成及び辞書の作成方法は具体例１の方法と同じである。
【００９８】
照合部１０７は、相違度計算部１０６，１１６，…，１９６の各部より候補辞書及び相違度を受け、最も相違度の小さくかつ所要値以下の辞書のＩＤを該当する馬のＩＤとして決定する処理部である。
識別結果出力部１０８は、照合部１０６の出力を受け、識別した馬のＩＤ情報を出力する処理部である。
【００９９】
〈具体例２の動作〉
具体例２の「識別モード」の動作を図１３，図１４を用いて説明する。
構成の説明で述べたように、この具体例はより適切な幾何的正規化を行うために幾何的正規化部以降の処理を多重並列化し、異なる様々な正規化パラメータにより幾何的正規化を行うものである。そのため各部の処理は具体例１と重複する部分もあるため、ここでは動作が異なる幾何的正規化部１０３，１１３，…，１９３、相違度計算部１０６、照合部１０７の動作のみに限定して以下に説明する。
【０１００】
始めに幾何的正規化部１０３，１１３，…，１９３の動作を説明する。具体例１にて述べたように幾何的正規化部３は虹彩顆粒の位置・傾き・大きさを計測し、それらを正規化・補正することにより安定化を図るものである。具体例２においてはこの幾何的正規化を異なる様々な正規化パラメータを用いて行う。従って計測した正規化パラメータに予め定めた値を加算あるいは乗算するステップが入る点が具体例１と異なる点である。
【０１０１】
具体的には幾何的正規化部では計測した幾何的パラメータ（重心（ｘｍ  ，ｙｍ  ）、傾きθ、スケールｄ）を用いて正規化を行うが、それらに対して各並列処理部により異なる小さな変化量（（Δｘ  ，Δｙ  ）、Δ０  、Δｄ  ）を加算する。これにより平行移動・回転移動・拡大縮小の座標逆変換式は次式となる。
ｘ＝｛（ｉ−Ｉ／２）  ｃｏｓ（θ＋  Δθ）−（ｊ−Ｊ／２）  ｓｉｎ（θ＋  Δθ）  ｝（ｄ＋  Δｄ  ）  ／
Ｄ＋ｘｍ＋Δｘ      …（１４）
ｙ＝｛（ｉ−Ｉ／２）  ｓｉｎ（θ＋  Δθ）＋（ｊ−Ｊ／２）  ｃｏｓ（θ＋  Δθ）  ｝（ｄ＋  Δｄ  ）  ／
Ｄ＋ｙｍ＋Δｙ      …（１５）
ただし入力画像をＰｘｙ、出力画像をＱｉｊ、変換後の幾何的パラメータとして、虹彩顆粒の大きさをＤ、角度を０、マトリクスの中心を（Ｉ／２，Ｊ／２）としている。
【０１０２】
図１３は、幾何的正規化部の動作フローチャートである。
更に具体的な動作を図１３を用いて説明する。本具体例の固有の動作はステップＳ１００の正規化パラメータの変更のみであり、残りの各ステップは図１に示した具体例１と同様である。図１３中の各記号は、入力画像の画像マトリクスホルダＰｘｙ、水平画素カウンタｘ、垂直画素カウンタｙ、水平重心カウンタｍｘ、垂直重心カウンタｍｙ、マスクマトリクスホルダｍｘｙ、出力画像の画像マトリクスホルダＱｉｊ、水平画素カウンタｉ、垂直画素カウンタｊ、虹彩顆粒の重心（ｘｍ，ｙｍ）、傾きθ、大きさｄ、変換係数ｓであり、また、入力画像の水平画素数Ｗ、垂直画素数Ｈ及び出力画像の水平画素数Ｉ、垂直画素数Ｊ、正規化後の顆粒の大きさＤはそれぞれ定数である。更に重心の変化量（Δｘ  ，Δｙ  ）、傾きの変化量Δθ、大きさの変換量Δｄ  は各多重並列処理毎に異なる定数である。この内入力画像マトリクスホルダＰｘｙは目領域撮像部１０１から、またマスクマトリクスホルダｍｘｙは虹彩顆粒切り出し部１０２から得たものである。以下に各ステップの処理を順に説明する。
【０１０３】
〈ステップＳ１００〉
計測した幾何的パラメータ（重心（ｘｍ  ，ｙｍ  ）、傾きθ、スケールｄ）に小さな変化量（（Δｘ  ，Δｙ  ）、Δθ、Δｄ  ）を加算する。変化量（（Δｘ  ，Δｙ  ）、Δθ、Δｄ  ）は正負両方の値を持ち得る。
〈ステップＳ１１〉
水平画素カウンタｉを初期化し、大きさの変換係数ｓをセットする。
〈ステップＳ１２〉
水平画素カウンタｉをインクリメントする。
〈ステップＳ１３〉
垂直画素カウンタｊを初期化する。
〈ステップＳ１４〉
垂直画素カウンタｊをインクリメントする。
【０１０４】
〈ステップＳ１５〉
ステップＳ１００の幾何的パラメータを用いて、式（１４）及び式（１５）に従い出力画像の座標（ｉ，ｊ）を変換して対応する入力画像の座標（ｘ，ｙ）を求める。
〈ステップＳ１６〉
虹彩顆粒切り出し部２より得たマスク画像ｍの画素番号（ｘ，ｙ）の値ｍｘｙを調べ、ｍｘｙ＝１であれば虹彩顆粒に対応する画素であるため次のステップ１７に進み、ｍｘｙ＝０であれば虹彩顆粒以外の画素であるため処理対象外としてステップＳ１８に進む。
【０１０５】
〈ステップＳ１７〉
出力画像マトリクスホルダＱｉｊに対応する入力画像マトリクスホルダの値Ｐｘｙをセットする。
〈ステップＳ１８〉
垂直画素カウンタｊを定数Ｊと比較し、ｊ＜Ｊであれば水平画素番号ｉのラインに未処理の画素があるものとして、ステップＳ１９に進む。
〈ステップＳ１９〉
水平画素カウンタｉを定数Ｉと比較し、ｉ＜Ｉであれば未処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ１２に進む。またｉ＝Ｉであれば全ての画素の処理が終わり、出力画像マトリクスホルダＱｉｊには、座標変換による正規化された虹彩顆粒画像が格納されているため幾何的正規化部の処理を終了し、次の濃度正規化部１０４，１１４，…，１９４に進む。
【０１０６】
以上が幾何的正規化部１０３，１１３，…，１９３の動作であり、処理が終了すると入力画像マトリクスホルダＰｘｙの虹彩顆粒が出力画像マトリクスホルダＱｉｊに正規化して格納される。その際、ステップＳ１６でマスク領域外と判定した画素に対してはＳ１７の画素値複写を行わないため、出力画像マトリクスホルダＱｘｙの虹彩顆粒の領域は非０の値を持ち、虹彩顆粒以外の領域は０となる。
【０１０７】
図１４は、相違度計算部の動作フローチャートである。
図１４で行う処理は、予め登録してある辞書と入力画像の特徴とを比較してその差分の平均を求め、平均差分が最も小さい辞書のＩＤとその平均差分値を次の照合部１０７に渡すものである。
【０１０８】
具体的な動作を図１４を用いて説明する。
相違度計算部１０６の具体例と異なる点は平均差分を所要値と絶対評価するのではなく、相対評価で最も小さい辞書のＩＤを求める点である。従って、図１４の中で具体例１と異なる処理はステップＳ１６１，１７２，１７３である。図中の各記号は、入力画像の特徴画像マトリクスホルダＲｕｖ、辞書マトリクスホルダＴｋｕｖ  画素数カウンタｎ、辞書番号カウンタｋ、候補辞書数カウンタｍ、候補辞書番号ホルダａｔ  、平均差分ホルダＳ、水平画素カウンタｕ、垂直画素カウンタｖ、差分カウンタｓを表し、また特徴画像サイズＵ×Ｖ、辞書数Ｃ及び閾値ｔｈは定数とする。
【０１０９】
〈ステップＳ１６１〉
辞書番号カウンタｋ、平均差分ホルダＳ及び候補辞書番号ホルダａｔ  を初期化する。平均差分ホルダＳは十分大きな値に、また候補辞書番号ホルダａｔ  はエラー番号に初期化する。これは平均差分ホルダＳは複数の辞書との平均差分の比較においてそれより小さな差分値を記憶しておくためのものであり、これが小さ過ぎると該当辞書なしとなるためである。また候補辞書番号ホルダａｔ  はエラー番号に初期化するのはそのようなエラーの発生の有無を後の照合部１０７で検知するためである。
【０１１０】
〈ステップＳ６２〉
辞書番号カウンタｋをインクリメントする。
〈ステップＳ６３〉
水平画素カウンタｕ及び差分カウンタｓを初期化する。
〈ステップＳ６４〉
水平画素カウンタｕをインクリメントする。
〈ステップＳ６５〉
垂直画素カウンタｖを初期化する。
〈ステップＳ６６〉
垂直画素カウンタｖをインクリメントする。
【０１１１】
〈ステップＳ６７〉
入力特徴画像マトリクスホルダＲｕｖ及び辞書マトリクスホルダＴｋｕｖ  の中で虹彩顆粒に相当する画素は非ゼロであり、またそれ以外の領域はゼロである。これを利用して入力特徴画像Ｒｕｖと辞書画像Ｔｋｕｖ  がともにゼロである場合はステップＳ６９へスキップし、またどちらか一つでも非ゼロであれば次のステップＳ６８に進む。これにより両者の虹彩顆粒領域のみに限定した照合ができる。
【０１１２】
〈ステップＳ６８〉
画素数カウンタｎをインクリメントし、入力特徴画像マトリクスホルダＲｕｖと辞書マトリクスホルダＴｋｕｖ  との差分を求めて差分カウンタｓに加算する。
〈ステップＳ６９〉
垂直画素カウンタｖを定数Ｖと比較し、ｖ＜Ｖであれば番号ｕの垂直ラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ６６に進む。またｖ＝Ｖであれば番号ｕの垂直ラインに未処理の画素があるものとしてステップＳ６６に進む。またｖ＝Ｖであれば番号ｕの垂直ラインの画素の処理が終わったものとしてステップＳ７０に進む。
【０１１３】
〈ステップＳ７０〉
水平画素カウンタｕを定数Ｕと比較し、ｕ＜Ｕであれば未処理の垂直ラインがあるものとしてステップＳ６４に進む。またｕ＝Ｕであれば全ての画素の処理が終わったものとして次のステップＳ７１に進む。
〈ステップＳ７１〉
ステップＳ５８までの処理が終了すると差分カウンタｓには、入力特徴画像Ｒｕｖと辞書画像Ｔｋｕｖ  との差分が加算されている。従って、差分カウンタｓを画素数ｎで除算することにより、一画素当り平均差分が求められる。
【０１１４】
〈ステップＳ１７２〉
差分カウンタｓを平均差分ホルダＳと比較し、ｓ＜Ｓであれば該当馬の辞書候補であるものとして次のステップＳ１７３に進む。またｓ≧Ｓであれば候補辞書とは異なるものとしてステップＳ７４に進む。
〈ステップＳ１７３〉
正解候補の辞書としてその辞書番号ｋを候補辞書番号ホルダａｔ  に格納し、また平均差分ホルダＳに平均差分値ｓを記憶する。
【０１１５】
〈ステップＳ７４〉
辞書番号カウンタｋの値を辞書数Ｃと比較し、辞書番号カウンタｋが辞書数より小さい（ｋ＜Ｃ）ならばまだ未照合の辞書があるためステップＳ６２に進み、そうでない場合（ｋ≧Ｃ）は全ての辞書との照合が終わったものとして次の照合部１０７に進む。
【０１１６】
以上が相違度計算部の説明である。次に照合部１０７の動作を説明する。相違度計算部１０６，１１６，…，１９６のステップＳ６１〜Ｓ７４までの処理が終了すると、候補辞書番号ホルダａｔ  には入力画像と最も平均差分の小さな辞書番号が、また平均差分ホルダＳにはその平均差分値が格納されている。ここで入力馬の識別条件は、差分値が閾値より小さい辞書（Ｓ＜ｔｈ）が唯一の時（ｍ＝１）のみ正解とすることである。そこで照合部１０７は、相違度計算部１０６，１１６，…，１９６の全ての平均差分ホルダＳの値を調べ、その値が所要値ｔｈよりも小さい辞書ＩＤが唯一である時のみそのＩＤ情報を、またそうでない場合は入力馬が登録馬ではない旨のリジェクト情報を識別結果出力部１０８にそれぞれ送る。閾値ｔｈは入力馬の目と誤識別することがないように十分小さな値に予め設計しておくものとする。
【０１１７】
〈具体例２の効果〉
以上説明した具体例２の装置には次のような効果がある。
１．正規化パラメータを様々に変えて幾何的正規化及び相違度計算を行うため、３次元形状を持つ虹彩顆粒を２次元画像として撮影する場合にも、カメラアングルの違いによる辞書の虹彩顆粒の対応点のずれを補正して、精度の高い識別が行える。
２．また正規化パラメータを様々に変えて幾何的正規化を行うことは、虹彩顆粒の幾何的パラメータの計測誤差がある場合にも正しいパラメータを探索して正確な正規化を行える効果も見込める。
【０１１８】
〈利用形態〉
１．本発明は虹彩顆粒の識別方法として説明したが、一般に個体差のある任意の３次元物体の識別に本発明は利用できる。
２．相違度計算部においては検査対象と辞書の虹彩顆粒とのＯＲ領域を用いて照合する例を示したが、ＡＮＤ領域、ＸＯＲ領域についてこれを適用することが可能である。即ち、照合の対象となる虹彩顆粒の画像が完全に重なり合わなかったとき、重なり合ったＡＮＤ領域を照合したり、このＡＮＤ領域と、いずれか一方の画像が存在する領域とを含むＯＲ領域に適用できる。また、いずれか一方の画像が存在するＸＯＲ領域にも適用できる。はみだした部分の差が十分小さければ互いにその形状が近似していると判断できるからである。
【０１１９】
３．相違度計算部においては平均差分を相違度としたが、差分和や、所定値以上画素値に差のある画素数等、任意の基準が相違度として適用可能である。
４．具体例２において幾何的正規化部を多重並列化したが、その多重化数は任意である。
５．具体例２における多重並列化した幾何的正規化部は、並列回路、直列回路のどちらに実装してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】具体例１の装置のブロック図である。
【図２】馬の目の画像説明図である。
【図３】虹彩顆粒の画像説明図である。
【図４】虹彩顆粒切り出し部の動作説明図である。
【図５】幾何学的正規化部の動作フローチャート（その１）である。
【図６】幾何学的正規化部の動作フローチャート（その２）である。
【図７】濃度正規化部の動作フローチャート（その１）である。
【図８】濃度正規化部の動作フローチャート（その２）である。
【図９】特徴抽出部の動作説明図である。
【図１０】特徴抽出部の動作フローチャートである。
【図１１】相違度計算・照合部の動作フローチャートである。
【図１２】具体例２の装置のブロック図である。
【図１３】幾何的正規化部の動作フローチャートである。
【図１４】相違度計算部の動作フローチャートである。
【符号の説明】
１  目領域撮像部
２  虹彩顆粒切り出し部
３  幾何的正規化部
４  濃度正規化部
５  特徴抽出部
６  相違度計算照合部
７  識別結果出力部
８  辞書記憶部
【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】
0003557509.tif 000009
【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】
0003557509.tif 000014
【図１２】
0003557509.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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