(57)【要約】【課題】照明光に関する制限が少なく、眼画像に映り込んだ眼鏡による反射光を高い確度で判別する。【解決手段】眼鏡判別部３１は、眼画像の輝度値に関するヒストグラムを作成するヒストグラム作成部３１１と、作成されたヒストグラムを記憶するヒストグラム用メモリ３１２と、作成されたヒストグラムに関し各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差を求め、その差と第１のしきい値との大小関係を比較する第１の比較部３１３と、その輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を求め、その差と第２のしきい値との大小関係を比較する第２の比較部３１４と、第１の比較部３１３および第２の比較部３１４における比較結果から眼画像内に眼鏡による反射光が含まれているかどうかの判断を行う判断部３１５とを備える。【選択図】図５
2006318374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の眼を含む領域に照明光を照射する照明部と、
前記被写体の眼画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部において撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムを求めるヒストグラム部と、
前記ヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差を求め、その差と第１のしきい値とを比較する第１の比較部と、
前記第１の比較部において比較を行った輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を求め、その差と第２のしきい値とを比較する第２の比較部と、
前記第１の比較部の比較結果および前記第２の比較部の比較結果にもとづき、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判断する判断部と
を備えたことを特徴とする眼鏡判別装置。
【請求項２】
前記第１の比較部において、前記ヒストグラムの任意の輝度値における度数からその輝度値よりも１小さい輝度値における度数を引いた値が第１のしきい値よりも大きく、かつ前記第２の比較部において、前記任意の輝度値における度数からその輝度値よりも１大きい輝度値における度数を引いた値が第２のしきい値よりも大きい場合に、前記判断部は、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいると判断する
ことを特徴とする請求項１記載の眼鏡判別装置。
【請求項３】
前記判断部は、前記第１の比較部において比較を行う輝度値が最大輝度値の場合には、前記第１の比較部の比較結果にのみもとづき、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判断する
ことを特徴とする請求項２記載の眼鏡判別装置。
【請求項４】
前記第１の比較部および前記第２の比較部は、任意に設定された比較最小輝度値以上のすべての輝度値においてそれぞれの比較を行う
ことを特徴とする請求項３記載の眼鏡判別装置。
【請求項５】
前記比較最小輝度値は、前記照明部の照明光の明るさとの比例関係にもとづき設定された値とする
ことを特徴とする請求項４記載の眼鏡判別装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の眼鏡判別装置と、
前記眼鏡判別装置において、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいないと判定された眼画像の虹彩部分を用いて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認証装置。
【請求項７】
前記眼鏡判別装置において、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいないと判定された眼画像の虹彩に関する情報を登録する登録部
を備えたことを特徴とする請求項６記載の認証装置。
【請求項８】
被写体の眼を含む領域に照明光を照射する第１ステップと、
前記被写体の眼画像を撮影する第２ステップと、
前記第２ステップにおいて撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムを求める第３ステップと、
前記第３ステップにおいて求められた前記ヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差およびその輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を順次求める第４ステップと、
前記第４ステップにおいて求められた前記ヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差と第１のしきい値とを比較する第５ステップと、
前記第４ステップにおいて求められた前記ヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差と第２のしきい値とを比較する第６ステップと、
前記第５ステップにおける比較結果および前記第６ステップにおける比較結果にもとづき、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判断する第７ステップと
を備えたことを特徴とする眼鏡判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼鏡判別装置および認証装置ならびに眼鏡判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、入退室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、腕や手等の血管パターン等、被写体固有の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】
その中のひとつとして、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、この認証方法を「虹彩認証方法」と記す）が提案され、実用化されている。
【０００４】
この虹彩認証方法では、近赤外線照明等で被写体の眼およびその周辺を照明し、カメラを用いて被写体の眼を含む領域の画像（以下、「眼画像」と記す）を撮影する。そして、得られた眼画像から虹彩領域を抽出して虹彩部分の皺の模様の違いが数値情報として表されるようにコード化した認証情報を作成し、この認証情報をあらかじめ登録された認証情報（以下、「登録認証情報」と記す）と比較照合する。比較照合の結果、互いに一致すると判定された場合には、被写体があらかじめ登録された者であるとして認証する（例えば、特許文献１を参照）。また、虹彩画像は近赤外線付近の波長域で最も鮮明な画像が得られるため、このとき用いられる眼画像を撮像する装置には、可視光カットフィルタをレンズに取り付けたものが多い。
【０００５】
この虹彩認証方法は、本人拒否率の低さや他人受入率の低さ等の信頼性が高く、高いセキュリティ性が求められる場所における認証方法として広く実用化され、優れた効果を発揮している。
【０００６】
一方で、前述のような虹彩認証方法によって個人認証を行う認証装置においては、認証装置が認証可能な眼画像、すなわち被写体の虹彩が適切な位置に適切な大きさで鮮明に写った眼画像が認証装置内に取り込まれなければならない。例えば、被写体が眼鏡をかけていて照明光や外光等がその眼鏡の表面で反射して眼画像内に映り込み、眼画像内の虹彩の一部あるいは全部がその反射光に隠されてしまった場合には、鮮明な虹彩の画像が得られず、虹彩が適切にコード化されないことがある。
【０００７】
そこで、撮影された眼画像における輝度値としきい値とを比較し、しきい値よりも大きい輝度値の面積が所定値以上であれば眼鏡による反射光が眼画像内に映り込んでいると判断する方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３を参照）。
【０００８】
眼画像内に映り込む反射光としては、眼鏡によるもの以外に、被写体の皮膚の表面によって反射される光がある。この皮膚表面による反射光は皮膚の状態によって大きく異なるため、被写体によっては、皮膚による反射光が輝度値の高い反射光として眼画像内に映り込む場合もある。そして、このような皮膚表面による反射光は、眼鏡による反射光と異なり虹彩を隠してしまうことがないので、問題とはならない。
【０００９】
しかし、上述した方法においては、しきい値より大きい輝度値の面積を検出しそれによって眼鏡反射の判断を行っているため、皮膚による反射光の輝度値が高い場合にそれを眼鏡による反射光と判別できず、実際には何ら問題がない眼画像であっても、認証に使用できない眼画像として誤判別してしまう場合があった。
【００１０】
そこで、特許文献３（段落番号００２５〜００２９、図８）には、上述した方法に加え、さらに、眼鏡による反射と皮膚による反射とを区別するため撮影された眼画像におけるしきい値より大きい輝度値の面積を検出すると共に、撮影された眼画像のＹ軸方向における輝度のヒストグラムを検出し、それを解析する方法も開示されている。
【００１１】
なお、ヒストグラムとは画像の明るさの分布を表したグラフであり、一般的にはＸ軸が輝度値、Ｙ軸が各輝度値における累積度数（画素の出現回数のこと。以下、単に「度数」と記す）を表したものである。以下、本明細書ではヒストグラムをこの一般的なヒストグラムとして用いるが、特許文献３に記されているヒストグラムは、Ｙ軸が眼画像におけるＹ軸を、Ｘ軸がしきい値以上の輝度値を有する画素の出現回数を表しており、一般的なヒストグラムとは若干異なったものとなっている。
【特許文献１】特許第３３０７９３６号公報
【特許文献２】特開２００３−３０８５２２号公報
【特許文献３】特開２００１−１６７２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献３に記載された方法では、眼鏡表面における反射光の形状によって判別結果が大きく異なることがある。例えば、眼鏡表面における反射光の形状が長方形等の特定の形状であれば、撮影された眼画像におけるＹ軸方向における輝度のヒストグラムの分布が急峻に変化することから眼鏡反射と皮膚反射とを区別することができ、期待通りの結果が得られる。しかし、眼鏡表面における反射光の形状が上述した以外の形状、例えば円形等であれば、撮影された眼画像のＹ軸方向における輝度のヒストグラムの分布が急峻な変化とはならず、眼鏡反射と皮膚反射とをうまく判別することができない。
【００１３】
そして、眼鏡表面における反射光の形状を長方形とするためには、光源光の形状を長方形にする等の工夫を施して照明光を照射する必要があり、ＬＥＤとして一般的な丸い形状のものをそのまま光源として用いることができない。
【００１４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、照明光に関する制限が少なく、眼画像に映り込んだ眼鏡による反射光を高い確度で判別することができ、また、皮膚による反射光と眼鏡による反射光とを区別して判別することができる眼鏡判別装置および認証装置ならびに眼鏡判別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】
【００１５】
本発明の眼鏡判別装置は、被写体の眼を含む領域に照明光を照射する照明部と、被写体の眼画像を撮影する撮影部と、撮影部において撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムを求めるヒストグラム部と、ヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差を求め、その差と第１のしきい値とを比較する第１の比較部と、第１の比較部において比較を行った輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を求め、その差と第２のしきい値とを比較する第２の比較部と、第１の比較部の比較結果および第２の比較部の比較結果にもとづき、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判断する判断部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成により、撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムから、その眼画像に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判別することが可能となる。
【００１７】
また、第１の比較部において、ヒストグラムの任意の輝度値における度数からその輝度値よりも１小さい輝度値における度数を引いた値が第１のしきい値よりも大きく、かつ第２の比較部において、その任意の輝度値における度数からその輝度値よりも１大きい輝度値における度数を引いた値が第２のしきい値よりも大きい場合に、判断部は、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいると判断する構成としてもよい。この構成によれば、撮影された眼画像のヒストグラムの各輝度値に関し、それぞれの度数とその前後の輝度値の度数との関係から、その眼画像に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判別することが可能となる。
【００１８】
また、判断部は、第１の比較部において比較を行う輝度値が最大輝度値の場合には、第１の比較部の比較結果にのみもとづき、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判断する構成としてもよい。この構成によれば、撮影された眼画像内に映り込んだ眼鏡による反射光の輝度値が最大輝度値であっても、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判断することが可能となる。
【００１９】
また、第１の比較部および第２の比較部は、任意に設定された比較最小輝度値以上のすべての輝度値においてそれぞれの比較を行う構成としてもよい。この構成によれば、眼鏡によって発生する反射光の輝度値が高いことを利用し、第１の比較部および第２の比較部において比較最小輝度値以上の輝度値での比較を行うので、比較を行う輝度値の範囲を狭めることができ、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かの判断を効率よく行うことができる。
【００２０】
また、比較最小輝度値は、照明部の照明光の明るさとの比例関係にもとづき設定された値とする構成としてもよい。この構成によれば、照明部の照明光の明るさにもとづき比較最小輝度値が設定されるので、照明部の照明光の明るさが明るくなったときには比較最小輝度値の値を大きくする等して、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かの判断を精度よく行うことができる。
【００２１】
また、本発明の認証装置は、眼鏡判別装置と、眼鏡判別装置において、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいないと判定された眼画像の虹彩部分を用いて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。この構成によれば、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かの判断を行い、眼鏡による反射光が映り込んでいない眼画像についてのみその虹彩部分を用いて認証処理を行うので、虹彩による認証を精度よく行うことが可能となる。
【００２２】
また、眼鏡判別装置において、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいないと判定された眼画像の虹彩に関する情報を登録する登録部を備えた構成としてもよい。この構成によれば、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かの判断を行い、眼鏡による反射光が映り込んでいない眼画像についてのみその虹彩に関する情報を登録することができる。
【００２３】
また、本発明の眼鏡判別方法は、被写体の眼を含む領域に照明光を照射する第１ステップと、被写体の眼画像を撮影する第２ステップと、第２ステップにおいて撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムを求める第３ステップと、第３ステップにおいて求められたヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差およびその輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を順次求める第４ステップと、第４ステップにおいて求められたヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差と第１のしきい値とを比較する第５ステップと、第４ステップにおいて求められたヒストグラムの各輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差と第２のしきい値とを比較する第６ステップと、第５ステップにおける比較結果および第６ステップにおける比較結果にもとづき、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判断する第７ステップとを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この方法によれば、撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムから、その眼画像に眼鏡による反射光が映り込んでいるか否かを判別することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、照明光に関する制限が少なく、眼画像に映り込んだ眼鏡による反射光を高い確度で判別することができ、また、皮膚による反射光と眼鏡による反射光とを区別して判別することができる眼鏡判別装置および認証装置ならびに眼鏡判別方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１である認証装置について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における認証装置１の概要を示す外観図である。
【００２８】
図１に示す認証装置１は、被写体が自身の眼画像を撮影するときに眼の位置をその反射画像によって確認する誘導鏡１３と、近赤外光を発光する公知の発光素子からなる照明用ＬＥＤ１２と、誘導鏡１３の背後に配置されたレンズ２１とを備えている。照明用ＬＥＤ１２はレンズ２１の光軸に関して対称に配置された３対のＬＥＤ（発光ダイオード）から構成され、それら３対をそれぞれ切り換えて発光させることができる。そして、認証装置１は、被写体の眼を含む領域の画像、すなわち眼画像を、照明用ＬＥＤ１２のいずれかのＬＥＤを発光させて撮影する。このとき、認証装置１では、後述する眼鏡判別部３１によって、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいるかどうかが判定される。そして、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が映り込んでいると判定された場合には、認証装置１は、そのとき発光していたＬＥＤとは別のＬＥＤを発光させ、照明光の被写体に対する照射角度を変えて、再度眼画像を撮影する。また、眼鏡による反射光が映り込んでいないと判定された眼画像については、認証装置１は、撮影された眼画像の虹彩部分を用いて虹彩認証を行い、被写体があらかじめ登録されたものかどうかを判定し、その結果を電気信号として出力する。あるいは、撮影された眼画像の虹彩部分に関する情報を登録認証情報として登録する。
【００２９】
図２は、本発明の実施の形態１における認証装置１の構成を示すブロック図である。
【００３０】
図２に示すように、認証装置１は、被写体の眼画像を撮影する眼画像撮影装置５０と、眼画像撮影装置５０で撮影された眼画像を用いて虹彩の認証処理または虹彩情報の登録を行う虹彩情報処理部４０とを備えている。
【００３１】
眼画像撮影装置５０は、誘導鏡１３と、被写体を照明する照明部１０と、眼画像を撮影する撮影部２０と、撮影部２０で撮影された眼画像を信号処理する画像信号処理部３０とを備えている。
【００３２】
レンズ２１の前面に設置された誘導鏡１３は、被写体がその反射画像を見ることによって自身の眼の位置を確認するために用いられる。また、誘導鏡１３は一般に知られている半透光性の素材から形成されており、光の反射と透過とを同時に行い、透過された光の一部は撮影部２０に入力される。
【００３３】
照明部１０は、近赤外光を発光する発光ダイオード等の公知の発光素子からなる照明用ＬＥＤ１２と照明用ＬＥＤ１２の照明制御を行う照明制御部１１とを備えている。照明用ＬＥＤ１２は、レンズ２１の光軸に関して対称に、それぞれレンズ２１の中心から異なる距離に配置された３対のＬＥＤから構成され、レンズ２１の光軸に対する被写体への照射角度がそれぞれ異なる角度で、被写体の眼を含む領域を照らすように照明光を照射する。照明制御部１１は、それら３対のＬＥＤのうちいずれか１対を選択して発光させ、また、その１対のＬＥＤからの照明光が眼画像取得に適した光量となるように発光の明るさを制御する。さらに、発光させるＬＥＤの切り換えも可能である。
【００３４】
撮影部２０は、一般に用いられている固定焦点レンズで構成されたレンズ２１と、ＣＣＤ等の公知の素子で構成された撮像素子２２と、前処理部２３とを備えている。照明用ＬＥＤ１２から発せられた近赤外光は被写体の眼やその周囲で反射され、その反射光はレンズ２１を通して撮像素子２２に入力される。入力された入射光は撮像素子２２で光電変換され、電気信号として前処理部２３に入力される。前処理部２３では、撮像素子２２より入力された電気信号から画像信号成分を取り出してコントラストやフォーカス等に関する画質判定を行い、また、ゲイン調整等、画像信号として必要な処理を行った上で画像信号処理部３０に出力する。なお、レンズ２１または撮像素子２２においては、近赤外光を透過し可視光をカットするような特性のフィルタを有する構成とするほうが望ましい。
【００３５】
画像信号処理部３０は、撮影部２０で撮影された眼画像に眼鏡による反射光が含まれているかどうかを判定する眼鏡判別部３１と、撮影部２０で撮影された眼画像から瞳孔の位置を検出する瞳孔検出部３２と、瞳孔検出部３２で検出された瞳孔が眼画像内の適切な位置にあるかどうかを判断する眼位置判断部３３と、眼位置判断部３３の結果を受けて撮影部２０で撮影された眼画像を認証用または登録用の眼画像として取得する認証画像取得部３４とを備えている。
【００３６】
眼鏡判別部３１は、前処理部２３から出力された眼画像の信号から輝度値に関するヒストグラムを作成する。そして、そのヒストグラムの各輝度値に関し、それぞれの度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差を求め、その差を第１のしきい値と比較する。また、その輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を求め、その差を第２のしきい値と比較する。そしてそれらの差がそれぞれ第１のしきい値および第２のしきい値よりも大きい場合には撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれていると判定する。なお、この動作の詳細については眼鏡判別部３１のブロック図と併せて後述する。そして、眼鏡判別部３１は、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれていると判定した場合には、照明制御部１１に対し、発光させるＬＥＤを切り換えるように指示する。こうして、被写体に対する照明光の照射角度を変えて、再度眼画像が取り込まれる。眼鏡判別部３１においては、このようにして、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれているか否かを判定することができる。なお、第１のしきい値および第２のしきい値に関しては、実験等によってあらかじめ定めておくことが望ましい。
【００３７】
瞳孔検出部３２は、眼鏡判別部３１において撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれていないと判定された場合に、前処理部２３から出力された眼画像の信号の中から瞳孔位置を検出する。眼画像の信号の中から瞳孔位置を検出する方法としては、テンプレートマッチングを用いる方法、あるいは周回積分を用いる方法（特表平８−５０４９７９号公報）等の一般に知られた技術を使用することができる。
【００３８】
眼位置判断部３３は、瞳孔検出部３２において検出された瞳孔の位置が眼画像の中心位置にあるか否かを判断し、眼画像の中心位置で瞳孔を一定の時間（例えば０．５秒程度）安定して検出できた場合に眼が適切な位置に配置された旨の信号を認証画像取得部３４に出力する。
【００３９】
認証画像取得部３４は、眼位置判断部３３からの信号を受け、前処理部２３から出力された眼画像の信号を取り込み、それを認証用または登録用の眼画像として虹彩情報処理部４０に出力する。
【００４０】
虹彩情報処理部４０は、眼画像撮影装置５０で撮影された眼画像を用いて虹彩の認証処理を行う虹彩認証処理部４１と、眼画像撮影装置５０で撮影された眼画像の虹彩情報の登録を行う虹彩情報登録部４２と、記憶部４３とを備えている。
【００４１】
虹彩認証処理部４１は、画像信号処理部３０から出力される認証用の眼画像から虹彩領域の画像を切り出し、虹彩部分の皺の模様にもとづいた認証情報を作成する。そして、あらかじめ登録されている登録認証情報とその認証情報とを比較照合し、互いに一致するか否かを判定して被写体が登録者であるか否かの判断を行う。
【００４２】
虹彩情報登録部４２は、画像信号処理部３０から出力される認証用の眼画像から虹彩領域の画像を切り出し、虹彩部分の皺の模様にもとづいた認証情報を作成する。そして、その認証情報を登録認証情報として記憶部４３に登録する。
【００４３】
記憶部４３は、磁気あるいは光を利用して情報を記録する記録装置または半導体メモリを利用した記録装置等の一般に知られている記録装置からなり、登録認証情報等を記憶する。
【００４４】
なお、虹彩情報処理部４０においては、虹彩認証処理部４１および虹彩情報登録部４２における共通の処理、例えば、画像信号処理部３０から出力される認証用の眼画像から虹彩領域の画像を切り出し虹彩部分の皺の模様にもとづいた認証情報を作成する処理等は共通して行う構成としてもよい。また、虹彩情報処理部４０の機能に関しては、例えば、上述した特許文献１に記載されたようなこれまでに知られている方法を用いて実現することができる。
【００４５】
このように、本発明の実施の形態１における認証装置１では、撮影された眼画像から輝度値に関するヒストグラムを求め、そのヒストグラムから、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれていないか判定する。そして、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれていないと判定された場合には、撮影された眼画像の中の虹彩パターンから認証情報を作成し、それを登録認証情報として登録を行い、あるいはその認証情報をあらかじめ登録された登録認証情報と照合して、被写体があらかじめ登録された者か否かの認証を行う。
【００４６】
なお、画像信号処理部３０、前処理部２３、照明制御部１１、および虹彩情報処理部４０の機能は、それぞれがハードウェアで実現されていてもよいし、それぞれの機能がソフトウェアで実現可能に記述され、演算装置等で実行される構成であってもよい。それぞれの機能がソフトウェアによって実現されている場合には、上記の各機能ブロックを実現するプログラムを演算装置にロードしたコンピュータを用いて眼画像撮影装置５０および虹彩情報処理部４０を構成することが可能となる。
【００４７】
次に、被写体が眼鏡をかけている場合とそうでない場合との、それぞれにおいて撮影された眼画像から得られる輝度値に関するヒストグラムの違いについて説明する。
【００４８】
図３は、本発明の実施の形態１における認証装置１で撮影された眼画像とその眼画像から得られる輝度値に関するヒストグラムを示した図である。また、図３において、眼画像７０ａ〜７０ｃは認証装置１で撮影された眼画像であり、眼画像７０ａ〜７０ｃの横に示すグラフは、Ｘ軸を輝度値、Ｙ軸をその輝度値における累積度数として表した、それぞれの眼画像におけるヒストグラムである。
【００４９】
そして、図３（ａ）は、被写体が眼鏡をかけておらず、また皮膚表面による反射光も映り込んでいない眼画像とそのヒストグラムを示した図であり、図３（ｂ）は、被写体は眼鏡をかけていないが、皮膚表面による反射光が映り込んだ眼画像とそのヒストグラムを示した図であり、また、図３（ｃ）は、被写体が眼鏡をかけ、眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像とそのヒストグラムを示した図である。
【００５０】
図３（ａ）に示すように、眼画像内に反射光が映り込んでいない場合には、そこから得られるヒストグラムにおいても、高い輝度値領域（図面中、破線の丸で示した領域）において度数分布は発生しない。
【００５１】
一方、図３（ｂ）に示すように、被写体が眼鏡をかけていなくとも、被写体の眼周辺の皮膚表面で反射光が発生し、それが眼画像内に映り込んでいれば、その眼画像から得られるヒストグラムでは、高い輝度値領域において度数分布が発生する。
【００５２】
また、図３（ｃ）に示すように、被写体が眼鏡をかけており、その眼鏡表面における反射光が映り込んだ眼画像では、その眼画像から得られるヒストグラムに、高い輝度値領域における度数分布が発生する。
【００５３】
このように、眼鏡による反射光や皮膚による反射光が映り込んでいる図３（ｂ）、（ｃ）においては、その眼画像から得られるヒストグラムでは高い輝度値領域において度数分布が発生する。しかし、その度数分布の形状は、眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像と、皮膚による反射光が映り込んだ眼画像で異なる。
【００５４】
図３（ｃ）に示すように、眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像におけるヒストグラムでは、高い輝度値領域において、局所的にピークを有しその周辺の輝度値には度数分布がないインパルス波形のような分布波形となっている。これは、眼鏡表面が均一なため、照明光があたかも鏡面反射のように眼鏡表面で反射し、それが眼画像内に映り込むためと考えられる。一方、図３（ｂ）に示すように、皮膚による反射光が映り込んだ眼画像におけるヒストグラムでは、高い輝度値領域において局所的なピークを有してはいるが、インパルス波形のような分布波形ではなく、その周辺の輝度値にもなだらかに連続した度数分布がある分布波形となっている。これは、皮膚表面が眼鏡表面のように均一ではなく多少の凹凸を有するため、その表面における照明光の反射光が多少の乱反射成分を含むためと考えられる。
【００５５】
本発明においては、この反射光の違いによって発生するヒストグラムの分布波形の違いに着目し、高い輝度値領域において発生する度数分布が局所的なピークを有していないか、そして、局所的なピークを有している場合にはその周辺の輝度値における度数分布がなだらかに連続した変化となっていないかを判断することで、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれているかどうかを判定する。
【００５６】
図４は、本発明の実施の形態１における認証装置１で撮影された眼画像から得られる輝度値に関するヒストグラムのうち高い輝度値領域の輝度分布を拡大した図である。また、図４（ａ）は皮膚表面による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムの拡大図（図３（ｂ）のヒストグラムの破線で囲った部分の拡大図）であり、図４（ｂ）は眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムの拡大図（図３（ｃ）のヒストグラムの破線で囲った部分の拡大図）である。また、Ｘ軸に示す輝度値では、輝度値ｎが最大輝度値である。
【００５７】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、皮膚表面による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムおよび眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムは共に、輝度値ｎ−３における度数がピークとなっている。そして、図４（ｂ）に示すように、眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムでは、輝度値ｎ−２における度数および輝度値ｎ−４における度数が小さいため、輝度値ｎ−３における度数から輝度値ｎ−２における度数を引いた値、および輝度値ｎ−３における度数から輝度値ｎ−４における度数を引いた値は共に、輝度値ｎ−３における度数とほぼ等しい値となっている。
【００５８】
一方、図４（ａ）に示すように、皮膚による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムでは、輝度値ｎ−２における度数および輝度値ｎ−４における度数が、図４（ｂ）に示した眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムと比べて大きくなっている。そのため、輝度値ｎ−３における度数から輝度値ｎ−２における度数を引いた値、および輝度値ｎ−３における度数から輝度値ｎ−４における度数を引いた値は共に、眼鏡による反射光が映り込んだ眼画像のヒストグラムの場合と比べて小さな値となっている。
【００５９】
すなわち、ひとつの輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差、およびその輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差をヒストグラムの各輝度値についてそれぞれ求め、得られた差分をそれぞれしきい値と比較すれば、ヒストグラムの高い輝度値領域に度数分布が存在する場合に、それが眼鏡での反射光によるものかどうかを判別することが可能となる。そこで、本発明の実施の形態１では、ヒストグラムの高い輝度値領域にある度数分布の分布形状を、各輝度値について順次その前後の輝度値との度数の差を求めそれをしきい値と比較することで判定し、被写体が眼鏡をかけているかどうかを判断する構成としている。
【００６０】
図５は、本発明の実施の形態１における認証装置１に含まれる眼鏡判別部３１の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図５に示すように、本発明の実施の形態１における眼鏡判別部３１は、前処理部２３から送られてくる眼画像データからヒストグラムを作成するヒストグラム作成部３１１と、ヒストグラム作成部３１１で作成されるヒストグラムデータを記憶するヒストグラム用メモリ３１２と、第１の比較部３１３と、第２の比較部３１４と、判断部３１５とを備えている。
【００６２】
ヒストグラム作成部３１１は、前処理部２３から送られてくる眼画像データにもとづき、その輝度値に関するヒストグラムを作成する。このとき、ヒストグラム作成部３１１は、輝度値０から最大輝度値までのすべての輝度値に関してそれぞれ度数を求めヒストグラムを作成する構成としてもよいが、眼鏡による反射光の輝度値が高いことから、比較最小輝度値を任意に定め、比較最小輝度値以上の輝度値に関してヒストグラムを作成する構成としてもかまわない。この構成では、例えば、ヒストグラム用メモリ３１２の記憶容量を削減すると共に、第１の比較部３１３および第２の比較部３１４における比較処理に掛かる時間を短縮するといった効果を得ることも可能である。
【００６３】
ヒストグラム用メモリ３１２は、一般に知られている半導体メモリによって構成された記憶装置からなり、ヒストグラム作成部３１１によって作成されるヒストグラムを記憶する。また、ヒストグラム用メモリ３１２内部に記憶されたヒストグラムは定期的にリセットされ、その後新たにヒストグラムが記憶される。なお、このリセットの周期は任意でかまわないが、新しい眼画像が取得されるタイミングでリセットされる構成としてもよい。
【００６４】
第１の比較部３１３は、撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムがヒストグラム作成部３１１で作成された後、各輝度値における度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差を求め、その差と第１のしきい値との大小関係を比較する。
【００６５】
第２の比較部３１４は、撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムがヒストグラム作成部３１１で作成された後、各輝度値における度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を求め、その差と第２のしきい値との大小関係を比較する。
【００６６】
なお、第１の比較部３１３および第２の比較部３１４では、作成されたヒストグラムにおける最も小さい輝度値から順に１ずつ輝度値を大きくしていき、それぞれの輝度値において上述した比較を行う構成としてもよいが、眼鏡による反射光の輝度値が高いことから、比較最小輝度値を任意に定め、比較最小輝度値以上の輝度値に関して上述した比較を行う構成としてもかまわない。こうすることで、使用するメモリ量の削減や処理に掛かる時間の短縮を図ることができる。また、この比較最小輝度値を、照明光の発光輝度にもとづいての変更が可能な可変値とする構成とすれば、このときの処理の精度をさらに向上させることも可能である。
【００６７】
判断部３１５は、第１の比較部３１３および第２の比較部３１４における比較結果から、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれているかどうかの判断を行う。そして、ある輝度値において、第１の比較部３１３での比較で差分が第１のしきい値より大きく、かつ第２の比較部３１４での比較で差分が第２のしきい値より大きければ、判断部３１５は、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれていると判断する。なお、判断部３１５は、最大輝度値のときには、その輝度値よりも大きい輝度値が存在しないことから、第１の比較部３１３の結果だけで判断する。
【００６８】
図６は、本発明の実施の形態１における認証装置１の動作を示すフローチャートである。まず、被写体が認証装置１の前に顔を配置して誘導鏡１３を見ながら眼の位置合わせを行った後、認証開始の指示または登録開始の指示を入力する等して認証動作または登録動作を開始させる（Ｓ１１）。すると照明制御部１１は照明用ＬＥＤ１２のいずれか１対のＬＥＤを発光させ、撮影部２０は照明用ＬＥＤ１２からの照明光が照射された被写体の眼画像を撮影する（Ｓ１２）。
【００６９】
前処理部２３は取得した眼画像のフォーカス、輝度、コントラスト等の画質が適切であるかを判定し、適切でない場合には被写体に対する指示等の必要な処理を行い、再度眼画像を取り込む（Ｓ１３）。前処理部２３において画質が適切であると判断された眼画像については、その輝度値に関するヒストグラムをヒストグラム作成部３１１が作成する（Ｓ２０）。
【００７０】
第１の比較部３１３は、作成されたヒストグラムの各輝度値に関し、それぞれの度数とその輝度値よりも１小さい輝度値における度数との差を求め（Ｓ２１）、その差と第１のしきい値との大小関係を比較する（Ｓ２２）。また、第２の比較部３１４は、上述したそれぞれの度数とその輝度値よりも１大きい輝度値における度数との差を求め（Ｓ２３）、その差と第２のしきい値との大小関係を比較する（Ｓ２４）。
【００７１】
判断部３１５は、ステップＳ２２における比較およびステップＳ２４における比較の結果から、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれているかどうかの判断を行う。なお、このとき、最大輝度値に関して比較を行うときには、その輝度値よりも大きい輝度値が存在しないことからステップＳ２４における比較結果を無視し、ステップＳ２２における比較の結果だけで判断を行う（Ｓ２５）。
【００７２】
そして、ステップＳ２２における第１の比較部３１３での比較の結果が大であり、かつステップＳ２４における第２の比較部３１４での比較の結果が大であれば、判断部３１５は、撮影された眼画像内に眼鏡による反射光が含まれていると判断し、照明部に照明の切り換えを指示し（Ｓ２６）、ステップＳ１２にもどって再度眼画像を取り込む。
【００７３】
また、ステップＳ２２における比較またはステップＳ２４における比較のいずれかの比較結果が大でなければ、比較が行われている輝度値が最大輝度値かどうかの判断がなされ（Ｓ２７）、最大輝度値でなければ、その輝度値よりも１大きい輝度値の度数に関して比較を行うための準備がなされ（Ｓ２８）、ステップＳ２１およびステップＳ２３にもどって再度比較が行われる。
【００７４】
比較が行われている輝度値が最大輝度値であれば、瞳孔検出部３２は撮影された眼画像から瞳孔位置とその半径を検出する。そして眼位置判断部３３は、瞳孔検出部３２において検出された瞳孔の位置およびその半径から、撮影された眼画像において、眼が適切な位置に適切な大きさで写っているかどうかを判断する（Ｓ３０）。そして、適切ではないと判断した場合には、ステップＳ１２にもどって再度眼画像を取り込む。
【００７５】
ステップＳ３０において適切であると判断された眼画像については、認証画像取得部３４がそれを認証用または登録用の眼画像として虹彩情報処理部４０に出力する（Ｓ４０）。虹彩情報処理部４０では、瞳孔の中心座標にもとづき眼画像データの中から虹彩画像を切り出す（Ｓ４１）。そして、虹彩画像を虹彩の模様を数値で示す固有の認証情報に変換し（Ｓ４２）、撮影された眼画像に関して認証動作を行うように設定されている場合には（Ｓ４３）、登録されている登録認証情報と比較することによって認証動作を実行する（Ｓ４４）。また、撮影された眼画像に関して登録動作を行うように設定されている場合には、ステップＳ４２で得られた認証情報を登録認証情報として記憶部４３に登録する動作を実行する（Ｓ４５）。
【００７６】
以上述べたように、本発明の実施の形態１では、撮影された眼画像の輝度値に関するヒストグラムを作成し、そのヒストグラムから得られる度数の分布波形から、撮影された眼画像に眼鏡による反射光が含まれているかどうかを判定する。
【００７７】
これにより、眼鏡による反射光を高い確度で検出することができるようになる。そして、例えば、撮影された眼画像に眼鏡による反射光が含まれていると判定された場合には、照明部１０から被写体に照明される照明光の照射角度を変えて再度眼画像を撮影する等して眼画像内に眼鏡による反射光が映り込まない眼画像を取り込むことが可能となり、虹彩に関し精度の高い認証情報を得ることができるようになる。
【００７８】
なお、本発明の実施の形態１では、照明用ＬＥＤ１２をそれぞれ１つのＬＥＤで構成する説明を行ったが、何らこの構成に限定するものではない。例えば、照明用ＬＥＤ１２のそれぞれを複数のＬＥＤで構成してもよい。このように、照明用ＬＥＤ１２のそれぞれを複数のＬＥＤで構成する場合は、一つ一つのＬＥＤが発光輝度の比較的小さいＬＥＤであってもよく、また、発光させるＬＥＤの数を変えることで被写体の眼を照射する際の光量を制御することができる。
【００７９】
また、本発明の実施の形態１では、照明用ＬＥＤ１２を３対のＬＥＤで構成する説明を行ったが、これは、被写体の眼に対する照明光の照射角度の組み合わせを多くするためである。しかし、本実施の形態を何らこの構成に限定するものではなく、例えば、照明用ＬＥＤ１２を３対以上の照明用ＬＥＤで構成してもよく、３対以下の照明用ＬＥＤで構成してもよい。
【００８０】
あるいは、照明用ＬＥＤ１２を１対のＬＥＤで構成し、そのＬＥＤを移動させることができるような可動部を備えた構成としてもよい。このような構成とすることで、照明用ＬＥＤ１２を可動部によってレンズ２１に近い位置と遠い位置とに移動させることができ、被写体の眼に対する照明光の照射角度が異なる眼画像を撮影することができる。また、物理的に照明用ＬＥＤ１２を移動させるだけでなく、レンズやプリズム、鏡等の反射や屈折、分光等を行う一般に知られた手段を用い、あるいはそれらを組み合わせ、光の屈折や反射を利用して照明用ＬＥＤ１２からの照明光の光路を変えて、被写体の眼に対する照明光の照射角度を変えるようにすることも可能である。
【００８１】
なお、本発明の実施の形態においては、照明用ＬＥＤ１２からの照明光を近赤外光とする構成を説明した。これは、虹彩が赤外光を反射しやすい特性を持っているため、撮影された眼画像のコントラストがより大きくなり判別の精度が向上するからである。また、可視光を遮光し、近赤外光を透光する一般に知られているフィルタ等で照明用ＬＥＤ１２を覆う等することでも同様の構成とすることができる。
【００８２】
なお、本発明の実施の形態においては、照明用ＬＥＤ１２を誘導鏡の左右両脇に配置する構成を説明したが、例えば、照明用ＬＥＤ１２を誘導鏡の上下に配置する構成等であってもよい。いずれにしても、照明用ＬＥＤ１２から被写体に適切な照射角度で適切に照明光を照射することができるように、最適な位置に配置することが望ましい。
【００８３】
なお、本発明の実施の形態において説明したしきい値等の各種の値は眼画像撮影装置を設置する場所の環境や照明光の輝度、光量等の撮影条件によって異なるので、実験等で最適値を求め適宜設定することが望ましい。
【００８４】
なお、本発明の実施の形態において説明した認証装置は、眼画像撮影装置で撮影した眼画像を表示する液晶やＥＬ等を用いた表示部（図示せず）を備えていてもよい。このとき、表示部が認証装置の管理者等の確認用として使用される場合は、表示部を認証装置から離れたところに設置できるようにすることが望ましい。
【００８５】
また、本発明の実施の形態ではレンズの前面に誘導鏡を配置した構成を説明したが、レンズ部と誘導鏡とを一体とする構成や、レンズ部の近傍に誘導鏡を配置する構成等であってもかまわない。また、本発明の実施の形態において、誘導鏡は、被写体が眼の水平位置および眼とレンズ部との距離を把握するために用いているに過ぎず、例えば、映像や音声等による指示によって被写体の眼を適切な位置に誘導することができるように構成することで、誘導鏡を用いない構成とすることも可能である。
【００８６】
また、本発明の実施の形態では、先に、撮影された眼画像の画質判定を行い、その後、眼鏡による反射光の有無の判別を行う構成を説明したが、例えば、先に、眼鏡による反射光の有無の判別を行い、その後、撮影された眼画像の画質判定を行う構成としてもよい。
【００８７】
また、本発明の実施の形態の認証装置においては、眼画像撮影装置と虹彩情報処理部とが一体になった構成として説明したが、何らこの構成に限定するものではなく、眼画像撮影装置、虹彩情報処理部等、各構成要素が別々の機器として構成されていてもよく、あるいは眼画像撮影装置単体を眼画像を撮影するためだけの目的に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る眼鏡判別装置および認証装置ならびに眼鏡判別方法によれば、照明光に関する制限が少なく、眼画像に映り込んだ眼鏡による反射光を高い確度で判別することができ、また、皮膚による反射光と眼鏡による反射光とを区別して判別することができるので、眼鏡判別装置および認証装置ならびに眼鏡判別方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態１における認証装置の概要を示す外観図
【図２】同認証装置の構成を示すブロック図
【図３】同認証装置で撮影された眼画像とその眼画像から得られる輝度値に関するヒストグラムを示した図
【図４】同認証装置で撮影された眼画像から得られる輝度値に関するヒストグラムのうち高い輝度値領域の輝度分布を拡大した図
【図５】同認証装置に含まれる眼鏡判別部の構成を示すブロック図
【図６】同認証装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００９０】
１    認証装置
１０    照明部
１１    照明制御部
１２    照明用ＬＥＤ
１３    誘導鏡
２０    撮影部
２１    レンズ
２２    撮像素子
２３    前処理部
３０    画像信号処理部
３１    眼鏡判別部
３２    瞳孔検出部
３３    眼位置判断部
３４    認証画像取得部
４０    虹彩情報処理部
４１    虹彩認証処理部
４２    虹彩情報登録部
４３    記憶部
５０    眼画像撮影装置
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ    眼画像
３１１    ヒストグラム作成部
３１２    ヒストグラム用メモリ
３１３    第１の比較部
３１４    第２の比較部
３１５    判断部
【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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