(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象に光を照射する照射部と、
前記撮影対象を撮影するカメラと、
前記照射部と前記カメラとの間の光路上に配置され、第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光とを通過させる偏光部と、
前記偏光部を通過する前記第１の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第１の画像の画素値と、前記偏光部を通過する前記第２の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第２の画像の画素値との差分を算出し、前記差分から差分画像を生成し、前記差分画像に対してエッジ検出を行うことによりエッジ画像を生成する演算部と、
前記エッジ画像の各画素の画素値の合計に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定する判定部と、
を備える生体撮影装置。
【請求項２】
撮影対象に光を照射する照射部と、
前記撮影対象を撮影するカメラと、
前記照射部と前記カメラとの間の光路上に配置され、第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光とを通過させる偏光部と、
前記偏光部を通過する前記第１の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第１の画像の画素値と、前記偏光部を通過する前記第２の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第２の画像の画素値との比率を算出し、前記比率から除算画像を生成し、前記除算画像に対してエッジ検出を行うことによりエッジ画像を生成する演算部と、
前記エッジ画像の各画素の画素値の合計に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定する判定部と、
を備える生体撮影装置。
【請求項３】
前記偏光部は、前記照射部と前記撮影対象との間の光路上に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の生体撮影装置。
【請求項４】
前記偏光部は、前記撮影対象と前記カメラとの間の光路上に配置されることを特徴とする請求項３記載の生体撮影装置。
【請求項５】
前記第１の偏光方向と前記第２の偏光方向は直交することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体撮影装置。
【請求項６】
前記偏光部は回転可能であり、回転角に応じて偏光方向を設定可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の生体撮影装置。
【請求項７】
撮影対象に光を照射部により照射し、
前記撮影対象をカメラにより撮影し、
前記照射部と前記カメラとの間の光路上に配置された偏光部を通過する第１の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第１の画像の画素値と、前記偏光部を通過する第２の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第２の画像の画素値との差分を算出し、
前記差分から差分画像を生成し、
前記差分画像に対してエッジ検出を行うことによりエッジ画像を生成し、
前記エッジ画像の各画素の画素値の合計に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定する
処理を有する生体撮影方法。
【請求項８】
撮影対象に光を照射部により照射し、
前記撮影対象をカメラにより撮影し、
前記照射部と前記カメラとの間の光路上に配置された偏光部を通過する第１の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第１の画像の画素値と、前記偏光部を通過する第２の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第２の画像の画素値との比率を算出し、
前記比率から除算画像を生成し、
前記除算画像に対してエッジ検出を行うことによりエッジ画像を生成し、
前記エッジ画像の各画素の画素値の合計に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定する
処理を有する生体撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体撮影装置および生体撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体認証技術は本人と不可分である生体特徴を用いるため、暗証番号やパスワードのような記憶による本人確認や、印章やカードなどの物による本人確認と比べ、盗難・偽造の危険性が低いとされている。しかし、生体特徴を第三者が不正に取得し、これを複製した偽造物を用いることにより認証を成立させる「なりすまし」の可能性が指摘されている。
【０００３】
このため生体認証によって高いセキュリティレベルを実現するためには、特徴を取得しようとして観測している対象物が生体であるか、偽造物（非生体）であるかを判定する必要があり、様々な技術が開示されている。
【０００４】
直線偏光のスポット状の光を指に照射し、反射光を偏光分離して、表面反射光と内部拡散光の割合により、生体と非生体を判別する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、静脈認証と指紋認証との切り替えが可能な生体認証装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−７９１８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のスポット状の光を利用して生体と非生体を判別する技術では、照射したスポット状の光の反射光が検出器に入射することを前提としている。しかし、検出対象が手のひらの場合、手のひらは凹凸形状が複雑であり、非接触で手のひらをかざす場合には姿勢が不安定であることから、表面反射光が検出器に正しく到達するとは限らない。そのため、検出対象が生体か否か正しく判定されない場合があるという問題がある。
【０００７】
一つの側面では、本発明は、撮影対象が生体であるか否かの判定の精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態の生体撮影装置は、照射部と、偏光部と、カメラと、演算部と、判定部と、を備える。
【０００９】
前記照射部は、撮影対象に光を照射する。
前記カメラは、前記撮影対象を撮影する。
【００１０】
前記偏光部は、前記照射部と前記カメラとの間の光路上に配置され、第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光とを通過させる。
【００１１】
前記演算部は、前記偏光部を通過する前記第１の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第１の画像の画素値と、前記偏光部を通過する前記第２の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第２の画像の画素値との差分を算出し、前記差分から差分画像を生成し、前記差分画像に対してエッジ検出を行うことによりエッジ画像を生成する。
【００１２】
前記判定部は、前記エッジ画像の各画素の画素値の合計に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定する。
【発明の効果】
【００１３】
撮影対象が生体であるか否かの判定の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る生体撮影装置の構成図である。
【図２】生体に直線偏光を照射した場合の反射光を説明する図である。
【図３】実施の形態に係る生体撮影装置の第１の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る生体撮影装置の第２の構成例を示す図である。
【図５】実施の形態に係る生体撮影装置の第３の構成例を示す図である。
【図６】マルチ偏光カメラに搭載される偏光フィルタを示す図である。
【図７】実施の形態に係る生体撮影装置の第４の構成例を示す図である。
【図８】実施の形態に係る生体撮影方法のフローチャートである。
【図９】ハイパスフィルタを示す図である。
【図１０】ｓｏｂｅｌフィルタを示す図である。
【図１１】情報処理装置（コンピュータ）の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態に係る生体撮影装置の構成図である。
【００１６】
生体撮影装置１０１は、照明装置２０１、偏光部３０１−ｉ（ｉ＝１，２）、カメラ４０１、および制御回路５０１を備える。生体撮影装置１０１は、例えば、手のひらの静脈等の生体特徴によって非接触で本人確認を行う生体認証（バイオメトリクス認証）装置に適用される。
【００１７】
照明装置２０１は、撮影対象６０１に光を照射する装置である。照明装置２０１が照射する光は、例えば、赤外線や可視光である。照明装置２０１は、光源の一例である。また、照明装置２０１の数は、１つでも複数であっても良い。
【００１８】
偏光部３０１−ｉは、例えば、偏光フィルタや偏光ビームスプリッタである。偏光部３０１−ｉは、特定の偏光方向の光のみを通過させる。すなわち、偏光部３０１−ｉを通過した光は直線偏光となる。偏光部３０１−１は、照明装置２０１と撮影対象６０１の間の光路上に配置され、照明装置２０１から照射された光のうち、偏光部３０１−１に設定された特定の偏光方向の光のみを通過させる。偏光部３０１−１の数は、１つでも複数であっても良く、例えば、照明装置２０１の数と同じである。偏光部３０１−２は、撮影対象６０１とカメラ４０１の間の光路上に配置され、撮影対象６０１からの反射光のうち、偏光部３０１−２に設定された特定の偏光方向の光のみを通過させる。偏光部３０１−２の偏光方向は、例えば、偏光部３０１−ｉの偏光方向と平行（すなわち、同じ方向）または直交する。
【００１９】
カメラ４０１は、撮影対象６０１の平行偏光画像と直交偏光画像を撮影し、生成部５２１に出力する。平行偏光画像は、偏光部３０１−１の偏光方向と同じ偏光方向の偏光部３０１−２を介して撮影される画像である。直交偏光画像は、偏光部３０１−１の偏光方向と直交する偏光方向の偏光部３０１−２を介して撮影される画像である。また、カメラ４０１の数は、１つでも複数であっても良い。尚、実施の形態において、平行偏光画像と直交偏光画像は、グレースケール画像とする。
【００２０】
制御回路５０１は、制御部５１１、生成部５２１、および判定部５３１を含む。制御回路５０１は、例えば、Large Scale Integration（ＬＳＩ）、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、またはField-Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）等によって実現することができる。また、Central Processing Unit（ＣＰＵ）がメモリ等からプログラムを読み出して実行することにより、制御回路５０１の機能を実現しても良い。
【００２１】
制御部５１１は、照明装置２０１、偏光部３０１−ｉ、およびカメラ４０１の制御を行う。制御部５１１は、例えば、カメラ４０１により撮影対象６０１を撮影するときに、照明装置２０１から光を照射させる。また、例えば、偏光部３０１−ｉが回転可能な偏光フィルタである場合、制御部５１１は、平衡偏光画像または直交偏光画像を撮影するために偏光フィルタを回転させ、偏光方向を変更する。尚、偏光フィルタの偏向方向が固定されている場合、制御部５１１は、偏光フィルタを制御しなくても良い。
【００２２】
生成部５２１は、平行偏光画像と直交偏光画像との演算を行う。詳細には、生成部５２１は、平行偏光画像の各画素の画素値と直交偏光画像の各画素の画素値との差分を算出し、各画素の画素値が算出した差分である差分画像を生成する。または、平行偏光画像の各画素の画素値を直交偏光画像の各画素の画素値で除算し、各画素の画素値が除算した値である除算画像を生成する。尚、除算画像の生成において、直交偏光画像の各画素の画素値を平行偏光画像の各画素の画素値で除算してもよい。生成部５２１は、算出部の一例である。生成部５２１は、演算部の一例である。
【００２３】
判定部５３１は、差分画像または除算画像に対して、エッジ検出を行い、エッジ検出の結果に基づいて、判定対象が生体であるか否か判定する。
【００２４】
撮影対象６０１は、例えば、生体である本物の手、または非生体である手のレプリカ（模造品）である。実施の形態において、撮影対象６０１は、本物またはレプリカの手のひらであり、照明装置２０１は手のひらに赤外線を照射し、カメラ４０１は手のひらを撮影する。
【００２５】
図２は、生体に直線偏光を照射した場合の反射光を説明する図である。
図２では、図１の偏光部３０１−１、３０１−２として、偏光フィルタ３０２−１、３０２−２を用いている。
【００２６】
図２に示すように、照明装置２０１から偏光フィルタ３０２−１を介して直線偏光を撮影対象６０１である生体に照射する。
【００２７】
指や手など、生体は皮膚と内部構造からなる多層構造を示すため、その見え方は二色性反射モデルで表現することができる。すなわち、物体に光を照射した場合の戻り光は、表面で反射する光と内部で拡散してから戻る光が混ざり合った光となる。
【００２８】
生体の皮膚表面６０２で反射する光（表面反射光）は偏光状態を保ったまま反射する。一方、生体内部に入った直線偏光は、脂肪等の体組織６０３−ｊ（ｊ＝１〜９）により拡散し、偏光状態が不規則に変化した光が合成した光（内部散乱光）となる。このため、カメラの前に偏光フィルタ３０２−２を置いて観測するとき、照明側の偏光フィルタ３０２−１とカメラ側の偏光フィルタ３０２−２の偏光方向が平行になるように配置すると、表面反射光と内部散乱光のうち直線偏光と平行な成分が観測され、偏光方向が直交するように配置すると表面反射成分は遮断され、内部散乱光の直線偏光と直交する直交成分が観測される。
【００２９】
図１に示す生体撮影装置１０１で、偏光状態の異なる平行偏光画像と直交偏光画像を撮影し、これらの画像を比較すると、生体は表面反射光と内部拡散光の二色性反射特性を示すため、２つの偏光画像は異なる輝度分布を示す。しかし、非生体の場合は２つの偏光画像は同一の輝度分布を示す。この分布の差により、生体撮影装置１０１は、生体・非生体を判別する。このように生体撮影装置１０１は、皮膚の偏光特性（異方性散乱）に基づいた反射光の偏光状態の分布に基づいて、撮影対象が生体か非生体であるかを判定する。
【００３０】
以下、２つの異なる偏光状態の画像（平行偏光画像と直交偏光画像）を撮影するための生体撮影装置１０１の構成例を複数示す。
【００３１】
図３は、実施の形態に係る生体撮影装置の第１の構成例を示す図である。
生体撮影装置１１０１は、照明装置１２０１、偏光フィルタ１３０１−１、偏光ビームスプリッタ１３０１−２、ミラー１３０２、カメラ１４０１−ｉ、および制御回路１５０１を備える。
【００３２】
照明装置１２０１、偏光ビームスプリッタ１３０１、ミラー１３０２、カメラ１４０１−ｉ、および制御回路１５０１は、図１の照明装置２０１、偏光部３０１−１、偏光部３０１−２、カメラ４０１、および制御回路５０１にそれぞれ対応する。
【００３３】
照明装置１２０１は、偏光フィルタ１３０１−１を介することで、直線偏光を撮影対象６０１に照射する。
【００３４】
偏光ビームスプリッタ１３０１−２は、撮影対象６０１からの反射光を２つの直交する偏光成分に分離し、直交する２つの直線偏光を出力する。すなわち、偏光ビームスプリッタ１３０１−２は、偏光方向が互いに異なる２つの光路を有する。２つの直線偏光のうち一方の直線偏光の偏光方向は、偏光フィルタ１３０１−１の偏光方向と平行であり、カメラ１４０１−１に入力される。
【００３５】
２つの直線偏光のうち他方の直線偏光の偏光方向は、偏光フィルタ１３０１−１の偏光方向と直交し、他方の直線偏光はミラー１３０２で反射してカメラ１４０１−２に入力される。
【００３６】
これにより、カメラ１４０１−１は平行偏光画像を撮影し、カメラ１４０１−２は直交偏光画像を撮影する。カメラ１４０１−ｉは撮影した画像を制御回路１５０１に出力する。制御回路１５０１は、平行偏光画像と直交偏光画像に基づいて、撮影対象が生体であるか否か判定する。
【００３７】
第１の構成例の生体撮影装置１１０１は、偏光ビームスプリッタ１３０１を用いることで、２つの偏光状態を同時に撮影することができる。
【００３８】
図４は、実施の形態に係る撮影装置の第２の構成例を示す図である。
生体撮影装置２１０１は、照明装置２２０１、偏光フィルタ２３０１−ｉ、カメラ２４０１−ｉ、および制御回路２５０１を備える。
【００３９】
照明装置２２０１、偏光フィルタ２３０１−１、偏光フィルタ２３０１−２、カメラ２４０１、および制御回路２５０１は、図１の照明装置２０１、偏光部３０１−１、偏光部３０１−２、カメラ４０１、および制御回路５０１にそれぞれ対応する。
【００４０】
照明装置２２０１は、偏光フィルタ２３０１−１を介することで、直線偏光を撮影対象６０１に照射する。
【００４１】
撮影対象６０１からの反射光は、偏光フィルタ２３０１−２を通過して、カメラ２４０１に入力され、カメラ２４０１は撮影対象６０１を撮影し、撮影した画像を制御回路２５０１に出力する。
【００４２】
偏光フィルタ２３０１−２は、回転可能であり、制御回路２５０１からの制御により回転し、回転角に応じて偏光方向を設定可能である。
【００４３】
制御回路２５０１は、偏光フィルタ２３０１−２の偏光方向を偏光フィルタ２３０１−１と平行に設定し、撮影対象６０１をカメラ２４０１により撮影することで、平行偏光画像が撮影される。次に、制御回路２５０１は、偏光フィルタ２３０１−２の偏光方向を偏光フィルタ２３０１−１と直交するように設定し、撮影対象６０１をカメラ２４０１により撮影することで、直交偏光画像が撮影される。尚、平行偏光画像と直交偏光画像をそれぞれ撮影する時刻の差は、なるべく小さくなるようにする。
【００４４】
制御回路２５０１は、平行偏光画像と直交偏光画像に基づいて、撮影対象が生体であるか否か判定する。
【００４５】
上述の生体撮影装置２１０１では、カメラ側の偏光フィルタ２３０１−２を回転させていたが、照明装置側の偏光フィルタ２３０１−１を回転可能として、偏向方向を変更可能とし、カメラ側の偏光フィルタ２３０１−２の偏向方向が固定でも良い。その場合、制御回路２５０１は、偏光フィルタ２３０１−１の偏光方向を偏光フィルタ２３０１−２と平行に設定し、撮影対象６０１をカメラ２４０１により撮影することで、平行偏光画像が撮影される。次に、制御回路２５０１は、偏光フィルタ２３０１−１の偏光方向を偏光フィルタ２３０１−２と直交するように設定し、撮影対象６０１をカメラ２４０１により撮影することで、直交偏光画像が撮影される。
【００４６】
また、上述の生体撮影装置２１０１では、偏光フィルタ２３０１−２を回転させていたが、複数の偏光方向の偏光フィルタ（例えば、偏光フィルタ２３０１−１の偏光方向と同じ偏光方向の偏光フィルタと偏光フィルタ２３０１−１の偏光方向と直交する偏光方向の偏光フィルタ）を並べて置き、スライドさせて撮影対象６０１からの反射光が通過する偏光フィルタを切り替える方法でも良い。
【００４７】
第２の構成例の生体撮影装置２１０１では、１台のカメラで２つの偏光画像を撮影することができる。
【００４８】
図５は、実施の形態に係る撮影装置の第３の構成例を示す図である。
生体撮影装置３１０１は、照明装置３２０１、偏光フィルタ３３０１−１、マルチ偏光カメラ３４０１、および制御回路３５０１を備える。
【００４９】
照明装置３２０１、偏光フィルタ３３０１−１、および制御回路３５０１は、図１の照明装置２０１、偏光部３０１−１、および制御回路５０１にそれぞれ対応する。マルチ偏光カメラ３４０１は、偏光部３０１−２およびカメラ４０１に対応する。
【００５０】
照明装置３２０１は、偏光フィルタ３３０１−１を介することで、直線偏光を撮影対象６０１に照射する。
【００５１】
撮影対象６０１からの反射光は、マルチ偏光カメラ３４０１に入力され、マルチ偏光カメラ３４０１は撮影対象６０１を撮影し、撮影した画像を制御回路３５０１に出力する。
【００５２】
マルチ偏光カメラ３４０１は、一般的なカラーカメラに搭載されるRGBカラーフィルタの代わりに、撮像素子の各ピクセル上に角度の異なる図６に示すような偏光フィルタを搭載したカメラである。マルチ偏光カメラ３４０１の撮像素子の各ピクセルには、偏向方向が０度、４５度、９０度、１３５度のいずれかの偏光フィルタを介して、反射光が入力される。図５において、０度は、偏光フィルタ３３０１−１の偏光方向と同じ方向を示し、９０度は、偏光フィルタ３３０１−１の偏光方向と直交する方向を示す。マルチ偏光カメラ３４０１は、図６のような偏光フィルタを搭載することにより、異なる偏光状態の画像を一度に撮影することができる。マルチ偏光カメラ３４０１は、異なる偏光状態の画像（平行偏光画像と直交偏光画像）を撮影し、制御回路３５０１に出力する。
【００５３】
制御回路３５０１は、平行偏光画像と直交偏光画像に基づいて、撮影対象が生体であるか否か判定する。
【００５４】
第３の構成例の生体撮影装置は、視差を生じず、異なる偏光状態の画像を1度に取得できる。
【００５５】
図７は、実施の形態に係る撮影装置の第４の構成例を示す図である。
生体撮影装置４１０１は、照明装置４２０１−ｉ、偏光フィルタ４３０１−１−ｉ、４３０１−２、カメラ４４０１、および制御回路４５０１を備える。
【００５６】
照明装置４２０１−ｉ、偏光フィルタ４３０１−１−ｉ、偏光フィルタ４３０１−２、カメラ４４０１、および制御回路４５０１は、図１の照明装置２０１、偏光部３０１−１、偏光部３０１−２、カメラ４０１、および制御回路５０１にそれぞれ対応する。
【００５７】
第４の構成例の生体撮影装置４１０１は、２つの照明４２０１−１、４２０１−２を用いて、異なる偏光状態の画像を撮影する。
【００５８】
偏光フィルタ４３０１−１−１は、照明装置４２０１−１と撮影対象６０１との間の光路上に配置され、偏光フィルタ４３０１−１−２は、照明装置４２０１−２と撮影対象６０１との間の光路上に配置され、偏光フィルタ４３０１−２は、撮影対象６０１とカメラ４４０１との間の光路上に配置される。
【００５９】
偏光フィルタ４３０１−１−１の偏光方向は、偏光フィルタ４３０１−２の偏光方向と直交している。よって、照明装置４２０１−１から光を照射すると、偏光フィルタ４３０１−１−１により、偏光フィルタ４３０１−２の偏光方向と直交する直線偏光が撮影対象６０１に照射される。制御回路４５０１は、照明装置４２０１−１のみから光を照射させて、偏光フィルタ４３０１−２を介して、撮影対象６０１をカメラ４４０１により撮影することで、直交偏光画像が撮影される。
【００６０】
偏光フィルタ４３０１−１−２の偏光方向と偏光フィルタ４３０１−２の偏光方向は同じ（平行）である。よって、照明装置４２０１−２から光を照射すると、偏光フィルタ４３０１−１−２により、偏光フィルタ４３０１−２の偏光方向と平行の直線偏光が撮影対象６０１に照射される。制御回路４５０１は、照明装置４２０１−２のみから光を照射させて、偏光フィルタ４３０１−２を介して、撮影対象６０１をカメラ４４０１により撮影することで、平行偏光画像が撮影される。
【００６１】
カメラ４４０１は、異なる偏光状態の画像（平行偏光画像と直交偏光画像）を撮影し、制御回路３５０１に出力する。
【００６２】
制御回路３５０１は、平行偏光画像と直交偏光画像に基づいて、撮影対象が生体であるか否か判定する。
【００６３】
図８は、実施の形態に係る生体撮影方法のフローチャートである。
ステップＳ１１において、制御部５１１は、照明装置２０１を点灯させ、カメラ４０１に撮影指示を送信する。生成部５２１は、カメラ４０１から平行偏光画像を取得する。このとき、制御部５１１は、偏光部の３０１−ｉの偏光方向の設定等の必要があれば、適宜実行する。第１の構成例において、制御回路１５０１は、照明装置１２０１を点灯させ、カメラ１４０１−ｉに撮影指示を送信し、カメラ１４０１−１から撮影した平行偏光画像を取得する。第２の構成例において、制御回路２５０１は、偏光フィルタ２３０１−２の偏光方向をフィルタ２３０１−１の偏光方向と平行になるように設定する。そして、制御回路２５０１は、照明装置２２０１を点灯させ、カメラ２４０１に撮影指示を送信し、カメラ２４０１から撮影した平行偏光画像を取得する。第３の構成例において、制御回路３５０１は、照明装置３２０１を点灯させ、カメラ３４０１に撮影指示を送信し、マルチ偏光カメラ３４０１が撮影した画像のうち、平行偏光画像を取得する。第４の構成例において、制御回路４５０１は、照明装置４２０１−２を点灯させ、カメラ４４０１に撮影指示を送信し、撮影した平行偏光画像を取得する。このとき、制御回路４５０１は、照明装置４２０１−１を点灯させない。
【００６４】
ステップＳ１２において、制御部５１１は、照明装置２０１を点灯させ、カメラ４０１に撮影指示を送信する。生成部５２１は、カメラ４０１から直交偏光画像を取得する。このとき、制御部５１１は、偏光部の３０１−ｉの偏光方向の設定等の必要があれば、適宜実行する。第１の構成例において、制御回路２５０１は、ステップＳ１１でカメラ１４０１−２が撮影した直交偏光画像をカメラ１４０１−２が取得する。第２の構成例において、制御回路２５０１は、偏光フィルタ２３０１−２の偏光方向をフィルタ２３０１−１の偏光方向と直交するように設定する。そして、制御回路２５０１は、照明装置２２０１を点灯させ、カメラ２４０１に撮影指示を送信し、カメラ２４０１から撮影した直交偏光画像を取得する。第３の構成例において、制御回路３５０１は、ステップＳ１１でマルチ偏光カメラ３４０１が撮影した画像のうち、直交偏光画像を取得する。第４の構成例において、制御回路４５０１は、照明装置４２０１−１を点灯させ、カメラ４４０１に撮影指示を送信し、撮影した直交偏光画像を取得する。このとき、制御回路４５０１は、照明装置４２０１−２を点灯させない。尚、ステップＳ１１とステップＳ１２を実行する順番は、入れ替えても良い。
【００６５】
ステップＳ１３において、生成部５２１は、平行偏光画像の各画素の画素値と直交偏光画像の各画素の画素値との差分を算出し、各画素の画素値が算出した差分である差分画像を生成する。
【００６６】
ステップＳ１４において、判定部５３１は、差分画像に対するエッジ検出により、エッジ画像を生成する。詳細には、判定部５３１は、差分画像に対する微分演算により、エッジ画像の各画素の画素値（エッジ強度）を算出し、エッジ画像を生成する。例えば、微分演算において、判定部５３１は、図９に示すようなハイパスフィルタ７０１を用いる。エッジ画像の各画素の画素値は、以下のように求められる。判定部５３１は、差分画像に対し、画素値を求める画素とその隣接画素の各画素値に図９に示すようなハイパスフィルタ７０１を乗算し、各画素に対する乗算結果を合計した値を、求める画素のエッジ画像の画素値とする。
【００６７】
差分画像は偏光状態の不均一さを示すものである。生体の場合には、表面の皺などの構造による模様が局所的に現れる。こうした縞模様は局所的に特定の方向に強く現れるため、単なるエッジ検出ではなく、空間１次微分を計算するsobelフィルタ（図１０）や２次元Gaborフィルタのような方向を検出するフィルタを用いてもよい。sobelフィルタや２次元Gaborフィルタのような方向を検出するフィルタを用いることにより、より精度の高い判別をおこなうことができる。図１０に示すsobelフィルタ７０２−１〜７０２−８は、それぞれ下から上、上から下、右から左、左から右、右下から左上、左上から右下、右上から左下、および左上から右下への方向の階調差を算出し、エッジを検出するのに用いるフィルタである。判定部５３１は、図１０に示すsobelフィルタ７０２−１〜７０２−８を用いて、８方向の各方向に対するエッジを示す８個のエッジ画像を生成しても良い。尚、sobelフィルタ７０２−１〜７０２−８を用いた各方向のエッジ画像の算出方法は、上述のハイパスフィルタ７０１を用いたエッジ画像の算出方法と同様である。
【００６８】
ステップＳ１５において、判定部５３１は、エッジ画像の各画素の画素値（エッジ強度）の合計である総エッジ量を算出する。尚、図１０に示すsobelフィルタ７０２−１〜７０２−８を用いた場合は、各方向の８個のエッジ画像の各画素の画素値の合計を総エッジ量として算出する。
【００６９】
ステップＳ１６において、判定部５３１は、総エッジ量が閾値以上であるか否か判定する。総エッジ量が閾値以上である場合、制御はステップＳ１７に進み、総エッジ量が閾値未満である場合、制御はステップＳ１８に進む。尚、閾値は、固定値ではなく、学習によって変更してよい。
【００７０】
ステップＳ１７において、判定部５３１は、撮影対象が生体であると判定する。
ステップＳ１８において、判定部５３１は、撮影対象が非生体であると判定する。
【００７１】
上述のように偏光状態の異なる平行偏光画像と直交偏光画像を比較すると、生体は表面反射光と内部拡散光の二色性反射特性を示すため、２つの偏光画像は異なる輝度分布を示す。非生体の場合は２つの偏光画像は同一の輝度分布を示す。よって、生体撮影装置１０１は、エッジ検出により、皮膚の偏光特性（異方性散乱）に基づいた反射光の偏光状態の分布を求め、撮影対象が生体か非生体であるかを判定する。
【００７２】
上述の生体撮影方法では、平行偏光画像と直交偏光画像の差分を用いたが、平行偏光画像と直交偏光画像の比率を用いてもよい。すなわち、ステップＳ１３において、生成部５２１は、平行偏光画像の各画素の画素値を直交偏光画像の各画素の画素値で除算し、各画素の画素値が除算結果である除算画像を生成してもよい。尚、生成部５２１は、直交偏光画像の各画素の画素値を平行偏光画像の各画素の画素値で除算して、除算画像を生成してもよい。この場合、ステップＳ１４において、差分画像の代わりに除算画像に対するエッジ検出を行う。
【００７３】
また、上述の生体撮影方法では、生体・非生体を判定するために、エッジ検出を用いて判定したが、輝度分布の偏りを求めることができれば、この方法に限らない。例えば、判定部５３１は、差分画像に対してフーリエ変換等により、画像の空間周波数の高周波成分の量を算出し、高周波成分の量が所定値以上の場合に、撮影対象が生体であると判定してもよい。
【００７４】
実施の形態の生体撮影装置によれば、撮影対象が生体であるか否かの判定の精度を向上することができる。
【００７５】
図１１は、情報処理装置（コンピュータ）の構成図である。
実施の形態の生体撮影装置１０１は、例えば、図１１に示すような情報処理装置１によって実現可能である。
【００７６】
情報処理装置１は、ＣＰＵ２、メモリ３、入力部４、出力部５、記憶部６、記録媒体駆動部７、及びネットワーク接続部８を備え、それらはバス９により互いに接続されている。
【００７７】
ＣＰＵ２は、情報処理装置１全体を制御する中央処理装置である。ＣＰＵ２は、制御回路５０１に対応する。
【００７８】
メモリ３は、プログラム実行の際に、記憶部６（あるいは可搬記録媒体１０）に記憶されているプログラムあるいはデータを一時的に格納するRead Only Memory(ROM)やRandom Access Memory(ＲＡＭ)等のメモリである。ＣＰＵ２は、メモリ３を利用してプログラムを実行することにより、上述した各種処理を実行する。
【００７９】
この場合、可搬記録媒体１０等から読み出されたプログラムコード自体が実施の形態の機能を実現する。
【００８０】
入力部４は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、カメラ等であり、ユーザ又はオペレータからの指示や情報の入力、情報処理装置１で用いられるデータの取得等に用いられる。入力部４は、カメラ４０１に対応する。
【００８１】
出力部５は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、照明装置等である。出力部５は、ユーザ又はオペレータへの問い合わせや処理結果を出力したり、ＣＰＵ２による制御により動作する装置である。出力部５は、照明装置２０１および偏光部３０１−ｉに対応する。
【００８２】
記憶部６は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、テープ装置等である。情報処理装置１は、記憶部６に、上述のプログラムとデータを保存しておき、必要に応じて、それらをメモリ３に読み出して使用する。
【００８３】
記録媒体駆動部７は、可搬記録媒体１０を駆動し、その記録内容にアクセスする。可搬記録媒体としては、メモリカード、フレキシブルディスク、Compact Disk Read Only Memory(ＣＤ−ＲＯＭ)、光ディスク、光磁気ディスク等、任意のコンピュータ読み取り可能な記録媒体が用いられる。ユーザは、この可搬記録媒体１０に上述のプログラムとデータを格納しておき、必要に応じて、それらをメモリ３に読み出して使用する。
【００８４】
ネットワーク接続部８は、Local Area Network（ＬＡＮ）やWide Area Network（ＷＡＮ）等の任意の通信ネットワークに接続され、通信に伴うデータ変換を行う。
【００８５】
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
撮影対象に光を照射する照射部と、
前記撮影対象を撮影するカメラと、
前記照射部と前記カメラとの間の光路上に配置され、第１の偏光方向の光と第２の偏光方向の光とを通過させる偏光部と、
前記偏光部を通過する前記第１の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第１の画像と、前記偏光部を通過する前記第２の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第２の画像とを用いて演算を行う演算部と、
前記演算部の演算結果に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定する判定部と、
を備える生体撮影装置。
（付記２）
前記偏光部は、前記照射部と前記撮影対象との間の光路上に配置されることを特徴とする付記１記載の生体撮影装置。
（付記３）
前記偏光部は、前記撮影対象と前記カメラとの間の光路上に配置されることを特徴とする付記２記載の生体撮影装置。
（付記４）
前記演算結果は、前記第１の画像の各画素の画素値と前記第２の画像の各画素の画素値との差分または比率であることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の生体撮影装置。
（付記５）
前記第１の偏光方向と前記第２の偏光方向は直交することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の生体撮影装置。
（付記６）
前記偏光部は回転可能であり、回転角に応じて偏光方向を設定可能であることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の生体撮影装置。
（付記７）
前記演算部は、前記第１の画像の各画素の画素値と前記第２の画像の各画素の画素値との差分を算出し、前記差分から差分画像を生成し、前記差分画像に対してエッジ検出を行うことによりエッジ画像を生成し、
前記判定部は、前記エッジ画像の各画素の画素値の合計に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定することを特徴とする付記１記載の生体撮影装置。
（付記８）
撮影対象に光を照射部により照射し、
前記撮影対象をカメラにより撮影し、
前記照射部と前記カメラとの間の光路上に配置された偏光部を通過する第１の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第１の画像と、前記偏光部を通過する第２の偏光方向の光に基づいて前記カメラにより撮影された第２の画像とを用いて演算を行い、
演算結果に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定する
処理を有する生体撮影方法。
生体撮影方法。
（付記９）
前記偏光部は、前記照射部と前記撮影対象との間の光路上に配置されることを特徴とする付記８記載の生体撮影方法。
（付記１０）
前記偏光部は、前記撮影対象と前記カメラとの間の光路上に配置されることを特徴とする付記８記載の生体撮影方法。
（付記１１）
前記演算結果は、前記第１の画像の各画素の画素値と前記第２の画像の各画素の画素値との差分または比率であることを特徴とする付記８乃至１０のいずれか１項に記載の生体撮影方法。
（付記１２）
前記第１の偏光方向と前記第２の偏光方向は直交することを特徴とする付記８乃至１１のいずれか１項に記載の生体撮影方法。
（付記１３）
前記偏光部は回転可能であり、回転角に応じて偏光方向を設定可能であることを特徴とする付記８乃至１２のいずれか１項に記載の生体撮影方法。
（付記１４）
前記演算する処理は、前記第１の画像の各画素の画素値と前記第２の画像の各画素の画素値との差分を算出し、前記差分から差分画像を生成し、前記差分画像に対してエッジ検出を行うことによりエッジ画像を生成し、
前記判定する処理は、前記エッジ画像の各画素の画素値の合計に基づいて、前記撮影対象が生体であるか否かを判定することを特徴とする付記８記載の生体撮影方法。
【符号の説明】
【００８６】
１０１    生体撮影装置
２０１    照明装置
３０１    偏光部
４０１    カメラ
５０１    制御回路
【図１】
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【図２】
0006607755.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006607755.tif 000005
【図５】
0006607755.tif 000006
【図６】
0006607755.tif 000007
【図７】
0006607755.tif 000008
【図８】
0006607755.tif 000009
【図９】
0006607755.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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