(57)【要約】【課題】セキュリティシステムの虹彩認証装置が虹彩に焦点の合った鮮明な虹彩画像を得ることができるよう、認証対象者が眼鏡をかけているか否かをあらかじめ検出する眼鏡検出装置を提供する。【解決手段】本発明の眼鏡検出装置は、対象物までの距離を測定し距離情報を出力する測距センサ１１と、距離情報に基づき眼鏡の有無を判定する演算部３０とを有し、演算部３０は距離情報における眼鏡エッジの有無に基づき眼鏡の有無を判定することを特徴とする。【選択図】  図１
2004163356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物までの距離を測定し距離情報を出力する測距センサと、
前記距離情報に基づき眼鏡の有無を判定する演算部とを有し、
前記演算部は前記距離情報における眼鏡エッジの有無に基づき前記眼鏡の有無を判定する眼鏡検出装置。
【請求項２】
前記測距センサを可動とするためのセンサ可動部を有し、
前記センサ可動部は少なくとも独立な２軸に対して回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡検出装置。
【請求項３】
前記測距センサを複数個設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の眼鏡検出装置。
【請求項４】
前記演算部は、
前記測距センサの前記距離情報に基づき認証対象者の頭頂部の位置を検出し、前記頭頂部の位置から前記認証対象者の目の位置を予測することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の眼鏡検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の眼鏡検出装置を備えた認証システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はセキュリティシステム等で使用する眼鏡検出装置および認証システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セキュリティシステム等では、個人の虹彩の模様を用いて認証を行う方法が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。虹彩を用いる認証方法は、指紋と違い、認証対象者に対して非接触でしかも離れた箇所から認証対象者をカメラで撮像すれば済むという利点があり、今後普及することが期待される。
【０００３】
個人認証に使用するための虹彩の撮像画像は、焦点の合った鮮明な画像であるほどその認識率が高くなるため、カメラで虹彩の画像を得るときに自動焦点技術を適用し、鮮明な画像を得るようにしている。自動焦点技術に関連する従来技術として、撮像画像中の高周波成分が最大となるフォーカスレンズ位置を合焦点位置とするものがよく知られている。また、測距センサを設け、測距センサで計測した被写体までの距離に合うようにフォーカスレンズを移動させ、そこから高周波成分が最大となる位置をフィードバック制御で求め、迅速にフォーカスレンズ位置を焦点位置に合焦させるものが知られている（例えば特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特表平８−５０４９７９号公報
【特許文献２】
特開２０００−２３９４６号公報
【特許文献３】
特開２０００−１３１５９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術を、例えばセキュリティシステムの虹彩認証装置に適用した場合、眼鏡をかけた認証対象者に対しては、眼鏡自体の画像から生じる高周波成分が大きいため眼鏡そのものに焦点が合ってしまい、鮮明な虹彩の画像を得ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した事情を鑑み、セキュリティシステムの虹彩認証装置が虹彩に焦点の合った鮮明な虹彩画像を得ることができるよう、認証対象者が眼鏡をかけているか否かをあらかじめ検出する眼鏡検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の眼鏡検出装置は、対象物までの距離を測定し距離情報を出力する測距センサと、距離情報に基づき眼鏡の有無を判定する演算部とを有し、演算部は距離情報における眼鏡エッジの有無に基づき眼鏡の有無を判定する。この構成により、認証対象者が眼鏡をかけているか否かをあらかじめ検出することができる。したがって、セキュリティシステムの虹彩認証装置と組み合わせたとき、眼鏡をかけた認証対象者に対しては眼鏡専用アルゴリズムを用いる等により、確実に虹彩に焦点の合った鮮明な虹彩画像を得ることができる。
【０００８】
また、本発明の眼鏡検出装置は、測距センサを可動とするためのセンサ可動部を有し、センサ可動部は少なくとも独立な２軸に対して回転可能であること特徴とする。この構成により、小型で安価な近赤外三角測量型測距センサを用いることが可能となる。
【０００９】
また、測距センサを複数個設けた構成によれば、同時に複数箇所の測距が可能となるだけでなく、センサ可動部の動きを単純化できるので大幅な検出時間の短縮が図れる。
【００１０】
また、演算部は、測距センサの距離情報に基づき認証対象者の頭頂部の位置を検出し、頭頂部の位置から認証対象者の目の位置を予測する。したがって、測距可能な領域内の全ての点で測距するのでなく必要な最小の領域内でのみ測距するため、測定時間が短縮でき、大幅な検出時間の短縮が図れる。
【００１１】
また、本発明の認証システムは、上記の眼鏡検出装置を備えている。したがって、認証対象者が眼鏡をかけているか否かをあらかじめ検出するため、短時間で虹彩に焦点の合った鮮明な虹彩画像を得ることができ、セキュリティシステムの認識率を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の構成図である。本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置は、測距センサ１１、測距センサ１１を可動とするためのセンサ可動部２０、センサ可動部２０を制御するとともに測距センサ１１から出力される距離情報に基づき眼鏡の有無を判定する演算部３０から構成されている。
【００１４】
測距センサ１１は、測距センサ取付け位置から認証対象者１０の横顔領域までの距離を詳細に測定する。横顔領域までの距離を測定する理由は、後述するように、測距センサ１１で眼鏡のフレームあるいはレンズの縁を測定した場合の距離情報の急激な変化（以下、眼鏡エッジと略記する）を際立たせるためである。本実施の形態における測距センサ１１は小型で安価な近赤外三角測量型測距センサを用いているが、他の測距センサであってもよい。
【００１５】
センサ可動部２０は、固定基板（図示せず）と、固定基板上で水平軸Ｘに対して回転可能に保持されたＸ回転基板２３と、Ｘ回転基板２３を回転させるため固定基板上に設けられたＸ軸回転モータ２５と、Ｘ回転基板２３上で垂直軸Ｚに対して回転可能に保持されたＺ回転基板２４と、Ｚ回転基板２４を回転させるためＸ回転基板２３上に設けられたＺ軸回転モータ２６を有し、測距センサ１１はセンサ可動部２０のＺ回転基板２４上に取付けられている。
【００１６】
図２は本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の測距可能範囲を示す図である。Ｚ回転基板２４およびその上に固定された測距センサ１１は、Ｘ軸およびＺ軸の２軸に対して回転可能となりこれら２方向の回転により、測距センサ１１は図２に示す任意の位置での距離測定が可能となる。第１の実施の形態においては、身長のばらつきを考慮しておよそ８００×４００ｍｍの測距可能範囲４０を確保している。
【００１７】
演算部３０はＣＰＵ３２とその周辺回路で構成される。ＡＤ変換器３１は測距センサ１１の出力をアナログデジタル信号変換する。ＣＰＵ３２は、メモリ３３を用いてデジタル化された測距データに基づき認証対象者の眼鏡の有無を判定するとともに、モータ制御部３５を通して測距センサ１１の測距位置を制御する。
【００１８】
次に、本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の動作について説明する。
【００１９】
図３は第１の実施の形態における眼鏡検出装置の眼鏡検出手順を示すフローチャートであり、図４は測距センサ１１の測距位置の軌跡を示す図である。先ず、測距位置を測距可能範囲４０の下部中央に固定する（ステップ１）。認証対象者の有無を検出し（ステップ２）、認証対象者を検出したときは測距位置を測距可能範囲４０上部の所定のスタート位置に設定する（ステップ３）。次に、水平方向にスキャンしながら下方に向かって測定する（ステップ４、５）。この測定は対象物を検出するまで続ける。測距位置は図４においてスキャン測定（モード４）と記した軌跡を描く。この測定では測距間隔は荒くてもよい。対象物、すなわちこの場合頭部を検出したら（ステップ５）、水平方向にスキャンしながら上方に向かって測定を続け、頭部から外れると水平スキャン方向を反転する（ステップ６、７）。このときの測距位置は図４においてスキャン測定（モード６）と記した山を上るような軌跡を描き、最後に頭頂位置に到達する。次に頭頂位置に基づいておおよその目の位置を予測する。通常、目の位置は頭の長さ方向に対してほぼ中央部に位置し、顔の長さが長くとも３００ｍｍくらいなので、頭頂部から１００〜２００ｍｍの間に目があると仮定してよい。したがって頭頂部から１００ｍｍ下の位置まで測距位置を早送りし（ステップ８）、その後、眼鏡の有無の測定を行う。水平方向のスキャンは眼鏡検出に必要な顔前面側のみとし、眼鏡レンズの短径は少なくとも２０ｍｍ以上としてよいので垂直方向に２０ｍｍ間隔で移動しながら測距する（ステップ９、１０、１１）。測距位置は図４においてスキャン測定（モード９）と記した軌跡を描く。このとき眼鏡エッジが検出されれば（ステップ１０）、眼鏡ありの判定を下す（ステップ１２）。逆に眼鏡エッジが見つからず、かつ頭頂部から２００ｍｍ下の位置に到達した場合は眼鏡なしの判定を下す（ステップ１３）。なお、ステップ９以降の測定においては、眼鏡のレンズ（厚み方向、３〜５ｍｍ程度）を検出する必要があるので、水平方向の測距間隔は少なくとも２ｍｍ以下に設定するのが望ましい。
【００２０】
次に、眼鏡エッジの判定方法について説明する。
【００２１】
図５は、本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の眼鏡の有無による測距出力を示す図である。図５（ａ）は眼鏡がない場合、顔前面の目の近傍領域を水平方向にスキャンしながら距離を測定した場合の測距出力の一例であり、顔前面のほぼ滑らかな凸形状をトレースしている。しかし眼鏡がある場合は図５（ｂ）に示すように眼鏡エッジ、すなわち眼鏡のフレームあるいはレンズの縁を検出するため顔前面に急峻なエッジが現れる。
【００２２】
図６は、本発明の実施の形態における眼鏡検出装置の顔の角度による測距出力を示す図であり、いろいろな角度から認証対象者の横顔を測定した結果の一例である。図６（ａ）は認証対象者の真横から横顔を測距したときの測距位置と距離情報の出力例を示し、図６（ｂ）はやや上方かつやや後方寄りから、図６（ｃ）はやや上方かつやや前方寄りから、図６（ｄ）はやや下方かつやや後方寄りから、図６（ｅ）はやや下方かつやや前方寄りからそれぞれ認証対象者の横顔を測距したときの測距位置と距離情報の出力例を示す。認証対象者の顔の角度に依存して測定波形は変化するものの、いずれの角度であっても眼鏡を検出した場合は眼鏡エッジが現れることがわかる。したがって、測距センサ出力の中の顔前面位置に大きなエッジ出力を検出した場合には眼鏡を検出したと判定してよい。
【００２３】
図７は本発明の眼鏡検出装置と虹彩認証装置とを組み合わせたセキュリティシステムの構成例を示す図である。認証対象者１０が入室し指定位置に立つと眼鏡検出装置９１は被験者を認識し眼鏡検出を行い、その結果を虹彩認証装置９２に伝える。虹彩認証装置９２は眼鏡検出結果に基づいて所定の認証動作を行い、扉９３の開錠を行う。
【００２４】
なお、第１の実施の形態においては、測距センサ１１を用いて認証対象者の有無を検出したのち眼鏡検出動作に入ったが、例えば認証対象者が認証開始スイッチを押す等、他の認証開始指示に従って眼鏡検出動作に入ってもよい。
【００２５】
以上のように本実施の形態における眼鏡検出装置を用いると、認証対象者が眼鏡をかけているか否かをあらかじめ検出することができる。したがって、虹彩認証装置と組み合わせたとき、虹彩認証装置は眼鏡をかけた認証対象者に対しては、例えば眼鏡の存在を前提とした合焦処理を行う等、眼鏡専用アルゴリズムを用いることにより確実に虹彩に焦点の合った鮮明な虹彩画像を得ることができ、セキュリティシステムの認識率を高め、かつ動作を高速にすることができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図８は、本発明の第２の実施の形態における眼鏡検出装置の構成図であり、複数の測距センサ１１、測距センサ１１を可動とするためのセンサ可動部２０、センサ可動部２０を制御するとともに測距センサ１１から出力される距離情報に基づき眼鏡の有無を判定する演算部３０から構成されている。
【００２７】
図９は、本発明の第２の実施の形態における複数の測距センサの配置図である。第２の実施の形態は測距センサ１１を複数個用い、回転モータによる駆動制御を最小限に簡素化したところが第１の実施の形態と大きく異なる。図９に示すように、第２の実施の形態における測距センサ１１は９個あり、幅Ｗ＝４００ｍｍ、高さＨ＝２００ｍｍのＺ回転基板２４上に斜め直線上に一列に配置している。前述したように、眼鏡レンズの短径は少なくとも２０ｍｍ以上としてよいので、各測距センサ１１の垂直方向の間隔ｙは２０ｍｍ間隔としている。一方、水平方向の間隔ｘは、頭頂部のおおよその位置を検出するために５０ｍｍとしている。これは、人間の頭頂部はある程度平らであるので、これ以上狭い間隔で測定しても大きな誤差が発生しないためである。
【００２８】
これら９個の測距センサ１１に対応して、演算部３０には９個のＡＤ変換器３１を備えている。その他の構成については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００２９】
図１０は第２の実施の形態における眼鏡検出装置の眼鏡検出手順を示すフローチャートであり、図１１は複数の測距センサ１１の測距位置の軌跡を示す図である。先ず、測距位置を測距可能範囲４０の下部に固定する（ステップ５１）。認証対象者の有無を検出し（ステップ５２）、９個の測距センサ１１のうち１つでも認証対象者を検出したときは測距位置を測距可能範囲４０上部の所定のスタート位置に設定する（ステップ５３）。次に、９個の測距センサ１１を下方に移動させながら測定する（ステップ５４、５５）。この測定は頭部を検出するまで続ける。９個の測距センサ１１の測距位置は図１１においてスキャン測定（モード５４）と記した軌跡を描く。９個の測距センサ１１のうち１つでも頭部を検出したら（ステップ５５）、９個の測距センサ１１の測距位置を頭部検出位置から１００ｍｍ下の位置まで早送りする（ステップ５８）。次に、眼鏡の有無の測定を行う。９個の測距センサ１１をその位置から水平方向に移動しながら測定する（ステップ５９）。９個の測距センサ１１の測距位置は図１１においてスキャン測定（モード５９）と記した軌跡を描く。このとき９個の測距センサ１１のうち１つでも眼鏡エッジが検出されれば（ステップ６０）、眼鏡ありの判定を下す（ステップ６２）。逆に９個の測距センサ１１全て眼鏡エッジを検出しなかった場合は眼鏡なしの判定を下す（ステップ６３）。なお、水平方向の測距間隔は第１の実施の形態と同様、少なくとも２ｍｍ以下に設定するのが望ましい。
【００３０】
なお、第２の実施の形態においては測距センサ１１を９個設けたが、もちろん９個に限定されるものではなく任意に設定することができる。また、第１の実施の形態と同様、測距センサ１１を用いて認証対象者の有無を検出したのち眼鏡検出動作に入ったが、例えば認証対象者が認証開始スイッチを押す等、他の認証開始指示に従って眼鏡検出動作に入ってもよい。
【００３１】
第２の実施の形態においてはモータ制御が上述のように垂直方向に１回、水平方向に１回動くだけであるのでモータ制御が簡素化されるだけでなく、モータ動作時間が短くなる。したがって眼鏡検出時間が大幅に短縮される。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の眼鏡検出装置によれば、認証対象者が眼鏡をかけているか否かをあらかじめ検出することができるため、虹彩認証装置と組み合わせた場合、虹彩に焦点の合った鮮明な虹彩画像を得ることができ、セキュリティシステムの認識率を高め、かつ動作を高速にすることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の測距可能範囲を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の眼鏡検出手順を示すフローチャート
【図４】本発明の第１の実施の形態における眼鏡検出装置の測距センサの測距位置の軌跡を示す図
【図５】本発明の実施の形態における眼鏡検出装置の眼鏡の有無による測距出力を示す図
【図６】本発明の実施の形態における眼鏡検出装置の顔の角度による測距出力を示す図
【図７】本発明の実施の形態における眼鏡検出装置と虹彩認証装置とを組み合わせたセキュリティシステムの構成例を示す図
【図８】本発明の第２の実施の形態における眼鏡検出装置の構成図
【図９】本発明の第２の実施の形態における複数の測距センサの配置図
【図１０】本発明の第２の実施の形態における眼鏡検出装置の眼鏡検出手順を示すフローチャート
【図１１】本発明の第２の実施の形態における眼鏡検出装置の測距センサの測距位置の軌跡を示す図
【符号の説明】
１０  認証対象者
１１  測距センサ
２０  センサ可動部
２３  Ｘ回転基板
２４  Ｚ回転基板
２５  Ｘ軸回転モータ
２６  Ｚ軸回転モータ
３０  演算部
３１  ＡＤ変換器
３２  ＣＰＵ
３３  メモリ
３５  モータ制御部
４０  測距可能範囲
【図１】
2004163356.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004163356.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004163356.tif 000008
【図７】
2004163356.tif 000009
【図８】
2004163356.tif 000010
【図９】
2004163356.tif 000011
【図１０】
2004163356.tif 000012
【図１１】
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