(57)【要約】【課題】少ない演算量で目とは異なる誤った画像を排することができ、演算量の少ない簡単な検出でも確実に目位置を特定する。【解決手段】本人認証のために目画像の特定部位を解析する際の解析画像を、獲得画像から瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出して特定する目位置特定方法であって、目位置特定の際に、前記解析画像の妥当性判定を行う。妥当性判定は、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し（Ｓ１０４、Ｓ１０５）、各領域内の輝度の均一性を条件として行う（Ｓ１０６、Ｓ１０７）。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本人認証のために目画像の特定部位を解析する際の解析画像を、獲得画像から瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出して特定する目位置特定方法であって、目位置特定の際に、前記解析画像の妥当性判定を行うことを特徴とする目位置特定方法。
【請求項２】
前記妥当性判定を、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域内の輝度の均一性を条件として行うことを特徴とする請求項１に記載の目位置特定方法。
【請求項３】
前記妥当性判定を、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域の内側及び外側の輝度の均一性を条件として行うことを特徴とする請求項１に記載の目位置特定方法。
【請求項４】
目画像の特定部位を解析して本人認証を行う認証装置において、獲得画像に対して、瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出し、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域内の輝度の均一性を条件として目位置を特定する目位置特定部を備えたことを特徴とする認証装置。
【請求項５】
目画像の特定部位を解析して本人認証を行う認証装置において、獲得画像に対して、瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出し、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域の内側及び外側の輝度の均一性を条件として目位置を特定する目位置特定部を備えたことを特徴とする認証装置。
【請求項６】
前記特定部位が虹彩画像であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の認証装置。
【請求項７】
前記特定部位が網膜画像であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の認証装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、虹彩や網膜の画像情報を利用した認証を行う際の目位置特定方法及びこの方法を用いた認証装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の虹彩認証装置等は、ユーザの意思あるいは、自動フォーカス機能によって目の位置を合わせて、連続的に画像を取り込み、所定のフォーカス判定値以上の値が検出された時の画像を確定データとして、認証処理する機能を備えていた。また、認証処理のために、瞳孔、あるいは、虹彩の領域を確定するために、それぞれの境界線を抽出する機能を備えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の目位置特定方法及び認証装置においては次のような問題があった。このような従来の認証装置では、目のみならず、眼鏡、眉毛、鼻などにフォーカスが合うことも多く、目の位置に対するフォーカスが不十分であり、目とは異なる画像を獲得することがある。さらに、取り込まれた目画像全体に対し、目の位置を画像処理して検出する際、睫毛などの影響によりその位置を正確に検出しづらく、また、複雑な認証領域抽出のための演算処理を実行した後に認証処理を実行するため、認証処理全体にかかる時間が長くなるという問題があった。また、コンタクトレンズを着用している場合には、コンタクトレンズの形状と瞳孔、虹彩の形状とがともに円状であるため、コンタクトレンズのエッジを瞳孔あるいは虹彩のエッジと誤って認識してしまい、目画像の位置を正確に検出しづらいという問題もある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、少ない演算量で目とは異なる誤った画像を排することができ、演算量の少ない簡単な検出でも確実に目位置を特定できる目位置特定方法及びこの方法を用いた認証装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目位置特定方法は、本人認証のために目画像の特定部位を解析する際の解析画像を、獲得画像から瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出して特定する目位置特定方法であって、目位置特定の際に、前記解析画像の妥当性判定を行うことを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出する際に、解析画像の妥当性判定を行うことにより、目とは異なる誤った画像を認証処理にまわすことが無くなる。
【０００７】
本発明の目位置特定方法は、前記妥当性判定を、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域内の輝度の均一性を条件として行うことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、妥当性判定を、瞳孔及び虹彩領域内のそれぞれの輝度の均一性を条件として行うことにより、少ない演算量で妥当性を判定できる。また、均一の厳密性、サンプル数、サンプリング形状を調節してより実用的なものにすることが容易である。
【０００９】
本発明の目位置特定方法は、前記妥当性判定を、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域の内側及び外側の輝度の均一性を条件として行うことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、妥当性判定を、瞳孔及び虹彩領域の内側及び外側のそれぞれの輝度の均一性を条件として行うことにより、少ない演算量で妥当性を判定できる。また、均一の厳密性、サンプル数、サンプリング形状を調節してより実用的なものにすることが容易である。さらに、瞳孔及び虹彩領域の内側及び外側の輝度の均一性を条件にコンタクトレンズを着用しているときの瞳孔と虹彩の境界を検出することで、コンタクトレンズを着用している場合でも正確に目位置を特定することができる。
【００１１】
本発明の認証装置は、目画像の特定部位を解析して本人認証を行う認証装置において、獲得画像に対して、瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出し、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域の内側及び外側の輝度の均一性を条件として目位置を特定する目位置特定部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、獲得画像に対して、瞳孔及び虹彩領域内のそれぞれの輝度の均一性を条件として目位置を特定する目位置特定部を備えたことにより、目とは異なる誤った画像を認証処理にまわすことが無くなる。
【００１３】
本発明の認証装置は、目画像の特定部位を解析して本人認証を行う認証装置において、獲得画像に対して、瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心位置とそれぞれの径とを検出し、瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域から複数画素を抽出してその輝度を測定し、各領域の内側及び外側の輝度の均一性を条件として目位置を特定する目位置特定部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、獲得画像に対して、瞳孔及び虹彩領域の内側及び外側のそれぞれの輝度の均一性を条件として目位置を特定する目位置特定部を備えたことにより、目とは異なる誤った画像を認証処理にまわすことが無くなる。さらに、瞳孔及び虹彩領域の内側及び外側の輝度の均一性を条件にコンタクトレンズを着用しているときの瞳孔と虹彩の境界を検出することで、内側と外側の輝度がほぼ等しいコンタクトレンズの境界を瞳孔と虹彩の境界であると誤ることがなくなり、コンタクトレンズを着用している場合でも正確に目位置を特定することができる。
【００１５】
本発明の認証装置は、前記特定部位が虹彩画像であることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、特定部位が虹彩画像であることにより、虹彩パターンを認証データとするような認証装置に対して、目とは異なる誤った画像を認証処理にまわすことが無くなる。
【００１７】
本発明の認証装置は、前記特定部位が網膜画像であることを特徴とする。
【００１８】
上記構成において、特定部位が網膜画像であることにより、網膜の血管パターンを認証データとするような認証装置に対して、目とは異なる誤った画像を認証処理にまわすことが無くなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る一実施の形態の構成を示すブロック図である。図１に示すように、認証装置は、撮影のためのレンズ１１及び撮像素子１２と、撮像素子１２からの電気信号を処理する画像処理部１３と、この出力を解析して認証処理を行う認証処理部１８とによりなる。認証処理部１８は、虹彩解析又は瞳孔解析を行い、そのパターンマッチングにより認証処理を行う。
【００２０】
画像処理部１３は、レンズ１１を制御しオートフォーカス機能を実現するフォーカス判定部１４と、アナログ信号をデジタル信号に変換してデジタル画像を獲得、保持する画像獲得部１５と、この獲得画像に目位置を特定する座標を導入する目位置特定部１６と、この座標付き画像から認証処理用画像データを決定する認証処理画像決定部１７とによりなり、認証処理用画像データを認証処理部１８に出力する。
【００２１】
目位置特定部１６は、獲得画像から輝度変化率に基づいてエッジを検出して瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心と径を検出し目位置を特定する座標を導入する際に、この検出データの妥当性を判定する。
【００２２】
以下、目位置特定部１６で用いられる瞳孔と虹彩とのそれぞれの中心と径を検出する方法について図面を参照して説明する。
図２は本発明の一実施の形態における画像イメージを示す図、図３は本発明の一実施の形態における座標イメージを示す図、図４は本発明の一実施の形態における拡大画像イメージを示す図である。
【００２３】
本発明は、目位置が近似的に同定され、水平方向が略同定される場合に好適な技術であり、大まかな位置の同定は例えばテンプレートとのマッチングや被験者の協力により行う。すなわち、本実施形態の目位置特定部は、テンプレートマッチングを行い、図２に示すような、瞳部分に加え強膜５、睫毛８、上瞼９、下瞼１０等の周辺組織よりなる略水平な目画像を略中央にもつ画像を、画像獲得部の獲得画像より切り出す。そして、垂直方向の輝度変化パターンを測定して目が十分開いていると判断される場合に特に水平方向の輝度変化を測定することにより強膜５と虹彩との境界を検出し、検出した境界で画定される円の中心を算出して虹彩中心を検出する。
【００２４】
また、図４の目の拡大画像に示されるように、画素１９の輝度変化を測定することにより瞳孔と虹彩の境界を検出し、検出した境界で画定される円の中心を算出して瞳孔中心を検出する。以上により、図３に示す目画像の座標が導入され、図２の目画像イメージに示す、瞳孔中心座標１（ｘ＿ｐ０，ｙ＿ｐ０）、虹彩中心座標２（ｘ＿ｉ０，ｙ＿ｉ０）、瞳孔円周上任意点座標３（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）及び虹彩円周上任意点座標４（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）が得られ、瞳孔円周上任意点座標３から瞳孔径（２√（ｘ＿ｐ２＋ｙ＿ｐ２））及び虹彩円周上任意点座標４から虹彩径（２√（ｘ＿ｉ２＋ｙ＿ｉ２））が得られる。
【００２５】
次に、この目位置特定部の動作について図面を参照して以下に説明する。
図５は本発明の一実施の形態における目位置特定部の動作を示すフローチャート、図６は本発明の一実施の形態における目位置特定部による輝度測定点を示す図である。
【００２６】
図５に示すように、先ず、目画像を獲得し（ステップＳ１０１）、瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）及び径（ｒｐ）を検出し（ステップＳ１０２）、虹彩中心座標（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）及び径（ｒｉ）を検出して座標を導入する（ステップＳ１０３）。次いで、図６に示す輝度測定点のグリッド上で、瞳孔領域２２、虹彩領域２３の各々から複数の輝度値観測点２１をサンプリングし輝度値を測定する（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）。次いで、各領域内の輝度変化が所定の範囲内かどうか（輝度の均一性）を判定する（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。各領域内の輝度変化が所定の範囲内でなければ（ステップＳ１０６、Ｓ１０７：Ｎｏ）、獲得した他の獲得画像に対して上記の処理を繰り返す（ステップＳ１０１）。そして、所定の範囲内であれば、認証処理画像決定を行う（ステップＳ１０８）。
【００２７】
図７は本発明の他の実施の形態における拡大画像のイメージを示す図である。図７に示すように、画素１９の輝度変化を測定する際に、瞳孔領域の内側２４と外側２５の輝度変化及び虹彩領域の内側２５と外側２４の輝度変化を測定し、それぞれの輝度変化率が輝度判定範囲内にあること（輝度の均一性）を条件にコンタクトレンズを着用しているときの瞳孔と虹彩の境界を検出し、検出した境界で画定される円の中心を算出して瞳孔中心を検出する。コンタクトレンズを着用していると、コンタクトレンズの境界が誤って検出されることがあるが、コンタクトレンズの境界の内側２６と外側２７では輝度がほぼ等しいことからコンタクトレンズの境界を瞳孔と虹彩の境界であると誤ることがなくなる。以上により、正しく認識された瞳孔と虹彩の外形により、図３に示す目画像の座標が導入され、図２の目画像イメージに示す、瞳孔中心座標１（ｘ＿ｐ０，ｙ＿ｐ０）、虹彩中心座標２（ｘ＿ｉ０，ｙ＿ｉ０）、瞳孔円周上任意点座標３（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）及び虹彩円周上任意点座標４（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）が得られ、瞳孔円周上任意点座標３から瞳孔径（２√（ｘ＿ｐ２＋ｙ＿ｐ２））及び虹彩円周上任意点座標４から虹彩径（２√（ｘ＿ｉ２＋ｙ＿ｉ２））が得られる。
【００２８】
次に、この目位置特定部の動作について図面を参照して以下に説明する。
図８は本発明の他の実施の形態における目位置特定部の動作を示すフローチャートである。
【００２９】
図８に示すように、先ず、目画像を獲得し（ステップＳ２０１）、瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）及び径（ｒｐ）を検出し（ステップＳ２０２）、虹彩中心座標（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）及び径（ｒｉ）を検出して座標を導入する（ステップＳ２０３）。次いで、図６に示す輝度観測点のグリッド上で、瞳孔領域２２、虹彩領域２３の各々から複数の輝度値観測点２１をサンプリングし輝度値を測定する（ステップＳ２０４、Ｓ２０５）。次いで、各領域の内側と外側の輝度変化が所定の範囲内かどうか（輝度の均一性）を判定する（ステップＳ２０６、Ｓ２０７）。各領域の内側と外側の輝度変化が所定の範囲内であれば、認証処理画像決定を行う（ステップＳ２０８）。また、所定の範囲内でなければコンタクトレンズの境界であると判断する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る目位置特定方法及び認証装置によれば、瞳孔と虹彩のそれぞれの中心とそれぞれの径を検出する目位置特定部に、検出時に瞳孔と虹彩とのそれぞれの領域の複数画素の輝度を測定し、領域内の輝度の均一性による瞳孔領域、虹彩領域の妥当性を判定する機能を形成しているので、目以外の誤った画像に対して認証処理に係る複雑な演算処理を行うというような無駄な処理を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態における画像イメージを示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態における座標イメージを示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態における拡大画像イメージを示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態における目位置特定部の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態における目位置特定部による輝度測定点を示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態における拡大画像イメージを示す図である。
【図８】本発明の他の実施の形態における目位置特定部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　瞳孔中心座標
２　虹彩中心座標
３　瞳孔円周上任意点座標
４　虹彩円周上任意点座標
５　強膜（白目）
８　睫毛
９　上瞼
１０　下瞼
１１　レンズ
１２　撮像素子
１３　画像処理部
１４　フォーカス判定部
１５　画像獲得部
１６　目位置特定部
１７　認証処理画像決定部
１８　認証処理部
１９　画素
２１　各画素の輝度観測点（グリッド）
２２　瞳孔領域
２３　虹彩領域
【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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【図７】
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【図８】
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