(57)【要約】【課題】  様々な虹彩の色をもった人々を被認証者とする使用環境であっても認証精度の高い虹彩認証装置等を提供する。【解決手段】  中心波長の異なる複数の光源を備える光源部１と、複数の光源の中から一つを選択する光源選択部１１と、選択された光源を用いて被認証者の虹彩２０の画像を撮像する撮像部２と、撮像部２で撮像された画像の中から最も虹彩を鮮明に捉えている画像を１つ選択する画像選択部１３と、画像選択部１３で選択された画像からアイリスデータを検出するアイリスデータ検出部１４と、アイリスデータ検出部１４で検出された被認証者のアイリスデータをあらかじめ登録データとして記憶する記憶部７と、アイリスデータ検出部１４で検出された被認証者のアイリスデータと記憶部７に記憶された登録データとを照合する照合部１２とを備える。【選択図】        図２
2005062990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被認証者の虹彩パターンを検出して認証する虹彩認証装置であって、
中心波長の異なる複数の光源を備える光源手段と、
前記複数の光源の中から一つを選択する光源選択手段と、
前記選択された光源を用いて前記被認証者の虹彩の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて前記被認証者を認証する認証手段と
を備えることを特徴とする虹彩認証装置。
【請求項２】
前記認証手段は、
前記撮像手段で撮像された画像の中から１つの画像を選択する画像選択手段と、
前記画像選択手段で選択された画像からアイリスデータを検出するアイリスデータ検出手段と、
前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータをあらかじめ登録データとして記憶する記憶手段と、
前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータと、前記記憶手段に記憶された前記登録データとを照合する照合手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の虹彩認証装置。
【請求項３】
前記光源選択手段は、前記複数の光源をあらかじめ決められた順序で選択する
ことを特徴とする請求項１または２記載の虹彩認証装置。
【請求項４】
前記光源選択手段は、前記複数の光源の選択順序が変更可能である
ことを特徴とする請求項１または２記載の虹彩認証装置。
【請求項５】
前記画像選択手段は、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある特徴点の輝度のピークが一番高い画像を選択する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の虹彩認証装置。
【請求項６】
前記画像選択手段は、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある特徴点付近の輝度の傾斜角度が一番大きい画像を選択する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の虹彩認証装置。
【請求項７】
前記画像選択手段は、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある空間周波数帯のレベルが最大になる画像を選択する
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の虹彩認証装置。
【請求項８】
被認証者の虹彩パターンを検出して認証する虹彩認証装置における虹彩認証方法であって、
前記虹彩認証装置は、中心波長の異なる複数の光源を備える光源手段を備え、
前記虹彩認証方法は、
前記複数の光源の中から一つを選択する光源選択ステップと、
前記光源選択ステップで選択された光源を用いて前記被認証者の虹彩の画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された画像に基づいて前記被認証者を認証する認証ステップと
を含むことを特徴とする虹彩認証方法。
【請求項９】
前記認証ステップは、
前記撮像ステップで撮像された画像の中から１つの画像を選択する画像選択ステップと、
前記画像選択ステップで選択された画像からアイリスデータを検出するアイリスデータ検出ステップと、
前記アイリスデータ検出ステップで検出された前記被認証者のアイリスデータをあらかじめ登録データとして記憶する記憶ステップと、
前記アイリスデータ検出ステップで検出された前記被認証者のアイリスデータと、前記記憶ステップで記憶された前記登録データとを照合する照合ステップと
を備えることを特徴とする請求項８記載の虹彩認証方法。
【請求項１０】
前記光源選択ステップは、前記複数の光源をあらかじめ決められた順序で選択する
ことを特徴とする請求項８または９記載の虹彩認証方法。
【請求項１１】
前記光源選択ステップは、前記複数の光源の選択順序が変更可能である
ことを特徴とする請求項８または９記載の虹彩認証方法。
【請求項１２】
前記画像選択ステップは、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある特徴点の輝度のピークが一番高い画像を選択する
ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の虹彩認証方法。
【請求項１３】
前記画像選択ステップは、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある特徴点付近の輝度の傾斜角度が一番大きい画像を選択する
ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の虹彩認証方法。
【請求項１４】
前記画像選択ステップは、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある空間周波数帯のレベルが最大になる画像を選択する
ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の虹彩認証方法。
【請求項１５】
被認証者の虹彩パターンを検出して認証する虹彩認証装置のためのプログラムであって、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の虹彩認証装置が備える手段としてコンピュータを機能させる
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セキュリティシステム等に使用される虹彩認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入室管理システム等のセキュリティシステムに使用される個人認証装置には、様々な方式のものがある。虹彩認証は、バイオメトリクスによる個人認証の一種である。目の瞳孔の周りが虹彩であり、瞳孔に入る光の量を調節する働きがある。虹彩の模様は個人により異なり、伸縮しても幾何学的パターンは変わらないため、虹彩の模様は個人の認証のために用いることができる。虹彩認証は、他の方式と比べて認証精度が高いなどの特徴を持ち、すでに多くの環境で実用化されている。
【０００３】
従来の虹彩認証装置として様々なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。虹彩認証装置の更なる認証精度の向上のため、光源、フィルター、光学系の構成の工夫等がなされ、虹彩の検出精度の向上が図られている。特許文献１に開示された装置では、光源に発光ダイオードを用いており、被写体を効果的に撮像できる波長の発光ダイオードを使用している。
【特許文献１】特開２００３−１５７４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、以下に述べる問題がある。
虹彩の色は万人に共通ではなく、虹彩に存在するメラニン顆粒が多ければ黒褐色から褐色に見え、少ない場合には灰色から青色となる。黒人や黄色人種は色素の量が多く、白色人種は色素の量が少ない。また、メラニンを作ることができない病気をもった人の場合は、虹彩の裏にある血管が透けて赤くみえる。その上、個人差もあるため、発光ダイオードの波長とずれた虹彩の色をもった被認証者に対する認証精度が劣ってしまい、特に、様々な虹彩の色をもった人々を被認証者とする使用環境にあっては、登録者である正しい被認証者に対して認証しなかったり、逆に、登録者ではない被認証者に対して認証してしまったりする誤りが多く発生する可能性が高まる。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、様々な虹彩の色をもった人々を被認証者とする使用環境であっても認証精度の高い虹彩認証装置等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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る虹彩認証装置は、中心波長の異なる複数の光源を備える光源手段と、前記複数の光源の中から一つを選択する光源選択手段と、前記選択された光源を用いて前記被認証者の虹彩の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて前記被認証者を認証する認証手段とを備える。さらに、前記認証手段は、前記撮像手段で撮像された画像の中から１つの画像を選択する画像選択手段と、前記画像選択手段で選択された画像からアイリスデータを検出するアイリスデータ検出手段と、前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータをあらかじめ登録データとして記憶する記憶手段と、前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータと前記記憶手段に記憶された前記登録データとを照合する照合手段とを備える。
【０００７】
前記画像選択手段は、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある特徴点の輝度のピークが一番高い画像を選択する、または、ある特徴点付近の輝度の傾斜角度が一番大きい画像を選択する、または、ある空間周波数帯のレベルが最大になる画像を選択することを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明は、このような装置として実現することができるだけでなく、虹彩認証方法として、あるいは、虹彩認証装置が備える手段としてコンピュータを機能させるプログラムとして実現することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光源として中心波長の異なる複数の発光ダイオードを用いるため、被認証者の虹彩のパターンが最も鮮明に撮像できる波長をもった発光ダイオードの光で撮像した画像をもとに、被認証者の特徴データであるアイリスデータを検出するので、被認証者の虹彩がどんな色であっても虹彩のパターンの検出精度が高めることができる。従って、様々な虹彩の色をもった被認証者に使用される環境であっても認証精度を高くすることができる。
【００１０】
本発明の虹彩認証装置を入室管理用のセキュリティシステム等に用いることで、認証精度の高いセキュリティシステムを実現することが可能となるので、その実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置における外観図の例である。虹彩認証装置１０は、被認証者の虹彩に光源を照射する光源部１、虹彩を撮像する撮像部２、メッセージ等を液晶画面に表示する表示部５、被認証者や管理者がボタンでデータ入力等を行うための操作部６、および、本体システム等と通信を行うためのアンテナ９を備えている。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置のブロック図である。光源選択部１１は、いずれかの光源をオンするかという制御信号を出力する。光源部１は中心波長の異なる発光ダイオードである光源１ａ、１ｂおよび１ｃを備えており、光源選択部１１からの制御信号を入力した場合、各光源の電源をそれぞれ制御して、指定された１つの光源のみを被認証者へ照射し、その他の光源は照射しないようにする。撮像部２は、虹彩をＣＣＤカメラで撮像し、画像信号を画像選択部１３に出力する。画像選択部１３は、撮像部２からの画像信号を入力し、各画像のうち認証に最適な画像を画像処理によって判断し、その画像をアイリスデータ検出部１４に出力する。アイリスデータ検出部１４は、画像選択部１３から入力した画像をもとに虹彩の特徴データであるアイリスデータを抽出する処理を行って、抽出したアイリスデータを照合部１２に出力する。照合部１２は、アイリスデータ検出部１４から入力されたアイリスデータを、記憶部７から入力した登録データと比較するためにアイリスデータと登録データとの距離を求めて、その距離としきい値との大小関係で認証するかしないかを判定し、その認証結果を入出力インターフェイス部８を介して本体システム等の外部機器に送信する。表示部５は、制御部４からの信号に基づいて、管理者や被認証者へのメッセージ等を表示する。操作部６は、管理者や被認証者によって操作された押しボタンによる入力を、制御部４に出力する。記憶部７は、管理者の設定データや、被認証者の登録用のアイリスデータなどの各種データ等を制御部４から書き込み信号として入力して記憶し、また、制御部４からの読み出し信号により記憶しているデータを制御部４に出力する。
【００１３】
図３は、虹彩からアイリスデータを生成する方法を説明するための図である。アイリスデータは、虹彩の中心を原点とする極座標において半径方向と回転方向とにあらかじめ分割された複数の領域それぞれにおける虹彩パターン（放射状に描かれる虹彩のパターン）の濃淡を示す２値データが符号化されたものである。
【００１４】
図４は、各光源の波長と発光強度の関係の例を示す図である。光源に発光ダイオードを使用しており、各発光ダイオードは発光強度のピークになる中心波長が異なっている。そのため、特性の異なった複数の発光ダイオードを光源として複数用意しておくことで、被認証者の虹彩がどんな色彩であっても、いずれかの発光ダイオードにより虹彩のパターンが鮮明に撮像できる。
【００１５】
図５は、本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置での登録動作手順を示すフローチャートである。まず、光源１ａ（例えば、虹彩が茶色系統の東洋人用の光源）のみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐａとして記録する（Ｓ１）。次に、光源１ｂ（例えば、虹彩が青色系統の西洋人用の光源）のみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐｂとして記録する（Ｓ２）。さらに、光源１ｃ（例えば、虹彩の色の薄い人用の光源）のみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐｃとして記録する（Ｓ３）。これらの３つの画像Ｐａ、ＰｂおよびＰｃの中で認証に最適な画像を判定し、それを画像Ｐとする（Ｓ４）。なお、画像の最適性の判定方法は、ある特徴点の輝度のピークが一番高い画像Ｐを採用する等の方法を用いることで、被認証者の虹彩を最も鮮明にとらえている画像を選択することができる。次に、画像処理により、画像ＰのアイリスデータＤを求める（Ｓ５）。最後に、求められたアイリスデータＤを登録データＲとして記録する（Ｓ６）。
【００１６】
図６は、本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置での認証動作手順を示すフローチャートである。まず、光源１ａ（茶）のみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐａとして記録する（Ｓ１１）。次に、光源１ｂ（青）のみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐｂとして記録する（Ｓ１２）。さらに、光源１ｃ（特殊）のみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐｃとして記録する（Ｓ１３）。これらの３つの画像Ｐａ、ＰｂおよびＰｃの中で最適な画像を判定し、それを画像Ｐとする（Ｓ１４）。最適な画像の判定方法は、図５の説明で述べた方法と同じである。次に、画像処理により、画像ＰのアイリスデータＤを求める（Ｓ１５）。アイリスデータＤを記憶部に記憶されている登録データＲと比較する（Ｓ１６）。具体的には、２つのデータのハミング距離を計算するなどの方法をとる。アイリスデータＤと登録データＲの距離がしきい値より小さい場合は（Ｓ１７でＹＥＳ）、被認証者は登録者であると認証する（Ｓ１８）が、そうでない場合は（Ｓ１７でＮＯ）、認証しない（Ｓ１９）。その後、認証するかしないかの判定データは、入出力インターフェイスを通して本体システム等の外部機器に送信される。
【００１７】
以上のように、本発明の実施の形態１における虹彩認証装置によれば、被認証者の虹彩の色が様々であるような環境で使用されても認証精度の高い虹彩認証装置を実現することができる。
【００１８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、使用環境に応じて管理者が各光源の発光順序を設定し、撮像した画像での認証が成立すれば、その時点で認証作業は終了する点が異なる。図７は、本発明の実施の形態２に係る虹彩認証装置での各光源の発光順序の設定例を示す図である。光源１ａ（茶）は、虹彩が茶色系統の東洋人用の光源である。光源１ｂ（青）は、虹彩が青色系統の西洋人用の光源である。光源１ｃ（特殊）は、虹彩の色の薄い人用の光源である。例えば、設定番号の１を選択した場合、最初に光源１ａ（茶）が発光し、次に光源１ｂ（青）、最後に光源１ｃ（特殊）が発光して、それぞれ虹彩を撮像する。また、設定番号の３を選択した場合、最初に光源１ｂ（青）が発光し、次に光源１ａ（茶）、最後に光源１ｃ（特殊）が発光して、それぞれ虹彩を撮像し、撮像した画像での認証が成立すれば、その時点で認証作業は終了し、残りの光源での撮像は行わないようにする。従って、被認証者が東洋人である場合が多い設置場所では設定番号の１を選択し、被認証者が西洋人である場合が多い設置場所では設定番号の３を選択すれば、認証時間の短縮が図れて非常に有用である。
【００１９】
図８は、本発明の実施の形態２に係る虹彩認証装置での認証動作手順を示すフローチャートである。まず、図７に示したように、管理者が設定した設定番号に従って、光源の発光順序が決定される（Ｓ３１）。発光順序の１番目の光源を１ｘとする（Ｓ３２）。次に、光源１ｘのみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐｘとして記録し（Ｓ３３）、画像処理により画像ＰｘのアイリスデータＤｘを求め（Ｓ３４）、アイリスデータＤｘを登録データＲと比較する（Ｓ３５）。アイリスデータＤｘと登録データＲのハミング距離がしきい値より小さい場合は（Ｓ３６でＹＥＳ）、被認証者は登録者であると認証して終了する（Ｓ４０）。そうでない場合は（Ｓ３６でＮＯ）、現在の光源１ｘが最後の光源かどうかを判断し（Ｓ３７）、最後の光源でなければ（Ｓ３７でＮＯ）、テーブルの次の順序にあたる光源を１ｘとおき（Ｓ３８）、再び光源１ｘのみを用いて虹彩を撮像して画像Ｐｘとして記録する（Ｓ３３）。一方、現在の光源１ｘが最後の光源であれば（Ｓ３７でＹＥＳ）、認証しない（Ｓ３９）。その後、認証するかしないかの判定データは、入出力インターフェイスを通して本体システム等の外部機器に送信される。
【００２０】
以上のように、本発明の実施の形態における虹彩認証装置によれば、被認証者の虹彩の色が様々であるような環境で使用されても認証精度の高い虹彩認証装置を実現することができる。
【００２１】
以上、本発明に係る虹彩認証装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されない。本発明の実施の形態では、光源に中心周波数が可視光領域の発光ダイオードを用いたが、例えば赤外線発光ダイオードや発光ダイオード以外のものを用いてももちろんよい。
【００２２】
また、被認証者の虹彩を最も鮮明にとらえている画像を複数の画像から選択する方法は、実施の形態１で説明を行った方法のほか、ある特徴点付近における画像の輝度の傾斜角度が一番大きいものを選択する方法がある。
【００２３】
また、撮像された画像の濃淡を空間周波数分析で解析すると、複数の画像の中で、被認証者の虹彩の色に最もマッチした光源を用いて撮像した画像において、虹彩のパターンに相当する空間周波数帯のレベルが最大となり、マッチしていない光源を用いて撮像した画像では、像がぼやけるため、虹彩のパターンに相当する空間周波数帯のレベルは低下する。このことを利用して、複数の画像から、虹彩のパターンに相当する空間周波数帯の範囲でレベルが最大値をとる画像を選択する方法等を採用しても、もちろんよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る虹彩認証装置および虹彩認証方法は、被認証者の虹彩の色が様々であるような環境で使用されても認証精度が高いという効果を有し、入室管理セキュリティシステム等に使用される虹彩認証装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置の外観図の例である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置のブロック図である。
【図３】虹彩からアイリスデータを生成する方法を説明するための図である。
【図４】各光源の波長と発光強度の関係の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置での登録動作手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置での認証動作手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る虹彩認証装置での光源の発光順序の設定例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る虹彩認証装置での認証動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１    光源部
１ａ、１ｂ、１ｃ    光源
２    撮像部
４    制御部
５    表示部
６    操作部
７    記憶部
８    入出力インターフェイス部
９    アンテナ
１０    虹彩認証装置
１１    光源選択部
１２    照合部
１３    画像選択部
１４    虹彩パターン検出部
２０    虹彩
【図１】
2005062990.tif 000003
【図２】
2005062990.tif 000004
【図３】
2005062990.tif 000005
【図４】
2005062990.tif 000006
【図５】
2005062990.tif 000007
【図６】
2005062990.tif 000008
【図７】
2005062990.tif 000009
【図８】
2005062990.tif 000010