(57)【要約】    【課題】  画像認識装置に於いて、フーリエ変換像とマッチトフィルタ間の位置合せを適宜行える様にし、測定精度を維持し、経時的な精度の低下を防止する。    【解決手段】  画像を表示する画像入力装置１と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像をフーリエ変換像として前記マッチトフィルタに投影する光学系と、前記マッチトフィルタからの光を受光する光検出器５と、前記マッチトフィルタを前記フーリエ変換像に対して相対変位させる移動手段１９とを具備する。    【選択図】          図２
2005107784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像をフーリエ変換像として前記マッチトフィルタに投影する光学系と、前記マッチトフィルタからの光を受光する光検出器と、前記マッチトフィルタを前記フーリエ変換像に対して相対変位させる移動手段とを具備したことを特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像をフーリエ変換像として前記マッチトフィルタに投影する光学系と、前記マッチトフィルタからの光をピンホールを通して受光する光検出器と、前記ピンホールを前記光に対して相対変位させる移動手段を具備したことを特徴とする画像認識装置。
【請求項３】
前記光検出器からの信号強度が極大値を示す位置に相対変位させる様、前記移動手段を駆動制御する請求項１、請求項２の画像認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２以上の画像の同一性、類似性を判定する画像認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像、例えば指紋画像、網膜上の血管像、或は顔画像等の個人特有の特徴を表す画像の認識は個人認識に利用することができる。顔画像等の画像認識による個人認識は、非接触で個人の個別認識が可能である為、ＩＤカードや暗証番号に代るセキュリティ技術として関心が高まっている。
【０００３】
認識の手法としては、画像処理によるもの、画像を光信号に変換し光相関手法を用いて高速に処理を行うものがあり、画像を光信号に変換して処理するものとして例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３に示されるものがある。
【０００４】
光信号に変換して処理する顔画像認識装置では、予め多数の認識用画像がデータベースとして用意されており、用意された画像と新しく取得した顔画像とを比較し、同一人物か否かの判定を光相関手法を用いて行っている。光処理により相関を行う場合、相関値は光強度として得られる。
【０００５】
斯かる画像認識装置の概略について図１により説明する。
【０００６】
画像認識装置は、例えばＶａｎｄｅｒ  Ｌｕｇｔ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ法、或はＪｏｉｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ法による光相関手法を用いて画像認識を行う。
【０００７】
以下は画像として顔画像を用いた例を示しているが、画像として指紋画像、網膜上の血管像等を用いた場合も同様である。
【０００８】
図１中、１は透過型液晶表示装置等の画像入力装置、２は第１のフーリエ変換レンズ、３は位相変調素子、４は第２のフーリエ変換レンズ、５は光検出器である。
【０００９】
前記画像入力装置１にはデータベースとして格納された格納顔画像６が表示され、前記画像入力装置１にコヒーレントな平行光線７が照射される。前記画像入力装置１を透過した光は前記第１のフーリエ変換レンズ２によりフーリエ変換され、前記位相変調素子３上に集光し、前記格納顔画像６のフーリエ変換像８を結像する。
【００１０】
前記位相変調素子３は、表示装置例えば液晶表示部及び該液晶表示部に表示されマッチトフィルタとして機能する位相フィルタ１１によって構成され、該位相フィルタ１１は、認識の対象となる顔を撮像した取得画像９から作成される。尚、マッチトフィルタとしては、位相型ではなく、強度変調型のフィルタで構成してもよい。
【００１１】
前記フーリエ変換像８が前記位相フィルタ１１を透過することで相関演算処理が行われ、透過光の一部はそのまま透過し（０次光）、一部は平面波（１次光）となる。
【００１２】
前記第２のフーリエ変換レンズ４を透過した０次光は前記光検出器５上に格納顔画像６′を結像し、又前記第２のフーリエ変換レンズ４を透過した１次光は前記光検出器５上に点像１２を結像する。
【００１３】
前記格納顔画像６と前記取得画像９が類似している程、前記１次光の割合が大きくなり、前記点像１２の光強度が増大する。この点像１２の光強度が相関値を表す。従って、相関値の最大値は同一の認識対象の画像から作成したフィルタにより得られたものとなる。
【００１４】
尚、前記光検出器５の受光面上又は受光面に対峙してマスク２３が設けられ、該マスク２３は前記１次光を透過するピンホール２４が設けられている。前記光検出器５には前記ピンホール２４を透過した点像１２のみが投影される様になっている。
【００１５】
而して、前記光検出器５が前記点像１２を受光し、前記光検出器５から発せられる受光信号と閾値とを比較して、本人であるか否かが判断される。
【００１６】
前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１間で光相関演算が行われ１次光が得られるが、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１間の位置合せは前記１次光の発生、即ち前記点像１２の光強度に大きく影響する。この為、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１間では、画像の表示単位であるピクセルピッチ以下の精度で位置を合わせる必要がある。
【００１７】
又、前記点像１２は前記ピンホール２４を通して前記光検出器５に投影されるので、前記点像１２の光路と前記ピンホール２４がずれると前記光路の一部がさえぎられ、或は遮断されることで、前記光検出器５の受光量に大きく影響する。従って、前記点像１２の光路に対して前記ピンホール２４の正確な位置合せが必要となる。
【００１８】
この為従来より、画像認識装置のセッティングの際には、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１間の位置合せ、及び前記点像１２の光路と前記ピンホール２４の正確な位置合せが行われている。
【００１９】
然し乍ら、従来ではその後前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１間の位置合せ、及び前記点像１２の光路と前記ピンホール２４の位置合せについては考慮されていない。前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１間の位置関係及び前記点像１２の光路と前記ピンホール２４の位置関係は、装置の搬送時の振動、姿勢変化、使用時の姿勢変化、環境温度等種々の要因で変化する可能性がある。上記した様に、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１間の位置関係がずれると１次光の発生量が低減し、前記点像１２の光路と前記ピンホール２４の位置関係がずれると前記光検出器５の受光量が減少するので、前記光検出器５で受光する前記点像１２の光強度（相関信号）が低下し、画像認識装置の認識精度が低下する可能性があった。
【００２０】
【特許文献１】特開２００２−１１７４０４号公報
【００２１】
【特許文献２】特開２００２−１１７４０６号公報
【００２２】
【特許文献３】特開２００３−２２３６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は斯かる実情に鑑み、フーリエ変換像とマッチトフィルタ間の位置合せ、又は点像の光路とピンホールの位置合せを適宜行える様にし、測定精度を維持し、経時的な精度の低下を防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像をフーリエ変換像として前記マッチトフィルタに投影する光学系と、前記マッチトフィルタからの光を受光する光検出器と、前記マッチトフィルタを前記フーリエ変換像に対して相対変位させる移動手段とを具備した画像認識装置に係り、又画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像をフーリエ変換像として前記マッチトフィルタに投影する光学系と、前記マッチトフィルタからの光をピンホールを通して受光する光検出器と、前記ピンホールを前記光に対して相対変位させる移動手段を具備した画像認識装置に係り、更に又前記光検出器からの信号強度が極大値を示す位置に相対変位させる様、前記移動手段を駆動制御する画像認識装置に係るものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像をフーリエ変換像として前記マッチトフィルタに投影する光学系と、前記マッチトフィルタからの光を受光する光検出器と、前記マッチトフィルタを前記フーリエ変換像に対して相対変位させる移動手段とを具備したので、適宜前記マッチトフィルタと前記フーリエ変換像との位置合せを行うことができ、測定精度の維持、向上が図れる。
【００２６】
又、本発明によれば、画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像をフーリエ変換像として前記マッチトフィルタに投影する光学系と、前記マッチトフィルタからの光をピンホールを通して受光する光検出器と、前記ピンホールを前記光に対して相対変位させる移動手段を具備したので、適宜前記ピンホールと前記光との位置合せを行うことができ、測定精度の維持、向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００２８】
図２により第１の実施の形態について説明する。
【００２９】
図２中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００３０】
測定光軸１７上に画像入力装置１、第１のフーリエ変換レンズ２、フィルタ表示器２１が設けられ、前記画像入力装置１と第１のフーリエ変換レンズ２との間にビームスプリッタ（又はハーフミラー）１６、前記第１のフーリエ変換レンズ２とフィルタ表示器２１との間にはビームスプリッタ（又はハーフミラー）１８が設けられている。前記ビームスプリッタ１６に対向して投光部１５が設けられ、該投光部１５はレーザ光等のコヒーレントな平行光を前記ビームスプリッタ１６を介して前記画像入力装置１に投光可能となっている。前記フィルタ表示器２１は表示器支持テーブル１９に設けられ、該表示器支持テーブル１９は前記フィルタ表示器２１を前記測定光軸１７に対して直交する２方向に移動可能である。
【００３１】
前記フィルタ表示器２１は前記位相変調素子３を具備し、該位相変調素子３に基準フィルタ或は取得画像９から得られるマッチトフィルタとして機能する位相フィルタ１１を表示する様になっている。又、表示するフィルタは認識画像の変更に伴って切替可能となっている。
【００３２】
前記光検出器５からの受光信号は信号処理部２５に入力され、所要の信号処理がなされ、演算処理部（ＣＰＵ）２６に入力される。該演算処理部２６には記憶部２８が接続され、該記憶部２８には、例えば数百人の顔画像がイメージデータとして格納され、或は測定を行うのに必要なシーケンスプログラム、制御プログラム、演算プログラム等が格納されている。又、前記演算処理部２６は駆動制御部２７を介して前記表示器支持テーブル１９の駆動を制御可能となっている。
【００３３】
前記画像入力装置１には記憶部２８に格納された画像信号が前記演算処理部２６を経て入力される様になっている。前記画像入力装置１は液晶表示装置、特に高速で表示の切替が可能な強誘電性液晶の表示装置等の表示装置を具備しており、前記画像信号が表示装置によって表示される。
【００３４】
認識対象画像の取得はデジタルカメラ等、取得画像についてデジタル信号を出力する撮像装置２９によって行うことが好ましい。該撮像装置２９で撮像した画像信号は前記記憶部２８に格納され、測定時には取得画像を基に位相フィルタ１１が作成される。
【００３５】
以下、測定作動について説明する。
【００３６】
認識対象画像が前記画像入力装置１に表示され、前記投光部１５より平行光線１４が投光されると、前記第１のフーリエ変換レンズ２により前記フィルタ表示器２１にフーリエ変換像８が投影される。又、前記フィルタ表示器２１には認識すべき画像から得られた位相フィルタ１１が表示されており、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１とで相関演算処理が行われ、０次光、１次光２０が得られる。
【００３７】
前記フィルタ表示器２１上で得られた０次光、１次光２０は前記ビームスプリッタ１８を経て前記第２のフーリエ変換レンズ４により前記光検出器５上に結像される。前記光検出器５の受光面上、又は受光面に対峙してマスク２３が設けられており、該マスク２３はピンホール２４を有し、前記第２のフーリエ変換レンズ４で集光された１次光２０のみが前記光検出器５で受光される様になっている。前記光検出器５は受光した前記１次光２０を光電変換し、相関信号として前記信号処理部２５へ出力する。前記演算処理部２６は前記信号処理部２５からの信号を基に閾値を基準として画像の一致、不一致を判断する。
【００３８】
次に、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１との位置合せについて図３、図４を参照して説明する。
【００３９】
位置合せ用の基準画像が前記画像入力装置１に表示され、該基準画像から作成された位相フィルタ１１が前記フィルタ表示器２１に表示される。
【００４０】
前記投光部１５により平行光線１４を前記画像入力装置１に投光し、基準画像のフーリエ変換像８を前記フィルタ表示器２１に投影させる。前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１から相関演算処理により１次光２０が得られ、該１次光２０は前記ビームスプリッタ１８を経て前記第２のフーリエ変換レンズ４により前記ピンホール２４を通って前記光検出器５上に集光される。
【００４１】
該光検出器５が前記１次光２０を検出している状態で、前記駆動制御部２７を介して前記表示器支持テーブル１９により前記フィルタ表示器２１がＸ，Ｙ２方向に移動される。該フィルタ表示器２１の移動により前記位相フィルタ１１と前記フーリエ変換像８とが相対変位し、前記１次光２０の強度、即ち前記光検出器５からの信号強度が変動する。信号強度の変動を図４に示す。
【００４２】
信号強度が極大値を示した時、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１が完全に位置合せされた状態である。
【００４３】
前記演算処理部２６は前記信号処理部２５からの信号を監視し、前記信号強度が極大値を示した時の前記フィルタ表示器２１の位置を演算し、その位置を記憶する。
【００４４】
前記駆動制御部２７を介して前記表示器支持テーブル１９を駆動し、前記フィルタ表示器２１を記憶した位置に位置決めする。
【００４５】
前記表示器支持テーブル１９の駆動の態様としては、最初に前記フィルタ表示器２１をスキャン駆動して極大値が得られるフィルタ表示器２１の位置を求め、後で位置決めしてもよく、或は例えばピクセルのピッチが１０μとすると、１ステップ１μで駆動し、駆動前後の前記光検出器５からの信号値を比較し、増大する方向に駆動し、増大から減少に転じた位置の前のステップの位置を極大値が得られる位置としてもよい。いずれの場合も、極大値をＸ，Ｙ２方向で求めることで前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１との適正な位置合せが行える。尚、回転方向で位置合せが必要な場合は、前記表示器支持テーブル１９に更に回転機構を設け、前記フィルタ表示器２１のＸ，Ｙ２方向及び回転方向の移動ができる様にする。
【００４６】
更に、前記フィルタ表示器２１の移動は、最初高速又は大きなステップで信号強度が増大する方向に移動し、出力値が減少した時点で低速又は小さなステップで反対方向に移動する等種々の態様が考えられる。
【００４７】
而して、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１とが何らかの要因でずれる可能性がある場合も、定期的に或は測定前に上記した位置合せを行うことで、高精度に測定を行え、或は経時的に発生する誤差を防止することができる。
【００４８】
図５により第２の実施の形態を説明する。
【００４９】
図５中、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
該第２の実施の形態では、前記マスク２３と前記光検出器５が一体化され、光検出器支持テーブル３２に設けられている。前記マスク２３、前記光検出器５は前記光検出器支持テーブル３２により前記１次光２０の光路に対して直交する２方向に移動可能となっている。前記光検出器支持テーブル３２は駆動制御部３１を介して前記演算処理部２６により駆動が制御される。
【００５１】
所要の画像、好ましくは位置合せ用の基準画像が前記画像入力装置１に表示され、所要の画像好ましくは前記基準画像から作成された位相フィルタ１１が前記フィルタ表示器２１に表示される。
【００５２】
前記投光部１５により平行光線１４を前記画像入力装置１に投光し、前記基準画像のフーリエ変換像８を前記フィルタ表示器２１に投影させる。前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１から相関演算処理により１次光２０が得られ、該１次光２０は前記ビームスプリッタ１８を経て前記第２のフーリエ変換レンズ４により前記ピンホール２４を通って前記光検出器５上に集光される。
【００５３】
該光検出器５が前記１次光２０を検出している状態で、前記マスク２３を前記駆動制御部３１を介して前記光検出器支持テーブル３２によりＸ，Ｙ２方向に移動する。前記マスク２３の移動により前記１次光２０と前記ピンホール２４との位置が相対変位し、前記１次光２０の前記光検出器５への到達光量が変化する。到達光量の変化は、即ち前記光検出器５からの信号強度の変動として現れる。信号強度の変動は図４で示したのと同様である。
【００５４】
信号強度が極大値を示した時、前記点像１２の光路と前記ピンホール２４とが完全に位置合せされた状態である。
【００５５】
前記演算処理部２６は前記信号処理部２５からの信号を監視し、前記信号強度が極大値を示した時の前記マスク２３の位置を演算し、その位置を記憶する。
【００５６】
前記駆動制御部３１を介して前記光検出器支持テーブル３２を駆動し、前記マスク２３を記憶した位置に位置決めする。
【００５７】
前記光検出器支持テーブル３２の駆動の態様としては、上記した第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】
而して、前記点像１２と前記ピンホール２４とを定期的に或は測定前に位置合せを行うことで、測定を高精度に行え、或は経時的に発生する誤差を防止することができる。
【００５９】
尚、画像認識装置としては、前記表示器支持テーブル１９、前記光検出器支持テーブル３２の双方を設けて、前記フーリエ変換像８と前記位相フィルタ１１との位置合せ、前記点像１２と前記ピンホール２４との位置合せを共に行って更に測定精度の向上を図ってもよい。
【００６０】
更に、上記実施の形態では、ピンホールと光検出器とが別体として述べたが、光検出器の受光面を微小面積として、受光面そのものをピンホールと兼用してもよい。この場合には、光検出器自体が光束を制限する為のピンホールとしても機能するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明が実施される画像認識装置の概念を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施の形態を示す概略構成図である。
【図３】位置合せが行われるフーリエ変換像と位相フィルタとの関係を示す説明図である。
【図４】位置合せを行う場合の光検出器からの信号の強度の変化を示す図である。
【図５】本発明の第２実施の形態を示す概略構成図である。
【図６】位置合せが行われるピンホールと点像との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１              画像入力装置
２              第１のフーリエ変換レンズ
４              第２のフーリエ変換レンズ
５              光検出器
８              フーリエ変換像
１１            位相フィルタ
１５            投光部
１７            測定光軸
１９            表示器支持テーブル
２０            １次光
２１            フィルタ表示器
２３            マスク
２４            ピンホール
２５            信号処理部
２６            演算処理部
２８            記憶部
３２            光検出器支持テーブル
【図１】
2005107784.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005107784.tif 000006
【図５】
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【図６】
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