(57)【要約】    【課題】  画像認識装置に於いて、信号処理部のバイアス分を修正した適正な閾値の設定を行う。    【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前記マッチトフィルタに投影する光学系１８，１９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、該光検出器からの受光信号を電気的に処理し相関信号として出力する信号処理部２５とを具備し、前記画像入力装置は画像の表示、非表示を交互に行い、画像非表示状態での前記信号処理部からの信号値を基に画像表示状態での前記信号処理部の相関信号を補正する様構成した。    【選択図】          図２
2005107785.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、該光検出器からの受光信号を電気的に処理し相関信号として出力する信号処理部とを具備し、前記画像入力装置は画像の表示、非表示を交互に行い、画像非表示状態での前記信号処理部からの信号値を基に画像表示状態での前記信号処理部の相関信号を補正する様構成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、該光検出器からの受光信号を電気的に処理し相関信号として出力する信号処理部とを有する画像認識ユニットを複数具備し、各画像認識ユニットからの相関信号を同一の閾値で判別する様構成したことを特徴とする画像認識装置。
【請求項３】
各ユニットの画像入力装置に基準画像を表示させ、前記マッチトフィルタを基準フィルタとした状態で、各ユニットの信号処理部から得られる相関信号のレベルを調整する請求項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（相関信号）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】
斯かる顔画像認識装置では、自己相関値（同一人物の相関信号）と相互相関値（他人の相関値）とを認識する為の閾値を設定する必要がある。閾値の設定は予め用意した数百人の顔画像データを基に自己相関値と相互相関値を取り、それらの値から閾値を設定している。閾値は他人か本人かを認識するパラメータであり、閾値をどの様に設定するかで認識結果に大きな影響を与える。
【０００６】
又、上記した相関信号の光強度は、充分と言える程得られないので、光電変換する際の光電変換回路の増幅率（ゲイン）を大きく設定する必要がある。この為、光電変換回路のオフセットやドリフトによるバイアス分が直接閾値に大きく影響し、測定精度にも影響を及していた。
【０００７】
更に、画像認識を並列処理する場合には、データ取得の同時性の問題から、同一構成のデータ処理部を並列数分だけ用意する必要があり、又各データ処理部毎に回路認識精度が同一になる様に調整する必要がある。ところが、各データ処理部に入力する光信号の強度のバラツキ、各データ処理部での信号ゲインのバラツキがあると考えられ、各データ処理部毎にそれぞれ閾値を設定する必要があった。この為、調整作業が繁雑であると共に各データ処理部間で精度を維持することが面倒であった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１７４０４号公報
【０００９】
【特許文献２】特開２００２−１１７４０６号公報
【００１０】
【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】
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、信号処理部のバイアス分を修正した適正な閾値の設定を行い、又データの並列処理を可能とし、又データを並列処理する場合に、並列処理したデータ間でのバラツキを解消し、高精度の画像認識が行える様にするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、該光検出器からの受光信号を電気的に処理し相関信号として出力する信号処理部とを具備し、前記画像入力装置は画像の表示、非表示を交互に行い、画像非表示状態での前記信号処理部からの信号値を基に画像表示状態での前記信号処理部の相関信号を補正する様構成した画像認識装置に係るものである。
【００１３】
又本発明は、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、該光検出器からの受光信号を電気的に処理し相関信号として出力する信号処理部とを有する画像認識ユニットを複数具備し、各画像認識ユニットからの相関信号を同一の閾値で判別する様構成した画像認識装置に係り、又各ユニットの画像入力装置に基準画像を表示させ、前記マッチトフィルタを基準フィルタとした状態で、各ユニットの信号処理部から得られる相関信号のレベルを調整する画像認識装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
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、該光検出器からの受光信号を電気的に処理し相関信号として出力する信号処理部とを具備し、前記画像入力装置は画像の表示、非表示を交互に行い、画像非表示状態での前記信号処理部からの信号値を基に画像表示状態での前記信号処理部の相関信号を補正する様構成したので、オフセット、ドリフト等の影響を除去でき精度の高い測定を行うことができ、又経時的な誤差の発生を防止できる。
【００１５】
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、該光検出器からの受光信号を電気的に処理し相関信号として出力する信号処理部とを有する画像認識ユニットを複数具備し、各画像認識ユニットからの相関信号を同一の閾値で判別する様構成したので、測定効率を大幅に向上でき、更に各ユニットの画像入力装置に基準画像を表示させ、前記マッチトフィルタを基準フィルタとした状態で、各ユニットの信号処理部から得られる相関信号のレベルを調整するので、各ユニットのバラツキが防止でき、測定の精度の向上、信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
以下、Ｖａｎｄｅｒ  Ｌｕｇｔ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ法による光相関手法を用いた画像認識装置の例で述べるが、Ｊｏｉｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ法による光相関手法を用いた装置でも同様に本発明を適用できる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
尚、画像認識装置として図示していないが、前記光検出器５の受光面上、或は受光面に対峙してピンホールが設けられており、前記光検出器５にはピンホールを透過した点像１２のみが投影される様になっている。
【００２６】
而して、前記光検出器５からの受光信号を閾値を基準として大小を判断して認識の対象が本人であるか否かが判断される。
【００２７】
次に、図２により本発明に係る画像認識装置の概略構成を説明する。
【００２８】
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。
【００２９】
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）２０、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）２２が設けられている。
【００３０】
前記画像入力装置１には記憶部１６からの画像信号が入力される様になっており、該画像入力装置１には液晶表示装置、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が使用されることが好ましい。前記記憶部１６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、又基準画像、該基準画像より作成した基準フィルタがイメージデータとして格納されている。
【００３１】
発光素子例えばレーザダイオード１８からのコヒーレントな光線は集光レンズ１９により平行光束とされ、前記ビームスプリッタ２０を介して画像入力装置１に入射される様になっている。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】
画像の取得はデジタルカメラ等、取得画像について映像のデジタル信号を出力する撮像装置によって行うことが好ましい。又、前記フィルタ表示器２１にフィルタ作成機能を具備させることで、前記記憶部１６より前記フィルタ表示器２１に基準画像のイメージデータを直接入力し、或は前記フィルタ表示器２１にデジタルカメラ等から直接イメージデータを入力する様にしてもよい。
【００３３】
前記フィルタ表示器２１上で得られた０次光、１次光は前記ビームスプリッタ２２を経て前記第２のフーリエ変換レンズ４により光検出器５上に結像される。前記光検出器５の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次光のみが光検出器５で受光される様になっている。尚、前記マスク２３は受光面に直接設けられてもよく、或は受光面を微小面積として、受光面自体をピンホールとして機能させてもよい。前記光検出器５は受光した１次光を光電変換し、相関信号として信号処理部２５へ出力する。該信号処理部２５は前記相関信号を増幅、Ａ／Ｄ変換する等の電気的な信号処理を行い、電気信号としての相関信号を出力し、又閾値を基準として画像の一致、不一致を判断する。
【００３４】
取得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、前記画像入力装置１に前記記憶部１６からデータベースとして格納されたイメージデータが前記画像入力装置１に順次送出され、該画像入力装置１に順次画像が表示される。表示された画像毎に１次光が前記光検出器５に投影され、相関値が測定される。前記信号処理部２５は、前記相関値と保存された閾値を基に画像の一致、不一致を判断する。
【００３５】
前記画像入力装置１に強誘電性液晶の表示装置が使用された場合、通常表示画面の焼付きを防止する為、表示画面と反転画面とを交互に表示している。
【００３６】
図３中、線Ａは画像表示タイミングを示しており、正像表示、反転像表示が交互に繰返される様になっている。線Ａで画像が表示された場合の、前記光検出器５で受光した場合の受光信号を線Ｃで示している。
【００３７】
前記画像入力装置１に表示される画像は、２値化されたものであり、画像の２０％は白色である。従って、反転画像は８０％が白色となり、反転像表示期間は、大きな光量が前記光検出器５に入射することとなり、該光検出器５の出力が飽和となる等の状態を引起す可能性があった。
【００３８】
本発明では、反転像表示期間に相当する期間、前記レーザダイオード１８を消灯する様にしている。図３中、線Ｂは前記レーザダイオード１８の点滅タイミングを示している。該レーザダイオード１８を点滅させた状態での前記光検出器５の受光信号を、線Ｄで示している。前記レーザダイオード１８を消灯することで、前記光検出器５に大きな光量が入射しない様にし、前記光検出器５の出力が飽和となる等の状態を回避する。
【００３９】
ここで、前記レーザダイオード１８の消灯時にも前記光検出器５からの信号出力αがあるが、この信号出力αは、前記レーザダイオード１８を消灯した期間での所定タイミング（図中Ｇ1 ，Ｇ2 ，Ｇ3 ，…）でサンプリングした信号であり、該信号出力αは前記信号処理部２５に於けるオフセット及びドリフト分に相当する。従って、前記反転像表示期間に相当する期間、前記レーザダイオード１８を消灯することでオフセット及びドリフトを検出することができる。
【００４０】
前記信号処理部２５は、前記レーザダイオード１８の点灯期間での所定タイミング（図中Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，…）でサンプリングされた前記光検出器５からの信号出力から前記信号出力αを差引くことで、オフセット及びドリフトの影響を除去した相関値を得る。
【００４１】
次に、画像認識装置の処理能力を向上させる為、図２で示される画像認識装置の主たる構成（例えば、記憶部１６を除く構成）をユニット化して画像認識ユニット３１とし、該画像認識ユニット３１を複数並列的に設けて信号処理をしてもよい。
【００４２】
図４は複数の画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nを並列に設けた場合を示している。図４中、図２中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００４３】
前記光検出器５からの受光信号は前記信号処理部２５に入力される。該信号処理部２５は、光電変換部２８、ゲイン変更部２９、Ａ／Ｄ変換器３０等から構成されている。
【００４４】
各画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nは、信号切替部３２-1，３２-2，…，３２-nを介して制御用ＰＣ２７に接続されている。又、前記画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nの各ゲイン変更部２９、Ａ／Ｄ変換器３０は制御部２６に接続されている。前記制御用ＰＣ２７は前記制御部２６を介して各ゲイン変更部２９のゲインを個別に設定し、又各Ａ／Ｄ変換器３０の増幅率等の信号処理状態を個別に制御可能となっている。
【００４５】
複数の前記画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nを設けた場合、各ユニットについては、前記レーザダイオード１８、前記光検出器５、光学系等の個体差、各前記信号処理部２５固有のオフセット及びドリフトがあり、各ユニット間での測定精度を同等にする為には、それぞれ別々の閾値を設定する必要がある。然し乍ら、個別に閾値を設定するのは煩雑であり、又各ユニットの測定精度を個別に管理することも困難である。
【００４６】
本発明では、前記制御用ＰＣ２７、制御部２６により各画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nの前記信号処理部２５のゲイン、増幅率等の信号処理状態を統一的に管理することで、煩雑な閾値の設定作業を簡略化し、又画像認識装置の測定精度のバラツキの防止を行っている。
【００４７】
即ち、画像認識装置の起動時に各画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nの前記画像入力装置１に基準画像を表示させ、又前記フィルタ表示器２１に基準画像より作成した基準フィルタを表示させ、各光検出器５で１次光（相関信号）を受光し、この時の各ユニットでの相関信号分、信号出力α（オフセット及びドリフト）を前記制御用ＰＣ２７で演算して求め、演算結果を基に前記制御部２６により各ユニットでのゲイン、信号処理状態を設定すれば、各ユニット間でバラツキの補正が行える。
【００４８】
補正が完了すると、各画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nの前記信号処理部２５から出力される相関信号レベルが同一となり、１つの閾値で画一的な判断が行える。
【００４９】
更に、定期的に各画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nの前記画像入力装置１に基準画像を表示させ、又前記フィルタ表示器２１に基準フィルタを表示させ、前記制御部２６により各ユニットでのゲイン、信号処理状態を適宜設定すれば、画像認識装置の測定精度の維持が行え、経時的な誤差の発生を防止できる。
【００５０】
尚、基準画像はパターン化したものであっても、或は特定の画像であってもよく、要は全ての画像認識ユニット３１で同一条件で相関信号が得られるものであればよい。
【００５１】
各画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nでのゲインの設定、信号処理の状態が設定されると、前記画像認識ユニット３１-1，３１-2，…，３１-nの前記フィルタ表示器２１には対象となる画像の位相フィルタ１１が表示され、前記画像入力装置１には前記記憶部１６からそれぞれ異なる画像データが送出され、表示される。各信号処理部２５からの相関信号が出力され、前記制御用ＰＣ２７は前記信号切替部３２-1，３２-2，…，３２-nを順次切替え、各信号処理部２５から順次相関信号を取込み、同一の閾値により画像の一致、不一致を判断する。
【００５２】
前記画像認識ユニット３１が複数設けられているので、測定速度が大幅に向上する。
【００５３】
尚、前記位相フィルタ１１は同一データでもよく、異なる対象画像に関する位相フィルタ１１でもよい。異なる位相フィルタ１１を用いた場合は、異なる２以上の画像認識作業を並行して行える。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の対象となる画像認識装置の概略説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像認識装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像認識装置に於ける信号のタイミングチャートである。
【図４】複数の画像認識ユニットを設けた場合の要部概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１              画像入力装置
２              第１のフーリエ変換レンズ
３              位相変調素子
４              第２のフーリエ変換レンズ
５              光検出器
６              格納顔画像
１１            位相フィルタ
１２            点像
１６            記憶部
１８            レーザダイオード
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            制御部
２７            制御用ＰＣ
３１            画像認識ユニット
【図１】
2005107785.tif 000003
【図２】
2005107785.tif 000004
【図３】
2005107785.tif 000005
【図４】
2005107785.tif 000006