JP2006333902A - Method for detecting foreign matter and apparatus for observing eyeball - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、眼球を観察する際に邪魔になる、眼球前方に位置するまつ毛などの異物を検出する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for detecting foreign matter such as eyelashes located in front of an eyeball, which becomes an obstacle when observing the eyeball.
眼球を観察する装置として、眼底カメラ装置、角膜形状撮影装置、眼圧計などの眼科装置以外に、近年では虹彩認証装置が実用化され、また眼球を用いた非侵襲血糖値測定方法などが提案されている。 このような眼球を観察する装置において、観察領域にかかるまぶたやまつ毛を含む異物の存在はしばしば問題となっており、これまでに異物の影響をキャンセルする技術や異物を検出する技術が提案されている。 In addition to ophthalmologic devices such as a fundus camera device, a cornea shape photographing device, and a tonometer, an iris authentication device has recently been put into practical use as a device for observing an eyeball, and a noninvasive blood sugar level measurement method using an eyeball has been proposed. ing. In such an apparatus for observing the eyeball, the presence of foreign matter including eyelids or eyelashes in the observation region is often a problem, and techniques for canceling the influence of foreign matter and detecting foreign matter have been proposed so far. Yes.
その一つとして、眼球を撮像した画像から眼球と異物の輝度値の違いを利用して2値化することにより異物を検出したり、画像中の明るさ(濃淡)あるいは色が急に変化する箇所を検出する、いわゆるエッジ検出を行ったりすることにより、輪郭の形や大きさから異物を検出する方法がある。 As one of them, a foreign object is detected by binarizing from an image obtained by capturing an eyeball using a difference in luminance value between the eyeball and the foreign object, and brightness (shading) or color in the image changes suddenly. There is a method of detecting a foreign substance from the shape and size of an outline by performing so-called edge detection that detects a location.
また他には、光路長を変化させる平行平面板を用意し、位置合せ用のCCDカメラに写る画像が平行平面板を通過した領域は眼球に合焦し、通過しない領域はまつ毛近傍に合焦するように配置する技術がある。具体的には、まつ毛のかかりやすい眼球の上方の領域以外に平行平面板を配置することにより、位置合せ用のCCDカメラの画像をユーザが見ると、眼球に合焦した領域と共に、まつ毛に合焦した領域も観察することができ、まつ毛の有無を検出することができる。(例えば、特許文献1参照)。
ところで、眼球を観察する装置は眼球に対して正確な位置合せを必要とする。例えば非接触眼圧計では、非常に厳格な位置合せを要求され、その焦点軸方向の位置合せを精度良く行うために、焦点深度の浅い光学系を用いることがしばしばある。 By the way, an apparatus for observing an eyeball requires accurate positioning with respect to the eyeball. For example, in a non-contact tonometer, very strict alignment is required, and an optical system with a shallow focal depth is often used in order to perform alignment in the focal axis direction with high accuracy.
このような装置において、焦点軸方向の位置合せが正しくなされて眼球画像を取得した場合、まつ毛はぼけてしまい虹彩領域の模様とほとんど区別がつかなくなる。したがって、ぼけたまつ毛や異物が存在する画像においては、当然ながら、2値化をしたりエッジ検出をしたりする方法では、異物を検出できず、さらには、正確な眼球の観察を行えないという課題がある。 In such an apparatus, when an eyeball image is acquired with correct alignment in the focal axis direction, the eyelashes are blurred, making it almost indistinguishable from the pattern of the iris region. Therefore, in an image in which blurred eyelashes or foreign objects are present, naturally, the method of binarization or edge detection cannot detect foreign objects, and furthermore, accurate eyeball observation cannot be performed. There are challenges.
また、前記平行平面板を使用する構成では、ユーザが観察したい領域(以下、観察領域と称す)に位置合せ用CCDカメラを合焦することで、焦点軸方向の位置合せを行っている。このように観察領域には平行平面板が挿入されているため、観察領域にかかるまつ毛を検出することができないという課題がある。 In the configuration using the plane parallel plate, the alignment CCD camera is focused on an area that the user wants to observe (hereinafter referred to as an observation area) to perform alignment in the focal axis direction. As described above, since the parallel flat plate is inserted in the observation region, there is a problem that the eyelashes in the observation region cannot be detected.
従って、本発明は眼球を観察した際に、観察領域に合焦した状態においても、まつ毛などの異物の検出を行う異物検出方法及び眼球観察装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a foreign object detection method and an eyeball observation device that detect foreign objects such as eyelashes even when the eyeball is observed, even when the eyeball is in focus.
前記従来の課題を解決するために、本発明の異物検出方法は、被験者の虹彩及び瞳孔領域と眼球前方に位置する異物との相対位置が互いに異なる第一撮像データ及び第二撮像データを取得する撮像データ取得工程と、前記第一撮像データと前記第二撮像データにおける虹彩及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、前記第一及び第二撮像データから、互いに等しい大きさの撮像データを部分的に選択して、位置合せ済第一撮像データと位置合せ済第二撮像データとして出力する位置合せ工程と、前記位置合せ済第一撮像データと前記位置合せ済第二撮像データの相違データを算出する相違データ算出工程と、前記相違データから異物の存否を判定する異物判定工程と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described conventional problem, the foreign object detection method of the present invention acquires first imaging data and second imaging data in which the relative positions of the subject's iris and pupil region and the foreign substance located in front of the eyeball are different from each other. The imaging data acquisition step, the iris image and the pupil region in the first imaging data and the second imaging data are aligned so as to be at the same position, and imaging of the same size is performed from the first and second imaging data A registration step of partially selecting data and outputting as the aligned first imaging data and the aligned second imaging data; and the alignment first imaging data and the aligned second imaging data It is characterized by comprising a difference data calculation step for calculating difference data, and a foreign matter determination step for determining the presence or absence of a foreign matter from the difference data.
また、本発明の眼球観察装置は、被験者の眼球に対して撮像を行い、虹彩及び瞳孔領域と眼球前方に位置する異物との相対位置がそれぞれ異なる第一撮像データと第二撮像データを取得する撮像手段と、前記第一撮像データと前記第二撮像データにおける虹彩及び瞳孔領域と眼球前方に位置する異物の相対位置の違いから得られる相違データを利用して異物を検出する異物検出手段と、を備えることを特徴とする。 In addition, the eyeball observation apparatus of the present invention performs imaging on the eyeball of the subject, and acquires first imaging data and second imaging data in which the relative positions of the iris and pupil region and the foreign substance located in front of the eyeball are different from each other. Imaging means; foreign object detection means for detecting foreign objects using difference data obtained from the relative positions of foreign objects located in front of the iris and pupil area and the eyeball in the first imaging data and the second imaging data; It is characterized by providing.
以上のように、本発明の異物検出方法及び眼球観察装置によれば、眼球を観察した際に、観察領域に合焦し、撮像データ上ではまつ毛などがぼけた状態においても、まつ毛や異物の検出を行うことができる。 As described above, according to the foreign matter detection method and the eyeball observation apparatus of the present invention, when the eyeball is observed, the eyelashes and foreign matter are focused even when the eyelash is focused on the imaging region and the eyelashes are blurred on the imaging data. Detection can be performed.
以下に、本発明の異物検出方法及び眼球観察装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Embodiments of a foreign object detection method and an eyeball observation apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
以下に、本発明の一実施の形態について、図1から図4を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施の形態1における異物検出方法及び眼球観察装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a foreign object detection method and an eyeball observation device according to
図1において、撮像手段101は、被検者の眼球100を撮像する受光素子と受光素子の前方にレンズユニットを備えており、受光素子は例えばCCD(Charge−Coupled Devices)である。撮像手段101は、第一画像102と第二画像103を取得する。なお、ここでは光を取得したものであるので撮像データを画像と称す。なお、光とは可視光の他、紫外光及び赤外光も含む。
In FIG. 1, an
図2(a)に第一画像102を、図2(b)に第二画像103を示す。通常、第一画像102と第二画像103を時間間隔をあけて撮像した場合、被検者の眼球は少なからず動いてしまい、第一画像102と第二画像103のように虹彩及び瞳孔領域Aとまつ毛Bの相対位置がしばしば変化する。なお、レンズユニットは上述の特許文献1にもあるような焦点深度の浅いレンズであり、虹彩及び瞳孔領域Aに合焦すると、まつ毛Bはぼけてしまう。図2の画像にまつ毛を示しているが、実際にはぼけて虹彩模様と区別がつかない。ここでは説明のため、あえて強調している。
FIG. 2A shows the
図1に戻り、合焦手段104は、撮像手段101を焦点軸方向に移動させ眼球100の虹彩及び瞳孔領域に焦点を合せる。例えば、合焦手段104は、まず撮像手段101で撮像した画像において虹彩領域を抽出し、虹彩領域のコントラストを計算する。そして、コントラストに応じてステピングモータなどで撮像手段101を焦点軸方向に移動させる。以上の動作を、山登り法などを用いて最も高いコントラストが得られる焦点軸方向の位置に撮像手段101を配置する。虹彩領域の抽出方法は、画像を微分してエッジを抽出し、2値化を施して、円でパターンマッチングを行う。最も一致した時の円の内側が瞳孔領域となり、円の外側の領域が虹彩領域となる。コントラストの計算方法は、例えば、高周波成分を抽出し、和をとって画素数で除算して求める。
Returning to FIG. 1, the focusing
異物検出手段105は、第一画像102と第二画像103の虹彩及び瞳孔領域とまつ毛や異物の相対位置の違いからまつ毛などの異物を検出する。詳しくは、第一画像102と第二画像103の虹彩及び瞳孔領域を画像上で同じ位置に合せる位置合せ手段106と位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108の差分をとる相違データ算出手段109と相違データ110からまつ毛を判定する異物判定手段111を備える。
The foreign object detection means 105 detects foreign objects such as eyelashes based on differences in the relative positions of the iris and pupil regions of the
以下に、各ブロックを詳細に説明する。位置合せ手段106は、両画像の瞳孔の中心座標を求めてそれらが画像上で同じ位置になるように合せる。詳しくは、まず撮像手段101が取得した2つの画像の瞳孔の中心座標を求める。中心座標の求め方は、例えば、まず画像を微分してエッジを抽出する。次に2値化を施して、円でパターンマッチングを行う。そして、最も一致した時の円の中心が瞳孔の中心座標であり、第一画像102の瞳孔中心座標を(x1C、y1C)、第二画像103の瞳孔中心座標を(x2C、y2C)とする。
Each block will be described in detail below. The alignment means 106 obtains the center coordinates of the pupils of both images and aligns them so that they are at the same position on the images. Specifically, first, the center coordinates of the pupils of the two images acquired by the
次に、求めた第一画像102と第二画像103の瞳孔中心座標が画像上で同じ位置になるように画像を水平、垂直方向に移動させる。今回は、両画像の瞳孔中心座標が(x1C、y1C)となるように移動する。つまり、第一画像102は移動させずに第二画像103を(x1C−x2C、y1C−y2C)だけ移動させる。なお、移動によって画像からはみ出した画素は捨て、画像のない画素の輝度値は例えば0をパディング、すなわち輝度値に0を挿入する。
Next, the image is moved in the horizontal and vertical directions so that the obtained pupil center coordinates of the
最後にこのようにして位置合せを行った第一画像102及び第二画像103をそれぞれ位置合せ済第一画像107及び位置合せ済第二画像108として出力する。図3(a)に位置合せ済第一画像107を、図3(b)に位置合せ済第二画像108を示す。図中、Dで示す黒塗りした部分がパディングした領域である。
Finally, the
また、位置合せ手段106は、両画像の虹彩模様が一致するように移動させることで位置合せを行っても良い。詳しくは、図2(b)に示すように第二画像103から任意にテンプレート画像を選ぶ。好ましくは、眼球がどの程度移動するかを経験上もしくは仕様として定め、画像の端から移動量分内側までの領域以外の領域を選択する。ここでは、図2の第二画像103に示す領域をテンプレート画像Cとして選択したとし、テンプレート画像Cの左上の座標を(x2RU、y2RU)とする。次に、選択したテンプレート画像を用いて第一画像102にテンプレートマッチングを行い、最も一致したときの左上の座標(x1RU、y1RU)を求める。そして、上記の瞳孔の中心座標用いる位置合せ方法と以降同様に第一画像102の座標(x1RU、y1RU)と第二画像103の座標(x2RU、y2RU)が画像上で同じ位置となるように位置合せを行う。 相違データ算出手段109は、各画素において位置合せ済第一画像107から位置合せ済第二画像108の輝度値を減算し、減算した値を相違データ110として出力する。
Further, the
図4に相違データ110を示すが、相違データ110は負の値もとりうるため便宜上値0を含む差の小さな領域を格子状の斜線のハッチングで示しており、差がより大きい負の値である領域を黒い塗りつぶしで示しており、差がより大きな正の値である領域を白い塗りつぶしとして表示している。さらに、相違データには、虹彩や瞳孔の輪郭は現れないが、理解しやすくするため便宜上、虹彩及び瞳孔領域の輪郭を実線示している。
Although the
相違データ110の絶対値はまつ毛のかかる領域では値が大きく、その他の領域では比較的小さい値となる。その他の領域で値が0にならないのは、実際には位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108の多少の位置ずれや撮像毎のCCDの感度のばらつきによる輝度値の違いがあるためである。 異物判定手段111は、相違データ110からまつ毛を検出する。詳しくは、まず図4の相違データ110に対して閾値Sとして適切な値を経験上から絶対値が等しい値に設定し、各画素の値が―S以下もしくはS以上である場合(図4のB1、B2の領域)は、その画素にまつ毛のかかっていると判定する。もちろん、閾値は負の閾値Snと正の閾値Spに分けて、SnとSpに異なる値を設定しても良い。
The absolute value of the
このように、位置合せ済第一画像107は、眼球の画像と眼球の前方に位置するまつ毛の画像を足した画像となっており、まつ毛の画像はぼけているため眼球の画像に埋もれてしまい区別できない。そこで、位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108の差分をとることによって、両画像の違い、つまり、まつ毛の画像のみを抽出することができる。
Thus, the aligned
さらに、まつ毛と判定した領域の相違データ110の値が負である場合(B1)は第一画像102に、正である場合(B2)は第二画像103にまつ毛がかかっていると判断できる。
Further, when the value of the
なお、この時、位置合せ手段106でパディングを施した領域A1まで上記のように判定してしまうと、領域A1も異物として検出されてしまうので、好ましくは、判定する領域を領域A1以外とする。さらに、後述の観察手段112が観察する領域(以下、観察領域と呼ぶ)にまつ毛がかかっているかどうかを検出したい場合は、判定する領域を観察領域のみとすることもできる。 At this time, if the determination is made as described above up to the area A1 padded by the alignment means 106, the area A1 is also detected as a foreign object. Therefore, preferably, the area to be determined is other than the area A1. . Furthermore, when it is desired to detect whether or not the eyelashes are applied to a region (hereinafter referred to as an observation region) observed by the observation means 112 described later, the region to be determined can be only the observation region.
また、閾値Sはまつ毛のかかり難い瞳孔領域の左右のいずれか、もしくは両方の虹彩領域の値を用いても良い。例えば、図4に示す瞳孔領域の右の虹彩領域A2の相違データ110の平均値mと標準偏差σを求めて、負の閾値Snをm−σ、正の閾値Spをm+σとする。σは必要に応じて2σや3σなどに替えて用いることができる。その他、瞳孔領域の左右の虹彩領域の相違データ110の最小値をSn、最大値をSpとすることもできる。このように、閾値SもしくはSn、Spにまつ毛のかかり難い瞳孔領域の左右の虹彩領域の値を用いることにより、撮像毎に変化する位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108の位置ずれや輝度値の違いに応じて適切な閾値を設定することができる。
The threshold value S may be the value of either the left or right of the pupil region where eyelashes are difficult to be applied, or both iris regions. For example, the average value m and the standard deviation σ of the
また、相違データ110が異物のかかっていない領域であっても、その絶対値が0でないのは、主に位置合せを行っても多少の位置ずれが位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108にあるためである。この時、同程度の位置ずれであっても、コントラストの大きい領域では相違データ110の絶対値は比較的大きくなり、コントラストの小さい領域では相違データ110の絶対値は比較的小さくなる。従って、画像のコントラストが大きい時は閾値Sに大きい値を設定し、画像のコントラストが小さい時は閾値Sに小さい値を設定してもよい。コントラストは、例えば画像の高周波成分を抽出し、和をとって画素数で除算して求める。そして、コントラストに経験上適切な係数を乗算し、これを閾値Sとする。
Further, even if the
相違データ110は負の値を持っているが正の値と負の値を切り分けてそれぞれ1枚ずつの画像として扱えるため、この他にも、ある大きさ、またはある閾値以上の輝度値の領域を抽出する様々な既知の画像処理技術を用いることで、まつ毛を検出することができる。
Although the
次に、観察手段112は、異物判定手段111の判定により観察領域にまつ毛がないことを確認すると、観察領域の所望の観察を行う。そして、もし、観察領域のまつ毛を確認すると観察を行わない。また、異物判定手段111の判定により観察領域にまつ毛かかっていると分かると、再度画像を取り直すなどの処置を施す。また、テレビモニタやスピーカーを備え、まつ毛を検出したことを被検者やユーザに対して表示や音で知らせても良い。
Next, when the
以上で説明した図1における眼球観察装置の一連の動作を説明する。まず、合焦手段104が眼球の虹彩及び瞳孔領域に焦点が合う位置に撮像手段101を移動する。次に撮像手段101は第一画像102と第二画像103を取得する。位置合せ手段106は第一画像102と第二画像103の位置合せを行い位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108を出力する。相違データ算出手段109は位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108から相違データ110を算出し、出力する。異物判定手段111は、相違データ110からまつ毛の有無を判定する。観察手段112は、異物判定手段111においてまつ毛無しと判定された場合は、観察領域の観察を行い、まつ毛有りと判定された場合は、再度画像を取得するなどの処置をする。
A series of operations of the eyeball observation apparatus in FIG. 1 described above will be described. First, the
以上のように、2つの画像の虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置の違いを、画像の輝度値の差を利用して検出することで、画像上ではぼけたまつ毛においても検出することができる。 As described above, the difference between the relative positions of the iris and pupil area of the two images and the eyelashes is detected using the difference in the luminance values of the images, so that even the eyelashes blurred on the image can be detected. .
また、本実施例ではまつ毛を異物として説明してきたが、それ以外にも眼球前方に位置するごみやほこりやまぶたなどでも良い。 Further, in the present embodiment, the eyelashes have been described as foreign matters, but other than that, dust, dust, eyelids, etc. located in front of the eyeball may be used.
さらに、異物にも合焦してはっきりとした画像であっても、2つの画像に虹彩及び瞳孔領域と異物の相対位置の違いがあり、それが輝度値の差として現れば異物を検出することができる。 Furthermore, even if the image is clearly focused on the foreign object, the two images have a difference in the relative positions of the iris and pupil region and the foreign object, and if this appears as a difference in luminance value, the foreign object is detected. Can do.
なお、ノイズ除去や異物の検出精度を向上させるため、各ブロックやその前後において適宜既知のフィルタ技術などを用いても良い。 In addition, in order to improve noise removal and foreign object detection accuracy, a known filter technique or the like may be used as appropriate before and after each block.
(実施の形態2)
以下に、本発明実施の形態2について、図1及び図5及び図6を用いて説明する。
本実施の形態2における眼球観察装置のブロック図は、実施の形態1と同様であり図1である。実施の形態1と異なるところは、相違データ算出手段109と異物判定手段111である。
(Embodiment 2)
Hereinafter,
The block diagram of the eyeball observation apparatus in the second embodiment is the same as that in the first embodiment and is FIG. The difference from the first embodiment is a difference
まず、相違データ算出手段109の動作を図5を用いて説明する。図5(a)に位置合せ済第一画像107を、図5(b)に位置合せ済第二画像108を示している。相違データ算出手段109は、まず図5のように2つの画像を小領域に区切る。左上の領域をP00と表し、一桁目の数字が行を、二桁目の数字が列を表している。
First, the operation of the difference
そして、各領域の平均輝度値mP00からmP79を計算する。さらに、位置合せによってパディングを施した領域D以外の平均輝度値mPを求める。ここでは、0の列が領域Dであるので、それ以外の領域の平均輝度値を求める。そして、各領域の平均輝度値をmPで割ることによりmPで正規化する。こうすることで、2つの画像の平均輝度値のばらつきを補正することができる。 Then, average luminance values mP00 to mP79 of each region are calculated. Further, an average luminance value mP other than the region D subjected to padding by alignment is obtained. Here, since the column of 0 is the region D, the average luminance value of the other region is obtained. Then, the average luminance value of each region is normalized by mP by dividing by mP. By so doing, it is possible to correct variations in the average luminance value of the two images.
次に、2つの画像の同じ行列に位置する領域同士の平均輝度値で割って比率を求める。なお、領域Dは除外する。ここでは、位置合せ済第一画像107を位置合せ済第二画像108で割っている。比率はそれぞれaP01〜aP79と表す。最後に、この比率を相違データ110として出力する。
Next, the ratio is obtained by dividing by the average luminance value of the regions located in the same matrix of the two images. Region D is excluded. Here, the aligned
図6(a)に比率aP12〜aP18をグラフ化して示す。図の縦軸は比率の値を、横軸は領域を示している。まつ毛のかかっていないP12〜P15の比率は1近辺の値となるが、まつ毛のかかるP16及びP17の比率は他の領域より1から大きく外れる。そして、位置合せ済第一画像107にまつ毛がかかる領域の比率aP16は1以下となり、位置合せ済第二画像108にまつ毛がかかる領域の比率aP17は1以上となる。
FIG. 6A shows the ratios aP12 to aP18 in a graph. In the figure, the vertical axis represents the ratio value, and the horizontal axis represents the region. The ratio of P12 to P15 with no eyelashes is a value in the vicinity of 1, but the ratio of P16 and P17 with eyelashes deviates significantly from 1 compared to other regions. Then, the ratio aP16 of the area where the eyelash is applied to the aligned
次に異物判定手段111は、正負の閾値Sp及びSnを設定し、相違データ110の値が閾値Sp以上もしくは閾値Sn未満であればまつ毛がかかっていると判定し、Sn以上かつSp未満であればまつ毛がかかっていないと判定する。閾値Sp及びSnは経験上から適切な値を1を減じた値の絶対値が同じ大きさになるよう設定しても良いが、図5のように瞳孔の左右の虹彩領域の値を用いても良い。例えば、P31、P32、P37、P38、P41、P42、P47、P48を用いるとし、これらの領域の比率を図6(b)に示す。そして、図6(b)の内最大値をSp、最小値をSnに設定することで、上述の実施の形態1にて説明したような理由により、撮像毎に異なる画像においても適切な閾値を設定することができる。
Next, the foreign
以上のように、本実施の形態2において、相違データ110として位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108を小さな領域に区分し、各領域の輝度の平均値の比率を用いることで、2つの画像の虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置の違いを検出し、ぼけたまつ毛を検出することができる。
As described above, in the second embodiment, as the
そして、本実施の形態2は、小さな領域に区分し、各領域の輝度の平均値用いることにより、位置合せ済第一画像107と位置合せ済第二画像108の位置ずれの影響を軽減できる。また、各領域の輝度の平均値を領域D以外の平均輝度値で割ることにより、画像の平均輝度値のばらつきを補正することができる。
In the second embodiment, the influence of the positional deviation between the aligned
(実施の形態3)
以下に、本発明の実施の形態3について、図2及び図7ないし図11を用いて説明する。
(Embodiment 3)
図7は本発明の実施の形態3における眼球観察装置のブロック図である。実施の形態1と異なるところは、相対位置変更手段701をさらに備えた点である。
FIG. 7 is a block diagram of an eyeball observation apparatus according to
相対位置変更手段701は、被験者の視線が変化するよう眼球を故意に移動させることにより、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置を変化させる手段であり、視線を固定する注視点702a及び注視点702bを備えている。 注視点702a及び注視点702bは、例えば可視光のLED(発光ダイオード)等の光源であり、光源を点灯することにより眼球の視線を注視点に固定する。また、注視点702a及び注視点702bは、互いに異なる位置に配置されており、好ましくは、眼球に対して垂直方向の位置は同じであり、水平方向の位置のみが異なっている。それは、眼球の垂直方向に視線を変化させると、まつ毛が虹彩及び瞳孔領域によりかかりやすくなるためである。このようにして点灯する注視点を切り替えることにより、視線を注視点702a及び注視点702bへ切り替えることができる。
The relative position changing means 701 is a means for changing the relative positions of the iris and pupil region and the eyelashes by intentionally moving the eyeball so that the subject's line of sight changes. It has. The
次に、本実施の形態3における動作を説明する。まず、注視点702aを点灯して視線を固定する。この状態で、撮像手段101は第一画像102を取得する。次に、注視点702aを消灯して注視点702bを点灯することにより視線を切り替える。そして、撮像手段101は第二画像103を取得する。以降の動作は実施の形態1と同様である。
Next, the operation in the third embodiment will be described. First, the
以上のようにして、視線を変化させることによって、まつ毛の位置は変わらないが眼球のみが移動し、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置を確実に変化させることができる。これにより図2のような第一画像102及び第二画像103を取得することができ、確実にまつ毛の検出を行うことができる。 また、図8に示すように、相対位置変更手段701は、注視点702aと注視点702aを移動させる注視点移動手段801を備えるよう構成してもよく、注視点移動手段801が注視点702aを異なる位置に移動させて、撮像手段101が第一画像102と第二画像103を撮像することにより、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置を確実に変化させても良い。なお、注視点移動手段801は例えばステッピングモータを利用できる。
As described above, by changing the line of sight, the position of the eyelash does not change, but only the eyeball moves, and the relative positions of the iris and pupil region and the eyelash can be changed reliably. Thereby, the
また、図9に示すように、相対位置変更手段701は、撮像手段101とは異なる位置から眼球を撮像する第二の撮像手段901であってもよく、撮像手段101は第一画像102を取得し、第二の撮像手段901は第二画像103を取得するよう構成する。
Further, as shown in FIG. 9, the relative
図10に眼球とまつ毛と撮像手段101と第二の撮像手段901の位置関係を示す。図10において破線の矢印は撮像手段101と第二の撮像手段901の光路を示しており、眼球100の前方にあるまつ毛Bは、撮像手段101で取得した画像では眼球100のE1の位置に写り、第二の撮像手段901で取得した画像では眼球100のE2の位置に写る。従って、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置が変化しなくとも、画像上において相対位置が変化した2つの画像を取得することができるので、確実にまつ毛を検出することができる。
FIG. 10 shows the positional relationship among the eyeball, eyelashes, the imaging means 101, and the second imaging means 901. In FIG. 10, the broken arrow indicates the optical path of the
また、図11に示すように、相対位置変更手段701は、撮像手段101を移動させる移動手段1101であってもよく、移動手段1101が撮像手段101を移動させることにより、撮像手段101は互いに異なる位置から第一画像102及び第二画像103を取得することができる。移動手段1101は例えばステッピングモータを利用して、撮像手段101を移動させることができる。これにより、上述したように虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置が変化しなくとも、画像上において相対位置が変化した2つの画像を取得することができるので、確実にまつ毛を検出することができる。
As shown in FIG. 11, the relative
本発明にかかる異物検出方法及び眼球観察装置は、まつ毛などの異物を確実に検出することができるので、種々の眼科装置や虹彩認証装置など精度よく眼球を観察する装置に有用である。 Since the foreign substance detection method and the eyeball observation apparatus according to the present invention can reliably detect foreign substances such as eyelashes, they are useful for apparatuses that accurately observe the eyeball such as various ophthalmologic apparatuses and iris authentication apparatuses.
101 撮像手段
102 第一画像
103 第二画像
104 合焦手段
105 異物検出手段
106 位置合せ手段
107 位置合せ済第一画像
108 位置合せ済第二画像
109 相違データ算出手段
110 相違データ
111 異物判定手段
112 観察手段
701 相対位置変更手段
702a 注視点
702b 注視点
801 注視点移動手段
901 第二の撮像手段
1101 移動手段
DESCRIPTION OF
Claims (26)
前記第一撮像データと前記第二撮像データにおける虹彩及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、前記第一及び第二撮像データから、互いに等しい大きさの撮像データを部分的に選択して、位置合せ済第一撮像データと位置合せ済第二撮像データとして出力する位置合せ工程と、
前記位置合せ済第一撮像データと前記位置合せ済第二撮像データの相違データを算出する相違データ算出工程と、
前記相違データから異物の存否を判定する異物判定工程と、
を備えることを特徴とする異物検出方法。 An imaging data acquisition step of acquiring first imaging data and second imaging data in which the relative positions of the subject's iris and pupil region and the foreign substance located in front of the eyeball are different from each other;
Align the iris and pupil area in the first imaging data and the second imaging data so that they are at the same position, and select partially the same size imaging data from the first and second imaging data Then, an alignment step of outputting as aligned first imaging data and aligned second imaging data;
A difference data calculation step of calculating difference data between the aligned first imaging data and the aligned second imaging data;
A foreign matter determination step of determining the presence or absence of foreign matter from the difference data;
A foreign object detection method comprising:
前記第一撮像データと前記第二撮像データにおける虹彩及び瞳孔領域と眼球前方に位置する異物の相対位置の違いから得られる相違データを利用して異物を検出する異物検出手段と、
を備えることを特徴とする眼球観察装置。 Imaging means for imaging the eyeball of the subject and acquiring first imaging data and second imaging data in which the relative positions of the iris and pupil region and the foreign substance located in front of the eyeball are different from each other;
Foreign matter detection means for detecting foreign matter using difference data obtained from the difference in relative position between the iris and pupil region and foreign matter located in front of the eyeball in the first imaging data and the second imaging data;
An eyeball observation apparatus comprising:
前記第一撮像データと前記第二撮像データにおける虹彩及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、前記第一及び第二撮像データから、互いに等しい大きさの撮像データを部分的に選択して、位置合せ済第一撮像データと位置合せ済第二撮像データとして出力する位置合せ手段と、
前記位置合せ済第一撮像データと前記位置合せ済第二撮像データの相違データを算出する相違データ算出手段と、
前記相違データから異物を判定する異物判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項11に記載の眼球観察装置。 The foreign object detection means includes
Align the iris and pupil area in the first imaging data and the second imaging data so that they are at the same position, and select partially the same size imaging data from the first and second imaging data Then, alignment means for outputting as the aligned first imaging data and the aligned second imaging data,
Difference data calculating means for calculating difference data between the aligned first imaging data and the aligned second imaging data;
Foreign matter determination means for determining foreign matter from the difference data;
The eyeball observation device according to claim 11, comprising:
をさらに備え、
前記撮像手段が前記第一撮像データを取得してから前記第二撮像データを取得するまでの間に、前記相対位置変更手段が動作することを特徴とする請求項11に記載の眼球観察装置。 Relative position changing means for changing the relative position on the imaging data of the iris and pupil region and the foreign object by changing the line of sight of the subject,
Further comprising
The eyeball observation apparatus according to claim 11, wherein the relative position changing unit operates between the time when the imaging unit acquires the first imaging data and the time when the second imaging data is acquired.
眼球の前方において互いに異なる位置に配置された、視線を固定する注視点を複数備え、
前記注視点を切り替えて動作させるようにしたことを特徴とする請求項22に記載の眼球観察装置。 The relative position changing means is
Provided with a plurality of gazing points that are arranged at different positions in front of the eyeball and fix the line of sight,
23. The eyeball observation device according to claim 22, wherein the gazing point is switched and operated.
被験者の視線を固定するための注視点と、
前記注視点を移動させる注視点移動手段とを備え、
前記第一撮像データを取得した後に、注視点移動手段により前記注視点を移動させ、その後に第二撮像データを取得することを特徴とする請求項22に記載の眼球観察装置。 The relative position changing means includes
A gazing point to fix the subject's gaze,
Gaze point movement means for moving the gaze point,
The eyeball observation apparatus according to claim 22, wherein after acquiring the first imaging data, the gazing point is moved by a gazing point moving unit, and then the second imaging data is acquired.
眼球に対して前記撮像手段とは異なる位置に配置された第二の撮像手段を備え、
前記撮像手段で得た撮像データを第一撮像データとし、前記第二の撮像手段で得た撮像データを第二撮像データとすることを特徴とする請求項22に記載の眼球観察装置。 The relative position changing means includes
A second imaging unit disposed at a position different from the imaging unit with respect to the eyeball;
23. The eyeball observation apparatus according to claim 22, wherein the imaging data obtained by the imaging means is first imaging data, and the imaging data obtained by the second imaging means is second imaging data.
眼球に対する前記撮像手段の位置を変化させる移動手段を備え、
前記第一撮像データを取得した後に、前記移動手段により前記撮像手段の位置を移動させ、第二撮像データを取得することを特徴とする請求項22に記載の眼球観察装置。
The relative position changing means is
Moving means for changing the position of the imaging means relative to the eyeball;
23. The eyeball observation apparatus according to claim 22, wherein after acquiring the first imaging data, the moving means moves the position of the imaging means to acquire second imaging data.
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