JP2008538425A - 距離虹彩認識システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図4
Description
本出願は、2005年1月26日に出願された米国仮特許出願第60/647,270号の利益を主張する。本出願は、2005年1月26日に出願された米国特許出願第11/043,366号の一部継続出願である。
1つの例示では、その工程は、以下のステップを含んでもよい。即ち、1)POSE(登録商標)(すなわち、極座標セグメンテーション)技法を使用して、解析を実質的に直ちに極座標領域に移行し、虹彩縁部の1−Dセグメンテーションを実行するステップ;2)1つ又は複数の対称特性を使用して、虹彩の1つ又は複数の遮蔽されていないエリアを検出するステップ(対称でない領域は、睫毛、瞼等によって部分的に覆われている(それゆえ非対称な)エリアに相当する可能性があり、場合によっては、その解析を、虹彩及び強膜が検出される信頼性のあるセグメントだけに制限する可能性がある(対称に関する本明細書の説明において言及される));3)配置が検出されると、たとえば、名目的な角度から楕円パラメータを推定し、較正係数を計算することによって、歪み(配置に起因して遮蔽されるか、又は変形している)の可能性が最も少ない名目的な角度を特定するステップ;4)重なり合う様々な円を用いる回転楕円検出技法を使用して、円ではなく、楕円又は不規則な形状としてモデリングされる虹彩縁部を検出するステップ、及び/又は最小二乗法による曲線の当てはめを使用して、楕円パラメータ及び配置を推定するステップ;及び5)混合モデリングを使用して、虹彩テクスチャ内の変化を処理するステップ。強膜は、角膜を除く眼球全体を覆う組織の強靭で白い繊維性の外被である。
図3は、1D極座標セグメンテーションを示す。本発明の手法を、1D照合フィルタにさらに簡略化して、虹彩13の境界の厳密なエッジを検出することができる。その後、全ての所望の予め定義された角度において、セグメンテーションを実施することができる。左から右へのピーク15及び16はそれぞれ、瞳孔11及び虹彩13の半径を表す。
円の半径は、図11に示されるように、最も外れたエッジ点から中心が如何に離れているか基づいて、異なることがある。対応する半径の変化は、以下のように計算することができる。
遮蔽の影響を緩和するために、較正を用いることができる。自動POSEセグメンテーションモデルは、瞼17又は18によって遮蔽されるエリア部分を含む、概ね全ての虹彩領域を検出するのに成功することがわかる。しかしながら、正確な正規化を実施し、解析を均一にし、データベース内のテンプレートに対して十分に正確な照合を行うために、完全な半径を表さないような検出された半径には基づかず、虹彩13の実際に半径に基づいて、径方向の軸に沿って検出された点をリサンプリングする必要があるであろう。こうして、名目的なエリア(すなわち、対称なエッジ)において検出されたエッジマップ点への最良の楕円当てはめに基づいて、測定値を調整し、それに応じて拡大縮小し直すことができる。その手法は、以下のステップにおいて示すことができる。
虹彩の径方向の経度の調整/較正を行うことができる。図12及びその表記に注目されたい。
function ellipse = find_me_ellipse (edges, rmin, rmax, num)
%*************************************************************************************
%ellipse = find_me_ellipse (edges, rmin, rmax) -- returns the
coordinates
% of ellipse in an image using a simplified version
of Hough transform to detect overlapping circles at
the center.
% The image may be rescaled to transfer elliptic
shapes into circular shapes so that existing
technology of circular fitting can be applied to
locate elliptic center and eventually elliptic
parameters as illustrated herein.
%
%INPUTS :
% edges - the image in which to find ellipses
% rmin - lower radius to search for
% rmax - upper radius to search for
% num - number of points to search for the ellipse shape
%OUTPUTS :
% ellipse.x,.y.r - ellipse coordinates
**************************************************************************************
[rows, cols] = size (edges);
if ~exist('rmin'), rmin = 5; end;
if -exist ('rmax'), rmax = round ((min(cols, rows))/2); end;
amax = rmax(1);
ellipse.x = 1;
ellipse.y = 1;
ellipse.a = 0;
ellipse.b = 0;
ratioMax = amax/bmax;
ratioMin = amin/bmin;
ratio = ratioMin:(ratioMax-ratioMin)/(num-1):ratioMax;
nradii = (bmax-bmin+1);
% perform the circular Hough transform
hough = hough_circle (edges, bmin, bmax, ratio);
maxtotal = 0;
% find the maximum in the Hough space,
% and hence the parameters of the circle
for k=1:num,
scale = hough (:, :, n, k);
for n+1:nradii
layer = hough(:, :, n, k);
maxlayer = max2(layer);
if maxlayer > maxtotal
maxtotal = maxlayer
radius = bmin+n-1;
[row, col] = find(layer == maxlayer);
ellipse.y = row (1);
ellipse.x = round(col(1)*scale);
ellipse.b = radius;
ellipse.a = round(radius*scale);
end % if;
end, % for n
end; % for scale .
%=========================================================================
function hough = hough_circle (edges, rmin, rmax, ratio)
%=========================================================================
% h = hough_circle (edge__img, rmin, rmax)
% - takes an edge map image, and performs the Hough
transform
%
% INPUTS :
% edges: the edge map image
% rmin, rmax limit search to this minmax range.
%
% OUTPUTS :
% hough: Hough transform
==========================================================================
[rows, cols] = size(edges);
[rowList, colsList] = find (edges ~=0);
len = length (rowsList);
nradii = (rmax-rmin+1);
num = length (ratio);
hough = zeros (rows, cols, bradii, num);
% for each scale,
for k = 1:num
scale = ratio (k) ;
XList = round (colsList/scale);
%for each edge point, draw circles of different radii
for index=1:len,
circle.y = rowsList (index); % def circle coordinates
circle.x = XList (index);
for n=1:nradii
circle. r = n+rmin-1;
hough(:, :, n, scale) = add_circle(hough(:, :, n, scale),
circle);
end % for n
end % for index
end; %scale
%
混合モデリング(MM)技法を用いて、テクスチャセグメンテーションを達成することができる。セグメンテーションは、ピクセルレベルにおける正規分布表現の混合物に基づく関連技術に由来している。この方法は、シーンを識別する上ではるかに適応性が良いことを特徴としており、2つの様式の背景を有する場合であっても取り扱うことができる(すなわち、動的なシーンにおいて対象としていない動きのある物体を除去するための手段を有する)。言及されたばかりの手法によって要求される計算負荷を調停する目的で、ピクセルレベル解析の代わりに、ブロックレベル解析において適応的な混合モデリング手法を実施することができ、入力されるピクセル/ブロックの正規分布と既存のモデル分布との間に、簡略化されたダイバージェンス指標を導入することができる。いずれの代替形態とも、画像内容の変化にはるかに適応性が良いことを特徴とし、複雑なシーンを取り扱うことができる。
一致しない場合には、分布を更新することができる。一致しないことがわかった場合、すなわち、全てのダイバージェンス指標が、Kopt値に対して著しく大きいことがわかった場合には、更新は実施されず、走査されたピクセルは、虹彩領域以外のピクセルの別のクラスタを表すものと見なされる。
本発明は、少なくとも1つの例示的な事例に関して説明されてきたが、本明細書を読めば、多数の変形及び変更が当業者には明らかになるであろう。それゆえ、添付の特許請求の範囲は、全てのそのような変形及び変更を含むように、従来技術を鑑みてできる限り広範に解釈されることを意図している。
11 瞳孔
12 推定された瞳孔中心
13 虹彩
14 中心
17、18 瞼
19 睫毛
102 プロセッサ
104 グラフィックスコントローラ
106 ディスプレイデバイス
108 IDE/ATAドライブ
110 USBポート
112 キーボード
114 マウス
116 ファイヤワイヤポート
118 CD−ROMドライブ
120 ネットワークインターフェース
124 入力/出力コントローラハブ
130 メモリユニット
132 I/Oポリシーマネージャ
134 I/Oスケジューラ
140 オペレーティングシステム
Claims (36)
- 目の画像を収集するステップ、
瞳孔の中心を推定するステップ、
瞳孔の縁部を特定するステップ、
瞳孔の前記中心を調整するステップ、及び
虹彩を、瞳孔の前記縁部から該虹彩の少なくとも外側縁部までセグメント化するステップ
を含む、方法。 - 虹彩の形状を推定するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 顔配置の角度が入手可能な場合に、透視投影を用いて、目の画像の配置を調整することをさらに含む、請求項2に記載の方法。
- 瞳孔の縁部は虹彩の内側縁部であり、
前記虹彩の形状は、該虹彩の内側縁部及び外側縁部の不規則な実際の形状を抽出しながら、規則的な形状として推定される、請求項2に記載の方法。 - 瞳孔の縁部及び虹彩の外側縁部を含む、透視平面上で互いに向かい合っている曲線から対称なセグメントを描くステップをさらに含む、請求項4に記載の方法。
- 前記瞳孔の前記縁部を特定することは、該瞳孔の該縁部及び前記虹彩の前記外側縁部のスネーク輪郭描写(snake delineation)である、請求項5に記載の方法。
- スネーク輪郭描写は、1次元セグメンテーションとともに実行される、請求項6に記載の方法。
- 1次元セグメンテーションは、瞳孔の概ね中心を原点とする極座標領域において実行される、請求項7に記載の方法。
- 瞳孔の縁部及び虹彩の外側縁部は、解析において、規則的な形状にさらに近似することなく、不規則な曲線として配置され、
前記不規則な形状は極座標マップにおいて正規化される、請求項8に記載の方法。 - 形状は楕円形状として推定される、請求項9に記載の方法。
- 形状を、影響を受けていない領域及び影響を受けている領域に分類するステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
- 影響を受けていない領域及び影響を受けている領域を正規化するステップをさらに含み、
前記影響を受けている領域の正規化のためのスケーリングは、該影響を受けている領域が無関係の物体によって受ける遮蔽に基づいて異なる、請求項11に記載の方法。 - 影響を受けていない領域の対称なセグメントを特定するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 影響を受けているセグメントは、覆い隠された影響を受けている領域と、覆い隠されていない影響を受けている領域とを含む、請求項13に記載の方法。
- 影響を受けている領域を、覆い隠された影響を受けている領域及び覆い隠されていない影響を受けている領域に分割するためにクラスタリングするステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- クラスタリングは、混合モデリングを用いるテクスチャクラスタリングである、請求項15に記載の方法。
- 覆い隠された影響を受けている領域をマスクするステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 覆い隠されていない影響を受けている領域は、当てはめ機構の一部であり、
不規則な実際の形状が、前記影響を受けていない領域及び前記覆い隠されていない影響を受けている領域から、楕円形状又は規則的な形状として推定される、請求項14に記載の方法。 - 不規則な実際の形状が、影響を受けていない領域及び覆い隠されていない影響を受けている領域から、楕円二次曲線に適用される最小二乗当てはめ手法を用いて、楕円の規則的な形状として推定される、請求項14に記載の方法。
- 不規則な実際の形状が、影響を受けていない領域及び覆い隠されていない影響を受けている領域から、重なり合う様々な円を用いる楕円当てはめを用いて、楕円の規則的な形状として推定される、請求項14に記載の方法。
- 不規則な実際の形状が、影響を受けていない領域及び覆い隠されていない影響を受けている領域から、楕円当てはめ手法を円当てはめ手法に移行するためのスケーリング機構を用いて、楕円の規則的な形状として推定され、該推定された円は、楕円の規則的な形状に変換し戻される、請求項14に記載の方法。
- 影響を受けていない領域及び影響を受けている領域に重みを割り当てるステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 影響を受けている領域及び影響を受けていない領域をそれぞれ、対称ビン及び非対称ビンに符号化することをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 対称ビン及び非対称ビンを、必ずしもそれぞれではないが、他の虹彩の対称ビン及び非対称ビンと照合することをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 対称ビンの一致に適合する重みは、非対称ビンの一致に適合する重みよりもはるかに大きい、請求項24に記載の方法。
- 前記対称ビンと前記非対称ビンとの一致、又はその逆の一致に適合する重みは、該対称ビンと該対称ビンとの一致、又はその逆の一致に適合する重みよりも小さく、前記非対称ビンと該非対称ビンとの一致に適合する重みよりも大きい、請求項25に記載の方法。
- 虹彩捕捉の方法であって、
虹彩を該虹彩のマップに1次元セグメント化するステップ、及び
前記マップを、影響を受けていないエリア及び影響を受けているエリアに分類するステップ
を含む、虹彩捕捉の方法。 - 正規化するためにエリアを規則的な形状に当てはめるステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 影響を受けていないエリアを対称なエリアとして特定するステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 影響を受けているエリアを較正するステップをさらに含む、請求項29に記載の方法。
- 影響を受けているエリアをクラスタ化するステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
- 影響を受けていないエリア及び影響を受けているエリアに重みを割り当てるステップをさらに含む、請求項31に記載の方法。
- 影響を受けているエリアは、1つ若しくは複数の瞼及び/又は1つ若しくは複数の睫毛によって影響を受けている、請求項32に記載の方法。
- 虹彩のマップ及び該虹彩の登録されているマップの影響を受けていないエリア及び前記影響を受けているエリアに重みを割り当てるステップをさらに含み、
大きな重みは、前記虹彩のマップ及び前記虹彩の登録されているマップの影響を受けていないエリアに起因し、
小さな重みは、前記虹彩の前記マップ及び前記虹彩の登録されているマップの影響を受けているエリアに起因し、
前記大きな重みと前記小さな重みとの間の重みは、前記虹彩のマップ及び前記虹彩の登録されているマップの前記影響を受けていないエリア及び前記影響を受けているエリアに起因する、請求項33に記載の方法。 - システムであって、
虹彩を該虹彩のマップに1次元セグメント化するための第1の機構と、
前記マップを、影響を受けていないエリア及び影響を受けているエリアに分類するための第2の機構と、
正規化するために前記エリアを規則的な形状に当てはめるための第3の機構と、
前記影響を受けていないエリアを対称なエリアとして特定するための第4の機構とを含む、システム。 - 虹彩のマップ及び該虹彩の登録されているマップのビンの影響を受けていないエリア及び影響を受けているエリアに重みを割り当てるための第5の機構をさらに含み、
大きな重みは、前記虹彩のマップ及び前記虹彩の登録されているマップの影響を受けていないエリアに起因し、
小さな重みは、前記虹彩のマップ及び前記虹彩の登録されているマップの前記ビンの影響を受けているエリアに起因し、
前記大きな重みと前記小さな重みとの間の重みは、前記虹彩のマップ及び前記虹彩の登録されているマップの前記ビンの前記影響を受けていないエリア及び前記影響を受けているエリアに起因する、請求項35に記載のシステム。
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