JP3991042B2 - Personal authentication method and personal authentication device - Google Patents

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本発明は、虹彩画像を利用した個人認証の技術に関するものであり、特に、例えば太陽光などの外光下において、虹彩認証の精度を向上させる技術に属する。   The present invention relates to a technique for personal authentication using an iris image, and particularly to a technique for improving the accuracy of iris authentication under external light such as sunlight.

近年、虹彩画像を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のATM(Automated Teller Machine)、PCログイン用途などに利用され始めている。通常、虹彩認証は次のようなステップで行われる。   In recent years, personal authentication technology using iris images has begun to be used for entrance / exit management of important facilities, ATMs (Automated Teller Machines) such as banks, and PC login applications. Usually, iris authentication is performed in the following steps.

1.近赤外LEDなどを用いて虹彩を照明し、虹彩画像を取得
2.虹彩画像を解析して虹彩コードを抽出
3.抽出された虹彩コードと予め登録されている虹彩コードとの比較を行い、両コードの差異(距離)が閾値以下の場合は本人と判断
1. 1. Illuminate the iris using a near-infrared LED to obtain an iris image. 2. Analyzing the iris image and extracting the iris code The extracted iris code is compared with the pre-registered iris code, and if the difference (distance) between the two codes is less than the threshold value, the person is judged

ここで、照明に近赤外光を用いるのは、近赤外光が人間に知覚されないため被認証者が眩しさを感じないという利点による。加えて、地球上の殆どの人が茶褐色系の虹彩を有しているが(青色や灰色の虹彩を持つ人種も存在するが世界的にみれば少数である)、茶褐色の虹彩は可視光下において虹彩パタンの視認が難しいのに対し、近赤外光ではコントラスト豊かに撮影可能だからである。なお、青色や灰色の虹彩も近赤外光下で虹彩パタン撮影が可能である。   Here, the use of near infrared light for illumination is based on the advantage that the person to be authenticated does not feel dazzling because the near infrared light is not perceived by humans. In addition, most people on Earth have brownish-brown irises (there are few races with blue and gray irises, but few in the world), but brownish irises are visible light This is because it is difficult to see the iris pattern below, but it is possible to shoot with rich contrast with near-infrared light. Note that blue and gray irises can also be photographed with an iris pattern under near-infrared light.

上述したように、虹彩認証は、入退室管理、ATM、PCログイン用途などに利用され始めているが、そのほとんどが近赤外成分の外来光が少ない室内での使用を前提としている。太陽光などの近赤外成分を多く含む外光下で虹彩認証を行う場合には、太陽等が発する近赤外光や、太陽等に照射された物体が反射する近赤外光が広範囲に眼に映り込む。また、直射日光が顔に当たる場合は、虹彩領域に瞼または睫の影ができることがある。そしてこれらの要因により、本人拒否率(FRR)が増加してしまう。ただし、映り込みや、瞼または睫の影によって、取得された虹彩パタンが偶然他人の虹彩パタンと近くなってしまうことは、確率的にまずありえず、したがって、他人受諾率(FAR)が増加する可能性はきわめて低い。   As described above, iris authentication has begun to be used for entrance / exit management, ATM, PC login, and the like, but most of them are assumed to be used indoors where there is little external light of near infrared components. When performing iris authentication under external light that contains many near-infrared components such as sunlight, a wide range of near-infrared light emitted by the sun, etc., and near-infrared light reflected by objects irradiated on the sun, etc. Reflect in the eyes. In addition, when direct sunlight hits the face, there may be a wrinkle or a wrinkle shadow in the iris area. These factors cause an increase in the rejection rate (FRR). However, it is unlikely that the acquired iris pattern will accidentally become close to another person's iris pattern due to reflections or shadows of the eyelids, and therefore the acceptance rate (FAR) of others increases. The possibility is very low.

ATMの施設は、建物の入り口付近で、通りに面した場所に設置される場合が多い。このような施設において、外光の影響を防ぐ方法が、特許文献1および特許文献2に提案されている。特許文献1では、虹彩を撮影するカメラのレンズの外側に第一の偏光手段を設け、虹彩認識装置と外来光の光源との間(窓など)に第二の偏光手段を設け、第一、第二の偏光手段の偏光方向を異ならせることによって、外来光の映り込みを防いでいる。また特許文献2では、外来光が眼に入射する位置(窓など)に、外来光の波長成分のうち眼を照明する非可視光の成分を反射または吸収する非可視光非通過フィルタを設置することによって、外来光が眼に映り込むことを防いでいる。   ATM facilities are often installed near street entrances and on streets. In such facilities, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose methods for preventing the influence of external light. In Patent Document 1, the first polarizing means is provided outside the lens of the camera that captures the iris, and the second polarizing means is provided between the iris recognition device and the light source of extraneous light (such as a window). Reflection of extraneous light is prevented by changing the polarization direction of the second polarizing means. In Patent Document 2, a non-visible light non-passing filter that reflects or absorbs a component of non-visible light that illuminates the eye among wavelength components of external light is installed at a position (window or the like) where the extraneous light is incident on the eye. This prevents extraneous light from appearing in the eyes.

映り込みを防ぐその他の手段としては、カメラの前にアイカップなどの遮光手段を設け、被撮影者が覗き込んで虹彩画像を撮影する方法がある。   As another means for preventing the reflection, there is a method in which a light-shielding means such as an eye cup is provided in front of the camera so that the subject can look into and take an iris image.

また、外光ではないが、眼を照明する照明手段自体が映り込んだ場合の対処方法が、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6に提案されている。   Moreover, although it is not external light, the coping method when the illumination means itself which illuminates eyes is reflected is proposed in patent document 3, patent document 4, patent document 5, and patent document 6.

特許文献3では、虹彩画像を複数回撮影する間に被撮影者の頭部が動くことを期待し、得られた複数枚の虹彩画像を利用することによって映り込みの影響を低減している。まず、1枚の画像と登録画像とのマッチングを行い、一致した部分をマッチング用画像に追加する。その後、他の画像についても登録画像とのマッチングを行い、一致した部分を順次マッチング用画像に追加していく。そして、最終的に作成されたマッチング用画像と登録画像とを比較し、認証を行う。   In Patent Literature 3, the head of the subject is expected to move while an iris image is captured a plurality of times, and the effect of reflection is reduced by using the obtained plurality of iris images. First, matching between one image and a registered image is performed, and the matched portion is added to the matching image. Thereafter, matching with the registered image is performed for other images, and the matched portions are sequentially added to the matching image. Then, the finally created matching image and the registered image are compared, and authentication is performed.

特許文献4,特許文献5,特許文献6に示された技術は、全て、設置位置の異なる複数の照明手段を利用している。すなわち、複数の照明手段をそれぞれ異なるタイミングで照射し、照射タイミングに合わせて複数の虹彩画像を撮影する。照明の映り込み位置が異なる複数の虹彩画像(または特徴量もしくは照合結果)を合成して、映り込みの影響のない虹彩画像(または特徴量もしくは照合結果)を作成している。
特開平10−21392号公報 特開2000−185032号公報 特開平9−212644号公報 特開平10−162146号公報 特開平11−203478号公報 特開2001−167252号公報
The techniques disclosed in Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6 all use a plurality of illumination means having different installation positions. That is, a plurality of illumination units are irradiated at different timings, and a plurality of iris images are captured in accordance with the irradiation timing. A plurality of iris images (or feature amounts or collation results) with different illumination reflection positions are combined to create an iris image (or feature amount or collation results) that is not affected by the reflection.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-21392 JP 2000-185032 A JP-A-9-212644 Japanese Patent Laid-Open No. 10-162146 JP-A-11-203478 JP 2001-167252 A

ところが、従来の技術では、次のような問題があった。   However, the conventional technique has the following problems.

特許文献1、特許文献2の技術では、ATMのような施設を前提としているため、いずれも装置が大掛かりなものになってしまい、実施にコストがかかるとともに、適用可能な用途が限定されてしまう、という問題がある。   Since the technologies of Patent Document 1 and Patent Document 2 are premised on facilities such as ATMs, the devices are both large-scale, costly to implement, and applicable applications are limited. There is a problem.

また、カメラの前にアイカップなどの遮光手段を設け、被撮影者が覗き込んで虹彩画像を撮影する方法では、非接触で認証可能という虹彩認証の利点が失われてしまい、衛生面やユーザインタフェースの観点からみて好ましくない。   In addition, the method of providing a light-shielding means such as an eye cup in front of the camera so that the subject can look into and take an iris image loses the advantage of iris authentication that authentication is possible without contact. It is not preferable from the viewpoint of the interface.

また、特許文献3は、元来、外光映り込み対策ではなく、装置に付属する照明手段の映り込みに対する対策である。そして、被撮影者の頭部が自然に動くことを期待しているが、頭部が動かなかったときは映りこみの影響を低減することはできず、効果が得られない。また仮に頭部が動いたとしても、被撮影者は、認証のために装置の前にいるので、装置から視線を大きくそらすとは考えにくく、したがって、映り込みの位置が変わる可能性は低い。   Further, Patent Document 3 is not a measure against external light reflection, but is a measure against reflection of illumination means attached to the apparatus. The subject's head is expected to move naturally, but if the head does not move, the effect of reflection cannot be reduced, and no effect can be obtained. Even if the head moves, since the subject is in front of the device for authentication, it is unlikely that his / her line of sight will be greatly diverted from the device, and therefore the possibility that the position of the reflection will change is low.

また、特許文献4,特許文献5,特許文献6に示された複数の照明手段を用いる手法は、装置に付属する照明手段の映り込みに対する対策としては意味があるが、外光下の映り込みに対してはほとんど意味をなさない。   Moreover, although the method using the some illumination means shown by patent document 4, patent document 5, and patent document 6 has a meaning as a countermeasure with respect to the reflection of the illumination means attached to an apparatus, it is reflected under external light. Makes little sense for.

前記の問題に鑑み、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証において、たとえ虹彩に外光が映り込んだとしても、認証精度が低下しないようにすることを課題とする。   In view of the above problems, it is an object of the present invention to prevent the authentication accuracy from being lowered even in the case where external light is reflected in the iris in personal authentication using an iris image.

前記の課題を解決するために、本発明に係る個人認証は、撮影環境の近赤外光の強度を測定し、強度が所定の閾値以上であるとき、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影し、撮影した複数の虹彩画像を用いて、認証を行う一方、前記強度が所定の閾値未満であるとき、被認証者について、虹彩画像を撮影し、撮影した虹彩画像を用いて、認証を行うものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the personal authentication according to the present invention measures the intensity of near-infrared light in a shooting environment, and when the intensity is equal to or higher than a predetermined threshold, the person to be authenticated is converted into an iris by sunlight. A plurality of iris images with different reflection positions are photographed, and authentication is performed using the photographed iris images. On the other hand, when the intensity is less than a predetermined threshold, an iris image is photographed for the person to be authenticated. The authentication is performed using the photographed iris image.

この発明によると、近赤外光の強度が大きく映り込みが生じ易い場合に、複数の虹彩画像を撮影するので、太陽光映り込みの影響を相互に軽減するようにして認証を行うことが可能になり、外光下であっても、本人拒否率を抑えた個人認証を実行することができる。しかも、常に虹彩画像を複数撮影する煩わしさから被認証者を解放することが可能となる。   According to the present invention, when the intensity of near-infrared light is large and reflection is likely to occur, a plurality of iris images are taken, so that it is possible to perform authentication by reducing the influence of sunlight reflection on each other. Thus, even under the outside light, personal authentication with a reduced rejection rate can be executed. In addition, it is possible to release the person to be authenticated from the trouble of constantly shooting a plurality of iris images.

以上のように本発明によると、近赤外光の強度が大きく映り込みが生じ易い場合に、太陽光の映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を利用して、外光映り込みの影響を相互に軽減するようにして、認証を行うことができる。したがって、外光下であっても、認証精度が十分に高い個人認証を実行することができ、しかも、常に虹彩画像を複数撮影する煩わしさから、被認証者を解放することができる。 As described above, according to the present invention, when the intensity of near- infrared light is large and reflection is likely to occur, the effects of reflection of external light are mutually reflected using a plurality of iris images having different reflection positions of sunlight. Thus, authentication can be performed. Accordingly, personal authentication with sufficiently high authentication accuracy can be executed even under outside light, and the person to be authenticated can be released from the troublesomeness of always taking a plurality of iris images.

本発明の第1態様によると、撮影環境の近赤外光の強度を測定する測定処理と、前記強度が所定の閾値以上であるとき、被認証者について太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影し、撮影した複数の虹彩画像を用いて認証を行う第1の認証処理と、前記強度が所定の閾値未満であるとき、被認証者について虹彩画像を撮影し、撮影した虹彩画像を用いて認証を行う第2の認証処理とを備えた個人認証方法を提供する。 According to the first aspect of the present invention, the measurement process for measuring the intensity of near-infrared light in the shooting environment, and when the intensity is equal to or greater than a predetermined threshold, the reflected position on the iris by sunlight is about the person to be authenticated. First authentication processing for photographing a plurality of different iris images, and performing authentication using the plurality of photographed iris images, and when the intensity is less than a predetermined threshold, photographing an iris image for the person to be authenticated And a second authentication process for performing authentication using the iris image.

本発明の第2の態様によると、撮影環境の近赤外光の強度を測定する測定手段と、前記強度が所定の閾値以上であるとき、被認証者について太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影し、撮影した複数の虹彩画像を用いて認証を行う第1の認証手段と、前記強度が所定の閾値未満であるとき、被認証者について虹彩画像を撮影し、撮影した虹彩画像を用いて認証を行う第2の認証手段とを備えた個人認証装置を提供する。 According to the second aspect of the present invention, the measuring means for measuring the intensity of near-infrared light in the shooting environment, and the reflected position on the iris by sunlight when the intensity is equal to or greater than a predetermined threshold A plurality of iris images that are different from each other, a first authentication unit that performs authentication using the plurality of captured iris images, and when the intensity is less than a predetermined threshold, captures an iris image of the person to be authenticated, Provided is a personal authentication device including a second authentication unit that performs authentication using a photographed iris image.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、本願明細書において、「外光」とは、虹彩認証装置または撮影装置に付属する虹彩撮影用照明以外の光のことをいう。また、「映り込み」とは、撮影された虹彩画像において、空間的に一様でない「外光」によって形成される虹彩領域の輝度パタンのことをいう。   In the present specification, “external light” refers to light other than iris photographing illumination attached to an iris authentication device or photographing device. In addition, “reflection” refers to a luminance pattern of an iris region formed by “external light” that is not spatially uniform in a shot iris image.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る虹彩認識を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。また図2は本実施形態に係る個人認証方法を実施する際に利用する撮影装置の一例としての認証機能付携帯電話の外観を示す図、図3は図2の認証機能付携帯電話の内部構成を示す図である。本実施形態では、被認証者は、図2のような認証機能付携帯電話を用いて、外光下で虹彩認証を行うものとする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a flowchart showing a personal authentication method using iris recognition according to the first embodiment of the present invention. 2 is a diagram showing an appearance of a mobile phone with an authentication function as an example of a photographing apparatus used when performing the personal authentication method according to the present embodiment, and FIG. 3 is an internal configuration of the mobile phone with an authentication function in FIG. FIG. In this embodiment, it is assumed that the person to be authenticated performs iris authentication under ambient light using a mobile phone with an authentication function as shown in FIG.

図2の認証機能付携帯電話10は、通常の携帯電話に、虹彩画像撮影用のカメラ11および照明12が付加されている。カメラ11および照明12以外には、モニタ13、操作ボタン14、スピーカ15、マイク16およびアンテナ17等を備えている。照明12としては、1個または数個の近赤外LEDを用いている。近赤外光の照明を用いるのは、被認証者が眩しさを感じないようにするためであり、また、茶褐色である虹彩パタンをコントラスト良く撮影できるようにするためである。カメラ11には可視光カットフィルタがセットされており、近赤外成分のみを受光するようにしている。モニタ13には、撮影中の虹彩画像や認証結果が表示される。なお、太陽や白熱灯等、近赤外成分を大量に含む光源下での撮影では、撮影装置には必ずしも照明を付属させる必要はなく、また付属していても点灯させる必要はない。   The mobile phone 10 with an authentication function in FIG. 2 is provided with a camera 11 and an illumination 12 for photographing an iris image in a normal mobile phone. In addition to the camera 11 and the illumination 12, a monitor 13, operation buttons 14, a speaker 15, a microphone 16, an antenna 17, and the like are provided. As the illumination 12, one or several near infrared LEDs are used. The reason for using near-infrared light illumination is to prevent the person to be authenticated from feeling dazzling and to capture the iris pattern, which is brownish brown, with high contrast. A visible light cut filter is set in the camera 11 so as to receive only the near-infrared component. On the monitor 13, the iris image being photographed and the authentication result are displayed. Note that when photographing under a light source containing a large amount of near-infrared components such as the sun or an incandescent lamp, it is not always necessary to attach illumination to the photographing apparatus, and even if it is attached, it is not necessary to turn it on.

また図3に示す内部構成において、認証手段21では、カメラ制御部22、照明制御部23およびモニタ制御部24が主制御部27に接続されている。カメラ制御部22はカメラ11を制御して虹彩画像の撮影を行い、撮影された虹彩画像は画像メモリ25に蓄積される。認証処理部26は画像メモリ25に蓄積された虹彩画像を用いて認証処理を行う。照明制御部23は照明12を制御し、撮影するタイミングと同期して虹彩領域を照明する。モニタ制御部24はモニタ13の表示画面を制御する。   In the internal configuration shown in FIG. 3, in the authentication means 21, the camera control unit 22, the illumination control unit 23, and the monitor control unit 24 are connected to the main control unit 27. The camera control unit 22 controls the camera 11 to capture an iris image, and the captured iris image is stored in the image memory 25. The authentication processing unit 26 performs authentication processing using the iris image stored in the image memory 25. The illumination control unit 23 controls the illumination 12 and illuminates the iris region in synchronization with the photographing timing. The monitor control unit 24 controls the display screen of the monitor 13.

以下、図1のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における処理について、説明する。   Hereinafter, processing in the personal authentication method according to the present embodiment will be described according to the flow of FIG.

まず、被認証者は、図2の認証機能付携帯電話10を持ち、外光下にて、外光映り込み位置が異なる複数(N枚)の虹彩画像を撮影する(A1)。撮影の際には、被認証者は、眼から所定距離の位置(カメラ11が単焦点の場合には例えば20cm程度前)に認証機能付携帯電話10を持ち、カメラ11が捉えている虹彩画像がモニタ13に表示される様子を確認しながら、虹彩全域が視野内に含まれ、ピントが合うように位置合わせを行った後、操作ボタン14のうちの1つに割り当てられている撮影ボタンを押下する。この動作を、外光の映り込み位置が異なるように、N回繰り返す。また、撮影開始ボタンを1度押下し、動画撮影を行いながら連続的にN枚のフレーム画像を取得してもよい。   First, the person to be authenticated has the mobile phone 10 with the authentication function shown in FIG. 2, and takes a plurality (N) of iris images with different positions for reflecting outside light under the outside light (A1). At the time of shooting, the person to be authenticated has the authentication function mobile phone 10 at a predetermined distance from the eye (for example, about 20 cm before the camera 11 is a single focal point), and the iris image captured by the camera 11. Is displayed on the monitor 13, the entire iris is included in the field of view, and after aligning the focus, the shooting button assigned to one of the operation buttons 14 is displayed. Press. This operation is repeated N times so that the external light reflection position is different. Alternatively, N frame images may be acquired continuously while the moving image shooting is performed by pressing the shooting start button once.

ここで、外光の映り込み現象について、詳しく説明する。   Here, the external light reflection phenomenon will be described in detail.

図4に示すように、外光下で撮影した虹彩画像は、広範囲にわたって外光の映り込みが起きる。これは太陽光に含まれる近赤外成分(太陽光は、紫外線、可視光、近赤外線、遠赤外線など幅広い波長帯域を有する電磁波)の強度が大きいために、直射日光だけでなく日光を照射された多くの物体から反射された近赤外成分が、さまざまな角度から眼に入射するためである。(眼球は球体に近い形状をしているため、映り込みが起こり易い。)
外光の映り込み位置は、光源(反射物も含む)、カメラおよび眼球の位置関係で決まるので、映り込み位置を変化させるためには、そのうちのどれかを動かせばよい。このうち光源は動かしにくいので、カメラもしくは眼球、またはその両方を動かせばよい。
As shown in FIG. 4, the iris image captured under the external light is reflected in the external light over a wide range. This is because the intensity of the near-infrared component contained in sunlight (sunlight is an electromagnetic wave having a wide wavelength band such as ultraviolet rays, visible light, near infrared rays, and far infrared rays) is high, so that it is irradiated with sunlight as well as direct sunlight This is because the near-infrared component reflected from many objects enters the eye from various angles. (Because the eyeball has a shape close to a sphere, reflection tends to occur.)
The reflection position of the external light is determined by the positional relationship between the light source (including the reflection object), the camera, and the eyeball. Therefore, in order to change the reflection position, one of them may be moved. Of these, the light source is difficult to move, so the camera and / or eyeballs may be moved.

図5はカメラ位置と顔位置は固定で、眼球の向き(視線方向)のみを変化させて撮影した4枚の虹彩画像の例である。また図6はカメラと眼球の相対位置関係は固定して、顔の向きを東西南北に変えて撮影した4枚の虹彩画像の例である。図5から分かるように、眼球を動かすと(視線方向を変えると)、虹彩領域を基準とした映り込み位置は変化する。また図6から分かるように、顔の向きが変わると映り込みの形状が変化する。   FIG. 5 shows an example of four iris images captured with the camera position and face position fixed and only the direction of the eyeball (the direction of the line of sight) changed. FIG. 6 shows an example of four iris images taken with the relative positional relationship between the camera and eyeball fixed and the face direction changed from east to west, north and south. As can be seen from FIG. 5, when the eyeball is moved (when the direction of the line of sight is changed), the reflection position based on the iris region changes. Further, as can be seen from FIG. 6, the shape of the reflection changes when the orientation of the face changes.

そして、本実施形態では、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影するために、図2のような装置によって、被認証者に対して顔の向きを指示したり、被認証者の視線を誘導したりするものとする。例えば、モニタ13上に顔の向きを矢印で表示したり(モニタ13およびその制御部が、顔の向きを指示する手段に相当する)、スピーカ15から顔の向きを音声で指示したり(スピーカ15およびその制御部が、顔の向きを指示する手段に相当する)、あるいは、モニタ13にキャラクターのような特定の画像を表示して、視線を誘導する方向にその画像を移動させたりする(モニタ13およびその制御部が、視線を誘導する手段に相当する)。このような構成を採ることによって、被認証者は、撮影時に顔の向きをどちらにしたらよいか、視線をどの方向に向けたらよいかが容易に分かるので、戸惑うことがなく、人に優しいインターフェースとなる。そして、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を、容易に撮影することができる。   In this embodiment, in order to capture a plurality of iris images having different external light reflection positions, the device as shown in FIG. The line of sight shall be guided. For example, the direction of the face is displayed with an arrow on the monitor 13 (the monitor 13 and its control unit correspond to means for instructing the direction of the face), or the direction of the face is instructed by voice from the speaker 15 (speaker 15 and its control unit correspond to means for instructing the direction of the face), or a specific image such as a character is displayed on the monitor 13 and the image is moved in the direction in which the line of sight is guided ( The monitor 13 and its control unit correspond to means for guiding the line of sight). By adopting such a configuration, the person to be authenticated can easily know which face direction to use when taking a picture, and which direction to look at. Become. A plurality of iris images having different external light reflection positions can be easily captured.

以下の処理A2〜A5は、認証処理部26によって実行される。ここでは、特表平8−504979(国際公開公報WO94/09446、以下、「参考文献1」と略記する)で開示された手法を用いるものとする。参考文献1の虹彩認証の手法の概略は、以下の通りである。
(1) 虹彩外縁(虹彩と強膜との間の境界)および瞳孔外縁(瞳孔と虹彩との間の境界)を決定することによって、虹彩領域を切り出す
(2) 切り出された虹彩領域をxy直交座標系からrθ極座標系へと変換する
(3) 解析帯域を決定する(半径方向をリング状に8分割)
(4) マルチスケールの2−d Gaborフィルタを適用し、Gaborフィルタ出力後の信号を二値化したものを虹彩コードとする
(5) 予め登録されていた登録虹彩コードと、認証時の虹彩コードとを比較(排他的OR)し、2つのコード間のハミング距離を計算する
(6) ハミング距離が閾値以下の場合は、本人として受け入れ、そうでなければ他人として棄却する
The following processes A2 to A5 are executed by the authentication processing unit 26. Here, it is assumed that the technique disclosed in JP-T-8-504979 (International Publication WO94 / 09446, hereinafter abbreviated as “Reference Document 1”) is used. The outline of the iris authentication method of Reference 1 is as follows.
(1) Cut out the iris area by determining the outer edge of the iris (boundary between the iris and sclera) and the outer edge of the pupil (boundary between the pupil and iris) (2) xy orthogonalize the cut out iris area Convert from coordinate system to rθ polar coordinate system (3) Determine analysis band (radial direction is divided into 8 rings)
(4) Applying a multi-scale 2-d Gabor filter and binarizing the signal after the Gabor filter output is used as an iris code. (5) Pre-registered iris code and iris code at the time of authentication (Exclusive OR) and calculate the Hamming distance between the two codes (6) If the Hamming distance is less than or equal to the threshold, accept as the person, otherwise reject as the other person

図7は(1)の虹彩外縁および瞳孔外縁の位置を表す図、図8は虹彩外縁と瞳孔外縁に囲まれる領域を虹彩領域として切り出し、xy座標系で表現した図である。この時点で、虹彩領域の平行移動の影響は吸収される。また図9は虹彩領域を、瞳孔中心を中心としてrθ極座標系で表現した図である((2)の変換)。実際の瞳孔外縁と虹彩外縁は正確には真円ではない。両者を敢えて円で近似した場合、瞳孔の中心と虹彩の中心は同心ではない(偏心)が、r方向の値を瞳孔外縁で0、虹彩外縁で1に設定することにより、偏心、瞳孔の開き具合の差、および拡大縮小の影響を吸収することができる。   FIG. 7 is a diagram showing the positions of the outer edge of the iris and the outer edge of the pupil in (1), and FIG. 8 is a diagram showing an area surrounded by the outer edge of the iris and the outer edge of the pupil as an iris area and expressed in the xy coordinate system. At this point, the effect of the translation of the iris region is absorbed. FIG. 9 is a diagram in which the iris region is expressed in the rθ polar coordinate system with the pupil center as the center (conversion of (2)). The actual outer edge of the pupil and the outer edge of the iris are not exactly circular. When both are deliberately approximated by a circle, the center of the pupil and the center of the iris are not concentric (eccentric), but by setting the value in the r direction to 0 at the outer edge of the pupil and 1 at the outer edge of the iris, the eccentricity and the opening of the pupil The difference in condition and the influence of scaling can be absorbed.

図10は(3)で決定された8リング状の解析帯域を表す図、図11は(4)の虹彩コード作成を示す図であり、図10の解析帯域を決定した後の輝度信号(a)に、Gaborフィルタを適用して(b)二値化を行う(c)様子を示している。実際は2次元信号であるが、ここでは説明の簡略化のために1次元で示した。(a)は8リングのうちの1リングにおける角度方向輝度信号である。実際はマルチスケールのGaborフィルタを適用し、単一のスケールのGaborフィルタにも実部、虚部が存在するが、(b)(c)はある1つのスケールのGaborフィルタ実部を適用した結果である。二値化後の虹彩コード(c)における各ビットの位置は、虹彩画像上のある位置に対応付けることができる。   FIG. 10 is a diagram showing the analysis area of the 8-ring shape determined in (3), and FIG. 11 is a diagram showing the creation of the iris code in (4). The luminance signal (a) after determining the analysis band in FIG. ), (B) binarization is performed by applying a Gabor filter (c). Although it is actually a two-dimensional signal, it is shown in one dimension here for the sake of simplicity. (A) is an angular direction luminance signal in one of the eight rings. Actually, a multi-scale Gabor filter is applied, and a single-scale Gabor filter also has a real part and an imaginary part, but (b) and (c) are the results of applying a real part of a Gabor filter of one scale. is there. The position of each bit in the binarized iris code (c) can be associated with a certain position on the iris image.

まず、撮影したN枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、認証用の特徴量である虹彩データとしてのN個の虹彩コードを作成する(A2)。処理A2においては、映り込み位置の異なるN枚の虹彩画像に対して、各々上述の(1)〜(4)までの処理を適用し、N個の虹彩コードを作成する。このとき各画像において、処理(1)〜(3)を行うことにより、複数の虹彩画像中の虹彩領域について、平行移動、拡大縮小、瞳孔の開き具合の差異、瞳孔の偏心の影響を吸収した虹彩コードが作成される。   First, feature extraction is performed from N photographed iris images, and N iris codes are created as iris data, which is a feature amount for authentication (A2). In the process A2, the above-described processes (1) to (4) are applied to N iris images having different reflection positions to create N iris codes. At this time, by performing the processing (1) to (3) in each image, the effects of translation, enlargement / reduction, difference in the degree of opening of the pupil, and eccentricity of the pupil are absorbed for the iris region in the plurality of iris images. An iris code is created.

次に、N個の虹彩コードと、予め登録されている被認証者の登録虹彩データとしての登録虹彩コードとをそれぞれ照合し、N個の照合結果を作成する(A3)。なお、本願の各実施形態では、2個の虹彩コードについて、対応するビット同士を比較し、比較したビット同士の一致/不一致を示すビット列を、「照合結果」として作成する。ビット同士の比較にはXOR演算を用いるので、一致するときは“0”が、不一致のときは“1”が、ビット値として与えられる。また、この一致/不一致を表現するビット値を、「判定結果」として用いる。   Next, the N iris codes and the registered iris code as the registered iris data of the person to be authenticated registered in advance are collated, and N collation results are created (A3). In each embodiment of the present application, corresponding bits of two iris codes are compared with each other, and a bit string indicating matching / mismatching between the compared bits is created as a “collation result”. Since an XOR operation is used to compare bits, “0” is given as a bit value when they match, and “1” is given as a bit value when they do not match. Also, the bit value expressing this match / mismatch is used as the “determination result”.

処理A3では、上述の(5)の処理を行う。このとき、登録虹彩コードと認証用虹彩コードとの間に、顔の傾きや眼球自身の回転による角度方向のずれが存在している可能性がある。このずれを補償するため、認証用コードを予め定めた範囲まで回転させてマッチングを行い、最もハミング距離の小さいものを最終的なハミング距離として出力する。その様子を図12に示す。図12では説明の簡略化のため、あるスケールのGaborフィルタ実部で解析し、8リングのうちの1リングについて表現した。   In the process A3, the process (5) described above is performed. At this time, there is a possibility that a deviation in the angular direction due to the inclination of the face or the rotation of the eyeball itself exists between the registered iris code and the authentication iris code. In order to compensate for this deviation, matching is performed by rotating the authentication code to a predetermined range, and the one with the smallest Hamming distance is output as the final Hamming distance. This is shown in FIG. In FIG. 12, for simplification of description, analysis is performed using a real part of a Gabor filter of a certain scale, and one of eight rings is expressed.

図13は登録虹彩コードとN個の認証用虹彩コードとをそれぞれ比較した結果を示す図である。図13の各認証用虹彩コード1〜Nは、すでに回転補償マッチングが行われ、ハミング距離が最小となる位置にずらされた後のコードである。すなわち、i番目のビット位置は全て虹彩パタン上の同一位置に対応している。また図13では、各認証用虹彩コードはM個のブロックに分割されており、ブロック内ハミング距離が所定の閾値TH2(ここでは0.30)よりも大きいブロックが、黒色で示されている。   FIG. 13 is a diagram showing a result of comparing the registered iris code and N authentication iris codes. Each of the authentication iris codes 1 to N in FIG. 13 is a code after rotation compensation matching has already been performed and shifted to a position where the Hamming distance is minimized. That is, all i-th bit positions correspond to the same position on the iris pattern. In FIG. 13, each authentication iris code is divided into M blocks, and blocks whose hamming distance in the block is larger than a predetermined threshold TH2 (here, 0.30) are shown in black.

図13の比較結果では、認証用虹彩コード1,2,Nのハミング距離HDはそれぞれ0.31,0.33,0.34であった。ハミング距離は、2つのコードが全く無相関のとき、その値は0.5になる。他人間のハミング距離は0.5を中心に分布するが、回転補償を行うマッチング時には、ハミング距離がやや小さくなる方向にシフトする。本人と認証するためのハミング距離の閾値TH1が0.30であるとき、これらの認証用虹彩コードは、単独使用時には、全て棄却されることになる。   In the comparison result of FIG. 13, the Hamming distances HD of the authentication iris codes 1, 2, N were 0.31, 0.33, and 0.34, respectively. The Hamming distance is 0.5 when the two codes are completely uncorrelated. The hamming distance of another person is distributed around 0.5, but at the time of matching that performs rotation compensation, the hamming distance shifts in a direction that slightly decreases. When the threshold TH1 of the Hamming distance for authenticating with the person is 0.30, all these authentication iris codes are rejected when used alone.

ところが図13を見ると、ほとんどのブロックのハミング距離が閾値TH2以下であるにもかかわらず、一部のブロック(黒色で示されたもの)のハミング距離が大きいために、認証用虹彩コード全体のハミング距離HDが閾値TH1よりも大きくなっていることが分かる。これら一部のブロックは、外光映り込みのために、ハミング距離HDが大きくなっていると考えられる。   However, as shown in FIG. 13, although the hamming distance of most blocks is equal to or less than the threshold value TH2, the hamming distance of some blocks (shown in black) is large, so that It can be seen that the Hamming distance HD is larger than the threshold value TH1. Some of these blocks are considered to have a large Hamming distance HD due to external light reflection.

そこで本実施形態では、複数の照合結果を合成し、統合することによって、最終的な照合スコアを生成する(A4)。これにより、複数の虹彩画像において外光映り込みの位置が異なる場合、外光映り込みが個人認証の精度に与える影響を、除去することができる。なお、「照合スコア」とは、2個の虹彩コードを比較した結果の一致度合を表すスカラー値である。本願の各実施形態では、比較した全ビット数に対する不一致ビット数の割合、すなわちハミング距離を「照合スコア」として用いている。   Therefore, in the present embodiment, a final matching score is generated by combining and integrating a plurality of matching results (A4). Thereby, when the position of external light reflection differs in a plurality of iris images, the influence of external light reflection on the accuracy of personal authentication can be eliminated. The “collation score” is a scalar value that represents the degree of coincidence as a result of comparing two iris codes. In each embodiment of the present application, the ratio of the number of mismatched bits to the total number of bits compared, that is, the Hamming distance is used as the “matching score”.

照合結果の統合方法としては、ビット単位に合成する方法と、ブロック単位で合成する方法とが考えられる。   As a collation result integration method, a method of combining in units of bits and a method of combining in units of blocks can be considered.

<ビット単位の合成>
図14はビット単位で合成する場合の処理A4の詳細を示すフローチャートである。図14において、まず、N個の照合結果のうち、ハミング距離が所定の閾値TH3(>TH1)以下の照合結果を選択する(A401)。次に、i番目のビット位置に着目し(A402)、選択後の照合結果のうち、着目したビット位置でどれか1つでも登録虹彩コードとの一致を示すビットがあれば、そのビット位置の最終的な判定結果は一致と判定する(A403)。そして、ステップA402,A403を全てのビット位置について実行する(A404)。最終的な不一致ビット数を全ビット数で正規化し、ハミング距離を最終的な照合スコアとして算出する(A405)。
<Bitwise synthesis>
FIG. 14 is a flowchart showing details of the processing A4 in the case of combining in bit units. In FIG. 14, first, a matching result whose Hamming distance is equal to or smaller than a predetermined threshold TH3 (> TH1) is selected from the N matching results (A401). Next, paying attention to the i-th bit position (A402), if there is a bit indicating the coincidence with the registered iris code at any one of the focused bit positions in the comparison result after selection, the bit position The final determination result is determined to be coincident (A403). Steps A402 and A403 are executed for all the bit positions (A404). The final number of unmatched bits is normalized by the total number of bits, and the Hamming distance is calculated as the final matching score (A405).

ここで、他人がN個(Nは多数)の虹彩画像を撮影した場合、あるビット位置について、N個の虹彩コードのいずれかと登録用虹彩コードとが一致する確率は「1」に近づく(相関がない場合は一致・不一致の確率は0.5のため)。また、複数人物が入れ代わり立ち代わり、N個の虹彩画像を撮影した場合も同様である。このため、仮に、複数の虹彩画像の全ての照合結果を用いた場合には、他人を誤って認証してしまう確率が高くなる。   Here, when another person has photographed N (N is many) iris images, the probability that one of the N iris codes and the registration iris code coincide with each other at a certain bit position approaches “1” (correlation). If there is no, there is a match / mismatch probability of 0.5). The same applies to a case where a plurality of persons take turns and take N iris images. For this reason, if all the collation results of a plurality of iris images are used, there is a high probability that another person is erroneously authenticated.

よって、処理A401において、閾値TH3よりも大きい照合結果は、他人の虹彩画像によるものである確率が高いとして、以後の処理から除外する。すなわち、本人として判定するための閾値TH1よりも大きく、かつ、所定の閾値TH3よりも小さい照合結果のみを、“本人の虹彩画像に外光映り込みが存在するために、閾値TH1を上回った”と解釈して、以後の処理に用いる。これにより、他人を誤って認証してしまう他人受諾率(FAR)の向上を抑制することができる。なお、ハミング距離の代わりに、相関が高いときは値が大きくなる一方、相関が低いときは値が小さくなるような指標を用いた場合には、処理A401において、スコアが所定値以上のものを選択すればよい。   Therefore, in the process A401, the collation result larger than the threshold value TH3 is excluded from the subsequent processes on the assumption that there is a high probability that it is based on another person's iris image. That is, only the collation result that is larger than the threshold value TH1 for determining as the person and smaller than the predetermined threshold value TH3 is “exceeded the threshold value TH1 because the reflection of external light is present in the person's iris image”. And used for the subsequent processing. Thereby, the improvement of the other person acceptance rate (FAR) which falsely authenticates others can be suppressed. Instead of the Hamming distance, when an index is used such that the value increases when the correlation is high while the value decreases when the correlation is low, a value with a score equal to or greater than a predetermined value is used in process A401. Just choose.

また処理A403では、例えば、着目したビット位置について、N個の照合結果の一致・不一致の多数決をとり、多い方の結果を当該ビット位置の最終的な判定結果としてもよい。また、着目したビット位置について、N個の照合結果における一致の割合が所定の閾値よりも大きいか否かに応じて、当該ビット位置の最終的な判定結果を定めてもよい。さらには、着目したビット位置について、N個の照合結果における一致の割合を当該ビット位置のスコアとし、そのスコアを全ビット位置で平均したものを最終的な照合スコアとしてもよい。   Further, in the process A403, for example, for the focused bit position, it is possible to take a majority decision of coincidence / non-coincidence of N collation results and use the larger result as the final determination result of the bit position. In addition, for a focused bit position, a final determination result of the bit position may be determined according to whether or not the matching ratio in the N collation results is larger than a predetermined threshold. Furthermore, for the bit position of interest, the percentage of matches in N collation results may be used as the score of the bit position, and the average of the scores at all bit positions may be used as the final collation score.

また、着目したビット位置について、N個の照合結果の重み付け平均を用いて、当該ビット位置の最終的な判定結果を求めてもよい。具体的な方法について説明する。   In addition, for a focused bit position, a final determination result of the bit position may be obtained using a weighted average of N verification results. A specific method will be described.

まず、照合結果の信頼性が高い程大きくなるような重みw(0≦w≦1、k:照合結果番号)を準備する。例えば、次のように定める。

Figure 0003991042
ここで、xは第kの照合結果のハミング距離である。すなわち、ハミング距離が小さい照合結果には、信頼性が高いと判断してより大きな重みを与える。なお、分母は重みwの総和を1にするための正規化項である。 First, a weight w k (0 ≦ w k ≦ 1, k: verification result number) is prepared so as to increase as the reliability of the verification result increases. For example, it is determined as follows.
Figure 0003991042
Here, xk is the Hamming distance of the kth collation result. In other words, the collation result with a small Hamming distance is judged to have high reliability and is given a larger weight. The denominator is a normalization term for setting the sum of the weights w k to 1.

そして、合成照合結果の第iビットの値rを次式で決定する。

Figure 0003991042
k,i は、第kの照合結果の第iビットの値である。この例では、第kの照合結果については、全てのビット位置について共通の重みwが用いられる。 Then, the i-th bit value r i of the composite verification result is determined by the following equation.
Figure 0003991042
r k, i is the value of the i-th bit of the k-th collation result. In this example, a common weight w k is used for all bit positions for the k-th matching result.

また、次のように、各ビット位置について異なる重みを用いてもよい。   Also, different weights may be used for each bit position as follows.

すなわち、まず、照合結果の信頼性が高い程大きくなるような重みwk,i (0≦wk,i ≦1、k:照合結果番号、i:ビット位置)を準備する。例えば、次のように定める。

Figure 0003991042
ここで、xk,i は第kの照合結果の第iビット付近の局所的なハミング距離である。ここで、局所的とは、虹彩画像上で局所的である、という意味である。すなわち、局所的なハミング距離が小さいビット値rk,i には、信頼性が高いと判断してより大きな重みを与える。なお、分母は重みwk,i のkに関する総和を1にするための正規化項である。 That is, first, a weight w k, i (0 ≦ w k, i ≦ 1, k: verification result number, i: bit position) is prepared so as to increase as the reliability of the verification result increases. For example, it is determined as follows.
Figure 0003991042
Here, x k, i is a local Hamming distance near the i-th bit of the k-th collation result. Here, “local” means “local” on the iris image. That is, the bit value rk , i having a small local Hamming distance is determined to have high reliability and is given a larger weight. Note that the denominator is a normalization term for making the sum of weights w k, i related to k 1.

そして、合成照合結果の第iビットの値rを次式で決定する。

Figure 0003991042
Then, the i-th bit value r i of the composite verification result is determined by the following equation.
Figure 0003991042

また、(数7)において、xk,i を第kの照合結果の第iビットに対応する虹彩画像上(1点または局所領域)の輝度値としてもよい。すなわち、輝度値が大きい箇所に相当するビットは、映り込みにより不定値になっている可能性が高く信頼性が低いとして、より小さな重みを与える。 In (Expression 7), x k, i may be a luminance value on the iris image (one point or a local region) corresponding to the i-th bit of the k-th collation result. That is, a bit corresponding to a portion having a large luminance value is given a smaller weight because it is likely to be an indefinite value due to reflection and is not reliable.

もちろん、ここで示した重み以外であっても、対応ビットの信頼性が高いほど値が大きくなるような重みであればよい。   Of course, weights other than those shown here may be used as long as the reliability of the corresponding bit is higher, the value becomes larger.

<ブロック単位の合成>
図15はブロック単位で合成する場合の処理A4の詳細を示すフローチャートである。図15において、まず、N個の照合結果のうち、ハミング距離が所定の閾値TH3(>TH1)以下の照合結果を選択する(A411)。次に、選択した各照合結果に係る認証用虹彩コードを、M個のブロックにそれぞれ分割する(A412)。ブロック分割は、次のように行う。すなわち、予め虹彩画像を分割し、虹彩コード上のビットに対応する画素が虹彩画像上で同一ブロックに属しているとき、虹彩コード上のビットも同一ブロックに属するものとする。虹彩画像の分割方法としては、例えば、図16(a)のように同心円状かつ放射状に分割する方法や、図16(b)のように矩形状に分割する方法もある。
<Combination of blocks>
FIG. 15 is a flowchart showing details of the processing A4 in the case of combining in block units. In FIG. 15, first, a collation result having a Hamming distance equal to or smaller than a predetermined threshold TH3 (> TH1) is selected from N collation results (A411). Next, the authentication iris code according to each selected matching result is divided into M blocks (A412). Block division is performed as follows. That is, when the iris image is divided in advance and the pixels corresponding to the bits on the iris code belong to the same block on the iris image, the bits on the iris code also belong to the same block. As an iris image dividing method, for example, there are a concentric and radial dividing method as shown in FIG. 16A and a rectangular dividing method as shown in FIG. 16B.

次にi番目のブロックに着目し(A413)、各虹彩コードの着目ブロックの中から、ハミング距離が最小のブロックを選択する(A414)。そして、ステップA413,A414を全てのブロックについて実行する(A415)。   Next, paying attention to the i-th block (A413), the block with the smallest Hamming distance is selected from the blocks of interest of each iris code (A414). Then, steps A413 and A414 are executed for all blocks (A415).

その後、ハミング距離最小のブロックの照合結果を全て統合する(A416)。ブロックの照合結果とは、2個の虹彩コードについて、ブロック内の対応するビット同士の一致/不一致を示すビット列である。そして、最終的な不一致ビット数を全ビット数で正規化し、最終的な照合スコアとしてのハミング距離を算出する(A417)。   Thereafter, all the collation results of the blocks with the minimum Hamming distance are integrated (A416). The block collation result is a bit string indicating match / mismatch between corresponding bits in the block for two iris codes. Then, the final number of unmatched bits is normalized by the total number of bits, and a Hamming distance as a final matching score is calculated (A417).

このブロック単位の合成において、処理A411の効果は、ビット単位の合成における処理A401と同様である。   In this block unit synthesis, the effect of the process A411 is the same as the process A401 in the bit unit synthesis.

そして図1に戻り、最終的な照合スコア(ハミング距離)を用いて認証を行う(A5)。ハミング距離が所定の閾値TH1以下であるときは、本人として受け入れ、そうでないときは、他人として拒否する。そして最終的な認証結果が、図2の認証機能付携帯電話10におけるモニタ13に表示される。   Then, returning to FIG. 1, authentication is performed using the final matching score (Hamming distance) (A5). When the hamming distance is equal to or less than the predetermined threshold TH1, the person is accepted, and when not, the person is rejected as another person. Then, the final authentication result is displayed on the monitor 13 in the mobile phone with authentication function 10 of FIG.

なお、ブロック単位の合成における処理A417と処理A5とを合わせた処理として、処理A416で統合された照合結果において、各ブロックのブロック内ハミング距離が全て所定の閾値TH2(≧TH1)以下のときは、本人として受け入れ、そうでないときは、他人として拒否する、というようにしてもよい。   In addition, as a process combining the process A417 and the process A5 in the synthesis in units of blocks, in the collation result integrated in the process A416, when the intra-block Hamming distances of the respective blocks are all equal to or less than a predetermined threshold TH2 (≧ TH1) , Accept as the person, otherwise refuse as others.

以上のように本実施形態によると、顔、眼球またはカメラの位置を動かして撮影を行うことにより、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影することが可能となる。そして、撮影装置が、顔または視線(眼球)の向きを指示することにより、ユーザインタフェースの優れた装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to photograph a plurality of iris images having different external light reflection positions by moving the face, the eyeball, or the position of the camera. And it becomes possible to provide an apparatus with an excellent user interface by instructing the orientation of the face or line of sight (eyeball) by the photographing apparatus.

また、複数の照合結果を統合することによって、最終的な照合スコアが求められるので、外光映り込み、または瞼・睫の影が認証精度に与える影響を低減させることが可能となる。さらに、照合結果をブロック単位で統合することによって、他人を誤って許容することを防ぐことが可能となる。また、ハミング距離が所定の閾値よりも大きい照合結果を用いないことによって、他人を誤って許容することを防ぐことが可能となる。   Further, since a final matching score is obtained by integrating a plurality of matching results, it is possible to reduce the influence of external light reflections or shadows of 瞼 / 睫 on authentication accuracy. Furthermore, by integrating the collation results in units of blocks, it is possible to prevent others from being erroneously allowed. Further, by not using a collation result whose Hamming distance is greater than a predetermined threshold, it is possible to prevent others from being erroneously allowed.

その他、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する方法としては、複数のカメラを備えた撮影装置によって、同時または異なるタイミングで複数の角度から虹彩を撮影する方法がある。図17は本発明に係る撮影装置としての、複数のカメラを内蔵した認証機能付き携帯電話の外観図である。図17の例では、2個のカメラ11a,11bが上下方向に離れて設置されている。この携帯電話を用いた場合、外光映り込み位置が異なる2枚の虹彩画像が、一度に撮影できる。この撮影を1回ないし数回繰り返せばよい。もちろん、2個よりもさらに多くのカメラを内蔵した装置を用いれば、1回の撮影によって、外光映り込み位置が異なるより多くの虹彩画像が撮影可能である。   In addition, as a method of photographing a plurality of iris images having different external light reflection positions, there is a method of photographing the iris from a plurality of angles at the same time or at different timings by a photographing device including a plurality of cameras. FIG. 17 is an external view of a mobile phone with an authentication function, which incorporates a plurality of cameras, as a photographing apparatus according to the present invention. In the example of FIG. 17, two cameras 11a and 11b are installed apart in the vertical direction. When this mobile phone is used, two iris images with different external light reflection positions can be taken at a time. This shooting may be repeated once or several times. Of course, if a device incorporating more than two cameras is used, more iris images with different external light reflection positions can be photographed by one photographing.

図18は本発明に係る撮影装置としての、玄関先などに設置される固定式の虹彩認証機能付ドアホンの外観図である。図18のドアホン30では、被認証者の視線を誘導する手段としての複数の視線誘導灯36a〜36hが設けられている。そして、撮影時に視線誘導灯が所定の順に1個ずつ点灯し、被認証者は、点灯した視線誘導灯の方に視線を向けた状態で、虹彩画像を撮影する。このように、撮影装置に視線誘導のための目標物を設けることによって、どちらを向いたらよいのかが分かりやすくなるので、被認証者にとって視線移動時の過大な負担がなく、人に優しいインターフェースとなる。   FIG. 18 is an external view of a fixed-type door phone with an iris authentication function installed at a front door or the like as a photographing apparatus according to the present invention. The door phone 30 of FIG. 18 is provided with a plurality of line-of-sight guide lights 36a to 36h as means for guiding the line of sight of the person to be authenticated. Then, at the time of shooting, the line-of-sight guide lights are turned on one by one in a predetermined order, and the person to be authenticated takes an iris image with the line of sight directed toward the lighted line-of-sight guide light. In this way, by providing a target for gaze guidance in the imaging device, it becomes easy to know which direction to face, so there is no excessive burden on the person to be authenticated at the time of gaze movement, and a human friendly interface Become.

また、撮影装置から、被認証者に対して、カメラを有する撮影装置自体の位置を変えるように指示するようにしてもかまわない。被認証者が、例えば図2のような認証機能付携帯電話10を撮影装置として用いる場合には、この撮影装置を持つ手の移動方向を撮影装置から被認証者に指示する。この場合、モニタ13にメッセージや矢印等を表示することによって指示してもよいし(モニタ13およびその制御部が、手の移動方向を指示する手段に相当する)、スピーカ15から音声で指示してもよい(スピーカ15およびその制御部が、手の移動方向を指示する手段に相当する)。   Further, the photographing apparatus may instruct the person to be authenticated to change the position of the photographing apparatus itself having the camera. When the person to be authenticated uses, for example, the mobile phone 10 with an authentication function as shown in FIG. 2 as the photographing apparatus, the photographing apparatus instructs the person to be authenticated to move the hand holding the photographing apparatus. In this case, it may be instructed by displaying a message, an arrow, or the like on the monitor 13 (the monitor 13 and its control unit correspond to means for instructing the moving direction of the hand), or instructed by voice from the speaker 15. (The speaker 15 and its control unit correspond to means for instructing the moving direction of the hand).

さらには、撮影装置に、その配置位置が変更可能なカメラを設けておいて、虹彩画像の撮影時に、自動で、あるいは被認証者による手動によって、カメラの位置を変更するようにしてもよい。これにより、撮影装置を一度構えただけで、カメラ自身の動きによって異なる位置からの虹彩画像の撮影が可能になる。したがって、簡易に、複数の虹彩画像を撮影することができる。   Furthermore, a camera whose arrangement position can be changed is provided in the imaging apparatus, and the position of the camera may be changed automatically or manually by an authenticated person when an iris image is taken. As a result, it is possible to capture iris images from different positions depending on the movement of the camera itself, once the imaging device is held. Therefore, a plurality of iris images can be easily captured.

また、眼球のみを動かして顔の正面から撮影した場合、眼球の動かし方が大きいと、虹彩を斜め方向から撮影することになり、得られた虹彩画像における虹彩外縁(瞳孔外縁)形状は楕円形となる。このような場合は、入力画像において歪み補正処理を行い、正面から見た虹彩画像に変換して、以後の処理を行う必要がある。歪み補正は、1次変換(行列計算)を用いて実現できる。   In addition, when moving only the eyeball and shooting from the front of the face, if the movement of the eyeball is large, the iris will be shot from an oblique direction, and the iris outer edge (pupil outer edge) shape in the obtained iris image is elliptical. It becomes. In such a case, it is necessary to perform distortion correction processing on the input image, convert it to an iris image viewed from the front, and perform subsequent processing. Distortion correction can be realized using primary transformation (matrix calculation).

なお、本実施形態は外光下の認証時において特に有効であるが、外光下では、外光中の近赤外光強度が照明12のパワーよりもはるかに強いため、照明12の効果はほとんどない。よって、装置に照明12のオンオフ切り替えスイッチを設けて、外光下で認証を行う場合には、照明12をオフにして撮影してもかまわない。また、装置に近赤外光強度センサを設けて、外光中の近赤外光強度が所定の閾値を超える場合は、撮影時に照明12が発光しないようにしてもよい。   The present embodiment is particularly effective at the time of authentication under the external light. However, under the external light, the near infrared light intensity in the external light is much stronger than the power of the illumination 12, so the effect of the illumination 12 is rare. Therefore, when the apparatus is provided with an on / off switch for the illumination 12 and authentication is performed under the external light, the illumination 12 may be turned off for photographing. Further, a near-infrared light intensity sensor may be provided in the apparatus so that the illumination 12 does not emit light when photographing when the near-infrared light intensity in the outside light exceeds a predetermined threshold.

なお、本実施形態では、処理A1〜A5を全てを端末側で行うものとしたが、複数の虹彩画像を撮影する処理A1を端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理A2〜A5を行ってもよい。この場合、サーバ上で認証結果が計算され、計算結果は再びネットワークを介して、端末に送信され、端末のモニタ13に認証結果が表示される。   In the present embodiment, all the processes A1 to A5 are performed on the terminal side, but the process A1 for capturing a plurality of iris images is performed on the terminal side, and the captured plurality of images are transmitted to the server via the network. Then, the processes A2 to A5 may be performed on the server. In this case, the authentication result is calculated on the server, the calculation result is transmitted again to the terminal via the network, and the authentication result is displayed on the monitor 13 of the terminal.

なお、本実施形態では、外光映り込み位置が異なる画像をN枚(固定枚数)撮影した後、認証する方法を採用したが、1枚撮影する度に上述したような処理を行って最終的なハミング距離を計算し、ハミング距離が所定閾値以下であれば認証処理を終了し、そうでないときは、次の画像を撮影するという方法を採用してもよい。この場合、撮影回数の上限を設定してもよい。   In this embodiment, an authentication method is adopted after N images (fixed number) of images having different external light reflection positions are captured, but the above-described processing is performed every time one image is captured. If the Hamming distance is calculated and the Hamming distance is equal to or smaller than a predetermined threshold, the authentication process is terminated. If not, the next image may be captured. In this case, an upper limit of the number of shootings may be set.

また、本発明は、外光映り込みが起こる場合の対策であり、本来、外光映り込みが起こらない場合には虹彩画像を複数枚撮影する必要はない。また、常に複数回撮影を行うシステムは、被認証者にとっては煩わしいものになる。よって、以下のような方法を採用してもよい。   In addition, the present invention is a measure for when external light reflection occurs, and originally, when no external light reflection occurs, it is not necessary to shoot a plurality of iris images. In addition, a system that always shoots a plurality of times is troublesome for the person to be authenticated. Therefore, the following method may be adopted.

すなわち、図25において、1枚の虹彩画像を撮影した(D1)後、通常の認証(先の参考文献1で開示された方法)を行う(D2)。このとき、撮影した虹彩画像と、予め登録されている被認証者の登録虹彩データとが照合され、照合結果が得られる。そして、認証に成功したとき、例えばステップD2で得られたハミング距離が所定の閾値以下のときは、処理を終了する一方、そうでないとき、例えばハミング距離が所定の閾値を超えているときは、ステップD4に進む(D3)。   That is, in FIG. 25, after a single iris image is captured (D1), normal authentication (the method disclosed in Reference Document 1 above) is performed (D2). At this time, the photographed iris image and the registered iris data of the person to be authenticated registered in advance are collated, and a collation result is obtained. Then, when the authentication is successful, for example, when the Hamming distance obtained in step D2 is equal to or smaller than a predetermined threshold, the process is terminated, while when not, for example, when the Hamming distance exceeds a predetermined threshold, Proceed to step D4 (D3).

ステップD4において、ステップD2ですでに得られている照合結果を、複数のブロックに分割し、分割したそれぞれのブロックについて、照合スコアとしてのハミング距離を算出する。そして、ハミング距離が所定の第1の閾値以上であるブロック数M2をカウントし(D5)、ステップD6において、ブロック数M2が第2の閾値以下であるときは、本人である可能性が高いが、外光映り込みが生じていると判断し、本実施形態の処理(D7)を行う。一方、ブロック数M2が所定の第2の閾値を超えているときは、本人でないと棄却して(D8)処理を終了する。すなわち、ステップD2〜D6によって、撮影した虹彩画像に外光映り込みが生じているか否かを判断する処理が実現されている。   In step D4, the collation result already obtained in step D2 is divided into a plurality of blocks, and a Hamming distance as a collation score is calculated for each of the divided blocks. Then, the number of blocks M2 whose Hamming distance is equal to or greater than a predetermined first threshold is counted (D5). When the number of blocks M2 is equal to or smaller than the second threshold in step D6, it is highly possible that the person is himself. Then, it is determined that external light reflection has occurred, and the processing (D7) of this embodiment is performed. On the other hand, when the number of blocks M2 exceeds the predetermined second threshold value, it is rejected that it is not the person (D8), and the process is terminated. That is, the process of determining whether or not the reflected iris image has occurred in the captured iris image is realized by steps D2 to D6.

同様に、本実施形態の処理を行うための条件として、
・虹彩画像に、輝度が所定の第1の閾値以上である画素が、所定の第2の閾値以上あった場合
または、
・虹彩画像の平均輝度を元にある第1の閾値を算出し、虹彩画像中に輝度が前記閾値以上である画素が、所定の第2の閾値以上あった場合
としてもよい。これは、虹彩画像に映り込みが生じているか否かを、画像レベルで、当該虹彩画像を基にして判断していることに相当する。
同様に、本実施形態の処理を行うための条件として、
・装置の照明がオフにされた場合
または、
・装置に近赤外光強度センサを設け、照明オフ時の外光中の近赤外強度が所定の閾値を超える場合
としてもよい。これは、外光下で虹彩認証を行っているか否かを、照明のスイッチ設定または近赤外強度に基づいて判断していることに相当する。例えば図26に示すように、まず、撮影環境の近赤外光の強度を測定し(E1)、測定した強度が所定の閾値以上であるときは(E2でYes)、本実施形態の処理を行う(E3)。一方、測定した強度が所定の閾値よりも低いときは(E2でNo)、虹彩画像は1枚だけ撮影して(E4)、従来と同様の認証処理を行う(E5)。
Similarly, as a condition for performing the processing of the present embodiment,
When the iris image has a pixel whose luminance is equal to or higher than a predetermined first threshold value or higher than a predetermined second threshold value, or
A first threshold value based on the average luminance of the iris image may be calculated, and a pixel having a luminance equal to or higher than the threshold value in the iris image may be equal to or higher than a predetermined second threshold value. This is equivalent to determining whether or not the reflection is generated in the iris image at the image level based on the iris image.
Similarly, as a condition for performing the processing of the present embodiment,
・ When the lighting of the device is turned off, or
A near-infrared light intensity sensor may be provided in the apparatus, and the near-infrared intensity in outside light when the illumination is off may exceed a predetermined threshold. This corresponds to determining whether or not iris authentication is performed under external light based on the illumination switch setting or near-infrared intensity. For example, as shown in FIG. 26, first, the intensity of near-infrared light in the shooting environment is measured (E1), and when the measured intensity is equal to or greater than a predetermined threshold (Yes in E2), the processing of this embodiment is performed. (E3). On the other hand, when the measured intensity is lower than the predetermined threshold (No in E2), only one iris image is taken (E4), and the authentication process similar to the conventional one is performed (E5).

なお、眼球を動かして複数の画像を撮影する場合、動かす方向を適当に指示するのではなく、外光映り込みがいま存在する領域から映り込みが消えるような方向を求めて、指示することも可能である。外光映り込みが存在する領域は、ブロック分割された特徴量においてハミング距離が大きいブロックに対応する領域として、推定することができる。そして、外光映り込みが存在する領域が推定できれば、眼球をどちらに動かせばよいか、を算出することは容易である。また、上述したように撮影装置を手に持って虹彩認証を行う場合には、同様にして外光映り込みが存在する領域を推定して、手の移動方向を求めればよい。さらには、外光映り込みが存在する領域の位置を基にして、手の移動距離を求めて、これを指示することも可能になる。   Note that when shooting multiple images by moving the eyeball, the direction of movement may not be indicated appropriately, but the direction in which the reflection will disappear from the area where external light reflection is present may be obtained and indicated. Is possible. A region where external light reflection is present can be estimated as a region corresponding to a block having a large Hamming distance in the feature amount divided into blocks. And if the area | region where external light reflection exists can be estimated, it is easy to calculate which eyeball should be moved to. Further, as described above, when iris authentication is performed with the photographing apparatus in hand, an area where external light reflection is present may be estimated in the same manner to determine the moving direction of the hand. Furthermore, it is possible to determine the movement distance of the hand based on the position of the area where the external light reflection is present and to instruct this.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では、複数の虹彩コードと登録虹彩コードとをそれぞれ照合して複数の照合結果を作成し、これら複数の照合結果を統合して最終的な照合スコアを得て、認証を行った。これに対して本実施形態では、複数の虹彩コードを統合して統合虹彩コードを作成し、この統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合して、認証を行うものとする。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a plurality of matching results are created by collating a plurality of iris codes and a registered iris code, and the plurality of matching results are integrated to obtain a final matching score for authentication. It was. In contrast, in the present embodiment, an integrated iris code is created by integrating a plurality of iris codes, and authentication is performed by comparing the integrated iris code with a registered iris code.

図19は本発明の第2の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。図19において、まず、外光の映り込み位置が異なるN枚の虹彩画像を撮影し(B1)、撮影したN枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、N個の虹彩コードを作成する(B2)。この処理B1,B2については、第1の実施形態における処理A1,A2と同様の方法が適用できる。   FIG. 19 is a flowchart showing a personal authentication method using iris recognition according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 19, first, N iris images with different external light reflection positions are photographed (B1), and feature extraction is performed from the photographed N iris images to create N iris codes (B2). . For the processes B1 and B2, the same method as the processes A1 and A2 in the first embodiment can be applied.

次に、N個の虹彩コードを統合して、統合虹彩コードを作成する(B3)。図20は処理B3の詳細を示すフローチャートである。   Next, the N iris codes are integrated to create an integrated iris code (B3). FIG. 20 is a flowchart showing details of the process B3.

まず、N個の虹彩コードICi(i=1〜N)について、全てのコード同士のハミング距離を算出する(B301)。コード同士の組合せは、N(N−1)/2通りになる。このとき、図12に示すように、虹彩コードの回転を補償したマッチングを行う。   First, for the N iris codes ICi (i = 1 to N), the Hamming distance between all the codes is calculated (B301). There are N (N-1) / 2 combinations of codes. At this time, as shown in FIG. 12, matching that compensates for the rotation of the iris code is performed.

次に、他の全て(N−1個)のコードICi(i≠j)とのハミング距離の総和が最小となるような虹彩コードICjを選択する(B302)。そして、選択された虹彩コードICjと、他のコードICi(i≠j)において、k番目のビット値(0or1)の多数決を採り、統合虹彩コードのk番目のビット値を決定する(B303)。このとき、基準となる虹彩コードICiに対し、他の虹彩コードICjは、B301においてハミング距離を算出したときの回転補償角度分だけ回転させた後のk番目の位置を用いる。   Next, an iris code ICj that minimizes the sum of the Hamming distances with all other (N−1) codes ICi (i ≠ j) is selected (B302). Then, in the selected iris code ICj and the other code ICi (i ≠ j), the majority of the kth bit value (0 or 1) is taken to determine the kth bit value of the integrated iris code (B303). At this time, with respect to the reference iris code ICi, the other iris code ICj uses the kth position after being rotated by the rotation compensation angle when the Hamming distance is calculated in B301.

このような処理B3によって、N個の虹彩コードから統合虹彩コードが生成される。これにより、虹彩コードの任意のビット位置において、外光映り込みの影響を受けたビットの個数がN/2よりも少なければ、外光映り込みの影響がない統合虹彩コードを生成することが可能である。   By such processing B3, an integrated iris code is generated from the N iris codes. As a result, if the number of bits affected by external light reflection is less than N / 2 at any bit position of the iris code, an integrated iris code that is not affected by external light reflection can be generated. It is.

そして、統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得て(B4)、この照合結果を用いて認証を行う(B5)。この処理B4,B5については、先の参考文献1で開示された方法、すなわち第1の実施形態で説明した(5)、(6)の処理と同様でよい。   Then, the integrated iris code and the registered iris code are collated to obtain a collation result (B4), and authentication is performed using the collation result (B5). The processes B4 and B5 may be the same as the method disclosed in Reference Document 1, that is, the processes (5) and (6) described in the first embodiment.

なおここでは、基準とする虹彩コードICjを、他の全て(N−1個)のコードICi(i≠j)とのハミング距離の総和が最小となるという条件で選択したが、例えば、N個の虹彩コードを登録虹彩コードと照合し、最もハミング距離が小さくなるような虹彩コードを基準として選択してもよい。   Here, the reference iris code ICj is selected under the condition that the sum of the Hamming distances with all the other (N−1) codes ICi (i ≠ j) is minimized. The iris code may be compared with the registered iris code, and the iris code that minimizes the Hamming distance may be selected as a reference.

また、本実施形態では、複数の虹彩コードの統合に多数決を用いたが、その代わりに、例えば重み付け平均値を用いてもよい。   In the present embodiment, the majority vote is used for integrating a plurality of iris codes. Instead, for example, a weighted average value may be used.

また、第1の実施形態と同様に、N個の虹彩コードと登録虹彩コードとのハミング距離を算出し、ハミング距離が所定の閾値TH3以下の虹彩コードのみを用いて、統合虹彩コードを作成するようにしてもかまわない。   Similarly to the first embodiment, the Hamming distance between the N iris codes and the registered iris code is calculated, and the integrated iris code is created using only the iris code whose Hamming distance is equal to or less than a predetermined threshold TH3. It doesn't matter if you do.

(第2の実施形態の変形例)
上で説明した方法は、図11(c)に示すような二値化後の虹彩コードを統合するものであった。これに対して、図11(b)に示すようなGaborフィルタ適用後の信号を統合し、その後、二値化を行うようにしてもかまわない。以下に、本実施形態の変形例として、その方法について説明する。
(Modification of the second embodiment)
The method described above is to integrate the binarized iris code as shown in FIG. On the other hand, the signals after applying the Gabor filter as shown in FIG. 11B may be integrated and then binarized. Below, the method is demonstrated as a modification of this embodiment.

図21は本変形例に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。図21において、図19と共通の処理については図19と同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明は省略する。   FIG. 21 is a flowchart showing a personal authentication method using iris recognition according to this modification. In FIG. 21, the same processes as those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 19, and detailed description thereof is omitted here.

外光映り込み位置が異なるN枚の虹彩画像を撮影(B1)した後に、N枚の虹彩画像の輝度レベルを調整する(B15)。異なる方向を向いて虹彩画像を撮影した場合、カメラ自身の絞り制御またはAGC(Auto Gain Control )等により、N枚の虹彩画像の輝度レベルは異なっている可能性がある。その場合は、カメラから絞り値またはAGCのゲイン値などを取得し、輝度レベルを調整する。   After shooting N iris images having different external light reflection positions (B1), the brightness level of the N iris images is adjusted (B15). When the iris images are taken in different directions, the brightness levels of the N iris images may differ depending on the aperture control of the camera itself or AGC (Auto Gain Control). In that case, an aperture value or an AGC gain value is acquired from the camera, and the luminance level is adjusted.

そして、N枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、認証用の特徴量である虹彩データとしてのN個の中間虹彩コードを作成する(B21)。ここでは、先の参考文献1で開示された方法すなわち第1の実施形態で説明した(1)〜(3)の処理を行い、さらに(4)の2−d Gaborフィルタを適用し、マルチスケールの周波数解析を行い、図11(b)に示すような多値信号を得る。この多値信号を中間虹彩コードとする。 Then, feature extraction is performed from N iris images, and N intermediate iris codes are created as iris data, which is a feature amount for authentication (B21). Here, the method disclosed in the above-mentioned reference document 1, that is, the processing of (1) to (3) described in the first embodiment is performed, and the 2-d Gabor filter of (4) is further applied. The multi-value signal as shown in FIG. 11B is obtained. This multilevel signal is used as an intermediate iris code.

そして、N個の中間虹彩コードを統合して、統合虹彩コードを作成する(B31)。図22は処理B31の詳細を示すフローチャートである。   Then, N intermediate iris codes are integrated to create an integrated iris code (B31). FIG. 22 is a flowchart showing details of the process B31.

まず、N個の中間虹彩コードIC2i(i=1〜N)について、全てのコード同士のユークリッド距離を算出する(B311)。コード同士の組合せは、N(N−1)/2通りになる。このとき、第1の実施形態で二値のコードを照合する際に行ったように、角度方向にずらしながら照合を行い、最もユークリッド距離が小さくなるずらし位置でのユークリッド距離を算出する。(数1)は中間虹彩コードIC2iとIC2jを角度方向にxだけずらした場合のユークリッド距離である。

Figure 0003991042
ただし、xは角度方向のずらし量であり、IC2 (k)は、中間虹彩コードIC2を角度方向にxだけずらした後のk番目の値を示す。最もユークリッド距離が小さくなる位置でのユークリッド距離EDijは、(数1)を用いて(数2)のように表せる。
Figure 0003991042
First, for the N intermediate iris codes IC2i (i = 1 to N), Euclidean distances between all codes are calculated (B311). There are N (N-1) / 2 combinations of codes. At this time, as in the case of collating the binary code in the first embodiment, the collation is performed while shifting in the angular direction, and the Euclidean distance at the shift position where the Euclidean distance becomes the smallest is calculated. (Equation 1) is the Euclidean distance when the intermediate iris codes IC2i and IC2j are shifted by x in the angular direction.
Figure 0003991042
However, x is a shift amount in the angular direction, and IC2 j x (k) indicates a kth value after the intermediate iris code IC2 j is shifted by x in the angular direction. The Euclidean distance ED ij at the position where the Euclidean distance becomes the smallest can be expressed as (Equation 2) using ( Equation 1).
Figure 0003991042

そして、ある中間虹彩コードIC2jを基準とした時、他の全て(N−1個)の中間コードIC2i(i≠j)とのユークリッド距離の総和が最小となるような、中間虹彩コードIC2jを選択する(B312)。そして、選択された中間虹彩コードIC2jと、他の中間コードIC2i(i≠j)において、各中間コードのk番目の信号値のメディアン値を採り、統合中間虹彩コードのk番目の信号値を決定する(B313)。このとき、基準となる中間虹彩コードIC2iに対し、他の中間虹彩コードIC2jは、B311においてユークリッド距離を算出したときの回転補償角度分だけ回転させた後のk番目の位置を用いる。   Then, when an intermediate iris code IC2j is used as a reference, the intermediate iris code IC2j is selected such that the sum of the Euclidean distances with all other (N-1) intermediate codes IC2i (i ≠ j) is minimized. (B312). Then, in the selected intermediate iris code IC2j and the other intermediate code IC2i (i ≠ j), the median value of the kth signal value of each intermediate code is taken to determine the kth signal value of the integrated intermediate iris code. (B313). At this time, with respect to the reference intermediate iris code IC2i, the other intermediate iris code IC2j uses the k-th position after being rotated by the rotation compensation angle when the Euclidean distance is calculated in B311.

このように、N個の中間虹彩コードから統合中間虹彩コードが生成される。統合中間虹彩コードでは、メディアン値を利用することによって、外光映り込みの影響が低減されたGaborフィルタ出力信号が得られる。メディアン値を用いる代わりに、重み付け平均値を用いてもよい。(単純な平均値を用いることも可能であるが、外光映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。)
そして、統合中間虹彩コードを二値化して、統合虹彩コードを作成する(B314)。二値化の方法は、通常の中間虹彩コード(図11(b))から虹彩コード(図11(c))を作成するのと同様の方法を用いればよい。
In this way, an integrated intermediate iris code is generated from the N intermediate iris codes. In the integrated intermediate iris code, a Gabor filter output signal in which the influence of external light reflection is reduced is obtained by using the median value. Instead of using the median value, a weighted average value may be used. (It is possible to use a simple average value, but it is easily affected by the outlier due to the reflection of external light.)
Then, the integrated intermediate iris code is binarized to create an integrated iris code (B314). As a binarization method, a method similar to that for creating an iris code (FIG. 11C) from a normal intermediate iris code (FIG. 11B) may be used.

そして、図21に戻り、統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得て(B4)、この照合結果を用いて認証を行う(B5)。   Returning to FIG. 21, the integrated iris code and the registered iris code are collated, a collation result is obtained (B4), and authentication is performed using the collation result (B5).

(第3の実施形態)
第1の実施形態では、複数の照合結果を統合し、また第2の実施形態では複数の虹彩コードまたは中間虹彩コードを統合した。これに対して本実施形態では、複数の虹彩画像を統合して、統合虹彩画像を作成し、統合虹彩画像から虹彩コードを抽出し、前記虹彩コードと登録虹彩コードとを照合して、認証を行うものとする。
(Third embodiment)
In the first embodiment, a plurality of matching results are integrated, and in the second embodiment, a plurality of iris codes or intermediate iris codes are integrated. In contrast, in the present embodiment, a plurality of iris images are integrated to create an integrated iris image, an iris code is extracted from the integrated iris image, the iris code and the registered iris code are collated, and authentication is performed. Assumed to be performed.

図23は本発明の第3の実施形態に係る虹彩画像を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。図23において、まず、外光映り込み位置が異なるN枚の虹彩画像を撮影し(C1)、N枚の虹彩画像の輝度レベルを調整する(C15)。この処理C1,C15は、第2の実施形態における処理B1,B15と同様に実行すればよい。   FIG. 23 is a flowchart showing a personal authentication method using an iris image according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 23, first, N iris images having different external light reflection positions are photographed (C1), and the brightness level of the N iris images is adjusted (C15). The processes C1 and C15 may be executed in the same manner as the processes B1 and B15 in the second embodiment.

そして、N枚の虹彩画像を統合して、統合虹彩画像を生成する(C2)。図24は処理C2の詳細を示すフローチャートである。   Then, the N iris images are integrated to generate an integrated iris image (C2). FIG. 24 is a flowchart showing details of the process C2.

まず、N枚の虹彩画像から1枚を選択する(C200)。そして、選択した虹彩画像について、虹彩外縁および瞳孔外縁を決定し(C201)、虹彩領域をxy直交座標系からrθ極座標系へと変換する(C202)。処理C201,C202は、先の参考文献1で開示された手法を用いて実行する。この処理C201,C202を、N枚の虹彩画像全てについて実行する(C203)。変換後の虹彩画像(極座標画像)の画素数は、N枚の画像に関して、r=R,θ=Tと統一する。   First, one image is selected from N iris images (C200). Then, the iris outer edge and the pupil outer edge are determined for the selected iris image (C201), and the iris region is converted from the xy orthogonal coordinate system to the rθ polar coordinate system (C202). Processes C201 and C202 are executed using the technique disclosed in the above-mentioned Reference Document 1. The processes C201 and C202 are executed for all N iris images (C203). The number of pixels of the converted iris image (polar coordinate image) is unified as r = R and θ = T for N images.

そして、N枚の極座標画像について、全ての極座標画像同士のユークリッド距離を算出する(C204)。画像同士の組合せは、N(N−1)/2通りになる。画像Iiと画像Ijのユークリッド距離は、各画素の輝度値の差の自乗和として(数3)のように定義する。

Figure 0003991042
ただし、θ+x>Tの場合は、θ+xをθ+x−Tとする。(数3)は顔の傾きや眼球自体の回転を吸収するために角度方向にxだけずらした場合のユークリッド距離である。予め定めたxの範囲(許容回転範囲)で(数3)のユークリッド距離を計算し、距離が最小となるxの距離を最終的な距離EDijとして決定する。
Figure 0003991042
Then, for the N polar coordinate images, the Euclidean distance between all the polar coordinate images is calculated (C204). There are N (N-1) / 2 combinations of images. The Euclidean distance between the image Ii and the image Ij is defined as (Equation 3) as the sum of squares of the difference in luminance value of each pixel.
Figure 0003991042
However, when θ + x> T, θ + x is θ + x−T. (Equation 3) is the Euclidean distance when the angle is shifted by x in order to absorb the tilt of the face and the rotation of the eyeball itself. The Euclidean distance of (Equation 3) is calculated within a predetermined range of x (allowable rotation range), and the distance of x that minimizes the distance is determined as the final distance EDij.
Figure 0003991042

次に、ある極座標画像Ijを基準としたとき、他の全て(N−1個)の極座標画像Ii(i≠j)とのユークリッド距離の総和が最小となるような極座標画像Ijを選択する(C205)。そして、選択された極座標画像Ijと、他の極座標画像Ii(i≠j)において、画素(r,θ)の輝度値のメディアン値を求め、統合極座標画像の画素(r,θ)の輝度値を決定する(C206)。なお、各極座標画像Iiの角度方向の座標θは、選択された極座標画像Ijとのユークリッド距離が最小となるように回転補正済みのものを用いる。また、複数画像の統合の際、メディアン値を用いる代わりに、重み付け平均値を用いてもよい。(単純な平均値を用いることも可能であるが、外光映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。)   Next, when a certain polar coordinate image Ij is used as a reference, a polar coordinate image Ij that minimizes the sum of the Euclidean distances from all the other (N−1) polar coordinate images Ii (i ≠ j) is selected ( C205). Then, in the selected polar coordinate image Ij and the other polar coordinate image Ii (i ≠ j), the median value of the luminance value of the pixel (r, θ) is obtained, and the luminance value of the pixel (r, θ) of the integrated polar coordinate image is obtained. Is determined (C206). The coordinate θ in the angular direction of each polar coordinate image Ii is one that has been rotationally corrected so that the Euclidean distance from the selected polar coordinate image Ij is minimized. In addition, when integrating a plurality of images, a weighted average value may be used instead of using the median value. (It is possible to use a simple average value, but it is easily affected by the outlier due to the reflection of external light.)

そして図23に戻り、統合虹彩画像から虹彩コードを作成し(C3)、虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得る(C4)。その後、照合結果を用いて認証を行う(C5)。処理C4,C5は参考文献1で開示された方法を用いる。   Then, returning to FIG. 23, an iris code is created from the integrated iris image (C3), the iris code and the registered iris code are collated, and a collation result is obtained (C4). Thereafter, authentication is performed using the collation result (C5). Processes C4 and C5 use the method disclosed in Reference 1.

本実施形態では、輝度レベルを調整した後の極座標画像を回転補正し、各画素のメディアン値を求めることにより、合成極座標画像を生成した。メディアン値を利用することにより、映り込みの影響が低減された極座標画像が得られる。これに対して、平均値を用いると、映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。したがって、その後の処理において、映り込みの影響を低減した処理を行うことができる。   In the present embodiment, the polar image after adjusting the luminance level is rotationally corrected, and the median value of each pixel is obtained to generate a composite polar image. By using the median value, a polar coordinate image in which the influence of reflection is reduced can be obtained. On the other hand, when the average value is used, it is easily affected by the outlier value due to the reflection. Therefore, in the subsequent processing, it is possible to perform processing with reduced influence of reflection.

なお、第2および第3の実施形態の処理も、図25のフローにおけるステップD7や図26のフローにおけるステップE3の処理として用いてもよいことはいうまでもない。   Needless to say, the processes of the second and third embodiments may also be used as the process of step D7 in the flow of FIG. 25 or step E3 of the flow of FIG.

本発明の第1の実施形態に係る虹彩画像を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the personal authentication method using the iris image which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明に係る撮影装置の一例としての認証機能付携帯電話である。1 is a mobile phone with an authentication function as an example of a photographing apparatus according to the present invention. 図2の携帯電話の内部構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the mobile telephone of FIG. 虹彩領域に外光の映り込みがある虹彩画像である。This is an iris image in which external light is reflected in the iris region. 眼球向き(視線方向)を変化させて撮影した虹彩画像である。It is the iris image image | photographed by changing the direction of an eyeball (gaze direction). 顔の向きを変化させて撮影した虹彩画像である。It is an iris image taken by changing the direction of the face. 瞳孔外縁および虹彩外縁を示す図である。It is a figure which shows a pupil outer edge and an iris outer edge. 虹彩画像をxy直交座標系で表現した図である。It is the figure which expressed the iris image by xy rectangular coordinate system. 虹彩画像をrθ極座標系で表現した図である。It is the figure which expressed the iris image by the rtheta polar coordinate system. 虹彩をリング状に8分割した解析帯域を示す図である。It is a figure which shows the analysis zone | band which divided the iris into 8 rings. 虹彩コードの作成方法を示す図である。It is a figure which shows the preparation method of an iris code. 回転補償しながら、2つの虹彩コードを照合する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of collating two iris codes, carrying out rotation compensation. N個の虹彩コードと登録虹彩コードとを照合した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of collating N iris code and registration iris code. 図1の処理A4について、ビット単位で合成する場合の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in the case of synthesize | combining per bit about process A4 of FIG. 図1の処理A4について、ブロック単位で合成する場合の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in the case of synthesize | combining per block about process A4 of FIG. 虹彩画像における虹彩領域をブロックに分割する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of dividing | segmenting the iris area | region in an iris image into a block. 複数のカメラを内蔵した認証機能付携帯電話の外観図である。It is an external view of the mobile phone with an authentication function incorporating a plurality of cameras. 視線誘導灯を内蔵した認証機能付ドアホンの外観図である。It is an external view of the door phone with an authentication function incorporating a gaze guidance light. 本発明の第2の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the personal authentication method using the iris recognition which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図19の処理B3の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the process B3 of FIG. 本発明の第2の実施形態の変形例に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the personal authentication method using the iris recognition which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. 図21の処理B31を詳細に説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining in detail the process B31 of FIG. 本発明の第3の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the personal authentication method using the iris recognition which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図23の処理C2を詳細に説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process C2 of FIG. 23 in detail. 外光映り込みの有無を画像レベルで判断する処理を含む個人認証方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the personal authentication method including the process which judges the presence or absence of external light reflection in an image level. 外光下での認証であるか否かを判断する処理を含む個人認証方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the personal authentication method including the process which judges whether it is the authentication under external light.

符号の説明Explanation of symbols

10,10A 認証機能付携帯電話(撮影装置)
11,11a,11b カメラ
13 モニタ
15 スピーカ
30 認証機能付ドアホン(撮影装置)
31 カメラ
36a〜36h 視線誘導灯
10,10A Mobile phone with authentication function (photographing device)
11, 11a, 11b Camera 13 Monitor 15 Speaker 30 Door phone with authentication function (photographing device)
31 Cameras 36a to 36h Line-of-sight guide lights

Claims (2)

撮影環境の近赤外光の強度を測定する測定処理と、
前記強度が所定の閾値以上であるとき、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影し、撮影した複数の虹彩画像を用いて、認証を行う第1の認証処理と、
前記強度が所定の閾値未満であるとき、被認証者について、虹彩画像を撮影し、撮影した虹彩画像を用いて、認証を行う第2の認証処理とを備えた
ことを特徴とする個人認証方法。
A measurement process that measures the intensity of near-infrared light in the shooting environment;
When the intensity is equal to or greater than a predetermined threshold, a plurality of iris images having different reflection positions on the iris due to sunlight are photographed for the person to be authenticated, and authentication is performed using the plurality of photographed iris images. Authentication process,
A personal authentication method comprising: a second authentication process for photographing an iris image of the person to be authenticated and performing authentication using the photographed iris image when the intensity is less than a predetermined threshold. .
撮影環境の近赤外光の強度を測定する測定手段と、
前記強度が所定の閾値以上であるとき、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影し、撮影した複数の虹彩画像を用いて、認証を行う第1の認証手段と、
前記強度が所定の閾値未満であるとき、被認証者について、虹彩画像を撮影し、撮影した虹彩画像を用いて、認証を行う第2の認証手段とを備えた
ことを特徴とする個人認証装置。
Measuring means for measuring the intensity of near-infrared light in the shooting environment;
When the intensity is equal to or greater than a predetermined threshold, a plurality of iris images having different reflection positions on the iris due to sunlight are photographed for the person to be authenticated, and authentication is performed using the plurality of photographed iris images. Authentication means,
A personal authentication device comprising: a second authentication unit that captures an iris image of the person to be authenticated when the intensity is less than a predetermined threshold, and performs authentication using the captured iris image; .
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