JP2000259817A - アイリス認識装置 - Google Patents

アイリス認識装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 利用者を、アイリスの画像を取得できる認識
有効エリアに誘導するガイダンスを出力すことで、利用
者の負担を軽減する。 【解決手段】 主制御部1は、アイリス画像撮影時のA
F制御の過程で、合焦度から利用者の位置を判定し、利
用者の位置が、アイリスの画像を撮影するのに必要な範
囲外であると、その範囲内に利用者を誘導するガイダン
スを出力部3から出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体的特徴を用い
た個体識別装置、特に人間のアイリスを用いたアイリス
認識装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】生体的特徴を用いた個体識別装置とし
て、目のアイリスの部分の画像を用いたアイリス認識装
置が提案されている。このアイリス認識装置は、人間等
の生物の目付近の画像をカメラで取得し、この取得した
画像の中からアイリスの部分を切り出して、あらかじめ
登録してあるデータと照合し、本人判定を行うものであ
る。
【0003】アイリスの画像を取得する際、カメラのレ
ンズが固定焦点のレンズであると、利用者がその一点に
自分のアイリスの位置を合わせなければならないため、
利用者の負担が増大する。そこで、カメラにオートフォ
ーカス(AF)の機能を持たせ、利用者の位置を厳密に
決めなくても、利用者の位置に応じて焦点の合ったアイ
リス画像を取得できるようにしている。
【0004】このように、カメラにAF機能を搭載した
アイリス認識装置であっても、利用者とアイリス認識装
置との間の距離関係は、ある限定された範囲内となる。
図8はアイリス認識装置と認識有効エリアおよびAF有
効エリアの関係を示す説明図である。アイリス認識を行
う場合、撮影するアイリスのサイズが大きく影響してく
る。すなわち、十分大きなサイズで撮影できなければ、
アイリス内の解像度が落ち、その結果認識率が低下して
しまう。また、大きすぎて画面からアイリスが出てしま
っても、アイリスの情報が一部欠落してしまい、認識率
の低下を招く。よって、アイリスをある適当な大きさで
撮影する必要がある。そのためには、利用者とアイリス
認識装置Pとの距離関係をある幅の距離に制限しなけれ
ばならない。この幅を認識有効エリアRと呼ぶ。
【0005】一方撮影された画像の焦点が合うAF可能
エリアもハードウエアの制限上から制約を受ける。この
AFが可能なエリアをAF可能エリアAと呼ぶ。なお、
AF可能エリアAは、認識有効エリアRを含むように設
計されるのが普通である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したような、カメ
ラにAF機能を持たせたアイリス認識装置であっても、
装置の利用にあたって、利用者に多大な負担をかけると
いう問題点があった。すなわち、利用者が認識有効エリ
アR内に自分のアイリスの位置をもってくるためには、
利用者の経験に頼らざるを得ず、そのため、利用者に負
担を強いていた。また、その結果、認識性能が安定しな
いという問題点もあった。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明は、生物のアイリスの画像を取得し、これ
をあらかじめ登録してあるデータと照合して個体を識別
するアイリス認識装置において、アイリスの画像を取得
するのに必要な範囲に利用者がいるかどうか判断する手
段と、利用者の位置が、アイリスの画像を取得するのに
必要な範囲外であると、その範囲内に利用者を誘導する
ガイダンスを視覚情報や音声等で出力する手段を備えた
ことを特徴とするアイリス認識装置である。
【0008】なお、利用者の位置は、アイリスの画像を
撮影する際にアイリスに焦点を合わせるためのオートフ
ォーカス動作時の合焦度の変化から求めることとする。
すなわち、前記オートフォーカス動作時に、合焦度が焦
点が合っていると見なせる値を越えた時は、その時のレ
ンズ位置から利用者と装置との距離を測定することで該
利用者の位置を求め、合焦度が焦点が合っていると見な
せる値を越えない時は、焦点を合わせようとするレンズ
の移動方向とその時の合焦度の変化の関係から、利用者
の位置を求める。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明のアイリス認識装置
の実施の形態の一例を示すハードウエアブロック図であ
る。図において、主制御部1は、マイクロプロセッサを
中心に構成され、装置全体の制御、画像のキャプチャ等
を行う。
【0010】入力部2は、利用者のIDコード等を入力
するための手段であり、キーボードやカードリーダ等に
より実現される。出力部3は、認識結果の表示出力、撮
影したアイリスの画像の表示出力、ガイダンスの表示出
力、ガイダンスの音声出力等を行う。例えば、CRT、
LCD、状態表示用LED、スピーカ等で実現される。
【0011】照明4は、撮影対象のアイリスを明るく照
射するための光源であり、電球、LED等で実現され
る。この照明4の点灯/消灯タイミングは、主制御部1
によって制御される。認識部5は、アイリス認識にかか
わる処理、すなわち、アイリスの切り出し、コード化、
マッチング、判定等を行う。マッチング時には、登録デ
ータ部6にあらかじめ登録してある。アイリスデータを
参照する。
【0012】この登録データ部6は、登録された利用者
のアイリスデータを保存するための手段である。登録モ
ード時には、主制御部1よりアイリスデータが転送さ
れ、照合モード時には、前記認識部5によって該当する
登録アイリスデータが読み出される。エリアセンサ7
は、アイリスの画像を記録するためのセンサであり、C
CDセンサ、CMOSセンサ等で実現される。
【0013】レンズ8は、撮影するアイリスの像をエリ
アセンサ7に結ぶための光学的レンズであり、エリアセ
ンサ7に密着して実装される。レンズ8は、単数もしく
は複数枚の固定レンズ8aと、単数もしくは複数枚の可
動レンズ8bの組み合わせで構成される。AF制御部9
は、主制御部1の指示を受け、AFの制御をAF機構部
10を介して行う。
【0014】このAF機構部10は、AF制御部9の制
御によりレンズ8の可動レンズ8bを動かしてAF制御
を行うもので、モータ10a、ギヤ10b等から構成さ
れる。測距部11は、前記AF制御部よりレンズ位置情
報を受け、アイリス認識装置と利用者の間の距離を算出
し、その結果を主制御部1に転送する。
【0015】次に、上述した装置−利用者間距離測定方
法について説明する。まず、エリアセンサ7によってア
イリスの画像がキャプチャされ、主制御部1に転送され
る。主制御部1は、AF制御部9に対して、キャプチャ
した画像とともにAF動作開始指示を出す。
【0016】AF制御部9は、受け取った画像に対して
焦点が合っているかどうかの定量的尺度である合焦度を
算出する。この合焦度に応じて、レンズ8の可動レンズ
8bの変移量を決定し、AF機構部10に対してレンズ
変移の指示を出す。合焦度の算出方法としては、取得し
た画像の輝度差に着目した2乗法、最大輝度探索法等が
知られている。
【0017】AF機構部10は、モータ10a、ギヤ1
0bを介して指示された量のレンズ変移を行う。レンズ
変移が終了すると、再びエリアセンサ7によって画像が
キャプチャされ、主制御部1に転送される。キャプチャ
された画像は、再び主制御部1によってAF制御部9に
転送され、AF制御部9では、新たな画像データを用い
て合焦度の算出が行われる。
【0018】以上の動作を繰り返すことで、可動レンズ
8bが焦点の合う位置に徐々に近づいて行く。この動作
の過程で、利用者がAF可能エリアA内にいれば、合焦
度は焦点が合っていると見なしうる所定の値より高くな
り、AF可能エリアA外にいれば、合焦度は焦点が合っ
ていると見なしうる所定の値を越えることはない。これ
により、利用者がAF可能エリアA内にいるか、外にい
るかの判定が可能となる。利用者がAF可能エリアA内
にいる場合、合焦度は焦点が合っていると見なしうる所
定の値より高くなり、最後に焦点の合う位置で最高の合
焦度を示す。そして、最高の合焦度を示すと、可動レン
ズ8bを停止させる。
【0019】これら一連の繰り返し動作は、人間の動作
速度に比較して非常に高速に動作するため、人間の動き
に追従して、AF動作を行うことができる。一方、AF
制御部9によって算出されるレンズ位置は、利用者が図
8で示すAF可能エリアA内にいれば、合焦度が最大を
示し焦点合わせが完了した時点において決まる。すなわ
ち、焦点の合った時の装置−利用者間距離とレンズ位置
は1対1に対応している。そのため、レンズ位置から装
置−利用者間距離を求めることができる。
【0020】AF制御部9は、焦点が合った時点で、可
動レンズ8bを停止させ、その時のレンズ位置情報を測
距部11に転送する。測距部11は、レンズ位置情報よ
り装置−利用者間距離を算出し、その結果を主制御部1
に転送する。以上のようにして、AF制御が行われ、利
用者がAF可能エリアA内にいれば、正確な装置−利用
者間距離を求めることができ、AF可能エリアA内に認
識有効エリアRがあり、装置から認識有効エリアRまで
の最小距離(装置−R1)と最大距離(装置−R2)が
判っているので、利用者が認識有効エリアR内にいるか
否か、さらに、利用者が認識有効エリアR外にいる場合
は、装置に近い方にいるか遠い方にいるかを判定でき
る。
【0021】なお、利用者がAF可能エリアA外にいる
ときは、正確な距離を測定することはできない。しかし
ながら、AF可能エリアAよりも装置に近い方にいる
か、遠い方にいるかの判定はできる。以下に、AF可能
エリアA外に利用者がいる場合の位置の検出方法につい
て説明する。
【0022】利用者がAF可能エリアAを外れた位置に
いる場合で、AF可能エリアAの装置近傍側端部A1よ
りも装置に近い方にいる場合、より近くに焦点が合う方
向にレンズを移動させると、合焦度は焦点が合っている
と見なせる値には到達しないが、上がる。反対に、より
遠くに焦点が合う方向にレンズを移動させると合焦度が
下がる。これに対して、AF可能エリアAの装置遠方側
端部A2よりも装置に遠い方にいる場合、より遠くに焦
点が合う方向にレンズを移動させると合焦度は焦点が合
っていると見なせる値には到達しないが、上がり、反対
に、より近くに焦点が合う方向にレンズを移動させると
合焦度が下がる。このように、利用者がAF可能エリア
Aを外れた位置にいる場合は、合焦度の変化とレンズの
移動方向の関係から、利用者がAF可能エリアAより内
側にいるか、外側にいるかの判定ができ、例えば、合焦
度が焦点が合っていると見なせる値には到達しないが、
合焦度が上がるときに、より近くに焦点を合わせようと
している方向にレンズを移動させているか、より遠くに
焦点を合わせようとしている方向にレンズを移動させて
いるかによって、利用者がAF可能エリアAよりも装置
に近い方にいるか、遠い方にいるかの判定ができる。
【0023】主制御部1は、上述したように、利用者の
位置を求めて、利用者の位置が適切でない場合は、適切
な位置に移動するように利用者を誘導するガイダンスを
出力する。図2は本実施の形態の動作の流れを示すフロ
ーチャートであり、上述したAFによる測距およびその
測距結果に応じた誘導ガイダンスの出力にいたる流れを
説明する。
【0024】装置がアイリス認識動作を行う場合、ま
ず、上述したAF動作が起動され(SA1)、装置−利
用者間距離が測定される(SA2)。そして、利用者位
置が、認識有効エリアR内であるか、認識有効エリアR
外である場合は、装置に近い方にいるか、遠い方にいる
か判定する(SA3)。利用者のアイリス位置が、認識
有効エリアR内であれば、以降の認識動作が行われる
(SA4)。
【0025】利用者のアイリス位置が、認識有効エリア
Rより装置に近い方にあれば、装置から離れるようガイ
ダンスを出力する(SA5)。これに対し、利用者のア
イリス位置が、認識有効エリアRより装置に遠い方にあ
れば、装置に近づくようガイダンスを出力する(SA
6)。ガイダンス出力の後は、再びAF動作による測距
動作を行う。
【0026】このように、利用者は、ガイダンスを受け
ることで、自分の位置が認識に適切であるかどうかを判
断でき、ガイダンスに誘導されて自分自身の位置を変え
ることにより、認識有効エリアR内に自ら移動すること
ができる。利用者が認識有効エリアRに来ることで、よ
り適切な画像が得られる。図3は認識動作全体流れを示
す機能ブロック図であり、以下に、前記図2(SA4)
における認識動作の概要を説明する。ここで、アイリス
認識装置は、登録モードと照合モードの2つのモードに
おいて動作する。登録モードとは、アイリス認識装置あ
るいはこのアイリス認識装置が組み込まれた装置を利用
したい者が、装置の利用に先立って、利用者のアイリス
データをアイリス認識装置に登録する際に使用されるモ
ードである。照合モードとは、上述したように、あらか
じめ登録された利用者が、本人特定を必要とする際に使
用されるモードであり、ここでは照合モードについて説
明する。また、照合モードにおいては、利用者が照合に
先立って自分のIDコード等を装置に入力してから照合
する1:1照合と、利用者がIDコード等の入力を行わ
ない1:n照合があるが、ここでは1:1照合を例に説
明する。
【0027】まず、キーボードやカードリーダ等によっ
て、IDコードが入力される(SB1)。次に、アリイ
スを含む目周辺の画像をキャプチャする(SB2)。こ
の画像キャプチャの過程で、上述したAFによる測距お
よび誘導ガイダンスが行われる。誘導ガイダンスの結
果、適切な画像が得られた場合には、アイリスの部分の
切り出しが行われる(SB3)。ここでは、アイリスの
外縁と内縁の境界が検出される。
【0028】切り出されたアイリスの画像は、所定の特
徴量が抽出され、コード化される(SB4)。このコー
ド化されたアイリスコードと、登録モード時にあらかじ
め登録されており、IDコード等により特定された該当
データをマッチングし、類似度を算出する(SB5)。
【0029】そして、この算出された類似度を元に、本
人判定を行う(SB6)。次に、ガイダンスの詳細につ
いて説明する。図4はアイリス認識装置の外観斜視図で
あり、ガイダンスの詳細を説明するにあたり、まず、図
1で説明した出力部3の構成を、アイリス認識装置の外
観から説明する。
【0030】11は利用者に文字やイラスト等により目
視情報を提供するとともに、アイリスの画像を取得する
ための表示入力部、12は利用者にランプの点滅により
目視情報を提供する状態表示LED、13は利用者によ
り声等により音声情報を提供するスピーカである。図5
は表示入力部の構成を示す平面図で、11aは目視情報
を提供するLCD、11bはLCD11aの前方に光軸
を遮るように置かれたハーフミラー、11cは前記ハー
フミラー11bで反射した光が入力するカメラである。
【0031】LCD11aの表示は、ハーフミラー11
bを透過するため、利用者が見ることができる。一方、
表示入力部11に入力した光の一部は、ハーフミラー1
1bに反射して、カメラ11cにより撮影される。よっ
て、利用者が表示入力部11を見ることで、利用者のア
イリスをカメラ11cにより撮影可能となるとともに、
利用者は、アイリス撮影時に目の位置をずらすことなく
LCD11aの表示を見ることができる。
【0032】図6このLCDを用いた誘導ガイダンスの
一例を示す説明図で、図6(a),(b)は文字による
ガイダンス例を、図6(c)はイラストによるガイダン
ス例を示す。例えば、利用者のアイリス位置が認識有効
エリアRより装置に遠い方にあれば、図6(a)に示す
ように、もっと近づくように促す表示を出力する。な
お、利用者のアイリス位置が、AF可能エリアA内にあ
れば、正確な距離も判るので、図6(b)に示すよう
に、距離を表示して誘導してもよい。
【0033】イラストで表示する場合、例えば利用者の
アイリス位置が認識有効エリアRより装置に近い方にあ
れば、図6(c)に示すように、目のイラストを表示し
てこれを装置から遠ざかるような矢印を出す等により誘
導する。図7は状態表示LEDを用いた誘導ガイダンス
の一例を示す説明図である。図4で説明した状態表示L
ED12のそれぞれに、図7に示すようにそれぞれ意味
付けをし、測距に応じて該当する状態表示LED12を
点灯させることで、利用者を誘導する。
【0034】スピーカ13からは、測距に応じて「もっ
と離れてください」や、「もっと近づいて下さい」等の
音声を出力する。なお、本実施の形態において、装置−
利用者間距離の測定は、実際にアイリスを撮影するカメ
ラのAF機能を用いて行ったが、赤外線、超音波等を用
いたセンサで測距を行ってもよい。しかし、この場合
は、AF機能を用いた測距に比べ、著しく精度が落ち、
精度を上げるためには、コストがかかる。よって、AF
機能を用いた測距が望ましい。また、実際にアイリスを
撮影するカメラのAF機能を用いることで、測距のため
だけの機構が不要であり、よりコストを下げることがで
きるものである。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アイリ
スの画像を取得するのに必要な範囲に利用者がいるかど
うか判断し、利用者の位置が、アイリスの画像を取得す
るのに必要な範囲外であると、その範囲内に利用者を誘
導するガイダンスを出力することとしたので、従来利用
者が経験的に行っていた位置合わせを装置が能動的に行
い、利用者を誘導することができる。そのため、利用者
に負担の少ないヒューマンインターフェース性の優れた
製品を提供できる。また、利用者が適切な位置にくるこ
とで、安定した認識率が得られる製品を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアイリス認識装置の実施の形態の一例
を示すハードウエアブロック図
【図2】本実施の形態の動作の流れを示すフローチャー
【図3】認識動作全体流れを示す機能ブロック図
【図4】アイリス認識装置の外観斜視図
【図5】表示入力部の構成を示す平面図
【図6】LCDを用いた誘導ガイダンスの一例を示す説
明図
【図7】状態表示LEDを用いた誘導ガイダンスの一例
を示す説明図
【図8】アイリス認識装置と認識有効エリアおよびAF
有効エリアの関係を示す説明図
【符号の説明】
1 主制御部 3 出力部 7 エリアセンサ 8 カメラ 9 AF制御部 10 AF機構部 11 測距部
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA02 AA06 AA45 BB23 CC16 DD10 FF04 FF10 GG02 GG07 JJ03 JJ26 LL06 QQ03 QQ29 QQ38 RR07 SS01 SS02 SS13 SS15 4C038 VA07 VB04 VC01 VC05 5B047 AA23 BA02 BC05 CA17 CA23

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人間のアイリスの画像を取得し、これを
    あらかじめ登録してあるデータと照合して個人を識別す
    るアイリス認識装置において、 アイリスの画像を取得するのに必要な範囲に利用者がい
    るかどうか判断する手段と、 利用者の位置が、アイリスの画像を取得するのに必要な
    範囲外であると、その範囲内に利用者を誘導するガイダ
    ンスを出力する手段を備えたことを特徴とするアイリス
    認識装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 視覚情報で誘導ガイダンスを行うことを特徴とするアイ
    リス認識装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 音声情報で誘導ガイダンスを行うことを特徴とするアイ
    リス認識装置。
  4. 【請求項4】 請求項1において、 アイリスの画像を撮影する際にアイリスに焦点を合わせ
    るためのオートフォーカス動作時の合焦度の変化から、
    利用者の位置を求めることを特徴とするアイリス認識装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、 前記オートフォーカス動作時に、合焦度が焦点が合って
    いると見なせる値を越えた時は、その時のレンズ位置か
    ら利用者と装置との距離を測定することで該利用者の位
    置を求め、合焦度が焦点が合っていると見なせる値を越
    えない時は、焦点を合わせようとするレンズの移動方向
    とその時の合焦度の変化の関係から、利用者の位置を求
    めることを特徴とするアイリス認識装置。
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