JP2002094865A - 画像認証装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦点の合った鮮明で且つ所定の大きさの虹彩
画像を迅速に採取可能とする。 【解決手段】 ＣＣＤ３５による撮像画像中の高周波成
分の積分値をＡＦＤＳＰ４０が求め、制御手段５０は、
ＡＦＤＳＰ４０から出力される高周波成分の積分値の値
が最大値（合焦点位置）となるようにフォーカスレンズ
２３を移動させるとき、同時にズームレンズ２５も移動
させる。このズームレンズの移動位置は、予め設定され
たトラッキングカーブテーブル５４から決定される。ト
ラッキングカーブテーブル５４には、フォーカスレンズ
の焦点位置に対して、画像中の虹彩の大きさが常に所定
の大きさとなるズームレンズの位置が設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセキュリティシステ
ム等で使用する画像認証装置に係り、特に、自動的に認
証対象人物に焦点合わせをすると共に略一定の大きさの
画像を得ることができる画像認証装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】セキュリティシステム等では、例えば特
表平８―５０４９７９号公報や特開２０００―２３９４
６号公報に記載されている様に、個人の虹彩の波紋を用
いて認証を行う方法が知られている。虹彩を用いる認証
方法は、指紋と違い、虹彩に対して非接触でしかも離れ
た箇所からカメラで撮像すれば済むという利点があり、
今後普及することが期待される。

【０００３】個人認証に使用するための虹彩の撮像画像
は、焦点の合った鮮明な画像であるほどその認識率が高
くなるため、カメラで虹彩の画像を得るときに自動焦点
技術を適用し、鮮明な画像を得るようにしている。自動
焦点技術に関連する従来技術として、例えば、特開２０
００―１３１５９８号公報記載のものがある。

【０００４】この従来技術では、撮像画像中の高周波成
分が最大となるフォーカスレンズ位置を合焦点位置とす
る自動焦点手段の他に、測距センサを設け、測距センサ
で計測した被写体までの距離に合うようにフォーカスレ
ンズを移動させ、そこから高周波成分が最大となる位置
をフィードバック制御で求め、迅速にフォーカスレンズ
位置を焦点位置に合焦させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開２０００
―１３１５９８号公報記載の従来技術は、高周波成分を
用いた自動焦点技術と測距センサとを併用することで迅
速に合焦点位置にフォーカスレンズを移動させることが
できるという利点がある。しかし、この従来技術を単に
そのまま虹彩認証などの画像認証装置に適用することは
できない。それは、虹彩認証の画像認証装置は、普通の
写真装置と異なり、単に焦点が被写体に合っていれば済
むという訳ではなく、常に、所定の大きさの虹彩画像が
得られないと、認識率の低下を招いてしまうからであ
る。

【０００６】本発明は、上述した事情に鑑み為されたも
ので、フォーカスレンズを自動的に動かして合焦させる
と同時にズームレンズも自動的に動かして常に所定の大
きさの画像を得ることができる画像認証装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ズームレン
ズとフォーカスレンズを有する画像認証装置において、
前記フォーカスレンズを合焦点位置に移動させるとき画
像中の虹彩の大きさが所定の大きさとなるように前記ズ
ームレンズも同時に移動させる制御手段を備えることで
達成される。

【０００８】好適には、上記において、前記制御手段
は、前記フォーカスレンズの焦点位置とこの焦点位置に
対応した前記ズームレンズの位置とを予めトラッキング
データテーブルとして保有し、また、前記ズームレンズ
及び前記フォーカスレンズを通して得られた画像中の高
周波成分の最大値を求めることにより前記合焦点位置を
求める。

【０００９】更に好適には、上記おいて、前記制御手段
は、前記ズームレンズの移動による画像倍率に応じた係
数値を前記高周波成分の値に乗算した補正値から前記最
大値を求め、また、被写体までの距離を計測する測距セ
ンサを備え、前記制御手段は、この測距センサの計測し
た距離を合焦点位置の探知開始位置とする。

【００１０】フォーカスレンズを合焦点位置に移動させ
るとき同時にズームレンズも移動させて常に所定の大き
さの虹彩画像が得られる様にしているため、認証率の高
い鮮明な虹彩画像を迅速に得ることが可能となる。ま
た、予めフォーカスレンズ位置とズームレンズ位置との
相関関係を設定したトラッキングデータテーブルを保有
することでズームレンズの駆動位置を迅速に決定でき、
ズームレンズ位置に応じた係数値により画像中の高周波
成分値を補正することで高精度に合焦点位置を求めるこ
とができ、測距センサを用いることで更に迅速な合焦点
位置とズーム位置の決定が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態に係る虹彩撮
像装置の構成図である。この虹彩撮像装置１は、矩形の
筐体本体２と、この筐体本体２内の左右端部に設けられ
た赤外光による虹彩照明装置３，４と、筐体本体２内に
突設された２枚のブラケット５，６と、両ブラケット
５，６間に軸７，８により回動可能に軸支された矩形の
カメラ筐体９と、軸７を正／逆回転させることでカメラ
筐体９全体を矢印Ａ方向に揺動させるチルト用モータ１
０とを備える。

【００１３】カメラ筐体９には、中央に、狭角カメラ２
０が搭載されている。この狭角カメラ２０は、軸７，８
と同軸に配置される円筒状の第１レンズ筐体２１と、こ
の第１レンズ筐体２１内に摺動自在に嵌合する第２レン
ズ筐体２２とを備える。第２レンズ筐体２２のレンズ筐
体２１内の先端部分にはフォーカスレンズ２３（図９）
が装着され、第２レンズ筐体２２の他端にはＣＣＤ３５
が装着され、このレンズ筐体２２を矢印Ｂ方向に前後動
するフォーカスモータ２４（図９）が設けられている。

【００１４】第１レンズ筐体２１の反ＣＣＤ３５側先端
部分にはズームレンズ２５（図９）が装着され、このズ
ームレンズ２５を移動させて虹彩画像を常に一定の大き
さで撮像可能とするズームモータ２６（図９）が設けら
れている。重量のあるズームレンズ，フォーカスレンズ
を収納する第１レンズ筐体２１は、カメラ筐体９ではな
く、筐体本体２にアングル２７，２８によって固定さ
れ、カメラ筐体９に加わる慣性質量の低減を図り、カメ
ラ筐体９のモータ１０による軽快なチルト動作を可能と
する。

【００１５】カメラ筐体９には、更に、前記ＣＣＤ３５
が設けられた端側に広角カメラ３０が搭載されると共
に、反対側の端側に、狭角カメラ２０の光軸に中心が当
たるパン用鏡３１と、このパン用鏡３１を矢印Ｃ方向に
回動させ鏡３１の反射角を可変駆動するパンモータ３２
と、赤外線を用いた測距センサ３３とが搭載されてい
る。

【００１６】図２は、この虹彩撮像装置１による撮像手
順を示すフローチャートである。この虹彩撮像装置１で
は、図３に示すように、広角カメラ３０の画角内に人物
が入ってくるのを待機する（ステップ１）。このときの
虹彩撮像装置１の各種設定値はディフォルト値になって
いる。

【００１７】広角カメラ３０の画角内に人物が入ったこ
とを自動認識したときまたは当該人物からの認証開始指
示入力があったとき、当該人物が測距範囲内で静止する
のを待機し（ステップ２）、静止したときは測距センサ
３３により被写体までの距離を、図４に示すように、計
測する（ステップ３）。この計測は、例えば複数回行っ
てその平均値をとる等し、計測精度を向上させる。

【００１８】次のステップ４では、計測した被写体まで
の距離に広角カメラ３０の焦点距離を合わせ、図５に示
す様に、被写体の画像を撮像する。そして、ステップ５
で、この撮像画像中に「顔」の画像が入っているか否か
を、パターン認識などにより判定する。「顔」の画像が
無い場合には、ステップ５からステップ６に進み、チル
ト用モータ１０を駆動し（図６）、再びステップ４に戻
って広角カメラ３０により撮像する。

【００１９】広角カメラ３０による撮像画像中に「顔」
が存在した場合には、ステップ５からステップ７に進
み、撮像画像中の「右目」または「左目」の存在位置を
パターン認識等で検出する。そして、測距センサ３３の
方向をこの「目」の位置に向けるべくチルト用モータ１
０および／またはパンモータ３２を微調整し（図７）、
次のステップ８に進む。

【００２０】本実施形態の特徴に係るステップ８では、
詳細は後述するようにして、測距センサ３３で距離を計
測した後、虹彩照明装置３，４を点灯して赤外光の照明
を虹彩に当てて狭画カメラ２０のＣＣＤ３５による撮像
画像を取り込み、この撮像画像信号中に含まれる高周波
成分からフォーカスレンズの焦点位置を求めると同時に
ズームレンズ位置も決定し、所定の大きさの鮮明な虹彩
画像を撮像して（図８）本処理を終了し、撮像した虹彩
画像を図示しない虹彩画像認証装置に出力する。

【００２１】図９は、上述した構成の虹彩撮像装置を制
御する制御装置の機能ブロック図である。この制御装置
は、ＣＣＤ３５から取り込んだ画像信号を処理して画像
信号中の高周波成分の積分値を出力する周知のＡＦＤＳ
Ｐ（Auto Focus Digital Signal Processor)４０と、モ
ータ制御手段５０と、モータ制御手段５０からの指令出
力に応じてモータ駆動電流を出力するズームモータドラ
イバ回路６１及びフォーカスモータドライバ回路６２と
を備える。

【００２２】ＡＦＤＳＰ４０は、ＣＣＤ３５から取り込
んだ画像信号中から周波数帯域の高い高周波信号だけを
取り出すハイパスフィルタ４１と、このハイパスフィル
タ４１を通過した高周波信号を画像中の決められた領域
で積分する積分器４２とを備える。積分器４２の出力す
なわち高周波成分の量が大きいほど画面がシャープでピ
ントが合った画像となるため、積分器４２の出力に応じ
た電圧を合焦電圧という。

【００２３】モータ制御手段５０は、積分器４２の出力
を検出する合焦電圧検出手段５１と、レンズを動かす前
の合焦電圧値を保存する合焦電圧メモリ５２と、合焦電
圧検出手段５１の検出値と合焦電圧メモリ５２の内容と
を比較する合焦電圧コンパレータ５３と、詳細は後述す
るトラッキングカーブテーブル５４とコンパレータ５３
との出力に応じてレンズの移動目標位置を算出する目標
位置算出部５５と、この目標位置算出部５５から出力さ
れるフォーカスレンズ２３，ズームレンズ２５の夫々の
移動目標位置と現在位置との差分だけ各レンズを動かす
パルスを生成し各ドライバ回路６１，６２に出力するモ
ータ駆動パルス生成部５６とを備える。合焦電圧コンパ
レータ５３でレンズを動かす前の合焦電圧と比較するの
は、レンズを動かす前と後とで合焦電圧を比較し、合焦
電圧が大きくなる方向にレンズを移動させ、ピントを合
わせるためである。

【００２４】図１０は、図９のトラッキングカーブテー
ブル５４の一例を示す図である。トラッキングカーブテ
ーブルは、そのレンズシステム固有のものとして予め設
定されており、縦軸はフォーカスレンズの原点位置から
の移動距離（ステッピングモータであるフォーカスモー
タのステップ数）であり、横軸は、ズームレンズの原点
位置からの移動距離（ｍｍ）である。この実施形態で
は、被写体が虹彩撮像装置レンズ先端の手前の３２０ｍ
ｍ〜８６０ｍｍの撮影範囲内に入ったとき焦点距離を合
わせることができるシステムとなっており、このトラッ
キングカーブは、この撮影範囲内のどこに被写体が入っ
ても、常に、虹彩画像の大きさが所定の大きさとなるズ
ームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との相関関係が
設定されている。

【００２５】斯かる構成の制御装置を備える虹彩撮像装
置において、図２のステップ８に入ると、先ず、測距セ
ンサ３３により、虹彩位置までの距離が計測される。そ
して、その計測距離が焦点位置となるようにフォーカス
レンズが移動される。例えば、図１１に示すように、測
距センサ３３の計測距離に基づく焦点位置が２８０ステ
ップ数であった場合には、直ちに、フォーカスレンズ位
置は２８０ステップ数位置に位置合わせされ、同時に、
図１０のトラッキングカーブからそれに対応するズーム
レンズ位置が求められ、当該位置にズームレンズが移動
される。

【００２６】次に、フォーカスレンズのステップ数が±
１駆動され（同時に、ズームレンズも図１０から求めら
れた位置に駆動される。）、ＡＦＤＳＰ４０から出力さ
れる画像信号中の高周波成分の積分値がプラス方向とな
る方向を知り、高周波成分の積分値がプラス方向になる
方向にフォーカスレンズのステップ数を＋１づつ増大さ
せ（同時に、ズームレンズ位置も図１０の関係に従うよ
うに移動）ることで、画像信号中の高周波成分の積分値
が最大値（図１１の例ではステップ数２９０）となる虹
彩画像を求める。このようにして得られた虹彩画像は、
焦点が合った鮮明な画像であると共に、虹彩画像の大き
さも、所定の大きさに対して調整，部品のバラツキを考
慮しても±５％以内の画像であるため、虹彩の認識率を
高めることができる。

【００２７】ここで、画像信号中の高周波成分の積分値
の値は、画像の倍率が一定値であれば、即ち、ズームレ
ンズの位置が固定であれば、高周波成分の積分値の値が
最大値となる位置が合焦点位置となる。しかし、本実施
形態では、ズームレンズの位置もフォーカスレンズの位
置の変化に連動して変化するため、画像中に含まれる輪
郭部分の大きさが変動し、単に積分値の最大値を求めた
だけでは、それが合焦点位置であるとは言えない。

【００２８】そこで、本実施形態では、ズームレンズが
移動したときの画像の倍率の変化に応じた係数値を前記
高周波成分の積分値に乗算することで補正し、この乗算
値の最大値を求める様にする。これにより、ズームレン
ズの位置が変化しても高周波成分を取り出す領域が固定
されたことになり、高精度に合焦点位置を求めることが
可能となる。

【００２９】この様に、本実施形態によれば、フォーカ
スレンズを駆動して合焦点位置を求めながら、同時に、
ズームレンズも駆動して常に所定の大きさの虹彩画像が
得られるようにしているため、迅速に、認証対象とする
鮮明な虹彩画像を得ることが可能となる。

【００３０】尚、本発明では、必ずしも測距センサを必
要としないが、測距センサを用いることで、合焦点位置
の探知開始位置を迅速に検知可能となる。この場合、高
精度の測距センサを用いる必要はなく、単に合焦点位置
の探知開始位置にフォーカスレンズとズームレンズを移
動させることができればよいため、低精度の測距センサ
で十分である。

【００３１】また、本実施形態では、虹彩照明装置３，
４を固定の照明装置としたが、照明光が虹彩に効率的に
当たるように、照明装置の照射方向を調整可能とするチ
ルト機構を設けることも可能である。

【００３２】尚、本実施形態では、虹彩認証について説
明したが、画像を使用して認証するものであればよく、
顔認証，指紋認証であってもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、フォーカスレンズを合
焦点位置に移動させるとき同時にズームレンズも移動さ
せて常に所定の大きさの画像が得られる様にしているた
め、認証率の高い鮮明な画像を迅速に得ることが可能と
なる画像認証装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る虹彩撮像装置の構成
図である。

【図２】図１に示す虹彩撮像装置による虹彩撮像手順を
示すフローチャートである。

【図３】図２に示す虹彩撮像手順におけるステップ１の
概念説明図である。

【図４】図２に示す虹彩撮像手順におけるステップ３の
概念説明図である。

【図５】図２に示す虹彩撮像手順におけるステップ４の
概念説明図である。

【図６】図２に示す虹彩撮像手順におけるステップ６の
概念説明図である。

【図７】図２に示す虹彩撮像手順におけるステップ７の
概念説明図である。

【図８】図２に示す虹彩撮像手順におけるステップ８の
概念説明図である。

【図９】図１に示す虹彩撮像装置に設けられる制御手段
の機能ブロック図である。

【図１０】図９に示すトラッキングカーブテーブルの一
例を示す図である。

【図１１】撮像画像信号中の高周波成分の積分値と焦点
位置との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 虹彩撮像装置 ３，４ 虹彩照明装置 １０ チルト用モータ ２０ 狭角カメラ ２３ フォーカスレンズ ２４ フォーカスモータ ２５ ズームレンズ ２６ ズームモータ ３１ パン用鏡 ３２ パンモータ ３３ 測距センサ ３５ ＣＣＤ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ズームレンズとフォーカスレンズを有す
   る画像認証装置において、前記フォーカスレンズを合焦
   点位置に移動させるとき画像中の対象物の大きさが所定
   の大きさとなるように前記ズームレンズも同時に移動さ
   せる制御手段を備えることを特徴とする画像認証装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記制御手段は、前
   記フォーカスレンズの焦点位置とこの焦点位置に対応し
   た前記ズームレンズの位置とを予めトラッキングデータ
   テーブルとして保有していることを特徴とする画像認証
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
   制御手段は、前記ズームレンズ及び前記フォーカスレン
   ズを通して得られた画像中の高周波成分の最大値を求め
   ることにより前記合焦点位置を求めることを特徴とする
   画像認証装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記制御手段は、前
   記ズームレンズの移動による画像倍率に応じた係数値を
   前記高周波成分の値に乗算した補正値から前記最大値を
   求めることを特徴とする画像認証装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
   て、被写体までの距離を計測する測距センサを備え、前
   記制御手段は、この測距センサの計測した距離を合焦点
   位置の探知開始位置とすることを特徴とする画像認証装
   置。