JP2004261515A

JP2004261515A - 虹彩撮像装置

Info

Publication number: JP2004261515A
Application number: JP2003057355A
Authority: JP
Inventors: Koji Oi; 幸治大井; Masaru Ikoma; 賢生駒
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】瞳孔が開きすぎて個人認証に不適合な虹彩画像を撮像するといったことがなく、個人認証に適した虹彩画像を確実に撮像することができるとともに、その撮像時間全体を短縮することができる虹彩撮像装置を提供する。
【解決手段】撮影すべき被写体７の周辺環境の明るさを検知するための照度センサを構成する監視用カメラ６と、被写体７の虹彩を撮像する虹彩撮像用カメラ２と、被写体７の撮影の際に被写体７へ可視光を照射する可視光照明装置４と、照度センサの検知状況に応じて環境の明るさを判断し、その明るさに応じて可視光照明装置４の発光量を制御する照明制御部５とを備えた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、虹彩の画像を撮像する虹彩撮像装置において、適切な虹彩画像の撮像を効率的に行うための虹彩撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、バイオメトリクスなどの分野において、人の目の虹彩（アイリス）の模様が、指紋や声紋などと同様に、それぞれ個人によって異なることに着目し、この虹彩を個人認証等の手段として使用するセキュリティシステムが提案され注目されている。
【０００３】
即ち、これは、初めに、個人（被写体）の認識対象となる目に照明光を照射してこの目を撮影するとともに、この撮影された人の目の画像パターンに応じた信号から、虹彩に相当する領域についての画像情報（虹彩パターン）を取り出す。そして、この虹彩パターンに応じた画像信号に対して、例えばガボールフィルタなどの各種フィルタ操作により特徴処理を施して、虹彩パターンを求める。
次に、この虹彩パターンを用いて、予め登録されている人の虹彩パターンと突き合わせて照合することで、個人の認証を行うことができるようになっている。
【０００４】
この虹彩を撮像する従来の虹彩撮像装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
この虹彩撮像装置は、被写体の目の瞳孔の直径が小さいほど虹彩の面積が大となって認識精度の高い虹彩パターン生成が可能になる点に着目し、被写体の虹彩を撮像して得られた虹彩画像信号から瞳孔部の直径を求め、これが所定よりも大きい場合には、虹彩画像を表示している表示装置の表示輝度を一旦減少させた後に増加することで、瞳孔部の直径を強制的に小さくさせ、虹彩画像を撮像していた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１０２７１号公報（第２頁右欄中段）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の虹彩撮像装置では、撮像された虹彩画像から瞳孔部の直径を求め、直径が要求を満たさない場合には表示装置の表示輝度を変化させ、瞳孔部の直径を強制的に変化させるものである。
ところが、このような構成の虹彩撮像装置にあっては、瞳孔部の直径を求めるための計算に要する時間の遅延、また表示装置の表示輝度を一旦減少させた後で増加させることにより、撮像時間全体が増加してしまう、という課題があった。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、例えば、瞳孔が開きすぎて個人認証に不適合な虹彩画像を撮像するといったことがなく、個人認証に適した虹彩画像を確実に撮像することができるとともに、その撮像時間全体を短縮することができる虹彩撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の虹彩撮像装置は、撮影すべき被写体の周辺環境の明るさを検知するための照度センサと、
前記被写体の虹彩を撮像する虹彩撮像用カメラと、
前記被写体の撮影の際に前記被写体へ可視光を照射する可視光照明装置と、
前記照度センサの検知状況に応じて周辺環境の明るさを判断し、その明るさに応じて前記可視光照明装置の発光量を制御する照明制御部と
を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このように、照度センサにより、環境の明るさを判断し、その環境に応じて可視光照明の発光量を制御し、照射することで、被写体の虹彩画像を撮像する以前に被写体の瞳孔径を調整することができるため、瞳孔径が大きく、認証に不適合な画像の撮像を防ぎ、確実に適当な瞳孔径の虹彩画像を撮像できる。このため、個人認証全体時間の短縮、また被写体の拘束時間を短縮することができるようになる。
【００１０】
さらに、本発明の虹彩撮像装置は、前記被写体撮影の際に前記被写体へ赤外光を照射する赤外光照明装置を有する照明装置を備え、
前記照明制御部は、前記照度センサの検知状況に応じて周辺環境の明るさを判断し、その明るさに応じて前記可視光照明装置の発光量とともに前記赤外光照明装置の発光量を制御するように構成している。
【００１１】
可視光照明装置から出射される照明光に赤外領域の波長成分を含んでいる場合、可視光照明装置の発光量がプラスされ、通常の赤外光の発光量で照射すると、虹彩模様の明るさが過度な虹彩画像が撮像される可能性がある。
【００１２】
そこで、可視光の発光量に応じて、赤外光照明装置の発光量を制御することで、虹彩模様の撮像に最適な赤外成分の光量の照明制御を行うことが可能になる。
【００１３】
さらに、本発明の虹彩撮像装置は、前記照度センサを構成する監視用カメラを備え、
前記照明制御部は、被写体の瞳孔径を調整するために、前記監視用カメラにて撮像した画像にて周辺環境の明るさを判断し、その明るさに応じて前記赤外光照明装置または可視光照明装置の発光量を制御するように構成したことを特徴としている。
【００１４】
このように、監視用カメラを備えていることで、独立した照度センサが不要になり、また監視用カメラにて撮像した画像にて環境の明るさを判断することで、環境の明るさを判断するだけでなく、画像内に被写体を検知したときのみ照明光を照射するという構成が可能になり、必要最小限の照明点灯制御が可能になる。
【００１５】
また、本発明の虹彩撮像装置は、前記照明制御部は、前記監視用カメラにて撮像された画像での被写体の顔部の明るさに応じて前記赤外光照明装置または可視光照明装置の発光量を制御し、被写体の瞳孔径を調整するように構成したことを特徴としている。
【００１６】
このように、環境の明るさの判断を、取得した画像の被写体の顔部の明るさにて行うことで、被写体背景に依存しない、つまり背景に壁があったり、奥行きがあり、撮像画像全体の明度が代わっても、被写体環境の明るさを正しく推定することが可能になる。つまり被写体に照射すべき照明光量の精度が上がる。
【００１７】
さらに、本発明の虹彩撮像装置は、前記照明制御部は、前記監視用カメラにて撮像された画像での被写体の強膜部の明るさに応じて赤外光照明装置または可視光照明装置の発光量を制御し、前記被写体の瞳孔径を調整するように構成したことを特徴としている。
【００１８】
通常、人間の強膜部、つまり白目部は被写体の肌の色に関わらずほぼ同じ色をしている。よって環境の明るさの判断を取得した画像の被写体の強膜部の明るさにて行うことで、被写体の肌の色に依存しない、つまり人種に依存しない、被写体環境の明るさの推定が可能になる。つまり被写体に照射すべき照明光量の精度が上がる。
【００１９】
さらに、本発明の虹彩撮像装置は、前記照明制御部は、撮像した虹彩画像が不適合だったときに、前記可視光照明装置の発光量を制御し、瞳孔の大きさが異なる虹彩画像を複数撮像することを特徴としている。
【００２０】
このように、可視光照明装置の発光量（明るさ）を制御し、瞳孔径の大きさが異なる虹彩画像を複数撮像することにより、個人認証に適合した瞳孔径の虹彩画像を確実に撮像できる、という保証を得ることができるようになる。
【００２１】
さらに、本発明の虹彩撮像装置は、前記可視光照明装置はフラッシュ照明装置であることを特徴としている。
【００２２】
このように、可視光照明装置をフラッシュ照明装置とすることで、光源の規模、消費電力負荷を軽減できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る虹彩撮像装置を示すものであり、この虹彩撮像装置１は、虹彩撮像用カメラ２と、赤外光照明装置３と、可視光照明装置４と、照明制御部５と、監視用カメラ６とを備えている。
【００２４】
虹彩撮像用カメラ２は、被撮影者（以下、被写体とよぶ）７の虹彩画像を撮像するためのものであり、具体的には、本実施の形態の場合、白黒ＣＣＤカメラなどを使用している。なお、この虹彩撮像用カメラ２としては、特にこれに限定されるものではなく、この虹彩撮像装置１が使用される機器の目的・サイズなどに応じて適宜の各種のカメラが適用可能である。
【００２５】
赤外光照明装置３は、明瞭な虹彩模様を撮像できるように、虹彩画像を撮像するときに被写体７へ赤外光を照射するものであり、具体的には、光源として、例えばＬＥＤなどの照明手段を使用している。
【００２６】
可視光照明装置４は、被写体７の瞳孔径を調整するために可視光を被写体７の顔へ向けて照射するものであり、本実施の形態では、フラッシュ照明装置で構成している。
【００２７】
照明制御部５は、被写体７の瞳孔径を調整するために、赤外光照明装置３と可視光照明装置４の発光量（照明光量）を調整するものであり、詳細には、照度センサの検知状況に応じて環境の明るさを判断し、その明るさに応じて赤外光照明装置３と可視光照明装置４との明るさを制御するものである。
【００２８】
即ち、この照明制御部５では、被写体７の瞳孔径を調整するために、例えば、監視用カメラ６にて撮像された画像の被写体７の顔部の明るさ、或いは、特に強膜部（つまり、図３において、目の白目８１の部分）の明るさに基づいて、撮像環境の明るさを判断し、その明るさに応じて赤外光照明装置３または可視光照明装置４の発光量を制御するように構成したものである。
【００２９】
即ち、これは、可視光照明装置４から出射される照明光の波長成分中に赤外領域の波長成分を含んでいる場合、赤外光照明装置３から照射される赤外光成分の中に可視光照明装置４からの赤外光成分の発光量がプラスされ、通常の発光量で赤外光を照射したつもりでも、虹彩模様の明るさが過度となった虹彩画像が撮像される可能性があるからである。
そこで、この照明制御部５では、可視光照明装置４から出射される照明光での可視光に応じて、赤外光照明装置３の発光量を制御することで、虹彩模様の撮像に最適な赤外成分での光量の照明制御を行うことが可能になっている。
【００３０】
さらに、この照明制御部５では、撮像した虹彩画像が不適合だったときに、可視光照明装置４の明るさを制御し、（瞳孔の大きさが異なる）虹彩画像を複数撮像することができるように構成されている。
即ち、この照明制御部５では、可視光照明装置４の照明光を環境に応じて制御し、被写体７の目方向に照射することにより、被写体７の瞳孔径を縮小するとともに虹彩エリアを拡大させることができるように構成されている。なお、図４において、この虹彩８２は、生理学的に、瞳孔８３の大きさとは逆の関係にあり、通常、瞳孔８３の大きさが大きくなると、虹彩８２の模様が外周に向けて収縮され、その大きさが小さくなるといった現象を呈するものである。
【００３１】
監視用カメラ６は、このカメラで撮影された画像情報から被写体７のいる環境（周辺環境）の明るさ、つまり瞳孔径の開き具合を推定するものであり、換言すれば照度センサを代替するものであり、具体的には、例えば広角カメラなどを使用している。
【００３２】
また、この監視用カメラ６では、このカメラによる撮像画像の中でも、特に被写体７の顔部分や強膜の明るさを周辺環境の明るさの判断材料として用いれば、被写体７の背景や被写体７の肌の色などに依存しない、瞳孔径の推定が可能となるように構成されている。
このように、本実施の形態の虹彩撮像装置１では、照度センサとしてこの監視用カメラを用いた構成としてあるが、照度センサとしては、特にこの監視用カメラ６に限定されるものではなく、各種の公知手段で構成することが可能である。
【００３３】
以上のように構成された虹彩撮像装置１において、その動作を図２のフローチャートに従って説明する。
【００３４】
（１）まず、虹彩認証が開始され、第１ステップＳ１にて、監視用カメラ５で被写体７を撮像する。
【００３５】
（２）次に、第２ステップＳ２にて、撮像された画像から環境が暗いと判断したときには、次に第３ステップＳ３に移行する。一方、環境の明るさが設定した閾値以上の場合には、第４ステップＳ４に移行する。
【００３６】
なお、ここで、この第２ステップＳ２において、環境の明るさを判断するときの判定方法について、図３、図４を用いて簡易的に説明する。
（ｉ）初めに、監視用カメラ６にて撮像された監視用カメラ撮像画像８において、被写体７が居る環境下の明るさ、つまり、図４において瞳孔８３の開き具合（即ち、瞳孔径）が推定される。
（ｉｉ）さらに、この監視用カメラ撮像画像８の中でも、特に被写体７の顔部や被写体７の強膜部８１の明るさを環境明るさの判断対象に用いれば、被写体７の背景や被写体７の肌の色に依存しない瞳孔径の推定が可能になる。
【００３７】
ここで、撮影環境が暗い場合に起こる被写体７の瞳孔状態の生理学的な変化について、図３にて簡易的に説明する。
（ｉ）通常、環境が暗い場合には瞳孔８３が開いてしまい（瞳孔径が大きくなる）、虹彩認証に必要となる虹彩エリア３４が狭くなりすぎるため、虹彩認証に使う画像としては不適合な画像（図４（Ａ）参照）となってしまう。
（ｉｉ）周知のように、人間の目は環境に応じて瞳孔径を調整し、目に入る受光量を調整しているが、この瞳孔径は生理学的に人間の意思とは無関係に調整されるため、自分の意思で制御することはない。
（ｉｉｉ）よって、可視光照明装置６の照明光を環境に応じて照明制御部７にて制御し、例えば環境が暗い場合には、照明光を被写体７の目方向に照射することにより、被写体７の瞳孔径を縮小し、虹彩８２のエリアを拡大させることができる。これにより、虹彩認証に使う画像として適合する画像（図４（Ｂ）参照）を撮像することができるわけである。
【００３８】
（３）第３ステップＳ３では、第２ステップＳ２で得られた環境明るさ情報を基にして、照明制御部５にて可視光照明装置４の発光量（照明光量）を制御する。
【００３９】
（４）第４ステップＳ４では、先の第３ステップＳ３を経て、瞳孔径は虹彩認証に適当な大きさとなっているので、照明制御部５にて赤外光照明装置３を制御し、被写体７の虹彩画像を撮像する。
【００４０】
（５）第５ステップＳ５では、取得した虹彩画像の虹彩認証処理を行う。即ち、所定の登録作業により、予め照明制御部５の内部に格納されている登録された被写体７の虹彩画像についてのデータと、第４ステップＳ４で撮像された虹彩画像についてのデータとを、所定の画像処理などにより比較判断する。
【００４１】
（６）第６ステップＳ６では、第５ステップＳ５で行った虹彩認証処理がＯＫと判断されれば、虹彩認証処理が終了する。一方、虹彩認証処理がＮＧであったと判断された場合には、第３ステップＳ３に戻る。
そして、照明制御部５にて発光量（可視光光量）を適宜制御して、瞳孔の大きさの異なる虹彩画像を複数撮像する。
【００４２】
従って、本実施形態によれば、これにより、個人認証に適合した瞳孔径の虹彩画像を確実に撮像することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、周囲環境の明るさを検知するための照度センサと、虹彩撮像用カメラと、可視光照明装置と、可視光照明装置の発光量を制御するための照明制御部を備え、照度センサの検知状況に応じて環境の明るさを判断し、その明るさに応じて可視光照明装置の発光量を制御し、被写体の瞳孔径を調整することで、被写体の虹彩画像を撮像する前に被写体の瞳孔径を調整することができるように構成されている。
【００４４】
従って、本発明によれば、瞳孔径が大きく、認証に不適合な画像の撮像を防ぎ、確実に個人認証に適当な瞳孔径の虹彩画像を撮像できるため、個人認証全体時間の短縮、また被写体の拘束時間を短縮することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る虹彩撮像装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る虹彩撮像装置の動作を示すフローチャートある。
【図３】本発明の実施の形態に係る環境判定方法に用いる被写体の画像を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る被写体の瞳孔状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１虹彩撮像装置
２虹彩撮像用カメラ
３赤外光照明装置
４可視光照明装置（照明装置）
５照明制御部
６監視用カメラ（照度センサ）
７被写体
８監視用カメラ撮像画像
８１被写体強膜部
８２虹彩エリア
８３瞳孔径

Claims

撮影すべき被写体の周辺環境の明るさを検知するための照度センサと、
前記被写体の虹彩を撮像する虹彩撮像用カメラと、
前記被写体の撮影の際に前記被写体へ可視光を照射する可視光照明装置と、
前記照度センサの検知状況に応じて周辺環境の明るさを判断し、その明るさに応じて前記可視光照明装置の発光量を制御する照明制御部と
を備えたことを特徴とする虹彩撮像装置。
前記被写体撮影の際に前記被写体へ赤外光を照射する赤外光照明装置を有する照明装置を備え、
前記照明制御部は、前記照度センサの検知状況に応じて周辺環境の明るさを判断し、その明るさに応じて前記可視光照明装置の発光量とともに前記赤外光照明装置の発光量を制御するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の虹彩撮像装置。
前記照度センサを構成する監視用カメラを備え、
前記照明制御部は、被写体の瞳孔径を調整するために、前記監視用カメラにて撮像した画像にて周辺環境の明るさを判断し、その明るさに応じて前記赤外光照明装置または可視光照明装置の発光量を制御するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の虹彩撮像装置。
前記照明制御部は、前記監視用カメラにて撮像された画像での被写体の顔部の明るさに応じて前記赤外光照明装置または可視光照明装置の発光量を制御し、被写体の瞳孔径を調整するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の虹彩撮像装置。
前記照明制御部は、前記監視用カメラにて撮像された画像での被写体の強膜部の明るさに応じて赤外光照明装置または可視光照明装置の発光量を制御し、前記被写体の瞳孔径を調整するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の虹彩撮像装置。
前記照明制御部は、撮像した虹彩画像が不適合だったときに、前記可視光照明装置の発光量を制御し、瞳孔の大きさが異なる虹彩画像を複数撮像することを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の虹彩撮像装置。
前記可視光照明装置はフラッシュ照明装置であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の虹彩撮像装置。