JP2006031185A - 撮影装置および個人認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイリス色素の変化により、アイリス領域と瞳孔や白目の他の部分との境界が判別しにくいといった影響をなくし、撮影画像からのアイリス領域抽出やコード化に失敗することを減らす。
【解決手段】 波長の異なる照明を複数設け、目画像を撮影する際に、アイリス色素に応じて前記照明のいずれかを選択的に点灯するようにした。或いは、複数の波長の異なる照明の光量調整を行い、複数の波長が混ざった照明を点灯させるようにした。或いは、被認証者等がアイリス色素に対応するボタンを押下し、その押下の情報に基づき、複数の波長の異なる照明の選択的発光或いは光量の調整を行うようにした。或いは、さらにアイリスコードのデータベースをアイリス色素毎に分類して格納できる構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アイリス（虹彩）や瞳の形状などを用いて個人識別を行う個人認証装置に関するものである。

アイリスを利用して個人識別を行う従来のアイリス認識装置の構成を図１０に示す。従来のアイリス認識装置４１は、顔画像を撮影するための画角が広い広角カメラ（以下、「Ｗカメラ２」という）、広角カメラの撮影用の照明（以下、「Ｗ照明３」という）、目を撮影するための画角が狭い狭角カメラ（以下、「Ｎカメラ４」という）、狭角カメラの撮影用の照明（以下、「Ｎ照明４５」という）、これらの各カメラと照明を制御するカメラ制御部４６、アイリス認識を行うアイリス認証部７、およびあらかじめ登録してあるアイリスコードが格納されているデータベース８から構成されている。

以上の構成により従来のアイリス認識装置は、図１１の動作フローチャートに示したように動作している。まず、可視光及び近赤外光を照射するＷ照明３を点灯させ（ステップＳ４１）、Ｗカメラ２でアイリス認識装置を使用する被認証者９の顔画像を撮影する（ステップＳ４２）。ここで、顔画像は目の位置を算出するための画像であり、色成分を利用しないため、カラー画像でも白黒画像でも構わない。

次に、カメラ制御部４６は、撮影した顔画像から被認証者９の目の位置を算出する（ステップＳ４３）。この算出結果に基づき、近赤外光のＮ照明４５を点灯させ（ステップＳ４４）、Ｎカメラ４で目画像の撮影を行う（ステップＳ４５）。次に、アイリス認証部７は、Ｎカメラ４で撮影した目画像からアイリス領域を抽出して、コード化を行い（ステップＳ４６）、データベース８にあらかじめ登録してあるアイリスコードと比較し（ステップＳ４７）、個人認証を行っている（ステップＳ４８）。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２８５６８２公報

しかしながら、上記従来のアイリス認識装置では、アイリスの色（以下、「アイリス色素」という）に関係なく、目画像撮影時の照明光として単位波長の近赤外光を使用している。一方、アイリス色素はメラニン色素の量によって変化し、日本人の場合はメラニン色素が多く茶褐色または黄褐色、欧米人の場合はメラニン色素が少なく青色または灰色へと変化する。従って、被認証者９のアイリス色素が照明光の波長と一致せず、目画像からアイリス領域と瞳孔や白目の他の部分との境界を判別しにくく、アイリス領域抽出やコード化に失敗するという問題があった。

本発明は、前述の課題を解決するため次の構成を採用する。すなわち、顔画像を撮影する第１の撮影部と、当該第１の撮影部により取得した顔画像からアイリス色素を抽出し色判定を行う色素判定部と、目画像を撮影する第２の撮影部と、異なる波長の光を照射する複数の照明部と、前記第２の撮影部により撮影するときに、前記色素判定部の結果に基づき前記複数の照明部のいずれかを選択的に点灯させるようにした。

本発明の現像装置によれば、波長の異なる照明を複数設け、目画像を撮影する際に、アイリス色素に応じて照明を選択的に点灯するようにしたので、適確な目画像の撮影が可能となり、アイリス領域の抽出やコード化の失敗を減らすことができるとともに、アイリス認証の性能を向上させることができる。

以下、本発明に係る実施の形態例を、図面を用いて説明する。なお図面に共通する要素には同一の符号を付す。

実施例１のアイリス認識装置は、波長の異なるＮ照明を複数設け、Ｎカメラで目画像を撮影する際に、アイリス色素に応じてＮ照明を選択的に点灯するようにしたものである。

（構成）
実施例１のアイリス認識装置の構成を図１に示す。Ｗカメラ２は、画角が広く、アイリス認識装置１を使用する被認証者９の顔画像をカラー撮影するカメラである。可視光成分を含むＷ照明３は、Ｗカメラ２による撮影時、周囲が暗い場合に照射する照明である。

Ｎカメラ４は、画角が狭く被認証者９の目を撮影する。前述のように、一般に、人間の目はアイリス部分に色素をもっており、日本人のような茶色や黄色の波長の長いアイリス色素と欧米人のような青色や緑の波長が短いアイリス色素に大別することが出来る。そこで、Ｎ１照明５ａを、茶色や黄色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を発光する照明とし、Ｎ２照明５ｂを、青色や緑色のアイリス色素に適した波長の近赤外を発光する照明として構成する。

カメラ制御部６は、Ｗカメラ２で撮影したカラーの顔画像から目の位置の算出を行うとともにアイリス部分の色成分を分析し、アイリス色素の判定を行うものである。すなわち、カメラ制御部６は、アイリス色素が茶色に近い場合にＮ１照明５ａを、青色に近い場合にはＮ２照明５ｂを点灯させ、算出した目の位置の情報に基づき、Ｎカメラ４により目画像の撮影を行うなどの制御を行う。

アイリス認証部７は、Ｎカメラ４にて撮影した目画像からアイリス領域を抽出しコード化し、データベース８にあらかじめ登録してあるアイリスコードとの比較を行う機能を有する。

（動作）
以上の構成により、実施例１のアイリス認識装置は、図２に示した動作フローチャートのように動作する。

まず、アイリス認識装置１は、被認証者９がアイリス認識装置１の正面に来たことを検知すると、被認証者９の周囲が暗い場合には可視光のＷ照明３を点灯させ（ステップＳ１）、撮影画像のコントラストを上げＷカメラ２で被認証者９の顔画像を撮影する（ステップＳ２）。

カメラ制御部６は、Ｗカメラ２で撮影した顔画像から目の位置を算出し（ステップＳ３）、アイリス色素の判定を行う（ステップＳ４）。次に、当該算出した目の位置とアイリス色素に基づき、Ｎカメラ４にて目画像の撮影を行う（ステップＳ７）。この時、アイリス色素が茶色に近い場合にはＮ１照明５ａ（ステップＳ５）を点灯し、青色に違い場合にはＮ２照明５ｂを点灯させる（ステップＳ６）。

次に、アイリス認証部７では、Ｎカメラ４で撮影した目画像からアイリス領域を抽出しコード化を行い（ステップＳ８）、データベース８にあらかじめ登録してあるアイリスコードと比較を行い（ステップＳ９）、被認証者９であるかどうかの認証を行う（ステップＳ１０）。

なお、以上の実施例の説明では、２種類のアイリス色素に応じ、２種類の照明を点灯させる例を示したが、さらに詳細にアイリス色素を分類し、３種類以上の照明を選択的に点灯させるようにしてもよい。

（実施例１の効果）
以上詳細に述べたように、実施例１のアイリス認識装置によれば、波長の異なるＮ照明を複数設け、目画像を撮影する際に、アイリス色素に応じてＮ照明を選択的に点灯するようにしたので、適確な目画像の撮影が可能となり、アイリス領域の抽出やコード化の失敗を減らすことができるとともに、アイリス認証の性能を向上させることができる。

実施例２のアイリス認識装置は、アイリス色素に応じて、複数のＮ照明の光量調整を行い複数の波長が混ざった照明を点灯させるようにしたものである。

（構成）
アイリス認識装置の構成は、図３に示したように、照明光量調整部以外は、実施例１のアイリス認識装置と同様であるので、簡略化のために同様の部分の詳細な説明は省略する。

すなわち、実施例２のアイリス認識装置は、アイリス認識装置１１の被認証者９の顔画像を撮影するＷカメラ２、撮影の際に周囲が暗い場合に照射する可視光成分を含むＷ照明３、被認証者９の目を撮影するＮカメラ４、茶色や黄色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を発光する５ａ、青色や緑色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を発光する５ｂ、Ｗカメラ２で撮影したカラーの顔画像から目の位置の算出を行うとともにアイリス部分の色成分を分析しアイリス色素の判定を行うカメラ制御部１６、Ｎカメラ４で撮影した目画像からアイリス領域を抽出しコード化し、データベース８にあらかじめ登録してあるアイリスデータと比較を行う機能を有するアイリス認証部から構成される。

そして、実施例２のアイリス認識装置の特徴である照明調整部１０は、Ｎ１照明５ａとＮ２照明５ｂの光量を調整し、異なる２種類の波長の光が混ざった照明を点灯させる機能を有するものである。

（動作）
以上の構成により、実施例２のアイリス認識装置１１は、図４の動作フローチャートのように動作する。ここで、ステップＳ１１〜Ｓ１３、ステップＳ１６〜Ｓ１９は、実施例１のＳ１〜Ｓ３、ステップＳ７〜Ｓ１０と同様であるので、簡略化のために、その詳細な説明を省略する。

まず、ステップＳ１１〜Ｓ１６では、被認証者９がアイリス認識装置１１の正面に来たことを検知し、被認証者９の周囲が暗い場合には可視光のＷ照明３を点灯しＷカメラ２で顔画像をカラー撮影し、撮影したカラーの顔画像からカメラ制御部１６は、目の位置及びアイリス色素の判定を行い、算出した位置とアイリス色素に基づき、Ｎカメラ４で目画像の撮影を行う。

この時、Ｎ照明は、アイリス色素が茶色に近い程度に応じて、茶色や黄色のアイリス色素に適した波長の光を発光するＮ１照明５ａの光量を多く点灯させ、青色に近い程度に応じて、青色や緑色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を点灯するＮ２照明５ｂの光量を多く点灯させるようにする。つまり、アイリスの色に合わせて、Ｎ１照明５ａとＮ２照明５ｂの光量のバランスを照明調整部１０により調整し、２種類の波長が混ざった照明を点灯させる（ステップＳ１５）。

そしてＳ１７〜Ｓ１９にて、アイリス認証部７により、Ｎカメラ４で撮影した目画像からアイリス領域を抽出しコード化を行い、データベース８にあらかじめ登録してあるアイリスコードとの比較を行い被認証者９であるかどうかの認証を行う。

（実施例２の効果）
以上詳細に述べたように、実施例２のアイリス認識装置では、複数のＮ照明の光量調整を行い、複数の波長が混ざった照明を点灯させるようにしたので、より詳細な照明調整ができ、さらに適確な目画像の撮影が可能となり、アイリス領域の抽出やコード化の失敗を減らすことができるとともに、アイリス認証の性能を向上させることができる。

実施例３のアイリス認識装置は、アイリス色素の判定をカメラ制御部にて行うのではなく、被認証者９等が操作ボタン部のアイリス色素に対応するボタンを押下するようにし、その押下ボタンの情報に基づき、複数のＮ照明の選択的発光或いは光量調整を行って照明を点灯するようにしたものである。

（構成）
実施例３のアイリス認識装置の構成は、図５に示したように、操作ボタン部２０以外は、実施例１のアイリス認識装置と同様であるので、簡略化のために同様の部分についての詳細な説明は省略する。

すなわち、実施例３のアイリス認識装置は、実施例１と同様に、Ｗカメラ２、Ｗ照明３、Ｎカメラ４、Ｎ１照明５ａ、Ｎ２照明５ｂ、カメラ制御部２６、アイリス認証部７、データベース８から構成される。

そして、さらに実施例３のアイリス認識装置の特徴である操作ボタン部２０が設けられ、図のようにカメラ制御部２６に接続されている。そして、操作ボタン部２０は、Ｎ１照明５ａとＮ２照明５ｂの点灯を被認証者９等が選択するボタン２０ａとボタン２０ｂから構成される。

（動作）
以上の構成により、実施例３のアイリス認識装置２１は、図６の動作フローチャートのように動作する。ここで、ステップＳ２１〜Ｓ２３、ステップＳ２７〜Ｓ３０は、実施例１のＳ１〜Ｓ３、ステップＳ７〜Ｓ１０と同様であるので、簡略化のために、その詳細な説明を省略する。

まず、被認証者９など（被認証者９の補助者でもよいし、特別のオペレータでもよい）が操作ボタン２０ａ或いは２０ｂを押下すると、これをカメラ制御部２６が検出し（ステップＳ２０）、以降の顔画像の撮影処理に移行する。ステップＳ２１〜Ｓ２７では、被認証者９の周囲が暗い場合には可視光のＷ照明３を点灯しＷカメラ２で顔画像をカラー撮影し、撮影したカラーの顔画像からカメラ制御部２６は、目の位置の算出及びアイリス色素の判定を行い、算出した位置とアイリス色素に基づき、Ｎカメラ４で目画像の撮影を行う。

この時、Ｎ照明は、被認証者９等が茶色のボタン２０ａを押下した場合は、茶色や黄色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を発光するＮ１照明５ａを点灯させ、青色のボタン２０ｂを押下した場合は、青色や緑色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を発光するＮ２照明５ｂを点灯させるステップＳ２４〜Ｓ２６）。

そしてＳ２８〜Ｓ３０にて、アイリス認証部７により、Ｎカメラ４で撮影した目画像からアイリス領域を抽出しコード化を行い、データベース８にあらかじめ登録してあるアイリスコードとの比較を行い、被認証者９であるかどうかの認証を行う。

なお、以上の説明では、操作ボタンとして、アイリス色素に応じた（Ｎ照明の数でもある）２つのボタンを設けた例を示したが、２つに限定する必要はなく、３つ以上のボタンを設け、Ｎ照明も同数設けるようにしてもよいし、或いは各光量を数値として入力するようにしたり、図示しない表示部に色のマップなどを表示し被認証者９等に選択させるようにしたりしてもよい。

また、ＩＤ番号やパスワードなどの個人認証データを記録した媒体を用いこの媒体から読取った情報も利用してアイリス認識する場合などでは、当該個人認証データの番号などから被認証者９のアイリス色素情報を取得し、取得したアイリス色素情報に基づきＮ照明を選択的或いは各光量を調整し点灯するようにしてもよい。

また、以上の説明では、操作ボタンの押下を検出するとＷ照明点灯（ステップＳ２１）に移行するように説明したが、被認証者９がアイリス認識装置１１の正面に位置したことを検知したとき、Ｗ照明点灯以降の処理を行い、ステップＳ２４にて図示しない表示画面等に操作ボタンを押下する旨を表示し、被認証者９にボタンの押下を促すようにしてもよい。

（実施例３の効果）
以上詳細に述べたように、実施例３のアイリス認識装置では、被認証者等がアイリス色素に対応する操作ボタンを押下し、その押下の情報に基づき、複数のＮ照明の選択的発光或いは光量調整を行うようにしたので、アイリス色素の判定を確実に行うことができ、適確な目画像の撮影が可能となり、アイリス領域の抽出やコード化の失敗をなくし、アイリス認証の性能を向上させることができる。

実施例４のアイリス認識装置は、アイリスコードのデータベースをアイリス色素毎に分類して格納できる構成としたものである。

（構成）
実施例４のアイリス認識装置の構成は、図７に示したように、データベース３８以外は、実施例１のアイリス認識装置と同様であるので、簡略化のために同様の部分についての詳細な説明は省略する。

すなわち、実施例４のアイリス認識装置は、図７に示したようにＷカメラ２、Ｗ照明３、Ｎカメラ４、Ｎ１照明５ａ、Ｎ２照明５ｂ、カメラ制御部２６、アイリス認証部７、後述のデータベース３８から構成され、図のように接続されている。

なお、実施例４のアイリス認識装置の特徴であるデータベース３８は、図８に示したように、アイリス色素毎に分類して格納する構成となっている。すなわち、データベース３８は所定のエリア毎に分けて置き、アイリスコードを登録する際に、例えばアイリス色素が黄褐色と判定した場合は、黄褐色のエリアに順に登録者ＩＤなどとともにアイリスコードを格納することによりデータベースを作成する。

（動作）
以上の構成により、実施例４のアイリス認識装置３１は、図９の動作フローチャートのように動作する。ここで、ステップＳ３１〜Ｓ３８、Ｓ４０は、実施例１のＳ１〜Ｓ８、Ｓ１０と同様であるので、簡略化のために、その詳細な説明を省略する。

まず、ステップＳ３１〜Ｓ３８では、被認証者９がアイリス認識装置１１の正面に来たことを検知し、被認証者９の周囲が暗い場合には可視光のＷ照明３を点灯しＷカメラ２で顔画像をカラー撮影し、撮影したカラーの顔画像からカメラ制御部６は、目の位置及びアイリス色素の判定を行い、算出した位置とアイリス色素に基づき、Ｎカメラ４で目画像の撮影を行う。

この時、使用するＮ照明は、アイリス色素が茶色に近い場合、茶色や黄色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を発光するＮ１照明５ａを点灯させ、青色に近い場合は、青色や緑色のアイリス色素に適した波長の近赤外光を発光するＮ２照明５ｂを点灯させる。

そして、アイリス認証部７は、前記ステップＳ３４にて判定したアイリス色素の情報に基づき、あらかじめアイリス色素別に分類されて登録してあるアイリスコードとの比較を行い（ステップＳ３９）、被認証者９であるかどうかの認証を行う（ステップＳ４０）

以上の実施例の説明では、実施例１の構成のアイリス認識装置のデータベースをアイリス色素毎に分類して置くように説明したが、実施例２や実施例３の構成の場合にも勿論適用することができる。また、図８のデータベースのようにアイリス色素毎に分類して構成するのではなく、例えば登録ＩＤの上位ビットなどを用いてアイリス色素を識別できるようにして置き順次格納するようにし、識別の際に当該アイリス色素識別ビットの値が一致した登録ＩＤのアイリスコードのみ比較処理するようにしてもよい。

（実施例４の効果）
以上詳細に述べたように、実施例４のアイリス認識装置では、アイリスコードのデータベースをアイリス色素毎に分類して格納できる構成にし、全てのアイリスコードとの比較処理を行わなくてもよいようにしたので、実施例１ないし３の効果に加え、認証等の処理時間を大幅に短縮することもできる。

（その他の変形例）
以上の実施例の説明では、Ｎカメラにて目画像撮影の際に、アイリス色素に適した波長の近赤外光を発光するＮ１照明、Ｎ２照明を点灯するように説明したが、近赤外光の光に限定する必要はなく、アイリス色素に適した光であれば、近赤外以外の光でも勿論よい。

以上述べたように、本発明は、アイリス（虹彩）や瞳の形状などを用いて個人識別を行う個人認証装置およびそれを用いたシステムなどに広く用いることができる。

実施例１のアイリス認識装置の構成図である。 実施例１のアイリス認識装置の動作フローチャートである。 実施例２のアイリス認識装置の構成図である。 実施例２のアイリス認識装置の動作フローチャートである。 実施例３のアイリス認識装置の構成図である。 実施例３のアイリス認識装置の動作フローチャートである。 実施例４のアイリス認識装置の構成図である。 実施例４のデータベースの構成例である。 実施例４のアイリス認識装置の動作フローチャートである。 従来のアイリス認識装置の構成図である。 従来のアイリス認識装置の動作フローチャートである。

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１ アイリス認識装置
２ Ｗカメラ
３ Ｗ照明
４ Ｎカメラ
５ａ、５ｂ、４５ Ｎ照明
６、１６、２６、４６ カメラ制御部
７ アイリス認証部
８、３８ データベース
９ 被認証者

Claims (5)

1. 顔画像を撮影する第１の撮影部と、
   当該第１の撮影部により取得した顔画像からアイリス色素を抽出し色判定を行う色素判定部と、
   目画像を撮影する第２の撮影部と、
   異なる波長の光を照射する複数の照明部と、
   前記第２の撮影部により撮影するときに、前記色素判定部の結果に基づき、前記複数の照明部のいずれかを選択的に点灯させるようにしたことを特徴とする目画像撮影装置。
2. 前記色素判定部の結果に基づき、前記複数の照明部の各光量を変えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の目画像撮影装置。
3. 前記色素判定部の判定を操作者の選択或いは操作者の個人情報に基づき行うことを特徴とする目画像撮影装置。
4. 複数の被認証者の目画像から所定の抽出手段により抽出した特徴パラメータを格納するデータベースと、
   被認証者の目画像から前記抽出手段により特徴パラメータを抽出し、データベースの特徴パラメータと比較して認証する個人認証部を設けた個人認証装置において、
   目画像の撮影手段として、請求項１ないし請求項３いずれか記載の目画像撮影装置を備えたことを特徴とする個人認証装置。
5. 前記データベースを、アイリス色素情報により分類して格納できるようにしたことを特徴とする請求項４記載の個人認証装置。

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