JP3595164B2

JP3595164B2 - Imaging device

Info

Publication number: JP3595164B2
Application number: JP17255898A
Authority: JP
Inventors: 義尚梅澤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: JP2000005146A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として人間のアイリスを用いたアイリス認識装置に用いられ、目の映像を取得する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、アイリス認識といった個体識別処理等に用いるため、人間の目を撮影する眼球撮像装置が存在する。このような技術としては、例えば、特公平５−８４１６６号公報等に記載されているものがあった。
【０００３】
上記のような技術では、カメラ光軸外に位置する標的の像をカメラ光軸付近に位置するビーム分割面によって被験者の網膜上に結像することを利用して目の位置決めを行っている。ビーム分割面は、ガラス等の透明薄板であり、その上に鏡を形成して標的の像の反射を行う。アイリスからの反射光は、鏡を包囲する分割面の透明領域を通過し、カメラに入る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の技術では、被験者が眼鏡を着用している場合、アイリス情報を取得するために近赤外光を発する照明の眼鏡面における反射が被験者のアイリス部にかかってしまう場合が頻繁に発生し、このような場合、アイリスイメージの一部が欠落してしまうことになる。その結果、認識率が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
このような点から、被験者が眼鏡等を着用している場合でも、認識率の低下を防止することのできる撮像装置の実現が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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。
〈構成〉
赤外光を被験者の目に照射し、その反射像を撮像部で撮影する撮像装置において、前記赤外光を透過し、かつ、可視光を反射する波長選択特性を有し、被験者が、その表面上に写し出された被験者自身の目の像を見ることによって撮影位置合わせを行なうためのコールドミラーを、撮像部と被験者との間に配置すると共に、赤外光の照明部の周囲に被験者を照射する可視光照明部を設けたことを特徴とする撮像装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
《具体例１》
具体例１は、撮像装置として撮像部の前面側にコールドミラーを設け、更に、このコールドミラーに撮影可能範囲を示すマーキングを施したものである。また、具体例１では、撮像装置をアイリス認識装置に適用した例を示している。
【００１１】
〈構成〉
図１は、本発明の具体例１による撮像装置を適用したアイリス認識装置の構成図である。
図のアイリス認識装置は、光学ユニット１０と、制御装置２０からなる。光学ユニット１０は、被験者１に対して照明を行い、この照明による認識対象の反射像を取得するための装置であり、制御装置２０とは別体で設置されている。制御装置２０は、汎用のパーソナルコンピュータであり、光学ユニット１０の照明を制御し、かつ、光学ユニットで取得した認識対象の反射像に基づき個体認識を行う機能を有している。
【００１２】
光学ユニット１０は、光学制御部１１、カメラ（撮像部）１２、照明部１３、コールドミラー１４を備えている。
【００１３】
光学制御部１１は、カメラ１２や照明部１３の制御を初め、制御装置２０との通信制御やその他の光学ユニット１０内の制御を行うための制御部である。即ち、光学制御部１１は、制御装置２０からの制御信号に基づき、照明部の点灯・消灯制御を行う機能と、カメラ１２にて取得した認識対象の画像をイメージ信号として制御装置２０に送信する機能とを有している。この光学制御部１１は、具体的には、マイクロコンピュータを中心としたプリントボードで構成されている。
【００１４】
カメラ１２は、アイリスイメージの撮影を行うための撮像部であり、ＣＣＤセンサとレンズユニットから構成されている。照明部１３は、撮影対象のアイリスを明るく照らすための照明であり、電球やＬＥＤなどから構成されている。光源の波長はアイリスの特徴をより抽出し易いように、７００〜１０００ｎｍの近赤外光が使用される。照明の照射角度は被験者の目の表面における、照明反射が被験者の瞳孔内に起こるよう設計されている。これは、照明の反射がアイリス部で起こってしまうと、それがアイリス情報の欠如につながるからである。
【００１５】
コールドミラー１４は、可視光を反射させ、赤外光を透過させる波長選択特性を有するミラーである。このため、人間の目にとって、コールドミラー表面は、鏡のように写る。また、赤外光を透過することにより、カメラ１２には、照明部１３による被験者１の目１ａからの反射光のみが撮像され、室内灯等、他の可視光源からの光は撮像されない。
【００１６】
コールドミラー１４は、カメラ１２のレンズの前面側のレンズに接して設けられ、レンズの直径より大きく形成されている。
【００１７】
図２は、光学ユニット１０の外観図である。
図示のように、コールドミラー１４はカメラ１２のレンズ前面に配置されて、レンズ面の面積より大きな面積を有しており、更に、レンズ面を示すマーキング１４ａが施されている。このマーキング１４ａは、コールドミラー１４上に、赤外光を透過し、可視光中の特定の波長のみ透過、吸収あるいは反射する材料を蒸着などして添付することによって構成する。
【００１８】
図１に戻って、制御装置２０は、キーボードやマウス、あるいはＣＤ−ＲＯＭやネットワーク等の入力機器と、ディスプレイやプリンタ等の出力機器と、マイクロプロセッサや主記憶装置、補助記憶装置等を備えた本体装置等からなる汎用のマイクロコンピュータであり、個体認識部２１、イメージキャプチャ部２２を備えている。
【００１９】
光学ユニット１０と制御装置２０とは、ＲＳ−２３２Ｃ等の制御インタフェースを介して制御信号のやり取りを行うよう構成され、また、光学ユニット１０からのイメージ信号は、ビデオインタフェースを介して制御装置２０に入力されるよう構成されている。
【００２０】
制御装置２０における個体認識部２１は、光学ユニット１０の照明の点灯・消灯を制御すると共に、カメラ１２によって得られた画像に基づき、個体認識を行う機能を有している
【００２１】
イメージキャプチャ部２２は、光学ユニット１０より出力されるアナログのイメージ信号をＡ／Ｄ変換し、制御装置２０が扱えるデジタルデータに変換する機能を有している。このイメージキャプチャ部２２は、通常、プリントボードで構成され、制御装置２０の拡張スロットに挿入されて使用される。
【００２２】
図３は、個体認識部２１の詳細を示すブロック図である。
図示のように、個体認識部２１は、前処理部２１１、特徴抽出部２１２、照合部２１３、照合辞書２１４、判定部２１５からなる。
【００２３】
前処理部２１１は、入力されたイメージデータから、アイリス部分を切り出す機能部である。特徴抽出部２１２は、前処理部２１１によって切り出されたアイリスから特徴を抽出し、アイリスコードとして出力する機能部である。照合部２１３は、特徴抽出部２１２によってコード化されたアイリスパターンと、照合辞書２１４内に予め格納されているアイリスパターンとの照合を行い、照合辞書２１４中の参照パターンとの類似度を求める機能部である。また、照合辞書２１４は、予め、複数人のアイリスパターンを、特徴抽出されコード化された形で格納するための格納部である。判定部２１５は、照合部２１３で求められた類似度によって、本人である確からしさを判定し、その結果を出力する機能部である。
【００２４】
尚、上記の個体認識部２１は、個体認識の機能に対応したプログラムと、これを実行するマイクロプロセッサ等によって構成されるか、あるいは専用演算ハードウェア等によって構成されている。また、個体認識部２１における照合辞書２１４は、半導体メモリや磁気ディスク等に格納されている。
【００２５】
〈動作〉
最初に、目の位置合わせの動作を説明する。
光学ユニット１０で被験者１の目画像を撮影する場合、先ず、被験者１は光学ユニット１０の前に位置し、自身の目がコールドミラー１４に写るようにする。このとき、本具体例では、コールドミラー１４が撮影可能範囲であるレンズ直径より遥かに大きいため、被験者１は容易に自身の目をコールドミラー１４に写るようにすることができる。
【００２６】
図４は、コールドミラー１４上に写る目の像を示す説明図である。
図示のように、被験者の目がコールドミラー１４のいずれかの位置に写ると、被験者１は、自身の目をレンズ位置に移動させる。ここで、コールドミラー１４にはレンズ面の位置を示すマーキング１４ａが施されているため、被験者１は、マーキング１４ａ内に自身の目が位置するよう移動すればよい。特に、図４のように、目が完全にフレームアウトしている場合でも、コールドミラー１４上には写っているため、被験者１はどのような方向に移動させればよいかを簡単に知ることができる。
【００２７】
被験者１が自身の目をマーキング１４ａ内に位置させると、即ち、位置合わせが完了すると、被験者１は図示しない入力手段等から撮影指示をアイリス認識装置に与える。これにより、光学ユニット１０は、被験者１の目画像を取得し、イメージ信号として制御装置２０に送出する。このイメージ信号がイメージキャプチャ部２２で取り込まれ、デジタル信号で個体認識部２１に与えられると、個体認識部２１は個体認識処理を行う。以下、個体認識処理として、アイリスの登録動作と照合動作を説明する。
【００２８】
図５は、登録動作のフローチャートである。
先ず、アイリスを含む頭部の映像がカメラ１２によって取得され、イメージキャプチャ部２２を経て個体認識部２１の前処理部２１１に入力される（ステップＳ１）。前処理部２１１では、入力された映像から頭部を切り出し（ステップＳ２）、次に、目領域を切り出して（ステップＳ３）、瞳孔を切り出し（ステップＳ４）、最後にアイリスを切り出す（ステップＳ５）。
【００２９】
次に、特徴抽出部２１２は、前処理部２１１によって切り出されたアイリス部から照合に必要な特徴量を抽出する（ステップＳ６）。具体的には、必要な分析帯の分割、ガボールフィルタ等による特徴抽出が行われる。
【００３０】
更に、特徴抽出部２１２は、ステップＳ６で抽出した特徴量を正規化（ステップＳ７）およびコード化し（ステップＳ８）、最終的に２５６バイト程度のアイリスコードを生成する。
【００３１】
コード化されたアイリスパターンは、必要なラベル（登録者名、ＩＤ番号、日付等）が付けられた後、照合辞書２１４に格納される（ステップＳ９）。
【００３２】
次に、照合動作について説明する。
図６は、照合動作のフローチャートである。
先ず、アイリスを含む目の映像がカメラ１２等によって取得され、このイメージ信号がイメージキャプチャ部２２を経て、前処理部２１１に入力される（ステップＳ１）。
【００３３】
これにより、前処理部２１１は、上述した登録動作の場合と同様に、入力された映像から頭部を切り出し（ステップＳ２）、次に、目領域を切り出して（ステップＳ３）、瞳孔を切り出し（ステップＳ４）、最後にアイリスを切り出す（ステップＳ５）。
【００３４】
次に、特徴抽出部２１２は、前処理部２１１によって切り出されたアイリス部から照合に必要な特徴量を抽出する（ステップＳ６）。具体的には、必要な分析帯の分割、ガボールフィルタ等による特徴抽出が行われる。
【００３５】
更に、特徴抽出部２１２は、ステップＳ６で抽出した特徴量を正規化（ステップＳ７）およびコード化し（ステップＳ８）、最終的に２５６バイト程度のアイリスコードを生成する。
【００３６】
そして、照合動作では、照合部２１３により、予め蓄えられている照合辞書２１４と、先ほど特徴抽出されたアイリスコードとの間で照合（マッチング）が行われる（ステップＳ９）。この照合演算では、ハミング距離などの距離値が類似度の尺度として用いられている。
【００３７】
また、照合辞書２１４は、特徴抽出された各人のアイリスコードの集合体である。通常は複数個のパターンが照合辞書２１４には格納されており、照合時には、参照用にどの（誰の）コードを用いるか、いくつかの（何人の）パターンを用いるかは自由に選択できるようになっており、システムの仕様によって決定される。
【００３８】
次に、判定処理（ステップＳ１０）では、ステップＳ９の照合処理によって得られた、距離値（類似度）を一つあるは複数の閾値によって判定し、入力された映像から得られたアイリスコードが、照合辞書２１４中の参照したアイリスコードと同一のアイリスであるかどうかの真偽の判定を行う。判定に用いる閾値は、実験や統計的手法によって求めておく。
【００３９】
本装置の照合モードでは、２種類の使用形態が可能である。一つは、予め被験者の参照辞書が分かっている場合（１対１照合）であり、もう一つは、被験者の参照辞書が分からずに、複数人蓄積されている辞書の中から、最も確からしい辞書を確定する場合（１対ｎ照合）である。
【００４０】
１対１照合の場合には、照合部２１３は、一つの参照辞書用いて類似度を算出し、それを判定部２１５に対して出力する。判定部２１５では、類似度を一つあるいは複数の閾値によって判定し、入力された映像から得られたアイリスコードが、照合辞書２１４中の参照したアイリスコードと同一のアイリスであるかどうかの真偽判定を行う。
【００４１】
１対ｎ照合の場合には、照合部２１３は、照合辞書２１４中の複数人の辞書を参照辞書として照合演算を行い、その第１位（あるいは上位ｍ位：ｍは任意）の類似度を判定部２１５に送出する。この場合、判定部２１５は、第１位（あるいは上位ｍ位：ｍは任意）の類似度を一つあるいは複数の閾値によって判定し、入力された映像から得られたアイリスコードが、どの参照辞書に最も類似しているか、あるいは十分に類似していないかなどの判定を行う。
【００４２】
〈効果〉
以上のように、上記具体例１によれば、カメラ１２のレンズ前面側にコールドミラー１４を設け、かつ、このコールドミラー１４をレンズ面より大きくして、レンズ面を示す範囲をマーキング１４ａで示すようにしたので、被験者１が目の位置合わせを行う際に、より簡便に位置合わせを完了することができ、更にヒューマンインタフェース性の高い装置とすることができる。
【００４３】
尚、上記具体例１では、コールドミラー１４をカメラ１２のレンズに接するよう配置したが、この構成に限定されるものではなく、被験者１とカメラ１２との間に位置すればよい。この場合、撮影可能範囲を示すマーキング１４ａの大きさはコールドミラー１４の位置に応じて変化するものとする。
【００４４】
《具体例２》
具体例２は、赤外光の光源の周囲に可視光の照明を設け、眼鏡等に反射した赤外光源の像を被験者が確認することができるようにしたものである。
【００４５】
〈構成〉
図７は、本具体例の光学ユニット３０を示す外観図である。
図示の光学ユニット３０では、円形の赤外照明部３３の周囲を囲むようリング状の可視光照明部３５が設けられている。ここで、赤外光照明部３３は、撮影対象のアイリスを明るく照らすための照明である。一方、可視光照明部３５は、赤外光照明部３３のように撮影対象のアイリスを明るく照らすためのものではなく、後述するように、眼鏡への照明反射の写り込みを明示させるためのものである。
【００４６】
図８は、本発明の撮像装置をアイリス認識装置に適用した場合の構成図である。
ここで、制御装置２０は具体例１と同様であるため、その説明は省略する。また、光学ユニット３０は、光学制御部３１、カメラ３２、赤外光照明部３３、コールドミラー３４、可視光照明部３５からなる。
【００４７】
光学制御部３１〜コールドミラー３４は、具体例１における光学制御部１１〜コールドミラー１４と同様である。但し、本具体例のコールドミラー３４は、レンズ面程度の大きさに形成され、特にマーキングは施されていないものとする。可視光照明部３５は、図７で示したように、赤外光照明部３３の周囲を囲むように設けられた照明部であり、赤外光照明部３３と同様に、光学制御部３１によって制御される。尚、図８中の赤外光照明部３３と可視光照明部３５は、機能ブロックで示しているため、別々の位置関係として示している。
【００４８】
〈動作〉
最初に、目の位置合わせの動作を説明する。
光学ユニット１０で被験者の目画像を撮影する場合、先ず、被験者は光学ユニット１０の前に位置し、自身の目がコールドミラー３４に写るようにする。また、本具体例の被験者は眼鏡を着用しているとする。
【００４９】
被験者には、赤外光照明部３３の赤外光と可視光照明部３５からの可視光とが照射されている。ここで、アイリスを照射している赤外光照明部３３は赤外光を使用しているため、コールドミラー３４の表面上には赤外光照明部３３の反射は写らない。しかしながら、可視光照明部３５からの可視光が反射した場合は、これがコールドミラー３４上に写る。そのため、被験者は、自分の眼鏡のどこに赤外光照明部３３の写り込みが存在するかを知ることができる。即ち、可視光照明部３５は赤外光照明部３３の周囲に沿って設けられた形状であるため、可視光の反射像の位置は赤外光照明部３３による反射像を含む位置であるからである。
【００５０】
図９は、照明反射の影響を示す説明図である。
図中の（ａ）に示すように、赤外光照明部３３の照明の写り込みがアイリス部にかかっている場合、被験者は、自分の顔（眼鏡）の角度を変えることにより、図中の（ｂ）に示すように写り込みの位置を変えることができる。即ち、照明反射が瞳孔上である場合は、アイリス認識に影響を与えないため、特に問題はない。一方、照明反射がアイリス上に写った場合は、アイリス部分が欠けてしまうため、精度の高いアイリス認識を行うことができない。そこで、図中の（ｂ）に示すように、被験者は眼鏡上に写った赤外光照明部３３の照明の写り込みを、アイリス以外の部分に移動させるよう顔の角度を変えることによって、良好なアイリス画像を撮影することができる。
【００５１】
また、図９に示すような眼鏡上に写った照明反射は、可視光照明部３５の反射であるが、この照明反射は赤外光照明部３３の照明部分を含んでいるため、この照明反射をアイリス部分以外に移動させれば、赤外光照明部３３の反射部分は必ずアイリス以外に位置することになる。
【００５２】
コールドミラー３４は、赤外光を透過させるため、赤外光照明部３３にて照らされたアイリスの画像は、滞り無くキャプチャされる。また、可視光照明部３５の反射は、コールドミラー３４が可視光を反射するため、キャプチャされる映像には影響を与えない。即ち、本具体例によって設けられた可視光照明部３５の構成は、アイリス認識性能に対して全くデメリットとはならない。また、眼鏡非着用者は、そもそも眼鏡表面の写り込み問題は発生しないため、アイリス認識には全く影響を与えることがない。
【００５３】
そして、これ以降の登録動作や照合動作は、具体例１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００５４】
〈効果〉
以上のように、具体例２によれば、カメラ３２のレンズ前面側にコールドミラー３４を設けると共に、赤外光照明部３３の周囲に可視光照明部３５を設けたので、眼鏡着用の被験者は、眼鏡表面の照明反射をアイリス部から外すことができる。従って、従来対応できなかった眼鏡使用者の装置の利用を可能とすることができ、更に、ヒューマンインタフェース性の高い撮像装置を実現することができる。
【００５５】
尚、上記具体例２では、赤外光照明部３３の外側にリング状の可視光照明部３５を設けたが、この形状に限定されるものではない。例えば、赤外光照明部３３の周囲に複数の可視光照明部を設けてもよい。
【００５６】
図１０は、可視光照明部の他の例を示す説明図である。
図中の（ａ）は、可視光照明部３５ａを４点からなる照明としたもので、（ｂ）は可視光照明部３５ｂを６点からなる照明としたものである。このように、赤外光照明部３３の大きさを被験者が確認できる形状であれば、どのようなものであってもよい。
【００５７】
また、具体例２では、コールドミラー３４は、レンズ面程度の大きさに形成され、特にマーキングは施されていないものとしたが、具体例１と同様の形状のマーキングを有するコールドミラーとしてもよい。
【００５８】
更に、上記具体例１、２は、撮像装置としてアイリス認識装置に適用した場合を説明したが、被験者の目画像を撮影する撮像装置であれば、どのような装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の具体例１の構成図である。
【図２】本発明の撮像装置の具体例１における光学ユニットの外観図である。
【図３】本発明の撮像装置の具体例１における個体認識部の詳細を示すブロック図である。
【図４】本発明の撮像装置の具体例１におけるコールドミラー上に写る目の像を示す説明図である。
【図５】本発明の撮像装置の具体例１における登録動作のフローチャートである。
【図６】本発明の撮像装置の具体例１における照合動作のフローチャートである。
【図７】本発明の撮像装置の具体例２における光学ユニットの外観図である。
【図８】本発明の撮像装置の具体例２の構成図である。
【図９】本発明の撮像装置の具体例２における照明反射の影響を示す説明図である。
【図１０】本発明の撮像装置の具体例２における可視光照明部の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１被験者
１ａ目
１２、３２カメラ（撮像部）
１３照明部
１４、３４コールドミラー
１４ａマーキング
３３赤外光照明部
３５可視光照明部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging device mainly used for an iris recognition device using a human iris and acquiring an image of an eye.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Today, there is an eyeball imaging apparatus that captures human eyes for use in individual identification processing such as iris recognition. As such a technique, for example, there is a technique described in Japanese Patent Publication No. 5-84166.
[0003]
In the technique described above, the eye is positioned by utilizing the fact that an image of a target located outside the camera optical axis is formed on a subject's retina by a beam splitting surface located near the camera optical axis. The beam splitting surface is a transparent thin plate such as glass, on which a mirror is formed to reflect an image of a target. The reflected light from the iris passes through the transparent area of the dividing plane surrounding the mirror and enters the camera.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technique as described above, when the subject wears spectacles, the reflection on the spectacle surface of the illumination that emits near-infrared light to acquire iris information is applied to the iris portion of the subject. Frequently occur, and in such a case, a part of the iris image is lost. As a result, there is a problem that the recognition rate is reduced .
[0007]
From such a point , it has been desired to realize an imaging device capable of preventing a reduction in the recognition rate even when the subject wears glasses or the like.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration to solve the above-described problem.
< Configuration >
In an imaging apparatus that irradiates infrared light to the eyes of the subject and captures a reflected image of the subject with an imaging unit, the infrared light is transmitted, and has a wavelength selection characteristic of reflecting visible light. A cold mirror for adjusting the photographing position by looking at the image of the subject's own eye projected on the surface is arranged between the imaging unit and the subject, and the subject is placed around the infrared light illuminating unit. An imaging device is provided with a visible light illuminating unit for irradiation .
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<< Specific Example 1 >>
In the specific example 1, a cold mirror is provided on the front side of the imaging unit as an imaging device, and the cold mirror is further marked to indicate a photographable range. Further, the first specific example shows an example in which the imaging device is applied to an iris recognition device.
[0011]
<Constitution>
FIG. 1 is a configuration diagram of an iris recognition device to which an imaging device according to a first embodiment of the present invention is applied.
The illustrated iris recognition device includes an optical unit 10 and a control device 20. The optical unit 10 is a device for illuminating the subject 1 and acquiring a reflection image of a recognition target by the illumination, and is installed separately from the control device 20. The control device 20 is a general-purpose personal computer, and has a function of controlling illumination of the optical unit 10 and performing individual recognition based on a reflection image of a recognition target acquired by the optical unit.
[0012]
The optical unit 10 includes an optical control unit 11, a camera (imaging unit) 12, an illumination unit 13, and a cold mirror 14.
[0013]
The optical control unit 11 is a control unit for controlling the camera 12 and the illumination unit 13, communication control with the control device 20, and other controls in the optical unit 10. That is, the optical control unit 11 transmits the recognition target image acquired by the camera 12 to the control device 20 as an image signal, with the function of performing the lighting / extinguishing control of the illumination unit based on the control signal from the control device 20. It has a function. The optical control unit 11 is specifically configured by a print board mainly composed of a microcomputer.
[0014]
The camera 12 is an imaging unit for taking an iris image, and includes a CCD sensor and a lens unit. The illumination unit 13 is illumination for brightly illuminating an iris to be photographed, and includes a light bulb, an LED, and the like. As the wavelength of the light source, near-infrared light of 700 to 1000 nm is used so that the characteristics of the iris can be more easily extracted. The illumination angle of the illumination is designed so that the illumination reflection on the surface of the eye of the subject occurs in the pupil of the subject. This is because if illumination reflection occurs in the iris part, it leads to a lack of iris information.
[0015]
The cold mirror 14 is a mirror having a wavelength selection characteristic of reflecting visible light and transmitting infrared light. Therefore, to the human eye, the surface of the cold mirror looks like a mirror. Further, by transmitting the infrared light, the camera 12 captures only the reflected light from the eye 1a of the subject 1 by the illumination unit 13 and does not capture the light from another visible light source such as an indoor light.
[0016]
The cold mirror 14 is provided in contact with the lens on the front side of the lens of the camera 12, and is formed larger than the diameter of the lens.
[0017]
FIG. 2 is an external view of the optical unit 10.
As shown, the cold mirror 14 is arranged on the front surface of the lens of the camera 12, has an area larger than the area of the lens surface, and is further provided with a marking 14a indicating the lens surface. The marking 14a is formed by attaching a material that transmits infrared light and transmits, absorbs or reflects only a specific wavelength in visible light to the cold mirror 14 by vapor deposition or the like.
[0018]
Returning to FIG. 1, the control device 20 includes an input device such as a keyboard and a mouse, or a CD-ROM and a network, an output device such as a display and a printer, a microprocessor, a main storage device, and an auxiliary storage device. This is a general-purpose microcomputer including a main body device and the like, and includes an individual recognition unit 21 and an image capture unit 22.
[0019]
The optical unit 10 and the control device 20 are configured to exchange control signals via a control interface such as RS-232C, and an image signal from the optical unit 10 is transmitted to the control device 20 via a video interface. It is configured to be input.
[0020]
The individual recognition unit 21 of the control device 20 has a function of controlling lighting and extinguishing of the illumination of the optical unit 10 and performing individual recognition based on an image obtained by the camera 12.
The image capture unit 22 has a function of A / D converting an analog image signal output from the optical unit 10 and converting the analog image signal into digital data that can be handled by the control device 20. The image capture unit 22 is usually formed of a print board, and is used by being inserted into an expansion slot of the control device 20.
[0022]
FIG. 3 is a block diagram illustrating details of the individual recognition unit 21.
As illustrated, the individual recognition unit 21 includes a pre-processing unit 211, a feature extraction unit 212, a collation unit 213, a collation dictionary 214, and a determination unit 215.
[0023]
The preprocessing unit 211 is a functional unit that cuts out an iris portion from input image data. The feature extracting unit 212 is a functional unit that extracts a feature from the iris cut out by the preprocessing unit 211 and outputs it as an iris code. The collation unit 213 performs a collation between the iris pattern coded by the feature extraction unit 212 and an iris pattern stored in advance in the collation dictionary 214, and obtains a similarity between the reference pattern in the collation dictionary 214. Department. The collation dictionary 214 is a storage unit for storing iris patterns of a plurality of persons in advance in a form in which features are extracted and coded. The determination unit 215 is a functional unit that determines the likelihood of being a person based on the similarity obtained by the matching unit 213 and outputs the result.
[0024]
The individual recognition unit 21 is configured by a program corresponding to an individual recognition function and a microprocessor or the like for executing the program, or is configured by dedicated arithmetic hardware or the like. The matching dictionary 214 in the individual recognizing unit 21 is stored in a semiconductor memory, a magnetic disk, or the like.
[0025]
<motion>
First, the eye alignment operation will be described.
When capturing an eye image of the subject 1 with the optical unit 10, first, the subject 1 is positioned in front of the optical unit 10 so that his or her own eyes are reflected on the cold mirror 14. At this time, in this specific example, since the cold mirror 14 is much larger than the lens diameter which is the photographable range, the subject 1 can easily make his / her own eyes appear on the cold mirror 14.
[0026]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an image of an eye on the cold mirror 14.
As shown in the drawing, when the subject's eyes are captured at any position on the cold mirror 14, the subject 1 moves his or her own eyes to the lens position. Here, since the cold mirror 14 is provided with the marking 14a indicating the position of the lens surface, the subject 1 only has to move so that his or her eyes are positioned within the marking 14a. In particular, as shown in FIG. 4, even when the eyes are completely out of the frame, since the subject is reflected on the cold mirror 14, the subject 1 can easily know what direction to move. Can be.
[0027]
When the subject 1 positions his or her own eyes in the marking 14a, that is, when the positioning is completed, the subject 1 gives a photographing instruction to the iris recognition device from input means (not shown) or the like. Thereby, the optical unit 10 acquires the eye image of the subject 1 and sends it to the control device 20 as an image signal. When this image signal is captured by the image capture unit 22 and provided to the individual recognizing unit 21 as a digital signal, the individual recognizing unit 21 performs an individual recognizing process. Hereinafter, the iris registration operation and the collation operation will be described as the individual recognition processing.
[0028]
FIG. 5 is a flowchart of the registration operation.
First, an image of the head including the iris is acquired by the camera 12, and is input to the preprocessing unit 211 of the individual recognition unit 21 via the image capture unit 22 (step S1). The preprocessing unit 211 cuts out the head from the input video (step S2), then cuts out the eye area (step S3), cuts out the pupil (step S4), and finally cuts out the iris (step S5). .
[0029]
Next, the feature extracting unit 212 extracts a feature amount necessary for collation from the iris portion cut out by the preprocessing unit 211 (step S6). Specifically, necessary analysis band division, feature extraction using a Gabor filter, and the like are performed.
[0030]
Further, the feature extraction unit 212 normalizes (Step S7) and codes the feature amount extracted in Step S6 (Step S8), and finally generates an iris code of about 256 bytes.
[0031]
The coded iris pattern is stored in the matching dictionary 214 after necessary labels (registrant name, ID number, date, etc.) are attached (step S9).
[0032]
Next, the collating operation will be described.
FIG. 6 is a flowchart of the collation operation.
First, an eye image including an iris is acquired by the camera 12 or the like, and this image signal is input to the preprocessing unit 211 via the image capture unit 22 (step S1).
[0033]
As a result, the preprocessing unit 211 cuts out the head from the input video (step S2), then cuts out the eye area (step S3), and cuts out the pupil (step S3), as in the case of the above-described registration operation. Step S4) Finally, the iris is cut out (step S5).
[0034]
Next, the feature extracting unit 212 extracts a feature amount necessary for collation from the iris portion cut out by the preprocessing unit 211 (step S6). Specifically, necessary analysis band division, feature extraction using a Gabor filter, and the like are performed.
[0035]
Further, the feature extraction unit 212 normalizes (Step S7) and codes the feature amount extracted in Step S6 (Step S8), and finally generates an iris code of about 256 bytes.
[0036]
In the collation operation, the collation unit 213 performs collation (matching) between the collation dictionary 214 stored in advance and the iris code from which the feature has been extracted previously (step S9). In this collation operation, a distance value such as a Hamming distance is used as a measure of similarity.
[0037]
Further, the collation dictionary 214 is a set of iris codes of each person whose features have been extracted. Normally, a plurality of patterns are stored in the collation dictionary 214, and at the time of collation, it is possible to freely select which (who) code is used for reference and some (how many) patterns are used. And is determined by the specifications of the system.
[0038]
Next, in a determination process (step S10), the distance value (similarity) obtained by the matching process in step S9 is determined by using one or a plurality of threshold values, and an iris code obtained from the input video is obtained. Then, it is determined whether or not the iris is the same as the iris code referred to in the collation dictionary 214. The threshold used for the determination is obtained by an experiment or a statistical method.
[0039]
In the matching mode of the present apparatus, two types of usage are possible. One is when the subject's reference dictionary is known in advance (one-to-one matching), and the other is when the subject's reference dictionary is not known and the This is a case where a likely dictionary is determined (one-to-n comparison).
[0040]
In the case of one-to-one matching, the matching unit 213 calculates the similarity using one reference dictionary, and outputs the calculated similarity to the determination unit 215. The determination unit 215 determines the similarity using one or a plurality of thresholds, and determines whether the iris code obtained from the input video is the same iris code as the iris code referred to in the collation dictionary 214. Make a decision.
[0041]
In the case of one-to-n matching, the matching unit 213 performs a matching operation using the dictionaries of a plurality of persons in the matching dictionary 214 as reference dictionaries, and determines the similarity of the first place (or the top m places: m is arbitrary). It is sent to the judgment unit 215. In this case, the determination unit 215 determines the similarity of the first place (or the top m place: m is arbitrary) by using one or a plurality of thresholds, and determines whether the iris code obtained from the input video is a reference dictionary. Then, it is determined whether the most similar or not sufficiently similar.
[0042]
<effect>
As described above, according to the specific example 1, the cold mirror 14 is provided on the front surface side of the lens of the camera 12, and the cold mirror 14 is made larger than the lens surface, and a range indicating the lens surface is indicated by the marking 14a. With this configuration, when the subject 1 performs the eye alignment, the alignment can be completed more easily, and the apparatus can have a higher human interface.
[0043]
In the first specific example, the cold mirror 14 is disposed so as to be in contact with the lens of the camera 12. However, the present invention is not limited to this configuration, and the cold mirror 14 may be located between the subject 1 and the camera 12. In this case, it is assumed that the size of the marking 14 a indicating the photographable range changes according to the position of the cold mirror 14.
[0044]
<< Specific Example 2 >>
In the specific example 2, visible light illumination is provided around the infrared light source so that the subject can check the image of the infrared light source reflected on the glasses or the like.
[0045]
<Constitution>
FIG. 7 is an external view showing the optical unit 30 of this specific example.
In the illustrated optical unit 30, a ring-shaped visible light illumination unit 35 is provided so as to surround the circumference of the circular infrared illumination unit 33. Here, the infrared light illumination unit 33 is illumination for brightly illuminating the iris to be photographed. On the other hand, the visible light illuminating unit 35 is not for illuminating the iris of the photographing target brightly like the infrared light illuminating unit 33, but for clearly showing the reflection of the illumination reflection on the glasses as described later. It is.
[0046]
FIG. 8 is a configuration diagram when the imaging device of the present invention is applied to an iris recognition device.
Here, since the control device 20 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. The optical unit 30 includes an optical control unit 31, a camera 32, an infrared light illumination unit 33, a cold mirror 34, and a visible light illumination unit 35.
[0047]
The optical control units 31 to the cold mirror 34 are the same as the optical control units 11 to the cold mirror 14 in the first embodiment. However, it is assumed that the cold mirror 34 of this specific example is formed in a size about the lens surface, and is not particularly marked. The visible light illuminating unit 35 is an illuminating unit provided to surround the infrared light illuminating unit 33, as shown in FIG. Controlled. Note that the infrared light illuminating unit 33 and the visible light illuminating unit 35 in FIG. 8 are shown as functional blocks, and therefore are shown as separate positional relationships.
[0048]
<motion>
First, the eye alignment operation will be described.
When capturing an eye image of a subject with the optical unit 10, first, the subject is positioned in front of the optical unit 10 so that his or her own eyes are reflected on the cold mirror 34. In addition, it is assumed that the subject of this specific example wears glasses.
[0049]
The subject is irradiated with the infrared light of the infrared light illuminator 33 and the visible light from the visible light illuminator 35. Here, since the infrared light illuminating unit 33 that irradiates the iris uses infrared light, no reflection of the infrared light illuminating unit 33 appears on the surface of the cold mirror 34. However, when the visible light from the visible light illumination unit 35 is reflected, it is reflected on the cold mirror 34. Therefore, the subject can know where the reflection of the infrared light illuminating unit 33 exists on his or her glasses. That is, since the visible light illuminating unit 35 has a shape provided along the periphery of the infrared light illuminating unit 33, the position of the reflected image of the visible light is a position including the image reflected by the infrared light illuminating unit 33. It is.
[0050]
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the influence of illumination reflection.
As shown in (a) of the figure, when the reflection of the illumination of the infrared light illuminating unit 33 is over the iris unit, the subject changes the angle of his / her face (glasses) to change the angle in the figure. The position of the reflection can be changed as shown in FIG. That is, when the illumination reflection is on the pupil, there is no particular problem since the iris recognition is not affected. On the other hand, when the illumination reflection is reflected on the iris, the iris portion is missing, so that highly accurate iris recognition cannot be performed. Therefore, as shown in (b) of the figure, the subject changes the angle of the face so that the reflection of the illumination of the infrared light illuminating unit 33 reflected on the eyeglasses is moved to a portion other than the iris. It is possible to shoot a perfect iris image.
[0051]
Further, the illumination reflection reflected on the glasses as shown in FIG. 9 is a reflection of the visible light illumination unit 35, and since this illumination reflection includes the illumination part of the infrared light illumination unit 33, this illumination reflection Is moved to a position other than the iris portion, the reflection portion of the infrared light illuminating portion 33 is always located at a position other than the iris portion.
[0052]
Since the cold mirror 34 transmits infrared light, the image of the iris illuminated by the infrared light illuminating unit 33 is captured without delay. The reflection of the visible light illuminating unit 35 does not affect the captured image because the cold mirror 34 reflects the visible light. That is, the configuration of the visible light illuminating unit 35 provided in this specific example does not have any disadvantage to the iris recognition performance. In addition, since the problem of reflection of the surface of the spectacles does not occur in the first place, the non-spectacled wearer has no influence on the iris recognition.
[0053]
The subsequent registration operation and collation operation are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[0054]
<effect>
As described above, according to the specific example 2, the cold mirror 34 is provided on the front side of the lens of the camera 32, and the visible light illuminator 35 is provided around the infrared light illuminator 33. The illumination reflection on the surface of the spectacles can be removed from the iris portion. Therefore, it is possible to use a device of a spectacle user who has not been able to cope with the related art, and it is possible to realize an imaging device with high human interface.
[0055]
In the specific example 2, the ring-shaped visible light illuminator 35 is provided outside the infrared light illuminator 33, but the present invention is not limited to this shape. For example, a plurality of visible light illuminators may be provided around the infrared light illuminator 33.
[0056]
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating another example of the visible light illumination unit.
In the drawing, (a) shows that the visible light illuminating unit 35a has four points of illumination, and (b) shows that the visible light illuminating unit 35b has six points of illumination. As described above, any shape may be used as long as the subject can confirm the size of the infrared light illumination unit 33.
[0057]
Further, in the specific example 2, the cold mirror 34 is formed to have a size about the lens surface and is not particularly marked, but may be a cold mirror having a marking having the same shape as that of the specific example 1. .
[0058]
Further, the specific examples 1 and 2 have been described as applied to an iris recognition device as an imaging device, but may be applied to any imaging device that captures an eye image of a subject.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a specific example 1 of an imaging device of the present invention.
FIG. 2 is an external view of an optical unit in a specific example 1 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating details of an individual recognition unit in a specific example 1 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an image of an eye on a cold mirror in a specific example 1 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart of a registration operation in the specific example 1 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart of a collation operation in a specific example 1 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 7 is an external view of an optical unit in a specific example 2 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a specific example 2 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an influence of illumination reflection in a specific example 2 of the imaging apparatus of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of the visible light illuminating unit in the specific example 2 of the imaging device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 subject 1a eyes 12, 32 camera (imaging unit)
13 Illumination unit 14, 34 Cold mirror 14a Marking 33 Infrared light illumination unit 35 Visible light illumination unit

Claims

In an imaging device that irradiates infrared light to the subject's eyes and captures a reflected image of the subject with an imaging unit,
Having a wavelength selection characteristic of transmitting the infrared light and reflecting the visible light, a cold for a subject to perform photographing alignment by viewing an image of the subject's own eye projected on the surface thereof. A mirror is arranged between the imaging unit and the subject,
An imaging apparatus comprising: a visible light illuminating unit that irradiates the subject around the infrared light illuminating unit .