JP3768225B2 - 画像処理方法、画像処理装置、撮影装置および画像出力装置 - Google Patents
画像処理方法、画像処理装置、撮影装置および画像出力装置 Download PDFInfo
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、虹彩画像に係る個人情報を保護する技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、虹彩画像を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のＡＴＭ（Automated Teller Machine）およびＰＣログイン用途などに利用され始めている。特に、特許文献１に記載された方法は、世界各国においてすでに商品化がなされており、事実上の世界標準方式となりつつある。
【０００３】
特許文献１の方式では、虹彩を撮影した画像から虹彩領域を切り出し、虹彩領域を極座標で表現した後、2D Gabor Waveletフィルタリングを行い、虹彩コードを生成する。予め登録しておいた虹彩コードと、認証時に撮影した画像から生成された虹彩コードとを比較することにより、個人認証を行う。
【０００４】
また、個人のプライバシー保護のための従来技術として、監視カメラ用途において、画像中の人物の体や顔に、モザイク処理や一色に塗りつぶす処理を施すものがある（例えば、特許文献２，３，４参照）。
【特許文献１】
特許第３３０７９３６号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６１７８９号公報
【特許文献３】
特開２０００−２７８５８４号公報
【特許文献４】
特開２００１−１８６５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、撮像装置や表示装置の高解像度化に伴い、あえて眼近辺の画像をズーム撮影しなくても、虹彩画像を、虹彩認証に必要な解像度（例えば虹彩直径で約200ピクセル程度）で取得することが可能になっている。このため、個人データである虹彩画像が、他人によって簡単に取得されてしまい、他人へのなりすまし認証に不正使用されるおそれがある。
【０００６】
特に、俳優や著名人など各種メディアに登場する頻度の高い人は、いわば、個人データである虹彩画像を自ら頻繁に公開しているのに等しいことになる。また昨今、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの普及によって、俳優や著名人以外の一般の人であっても、悪意ある者によって虹彩画像を盗撮される危険性も高まっている。
【０００７】
一方、特許文献２〜４では、監視カメラなどで撮影した画像について、プライバシー保護の観点から、その人物が特定できないように、すなわち誰であるかが分からないようにするために、体や顔にモザイク処理や塗りつぶし処理を施す技術が示されている。しかしながら、上述したような虹彩に係る個人データを保護するための画像処理に関しては、本願発明者らが調査した限りでは、開示や示唆がなされた文献などは見当たらない。
【０００８】
前記の問題に鑑み、本発明は、人の顔を含む画像について、虹彩に係る個人データを不正利用されないように保護することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、原画像から、眼の虹彩領域を検出し、検出した虹彩領域に対して、その人固有の特徴データが抽出できないように、画像変換を行うものである。これにより、虹彩領域の画像から、その人固有の特徴データが抽出できなくなるため、たとえ悪意ある者が原画像から虹彩画像を取得しても、その虹彩画像は認証には利用できないので、虹彩画像の不正使用による他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【００１０】
また、ここでの画像変換は、原画像に不自然さを与えないものであるのが好ましい。原画像に不自然さを与えないとは、例えば、画像を見た人が、虹彩領域にはあくまでも虹彩が映されていると認識するように、画像変換を行うことである。言い方を変えると、画像変換されたことが分からないように、画像変換を行うことである。あるいは、画像における虹彩以外の領域（例えば、顔や姿など）からその人が識別できるように、いわば個人が特定・識別できる程度に、画像変換を行うことである。このように原画像に不自然さを与えない画像変換を行うことによって、映画等の鑑賞用コンテンツにも、本発明を利用することができる。
【００１１】
具体的には本発明は、画像処理方法として、原画像から人の眼の虹彩領域を検出する第１のステップと、前記第１のステップにおいて検出した虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う第２のステップと、虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力する第３のステップとを備えたものである。そして、前記画像変換は、虹彩領域を複数の領域に分割し、分割した各領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、他の虹彩画像との間で、所定の順またはランダムに並べ替えるものである。または、前記画像変換は、虹彩領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像に置換するものである。または、前記画像変換は、虹彩領域の画像に、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像を重畳するものである。
【００１２】
また、前記本発明に係る画像処理方法における第２のステップは、虹彩領域の画像を空間周波数に応じて分解し、分解後の所定の帯域の画像に対して所定の変換を行い、各帯域の画像を再合成するのが好ましい。
【００１３】
また、前記本発明に係る画像処理方法における第２のステップは、検出した虹彩領域が所定のサイズよりも小さいとき、前記画像変換を行わないのが好ましい。
【００１４】
また、前記本発明に係る画像処理方法における第２のステップは、検出した虹彩領域について反射成分分離を行い、拡散反射画像および鏡面反射画像を得るステップと、前記拡散反射画像に対して前記画像変換を行うステップと、前記画像変換後の画像に前記鏡面反射画像を加算するステップとを有するのが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、画像処理装置として、原画像から人の眼の虹彩領域を検出する虹彩検出部と、前記虹彩検出部によって検出された虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う画像変換部とを備え、虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力するものである。そして、前記画像変換部における画像変換は、虹彩領域を複数の領域に分割し、分割した各領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、他の虹彩画像との間で、所定の順またはランダムに並べ替えるものである。または、前記画像変換部における画像変換は、虹彩領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像に置換するものである。または、前記画像変換部における画像変換は、虹彩領域の画像に、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン 画像を重畳するものである。
【００１６】
また、本発明は、撮影装置として、撮影部と、前記撮影部によって撮影された画像を前記原画像として入力する前記画像処理装置とを備えたものである。
【００１７】
また、本発明は、画像出力装置として、前記画像処理装置と、前記画像処理装置から出力された画像変換後の画像を可視化して出力する出力部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、画像変換によって、虹彩領域の画像からその人固有の特徴データが抽出できなくなるので、虹彩画像の不正使用による他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。また、ここでの画像変換を、原画像に不自然さを与えないものにすることによって、映画等の鑑賞用コンテンツにも利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。以下、図１のフローに従って、本実施形態に係る画像処理方法について説明する。
【００２１】
まず、ステップＳ１（第１のステップ）において、人の顔を含む原画像から、その人の眼の虹彩領域を検出する。ここで、虹彩領域とは、厳密には、図２（ａ）に示すような、虹彩外縁（虹彩と強膜との境界）と瞳孔外縁（瞳孔と虹彩との境界）とによって囲まれた領域のことである。人物の顔が正面から撮影されている場合は、虹彩外縁および瞳孔外縁は円で近似することができる。一方、人物の顔が斜めから撮影されている場合は、虹彩外縁および瞳孔外縁は楕円で近似すればよい。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、虹彩領域を、虹彩外縁のみによって囲まれた領域としてもよい。また、虹彩領域に上瞼または下瞼がかかっている場合は、瞼がかかっている領域を除いた部分を虹彩領域とすればよい。
【００２３】
なお、原画像から虹彩領域を検出する方法は、特定の方法である必要はない。例えば、原画像から人物領域を検出する技術、人物領域から人物頭部を検出する技術、および人物頭部から虹彩領域を検出する技術を組み合わせて、用いてもよい。
【００２４】
次に、ステップＳ２（第２のステップ）において、第１のステップＳ１において検出した虹彩領域に画像変換を施す。ここでの画像変換は、その人固有の特徴データが、虹彩領域の画像から抽出できないように、するものであればよい。
【００２５】
具体的には、画像変換は、次のような方法によって行う。もちろん、これらの方法を組み合わせて用いてもかまわない。
【００２６】
＜方法１＞
図３のように、瞳孔中心（または虹彩中心）を通る複数の線分を用いて、虹彩領域を円周方向に分割する。そして、分割された虹彩領域を、所定の順またはランダムに並び替える。並び替えの一例を図４に示す。図４（ａ）に示すように、分割された各虹彩領域に「１」から「１６」までの番号を割り当て、これらを図４（ｂ）に示すように、所定の順で並び替える。所定の順で並び替える場合は、この順番は秘密にしておく必要がある。
【００２７】
なお、原画像に人物の両眼が含まれている場合は、分割された各虹彩領域を両眼間で並び替えてもよい。また原画像に複数人の虹彩が含まれている場合は、分割された各虹彩領域を人物間で並び替えてもよい。両目間または人物間の虹彩領域の大きさが異なる場合は、拡大・縮小処理を行い、大きさを揃えた後、並び替えればよい。人物間の虹彩の色が異なる場合には、色変換を行ない、色を揃えた後、並び替えればよい。画像中の人物の顔が斜めから撮影されている場合には、一次変換を行い、形状を揃えた後、並び替えればよい。
【００２８】
このように、虹彩領域を、円周方向に分割して並び替えることによって、原画像から虹彩画像を取得しても、これを不正に認証に用いることはできなくなる。なお、虹彩領域の分割は、必ずしも円周方向に行う必要はなく、不自然に見えない方法であれば、他の分割方法を用いてもよい。
【００２９】
また、上述の特許文献２〜４に開示された技術では、個人のプライバシー保護のために、その人が誰であるか特定できないように、人物の体や顔の領域に、モザイク処理や一色に塗りつぶす処理を施している。このため、映画等の鑑賞用途のコンテンツに適用すると、画像に不自然さが生じ、鑑賞者に違和感を与えることになる。これに対して本方法によると、画像変換しても虹彩領域にはあくまでも虹彩が映されるため、変換後の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００３０】
なお、虹彩領域を分割して並び替えた場合、領域同士の継ぎ目が目立つ可能性がある。このような場合は、虹彩画像の低域周波数成分はそのままにして、高域周波数成分のみを並び替えればよい。すなわち図５に示すように、虹彩画像を空間周波数に応じて複数に分解する。具体的には、虹彩領域にＬＰＦ（Low Pass Filter）、ＢＰＦ（Band Pass Filter）およびＨＰＦ（High Pass Filter）をそれぞれ適用して、低域画像、中域画像および高域画像を生成する。そして高域画像に対して、上述の並び替え処理を行い、その後、全帯域の画像を加算することによって再合成する。
【００３１】
このようにすれば、領域同士の継ぎ目がより一層目立たなくなる。しかも、高周波成分のみに画像変換が行われるため、人間の目に比較的視認し易い低周波成分は被写体の人物の虹彩パタンのままであり、したがって、変換後の画像がより自然に見えるという利点がある。しかも、高周波成分が変換されているため、元の虹彩画像の特徴データは抽出できないので、これを不正に認証に用いることはできない。
【００３２】
なお、画像変換を行う周波数の範囲は、高周波部分に限られるものではなく、他の範囲であってもよい。また、予め定めた所定の周波数成分ではなく、ランダムに選択した周波数成分に画像変換を行うようにしてもよい。この場合、第三者が復元することがより困難になる。さらに、上述の例では、３つの周波数帯域に分解したが、分解する帯域の個数は他の数でもよい。また、画像変換を行う帯域も、１個に限られるものではなく、複数であってもよい。
【００３３】
また空間周波数は、直交座標系における周波数でもよいし、瞳孔中心または虹彩中心を原点とする極座標系における周波数でもよい。
【００３４】
なお、ここで説明した、分割した虹彩領域を所定の順で並び替える技術は、虹彩画像の送受信に転用することも可能である。すなわち、並び替える順番を送り手と受け手のみで共有することによって、虹彩画像を暗号化して安全に送受信することができる。
【００３５】
＜方法２＞
図６に示すように、原画像中の虹彩領域の画像を、予め準備した所定の虹彩パタン画像に置換する。所定の虹彩パタン画像としては、例えば、複数人の虹彩パタンの平均画像や、ある人の両眼の虹彩パタンの平均画像等を用いればよい。所定の虹彩パタン画像のサイズが虹彩領域と異なる場合は、拡大・縮小処理を行い、大きさを揃えた後、置換すればよい。また、色が異なる場合は、色変換を行い、色を揃えた後、置換すればよい。さらに、原画像中の人物の顔が斜めから撮影されている場合は、一次変換を行い、形状を揃えた後、置換すればよい。その他には、人工的に作成した擬似の虹彩画像を、所定の虹彩パタン画像として用いてもかまわない。
【００３６】
このように、虹彩領域を、予め準備した虹彩パタン画像に置換することによって、原画像から虹彩画像を取得しても、これを不正に認証に用いることはできなくなる。また、モザイク等の画像変換と異なり、画像変換しても虹彩領域にはあくまでも虹彩が映されるため、変換後の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００３７】
なお、図５のように、虹彩画像を空間周波数に応じて複数に分解し、所定の周波数成分に対して、または、ランダムに選択した周波数成分に対して、本方法のような置換を行ってもよい。その後、全帯域の画像を加算することによって再合成する。また、特殊な例として、高周波成分の画像を全画素の輝度値が０である画像と置換してもよい。この方法は、虹彩画像にＬＰＦを適用し、認証に必要な高周波成分を除去することに相当する。
【００３８】
＜方法３＞
図７に示すように、原画像中の虹彩領域の画像に、予め準備した所定の虹彩パタン画像を重畳する。画像の重畳は、ブレンド比α（０＜α＜１）を導入して、
Ｉ３＝α・Ｉ１＋（１−α）・Ｉ２
のように、対応する画素毎に計算して行う。ここで、Ｉ１は原画像の輝度値、Ｉ２は重畳する画像の輝度値、Ｉ３は重畳後の画像の輝度値である。なお、α＝０のときは、方法２で述べた置換と同等の処理になる。
【００３９】
所定の虹彩パタン画像としては、例えば、周囲光の虹彩領域への映り込みを模した画像でもよいし、ある特定人の虹彩パタン画像でもよい。所定の虹彩パタン画像のサイズが虹彩領域と異なる場合は、拡大・縮小処理を行い、大きさを揃えた後、重畳すればよい。また、色が異なる場合は、色変換を行い、色を揃えた後、重畳すればよい。さらに、原画像中の人物の顔が斜めから撮影されている場合は、一次変換を行い、形状を揃えた後、重畳すればよい。その他には、人工的に作成した擬似の虹彩画像を、所定の虹彩パタン画像として用いてもかまわない。
【００４０】
このように、虹彩領域に、予め準備した所定の虹彩パタン画像を重畳することによって、原画像から虹彩画像を取得しても、これを不正に認証に用いることはできなくなる。また、モザイク等の画像変換と異なり、実世界で実際に起こる映り込み画像を重畳したり、人物の実際の虹彩画像や人工的に作成した虹彩画像を重畳したりして、合成虹彩画像を作成するため、変換後の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００４１】
なお、図５のように、虹彩画像を空間周波数に応じて複数に分解し、所定の周波数成分に対して、またはランダムに選択した周波数成分に対して、本方法のような重畳を行ってもよい。
【００４２】
＜方法４＞
原画像中の虹彩領域に電子透かしを埋め込む。電子透かしは特定の技術である必要はなく、任意の技術が利用できる。そして、後述するような電子透かし対応の虹彩認証装置を用いることによって、不正使用を阻止できる。すなわち、虹彩領域に電子すかしを埋め込み、対応する認証装置を用いることによって、映像中から虹彩画像を取得しても、不正に認証に用いることはできなくなる。また、モザイク等の画像変換とは異なり、電子透かしの場合は、見た目の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００４３】
図８は本実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図８の画像処理装置１は上述の画像処理方法を実行可能に構成されており、虹彩検出部１１および画像変換部１２を備えている。
【００４４】
原画像は虹彩検出部１１に入力される。虹彩検出部１１はステップＳ１と同様の処理を行い、入力された原画像から人の眼の虹彩領域を検出する。そして、検出した虹彩領域の位置情報と原画像を、画像変換部１２に供給する。画像変換部１２は第２のステップＳ２と同様の処理を行い、虹彩領域に対して、その人固有の特徴データが抽出できないように、画像変換を行う。
【００４５】
図９は本実施形態に係る撮影装置の構成を示すブロック図である。図９の撮影装置は、図８の画像処理装置１と、撮影部１０とを備えている。本発明に係る撮影装置は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなど、画像を撮影する装置一般を含む。
【００４６】
撮影部１０はレンズおよび撮像素子（図示せず）を備えており、静止画または動画を撮影する。撮影部１０によって撮影された画像は、原画像として画像処理装置１に入力され、以後上述したような画像処理が実行される。動画の場合は、画像処理は各フィールド画像または各フレーム画像に対してそれぞれ行われ、処理後の各フィールド画像または各フレーム画像を用いて生成した動画像が、画像処理装置１から最終的に出力される。
【００４７】
なお、撮影部１０と画像処理装置１とは一体化して構成してもよい。これにより、画像処理前の原画像を取り出すことがきわめて困難になり、セキュリティレベルがより高くなる。すなわち、撮影部１０および画像処理装置１を単一のＬＳＩとして構成するのが好ましい。
【００４８】
図１０は本実施形態に係る画像出力装置の構成を示すブロック図である。図１０の画像出力装置は、図８の画像処理装置１と、出力部２０とを備えている。本発明に係る画像出力装置は、モニタ、ＴＶ、プリンタなど、画像データを可視化して出力する装置一般を含む。
【００４９】
原画像は画像処理装置１によって上述のように画像処理される。動画の場合は、画像の処理は各フィールド画像または各フレーム画像に対してそれぞれ行なわれ、処理後の各フィールド画像または各フレーム画像を用いて生成した動画像が、画像処理装置１から出力される。出力部２０は、画像変換部１から出力された画像変換後の画像を、モニタに表示したり、あるいは紙等に印刷したりすることによって可視化して出力する。
【００５０】
以上のように本実施形態によると、虹彩領域に、その人固有の特徴データが抽出できないような、画像変換が施されるので、虹彩画像の不正使用による他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【００５１】
なお、本発明に係る画像変換の方法は、ここで示したものに限られるものではなく、虹彩領域から、その人固有の特徴データが抽出できないようにするものであればよい。そして、原画像に不自然さを与えない方が好ましいが、多少不自然さを与える方法であっても、かまわない。
【００５２】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。図１１において、ステップＳ１，Ｓ２では第１の実施形態と同様の処理を行う。本実施形態では、ステップＳ３において、ステップＳ１で検出した虹彩領域が所定のサイズ以上か否かを判断し、所定のサイズよりも小さいときは、ステップＳ２の画像変換を行わないで処理を終了する。具体的には、例えば、虹彩領域の直径が所定の閾値ＴＨ（画素）未満の場合は、画像変換を施さないで処理を終了する。ステップＳ２，Ｓ３が本発明の第２のステップに相当する。
【００５３】
現在商品化されている虹彩認証システムでは、虹彩画像の直径が２００〜３００画素程度となるような比較的高い解像度で撮影を行っている。低い解像度の虹彩画像を認証に用いた場合、認証に必要な情報量が不足するため、本人棄却率（ＦＲＲ：False Rejection Rate）が増加する。よって、虹彩領域の大きさが、認証に用いることができないほど小さい場合には、画像変換を行う必要がない。本実施形態はこのような知見に基づいてなされたものである。
【００５４】
例えば、図１２（ａ）のような複数の人物を含む原画像について、直径が閾値ＴＨ以上の虹彩領域の個数が０であったとする。この場合、全ての虹彩領域について、画像変換を行わないで処理を終了する。一方、図１２（ｂ）のような人の顔がクローズアップされて撮影された原画像において、両眼の虹彩領域の直径がともに閾値ＴＨ以上であったとする。この場合は、２個の虹彩領域について、それぞれ画像変換を行う。もちろん、複数の人物を含む原画像において、近くで撮影された人の虹彩直径が閾値ＴＨ以上であり、遠くで撮影された人の虹彩直径が閾値ＴＨ未満であった場合、前者の虹彩領域については画像変換を施し、後者の虹彩領域については画像変換を施さない。
【００５５】
なお、ここでの閾値ＴＨは、例えば、大規模な虹彩画像データベースを用いて自動的に決定することができる。すなわち、認証する虹彩画像のサイズ（直径）を変化させて、虹彩直径に対する本人棄却率の変化を調べ、本人棄却率が十分大きくなるような虹彩直径の値を閾値ＴＨとして設定すればよい。もちろん、他の設定方法を用いてもよい。
【００５６】
このように本実施形態によると、認証用途に不向きである低解像度の虹彩画像については画像変換を施さないので、処理量を削減することができる。なお、ここでは、虹彩領域の大きさを直径で特定したが、虹彩領域の面積（画素数）など他の指標を用いてもかまわない。
【００５７】
なお、図８〜図１０の構成において本実施形態に係る画像処理を実行する場合には、画像変換部１２によってステップＳ２，Ｓ３の処理を実行するようにすればよい。
【００５８】
（第３の実施形態）
図１３は本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。図１３において、ステップＳ１では第１の実施形態と同様の処理を行う。そしてステップＳ４において、ステップＳ１で検出した虹彩領域に対して、拡散反射画像と鏡面反射画像への反射成分分離を行う。ステップＳ２では、ステップＳ４で得られた拡散反射画像を対象として、第１の実施形態と同様の画像変換を行う。そしてステップＳ５では、ステップＳ２における画像変換後の画像に、ステップＳ４で得られた鏡面反射画像を加算することによって、画像の再合成を行う。ステップＳ４，Ｓ２，Ｓ５によって、本発明の第２のステップが構成されている。
【００５９】
撮影された虹彩領域には、虹彩前方の物体が角膜表面に映り込むことによって、映り込み（鏡面反射成分）が重畳していることが多い。映り込みを含めた虹彩領域に対して画像変換を行うと、処理後の画像が不自然になる場合がある。本実施形態は、このような問題に対処するため、反射成分の分離を行った後に拡散反射成分のみに画像変換を行い、その後、分離された鏡面反射成分と再合成を行うことによって、処理後の画像の不自然さを軽減するものである。
【００６０】
図１４は本実施形態に係る画像処理の例を概念的に示す図である。例えば、図１４（ａ）のような鏡面反射（映り込み）を含んだ原画像について、反射成分分離を行い、図１４（ｂ）の拡散反射画像と図１４（ｃ）の鏡面反射画像とを得る。そして図１４（ｂ）の拡散反射画像に対して画像変換（例えばここでは置換）を行い、図１４（ｄ）の画像を得る。さらに、図１４（ｄ）の画像変換後の画像と、図１４（ｃ）の鏡面反射画像とを加算して、図１４（ｅ）のような画像を得る。
【００６１】
ステップＳ４における反射成分分離は、任意の方法を用いることができる。例えば、鏡面反射（映り込み）を起こす光源の入射角がブリュースター角と等しい場合は、偏光フィルタを用いて拡散反射成分と鏡面反射成分を完全に分離することができる。もちろん、拡散反射成分と鏡面反射成分を分離することができる手法であれば、他の方法でもかまわない。
【００６２】
なお、ステップＳ２における画像変換は置換に限られるものではなく、第１の実施形態で説明した方法やその他の方法でもよい。
【００６３】
このように本実施形態によると、撮影時の光源（虹彩前景）に依存する映り込み（鏡面反射）を分離した後、拡散反射画像のみに対して画像変換を行い、その後、鏡面反射画像と再合成するので、より自然な画像変換を行うことができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第１の実施形態に係る画像変換に電子透かしの埋め込みを用いる場合に対応した、虹彩認証装置に関するものである。図１５は本実施形態に係る虹彩認証装置の構成を示すブロック図であり、原画像から人の眼の虹彩領域を検出する虹彩検出部３０と、虹彩検出部３０によって検出された虹彩領域の画像を用いて認証を行う認証部３１と、虹彩領域について所定の電子透かしの有無を検出する電子透かし検出部３２と、電子透かし検出部３２の出力、すなわち所定の電子透かしの有無に応じて、認証部３１の認証動作の実行／停止を制御する制御部３３とを備えている。
【００６５】
図１５の虹彩認証装置は、虹彩領域画像に電子透かしが埋め込まれているとき、所定の動作、例えば認証動作の停止を行う。もちろん、画像変換によって埋め込む電子透かしと、虹彩認証装置によって検出する電子透かしとは共通である必要がある。
【００６６】
虹彩検出部３０は、第１の実施形態におけるステップＳ１と同様の処理を行い、虹彩領域の位置を検出する。検出された虹彩領域の位置、および原画像は、認証部３１および電子透かし検出部３２に送られる。認証部３１は原画像の虹彩領域の画像を用いて虹彩認証を行う。虹彩認証の方法として、例えば、特許文献１の方法を用いることができる。もちろん、他の虹彩認証方法でもかまわない。
【００６７】
電子透かし検出部３２は原画像の虹彩領域に所定の電子透かしが埋め込まれているか否かを検出する。得られた電子透かしの有無に関する情報は、制御部４０に送られる。制御部４０は、電子透かしが埋め込まれているとき、この虹彩画像は不正に取得されたものであると判断して、認証を中断する命令を認証部３１に送信する。これによって、認証部３１における認証動作が停止される。
【００６８】
なお、虹彩領域に電子透かしが埋め込まれているときの所定の処理としては、認証動作を停止する以外にも、例えば、不正認証の可能性があるとして、警備室や警備会社、警察等の所定の場所・組織に通報するといったものが考えられる。
【００６９】
以上のように本実施形態によると、虹彩画像に電子透かしが埋め込まれているとき、認証動作の停止など所定の動作が実行されるので、他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、虹彩画像に電子透かしが埋め込まれているとき、これを不正に取得されたものであると判断したが、逆に、虹彩認証装置の撮影手段によって電子透かしが虹彩画像に必ず埋め込まれるようにしておき、虹彩画像に電子透かしが埋め込まれていないときは、撮影手段を介さずに虹彩検出部に不正に画像信号を送る等して虹彩画像を不正に取得したものと判断するようにしてもよい。この場合、制御部４０は、電子透かしが埋め込まれていないとき、認証部３１の認証動作を停止させる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、虹彩画像からその人固有の特徴データを抽出できなくするので、例えば、虹彩画像を用いた個人認証において、他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。
【図２】虹彩領域を示す概念図である。
【図３】虹彩領域の分割の例を示す図である。
【図４】画像変換としての並び替えの一例を示す図である。
【図５】虹彩画像を空間周波数に応じて分解し、所定の周波数成分に対して画像変換を行う処理の概念図である。
【図６】画像変換としての置換を示す図である。
【図７】画像変換としての重畳を示す図である。
【図８】本発明に係る画像処理装置のブロック図である。
【図９】本発明に係る撮影装置のブロック図である。
【図１０】本発明に係る画像出力装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態の処理を概念的に示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態の処理を概念的に示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る虹彩認証装置のブロック図である。
【０００１】
本発明は、虹彩画像に係る個人情報を保護する技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、虹彩画像を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のＡＴＭ（Automated Teller Machine）およびＰＣログイン用途などに利用され始めている。特に、特許文献１に記載された方法は、世界各国においてすでに商品化がなされており、事実上の世界標準方式となりつつある。
【０００３】
特許文献１の方式では、虹彩を撮影した画像から虹彩領域を切り出し、虹彩領域を極座標で表現した後、2D Gabor Waveletフィルタリングを行い、虹彩コードを生成する。予め登録しておいた虹彩コードと、認証時に撮影した画像から生成された虹彩コードとを比較することにより、個人認証を行う。
【０００４】
また、個人のプライバシー保護のための従来技術として、監視カメラ用途において、画像中の人物の体や顔に、モザイク処理や一色に塗りつぶす処理を施すものがある（例えば、特許文献２，３，４参照）。
【特許文献１】
特許第３３０７９３６号公報
【特許文献２】
特開２０００−２６１７８９号公報
【特許文献３】
特開２０００−２７８５８４号公報
【特許文献４】
特開２００１−１８６５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、撮像装置や表示装置の高解像度化に伴い、あえて眼近辺の画像をズーム撮影しなくても、虹彩画像を、虹彩認証に必要な解像度（例えば虹彩直径で約200ピクセル程度）で取得することが可能になっている。このため、個人データである虹彩画像が、他人によって簡単に取得されてしまい、他人へのなりすまし認証に不正使用されるおそれがある。
【０００６】
特に、俳優や著名人など各種メディアに登場する頻度の高い人は、いわば、個人データである虹彩画像を自ら頻繁に公開しているのに等しいことになる。また昨今、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの普及によって、俳優や著名人以外の一般の人であっても、悪意ある者によって虹彩画像を盗撮される危険性も高まっている。
【０００７】
一方、特許文献２〜４では、監視カメラなどで撮影した画像について、プライバシー保護の観点から、その人物が特定できないように、すなわち誰であるかが分からないようにするために、体や顔にモザイク処理や塗りつぶし処理を施す技術が示されている。しかしながら、上述したような虹彩に係る個人データを保護するための画像処理に関しては、本願発明者らが調査した限りでは、開示や示唆がなされた文献などは見当たらない。
【０００８】
前記の問題に鑑み、本発明は、人の顔を含む画像について、虹彩に係る個人データを不正利用されないように保護することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、原画像から、眼の虹彩領域を検出し、検出した虹彩領域に対して、その人固有の特徴データが抽出できないように、画像変換を行うものである。これにより、虹彩領域の画像から、その人固有の特徴データが抽出できなくなるため、たとえ悪意ある者が原画像から虹彩画像を取得しても、その虹彩画像は認証には利用できないので、虹彩画像の不正使用による他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【００１０】
また、ここでの画像変換は、原画像に不自然さを与えないものであるのが好ましい。原画像に不自然さを与えないとは、例えば、画像を見た人が、虹彩領域にはあくまでも虹彩が映されていると認識するように、画像変換を行うことである。言い方を変えると、画像変換されたことが分からないように、画像変換を行うことである。あるいは、画像における虹彩以外の領域（例えば、顔や姿など）からその人が識別できるように、いわば個人が特定・識別できる程度に、画像変換を行うことである。このように原画像に不自然さを与えない画像変換を行うことによって、映画等の鑑賞用コンテンツにも、本発明を利用することができる。
【００１１】
具体的には本発明は、画像処理方法として、原画像から人の眼の虹彩領域を検出する第１のステップと、前記第１のステップにおいて検出した虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う第２のステップと、虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力する第３のステップとを備えたものである。そして、前記画像変換は、虹彩領域を複数の領域に分割し、分割した各領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、他の虹彩画像との間で、所定の順またはランダムに並べ替えるものである。または、前記画像変換は、虹彩領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像に置換するものである。または、前記画像変換は、虹彩領域の画像に、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像を重畳するものである。
【００１２】
また、前記本発明に係る画像処理方法における第２のステップは、虹彩領域の画像を空間周波数に応じて分解し、分解後の所定の帯域の画像に対して所定の変換を行い、各帯域の画像を再合成するのが好ましい。
【００１３】
また、前記本発明に係る画像処理方法における第２のステップは、検出した虹彩領域が所定のサイズよりも小さいとき、前記画像変換を行わないのが好ましい。
【００１４】
また、前記本発明に係る画像処理方法における第２のステップは、検出した虹彩領域について反射成分分離を行い、拡散反射画像および鏡面反射画像を得るステップと、前記拡散反射画像に対して前記画像変換を行うステップと、前記画像変換後の画像に前記鏡面反射画像を加算するステップとを有するのが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、画像処理装置として、原画像から人の眼の虹彩領域を検出する虹彩検出部と、前記虹彩検出部によって検出された虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う画像変換部とを備え、虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力するものである。そして、前記画像変換部における画像変換は、虹彩領域を複数の領域に分割し、分割した各領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、他の虹彩画像との間で、所定の順またはランダムに並べ替えるものである。または、前記画像変換部における画像変換は、虹彩領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像に置換するものである。または、前記画像変換部における画像変換は、虹彩領域の画像に、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン 画像を重畳するものである。
【００１６】
また、本発明は、撮影装置として、撮影部と、前記撮影部によって撮影された画像を前記原画像として入力する前記画像処理装置とを備えたものである。
【００１７】
また、本発明は、画像出力装置として、前記画像処理装置と、前記画像処理装置から出力された画像変換後の画像を可視化して出力する出力部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、画像変換によって、虹彩領域の画像からその人固有の特徴データが抽出できなくなるので、虹彩画像の不正使用による他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。また、ここでの画像変換を、原画像に不自然さを与えないものにすることによって、映画等の鑑賞用コンテンツにも利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。以下、図１のフローに従って、本実施形態に係る画像処理方法について説明する。
【００２１】
まず、ステップＳ１（第１のステップ）において、人の顔を含む原画像から、その人の眼の虹彩領域を検出する。ここで、虹彩領域とは、厳密には、図２（ａ）に示すような、虹彩外縁（虹彩と強膜との境界）と瞳孔外縁（瞳孔と虹彩との境界）とによって囲まれた領域のことである。人物の顔が正面から撮影されている場合は、虹彩外縁および瞳孔外縁は円で近似することができる。一方、人物の顔が斜めから撮影されている場合は、虹彩外縁および瞳孔外縁は楕円で近似すればよい。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、虹彩領域を、虹彩外縁のみによって囲まれた領域としてもよい。また、虹彩領域に上瞼または下瞼がかかっている場合は、瞼がかかっている領域を除いた部分を虹彩領域とすればよい。
【００２３】
なお、原画像から虹彩領域を検出する方法は、特定の方法である必要はない。例えば、原画像から人物領域を検出する技術、人物領域から人物頭部を検出する技術、および人物頭部から虹彩領域を検出する技術を組み合わせて、用いてもよい。
【００２４】
次に、ステップＳ２（第２のステップ）において、第１のステップＳ１において検出した虹彩領域に画像変換を施す。ここでの画像変換は、その人固有の特徴データが、虹彩領域の画像から抽出できないように、するものであればよい。
【００２５】
具体的には、画像変換は、次のような方法によって行う。もちろん、これらの方法を組み合わせて用いてもかまわない。
【００２６】
＜方法１＞
図３のように、瞳孔中心（または虹彩中心）を通る複数の線分を用いて、虹彩領域を円周方向に分割する。そして、分割された虹彩領域を、所定の順またはランダムに並び替える。並び替えの一例を図４に示す。図４（ａ）に示すように、分割された各虹彩領域に「１」から「１６」までの番号を割り当て、これらを図４（ｂ）に示すように、所定の順で並び替える。所定の順で並び替える場合は、この順番は秘密にしておく必要がある。
【００２７】
なお、原画像に人物の両眼が含まれている場合は、分割された各虹彩領域を両眼間で並び替えてもよい。また原画像に複数人の虹彩が含まれている場合は、分割された各虹彩領域を人物間で並び替えてもよい。両目間または人物間の虹彩領域の大きさが異なる場合は、拡大・縮小処理を行い、大きさを揃えた後、並び替えればよい。人物間の虹彩の色が異なる場合には、色変換を行ない、色を揃えた後、並び替えればよい。画像中の人物の顔が斜めから撮影されている場合には、一次変換を行い、形状を揃えた後、並び替えればよい。
【００２８】
このように、虹彩領域を、円周方向に分割して並び替えることによって、原画像から虹彩画像を取得しても、これを不正に認証に用いることはできなくなる。なお、虹彩領域の分割は、必ずしも円周方向に行う必要はなく、不自然に見えない方法であれば、他の分割方法を用いてもよい。
【００２９】
また、上述の特許文献２〜４に開示された技術では、個人のプライバシー保護のために、その人が誰であるか特定できないように、人物の体や顔の領域に、モザイク処理や一色に塗りつぶす処理を施している。このため、映画等の鑑賞用途のコンテンツに適用すると、画像に不自然さが生じ、鑑賞者に違和感を与えることになる。これに対して本方法によると、画像変換しても虹彩領域にはあくまでも虹彩が映されるため、変換後の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００３０】
なお、虹彩領域を分割して並び替えた場合、領域同士の継ぎ目が目立つ可能性がある。このような場合は、虹彩画像の低域周波数成分はそのままにして、高域周波数成分のみを並び替えればよい。すなわち図５に示すように、虹彩画像を空間周波数に応じて複数に分解する。具体的には、虹彩領域にＬＰＦ（Low Pass Filter）、ＢＰＦ（Band Pass Filter）およびＨＰＦ（High Pass Filter）をそれぞれ適用して、低域画像、中域画像および高域画像を生成する。そして高域画像に対して、上述の並び替え処理を行い、その後、全帯域の画像を加算することによって再合成する。
【００３１】
このようにすれば、領域同士の継ぎ目がより一層目立たなくなる。しかも、高周波成分のみに画像変換が行われるため、人間の目に比較的視認し易い低周波成分は被写体の人物の虹彩パタンのままであり、したがって、変換後の画像がより自然に見えるという利点がある。しかも、高周波成分が変換されているため、元の虹彩画像の特徴データは抽出できないので、これを不正に認証に用いることはできない。
【００３２】
なお、画像変換を行う周波数の範囲は、高周波部分に限られるものではなく、他の範囲であってもよい。また、予め定めた所定の周波数成分ではなく、ランダムに選択した周波数成分に画像変換を行うようにしてもよい。この場合、第三者が復元することがより困難になる。さらに、上述の例では、３つの周波数帯域に分解したが、分解する帯域の個数は他の数でもよい。また、画像変換を行う帯域も、１個に限られるものではなく、複数であってもよい。
【００３３】
また空間周波数は、直交座標系における周波数でもよいし、瞳孔中心または虹彩中心を原点とする極座標系における周波数でもよい。
【００３４】
なお、ここで説明した、分割した虹彩領域を所定の順で並び替える技術は、虹彩画像の送受信に転用することも可能である。すなわち、並び替える順番を送り手と受け手のみで共有することによって、虹彩画像を暗号化して安全に送受信することができる。
【００３５】
＜方法２＞
図６に示すように、原画像中の虹彩領域の画像を、予め準備した所定の虹彩パタン画像に置換する。所定の虹彩パタン画像としては、例えば、複数人の虹彩パタンの平均画像や、ある人の両眼の虹彩パタンの平均画像等を用いればよい。所定の虹彩パタン画像のサイズが虹彩領域と異なる場合は、拡大・縮小処理を行い、大きさを揃えた後、置換すればよい。また、色が異なる場合は、色変換を行い、色を揃えた後、置換すればよい。さらに、原画像中の人物の顔が斜めから撮影されている場合は、一次変換を行い、形状を揃えた後、置換すればよい。その他には、人工的に作成した擬似の虹彩画像を、所定の虹彩パタン画像として用いてもかまわない。
【００３６】
このように、虹彩領域を、予め準備した虹彩パタン画像に置換することによって、原画像から虹彩画像を取得しても、これを不正に認証に用いることはできなくなる。また、モザイク等の画像変換と異なり、画像変換しても虹彩領域にはあくまでも虹彩が映されるため、変換後の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００３７】
なお、図５のように、虹彩画像を空間周波数に応じて複数に分解し、所定の周波数成分に対して、または、ランダムに選択した周波数成分に対して、本方法のような置換を行ってもよい。その後、全帯域の画像を加算することによって再合成する。また、特殊な例として、高周波成分の画像を全画素の輝度値が０である画像と置換してもよい。この方法は、虹彩画像にＬＰＦを適用し、認証に必要な高周波成分を除去することに相当する。
【００３８】
＜方法３＞
図７に示すように、原画像中の虹彩領域の画像に、予め準備した所定の虹彩パタン画像を重畳する。画像の重畳は、ブレンド比α（０＜α＜１）を導入して、
Ｉ３＝α・Ｉ１＋（１−α）・Ｉ２
のように、対応する画素毎に計算して行う。ここで、Ｉ１は原画像の輝度値、Ｉ２は重畳する画像の輝度値、Ｉ３は重畳後の画像の輝度値である。なお、α＝０のときは、方法２で述べた置換と同等の処理になる。
【００３９】
所定の虹彩パタン画像としては、例えば、周囲光の虹彩領域への映り込みを模した画像でもよいし、ある特定人の虹彩パタン画像でもよい。所定の虹彩パタン画像のサイズが虹彩領域と異なる場合は、拡大・縮小処理を行い、大きさを揃えた後、重畳すればよい。また、色が異なる場合は、色変換を行い、色を揃えた後、重畳すればよい。さらに、原画像中の人物の顔が斜めから撮影されている場合は、一次変換を行い、形状を揃えた後、重畳すればよい。その他には、人工的に作成した擬似の虹彩画像を、所定の虹彩パタン画像として用いてもかまわない。
【００４０】
このように、虹彩領域に、予め準備した所定の虹彩パタン画像を重畳することによって、原画像から虹彩画像を取得しても、これを不正に認証に用いることはできなくなる。また、モザイク等の画像変換と異なり、実世界で実際に起こる映り込み画像を重畳したり、人物の実際の虹彩画像や人工的に作成した虹彩画像を重畳したりして、合成虹彩画像を作成するため、変換後の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００４１】
なお、図５のように、虹彩画像を空間周波数に応じて複数に分解し、所定の周波数成分に対して、またはランダムに選択した周波数成分に対して、本方法のような重畳を行ってもよい。
【００４２】
＜方法４＞
原画像中の虹彩領域に電子透かしを埋め込む。電子透かしは特定の技術である必要はなく、任意の技術が利用できる。そして、後述するような電子透かし対応の虹彩認証装置を用いることによって、不正使用を阻止できる。すなわち、虹彩領域に電子すかしを埋め込み、対応する認証装置を用いることによって、映像中から虹彩画像を取得しても、不正に認証に用いることはできなくなる。また、モザイク等の画像変換とは異なり、電子透かしの場合は、見た目の画像に不自然さはなく、したがって、映画等の鑑賞用途のコンテンツにも適用することができる。
【００４３】
図８は本実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図８の画像処理装置１は上述の画像処理方法を実行可能に構成されており、虹彩検出部１１および画像変換部１２を備えている。
【００４４】
原画像は虹彩検出部１１に入力される。虹彩検出部１１はステップＳ１と同様の処理を行い、入力された原画像から人の眼の虹彩領域を検出する。そして、検出した虹彩領域の位置情報と原画像を、画像変換部１２に供給する。画像変換部１２は第２のステップＳ２と同様の処理を行い、虹彩領域に対して、その人固有の特徴データが抽出できないように、画像変換を行う。
【００４５】
図９は本実施形態に係る撮影装置の構成を示すブロック図である。図９の撮影装置は、図８の画像処理装置１と、撮影部１０とを備えている。本発明に係る撮影装置は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなど、画像を撮影する装置一般を含む。
【００４６】
撮影部１０はレンズおよび撮像素子（図示せず）を備えており、静止画または動画を撮影する。撮影部１０によって撮影された画像は、原画像として画像処理装置１に入力され、以後上述したような画像処理が実行される。動画の場合は、画像処理は各フィールド画像または各フレーム画像に対してそれぞれ行われ、処理後の各フィールド画像または各フレーム画像を用いて生成した動画像が、画像処理装置１から最終的に出力される。
【００４７】
なお、撮影部１０と画像処理装置１とは一体化して構成してもよい。これにより、画像処理前の原画像を取り出すことがきわめて困難になり、セキュリティレベルがより高くなる。すなわち、撮影部１０および画像処理装置１を単一のＬＳＩとして構成するのが好ましい。
【００４８】
図１０は本実施形態に係る画像出力装置の構成を示すブロック図である。図１０の画像出力装置は、図８の画像処理装置１と、出力部２０とを備えている。本発明に係る画像出力装置は、モニタ、ＴＶ、プリンタなど、画像データを可視化して出力する装置一般を含む。
【００４９】
原画像は画像処理装置１によって上述のように画像処理される。動画の場合は、画像の処理は各フィールド画像または各フレーム画像に対してそれぞれ行なわれ、処理後の各フィールド画像または各フレーム画像を用いて生成した動画像が、画像処理装置１から出力される。出力部２０は、画像変換部１から出力された画像変換後の画像を、モニタに表示したり、あるいは紙等に印刷したりすることによって可視化して出力する。
【００５０】
以上のように本実施形態によると、虹彩領域に、その人固有の特徴データが抽出できないような、画像変換が施されるので、虹彩画像の不正使用による他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【００５１】
なお、本発明に係る画像変換の方法は、ここで示したものに限られるものではなく、虹彩領域から、その人固有の特徴データが抽出できないようにするものであればよい。そして、原画像に不自然さを与えない方が好ましいが、多少不自然さを与える方法であっても、かまわない。
【００５２】
（第２の実施形態）
図１１は本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。図１１において、ステップＳ１，Ｓ２では第１の実施形態と同様の処理を行う。本実施形態では、ステップＳ３において、ステップＳ１で検出した虹彩領域が所定のサイズ以上か否かを判断し、所定のサイズよりも小さいときは、ステップＳ２の画像変換を行わないで処理を終了する。具体的には、例えば、虹彩領域の直径が所定の閾値ＴＨ（画素）未満の場合は、画像変換を施さないで処理を終了する。ステップＳ２，Ｓ３が本発明の第２のステップに相当する。
【００５３】
現在商品化されている虹彩認証システムでは、虹彩画像の直径が２００〜３００画素程度となるような比較的高い解像度で撮影を行っている。低い解像度の虹彩画像を認証に用いた場合、認証に必要な情報量が不足するため、本人棄却率（ＦＲＲ：False Rejection Rate）が増加する。よって、虹彩領域の大きさが、認証に用いることができないほど小さい場合には、画像変換を行う必要がない。本実施形態はこのような知見に基づいてなされたものである。
【００５４】
例えば、図１２（ａ）のような複数の人物を含む原画像について、直径が閾値ＴＨ以上の虹彩領域の個数が０であったとする。この場合、全ての虹彩領域について、画像変換を行わないで処理を終了する。一方、図１２（ｂ）のような人の顔がクローズアップされて撮影された原画像において、両眼の虹彩領域の直径がともに閾値ＴＨ以上であったとする。この場合は、２個の虹彩領域について、それぞれ画像変換を行う。もちろん、複数の人物を含む原画像において、近くで撮影された人の虹彩直径が閾値ＴＨ以上であり、遠くで撮影された人の虹彩直径が閾値ＴＨ未満であった場合、前者の虹彩領域については画像変換を施し、後者の虹彩領域については画像変換を施さない。
【００５５】
なお、ここでの閾値ＴＨは、例えば、大規模な虹彩画像データベースを用いて自動的に決定することができる。すなわち、認証する虹彩画像のサイズ（直径）を変化させて、虹彩直径に対する本人棄却率の変化を調べ、本人棄却率が十分大きくなるような虹彩直径の値を閾値ＴＨとして設定すればよい。もちろん、他の設定方法を用いてもよい。
【００５６】
このように本実施形態によると、認証用途に不向きである低解像度の虹彩画像については画像変換を施さないので、処理量を削減することができる。なお、ここでは、虹彩領域の大きさを直径で特定したが、虹彩領域の面積（画素数）など他の指標を用いてもかまわない。
【００５７】
なお、図８〜図１０の構成において本実施形態に係る画像処理を実行する場合には、画像変換部１２によってステップＳ２，Ｓ３の処理を実行するようにすればよい。
【００５８】
（第３の実施形態）
図１３は本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。図１３において、ステップＳ１では第１の実施形態と同様の処理を行う。そしてステップＳ４において、ステップＳ１で検出した虹彩領域に対して、拡散反射画像と鏡面反射画像への反射成分分離を行う。ステップＳ２では、ステップＳ４で得られた拡散反射画像を対象として、第１の実施形態と同様の画像変換を行う。そしてステップＳ５では、ステップＳ２における画像変換後の画像に、ステップＳ４で得られた鏡面反射画像を加算することによって、画像の再合成を行う。ステップＳ４，Ｓ２，Ｓ５によって、本発明の第２のステップが構成されている。
【００５９】
撮影された虹彩領域には、虹彩前方の物体が角膜表面に映り込むことによって、映り込み（鏡面反射成分）が重畳していることが多い。映り込みを含めた虹彩領域に対して画像変換を行うと、処理後の画像が不自然になる場合がある。本実施形態は、このような問題に対処するため、反射成分の分離を行った後に拡散反射成分のみに画像変換を行い、その後、分離された鏡面反射成分と再合成を行うことによって、処理後の画像の不自然さを軽減するものである。
【００６０】
図１４は本実施形態に係る画像処理の例を概念的に示す図である。例えば、図１４（ａ）のような鏡面反射（映り込み）を含んだ原画像について、反射成分分離を行い、図１４（ｂ）の拡散反射画像と図１４（ｃ）の鏡面反射画像とを得る。そして図１４（ｂ）の拡散反射画像に対して画像変換（例えばここでは置換）を行い、図１４（ｄ）の画像を得る。さらに、図１４（ｄ）の画像変換後の画像と、図１４（ｃ）の鏡面反射画像とを加算して、図１４（ｅ）のような画像を得る。
【００６１】
ステップＳ４における反射成分分離は、任意の方法を用いることができる。例えば、鏡面反射（映り込み）を起こす光源の入射角がブリュースター角と等しい場合は、偏光フィルタを用いて拡散反射成分と鏡面反射成分を完全に分離することができる。もちろん、拡散反射成分と鏡面反射成分を分離することができる手法であれば、他の方法でもかまわない。
【００６２】
なお、ステップＳ２における画像変換は置換に限られるものではなく、第１の実施形態で説明した方法やその他の方法でもよい。
【００６３】
このように本実施形態によると、撮影時の光源（虹彩前景）に依存する映り込み（鏡面反射）を分離した後、拡散反射画像のみに対して画像変換を行い、その後、鏡面反射画像と再合成するので、より自然な画像変換を行うことができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第１の実施形態に係る画像変換に電子透かしの埋め込みを用いる場合に対応した、虹彩認証装置に関するものである。図１５は本実施形態に係る虹彩認証装置の構成を示すブロック図であり、原画像から人の眼の虹彩領域を検出する虹彩検出部３０と、虹彩検出部３０によって検出された虹彩領域の画像を用いて認証を行う認証部３１と、虹彩領域について所定の電子透かしの有無を検出する電子透かし検出部３２と、電子透かし検出部３２の出力、すなわち所定の電子透かしの有無に応じて、認証部３１の認証動作の実行／停止を制御する制御部３３とを備えている。
【００６５】
図１５の虹彩認証装置は、虹彩領域画像に電子透かしが埋め込まれているとき、所定の動作、例えば認証動作の停止を行う。もちろん、画像変換によって埋め込む電子透かしと、虹彩認証装置によって検出する電子透かしとは共通である必要がある。
【００６６】
虹彩検出部３０は、第１の実施形態におけるステップＳ１と同様の処理を行い、虹彩領域の位置を検出する。検出された虹彩領域の位置、および原画像は、認証部３１および電子透かし検出部３２に送られる。認証部３１は原画像の虹彩領域の画像を用いて虹彩認証を行う。虹彩認証の方法として、例えば、特許文献１の方法を用いることができる。もちろん、他の虹彩認証方法でもかまわない。
【００６７】
電子透かし検出部３２は原画像の虹彩領域に所定の電子透かしが埋め込まれているか否かを検出する。得られた電子透かしの有無に関する情報は、制御部４０に送られる。制御部４０は、電子透かしが埋め込まれているとき、この虹彩画像は不正に取得されたものであると判断して、認証を中断する命令を認証部３１に送信する。これによって、認証部３１における認証動作が停止される。
【００６８】
なお、虹彩領域に電子透かしが埋め込まれているときの所定の処理としては、認証動作を停止する以外にも、例えば、不正認証の可能性があるとして、警備室や警備会社、警察等の所定の場所・組織に通報するといったものが考えられる。
【００６９】
以上のように本実施形態によると、虹彩画像に電子透かしが埋め込まれているとき、認証動作の停止など所定の動作が実行されるので、他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、虹彩画像に電子透かしが埋め込まれているとき、これを不正に取得されたものであると判断したが、逆に、虹彩認証装置の撮影手段によって電子透かしが虹彩画像に必ず埋め込まれるようにしておき、虹彩画像に電子透かしが埋め込まれていないときは、撮影手段を介さずに虹彩検出部に不正に画像信号を送る等して虹彩画像を不正に取得したものと判断するようにしてもよい。この場合、制御部４０は、電子透かしが埋め込まれていないとき、認証部３１の認証動作を停止させる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、虹彩画像からその人固有の特徴データを抽出できなくするので、例えば、虹彩画像を用いた個人認証において、他人へのなりすまし認証を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。
【図２】虹彩領域を示す概念図である。
【図３】虹彩領域の分割の例を示す図である。
【図４】画像変換としての並び替えの一例を示す図である。
【図５】虹彩画像を空間周波数に応じて分解し、所定の周波数成分に対して画像変換を行う処理の概念図である。
【図６】画像変換としての置換を示す図である。
【図７】画像変換としての重畳を示す図である。
【図８】本発明に係る画像処理装置のブロック図である。
【図９】本発明に係る撮影装置のブロック図である。
【図１０】本発明に係る画像出力装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態の処理を概念的に示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る画像処理方法のフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態の処理を概念的に示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る虹彩認証装置のブロック図である。
Claims (11)
- 原画像から、人の眼の虹彩領域を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて検出した虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う第２のステップと、
虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力する第３のステップとを備え、
前記画像変換は、
虹彩領域を複数の領域に分割し、分割した各領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、他の虹彩画像との間で、所定の順またはランダムに並べ替えるものである
ことを特徴とする画像処理方法。 - 原画像から、人の眼の虹彩領域を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて検出した虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う第２のステップと、
虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力する第３のステップとを備え、
前記画像変換は、
虹彩領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像に置換するものである
ことを特徴とする画像処理方法。 - 原画像から、人の眼の虹彩領域を検出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて検出した虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う第２のステップと、
虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力する第３のステップとを備え、
前記画像変換は、
虹彩領域の画像に、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像を重畳するものである
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項１〜３のうちのいずれか１項において、
前記第２のステップは、
虹彩領域の画像を、空間周波数に応じて分解し、
分解後の所定の帯域の画像に対して、所定の変換を行い、
各帯域の画像を、再合成する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項１〜３のうちいずれか１項において、
前記第２のステップは、
検出した虹彩領域が所定のサイズよりも小さいとき、前記画像変換を行わない
ことを特徴とする画像処理方法。 - 請求項１〜３のうちいずれか１項において、
前記第２のステップは、
検出した虹彩領域について、反射成分分離を行い、拡散反射画像および鏡面反射画像を得るステップと、
前記拡散反射画像に対して、前記画像変換を行うステップと、
前記画像変換後の画像に、前記鏡面反射画像を加算するステップとを有するものである
ことを特徴とする画像処理方法。 - 原画像から、人の眼の虹彩領域を検出する虹彩検出部と、
前記虹彩検出部によって検出された虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う画像変換部とを備え、
虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力するものであり、
前記画像変換部における画像変換は、
虹彩領域を複数の領域に分割し、分割した各領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、他の虹彩画像との間で、所定の順ま たはランダムに並べ替えるものである
ことを特徴とする画像処理装置。 - 原画像から、人の眼の虹彩領域を検出する虹彩検出部と、
前記虹彩検出部によって検出された虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う画像変換部とを備え、
虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力するものであり、
前記画像変換部における画像変換は、
虹彩領域の画像を、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像に置換するものである
ことを特徴とする画像処理装置。 - 原画像から、人の眼の虹彩領域を検出する虹彩検出部と、
前記虹彩検出部によって検出された虹彩領域に対して、所定の画像変換を行う画像変換部とを備え、
虹彩領域に前記画像変換が行われた前記原画像を出力するものであり、
前記画像変換部における画像変換は、
虹彩領域の画像に、大きさ、色および形状のうち少なくとも１つを前記虹彩領域の画像にそろえた、所定の虹彩パタン画像を重畳するものである
ことを特徴とする画像処理装置。 - 撮影部と、
前記撮影部によって撮影された画像を、前記原画像として入力する請求項７〜９のうちいずれか１項の画像処理装置とを備えた
ことを特徴とする撮影装置。 - 請求項７〜９のうちいずれか１項の画像処理装置と、
前記画像処理装置から出力された画像変換後の画像を、可視化して出力する出力部とを備えた
ことを特徴とする画像出力装置。
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