JP3802892B2 - Iris authentication device - Google Patents
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Description
本発明は、セキュリティシステム等に使用される虹彩認証装置に関する。 The present invention relates to an iris authentication device used in a security system or the like.
入室管理システム等のセキュリティシステムに使用される個人認証装置には、様々な方式のものがある。虹彩認証は、バイオメトリクスによる個人認証の一種である。目の瞳孔の周りが虹彩であり、瞳孔に入る光の量を調節する働きがある。虹彩の模様は個人により異なり、伸縮しても幾何学的パターンは変わらないため、虹彩の模様は個人の認証のために用いることができる。虹彩認証は、他の方式と比べて認証精度が高いなどの特徴を持ち、すでに多くの環境で実用化されている。 There are various types of personal authentication devices used in security systems such as an entrance management system. Iris authentication is a kind of personal authentication based on biometrics. The iris around the pupil of the eye is an iris that works to adjust the amount of light that enters the pupil. Since the iris pattern varies from person to person and the geometric pattern does not change when stretched, the iris pattern can be used for personal authentication. Iris authentication has features such as higher authentication accuracy than other methods, and has already been put to practical use in many environments.
従来の虹彩認証装置として様々なものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。虹彩認証装置の更なる認証精度の向上のため、光源、フィルター、光学系の構成の工夫等がなされ、虹彩の検出精度の向上が図られている。特許文献1に開示された装置では、光源に発光ダイオードを用いており、被写体を効果的に撮像できる波長の発光ダイオードを使用している。
しかしながら、従来の技術では、以下に述べる問題がある。
虹彩の色は万人に共通ではなく、虹彩に存在するメラニン顆粒が多ければ黒褐色から褐色に見え、少ない場合には灰色から青色となる。黒人や黄色人種は色素の量が多く、白色人種は色素の量が少ない。また、メラニンを作ることができない病気をもった人の場合は、虹彩の裏にある血管が透けて赤くみえる。その上、個人差もあるため、発光ダイオードの波長とずれた虹彩の色をもった被認証者に対する認証精度が劣ってしまい、特に、様々な虹彩の色をもった人々を被認証者とする使用環境にあっては、登録者である正しい被認証者に対して認証しなかったり、逆に、登録者ではない被認証者に対して認証してしまったりする誤りが多く発生する可能性が高まる。
However, the conventional techniques have the following problems.
The color of the iris is not common to everyone, and when there are many melanin granules present in the iris, it looks from brownish brown to brown, and when there are few melanin granules, it turns from gray to blue. Blacks and yellow races have more pigments and white races have less pigments. Also, if you have a disease that can't make melanin, the blood vessels behind the iris will appear red. In addition, because of individual differences, the accuracy of authentication for a person to be authenticated having an iris color that deviates from the wavelength of the light emitting diode is inferior, and in particular, people with various iris colors are to be authenticated. In the environment of use, there is a possibility that many errors will occur such as not authenticating the correct authenticated user who is a registrant, or conversely authenticating the authenticated user who is not the registrant. Rise.
そこで、本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、様々な虹彩の色をもった人々を被認証者とする使用環境であっても認証精度の高い虹彩認証装置等を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve such problems, and an iris authentication apparatus having high authentication accuracy even in a use environment in which people having various iris colors are to be authenticated. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明に係る虹彩認証装置は、中心波長の異なる複数の光源を備える光源手段と、前記複数の光源の中から一つを選択する光源選択手段と、前記選択された光源を用いて前記被認証者の虹彩の画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて前記被認証者を認証する認証手段とを備える。さらに、前記認証手段は、前記撮像手段で撮像された画像の中から1つの画像を選択する画像選択手段と、前記画像選択手段で選択された画像からアイリスデータを検出するアイリスデータ検出手段と、前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータをあらかじめ登録データとして記憶する記憶手段と、前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータと前記記憶手段に記憶された前記登録データとを照合する照合手段とを備える。 In order to achieve the above object, an iris authentication apparatus according to the present invention includes a light source unit including a plurality of light sources having different center wavelengths, a light source selection unit that selects one of the plurality of light sources, and the selected one. An imaging unit that captures an image of the iris of the person to be authenticated using a light source, and an authentication unit that authenticates the person to be authenticated based on the image captured by the imaging unit. Further, the authentication means includes an image selection means for selecting one image from images picked up by the image pickup means, an iris data detection means for detecting iris data from the image selected by the image selection means, The storage means for storing the authentication target's iris data detected by the iris data detection means in advance as registration data, the authentication target's iris data detected by the iris data detection means, and the storage means. Collation means for collating the registered data.
前記画像選択手段は、複数の前記被認証者の虹彩の画像の中から、ある特徴点の輝度のピークが一番高い画像を選択する、または、ある特徴点付近の輝度の傾斜角度が一番大きい画像を選択する、または、ある空間周波数帯のレベルが最大になる画像を選択することを特徴とする。 The image selection means selects an image having the highest luminance peak of a certain feature point from among the plurality of iris images of the authentication target person, or has the highest luminance inclination angle near a certain feature point. A large image is selected, or an image that maximizes the level of a certain spatial frequency band is selected.
なお、本発明は、このような装置として実現することができるだけでなく、虹彩認証方法として、あるいは、虹彩認証装置が備える手段としてコンピュータを機能させるプログラムとして実現することもできる。 The present invention can be realized not only as such an apparatus, but also as an iris authentication method or a program that causes a computer to function as means included in the iris authentication apparatus.
本発明によれば、光源として中心波長の異なる複数の発光ダイオードを用いるため、被認証者の虹彩のパターンが最も鮮明に撮像できる波長をもった発光ダイオードの光で撮像した画像をもとに、被認証者の特徴データであるアイリスデータを検出するので、被認証者の虹彩がどんな色であっても虹彩のパターンの検出精度が高めることができる。従って、様々な虹彩の色をもった被認証者に使用される環境であっても認証精度を高くすることができる。 According to the present invention, since a plurality of light emitting diodes having different center wavelengths are used as a light source, based on an image captured with light from a light emitting diode having a wavelength that allows the iris pattern of the person to be authenticated to be captured most clearly, Since the iris data that is the characteristic data of the person to be authenticated is detected, the detection accuracy of the iris pattern can be improved regardless of the color of the person to be authenticated. Therefore, the accuracy of authentication can be increased even in an environment used by a person to be authenticated having various iris colors.
本発明の虹彩認証装置を入室管理用のセキュリティシステム等に用いることで、認証精度の高いセキュリティシステムを実現することが可能となるので、その実用的価値は極めて高い。 By using the iris authentication apparatus of the present invention for a security system for room entry management or the like, a security system with high authentication accuracy can be realized, and its practical value is extremely high.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る虹彩認証装置における外観図の例である。虹彩認証装置10は、被認証者の虹彩に光源を照射する光源部1、虹彩を撮像する撮像部2、メッセージ等を液晶画面に表示する表示部5、被認証者や管理者がボタンでデータ入力等を行うための操作部6、および、本体システム等と通信を行うためのアンテナ9を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an example of an external view of an iris authentication apparatus according to
図2は、本発明の実施の形態1に係る虹彩認証装置のブロック図である。光源選択部11は、いずれかの光源をオンするかという制御信号を出力する。光源部1は中心波長の異なる発光ダイオードである光源1a、1bおよび1cを備えており、光源選択部11からの制御信号を入力した場合、各光源の電源をそれぞれ制御して、指定された1つの光源のみを被認証者へ照射し、その他の光源は照射しないようにする。撮像部2は、虹彩をCCDカメラで撮像し、画像信号を画像選択部13に出力する。画像選択部13は、撮像部2からの画像信号を入力し、各画像のうち認証に最適な画像を画像処理によって判断し、その画像をアイリスデータ検出部14に出力する。アイリスデータ検出部14は、画像選択部13から入力した画像をもとに虹彩の特徴データであるアイリスデータを抽出する処理を行って、抽出したアイリスデータを照合部12に出力する。照合部12は、アイリスデータ検出部14から入力されたアイリスデータを、記憶部7から入力した登録データと比較するためにアイリスデータと登録データとの距離を求めて、その距離としきい値との大小関係で認証するかしないかを判定し、その認証結果を入出力インターフェイス部8を介して本体システム等の外部機器に送信する。表示部5は、制御部4からの信号に基づいて、管理者や被認証者へのメッセージ等を表示する。操作部6は、管理者や被認証者によって操作された押しボタンによる入力を、制御部4に出力する。記憶部7は、管理者の設定データや、被認証者の登録用のアイリスデータなどの各種データ等を制御部4から書き込み信号として入力して記憶し、また、制御部4からの読み出し信号により記憶しているデータを制御部4に出力する。
FIG. 2 is a block diagram of the iris authentication apparatus according to
図3は、虹彩からアイリスデータを生成する方法を説明するための図である。アイリスデータは、虹彩の中心を原点とする極座標において半径方向と回転方向とにあらかじめ分割された複数の領域それぞれにおける虹彩パターン(放射状に描かれる虹彩のパターン)の濃淡を示す2値データが符号化されたものである。 FIG. 3 is a diagram for explaining a method of generating iris data from the iris. Iris data is encoded as binary data indicating the density of the iris pattern (radius pattern drawn radially) in each of a plurality of regions that are pre-divided into radial and rotational directions in polar coordinates with the origin at the center of the iris. It has been done.
図4は、各光源の波長と発光強度の関係の例を示す図である。光源に発光ダイオードを使用しており、各発光ダイオードは発光強度のピークになる中心波長が異なっている。そのため、特性の異なった複数の発光ダイオードを光源として複数用意しておくことで、被認証者の虹彩がどんな色彩であっても、いずれかの発光ダイオードにより虹彩のパターンが鮮明に撮像できる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the wavelength of each light source and the light emission intensity. A light emitting diode is used as the light source, and each light emitting diode has a different center wavelength at which the light emission intensity peaks. Therefore, by preparing a plurality of light emitting diodes having different characteristics as light sources, the iris pattern can be clearly imaged by any one of the light emitting diodes, regardless of the color of the iris of the person to be authenticated.
図5は、本発明の実施の形態1に係る虹彩認証装置での登録動作手順を示すフローチャートである。まず、光源1a(例えば、虹彩が茶色系統の東洋人用の光源)のみを用いて虹彩を撮像して画像Paとして記録する(S1)。次に、光源1b(例えば、虹彩が青色系統の西洋人用の光源)のみを用いて虹彩を撮像して画像Pbとして記録する(S2)。さらに、光源1c(例えば、虹彩の色の薄い人用の光源)のみを用いて虹彩を撮像して画像Pcとして記録する(S3)。これらの3つの画像Pa、PbおよびPcの中で認証に最適な画像を判定し、それを画像Pとする(S4)。なお、画像の最適性の判定方法は、ある特徴点の輝度のピークが一番高い画像Pを採用する等の方法を用いることで、被認証者の虹彩を最も鮮明にとらえている画像を選択することができる。次に、画像処理により、画像PのアイリスデータDを求める(S5)。最後に、求められたアイリスデータDを登録データRとして記録する(S6)。
FIG. 5 is a flowchart showing a registration operation procedure in the iris authentication apparatus according to
図6は、本発明の実施の形態1に係る虹彩認証装置での認証動作手順を示すフローチャートである。まず、光源1a(茶)のみを用いて虹彩を撮像して画像Paとして記録する(S11)。次に、光源1b(青)のみを用いて虹彩を撮像して画像Pbとして記録する(S12)。さらに、光源1c(特殊)のみを用いて虹彩を撮像して画像Pcとして記録する(S13)。これらの3つの画像Pa、PbおよびPcの中で最適な画像を判定し、それを画像Pとする(S14)。最適な画像の判定方法は、図5の説明で述べた方法と同じである。次に、画像処理により、画像PのアイリスデータDを求める(S15)。アイリスデータDを記憶部に記憶されている登録データRと比較する(S16)。具体的には、2つのデータのハミング距離を計算するなどの方法をとる。アイリスデータDと登録データRの距離がしきい値より小さい場合は(S17でYES)、被認証者は登録者であると認証する(S18)が、そうでない場合は(S17でNO)、認証しない(S19)。その後、認証するかしないかの判定データは、入出力インターフェイスを通して本体システム等の外部機器に送信される。
FIG. 6 is a flowchart showing an authentication operation procedure in the iris authentication apparatus according to
以上のように、本発明の実施の形態1における虹彩認証装置によれば、被認証者の虹彩の色が様々であるような環境で使用されても認証精度の高い虹彩認証装置を実現することができる。 As described above, according to the iris authentication apparatus in the first embodiment of the present invention, it is possible to realize an iris authentication apparatus with high authentication accuracy even when used in an environment where the iris color of the person to be authenticated is various. Can do.
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2では、使用環境に応じて管理者が各光源の発光順序を設定し、撮像した画像での認証が成立すれば、その時点で認証作業は終了する点が異なる。図7は、本発明の実施の形態2に係る虹彩認証装置での各光源の発光順序の設定例を示す図である。光源1a(茶)は、虹彩が茶色系統の東洋人用の光源である。光源1b(青)は、虹彩が青色系統の西洋人用の光源である。光源1c(特殊)は、虹彩の色の薄い人用の光源である。例えば、設定番号の1を選択した場合、最初に光源1a(茶)が発光し、次に光源1b(青)、最後に光源1c(特殊)が発光して、それぞれ虹彩を撮像する。また、設定番号の3を選択した場合、最初に光源1b(青)が発光し、次に光源1a(茶)、最後に光源1c(特殊)が発光して、それぞれ虹彩を撮像し、撮像した画像での認証が成立すれば、その時点で認証作業は終了し、残りの光源での撮像は行わないようにする。従って、被認証者が東洋人である場合が多い設置場所では設定番号の1を選択し、被認証者が西洋人である場合が多い設置場所では設定番号の3を選択すれば、認証時間の短縮が図れて非常に有用である。
(Embodiment 2)
In the second embodiment of the present invention, the administrator sets the light emission order of each light source in accordance with the use environment, and the authentication work is completed at that point if the authentication with the captured image is established. FIG. 7 is a diagram showing a setting example of the light emission order of each light source in the iris authentication apparatus according to
図8は、本発明の実施の形態2に係る虹彩認証装置での認証動作手順を示すフローチャートである。まず、図7に示したように、管理者が設定した設定番号に従って、光源の発光順序が決定される(S31)。発光順序の1番目の光源を1xとする(S32)。次に、光源1xのみを用いて虹彩を撮像して画像Pxとして記録し(S33)、画像処理により画像PxのアイリスデータDxを求め(S34)、アイリスデータDxを登録データRと比較する(S35)。アイリスデータDxと登録データRのハミング距離がしきい値より小さい場合は(S36でYES)、被認証者は登録者であると認証して終了する(S40)。そうでない場合は(S36でNO)、現在の光源1xが最後の光源かどうかを判断し(S37)、最後の光源でなければ(S37でNO)、テーブルの次の順序にあたる光源を1xとおき(S38)、再び光源1xのみを用いて虹彩を撮像して画像Pxとして記録する(S33)。一方、現在の光源1xが最後の光源であれば(S37でYES)、認証しない(S39)。その後、認証するかしないかの判定データは、入出力インターフェイスを通して本体システム等の外部機器に送信される。
FIG. 8 is a flowchart showing an authentication operation procedure in the iris authentication apparatus according to
以上のように、本発明の実施の形態における虹彩認証装置によれば、被認証者の虹彩の色が様々であるような環境で使用されても認証精度の高い虹彩認証装置を実現することができる。 As described above, according to the iris authentication device in the embodiment of the present invention, it is possible to realize an iris authentication device with high authentication accuracy even when used in an environment where the iris color of the person to be authenticated is various. it can.
以上、本発明に係る虹彩認証装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されない。本発明の実施の形態では、光源に中心周波数が可視光領域の発光ダイオードを用いたが、例えば赤外線発光ダイオードや発光ダイオード以外のものを用いてももちろんよい。 As mentioned above, although the iris authentication apparatus etc. which concern on this invention were demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment. In the embodiment of the present invention, a light emitting diode having a center frequency in the visible light region is used as a light source. However, for example, a light emitting diode other than an infrared light emitting diode or a light emitting diode may be used.
また、被認証者の虹彩を最も鮮明にとらえている画像を複数の画像から選択する方法は、実施の形態1で説明を行った方法のほか、ある特徴点付近における画像の輝度の傾斜角度が一番大きいものを選択する方法がある。 In addition to the method described in the first embodiment, the method for selecting the image that captures the iris of the person to be authenticated most clearly from the plurality of images is that the inclination angle of the luminance of the image near a certain feature point is There is a way to select the largest one.
また、撮像された画像の濃淡を空間周波数分析で解析すると、複数の画像の中で、被認証者の虹彩の色に最もマッチした光源を用いて撮像した画像において、虹彩のパターンに相当する空間周波数帯のレベルが最大となり、マッチしていない光源を用いて撮像した画像では、像がぼやけるため、虹彩のパターンに相当する空間周波数帯のレベルは低下する。このことを利用して、複数の画像から、虹彩のパターンに相当する空間周波数帯の範囲でレベルが最大値をとる画像を選択する方法等を採用しても、もちろんよい。 Further, when the density of the captured image is analyzed by spatial frequency analysis, a space corresponding to an iris pattern in an image captured using a light source that best matches the iris color of the person to be authenticated among a plurality of images. The level of the frequency band is maximized, and the image captured using a light source that does not match is blurred. Therefore, the level of the spatial frequency band corresponding to the iris pattern decreases. Of course, a method of selecting an image having a maximum level in a spatial frequency band range corresponding to an iris pattern from a plurality of images may be adopted.
本発明に係る虹彩認証装置および虹彩認証方法は、被認証者の虹彩の色が様々であるような環境で使用されても認証精度が高いという効果を有し、入室管理セキュリティシステム等に使用される虹彩認証装置等として有用である。 The iris authentication apparatus and the iris authentication method according to the present invention have an effect that the authentication accuracy is high even when used in an environment where the iris color of the person to be authenticated is various, and is used in an entrance management security system or the like. This is useful as an iris authentication device.
1 光源部
1a、1b、1c 光源
2 撮像部
4 制御部
5 表示部
6 操作部
7 記憶部
8 入出力インターフェイス部
9 アンテナ
10 虹彩認証装置
11 光源選択部
12 照合部
13 画像選択部
14 虹彩パターン検出部
20 虹彩
DESCRIPTION OF
Claims (9)
中心波長の異なる複数の光源を備える光源手段と、
前記複数の光源の中から一つを選択する光源選択手段と、
前記選択された光源を用いて前記被認証者の虹彩の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて前記被認証者を認証する認証手段とを備え、
前記認証手段は、
前記撮像手段で撮像された画像の中から、被認証者の虹彩を最も鮮明にとられている1つの画像を選択する画像選択手段と、
前記画像選択手段で選択された画像からアイリスデータを検出するアイリスデータ検出手段と、
前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータをあらかじめ登録データとして記憶する記憶手段と、
前記アイリスデータ検出手段で検出された前記被認証者のアイリスデータと、前記記憶手段に記憶された前記登録データとを照合する照合手段とを備え、
ることを特徴とする虹彩認証装置。 An iris authentication device for detecting and authenticating an iris pattern of a person to be authenticated,
Light source means comprising a plurality of light sources having different center wavelengths;
Light source selection means for selecting one of the plurality of light sources;
An imaging means for capturing an image of the iris of the person to be authenticated using the selected light source;
Authentication means for authenticating the person to be authenticated based on an image picked up by the image pickup means;
The authentication means includes
An image selecting means for selecting one image from which the iris of the person to be authenticated is most clearly taken out of images picked up by the image pickup means;
Iris data detection means for detecting iris data from the image selected by the image selection means;
Storage means for previously storing iris data of the person to be authenticated detected by the iris data detection means as registration data;
A collation unit that collates the iris data of the person to be authenticated detected by the iris data detection unit and the registration data stored in the storage unit;
An iris authentication device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1記載の虹彩認証装置。 Wherein the image selection means, a plurality of the out of the person to be authenticated iris image, an iris authentication device according to claim 1, wherein the peak intensity of a feature point to select the highest image.
ことを特徴とする請求項1記載の虹彩認証装置。 2. The iris authentication apparatus according to claim 1, wherein the image selection unit selects an image having the largest brightness inclination angle near a certain feature point from a plurality of iris images of the authentication subject. .
ことを特徴とする請求項1記載の虹彩認証装置。 Wherein the image selection means, a plurality of the out of the person to be authenticated iris image, an iris authentication device according to claim 1, wherein the level of a spatial frequency band and selects an image to be maximized.
前記虹彩認証装置は、中心波長の異なる複数の光源を備える光源手段を備え、
前記虹彩認証方法は、
前記複数の光源の中から一つを選択する光源選択ステップと、
前記光源選択ステップで選択された光源を用いて前記被認証者の虹彩の画像を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された画像に基づいて前記被認証者を認証する認証ステップとを含み、
前記認証ステップは、
前記撮像ステップで撮像された画像の中から、被認証者の虹彩を最も鮮明にとられている1つの画像を選択する画像選択ステップと、
前記画像選択ステップで選択された画像からアイリスデータを検出するアイリスデータ検出ステップと、
前記アイリスデータ検出ステップで検出された前記被認証者のアイリスデータをあらかじめ登録データとして記憶する記憶ステップと、
前記アイリスデータ検出ステップで検出された前記被認証者のアイリスデータと、前記記憶ステップで記憶された前記登録データとを照合する照合ステップとを含む
ことを特徴とする虹彩認証方法。 An iris authentication method in an iris authentication device for detecting and authenticating an iris pattern of a person to be authenticated,
The iris authentication apparatus includes light source means including a plurality of light sources having different center wavelengths,
The iris authentication method includes:
A light source selection step of selecting one of the plurality of light sources;
An imaging step of capturing an image of the iris of the person to be authenticated using the light source selected in the light source selection step;
An authentication step of authenticating the person to be authenticated based on the image captured in the imaging step,
The authentication step includes
An image selection step of selecting one image in which the iris of the person to be authenticated is most clearly taken out of the images captured in the imaging step;
An iris data detection step of detecting iris data from the image selected in the image selection step;
A storage step for storing the iris data of the authenticated person detected in the iris data detection step as registered data in advance;
An iris authentication method comprising: a collation step of collating the iris data of the person to be authenticated detected in the iris data detection step with the registration data stored in the storage step .
ことを特徴とする請求項5記載の虹彩認証方法。 The iris authentication method according to claim 5 , wherein the image selection step selects an image having a highest luminance peak at a certain feature point from a plurality of iris images of the person to be authenticated.
ことを特徴とする請求項5記載の虹彩認証方法。 6. The iris authentication method according to claim 5 , wherein the image selection step selects an image having the largest brightness inclination angle near a certain feature point from a plurality of iris images of the authentication subject. .
ことを特徴とする請求項5記載の虹彩認証方法。 The iris authentication method according to claim 5 , wherein the image selection step selects an image having a maximum level in a certain spatial frequency band from a plurality of iris images of the person to be authenticated.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の虹彩認証装置が備える手段としてコンピュータを機能させる
ことを特徴とするプログラム。 A program for an iris authentication device for detecting and authenticating an iris pattern of a person to be authenticated,
A program that causes a computer to function as means included in the iris authentication apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
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