JP3813023B2 - アイリス認識装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体的特徴を用いた個人認識装置、特に人間の目の中の虹彩（アイリス）の模様によって個人認識を行う個人認識装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アイリス認識装置は、人間の目の中の虹彩（アイリス）の模様から個人を特定しえる特徴量を抽出してコード化し、このコード化した特徴量（以下、アイリスコードという）を用いて個人認識を行う。同装置は、部屋に出入りする人物を管理する入退室管理装置や金融機関に設置される入出金装置等のシステムに組み込んで用いる。
【０００３】
以下に、従来のアイリス認識装置を図面を用いて説明する。図２は従来のアイリス認識装置の一例を示す機能ブロック図である。図中、１はアイリス認識装置であり、２は制御部、３は光学部、４は表示部、５は入力部である。制御部２は、装置全体の制御や画像のキャプチャ、認識処理全般を行う。光学部2は、エリアセンサ、カメラ、照明等から構成され、認識対象となるアイリスの画像を撮影する。表示部４は、ＣＲＴやＬＣＤ、状態表示用ＬＥＤ等から構成され、撮影したアイリスの映像や認識結果等を表示する。入力部５は、キーボードやカードリーダ等から構成され、個人に関する諸データやＩＤコード等を入力する。
【０００４】
同装置１は、登録モードと照合モードの２つのモードにおいて動作する。登録モードとは、被識別者のアイリスデータを同装置１に登録するモードであり、通常、オペレータが被識別者に付き添い、オペレータの操作のもとに処理が行われる。照合モードとは、被識別者が同装置１を組み込んだシステムのサービスを受けるために、被識別者自身のアイリスコードと予め登録されたアイリスコードとを照合するモードである。なお、照合モードには被識別者が自分のＩＤコード等を装置に入力してから照合を行う１：１照合と、ＩＤコード等を装置に入力せずに照合を行う１：ｎ照合が存在するが、ここでは説明の簡略化のため１：１照合を例にして説明する。また、ここでは、登録モードと照合モードをともに行い得る装置を例示して説明する。
【０００５】
図３は、従来技術の登録モードのフローチャートである。
【０００６】
アイリス認識装置１は、オペレータによって所定の手順により登録モードとして起動される（ステップ２１）。すなわち、同装置１の光学部３のカメラが動画像の撮影を開始するとともに、同装置１の表示部４がカメラによって撮影された動画像を表示する。次に、オペレータまたは被識別者によって入力部５から被識別者のＩＤコードが入力され（ステップ２２）、被識別者が同装置１のカメラに顔を近づける。
【０００７】
オペレータは、カメラによって撮影され表示部４に表示されている被識別者の顔（特に目の周囲）の動画像を見ながら、個人識別に適したアイリスコードが取得できると思われる画像が表示されたときに、図示せぬスタートスイッチを押下する。すると、同装置１の制御部２は、被識別者の顔の動画像からスタートスイッチが押下された瞬間の静止画像を取得し（ステップ２３）、その静止画像からアイリスの内外縁の境界を検出して、アイリスの切出しを行う（ステップ２４）。そして、切出したアイリスの画像から所定の特徴量を抽出してコード化し、アイリスコードを生成する（ステップ２５）。
【０００８】
同装置１の制御部２は、生成したアイリスコードを標準的なパターンと比較し、このアイリスコードが個人認識が可能な程の顕著性を有しているのか否かを判定する（ステップ２６）。判定結果がＯＫの場合、すなわち個人認識が可能な程の顕著性を有していると判断される場合にはステップ２７に進み、ＮＧの場合、すなわち個人認識が可能な程の顕著性を有していないと判断される場合には再度ステップ２３に戻り、ステップ２３以降のステップを繰り返す。
【０００９】
判定結果がＯＫの場合、生成したアイリスコードを被識別者のＩＤコードと対応付けて、制御部２の中の図示せぬデータベースあるいは同装置１の外部に設けられた図示せぬデータベースに個人認識用のアイリスコードとして登録し、終了する（ステップ２７、２８）。
【００１０】
図４は、従来技術の照合モードのフローチャートである。
【００１１】
同装置１は、予め、オペレータによって所定の手順により照合モードとして起動されている（ステップ３１）。同装置１は、被識別者が接近するとエリアセンサによって被識別者が接近したことを検知し、カメラが動画像の撮影を開始するとともに、同装置１の表示部４がカメラによって撮影された動画像を表示する。次に、被識別者によって入力部５から被識別者のＩＤコードが入力され（ステップ３２）、被識別者が同装置１のカメラに顔を近づける。
【００１２】
被識別者は、カメラによって撮影され表示部４に表示されている被識別者の顔（特に目の周囲）の動画像を見ながら、個人識別に適したアイリスコードが取得できると思われる画像が表示されたときに、図示せぬスタートスイッチを押下する。すると、同装置１の制御部２は、被識別者の顔の動画像からスタートスイッチが押下された瞬間の静止画像を取得し（ステップ３３）、その静止画像からアイリスの内外縁の境界を検出して、アイリスの切出しを行う（ステップ３４）。そして、切出したアイリスの画像から所定の特徴量を抽出してコード化し、アイリスコードを生成する（ステップ３５）。
【００１３】
同装置１の制御部２は、ステップ３２において入力された被識別者のＩＤコードに基づいてデータベースに登録されている被識別者のデータ群にアクセスし、生成したアイリスコードとデータベース中に登録されているアイリスコードを照合する（ステップ３６）。すなわち、入力された被識別者自身のアイリスコードと予め登録された被識別者のアイリスコードの類似度を演算する。そして、両アイリスコードの類似度が所定のしきい値以上であるのか否かを判定し、類似度が所定のしきい値以上である場合をＯＫとし、類似度が所定のしきい値未満である場合をＮＧとする（ステップ３７）。判定結果がＯＫの場合、すなわち両アイリスコードが合致すると判断される場合にはステップ３８に進み、ＮＧの場合、すなわち両アイリスコードが合致しないと判断される場合には再度ステップ３３に戻り、ステップ３３以降のステップを繰り返す。
【００１４】
判定結果がＯＫの場合、同装置１の制御部２は、同装置１が組み込まれているシステムの図示せぬ制御部に、被識別者が予め登録された被識別者本人である旨を出力し、終了する（ステップ３８、３９）。
【００１５】
なお、本フローチャートでは、照合の判定結果がＮＧであり続ける場合に無限ループの構成になっているが、実際にはループをまわる回数をあらかじめ決めておき、ある回数以上判定結果がＮＧとなったときに処理を中止するようにする。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成のアイリス認識装置１は、登録または照合の判定結果がＮＧになる場合に、ＮＧになる原因がどのようなものであるのかを考慮することなく、単純にアイリス画像の入力動作を繰り返させている。そのため、判定結果がなかなかＯＫにならず、被識別者を長時間待たせたり、ときには最後までＯＫにならないことがある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、撮影した被識別者の目の画像から被識別者を照合することが可能なコードを生成し、当該コードを登録するまたは当該コードを用いて被識別者を認識するアイリス認識装置において、撮影した被識別者の目の画像から生成するコードが照合に不適切なものとなる場合に、予め登録されたデータに基づいて不適切になる原因を算出するＮＧ原因分析手段と、算出された原因を解消するための動作を被識別者に促す指示を表示する表示手段とを有する。
【００１８】
本発明は、ＮＧとなる原因を解消するための動作を被識別者に促す指示を表示することができ、これにより、良好なアイリス画像を短時間のうちに取り直しできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、アイリスコードの登録モードまたは照合モードにおいて、ＮＧとなる原因を予め導き出しておき、ＮＧとなる度に、ＮＧがどのような原因によるものかを算出するようにする。そして、算出したＮＧとなる原因を解消するための動作を被識別者に促す指示を表示する。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各図はこの発明を理解出来る程度に概略的に示してあるにすぎない。また、各図において、共通する要素については、同一の番号を付す。また、本発明は、オペレータが付き添って処理を行う登録モードよりも、オペレータが付き添わない照合モードにおいて特に有効であるので、照合モードを例にして説明する。
【００２１】
＜構成について＞
以下、アイリス認識装置の構成について図５を用いて説明する。図５は本発明に係るアイリス認識装置の構成を示す図である。
【００２２】
図中、１はアイリス認識装置であり、２は制御部、４は表示部、５は入力部、６はブザー、７はカメラ、８は窓、９はハーフミラー、１０は照明、１１はスタートスイッチである。なお、前述の光学部３はカメラ７と照明１０等によって構成される。また、図中のアイリス認識装置１は、制御部２、光学部３、表示部４を１つの筐体内に収納した構成となっているが、これらを１つの筐体内に収納しない構成とすることも可能である。
【００２３】
図に示するように、アイリス認識装置１は、被識別者が覗くための窓８が筐体に設けられており、その奥にはハーフミラー９が設けられている。また、窓の外の光景を撮影するカメラ７と、カメラ７が撮影した画像をリアルタイムで表示する表示部４が設けられている。その上、窓８を覗いている被識別者の目に向けて光を照射する照明１０が設けられている。なお、図中の矢印は窓８から装置内に入った光（すなわち、窓８の外の光景）の流れを示している。例えば、被識別者が窓８から装置１の中を覗くと、被識別者の目の周囲の画像（動画像）は、ハーフミラー９によって回折されて矢印に沿ってカメラ７に導かれ、カメラ７によって撮影される。撮影された動画像は、制御部２を介して表示部４に表示され、被識別者はハーフミラー９を介して表示部４に表示される画像を見ることができる。
【００２４】
＜動作について＞
以下、アイリス認識装置１の動作について図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る照合モードのフローチャートである。
【００２５】
同装置１は、予め、オペレータによって所定の手順により照合モードとして起動されている（ステップ１）。同装置１は、被識別者が接近するとエリアセンサ７によって被識別者が接近したことを検知し、カメラ７が動画像の撮影を開始するとともに、同装置１の表示部４がカメラ７によって撮影された動画像を表示する。次に、被識別者によって入力部５から被識別者のＩＤコードが入力され（ステップ２）、被識別者が同装置１のカメラ７に顔を近づける。
【００２６】
被識別者は、カメラ７によって撮影され表示部４に表示されている被識別者の顔（特に目の周囲）の動画像を見ながら、個人識別に適したアイリスコードが取得できると思われる画像が表示されたときに、スタートスイッチ１１を押下する。すると、同装置１の制御部２は、被識別者の顔の動画像からスタートスイッチ１１が押下された瞬間の静止画像を取得し（ステップ３）、その静止画像からアイリスの内外縁の境界を検出して、アイリスの切出しを行う（ステップ４）。そして、切出したアイリスの画像から所定の特徴量を抽出してコード化し、アイリスコードを生成する（ステップ５）。
【００２７】
同装置１の制御部２は、ステップ２において入力された被識別者のＩＤコードに基づいてデータベースに登録されている被識別者のデータ群にアクセスし、生成したアイリスコードとデータベース中に登録されているアイリスコードを照合する（ステップ６）。すなわち、入力された被識別者自身のアイリスコードと予め登録された被識別者のアイリスコードの類似度を演算する。そして、両アイリスコードの類似度が所定のしきい値以上であるのか否かを判定し、類似度が所定のしきい値以上である場合をＯＫとし、類似度が所定のしきい値未満である場合をＮＧとする（ステップ７）。判定結果がＯＫの場合、すなわち両アイリスコードが合致すると判断される場合にはステップ８に進み、ＮＧの場合、すなわち両アイリスコードが合致しないと判断される場合にはステップ１０に進む。
【００２８】
判定結果がＯＫの場合、同装置１の制御部２は、同装置１が組み込まれているシステムの図示せぬ制御部に、被識別者が予め登録された被識別者本人である旨を出力し、終了する（ステップ８、９）。
【００２９】
判定結果がＮＧの場合、同装置１の制御部２はＮＧの原因分析を行う。すなわち、ＮＧはどのような原因によって生じ、ＮＧを解消するために被識別者にどのような動作を行わせる必要があるのかを分析する（ステップ１０）。なお、ＮＧの原因分析の詳細については後述する。次に、ＮＧを解消するための動作を被識別者に促す指示を表示部３に表示した（ステップ１１）後、再度ステップ３に戻り、ステップ３以降のステップを繰り返す。
【００３０】
なお、本フローチャートでは、照合の判定結果がＮＧであり続ける場合に無限ループの構成になっているが、実際にはループをまわる回数をあらかじめ決めておき、ある回数以上判定結果がＮＧとなったときに処理を中止するようにする。
【００３１】
＜ＮＧの原因分析について＞
以下、ＮＧの原因分析について図６〜図７を用いて説明する。図６は良好なアイリスデータを抽出可能な目の静止画像を示す図であり、図７は良好なアイリスデータを抽出することができない目の静止画像を示す図である。図中の枠線は表示部４の画面を表しており、また図中の中央付近の画像はカメラ７によって撮影され表示部４に表示された被識別者の目を示している。
【００３２】
照合時におけるＮＧの原因は、例えば以下のものがある。
（１）目が十分に開いていない。
（２）焦点の合った画像が得られていない。
（３）照明の反射がアイリスに映り込んでいる。
（４）アイリスが画面の中央に写っていない。
（５）登録データが適切でない。
【００３３】
上記（１）は、被識別者の目の静止画像が図７のように、被識別者の目の中の黒目がつぶれている場合に判定される。このような判定は、例えば図６に示されるように良好なアイリスデータを抽出可能な静止画像であれば、黒目はほぼ円形になるので横に対する縦の割合はほぼ１となるのに対し、図７のように、黒目がつぶれている場合であれば、黒目の横に対する縦の割合が１よりも小さくなるので、制御部２が黒目の横に対する縦の割合が１よりも小さいか否かを検出することによって行うことができる。または、制御部２が黒目の縦の絶対値が予め定められた所定の値よりも小さいか否かを検出することによって行うことができる。
【００３４】
上記（２）は、被識別者の目の静止画像の中の線の輪郭がはっきりとせずにぼやけている場合に判定される。このような判定は、例えば線の輪郭を切出す際に、制御部２が静止画像の色の濃い部分と淡い部分のコントラスト値の差異が所定の値以上になっているのか否かを検出することによって行うことができる。
【００３５】
上記（３）は、被識別者の目の静止画像の中の黒目の中に輝度が異常に高い（明るい）部分がある場合に判定される。このような判定は、静止画像の中から黒目の部分（輝度が一番低い部分）を検出し、その中に予め定めた所定の値以上に明るい部分があるのか否かを検出することによって行うことができる。
【００３６】
上記（４）は、被識別者の目の静止画像の中の被識別者の目が画面の中央から外れた位置にある場合に判定される。このような判定は、静止画像の中から黒目の部分（輝度が一番低い部分）を検出し、その位置が画面の中央付近（予め領域が定められている）に収まっているのか否かを検出することによって行うことができる。
【００３７】
上記（５）は、照合時に取得された静止画像は良好であるが、登録時に取得されたアイリスコードが不適切である可能性がある場合、すなわち、上記（１）〜（４）のいずれにも該当しておらず、かつ照合結果がＯＫにならない場合に判定される。このような場合、制御部２はシステムの管理者にアラームを発し、管理者に対応させる。
【００３８】
ところで、上記（１）〜（４）に該当する場合に、制御部２は、図７に示すように、ＮＧを解消するための動作を被識別者に促す指示を表示部３に表示させる。例えば、上記（１）の場合、「目を大きく開けて下さい」と表示する。上記（２）の場合、「顔を静止した状態でスイッチを押して下さい」と表示する。上記（３）の場合、「照明の反射が目にかからないように、顔の位置をずらして下さい」と表示する。上記（４）の場合、「画面の中央に目が来るように、顔の位置をずらして下さい」と表示する。このように表示することによって、再度アイリスの画像を入力するときに、被識別者がＮＧとなった原因を回避するように行動することを期待できる。そのため、再度アイリスの画像を入力するときには、前回に比べてＯＫとなる確率を高くすることができる。
【００３９】
＜変形例について＞
上記のフローチャートでは、ＮＧの原因分析をステップ６の後に行うようにしているが、ステップ３〜ステップ５のいずれかの後に行うようにすることも可能である。本発明はこのようなものも含むものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した本発明には、次の効果がある。すなわち、本発明は、ＮＧとなる原因を解消するための動作を被識別者に促す指示を表示することができ、これにより、良好なアイリス画像を短時間のうちに取り直しできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る照合モードのフローチャートである。
【図２】従来のアイリス認識装置の機能ブロック図である。
【図３】従来のアイリス認識装置の登録モードのフローチャートである。
【図４】従来のアイリス認識装置の照合モードのフローチャートである。
【図５】本発明に係るアイリス認識装置の構成を示す図である。
【図６】表示例を示す図である。
【図７】表示例を示す図である。
【符号の説明】
１ アイリス認識装置
２ 制御部
４ 表示部
５ 入力部
６ ブザー
７ カメラ
８ 窓
９ ハーフミラー
１０ 照明
１１ スタートスイッチ

Claims (1)

1. 撮影した被識別者の目の画像から被識別者を照合することが可能なコードを生成し、当該コードを登録するまたは当該コードを用いて被識別者を認識するアイリス認識装置において、
   撮影した被識別者の目の画像から生成するコードが照合に不適切なものとなる場合に、予め登録されたデータに基づいて不適切になる原因を算出するＮＧ原因分析手段と、
   算出された原因を解消するための動作を被識別者に促す指示と、前記不適切になる原因を有する被識別者の目の画像とを表示する表示手段とを有することを特徴とするアイリス認識装置。

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