JP4354067B2

JP4354067B2 - 虹彩画像入力装置

Info

Publication number: JP4354067B2
Application number: JP2000022924A
Authority: JP
Inventors: 昌俊白崎; 欽也遠藤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd; Skycom Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd; Skycom Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001215109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個人の識別に利用される人間のアイリス（虹彩）画像を入力するための虹彩画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、個人の識別に人の眼の虹彩パターンを利用するようにした装置が各種開発されている。この虹彩パターンは指紋等に比べ識別性が高く、また非接触で行える等の利点を有していることから、種々の装置における識別データとして盛んに利用されるようになってきた。
【０００３】
この種の装置においては、虹彩の入力に際し、利用者はその装置の前に立ち装置のＬＣＤ（液晶表示器）を覗き込む。すると、装置はこれを検知し、利用者の眼をビデオカメラで撮影する（Ｓ１１）と共に測距センサでビデオカメラと利用者との距離を測定し（Ｓ１２）、また、ビデオカメラで撮影した画像から虹彩中心位置を抽出する（Ｓ１３）。ビデオカメラで撮影した利用者の眼画像は、利用者自身が確認できるようにそのまま表示される（Ｓ１４）。利用者は、ＬＣＤ画面に表示された自分の眼の画像を見ながらその眼画像が画面の中心になるように眼球を左右に動かすと共にその画像の焦点が合うように前後に動く等して調整する。この利用者の動作により虹彩中心位置及びビデオカメラと間の距離が虹彩パターン抽出に最適な位置になったとき（Ｓ１５）、装置側が自動で虹彩パターンを抽出するようにしている（Ｓ１６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、虹彩パターンを入力する際、利用者は自分の眼画像を見ながら自身の眼球が最適な位置となるように動作するわけであるが、左右方向に関してはＬＣＤ画面上の眼画像の動きにより自身の動作方向が正しいのか否かが簡単に判断できるものの、前後方向に関してはその判断が困難であった。このように、虹彩パターン抽出に最適な位置に眼の位置を導くのが非常に難しいという問題があった。
【０００５】
また、利用者は自身の眼画像を確認しながらの入力操作となるため、非常に不気味で違和感があると共に、虹彩の入力に際し不快感を伴うという問題があった。
【０００６】
このようなことから、簡単かつ快適に虹彩入力が行える虹彩画像入力装置の開発が望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の一つの態様に係る虹彩画像入力装置は、三次元画像を表示する表示手段と、利用者の眼を撮影する撮像手段と、利用者の眼の位置を取得する眼位置取得手段と、利用者に対して虹彩パターン抽出に最適な位置を示すための三次元最適位置オブジェクトを生成し、且つ眼位置取得手段で取得した利用者の眼位置に基づいて、最適位置に対する利用者の眼位置を示す三次元眼位置オブジェクトを順次生成し、これら三次元オブジェクトを表示手段に表示させる三次元オブジェクト生成手段と、眼位置取得手段で取得した利用者の眼位置が最適位置に一致したか否かを判断する判断手段と、判断手段で最適な位置にあると判断されたとき、撮像手段の撮像画像から虹彩パターンを抽出する虹彩パターン抽出手段とを備えたものである。
【０００８】
（２）本発明の他の態様に係る虹彩画像入力装置は、上記（１）において、眼位置取得手段は、撮像手段の撮像画像から利用者の平面方向の虹彩中心位置を抽出する虹彩中心位置抽出手段と、利用者の顔との奥行き方向の距離を測定する測距手段とを備えたものである。
【０００９】
（３）本発明の他の態様に係る虹彩画像入力装置は、上記（１）又は（２）において、最適位置の奥行き方向は、撮像手段の焦点位置に相当するものである。
【００１０】
（４）本発明の他の態様に係る虹彩画像入力装置は、上記（１）〜（３）の何れかにおいて、赤外線を出力する赤外線出力手段と、赤外線出力手段からの赤外線を通過又は反射させることにより利用者の眼に照射するホットミラーとを備えたものである。
【００１１】
（５）本発明の他の態様に係る虹彩画像入力装置は、上記（１）〜（４）の何れかにおいて、利用者の眼位置が所定時間内に最適位置に到達しない場合、利用者に対し、利用者の眼を最適位置に導くためのメッセージを利用者に通知する通知手段を備えたものである。
【００１２】
（６）本発明の他の態様に係る虹彩画像入力装置は、上記（５）において、通知手段を音声手段又は表示手段としたものである。
【００１３】
（７）本発明の他の態様に係る虹彩画像入力装置は、上記（１）〜（６）の何れかの虹彩画像入力装置が、虹彩パターンを利用して個人識別を行う他の装置に組み込まれるか又は虹彩パターンを外部装置に出力可能に構成されるものである。
【００１４】
（８）本発明の他の態様に係る虹彩画像入力装置は、上記（１）〜（６）の何れかの虹彩画像入力装置が、利用者の眼位置を利用する他の装置に組み込まれるか又はその眼位置を外部装置に出力可能に構成されるものである。
【００１５】
本発明においては、利用者の眼位置と虹彩パターン抽出に最適な位置を示す最適位置とを三次元で表現し、利用者の眼の位置と最適位置との相対関係が明確になるようにする。この三次元オブジェクトに基づき利用者が自身の眼の位置を最適位置となるように移動し、最適位置に一致したとき、両眼の虹彩パターンを取得する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態の虹彩入力装置の構成の概略図である。図２は図１の立体視ディスプレイにおける立体画像表示の原理を示す概略図である。
この虹彩画像入力装置は、利用者の眼を撮影する赤外線ランプ１ａ付きのビデオカメラ１と、立体視ディスプレイ２と、ホットミラー３と、眼位置取得手段４と、該眼位置取得手段４を構成する虹彩中心位置抽出手段５及び測距センサ６と、三次元オブジェクト生成手段７と、判断手段８と、虹彩パターン抽出手段９と、利用者検知手段１０と、音声出力手段１１と、これら各手段を含む虹彩画像入力装置全体を制御する制御手段１２とを具備した構成である。
【００１７】
この立体視ディスプレイ２は、図２に示すように左眼用映像を左眼へ、右眼用画像を右眼へそれぞれ独立した映像を表示することで三次元画像表示を行うもので、例えばＬＣＤ等の平面ディスプレイとレンティキュラー板とを組み合わせたもの、並列二画面、液晶シャッター眼鏡と液晶シャッター連動ディスプレイ等の既存の装置を適用でき、三次元画像表示が可能なものであれば特に制限はない。
【００１８】
この立体視ディスプレイ２の正面には斜めにホットミラー３（可視光線を透過し、赤外線を反射）が設けられ、その下方にビデオカメラ１が配置されている。立体視ディスプレイ２に表示された三次元画像はホットミラー３を通過して利用者の眼に導かれ、一方、ビデオカメラ１の赤外線ランプ１ａからの光はホットミラー３で反射して利用者の眼に照射されその反射光がホットミラー３で反射されてビデオカメラ１へと導かれる。眼の虹彩は、近赤外線領域での反射率が高いため、このように赤外線ランプ１ａを用いて利用者の眼に赤外線の照明を当てつつ撮影することによりコントラストの良い画像が得られる。
【００１９】
眼位置取得手段４は利用者の眼の位置を取得するもので、平面方向の位置を取得する虹彩中心位置抽出手段５と奥行き方向の位置を取得する測距センサ６で構成される。虹彩中心位置抽出手段５は、ビデオカメラ１で撮影された眼画像から虹彩中心位置（Ｘ，Ｙ）を抽出する。測距センサ６は、利用者との距離、具体的には利用者の顔面との距離（Ｚ）を計測する。なお、測距センサ６は利用者の顔面までの距離（Ｚ）を計測するもので、眼までの距離を正確に計測するものはないが、顔面までの距離を眼位置と見なしても、虹彩パターン取得上特に問題はない。なお、図２に示すように平面方向にＸ軸、Ｙ軸を、奥行き方向にＺ軸をとり、各々の軸の交点は画面中央且つ測距センサ６の設置位置上に構成される。
【００２０】
これら虹彩中心位置抽出手段５及び測距センサ６で取得された利用者の眼位置は判断手段８に出力される。
【００２１】
三次元オブジェクト生成手段７は、三次元オブジェクトを複数生成し、それらを立体視ディスプレイ２に表示させる手段で、背景（部屋）オブジェクトＡ及び利用者に対して虹彩パターン抽出に最適な位置を示すための最適位置オブジェクトＢを生成して立体視ディスプレイ２に表示する。また、眼位置取得手段４で取得した利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づき、三次元空間における利用者の眼位置を示す三次元眼位置オブジェクトＣを順次生成し、立体視ディスプレイ２に表示する。
【００２２】
この眼位置オブジェクトＣは、利用者の動きに追従して移動するもので、利用者に対し最適位置に対する自身の眼位置を相対的に認識させるものである。ここで、最適位置とはＸＹ方向は画面中央、Ｚ方向はビデオカメラ１の焦点距離に相当し、眼位置オブジェクトＣは、利用者がビデオカメラ１の焦点距離に位置し、画面中央に視線を合わせた時に最適位置オブジェクトＢに一致するように構成されている。なお、このような三次元オブジェクトは、遠視法により右眼と左眼それぞれの画像を算出し、立体視ディスプレイ２に表示されるものであり、このような三次元画像表示の技術は、公知の技術を利用するもので、ここではその詳細な説明は省略する。
【００２３】
図３はこれら三次元オブジェクトが表示された立体視ディスプレイの表示画面の一例を示す図である。
図３に示すように、立体視ディスプレイ２には、三次元空間（部屋）の中心（画面の中心に相当）に最適位置オブジェクトＢである立体十字ラインが表示されると共に、球状の眼位置オブジェクトＣが表示される。このように、三次元オブジェクトで最適位置と眼位置とを表現するので、互いの相対関係が一目で認識できるようになり、利用者は自身の眼球を簡単に最適位置に移動させることができるようになる。
【００２４】
判断手段８は、眼位置取得手段４からの眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて利用者の眼位置が最適位置に一致したか否かを判断し、一致したと判断した場合、後述の虹彩パターン抽出手段９に抽出指示信号を送出する。
【００２５】
虹彩パターン抽出手段９は、判断手段８からの抽出指示信号を受信すると、ビデオカメラ１からの撮影画像から両眼の虹彩パターンの抽出を行う。なお、上述したように虹彩パターンは識別性が高いことで知られ、片眼で約１０万人まで識別可能とされており、このように両眼の認証によれば、その識別能力を１００億人まで高めることができる。
【００２６】
一方、測距センサ６で計測された利用者との距離は、利用者検知手段１０に出力され、利用者検知手段１０はこの測距センサ６からの距離により利用者が所定範囲（例えばビデオカメラ１の焦点距離）内に近づいたか否かを検知する。利用者検知手段１０で利用者が検知されると、制御手段１２はビデオカメラ１他、装置全体の動作を開始させる。
【００２７】
制御手段１２は、装置動作開始からの時間を計測し、所定時間内に判断手段８から抽出指示信号が送出されない場合、すなわち所定時間内に利用者の眼位置が最適位置に一致しない場合、利用者の眼球を最適位置に導くための誘導メッセージを音声出力手段１１から出力させるか又は文字や絵等で立体視ディスプレイ２に表示する。もちろん、このように誘導メッセージを用いなくても眼位置オブジェクトＣと最適位置オブジェクトＢだけで利用者を導くことは可能であるが、更に誘導性を高めるためにこのような機能を設けた。
【００２８】
以下、本実施の形態の動作を図を参照しながら説明する。
図４は本発明の一実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。
利用者が虹彩画像入力装置の前に立ち、立体視ディスプレイ２を覗き込むと、利用者検知手段１０は利用者が所定距離内に近づいたことを検知する。これによりビデオカメラ１が作動し、赤外線ランプ１ａから赤外線が出力され、この赤外線はホットミラー３で反射されて利用者の眼に照射される。赤外線を照射された眼は、この赤外線を反射し、その反射光はホットミラー３で反射されてビデオカメラ１に入力され、ビデオカメラ１で利用者の眼が撮影される（Ｓ１）。一方、眼位置取得手段４は利用者の眼位置の抽出し、三次元オブジェクト生成手段７及び判断手段８に出力する。すなわち、測距センサ６で利用者の顔面までの距離（Ｚ）を測定すると共に（Ｓ２）、虹彩中心位置抽出手段５で虹彩中心位置（Ｘ，Ｙ）の抽出し（Ｓ３）、このようにして取得した利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が三次元オブジェクト生成手段７及び判断手段８に出力される。
【００２９】
三次元オブジェクト生成手段７は、背景オブジェクトＡ及び最適位置オブジェクトＢを生成表示すると共に、利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づき眼位置オブジェクトＣを生成し、立体視ディスプレイ２に表示する（Ｓ４）。利用者は表示画面を見ながら眼位置オブジェクトＣを最適位置オブジェクトＢの中心に移動させるべく眼球位置を調整する。
【００３０】
一方、判断手段８は眼位置取得手段４からの眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づき利用者の眼位置が最適位置に一致したか否かをチェックしており（Ｓ５）、最適位置に一致した場合、虹彩パターン抽出手段９に抽出指示信号を送出し、虹彩パターン抽出手段９は抽出指示信号を受信すると両眼の虹彩パターンの抽出を行う（Ｓ６）。
【００３１】
なお、制御手段１２は動作開始からの時間を計測しており、所定時間内に判断手段８から抽出指示信号が送出されない場合、音声出力手段１１から「もう少し、前に移動して下さい」等の音声ガイドを流したり、その旨の文字や絵等を立体視ディスプレイ２に表示する。
【００３２】
このようにして抽出された虹彩パターンは外部装置に出力され、識別データとして利用される。この外部装置としては、例えば個人識別装置や、該個人識別装置の利用にあたり予め虹彩パターンを登録するための登録装置、従来技術で説明した扉解錠のための装置、更にはゲームセンター等に設置されるゲーム機等が該当する。もちろんこれらの装置に限られたものではない。また、このようにこれらの装置を外部接続するのではなく、虹彩画像入力装置自体をこれらの装置に組み込むようにしてももちろん良い。例えばゲームセンター等に設置されるゲーム機内に組み込んだ場合、虹彩パターンで個人識別が可能となることから、例えば操作履歴をユーザ毎に管理し、操作履歴に応じたゲームを提供できるなどのサービスが可能となる。また、このようなゲーム機を複数、ネットワークを介してホストコンピュータに接続し、ゲーム機側で取得した虹彩パターンをホストコンピュータ側に予め登録した虹彩パターンと照合してユーザを識別することにより、ユーザがネットワーク上のどのゲーム端末を利用しても上記のようなサービスを提供できるゲームシステムを構成することも可能となる。
【００３３】
このように、利用者の眼位置及び最適位置を三次元オブジェクトで表現することで利用者に対して自身の眼位置と最適位置との相対関係を一目で認識させることができるので、利用者は自身の眼位置を最適位置に合わせるにはどのように動作すれば良いのかが容易に判断でき、虹彩入力操作を簡単に行うことができる。
【００３４】
また、眼位置を示すためのフィードバック画像を三次元オブジェクトとしたので、眼画像をそのまま表示する従来の装置のように不快感を与えることがなく、快適な入力操作が可能となる。
【００３５】
また、このように三次元オブジェクトを利用することで、ゲーム感覚で入力操作が行えるので、利用者に知られることなく虹彩パターンを抽出したい場合にも適用可能となる。
【００３６】
また、赤外線ランプ１ａ付のビデオカメラ１及びホットミラー３を用い、利用者の眼に赤外線照明を当てつつ眼の撮影を行うようにしたので、良好な虹彩画像を撮影することができる。
【００３７】
また、両眼の虹彩パターンを抽出するようにしたので、不特定多数の個人を識別する必要がある装置において、この虹彩画像入力装置は非常に有効である。
【００３８】
なお、取得した利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、眼位置を利用して各種処理を行う外部装置に出力することも可能である。また、このような眼位置を必要とする装置を外部接続するのではなく、当該装置に虹彩画像入力装置自体を組み込むようにしても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、利用者の眼の動きに追従する眼位置オブジェクトと、虹彩パターン抽出に最適な位置を示す最適位置オブジェクトとを三次元で表現し、利用者の眼の位置と最適位置との相対関係が明確となるようにしたので、利用者は自身の眼位置を最適位置に合わせるにはどのように動作すれば良いのかが容易に判断でき、虹彩入力操作を簡単に行うことができる。また、眼の位置を示す画像を従来のような眼画像そのものではなく三次元オブジェクトとしたので、虹彩入力に際して利用者に不快感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る虹彩画像入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の立体視ディスプレイにおける立体画像表示の原理を示す概略図である。
【図３】立体視ディスプレイの表示画面の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】従来の処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ビデオカメラ（撮像手段）
２立体視ディスプレイ（表示手段）
３ホットミラー
４眼位置取得手段
５虹彩中心位置抽出手段
６測距センサ
７三次元オブジェクト生成手段
８判断手段
９虹彩パターン抽出手段
１１音声出力手段

Claims

三次元画像を表示する表示手段と、
利用者の眼を撮影する撮像手段と、
利用者の眼の位置を取得する眼位置取得手段と、
利用者に対して虹彩パターン抽出に最適な位置を示すための三次元最適位置オブジェクトを生成し、且つ前記眼位置取得手段で取得した利用者の眼位置に基づいて、前記最適位置に対する利用者の眼位置を示す三次元眼位置オブジェクトを順次生成し、これら三次元オブジェクトを前記表示手段に表示させる三次元オブジェクト生成手段と、
前記眼位置取得手段で取得した利用者の眼位置が前記最適位置に一致したか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段で最適な位置にあると判断されたとき、前記撮像手段の撮像画像から虹彩パターンを抽出する虹彩パターン抽出手段と
を備えたことを特徴とする虹彩画像入力装置。
前記眼位置取得手段は、該撮像手段の撮像画像から利用者の平面方向の虹彩中心位置を抽出する虹彩中心位置抽出手段と、利用者の顔との奥行き方向の距離を測定する測距手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の虹彩画像入力装置。
前記最適位置の奥行き方向は、前記撮像手段の焦点位置に相当することを特徴とする請求項１又は２記載の虹彩画像入力装置。
赤外線を出力する赤外線出力手段と、該赤外線出力手段からの赤外線を通過又は反射させることにより利用者の眼に照射するホットミラーとを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の虹彩画像入力装置。
前記利用者の眼位置が所定時間内に前記最適位置に到達しない場合、前記利用者に対し、利用者の眼を最適位置に導くためのメッセージを利用者に通知する通知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の虹彩画像入力装置。
前記通知手段を音声手段又は前記表示手段とすることを特徴とする請求項５記載の虹彩画像入力装置。
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の虹彩画像入力装置は、虹彩パターンを利用して個人識別を行う他の装置に組み込まれるか又は前記虹彩パターンを外部装置に出力可能に構成されることを特徴とする虹彩画像入力装置。
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の虹彩画像入力装置は、利用者の眼位置を利用する他の装置に組み込まれるか又はその眼位置を外部装置に出力可能に構成されることを特徴とする虹彩画像入力装置。