JP4687247B2 - 異物検出方法及び眼球観察装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼球を観察する際に邪魔になる、眼球前方に位置するまつ毛などの異物を検出する技術に関するものである。

眼球を観察する装置として、眼底カメラ装置、角膜形状撮影装置、眼圧計などの眼科装置以外に、近年では虹彩認証装置が実用化され、また眼球を用いた非侵襲血糖値測定方法などが提案されている。 このような眼球を観察する装置において、観察領域にかかるまぶたやまつ毛を含む異物の存在はしばしば問題となっており、これまでに異物の影響をキャンセルする技術や異物を検出する技術が提案されている。

その一つとして、眼球を撮像した画像から眼球と異物の輝度値の違いを利用して２値化することにより異物を検出したり、画像中の明るさ（濃淡）あるいは色が急に変化する箇所を検出する、いわゆるエッジ検出を行ったりすることにより、輪郭の形や大きさから異物を検出する方法がある。

また他には、光路長を変化させる平行平面板を用意し、位置合せ用のＣＣＤカメラに写る画像が平行平面板を通過した領域は眼球に合焦し、通過しない領域はまつ毛近傍に合焦するように配置する技術がある。具体的には、まつ毛のかかりやすい眼球の上方の領域以外に平行平面板を配置することにより、位置合せ用のＣＣＤカメラの画像をユーザが見ると、眼球に合焦した領域と共に、まつ毛に合焦した領域も観察することができ、まつ毛の有無を検出することができる。（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−２８５５２７号公報

ところで、眼球を観察する装置は眼球に対して正確な位置合せを必要とする。例えば非接触眼圧計では、非常に厳格な位置合せを要求され、その焦点軸方向の位置合せを精度良く行うために、焦点深度の浅い光学系を用いることがしばしばある。

このような装置において、焦点軸方向の位置合せが正しくなされて眼球画像を取得した場合、まつ毛はぼけてしまい虹彩領域の模様とほとんど区別がつかなくなる。したがって、ぼけたまつ毛や異物が存在する画像においては、当然ながら、２値化をしたりエッジ検出をしたりする方法では、異物を検出できず、さらには、正確な眼球の観察を行えないという課題がある。

また、前記平行平面板を使用する構成では、ユーザが観察したい領域（以下、観察領域と称す）に位置合せ用ＣＣＤカメラを合焦することで、焦点軸方向の位置合せを行っている。このように観察領域には平行平面板が挿入されているため、観察領域にかかるまつ毛を検出することができないという課題がある。

従って、本発明は眼球を観察した際に、観察領域に合焦した状態においても、まつ毛などの異物の検出を行う異物検出方法及び眼球観察装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の異物検出方法は、撮像装置を用いて被験者の眼球を所定の時間間隔で２度撮像し、１度目の撮像で得た画像を第一画像、２度目の撮像で得た画像を第二画像として取得する撮像データ取得工程と、前記第一画像と前記第二画像における前記眼球内の虹彩領域及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、位置合せ済第一画像及び位置合せ済第二画像を生成する位置合せ工程と、前記位置合せ済第一画像と前記位置合せ済第二画像の相違データを算出する相違データ算出工程と、前記相違データを用いて前記撮像装置と前記被験者の眼球の間に異物が存在するか否かを判定する異物判定工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の眼球観察装置は、被験者の眼球を所定の時間間隔で２度撮像し、１度目の撮像で得た画像を第一画像、２度目の撮像で得た画像を第二画像として出力する撮像手段と、前記第一画像と前記第二画像における前記眼球内の虹彩領域及び瞳孔領域と前記眼球と前記撮像装置との間に位置する異物の相対位置の違いから得られる相違データを利用して異物を検出する異物検出手段と、前記異物検出手段にて前記第一画像及び前記第二画像に異物が存在しないと判定された時に、前記第一画像あるいは前記第二画像を用いて前記眼球の観察を行う観察手段を備えることを特徴とする。

以上のように、本発明の異物検出方法及び眼球観察装置によれば、眼球を観察した際に、観察領域に合焦し、撮像データ上ではまつ毛などがぼけた状態においても、まつ毛や異物の検出を行うことができる。

以下に、本発明の異物検出方法及び眼球観察装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
以下に、本発明の一実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における異物検出方法及び眼球観察装置のブロック図である。

図１において、撮像手段１０１は、被検者の眼球１００を撮像する受光素子と受光素子の前方にレンズユニットを備えており、受光素子は例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）である。撮像手段１０１は、第一画像１０２と第二画像１０３を取得する。なお、ここでは光を取得したものであるので撮像データを画像と称す。なお、光とは可視光の他、紫外光及び赤外光も含む。

図２（ａ）に第一画像１０２を、図２（ｂ）に第二画像１０３を示す。通常、第一画像１０２と第二画像１０３を時間間隔をあけて撮像した場合、被検者の眼球は少なからず動いてしまい、第一画像１０２と第二画像１０３のように虹彩及び瞳孔領域Ａとまつ毛Ｂの相対位置がしばしば変化する。なお、レンズユニットは上述の特許文献１にもあるような焦点深度の浅いレンズであり、虹彩及び瞳孔領域Ａに合焦すると、まつ毛Ｂはぼけてしまう。図２の画像にまつ毛を示しているが、実際にはぼけて虹彩模様と区別がつかない。ここでは説明のため、あえて強調している。

図１に戻り、合焦手段１０４は、撮像手段１０１を焦点軸方向に移動させ眼球１００の虹彩及び瞳孔領域に焦点を合せる。例えば、合焦手段１０４は、まず撮像手段１０１で撮像した画像において虹彩領域を抽出し、虹彩領域のコントラストを計算する。そして、コントラストに応じてステピングモータなどで撮像手段１０１を焦点軸方向に移動させる。以上の動作を、山登り法などを用いて最も高いコントラストが得られる焦点軸方向の位置に撮像手段１０１を配置する。虹彩領域の抽出方法は、画像を微分してエッジを抽出し、２値化を施して、円でパターンマッチングを行う。最も一致した時の円の内側が瞳孔領域となり、円の外側の領域が虹彩領域となる。コントラストの計算方法は、例えば、高周波成分を抽出し、和をとって画素数で除算して求める。

異物検出手段１０５は、第一画像１０２と第二画像１０３の虹彩及び瞳孔領域とまつ毛や異物の相対位置の違いからまつ毛などの異物を検出する。詳しくは、第一画像１０２と第二画像１０３の虹彩及び瞳孔領域を画像上で同じ位置に合せる位置合せ手段１０６と位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８の差分をとる相違データ算出手段１０９と相違データ１１０からまつ毛を判定する異物判定手段１１１を備える。

以下に、各ブロックを詳細に説明する。位置合せ手段１０６は、両画像の瞳孔の中心座標を求めてそれらが画像上で同じ位置になるように合せる。詳しくは、まず撮像手段１０１が取得した２つの画像の瞳孔の中心座標を求める。中心座標の求め方は、例えば、まず画像を微分してエッジを抽出する。次に２値化を施して、円でパターンマッチングを行う。そして、最も一致した時の円の中心が瞳孔の中心座標であり、第一画像１０２の瞳孔中心座標を（ｘ１Ｃ、ｙ１Ｃ）、第二画像１０３の瞳孔中心座標を（ｘ２Ｃ、ｙ２Ｃ）とする。

次に、求めた第一画像１０２と第二画像１０３の瞳孔中心座標が画像上で同じ位置になるように画像を水平、垂直方向に移動させる。今回は、両画像の瞳孔中心座標が（ｘ１Ｃ、ｙ１Ｃ）となるように移動する。つまり、第一画像１０２は移動させずに第二画像１０３を（ｘ１Ｃ−ｘ２Ｃ、ｙ１Ｃ−ｙ２Ｃ）だけ移動させる。なお、移動によって画像からはみ出した画素は捨て、画像のない画素の輝度値は例えば０をパディング、すなわち輝度値に０を挿入する。

最後にこのようにして位置合せを行った第一画像１０２及び第二画像１０３をそれぞれ位置合せ済第一画像１０７及び位置合せ済第二画像１０８として出力する。図３（ａ）に位置合せ済第一画像１０７を、図３（ｂ）に位置合せ済第二画像１０８を示す。図中、Ｄで示す黒塗りした部分がパディングした領域である。

また、位置合せ手段１０６は、両画像の虹彩模様が一致するように移動させることで位置合せを行っても良い。詳しくは、図２（ｂ）に示すように第二画像１０３から任意にテンプレート画像を選ぶ。好ましくは、眼球がどの程度移動するかを経験上もしくは仕様として定め、画像の端から移動量分内側までの領域以外の領域を選択する。ここでは、図２の第二画像１０３に示す領域をテンプレート画像Ｃとして選択したとし、テンプレート画像Ｃの左上の座標を（ｘ２ＲＵ、ｙ２ＲＵ）とする。次に、選択したテンプレート画像を用いて第一画像１０２にテンプレートマッチングを行い、最も一致したときの左上の座標（ｘ１ＲＵ、ｙ１ＲＵ）を求める。そして、上記の瞳孔の中心座標用いる位置合せ方法と以降同様に第一画像１０２の座標（ｘ１ＲＵ、ｙ１ＲＵ）と第二画像１０３の座標（ｘ２ＲＵ、ｙ２ＲＵ）が画像上で同じ位置となるように位置合せを行う。 相違データ算出手段１０９は、各画素において位置合せ済第一画像１０７から位置合せ済第二画像１０８の輝度値を減算し、減算した値を相違データ１１０として出力する。

図４に相違データ１１０を示すが、相違データ１１０は負の値もとりうるため便宜上値０を含む差の小さな領域を格子状の斜線のハッチングで示しており、差がより大きい負の値である領域を黒い塗りつぶしで示しており、差がより大きな正の値である領域を白い塗りつぶしとして表示している。さらに、相違データには、虹彩や瞳孔の輪郭は現れないが、理解しやすくするため便宜上、虹彩及び瞳孔領域の輪郭を実線示している。

相違データ１１０の絶対値はまつ毛のかかる領域では値が大きく、その他の領域では比較的小さい値となる。その他の領域で値が０にならないのは、実際には位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８の多少の位置ずれや撮像毎のＣＣＤの感度のばらつきによる輝度値の違いがあるためである。 異物判定手段１１１は、相違データ１１０からまつ毛を検出する。詳しくは、まず図４の相違データ１１０に対して閾値Ｓとして適切な値を経験上から絶対値が等しい値に設定し、各画素の値が―Ｓ以下もしくはＳ以上である場合（図４のＢ１、Ｂ２の領域）は、その画素にまつ毛のかかっていると判定する。もちろん、閾値は負の閾値Ｓｎと正の閾値Ｓｐに分けて、ＳｎとＳｐに異なる値を設定しても良い。

このように、位置合せ済第一画像１０７は、眼球の画像と眼球の前方に位置するまつ毛の画像を足した画像となっており、まつ毛の画像はぼけているため眼球の画像に埋もれてしまい区別できない。そこで、位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８の差分をとることによって、両画像の違い、つまり、まつ毛の画像のみを抽出することができる。

さらに、まつ毛と判定した領域の相違データ１１０の値が負である場合（Ｂ１）は第一画像１０２に、正である場合（Ｂ２）は第二画像１０３にまつ毛がかかっていると判断できる。

なお、この時、位置合せ手段１０６でパディングを施した領域Ａ１まで上記のように判定してしまうと、領域Ａ１も異物として検出されてしまうので、好ましくは、判定する領域を領域Ａ１以外とする。さらに、後述の観察手段１１２が観察する領域（以下、観察領域と呼ぶ）にまつ毛がかかっているかどうかを検出したい場合は、判定する領域を観察領域のみとすることもできる。

また、閾値Ｓはまつ毛のかかり難い瞳孔領域の左右のいずれか、もしくは両方の虹彩領域の値を用いても良い。例えば、図４に示す瞳孔領域の右の虹彩領域Ａ２の相違データ１１０の平均値ｍと標準偏差σを求めて、負の閾値Ｓｎをｍ−σ、正の閾値Ｓｐをｍ＋σとする。σは必要に応じて２σや３σなどに替えて用いることができる。その他、瞳孔領域の左右の虹彩領域の相違データ１１０の最小値をＳｎ、最大値をＳｐとすることもできる。このように、閾値ＳもしくはＳｎ、Ｓｐにまつ毛のかかり難い瞳孔領域の左右の虹彩領域の値を用いることにより、撮像毎に変化する位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８の位置ずれや輝度値の違いに応じて適切な閾値を設定することができる。

また、相違データ１１０が異物のかかっていない領域であっても、その絶対値が０でないのは、主に位置合せを行っても多少の位置ずれが位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８にあるためである。この時、同程度の位置ずれであっても、コントラストの大きい領域では相違データ１１０の絶対値は比較的大きくなり、コントラストの小さい領域では相違データ１１０の絶対値は比較的小さくなる。従って、画像のコントラストが大きい時は閾値Ｓに大きい値を設定し、画像のコントラストが小さい時は閾値Ｓに小さい値を設定してもよい。コントラストは、例えば画像の高周波成分を抽出し、和をとって画素数で除算して求める。そして、コントラストに経験上適切な係数を乗算し、これを閾値Ｓとする。

相違データ１１０は負の値を持っているが正の値と負の値を切り分けてそれぞれ１枚ずつの画像として扱えるため、この他にも、ある大きさ、またはある閾値以上の輝度値の領域を抽出する様々な既知の画像処理技術を用いることで、まつ毛を検出することができる。

次に、観察手段１１２は、異物判定手段１１１の判定により観察領域にまつ毛がないことを確認すると、観察領域の所望の観察を行う。そして、もし、観察領域のまつ毛を確認すると観察を行わない。また、異物判定手段１１１の判定により観察領域にまつ毛かかっていると分かると、再度画像を取り直すなどの処置を施す。また、テレビモニタやスピーカーを備え、まつ毛を検出したことを被検者やユーザに対して表示や音で知らせても良い。

以上で説明した図１における眼球観察装置の一連の動作を説明する。まず、合焦手段１０４が眼球の虹彩及び瞳孔領域に焦点が合う位置に撮像手段１０１を移動する。次に撮像手段１０１は第一画像１０２と第二画像１０３を取得する。位置合せ手段１０６は第一画像１０２と第二画像１０３の位置合せを行い位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８を出力する。相違データ算出手段１０９は位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８から相違データ１１０を算出し、出力する。異物判定手段１１１は、相違データ１１０からまつ毛の有無を判定する。観察手段１１２は、異物判定手段１１１においてまつ毛無しと判定された場合は、観察領域の観察を行い、まつ毛有りと判定された場合は、再度画像を取得するなどの処置をする。

以上のように、２つの画像の虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置の違いを、画像の輝度値の差を利用して検出することで、画像上ではぼけたまつ毛においても検出することができる。

また、本実施例ではまつ毛を異物として説明してきたが、それ以外にも眼球前方に位置するごみやほこりやまぶたなどでも良い。

さらに、異物にも合焦してはっきりとした画像であっても、２つの画像に虹彩及び瞳孔領域と異物の相対位置の違いがあり、それが輝度値の差として現れば異物を検出することができる。

なお、ノイズ除去や異物の検出精度を向上させるため、各ブロックやその前後において適宜既知のフィルタ技術などを用いても良い。

（実施の形態２）
以下に、本発明実施の形態２について、図１及び図５及び図６を用いて説明する。
本実施の形態２における眼球観察装置のブロック図は、実施の形態１と同様であり図１である。実施の形態１と異なるところは、相違データ算出手段１０９と異物判定手段１１１である。

まず、相違データ算出手段１０９の動作を図５を用いて説明する。図５（ａ）に位置合せ済第一画像１０７を、図５（ｂ）に位置合せ済第二画像１０８を示している。相違データ算出手段１０９は、まず図５のように２つの画像を小領域に区切る。左上の領域をＰ００と表し、一桁目の数字が行を、二桁目の数字が列を表している。

そして、各領域の平均輝度値ｍＰ００からｍＰ７９を計算する。さらに、位置合せによってパディングを施した領域Ｄ以外の平均輝度値ｍＰを求める。ここでは、０の列が領域Ｄであるので、それ以外の領域の平均輝度値を求める。そして、各領域の平均輝度値をｍＰで割ることによりｍＰで正規化する。こうすることで、２つの画像の平均輝度値のばらつきを補正することができる。

次に、２つの画像の同じ行列に位置する領域同士の平均輝度値で割って比率を求める。なお、領域Ｄは除外する。ここでは、位置合せ済第一画像１０７を位置合せ済第二画像１０８で割っている。比率はそれぞれａＰ０１〜ａＰ７９と表す。最後に、この比率を相違データ１１０として出力する。

図６（ａ）に比率ａＰ１２〜ａＰ１８をグラフ化して示す。図の縦軸は比率の値を、横軸は領域を示している。まつ毛のかかっていないＰ１２〜Ｐ１５の比率は１近辺の値となるが、まつ毛のかかるＰ１６及びＰ１７の比率は他の領域より１から大きく外れる。そして、位置合せ済第一画像１０７にまつ毛がかかる領域の比率ａＰ１６は１以下となり、位置合せ済第二画像１０８にまつ毛がかかる領域の比率ａＰ１７は１以上となる。

次に異物判定手段１１１は、正負の閾値Ｓｐ及びＳｎを設定し、相違データ１１０の値が閾値Ｓｐ以上もしくは閾値Ｓｎ未満であればまつ毛がかかっていると判定し、Ｓｎ以上かつＳｐ未満であればまつ毛がかかっていないと判定する。閾値Ｓｐ及びＳｎは経験上から適切な値を１を減じた値の絶対値が同じ大きさになるよう設定しても良いが、図５のように瞳孔の左右の虹彩領域の値を用いても良い。例えば、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３７、Ｐ３８、Ｐ４１、Ｐ４２、Ｐ４７、Ｐ４８を用いるとし、これらの領域の比率を図６（ｂ）に示す。そして、図６（ｂ）の内最大値をＳｐ、最小値をＳｎに設定することで、上述の実施の形態１にて説明したような理由により、撮像毎に異なる画像においても適切な閾値を設定することができる。

以上のように、本実施の形態２において、相違データ１１０として位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８を小さな領域に区分し、各領域の輝度の平均値の比率を用いることで、２つの画像の虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置の違いを検出し、ぼけたまつ毛を検出することができる。

そして、本実施の形態２は、小さな領域に区分し、各領域の輝度の平均値用いることにより、位置合せ済第一画像１０７と位置合せ済第二画像１０８の位置ずれの影響を軽減できる。また、各領域の輝度の平均値を領域Ｄ以外の平均輝度値で割ることにより、画像の平均輝度値のばらつきを補正することができる。

（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３について、図２及び図７ないし図１１を用いて説明する。

図７は本発明の実施の形態３における眼球観察装置のブロック図である。実施の形態１と異なるところは、相対位置変更手段７０１をさらに備えた点である。

相対位置変更手段７０１は、被験者の視線が変化するよう眼球を故意に移動させることにより、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置を変化させる手段であり、視線を固定する注視点７０２ａ及び注視点７０２ｂを備えている。 注視点７０２ａ及び注視点７０２ｂは、例えば可視光のＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源であり、光源を点灯することにより眼球の視線を注視点に固定する。また、注視点７０２ａ及び注視点７０２ｂは、互いに異なる位置に配置されており、好ましくは、眼球に対して垂直方向の位置は同じであり、水平方向の位置のみが異なっている。それは、眼球の垂直方向に視線を変化させると、まつ毛が虹彩及び瞳孔領域によりかかりやすくなるためである。このようにして点灯する注視点を切り替えることにより、視線を注視点７０２ａ及び注視点７０２ｂへ切り替えることができる。

次に、本実施の形態３における動作を説明する。まず、注視点７０２ａを点灯して視線を固定する。この状態で、撮像手段１０１は第一画像１０２を取得する。次に、注視点７０２ａを消灯して注視点７０２ｂを点灯することにより視線を切り替える。そして、撮像手段１０１は第二画像１０３を取得する。以降の動作は実施の形態１と同様である。

以上のようにして、視線を変化させることによって、まつ毛の位置は変わらないが眼球のみが移動し、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置を確実に変化させることができる。これにより図２のような第一画像１０２及び第二画像１０３を取得することができ、確実にまつ毛の検出を行うことができる。 また、図８に示すように、相対位置変更手段７０１は、注視点７０２ａと注視点７０２ａを移動させる注視点移動手段８０１を備えるよう構成してもよく、注視点移動手段８０１が注視点７０２ａを異なる位置に移動させて、撮像手段１０１が第一画像１０２と第二画像１０３を撮像することにより、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置を確実に変化させても良い。なお、注視点移動手段８０１は例えばステッピングモータを利用できる。

また、図９に示すように、相対位置変更手段７０１は、撮像手段１０１とは異なる位置から眼球を撮像する第二の撮像手段９０１であってもよく、撮像手段１０１は第一画像１０２を取得し、第二の撮像手段９０１は第二画像１０３を取得するよう構成する。

図１０に眼球とまつ毛と撮像手段１０１と第二の撮像手段９０１の位置関係を示す。図１０において破線の矢印は撮像手段１０１と第二の撮像手段９０１の光路を示しており、眼球１００の前方にあるまつ毛Ｂは、撮像手段１０１で取得した画像では眼球１００のＥ１の位置に写り、第二の撮像手段９０１で取得した画像では眼球１００のＥ２の位置に写る。従って、虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置が変化しなくとも、画像上において相対位置が変化した２つの画像を取得することができるので、確実にまつ毛を検出することができる。

また、図１１に示すように、相対位置変更手段７０１は、撮像手段１０１を移動させる移動手段１１０１であってもよく、移動手段１１０１が撮像手段１０１を移動させることにより、撮像手段１０１は互いに異なる位置から第一画像１０２及び第二画像１０３を取得することができる。移動手段１１０１は例えばステッピングモータを利用して、撮像手段１０１を移動させることができる。これにより、上述したように虹彩及び瞳孔領域とまつ毛の相対位置が変化しなくとも、画像上において相対位置が変化した２つの画像を取得することができるので、確実にまつ毛を検出することができる。

本発明にかかる異物検出方法及び眼球観察装置は、まつ毛などの異物を確実に検出することができるので、種々の眼科装置や虹彩認証装置など精度よく眼球を観察する装置に有用である。

本発明の実施の形態１における眼球観察装置のブロック図 本発明の実施の形態における第一画像１０２及び第二画像１０３を示す図 本発明の実施の形態における位置合せ済第一画像１０７及び位置合せ済第二画像１０８を示す図 本発明の実施の形態１における相違データ１１０を示す図 本発明の実施の形態２における位置合せ済第一画像１０７及び位置合せ済第二画像１０８を示す図 本発明の実施の形態２における相違データ１１０を示す図 本発明の実施の形態３における眼球観察装置のブロック図 本発明の実施の形態３における眼球観察装置のブロック図 本発明の実施の形態３における眼球観察装置のブロック図 本発明の実施の形態３における眼球とまつ毛と撮像手段１０１と第二の撮像手段９０１の位置関係を示す図 本発明の実施の形態３における眼球観察装置のブロック図

符号の説明

１０１ 撮像手段
１０２ 第一画像
１０３ 第二画像
１０４ 合焦手段
１０５ 異物検出手段
１０６ 位置合せ手段
１０７ 位置合せ済第一画像
１０８ 位置合せ済第二画像
１０９ 相違データ算出手段
１１０ 相違データ
１１１ 異物判定手段
１１２ 観察手段
７０１ 相対位置変更手段
７０２ａ 注視点
７０２ｂ 注視点
８０１ 注視点移動手段
９０１ 第二の撮像手段
１１０１ 移動手段

Claims (26)

1. 撮像装置を用いて被験者の眼球を所定の時間間隔で２度撮像し、１度目の撮像で得た画像を第一画像、２度目の撮像で得た画像を第二画像として取得する撮像データ取得工程と、
   前記第一画像と前記第二画像における前記眼球内の虹彩領域及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、位置合せ済第一画像及び位置合せ済第二画像を生成する位置合せ工程と、
   前記位置合せ済第一画像と前記位置合せ済第二画像の相違データを算出する相違データ算出工程と、
   前記相違データを用いて前記撮像装置と前記被験者の眼球の間に異物が存在するか否かを判定する異物判定工程と、
   を備えることを特徴とする異物検出方法。
2. 前記相違データ算出工程は、前記位置合せ済第一画像を構成する各画素の輝度値と前記位置合せ済第二画像を構成する各画素の輝度値との差分を演算し、前記相違データとすることを特徴とする請求項１に記載の異物検出方法。
3. 前記異物判定工程は、前記相違データの値が第１の閾値より小さいまたは第２の閾値より大きい時は異物が存在すると判定し、前記第１の閾値以上かつ前記第２の閾値以下の時は異物が存在しないと判定することを特徴とする請求項２に記載の異物検出方法。
4. 前記相違データ算出工程は、前記位置合せ済第一画像と前記位置合せ済第二画像をそれぞれ複数の小領域に分割し、前記小領域を構成する全画素の平均輝度値を前記小領域毎に演算し、前記位置合せ済第一画像を構成する各小領域の平均輝度値と前記位置合せ済第二画像を構成する各小領域の平均輝度値との比を演算し、前記相違データとすることを特徴とする請求項１に記載の異物検出方法。
5. 前記異物判定工程は、前記相違データの値が第１の閾値より小さいまたは第２の閾値より大きい時は異物が存在すると判定し、前記第１の閾値以上かつ前記第２の閾値以下の時は異物が存在しないと判定することを特徴とする請求項４に記載の異物検出方法。
6. 前記異物判定工程は、前記位置合せ済第一画像及び位置合せ済第二画像のうち、所望の領域においてのみ異物の検出を行うことを特徴とする請求項３及び請求項５に記載の異物検出方法。
7. 前記第１の閾値及び第２の閾値は、瞳孔領域の左右に位置する虹彩領域において求められる前記相違データの値を用いて設定することを特徴とする請求項３及び請求項５に記載の異物検出方法。
8. 前記第１の閾値及び第２の閾値は、前記位置合せ済第一画像もしくは前記位置合せ済第二画像の輝度値のコントラストに所定の重み付けを施した値とすることを特徴とする請求項３及び請求項５に記載の異物検出方法。
9. 前記位置合せ工程は、前記第一画像と前記第二画像の瞳孔の中心位置を検出し、瞳孔の中心位置が同じ位置となるように処理をすることを特徴とする請求項１に記載の異物検出方法。
10. 前記位置合せ工程は、前記第一画像と前記第二画像の虹彩領域の模様を一致させて位置合せを行うことを特徴とする請求項１に記載の異物検出方法。
11. 被験者の眼球を所定の時間間隔で２度撮像し、１度目の撮像で得た画像を第一画像、２度目の撮像で得た画像を第二画像として出力する撮像手段と、
    前記第一画像と前記第二画像における前記眼球内の虹彩領域及び瞳孔領域と前記眼球と前記撮像装置との間に位置する異物の相対位置の違いから得られる相違データを利用して異物を検出する異物検出手段と、
    前記異物検出手段にて前記第一画像及び前記第二画像に異物が存在しないと判定された時に、前記第一画像あるいは前記第二画像を用いて前記眼球の観察を行う観察手段を備えることを特徴とする眼球観察装置。
12. 前記異物検出手段は、
    前記第一画像と前記第二画像における虹彩領域及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、位置合せ済第一画像及び位置合せ済第二画像として出力する位置合せ手段と、
    前記位置合せ済第一画像と前記位置合せ済第二画像の相違データを算出する相違データ算出手段と、
    前記相違データから異物が存在するか否かを判定する異物判定手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１１に記載の眼球観察装置。
13. 前記相違データ算出手段は、前記位置合せ済第一画像を構成する各画素の輝度値と前記位置合せ済第二画像を構成する各画素の輝度値との差分を演算し、前記相違データとすることを特徴とする請求項１２に記載の眼球観察装置。
14. 前記異物判定手段は、前記相違データの値が第１の閾値より小さいまたは第２の閾値より大きい時は異物が存在すると判定し、前記第１の閾値以上かつ前記第２の閾値以下の時は異物が存在しないと判定することを特徴とする請求項１３に記載の眼球観察装置。
15. 前記相違データ算出手段は、前記位置合せ済第一画像と前記位置合せ済第二画像をそれぞれ複数の小領域に分割し、前記小領域を構成する全画素の平均輝度値を前記小領域毎に演算し、前記位置合せ済第一画像を構成する各小領域の平均輝度値と前記位置合せ済第二画像を構成する各小領域の平均輝度値との比を演算し、前記相違データとすることを特徴とする請求項１２に記載の眼球観察装置。
16. 前記異物判定手段は、前記相違データの値が第１の閾値より小さいまたは第２の閾値より大きい時は異物が存在すると判定し、前記第１の閾値以上かつ前記第２の閾値以下の時は異物が存在しないと判定することを特徴とする請求項１５に記載の眼球観察装置。
17. 前記異物判定手段は、前記位置合せ済第一画像及び前記位置合せ済第二画像のうち所望の領域においてのみ異物の判定を行うことを特徴とする請求項１４及び請求項１６に記載の眼球観察装置。
18. 前記第１の閾値及び第２の閾値は、瞳孔領域の左右に位置する虹彩領域において求められる前記相違データの値を用いて設定することを特徴とする請求項１４及び請求項１６に記載の眼球観察装置。
19. 前記第１の閾値及び第２の閾値は、前記位置合せ済第一画像もしくは前記位置合せ済第二画像の輝度値のコントラストに所定の重み付けを施した値とすることを特徴とする請求項１４及び請求項１６に記載の眼球観察装置。
20. 前記位置合せ手段は、前記第一画像と前記第二画像の瞳孔の中心位置を算出し、瞳孔の中心位置が同じ位置となるように処理をすることを特徴とする請求項１２に記載の眼球観察装置。
21. 前記位置合せ手段は、前記第一画像と前記第二画像の虹彩領域の模様を一致させて位置合せを行うことを特徴とする請求項１２に記載の眼球観察装置。
22. 被験者の視線を変化させることによって、虹彩領域及び瞳孔領域と異物との画像上の相対位置を変化させる相対位置変更手段、
    をさらに備え、
    前記撮像手段が前記第一画像を取得してから前記第二画像を取得するまでの間に、前記相対位置変更手段が動作することを特徴とする請求項１１に記載の眼球観察装置。
23. 前記相対位置変更手段は、
    可視光を発する第一の注視点と第二の注視点を備え、
    前記撮像手段が前記第一画像を取得する際には前記第一の注視点を点灯しかつ前記第二の注視点を消灯し、前記第二の画像を取得する際には前記第一の注視点を消灯しかつ前記第二の注視点を点灯することを特徴とする請求項２２に記載の眼球観察装置。
24. 前記相対位置変更手段は、
    可視光を発する注視点と、
    前記注視点を移動させる注視点移動手段とを備え、
    前記第一画像を取得した後に、前記注視点移動手段により前記注視点を移動させ、その後に前記第二画像を取得することを特徴とする請求項２２に記載の眼球観察装置。
25. 被験者の眼球を撮像した画像を第一画像として出力する第一の撮像手段と、
    前記眼球との距離が前記第一の撮像手段と前記眼球との距離と等しくなる位置に配置され、前記眼球を撮像した画像を第二画像として出力する第二の撮像手段と、
    前記第一画像と前記第二画像における前記眼球内の虹彩領域及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、位置合せ済第一画像と位置合せ済第二画像として出力する位置合せ手段と、
    前記位置合せ済第一画像と前記位置合せ済第二画像の相違データを算出する相違データ算出手段と、
    前記相違データから前記第一画像及び前記第二画像に異物が存在するか否かを判定する異物判定手段と、
    前記異物判定手段にて異物が存在しないと判定された時に、前記第一画像あるいは前記第二画像を用いて前記眼球の観察を行う観察手段を備えることを特徴とする眼球観察装置。
26. 被験者の眼球を所定の時間間隔で２度撮像し、１度目の撮像で得た画像を第一画像、２度目の撮像で得た画像を第二画像として出力する撮像手段と、
    前記撮像手段が１度目の撮像を行った後、２度目の撮像を行う前に前記撮像手段を移動させる移動手段と、
    前記第一画像と前記第二画像における前記眼球内の虹彩領域及び瞳孔領域が同じ位置となるように位置合せを行い、位置合せ済第一画像と位置合せ済第二画像として出力する位置合せ手段と、
    前記位置合せ済第一画像と前記位置合せ済第二画像の相違データを算出する相違データ算出手段と、
    前記相違データから前記第一画像及び前記第二画像に異物が存在するか否かを判定する異物判定手段と、
    前記異物判定手段にて異物が存在しないと判定された時に、前記第一画像あるいは前記第二画像を用いて前記眼球の観察を行う観察手段を備えることを特徴とする眼球観察装置。

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