JP4706377B2 - 生体判別装置および認証装置ならびに生体判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、被写体が生体であるか否かを判別する生体判別装置、および、被写体の個人認証を行う認証装置、ならびに、被写体が生体であるか否かを判別する生体判別方法に関する。

近年、入退出管理装置や個人情報等の重要な情報が記憶された情報装置等、高いセキュリティ性が求められる装置におけるアクセス時の本人認証の方法として、人体の指紋、虹彩、眼底血管、顔の特徴、手や腕の血管パターン等、その被認証者固有の情報、いわゆるバイオメトリクス情報を用いた様々な認証方法が実用化されてきている。

その中でも、本人認証率の高さや、他人受入率の低さ等の信頼性の高さから、眼の虹彩部分の皺の模様の違いを利用した認証方法（以下、このような方法を虹彩認証方法と記す）が提案され、特に高いセキュリティ性を必要とする機器において実用化されている（例えば、特許文献１を参照。）。

このような虹彩認証方法は、被認証者の眼の部分の画像（以下、この画像を眼画像と記す）から虹彩の部分を選択的にコード化し、得られた情報を認証情報として、あらかじめ登録された情報（以下、登録認証情報と記す）と比較照合し、互いに一致すると判定された場合には、被認証者があらかじめ登録された者であると認証する方法である。

虹彩認証方法においては、不正な者が虹彩パターンの印刷された印刷物や写真等を用いることによって、あらかじめ登録された者であるとして認証を受けることができてしまう、いわゆる「なりすまし」の問題を有することが指摘されており、このような問題を解決することが課題となってきている。

このような「なりすまし」を防止するために、例えば、生体の眼が略球体であることを利用して、ＬＥＤをその像を瞳孔に映りこませるような位置に配置して、瞳孔にＬＥＤの像が映りこんだ場合には、被写体が生体の眼であると判定し、瞳孔にＬＥＤの像が映りこまない場合には、被写体が写真等の偽造物であると判定する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特許第３３０７９３６号公報 特開２０００−２９８７２７号公報

しかしながら、前述のような技術においては、写真や印刷物等の平面状の偽造物に対しては、生体判別を行うことができるものの、偽眼等の、生体の眼と同様に球体状の偽造物に対しては、生体判別を行うことが難しいという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、偽眼等の生体の眼と同様の球体状の偽造物に対しても、効果的に生体判別を行うことのできる生体判別装置および認証装置ならびに生体判別方法を提供することを目的とする。

本発明の生体判別装置は、被写体の眼を視線方向に対して斜め方向から撮影する撮影部と、前記撮影部で撮影された前記被写体の眼の画像から、虹彩画像を検出する虹彩検出部と、前記虹彩検出部で検出された前記虹彩画像の外形が楕円形状であれば前記被写体が生体の眼であると判定し、前記虹彩画像の外形が少なくとも異なる二つの曲率を有する円弧のときは、前記被写体は偽眼であると判別する生体判別部とを備えたことを特徴としている。

さらに、球状の物体の表面に虹彩パターンを貼り付けたような偽造物に対して、効果的に生体判別を行うことができる。

また、被写体の少なくとも眼を含む領域を照射する光源部を備えた構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、コントラストのよい虹彩パターンを有する眼画像を撮影することが可能となる。

また、撮影部で撮影された画像の画質を判定する画質判定部を備えた構成であってもよい。

このような構成によれば、さらに、画質がよいと判定された画像について生体判別を行うことができるので、より確実な生体判別を行うことが可能である。

次に、本発明の認証装置は、生体判別装置と、虹彩検出部で検出された楕円形状の虹彩画像を円形状に補正する円形補正部と、円形補正部で円形状に補正された虹彩画像を用いて被写体の認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、被写体の眼を斜め方向から撮影して、その画像にもとづいて生体判別を行う生体判別装置を備えているので、偽眼等の生体の眼と同様の球体状の偽造物に対しても、構造の違いにもとづいて効果的に生体判別を行うことのできる認証装置を提供できる。

次に、本発明の認証装置は、本発明の生体判別装置と、虹彩検出部で検出された楕円形状の虹彩画像を用いて被写体の認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴とする。

このような構成によっても、被写体の眼を斜め方向から撮影して、その画像にもとづいて生体判別を行う生体判別装置を備えているので、偽眼等の生体の眼と同様の球体状の偽造物に対しても、構造の違いにもとづいて効果的に生体判別を行うことのできる認証装置を提供できる。

次に、被写体の眼を視線方向に対して斜め方向から撮影する撮影ステップと、前記撮影ステップで撮影された前記被写体の眼の画像から、虹彩画像を検出する虹彩検出ステップと、前記虹彩検出ステップで検出された前記虹彩画像の外形が楕円形状であれば前記被写体が生体の眼であると判定し、前記虹彩画像の外形が楕円の部分と円弧とから形成される形状のときは、前記被写体は偽眼であると判別する生体判別ステップとを備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、被写体の眼を斜め方向から撮影して、その画像にもとづいて生体判別を行うので、偽眼等の生体の眼と同様の球体状の偽造物に対しても、構造の違いにもとづいて効果的に生体判別を行うことのできる生体判別方法を提供できる。

次に、本発明の生体判別プログラムは、コンピュータに、被写体の眼を視線方向に対して斜め方向から撮影した画像が入力される撮影ステップと、前記撮影ステップで入力された前記被写体の眼の画像から、虹彩画像を検出する虹彩検出ステップと、前記虹彩検出ステップで検出された前記虹彩画像の外形が楕円形状であれば前記被写体が生体の眼であると判定し、前記虹彩画像の外形が楕円の部分と円弧とから形成される形状のときは、前記被写体は偽眼であると判別する生体判別ステップとを実行させることを特徴としている。

このようなプログラムによれば、被写体の眼を斜め方向から撮影して、その画像にもとづいて生体判別を行うので、偽眼等の生体の眼と同様の球体状の偽造物に対しても、構造の違いにもとづいて効果的に生体判別を行うことのできる生体判別プログラムを提供できる。

以上述べたように、本発明によれば、偽眼等の生体の眼と同様の球体状の偽造物に対しても、効果的に生体判別を行うことのできる生体判別装置および認証装置ならびに生体判別方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態における認証装置１について説明する。図１および図２を用いて、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の機能について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の使用形態を示す図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の構成を示す機能ブロック図である。

図１に示したように、本発明の第１の実施の形態の認証装置１は、被認証者３０に対して斜め方向（図１における被認証者３０が正面を向いたときの視線方向（Ｚ軸方向）に対して角度θを有する方向）から、撮影部２によって被認証者３０の眼３１を撮影する。

このように、本発明の第１の実施の形態における認証装置１は、被認証者３０に正対させて配置する必要がないので、被認証者３０に認証装置１の存在を意識させることなく、後述する生体判別処理および認証処理を行うことが可能である。

ここで、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の各機能ブロックについて詳細に説明する。

図２に示したように、本発明の第１の実施の形態における認証装置１は、被写体である被認証者３０の眼３１を照射する光源部７、光源部７で照射された状態の被認証者３０の眼３１の少なくとも虹彩を含む眼画像を撮影する撮影部２、撮影部２で撮影された眼画像の画質判定等を行って、良好と判定された画像を認証処理部１７に送る処理（以下、この処理をキャプチャ処理と記す）を行うキャプチャ処理部３、キャプチャ処理部３でキャプチャ処理された画像を用いて後述する所定の方法で虹彩認証処理を行う認証処理部１７、認証処理部１７からの出力にもとづいて、後述する方法で被写体が生体であるか否かを判別する生体判別部１３、認証処理部１７における認証結果および生体判別部１３における生体判別結果を出力する出力部２３、ならびに、光源部７、撮影部２、キャプチャ処理部３、生体判別部１３および認証処理部１７それぞれの動作を制御する制御部６を備える。

光源部７としては、眼３１のコントラストのよい、鮮明な虹彩画像を撮影するために、眼３１に対して近赤外波長（約７００ｎｍから１０００ｎｍ程度の波長）を有する光線を照射することのできる光源を用いることができる。

また、撮影部２の構成について、本発明はなんら限定されるものではないが、その一例としては、ＣＣＤを用いた白黒カメラを用いることができる。撮影部２に装着されるレンズ系としては、眼３１の領域を拡大して撮影することのできる望遠レンズを搭載することが望ましい。

キャプチャ処理部３は、さらに、撮影部２から出力された画像からその画像の画質を判定する画質判定部９、および、撮影部２から出力された画像の中に眼とみなされる部分が撮影されているか否かを判定する眼検出部１０を有する。

画質判定部９における画質の判定は、例えば、画質のよい鮮鋭な画像には所定の高周波成分の情報量が多いことを利用して、画像を周波数解析し、その所定の高周波成分の情報量を積算して、その積算値が多いほど画質がよいと判定する方法を利用することができる。他にも画質判定部９における画質判定方法としては、画像全体の輝度値のばらつきを用いて評価する方法等も用いることができるし、これら複数の方法を併用してもよい。

眼検出部１０は、撮影部２で撮影された眼画像の中に、虹彩や瞳孔とみなされる略楕円形状の物体が撮影されているか否かを判定し、楕円形状の物体が撮影されていると判定された画像を認証処理部１７に出力する。眼検出部１０における判定方法としては、例えばパターンマッチング方法を用いることができるし、さらに、演算量を軽減するためには、眼画像を二値化処理する等して、あらかじめ瞳孔または虹彩らしき位置を特定しておいて、その特定された部分について、詳細な輪郭抽出を行って瞳孔または虹彩の輪郭を検出し、検出した輪郭に対し楕円近似を行って、楕円と判定する方法を用いてもよい。なお、この楕円近似の方法については、例えば最小自乗法を用いて楕円近似することができるが、本発明はこの方法に限定されないことはいうまでもない。

認証処理部１７は、キャプチャ処理部３から出力された画像から、虹彩の部分を検出する虹彩検出部１１、虹彩検出部１１で検出された略楕円形状の虹彩の部分の画像を円形状の虹彩画像に補正する円形補正部１２、円形補正部１２で円形状になるように補正された虹彩画像から所定の方法を用いて認証情報を作成する認証情報作成部１９、あらかじめ登録された者の登録認証情報が記憶されている記憶部２１、記憶部２１に記憶された登録認証情報と認証情報作成部１９で作成された認証情報とを比較照合する照合部２０、および、照合部２０の比較照合結果によって、被認証者３０があらかじめ登録された者であるか否かを判定する認証結果判定部２２を有する。

なお、認証処理部１７の各構成要素、すなわち、認証情報作成部１９における認証情報の作成方法、照合部２０における照合方法、および、認証結果判定部２２における認証結果の判定方法としては、公知の様々な虹彩認証方法、例えば特許文献１に記載した方法を用いることができるが、本発明はこの方法になんら限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態における認証装置１の虹彩検出部１１は、眼検出部１０から出力された眼画像を用いて、その画像の中から、楕円形状の虹彩とみなされる形状の虹彩画像を切り出す。虹彩画像の切り出し方法に関しては、眼検出部１０で検出された瞳孔形状が明確な場合は、その瞳孔の楕円形状に類似したパターンを生成して、パターンマッチングを行うことによって虹彩の輪郭を検出し、その輪郭の範囲を切り出し処理してもよいし、白眼と虹彩の輝度差を利用して虹彩の輪郭を検出し、その輪郭の範囲を切り出し処理することも可能である。

図３は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の虹彩検出部１１の処理について説明するための図であり、図３（ａ）は、眼画像における瞳孔と虹彩と白眼との輝度値の関係を説明するための図であり、図３（ｂ）、図３（ｃ）および図３（ｄ）は、輝度の閾値を用いて虹彩輪郭を検出する際の走査方向の一例を示す図である。まず、図３（ａ）の上方に示すように、眼画像には、白眼３９２、虹彩９０および瞳孔９２が撮影されているものとする。この場合、図３（ａ）の下方に示すように、虹彩９０の部分の輝度値は瞳孔９２の部分の輝度値よりも高く、白眼３９２の部分の輝度値は、虹彩９０の部分の輝度値よりもさらに高い。よって、虹彩検出部１１は、閾値ｔｈ１を設けて、眼画像上を走査しながら画素の輝度値と閾値ｔｈ１とを比較することによって、眼画像のうち、白眼３９２の部分と虹彩９０および瞳孔９２の部分との輪郭点を抽出することができる。この虹彩検出部１１による虹彩の輪郭点抽出の走査方向としては、図３（ｂ）、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示したように、水平方向の走査、垂直方向の走査または放射方向の走査のいずれの方法によっても行うことが可能である。なお、ここでは、水平走査と垂直走査と放射走査の例を示したが、本発明は、虹彩の輪郭検出方法の走査方向に関してこれらの例になんら制限されるものではない。

さらに、虹彩検出部１１は、検出した輪郭点を基準として最小自乗法によって楕円近似をして、楕円の中心座標と回転角度と楕円の扁平率を算出する。最小自乗法による楕円近似の方法としては、ラグランジュの未定係数法を用いることができる。

次に、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の円形補正部１２は、虹彩検出部１１において、楕円近似によって算出された楕円を円形状になるように変換する。ここで、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の円形補正部１２の機能について、詳細に説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の円形補正部１２の機能について説明するための図であり、図４（ａ）は眼画像から虹彩検出部１１によって検出された楕円形状の虹彩９０の画像の一例を示す図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した楕円形状の虹彩９０の画像を、回転補正した画像の一例を示す図、さらに、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した、回転補正された虹彩９０の画像から円形状に補正された虹彩１９０の画像の一例を示す図である。

本発明の第１の実施の形態における認証装置１の円形補正部１２においては、図４（ａ）に示したように、眼画像中にＸ座標およびＹ座標を定義して、楕円形状の虹彩９０の長径の方向がＹ座標の方向に対してなす角度を回転角度θＲとして算出し、短径Ｓおよび長径Ｌとした場合に、短径Ｓを長径Ｌで除した値を、扁平率Ｈ＝（Ｓ／Ｌ）として算出する。さらに、円形補正部１２は、楕円形状の虹彩９０を含む、座標（ｘ１，ｙ１）を中心とした矩形の部分画像１００の領域を決定する。次に、円形補正部１２は、先に決定した部分画像１００を、図４（ｂ）に示したように、回転角度θＲが「０」になるように、すなわち、Ｙ座標の方向に長径Ｌの方向が揃うように、さらに、部分画像１００の中心が所定の座標（ｘ２，ｙ２）に位置するように、部分画像１００の位置を決定する（以下、この処理を標準形状に補正する処理とも記す）。そして、円形補正部１２は、図４（ｃ）に示したように、座標（ｘ２，ｙ２）を中心として、虹彩９０の形状が円形状、すなわち、扁平率Ｈ＝１．０の形状の虹彩１９０となるように、部分画像１００の形状を補正し、認証情報作成部１９に出力する。円形補正部１２による画像の補正方法としては、例えば、部分画像１００内を図４（ｂ）における水平方向に扁平率Ｈの逆数倍に拡大することにより、楕円形状の虹彩９０を円形状の虹彩１９０へと補正することができる。なお、この部分画像１００を拡大する方法としては、例えばバイキュービック法等の拡大方式を用いることができるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。

次に、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の認証情報作成部１９は、円形補正部１２から出力された円形状の虹彩１９０の画像を用いて、所定の方法でコード化を行い、認証情報を作成して照合部２０へ出力する。

また、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の記憶部２１には、あらかじめ登録された者の登録認証情報が記憶されている。

さらに、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の照合部２０においては、認証情報作成部１９で作成された認証情報と、記憶部２１に記憶された登録認証情報との非類似度（例えば、ハミング距離）を算出して、その結果を認証結果判定部２２に出力する。

次に、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の認証結果判定部２２においては、照合部２０で算出された、認証情報作成部１９で作成された認証情報と記憶部２１に記憶された登録認証情報との非類似度の値から、所定の閾値との比較を行って、被認証者３０があらかじめ登録された者であると認証できるか否かを決定し、その結果（例えば、「認証可能」または「認証不可能」）を出力部２３に出力する。

また、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の出力部２３としては、例えば、液晶やＥＬ等を用いた公知の表示装置を用いることもできるし、音声で被認証者３０に認証結果等を報知させることのできる装置、または、外部に接続された装置に対して認証結果等の情報を出力することのできる装置等を各種使用することが可能である。

ここで、本発明の第１の実施の形態における認証装置１によれば、被認証者３０を斜め方向から撮影部２によって撮影した楕円形状の虹彩９０の画像を、円形補正部１２において円補正処理して得られる円形状の虹彩１９０の画像を用いることによって、虹彩認証処理ができる理由を説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１によって、虹彩認証処理が可能な理由を説明するための図であり、図５（ａ）は、生体の眼３１の平面構造を示す図であり、図５（ｂ）は、生体の眼３１の断面構造を示す図である。

まず、図５（ａ）に示したように、生体の眼３１の眼球７０は、略球形状であり、正面から見た場合には、円形状の虹彩７１の内側に瞳孔７２が存在している。また、図５（ｂ）に示したように、生体の眼３１の断面は、生体の眼３１の眼球７０内に、カメラ装置における絞りのような形態で、虹彩７１が形成されており、その虹彩７１の隙間部分が瞳孔７２を構成している。したがって、虹彩７１は略平面形状であると考えられ、斜めから撮影して得られた楕円形状の虹彩９０の画像には、虹彩の皺のパターンの情報が欠ける部分がないので、二次元の幾何学補正によって円形状の虹彩１９０の画像に補正することによって、生体の眼３１と正対して撮影した虹彩７１の画像と同等の情報量を有する画像を作成することが可能である。よって、本発明の第１の実施の形態における認証装置１によれば、斜め方向から撮影された楕円形状の虹彩９０の画像を補正した円形状の虹彩１９０の画像を用いて虹彩認証処理を行うことが可能である。

次に、本発明の第１の実施の形態の認証装置１における生体判別部１３の機能について詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態の認証装置１における生体判別部１３は、虹彩検出部１１で切り出された画像から、後述の方法で被認証者３０が生体であるか否かを判定して、その結果を出力部２３に出力する。

ここで、本発明の第１の実施の形態における認証装置１が、被写体である被認証者３０が生体であるか否かを判別することのできる理由について説明する。図６および図７は、それぞれ本発明の第１の実施の形態における認証装置１が生体判別可能である理由について説明するための図である。

図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における生体の眼３１の構成について説明するための正面図であり、図６（ｂ）はその断面矢視図である。図６（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態における偽眼８０の構成について説明するための正面図であり、図６（ｄ）はその断面矢視図である。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示したように、生体の眼３１は、略球形状であり、図６（ａ）に示したように、正面から見た場合には、円形状の虹彩７１の内側に瞳孔７２が存在している。図６（ｂ）に示したように、生体の眼３１の断面は、生体の眼３１の眼球内に、カメラ装置における絞りのような形態で、虹彩７１が形成されており、その虹彩７１の隙間部分が瞳孔７２である。

一方、本発明の第１の実施の形態において偽造物として想定している偽眼８０は、樹脂等の球体に、生体の眼３１と同じ模様の虹彩８１と瞳孔８２を印刷やコンタクトレンズの装着等により付したものである。図６（ｃ）に示したように、偽眼８０を正面から見た場合には生体の眼３１と見分けがつきにくいが、図６（ｄ）に示したように、偽眼８０は、虹彩８１および瞳孔８２が、生体の眼３１とは異なり、眼球内部でなく、表面に付されている。本発明の第１の実施の形態の認証装置１は、この違いを利用して、被写体が生体の眼３１であるのか偽眼８０であるのかを判別する。この判別方法についてさらに説明する。

図７（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１によって、斜め方向から撮影された生体の眼３１について説明するための図であり、図７（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１によって、斜め方向から撮影された偽眼８０について説明するための図である。

図７（ａ）に示したように、生体の眼３１の虹彩７１は、眼球の内部に構成されているので、斜めから撮影した場合にも、瞳孔７２および虹彩７１は、それぞれ焦点位置を等しくする対称な楕円形状を呈することが認められた。

一方、図７（ｂ）に示したように、偽眼８０においては、虹彩８１が球体の表面に付されているので、斜めから撮影した場合には、図７（ｂ）の紙面に向かって右側の領域で、虹彩８１の一部が瞳孔８２によって隠れてしまって、虹彩８１上の模様が見えなくなる領域が存在する。また、その虹彩８１の見える部分の形状は、楕円形状ではなく、異なる二つの曲率を有する円弧（向かって右側の偽眼８０の球体の円弧１８０と向かって左側の虹彩８１の円弧１８１）から形成される形状となる。

本発明の第１の実施の形態の認証装置１の生体判別部１３は、この虹彩８１の見える部分の形状の違いを利用して、被認証者３０が生体であるか否かの判定を行う。すなわち、虹彩検出部１１において検出された、虹彩とみなされる部分の形状の外形を測定して、その外形が楕円形状であれば、被写体が生体の眼３１であると判定し、一方で、虹彩検出部１１において検出された、虹彩とみなされる部分の形状の外形が楕円形状ではなく、異なる二つの曲率を有する円弧１８０，１８１から構成される形状である場合には、被写体が偽眼８０であると判定する。

本発明の第１の実施の形態における認証装置１の生体判別部１３での被写体が生体の眼３１であるか偽眼８０であるかの判定結果は、出力部２３に送られて、出力部２３によって、被認証者３０に知らしめられるか、または、被写体が偽眼８０であると判定された場合には、警報が発せられる構成であってもよい。

生体判別部１３で、被写体が生体の眼３１であると判断された場合には、その信号は虹彩検出部１１にも送られて、虹彩検出部１１は、楕円形状の虹彩７１とみなされる部分の画像を円形補正部１２に送り、前述のように、円形補正部１２では、楕円形状の虹彩７１とみなされる部分の画像を円形状に補正する。図７（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の円形補正部１２において、円形状に補正された、虹彩７１の画像の一例を示す図である。図７（ｃ）に示したように、虹彩検出部１１で検出された虹彩７１とみなされる部分は、円形補正部１２で円形状に補正されており、この画像９５を用いることによって、認証情報作成部１９は認証情報を作成することができる。

さらに、本発明の第１の実施の形態における認証装置１は、前述したように、認証情報作成部１９が作成した認証情報を用いて、照合部２０は照合処理を行い、認証結果判定部２２は、認証結果を判定して、出力部２３に出力する。

被写体が偽眼８０であって、虹彩検出部１１で虹彩８１とみなされる画像が検出された場合にも、本発明の第１の実施の形態における認証装置１によれば、虹彩８１とみなされる画像には、虹彩８１の皺のパターン情報が欠落しており、このような画像を用いても、結局のところ、認証情報作成部１９における認証情報の作成が行われないか、または、照合部２０における照合処理において、「なりすまし」をされる対象となる者の認証情報と一致しないので、このような場合にも、認証できないので、結果として、偽眼８０による「なりすまし」を排除することができる。

ここで、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の動作について説明する。図８は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の動作ステップを示すフローチャートである。

図８に示したように、本発明の第１の実施の形態における認証装置１は、制御部６が光源部７を点灯させて、被認証者３０の眼３１を照射する（Ｓ１）。

次に、制御部６は撮影部２に被認証者３０の眼３１を撮影させる（Ｓ２）。

次に、制御部６は、キャプチャ処理部３に対して、前述したキャプチャ処理をさせる（Ｓ３）。

キャプチャ処理部３で画像がキャプチャ処理できた場合には、次のステップに移り、キャプチャ処理できなかった場合には、再度ステップＳ２に戻って、制御部６は、撮影部２に対して被写体の撮影を行わせる（Ｓ４）。

ステップＳ４において、キャプチャ処理部３で画像のキャプチャ処理が行われた場合には、虹彩検出部１１が、キャプチャ処理部３から送られた画像から虹彩とみなされる部分を検出する（Ｓ５）。

次に、生体判別部１３は、ステップＳ５において、虹彩検出部１１で検出された画像から検出された虹彩とみなされる部分が、楕円形状であるか否かを判断し（Ｓ６）、楕円形状である場合には、被写体が生体の眼３１であると判別する（Ｓ７）。一方、虹彩検出部１１で検出された、虹彩とみなされる部分が楕円形状ではない場合には、生体判別部１３は被写体が生体の眼３１ではないと判別し、出力部２３にその結果を出力し、その結果が出力部２３から被認証者３０に知らされる（Ｓ９）。

ステップＳ６において、生体判別部１３が被写体を生体の眼３１であると判別した場合には、その旨を示す信号が虹彩検出部１１に送られて、虹彩検出部１１は、虹彩とみなされる部分の画像を円形補正部１２に送り、円形補正部１２による画像の円形補正処理、認証情報作成部１９による認証情報の作成処理、照合部２０における記憶部２１に記憶された登録認証情報との比較照合処理、および、認証結果判定部２２における認証結果の判定処理が行われ、その認証結果が出力部２３を通じて被認証者３０に報知される（Ｓ８）。

このように、本発明の第１の実施の形態における認証装置１によれば、簡易な方法で被写体が生体の眼３１であるか、偽眼８０であるのかを判定することができ、被写体が生体の眼３１である場合には、その画像を用いて虹彩認証処理を行うことが可能である。

なお、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の認証処理部１７においては、虹彩検出部１１で検出された、楕円形状の虹彩９０の画像を、円形補正部１２によって、円形状の虹彩１９０に補正して、その円形状に補正された虹彩１９０の画像から認証情報作成部１９が認証情報を作成する例を示したが、本発明の生体判別装置および認証装置はこの例に限定されるものではない。例えば、虹彩検出部１１で検出された、楕円形状の虹彩９０から認証情報作成部１９が直接認証情報を作成して、その認証情報を用いて認証処理が行われる構成であってもよいことはいうまでもない。

このような場合、認証情報作成部１９は、虹彩検出部１１で検出された楕円形状の虹彩９０の画像に対して、直接、極座標変換を実施して、認証情報を生成する。認証情報作成部における極座標変換後のコード生成方法としては、例えば特許文献１に記載した方法を用いることができるが、極座標変換の方法が異なる。

図９は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１の認証情報作成部１９の別の機能を説明するための図であり、図９（ａ）は、円形状の虹彩１９０についての極座標系における線分１１０〜１２５を示す図であり、図９（ｂ）は、楕円形状の虹彩９０について、図９（ａ）に示した円形状の虹彩１９０の線分１１０〜１２５に対応する線分１１０〜１２５を示した図である。

図９（ａ）に示したように、正面から被認証者３０の眼３１を撮影した場合に得られる、円形状の虹彩１９０の画像に対しては、虹彩１９０の輪郭と虹彩１９０の中心点との間の領域を所定の角度で分割して、瞳孔１９２の輪郭と虹彩１９０の輪郭とを結ぶ線分１１０〜１２５を設定し、設定された線分を円周方向に接続することで極座標変換できる。なお、ここでは領域を分割する程度について、１６の領域に分割する例を示したが、本発明は極座標変換についての円周方向の分割する程度に関してはなんら制限するものではない。例えば、２５６の領域に分割することも可能である。

次に、本発明の第１の実施の形態における認証装置１では、被認証者３０の眼３１を斜め方向から撮影するので、被認証者３０の虹彩９０は、図９（ｂ）に示したように、楕円形状となる。本発明の第１の実施の形態における認証装置１の認証情報作成部は、このような楕円形状の虹彩９０に対して、図９（ｂ）に示したような、楕円形状の虹彩９０の扁平率Ｈと回転角度θＲに応じて補正を行った線分１１０〜１２５を用いて、１６の領域に分割を行う。この処理によって、図９（ａ）に示した円形状の虹彩１９０に対して行ったのと同等の極座標変換を行うことが可能となる。なお、領域を分割する際の瞳孔９２の輪郭と虹彩９０の輪郭および線分１１０〜１２５は、虹彩検出部１１で検出された楕円形状の虹彩９０の扁平率Ｈと回転角度θＲ、さらに、虹彩９０の画像の座標から決定することが可能である。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９の構成について説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９の使用形態について説明するための図であり、図１１は本発明の第２の実施の形態における認証装置９９の構成を示す機能ブロック図である。

まず、図１０に示したように、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１とは異なり、被認証者３０の視線の方向に対して、正対させた状態で使用することが可能である。

また、図１１に示したように、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９は、本発明の第１の実施の形態における認証装置１と異なり、被認証者３０の視線の方向を誘導する視線誘導部６９を備え、さらに、生体判別部１３の代わりに、生体判別部６５を備えている。他の構成要素は、第１の実施の形態における認証装置１と同様であるので、その説明を省略する。

本発明の第２の実施の形態における認証装置９９の生体判別部６５は、図１１に示したように、虹彩検出部１１で検出された虹彩とみなされる部分の画像から、虹彩の位置を判定する虹彩位置判定部６２、虹彩検出部１１で検出された虹彩とみなされる部分の画像から、瞳孔の位置を判定する瞳孔位置判定部６３、および、虹彩位置判定部６２および瞳孔位置判定部６３で判定された結果から、被写体が生体であるか否かを判定し、その結果を虹彩検出部１１に出力する生体判定部６４を有する。

本発明の第２の実施の形態における認証装置９９は、視線誘導部６９によって、被認証者３０の視線の方向が、認証装置９９の撮影部２の光軸方向Ｚに対して所定の角度（約４０°から約８０°）を有するように、被認証者３０の視線を誘導する。この視線誘導部６９の構成および視線誘導の方法としては、例えば、被認証者３０に対して、視線を移動させるべき方向を矢印の向きで示す構成や、音声によって、視線を移動させるべき方向を指示する方法等、様々な公知の構成または方法を用いることができるが、本発明は、この視線誘導の構成または方法に限定されるものではない。

ここで、本発明の第２の実施の形態の認証装置９９が想定している偽眼２９０の構成について詳細に説明する。図１２は、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９が想定している偽眼２９０の構成について説明するための図であり、図１２（ａ）は、その正面図であり、図１２（ｂ）は、その断面図である。

図１２に示したように、本発明の第２の実施の形態において想定している偽眼２９０は、球体の表面ではなく、生体の眼３１と同じように、球体の内側に、「なりすまし」をされるべき被認証者３０の虹彩と同じ模様の虹彩２９１を備えており、その間隙が瞳孔２９２を構成している。本発明の第２の実施の形態における認証装置９９は、第１の実施の形態において想定した偽眼８０に加えて、このようなより精巧に偽造された偽眼２９０をも排除することが可能である。

次に、本発明の第２の実施の形態の認証装置９９を用いることで、このような偽眼２９０を排除することができる理由について詳細に説明する。図１３は、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９が偽眼２９０を排除できる理由について説明するための図である。図１３（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９によって、生体の眼３１を斜め方向に視線移動させて撮影した画像の模式図であり、図１３（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９によって、偽眼２９０を斜め方向に動かして撮影した場合の画像の模式図である。

図１３（ａ）に示したように、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９によって、生体の眼３１を斜め方向に視線誘導させた状態で撮影した場合には、生体の眼３１のうちの、虹彩７１の部分の中心位置Ｐ、すなわち楕円形状の短径方向の幅の中心線と長径方向の幅の中心線とが交わる位置が、瞳孔７２の部分の中心位置Ｓ、すなわち楕円形状の短径方向の幅の中心線と長径方向の幅の中心線とが交わる位置と異なっている。具体的には、図１３（ａ）に示したように、被認証者３０が視線を左方向（向かって右方向）に動かした場合には、虹彩７１の中心位置Ｐよりも瞳孔７２の中心位置Ｓが、より中心に近い位置（図１３（ａ）中においては、左側）に位置する。

一方、偽眼２９０においては、生体の眼３１で発生したような虹彩７１の中心位置Ｐと瞳孔７２の中心位置Ｓの位置のずれが発生せず、図１３（ｂ）に示したように、虹彩２９１の中心位置Ｐと瞳孔２９２の中心位置Ｓとが一致する。

このように、生体の眼３１と偽眼２９０との間で、虹彩７１，２９１の中心位置Ｐと瞳孔７２，２９２の中心位置Ｓとの位置関係に差が見られる。

本発明の第２の実施の形態における認証装置９９においては、この生体の眼３１と偽眼２９０との間での、虹彩７１，２９１の中心位置Ｐと瞳孔７２，２９２の中心位置Ｓとの位置関係の差を利用して、被写体が生体の眼３１であるかそうでないかを判定する。具体的には、虹彩検出部１１によって検出された虹彩とみなされる部分の画像から、虹彩位置判定部６２によって、虹彩７１，２９１の中心位置Ｐを検出し、瞳孔位置判定部６３によって、瞳孔７２，２９２の中心位置Ｓの検出を行い、さらに、生体判定部６４で、中心位置Ｐと中心位置Ｓとの位置がずれているか否かを判定する。生体判定部６４は、虹彩７１，２９１の中心位置Ｐと瞳孔７２，２９２の中心位置Ｓとが一致しないと判定された場合に、被写体が生体の眼３１であると判定し、一方、中心位置Ｐと中心位置Ｓとが一致すると判定された場合には、被写体が偽眼２９０であると判定する。生体判定部６４での中心位置Ｐと中心位置Ｓとの位置判定については、その差に所定の閾値を設けて、中心位置Ｐと中心位置Ｓとの差が所定の閾値以内であれば、一致すると判定させることが可能である。

このように、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９を用いれば、被写体が生体の眼３１であるか、偽眼２９０であるかを判別することが可能である。

なお、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９を用いることにより、前述の第１の実施の形態において説明した偽眼８０についても、偽眼２９０と同様に虹彩８１の中心位置Ｐと瞳孔８２の中心位置Ｓとが一致するので、生体の眼３１か否かの判別を行うことが可能となる。

ここで、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９の動作について説明する。図１４は、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９の動作ステップについて説明するためのフローチャートである。

図１４に示したように、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９は、まず、制御部６が光源部７に被認証者３０の眼３１に対して光線を照射するとともに、視線誘導部６９に対して、被認証者３０の眼３１の視線の方向を所定の方向（例えば、外側に向かう方向）に移動させるような誘導を行う（Ｓ１０）。

次に、第１の実施の形態における認証装置１と同様に、ステップＳ２からステップＳ５までの処理を行う。

ステップＳ５において、虹彩検出部１１によって、楕円形状の虹彩が検出されたときには、その画像から、虹彩位置判定部６２が前述の虹彩の中心位置Ｐを検出し（Ｓ１１）、瞳孔位置判定部６３が瞳孔の中心位置Ｓを検出し（Ｓ１２）、生体判定部６４が虹彩の中心位置Ｐと瞳孔の中心位置Ｓとを比較する（Ｓ１３、Ｓ１４）。

生体判定部６４によって、虹彩の中心位置Ｐと瞳孔の中心位置Ｓとが一致しないと判定された場合には、生体判定部６４は、被写体が生体の眼３１であると判定し（Ｓ１５）、一方、虹彩の中心位置Ｐと瞳孔の中心位置Ｓとが一致すると判定された場合には、生体判定部６４は、被写体が生体ではないと判定する（Ｓ１６）。生体判定部６４による被写体の生体判定の結果は、虹彩検出部１１に送られて、被写体が生体の眼３１であると判定された場合には、虹彩検出部１１で検出された虹彩であるとみなされる部分の円形補正処理が円形補正部１２で行われ、認証情報作成部１９における認証情報の作成、照合部２０による記憶部２１に記憶された登録認証情報との比較照合処理、認証結果判定部２２における認証結果判定処理が行われる（Ｓ８）。

このように、本発明の第２の実施の形態の認証装置９９によれば、生体の眼３１と偽眼２９０とを判別して、生体の眼３１であると判定された被写体に対して虹彩認証処理を行うことができる。

なお、本発明の第２の実施の形態における認証装置９９においては、生体判別部６５が虹彩位置判定部６２、瞳孔位置判定部６３の順で処理を行う例を示して説明したが、本発明はこの順番に限定されるものではなく、瞳孔位置判定部６３、虹彩位置判定部６２の順に処理を行う構成や、同時に処理を行う構成であってもよいことはいうまでもない。

さらに、本発明の実施の形態における認証装置１，９９においては、認証処理部１７の各機能ブロックについて、それぞれの機能がソフトウェアで実現されていてもよいし、専用回路等のハードウェアで実現されていてもよい。それぞれの機能をソフトウェアで実現する場合には、各構成要素の機能を実現できるプログラムを記述して、コンピュータに実行させることによって、本発明の虹彩認証装置および虹彩認証方法を実現することができる。また、これらのプログラムを記憶媒体に記憶させて、他のコンピュータに実行させることによって、他のコンピュータにおいても、本発明の生体判別装置および認証装置ならびに生体判別方法を実現できることもいうまでもない。

また、本発明の実施の形態における認証装置１，９９は、それぞれ虹彩認証処理を行うものとして説明を行ったが、本発明の認証装置は認証処理方法を虹彩認証方法に限定されるものではない。例えば、網膜認証や顔認証等の生体認証方法を適宜用いることができることはいうまでもない。

以上述べたように、本発明によれば、偽眼等の生体の眼と同様の球体状の偽造物に対しても、効果的に生体判別を行うことのできる生体判別装置および認証装置を提供することができるという優れた効果を有するので、被写体が生体であるか否かを判別する生体判別装置、および、被写体の個人認証を行う認証装置、ならびに、被写体が生体であるか否かを判別する生体判別方法等として有用である。

本発明の第１の実施の形態における認証装置の使用形態を示す図 本発明の第１の実施の形態における認証装置の構成を示す機能ブロック図 本発明の第１の実施の形態における認証装置の虹彩検出部の処理について説明するための図 本発明の第１の実施の形態における認証装置の円形補正部の機能について説明するための図 本発明の第１の実施の形態における認証装置によって、虹彩認証処理が可能な理由を説明するための図 （ａ）は本発明の第１の実施の形態における生体の眼の構成について説明するための正面図（ｂ）は本発明の第１の実施の形態おける生体の眼の構成について説明するための断面矢視図（ｃ）は本発明の第１の実施の形態における偽眼の構成について説明するための正面図（ｄ）は本発明の第１の実施の形態における偽眼の構成について説明するための断面矢視図 （ａ）は本発明の第１の実施の形態における認証装置によって斜め方向から撮影された生体の眼について説明するための図（ｂ）は本発明の第１の実施の形態における認証装置によって斜め方向から撮影された偽眼について説明するための図（ｃ）は本発明の第１の実施の形態における認証装置の円形補正部において円形状に補正された虹彩の画像の一例を示す図 本発明の第１の実施の形態における認証装置の動作ステップを示すフローチャート 本発明の第１の実施の形態における認証装置の認証情報作成部の別の機能を説明するための図 本発明の第２の実施の形態における認証装置の使用形態について説明するための図 本発明の第２の実施の形態における認証装置の構成を示す機能ブロック図 （ａ）は本発明の第２の実施の形態における認証装置が想定している偽眼の構成について説明するための正面図（ｂ）は本発明の第２の実施の形態における認証装置が想定している偽眼の構成について説明するための断面図 （ａ）は本発明の第２の実施の形態における認証装置によって生体の眼を斜め方向に視線移動させて撮影した画像の模式図（ｂ）は本発明の第２の実施の形態における認証装置によって偽眼を斜め方向に動かして撮影した場合の画像の模式図 本発明の第２の実施の形態における認証装置の動作ステップについて説明するためのフローチャート

符号の説明

１，９９ 認証装置
２ 撮影部
３ キャプチャ処理部
６ 制御部
７ 光源部
９ 画質判定部
１０ 眼検出部
１１ 虹彩検出部
１２ 円形補正部
１３，６５ 生体判別部
１７ 認証処理部
１９ 認証情報作成部
２０ 照合部
２１ 記憶部
２２ 認証結果判定部
２３ 出力部
３０ 被認証者
３１ 眼
６２ 虹彩位置判定部
６３ 瞳孔位置判定部
６４ 生体判定部
６９ 視線誘導部
７０ 眼球
７１，８１，９０，１９０，２９１ 虹彩
７２，８２，９２，１９２，２９２ 瞳孔
８０，２９０ 偽眼
９５ 画像
１００ 部分画像
１１０〜１２５ 線分
１８０，１８１ 円弧
３９２ 白眼

Claims (7)

1. 被写体の眼を視線方向に対して斜め方向から撮影する撮影部と、
   前記撮影部で撮影された前記被写体の眼の画像から、虹彩画像を検出する虹彩検出部と、前記虹彩検出部で検出された前記虹彩画像の外形が楕円形状であれば前記被写体が生体の眼であると判定し、
   前記虹彩画像の外形が楕円の部分と円弧とから形成される形状のときは、前記被写体は偽眼であると判別する生体判別部とを備えたことを特徴とする生体判別装置。
2. 前記被写体の少なくとも眼を含む領域を照射する光源部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の生体判別装置。
3. 前記撮影部で撮影された画像の画質を判定する画質判定部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の生体判別装置。
4. 請求項１に記載の生体判別装置と、
   前記虹彩検出部で検出された楕円形状の前記虹彩画像を円形状に補正する円形補正部と、前記円形補正部で円形状に補正された虹彩画像を用いて前記被写体の認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴とする認証装置。
5. 請求項１に記載の生体判別装置と、
   前記虹彩検出部で検出された楕円形状の前記虹彩画像を用いて前記被写体の認証処理を行う認証処理部とを備えたことを特徴とする認証装置。
6. 被写体の眼を視線方向に対して斜め方向から撮影する撮影ステップと、
   前記撮影ステップで撮影された前記被写体の眼の画像から、虹彩画像を検出する虹彩検出ステップと、
   前記虹彩検出ステップで検出された前記虹彩画像の外形が楕円形状であれば前記被写体が生体の眼であると判定し、
   前記虹彩画像の外形が楕円の部分と円弧とから形成される形状のときは、前記被写体は偽眼であると判別する生体判別ステップとを備えたことを特徴とする生体判別方法。
7. コンピュータに、
   被写体の眼を視線方向に対して斜め方向から撮影した画像が入力される撮影ステップと、前記撮影ステップで入力された前記被写体の眼の画像から、虹彩画像を検出する虹彩検出ステップと、
   前記虹彩検出ステップで検出された前記虹彩画像の外形が楕円形状であれば前記被写体が生体の眼であると判定し、
   前記虹彩画像の外形が楕円の部分と円弧とから形成される形状のときは、前記被写体は偽眼であると判別する生体判別ステップとを実行させることを特徴とする生体判別プログラム。

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