JP4829221B2 - ユーザの鏡像を表示することによってユーザを位置決めする装置、その位置決め方法、および画像捕捉装置 - Google Patents

Description

本発明は、位置決め基準マークと共にユーザの鏡像を同時に表示することにより、ユーザを位置決めする方法及び装置に関する。

一例として、この位置決め装置は、顔面認識又はユーザの目の認識による識別のために使用可能な画像キャプチャ装置の前面においてユーザの顔面を位置決めするべく使用可能である。

目の虹彩によって人物を識別する自動装置は、その人物の虹彩の画像をキャプチャするべく、１つ又は２つのカメラを有している。使用されるカメラは、その視野の深さと幅が限定されており、この結果、虹彩の認識と人物の識別を実現するのに十分な品質を提供する画像を取得するべく、対象の人物をカメラに対して正確に位置決めすることが必要である。

このため、識別装置をその識別装置のユーザを位置決めするための装置と関連付けることが提案されている。

ユーザの位置を検出し、ユーザに対して視覚信号を送信することにより、適切でない場合にユーザが位置を補正できるようにする位置決め装置については周知である。しかしながら、これらの信号は、誤って解釈される可能性を有しており、その場合には、操作者の介入を伴うことなしに正しい位置決めを実現することは不可能である。

このため、位置の変更に関する言葉による命令をユーザに対して付与する音声合成システムと関連付けられた前述のタイプの位置決め装置が存在している。しかしながら、この方法は、ユーザが話す１つ又は複数の言語に関する事前の知識を必要としており、且つ、雑音が多い環境においては、その実装が困難である。又、音声メッセージの生成と発声には相対的に時間を所要しており、これは、識別する対象の人物の数が多い場合に現在必要とされている３分というレベルの識別用の最大持続時間を満足することができない。

これらの欠点を解決するべく、ユーザの目を位置決めするための基準マークをその上部に有する鏡を使用する方法が提案されており、この場合には、鏡の上のユーザの反射画像の目が位置決め基準マーク上に重なっている場合に、ユーザは正しく位置決めされていることになる。従って、位置決めの補正が非常に直観的である。但し、この場合には、ユーザの反射画像と位置決め基準マークは、同一の光学プレーン（平面）内に位置していない。残念ながら、３次元における位置決めのために優先的に使用するべき目を具備した人々が存在している。彼らは、自身を基準マーク上にアライメントする際に、無意識のうちに、利き目と呼ばれる一方の目のみを使用する傾向を有している。これが視差をもたらし、この結果、誤った配置がもたらされることになる。又、２つの光学平面の存在は、基準マークとユーザ自身の反射画像の両方を合焦した状態で同時に見ることができないユーザにおける調節（accommodation）の問題を引き起こすリスクをも有している。これらの調節の問題は位置決めにとって有害である。

本発明の目的は、ユーザによる迅速且つ正確な位置決めを実現する手段を提供することにある。

このために、本発明は、画像キャプチャ装置に対してユーザの顔面を位置決めする位置決め装置を提供しており、この位置決め装置は、水平方向において反転された画像を供給するべく構成された写真撮影装置と、この写真撮影装置に接続され、反転画像を表示する表示画面と、画面上に表示されている画像上にユーザのための少なくとも１つの位置決め基準マークを重ね合わせる手段と、を有しており、この場合に、位置決め基準マークと、表示されている画像は、実質的に同一平面内に位置している。

従って、この画面は、ユーザが自身の反射画像を見ることができると共に位置決め基準マークとアライメントした状態になることによって位置を補正可能な鏡として機能している。ユーザの画像と基準マークの画像が同一平面内に位置しているため、視差に伴う問題が発生することがなく、且つ、ユーザ自身の画像と基準マークを合焦状態において同時に見ようとする際に、ユーザが、調節に伴う問題を体験することもない。又、本発明の装置は、その特性が直観的であり、ユーザは、正しい位置を迅速にとることができる。

第１の特有な特徴によれば、ユーザの身体の２つの要素上に２つの位置決め基準マークを重ね合わせるべく、重ね合わせ手段が構成されており、且つ、本装置は、ユーザと写真撮影装置間の距離を計測する部材と、この距離において、ユーザの身体の２つの要素間の距離をユーザの画像上において判定する手段と、ユーザの身体の要素間に存在している判定された距離の関数として画像に対して位置決め基準マークの間隔を適合させる適合手段と、を含んでいる。

ユーザの両方の目を位置決めしていると仮定した場合に、例えば、位置決めマーク間の間隔よりも小さな（又は、大きい）目と目の間の距離をユーザが具備することになるというリスクが存在している。補正を伴うことなしに、両方の目を位置決めマークとアライメントした状態にするには、この種のユーザは、標準的な目と目の間の距離を具備したユーザと比べて、写真撮影装置に近過ぎる（又は、遠過ぎる）位置をとる必要があろう。適合手段は、相対的に正確な位置決めを実現するために、個々の人間間に存在している形態的なばらつきを補正するべく機能する。

この場合に、好ましくは、適合手段は、画面上に表示されている画像の倍率を制御する制御部材を有している。

従って、前述の仮定に戻れば、ユーザの相対的に小さな（又は、大きな）目と目の間の距離は、ユーザの画像を拡大（又は、縮小）することによって補償されることになる。この適合方式は、非常に単純である。

第２の特有な特徴によれば、位置決め装置は、画像内における位置決め基準マークとユーザの間のミスアライメントを検出する手段と、画面上においてミスアライメントを増幅する手段と、を含んでいる。

検出される誤りは、横方向、垂直方向、又は深さ方向におけるユーザのオフセットであってよい。位置決めの誤りを増幅することにより、ユーザによる位置の補正が容易になる。

又、本発明は、ユーザの目の少なくとも１つの画像を捕捉する装置をも提供し、この捕捉装置は、少なくとも１つの画像取得カメラを含んでおり、且つ、捕捉装置は、前述の特徴のいずれかを有する位置決め装置を有しており、この位置決め装置の画面は、ユーザが画面を見た際にユーザの目が実質的に取得カメラの軸上に位置するように、装置内に取り付けられている。

この結果、ユーザがその他の方向を見る必要なしに、位置決め動作から即座に画像の捕捉動作に継続できるように、位置決めの際にユーザの視線が画像の捕捉のために適切に導かれることになる。

又、本発明は、画像捕捉装置に対してユーザを位置決めする方法をも提供しており、この方法は、実質的に連続してユーザの画像を撮影する段階と、撮影された画像を水平方向において反転させる段階と、その上に重ね合わせられた少なくとも１つの位置決め基準マークと共に反転画像をユーザに対して提示する段階と、を有しており、この場合に、位置決め基準マークと画像は、実質的に同一平面内において提示される。

本発明のその他の特徴及び利点については、本発明の２つの特定的かつ非限定的な実施例に関する以下の説明を参照することにより、明らかとなるであろう。

以下においては、添付の図面を参照する。

尚、本明細書においては、ユーザを識別するべくユーザの目の画像を取得する装置に対する適用の観点において、本発明について説明することとする。

図１を参照すれば、第１の実施例（これを「直接的な視線」の実施例と呼ぶ）においては、画像キャプチャ装置は、ユーザの目の赤外線画像を取得する２つのカメラ１と、赤外線照明の２つの供給源２と、を有している（この方式自体は、従来のものである）。これらのカメラ１は、ユーザがカメラに対して基準位置に位置している場合に、そのそれぞれがユーザの目の１つの画像を取得するように、水平ライン上において互いに離隔した位置に配設されている。この基準位置は、ユーザの両方の目の十分な品質の画像の取得を実現する位置である。これらのカメラ１は、画像を処理すると共にユーザの虹彩を認識することによってユーザを識別するコンピュータプロセッサユニット３に接続されており、このコンピュータプロセッサユニットについても周知である。

画像キャプチャ装置は、位置決め装置を含んでおり、これには、全体として参照符号４が付与されている。

位置決め装置４は、２つのカメラ１の間に配置された画面５を有している。画面５の表面上には、基準位置内において、画像の公称倍率の関数として、ユーザの標準的な目と目の間の距離に対応する距離だけ水平方向に離隔した位置に２つの位置決め基準マーク６がマーキングされている。

位置決め装置４は、全体として参照符号７が付与された写真撮影装置をも有しており、これは、可視光領域において動作するカメラ８を有しており、このカメラは、カメラ８から供給される画像を水平方向において反転させる制御ユニット９に接続されている。カメラ８は、モーター駆動によるズームレンズを含んでいる。制御ユニット９は、このモーター駆動によるズームレンズを制御するべく構成されており、且つ、画面５に接続されている。

キャプチャ装置は、テレメータ１０を含んでおり、これは、制御ユニット９に接続されており、赤外線領域において動作する。

画像キャプチャ装置の前面に像が出現すると、カメラ８がユーザの顔面の画像を連続的に取得する。これらの画像は、制御ユニット９によって水平方向において反転され、反転された画像が画面５に送信される。

従って、ユーザにとって、画面５は、ユーザが目の画像をアライメントすることを要する位置決め基準マーク６がその上部にマーキングされている鏡として機能している。画面５上に表示されている画像と位置決め基準マーク６は、同一の平面内に位置しており、この結果、視差を伴うことなしに、画像と基準マークを明瞭に観察可能である。又、単一のカメラ８を使用することにより、両眼で視認する場合に生じる利き目又は優位眼の問題も除去される。

テレメータ１０は、自身とユーザの間の距離を連続的に計測している。既定の瞬間において、計測された距離とその距離におけるユーザの画像を使用し、制御ユニット９がユーザの目と目の間の距離を判定する。そして、ユーザの目と目の間の距離が標準的なものと異なっている場合には、画像の倍率を、ユーザの目と目の間の距離と標準的なものの間の比率に適合させるべく、ズームレンズが制御される。

ユーザは、画面５上に表示されているユーザの目を位置決め基準マーク６とアライメントした状態にするべく位置を補正する。

位置決め基準マーク６とユーザの目の画像が重なった際に、カメラ１は、ユーザの目の画像をキャプチャする。ユーザが画面５を見ている際に、ユーザの目がカメラ１と実質的に同一線上にあることを認識されたい。この結果、ユーザを識別するべく、ユーザの虹彩に基づいて従来の認識が実行されることになる。

第２実施例に関する以下の説明においては、前述のものと同一又は類似した要素に対して同一の参照符号を付与している。

図２を参照すれば、折れ曲がった光の経路を有する第２実施例においては、写真撮影装置７のカメラ８と位置決め装置４の画面５は、もはや第１実施例のようにカメラ１の直近には配設されていない。

第２実施例においては、位置決め装置は、２つの平行なプレートビームスプリッタ２０、２１を更に有している。ビームスプリッタ２０は、隣接するカメラ１及びテレメータ１０の前面において傾斜している。ビームスプリッタ２０は、赤外線放射を透過すると共に可視放射を反射するべく従来の方式によって構成されたスペクトル分離器である。ビームスプリッタ２０は、カメラ１の光軸に対して４５°に配置されている。ビームスプリッタ２１は、ビームスプリッタ２０から到来する可視光束の一部を画面５に向かって透過すると共に、対応した割合の可視光束をカメラ８に向かって反射する光束分離器である。

ビームスプリッタ２０及び２１の間には、調節取消部材２２が配置されている。この調節取消部材２２は、このケースにおいては、無限大における合焦を実行するべく従来の方式によって構成されたレンズから構築されている。ビームスプリッタ２０及び２１、調節取消部材２２、及び画面５は、実質的に同一軸上においてアライメントされた状態にある。

第２実施例における位置決め装置は、第１実施例のものと同様に動作する。

カメラ８によってキャプチャされるべく、ユーザＵにとって可視状態である画像がビームスプリッタ２０及び２１上において連続的に反射される。

画面５は、ビームスプリッタ２１と調節取消部材２２を通じて観察可能であり、これは、ビームスプリッタ２０においてユーザＵに向かって反射されている。調節取消部材２２に起因し、ユーザは、画面５を鮮明に見るために視覚を調節する必要がない。

カメラ１とテレメータ１０は、ビームスプリッタ２０を通じて直接動作している。

この第２実施例を構成している装置は、第１実施例のように、画面５の幅が、カメラ１の間の間隔に依存していないという利点を有している。

この第２実施例の一変形においては、図３に示されているように、ビームスプリッタ２１が省略されており、カメラ８は、ビームスプリッタ２０の背後のカメラ１の近傍に配置されている。ビームスプリッタ２０は赤外線放射を透過するものであるため、使用されるカメラ８は、この放射に対する感度を有するものでなければならない。

画面５は、調節取消部材２２の背後に直接配設されている。

又、可視領域の一定割合を透過するビームスプリッタを使用することにより、可視領域において動作するカメラ１及び８を使用することも可能である。

又、この例においては、制御ユニット９は、位置決め基準マークとユーザの目の間のミスアライメントを検出する部材と、このミスアライメントを増幅する手段（これは、ユーザの基準位置への接近に伴う位置決めの誤りを増幅するべく、画像と位置決め基準マークを増幅することにより、位置決めを容易にするように構成されている）と、をも内蔵している。

又、増幅手段は、画面上に表示されている画像を位置決め基準マークに対して対応した方式で変位させることにより、横方向及び／又は垂直方向のミスアライメントを増幅するべく構成されている。テレメータによって検出される深さ方向における誤った位置決めも、例えば、ユーザが近づき過ぎた際には、画像を拡大し、ユーザが離れ過ぎた際には、画像を縮小することにより、増幅可能である。

尚、この例における検出及び増幅手段は、画像処理用のコンピュータプログラムである。

当然のことながら、本発明は、記述されている実施例に限定されるものではなく、請求項に定義されている本発明の範囲に属するあらゆる変形を包含している。

本発明の位置決め装置は、識別のために目の画像をキャプチャするもの以外のアプリケーションにも使用可能であり、例えば、バイオメトリック認識のために顔面の画像をキャプチャするべく、或いは、更に単純に自動写真撮影ブース内において使用可能である。

制御ユニット９は、レンズや鏡などの水平方向において画像を反転させる光学手段によって置換可能であろう。

尚、位置決め基準マークは、図１には、十字の形態で示されているが、当然のことながら、円などのその他の形状も使用可能であろう。又、位置決め基準マークは、画面上にマーキングするのではなく、画像のオーバーレイやこれに類似したものなどの画像処理方法によって画像上に重ね合わせることも可能である。この結果、基準マークの間の間隔をユーザの目と目の間の距離の関数として適合可能である。

尚、表示されている画像に対して位置決め基準マークの間隔を適合させる段階は、任意選択であり、これは、例えば、目と目の間の距離の変動が位置決めに対して有害な影響を具備していない場合には省略可能であろう。

ミスアライメントを検出する手段と増幅手段は、実施例及びその変形のすべてにおいて使用可能である。或いは、この代わりに、これらの手段を省略することも可能であろう。

ビームスプリッタは、プレートの形態であるものとして記述されているが、ビームスプリッタは、任意のその他の手段（具体的には、プリズム）を使用して形成可能であろう。

第２実施例の変形においては、画面５とカメラ８の位置を相互に交換可能である。

第２実施例においては、画面及び写真撮影装置の前面に調節取消部材が配置されているが、位置決め装置がこのような部材を具備する必要はない。

調節取消部材２２は、２つの半反射プレート２０、２１の間以外のどこか（具体的には、画面５と半反射プレート２１の間）に配設可能である。調節取消部材２２は、オプションであり、具体的には、ユーザと画面の間の光経路が３５センチメートル（ｃｍ）を上回っている場合には省略可能である（これは、この距離を上回る場合には、大部分の人間が調節の問題を具備しないと想定されている距離である）。

テレメータもオプションである。

本発明の第１実施例における画像キャプチャ装置の図式的な正面図である。 本発明の第２実施例における画像キャプチャ装置の図式的な側面図である。 第２実施例の変形を示す図２に類似した図である。

Claims (9)

1. 画像キャプチャ装置（１）に対してユーザの顔面を位置決めする位置決め装置（４）において、
   水平方向において反転された画像を供給するべく構成された写真撮影装置（７）と、
   前記写真撮影装置に接続され、前記反転画像を表示する表示画面（５）と、
   前記画面上に表示されている前記画像上に前記ユーザのための少なくとも１つの位置決め基準マーク（６）を重ね合わせる手段と、
   を備え、
   前記位置決め基準マークと前記表示されている画像は、実質的に同一平面内に位置し、
   前記重ね合わせ手段は、前記ユーザの身体の２つの要素上に２つの位置決め基準マーク（６）を重ね合わせるべく構成されており、
   前記装置は、
   前記ユーザと前記写真撮影装置（７）の間の距離を計測する部材（１０）と、
   前記測定された距離にいる前記ユーザの身体の前記２つの要素間の距離を前記ユーザの前記画像上において判定する手段（９）と、
   前記ユーザの身体の前記要素間に存在している前記判定された距離の関数として前記画像に対して前記位置決め基準マークの間隔を適合させる適合手段と、
   を備えることを特徴とする位置決め装置。
2. 前記適合手段は、前記画面上に表示されている前記画像の倍率を制御する制御部材（９）を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記画像内における前記位置決め基準マーク（６）と前記ユーザの間のミスアライメントを検出する手段と、前記画面（５）上において前記ミスアライメントを増幅する増幅手段（９）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
4. 前記画面（５）の前面に配設された光学調節取消装置（２２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
5. ユーザの目の少なくとも１つの画像を捕捉する捕捉装置であって、少なくとも１つの画像取得カメラ（１）を備える捕捉装置において、
   前記捕捉装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位置決め装置（４）を備え、
   前記位置決め装置の前記画面（５）は、前記ユーザが前記画面を見た際に前記ユーザの目が実質的に前記取得カメラの軸上に位置するように、前記捕捉装置内に取り付けられていることを特徴とする捕捉装置。
6. 前記画面（５）は、前記取得カメラ（１）の直近に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の捕捉装置。
7. 前記画面（５）と前記取得カメラ（１）の間に配設された少なくとも１つのビームスプリッタ（２０、２１）を備えることを特徴とする請求項５に記載の捕捉装置。
8. 前記取得カメラ（１）の前面において傾斜して延長している第１プレートビームスプリッタ（２０）であって、前記取得カメラのほうを向いている非反射側面と、前記第１ビームスプリッタに対して平行に延長すると共に前記画面（５）と対向している非反射側面を具備する第２プレートビームスプリッタ（２１）の反射側面に対向している反射側面とを具備する第１プレートビームスプリッタを備え、
   前記写真撮影装置（７）は、前記第２ビームスプリッタの前記反射側面に対向していることを特徴とする請求項７記載の捕捉装置。
9. 画像捕捉装置に対してユーザを位置決めする方法において、
   実質的に連続して前記ユーザの画像を撮影する段階と、
   前記撮影された画像を水平方向において反転させる段階と、
   その上部に重ね合わせられた少なくとも１つの位置決め基準マーク（６）と共に前記反転画像を前記ユーザに対して提示する段階と、
   を備え、
   前記位置決め基準マークと前記画像は、実質的に同一平面内において提示され、
   前記重ね合わせ段階は、前記ユーザの身体の２つの要素上に２つの位置決め基準マーク（６）を重ね合わせることを含み、
   前記方法は、
   前記ユーザと前記写真撮影装置（７）の間の距離を計測する段階と、
   前記計測された距離にいる前記ユーザの身体の前記２つの要素間の距離を前記ユーザの前記画像上において判定する段階と、
   前記ユーザの身体の前記要素間に存在している前記判定された距離の関数として前記画像に対して前記位置決め基準マークの間隔を適合させる段階と、
   を備えることを特徴とする方法。

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