JP6321289B2 - 室外及び室内での虹彩イメージ取得装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置及び方法に関し、特に、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及びイメージセンサーで感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備し、室内外、特に室外で虹彩イメージ撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルター（ｂａｎｄ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）をイメージセンサーの前段に設置し、設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明を設置する、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置及び方法に関する。

一般に虹彩認識は、生体認識の一方法であり、最も多用されている生体特徴である指紋の識別特徴が４０個程度であるのに比べて、虹彩の識別特徴は２６６個であり、他の生体認識方法に比べて認識率が格段に高いという長所を有するものとして知られている。

このような虹彩認識は、被撮影者の虹彩を抽出してそれを他の映像から抽出された虹彩と比較することによって認証又は身元確認を行うが、この過程において最も重要なのは、被撮影者の虹彩から虹彩認識が可能な虹彩イメージを撮影して取得することである。

そのために、虹彩認識では、一般に他の写真やイメージ撮影で主に使用する可視光線照明を用いず、赤外線照明を用いて虹彩を撮影する。

虹彩を撮影するために赤外線照明を使用する目的は様々であるが、最も重要な目的は、可視光線領域で発生する光の反射によるノイズによって、カメラで撮影した虹彩イメージの認識率が低下することを防止することである。

実際にほとんどの虹彩認識関連会社及び機関が遵守している虹彩認識関連技術の国際標準であるＩＳＯ／ＩＥＣ１９７９４−６の２０１１年バージョン（本発明の出願当時のバージョン）によれば、虹彩撮影時に７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明を使用するように推奨されている。

しかしながら、虹彩認識関連会社及び機関が遵守している（ＩＳＯ／ＩＥＣ１９７９４−６の２０１１年バージョンで推奨する）７００ｎｍ〜９００ｎｍに該当する波長帯域の照明は、主に、大きくとも数千ルクス（ｌｕｘ）の光の強度を有する室内環境では適用可能であるが、通常、数万ルクス〜１３万ルクスに該当する直射光線のような光の強度が存在する室外環境では、上記の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明でも反射によるノイズを減らすことができず、室外環境では虹彩認識がほとんど不可能なこととされてきた。

実際に室外環境で虹彩認識をするために、全世界で初めて国家レベルで虹彩認識を適用して住民証発給事業を示範的に実施したインド（ＵＩＤＡＩプロジェクト（２０１０年））では、アイリテック（ＩｒｉＴｅｃｈ）社のモデル（ＩｒｉＭａｇｉｃ １０００ＢＫ）のように、ゴーグルのような付加装置を虹彩認識カメラに付着して上記室外環境を室内環境と類似にした後、虹彩イメージを取得したこともある。

例外的に、大韓民国公開特許公報第１０−２０１３−０１２３８５９号では、虹彩イメージを取得するために全世界的に推奨している赤外線照明を使用せず、一般デジタル（カラー）カメラで虹彩イメージを撮影する技術が掲載されているが、周辺の事物（被写体）から反射される反射光が虹彩領域に結んで虹彩イメージを遮り、虹彩認識の正確度を低下させる問題点を解決する内容は掲載されていなく、また、可視光線照明を使用して鮮明な虹彩イメージを得るためには非常に強い可視光線照明を使用せざるをえず、被撮影者にとって非常に眩しくなり、不快感を感じるという不具合も生じ得る。

その上、最近に室外環境で広く使われているスマートフォン、タブレット、ＰＤＡ、ＰＣ、ノートパソコンのような様々なモバイルデバイスに、虹彩イメージを撮影するためにゴーグルのような付加装置を追加することはほとんど不可能なのが現実である。

したがって、スマートフォン、タブレット、ＰＤＡ、ＰＣ、ノートパソコンのような様々なモバイルデバイスだけでなく、既存のＣＣＴＶのような保安機器、ドアロックのような出入関連機器、カメラ、ビデオ、カムコーダのような映像機器にも、前述した既存の室外環境における虹彩イメージ取得の限界を克服し、物理的空間及び経済的費用の問題を十分に考慮すると共にユーザの便宜性を増大させた虹彩イメージ撮影装置及び方法に関する要求が増加している実情である。

本発明が解決しようとする課題は、室外撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置し、設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明が設置された、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置及び方法を提供することにある。

本発明が解決しようとする他の課題は、室内外撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置し、設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明が設置された、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置及び方法を提供することにある。

本発明が解決しようとする更に他の課題は、室内撮影時に、ＩＳＯ／ＩＥＣ １９７９４−６の２０１１年バージョンに従う７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域を通過させる帯域フィルターを使用し、室外撮影時に発生する反射イメージを減らしたり防止するために室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターを使用し、それぞれ設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明が一つ以上設置された、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置及び方法を提供することにある。

本発明の課題解決手段は、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及びイメージセンサーで感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備し、室外で撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置し、設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明を具備した、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置を提供することである。

より具体的に、本発明の課題解決手段は、前記室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターにおいて、９２０ｎｍ〜９６０ｎｍ波長帯域、１，１１０ｎｍ〜１，１６０ｎｍ波長帯域及び１，３００ｎｍ〜１，５００ｎｍ波長帯域を使用する帯域フィルター、又は上述した室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）に含まれる特定波長だけを使用する帯域フィルターのいずれか一つ以上を使用することを特徴とする、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置を提供することである。

本発明の更に他の課題解決手段は、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及び感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備し、室内外撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置し、設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明を設置することを特徴とする、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置を提供することである。

本発明の更に他の課題解決手段は、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及び感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備し、室内撮影時に、ＩＳＯ／ＩＥＣ１９７９４−６の２０１１年バージョンに従う７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域を通過させる帯域フィルターを使用し、室外撮影時に発生する反射イメージを減らしたり防止するために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターを使用し、それぞれ設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明が一つ以上設置されたことを特徴とする、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置を提供することである。

本発明は、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部帯域を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置して、室外撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減て虹彩認識が可能な虹彩イメージを取得することができる有利な効果がある。

また、本発明は、室内外撮影時に発生する反射イメージを防止したり反射ノイズを減らすために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置して、室外及び室内の両方で虹彩認識が可能な虹彩イメージを取得することができる有利な効果がある。

また、本発明は、室内撮影時に、ＩＳＯ／ＩＥＣ１９７９４−６の２０１１年バージョンに従う７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域を通過させる帯域フィルターを使用し、室外撮影時に発生する反射イメージを防止したり反射ノイズを減らすために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置されるように構成し、室外及び室内の両方で虹彩認識が可能な虹彩イメージを取得することができる有利な効果がある。

本発明の一実施例に係る、同一人物の虹彩イメージを、既存の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明で、室内環境と室外環境とに区分してそれぞれ取得したものである。 本発明の一実施例に係る、様々な人物の虹彩イメージを、既存の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明で室外環境で取得したものである。 本発明の一実施例に係る太陽放射スペクトル（ｓｏｌａｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る帯域フィルターの原理を例示する図である。 本発明の一実施例に係る帯域フィルターを用いて室外虹彩認識波長帯を多様に選択する原理を示す図である。 本発明の一実施例に係る、別々の人物の左目の虹彩を、ＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）と室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）でそれぞれ撮影した虹彩イメージである。 本発明の一実施例に係る非類似度を説明するためのグラフである。 本発明の一実施例に係る、室外でＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）と室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で虹彩イメージを撮影して取得した分布を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で別々の人物の虹彩イメージを室外及び室内で取得したものである。

本発明の課題解決手段は、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及びイメージセンサーで感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを備え、室外で撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するために、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置し、設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明を具備した、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置を提供することである。

本発明の実施のための具体的な内容について説明する。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例の構成及び作用を説明する。ただし、図面に図示されて説明される本発明の構成及び作用は少なくとも一つの実施例として説明されるものであり、これによって本発明の技術的思想とその核心的構成及び作用が制限されるわけではない。

したがって、本発明の一実施例の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の一実施例の本質的な特性から逸脱しない範囲内で、室外での虹彩認識用イメージ取得装置及び方法の核心構成要素に対して様々な修正及び変形を適用することが可能であろう。

また、本発明の構成要素を説明するとき、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使うことができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質、順番又は順序などが限定されるわけではない。ある構成要素が他の構成要素に“連結される”、“含まれる”又は“構成される”と記載された場合、ある構成要素が他の構成要素に直接“連結される”、“含まれる”又は“構成される”場合も含み、両構成要素の間に更に他の構成要素が“連結される”、“含まれる”又は“構成される”場合も含み得ると理解すべきである。

また、本発明では、容易な理解のために、別個の図面では同一の構成要素に対しても異なる図面符号を付する。

［実施例］
本発明の実施のための具体的な内容について説明する。

一般に虹彩認識方法は、カメラから虹彩が含まれた目の映像を取得し、上記目の映像から虹彩の領域を抽出し、抽出された虹彩領域から個人の固有な特徴を探した後、最後に、比較される２つの虹彩特徴間の類似度（ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ）を判断する段階を含む。このため、カメラから取得した虹彩イメージが歪んでいると、虹彩認識を正確に行うことができない。

このような歪んでいる虹彩イメージを取得する現象のうち、最も頻繁に発生する現象の代表は、可視光線領域で生じる光の反射ノイズである。一般に、虹彩認識では、上述した可視光線領域の光反射ノイズによって虹彩イメージの認識率が低下することを防止するために可視光線照明を利用せず、赤外線照明を用いて虹彩を撮影する。実際にほとんどの虹彩認識関連会社及び機関は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１９７９４−６（２０１１年）で勧告している７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明を用いている。

しかしなから、大きくとも数千ルクスの光の強度しか存在しない室内環境とは違い、普通、数万ルクス〜１３万ルクスに該当する直射光線のような光の強度が存在する室外環境では、上記の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明でも反射によるノイズを減らすことができず、室外環境では虹彩認識が不可能なものとされてきた。

図１は、本発明の一実施例に係る、同一人物の虹彩を既存の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明で、室内環境と室外環境とを区別してそれぞれ取得した虹彩イメージである。

図１は、同一の虹彩撮影カメラで撮影取得した同一人物の左目の虹彩イメージを示しており、室外環境では室内環境と違い、既存の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明でも、既存の強い光の強度を有する太陽光線（ｓｕｎｌｉｇｈｔ）によって周辺環境が反射されて目に写ったことが分かる。実際に、図１に示すように、室内で撮影した虹彩イメージとは違い、室外で反射された虹彩イメージが撮影された場合には、虹彩認識率が著しく低下し、虹彩認識はほぼ不可能である。

図２は、本発明の一実施例に係る、既存の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明で室外環境で取得した、それぞれ異なる４人の虹彩イメージである。

図２は、同一の虹彩撮影カメラで同一の室外環境で様々な人物の左目を撮影した資料の中からそれぞれ異なる４名の虹彩イメージを選択して示したものであり、周辺環境が反射されて目に写ったことが分かる。

したがって、図１及び図２に示すように、室外環境では、既存の虹彩認識関連会社及び機関が遵守している（ＩＳＯ／ＩＥＣ１９７９４−６の２０１１年バージョンで推奨する）７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域の照明では、虹彩認識が可能な鮮明な虹彩イメージを取得することがほぼ不可能であることが分かる。

そこで、本発明では、既存の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線照明を用いる方法の室外環境における限界を克服するために、新しい波長帯で虹彩イメージを取得する原理を説明し、また、説明の便宜のために、既存の７００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線領域波長帯をＩＳＯ推奨波長帯と定義し、室外でも虹彩認識が可能な新しい波長帯を室外虹彩認識波長帯と定義するものとする。

まず、上記のＩＳＯ推奨波長帯及び室外虹彩認識波長帯を具体的に定義する前に、波長の範囲の意味で使われている波長帯及び波長帯域の用語を具体的に定義する。

一般に、波長帯（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒａｎｇｅ）と波長帯域（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｂａｎｄ）は同じ意味で使われているが、本発明では意味の混とんを防止するために、波長帯は、任意に指定した波長範囲を総称するものと定義し、波長帯域は、任意に指定した範囲に属する一部の波長範囲を表すものと定義する。例えば、７００ｎｍ〜９００ｎｍに該当する波長範囲全体を任意にＩＳＯ推奨波長帯と定義すれば、７００ｎｍ〜８００ｎｍなどのような波長範囲は、７００ｎｍ〜９００ｎｍに該当する波長範囲に属する一部の波長範囲を表すことから、波長帯域に該当する（数学的な表現によれば、波長帯は全体集合であり、波長帯域は全体集合の部分集合に該当すると見なすことができる。）。

一般に、室外環境では、短いガンマ線から長波であるラジオ波に至るまで様々な波長の光が存在するが、その大部分は紫外線、可視光線、赤外線であると知られている。このような様々な波長のうち、赤外線波長の範囲は一般に７００ｎｍ〜１，０００ｎｍに該当すると知られているが、実際に使用される赤外線の波長範囲は、国際的に定義した機関別に異なる。本発明では、国際照明委員会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）の近赤外線（７００ｎｍ〜１，４００ｎｍ）、中赤外線（１，４００ｎｍ〜３，０００ｎｍ）、遠赤外線（３，０００ｎｍ〜１ｍｍ）に区別した規定に基づいて説明するが、本発明の目的及び趣旨に符合するいかなる機関の定義を使用しても構わない。

まず、虹彩イメージ撮影時に反射ノイズを起こす主な原因である赤外線及び可視光線の室外環境における光の強度が特定値以下に落ち、室外でも虹彩イメージを撮影できる区間を具体的に探すために、地球大気環境における太陽放射照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）の波長別分布（世界気象機関（ＷＭＯ）参照）を利用した。

図３には、本発明の一実施例に係る太陽放射スペクトル（ｓｏｌａｒ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を示す。

図３は、地球大気環境における太陽放射照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）の波長別分布を示す図であり、既に全世界に広く知られている。これは、国際的に測定した機関別にやや異なるものもあるが、本発明の目的及び趣旨に符合するいかなるものを使用しても構わない。

図３に示すように、太陽放射照度の波長別分布を見ると、特定の赤外線波長帯領域で放射照度値が急に低下する波長帯域（赤色四角形で表示された領域）が存在することが分かる。この波長帯域では室外環境における太陽光の強度が減るため、虹彩イメージの反射ノイズを減らし得る環境を提供することができる。

このような事実に着目し、室外環境でも放射照度の強度が特定の値以下に落ちると反射ノイズを減らし得る環境が提供される波長帯域が存在し、このような波長帯域では室外においても虹彩認識が可能な程度に反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得できることを、様々な実験の反復検証から見出した。具体的に、室外でも虹彩認識が可能な程度に反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得できる波長帯域は９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍであり、特に、９２０ｎｍ〜９６０ｎｍ波長帯域、１，１１０ｎｍ〜１，１６０ｎｍ波長帯域、及び１，３００ｎｍ〜１，５００ｎｍ波長帯域では非常に効果的であることが分かった。

しかし、赤外線照明の明るさを示す照度と放射照度が単純に比例せず、また、ＩＲ帯域フィルターの受容波長バンド領域範囲（例えば、１０ｎｍ、２５ｎｍ、５０ｎｍなど）及びＩＲ ＬＥＤパワーなどによって室外虹彩認識波長帯の境界値に誤差があるため、単純に図３の地球大気環境における太陽放射照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）の波長別分布だけでは室外環境において反射ノイズを減らし得る正確な波長帯範囲を見出すことができず、様々な実験を通じた検証が必要だった。

理論的には、図３の地球大気環境における太陽放射照度の波長別分布から、９２０ｎｍ以上の赤外線波長帯では室外で虹彩イメージ取得がすべて可能であると推定できるが、実際には、中赤外線及び遠赤外線照明の被撮影者の目に対する安定性（ｓａｆｅｔｙ）などに関する研究資料がほとんどないため、既存の虹彩認識で使用する照明の範囲である近赤外線領域の範囲（７００ｎｍ〜１，４００ｎｍ）を基準にＩＲ帯域フィルターの受容波長バンド領域範囲を考慮して実験を行った。

したがって、本発明では、実際に技術的に検証が可能であり且つ有効な近赤外線（７００ｎｍ〜１，４００ｎｍ）の一部の波長帯域（９２０ｎｍ〜１，４００ｎｍ）及び中赤外線（１，４００ｎｍ〜３，０００ｎｍ）の一部の波長帯域（１，４００ｎｍ〜１，５００ｎｍ）を含む波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）を室外虹彩認識波長帯と定義する。

実際には、上述したように、波長の境界値に対しては帯域フィルターのような機器や照明などの測定誤差範囲やパワーなどによって、やや差異がありうる。

次に、上述した室外虹彩認識波長帯のみを使用する帯域フィルターについて説明する。

図４に、本発明の一実施例に係る帯域フィルターの原理を例示する。

図４に示すように、一般に、帯域フィルターは低域フィルターと高域フィルターを組合させたフィルターであり、ＦｍｉｎとＦｍａｘ間の範囲内にある（Ｆｍｉｎ＜Ｆ＜Ｆｍａｘ）周波数のみを通過させる。したがって、周波数と波長は逆数関係であるため、帯域フィルターが通過させる波長の境界値を計算することができる。帯域フィルターに関する従来技術は既に公知の技術であり、より詳細な説明は省略する。本発明の目的及び趣旨に符合するいかなる帯域フィルターを使用しても構わない。

図５は、本発明の一実施例に係る、帯域フィルターを用いて室外虹彩認識波長帯を様々に選択する原理を示す図である。

図５に示すように、Ａの場合は、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）においてｃ１とｃ２の範囲に属する波長帯域を含む任意の大きさの波長帯域を使用することを意味する。例えば、ｃ１の値が１，０００ｎｍ、ｃ２の値が１，３００ｎｍだとすれば、実際に帯域フィルターでは１，０００ｎｍ〜１，３００ｎｍの波長帯域を使用してもよいが、全体波長帯域である９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍを超えない範囲で、任意に±１０ｎｍ、±２５ｎｍ，±５０ｎｍなどのように波長帯域を広げると、９９０ｎｍ〜１，３１０ｎｍ、９７５ｎｍ〜１，３２５ｎｍ及び９５０ｎｍ〜１，３５０ｎｍの波長帯域（赤色で表示された部分）の一つを選択して使用することもできる。

このとき、帯域フィルターは、１，０００ｎｍ〜１，３００ｎｍで追加された任意の大きさの波長帯域範囲に属する波長だけを通過させ、他の波長は相殺させる。

Ｂの場合は、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）において任意の波長値であるｃ１とｃ２を基準に任意の大きさの波長帯域を使用して生成される複数の波長帯域の中から一つ以上を選択して使用することを意味する。例えば、ｃ１の値が１，０００ｎｍ、ｃ２の値が１，３００ｎｍ、任意の大きさが±１００ｎｍだとすれば、一つの帯域フィルターは、９５０ｎｍ〜１，０５０ｎｍ、１，０５０ｎｍ〜１，１５０ｎｍ、１，１５０ｎｍ〜１，２５０ｎｍ、１，２５０ｎｍ〜１，３５０ｎｍの波長帯域（赤色で表示された部分）を使用することもできる。このとき、選択可能な複数の波長帯域のいずれか一つ以上を使用すればいい。

最後に、Ｃの場合は、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）において任意の波長値であるｃ１とｃ２の範囲に属する波長の中から特定波長だけを選択して使用することを意味する。例えば、上記Ｂで９５０ｎｍ〜１，０５０ｎｍの範囲に属する波長の中から１，０００ｎｍ（ｄ１）を、１，２５０ｎｍ〜１，３５０ｎｍの範囲に属する波長の中から１，２６０ｎｍ（ｄ２）、１，３００ｎｍ（ｄ３）の波長を選択して使用すればいい。

実際に室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の帯域フィルターは、９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍの全波長帯域を使用してもよいが、経済的又は技術的な側面を考慮して、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）に属する任意の大きさの波長帯域又は任意の波長を選択して使用し、このような任意の大きさの波長帯域及び任意の波長は、主に、放射照度の強度が所定の基準値以上だけ落ちる波長帯域の範囲及び帯域フィルターの受容波長範囲によって決定する。

次に、室外においてＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）と室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で取得した虹彩イメージを比較する。

図６は、本発明の一実施例に係る、別々の人物の左目の虹彩を、ＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）と室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）でそれぞれ撮影した虹彩イメージである。

図６に示すように、２人の個人（Ｈｕｍａｎ Ｅ、Ｈｕｍａｎ Ｆ）の左虹彩を室外で推奨波長帯で撮影した写真を見ると、目周囲に周辺環境が反射されて現れていることが分かる。これに対し、室外で室外虹彩認識波長帯で撮影した写真を見ると、目周囲に反射イメージが完全に除去されていることが分かる。したがって、室外虹彩認識波長帯で撮影した虹彩イメージで実際に虹彩認識が可能であることが分かる。

実際に虹彩認識が可能か否かを評価する代表の指標として、虹彩認識方法では非類似度測定又は認識率を利用する。まず、認識率について説明すると、虹彩認識においてエラーは、登録されたユーザの虹彩とは異なる人の虹彩が入力されたにもかかわらず、同一ユーザの虹彩と誤判定する時（他人受入率（ｆａｌｓｅ ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ ｒａｔｅ：ＦＡＲ）；以下、“ＦＡＲ”という。）、及び登録されたユーザの虹彩と同じユーザの虹彩が入力されたにもかかわらず、他人のものと誤判定する時（本人拒否率（ｆａｌｓｅ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｒａｔｅ：ＦＲＲ）；以下、“ＦＲＲ”という。）に発生する。虹彩認識では、ＦＡＲとＦＲＲの両指標値が低いほど認識率が高いと判断する。

他の指標の一つである非類似度の測定は、同一人物の２つの虹彩データの類似度を比較した場合の分布と、登録された人と他人の虹彩データを比較した場合の分布とを比較して、両分布が分離される程度を測定することであり、よく分離されるほど虹彩認識が可能であると判断する。

図７は、本発明の一実施例に係る非類似度を説明するためのグラフである。

図７の図表を説明すると、右側の分布は、登録された同一人物の２つの虹彩データの類似度を比較した場合の分布（Ｇｅｎｕｉｎｅ分布）（以下、この分布を表す関数をＦ（ｘ）という。）であり、右側の分布は、登録された人と他人の虹彩データとを比較した場合の分布（Ｉｍｐｏｓｔｅｒ分布）（以下、この分布を表す関数をＧ（ｘ）という。）であり、ｘ軸に任意の値を決めてこれを閾値とする（閾値は任意に定義できる。）。また、非類似度（ｘ軸値）が減少すると（原点に近づくほど）同一人物であることを意味し、逆に、増加すると（原点から遠ざかるほど）他人であることを意味する。

図７で、非類似度を測定した左図の分布を見ると、Ｆ（ｘ）とＧ（ｘ）とが重なって完全に分離されないが、右図の分布を見ると、Ｇ（ｘ）がｘ軸増加方向（原点から遠ざかる方向）へ移動してＦ（ｘ）とＧ（ｘ）とが重ならない。したがって、右図の分布がより高い虹彩認識率を有することを意味する。

図８は、本発明の一実施例に係る、室外でＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）と室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で虹彩イメージを撮影して取得した分布を示すグラフである。

図７で上述したように、図８の結果について説明すると、同じ室外環境で虹彩イメージを撮影したが、ＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）における分布に比べて、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）における分布がより虹彩認識率が高いことが分かる。

したがって、既存に室外での虹彩認識をほとんど不可能にした反射ノイズの問題が自然に解決されたことが分かる。

次に、室外で虹彩認識用イメージを撮影するカメラについて詳しく説明する。

本発明に係るカメラは、単純にカメラ完成品に限定されず、近年、虹彩認識を導入したり導入のための研究が活発に行われているスマートフォン、タブレット、ＰＤＡ、ＰＣ、ノートパソコンのようなスマートデバイスなどのカメラレンズやカメラモジュールも含む。

一般に、虹彩認識に必要なイメージの解像度はＩＳＯの規定を参考し、ＩＳＯ規定は、ＶＧＡ解像度イメージ（ＶＧＡ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ）を基準に虹彩径のピクセル（ｐｉｘｅｌ）数で規定している。

ＩＳＯ規格によれば、通常、２００ピクセル（ｐｉｘｅｌ）以上の場合に高画質と分類され、１７０ピクセル（ｐｉｘｅｌ）の場合に普通、そして１２０ピクセル（ｐｉｘｅｌ）の場合を低画質と規定している。

したがって、本発明では、左目と右目の虹彩イメージを取得しながら被撮影者の便宜を図り得る、高画質の画素を有するカメラを可能な場合に使用するはずであるが、これもまた、虹彩の画質や他の付加装置の特性によって様々な画素数を適用する可能性が高いため、必ずしも高画質の画素に制限する必要はない。

特に、最近では１２Ｍ又は１６Ｍピクセルの解像度と秒当たり３０フレーム以上の伝送速度を有する高画質のカメラモジュールがデジタル映像機器及びスマート機器などで用いられているため、虹彩認識用イメージを取得するには十分である。

本発明によって室外で鮮明な虹彩イメージを取得するために、上述した室外虹彩認識波長帯、特に、９２０ｎｍ〜９６０ｎｍ波長帯域、１，１１０ｎｍ〜１，１６０ｎｍ波長帯域、及び１，３００ｎｍ〜１，５００ｎｍ波長帯域だけを通過させる帯域フィルターを設置する。

上記帯域フィルターは、該当の波長で５ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ又はそれ以上の波長帯域を設定して通過させるように製作し、該当の波長帯域だけを通過させて虹彩イメージを撮影取得する。

より具体的な一実施例として、放射照度の強度が大幅に落ちる９４０ｎｍ〜９５０ｎｍ波長だけを通過させる帯域フィルターを、カメラのイメージセンサーの前段に設置したり、又は虹彩撮影時にのみ位置するように設計製作することができる。

帯域フィルターの通過帯域幅は、前述したように様々な通過波長帯域として設計製作することができる。

帯域フィルターは、虹彩イメージが通過する通路の一側、カメラレンズの前段、又はレンズの間に設置されて、虹彩イメージ撮影時に帯域フィルターを通過するように構成すればよい。

より具体的に、帯域フィルターは、一般に使用するカメラのシャッターのように虹彩イメージ撮影時にのみ動作するように構成したり固定設置することができる。

すなわち、鮮明な虹彩イメージを得るために虹彩イメージ撮影時に帯域フィルターを通過する技術的構成であればいい。

また、上記カメラは一般に、１個又は２個以上の複数のカメラで構成することができる。

次に、室外で虹彩認識用イメージを撮影する時に必要な照明について具体的に説明する。

基本的に赤外線照明を使用するが、赤外線ではなく可視光線を使用するデバイスの場合には、赤外線照明をつける照明部をさらに構成することが好ましい。

上記光源を調節する方法には、第一に、可視光線照明を使用するが、虹彩イメージを撮影する時には可視光線照明を消して赤外線照明をつける方式を用いたり、第二に、可視光線照明を使用し、虹彩イメージを撮影する時には、可視光線照明に赤外線フィルターが付着されていて、赤外線だけを光源として使用する方式がある。

また、赤外線照明としては、上述した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明の光源を設置する。

次に、室外虹彩認識波長帯を用いて室外でも室内でも虹彩イメージをカメラで撮影取得する装置について説明する。

室外虹彩認識波長帯を用いて室外でも室内でも虹彩イメージをカメラで撮影する原理について具体的に説明する。第一には、室外だけでなく室内でも既存のＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）を使用せず、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）を使用し、第二には、室内と室外を区別して、例えば、室内で撮影する時には既存のＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）を使用し、室外では室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）を使用する。

（Ｔ１）室外及び室内で室外虹彩認識波長帯を使用する場合
一般に、室内で使用する既存のＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）を使用せず、本発明で使用する室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で虹彩イメージをカメラで撮影取得する。

図９は、本発明の一実施例に係る室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で別々の人物に対して室外及び室内で取得した虹彩イメージである。

図９に示すように、上述した室外で虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で撮影した虹彩イメージと比較して、室内で虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）で撮影した虹彩イメージも反射イメージがなく、虹彩認識が可能な虹彩イメージであることが分かる。より具体的に、本発明によって室外撮影のために、９２０ｎｍ〜９６０ｎｍ、１，１１０ｎｍ〜１，１６０ｎｍ、及び１，３００ｎｍ〜１，５００ｎｍ波長帯域のいずれか一つ以上の帯域フィルターを設計製作して使用することができる。

（Ｔ２）室外では室外虹彩認識波長帯を、室内ではＩＳＯ推奨波長帯を使用する場合
例えば、室内で撮影する時には既存のＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）を使用し、室外では室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）を使用する場合には、室内及び室外を区別して選択できる選択モードが具備される。選択モードは、撮影者の判断によって手動で切り替えてもよく、光の強度を測定する光センサー又は放射照度測定装備を構成して自動で切り替わるようにしてもよい。このような選択モードの構成は従来公知のものが多く、本発明の目的及び趣旨に符合するいかなる技術を利用しても構わない。

室外撮影モードでは、室外虹彩認識波長帯（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）だけを通過させる帯域フィルターが虹彩イメージセンサーの前段に設置され、室内撮影モードでは、既存のＩＳＯ推奨波長帯（７００ｎｍ〜９００ｎｍ）範囲の波長帯域を通過させる帯域フィルターが虹彩イメージセンサーの前段に設置されるように構成する。

本発明は、室内及び室外の両方で撮影するように帯域フィルターを構成したり、室内と室外のための個別の帯域フィルターを設計製作して使用したり、又はカメラレンズの前面又はカメライメージセンサーの前段に帯域フィルターを設置して虹彩イメージを取得するように構成する。

本発明の核心の一つは、虹彩イメージ取得時に、カメラレンズの前面又はカメライメージセンサーの前段に帯域フィルターを配置し、室内、室外又は放射照度の強度にかかわらずに鮮明な虹彩イメージを得ることである。

本発明に係る虹彩イメージ品質を測定する技術的構成については、本発明の出願人が特許出願して登録された登録特許公報第１０−１０３０６５２号に具体的に開示されており、本明細書ではその具体的な記載を省略する。

本発明の更に他の実施例として、室外及び室内で虹彩イメージを取得する方法について説明する。

室外及び室内で虹彩イメージを取得する方法は、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及び感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備して虹彩イメージを撮影取得する方法であって、室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を選択する段階と、選択された室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置して、撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得する段階とを含む。

室外及び室内で虹彩イメージを取得する他の方法は、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及び感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備して虹彩イメージを撮影取得する方法であって、室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を選択する段階と、室内虹彩イメージ撮影時に７００ｎｍ〜９００ｎｍ波長帯域のフィルターを使用して虹彩イメージを取得する段階と、室外で虹彩イメージ撮影時に上記室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置して、撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得する段階とを含む。

本発明は、虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及び感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備し、室内外、特に室外で虹彩イメージ撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するために、室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置し、設置した帯域フィルターの波長帯域を通過する一つ以上の波長を有する赤外線照明を設置する装置及び方法を提供し、室外でも鮮明な虹彩イメージが得られるため、産業上の利用可能性が高い。

Claims (6)

1. 室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置であって、
   虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及び感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを備え、
   室内虹彩イメージ撮影時と室外虹彩イメージ撮影時に使用するための個別の帯域フィルターと、
   前記個別の帯域フィルターの波長帯域をすべて通過する波長を有する赤外線照明とを設置し、
   室外撮影時には室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターと、室内撮影時には７００ｎｍ〜９００ｎｍ範囲の波長帯域を使用する帯域フィルターとを備えて、室外と室内を区別して撮影可能な選択モードを付加し、
   前記選択モードは、撮影者の判断による手動モード、及び光センサーと放射照度測定装備による自動選択モードで構成されることを特徴とする、室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置。
2. 前記室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の一部は、
   室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の範囲に属する任意の大きさの波長帯域又は任意の波長を意味することを特徴とする、請求項１に記載の室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置。
3. 前記任意の大きさの波長帯域及び任意の波長は、
   放射照度の強度が所定の基準値以上だけ落ちる波長帯域の範囲及び帯域フィルターの受容波長範囲によって決定されることを特徴とする、請求項２に記載の室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置。
4. 前記室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）に属する任意の大きさの波長帯域は、
   ９２０ｎｍ〜９６０ｎｍ波長帯域、１，１１０ｎｍ〜１，１６０ｎｍ波長帯域及び１，３００ｎｍ〜１，５００ｎｍ波長帯域のいずれか一つ以上の帯域を含むことを特徴とする、請求項２に記載の室外及び室内で虹彩イメージを取得する装置。
5. 室外及び室内で虹彩イメージを取得する方法であって、
   虹彩イメージを受け取るためのレンズ、レンズを通して入力される虹彩イメージを感知するためのイメージセンサー、及び感知された虹彩イメージを保存するためのメモリを具備して虹彩イメージを撮影取得し、
   室外虹彩イメージ撮影時に室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を選択して虹彩イメージを取得するステップと、
   室内虹彩イメージ撮影時に７００ｎｍ〜９００ｎｍ波長帯域のフィルターを選択使用して虹彩イメージを取得するステップと、
   室外で虹彩イメージ撮影時に前記室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を通過させる帯域フィルターをイメージセンサーの前段に設置して、撮影時に発生する反射イメージが防止されたり反射ノイズが減少した虹彩イメージを取得するステップと、
   を含み、
   室外撮影時には室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターと、室内撮影時には７００ｎｍ〜９００ｎｍ範囲の波長帯域を使用する帯域フィルターとを備えて、室外と室内を区別して撮影可能な選択モードを備え、
   前記選択モードは、撮影者の判断による手動モード、及び光センサーと放射照度測定装備による自動選択モードで構成される、室外及び室内で虹彩イメージを取得する方法。
6. 前記室外虹彩認識波長帯域（９２０ｎｍ〜１，５００ｎｍ）の全部又は一部を使用する帯域フィルターは、室外放射照度スペクトルにおいて放射照度の強度が所定の基準値以上だけ落ちる波長帯域を選択的に通過させるフィルターを使用することを特徴とする、請求項５に記載の室外及び室内で虹彩イメージを取得する方法。