JP6994704B1 - 虹彩検出方法、虹彩検出装置、及び虹彩検出プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
人の目は白目と白目に取り囲まれた瞳とを含む。瞳はさらに正面から見てほぼ円形の瞳孔とそれを取り囲むドーナツ状の虹彩とに分けられる。正面から見て瞳の手前にはドーム状の角膜がある。外光及び背景等が角膜に映り込むと、その映り込みが高輝度の領域として瞳内に現れる。このような高輝度の領域が現れた目の画像に対して、画素値が閾値未満の暗い画素を第1輝度値(例えば白)で表し、画素値が閾値以上の明るい画素を第2輝度値(例えば黒)で表す二値化処理を適用すると、白領域において、瞳に相当する領域内に黒の島領域が現れる。このような黒の島領域が白領域内に現れると、虹彩中心位置及び虹彩の大きさといった虹彩情報を正確に検出できなくなる。
図1は、本開示の実施の形態1における虹彩検出システム100の外観図である。虹彩検出システム100は、スマートフォン又はタブレット端末等の携帯端末装置により構成されている。但し、これは一例であり、虹彩検出システム100は、据え置き型のコンピュータ又はクラウドサーバとカメラとディスプレイとを適宜組み合わせて構成されてもよい。
ステップS42において、置換部14は、虹彩推定中心位置のX座標を算出する。図11は、虹彩推定中心位置P3の説明図である。虹彩推定中心位置P3は、虹彩中心位置の推定位置であり、最終的に算出される虹彩中心位置とは異なる。二重まぶた、まつ毛の濃さ、及びつけまつ毛等の影響によりこれらの部位が白領域D1として大きく表れることがある。この場合、白目103の部位が塗りつぶされる可能性がある。このような事態を回避するために、本実施の形態では虹彩推定中心位置P3を算出している。
図16は、本開示の実施の形態2における虹彩検出システム100Aの全体構成の一例を示すブロック図である。実施の形態2における虹彩検出装置1Aは、まぶた、目尻、及び目頭を検出するものである。なお、実施の形態2において、実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
2 :撮像装置
3 :ディスプレイ
10 :プロセッサ
11 :画像取得部
12 :目領域検出部
13 :二値化処理部
14 :置換部
15 :虹彩情報算出部
16 :出力部
17 :検出部
18 :目尻目頭検出部
20 :メモリ
100 :虹彩検出システム
Claims (13)
- 撮像装置により撮像された人の虹彩を検出する虹彩検出装置における虹彩検出方法であって、
前記虹彩検出装置のコンピュータが、
前記人の顔を含む第1画像を取得し、
前記第1画像から前記人の目の領域を含む第2画像を生成し、
前記第2画像を二値化して、階調値が前記二値化の閾値より小さい画素が第1輝度値で表され、階調値が前記閾値以上の画素が前記第1輝度値とは異なる第2輝度値で表された第3画像を生成し、
前記第3画像において、前記第1輝度値を有する第1輝度領域内に表れる前記第2輝度値の画素であって所定の条件を満たす前記第2輝度値の画素を、前記第1輝度値の画素に置き換えて第4画像を生成し、
前記第4画像を用いて前記人の虹彩の位置及び大きさの少なくとも一方に関する情報を含む虹彩情報を算出し、
前記虹彩情報を出力し、
前記第4画像の生成では、前記第3画像を構成する複数の縦ラインのそれぞれについて、前記第3画像の上端側から最初に現れる前記第1輝度値の画素である上端画素と、前記第3画像の下端側から最初に現れる前記第1輝度値の画素である下端画素とをそれぞれ検出し、前記上端画素及び下端画素間の距離が第1基準距離よりも大きい場合、前記上端画素及び前記下端画素間に含まれる前記第2輝度値の画素を前記所定の条件を満たす前記第2輝度値の画素として判定する、
虹彩検出方法。 - 前記第1輝度値は前記第2輝度値よりも大きく、
前記第4画像の生成では、前記第3画像を横方向に所定画素ずつ分割して複数の局所領域に分け、各局所領域の平均輝度値を算出し、前記平均輝度値が最大の局所領域の中心位置を前記横方向の虹彩推定中心位置として算出し、前記最大の局所領域において、前記第1輝度値の最上端点と前記第1輝度値の最下端点との中点を縦方向の前記虹彩推定中心位置として算出し、前記虹彩推定中心位置から第2基準距離以内にある前記縦ライン内の前記第2輝度値の画素に対してのみ前記所定の条件を満たすか否かを判定する、
請求項1記載の虹彩検出方法。 - 前記虹彩情報の算出では、前記第4画像に対して、前記虹彩推定中心位置から前記横方向の左側に最初に現れる前記第2輝度値を有する第1画素と、前記虹彩推定中心位置から前記横方向の右側に最初に現れる前記第2輝度値を有する第2画素とをそれぞれ検出し、前記第1画素及び前記第2画素の中間位置を前記横方向の虹彩中心位置として算出する、
請求項2記載の虹彩検出方法。 - 前記虹彩情報の算出では、前記第4画像に対して、前記虹彩推定中心位置から縦方向の上側に最初に現れる前記第2輝度値の画素である第3画素と、前記虹彩推定中心位置から前記縦方向の下側に最初に現れる前記第2輝度値の画素である第4画素とをそれぞれ検出し、前記第3画素及び前記第4画素の中間位置を前記縦方向の虹彩中心位置として算出する、
請求項2又は3記載の虹彩検出方法。 - さらに、前記第4画像に基づいて上下のまぶたの位置をそれぞれ検出する、
請求項1~4のいずれかに記載の虹彩検出方法。 - 前記まぶたの位置の検出では、前記第4画像に対してモルフォロジー勾配演算を行うことによって前記まぶたの位置を検出する、
請求項5記載の虹彩検出方法。 - 前記第4画像は、前記人の左目及び右目のいずれか一方の二値画像であり、
さらに、前記第4画像に基づいて目尻及び目頭の位置をそれぞれ検出する、
請求項1~6のいずれかに記載の虹彩検出方法。 - 前記目尻及び前記目頭の位置の検出では、前記第4画像において、前記第1輝度値を有する横方向の左端の画素の位置を前記目尻及び前記目頭のいずれか一方の位置として検出し、前記第1輝度値を有する前記横方向の右端の画素の位置を前記目尻及び前記目頭のいずれか他方の位置として検出する、
請求項7記載の虹彩検出方法。 - さらに、前記目尻及び前記目頭の位置に基づいて前記人の両目に関する情報を算出する、
請求項7又は8記載の虹彩検出方法。 - 前記虹彩情報の算出では、前記第4画像に対して、前記虹彩推定中心位置から前記横方向の左側に最初に現れる前記第2輝度値を有する第1画素と、前記虹彩推定中心位置から前記横方向の右側に最初に現れる前記第2輝度値を有する第2画素とをそれぞれ検出し、前記第1画素及び前記第2画素の中間位置を前記横方向の虹彩中心位置として算出すると共に、前記第4画像に対して、前記虹彩推定中心位置から縦方向の上側に最初に現れる前記第2輝度値の画素である第3画素と、前記虹彩推定中心位置から前記縦方向の下側に最初に現れる前記第2輝度値の画素である第4画素とをそれぞれ検出し、前記第3画素及び前記第4画素の中間位置を前記縦方向の虹彩中心位置として算出し、
さらに、前記第4画像から上下のまぶたの位置と目尻及び目頭の位置とを検出し、
前記虹彩中心位置、前記上下のまぶたの位置、前記目尻及び目頭の位置に基づいて、前記虹彩中心位置及び上まぶたの位置間の距離と、前記虹彩中心位置及び下まぶたの位置間の距離と、前記虹彩中心位置及び前記目尻の位置間の距離と、前記虹彩中心位置及び前記目頭の位置間の距離とを算出する、
請求項2に記載の虹彩検出方法。 - さらに、前記虹彩情報をディスプレイに表示される前記人の顔画像に重畳して表示する、
請求項1~10のいずれかに記載の虹彩検出方法。 - 撮像装置により撮像された人の虹彩を検出する虹彩検出装置であって、
前記人の顔を含む第1画像を取得する画像取得部と、
前記第1画像から前記人の目の領域を含む第2画像を検出する目領域検出部と、
前記第2画像を二値化して、階調値が前記二値化の閾値より小さい画素が第1輝度値で表され、階調値が前記閾値以上の画素が前記第1輝度値とは異なる第2輝度値で表された第3画像を生成する二値化処理部と、
前記第3画像において、前記第1輝度値を有する第1輝度領域内に表れる前記第2輝度値の画素であって所定の条件を満たす前記第2輝度値の画素を、前記第1輝度値の画素に置き換えて第4画像を生成する置換部と、
前記第4画像を用いて前記人の虹彩の位置及び大きさの少なくとも一方に関する情報を含む虹彩情報を算出する虹彩情報算出部と、
前記虹彩情報を出力する出力部とを備え、
前記置換部は、前記第3画像を構成する複数の縦ラインのそれぞれについて、前記第3画像の上端側から最初に現れる前記第1輝度値の画素である上端画素と、前記第3画像の下端側から最初に現れる前記第1輝度値の画素である下端画素とをそれぞれ検出し、前記上端画素及び下端画素間の距離が第1基準距離よりも大きい場合、前記上端画素及び前記下端画素間に含まれる前記第2輝度値の画素を前記所定の条件を満たす前記第2輝度値の画素として判定する、
虹彩検出装置。 - 撮像装置により撮像された人の虹彩を検出する虹彩検出装置としてコンピュータを機能させる虹彩検出プログラムであって、
前記人の顔を含む第1画像を取得する画像取得部と、
前記第1画像から前記人の目の領域を含む第2画像を検出する目領域検出部と、
前記第2画像を二値化して、階調値が前記二値化の閾値より小さい画素が第1輝度値で表され、階調値が前記閾値以上の画素が前記第1輝度値とは異なる第2輝度値で表された第3画像を生成する二値化処理部と、
前記第3画像において、前記第1輝度値を有する第1輝度領域内に表れる前記第2輝度値の画素であって所定の条件を満たす前記第2輝度値の画素を、前記第1輝度値の画素に置き換えて第4画像を生成する置換部と、
前記第4画像を用いて前記人の虹彩の位置及び大きさの少なくとも一方に関する情報を含む虹彩情報を算出する虹彩情報算出部と、
前記虹彩情報を出力する出力部としてコンピュータを機能させ、
前記置換部は、前記第3画像を構成する複数の縦ラインのそれぞれについて、前記第3画像の上端側から最初に現れる前記第1輝度値の画素である上端画素と、前記第3画像の下端側から最初に現れる前記第1輝度値の画素である下端画素とをそれぞれ検出し、前記上端画素及び下端画素間の距離が第1基準距離よりも大きい場合、前記上端画素及び前記下端画素間に含まれる前記第2輝度値の画素を前記所定の条件を満たす前記第2輝度値の画素として判定する、
虹彩検出プログラム。
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