JP7180209B2 - 眼情報推定装置、眼情報推定方法、プログラム - Google Patents
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Description
(参考特許文献1:特開2015-132783号公報)
参考特許文献1で用いた瞳孔の大きさや位置の変化の推定には、例えば、眼球運動計測器と呼ばれる専用の装置(非特許文献1)や非特許文献2に記載の方法を用いることができる。
位置/大きさの情報を推定する対象は、瞳孔または虹彩とする。また、瞳孔や虹彩の位置/大きさの推定には、対象者の眼球を撮影した画像を用いる。推定に際して、撮影した画像中の瞳孔や虹彩の形状は楕円であると仮定する。したがって、瞳孔や虹彩の位置/大きさは、楕円の中心座標、偏角/長軸の長さ、短軸の長さとして推定されることになる。具体的には、対象者の眼球を撮影した画像に含まれる所定の行の上にある瞳孔または虹彩の外縁に対応する2つの点P1、点P2の座標とこれらの点における楕円(つまり、推定対象である瞳孔または虹彩を表す楕円)の接線の傾きから、楕円のプロファイルである中心座標、偏角、長軸の長さ、短軸の長さを推定する。その際、所定のサンプリング周波数で画像を撮影している間、長軸の長さは変化しないものと仮定する。つまり、当該画像から長軸の長さを取得できるものとする。以下、その長さをRとする。
以下、図1~図2を参照して、眼情報推定装置100を説明する。図1は、眼情報推定装置100の構成を示すブロック図である。図2は、眼情報推定装置100の動作を示すフローチャートである。図1に示すように眼情報推定装置100は、画像取得部110と、プロファイル決定情報取得部120と、眼情報算出部130と、記録部190を含む。記録部190は、眼情報推定装置100の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。
S110において、画像取得部110は、対象者の眼球を撮影した画像を取得し、出力する。ここで、画像撮影に用いるカメラは、スマートフォンのカメラのようなサンプリング周波数が比較的低いカメラを想定しているが、サンプリング周波数が高いカメラを用いてもよい。なお、カメラは、左右両方の眼球を撮影するように設定してもよいし、いずれか一方の眼球のみを撮影するように設定してもよい。以下では、一方の眼球のみを撮影するように設定しているものとする。
S120において、プロファイル決定情報取得部120は、S110で取得した画像を入力とし、当該画像に含まれる所定の行の上にある瞳孔または虹彩の外縁に対応する2つの点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、瞳孔または虹彩の形状を楕円であると仮定した場合の点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2と、当該楕円の長軸の長さRとをプロファイル決定情報として取得し、出力する。以下、点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)、点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2、楕円の長軸の長さRを取得する方法について説明する。
(参考非特許文献1:Daugman, J, “Probing the uniqueness and randomness of IrisCodes: Results from 200 billion iris pair comparisons”, Proceedings of the IEEE, Vol.94, No.11, pp.1927-1935, 2006.)
S130において、眼情報算出部130は、S120で取得した点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)、点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2、楕円の長軸の長さRを入力とし、点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2と、楕円の長軸の長さRとを用いて、瞳孔または虹彩の位置を表す楕円の中心座標(xc, yc)と偏角ψ、及び/または、瞳孔または虹彩の大きさを表す楕円の短軸の長さRbを算出し、楕円の中心座標(xc, yc)と偏角ψ、及び/または、楕円の長軸の長さRaと短軸の長さRbを出力する。なお、長軸の長さRaについては、入力された値Rを出力すればよい。
S131において、交点座標計算部131は、点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2とを用いて、これらの接線の交点Cの座標(xs, ys)を計算する。具体的には、式(1)により交点Cの座標(xs, ys)を計算する。
S132において、プロファイル算出部132は、点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、S131で計算した交点Cの座標(xs, ys)とを用いて、ハイパーパラメータα(ただし、|α|≦1)を求めることにより、楕円の中心座標(xc, yc)と偏角ψ、及び/または、楕円の短軸の長さRbを算出する。以下、具体的に説明する。
上述の説明では、長軸の長さRは画像から取得するものとして説明した。しかし、この方法に限らず、別の方法で長軸の長さRを求め、それを利用するようにしてもよい。例えば、成人の虹彩の大きさは時間的に大きく変化しないので、過去に既に虹彩の大きさを求めていてデータとして保有しているのであれば、カメラと眼球の距離に基づいて長軸の長さRの推定値を計算し、利用するようにしてもよい。この場合、例えば、長軸の長さRは記録部190に事前に記録しておくようにすればよい。
上述の説明では、画像中の所定の一行に関するプロファイル決定情報からプロファイル(瞳孔または虹彩の位置/大きさを表すプロファイル)を算出するものとして説明したが、プロファイル算出方法はこの方法に限るものではない。例えば、同一画像中の(楕円(の一部)が含まれる)複数の行に対して、S120~S130までの処理を繰り返し実行することにより、複数のプロファイルを取得し、当該取得した複数のプロファイルから求めた代表値(例えば、平均値等)をプロファイルとして出力するようにしてもよい。
本発明の装置は、例えば単一のハードウェアエンティティとして、キーボードなどが接続可能な入力部、液晶ディスプレイなどが接続可能な出力部、ハードウェアエンティティの外部に通信可能な通信装置(例えば通信ケーブル)が接続可能な通信部、CPU(Central Processing Unit、キャッシュメモリやレジスタなどを備えていてもよい)、メモリであるRAMやROM、ハードディスクである外部記憶装置並びにこれらの入力部、出力部、通信部、CPU、RAM、ROM、外部記憶装置の間のデータのやり取りが可能なように接続するバスを有している。また必要に応じて、ハードウェアエンティティに、CD-ROMなどの記録媒体を読み書きできる装置(ドライブ)などを設けることとしてもよい。このようなハードウェア資源を備えた物理的実体としては、汎用コンピュータなどがある。
Claims (5)
- 対象者の眼球を撮影した画像から、当該画像に含まれる所定の行の上にある瞳孔または虹彩の外縁に対応する2つの点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、瞳孔または虹彩の形状を楕円であると仮定した場合の点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2とを取得するとともに当該画像に含まれる瞳孔または虹彩の外縁に対して楕円フィッティングを行うことにより前記楕円の長軸の長さRを取得するプロファイル決定情報取得部と、
前記点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、前記点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2と、前記楕円の長軸の長さRとを用いて、瞳孔または虹彩の位置を表す前記楕円の中心座標(xc, yc)と偏角ψ、及び/または、瞳孔または虹彩の大きさを表す前記楕円の短軸の長さRbを算出する眼情報算出部と
を含む眼情報推定装置。 - 請求項1に記載の眼情報推定装置であって、
前記眼情報算出部は、
前記点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、前記点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2とを用いて、これらの接線の交点Cの座標(xs, ys)を計算する交点座標計算部と、
前記点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、前記交点Cの座標(xs, ys)とを用いて、ハイパーパラメータα(ただし、|α|≦1)を求めることにより、前記楕円の中心座標(xc, yc)と偏角ψ、及び/または、前記楕円の短軸の長さRbを算出するプロファイル算出部とを含む
ことを特徴とする眼情報推定装置。 - 請求項1または2に記載の眼情報推定装置であって、
前記プロファイル決定情報取得部は、
前記所定の行に隣接する行の上にある瞳孔または虹彩の外縁に対応する点の座標と、前記点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)とを用いて、前記点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2を取得する
ことを特徴とする眼情報推定装置。 - 眼情報推定装置が、対象者の眼球を撮影した画像から、当該画像に含まれる所定の行の上にある瞳孔または虹彩の外縁に対応する2つの点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、瞳孔または虹彩の形状を楕円であると仮定した場合の点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2とを取得するとともに当該画像に含まれる瞳孔または虹彩の外縁に対して楕円フィッティングを行うことにより前記楕円の長軸の長さRを取得するプロファイル決定情報取得ステップと、
前記眼情報推定装置が、前記点P1、点P2の座標(x1, y0), (x2, y0)と、前記点P1、点P2における楕円の接線の傾きθ1, θ2と、前記楕円の長軸の長さRとを用いて、瞳孔または虹彩の位置を表す前記楕円の中心座標(xc, yc)と偏角ψ、及び/または、瞳孔または虹彩の大きさを表す前記楕円の短軸の長さRbを算出する眼情報算出ステップと
を含む眼情報推定方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の眼情報推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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