JPH10262953A - 画像認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 瞳孔の形や虹彩の形が予め想定した形と異な
る場合でも、高精度の虹彩識別が可能な画像認識装置を
実現する。 【解決手段】 画像記憶手段１は、個体識別を行うため
の画像を記憶する。座標系補正手段４は、補正する形状
の座標系の値と、補正する位置の移動範囲を指定する。
虹彩照合手段２は、画像記憶手段１の画像に対して虹彩
を解析し、この解析結果と、虹彩辞書とを照合して、照
合結果としてハミング距離を出力する。再照合制御手段
３は、虹彩照合手段２の照合結果が予め決められた値よ
り大きかった場合は、座標系補正手段４の出力する値で
虹彩照合手段２が再照合するよう指示する。照合結果出
力手段５は、ハミング距離が最小の値を照合結果として
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目を撮影した画像
から虹彩を抽出し、これによる個体識別を行うための画
像認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、目の中の虹彩を用いた個体識
別技術が考えられている。この種の個体識別技術とし
て、例えば、米国特許第５２９１５６０号明細書に示さ
れているのがあった。このような技術は、瞳孔に外接す
る円、および虹彩に外接する円を検出し、それぞれの円
を基準に座標系を設定する。このようにして座標系を設
定することにより、瞳孔の大きさの変化、被写体とカメ
ラとの距離の変化などの影響を吸収している。そして、
設定された座標系に基づいて虹彩をいくつかの領域に分
割し、それぞれの領域毎に、アイリスコードを生成す
る。このアイリスコードを比較することにより、個体識
別を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、瞳孔の形や虹彩の形が予め想定した形と
異なる場合、座標系の設定処理の結果が不安定になるた
め、識別性能が低下するという問題があった。即ち、従
来技術では瞳孔の形は円で近似している。よって、瞳孔
の形が円でない場合には、瞳孔に外接する円の検出結果
が不安定になってしまう。例えば、人間の目の瞳孔や虹
彩の外縁形状は、通常は円であるが撮影時の条件等によ
っては楕円として画像が得られることがある。このよう
な場合は、そのまま瞳孔の形を円として解析すると照合
結果の精度が低下してしまう。

【０００４】図２は、瞳孔の形が縦長の楕円の場合の円
の検出結果の一例を示す説明図である。図示のように、
瞳孔の形が楕円である場合に円を当てはめると、入力画
像中の瞳孔のエッジの状態（明るさ、エッジの強度な
ど）によって円の検出結果が異なってしまう。瞳孔の左
右のエッジに円を当てはめたのが図２中の（１）、上部
に合わせたのが（２）、下部に合わせたのが（３）であ
る。このような図２に示す以外にも、円の合わせ方は更
に多くの組み合わせが存在する。よって、入力画像中の
瞳孔の状態によって、円の検出結果は変わってくる。同
様の問題は、虹彩の形が円から大きくずれている場合
に、虹彩に外接する円を探索する場合にも起こる可能性
がある。

【０００５】このように、瞳孔の形や虹彩の形が予め想
定した形と異なる場合には、瞳孔および虹彩に外接する
図形を検出する処理の結果が不安定になるため、座標系
の設定結果も変動してしまい、その結果、個体識別の性
能が低下してしまうという問題点があった。

【０００６】このような点から、瞳孔の形や虹彩の形が
予め想定した形と異なる場合でも、高精度の虹彩識別が
可能な画像認識を行える装置の実現が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するため次の構成を採用する。 〈請求項１の構成〉補正する座標系の値を有し、補正対
象の座標系が与えられた場合はこの座標系の値を予め決
められた範囲内で補正した補正値を出力する座標系補正
手段と、目の画像に対して座標系を設定し、設定した座
標系に基づいて虹彩を解析し、解析結果と、予め作成し
た虹彩辞書とを照合して、照合結果を出力すると共に、
座標系補正手段より補正値が与えられた場合は、補正さ
れた座標系の値に基づいて虹彩の再照合処理を行い、そ
の照合結果を出力する虹彩照合手段と、虹彩照合手段の
照合結果が、予め設定された虹彩辞書との一致度を下回
っていた場合は再照合を行うと判定し、この場合は、座
標系補正手段に対して、虹彩照合手段におけるその時点
の座標系の値を与え、かつ、この値が座標系補正手段で
補正された場合は、その補正値を虹彩照合手段に与える
制御を行う再照合制御手段と、再照合制御手段が、再照
合を行わないと判定した場合は、その時点の虹彩照合手
段の照合結果を最終的な照合結果として出力する照合結
果出力手段とを備えたことを特徴とする画像認識装置で
ある。

【０００８】〈請求項１の説明〉請求項１の発明は、虹
彩照合を行った結果、予め決められた値が得られなかっ
た場合は、座標系の値を補正し、再照合するようにした
ものである。座標系補正手段が補正する座標系の値は、
例えば楕円であるが、これ以外の形状の座標系であって
もよい。虹彩照合手段の照合する座標系の初期値は円で
あるが、これ以外の楕円などであってもよい。

【０００９】再照合制御手段は、虹彩照合手段の照合結
果に基づき、再照合を行うか否かを判定する。再照合を
行うと判定した場合は、虹彩照合手段が照合した座標系
の値を、座標系補正手段で補正するよう制御する。そし
て、この再照合処理において、虹彩照合手段の照合結果
の値が予め設定した値が得られた時点で、再照合処理を
中断する。照合結果出力手段は、この再照合処理を中断
した時点の照合結果を最終的な照合結果として出力す
る。

【００１０】このような動作により、請求項１の発明で
は、虹彩照合手段が照合に失敗した場合でも、座標系補
正手段により座標系を再設定して照合処理をやり直すの
で、照合の失敗を減少させることができる。

【００１１】〈請求項２の構成〉補正する座標系の値を
有し、補正対象の座標系が与えられた場合はこの座標系
の値を予め決められた範囲内で補正した補正値を出力す
る座標系補正手段と、目の画像に対して座標系を設定
し、設定した座標系に基づいて虹彩を解析し、解析結果
と、予め作成した虹彩辞書とを照合して、照合結果を出
力すると共に、座標系補正手段より補正値が与えられた
場合は、補正された座標系の値に基づいて虹彩の再照合
処理を行い、その照合結果を出力する虹彩照合手段と、
虹彩照合手段の照合結果が、予め設定された虹彩辞書と
の一致度を下回っていた場合は再照合を行うと判定し、
この場合は、座標系補正手段に対して、虹彩照合手段に
おけるその時点の座標系の値を与え、かつ、この値が座
標系補正手段で補正された場合は、その補正値を虹彩照
合手段に与える制御を行う再照合制御手段と、虹彩照合
手段の照合結果が最も虹彩辞書と一致した値を最終的な
照合結果として出力する照合結果出力手段とを備えたこ
とを特徴とする画像認識装置である。

【００１２】〈請求項２の説明〉請求項２の発明が請求
項１の発明と異なる点は、照合結果出力手段が出力する
最終的な照合結果として、再照合処理における最も虹彩
辞書との一致度が高かった値を出力するようにした点で
ある。これにより、請求項１の発明と同様の効果を奏す
ることができる。

【００１３】〈請求項３の構成〉請求項１または２にお
いて、補正する形状として楕円の座標値の値と、楕円の
移動範囲を指定する座標系補正手段とを備えたことを特
徴とする画像認識装置である。

【００１４】〈請求項３の説明〉請求項３の発明は、座
標系補正手段が補正する座標系として楕円としたもので
ある。これにより、撮影条件等で瞳孔や虹彩の形が円で
ない場合の照合の失敗を減少させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。 《具体例》 〈概要〉本具体例では、入力画像に対して座標系を設定
し、設定した座標系に従って虹彩領域を解析し、解析結
果と予め記憶しておいた情報とを比較することにより、
虹彩の照合処理を行う虹彩照合手段を有する個体識別装
置に用いる。

【００１６】本具体例では、予め補正する形状として楕
円の座標系の値と、補正する位置の移動範囲とを指定す
る座標系補正手段を設ける。そして、虹彩照合手段の照
合結果を用いて再照合を行うかを判定し、もし、再照合
を行う場合は、座標系補正手段が、座標系の値に対し
て、予め設定した範囲で補正し、幾つかの座標系を生成
する。そして、再度虹彩を解析し、虹彩照合を行う。こ
のように、本具体例では、虹彩照合手段により設定され
た座標系を補正処理することにより、瞳孔および虹彩に
外接する図形（本具体例では円）の検出結果が変動する
ような場合でも、照合性能の低下を抑えることができ
る。

【００１７】〈構成〉図１は本発明の画像認識装置の具
体例を示す構成図である。図の装置は、画像記憶手段
１、虹彩照合手段２、再照合制御手段３、座標系補正手
段４、照合結果出力手段５からなる。

【００１８】画像記憶手段１は、入力画像を記憶する手
段である。画像の入力は、ビデオカメラやＶＴＲ等で得
られた画像をＡ／Ｄ変換することにより取得したり、通
信回線等を介して取得する。また、予めディスク等に記
憶されたファイルを用いてもよい。この画像記憶手段１
は、半導体メモリやディスク装置等の補助記憶装置で構
成されている。

【００１９】虹彩照合手段２は、目の画像に対して座標
系を設定し、設定した座標系に基づいて虹彩を解析し、
解析結果と、予め作成した虹彩辞書とを照合して、照合
結果を出力する手段である。尚、虹彩の照合処理につい
ては、例えば、従来の米国特許第５２９１５６０号明細
書に記載されている技術等、既知の技術を用いることが
可能であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

【００２０】再照合制御手段３は、虹彩照合手段２の照
合結果に基づき、再照合を行うか否かを判定し、再照合
を行う場合は、座標系補正手段４の出力する値に基づき
虹彩照合手段２に対して再照合の指示を行う機能を有す
る手段である。

【００２１】座標系補正手段４は、予め補正する形状の
座標系の値と、補正する位置の移動範囲を指定する機能
を有するもので、本具体例では、補正する形状として楕
円の座標系の値を有している。

【００２２】照合結果出力手段５は、再照合制御手段
が、再照合を行わないと判定した場合、即ち、虹彩照合
手段２での照合結果で、予め決められた値が得られた場
合や、虹彩照合手段２での照合結果のうち、虹彩辞書と
の一致度が高い値を記憶しておき、全ての補正値による
照合処理の中で最も一致度が高い値を、最終的な照合結
果として出力する機能を有する手段である。

【００２３】〈動作〉先ず、画像記憶手段１に記憶され
ている画像は、座標（Ｘ，Ｙ）を指定し、その座標の画
素値を読み出して利用する。この画像記憶手段１に記憶
した画像は虹彩照合手段２で使用する。

【００２４】虹彩照合手段２は、画像記憶手段１に記憶
されている画像に基づき、瞳孔および虹彩に当てはまる
円を検出し、検出した二つの円に基づいて極座標を設定
する。そして、このように設定した座標系に基づいて虹
彩を解析して虹彩の照合を行う。この照合処理は、上述
したように既知の技術を用いる。例えば、画像記憶手段
１に記憶された入力画像中の虹彩領域から生成したアイ
リスコードと、予め作成しておいた辞書中のアイリスコ
ードとを比較して、比較した結果としてハミング距離を
出力する。また、辞書中の複数のアイリスコードとの比
較を行った場合には、その中で最も小さいハミング距離
を結果として出力する。尚、ハミング距離とは、照合結
果における虹彩辞書との一致度を示す値である。即ち、
解析対象のアイリスコードと辞書のアイリスコードを照
合した結果、異なるビット数／照合した全体のビット数
をいう。

【００２５】このように計算されたハミング距離は、再
照合制御手段３および照合結果出力手段５で利用する。

【００２６】次に、再照合制御手段３について説明す
る。再照合制御手段３は虹彩照合手段２が出力したハミ
ング距離に基づいて、再照合を行うか否かを判定する。
例えば、虹彩照合手段２が出力したハミング距離が予め
設定した値より大きい場合に再照合を行うと判定する。
尚、この値は条件や用途によって適宜設定する。

【００２７】また、再照合制御手段３が再照合を行うと
判定した場合は、この再照合を中断するか否かも判定す
る。例えば、虹彩照合手段２が出力したハミング距離が
予め設定した値より小さくなった場合に再照合を中断す
ると判定する。ここで、再照合を行うと判定した場合
は、座標系補正手段４に対して、座標系補正処理を開始
し、虹彩照合手段２がこの補正した値に基づき再照合を
行うように指示する。また、再照合を中断すると判定し
た場合には、座標系補正手段４および虹彩照合手段２に
対して補正処理および照合処理を終了するように指示す
る。

【００２８】次に、座標系補正手段４について説明す
る。座標系補正手段４は、虹彩照合手段２が当てはめた
二つの円（瞳孔に外接する円および虹彩に外接する円）
を変形させることにより、座標系の補正を行う。

【００２９】図３は、座標系補正処理の説明図である。
尚、以下の説明は瞳孔に外接する円についてであるが、
同様に虹彩に外接する円の補正も行うことができる。図
３の（１）が、虹彩照合手段２が瞳孔に当てはめた円の
情報であり、これが、虹彩照合手段２における虹彩照合
処理の座標系の初期値である。そして、図３の（２）
が、座標系補正手段４により楕円に補正した結果であ
る。このように、座標系補正手段４では、虹彩照合手段
２が瞳孔に当てはめた円を楕円に変換する（ただし、楕
円には円を含むものとする）。

【００３０】上記の補正処理は、中心座標を（ｘ０＋ｓ
ｘ，ｙ０＋ｓｙ）に移動し、（長軸÷２）の値を（ｒ０
＋ｓｒ）に、（短軸÷２）の値をβ×（ｒ０＋ｓｒ）
に、傾きをαの楕円に変換する。この変換処理を、パラ
メータ、ｓｘ，ｓｙ，ｓｒ，α，βの値を、それぞれ変
化させて行う（それぞれのパラメータは負の値も取り得
る）。尚、パラメータ、ｓｘ，ｓｙ，ｓｒ，α，βの値
を変化させる幅および刻み幅は、入力画像の大きさ、虹
彩領域の大きさ、許される処理量など利用環境に応じて
適宜設定する。尚、虹彩に外接する円の補正処理も、こ
のような瞳孔円の補正処理と同様のアルゴリズムで行う
ことができる。

【００３１】このように、座標系補正手段４により瞳孔
に外接する円、虹彩に外接する円をそれぞれ楕円に補正
する。そして、虹彩照合手段２では、補正して得られた
楕円に基づいて座標系を再設定し、再照合を行う。これ
ら一連の補正処理は、それぞれのパラメータを予め設定
した範囲で変化させて、全ての組み合わせについて行
い、座標系を再設定する度に虹彩照合手段２により再照
合を行う。そして、再照合制御手段３が、虹彩照合手段
２の出力するハミング距離が予め設定した値より小さく
なったため、再照合の中断を指示した場合は、その時点
で補正処理を終了する。

【００３２】図４は、座標系補正処理結果の説明図であ
る。図示のように、補正処理前では瞳孔の円および虹彩
に外接する円は真円であるが、補正処理後では、瞳孔の
円を縦長の楕円に、虹彩の円を横長の楕円に変換し、中
心座標も移動している。

【００３３】次に、照合結果出力手段５の動作について
説明する。照合結果出力手段５は虹彩照合手段２の出力
結果に基づいて照合結果を出力する。例えば、再照合処
理が行われなかった場合は、虹彩照合手段２が出力した
ハミング距離をそのまま出力する。一方、再照合処理を
行った場合は、再照合制御手段３が再照合処理を中断す
ると判定するまで結果の出力は行わない。そして、再照
合を中断すると判定した時点の結果をそのまま出力す
る。

【００３４】また、これ以外の動作として、例えば、再
照合処理を行った場合は、再照合制御手段３による中断
処理は行わず、全ての補正値による再照合処理を行う。
そして、照合結果出力手段５は、この再照合処理の結果
の中でハミング距離が最小になった結果を記憶してお
き、再照合処理が終了した時点で、記憶している値を出
力するといった動作でもよい。

【００３５】〈効果〉以上のように、具体例によれば、
虹彩照合手段２が検出した円（瞳孔、虹彩）に基づいて
照合処理を行い、座標系の不一致により、照合に失敗し
た場合でも、座標系補正手段４により座標系を楕円に再
設定して照合処理をやり直すので、照合の失敗を減少さ
せることができる。

【００３６】《利用形態》上記具体例では、虹彩照合手
段２が最初に照合する座標系の値を円とし、座標系補正
手段４によって補正する形状を楕円としたがこれらの形
状に限定されるものではない。例えば、馬や牛および羊
などの動物は瞳孔の形状が楕円であるため、虹彩照合手
段２が最初に照合する座標系の値を楕円とし、座標系補
正手段４によって補正する形状を、照合対象の画像とし
て予め想定される形状の座標値とすることも可能であ
る。この場合、補正する形状として楕円以外、あるいは
楕円であってもよい。

【００３７】即ち、本発明では、予め、再照合を行うた
めの特定の座標系の値を用意しておき、これに従って再
照合処理を行う構成であれば、その補正形状はどのよう
なものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像認識装置の具体例を示す構成図で
ある。

【図２】瞳孔の形が縦長の楕円の場合の円の検出結果の
一例を示す説明図である。

【図３】本発明の画像認識装置の具体例における座標系
補正処理の説明図である。

【図４】本発明の画像認識装置の具体例における座標系
補正処理結果の説明図である。

【符号の説明】

１ 画像記憶手段 ２ 虹彩照合手段 ３ 再照合制御手段 ４ 座標系補正手段 ５ 照合結果出力手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補正する座標系の値を有し、補正対象の
   座標系が与えられた場合は当該座標系の値を予め決めら
   れた範囲内で補正した補正値を出力する座標系補正手段
   と、 目の画像に対して座標系を設定し、設定した座標系に基
   づいて虹彩を解析し、解析結果と、予め作成した虹彩辞
   書とを照合して、照合結果を出力すると共に、前記座標
   系補正手段より補正値が与えられた場合は、当該補正さ
   れた座標系の値に基づいて前記虹彩の再照合処理を行
   い、その照合結果を出力する虹彩照合手段と、 前記虹彩照合手段の照合結果が、予め設定された虹彩辞
   書との一致度を下回っていた場合は再照合を行うと判定
   し、この場合は、前記座標系補正手段に対して、虹彩照
   合手段におけるその時点の座標系の値を与え、かつ、当
   該値が前記座標系補正手段で補正された場合は、その補
   正値を虹彩照合手段に与える制御を行う再照合制御手段
   と、 前記再照合制御手段が、再照合を行わないと判定した場
   合は、その時点の虹彩照合手段の照合結果を最終的な照
   合結果として出力する照合結果出力手段とを備えたこと
   を特徴とする画像認識装置。
2. 【請求項２】 補正する座標系の値を有し、補正対象の
   座標系が与えられた場合は当該座標系の値を予め決めら
   れた範囲内で補正した補正値を出力する座標系補正手段
   と、 目の画像に対して座標系を設定し、設定した座標系に基
   づいて虹彩を解析し、解析結果と、予め作成した虹彩辞
   書とを照合して、照合結果を出力すると共に、前記座標
   系補正手段より補正値が与えられた場合は、当該補正さ
   れた座標系の値に基づいて前記虹彩の再照合処理を行
   い、その照合結果を出力する虹彩照合手段と、 前記虹彩照合手段の照合結果が、予め設定された虹彩辞
   書との一致度を下回っていた場合は再照合を行うと判定
   し、この場合は、前記座標系補正手段に対して、虹彩照
   合手段におけるその時点の座標系の値を与え、かつ、当
   該値が前記座標系補正手段で補正された場合は、その補
   正値を虹彩照合手段に与える制御を行う再照合制御手段
   と、 前記虹彩照合手段の照合結果が最も虹彩辞書と一致した
   値を最終的な照合結果として出力する照合結果出力手段
   とを備えたことを特徴とする画像認識装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 補正する形状として楕円の座標値の値と、当該楕円の移
   動範囲を指定する座標系補正手段とを備えたことを特徴
   とする画像認識装置。