JPH11155838A - 動物眼画像処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえ画像が明瞭でない場合でも、虹彩顆粒
の輪郭線を正確に求めることのできる動物眼画像処理方
法および装置を実現する。 【解決手段】 虹彩顆粒を有する動物の眼を撮影した画
像から、瞳孔領域を囲む矩形領域を抽出する（ステップ
Ｓ２）。矩形領域を横方向に分割し、各分割領域毎に種
々の閾値で二値化した場合に得られる対象領域（閾値よ
り暗い部分）の輪郭線と、その輪郭線上の平均エッジ強
度を各分割領域毎に記憶しておく（ステップＳ３）。各
分割領域で平均エッジ強度が最も大きい輪郭線を虹彩顆
粒の上部または下部の輪郭線であると判定する。この輪
郭線に対し、所定の距離を持ち、平均エッジ強度が大き
い輪郭線を、虹彩顆粒のもう一方の輪郭線とする。これ
ら上部と下部の輪郭線に挟まれた部分を虹彩顆粒領域と
して検出する（ステップＳ４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、（競走）馬や
（牧）牛等、動物の個体識別に用いられる動物眼画像処
理方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の眼の画像処理を行う方法として、
例えば、“High Confidence Visual Recognition of Pe
rsons by a Test of Statisical Independence”,J.G.D
augman(1993),IEEE Trans. Pattern Analysis and Mach
ine Intelligence,15(11),pp.1148-1161.に記載されて
いるものがあった。

【０００３】上記文献中の「II(IMAGE ANALYSIS)-A.Ope
rators for Locating an Iris」において、人間の眼の
虹彩の模様を特徴として個人識別を行う場合に、眼を撮
影した画像から虹彩（瞳）の輪郭と、瞳孔の輪郭を抽出
する方法が述べられている。

【０００４】これは、人間の眼の虹彩および瞳孔の輪郭
の形状が円であることから、画像中の虹彩と瞳孔の輪郭
を最もよく近似している二つの円を見つける方法であ
る。具体的には、画像中に半径ｒ、中心の座標（ｘ0，
ｙ0）であるような円を想定し、その円周に沿って画像
を線積分し、半径ｒで正規化した値が最大になるような
ｒ，ｘ0，ｙ0を見つけるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、（競走）馬、
（牧）牛などの動物では、虹彩顆粒と呼ばれる３次元の
突起状の物体が水晶体の内部の瞳孔の周りに存在し、そ
れが個体によって特有の形状特徴を持っている。

【０００６】図２は、馬の眼の画像を示す説明図であ
る。図示のように、瞳孔とアイリスとの間に虹彩顆粒が
存在し、この虹彩顆粒は個体によって特有の形状となっ
ている。従って、虹彩顆粒の形状やテクスチャなどを個
体識別のための記述子として利用できる。そこで、この
物体と形を入力画像中から抽出することが必要となる。

【０００７】しかしながら、虹彩顆粒の輪郭は複雑で様
々な形状のものが存在するため、いくつかのパラメータ
を持つ幾何学的な関数で表現することは不可能である。
即ち、上記の方法、またはそれに類似した方法では、画
像中から虹彩顆粒の輪郭を検出することができない。

【０００８】また、屋外で撮影された映像などでは、カ
メラの照明や外光の写り込み等により、画像にむらが生
じるため、瞳孔、虹彩顆粒、アイリス部分のそれぞれの
明るさが一様にならない場合や、虹彩顆粒の輪郭部分が
ぼやけて曖昧になる場合があり、単純な二値化処理やエ
ッジ強調処理だけでは輪郭線の抽出が困難であるという
問題があった。

【０００９】このような点から、たとえ画像が明瞭でな
い場合でも、虹彩顆粒の輪郭線を正確に求めることので
きる動物眼画像処理方法および装置の実現が望まれてい
た。

【００１０】

【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〉虹彩顆粒を有する動物の眼を撮影し
た画像から、虹彩顆粒を囲む矩形領域を抽出し、矩形領
域を横方向に分割し、各分割領域毎に虹彩顆粒の輪郭線
を求めることを特徴とする動物眼画像処理方法である。

【００１１】〈請求項１の説明〉虹彩顆粒を有する動物
とは、例えば馬や牛であるが、これ以外でも虹彩顆粒を
有している動物全てを対象とする。虹彩顆粒を囲む矩形
領域とは、虹彩顆粒の領域だけでなく、瞳孔領域を含ん
でいてもよい。

【００１２】請求項１の発明は、画像を複数の領域に分
割し、それぞれの分割領域毎に虹彩顆粒の輪郭線を求め
ることを特徴としている。これにより、例えば虹彩顆粒
領域の右端の領域と左端の領域とで明るさが異なるよう
な場合でも、各分割領域での処理を行うことができるた
め、全体として正確な輪郭線の抽出を行うことができ
る。

【００１３】〈請求項２の構成〉請求項１に記載の動物
眼画像処理方法において、画像を任意の閾値で二値化し
た場合の閾値よりも暗い部分を対象領域とし、この対象
領域の輪郭線を複数の異なる閾値毎に求め、全ての閾値
で輪郭線を求めた後、どの閾値で二値化した時に得られ
る輪郭線が、真の虹彩顆粒の輪郭線であるかを判定する
ことを特徴とする動物眼画像処理方法である。

【００１４】〈請求項２の説明〉請求項２の発明は、全
ての閾値毎に虹彩顆粒の輪郭線を求めた後、どの閾値で
の輪郭線が真の輪郭線であるかを判定するようにした点
を特徴とするものである。即ち、先ず対象となる値を全
て求め、次にこの中から最適な値を採用する方法であ
る。これにより、例えば、予め設定値を設けておいて、
この設定値を超える値が算出された場合にその値を採用
する、といった方法に比べて、正確な値を求めることが
できる。

【００１５】〈請求項３の構成〉請求項２に記載の動物
眼画像処理方法において、対象領域の輪郭線に加え、対
象領域の内部に存在する閾値よりも明るい部分の輪郭線
を記憶しておき、どの閾値で二値化した時に得られる輪
郭線が、真の虹彩顆粒の輪郭線であるかを判定すること
を特徴とする動物眼画像処理方法である。

【００１６】〈請求項３の説明〉請求項３の発明は、閾
値よりも暗い領域中に存在する明るい領域の輪郭線も虹
彩顆粒の輪郭線の判定対象に加えるようにした点を特徴
とするものである。例えば、カメラの照明等により、虹
彩顆粒領域内に影ができてしまう場合があり、このよう
な影によって、本来の虹彩顆粒領域が分割された形状と
なってしまうことがある。そこで、対象領域内部に存在
する明るい部分の輪郭線も対象とすることにより、この
ような影の影響を除去し、正確な輪郭線を得ることがで
きる。

【００１７】〈請求項４の構成〉請求項２または３に記
載の動物眼画像処理方法において、対象領域の輪郭線上
の平均エッジ強度を各分割領域毎に記憶しておき、各分
割領域で平均エッジ強度が最も大きい輪郭線を虹彩顆粒
の上部または下部の輪郭線であると判定する動物眼画像
処理方法である。

【００１８】〈請求項４の説明〉請求項４の発明は、全
ての閾値毎に虹彩顆粒の輪郭線とそのエッジ強度を求め
た後、最も平均エッジ強度が大きい輪郭線を虹彩顆粒の
上部または下部の輪郭線であると判定するようにした点
を特徴とするものである。これにより、平均エッジ強度
の値が局所的な値となることが避けられ、その結果、輪
郭線の抽出を正確に行うことができる。

【００１９】〈請求項５の構成〉請求項４に記載の動物
眼画像処理方法において、虹彩顆粒の上部または下部の
輪郭線を一方の輪郭線とした場合に、下部または上部の
輪郭線を他方の輪郭線とし、一方の輪郭線に対して、所
定の距離を持ち、平均エッジ強度が大きい輪郭線を他方
の輪郭線であると判定し、かつ、これら一方の輪郭線と
他方の輪郭線とに囲まれた領域を虹彩顆粒の領域である
と判定することを特徴とする動物眼画像処理方法であ
る。

【００２０】〈請求項５の説明〉請求項５の発明は、請
求項４の発明で求めた虹彩顆粒の上部または下部の輪郭
線に基づき、上部と下部の輪郭線を求めるようにしたも
のである。ここで、一方の輪郭線を基準輪郭線とした場
合の他方の輪郭線を求める条件として、「輪郭線のエッ
ジ強度が大きく、基準輪郭線からの距離が十分大きい」
という点を用いている。これにより、複雑な演算処理を
行うことなく、正確な虹彩顆粒の領域を求めることがで
きる。

【００２１】〈請求項６の構成〉請求項４または５に記
載の動物眼画像処理方法において、平均エッジ強度が最
も大きい輪郭線を持つ場合の閾値を各分割領域毎に記憶
しておき、全ての分割領域の閾値の平均値を求め、この
平均値の閾値で画像を二値化した場合の対象領域の両端
を虹彩顆粒の両端であると判定することを特徴とする動
物眼画像処理方法である。

【００２２】〈請求項６の説明〉請求項６の発明は、平
均エッジ強度が最も大きい輪郭線を持つ場合の各分割領
域毎の閾値を平均し、この平均値で画像を二値化した場
合の対象領域の両端を虹彩顆粒の両端としたものであ
る。これにより、虹彩顆粒両端の値を求めるための演算
処理も簡素化することができる。また、虹彩顆粒の両端
位置は、瞳孔の両端までを対象とするため、虹彩顆粒の
両端とは瞳孔の両端までを意味している。

【００２３】〈請求項７の構成〉虹彩顆粒を有する動物
の眼を撮影した画像から、虹彩顆粒を囲む矩形領域を抽
出する瞳孔矩形抽出部と、瞳孔矩形抽出部で求めた矩形
領域を横方向に分割し、各分割領域毎に虹彩顆粒の輪郭
線を求める虹彩顆粒領域抽出部とを備えたことを特徴と
する動物眼画像処理装置である。

【００２４】〈請求項７の説明〉請求項７の発明は、請
求項１の発明の方法を用いた装置としたものである。こ
れにより、正確な虹彩顆粒の輪郭線を求めることのでき
る装置を実現できる効果がある。

【００２５】〈請求項８の構成〉請求項７に記載の動物
眼画像処理装置において、画像を任意の閾値で二値化し
た場合の閾値よりも暗い部分を対象領域とし、この対象
領域の輪郭線を複数の異なる閾値毎に求め、全ての閾値
で前記輪郭線を求めた後、どの閾値で二値化した時に得
られる輪郭線が、真の虹彩顆粒の輪郭線であるかを判定
する虹彩顆粒領域抽出部を備えたことを特徴とする動物
眼画像処理装置である。

【００２６】〈請求項８の説明〉請求項８の発明は、請
求項２の発明の方法を用いた装置としたものである。こ
れにより、例えば、予め設定値を設けておいて、この設
定値を超える値が算出された場合にその値を採用する、
といった構成の装置に比べて、正確な値を求めることが
できる効果がある。

【００２７】〈請求項９の構成〉請求項８に記載の動物
眼画像処理装置において、対象領域の輪郭線に加え、対
象領域の内部に存在する閾値よりも明るい部分の輪郭線
を記憶しておき、どの閾値で二値化した時に得られる輪
郭線が、真の虹彩顆粒の輪郭線であるかを判定する虹彩
顆粒領域抽出部を備えたことを特徴とする動物眼画像処
理装置である。

【００２８】〈請求項９の説明〉請求項９の発明は、請
求項３の方法を用いた装置としたものである。これによ
り、例えば、カメラの照明等により虹彩顆粒領域内に影
ができてしまう場合の、影の影響を除去し、正確な輪郭
線を得ることができる装置を実現することができる効果
がある。

【００２９】〈請求項１０の構成〉請求項８または９に
記載の動物眼画像処理装置において、対象領域の輪郭線
上の平均エッジ強度を各分割領域毎に記憶しておき、各
分割領域で平均エッジ強度が最も大きい輪郭線を虹彩顆
粒の上部または下部の輪郭線であると判定する虹彩顆粒
領域抽出部を備えたことを特徴とする動物眼画像処理装
置である。

【００３０】〈請求項１０の説明〉請求項１０の発明
は、請求項４の方法を用いた装置としたものである。こ
れにより、平均エッジ強度の値が局所的な値となること
が避けられ、その結果、輪郭線の抽出を正確に行うこと
ができる装置を実現することができる効果がある。

【００３１】〈請求項１１の構成〉請求項１０に記載の
動物眼画像処理装置において、虹彩顆粒の上部または下
部の輪郭線を一方の輪郭線とした場合に、下部または上
部の輪郭線を他方の輪郭線とし、一方の輪郭線に対し
て、所定の距離を持ち、平均エッジ強度が大きい輪郭線
を他方の輪郭線であると判定し、かつ、これら一方の輪
郭線と他方の輪郭線とに囲まれた領域を虹彩顆粒の領域
であると判定する虹彩顆粒領域抽出部を備えたことを特
徴とする動物眼画像処理装置である。

【００３２】〈請求項１１の説明〉請求項１１の発明
は、請求項５の発明の方法を用いた装置としたものであ
る。これにより、複雑な演算処理を行うことなく、正確
な虹彩顆粒の領域を求めることができる装置を実現する
ことができる効果がある。

【００３３】〈請求項１２の構成〉請求項１０または１
１に記載の動物眼画像処理装置において、平均エッジ強
度が最も大きい輪郭線を持つ場合の閾値を各分割領域毎
に記憶しておき、全ての分割領域の閾値の平均値を求
め、この平均値の閾値で画像を二値化した場合の対象領
域の両端を虹彩顆粒の両端であると判定する虹彩顆粒領
域抽出部を備えたことを特徴とする動物眼画像処理装置
である。

【００３４】〈請求項１２の説明〉請求項１２の発明
は、請求項６の発明の方法を用いた装置としたものであ
る。これにより、虹彩顆粒両端の値を求めるための演算
処理の構成を簡素化することのできる装置が得られる。

【００３５】

【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。 〈構成〉図１は、本発明の動物眼画像処理方法を示すフ
ローチャートであるが、この説明に先立ち、本発明の動
物眼画像処理方法および装置を適用した個体識別装置の
構成を説明する。

【００３６】図３は、個体識別装置を示す構成図であ
る。図の装置は、カメラ１、瞳孔矩形抽出部２、虹彩顆
粒領域抽出部３、個体識別処理部４からなる。カメラ１
は、（競走）馬、（牧）牛等の動物の眼の映像をとらえ
るカメラであり、入力された画像はディジタル化されて
瞳孔矩形抽出部２に送られるようになっている。瞳孔矩
形抽出部２は、カメラ１より転送された画像から瞳孔領
域を含む矩形を切り出し、虹彩顆粒領域抽出部３に転送
する機能部である。虹彩顆粒領域抽出部３は、瞳孔領域
の情報を基に、入力画像中から虹彩顆粒の部分だけを抽
出する機能部であり、その詳細については動作の項で説
明する。

【００３７】個体識別処理部４は、虹彩顆粒領域抽出部
３で抽出された虹彩顆粒の形状やテクスチャを用いて、
カメラ１で撮影された眼がどの個体の眼であるかを判断
する機能部である。

【００３８】〈動作〉ここでは、例として、瞳孔の上部
に存在する虹彩顆粒を抽出する方法を説明するが、下記
のパラメータの上下を逆にすることで、瞳孔の下部に存
在する虹彩顆粒を抽出する場合にも利用可能である。

【００３９】図１のフローチャートは、本発明の動物眼
画像処理方法の全体の動作を示すフローチャートであ
る。先ず、カメラ１によって画像が入力される（ステッ
プＳ１）。これにより、瞳孔矩形抽出部２は、画像中の
瞳孔と虹彩顆粒を含む矩形を抽出する（ステップＳ
２）。次に、虹彩顆粒領域抽出部３では、輪郭線の強度
を測定し（ステップＳ３）、瞳孔領域矩形中から虹彩顆
粒の領域だけを抽出する（ステップＳ４）。その後、個
体識別処理部４では、虹彩顆粒の形状やテクスチャを用
いて、入力画像に対する個体識別を行う（ステップＳ
５）。以下、これらの各処理を詳細に説明する。

【００４０】［１］瞳孔矩形抽出処理（ステップＳ２） 図４は、瞳孔矩形抽出処理の説明図である。先ず、入力
画像に対して、画像中の最も暗い部分の濃度値を利用し
て、二値化等の処理を行い、画像中の瞳孔領域を抽出す
る。抽出された瞳孔領域を含む矩形をＲpとする（図４
（ａ）中に示す）。この矩形Ｒpの中には、虹彩顆粒の
領域も含まれるように、瞳孔のみの領域に対して十分な
マージンを与え、その幅をＷ_r、高さをＨ_rとする（図４
（ｂ）に示す）。尚、このマージンの大きさは固定であ
っても良いし、抽出された瞳孔の大きさによって、変化
させてもよい。更に、入力画像中からその矩形領域を切
り取った画像を瞳孔矩形画像Ｉpと呼び、図のように、
画像の左上が（０、０）、右下が（Ｗ_r，Ｈ_r）となるよ
うな座標系とする。

【００４１】［２］輪郭線強度測定処理（ステップＳ
３） 図５は、輪郭線強度測定の動作を示すフローチャートで
ある。図６〜図８は、輪郭線強度測定の動作を示す説明
図である。図９は、輪郭線強度測定の動作で使用する演
算式の説明図である。

【００４２】輪郭線強度の測定は、閾値をＴ₀＝Ｔ_init
から始め、閾値をｄt（ｄtは小さい自然数）ずつ増やし
ながら以下で説明する処理を繰り返す（図５におけるス
テップＳ３１〜ステップＳ３９）。そして、ステップＳ
３９において、Ｔ_i＞Ｔ_maxとなれば輪郭線強度測定の処
理を終了する。

【００４３】ステップＳ３１において、閾値Ｔ_i＝Ｔ
_initとすると、この閾値Ｔ_iで瞳孔矩形画像を二値化す
る（ステップＳ３２）。そして、閾値より暗い領域を対
象領域Ｐ（Ｔ_i）として、対象領域の輪郭線を探索する
（ステップＳ３３）。また、対象領域Ｐ（Ｔ_i）の両端
Ｅ1（Ｔ_i）、Ｅ2（Ｔ_i）を求め、この両端を繋ぐ輪郭線
のうち、最も下（ｙの値が大きい方向）に位置するもの
を瞳孔の下部の輪郭線とする。瞳孔の下部の輪郭線を除
いた輪郭線に対して、輪郭線強度と平均座標（これにつ
いては後述する）を測定する。また、図８（ａ）のよう
に、対象領域Ｐ（Ｔ_i）の内部に閾値より明るい領域
（図中のＴ_Bより濃度が高い領域）が存在する場合、こ
の領域の輪郭線も、輪郭線強度と平均座標の測定の対象
とする。

【００４４】輪郭線強度と平均座標の測定は、図７
（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、瞳孔矩形画像を横方
向にＮ（Ｎは自然数）等分し（ステップＳ３４）、分割
した領域毎に行う（ステップＳ３５〜ステップＳ３
７）。この領域を分割領域Ｒ_j（０≦ｊ＜Ｎ，ｊは整
数）と呼ぶ。それぞれの分割領域では、先に検出した対
象領域の輪郭線のうち、領域中で最も上部にある輪郭線
と、（瞳孔下部の輪郭を除き）最も下部にある輪郭線に
ついて、輪郭線強度と平均座標を求める。

【００４５】ここで、閾値Ｔ_iでの、分割領域Ｒ_j（０≦
ｊ＜Ｎ）における最も上部にある輪郭線を構成する点の
集合をＵ.crd（Ｔ_i，Ｒ_j）、輪郭線強度をＵ.pow
（Ｔ_i，Ｒ_j）とし、これらの情報をまとめたものをＵ
（Ｔ_i，Ｒ_j）と表記する。

【００４６】また、分割領域Ｒ_jにおいて、瞳孔下部輪
郭線を除き最も下部にある輪郭線を構成する点の集合を
Ｌ.crd（Ｔ_i，Ｒ_j）、輪郭線強度をＬ.pow（Ｔ_i，
Ｒ_j）、平均座標をＬ.pos（Ｔ_i，Ｒ_j）とし、これらの
情報をまとめたものをＬ（Ｔ_i，Ｒ_j）と表記する。

【００４７】［２］−１ 輪郭線の点の集合Ｕ.crd、
Ｌ.crdの説明（図５におけるステップＳ３５） Ｕ.crd、Ｌ.crdは、画像中の濃度値が一様である部分を
繋ぐ線である。瞳孔矩形画像内では、アイリス領域、虹
彩顆粒領域、瞳孔領域がそれぞれ局所的にほぼ一様な濃
度であることから、Ｕ.crd、Ｌ.crdは最終的に虹彩顆粒
領域の上部または下部の輪郭線を構成する点列の候補と
なるものである。また、それぞれの点の集合は、要素数
をＭとすると、 Ｕ.crd（Ｔ_i，Ｒ_j）＝｛（Ｘu_ij0，Ｙu_ij0），（Ｘ
u_ij1，Ｙu_ij1），…，（Ｘu_ijM-1，Ｙu_ijM-1）｝ Ｌ.crd（Ｔ_i，Ｒ_j）＝｛（Ｘl_ij0，Ｙl_ij0），（Ｘ
l_ij1，Ｙl_ij1），…，（Ｘl_ijM-1，Ｙl_ijM-1）｝ で表されるものとする。

【００４８】［２］−２ 平均座標のＵ.pos、Ｌ.posの
説明（ステップＳ３６） Ｕ.pos、Ｌ.posは、図９（ａ）の平均座標Ｕ.pos、Ｌ.p
osに示すように、Ｕ.crd、Ｌ.crdのｙ座標の平均値であ
る。

【００４９】［２］−３ 輪郭線強度Ｕ.pow、Ｌ.powの
説明（ステップＳ３７） 次に、輪郭線強度の計算方法を説明する。輪郭線強度と
は、対象領域の輪郭線上の瞳孔矩形画像Ｉpにおけるエ
ッジ強度の平均値である。ここでは、閾値Ｔ_i、分割領
域Ｒ_jにおける集合Ｕ.crd（Ｔ_i，Ｒ_j）に対してのエッ
ジ強度Ｕ.pow（Ｔ_i，Ｒ_j）の計算方法を示すが、Ｌ.pow
（Ｔ_i，Ｒ_j）についても同様にして計算を行う。

【００５０】瞳孔矩形画像Ｉpの点Ｑ（ｘ，ｙ）（０≦
ｘ＜Ｗ_r，０≦ｙ＜Ｈ_r）でのエッジ強度ＰＯＷ（ｘ，
ｙ）は、ラプラシアンやソーベル等の微分処理等によっ
て求める。また、アイリス、虹彩顆粒、瞳孔の濃度値を
それぞれＤ_i、Ｄ_g、Ｄ_pとすると、 Ｄ_i＞Ｄ_g＞Ｄ_p であることを利用して、垂直方向に微分する方法も有効
である。但し、濃度値が大きいほど画像上では明るく見
える。即ち、瞳孔矩形画像Ｉpの各画素の濃度値をＤ_IP
（ｘ，ｙ）（０≦ｘ＜Ｗ_r，０≦ｙ＜Ｈ_r）とすると、図
９（ｂ）のエッジ強度ＰＯＷにおける式のようになる。
即ち、一画素分上に位置する画素の濃度値Ｄ_IP（ｘ，ｙ
−１）から、対象とする画素の濃度値Ｄ_IP（ｘ，ｙ）を
減算した値をエッジ強度ＰＯＷとする。

【００５１】更に、虹彩顆粒が瞳孔の上部にある場合、
瞳孔矩形画像Ｉp中では、上から（ｙの値が小さい方向
から）、アイリス、虹彩顆粒、瞳孔の順番で、即ち濃度
値の高い順番に配置されていることから、一定方向のエ
ッジのみを強調するために、図９（ｃ）のエッジ強度Ｐ
ＯＷにおける式のようにすることもできる。

【００５２】上記のように、ある点のエッジの強度は、
瞳孔矩形画像Ｉpの対応する点の付近での濃度変化が大
きいほど高い値を持つものとする。エッジ強度は逐次計
算しても良いし、予め画像上の全ての点について計算し
ておいても良い。

【００５３】そして、輪郭線強度Ｕ.pow（Ｔ_i，Ｒ_i）
は、Ｕ.crd（Ｔ_i，Ｒ_i）の各要素でのエッジ強度の平均
値であるため、その値は、図９（ｄ）における輪郭線強
度Ｕ.pow（Ｔ_i，Ｒ_i）の式で表される。

【００５４】上述した輪郭線強度の測定を図６〜図８に
沿って更に説明する。図６は、瞳孔矩形画像を表してお
り、この画像を閾値Ｔ_i＝Ｔ_Aで二値化した画像が図７
（ａ）である。この対象領域Ｐ（Ｔ_A）の輪郭線を抽出
した図が、図７（ｂ）である（図５中のステップＳ３２
の処理）。輪郭線の左右の端点Ｅ1（Ｔ_A）、Ｅ2（Ｔ_A）
を結ぶ線分のうち、下側にあるものは瞳孔の下部の輪郭
線とする（図中の破線の部分）。この輪郭線を横方向に
Ｎ等分し、それぞれの領域を輪郭線強度測定の単位とす
る（図５中のステップＳ３４の処理）。

【００５５】図７（ｃ）は、ある分割領域Ｒ_jを取り出
した図である。図のように、瞳孔下部輪郭線を除く輪郭
線が一つしかない場合は、Ｕ（Ｔ_A，Ｒ_j）＝Ｌ（Ｔ_A，
Ｒ_j）となる。

【００５６】図８（ａ）は、Ｔ_Aより大きな値の閾値Ｔ_i
＝Ｔ_Bで瞳孔矩形画像を二値化した図であり、図８
（ｂ）がその輪郭線である。図８（ａ）のように、対象
領域の中に閾値より濃度が大きい領域がある場合、その
領域の周囲の輪郭線も抽出する。

【００５７】図８（ｃ）は、図８（ｂ）中のある分割領
域Ｒ_jを取り出した図である。図のように、瞳孔下部輪
郭線を除き、最も上に位置する輪郭線がＵ（Ｔ_B，
Ｒ_j）、最も下の輪郭線がＬ（Ｔ_B，Ｒ_j）となる。

【００５８】［３］虹彩顆粒輪郭線の抽出処理（ステッ
プＳ４） 図１０は、図１における虹彩顆粒輪郭線抽出処理（ステ
ップＳ４）の動作を示すフローチャートである。

【００５９】［３］−１ 基準輪郭線の探索（ステップ
Ｓ４１） Ｔ_i＝Ｔ_init〜Ｔ_maxまでの閾値に対して、Ｕ（Ｔ_i，
Ｒ_j）、Ｌ（Ｔ_i，Ｒ_j）（０≦ｊ＜Ｎ）の平均座標、輪
郭線強度が測定された後、各分割領域中で最も輪郭線強
度が大きいものを検索し、基準輪郭線Ｅ（Ｒ_j）（０≦
ｊ＜Ｎ）に代入する。

【００６０】即ち、ある分割領域Ｒ_j（０≦ｊ＜Ｎ）に
おいて、閾値Ｔ_i＝Ｔ_aの時のＵ（Ｔ_i，Ｒ_j）の輪郭線強
度が最大となる、即ち、 Ｕ.pow（Ｔ_a，Ｒ_j）≧Ｕ.pow（Ｔ_i，Ｒ_j）（Ｔ_init≦Ｔ
_i＜Ｔ_end） を満たし、閾値Ｔ_i＝Ｔ_bの時のＬ（Ｔ_i，Ｒ_j）の輪郭線
強度が最大となる、即ち、 Ｌ.pow（Ｔ_b，Ｒ_j）≧Ｌ.pow（Ｔ_i，Ｒ_j）（Ｔ_init≦Ｔ
_i＜Ｔ_end） を満たしているとすると、Ｅ（Ｒ_j）には、Ｕ（Ｔ_a，Ｒ
_j）とＬ（Ｔ_b，Ｒ_j）で輪郭線強度の大きいものが代入
される。つまり、 （１）Ｕ.pow（Ｔ_a，Ｒ_j）≧Ｌ.pow（Ｔ_b，Ｒ_j）の場合 Ｅ.crd（Ｒ_j）＝Ｕ.crd（Ｔ_a，Ｒ_j）（要素を全て代
入） Ｅ.pos（Ｒ_j）＝Ｕ.pos（Ｔ_a，Ｒ_j） Ｅ.pow（Ｒ_j）＝Ｕ.pow（Ｔ_a，Ｒ_j） Ｅ.thd（Ｒ_j）＝Ｔ_a

【００６１】 （２）Ｕ.pow（Ｔ_a，Ｒ_j）＜Ｌ.pow（Ｔ_b，Ｒ_j）の場合 Ｅ.crd（Ｒ_j）＝Ｌ.crd（Ｔ_b，Ｒ_j）（要素を全て代
入） Ｅ.pos（Ｒ_j）＝Ｌ.pos（Ｔ_b，Ｒ_j） Ｅ.pow（Ｒ_j）＝Ｌ.pow（Ｔ_b，Ｒ_j） Ｅ.thd（Ｒ_j）＝Ｔ_b となる。尚、上記のＥ.crd（Ｒ_j）は、基準輪郭線を構
成する点の集合、Ｅ.pos（Ｒ_j）は基準輪郭線の平均座
標、Ｅ.pow（Ｒ_j）は、基準輪郭線の輪郭線強度、Ｅ.th
d（Ｒ_j）は、基準輪郭線を抽出した閾値を表している。

【００６２】瞳孔矩形画像Ｉp中では、瞳孔下部の輪郭
線部分を除き、虹彩顆粒の輪郭線部分が最もエッジ強度
が強いことから、この基準輪郭線Ｅ（Ｒ_j）が虹彩顆粒
の上部または下部の輪郭線を構成していることになる。

【００６３】［３］−２ 対輪郭線の探索処理（ステッ
プＳ４２） ここでは、基準輪郭線に対して他方の輪郭線（対輪郭線
と呼ぶ）を探索する。例えば、基準輪郭線が虹彩顆粒の
上部の輪郭線であった場合、対輪郭線は、虹彩顆粒下部
の輪郭線となり、逆の場合、対輪郭線は虹彩顆粒上部の
輪郭線となる。但し、この時点では、基準輪郭線が虹彩
顆粒の上部の輪郭線であるか下部の輪郭線であるかは決
定されておらず、以降の処理によって決定される。

【００６４】実際の虹彩顆粒内部には、３次元的な凹凸
があるため、この部分の影が画像中で局所的に大きなエ
ッジ強度を持っていたり、画像がぼけていることによっ
て虹彩顆粒の輪郭のエッジ強度が小さかったりする場合
があるので、対輪郭線の条件は、「輪郭線強度が大き
く、基準輪郭線からの距離が十分大きい」とし、対輪郭
線の候補に与える得点として、輪郭線強度と基準輪郭線
からの距離の積を用いる。但し、距離の項は発散を防ぐ
ため、最大値ＰＯＳ_maxを上限と定める。また、得点
は、輪郭線強度と基準輪郭線からの距離に比例するよう
な与え方であれば、積以外のものを用いても良い。

【００６５】対輪郭線は、「(1)基準輪郭線が虹彩顆粒
上部の輪郭線であったと仮定した場合」と、「(2)基準
輪郭線が虹彩顆粒下部の輪郭線であったと仮定した場
合」に分けて探索する。

【００６６】［３］−２−（１） 基準輪郭線が虹彩顆
粒下部の輪郭線であったと仮定した場合 図１１は、この場合の演算説明図である。ある分割領域
Ｒ_j（０≦ｊ＜Ｎ）において、閾値Ｔ_init≦Ｔ_i＜Ｔ_max
に対して、図１１の（ａ）に示すようなＵＤ1（Ｔ_i，Ｒ
_j）と、ＬＤ1（Ｔ_i，Ｒ_j）を計算する。尚、ＵＤ1
（Ｔ_i，Ｒ_j）とＬＤ1（Ｔ_i，Ｒ_j）とは、基準輪郭線が
虹彩顆粒下部の輪郭線であったと仮定した場合の、最も
上に位置する輪郭線の得点と、最も下に位置する輪郭線
の得点を表している。

【００６７】また、Ｅ.pos−Ｕ.posの項は、Ｕ.crdのｙ
座標の平均値がＥ.crdのｙ座標の平均値より下にあれば
負の値となる。即ち、基準輪郭線が虹彩顆粒の下側の輪
郭線であると仮定しているので、それよりも平均ｙ座標
が下にある輪郭線は対輪郭線の候補にはならないことを
表している。Ｅ.pos−Ｌ.posの項についても同様であ
る。

【００６８】次に、閾値Ｔ_i＝Ｔ_cにおいて、ＵＤ1
（Ｔ_i，Ｒ_j）が最大となる、即ち、 ＵＤ1（Ｔ_c，Ｒ_j）≧ＵＤ1（Ｔ_i，Ｒ_j）（Ｔ_init≦Ｔ_i
＜Ｔ_end） を満たし、閾値Ｔ_i＝Ｔ_dにおいて、ＬＤ1（Ｔ_i，Ｒ_j）
が最大となる、即ち、 ＬＤ1（Ｔ_d，Ｒ_j）≧ＬＤ1（Ｔ_i，Ｒ_j）（Ｔ_init≦Ｔ_i
＜Ｔ_end） を満たしていると、Ｃ1（Ｒ_j）には、ＵＤ1とＬＤ1の大
きい方と、それに対応する座標値の集合を代入する。
尚、Ｃ1（Ｒ_j）とは、基準輪郭線が虹彩顆粒下部の輪郭
線であったと仮定した場合の、上部の輪郭線の候補を表
している。

【００６９】即ち、図１１の（ｂ）に示すように、ＵＤ
1（Ｔ_c，Ｒ_j）≧ＬＤ1（Ｔ_d，Ｒ_j）の場合は、閾値Ｔ_c
におけるＵＤ1とＵ.crdの値を代入し、ＵＤ1（Ｔ_c，
Ｒ_j）＜ＬＤ1（Ｔ_d，Ｒ_j）の場合は、閾値Ｔ_dにおける
ＬＤ1とＬ.crdの値を代入する。尚、図中のＣ1.crd（Ｒ
_j）およびＣ1.diff（Ｒ_j）は、それぞれ上部の輪郭線の
候補の点の集合および得点を表している。

【００７０】［３］−２−（２） 基準輪郭線が虹彩顆
粒上部の輪郭線であったと仮定した場合 図１２は、この場合の演算説明図である。ある分割領域
Ｒ_j（０≦ｊ＜Ｎ）において、閾値Ｔ_init≦Ｔ_i＜Ｔ_max
に対して、図１２の（ａ）に示すようなＵＤ2（Ｔ_i，Ｒ
_j）と、ＬＤ2（Ｔ_i，Ｒ_j）を計算する。尚、ＵＤ2
（Ｔ_i，Ｒ_j）とＬＤ2（Ｔ_i，Ｒ_j）とは、基準輪郭線が
虹彩顆粒上部の輪郭線であったと仮定した場合の、最も
上に位置する輪郭線の得点と、最も下に位置する輪郭線
の得点を表している。

【００７１】また、Ｕ.pos−Ｅ.posの項は、Ｕ.crdのｙ
座標の平均値がＥ.crdのｙ座標の平均値より上にあれば
負の値となる。即ち、基準輪郭線が虹彩顆粒の上側の輪
郭線であると仮定しているので、それよりも平均ｙ座標
が上にある輪郭線は対輪郭線の候補にはならないことを
表している。Ｌ.pos−Ｅ.posの項についても同様であ
る。

【００７２】次に、閾値Ｔ_i＝Ｔ_eにおいて、ＵＤ2
（Ｔ_i，Ｒ_j）が最大となる、即ち、 ＵＤ2（Ｔ_e，Ｒ_j）≧ＵＤ1（Ｔ_i，Ｒ_j）（Ｔ_init≦Ｔ_i
＜Ｔ_end） を満たし、閾値Ｔ_i＝Ｔ_fにおいて、ＬＤ2（Ｔ_i，Ｒ_j）
が最大となる、即ち、 ＬＤ2（Ｔ_f，Ｒ_j）≧ＬＤ2（Ｔ_i，Ｒ_j）（Ｔ_init≦Ｔ_i
＜Ｔ_end） を満たしていると、Ｃ2（Ｒ_j）には、ＵＤ2とＬＤ2の大
きい方と、それに対応する座標値の集合を代入する。
尚、Ｃ2（Ｒ_j）とは、基準輪郭線が虹彩顆粒上部の輪郭
線であったと仮定した場合の、下部の輪郭線の候補を表
している。

【００７３】即ち、図１２の（ｂ）に示すように、ＵＤ
2（Ｔ_e，Ｒ_j）≧ＬＤ2（Ｔ_f，Ｒ_j）の場合は、閾値Ｔ_e
におけるＵＤ2とＵ.crdの値を代入し、ＵＤ2（Ｔ_e，
Ｒ_j）＜ＬＤ2（Ｔ_f，Ｒ_j）の場合は、閾値Ｔ_fにおける
ＬＤ2とＬ.crdの値を代入する。尚、図中のＣ2.crd（Ｒ
_j）およびＣ2.diff（Ｒ_j）は、それぞれ下部の輪郭線の
候補の点の集合および得点を表している。

【００７４】［３］−２−（３） 対輪郭線の決定処理 図１３は、この場合の演算説明図である。上述した
［３］−２−（１）と［３］−２−（２）で抽出された
対輪郭線の候補Ｃ1（Ｒ_j）、Ｃ2（Ｒ_j）について、その
大小関係に基づき、対輪郭線を判定する。即ち、図１３
の（ａ）に示すように、Ｃ1.diff（Ｒ_j）≧Ｃ2.diff
（Ｒ_j）の場合は、基準輪郭線は虹彩顆粒の下部の輪郭
線であり、対輪郭線は虹彩顆粒上部の輪郭線であったと
判定する。一方、図１３の（ｂ）に示すように、Ｃ1.di
ff（Ｒ_j）＜Ｃ2.diff（Ｒ_j）の場合は、基準輪郭線は虹
彩顆粒の上部の輪郭線であり、対輪郭線は虹彩顆粒下部
の輪郭線であったと判定する。

【００７５】瞳孔矩形矩形画像は、瞳孔に対して上下左
右に一定のマージンを持たせた画像であるため、分割領
域の両端付近（Ｒ₀，Ｒ₁やＲ_N-2，Ｒ_N-1）には、瞳孔領
域が存在しない、即ち虹彩顆粒が存在しない。そこで、
先に求めたＥ.thd（Ｒ_j）（０≦ｊ＜Ｎ）の平均値Ｔ_ave
を、図１３の（ｃ）に示すように求め、このＴ_aveを用
いて二値化した時に得られる対象領域の両端Ｅ1
（Ｔ_ave），Ｅ2（Ｔ_ave）を虹彩顆粒の左右の端点とす
る。

【００７６】上記の処理を全ての分割領域Ｒ_j（０≦ｊ
＜Ｎ）について行った結果、得られた輪郭線の点の集合
ＵＰＰＥＲ.crd（Ｒ_j）が虹彩顆粒上部の輪郭線であ
り、ＬＯＷＥＲ.crd（Ｒ_j）が虹彩顆粒下部の輪郭線と
なり、これらの輪郭線の間に挟まれた領域が虹彩顆粒領
域となる（ステップＳ４３）。

【００７７】〈効果〉（競走）馬や（牧）牛等の眼のよ
うに、眼球の中に虹彩顆粒を持つ動物の眼が撮影されて
いる画像中から、外光の写り込みなどによって、画像が
明瞭でない場合でも、正確に眼の中の虹彩顆粒の部分を
切り出すことができるため、虹彩顆粒を記述子として個
体識別を行うための情報を取り出すことが容易に行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動物眼画像処理方法を示すフローチャ
ートである。

【図２】馬の眼の画像を示す説明図である。

【図３】本発明の動物眼画像処理装置を用いた個体識別
装置の構成図である。

【図４】本発明の動物眼画像処理方法および装置におけ
る瞳孔矩形抽出処理の説明図である。

【図５】本発明の動物眼画像処理方法および装置におけ
る輪郭線強度測定の動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の動物眼画像処理方法および装置におけ
る輪郭線強度測定の動作を示す説明図（その１）であ
る。

【図７】本発明の動物眼画像処理方法および装置におけ
る輪郭線強度測定の動作を示す説明図（その２）であ
る。

【図８】本発明の動物眼画像処理方法および装置におけ
る輪郭線強度測定の動作を示す説明図（その３）であ
る。

【図９】本発明の動物眼画像処理方法および装置におけ
る輪郭線強度測定の動作に用いる演算式の説明図であ
る。

【図１０】本発明の動物眼画像処理方法および装置にお
ける虹彩顆粒輪郭線抽出処理の動作を示すフローチャー
トである。

【図１１】本発明の動物眼画像処理方法および装置にお
いて、基準輪郭線が虹彩顆粒下部の輪郭線であったと仮
定した場合の演算説明図である。

【図１２】本発明の動物眼画像処理方法および装置にお
いて、基準輪郭線が虹彩顆粒上部の輪郭線であったと仮
定した場合の演算説明図である。

【図１３】本発明の動物眼画像処理方法および装置にお
ける対輪郭線の決定処理の演算説明図である。

【符号の説明】

１ カメラ ２ 瞳孔矩形抽出部 ３ 虹彩顆粒領域抽出部 ４ 個体識別処理部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 虹彩顆粒を有する動物の眼を撮影した画
   像から、当該虹彩顆粒を囲む矩形領域を抽出し、 前記矩形領域を横方向に分割し、各分割領域毎に虹彩顆
   粒の輪郭線を求めることを特徴とする動物眼画像処理方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の動物眼画像処理方法に
   おいて、 画像を任意の閾値で二値化した場合の当該閾値よりも暗
   い部分を対象領域とし、この対象領域の輪郭線を複数の
   異なる閾値毎に求め、 全ての閾値で前記輪郭線を求めた後、どの閾値で二値化
   した時に得られる輪郭線が、真の虹彩顆粒の輪郭線であ
   るかを判定することを特徴とする動物眼画像処理方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の動物眼画像処理方法に
   おいて、 対象領域の輪郭線に加え、当該対象領域の内部に存在す
   る閾値よりも明るい部分の輪郭線を記憶しておき、どの
   閾値で二値化した時に得られる輪郭線が、真の虹彩顆粒
   の輪郭線であるかを判定することを特徴とする動物眼画
   像処理方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の動物眼画像処
   理方法において、 対象領域の輪郭線上の平均エッジ強度を各分割領域毎に
   記憶しておき、 各分割領域で平均エッジ強度が最も大きい輪郭線を虹彩
   顆粒の上部または下部の輪郭線であると判定する動物眼
   画像処理方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の動物眼画像処理方法に
   おいて、 虹彩顆粒の上部または下部の輪郭線を一方の輪郭線とし
   た場合に、下部または上部の輪郭線を他方の輪郭線と
   し、 前記一方の輪郭線に対して、所定の距離を持ち、平均エ
   ッジ強度が大きい輪郭線を前記他方の輪郭線であると判
   定し、かつ、これら一方の輪郭線と他方の輪郭線とに囲
   まれた領域を前記虹彩顆粒の領域であると判定すること
   を特徴とする動物眼画像処理方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の動物眼画像処
   理方法において、 平均エッジ強度が最も大きい輪郭線を持つ場合の閾値を
   各分割領域毎に記憶しておき、 全ての分割領域の前記閾値の平均値を求め、この平均値
   の閾値で画像を二値化した場合の対象領域の両端を虹彩
   顆粒の両端であると判定することを特徴とする動物眼画
   像処理方法。
7. 【請求項７】 虹彩顆粒を有する動物の眼を撮影した画
   像から、当該虹彩顆粒を囲む矩形領域を抽出する瞳孔矩
   形抽出部と、 前記瞳孔矩形抽出部で求めた矩形領域を横方向に分割
   し、各分割領域毎に虹彩顆粒の輪郭線を求める虹彩顆粒
   領域抽出部とを備えたことを特徴とする動物眼画像処理
   装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の動物眼画像処理装置に
   おいて、 画像を任意の閾値で二値化した場合の当該閾値よりも暗
   い部分を対象領域とし、この対象領域の輪郭線を複数の
   異なる閾値毎に求め、全ての閾値で前記輪郭線を求めた
   後、どの閾値で二値化した時に得られる輪郭線が、真の
   虹彩顆粒の輪郭線であるかを判定する虹彩顆粒領域抽出
   部を備えたことを特徴とする動物眼画像処理装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の動物眼画像処理装置に
   おいて、 対象領域の輪郭線に加え、当該対象領域の内部に存在す
   る閾値よりも明るい部分の輪郭線を記憶しておき、どの
   閾値で二値化した時に得られる輪郭線が、真の虹彩顆粒
   の輪郭線であるかを判定する虹彩顆粒領域抽出部を備え
   たことを特徴とする動物眼画像処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載の動物眼画像
    処理装置において、 対象領域の輪郭線上の平均エッジ強度を各分割領域毎に
    記憶しておき、各分割領域で平均エッジ強度が最も大き
    い輪郭線を虹彩顆粒の上部または下部の輪郭線であると
    判定する虹彩顆粒領域抽出部を備えたことを特徴とする
    動物眼画像処理装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の動物眼画像処理装
    置において、 虹彩顆粒の上部または下部の輪郭線を一方の輪郭線とし
    た場合に、下部または上部の輪郭線を他方の輪郭線と
    し、前記一方の輪郭線に対して、所定の距離を持ち、平
    均エッジ強度が大きい輪郭線を前記他方の輪郭線である
    と判定し、かつ、これら一方の輪郭線と他方の輪郭線と
    に囲まれた領域を前記虹彩顆粒の領域であると判定する
    虹彩顆粒領域抽出部を備えたことを特徴とする動物眼画
    像処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載の動物眼
    画像処理装置において、 平均エッジ強度が最も大きい輪郭線を持つ場合の閾値を
    各分割領域毎に記憶しておき、全ての分割領域の前記閾
    値の平均値を求め、この平均値の閾値で画像を二値化し
    た場合の対象領域の両端を虹彩顆粒の両端であると判定
    する虹彩顆粒領域抽出部を備えたことを特徴とする動物
    眼画像処理装置。