WO2006052004A1 - 虹彩認証装置 - Google Patents

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WO2006052004A1
WO2006052004A1 PCT/JP2005/021065 JP2005021065W WO2006052004A1 WO 2006052004 A1 WO2006052004 A1 WO 2006052004A1 JP 2005021065 W JP2005021065 W JP 2005021065W WO 2006052004 A1 WO2006052004 A1 WO 2006052004A1
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Shinichi Tsukahara
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/18Eye characteristics, e.g. of the iris
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • G07CTIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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    • G07C9/37Individual registration on entry or exit not involving the use of a pass in combination with an identity check using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voice recognition

Definitions

  • the present invention relates to an iris authentication device that can prevent unauthorized authentication such as impersonation.
  • JP-T-8-504979 and JP-A-2 000-23946 a method of performing authentication using a personal iris pattern is known. Unlike fingerprints, authentication methods that use irises have the advantage that images can be taken from a non-contact and distant place with respect to the iris, and are expected to become popular in the future.
  • the iris authentication device of the present invention has been made in view of these problems, and can detect a biological reaction in a short time and prevent unauthorized authentication acts such as impersonation.
  • the iris authentication device of the present invention is separated from an imaging unit that captures an image of a user's eye, a first saccade index for fixing the user's line of sight by lighting, and the first saccade index.
  • a second sucker that is installed and moves to move the user's line of sight —Indicators, a gaze detection unit that detects the user's gaze from the image captured by the imaging unit, an iris image extraction unit that extracts an iris image from the image captured by the imaging unit, and an iris image extraction unit
  • An authentication unit that performs iris authentication based on the extracted iris image, and the line-of-sight detection unit detects a movement of the user's line of sight as the second saccade indicator is turned on.
  • the iris authentication device of the present invention includes a first imaging unit that captures an image of a user's eye, and a first sucker that is installed adjacent to the first imaging unit and fixes a user's line of sight.
  • a second index unit that is placed away from the first imaging unit and captures the image of the user's eyes, and is installed adjacent to the second imaging unit to move the user's line of sight
  • a saccade index for detecting the user's gaze from an image captured by at least one of the first imaging unit and the second imaging unit, a first imaging unit
  • an iris image extraction unit that extracts an iris image from an image captured by at least one of the second imaging units, and an authentication unit that performs iris authentication based on the iris image extracted by the iris image extraction unit.
  • the iris authentication device of the present invention is installed between the first saccade index and the second saccade index, and includes a saccade display that displays a password, and a path that is displayed on the saccade display.
  • a password input unit that inputs a password and a control unit that determines whether the password input from the password input unit is correct may be further provided.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams of an iris authentication device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit block diagram of the iris authentication apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are diagrams showing a line-of-sight detection method in the first embodiment and the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A to 4G are diagrams showing a method of displaying a pass word on a sucker display in the first embodiment and the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a timing chart for displaying the saccade display according to the first and second embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the iris authentication apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B are schematic diagrams of an iris authentication device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit block diagram of the iris authentication apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the iris authentication apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION the present invention is a high-speed biological reaction such as a saccade phenomenon (for example, a journal of the Virtual Reality Society of Japan) Vo l. 6, No. 2, 2001 (see “Proposal of a New Information Presentation Method Using Saccade”).
  • a saccade phenomenon for example, a journal of the Virtual Reality Society of Japan
  • Vo l. 6, No. 2, 2001 see “Proposal of a New Information Presentation Method Using Saccade”.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic views of an iris authentication apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the camera 20 images the user's eyes 10.
  • an infrared light emitting diode 30 that emits near infrared light for illuminating the eye 10 is provided close to the camera 20.
  • a first success indicator 40 is provided proximate to the camera 20 to help the user's eye 10 gaze at the camera 20.
  • the first saccade index 40 for example, a visible light emitting diode that emits visible light can be used.
  • a second saccade index 45 is provided.
  • the distance from the eye 10 to the camera 20 is about 35 cm so that the angle of the saccade is approximately 10 °, and the first saccade index 40 and the second saccade index 45 The spacing was set to about 6.1 cm.
  • a saccade display 50 for displaying a password is provided between the first saccade index 40 and the second saccade index.
  • the password displayed on the saccade display 50 can be input by the user by the password input means 60 which is a password input unit such as a keyboard.
  • the casing 70 is provided with a signal processing unit 1700, a control unit 180, an authentication unit 190, etc., which will be described later.
  • FIG. 1A shows a state in which the first saccade index 40 is turned on and the line of sight of eye 10 is fixed to the first saccade index 40, and FIG.
  • the saccade indicator 40 is turned off, the second saccade indicator 45 is turned on, and the line of sight 11 is moved to the second sucker indicator 45.
  • FIG. 2 is a circuit block diagram of the iris authentication apparatus in the first embodiment of the present invention.
  • the imaging unit 1 2 0 constituting the camera 20 includes an imaging lens 1 2 1 that forms an image of the eye, a filter 1 2 2 that transmits a predetermined range of wavelengths such as near infrared light, An image sensor 1 2 3 such as a CCD for converting the excess light into an electrical signal, and an image signal converter 1 2 4 for processing an electrical signal output from the image sensor 1 2 3 are provided.
  • the image signal output from the image signal converter 1 2 4 is sent to the signal processor 1 7 0.
  • the signal processing unit 1 7 0 is an image quality determination unit that determines the contrast and brightness of the image signal.
  • a gaze detection unit 1 7 3 for detecting a gaze from the image signal
  • an iris image extraction unit 1 to 4 for extracting an iris image from the image signal.
  • Signals from the image quality determination unit 1 7 2 and the line-of-sight detection unit 1 73 are sent to the control unit 180, and signals from the iris image extraction unit 1 74 are sent to the authentication unit 190.
  • 3A and 3B are diagrams showing a gaze detection method.
  • the light emitted from the infrared light emitting diode 30 or saccade index 40 is irradiated to the eye 10, it is reflected by the cornea and generates corneal reflected light 1 2.
  • the central position of the corneal reflected light 1 2 and the pupil 1 3 The direction of the line of sight can be determined by detecting the difference between.
  • the line-of-sight detection unit 1 7 3 determines that the line of sight 1 1 is directed toward the camera 20 if the corneal reflection light 1 2 and the center position of the pupil 13 substantially match.
  • FIG. 3A the line-of-sight detection unit 1 7 3 determines that the line of sight 1 1 is directed toward the camera 20 if the corneal reflection light 1 2 and the center position of the pupil 13 substantially match.
  • the illumination unit 1 3 0 is an illumination control unit 1 3 2 that controls the light intensity of the infrared light emitting diode 30 and the infrared light emitting diode 30 that emit near-infrared light that illuminates the user's eyes 10. It is equipped with.
  • the saccade index section 1 4 0 includes a first saccade index 40 that emits visible light, a second saccade index 4 5, and an index control section 1 4 2 that controls the amount of light of the saccade index. It has.
  • the saccade display 50 has a function of displaying a password.
  • seven visible light emitting diodes are arranged in a line.
  • Figures 4A to G show how to display the password [H] as an example.
  • 1st saccade index 4 0 lights up and the user's line of sight 1 1 is fixed to the camera 20 0
  • 2nd saccade index 4 5 lights up and the line of sight 1 1 becomes the second saccade index 4 While moving to 5, first turn on all seven as shown in Fig. 4A, then turn on only one in the middle as shown in Fig. 4B, and then in Fig. 4C, Fig. 4D, Fig. Lights in the order of 4 E, Fig. 4 F, Fig.
  • the change in the image of the suck display 50 remains as an afterimage while the user's eyeball moves, and an image “H” is displayed to the user.
  • the pass screen can be displayed using the saccade display 50.
  • an example of displaying the simple letter “H” for easy understanding of the principle is shown.
  • the number of visible light emitting diodes in the saccade display 50 is increased, or the number of columns displayed is increased. And this Can display complicated characters and multi-digit passwords.
  • the control unit 180 issues a different password each time and displays it on the saccade display 50.
  • FIG. 5 is a diagram showing the timing for displaying the saccade display 50.
  • saccade index 1 is turned off at t 0 and saccade index 2 is lit at t 1.
  • the eyeball moves to saccade index 2, but the eyeball does not move immediately, and after a time delay called latency, it starts to move by t 2 force ⁇ .
  • a user who has recognized the password in the saccade display 50 can input the password using the password input means 60.
  • the entered password is verified by the control unit 1800, and it is determined whether or not the user can correctly recognize the password displayed on the saccade display 50.
  • the iris image information sent from the iris image extraction unit 1 74 and the iris image information stored in advance are collated by the method described in Patent Document 1, for example, and the iris authentication operation is performed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the iris authentication apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the first saccade index 40 is turned on to fix the user's line of sight 11 to the force lens 20 (S11).
  • the camera 20 captures the user's eye image, and the iris image extraction unit 1 74 extracts an iris image from the image (S 1 2).
  • the line-of-sight detection units 1 to 3 detect the user's line of sight 11 (S 1 3). If the user's line of sight 11 is not pointing toward the camera 20, the process returns to step S 12 to capture the eye image again (S 14).
  • the first saccade indicator 40 is turned off, and the second saccade indicator 45 is turned on.
  • the user's eyeball changes from the first saccade index 40 to the second soccer It moves toward the index 4 5 (S 1 5).
  • the password is displayed on the saccade display 50 as shown in FIGS. 4A to 4G and FIG. 5 (S 16).
  • the line-of-sight detection unit 1 73 detects the user's line of sight 11 again (S 17). At this time, if the user's line of sight 1 1 is facing the camera 20, saccade movement has not occurred and there is a possibility of impersonation, so return to step S 1 1 from the beginning. Start over (S 1 8).
  • the control unit 180 determines whether or not the input password is correct. If the password is not correct, the process returns to step S 1 1 and starts again (S 2 0). If the password is correct, it can be determined that the image is not an iris image taken on a photograph or artificial eye. Then, the authentication unit 190 collates the iris image information sent from the iris image extraction unit 174 with the iris image information stored in advance. If the verification matches, authentication succeeds, and if the verification does not match, authentication fails (S 2 1).
  • the eye movement is detected to check the biological reaction and collate with an iris image excellent in personal authentication.
  • accurate authentication processing can be performed in an extremely short time, and unauthorized authentication acts such as spoofing can be prevented.
  • steps S 16, S 19 and S 20 may be omitted.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams of an iris authentication apparatus according to the second embodiment of the present invention. 7A and 7B, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that a second camera 25 and an infrared light emitting diode 35 are provided in the vicinity of the second suck index 45.
  • Fig. 7 A shows the first saccade indicator 40 and lights the user's line of sight 1 1 to camera 2
  • 0 7B shows a state in which the second saccade index 45 is turned on and the line of sight 11 is moved to the second camera 25.
  • FIG. 8 is a circuit block diagram of the iris authentication apparatus in the second embodiment of the present invention. Also in FIG. 8, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the second imaging unit 2 2 0 includes an imaging lens 2 2 1 that forms an image of the eye, and a filter 2 2 2 that transmits a predetermined range of wavelengths.
  • an image sensor 2 2 3 composed of a CCD for converting the transmitted light into an electrical signal, and an image signal converter 2 2 4 for processing the electrical signal output from the image sensor 2 3.
  • the image signal output from the image signal conversion unit 2 2 4 is sent to the signal processing unit 1 7 0.
  • the signal processing unit 1 70 includes an image quality determination unit 1 72 that determines contrast, brightness, and the like, and a line-of-sight detection unit that detects lines of sight to the first imaging unit 1 2 0 and the second imaging unit 2 2 0 1 73 and an iris image extraction unit 1 4 for extracting an iris image from the image signals obtained by the first imaging unit 120 and the second imaging unit 220.
  • the illumination unit 2 3 0 is an infrared light emitting diode 35 that emits near-infrared light that illuminates the user's eyes 10 0 and an illumination control unit 2 3 2 that controls the light intensity of the infrared light emitting diode 3 5 It consists of
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the iris authentication apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the first saccade index 40 is turned on to fix the user's line of sight 11 to the force lens 20 (S 5 1).
  • the camera 20 captures an image of the user's one eye (for example, the left eye), and at the same time, the second camera 25 captures an image of the user's one eye (for example, the right eye). Extracts an iris image from each eye image (S 5 2).
  • the line-of-sight detection unit 1 73 detects the line of sight 11 of the user (S 5 3). Then, it is detected whether or not the line of sight 11 according to the eye image captured by the camera 20 is directed toward the camera.
  • the step is performed. Returning to S 52, the eye image is captured again (S 5 4). If the user's line of sight 1 1 is directed to camera 20 and not to the second camera 25, proceed to the next.
  • step S51 Capture the eye image again (S 59).
  • the second camera 25 captures the second image repeatedly at the timing after t 3 in FIG. 5, and the line-of-sight detection unit 1 7 3 includes the user's line of sight 11 as the second camera 25. It is desirable to detect the user's line of sight depending on whether or not there is an image facing the user.
  • the control unit 180 determines whether or not the input password is correct. If the password is not correct, the process returns to step S 51 and starts again (S 6 1). Then, the authentication unit 190 compares the left and right eye iris image information sent from the iris image extraction unit 1 74 with the previously stored left and right eye iris image information. If the verification matches, authentication succeeds, and if the verification does not match, authentication fails (S 6 2). Although authentication can be performed in the above steps, since the iris information of the left and right eyes can be collated as compared with the example of the first embodiment, more reliable authentication can be performed.
  • the iris authentication may be performed using the right eye image captured before the occurrence of saccade in La 20 and the right eye image captured after the occurrence of the suck with the second camera 25. According to such a configuration, it is possible to reliably detect the occurrence of saccade with the same eye.
  • the direction of the line of sight is detected by detecting the difference between the corneal reflected light 12 and the center position of the pupil 13.
  • a method of detecting the flatness of the pupil may be used as the gaze detection method. That is, as shown in FIG. 3A, if the pupil 13 is almost close to a perfect circle, it is determined that the line of sight is directed toward the camera 20. If the pupil 13 is flattened more than a predetermined value as shown in FIG. It can be determined that the line of sight is not toward the camera 20.
  • the iris authentication apparatus in the first embodiment and the second embodiment is assumed to be installed in a dark place or in a relatively dark room, but the illumination is very strong even in the outdoors or indoors.
  • the entire device is surrounded by a light-shielding wall and the user looks through the viewing window, not only will the saccade appear, but the saccade display will be easier to see, and the password will be visible to others.
  • advantages such as not having.
  • the effect shown in FIG. 6 or FIG. 9 can be further improved by executing the flow shown in FIG. 6 or 9 repeatedly several times to prevent unauthorized authentication such as impersonation.
  • the saccade angle is set to the above-mentioned value as an example of the design force interval, but the present invention is limited to these design values. It is not a thing. Industrial applicability
  • the iris authentication device of the present invention is an iris authentication device that can process both acquisition of an iris image that is favorable for personal authentication and detection of a biological reaction in a short time, and can prevent unauthorized authentication acts such as impersonation. Since it can be provided, it is useful for systems and devices that require personal authentication.

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Abstract

使用者の目の画像を撮像する撮像部と、使用者の視線を向けさせるための第1のサッカード指標と、第1のサッカード指標と離れて設置され使用者の視線を向けさせるための第2のサッカード指標と、撮像部で撮像された画像から使用者の視線を検出する視線検出部と、撮像部で撮像された画像から虹彩画像を抽出する虹彩画像抽出部と、虹彩画像抽出部で抽出された虹彩画像にもとづき虹彩認証動作を行う認証部とを備え、視線検出部によって第1のサッカード指標または第2のサッカード指標の点灯にともなう使用者の視線の変化を生体反応として検出する機能を備えた。

Description

明細書 虹彩認証装置 技術分野
本発明は、 なりすまし等の不正な認証行為を防止することができる虹彩認証装 置に関する。 背景技術
セキュリティシステム等では、 例えば特表平 8— 504979号公報ゃ特開 2 000-23946号公報に記載されているように、 個人の虹彩の模様を用いて 認証を行う方法が知られている。 虹彩を用いる認証方法は、 指紋と違い、 虹彩に 対して非接触でしかも離れた箇所からカメラで撮像すれば済むという利点があり、 今後普及することが期待されている。
ところが、 他人の虹彩画像を写真や義眼等に写しとつておき、 これを虹彩認証 に用いることで、 不正な認証行為が可能になってしまうことがあった。 そこで、 これらの不正な認証行為を防止する方法が提案されてきた。 その代表的なものと しては、 例えば特開 2003-30659号公報に記載されているように、 光の 強さによって瞳孔が収縮する生体反応を利用する方法がある。
しかし、 瞳孔の反応を起こすためにはある程度の時間が必要であり、 特に瞳孔 を散大させるためには数十秒程度の時間を要する。 そのため、 繰返し瞳孔反応を 検出する場合には長時間を要するという問題点.もあった。 発明の開示
本発明の虹彩認証装置はこれらの課題に鑑みなされたものであり、 短時間で生 体反応を検知でき、 なりすまし等の不正な認証行為を防止するものである。
本発明の虹彩認証装置は、 使用者の目の画像を撮像する撮像部と、 点灯により 使用者の視線を固定させるための第 1のサッカード指標と、 第 1のサッカード指 標と離れて設置され、 点灯により使用者の視線を移動させるための第 2のサッカ —ド指標と、撮像部で撮像された画像から使用者の視線を検出する視線検出部と、 撮像部で撮像された画像から虹彩画像を抽出する虹彩画像抽出部と、 虹彩画像抽 出部で抽出された虹彩画像にもとづき虹彩認証を行う認証部とを備え、 視線検出 部は第 2のサッカード指標の点灯にともなう使用者の視線の移動を検出すること を特徴とする。
この構成により、 視点移動を検出することによって短時間で生体反応を検知で き、 なりすまし等の不正な認証行為を防止することが可能となる。
また、本発明の虹彩認証装置は、使用者の目の画像を撮像する第 1の撮像部と、 第 1の撮像部に隣接して設置され使用者の視線を固定させるための第 1のサッカ —ド指標と、 第 1の撮像部と離れて設置され、 使用者の目の画像を撮像する第 2 の撮像部と、 第 2の撮像部に隣接して設置され、 使用者の視線を移動させるため の第 2のサッカード指標と、 第 1の撮像部および第 2の撮像部の少なくとも一方 で撮像された画像から使用者の視線を検出する視線検出部と、 第 1の撮像部およ び第 2の撮像部の少なくとも一方で撮像された画像から虹彩画像を抽出する虹彩 画像抽出部と、 虹彩画像抽出部で抽出された虹彩画像にもとづき虹彩認証を行う 認証部とを備え、 視線検出部は、 第 1のサッカード指標の消灯および第 2のサッ カード指標の点灯にともなう使用者の視線の移動を検出することを特徴とする。 この構成によっても、 視点移動を検出することによって短時間で生体反応を検 知でき、 なりすまし等の不正な認証行為を防止することが可能となる。
また、 本発明の虹彩認証装置は、 第 1のサッカード指標と第 2のサッカード指 標との間に設置され、 パスワードを表示するサッカードディスプレイと、 サッカ ―ドディスプレイに表示されたパスヮ一ドを入力するパスヮード入力部と、 パス ヮード入力部から入力されたパスヮードか正しいか否かを判定する制御部をさら に備えてもよい。
この構成によれば、 さらに、 視点移動の際にパスワードの読み取りを行わせ、 それを入力させることで、 なりすまし等の不正な認証行為をさらに確実に防止す ることが可能となる。
以上述べたように、 本発明によれば、 なりすまし等の不正な認証行為を防止す ることが可能な虹彩認証装置を提供することができる。 図面の簡単な説明
図 1 A、 Bは、 本発明の第 1の実施の形態における虹彩認証装置の概略図であ る。
図 2は、 本発明の第 1の実施の形態における虹彩認証装置の回路ブロック図で ある。
図 3A、 Bは、 本発明の第 1の実施の形態および第 2の実施の形態における視 線検出方法を示す図である。
図 4A〜Gは、 本発明の第 1の実施の形態および第 2の実施の形態におけるサ ッカードディスプレイでパスヮードを表示する方法を示す図である。
図 5は、 本発明の第 1の実施の形態および第 2の実施の形態におけるサッカー ドディスプレイを表示するタイミングチヤ一トである。
図 6は、 本発明の第 1の実施の形態における虹彩認証装置の動作を示すフロー チヤ一卜である。
図 7A、 Bは、 本発明の第 2の実施の形態における虹彩認証装置の概略図であ る。
図 8は、 本発明の第 2の実施の形態における虹彩認証装置の回路プロック図で める。
図 9は、 本発明の第 2の実施の形態における虹彩認証装置の動作を示すフ口一 チャートである。 発明を実施するための最良の形態 本発明はなりすまし等の不正な認証行為を防止するために、 高速の生体反応で あるサッカード (S a c c ad e) 現象 (例えば、 日本バーチャルリアリティ一 学会論文誌 Vo l . 6, No. 2, 2001 「サッケードを利用した新しい 情報提示方法の提案」 参照) を利用したものである。 以下、 本発明の実施の形態 について、 図面を用いて説明する。
(第 1の実施の形態) 図 1 A、 Bは本発明の第 1の実施の形態における虹彩認証装置の概略図である。 カメラ 2 0は使用者の目 1 0を撮像する。 また、 目 1 0を照明するための近赤外 光を発光する赤外発光ダイオード 3 0がカメラ 2 0に近接して設けられている。 さらに、 使用者の目 1 0がカメラ 2 0を注視するのを助けるために第 1のサッカ ード指標 4 0がカメラ 2 0に近接して設けられている。 第 1のサッカード指標 4 0としては、例えば可視光を発光する可視発光ダイオードを用いることができる。 第 1のサッカード指標 4 0から離れて第 2のサッカード指標 4 5が設けられてい る。 ここではサッカードの角度がほぼ 1 0 ° となるように、 目 1 0からカメラ 2 0までの距離を約 3 5 c m、 第 1のサッカード指標 4 0と第 2のサッカード指標 4 5の間隔を約 6 . 1 c mに設定した。
第 1のサッカード指標 4 0と第 2のサッカード指標との間にはパスワードを表 示するためのサッカードディスプレイ 5 0が設けられている (サッ力一ドデイス プレイについては、 例えば上記論文誌 「サッケードを利用した新しい情報提示方 法の提案」参照)。 ここでは図 1 A、 Bに示すように 7個の可視発光ダイオードを 一列に並べたものを用いた。 サッカードディスプレイ 5 0に表示されたパスヮ一 ドはキーポード等のパスヮ一ド入力部であるパスヮード入力手段 6 0によって使 用者が入力することができる。 筐体 7 0には、 後述する信号処理部 1 7 0、 制御 部 1 8 0、 認証部 1 9 0等が設けられている。
ここで、 図 1 Aは第 1のサッカード指標 4 0を点灯して目 1 0の視線 1 1を第 1のサッカード指標 4 0に固定させた状態を示し、 図 1 Bは第 1のサッカード指 標 4 0を消灯し、 第 2のサッカード指標 4 5を点灯して視線 1 1を第 2のサッカ 一ド指標 4 5に移動させた状態を示している。
図 2は本発明の第 1の実施の形態における虹彩認証装置の回路プロック図であ る。 カメラ 2 0を構成する撮像部 1 2 0は、 目の画像を結像させる結像レンズ 1 2 1と、 近赤外光等の所定範囲の波長を透過させるためのフィルタ 1 2 2と、 透 過した光を電気信号に変換するための C C D等の撮像素子 1 2 3と、 撮像素子 1 2 3から出力される電気信号を処理する画像信号変換部 1 2 4を備えている。 画像信号変換部 1 2 4から出力される画像信号は信号処理部 1 7 0に送られる。 信号処理部 1 7 0は、 画像信号のコントラストや明るさ等を判定する画質判定部 1 7 2と、 画像信号から視線を検出する視線検出部 1 7 3と、 画像信号から虹彩 画像を抽出する虹彩画像抽出部 1 Ί 4とを備えている。 画質判定部 1 7 2と視線 検出部 1 7 3の信号は制御部 1 8 0へ送られ、 虹彩画像抽出部 1 7 4の信号は認 証部 1 9 0へ送られる。
図 3 A、 Bは、 視線検出方法を示す図である。 赤外発光ダイオード 3 0または サッカード指標 4 0の発光が目 1 0に照射されると角膜で反射され角膜反射光 1 2を発生するが、 この角膜反射光 1 2と瞳孔 1 3の中心位置との差を検出するこ とで視線の方向を判定することができる。 視線検出部 1 7 3は、 図 3 Aに示すよ うに角膜反射光 1 2と瞳孔 1 3の中心位置がほぼ一致していれば視線 1 1がカメ ラ 2 0に向かっていると判定し、 図 3 Bに示すように角膜反射光 1 2と瞳孔 1 3 の中心位置が離れていれば視線 1 1がカメラ 2 0に向かっていないと判定できる。 照明部 1 3 0は、 使用者の目 1 0を照明する近赤外光を発光する赤外発光ダイ オード 3 0と赤外発光ダイォ一ド 3 0の光量を制御する照明制御部 1 3 2とを備 えている。 サッカード指標部 1 4 0は、 可視光を発光する第 1のサッカード指標 4 0と、 第 2のサッカード指標 4 5と、 サッカード指標の光量を制御する指標制 御部 1 4 2とを備えている。
サッカードディスプレイ 5 0はパスワードを表示する機能を有している。 本実 施の形態では図 1 A、 Bに示すように 7個の可視発光ダイォ一ドを一列に並べた 構成である。 図 4 A〜Gは、 例としてパスワード [H] を表示する方法を示した 図である。 第 1のサッカード指標 4 0を点灯して使用者の視線 1 1をカメラ 2 0 に固定させた状態から第 2のサッカード指標 4 5を点灯して視線 1 1を第 2のサ ッカード指標 4 5に移動させる間に、まず図 4 Aに示すように 7個を全部点灯し、 次に図 4 Bに示すように中央の 1個のみ点灯し、 以下図 4 C、 図 4 D、 図 4 E、 図 4 F、 図 4 Gの順に点灯する。 こうすることで使用者の眼球が移動する間にサ ッカードディスプレイ 5 0の画像の変化が残像として残り、 「H」という画像が使 用者に表示される。 このようにしてサッカードディスプレイ 5 0を用いてパスヮ —ドを表示させることができる。 本実施の形態では原理を分かりやすく説明する ために単純な文字 「H」 を表示する例を示したが、 サッカードディスプレイ 5 0 の可視発光ダイオードの個数を増やしたり、 列の表示数を増やすことで、 これよ り複雑な文字や、 数桁のパスワードを表示することができる。 本実施の形態にお いては、 制御部 1 8 0が毎回異なったパスワードを発行しサッカードデイスプレ ィ 5 0に表示させる。
図 5はサッカードディスプレイ 5 0を表示するタイミングを示す図である。 ま ず t 0においてサッカード指標 1を消灯し、 t 1においてサッカード指標 2を点 灯させる。 サッカード指標 2を点灯させることで、 眼球はサッカード指標 2へ向 かうが、 眼球はすぐには動き出さず、 潜時と呼ばれる時間遅れの後、 t 2力 ^ら動 き始める。 眼球が一定速度になる t 3から t 4の間に、 サッカードディスプレイ 5 0を表示するのが望ましい。 一般にサッカード速度は 3 0 0〜5 0 0 ° Z sで あるので視線移動角度を 1 0 ° とすると t 3から t 4までの時間はおよそ 3 3 m sである。 なお、 t 0と t 1との間におよそ 2 0 0 m s程度の消灯時間が生じ るが、 これは潜時を安定させるために設けている。 本実施の形態においては潜時 をおよそ 2 0 0 m sと見込んでいる。
サッカードデイスプレイ 5 0でパスワードを認識した使用者はパスワード入力 手段 6 0を用いてパスワードを入力することができる。 入力されたパスワードは 制御部 1 8 0で照合され、 サッカードディスプレイ 5 0で表示されたパスワード を使用者が正しく認識できたかどうか判定される。
認証部 1 9 0では虹彩画像抽出部 1 7 4から送られる虹彩画像情報とあらかじ め記憶された虹彩画像情報とを、 例えば特許文献 1に記載の方法で照合し虹彩認 証動作を行う。
図 6は本発明の第 1の実施の形態における虹彩認証装置の動作を示すフローチ ヤートである。 まず、 第 1のサッカード指標 4 0を点灯し使用者の視線 1 1を力 メラ 2 0に固定させる(S 1 1 )。そして、カメラ 2 0が使用者の目画像を撮像し、 虹彩画像抽出部 1 7 4がその中から虹彩画像を抽出する(S 1 2 )。それと同時に 視線検出部 1 Ί 3は使用者の視線 1 1を検出する .( S 1 3 )。使用者の視線 1 1が カメラ 2 0に向かっていない場合はステップ S 1 2に戻り再度目画像を撮像する ( S 1 4 )。
次に、 第 1のサッカード指標 4 0を消灯し、 第 2のサッカード指標 4 5を点灯 する。 この操作で使用者の眼球は第 1のサッカード指標 4 0から第 2のサッカー ド指標 4 5に向かって動く (S 1 5 )。 このとき、 図 4 A〜G、 図 5で示したよう な要領でサッカードディスプレイ 5 0にパスワードを表示する(S 1 6 )。その後、 視線検出部 1 7 3が再度使用者の視線 1 1を検出する (S 1 7 )。 このとき、 使用 者の視線 1 1がカメラ 2 0に向かっている場合はサッカードによる視線移動が発 生しておらず、 なりすまし等の可能性があるので、 ステップ S 1 1に戻り最初か らやり直す (S 1 8 )。
次に、 パスワード入力手段 6 0を通じてパスワードが入力されるのを待つ (S 1 9 )。そして、入力されたパスワードが正しいか否かを制御部 1 8 0が判定する。 パスワードが正しくない場合はステップ S 1 1に戻り最初からやり直す(S 2 0 )。 パスワードが正しい場合は写真や義眼に写しとられた虹彩画像ではないと判断で きる。 そして、 虹彩画像抽出部 1 7 4から送られる虹彩画像情報とあらかじめ記 憶された虹彩画像情報とを認証部 1 9 0により照合する。 照合が一致すれば認証 成功となり照合が一致しなければ認証失敗となる (S 2 1 )。
このように第 1の実施の形態では、 従来のような瞳孔の収縮反応を利用するの ではなく、 眼球の動きを検出して生体反応を確認するとともに個人認証にすぐれ た虹彩画像とを照合するため、 極めて短時間に精度のよい認証の処理を行うこと ができ、 なりすまし等の不正な認証行為を防止することができる。
なお、 ステップ S 1 3、 S 1 4とステップ S 1 7、 S 1 8における視線の検出 だけでもサッカードによる生体反応の有無が確認できるため、 サッカードディス プレイ 5 0とパスヮ一ド入力手段 6 0とを用いたパスヮードの確認動作を省略す ることも可能である。 すなわち、 ステップ S 1 6と S 1 9と S 2 0とを省略して もよい。
(第 2の実施の形態)
図 7 A、 Bは本発明の第 2の実施の形態における虹彩認証装置の概略図である。 図 7 A、 Bにおいて、 第 1の実施の形態と同じ構成については同じ符号を用い説 明を省略する。 第 2の実施の形態が第 1の実施の形態と異なるのは、 第 2のサッ カード指標 4 5近傍に第 2のカメラ 2 5と赤外発光ダイオード 3 5を設けたこと である。
図 7 Aは第 1のサッカード指標 4 0を点灯して使用者の視線 1 1をカメラ 2 0 に固定させた状態を示し、 図 7 Bは第 2のサッカード指標 4 5を点灯して視線 1 1を第 2のカメラ 2 5に移動させた状態を示している。
図 8は本発明の第 2の実施の形態における虹彩認証装置の回路プロック図であ る。 図 8においても第 1の実施の形態と同じ構成については同じ符号を用い説明 を省略する。 第 2の撮像部 2 2 0は、 第 1の撮像部 1 2 0と同様に、 目の画像を 結像させる結像レンズ 2 2 1と、 所定範囲の波長を透過させるためのフィルタ 2 2 2と、 透過した光を電気信号に変換するための C C Dからなる撮像素子 2 2 3 と、 撮像素子 2 2 3から出力される電気信号を処理する画像信号変換部 2 2 4と を備えている。
画像信号変換部 2 2 4から出力される画像信号は信号処理部 1 7 0に送られる。 信号処理部 1 7 0は、 コントラストや明るさ等を判定する画質判定部 1 7 2と、 第 1の撮像部 1 2 0および第 2の撮像部 2 2 0への視線を検出する視線検出部 1 7 3と、 第 1の撮像部 1 2 0および第 2の撮像部 2 2 0により得られた画像信号 から虹彩画像を抽出する虹彩画像抽出部 1 Ί 4とを備えている。
照明部 2 3 0は使用者の目 1 0を照明する近赤外光を発光する赤外発光ダイォ —ド 3 5と赤外発光ダイォ一ド 3 5の光量を制御する照明制御部 2 3 2から構成 されている。
図 9は本発明の第 2の実施の形態における虹彩認証装置の動作を示すフローチ ヤートである。 まず、 第 1のサッカード指標 4 0を点灯し使用者の視線 1 1を力 メラ 2 0に固定させる (S 5 1 )。そして、 カメラ 2 0が使用者の片目 (例えば左 目) の画像を撮像し、 同時に第 2のカメラ 2 5が使用者の片目 (例えば右目) の 画像を撮像し、 虹彩画像抽出部 1 7 4はそれぞれの目画像から虹彩画像を抽出す る(S 5 2 )。同時に、視線検出部 1 7 3は使用者の視線 1 1を検出する(S 5 3 )。 そして、 カメラ 2 0が撮像した目画像による視線 1 1がカメラに向かっているか いないかを検出し、 第 2のカメラ 2 5が撮像した目画像による視線 1 1がカメラ に向かっている場合はステップ S 5 2に戻り再度目画像を撮像する(S 5 4 )。使 用者の視線 1 1がカメラ 2 0に向かい、 かつ第 2のカメラ 2 5に向かっていない 場合には次に進む。
次に、 第 1のサッカード指標 4 0を消灯し、 第 2のサッカード指標 4 5を点灯 する。 この操作で使用者の眼球は第 1のサッカード指標 4 0から第 2のサッカー ド指標 4 5に向かって動く (S 5 5 )。 このとき、 図 4 A〜G、 図 5で示したよう な要領でサッカードディスプレイ 5 0にパスヮ一ドを表示する(S 5 6 )。その後、 カメラ 2 0が使用者の他方の目 (例えば左目) の画像を撮像し、 第 2のカメラ 2 5が使用者の他方の目 (例えば右目) の画像を撮像し、 それぞれの目画像から虹 彩画像抽出部 1 7 4により虹彩画像を抽出する (S 5 7 )。 このとき、視線検出部 1 7 3はそれぞれの画像から使用者の視線を検出する (S 5 8 )。そして、使用者 の視線がカメラ 2 0に向かっているか、 または使用者の視線がカメラ 2 5に向か つていない場合にはサッカードによる生体反応が発生していないのでステップ S 5 1に戻り再度目画像を撮像する (S 5 9 )。 ここで、視線の移動速度には個人差 があるので、 1回の撮像で使用者の視線 1 1が第 2のカメラ 2 5に向かう瞬間の 画像を捉えるのは難しい。 したがって、 第 2のカメラ 2 5は図 5における t 3以 降のタイミングで繰返し目の画像を撮像し、 視線検出部 1 7 3はその中に使用者 の視線 1 1が第 2のカメラ 2 5に向かっている画像があるか否かにより使用者の 視線 1 1を検出する動作が望ましい。
使用者の視線 1 1がカメラ 2 0に向かっておらず、 かつ第 2のカメラ 2 5に向 かっている場合には次に進む。
次に、 パスワード入力手段 6 0を通じてパスワードが入力されるのを待つ (S 6 0 )。そして、入力されたパスワードが正しいか否かを制御部 1 8 0が判定する。 パスワードが正しくない場合はステップ S 5 1に戻り最初からやり直す(S 6 1 )。 そして、 虹彩画像抽出部 1 7 4から送られる左右の目の虹彩画像情報とあらかじ め記憶された左右の目の虹彩画像情報とを認証部 1 9 0が照合する。 照合が一致 すれば認証成功となり照合が一致しなければ認証失敗となる(S 6 2 )。以上のス テツプで認証を行うことができるが、 第 1の実施の形態の例に比べて、 左右両目 の虹彩情報を照合できるので、 より確実な認証を行うことができる。
また第 2の実施の形態では、 左右両目の虹彩情報を用いて照合するために、 力 メラ 2 0でサッ力一ド発生前に撮像した右目の目画像と、 第 2のカメラ 2 5でサ ッカード発生後に撮像した左目の目画像を用いて虹彩認証を行った。 し力 ^し、 サ ッカードが同一の目 (例えば右目) で発生していることを確認するために、 カメ ラ 2 0でサッカード発生前に撮像した右目の目画像と、 第 2のカメラ 2 5でサッ カード発生後に撮像した右目の目画像を用いて虹彩認証を行ってもよい。 このよ うな構成によれば、 同一の目で確実にサッカードが発生していることを検出する ことができる。
なお、 第 1の実施の形態および第 2の実施の形態においては図 3 A、 Bに示し たように、 角膜反射光 1 2と瞳孔 1 3の中心位置との差を検出して視線の方向を 判定したが、 視線検出方法として瞳孔の扁平度を検出する方法を用いてもよい。 すなわち、 図 3 Aに示すように瞳孔 1 3がほぼ真円に近ければ視線はカメラ 2 0 に向かっていると判定し、 図 3 Bに示すように瞳孔 1 3が所定以上扁平していれ ば視線はカメラ 2 0に向かっていないと判定することができる。
また、 第 1の実施の形態および第 2の実施の形態における虹彩認証装置は、 暗 所あるいは比較的照明の暗い屋内に設置されることを想定したが、 屋外あるいは 屋内でも照明が非常に強くサッカードが発生し難い環境で使用する場合にはひさ し等を設けて外光を遮断することが望ましい。 あるいは装置全体を遮光壁で取り 囲み、 使用者は視き窓から視き込む構成にすると、 サッカードが発生しやすくな るだけでなく、 サッカードディスプレイが見やすくなる、 パスワードを他人に見 られることがない等の利点も得られる。
また、 虹彩認証において、 図 6あるいは図 9に示したフローを複数回繰返して 実行することにより、 なりすまし等の不正な認証行為を防止する効果をさらに高 めることができる。
なお、 上記の実施の形態においては、 サッカードの角度ゃサッ力一ド指標の間 隔等を設計値の一例として上述の値に設定したが、 本発明はこれらの設計値に限 定されるものではない。 産業上の利用可能性
本発明の虹彩認証装置は、 個人認証に良好な虹彩画像取得と生体反応検知の両方 を短時間で処理することができ、 なりすまし等の不正な認証行為を防止すること が可能な虹彩認証装置を提供することができるので、 個人認証を必要とするシス テムや機器等に有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 使用者の目の画像を撮像する撮像部と、
点灯により前記使用者の視線を固定させるための第 1のサッカード指標と、 前記第 1のサッカード指標と離れて設置され、 点灯により前記使用者の視線を移 動させるための第 2のサッカード指標と、
前記撮像部で撮像された画像から前記使用者の視線を検出する視線検出部と、 前記撮像部で撮像された画像から虹彩画像を抽出する虹彩画像抽出部と、 前記虹彩画像抽出部で抽出された虹彩画像にもとづき虹彩認証を行う認証部とを 備え、
前記視線検出部は、 前記第 2のサッカード指標の点灯にともなう前記使用者の視 線の移動を検出することを特徴とする虹彩認証装置。
2 . 使用者の目の画像を撮像する第 1の撮像部と、
前記第 1の撮像部に隣接して設置され、 前記使用者の視線を固定させるための第 1のサッカード指標と、
前記第 1の撮像部と離れて設置され、 前記使用者の目の画像を撮像する第 2の撮 像部と、
前記第 2の撮像部に隣接して設置され、 前記使用者の視線を移動させるための第 2のサッカード指標と、
前記第 1の撮像部および前記第 2の撮像部の少なくとも一方で撮像された画像か ら前記使用者の視線を検出する視線検出部と、
前記第 1の撮像部および前記第 2の撮像部の少なくとも一方で撮像された画像か ら虹彩画像を抽出する虹彩画像抽出部と、
前記虹彩画像抽出部で抽出された虹彩画像にもとづき虹彩認証を行う認証部とを 備え、
前記視線検出部は、 前記第 1のサッカード指標の消灯および前記第 2のサッカー ド指標の点灯にともなう前記使用者の視線の移動を検出することを特徴とする虹 彩認証装置。
3 . 前記第 1のサッカード指標と前記第 2のサッカード指標との間に設置され、 パスヮードを表示するサッカードディスプレイと、
前記サッカードディスプレイに表示されたパスワードを入力するパスワード入力 部と、
前記パスヮ一ド入力部から入力されたパスヮードか正しいか否かを判定する制御 部をさらに備えたことを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の虹彩認証装 置。
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