JP2002170108A - 両目の虹彩イメージ獲得装置 - Google Patents
両目の虹彩イメージ獲得装置Info
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Abstract
るシステムで、両目の虹彩イメージをお互いに重ならな
い範囲中で一番近く近接させる。 【解決手段】 ユーザの両目の虹彩イメージを同時に使
って虹彩認識を実施するシステムにおいて、ユーザの目
イメージをカメラに入射させる光学経路上に両目の虹彩
イメージの間の距離を狭める方向で入射経路を変えるた
めの虹彩イメージ接近手段を含むことを特徴とする。接
近手段は中心位置を基準としていずれか一方側が所定角
度で他方側に対して傾いた反射鏡からなる。
Description
虹彩認識システムに関する。特に両目の虹彩を使って虹
彩を認識する虹彩認識システムに関し、互いに間隔があ
る両目の虹彩イメージを近接させて、両目の虹彩イメー
ジの間の距離を減少させて虹彩イメージを得ることがで
きる両目虹彩イメージ獲得装置に関する。
虹彩イメージを抽出して、抽出された両目虹彩イメージ
を予め登録された両目虹彩イメージのデータベースと比
べる方法にも関し、本人であるかどうかを判定し、かつ
認証を行う両目虹彩イメージ認識システムに関する。
鏡を利用して両目の虹彩イメージを接近させ、獲得され
た両目の虹彩イメージに入り込む不必要なイメージ情報
量を減らして、認識に必要な虹彩情報を十分に獲得する
ようにした両目虹彩イメージ獲得装置に関する。
認証のための本人認証システムとして従来の接触式ある
いは非接触式カードシステムがある。一歩進んで人の指
紋を認識するとか、または虹彩認識によって本人を確認
して特定場所の出入りや特定情報への接近などを許容し
たり、拒否するシステムが普及して来た。この中で虹彩
認識システムは指紋認識に比べて認識率が高くて、より
正確に認識できるという長所がある。虹彩認識システム
はビデオカメラで撮影した虹彩イメージから虹彩の特徴
的なパターンをイメージ処理技術を利用してデータ化し
た後、予め登録されている虹彩データと比較して個人を
認証するシステムである。
構成をブロック図として示した図である。図1を参照し
て従来の虹彩認識システムの動作を説明する。本システ
ムで身分を証明される人など(本明細書においてユーザ
という)が虹彩認識システムに近付くと、距離測定セン
サー109がユーザまでの距離を測定する。その測定し
た値をドライバー107を介して制御装置105に送
り、値がシステムの動作可能な範囲内か否かを判断す
る。ユーザが動作範囲内であることを確認すると、制御
装置105はドライバー107へ制御信号を送って虹彩
イメージを抽出する準備に入る。ドライバー107は外
部指示器108にアクティブ信号を送ってユーザにシス
テムが動作することを知らせる。これに応じて、ユーザ
は光学ウィンドウ101を通じてカメラ103の光軸に
目を合わせることができる位置に移動する。その際、コ
ールドミラー102を使用して、可視光線を反射させて
赤外線のみを通過させる。その赤外線をカメラ103で
捕らえて、虹彩の部分を表示して、ユーザがカメラ10
3の光軸に目が合っているかどうかを確認する。
離の測定値を距離測定センサー109から受け入れて、
この値を利用してカメラ103のズーム及びフォーカシ
ング値を算出してズームイン/ズームアップ(zoom
in/zoom out)及びフォーカシング制御を
行う。制御装置105は距離測定値によってドライバー
107を通して照明装置106の明るさを調節した後、
カメラ103で虹彩イメージを撮影する。撮影された虹
彩イメージは虹彩イメージを分析できるようにフレーム
グラッバー104で信号処理される。そのデジタル処理
された虹彩イメージ情報によって制御装置105が虹彩
認識を実行してユーザの認証の可否を決める。
彩認識の早さと正確さによって決まる。
けを利用していた。このように、一方の目の虹彩のみを
利用して虹彩認識を実施する場合は、一方の虹彩だけで
十分な情報を得なければならないために、虹彩イメージ
を大きくする必要があった。そのため、虹彩認識のため
のビデオカメラはかなりの水準のズーム及びフォーカシ
ング能力を備えたものを使用する必要があり、そのフォ
ーカシング技能を利用して焦点を調節しながら、必要な
大きさで虹彩イメージを撮影しなければならない。ま
た、一方の目の虹彩だけを利用するので十分な水準の虹
彩イメージを獲得するためにユーザの位置の許容範囲が
レンズにかなり近く設定されなければならず、焦点調節
が困難であった。
を利用する虹彩認識システムは、自動焦点調節のために
多くの構成要素及びアルゴリズムを必要としていた。ま
た、虹彩認識のために行われる比較検索時間について考
察すると、一方の目の虹彩だけを利用する場合、虹彩が
回転しているのかどうか、さらにはどの程度回転してい
るのかが分からないので、比較時にそれを知るために、
検索時間が長くかかっていた。この点も実時間虹彩認識
システムの実現に少なくない障害要因として作用してい
た。
てユーザ認証を実施するば、前記のような問題を解消す
ることができる。すなわち、両目の虹彩イメージを使え
ば、両目の虹彩イメージを同時に利用するので、ズーム
をほとんど実施しなくても所望の虹彩イメージを得るこ
とができて、虹彩イメージ獲得のための装置を簡素化す
ることができる。また、両目の虹彩を使って両目の虹彩
情報が共に一致する場合にだけ認証するようになるの
で、エラー率を低くすることができ、しかも、虹彩の回
転に関しては簡単に算出することができて、虹彩情報の
比較検索時間を減らして実時間に近い虹彩認識を実現す
ることができる。
うに両目の虹彩イメージを同時に利用するためには、C
CDカメラに撮影された両目の虹彩イメージの間に不必
要な情報すなわち、虹彩の認識には必要ではない目と目
の間の情報が一緒に求められ、この部分の情報が実際に
必要とする虹彩情報の処理に障害となっていた。本発明
は両目の虹彩のイメージを利用して虹彩認識を実施する
上で虹彩を認識するのに必要でない目と目の間の不必要
な情報をより少なくしようとするものである。すなわ
ち、両目の虹彩イメージをお互いに重ならない範囲中で
最も近く接近させようとするものである。
の虹彩イメージを同時に使って虹彩認識を実施するシス
テムであって、ユーザの目のイメージをカメラに入射さ
せる光学経路上に、両目の虹彩イメージの間の距離を狭
める方向に光学経路を変える虹彩イメージ接近手段を配
置したことを特徴とする。接近手段の実施態様は、中心
位置を基準としてどちらか一方に所定角度で傾いた反射
鏡である。
彩イメージが入射される時、両目の虹彩イメージそれぞ
れに対して別々の角度で光学経路を設定するために所定
位置を基準点として所定角度で傾いた反射鏡と、反射鏡
から反射した虹彩イメージを屈折させるレンズと、レン
ズを透過した虹彩イメージが含まれた光学信号を電気的
信号に変換する撮像素子とを備えている。
ジをユーザの認証に使用する両目虹彩イメージ認識方法
であって、撮像素子で結像される両目の虹彩イメージの
間の距離を狭めるように、両目の虹彩から撮像素子に入
射するそれぞれの光を互いに近づくように狭める角度で
反射させるようにしたことを特徴とする。
その目の間隔を狭めるようにしているため、撮像素子で
結像する虹彩イメージの両目の間の距離が狭くなるの
で、余分な情報が少なくなり、より大きく、詳細な虹彩
イメージの獲得が可能になる。
に対して説明する。本実施形態における制御装置等の虹
彩のイメージをカメラで獲得し、それを分析して保存し
てあるデータと比較検討すること自体は、図1に示した
例を含めて従来知られている任意のシステムを利用する
ことができる。したがって、その詳細な説明を省略し、
以下においては両目のイメージの間隔を狭くするための
技術のみについて詳細に説明する。
介して直接CCDに入射させてイメージを求める装置を
示している。ユーザの両目(A、B)のイメージはレン
ズ201を通じてCCD202に虹彩イメージ(A'、
B')として結像する。この場合において、実際のユー
ザの両目(A、B)は所定の距離Dだけ間隔があるの
で、カメラで獲得される虹彩イメージ(A'、B')でも
レンズによってL/lの比だけ減少し、dの間隔とな
る。CCD202は撮像素子であるが、CCD以外にも
金属酸化物半導体(MOS)型など多様な撮像素子を使
用することができる。
には十分な量の虹彩情報を取得しなければならないの
で、可能な限り大きい虹彩イメージを得ることが望まし
い。
ための方法として、図2の単純に縮小させて両目のイメ
ージを直接入射させる方法を利用する場合は、大きい虹
彩イメージを獲得するためにはレンズを大きいイメージ
を得られるものにするか、ズームレンズを使用して最大
のイメージを得られるようにすることが考えられる。し
かし、単純にイメージを大きくすると、撮影された両目
の間の距離dも一緒に大きくなる。
ジがCCD領域からはみ出してしまう。そのため、イメ
ージを大きくするにしても限度がある。また、最大限に
イメージを拡大しても、CCDの幅Wとdの比は特定の
ユーザに対しては一定ではあるが、これはすべてのユー
ザに対して同じはない。そのため、あまり大きくするこ
とはできない。
小さくしてCCDの幅Wに対する虹彩イメージの間の距
離dの比を小さくした方が望ましい。
Lが変わってもレンズ201を利用していつも同じ大き
さの虹彩イメージを得ることができるので、CCDの幅
Wに対する虹彩イメージの間の距離dの比を常に同じに
維持させることができる。
(A'、B')を得た場合、実際に虹彩認識に使われる純
粋な虹彩イメージ以外にも両目の間すなわち眉間の情報
が一緒に取得される。この眉間情報は虹彩認識には必要
ではない情報なので、除去しなければならず、虹彩認識
のためのイメージプロセスに多くの負担を与えることに
なる。
光学経路の間にはレンズ以外何も置いていないが、目と
レンズとの間に平面反射鏡を配置し、光学経路を変える
ことも考えることができる。それを示したのが、図3で
ある。この例では虹彩イメージを所定角度で傾けた反射
鏡303で反射させてレンズ301へ導き、レンズでC
CD302に結像させるようにしている。すなわち、反
射鏡303を利用することで、実際のユーザの目(A
1、B1)がA、Bにあるようにする。
メージ(A'、B')を求めた時、実際に虹彩認識に使わ
れる純粋な虹彩イメージ以外にも両目の間、すなわち眉
間の情報が一緒に取得される結果となる。この眉間情報
は虹彩認識には必要ではない情報なので、虹彩認識のた
めのイメージプロセスに多くの負担を与えるのは前記し
たとおりである。従って、この場合も同様に、両目のイ
メージの間の距離を狭くして眉間の不必要な情報量を減
らして、より大きく両目の虹彩イメージを求める技法が
必要である。
イメージの間の距離を狭くする方法として、両目のイメ
ージの光学経路中に両目の間隔を狭くするイメージ接近
手段を配置した構成を提案する。
しく、少なくとも一方の目のイメージを反射させる部分
を他方の部分に対して目のイメージの間隔が狭くなる方
向に傾斜させた、すなわち、反射鏡の中心点を基準とし
てどちらか一方側が所定角度で他方側に対して傾いた平
面反射鏡をもちいることで目的を達成することができ
る。その反射鏡全体も目と撮像素子との角度がほぼ直角
となるように傾斜させてある。
る。この実施形態では視線方向が撮像装置の入射光軸と
ほぼ直交させて目からの光が撮像装置に入射されるよう
に反射鏡を用いている。図4は反射鏡403を目とレン
ズの間の光学経路中に配置するとともに、その反射鏡を
単純な平面ではなく、中心Pを基準としていずれか一方
側を他方側に対してわずかに傾斜させるようにして、反
射鏡で反射されて撮像素子に結像される双方の虹彩イメ
ージの間の距離を狭くして、より大きく両目の虹彩イメ
ージを得ることができる本発明の虹彩イメージ獲得装置
の例の概念図を示している。
メージが撮像素子402に入射される光学経路中のレン
ズ401と目との間に反射鏡403が全体として視線と
レンズの光軸とがほぼ直交した状態で目からの光がレン
ズに入射されるように傾斜して配置されている。全体の
傾斜角度は図3の場合と同じでよい。45゜が望ましい
が異なった角度でもかまわない。本実施形態の反射鏡4
03はさらに、反射鏡の中心Pを中心として一方、本実
施形態の場合は目B1のイメージを反射させる側を双方
平らな状態M1から角度θだけM2に傾斜させている。
この傾斜方向はこの反射鏡403で反射された目B1の
イメージが同じ反射鏡403で反射した他方の目A1の
イメージに近づく方向に傾斜させる。すなわち、反射鏡
から撮像素子の方向と反対の方向へ向くように傾斜させ
てある。
目B1を反射させる側だけを傾斜させたが、他方の目A
1を反射させる側を傾斜させても良く、また両側を傾斜
させるようにしても良い。また、傾斜中心Pは両目が虹
彩イメージが眉間を中心に対称に配置されていることを
勘案して、中心位置にすることが望ましい。
した虹彩イメージを屈折させて撮像素子402へそのイ
メージを結像させるためのレンズである。ズーム可能な
ものでも、できないものでも良い。
いる光学信号を電気的信号に変換できるものなら何でも
良いが、CCDを使用することが望ましい。いうまでも
なく、金属酸化物半導体(MOS)型など他の素子を使
用することも可能である。
像素子402に結ばれる両目の虹彩イメージの間の距離
を狭めるために、一定した角で傾斜した反射鏡403を
使った。また、反射鏡403はその中心位置Pを基準に
一方側が所定角度θだけ傾いている。この傾いた反射鏡
の一方側は図面上反時計方向に傾いている。これに対し
て、反射鏡403の他方の側を傾斜させる場合には逆に
時計方向に傾ける。
互いにより接近して撮像素子402に結像されるよう
に、反射鏡を調整することが特徴であることが理解でき
るであろう。
(A1、B1)が反射鏡403によって反射してレンズ
401を通じて撮像素子402に結像する時、虹彩イメ
ージの間の眉間距離が狭められる。
しない時と比べて、一方の目B1のイメージが撮像素子
上でB1'からB2'に移動し、両者の狭い間隔d2で撮
像素子に結像される。
の距離がD1からD2と短くなって、結局撮像素子に結
像した虹彩イメージの間の距離がd1でd2と短くな
る。
められるので、両目の虹彩イメージの眉間にある取得情
報量を減らすことができる。言い換えれば、眉間の間の
イメージを取り除くことで、相対的に純粋な両目の虹彩
イメージに対する情報量の取得を高くすることができ
る。また、撮像素子402の幅Wに対する両虹彩の距離
がd2で狭められるので、その分だけイメージを拡大さ
せて撮像素子いっぱい含まれるだけの虹彩イメージを求
めることが可能である。したがって、両虹彩イメージを
より大きくして得ることができ、両目の虹彩情報をより
沢山得ることで虹彩認識のエラー率を減らすことができ
る。
ステムにおいて、両目の間の距離すなわち、撮像素子に
結ばれる虹彩イメージの間の距離を狭くすることができ
るので、同じ大きさの撮像素子を用いてより大きい虹彩
イメージを獲得することができる。これによって、虹彩
情報量を十分に獲得することができる。また、虹彩認識
に必要ではない眉間情報を減らすことができるので、虹
彩パターンのデータプロセス負担を少なくすることがで
きる。さらに、虹彩情報量を充分に獲得することで、シ
ステムのエラー率を低下させ、両目を使う虹彩認識シス
テムの性能と信頼性を高めることができる。
わしたブロック図。
る装置の構成を模式的に示した図。
カメラに入射させる概要を示した図面。
的に傾斜した反射鏡を利用して結像させる装置の構成を
示した図。
Claims (8)
- 【請求項1】 ユーザの両目の虹彩イメージを同時に使
って虹彩認識を実施するシステムにおいて、ユーザの目
のイメージをカメラに入射させる光学経路中に両目の虹
彩イメージの間の距離を狭くする方向に入射経路を変え
る虹彩イメージ接近手段を設けたことを特徴とする両目
虹彩イメージ獲得装置。 - 【請求項2】 前記接近手段は中心点を基準として少な
くともどちらか一方側が他方側に対して所定角度で傾斜
した反射鏡であることを特徴とする請求項1記載の両目
虹彩イメージ獲得装置。 - 【請求項3】 両目の虹彩イメージが入射される時、両
目の虹彩イメージそれぞれに対して別々の角度で光学経
路を設定するために所定位置を基準点として所定角度で
傾いた反射鏡と、反射鏡から反射した虹彩イメージを屈
折させるレンズと、虹彩イメージを含む光学信号を電気
的信号に変換させる撮像素子とを含むことを特徴とする
両目虹彩イメージ獲得装置。 - 【請求項4】 前記撮像素子ではMOSが使われること
を特徴とする請求項3記載の両目虹彩イメージ獲得装
置。 - 【請求項5】 前記撮像素子としてはCCDが使われる
ことを特徴とする請求項3記載の両目虹彩イメージ獲得
装置。 - 【請求項6】 前記反射鏡の一方側または両側が、撮像
素子に結像する両目の虹彩イメージを接近させるため
に、両目の虹彩イメージが撮像素子に入射される方向と
反対の方向に傾いていることを特徴とする請求項3記載
の両目虹彩イメージの集束装置。 - 【請求項7】 前記基準点は反射鏡の中心位置であるこ
とを特徴とする請求項3記載の両目虹彩イメージの集束
装置。 - 【請求項8】 両目の虹彩イメージがユーザを認証する
ために使われる両目虹彩イメージ認識方法において、撮
像素子に結ばれる両目の虹彩イメージの間の距離が短く
なるように、両目の虹彩イメージとして結像されるそれ
ぞれの光がそれぞれのイメージの間隔が狭くなる角度で
反射させられることを特徴とする両目虹彩イメージ認識
方法。
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