JP2004005167A

JP2004005167A - 目位置特定方法および装置

Info

Publication number: JP2004005167A
Application number: JP2002159546A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishihara; 石原　健
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】認証時の目画像獲得において、高い精度で目位置を特定する。
【解決手段】認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、前記目画像から瞳孔と虹彩のそれぞれの中心と径を検出し（Ｓ１１、Ｓ１２）、前記瞳孔の中心が前記虹彩の径に含まれ（Ｓ１３）、かつ前記虹彩の中心が前記瞳孔の径に含まれる（Ｓ１４）ことを目位置を特定するための条件にする。この構成により、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなり、高い精度で目位置を特定することができる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、虹彩を利用した認証装置や網膜を利用した認証装置など（以下、虹彩認証装置と記す）で必要とされる目画像獲得を行うための目位置特定方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の虹彩認証装置は、ユーザの意思あるいは自動フォーカス機能によって目の位置を合わせて、連続的に画像を取り込み、所定のフォーカス判定値以上の値が検出された時の画像を確定データとして、認証する機能を備えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の虹彩認証装置では、目のみならず、眼鏡、眉毛、鼻などにフォーカスが合うことも多く、また目の位置に対するフォーカスが不十分であり、目とは異なる画像を獲得することが多いという問題があった。さらに、取り込まれた目画像全体に対し、画像処理により目の位置を特定する際、睫毛などの影響により目の位置を正確に検出特定しづらいという問題があった。また、複雑な目位置特定のための演算処理を実行するために、目位置特定の時間が長くなり、また、目位置特定後に行われる認証処理を含めた全体の時間が長くなるという問題があった。
【０００４】
本発明の目位置特定方法および装置は、目位置特定に関する上記問題点を解決するためになされたもので、認証時の目画像獲得において、高い精度で目位置を特定することを目的とするものである。また、目位置特定の時間や、処理全体の時間を短縮することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、前記目画像から瞳孔と虹彩のそれぞれの中心と径を検出し、前記瞳孔の中心が前記虹彩の径に含まれ、かつ前記虹彩の中心が前記瞳孔の径に含まれることを目位置を特定するための条件にする。
【０００６】
上記構成により、瞳孔および虹彩の有無に加え、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係を判定することで、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなり、高い精度で目位置を特定することができる。
【０００７】
本発明の目位置特定方法は、請求項１記載の目位置特定方法において、前記瞳孔の中心が前記虹彩の径に含まれ、かつ前記瞳孔の円周上の任意点が前記虹彩の径の内側に含まれることを目位置を特定するための条件にする。
【０００８】
上記構成により、瞳孔および虹彩の有無、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係の判定に加え、瞳孔円周上の任意点が虹彩円内に存在するかを判定することで、さらに高い精度で目位置を特定することができる。
【０００９】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、瞳孔領域の任意点の輝度値と虹彩領域の任意点の輝度値との所定の輝度差および前記虹彩領域の任意点の輝度値と強膜領域の任意点の輝度値との所定の輝度差を条件にして目位置を特定するための条件にする。
【００１０】
上記構成により、瞳孔領域内の任意点の輝度値と虹彩領域内の輝度値との間の輝度差および虹彩領域内の任意点の輝度値と強膜（白目）領域の輝度値との間の輝度差に基づき生体眼としての瞳孔および虹彩の有無を判定することで、目以外の誤った画像を認証処理の対象と認識することがなくなり、高い精度で目位置を特定することができる。
【００１１】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、瞳孔領域の任意点の輝度値と虹彩領域の任意点の輝度値との所定の輝度変化率および前記虹彩領域の任意点の輝度値と強膜領域の任意点の輝度値との所定の輝度変化率を条件にして目位置を特定するための条件にする。
【００１２】
上記構成により、瞳孔領域内の任意点の輝度値と虹彩領域内の輝度値との間の輝度変化率および虹彩領域内の任意点の輝度値と強膜（白目）領域の輝度値との間の輝度変化率に基づき生体眼としての瞳孔および虹彩の有無を判定するため、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなり、高い精度で目位置を特定することができる。
【００１３】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、瞳孔の中心が虹彩の右半径から左半径に含まれ、虹彩の中心が瞳孔の右半径から左半径に含まれ、瞳孔の右半径が虹彩の右半径より小さく、瞳孔の左半径が虹彩の左半径より小さく、瞳孔の上半径が虹彩の上半径より小さく、瞳孔の下半径が虹彩の下半径より小さいことの少なくとも１つを目位置を特定するための条件にする。
【００１４】
上記構成により、瞳孔および虹彩の有無に加え、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係が適正であるかを判定するため、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなり、高い精度で目位置を特定することができるる。
【００１５】
本発明の目位置特定方法は、請求項１から６のいずれか１項記載の目位置特定方法において、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、前記目画像を複数の短冊状に分解し、各短冊毎に抽出した画像中心座標に基づいて真の画像中心を抽出し目位置を特定する。
【００１６】
上記構成により、正確な画像中心を抽出するため、以降の目位置特定処理において高い精度で目位置の特定を行うことができる。
【００１７】
本発明の目位置特定方法は、請求項１記載の目位置特定方法において、強膜の領域を検出することを生体眼としての目位置を特定する条件にする。
【００１８】
上記構成により、瞳孔および虹彩の有無、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係の判定に加え、強膜（白目）の領域の有無を判定する機能を備えるため、さらに高い精度で目位置を特定することができる。
【００１９】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、前記目位置の画像を、獲得する目画像の範囲を変えて行う複数回の処理により特定する。
【００２０】
上記構成により、範囲を変えて複数回の目位置特定を行うため、さらに高い精度で目位置を特定することができる。
【００２１】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、前記目位置の画像の欠落領域の第１の境界線を検出し、前記第１の境界線が虹彩領域あるいは瞳孔領域と重なる領域の第２の境界線を仮想生成し、前記第２の境界線と虹彩領域の境界線とで画定される有効領域が認証可能な面積かを判定する。
【００２２】
上記構成により、反射光や雑音等により目画像の一部が欠落して認証処理が困難な場合は、認証処理の対象となる目画像を特定する前に、予め認証可能かを判定し、必要であれば再度目画像獲得処理を促すことで、認証不能な目画像に基づいて認証を行うことがなくなり、認証時間を短縮することができる。
【００２３】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、瞳孔および虹彩を中心とする領域に限定したフォーカス判定を行った後、前記目画像を獲得する。
【００２４】
上記構成により、フォーカス判定の対象を瞳孔および虹彩を中心とする領域に限定することで、認証処理に不要な目以外の領域の画像を獲得することがなくなり、また、瞳孔および虹彩を中心としたフォーカス判定を行うことができるため、高い精度で目位置を特定することができる。
【００２５】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、前記目画像に対し、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて検出した境界線に基づいて瞳孔および虹彩の有無を検出する。
【００２６】
上記構成により、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて瞳孔と虹彩との境界あるいは虹彩と強膜（白目）との境界を検出することで、座標演算を行うことなく瞳孔および虹彩の有無を判定することができるため、目位置特定の時間を短縮することができる。
【００２７】
本発明の目位置特定方法は、認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、前記目画像に対して、予め目の形状に合わせて用意した特定のテンプレートを目位置を中心に配置し、該テンプレート領域外をマスクする。
【００２８】
上記構成により、目の形状に合わせたテンプレートを用いて獲得した画像からテンプレート領域外をマスクすることで、目の周辺に位置する雑音成分の原因となる睫毛等を除去して、瞳孔および虹彩の位置検出の精度を向上させ、高い精度で目位置を特定することができる。
【００２９】
本発明の認証装置は、請求項１から１４のいずれか１項記載の目位置特定方法を用いて特定した目位置の画像に対して認証を行う。この構成により、高い精度で特定した目位置に対して認証処理を行うことで、認証精度が向上する。また、目位置特定の時間が短縮されるため、認証処理を含めた処理全体の時間を短縮することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
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。
図１は本発明の第１の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージを示す図、図２は目画像の座標を示す図である。図１および図２に示すように、目画像獲得は、人の目に対して特定した瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ０，ｙ＿ｐ０）１、虹彩中心座標（ｘ＿ｉ０，ｙ＿ｉ０）２、瞳孔円周上の任意点座標（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）３および虹彩円周上の任意点座標（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）４に基づいて行う。図３は、第１の実施形態の目位置特定方法を行うための虹彩認証装置の構成を示す図、図４は目位置特定方法の処理の流れを示す図である。
【００３１】
図３に示すように、レンズ１１および撮像素子１２により取り込まれた画像データは、画像処理部１３で認証処理の対象となる目画像決定処理が行われ、その後、認証処理部１８で虹彩解析または瞳孔解析に基づく認証処理が行われる。画像処理部１３は、フォーカス判定部１４、画像獲得部１５、瞳孔と虹彩のそれぞれの中心位置と径を検出する機能を有する目位置特定部１６および認証処理の対象となる画像を決定する認証処理画像決定部１７で構成される。目位置特定部１６は、上記機能に加えて以降の実施形態に記載された機能を有し、第１の実施形態では瞳孔と虹彩のそれぞれの中心位置と径を比較する機能を有する。
【００３２】
図４に示すように、目位置特定部１６の処理は、瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）および径（ｒｐ）の検出（Ｓ１１）および虹彩中心座標（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）および径（ｒｉ）の検出（Ｓ１２）を行い、その後、瞳孔中心が虹彩の径に含まれるかを判断し（ｘ＿ｉ０−ｒｉ＜ｘ＿ｐ０＜ｘ＿ｉ０＋ｒｉ，ｙ＿ｉ０−ｒｉ＜ｙ＿ｐ０＜ｙ＿ｉ０＋ｒｉ）（Ｓ１３）、虹彩中心が瞳孔の径に含まれるかを判断する（ｘ＿ｐ０−ｒｐ＜ｘ＿ｉ０＜ｘ＿ｐ０＋ｒｐ，ｙ＿ｐ０−ｒｐ＜ｙ＿ｉ０＜ｙ＿ｐ０＋ｒｐ）（Ｓ１４）。瞳孔中心が虹彩の径に含まれ、かつ虹彩中心が瞳孔の径に含まれることを目位置を特定するための条件とする。
【００３３】
図１に示したように、人の目画像であると認識するためには、虹彩領域内に瞳孔が位置している必要があるが、第１の実施形態によれば、目位置特定部１６において、瞳孔および虹彩の有無に加え、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係を判定する機能を備えるため、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなる。
【００３４】
図５は本発明の第２の実施形態の目位置特定方法の処理の流れを示す図である。第２の実施形態では、第１の実施形態の処理に加え、瞳孔円周上の任意点が虹彩円内に存在するかを判定する（Ｓ１５）。この判定は、瞳孔中心と瞳孔円周上の任意点との距離ａと、虹彩中心と虹彩円周上の任意点との距離ｂとを比較し、ａ＜ｂの関係にあることを条件に行う。ここで、ａ＝√（（ｘ＿ｐ−ｘ＿ｐ０）^２＋（ｙ＿ｐ−ｙ＿ｐ０）^２）、ｂ＝√（（ｘ＿ｉ−ｘ＿ｉ０）^２＋（ｙ＿ｉ−ｙ＿ｉ０）^２）である。
【００３５】
図１に示すように、人の目画像であると認識するためには、虹彩領域内に瞳孔が位置している必要があるが、第２の実施形態によれば、目位置特定部１６において、瞳孔および虹彩の有無、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係の判定に加え、瞳孔円周上の任意点が虹彩円内に存在するかを判定する機能を備えるため、さらに高い精度で目画像を認識することができる。
【００３６】
図６は本発明の第３の実施形態の目位置特定方法の処理の流れを示す図である。第３の実施形態では、瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）および径（ｒｐ）を検出して瞳孔領域の抽出（Ｓ１６）および虹彩中心座標（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）および径（ｒｉ）を検出して虹彩領域の抽出（Ｓ１７）を行う。その後、瞳孔領域内の任意点の輝度値と虹彩領域内の輝度値とを比較し、輝度差が所定の範囲内かの判定を行い（Ｓ１８）、虹彩領域内の任意点の輝度値と強膜（白目）領域の輝度値とを比較し、輝度差が所定の範囲内かの判定を行う（Ｓ１９）。
【００３７】
図１に示すように、人の目画像であると認識するためには、強膜（白目）領域と虹彩との間に輝度差があり、かつ虹彩と瞳孔との間に輝度差がある必要があるが、第３の実施形態によれば、目位置特定部１６において、瞳孔領域内の任意点の輝度値と虹彩領域内の輝度値との間の輝度差および虹彩領域内の任意点の輝度値と強膜（白目）領域の輝度値との間の輝度差に基づき生体眼としての瞳孔および虹彩の有無を判定する機能を備えるため、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなる。
【００３８】
図７は本発明の第４の実施形態の目位置特定方法の処理の流れを示す図である。第４の実施形態では、瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）および径（ｒｐ）を検出して瞳孔領域の抽出（Ｓ１６）および虹彩中心座標（ｘ＿ｉ０，ｙ＿ｉ０）および径（ｒｉ）を検出して虹彩領域の抽出（Ｓ１７）を行う。その後、瞳孔領域内の任意点の輝度値と虹彩領域内の輝度値とを比較し、輝度変化率が所定の範囲内かの判定を行い（Ｓ１８）、虹彩領域内の任意点の輝度値と強膜（白目）領域の輝度値とを比較し、輝度変化率が所定の範囲内かの判定を行う（Ｓ１９）。
【００３９】
図１に示すように、人の目画像であると認識するためには、強膜（白目）領域と虹彩との間の輝度差および虹彩と瞳孔との間の輝度差があり、かつこられの輝度差が所定の変化率である必要があるが、第４の実施形態によれば、目位置特定部１６において、瞳孔領域内の任意点の輝度値と虹彩領域内の輝度値との間の輝度変化率および虹彩領域内の任意点の輝度値と強膜（白目）領域の輝度値との間の輝度変化率に基づき生体眼としての瞳孔および虹彩の有無を判定する機能を備えるため、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなる。
【００４０】
図８は本発明の第５の実施形態の目位置特定方法における目画像の座標を示す図である。図８に示すように、目画像獲得は、人の目に対して特定した瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ０，ｙ＿ｐ０）１、虹彩中心座標（ｘ＿ｉ０，ｙ＿ｉ０）２に加え、瞳孔水平右半径（ｒｐ＿ｒ）１９、瞳孔水平左半径（ｒｐ＿ｌ）２０、虹彩水平右半径（ｒｉ＿ｒ）２１、虹彩水平左半径（ｒｉ＿ｌ）２２、瞳孔垂直上半径（ｒｐ＿ｕ）２３、瞳孔垂直下半径（ｒｐ＿ｄ）２４、虹彩垂直上半径（ｒｉ＿ｕ）２５および虹彩垂直下半径（ｒｉ＿ｄ）２６に基づいて行う。図９は、第５の実施形態の目位置特定方法の処理の流れを示す図である。ここで、瞳孔半径ｒｐ＝ｒｐ＿ｒ＋ｒｐ＿ｌ（ｒｐ＿ｕ＋ｒｐ＿ｄ）、虹彩半径ｒｉ＝ｒｉ＿ｒ＋ｒｉ＿ｌ（ｒｉ＿ｕ＋ｒｉ＿ｄ）である。
【００４１】
図９に示すように、第５の実施形態では、瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ）および瞳孔水平右半径（ｒｐ＿ｒ）、瞳孔水平左半径（ｒｐ＿ｌ）、瞳孔垂直上半径（ｒｐ＿ｕ）、瞳孔垂直下半径（ｒｐ＿ｄ）の検出（Ｓ２２）ならびに虹彩中心座標（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）および虹彩水平右半径（ｒｉ＿ｒ）、虹彩水平左半径（ｒｉ＿ｌ）、虹彩垂直上半径（ｒｉ＿ｕ）、虹彩垂直下半径（ｒｉ＿ｄ）の検出（Ｓ２３）を行い、その後、瞳孔中心が虹彩水平右半径から左半径に含まれるかを判断し（ｘ＿ｉ０−ｒｉ＜ｘ＿ｐ０＜ｘ＿ｉ０＋ｒｉ，ｙ＿ｉ０−ｒｉ＜ｙ＿ｐ０＜ｙ＿ｉ０＋ｒｉ）（Ｓ２４）、虹彩中心が瞳孔水平右半径から左半径に含まれるかを判断し（ｘ＿ｐ０−ｒｐ＜ｘ＿ｉ０＜ｘ＿ｐ０＋ｒｐ，ｙ＿ｐ０−ｒｐ＜ｙ＿ｉ０＜ｙ＿ｐ０＋ｒｐ）（Ｓ２５）、瞳孔水平右半径が虹彩水平右半径より小さく（ｒｐ＿ｒ＜ｒｉ＿ｒ）、瞳孔水平左半径が虹彩水平左半径より小さく（ｒｐ＿ｌ＜ｒｉ＿ｌ）、かつ瞳孔垂直上半径が虹彩垂直上半径より小さく（ｒｐ＿ｕ＜ｒｉ＿ｕ）、瞳孔垂直下半径が虹彩垂直下半径より小さいかを判断する（ｒｐ＿ｄ＜ｒｉ＿ｄ）（Ｓ２６）。瞳孔中心が虹彩水平右半径から左半径に含まれ、虹彩中心が瞳孔水平右半径から左半径に含まれ、かつ瞳孔水平右半径が虹彩水平右半径より小さく、瞳孔水平左半径が虹彩水平左半径より小さく、瞳孔垂直上半径が虹彩垂直上半径より小さく、瞳孔垂直下半径が虹彩垂直下半径より小さいことを条件に虹彩領域内に瞳孔があると判定し、このときの目画像を認証処理の対象とする。
【００４２】
図１に示したように、人の目画像であると認識するためには、虹彩領域内に瞳孔が位置している必要があるが、第５の実施形態によれば、目位置特定部１６において、瞳孔および虹彩の有無に加え、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係が適正であるかを判定する機能を備えるため、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなる。
【００４３】
図１０は本発明の第６の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージを示す図である。図１０に示すように、目画像獲得は、人の目に対して特定した瞳孔中心座標（ｘ＿ｐ０，ｙ＿ｐ０）、虹彩中心座標（ｘ＿ｉ０，ｙ＿ｉ０）、瞳孔円周上の任意点座標および虹彩円周上の任意点座標に加え、雑音成分を除去するために複数の短冊状に分割した検出範囲２７に基づいて行う。図１１は、第６の実施形態の目位置特定方法の処理の流れを示す図である。
【００４４】
図１１に示すように、第６の実施形態では、瞳孔中心座標（（ｘ＿ｐ，ｙ＿ｐ））および径（ｒｐ）の検出（Ｓ１１）および虹彩中心座標（ｘ＿ｉ，ｙ＿ｉ）および径（ｒｉ）の検出（Ｓ１２）を行う前に、画像を短冊状に分解する（Ｓ２７）。その後、各短冊毎に抽出した画像中心座標に基づいて真の画像中心を抽出し（Ｓ２８）、目位置を特定する（Ｓ２９）。例えば、各短冊毎に抽出した複数の画像中心から多数決で決定した画像中心を真の画像中心とする。
【００４５】
第６の実施形態によれば、目位置特定部１６において、正確な画像中心を抽出する機能を備えるため、以降の目位置特定処理において精度の高い検出が可能となる。
【００４６】
図１２は本発明の第７の実施形態の目位置特定方法の処理の流れを示す図である。第７の実施形態では、第１の実施形態に加え、強膜（白目）の領域の有無を判定する（Ｓ３０）。
【００４７】
第７の実施形態によれば、目位置特定部１６において、瞳孔および虹彩の有無、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係の判定に加え、強膜（白目）の領域の有無を判定する機能を備えるため、さらに高い精度で目画像を認識することができる。
【００４８】
図１３は本発明の第８の実施形態の目位置特定方法の処理の流れを示す図である。第８の実施形態では、目位置特定部１６において、瞳孔あるいは虹彩のそれぞれの中心と位置の検出結果に基づき、獲得する目画像の範囲を変えて複数回の目位置特定処理を行う（Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３）。この場合、眉毛やほくろなど明らかに目画像とは異なる画像が含まれている場合は、これらの画像を使用せずに認証処理画像を決定する。
【００４９】
第８の実施形態によれば、目位置特定部１６において、範囲を変えて複数回の目位置特定を行う機能を備えるため、さらに高い精度で目画像を認識することができる。
【００５０】
図１４は本発明の第９の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージを示す図、図１５は目画像の座標を示す図、図１６は目位置特定方法の処理の流れを示す図である。図１４および図１５に示すように、第９の実施形態では、虹彩あるいは瞳孔における反射光や雑音等により目画像の一部が欠落したときの目位置特定を行う。図１４において、目画像の欠落領域は、目画像のうちの瞳孔領域および虹彩領域の一部に存在し、図１５の座標において、欠落領域の境界線Ｉａ、欠落領域と虹彩領域あるいは瞳孔領域と重なる領域の境界線Ｉｂ、虹彩領域の境界線Ｉｃで示される。
【００５１】
図１６に示すように、目位置を特定した目画像に対して、反射光などにより欠落した領域の境界線Ｉａを検出し（Ｓ３４）、境界線Ｉａが虹彩領域あるいは瞳孔領域と重なる領域の境界線Ｉｂを仮想生成する（Ｓ３５）。境界線Ｉｂと虹彩領域の境界線Ｉｃとで画定される有効領域が認証可能な面積かを判定する（Ｓ３６）。認証可能な面積と判定した場合は、このときの目画像を認証処理の対象とする。認証可能な面積は、要求される認証精度に応じて変わり、低い認証精度の場合は虹彩領域を完全に特定できなくてもよいため、認証可能な面積は小さい。一方、高い認証精度の場合は虹彩領域をほぼ完全に特定する必要があるため、認証可能な面積は大きい。また、誤認識を許容できる範囲に認証可能な面積を設定するようにしてもよい。
【００５２】
第９の実施形態によれば、反射光や雑音等により目画像の一部が欠落して認証処理が困難な場合は、目位置特定部１６において、認証処理の対象となる目画像を特定する前に、予め認証可能かを判定し、必要であれば再度目画像獲得処理を促す機能を備えることで、不要な認証を行うことがなくなる。
【００５３】
図１７は本発明の第１０の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージを示す図である。第１０の実施形態では、フォーカス判定部１４において、瞳孔および虹彩を中心とする領域（フォーカス判定エリア２９）に限定したフォーカス演算を行い、フォーカス判定を行う。
【００５４】
第１０の実施形態によれば、フォーカス判定部１４において、フォーカス判定の対象を瞳孔および虹彩を中心とする領域に限定すること、認証処理に不要な目以外の領域の画像を獲得することがなくなり、また、瞳孔および虹彩を中心としたフォーカス判定を行うことができる。
【００５５】
図１８は第１１の実施形態の目位置特定方法の目画像の座標を示す図、図１９は目位置特定方法の処理の流れを示す図である。第１１の実施形態では、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて獲得した画像の中から瞳孔と虹彩との境界あるいは虹彩と強膜（白目）との境界を検出する。
【００５６】
図１９に示すように、目位置特定部１６の処理は、まず、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて、獲得した画像の中から境界線を検出し（Ｓ３７）、検出した境界線が弧状であれば瞳孔と虹彩との境界線と判断する（Ｓ３８）。次に、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて、獲得した画像の中から境界線を検出し（Ｓ３９）、検出した境界線が弧状であれば虹彩と強膜（白目）との境界線と判断する（Ｓ４０）。輝度値の変化率は、瞳孔と虹彩および虹彩と強膜（白目）のそれぞれの境界線を検出するために予め設定される。
【００５７】
第１１の実施形態によれば、目位置特定部１６において、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて瞳孔と虹彩との境界あるいは虹彩と強膜（白目）との境界を検出する機能を備えることで、座標演算を行うことなく瞳孔および虹彩の有無を判定することができる。
【００５８】
図２０は第１２の実施形態の目位置特定方法の目画像のイメージを示す図である。第１２の実施形態では、予め目の形状に合わせて用意した特定のテンプレート３２を、獲得した画像に対して目位置を中心に配置しテンプレート領域外をマスクする。
【００５９】
第１２の実施形態によれば、目位置特定部１６において、目の形状に合わせたテンプレートを用いて獲得した画像からテンプレート領域外をマスクする機能を備えることで、目の周辺に位置する雑音成分の原因となる睫毛等を除去して、瞳孔および虹彩の位置検出の精度を向上させ、高い精度で目画像を認識することができる。
【００６０】
図２１は本発明の第１３の実施形態の目位置特定方法を行うための虹彩認証装置の構成を示している。第１３の実施形態では、目位置特定部１６で特定した目位置情報をフォーカス判定部１４へフィードバックする。
【００６１】
第１３の実施形態に示した虹彩認証装置を適用することで、フォーカス判定部１４でのフォーカス判定精度が向上するため、瞳孔および虹彩の位置検出精度が向上する。従って、高い精度で瞳孔および虹彩の有無の判定、位置関係の判定、生体眼の検出を行うことができ、目以外の誤った画像を認証処理の対象と認識することがなくなる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、瞳孔および虹彩の有無に加え、虹彩領域内に存在する瞳孔の位置関係を判定することで、目以外の誤った画像を認証処理の対象とすることがなくなり、高い精度で目位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージ。
【図２】本発明の第１の実施形態の目位置特定方法における目画像の座標。
【図３】本発明の第１の実施形態の目位置特定方法を行うための認証装置。
【図４】本発明の第１の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図７】本発明の第４の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図８】本発明の第５の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージ。
【図９】本発明の第５の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第６の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージ。
【図１１】本発明の第６の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第７の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第８の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図１４】本発明の第９の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージ。
【図１５】本発明の第９の実施形態の目位置特定方法における目画像の座標。
【図１６】本発明の第９の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図１７】本発明の第１０の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージ。
【図１８】本発明の第１１の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージ。
【図１９】本発明の第１１の実施形態の目位置特定方法を示すフローチャート。
【図２０】本発明の第１２の実施形態の目位置特定方法における目画像のイメージ。
【図２１】本発明の第１３の実施形態の認証装置。
【符号の説明】
１　　瞳孔中心座標
２　　虹彩中心座標
３　　瞳孔円周上の任意点座標
４　　虹彩円周上の任意点座標
５　　強膜（白目）
８　　睫毛
９　　上瞼
１０　下瞼
１１　レンズ
１２　撮像素子
１３　画像処理部
１４　フォーカス判定部
１５　画像獲得部
１６　目位置特定部
１７　認証処理画像決定部
１８　認証処理部
１９　瞳孔水平右半径
２０　瞳孔水平左半径
２１　虹彩水平右半径
２２　虹彩水平左半径
２３　瞳孔垂直上半径
２４　瞳孔垂直下半径
２５　虹彩垂直上半径
２６　虹彩垂直下半径
２７　検出範囲
２８　反射光による目画像の欠落領域
２９　フォーカス判定エリア
３１　画素
３２　テンプレート

Claims

認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
前記目画像から瞳孔と虹彩のそれぞれの中心と径を検出し、前記瞳孔の中心が前記虹彩の径に含まれ、かつ前記虹彩の中心が前記瞳孔の径に含まれることを目位置を特定するための条件にすることを特徴とする目位置特定方法。
前記瞳孔の中心が前記虹彩の径に含まれ、かつ前記瞳孔の円周上の任意点が前記虹彩の径の内側に含まれることを目位置を特定するための条件にすることを特徴とする請求項１記載の目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
瞳孔領域の任意点の輝度値と虹彩領域の任意点の輝度値との所定の輝度差および前記虹彩領域の任意点の輝度値と強膜領域の任意点の輝度値との所定の輝度差を条件にして目位置を特定するための条件にすることを特徴とする目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
瞳孔領域の任意点の輝度値と虹彩領域の任意点の輝度値との所定の輝度変化率および前記虹彩領域の任意点の輝度値と強膜領域の任意点の輝度値との所定の輝度変化率を条件にして目位置を特定するための条件にすることを特徴とする目位置特定方法。
前記目位置が生体眼としての目位置であることを特徴とする請求項３または４記載の目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
瞳孔の中心が虹彩の右半径から左半径に含まれ、虹彩の中心が瞳孔の右半径から左半径に含まれ、瞳孔の右半径が虹彩の右半径より小さく、瞳孔の左半径が虹彩の左半径より小さく、瞳孔の上半径が虹彩の上半径より小さく、瞳孔の下半径が虹彩の下半径より小さいことの少なくとも１つを目位置を特定するための条件にすることを特徴とする目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
前記目画像を複数の短冊状に分解し、各短冊毎に抽出した画像中心座標に基づいて真の画像中心を抽出し目位置を特定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の目位置特定方法。
強膜の領域を検出することを生体眼としての目位置を特定する条件にすることを特徴とする請求項１記載の目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
前記目位置の画像を、獲得する目画像の範囲を変えて行う複数回の処理により特定することを特徴とする目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
前記目位置の画像の欠落領域の第１の境界線を検出し、前記第１の境界線が虹彩領域あるいは瞳孔領域と重なる領域の第２の境界線を仮想生成し、前記第２の境界線と虹彩領域の境界線とで画定される有効領域が認証可能な面積かを判定することを特徴とする目画像特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
瞳孔および虹彩を中心とする領域に限定したフォーカス判定を行った後、前記目画像を獲得することを特徴とする目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
前記目画像に対し、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて検出した境界線に基づいて瞳孔および虹彩の有無を検出することを特徴とする目位置特定方法。
前記境界線が弧状であるときに前記瞳孔および虹彩の有無を検出することを特徴とする請求項１２記載の目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定方法において、
前記目画像に対して、予め目の形状に合わせて用意した特定のテンプレートを目位置を中心に配置し、該テンプレート領域外をマスクすることを特徴とする目位置特定方法。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
前記目画像から瞳孔と虹彩のそれぞれの中心と径を検出し、前記瞳孔の中心が前記虹彩の径に含まれ、かつ前記虹彩の中心が前記瞳孔の径に含まれることを条件にして目位置を特定する目位置特定手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
前記目位置特定手段が、前記瞳孔の中心が虹彩の径に含まれ、かつ前記瞳孔の円周上の任意点が虹彩の径の内側に含まれることを条件にすることを特徴とする請求項１５記載の目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
瞳孔領域の任意点の輝度値と虹彩領域の任意点の輝度値との所定の輝度差および前記虹彩領域の任意点の輝度値と強膜領域の任意点の輝度値との所定の輝度差を条件にして目位置を特定する目位置特定手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
瞳孔領域の任意点の輝度値と虹彩領域の任意点の輝度値との所定の輝度変化率および前記虹彩領域の任意点の輝度値と強膜領域の任意点の輝度値との所定の輝度変化率を条件にして目位置を特定する目位置特定手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
前記目位置が生体眼としての目位置であることを特徴とする請求項１７または１８記載の目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
瞳孔の中心が虹彩の右半径から左半径に含まれ、虹彩の中心が瞳孔の右半径から左半径に含まれ、瞳孔の右半径が虹彩の右半径より小さく、瞳孔の左半径が虹彩の左半径より小さく、瞳孔の上半径が虹彩の上半径より小さく、瞳孔の下半径が虹彩の下半径より小さいことの少なくとも１つを条件にして目位置を特定する目位置を特定する目位置特定手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
前記目位置特定手段が、前記目画像を複数の短冊状に分解し、各短冊毎に抽出した画像中心座標に基づいて真の画像中心を抽出し目位置を特定することを特徴とする請求項１５から２０のいずれか１項記載の目位置特定装置。
前記目位置特定手段が、強膜の領域を検出することを条件にして生体眼としての目位置を特定することを特徴とする請求項１３記載の目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
前記目位置の画像を、獲得する目画像の範囲を変えて行う複数回の処理により特定する手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
前記目位置の画像の欠落領域の第１の境界線を検出し、前記第１の境界線が虹彩領域あるいは瞳孔領域と重なる領域の第２の境界線を仮想生成し、前記第２の境界線と虹彩領域の境界線とで画定される有効領域が認証可能な面積かを判定する手段を備えることを特徴とする目画像特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
瞳孔および虹彩を中心とする領域に限定したフォーカス判定を行い目画像を獲得するフォーカス判定手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
前記目画像に対し、隣合う画素の輝度値の変化率を用いて検出した境界線に基づいて瞳孔および虹彩の有無を検出する目位置特定手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
前記境界線が弧状であるときに前記瞳孔および虹彩の有無を検出することを特徴とする請求項２６記載の目位置特定装置。
認証のために獲得した目画像に対して認証対象となる目位置の画像を特定する目位置特定装置において、
前記目画像に対して、予め目の形状に合わせて用意した特定のテンプレートを目位置を中心に配置し、該テンプレート領域外をマスクする目位置特定手段を備えることを特徴とする目位置特定装置。
請求項１から１４のいずれか１項記載の目位置特定方法を用いて特定した目位置の画像に対して認証を行う認証装置。