JP5365214B2 - 画像処理装置、生体認証装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

画像処理装置、生体認証装置、画像処理方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、画像処理装置、生体認証装置、画像処理方法及びプログラムに係り、更に詳しくは、眼のデジタル画像に対する画像処理を行う画像処理装置、虹彩のパターンを用いて認証を行う生体認証装置、眼のデジタル画像に対する画像処理を行うための画像処理方法、コンピュータに眼のデジタル画像に対する画像処理を行わせるためのプログラムに関する。
近年、文字や記号の組み合わせからなるコードやパスワードに代えて、対象者の身体的特徴を用いて認証を行う生体認証技術の研究開発が盛んに行われている。生体認証には、例えば、指紋、手の甲の静脈パターン、眼の虹彩パターン、声紋など、個人相互間で不同な身体的特徴が用いられるのが一般的である。特に、指紋や手の甲の静脈パターンを用いた認証装置は、認証精度が向上し、装置のコストダウンが進むにつれて、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）やパーソナルコンピュータ（PC）など、種々の装置に搭載されるに至っている。
しかしながら、指紋や手の甲の静脈パターンを用いた認証では、対象者が指や手などの身体の一部を装置に接触させるか、ある程度近づける必要がある。このため、最近では眼の虹彩パターンを用いた生体認証技術が注目されている（例えば特許文献１参照）。
特許第３３０７９３６号公報
人の眼球は、静止した物体を注視している場合にも、常時、不随意的に微動していることが知られている。これは、いわゆる固視微動という生理的な現象である。このため、対象者の眼の画像を、インターレース方式のデジタルカメラなどで撮像すると、虹彩や瞳孔の外縁がぶれたような画像となることがある。
そこで、眼の虹彩のパターンを用いた認証を高精度に行うためには、眼球の固視微動による画像のぶれを適切に補正することが要求される。
また、生体認証処理については、一般にある程度の迅速性が要求される。したがって、上述の補正は、迅速に行われることが好ましい。
本発明は、上述の事情の下になされたもので、インターレース方式によって撮像された画像に対する補正を、短時間に精度良く行うことが可能な装置等を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の画像処理装置は、インターレース方式で撮影された、相互に隣接する関係にある第１ライン群と第２ライン群の複数のラインからなる眼の画像に対して補正を行う画像処理装置であって、前記第１ライン群に対して、前記第２ライン群を所定量ずつ相対移動させて、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルと、該第１ライン群に属するピクセルに隣接する前記第２ライン群に属するピクセルとの輝度の差を、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルごとに算出する算出手段と、前記ピクセルごとに算出された輝度の差を積算する積算手段と、前記積算手段による積算値の絶対値が最も小さいときの、前記第１ライン群に対する前記第２ライン群の相対移動量に基づいて、前記第１ライン群と前記第２ライン群とのずれを補正する補正手段と、を備える。
また、本発明の生体認証装置は、虹彩のパターンを用いて認証を行う生体認証装置であって、眼のデジタル画像を撮像する撮像装置と、前記デジタル画像に対して補正処理を行う本発明の画像処理装置と、前記画像処理装置によって補正が行われた前記デジタル画像を用いて生体認証を行う処理装置と、を備える。
また、本発明の画像処理方法は、インターレース方式で撮影された、相互に隣接する関係にある第１ライン群と第２ライン群の複数のラインからなる眼のデジタル画像に対して補正を行うための画像処理方法であって、前記第１ライン群に対して、前記第２ライン群を所定量ずつ相対移動させて、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルと、該第１ライン群に属するピクセルに隣接する前記第２ライン群に属するピクセルとの輝度の差を、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルごとに算出する工程と、前記ピクセルごとに算出された輝度の差を積算する工程と、前記積算手段による積算値の絶対値が最も小さいときの、前記第１ライン群に対する前記第２ライン群の相対移動量に基づいて、前記第１ライン群と前記第２ライン群とのずれを補正する工程と、を含む。
また、本発明のプログラムは、コンピュータを、インターレース方式で撮影された、相互に隣接する関係にある第１ライン群と第２ライン群の複数のラインからなる眼のデジタル画像の前記第１ライン群に対して、前記第２ライン群を所定量ずつ相対移動させて、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルと、該第１ライン群に属するピクセルに隣接する前記第２ライン群に属するピクセルとの輝度の差を、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルごとに算出する算出手段と、前記ピクセルごとに算出された輝度の差を積算する積算手段と、前記積算手段による積算値の絶対値が最も小さいときの、前記第１ライン群に対する前記第２ライン群の相対移動量に基づいて、前記第１ライン群と前記第２ライン群とのずれを補正する補正手段と、として機能させる。
インターレース方式によって撮像された画像に対する補正を、短時間に精度良く行うことができる。
本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置１のブロック図である。 デジタル画像Ｐを示す図である。 デジタル画像Ｐを簡略化して示して示す画像Ｐ１を示す図である。 二値画像Ｐ２を示す図である。 サンプル画像ＳＡＭＰ１を示す図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、基準ピクセル設定部３２の動作を説明するための図（その１、その２）である。 基準ピクセル設定部３２の動作を説明するための図（その３）である。 基準ピクセル設定部３２の処理により得られる画像Ｐ３を示す図である。 基準ピクセル設定部３２の処理結果を説明するための画像を示す図である。 低輝度ピクセル群ＰＧ１を含む領域ＡＰＸを模式的に示す図である。 補正前の第１ライン群ＬＧ１と第２ライン群ＬＧ２の位置関係を示す図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、算出部３４の動作を説明するための図（その１。その２）である。 相関値の算出方法を説明するための図である。 補正後の第１ライン群ＬＧ１と第２ライン群ＬＧ２の位置関係を示す図である。 瞳孔を構成する低輝度ピクセル群ＰＧ１と、高輝度ピクセル群ＰＧ２とを示す図である。 瞳孔中心位置特定部３８の動作を説明するための図（その１）である。 瞳孔中心位置特定部３８の動作を説明するための図（その２）である。 領域設定部３９の動作を説明するための図（その１）である。 図１９（Ａ）は、領域設定部３９の動作を説明するための図（その２）である。図１９（Ｂ）は、特性曲線ＳＬを示す図である。 虹彩パターン特定部４０の動作を説明するための図である。 照合装置５０の動作を説明するための図（その１）である。 照合装置５０の動作を説明するための図（その２）である。 照合装置５０の動作を説明するための図（その３）である。 本発明の第２の実施形態に係る生体認証装置２のブロック図である。 画像処理装置３０の動作を示すフローチャートである。 画像処理装置３０の変形例を説明するための図である。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図２３を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る生体認証装置１の概略的な構成を示すブロック図である。生体認証装置１は、対象者の虹彩パターンを用いて認証を行う装置であり、撮像装置１０、画像処理装置３０、及び照合装置５０を備えている。
前記撮像装置１０は、例えば近赤外線を含む照明光を照射する照明装置と、赤外線以外の可視光線をカットする赤外線フィルタを有するデジタルカメラを含んで構成されている。また、このデジタルカメラは、例えば、インターレース記録方式で画像を記録するカメラである。
撮像装置１０は、対象者の眼を撮影することにより得られたデジタル画像を、画像処理装置３０へ出力する。図２には、撮像装置１０によって撮像されたデジタル画像Ｐが示されている。図２を見るとわかるように、撮像装置１０では、少なくとも、対象者の虹彩と、その周囲に存在する瞼や睫などの一部が撮像される。また、撮像装置１０では、赤外光を用いた撮像が行われるため、デジタル画像Ｐはグレースケール画像となる。
図３に示される画像Ｐ１は、デジタル画像Ｐについて、虹彩とその周辺に存在する部分の輪郭を、線のみで簡略化して示した画像である。以下の説明は、便宜上、デジタル画像Ｐと、このデジタル画像Ｐに対応した画像Ｐ１を用いて行うものとする。また、デジタル画像Ｐ等の画像については、適宜、紙面横方向をｘ軸方向、紙面縦方向をｙ軸方向とするｘｙ座標系を用いた説明を行う。
図１に戻り、前記画像処理装置３０は、低輝度ピクセル抽出部３１、基準ピクセル設定部３２、ピクセル領域抽出部３３、算出部３４、積算部３５、補正部３６、二値画像生成部３７、瞳孔中心位置特定部３８、領域設定部３９、及び虹彩パターン特定部４０を有している。
前記低輝度ピクセル抽出部３１は、撮像装置１０から出力されたデジタル画像Ｐを構成する複数のピクセルの中から、輝度が所定値以下の低輝度ピクセルを抽出する。低輝度ピクセルの抽出は、例えば、デジタル画像Ｐを二値画像に変換し、この時に現れる輝度が０となるピクセルを抽出することにより行うことができる。一例として図４には、デジタル画像Ｐを、所定の閾値を用いて画像変換することにより得られた二値画像Ｐ２が示されている。低輝度ピクセル抽出部３１は、図４に示される二値画像Ｐ２の黒色部分を構成する低輝度ピクセルを抽出し、抽出結果を含む情報を基準ピクセル設定部３２に出力する。
なお、この時の閾値は、デジタル画像Ｐの撮像条件等によって決定することができる。そして、本実施形態では、二値画像Ｐ２に、虹彩の画像を構成するピクセルが高輝度ピクセルとして現れ、瞳孔の画像を構成するピクセルが低輝度ピクセルとして現れるように、閾値を決定する。このように、閾値を決定することで、二値画像Ｐ２には、主として瞳孔と、睫などの画像を形成していたピクセルが低輝度ピクセルとして現れる。
前記基準ピクセル設定部３２は、抽出された低輝度ピクセルを順次選択し、選択した低輝度ピクセルから所定の距離以内にある複数のピクセルそれぞれに、例えば値１を付与する。以下、この動作について、サンプル画像ＳＡＭＰ１を示す図５を参照しつつ説明する。
図５は、一例として１６行２０列のマトリクス状に配置されたピクセルＰＸ（ｍ、ｎ）からなる画像ＳＡＭＰ１が示されている。なお、ｍは１から１６までの行番を表す整数であり、ｎは１から２０までの列番を表す整数である。この画像ＳＡＭＰ１は、３つの低輝度ピクセルＰＸ（５、１２）、ＰＸ（８、８）、ＰＸ（９、１２）と、それ以外の高輝度ピクセルＰＸからなる二値画像である。基準ピクセル設定部３２は、まず５行目の低輝度ピクセルＰＸ（５、１２）を選択する。そして、図６（Ａ）を参照するとわかるように、低輝度ピクセルＰＸ（５、１２）と、この低輝度ピクセルＰＸ（５、１２）から所定の距離以内にあるピクセルＰＸそれぞれに１を付与する。
次に、基準ピクセル設定部３２は、８行目の低輝度ピクセルＰＸ（８、８）を選択する。そして、図６（Ｂ）を参照するとわかるように、低輝度ピクセルＰＸ（８、８）と、この低輝度ピクセルＰＸ（８、８）から所定の距離以内にあるピクセルＰＸそれぞれに１を付与する。ここで、６行目のピクセルＰＸ（６、１０）と、７行目のピクセルＰＸ（７、１０）については、低輝度ピクセルＰＸ（５、１２）及びＰＸ（８，８）それぞれに対して所定の距離以内にある。このため、当該処理が完了した時点では、付与された値の積算値が２となっている。
次に、基準ピクセル設定部３２は、９行目の低輝度ピクセルＰＸ（９、１２）を選択する。そして、図７を参照するとわかるように、低輝度ピクセルＰＸ（９、１２）と、この低輝度ピクセルＰＸ（９、１２）から所定の距離以内にあるピクセルＰＸそれぞれに１を付与する。ここで、７行目のピクセルＰＸ（７、１０）については、低輝度ピクセルＰＸ（５、１２）、ＰＸ（８，８）、及びＰＸ（９、１２）それぞれに対して所定の距離以内にある。このため、当該処理が完了した時点では、付与された値の積算値が３となっている。基準ピクセル設定部３２は、上述した処理を、画像に含まれる低輝度ピクセルすべてに対して実行する。
画像処理装置３０では、基準ピクセル設定部３２は、二値画像Ｐ２を構成する各低輝度ピクセルに対して、上述の処理を施す。図８には、基準ピクセル設定部３２が、二値画像Ｐ２の黒色部分を構成する低輝度ピクセルに対して上述の処理を行った後の結果を概念的に示す画像Ｐ３が示されている。画像Ｐ３では、基準ピクセル設定部３２によって付与された値の積算値が最も大きいピクセルほど高い濃度で着色された状態で表示されている。
次に、基準ピクセル設定部３２は、付与された値の積算値が最も大きいピクセルを、基準ピクセルＰＸ０に設定し、この基準ピクセルＰＸ０の位置情報をピクセル領域抽出部３３に出力する。この基準ピクセルＰＸ０は、図８に示されるように、画像Ｐ３において最も高い濃度で示されたピクセルの位置と一致する。また、図９は、画像Ｐ１と画像Ｐ３とを重ねて示した図である。図９に示されるように、基準ピクセルＰＸ０の位置は、画像Ｐ１に示される眼の瞳孔の中心とほぼ一致する。
図１０は、デジタル画像Ｐから抽出された、瞳孔の画像を構成する低輝度ピクセル群ＰＧ１を含む領域ＡＰＸを模式的に（輝度情報を考慮せずに）示す図である。ピクセル領域抽出部３３は、基準ピクセルＰＸ０を中心とし、デジタル画像Ｐに含まれる低輝度ピクセルのうち、瞳孔の画像を構成する低輝度ピクセル群ＰＧ１を含む領域ＡＰＸを抽出する。
図１０に示される低輝度ピクセル群ＰＧ１は、眼球の水平方向（ｘ軸方向）の固視微動によって、＋ｘ側及び−ｘ側の外縁に櫛歯状のノイズが発生した瞳孔の画像を構成するピクセル群である。この低輝度ピクセル群ＰＧ１は、図１１を参照するとわかるように、Ｘ軸方向に配列された正方形のピクセルからそれぞれ構成された複数のラインからなる第１ライン群ＬＧ１に属する低輝度ピクセルと、第２ライン群ＬＧ２に属する低輝度ピクセルとから構成されている。
本実施形態の撮像装置１０によって対象者の眼が撮像される場合には、第１ライン群ＬＧ１に属するピクセルに関する情報がまず取得され、次に第２ライン群ＬＧ２に属するピクセルに関する情報が取得される。したがって、対象者の眼の撮像の際に、眼球が動くと、第１ライン群ＬＧ１と第２ライン群ＬＧ２との間で情報のずれが生じてしまう。そこで、画像処理装置３０は、算出部３４、積算部３５、補正部３６を協働させることで、第１ライン群ＬＧ１と第２ライン群ＬＧ２との間の情報のずれの補正（以下、単にインターレース補正という）を実現する。以下、このインターレース補正について説明する。
前記算出部３４は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）を参照するとわかるように、まず、第１ライン群ＬＧ１に対して、第２ライン群ＬＧ２を、初期状態（図１１に示される状態）から、矢印ａによって示される+ｘ方向へ、或いは矢印ｂによって示される−Ｘ方向へ１ピクセル単位で移動させる。同時に、算出部３４は、第２ライン群が１ピクセル分移動するごとに、図１１に示される瞳孔の画像を構成する第１ライン群ＬＧ１に属する低輝度ピクセルそれぞれについて相関値を算出する。
一例として、図１３には、第１ライン群ＬＧ１に属する低輝度ピクセルＰＸＬ１（Ｂ２）に隣接する、第２ライン群ＬＧ２に属するピクセルＰＸＬ２（Ｂ１）及びピクセルＰＸＬ２（Ｂ３）が示されている。なお、ピクセルＰＸＬ２（Ｂ１）及びピクセルＰＸＬ２（Ｂ３）は、低輝度ピクセルである場合もあり、高輝度ピクセルである場合もある。また、低輝度ピクセルＰＸＬ１（Ｂ２）、ピクセルＰＸＬ２（Ｂ１）及びピクセルＰＸＬ２（Ｂ３）の輝度はそれぞれ、Ｂ２、Ｂ１及びＢ３である
算出部３４は、第１ライン群ＬＧ１に属する低輝度ピクセルＰＸＬ１（Ｂ２）それぞれについて、例えば差分フィルタ｛１、−２、１｝を用いて、次式（１）で示される演算を行う。これにより、第１ライン群ＬＧ１に属する低輝度ピクセルＰＸＬ１（Ｂ２）それぞれに対応する相関値Ｖが、第１ライン群ＬＧ１に対する第２ライン群ＬＧ２の移動量ごとに算出される。なお、この相関値Ｖは、低輝度ピクセルＰＸＬ１に隣接するピクセルＰＸＬ２の輝度が大きくなるほど、大きくなる。
Ｖ＝１・Ｂ１−２・Ｂ２＋１・Ｂ３ …（１）
積算部３５は、第１ライン群ＬＧ１に対する第２ライン群ＬＧ２の移動量ごとに、各低輝度ピクセルについて算出された相関値Ｖを積算する。そして、積算値ＶＡを第１ライン群ＬＧ１に対する第２ライン群ＬＧ２の移動量ｄに関連づけて、積算値ＶＡ（ｄ）として補正部３６へ出力する。
補正部３６は、積算値ＶＡ（ｄ）のうちから最も値が小さいものを選択し、この積算値ＶＡ（ｄ）に関連づけられた移動量ｄを特定する。そして、デジタル画像Ｐを構成する第１ライン群ＬＧ１に対して、第２ライン群ＬＧ２を距離ｄだけ移動させることにより、デジタル画像Ｐの補正を行う。これにより、第１ライン群ＬＧ１と第２ライン群ＬＧ２との間の情報のずれが補正され、瞳孔の画像を構成するピクセルは図１１に示される状態から、図１４に示される状態となる。また、図面には示されていないが、瞳孔の画像からインターレースノイズが除去されたときには、虹彩の画像についてもインターレースノイズが除去された状態となっている。以下、画像処理装置３０では、補正されたデジタル画像Ｐに基づいて各部における処理が実行される。
前記二値画像生成部３７は、補正されたデジタル画像Ｐから、二値画像Ｐ２とは別の二値画像Ｐ４を生成する。
一例として、図１５には二値画像Ｐ４に含まれる瞳孔を構成する低輝度ピクセル群ＰＧ１と、高輝度ピクセル群ＰＧ２とが示されている。通常、瞳孔を含む眼の画像を撮影すると、角膜の表面で反射した反射光の影響で、瞳孔を構成するピクセルのうちの一部のピクセルの輝度が高くなってしまう。これにより、二値画像Ｐ４に現れる瞳孔を構成するピクセル群は、低輝度ピクセル群ＰＧ１と、高輝度ピクセル群ＰＧ２とに２分される。したがって、瞳孔の画像を形成するピクセルのうち、高輝度ピクセル群を構成するピクセルの数が増加するにつれて、基準ピクセルＰＸ０の位置が瞳孔中心から大きくずれてしまうことが考えられる。そこで、画像処理装置３０では、二値画像Ｐ４における瞳孔を構成する低輝度ピクセル群ＰＧ１の分布と、基準ピクセルＰＸ０の位置情報とに基づいて、瞳孔の中心位置の検出を行う。
図１６に示されるように、瞳孔中心位置特定部３８は、基準ピクセルＰＸ０を中心とする円Ｃ（１）を設定する。この円Ｃ（１）の半径は、瞳孔の半径よりも十分に小さくなるように設定する。例えば、円Ｃ（１）の半径は、低輝度ピクセル群ＰＧ１のＸ軸方向又はＹ軸方向の分布範囲などを考慮して決定することができる。
次に、瞳孔中心位置特定部３８は、基準ピクセルＰＸ０を中心とし、円Ｃ（１）の半径よりも大きい半径を有する円Ｃ（２）を設定する。
次に、瞳孔中心位置特定部３８は、円Ｃ（１），Ｃ（２）それぞれの面積Ｓ１，Ｓ２と、円Ｃ（１），Ｃ（２）それぞれの内側にある低輝度ピクセルの個数Ｎ１、Ｎ２を算出する。そして、円Ｃ（１）及び円Ｃ（２）の面積の差（Ｓ２−Ｓ１）に対する、それぞれの円内の低輝度ピクセルの個数（Ｎ２−Ｎ１）の比Ｒ１（（Ｎ２−Ｎ１）／（Ｓ２−Ｓ１））を算出する。
次に、瞳孔中心位置特定部３８は、算出した比Ｒ１の値が、所定の値以上であるか否かを判定する。そして、この判定が肯定された場合には、瞳孔中心位置特定部３８は、円Ｃ（２）の半径より大きい半径を有する円Ｃ（３）を設定する。そして、瞳孔中心位置特定部３８は、円Ｃ（２），Ｃ（３）それぞれの面積Ｓ２，Ｓ３と、円Ｃ（２），Ｃ（３）それぞれの内側にある低輝度ピクセルの個数Ｎ２、Ｎ３を算出する。そして、円Ｃ（２）及び円Ｃ（３）の面積の差（Ｓ３−Ｓ２）に対する、それぞれの円内の低輝度ピクセルの個数（Ｎ３−Ｎ２）の比Ｒ２（（Ｎ３−Ｎ２）／（Ｓ３−Ｓ２））を算出する。
瞳孔中心位置特定部３８は、算出した比Ｒ２の値が、所定の値以上であるか否かを判定する。以下、上述の処理を、所定の値以下の比ＲＮが算出されるまで、繰り返し行う。これにより、二値画像Ｐ４の瞳孔の画像上に規定される円はその大きさが、徐々に拡大されていく。
一方、所定の値以下の比ＲＮが算出された場合には、瞳孔中心位置特定部３８は、この時の円Ｃ（Ｎ）を用いて、瞳孔の中心位置を特定する。なお、所定の値以下の比ＲＮが算出される場合とは、例えば、図１６に示されるように、低輝度ピクセル群ＰＧ１及び高輝度ピクセル群ＰＧ２によって規定される領域からはみ出た状態の円Ｃ（４）が設定された場合である。
円Ｃ（１）、Ｃ（２）、及びＣ（３）に関しては、その内部に含まれるピクセルは、瞳孔を形成するピクセルであり、低輝度ピクセル群ＰＧ１又は高輝度ピクセル群ＰＧ２のいずれかに属するピクセルである。この場合には、算出される比Ｒの値はほぼ一定となる。一方、円Ｃ（４）に含まれるピクセルは、瞳孔を形成する低輝度ピクセル群ＰＧ１及び高輝度ピクセル群ＰＧ２に属するピクセル以外のピクセルが含まれる。これらのピクセルは、虹彩の画像を形成する高輝度ピクセルである。このため、円Ｃ（４）の内部に含まれる低輝度ピクセルの数Ｎ４が減少し、結果的に、算出される比Ｒ３（（Ｎ４−Ｎ３）／（Ｓ４−Ｓ３））の値は、所定の値より小さくなる。
次に、瞳孔中心位置特定部３８は、図１７を参照するとわかるように、円Ｃ（４）を基準ピクセルＰＸ０を基準位置として移動させながら、円Ｃ（４）に含まれる低輝度ピクセルの数が最大となったときの円Ｃ（４）の中心位置Ｐ１を探索する。そして、探索した位置Ｐ１を瞳孔中心の位置と特定する。
なお、円Ｃ（１）〜Ｃ（Ｎ）の半径は、例えば、ピクセルの大きさを基準に例えば１ピクセルから数ピクセル分だけ異なるように設定することが考えられる。また、瞳孔中心の検出精度は、円Ｃ（Ｎ−１）の半径と、円Ｃ（Ｎ）の半径との差が小さくなるほど向上する。
前記領域設定部３９は、図１８に示されるように、画像Ｐ１上に位置Ｐ１が原点となるＸＹ座標系を定義する。そして、画像Ｐ１上に位置Ｐ１を起点とし、Ｘ軸と１５度の角度をなす直線Ｌ１、Ｌ２とによって規定される三角形の領域Ｆ１と領域Ｆ２とを規定する。次に、図１９（Ａ）に示されるように、領域設定部３９は、領域Ｆ１を、Ｘ軸と直線Ｌ１とで規定される角を中心角とする複数の円弧によって区分することで、複数の円弧状の微小領域を設定する。また、領域Ｆ２を、Ｘ軸と直線Ｌ２とで規定される角を中心角とする複数の円弧によって区分することで、複数の円弧状の微小領域を設定する。
図１９（Ｂ）には、位置ｘと、円弧状の微小領域の輝度の平均値との関係を示す特性曲線ＳＬが示されている。前記虹彩パターン特定部３６は、領域Ｆ１又は領域Ｆ２に属する微小領域ごとに、微小領域に含まれるピクセルの輝度の平均値を算出する。そして、微小領域のＸ軸上の位置と対応する輝度の平均値との関係を表す特性曲線ＳＬを算出する。次に、この特性曲線ＳＬの変化度合いに基づいて、Ｘ軸と虹彩の外縁との交点のＸ座標Ａ、Ｄを求める。
交点のＸ座標Ａ、Ｄは、例えば、特性曲線ＳＬをＸ軸上の位置ｘで微分して得られた微分値と、所定の閾値とを比較することで特定することができる。図１９（Ｂ）の特性曲線ＳＬを参照するとわかるように、一般に、虹彩の領域と白目の境界では輝度の平均値の変化度合に連続性が見られる。また、虹彩の領域から白目の領域に変わる領域では、輝度の平均値の変化度合いは他の部分よりも大きくなる。この性質を利用することにより、特性曲線ＳＬの微分値を用いて、Ｘ軸と虹彩の外縁との交点のＸ座標Ａ、Ｄをほぼ正確に求めることができる。
そして、虹彩パターン特定部３６は、図２０を参照するとわかるように、画像Ｐ１上の位置Ｐ１を中心とする円Ｃ（４）と、例えば中心がＸ軸上に位置し、ＸＹ座標系における点（Ａ、０）と、点（Ｄ、０）とを通る円Ｃｑ（０）、すなわち、点（（Ａ＋Ｄ）／２、０）を中心Ｑ０とし、半径（Ｄ−Ａ）／２の円Ｃｑ（０）とで規定される領域に虹彩の画像が位置していると特定する。そして、特定した結果を照合装置５０へ通知する。
前記照合装置５０は、まず、虹彩パターン特定部３９によって特定された虹彩の画像に基づいて、比較対象となる対象者のコードを生成する。
図２０に示されるように、瞳孔の外縁にほぼ一致する円Ｃ（４）の中心Ｐ１と、虹彩の外縁にほぼ一致する円Ｃｑ（０）の中心Ｑ０は、一般的に一致しない。その理由は、人の左右の眼の視線は通常平行ではないため、対象者の正面から眼を撮影した場合には、撮像装置１０の光軸と視線とが平行とはならない。このため、球面状の虹彩は、撮像装置１０に対して斜めから撮影される。したがって、デジタル画像上では、虹彩の中心と瞳孔の中心とがオフセットしてしまうのである。
前記照合装置５０は、上述の事情を考慮して、図２１に示されるように、瞳孔の外縁にほぼ一致する円Ｃ（４）と、虹彩の外縁にほぼ一致する円Ｃｑ（０）とによって規定される領域を、７つの円Ｃｑ（１）〜円Ｃｑ（７）を用いて、８つの環状領域に区分する。以下、具体的に説明する。
まず、照合装置５０は、円Ｃ（４）の中心Ｐ１と、円Ｃｑ（０）の中心Ｑ０との距離ｄを計測する。そして、中心Ｑ０のＸ座標に距離ｄを８で除した値をそれぞれ加算していくことで、円Ｃｑ（１）〜円Ｃｑ（７）の中心Ｑ１〜中心Ｑ７を算出する。なお、中心Ｑ１〜中心Ｑ７の座標はそれぞれ、Ｑ１（（Ａ＋Ｄ）／２＋ｄ／８、０）、Ｑ２（（Ａ＋Ｄ）／２＋ｄ／４、０）、Ｑ３（（Ａ＋Ｄ）／２＋３ｄ／８、０）、Ｑ４（（Ａ＋Ｄ）／２＋ｄ／２、０）、Ｑ５（（Ａ＋Ｄ）／２＋５ｄ／８、０）、Ｑ６（（Ａ＋Ｄ）／２＋３ｄ／４、０）、Ｑ７（（Ａ＋Ｄ）／２＋７ｄ／８、０）と計算される。
次に、照合装置５０は、円Ｃｑ（０）の半径ｒ０から、円Ｃ（４）の半径ｒと円Ｃｑ（０）の半径ｒ０との差を８で除した値をそれぞれ減算していくことで、円Ｃｑ（１）〜円Ｃｑ（７）の半径ｒ１〜半径ｒ７を算出する。なお、半径ｒ１〜半径ｒ７は、それぞれｒ１：（ｒ０−（ｒ０−ｒ）／８）、ｒ２：（ｒ０−２・（ｒ０−ｒ）／８）、ｒ３：（ｒ０−３・（ｒ０−ｒ）／８）、ｒ４：（ｒ０−４・（ｒ０−ｒ）／８）、ｒ５：（ｒ０−５・（ｒ０−ｒ）／８）、ｒ６：（ｒ０−６・（ｒ０−ｒ）／８）、ｒ７：（ｒ０−７・（ｒ０−ｒ）／８）と計算される。
次に、照合装置５０は、上述のように算出した中心Ｑ１〜中心Ｑ７と、半径ｒ１〜半径ｒ７に関する算出結果に基づいて、図２１に示されるように、円Ｃｑ（０）と円Ｃ（４）とで規定される領域に、７つの円Ｃｑ（１）〜円Ｃｑ（７）を規定する。これにより、図２２を参照するとわかるように、画像Ｐ１に含まれる虹彩の画像が７つの円Ｃｑ（１）〜円Ｃｑ（７）によって、８つの環状領域Ａ１〜Ａ８に区分される。
次に、照合装置５０は、８つの環状領域Ａ１〜Ａ８それぞれを、例えば２５６の微小領域に区分する。具体的には、円Ｃ（４）、円Ｃｑ（１）〜円Ｃｑ（７）を、中心角が等しい２５６の円弧に分割するとともに、隣接する円同士の対応関係にある１組の円弧と、端点を結ぶ線分を規定していく。以下、図２３を参照しつつ説明する。
図２３は、円Ｃ（４）と円Ｃｑ（７）とによって規定された環状領域Ａ１を、２５６の微小領域に区分する様子を示す図である。図２３を参照するとわかるように、照合装置５０は、円Ｃ（４）と円Ｃｑ（７）を、それぞれの円とＸ軸との交点を基点として、中心角がα（３６０／２５６）の円弧にそれぞれ区分するとともに、対応関係にある円弧の端点を結ぶ線分を規定することで、環状領域Ａ１を、２５６個の微小領域Ａ１１〜Ａ１２５６に区分する。同様に、照合装置５０は、環状領域Ａ２〜Ａ８それぞれを、微小領域Ａ２１〜Ａ２２５６、微小領域Ａ３１〜Ａ３２５６、微小領域Ａ４１〜Ａ４２５６、微小領域Ａ５１〜Ａ５２５６、微小領域Ａ６１〜Ａ６２５６、微小領域Ａ７１〜Ａ７２５６、微小領域Ａ８１〜Ａ８２５６に区分する。
次に、照合装置５０は、環状領域Ａ１に属する微小領域Ａ１１〜Ａ１２５６ごとに、微小領域Ａ１ｉ（ｉ＝１、２、…、２５６）に含まれるピクセルの輝度の平均値ＡＶＧ１ｎを求め、この平均値を順に配列することによりコード１［ＡＶＧ１１、ＡＶＧ１２、…、ＡＶＧ１２５６］を生成する。同様に、照合装置５０は、環状領域Ａ２〜Ａ８ごとに、微小領域Ａ２ｉ〜Ａ８ｉに含まれるピクセルの輝度の平均値ＡＶＧ２ｉ〜ＡＶＧ８ｉを求め、これらの平均値を順に配列することによりコード２［ＡＶＧ２１、ＡＶＧ２２、…、ＡＶＧ２２５６］、コード３［ＡＶＧ３１、ＡＶＧ３２、…、ＡＶＧ３２５６］、コード４［ＡＶＧ４１、ＡＶＧ４２、…、ＡＶＧ４２５６］、コード５［ＡＶＧ５１、ＡＶＧ５２、…、ＡＶＧ５２５６］、コード６［ＡＶＧ６１、ＡＶＧ６２、…、ＡＶＧ６２５６］、コード７［ＡＶＧ７１、ＡＶＧ７２、…、ＡＶＧ７２５６］、コード８［ＡＶＧ８１、ＡＶＧ８２、…、ＡＶＧ８２５６］を生成する。以下、照合装置５０は、上述の８つのコード１〜８を１つの照合対象コード群として管理する。
照合装置５０には、予め上記画像処理装置３０での処理と同様の処理によって特定された虹彩の画像に基づき、かつ特定の個人情報と関連づけられた８つのコードからなる複数のコード群に関するデータが蓄積されている。照合装置５０は、上述の照合対象コード群と、予め蓄積されたコード群（以下、照合コード群という）それぞれとの照合を行う。そして、照合対象コード群に対する類似度合いが所定の値以上の照合コード群が特定された場合には、その結果と、照合コード群に関連づけられた個人情報を外部へ出力する。一方、対象コード群に対する類似度合いが所定の値以上の照合コード群が特定されなかった場合には、その結果を外部へ出力する。
以上説明したように、本第１の実施形態では、眼のデジタル画像Ｐに含まれる瞳孔の画像を構成する低輝度ピクセルに基づいて、デジタル画像Ｐに含まれる瞳孔の画像の補正が行われる。これにより、瞳孔の画像と虹彩の画像からインターレースノイズが除去される。そして、補正されたデジタル画像Ｐに含まれる瞳孔の画像に基づいて、瞳孔の外縁に一致する円Ｃ（４）が規定され、補正されたデジタル画像Ｐに含まれる虹彩の画像に基づいて虹彩の外縁に一致する円Ｃｑ（０）が規定される。このため、デジタル画像Ｐに含まれる虹彩の画像が正確に特定され、対象者の認証が正確に行われる。
更に詳しくは、インターレースノイズを含むデジタル画像では、瞳孔の画像の境界と、虹彩の画像の境界がぶれてしまう。このため、瞳孔の外縁を規定する円Ｃ（４）と、虹彩の外縁を規定する円Ｃｑ（０）との半径が本来の半径より大きくなる。したがって、瞳孔の外縁を規定する円Ｃ（４）と、虹彩の外縁を規定する円Ｃｑ（０）とで規定されるマッチング領域では、虹彩の画像の割合が減少するとともに、虹彩の画像の周囲にある、例えば瞼や睫等を含んだ画像の割合が増加する。つまり、マッチング領域では、認証に有用なデータが減少し、ノイズ成分が増加してしまう。しかしながら、本実施形態では、デジタル画像が補正されることで、デジタル画像に含まれるインターレースノイズの影響を受けることなく、瞳孔の外縁に一致する円Ｃ（４）と、虹彩の外縁に一致する円Ｃｑ（０）が規定される。したがって、デジタル画像Ｐに含まれる虹彩の画像が正確に特定され、結果的に対象者の認証が正確に行われる。
なお、固視微動では、眼球は瞼などの部分に対して相対的に移動する。このため、上述した補正を行うことにより、デジタル画像Ｐに含まれる、虹彩や瞳孔の画像以外の部分には、逆にインターレースノイズが含まれることになってしまう。しかしながら、本実施形態の認証装置では、虹彩パターン以外の画像が対象者の認証に用いられることはない。したがって、上述した補正を行うことにより、認証装置における照合精度が低下することはない。
また、本第１の実施形態では、デジタル画像Ｐの補正は、瞳孔を構成する低輝度ピクセルのみに基づいて行われる。これにより、例えばデジタル画像Ｐに含まれるすべてのピクセルを考慮して、画像Ｐの補正を行う場合に比べて迅速に補正を完了することができる。
また、本第１の実施形態では、瞳孔の画像のほぼ中央に基準ピクセルＰＸ０が設定され、この基準ピクセルＰＸ０を基準に、瞳孔の画像を構成するピクセルを含む領域ＡＰＸが抽出される。したがって、例えば睫などの他の部分を構成するピクセルを除外したうえで、インターレースノイズの補正を行うことが可能となるため、瞳孔の画像に生じたインターレースノイズの補正を精度よく行うことができる。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図２４及び図２５を参照しつつ説明する。なお、第１の実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
本実施形態に係る生体認証装置２は、画像処理装置３０が、一般的なコンピュータ、又はワークステーションなどの装置と同様の構成によって実現されている点で、第１の実施形態に係る生体認証装置１と相違している。
図２４は、生体認証装置２の物理的な構成を示すブロック図である。図２４に示されるように、生体認証装置２は、撮像装置１０、コンピュータからなる画像処理装置３０、照合装置５０を備えている。
前記画像処理装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０ａ、主記憶部３０ｂ、補助記憶部３０ｃ、表示部３０ｄ、入力部３０ｅ、インターフェイス部３０ｆ、及び上記各部を相互に接続するシステムバス３０ｇを含んで構成されている。
ＣＰＵ３０ａは、補助記憶部３０ｃに記憶されているプログラムに従って、撮像装置１０によって撮像された画像Ｐに対して、後述する画像処理を実行する。
主記憶部３０ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成され、ＣＰＵ３０ａの作業領域として用いられる。
補助記憶部３０ｃは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリを含んで構成されている。この補助記憶部３０ｃは、ＣＰＵ３０ａが実行するプログラム、及び各種パラメータなどを記憶している。また、ＣＰＵ３０ａによる処理結果などを含む情報を記憶する。
表示部３０ｄは、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などを含んで構成され、ＣＰＵ３０ａの処理結果を表示する。本実施形態では、デジタル画像Ｐに対する処理が実行されるごとに、その処理結果としての二値画像Ｐ２、画像Ｐ３などが表示される。
入力部３０ｅは、キーボードやマウス等のポインティングデバイスを含んで構成されている。オペレータの指示は、この入力部３０ｅを介して入力され、システムバス３０ｇを経由してＣＰＵ３０ａに通知される。
インターフェイス部３０ｆは、シリアルインターフェイスまたはＬＡＮ（Local Area Network）インターフェイス等を含んで構成されている。撮像装置１０、及び照合装置５０は、インターフェイス部３０ｆを介してシステムバス３０ｇに接続される。
図２５のフローチャートは、画像処理装置３０のＣＰＵ３０ａによって実行されるプログラムの一連の処理アルゴリズムに対応している。以下、図２５を参照しつつ、画像処理装置３０における画像処理について説明する。なお、この画像処理は、ＣＰＵ３０ａが、補助記憶部３０ｃから読み出したプログラムに従って、主記憶部３０ｂ、補助記憶部３０ｃ、表示部３０ｄ、インターフェイス部３０ｆを統括的に制御することにより実現される。
まず、最初のステップＳ１０１では、ＣＰＵ３０ａは、撮像装置１０によって撮像されたデジタル画像Ｐを構成する複数のピクセルの中から、輝度が所定値以下の低輝度ピクセルを抽出する。具体的には、デジタル画像Ｐを、所定の閾値を用いて画像変換することにより得られた二値画像Ｐ２の中から低輝度ピクセルを抽出する。
次のステップＳ１０２では、ＣＰＵ３０ａは、抽出された低輝度ピクセルを順次選択し、選択した低輝度ピクセルから所定の距離以内にある複数のピクセルそれぞれに、例えば値１を付与する。
次のステップＳ１０３では、ＣＰＵ３０ａは、付与された値の積算値が最も大きいピクセルを、基準ピクセルＰＸ０に設定する。図９に示されるように、基準ピクセルＰＸ０の位置は、画像Ｐ１に示される眼の瞳孔の中心とほぼ一致する。
次のステップＳ１０４では、ＣＰＵ３０ａは、デジタル画像Ｐに含まれる低輝度ピクセルのうち、瞳孔の画像を構成する低輝度ピクセル群ＰＧを含む領域ＡＰＸを抽出する。
次のステップＳ１０５では、ＣＰＵ３０ａは、第１ライン群ＬＧ１に対して、第２ライン群ＬＧ２を、初期状態（図１１に示される状態）から図１２（Ａ）中の矢印ａによって示される+ｘ方向へ、或いは図１２（Ｂ）中の矢印ｂによって示される−Ｘ方向へ１ピクセル単位で移動させる。同時に、ＣＰＵ３０ａは、第２ライン群が１ピクセル分移動するごとに、図１１に示される瞳孔の画像を構成する第１ライン群ＬＧ１に属する低輝度ピクセルそれぞれについて相関値Ｖを算出する。
次のステップＳ１０６では、ＣＰＵ３０ａは、第１ライン群ＬＧ１に対する第２ライン群ＬＧ２の移動量ごとに、各低輝度ピクセルについて算出された相関値Ｖを積算する。そして、積算値ＶＡを第１ライン群ＬＧ１に対する第２ライン群ＬＧ２の移動量ｄに関連づけて、積算値ＶＡ（ｄ）として補正部３６へ出力する。
次のステップＳ１０７では、ＣＰＵ３０ａは、積算値ＶＡ（ｄ）のうちから最も値が小さいものを選択し、この積算値ＶＡ（ｄ）に関連づけられた移動量ｄを特定する。そして、デジタル画像Ｐを構成する第１ライン群ＬＧ１に対して、第２ライン群ＬＧ２を距離ｄだけ移動させることにより、デジタル画像Ｐの補正を行う。
次のステップＳ１０８では、ＣＰＵ３０ａは、補正されたデジタル画像Ｐを、所定の閾値を用いて画像変換することにより二値画像Ｐ４を生成する。
次のステップＳ１０９では、ＣＰＵ３０ａは、二値画像Ｐ４上に、基準ピクセルＰＸ０を中心とする円Ｃ（１）と、円Ｃ（１）の半径よりも大きい半径を有する円Ｃ（２）を設定する。
次のステップＳ１１０では、ＣＰＵ３０ａは、円Ｃ（１），Ｃ（２）それぞれの面積Ｓ１，Ｓ２と、円Ｃ（１），Ｃ（２）それぞれの内側にある低輝度ピクセルの個数Ｎ１、Ｎ２を演算する。そして、円Ｃ（１）及び円Ｃ（２）の面積の差（Ｓ２−Ｓ１）に対する、それぞれの円内の低輝度ピクセルの個数（Ｎ２−Ｎ１）の比Ｒ１（（Ｎ２−Ｎ１）／（Ｓ２−Ｓ１））を算出する。
次のステップＳ１１１では、ＣＰＵ３０ａは、比Ｒ１の値が、所定の値以上であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１１１での判定が肯定された場合には、ステップＳ１０９に戻る。
この場合、ＣＰＵ３０ａは、新たに円Ｃ（２）の半径より大きい半径を有する円Ｃ（３）を設定する（ステップＳ１０９）。そして、円Ｃ（２），Ｃ（３）それぞれの面積Ｓ２，Ｓ３と、円Ｃ（２），Ｃ（３）それぞれの内側にある低輝度ピクセルの個数Ｎ２、Ｎ３を演算する。そして、円Ｃ（２）及び円Ｃ（３）の面積の差（Ｓ３−Ｓ２）に対する、それぞれの円内の低輝度ピクセルの個数（Ｎ３−Ｎ２）の比Ｒ２（（Ｎ３−Ｎ２）／（Ｓ３−Ｓ２））を算出する（ステップＳ１１０）。以下、ステップＳ１１１での判定が否定されるまで、ステップＳ１０９〜ステップＳ１１１までの処理が繰り返される。
一方、ステップ１１１での判定が否定された場合には、次のステップＳ１１２に移行する。なお、ステップＳ１１１での判定が否定される場合とは、比Ｒの値が、所定の値より小さい場合である。例えば、図１６に示されるように、ピクセル群ＰＧ１、ＰＧ２によって規定される領域からはみ出た状態の円Ｃ（４）が設定された場合は、ステップＳ１１１での判定が否定される。
次のステップＳ１１２では、ＣＰＵ３０ａは、円Ｃ（４）を基準ピクセルＰＸ０を基準位置として移動させながら、円Ｃ（４）に含まれる低輝度ピクセルの数が最大となったときの円Ｃ（４）の中心位置Ｐ１を探索する。そして、探索した位置Ｐ１を瞳孔中心の位置と特定する。
次のステップＳ１１３では、ＣＰＵ３０ａは、画像Ｐ１上に位置Ｐ１が原点となるＸＹ座標系を定義する。そして、画像Ｐ１上に位置Ｐ１を起点とし、Ｘ軸と１５度の角度をなす直線Ｌ１、Ｌ２とによって規定される三角形の領域Ｆ１と領域Ｆ２とを規定する。次に、図１９（Ａ）に示されるように、ＣＰＵ３０ａは、領域Ｆ１を、Ｘ軸と直線Ｌ１とで規定される角を中心角とする複数の円弧によって区分することで、複数の円弧状の微小領域を設定する。また、領域Ｆ２を、Ｘ軸と直線Ｌ２とで規定される角を中心角とする複数の円弧によって区分することで、複数の円弧状の微小領域を設定する。
次のステップＳ１１４では、ＣＰＵ３０ａは、領域Ｆ１又は領域Ｆ２に属する微小領域ごとに、微小領域に含まれるピクセルの輝度の平均値を算出する。そして、微小領域のＸ軸上の位置と対応する輝度の平均値との関係を表す特性曲線ＳＬを算出する。
次のステップＳ１１５では、ＣＰＵ３０ａは、この特性曲線ＳＬの変化度合いに基づいて、Ｘ軸と虹彩の外縁との交点のＸ座標Ａ及びＤを求める。そして、図２０を参照するとわかるように、画像Ｐ１上の円Ｃ（４）と、円Ｃｑ（０）とで規定される領域に虹彩の画像が位置していると特定する。そして、ＣＰＵ３０ａは、特定した結果を含む情報を照合装置５０へ出力し、一連の処理を終了する。
一方、前記照合装置５０は、画像処理装置３０によって特定された虹彩の画像を８つの環状領域Ａ１〜Ａ８に区分する。そして、更に環状領域Ａ１〜Ａ８それぞれを２５６の微小領域に区分する。
次に、照合装置５０は、環状領域Ａ１〜Ａ８ごとに、微小領域Ａ１ｉ〜Ａ８ｉに含まれるピクセルの輝度の平均値ＡＶＧ１ｉ〜ＡＶＧ８ｉを求め、これらの平均値が順に配列されたコード１〜８からなる照合対象コード群を生成する。
次に、照合装置５０は、予め取得していた特定の個人情報と関連づけられた８つのコードからなる複数のコード群それぞれと、照合対象コード群との照合を行う。そして、照合対象コード群に対する類似度合いが所定の値以上の照合コード群が特定された場合には、その結果と、照合コード群に関連づけられた個人情報を外部へ出力する。一方、対象コード群に対する類似度合いが所定の値以上の照合コード群が特定されなかった場合には、その結果を外部へ出力する。
以上説明したように、本第２の実施形態では、眼のデジタル画像Ｐに含まれる瞳孔の画像を構成する低輝度ピクセルに基づいて、デジタル画像Ｐに含まれる瞳孔の画像の補正が行われる。これにより、瞳孔の画像と虹彩の画像からインターレースノイズが除去される。そして、補正されたデジタル画像Ｐに含まれる瞳孔の画像に基づいて、瞳孔の外縁に一致する円Ｃ（４）が規定され、補正されたデジタル画像Ｐに含まれる虹彩の画像に基づいて虹彩の外縁に一致する円Ｃｑ（０）が規定される。このため、デジタル画像Ｐに含まれる虹彩の画像が正確に特定され、対象者の認証が正確に行われる。
また、本第２の実施形態では、デジタル画像Ｐの補正は、瞳孔を構成する低輝度ピクセルのみに基づいて行われる。これにより、例えばデジタル画像Ｐに含まれるすべてのピクセルを考慮して、画像Ｐの補正を行う場合に比べて迅速に補正を完了することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。
例えば、上記各実施形態では、固視微動によって眼球がｘ軸方向に動いた結果、インターレースノイズの発生方向がｘ軸方向となったデジタル画像Ｐを参照した説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば固視微動により眼球がｘ軸に交差する方向に動いた場合に生じるインターレースノイズの補正にも、本発明を適用することができる。
一例として、図２６には、固視微動により眼球がｘ軸に交差する方向に動いたときに撮像されたデジタル画像に含まれる瞳孔の画像を構成する第１ライン群ＬＧ１と第２ライン群ＬＧ２とが示されている。この場合には、第１ライン群ＬＧ１に対して、第２ライン群ＬＧ２を、ｘ軸方向に１ピクセル分ずつ移動させるとともに、ｙ軸方向に２ピクセル分ずつ移動させる。同時に、第２ライン群がｘ軸方向へ１ピクセル分、ｙ軸方向へ２ピクセル分移動するごとに、瞳孔の画像を構成する第１ライン群ＬＧ１に属する低輝度ピクセルそれぞれについて相関値を算出する。次に、第１ライン群ＬＧ１に対する第２ライン群ＬＧ２の移動量ごとに、各低輝度ピクセルについて算出された相関値Ｖを積算し、この積算結果が最も小さくなったときのｘ軸方向の移動量ｄｘとｙ軸方向の移動量ｄｙとを特定する。そして、第１ライン群ＬＧ１に対して第２ライン群ＬＧ２を、ｘ軸方向へ移動量ｄｘだけ移動させ、ｙ軸方向へ移動量ｄｙだけ移動させる。これにより、第１ライン群ＬＧ１と第２ライン群ＬＧ２との間の情報のずれが補正され、瞳孔の画像を構成するピクセルは図２６に示される状態から、図１４に示される状態となる。
また、上記各実施形態では、差分フィルタを用いて相関値を算出したが、差分フィルタを用いることなく、第１ライン群に属する低輝度ピクセルＰＸＬ１（Ｂ２）の輝度と、第２ライン群に属するピクセルＰＸＬ２（Ｂ１）及びピクセルＰＸＬ２（Ｂ３）の輝度を直接比較して演算を行うこととしてもよい。
なお、上記各実施形態における、第１ライン群ＬＧ１に対する第２ライン群ＬＧ２を移動させる距離の限界は、撮像装置１０の解像度、撮像装置１０と対象者との距離などに応じて決定することができる。また、この限界に介する情報はパラメータとして、算出部３４などが予め保持していてもよい。
また、上記各実施形態では、第１ライン群ＬＧ１に対して第２ライン群ＬＧ２を移動させたが、これに限らず、第２ライン群ＬＧ２に対して第１ライン群ＬＧ１を移動させてもよい。また、基準ピクセルを含む一方のライン群に対して、他方のライン群を移動させることも考えられる。
また、上記各実施形態では、デジタル画像Ｐに含まれるピクセルの輝度を用いて、補正を行ったが、これに限らず、二値画像Ｐ２に含まれるピクセルの輝度を用いてもよい。この場合には、第１ライン群に属する低輝度ピクセルＰＸＬ１（Ｂ２）の輝度を０と、この低輝度ピクセルＰＸＬ１（Ｂ２）に隣接する、第２ライン群に属するピクセルＰＸＬ２（Ｂ１）及びピクセルＰＸＬ２（Ｂ３）の輝度を０又は１として、相関値を算出することができる。
また、上記各実施形態では、瞳孔を構成するピクセルが低輝度ピクセルである画像を用いて補正を行ったが、画像処理によって、明度等が反転した画像に対しても本発明を適用することができる。この場合には、積算値ＶＡの絶対値を用いて補正量を決定することができる。
また、上記各実施形態では、環状領域Ａ１〜Ａ８を区分することにより２５６の微小領域を設定したが、これに限らず、隣接する円同士の対応関係にある１組の円弧の端点を結んで形成される四角形の領域を、それぞれの環状領域Ａ１〜Ａ８に沿って設定してもよい。
また、上記各実施形態では、画像処理装置３０は、デジタル画像Ｐを二値画像Ｐ２に変換することにより、低輝度ピクセルを抽出したがこれに限らず、デジタル画像Ｐを構成するピクセルの輝度から直接低輝度ピクセルを抽出してもよい。
なお、上記実施形態に係る画像処理装置３０の機能は、専用のハードウェアによっても、また、通常のコンピュータシステムによっても実現することができる。
また、第２の実施形態において画像処理装置３０の補助記憶部３０ｃに記憶されているプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital
Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行する装置を構成することとしてもよい。
また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしても良い。
また、プログラムは、通信ネットワークを介して転送しながら起動実行することとしてもよい。
また、プログラムは、全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報を通信ネットワークを介して送受信しながら、上述の画像処理を実行することとしてもよい。
なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等しても良い。
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
本発明の画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムは、眼の画像に含まれるインターレースノイズの補正に適している。また、本発明の生体認証装置は、虹彩のパターンを用いて認証を行うのに適している。
１、２ 生体認証装置
１０ 撮像装置
３０ 画像処理装置
３０ａ ＣＰＵ
３０ｂ 主記憶部
３０ｃ 補助記憶部
３０ｄ 表示部
３０ｅ 入力部
３０ｆ インターフェイス部
３０ｇ システムバス
３１ 低輝度ピクセル抽出部
３２ 基準ピクセル設定部
３３ ピクセル領域抽出部
３４ 算出部
３５ 積算部
３６ 補正部
３７ 二値画像生成部
３８ 瞳孔中心位置特定部
３９ 領域設定部
４０ 虹彩パターン特定部
５０ 照合装置
Ｐ デジタル画像
Ｐ１ 画像
Ｐ２，Ｐ４ 二値画像
Ｐ３ 画像
ＰＸ ピクセル
ＰＸ０ 基準ピクセル
ＰＧ１ 低輝度ピクセル群
ＰＧ２ 高輝度ピクセル群
Ｆ１、Ｆ２ 領域
Ａ１〜Ａ８ 環状領域
Ｃ、Ｃｑ 円
ＬＧ１ 第１ライン群
ＬＧ２ 第２ライン群

Claims (8)

  1. インターレース方式で撮影された、相互に隣接する関係にある第１ライン群と第２ライン群の複数のラインからなる眼の画像に対して補正を行う画像処理装置であって、
    前記第１ライン群に対して、前記第２ライン群を所定量ずつ相対移動させて、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルと、該第１ライン群に属するピクセルに隣接する前記第２ライン群に属するピクセルとの輝度の差を、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルごとに算出する算出手段と、
    前記ピクセルごとに算出された輝度の差を積算する積算手段と、
    前記積算手段による積算値の絶対値が最も小さいときの、前記第１ライン群に対する前記第２ライン群の相対移動量に基づいて、前記第１ライン群と前記第２ライン群とのずれを補正する補正手段と、
    を備える画像処理装置。
  2. 前記眼の瞳孔の画像中に含まれる基準点に基づいて前記瞳孔の画像を構成するピクセルを抽出する抽出手段を更に備える請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記基準点は前記眼の瞳孔の画像のほぼ中央に位置する請求項２に記載の画像処理装置。
  4. 前記算出手段は、差分フィルタを用いて前記輝度の差をピクセルごとに検出する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  5. 前記眼の画像は二値画像である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
  6. 虹彩のパターンを用いて認証を行う生体認証装置であって、
    眼のデジタル画像を撮像する撮像装置と、
    前記デジタル画像に対して補正処理を行う請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
    前記画像処理装置によって補正が行われた前記デジタル画像を用いて生体認証を行う処理装置と、
    を備える生体認証装置。
  7. インターレース方式で撮影された、相互に隣接する関係にある第１ライン群と第２ライン群の複数のラインからなる眼のデジタル画像に対して補正を行うための画像処理方法であって、
    前記第１ライン群に対して、前記第２ライン群を所定量ずつ相対移動させて、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルと、該第１ライン群に属するピクセルに隣接する前記第２ライン群に属するピクセルとの輝度の差を、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルごとに算出する工程と、
    前記ピクセルごとに算出された輝度の差を積算する工程と、
    前記積算手段による積算値の絶対値が最も小さいときの、前記第１ライン群に対する前記第２ライン群の相対移動量に基づいて、前記第１ライン群と前記第２ライン群とのずれを補正する工程と、
    を含む画像処理方法。
  8. コンピュータを、
    インターレース方式で撮影された、相互に隣接する関係にある第１ライン群と第２ライン群の複数のラインからなる眼のデジタル画像の前記第１ライン群に対して、前記第２ライン群を所定量ずつ相対移動させて、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルと、該第１ライン群に属するピクセルに隣接する前記第２ライン群に属するピクセルとの輝度の差を、前記眼の瞳孔の画像を構成するピクセルのうちの前記第１ライン群に属するピクセルごとに算出する算出手段と、
    前記ピクセルごとに算出された輝度の差を積算する積算手段と、
    前記積算手段による積算値の絶対値が最も小さいときの、前記第１ライン群に対する前記第２ライン群の相対移動量に基づいて、前記第１ライン群と前記第２ライン群とのずれを補正する補正手段と、
    として機能させるプログラム。
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