JP7276424B2 - 撮像装置、方法、システム、及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、撮像装置、方法、システム、及びコンピュータ可読媒体に関し、特に被験者の虹彩の撮像に用いられ得る撮像装置、方法、システム、及びコンピュータ可読媒体に関する。

虹彩を用いる生体認証が知られている。この生体認証では、撮像装置を用いて被験者の虹彩が撮像され、撮像された虹彩のパターンから特徴量が抽出される。被験者を認証する場合、抽出された特徴量とあらかじめデータベースに登録された特徴量とが照合され、照合スコアに基づいて合否が判断される。一方、認証対象の被験者を登録する場合、抽出された特徴量がデータベースに追加される。

非特許文献１に記載されるように、瞳孔を取り囲むドーナツ型の組織である虹彩は、非常に複雑なパターンで、人それぞれに固有のものとなる。また、虹彩の撮像においては、被験者の目に近赤外光が照射される。

非特許文献２に記載されるように、虹彩の撮像においては、虹彩の半径を１００画素から１４０画素で表現できる解像度で虹彩映像が撮像される。また、被験者の目に照射される近赤外光の波長は７００ｎｍから９００ｎｍとなる。

国際公開第２００９／０１６８４６号

細矢、「虹彩による認証システムについて」、生体医工学44(1), page33-39, 2006 Daugman, "How Iris Recognition Works," https://www.cl.cam.ac.uk/~jgd1000/irisrecog.pdf

虹彩の直径は約１ｃｍであり、その半径を１００画素で表現しようとすると、５０μｍ粒度となる。このように、虹彩のパターンは微細なため、被験者と撮像手段との距離が長い、撮像する視野が広い、及び被験者が移動するなど条件で、認証や照合できる品質で虹彩パターンを撮像することが困難である。

本開示は、上記事情に鑑み、認証や照合できる品質で虹彩パターンを撮像することが可能な撮像装置、方法、システム、及びコンピュータ可読媒体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、本開示は、第１の態様として、同じ視野範囲で互いに異なる位置に配置される複数の虹彩撮像手段と、前記虹彩撮像手段の視野範囲より広い視野範囲で撮像する全体撮像手段と、被験者を誘導するための誘導手段と、前記被験者に光を照らす照明手段と、前記全体撮像手段の画像を用いて、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出し、前記誘導手段の映像及び音声の少なくとも一方の提示、及び、前記照明手段の光の照射のうち少なくとも１つを制御する制御手段とを備え、前記複数の虹彩撮像手段が、所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段と、前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持つ少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段とを含み、前記第２の虹彩撮像手段は、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される、撮像システムを提供する。

本開示は、第２の態様として、移動する被験者の虹彩を撮像するための虹彩撮像手段を備え、前記虹彩撮像手段が、所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段と、前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持つ少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段とを含み、前記第２の虹彩撮像手段は、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される撮像装置を提供する。

本開示は、第３の態様として、同じ視野範囲で互いに異なる位置に配置される複数の虹彩撮像手段の視野範囲より広い視野範囲で撮像する全体撮像手段の画像を用いて、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出し、被験者を誘導するための誘導手段の映像及び音声の少なくとも一方の提示、及び、前記被験者に光を照らす照明手段の光の照射のうち少なくとも１つを実施する撮像方法を提供する。

本開示は、第４の態様として、所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段を用いて、移動する被験者の虹彩を撮像し、前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持ち、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段を用いて、前記被験者の虹彩を撮像する撮像方法を提供する。

本開示は、第５の態様として、同じ視野範囲で互いに異なる位置に配置される複数の虹彩撮像手段の視野範囲より広い視野範囲で撮像する全体撮像手段の画像を用いて、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出し、被験者を誘導するための誘導手段の映像及び音声の少なくとも一方の提示、及び、前記被験者に光を照らす照明手段の光の照射のうち少なくとも１つを実施する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。

本開示は、第６の態様として、所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段を用いて、移動する被験者の虹彩を撮像し、前記複数の第１の虹彩撮像の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持ち、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段を用いて、前記被験者の虹彩を撮像する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体を提供する。

本開示に係る撮像装置、方法、システム、及びコンピュータ可読媒体は、認証や照合できる品質で虹彩パターンを撮像することができる。

本開示の第１実施形態に係る撮像システムを示すブロック図。 虹彩撮像制御の様子を示す図。 撮像システムにおける動作手順を示すフローチャート。 本開示の第２実施形態に係る撮像システムを示すブロック図。 コンピュータ装置の構成例を示すブロック図。

本開示の実施の形態の説明に先立ち、課題を定量化する。以下では、Automated border control systems（ＡＢＣ）の運用条件などで想定される下記の条件を例として説明する。被験者と撮像手段の距離（被験者とゲートの間の距離）は２ｍであり、水平視野、すなわち被験者１人の両目をカバーできる水平方向の範囲は０．２ｍであるとする。また、垂直視野、すなわち、典型的には男性である背の高い被験者の目から、典型的には女性である背の低い被験者の目までカバーできる垂直方向の範囲は０．４ｍであるとする。また、ゲートに対する被験者の歩行速度（移動速度）は、成人のゆっくりとした歩行速度の平均値、例えば１ｍ／ｓであるとする。

上記運用条件で、画素ピッチ５μｍのイメージセンサ、絞りＦ２で焦点距離２００ｍｍのレンズが用いられることを仮定すると、撮像手段には、後述するように、３２Ｍ画素の高解像度と１００ｆｐｓ（frame per second）の高フレームレートの両方が要求される。

解像度について、撮像装置から２ｍ離れた位置において水平０．２ｍの視野を確保するためには、撮像装置には水平方向に４０００画素（０．２［ｍ］÷５０［μｍ］＝４０００）が必要となる。また、撮像装置から２ｍ離れた位置において垂直０．４ｍの視野を確保するためには、撮像装置には垂直方向に８０００画素（０．４［ｍ］÷５０［μｍ］＝８０００）が必要となる。結果として、撮像装置には３２Ｍ画素の解像度が要求される。

一方、上記レンズが用いられる場合で、許容錯乱円径が０．０３ｍｍの場合、２ｍ先に確保できる被写界深度は約１ｃｍとなる。被験者の歩行速度が１ｍ／ｓの場合、被験者が被写体深度１ｃｍを通過する時間は１［ｃｍ］÷１００［ｃｍ／ｓ］＝０．０１秒である。この場合、歩行する被験者の虹彩が合焦した瞬間０．０１秒を捉えるためには、撮像装置には１００ｆｐｓ（１［秒］÷１００［ｆｐｓ］＝０．０１秒の時間分解能）の性能が要求される。

３２Ｍ画素の高解像度と１００ｆｐｓの高フレームレートを１台で満たせる撮像機器は普及品では存在しない。このため、上記運用条件にて、認証や照合できる品質で虹彩パターンを撮像することが困難である。以上で、課題の定量化の説明を終了する。

以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態を説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る撮像システムを示す。撮像システムは、全体撮像器１００、誘導器２００、照明器３００、虹彩撮像器４０１～４０４、及び制御器５００を有する。なお、図１では、虹彩撮像器の数を４台としているが、虹彩撮像器の台数は特に限定されない。虹彩撮像器の数は、カバーしたい視野範囲や、利用できる虹彩撮像器の解像度などに応じて、適宜設定され得る。

全体撮像器（全体撮像手段）１００は、背の高い被験者から背の低い被験者までの全体をカバーできるように、広い視野範囲で被験者を撮像する。全体撮像器１００は、被験者を顔で認証できる解像度を備えていてもよい。

制御器（制御手段）５００は、全体撮像器１００から供給される全体映像を監視し、誘導器（誘導手段）２００、照明器（照明手段）３００、及び複数の虹彩撮像器（虹彩撮像手段）４０１～４０４を制御する。制御器５００の機能は、ハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。制御器５００は、全体撮像器１００から供給される全体映像、又は外部入力に基づいて被験者に対する生体認証の開始を判断する。

制御器５００が実施する制御は、誘導制御、照明制御、及び虹彩撮像制御の少なくとも１つを含む。制御器５００は、誘導制御では、被験者を誘導するための誘導制御情報を誘導器２００に供給する。誘導器２００は、誘導制御情報に基づいて被験者を誘導する。誘導器２００は、例えばディスプレイやスピーカなどを含む。誘導器２００は、例えば、生体認証を開始することを提示するための映像や音声をディスプレイやスピーカで提示する。また、誘導器２００は、虹彩撮像器に被験者の視線を誘導させるための映像や音声などをディスプレイやスピーカで提示する。

制御器５００は、照明制御では、被験者に照明光を照射するための照明制御情報を照明器３００に供給する。照明器３００は、照明制御情報に基づいて被験者に光（例えば近赤外光）を照射する。照明器３００は、光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）や同期信号発生器を含む。照明器３００から被験者に照射される光量は、ＬＥＤへの供給電流値、ＬＥＤの点灯時間、及び点灯周期で決定される、照明制御情報は、これらの数値を含む。ＬＥＤを常時点灯させない場合、ＬＥＤの点灯周期は、複数の虹彩撮像器４０１～４０４のフレームレートと同期される。

制御器５００は、虹彩撮像制御では、全体撮像器１００から供給される全体映像に基づいて、複数の虹彩撮像器４０１～４０４のうち、被験者の目を含む領域を好適に撮像できる虹彩撮像器を決定する。また、制御器５００は、決定した虹彩撮像器内で高速に読み出す注視領域の垂直位置を決定する。

図２は、虹彩撮像制御の様子を示す図である。図２を用いて、虹彩撮像制御の詳細を説明する。ここでは、虹彩撮像器４０１～４０４のそれぞれに、１２Ｍ画素（水平４０００画素、垂直３０００画素）かつ６０ｆｐｓの汎用カメラが使用される場合を想定する。そのようなカメラは、産業用カメラなどで普及品となりつつある。虹彩で認証できる粒度の５０μｍで撮像する場合、各虹彩撮像器の水平視野と垂直視野はそれぞれ０．２ｍ（４０００×５０［μｍ］＝０．２［ｍ］）と０．１５ｍ（３０００×５０［μｍ］＝０．１５［ｍ］）となる。

複数の虹彩撮像器４０１～４０４は、垂直方向に互いに積み重ねられるように配置される。このとき、複数の虹彩撮像器４０１～４０４のそれぞれは、隣接する虹彩撮像器との間で映像領域が一部重複するように配置される。虹彩撮像器４０１～４０４は、例えば隣接する虹彩撮像器間で、映像領域が２．５ｃｍ重複するように配置される。その場合、２ｍ先の合焦位置にて、４台で水平０．２ｍと垂直０．４５ｍ（（０．１５－０．０２５）＋（０．１５－０．０２５－０．０２５）＋（０．１５－０．０２５－０．０２５）＋（０．１５－０．０２５）ｍ）の視野を確保できる。つまり、水平０．２ｍと垂直０．４ｍの要求視野を確保できる。なお、図面と上述した説明により、各虹彩撮像器は同じ視野範囲であり、互いに異なる位置に配置されることが分かる。

各虹彩撮像器のフレームレートが６０ｆｐｓである場合、そのままでは要求フレームレート１００ｆｐｓを満たせない。ここで、産業用カメラなどでは、注視領域モードがある。注視領域モードでは、画面全体ではなく、注視領域として設定された部分領域のみが読み出される。このような注視領域モードを利用することで、フレームレートを高めることができる。

制御器５００は、任意の虹彩撮像器に注視領域を設定し、その虹彩撮像器から注視領域の画像を読み出す。図２の例では、画面半分の水平４０００画素、垂直１５００画素の部分領域が注視領域として設定される例が示されている。この場合、１フレームあたりの画素数が全体の１／２となるため、全画面を読み出す場合のフレームレート６０ｆｐｓの２倍の１２０ｆｐｓにフレームレートを高めることができる。ただし、部分領域の水平視野と垂直視野は、それぞれ０．２ｍと０．７５ｍとなる。なお、人の両目は水平方向に並ぶ。このため、注視領域モードにおいては、両目を撮像できるように、水平ではなく垂直の画素数を削減することが好ましい。

上記した隣接する虹彩撮像器で映像領域が重複する範囲で目領域が撮像されない条件では、目領域を撮像する虹彩撮像器は４台の虹彩撮像器４０１～４０４のうちの何れか１台のみとなる。また、１２０ｆｐｓで読み出させる条件は、その虹彩撮像器内の部分領域となる。制御器５００は、複数の虹彩撮像器４０１～４０４のうち目領域を好適に撮像できる虹彩撮像器を推定し、その虹彩撮像器内で高速に読み出す注視領域の垂直位置を推定する。

上記推定は、次に示す方法で実現できる。全体撮像器１００は、被験者を顔で認証できる解像度を有しており、制御器５００は、全体撮像器１００で撮像された全体映像における被験者の目位置を導出する。制御器５００は、全体撮像器１００と各虹彩撮像器のカメラパラメータと配置関係とを用いて、全体映像における被験者の目位置に対応する虹彩撮像器と、その撮像器内で存在する目位置を導出する。注視領域モードを利用することで、水平０．２ｍ及び垂直０．４ｍよりも広い視野と１００ｆｐｓより高い時間分解能とを、汎用カメラを用いて実現できる。

なお、上記した注視領域モードで垂直位置を変更すると、撮像開始までに遅延が発生する。このため、上記の推定においては、被験者が虹彩撮像器の合焦位置である２ｍ先よりも先、例えば３ｍ先で撮像される映像を用いればよい。３ｍ先の被験者を顔で認証できる解像度は２Ｍ画素程度のカメラでも実現可能であり、全体撮像器１００には、虹彩撮像カメラより低いスペックのカメラを利用できる。

制御器５００は、上述した虹彩撮像制御に基づいて、虹彩撮像器４０１～４０４のそれぞれに虹彩撮像情報を供給する。制御器５００は、被験者の目領域をうつす虹彩撮像器には、注視領域の垂直位置を含む虹彩撮像情報を供給する。制御器５００は、その他の虹彩撮像器については、任意の虹彩撮像情報を供給してもよい。制御器５００は、例えば虹彩映像の総データ量を削減する目的で、虹彩映像の供給停止の情報を含む虹彩撮像情報をその他の虹彩撮像器に供給してもよい。

虹彩撮像器４０１～４０４は、それぞれ、制御器５００から供給される虹彩撮像情報に基づいて、虹彩映像を制御器５００に供給する。このとき、虹彩撮像器４０１～４０４は、虹彩撮像情報を用いて制御器５００から設定された注視領域の画像（虹彩映像）を、制御器５００に出力する。虹彩撮像器４０１～４０４は、注視領域の虹彩映像に対して非可逆圧縮を適用し、圧縮した虹彩映像を制御器５００に出力してもよい。例えば、虹彩撮像器４０１～４０４は、量子化（画素ごとに圧縮）、予測符号化と量子化（複数の画素の組で圧縮）、又は変換符号化と量子化との組み合わせ（複数の画素の組で圧縮）を用いて、注視領域の虹彩映像を圧縮する。制御器５００は、虹彩撮像器４０１～４０４から供給される虹彩映像を用いて、背景技術で述べた認証や登録を行う。制御器５００は、次の被験者が存在する場合、あるいは、認証や登録に失敗した場合、次の処理に戻る。

続いて、動作手順を説明する。図３は、撮像システムにおける動作手順を示す。制御器５００は、誘導制御を行い、誘導器２００を用いて被験者を誘導する（ステップＳ１００１）。制御器５００は、照明制御を行い、照明器３００を用いて被験者に赤外光を照射する（ステップＳ１００２）。制御器５００は、上述した虹彩撮像制御を行い、複数の虹彩撮像器４０１～４０４を用いて撮像された虹彩の画像（虹彩映像）を取得する（ステップＳ１００３）。ステップＳ１００３で取得された虹彩映像は、虹彩認証や登録のために使用される。ステップＳ１００３では、制御器５００は、上述したように、ある被験者に対して虹彩撮像器４０１～４０４の全てから虹彩映像を得る必要はない。制御器５００は、被験者の目領域を撮像している虹彩撮像器から、虹彩映像を取得する。

制御器５００は、ステップＳ１００３で取得した虹彩映像を用いて虹彩認証を行い、或いは虹彩映像を登録する（ステップＳ１００４）。制御器５００は、次の被験者がいるか否か、或いは再認証若しくは再登録を行うか否かを判断する（ステップＳ１００５）。次の被験者がいる場合、又は再認証若しくは再登録を行うと判断された場合、処理はステップＳ１００１に戻り、誘導制御から処理が実施される。

なお、本実施形態の全体撮像器１００が顔で認証できる解像度を備えており、被験者を顔認証するため特徴量をデータベースに保有しており、かつ、被験者を虹彩認証するための特徴量をデータベースに保有してない場合、本開示に係る装置は、顔認証に基づいて被験者を特定し、抽出したその虹彩の特徴量をデータベースに登録する用途にも使用できる。また、本開示に係る装置は、虹彩撮像制御で得られる目位置情報、又は、虹彩撮像器で得られた虹彩映像を認証若しくは登録する際に得られる目位置情報に基づいて被験者の身長情報を推定し、データベースに登録する用途にも使用できる。さらに、本開示に係る装置は、推定した身長情報を用いて、複数の虹彩撮像器から目領域を好適に撮像できる虹彩撮像器と同撮像器内で高速に読み出す注視領域の垂直位置の決定や校正に用いることができる。

本実施形態では、要求される０．２ｍ×０．４ｍの視野に対応する高解像度と時間分解能０．０１秒に相当する高フレームレートの性能を、汎用カメラの組み合わせで達成できる。結果として、被験者と撮像手段の距離が長い、撮像する視野が広い、及び被験者が移動する条件で、認証や照合できる品質で虹彩パターンを撮像することを容易にした。

次いで、本開示の第２実施形態を説明する。図４は、本開示の第２実施形態に係る撮像システムを示す。本実施形態に係る撮像システムは、図１に示される第１実施形態に係る撮像システムの構成に加えて、後段虹彩撮像器４１１～４１３を有する。後段虹彩撮像器４１１～４１３は、例えば、被験者のまばたきや目位置のゆらぎに起因する認証や登録のやり直し率を低減する目的で使用される。本実施形態において、虹彩撮像器４０１～４０４及び後段虹彩撮像器４１１～４１３は、撮像装置を構成する。撮像装置は、全体撮像器１００及び制御器５００を含み得る。本実施形態において、制御器５００は、虹彩撮像器４０１～４０４及び後段虹彩撮像器４１１～４１３を用いた撮像方法を実施する。

後段虹彩撮像器（第２の虹彩撮像手段）４１１～４１３は、虹彩撮像器（第１の虹彩撮像手段）４０１～４０４の合焦位置よりも撮像位置側に合焦位置を持つ。後段虹彩撮像器４１１～４１３の合焦位置は、被験者がその合焦位置を通過する時刻と虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置を通過する時刻との時間差が、後述するまばたき間隔より短く、かつまばたきの継続時間よりも長くなる位置に設定される。例えば、虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置は２ｍ先に設定され、後段虹彩撮像器４１１～４１３の合焦位置は１ｍ先に設定される。本実施形態において、後段虹彩撮像器４１１～４１３は、それぞれ隣接する２つの虹彩撮像器の間に配置される。後段虹彩撮像器４１１～４１３のそれぞれの構成は、合焦位置の違いを除けば、虹彩撮像器４０１～４０４の構成と同様でよい。

本実施形態において、制御器５００は、第１実施形態で説明した制御に加えて、後段虹彩撮像器４１１～４１３に対して虹彩撮像制御を実施する。制御器５００は、例えば虹彩撮像器４０１～４０４を用いて認証や登録に適した画像を取得できなかった場合に、後段虹彩撮像器４１１～４１３に対して虹彩撮像制御を実施してもよい。あるいは、制御器５００は、例えば虹彩撮像器４０１～４０４を用いて認証や登録に適した画像を取得できたか否かにかかわらず、後段虹彩撮像器４１１～４１３に対して虹彩撮像制御を実施してもよい。後段虹彩撮像器４１１～４１３に対する虹彩撮像制御は、被験者の位置が異なることを除けば、虹彩撮像器４０１～４０４に対する虹彩撮像制御と同様でよい。

なお、後段虹彩撮像器４１１～４１３と虹彩撮像器４０１～４０４で焦点位置が異なることは、双方の虹彩撮像器においてレンズの焦点距離が異なることである。本実施形態では、後段虹彩撮像器４１１～４１３の合焦位置が虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置よりも手前になるため、後段虹彩撮像器４１１～４１３には短い焦点距離のレンズが使用される。本実施形態において、短い焦点距離のレンズを使う後段虹彩撮像器４１１～４１３の視野は、虹彩撮像器４０１～４０４の視野よりも広くなる。

ここで、まばたきは生理現象のため、被験者努力でもコントロールが難しく、虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置でまばたきが発生する可能性がある。人のまばたきは１分間に平均で２０回（間隔時間３秒）、１回あたり０．２秒（継続時間０．２秒）であり、目が開いている時間率は約９３．３％となる。単純計算をすると、まばたきに起因する認証や登録のやり直し確率は６．６％あり、１００人あたり約７人は認証や登録をやり直すことになる。

例えば、被験者の歩行速度が１ｍ／ｓであると想定した場合、被験者が虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置を通過する時刻と、被験者が後段虹彩撮像器４１１～４１３の合焦位置を通過する時刻との間の時間差は１秒となる。この時間差１秒は、まばたきの間隔時間３秒よりも短い。従って、仮に虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置、及び後段虹彩撮像器４１１～４１３の合焦位置の何れか一方で被験者がまばたきをしていた場合でも、他方では被験者が目を開けている可能性が高い。このように、後段虹彩撮像器４１１～４１３を用いることで、目を開いている画像が取得できる確率を飛躍的に高めることができる。このため、まばたきに起因する認証や登録のやり直し率を低減することができる。

また、虹彩撮像器４０１～４０４において、隣接する虹彩撮像器の撮像領域の境界に被験者の目領域が位置する場合がある。歩行に伴う頭部の上下の動きは数ｃｍあり、第１実施形態の例で示したように、１２０ｆｐｓで読み出せる垂直視野は７．５ｃｍしかない。このため、隣接する虹彩撮像器の撮像領域の境界に被験者の目領域が位置する場合、歩行に伴う頭部の上下動に起因して、目領域を注視領域でカバーできない可能性がある。

本実施形態では、後段虹彩撮像器４１１～４１３は、虹彩撮像器４０１～４０４のそれぞれの間に配置される。後段虹彩撮像器４１１～４１３は、例えば虹彩撮像器で撮像される映像の境界領域（隣接する虹彩撮像器間で重複する映像領域）を中心に、画像を撮像する。この場合に、虹彩撮像器４０１～４０４の何れかにおいて、隣接する虹彩撮像器間で重複する映像領域において被験者の目領域が撮像される場合、後段虹彩撮像器４１１～４１３の何れかにおいて目領域を光学的中心位置で捉えることができる確率が飛躍的に高まる。従って、歩行に伴う頭部の上下の動きに起因して目位置にゆらぎが生じた場合でも、認証や登録のやり直し率を低減することができる。

ここで、特許文献１は、虹彩認証装置を開示する。特許文献１に記載の虹彩認証装置は、被認証者（被験者）の虹彩を撮影する虹彩カメラと、虹彩撮影用の照明を行う照明部と、被認証者との距離を計測する測距センサと、被認証者の虹彩の画像を用いた虹彩認証処理を行うための制御部とを有する。虹彩認証装置は、複数個の虹彩カメラを有しており、複数個の虹彩カメラは、縦方向に並んで配置されている。また、照明部は、虹彩カメラの上部で、かつ、被認証者より高い位置に配置されている。虹彩認証装置において、虹彩カメラのカメラ光軸と照明部の照射領域は、虹彩カメラの合焦点位置において交差するように設定されている。

特許文献１には、虹彩認証に失敗した被認証者が再認証を行うためのエリアとして、虹彩認証装置の近傍に再認証エリアが設けられることが記載される。虹彩認証装置は、再認証エリアにおいて被認証者の虹彩を撮影する第２の虹彩カメラと、再認証エリアにおける虹彩撮影用の照明を行う第２の照明部とを更に有する。特許文献１には、再認証用の第２の虹彩カメラは近接撮影カメラであり、通常の認証用の虹彩カメラは遠方撮影カメラであることが記載されている。

特許文献１との比較では、特許文献１では、認証に失敗した被験者が、歩行経路から外れた再認証エリアに誘導され、再認証エリアにおいて、第２の虹彩カメラを用いて虹彩の画像が取得される。しかしながら、特許文献１では、再認証エリアにおける被験者のまばたきは考慮されていない。このため、被験者が再認証エリアにおいてまばたきする可能性がある。上記したように、まばたきは被験者努力でもコントロールが難しい。特許文献１において、再認証エリアにおいて被験者がまばたきする確率は、通常の認証エリアにおいて被験者がまばたきする確率と同程度である。

これに対し、本実施形態では、前述のように、虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置、及び後段虹彩撮像器４１１～４１３の合焦位置の何れか一方で被験者がまばたきをしていた場合でも、他方では被験者が目を開けている可能性が高い。従って、本実施形態では、特許文献１に比べて、まばたきに起因する認証や登録のやり直し率を低減することができる。また、本実施形態では、後段虹彩撮像器４１１～４１３は、隣接する２つの虹彩撮像器の間に配置され、隣接する２つの虹彩撮像器の視野の中央付近を撮像する。従って、特許文献１に比べて、目位置のゆらぎに起因する認証や登録のやり直し率を低減できる。

なお、上記第２実施形態では、撮像装置に虹彩撮像器４０１～４０４と後段虹彩撮像器４１１～４１３が用いられる例を説明したが、撮像装置は、２以上の合焦位置で撮像可能なものであればよく、上記で説明したものには限定されない。撮像装置は、例えば、虹彩撮像器４０１～４０４の合焦位置及び後段虹彩撮像器４１１～４１３の合焦位置とは異なる位置に合焦位置を持つ虹彩撮像器を更に有し、計３つの合焦位置で撮像を行うものであってもよい。

図２では、水平４０００画素×垂直１５００画素の部分領域が注視領域として設定される例を示したが、本開示はこれには限定されない。注視領域の形状は矩形には限定されず、また注視領域の数も１つには限定されない。制御器５００は、例えば全体撮像器１００で撮像された全体映像（俯瞰映像）から被験者の右目及び左目の位置を導出し、右目の位置に対応した注視領域と、左目の位置に対応した注視領域とを虹彩撮像器に設定してもよい。その場合、虹彩撮像器は、右目の虹彩映像、及び左目の虹彩映像を制御器５００に供給する。注視領域の形状は、矩形であってもよいし、楕円形であってもよい。制御器５００は、俯瞰映像に代えて、虹彩撮像器が撮像した虹彩映像に基づいて被験者の右目及び左目の位置を導出してもよい。例えば、制御器５００は、図２に示される部分領域を一旦注視領域として設定し、その注視領域の映像から右目及び左目の位置を導出してもよい。その場合、制御器５００は、導出した右目及び左目の位置に基づいて、右目の位置に対応した部分領域と、左目の位置に対応した部分領域とを、それぞれ注視領域として虹彩撮像器に設定してもよい。

上記各実施形態において、制御器５００は、コンピュータ装置として構成され得る。図５は、制御器５００に用いられ得る情報処理装置（コンピュータ装置）の構成例を示す。情報処理装置６００は、制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）６１０、記憶部６２０、ＲＯＭ（Read Only Memory）６３０、ＲＡＭ（Random Access Memory）６４０、通信インタフェース（ＩＦ：Interface）６５０、及びユーザインタフェース６６０を有する。

通信インタフェース６５０は、有線通信手段又は無線通信手段などを介して、情報処理装置６００と通信ネットワークとを接続するためのインタフェースである。ユーザインタフェース６６０は、例えばディスプレイなどの表示部を含む。また、ユーザインタフェース６６０は、キーボード、マウス、及びタッチパネルなどの入力部を含む。

記憶部６２０は、各種のデータを保持できる補助記憶装置である。記憶部６２０は、必ずしも情報処理装置６００の一部である必要はなく、外部記憶装置であってもよいし、ネットワークを介して情報処理装置６００に接続されたクラウドストレージであってもよい。ＲＯＭ６３０は、不揮発性の記憶装置である。ＲＯＭ６３０には、例えば比較的容量が少ないフラッシュメモリなどの半導体記憶装置が用いられる。ＣＰＵ６１０が実行するプログラムは、記憶部６２０又はＲＯＭ６３０に格納され得る。

上記プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、情報処理装置６００に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記憶媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、又はハードディスクなどの磁気記録媒体、例えば光磁気ディスクなどの光磁気記録媒体、ＣＤ（compact disc）、又はＤＶＤ（digital versatile disk）などの光ディスク媒体、及び、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、又はＲＡＭなどの半導体メモリを含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体を用いてコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバなどの有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

ＲＡＭ６４０は、揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ６４０には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）又はＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの各種半導体メモリデバイスが用いられる。ＲＡＭ６４０は、データなどを一時的に格納する内部バッファとして用いられ得る。ＣＰＵ６１０は、記憶部６２０又はＲＯＭ６３０に格納されたプログラムをＲＡＭ６４０に展開し、実行する。ＣＰＵ６１０がプログラムを実行することで、例えば誘導制御、照明制御、及び虹彩撮像制御を含む各種制御が実行される。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

例えば、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

［付記１］
同じ視野範囲で互いに異なる位置に配置される複数の虹彩撮像手段と、
前記虹彩撮像手段の視野範囲より広い視野範囲で撮像する全体撮像手段と、
被験者を誘導するための誘導手段と、
前記被験者に光を照らす照明手段と、
前記全体撮像手段の画像を用いて、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出し、前記誘導手段の映像及び音声の少なくとも一方の提示、及び、前記照明手段の光の照射のうち少なくとも１つを制御する制御手段とを備え、
前記複数の虹彩撮像手段が、
所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段と、
前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持つ少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段とを含み、
前記第２の虹彩撮像手段は、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される撮像システム。

［付記２］
前記制御手段は、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出しを実施し、
前記制御手段は、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出しでは、前記全体撮像手段で撮像された映像に基づいて、前記複数の虹彩撮像手段のうち前記被験者の目を撮像できる虹彩撮像手段を特定し、該特定した虹彩撮像手段に前記被験者の目の位置を含む注視領域を設定し、前記特定した虹彩撮像手段から前記注視領域の映像を取得する付記１に記載の撮像システム。

［付記３］
隣接する２つの第１の虹彩撮像手段間では、垂直方向において撮像範囲が一部重複しており、
前記第２の虹彩撮像手段は、前記隣接する２つの第１の虹彩撮像手段間で重複する撮像範囲を中心に画像を撮像する付記１又は２に記載の撮像システム。

［付記４］
移動する被験者の虹彩を撮像するための虹彩撮像手段を備え、
前記虹彩撮像手段が、
所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段と、
前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持つ少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段とを含み、
前記第２の虹彩撮像手段は、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される撮像装置。

［付記５］
隣接する２つの第１の虹彩撮像手段間では、垂直方向において撮像範囲が一部重複しており、
前記第２の虹彩撮像手段は、前記隣接する２つの第１の虹彩撮像手段間で重複する撮像範囲を中心に画像を撮像する付記４に記載の撮像装置。

［付記６］
３以上の前記第１の虹彩撮像手段と、２以上の前記第２の虹彩撮像手段とを有し、
前記２以上の前記第２の虹彩撮像手段のそれぞれは、隣接する２つの前記第１の虹彩撮像手段の間に配置される付記４又は５に記載の撮像装置。

［付記７］
前記第２の虹彩撮像手段は、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の中央位置に配置される付記４から６何れか１つに記載の撮像装置。

［付記８］
前記第１の虹彩撮像手段及び第２の虹彩撮像手段はそれぞれレンズを含み、
前記第２の虹彩撮像手段のレンズの焦点距離は、前記第１の虹彩撮像手段のレンズの焦点距離よりも短い付記４から７何れか１つに記載の撮像装置。

［付記９］
前記虹彩撮像手段の撮像範囲よりも広い範囲を撮像する全体撮像手段と、
前記全体撮像手段が撮像した画像を用いて、前記第１の虹彩撮像手段の画像読出し、及び前記第２の虹彩撮像手段の画像読出しを制御する制御手段とを更に備える付記４から８何れか１つに記載の撮像装置。

［付記１０］
同じ視野範囲で互いに異なる位置に配置される複数の虹彩撮像手段の視野範囲より広い視野範囲で撮像する全体撮像手段の画像を用いて、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出し、被験者を誘導するための誘導手段の映像及び音声の少なくとも一方の提示、及び、前記被験者に光を照らす照明手段の光の照射のうち少なくとも１つを実施する撮像方法。

［付記１１］
所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段を用いて、移動する被験者の虹彩を撮像し、
前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持ち、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段を用いて、前記被験者の虹彩を撮像する撮像方法。

［付記１２］
同じ視野範囲で互いに異なる位置に配置される複数の虹彩撮像手段の視野範囲より広い視野範囲で撮像する全体撮像手段の画像を用いて、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出し、被験者を誘導するための誘導手段の映像及び音声の少なくとも一方の提示、及び、前記被験者に光を照らす照明手段の光の照射のうち少なくとも１つを実施する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。

［付記１３］
所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段を用いて、移動する被験者の虹彩を撮像し、
前記複数の第１の虹彩撮像の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、まばたきの間隔時間よりも短く、かつ、まばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持ち、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段を用いて、前記被験者の虹彩を撮像する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。

この出願は、２０１９年２月１８日に出願された日本出願特願２０１９－０２６９３７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００：全体撮像器
２００：誘導器
３００：照明器
４０１～４０４：虹彩撮像器
４１１～４１３：後段虹彩撮像器
５００：制御器
６００：情報処理装置

Claims (8)

1. 同じ視野範囲で互いに異なる位置に配置される複数の虹彩撮像手段と、
   前記虹彩撮像手段の視野範囲より広い視野範囲で撮像する全体撮像手段と、
   被験者を誘導するための誘導手段と、
   前記被験者に光を照らす照明手段と、
   前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出し、前記誘導手段の映像及び音声の少なくとも一方の提示、及び、前記照明手段の光の照射のうち少なくとも１つを制御する制御手段とを備え、
   前記複数の虹彩撮像手段が、
   所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段と、
   想定される歩行速度で前記被験者が歩行する場合に前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、人の平均的なまばたきの間隔時間よりも短く、かつ、人の平均的なまばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持つ少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段とを含み、
   前記第２の虹彩撮像手段は、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される、撮像システム。
2. 前記制御手段は、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出しを実施し、
   前記制御手段は、前記複数の虹彩撮像手段の画像の読み出しでは、前記全体撮像手段で撮像された映像に基づいて、前記複数の虹彩撮像手段のうち前記被験者の目を撮像できる虹彩撮像手段を特定し、該特定した虹彩撮像手段に前記被験者の目の位置を含む注視領域を設定し、前記特定した虹彩撮像手段から前記注視領域の映像を取得する請求項１に記載の撮像システム。
3. 移動する被験者の虹彩を撮像するための虹彩撮像手段を備え、
   前記虹彩撮像手段が、
   所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段と、
   想定される歩行速度で前記被験者が歩行する場合に前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、人の平均的なまばたきの間隔時間よりも短く、かつ、人の平均的なまばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持つ少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段とを含み、
   前記第２の虹彩撮像手段は、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される撮像装置。
4. 隣接する２つの第１の虹彩撮像手段間では、垂直方向において撮像範囲が一部重複しており、
   前記第２の虹彩撮像手段は、前記隣接する２つの第１の虹彩撮像手段間で重複する撮像範囲を中心に画像を撮像する請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記第１の虹彩撮像手段及び第２の虹彩撮像手段はそれぞれレンズを含み、
   前記第２の虹彩撮像手段のレンズの焦点距離は、前記第１の虹彩撮像手段のレンズの焦点距離よりも短い請求項３又は４に記載の撮像装置。
6. 前記虹彩撮像手段の撮像範囲よりも広い範囲を撮像する全体撮像手段と、
   前記全体撮像手段が撮像した画像を用いて、前記第１の虹彩撮像手段の画像読出し、及び前記第２の虹彩撮像手段の画像読出しを制御する制御手段とを更に備える請求項３から５何れか１項に記載の撮像装置。
7. 所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段を用いて、移動する被験者の虹彩を撮像し、
   想定される歩行速度で前記被験者が歩行する場合に前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、人の平均的なまばたきの間隔時間よりも短く、かつ、人の平均的なまばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持ち、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段を用いて、前記被験者の虹彩を撮像する撮像方法。
8. 所定の位置に合焦位置を有し、垂直方向に互いに異なる領域を撮像する複数の第１の虹彩撮像手段を用いて、移動する被験者の虹彩を撮像し、
   想定される歩行速度で前記被験者が歩行する場合に前記複数の第１の虹彩撮像手段の合焦位置を前記被験者が通過する時刻との時間差が、人の平均的なまばたきの間隔時間よりも短く、かつ、人の平均的なまばたきの継続時間よりも長くなる位置にであって、前記所定の位置より前記第１の虹彩撮像手段側の位置に合焦位置を持ち、隣接する２つの第１の虹彩撮像手段の間に配置される少なくとも１つの第２の虹彩撮像手段を用いて、前記被験者の虹彩を撮像する処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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