JP3586456B2 - 個人認証方法および個人認証装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、虹彩画像を利用した個人認証の技術に関するものであり、特に、例えば太陽光などの外光下において、虹彩認証の精度を向上させる技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、虹彩画像を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、ＰＣログイン用途などに利用され始めている。通常、虹彩認証は次のようなステップで行われる。
【０００３】
１．近赤外ＬＥＤなどを用いて虹彩を照明し、虹彩画像を取得
２．虹彩画像を解析して虹彩コードを抽出
３．抽出された虹彩コードと予め登録されている虹彩コードとの比較を行い、両コードの差異（距離）が閾値以下の場合は本人と判断
ここで、照明に近赤外光を用いるのは、近赤外光が人間に知覚されないため被認証者が眩しさを感じないという利点による。加えて、地球上の殆どの人が茶褐色系の虹彩を有しているが（青色や灰色の虹彩を持つ人種も存在するが世界的にみれば少数である）、茶褐色の虹彩は可視光下において虹彩パタンの視認が難しいのに対し、近赤外光ではコントラスト豊かに撮影可能だからである。なお、青色や灰色の虹彩も近赤外光下で虹彩パタン撮影が可能である。
【０００４】
上述したように、虹彩認証は、入退室管理、ＡＴＭ、ＰＣログイン用途などに利用され始めているが、そのほとんどが近赤外成分の外来光が少ない室内での使用を前提としている。太陽光などの近赤外成分を多く含む外光下で虹彩認証を行う場合には、太陽等が発する近赤外光や、太陽等に照射された物体が反射する近赤外光が広範囲に眼に映り込む。また、直射日光が顔に当たる場合は、虹彩領域に瞼または睫の影ができることがある。そしてこれらの要因により、本人拒否率（ＦＲＲ）が増加してしまう。ただし、映り込みや、瞼または睫の影によって、取得された虹彩パタンが偶然他人の虹彩パタンと近くなってしまうことは、確率的にまずありえず、したがって、他人受諾率（ＦＡＲ）が増加する可能性はきわめて低い。
【０００５】
ＡＴＭの施設は、建物の入り口付近で、通りに面した場所に設置される場合が多い。このような施設において、外光の影響を防ぐ方法が、特許文献１および特許文献２に提案されている。特許文献１では、虹彩を撮影するカメラのレンズの外側に第一の偏光手段を設け、虹彩認識装置と外来光の光源との間（窓など）に第二の偏光手段を設け、第一、第二の偏光手段の偏光方向を異ならせることによって、外来光の映り込みを防いでいる。また特許文献２では、外来光が眼に入射する位置（窓など）に、外来光の波長成分のうち眼を照明する非可視光の成分を反射または吸収する非可視光非通過フィルタを設置することによって、外来光が眼に映り込むことを防いでいる。
【０００６】
映り込みを防ぐその他の手段としては、カメラの前にアイカップなどの遮光手段を設け、被撮影者が覗き込んで虹彩画像を撮影する方法がある。
【０００７】
また、外光ではないが、眼を照明する照明手段自体が映り込んだ場合の対処方法が、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に提案されている。
【０００８】
特許文献３では、虹彩画像を複数回撮影する間に被撮影者の頭部が動くことを期待し、得られた複数枚の虹彩画像を利用することによって映り込みの影響を低減している。まず、１枚の画像と登録画像とのマッチングを行い、一致した部分をマッチング用画像に追加する。その後、他の画像についても登録画像とのマッチングを行い、一致した部分を順次マッチング用画像に追加していく。そして、最終的に作成されたマッチング用画像と登録画像とを比較し、認証を行う。
【０００９】
特許文献４，特許文献５，特許文献６に示された技術は、全て、設置位置の異なる複数の照明手段を利用している。すなわち、複数の照明手段をそれぞれ異なるタイミングで照射し、照射タイミングに合わせて複数の虹彩画像を撮影する。照明の映り込み位置が異なる複数の虹彩画像（または特徴量もしくは照合結果）を合成して、映り込みの影響のない虹彩画像（または特徴量もしくは照合結果）を作成している。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２１３９２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８５０３２号公報
【特許文献３】
特開平９−２１２６４４号公報
【特許文献４】
特開平１０−１６２１４６号公報
【特許文献５】
特開平１１−２０３４７８号公報
【特許文献６】
特開２００１−１６７２５２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術では、次のような問題があった。
【００１２】
特許文献１、特許文献２の技術では、ＡＴＭのような施設を前提としているため、いずれも装置が大掛かりなものになってしまい、実施にコストがかかるとともに、適用可能な用途が限定されてしまう、という問題がある。
【００１３】
また、カメラの前にアイカップなどの遮光手段を設け、被撮影者が覗き込んで虹彩画像を撮影する方法では、非接触で認証可能という虹彩認証の利点が失われてしまい、衛生面やユーザインタフェースの観点からみて好ましくない。
【００１４】
また、特許文献３は、元来、外光映り込み対策ではなく、装置に付属する照明手段の映り込みに対する対策である。そして、被撮影者の頭部が自然に動くことを期待しているが、頭部が動かなかったときは映りこみの影響を低減することはできず、効果が得られない。また仮に頭部が動いたとしても、被撮影者は、認証のために装置の前にいるので、装置から視線を大きくそらすとは考えにくく、したがって、映り込みの位置が変わる可能性は低い。
【００１５】
また、特許文献４，特許文献５，特許文献６に示された複数の照明手段を用いる手法は、装置に付属する照明手段の映り込みに対する対策としては意味があるが、外光下の映り込みに対してはほとんど意味をなさない。
【００１６】
前記の問題に鑑み、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証において、たとえ虹彩に外光が映り込んだとしても、認証精度が低下しないようにすることを課題とする。
【００１７】
【発明を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係る個人認証は、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影し、撮影した前記複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行うものである。具体的には、撮影の際に、撮影装置が被認証者に対して、映り込み位置が異なるように顔の向きを指示したり、撮影装置が被認証者の視線を誘導したり、撮影装置のカメラの位置を変化させたり、撮影装置が複数のカメラを用いて複数の虹彩画像を撮影したり、撮影装置が被認証者に対して撮影装置を持つ手の移動方向を指示したりする。
【００１８】
この発明によると、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を利用して、太陽光映り込みの影響を相互に軽減するようにして、認証を行うことが可能になるので、外光下であっても、本人拒否率を抑えた個人認証を実行することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記被認証者に対して前記映り込み位置が異なるように顔の向きを指示する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２０】
本発明の第２態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記被認証者の視線を誘導する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２１】
本発明の第３態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置のカメラの位置を変化させる処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２２】
本発明の第４態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影装置は複数のカメラを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記複数のカメラを用いて複数の虹彩画像を撮影する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２３】
本発明の第５態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記被認証者に対して当該撮影装置を持つ手の移動方向を指示する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２４】
本発明の第６態様によれば、前記認証処理は、前記複数の虹彩画像から認証用の特徴量である虹彩データをそれぞれ抽出するステップと、抽出した前記複数の虹彩データと前記登録虹彩データとをそれぞれ照合して複数の照合結果を得るステップと、前記複数の照合結果を統合するステップとを備え、この統合した照合結果を用いて認証を行う第１〜５態様の個人認証方法を提供する。
【００２５】
本発明の第７態様によれば、前記認証処理は、前記複数の虹彩画像から認証用の特徴量である虹彩データをそれぞれ抽出するステップと、抽出した前記複数の虹彩データを統合して統合虹彩データを作成するステップと、前記統合虹彩データと前記登録虹彩データとを照合して照合結果を得るステップとを備え、得られた照合結果から認証を行う第１〜５態様の個人認証方法を提供する。
【００２６】
本発明の第８態様によれば、前記認証処理は、前記複数の虹彩画像を統合して統合虹彩画像を作成するステップと、前記統合虹彩画像から認証用の特徴量である虹彩データを抽出するステップと、前記虹彩データと前記登録虹彩データとを照合して照合結果を得るステップとを備え、得られた照合結果から認証を行う第１〜５態様の個人認証方法を提供する。
【００２７】
本発明の第９態様によれば、前記複数の照合結果を統合するステップは、前記複数の照合結果のうち、照合スコアが所定値以上のもの、または所定値以下のものを選択し、前記選択した複数の照合結果を統合する第６態様の個人認証方法を提供する。
【００２８】
本発明の第１０態様によれば、前記複数の照合結果を統合するステップは、前記各照合結果を複数のブロックに分割して、前記ブロック単位で、照合結果を統合する第６態様の個人認証方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１１態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記被認証者に対して前記映り込み位置が異なるように顔の向きを指示する手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３０】
本発明の第１２態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記被認証者の視線を誘導する手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３１】
本発明の第１３態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記個人認証装置に対する前記カメラの位置を変化させる手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３２】
本発明の第１４態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は複数のカメラを備え、これら複数のカメラを用いて前記複数の虹彩画像を撮影する個人認証装置を提供する。
【００３３】
本発明の第１５態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記被認証者に対して前記撮影装置を持つ手の移動方向を指示する手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３５】
なお、本願明細書において、「外光」とは、虹彩認証装置または撮影装置に付属する虹彩撮影用照明以外の光のことをいう。また、「映り込み」とは、撮影された虹彩画像において、空間的に一様でない「外光」によって形成される虹彩領域の輝度パタンのことをいう。
【００３６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る虹彩認識を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。また図２は本実施形態に係る個人認証方法を実施する際に利用する撮影装置の一例としての認証機能付携帯電話の外観を示す図、図３は図２の認証機能付携帯電話の内部構成を示す図である。本実施形態では、被認証者は、図２のような認証機能付携帯電話を用いて、外光下で虹彩認証を行うものとする。
【００３７】
図２の認証機能付携帯電話１０は、通常の携帯電話に、虹彩画像撮影用のカメラ１１および照明１２が付加されている。カメラ１１および照明１２以外には、モニタ１３、操作ボタン１４、スピーカ１５、マイク１６およびアンテナ１７等を備えている。照明１２としては、１個または数個の近赤外ＬＥＤを用いている。近赤外光の照明を用いるのは、被認証者が眩しさを感じないようにするためであり、また、茶褐色である虹彩パタンをコントラスト良く撮影できるようにするためである。カメラ１１には可視光カットフィルタがセットされており、近赤外成分のみを受光するようにしている。モニタ１３には、撮影中の虹彩画像や認証結果が表示される。なお、太陽や白熱灯等、近赤外成分を大量に含む光源下での撮影では、撮影装置には必ずしも照明を付属させる必要はなく、また付属していても点灯させる必要はない。
【００３８】
また図３に示す内部構成において、認証手段２１では、カメラ制御部２２、照明制御部２３およびモニタ制御部２４が主制御部２７に接続されている。カメラ制御部２２はカメラ１１を制御して虹彩画像の撮影を行い、撮影された虹彩画像は画像メモリ２５に蓄積される。認証処理部２６は画像メモリ２５に蓄積された虹彩画像を用いて認証処理を行う。照明制御部２３は照明１２を制御し、撮影するタイミングと同期して虹彩領域を照明する。モニタ制御部２４はモニタ１３の表示画面を制御する。
【００３９】
以下、図１のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における処理について、説明する。
【００４０】
まず、被認証者は、図２の認証機能付携帯電話１０を持ち、外光下にて、外光映り込み位置が異なる複数（Ｎ枚）の虹彩画像を撮影する（Ａ１）。撮影の際には、被認証者は、眼から所定距離の位置（カメラ１１が単焦点の場合には例えば２０ｃｍ程度前）に認証機能付携帯電話１０を持ち、カメラ１１が捉えている虹彩画像がモニタ１３に表示される様子を確認しながら、虹彩全域が視野内に含まれ、ピントが合うように位置合わせを行った後、操作ボタン１４のうちの１つに割り当てられている撮影ボタンを押下する。この動作を、外光の映り込み位置が異なるように、Ｎ回繰り返す。また、撮影開始ボタンを１度押下し、動画撮影を行いながら連続的にＮ枚のフレーム画像を取得してもよい。
【００４１】
ここで、外光の映り込み現象について、詳しく説明する。
【００４２】
図４に示すように、外光下で撮影した虹彩画像は、広範囲にわたって外光の映り込みが起きる。これは太陽光に含まれる近赤外成分（太陽光は、紫外線、可視光、近赤外線、遠赤外線など幅広い波長帯域を有する電磁波）の強度が大きいために、直射日光だけでなく日光を照射された多くの物体から反射された近赤外成分が、さまざまな角度から眼に入射するためである。（眼球は球体に近い形状をしているため、映り込みが起こり易い。）
外光の映り込み位置は、光源（反射物も含む）、カメラおよび眼球の位置関係で決まるので、映り込み位置を変化させるためには、そのうちのどれかを動かせばよい。このうち光源は動かしにくいので、カメラもしくは眼球、またはその両方を動かせばよい。
【００４３】
図５はカメラ位置と顔位置は固定で、眼球の向き（視線方向）のみを変化させて撮影した４枚の虹彩画像の例である。また図６はカメラと眼球の相対位置関係は固定して、顔の向きを東西南北に変えて撮影した４枚の虹彩画像の例である。図５から分かるように、眼球を動かすと（視線方向を変えると）、虹彩領域を基準とした映り込み位置は変化する。また図６から分かるように、顔の向きが変わると映り込みの形状が変化する。
【００４４】
そして、本実施形態では、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影するために、図２のような装置によって、被認証者に対して顔の向きを指示したり、被認証者の視線を誘導したりするものとする。例えば、モニタ１３上に顔の向きを矢印で表示したり（モニタ１３およびその制御部が、顔の向きを指示する手段に相当する）、スピーカ１５から顔の向きを音声で指示したり（スピーカ１５およびその制御部が、顔の向きを指示する手段に相当する）、あるいは、モニタ１３にキャラクターのような特定の画像を表示して、視線を誘導する方向にその画像を移動させたりする（モニタ１３およびその制御部が、視線を誘導する手段に相当する）。このような構成を採ることによって、被認証者は、撮影時に顔の向きをどちらにしたらよいか、視線をどの方向に向けたらよいかが容易に分かるので、戸惑うことがなく、人に優しいインターフェースとなる。そして、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を、容易に撮影することができる。
【００４５】
以下の処理Ａ２〜Ａ５は、認証処理部２６によって実行される。ここでは、特表平８−５０４９７９（国際公開公報ＷＯ９４／０９４４６、以下、「参考文献１」と略記する）で開示された手法を用いるものとする。参考文献１の虹彩認証の手法の概略は、以下の通りである。
（１） 虹彩外縁（虹彩と強膜との間の境界）および瞳孔外縁（瞳孔と虹彩との間の境界）を決定することによって、虹彩領域を切り出す
（２） 切り出された虹彩領域をｘｙ直交座標系からｒθ極座標系へと変換する
（３） 解析帯域を決定する（半径方向をリング状に８分割）
（４） マルチスケールの２−ｄ Ｇａｂｏｒフィルタを適用し、Ｇａｂｏｒフィルタ出力後の信号を二値化したものを虹彩コードとする
（５） 予め登録されていた登録虹彩コードと、認証時の虹彩コードとを比較（排他的ＯＲ）し、２つのコード間のハミング距離を計算する
（６） ハミング距離が閾値以下の場合は、本人として受け入れ、そうでなければ他人として棄却する
【００４６】
図７は（１）の虹彩外縁および瞳孔外縁の位置を表す図、図８は虹彩外縁と瞳孔外縁に囲まれる領域を虹彩領域として切り出し、ｘｙ座標系で表現した図である。この時点で、虹彩領域の平行移動の影響は吸収される。また図９は虹彩領域を、瞳孔中心を中心としてｒθ極座標系で表現した図である（（２）の変換）。実際の瞳孔外縁と虹彩外縁は正確には真円ではない。両者を敢えて円で近似した場合、瞳孔の中心と虹彩の中心は同心ではない（偏心）が、ｒ方向の値を瞳孔外縁で０、虹彩外縁で１に設定することにより、偏心、瞳孔の開き具合の差、および拡大縮小の影響を吸収することができる。
【００４７】
図１０は（３）で決定された８リング状の解析帯域を表す図、図１１は（４）の虹彩コード作成を示す図であり、図１０の解析帯域を決定した後の輝度信号（ａ）に、Ｇａｂｏｒフィルタを適用して（ｂ）二値化を行う（ｃ）様子を示している。実際は２次元信号であるが、ここでは説明の簡略化のために１次元で示した。（ａ）は８リングのうちの１リングにおける角度方向輝度信号である。実際はマルチスケールのＧａｂｏｒフィルタを適用し、単一のスケールのＧａｂｏｒフィルタにも実部、虚部が存在するが、（ｂ）（ｃ）はある１つのスケールのＧａｂｏｒフィルタ実部を適用した結果である。二値化後の虹彩コード（ｃ）における各ビットの位置は、虹彩画像上のある位置に対応付けることができる。
【００４８】
まず、撮影したＮ枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、認証用の特徴量である虹彩データとしてのＮ個の虹彩コードを作成する（Ａ２）。処理Ａ２においては、映り込み位置の異なるＮ枚の虹彩画像に対して、各々上述の（１）〜（４）までの処理を適用し、Ｎ個の虹彩コードを作成する。このとき各画像において、処理（１）〜（３）を行うことにより、複数の虹彩画像中の虹彩領域について、平行移動、拡大縮小、瞳孔の開き具合の差異、瞳孔の偏心の影響を吸収した虹彩コードが作成される。
【００４９】
次に、Ｎ個の虹彩コードと、予め登録されている被認証者の登録虹彩データとしての登録虹彩コードとをそれぞれ照合し、Ｎ個の照合結果を作成する（Ａ３）。なお、本願の各実施形態では、２個の虹彩コードについて、対応するビット同士を比較し、比較したビット同士の一致／不一致を示すビット列を、「照合結果」として作成する。ビット同士の比較にはＸＯＲ演算を用いるので、一致するときは“０”が、不一致のときは“１”が、ビット値として与えられる。また、この一致／不一致を表現するビット値を、「判定結果」として用いる。
【００５０】
処理Ａ３では、上述の（５）の処理を行う。このとき、登録虹彩コードと認証用虹彩コードとの間に、顔の傾きや眼球自身の回転による角度方向のずれが存在している可能性がある。このずれを補償するため、認証用コードを予め定めた範囲まで回転させてマッチングを行い、最もハミング距離の小さいものを最終的なハミング距離として出力する。その様子を図１２に示す。図１２では説明の簡略化のため、あるスケールのＧａｂｏｒフィルタ実部で解析し、８リングのうちの１リングについて表現した。
【００５１】
図１３は登録虹彩コードとＮ個の認証用虹彩コードとをそれぞれ比較した結果を示す図である。図１３の各認証用虹彩コード１〜Ｎは、すでに回転補償マッチングが行われ、ハミング距離が最小となる位置にずらされた後のコードである。すなわち、ｉ番目のビット位置は全て虹彩パタン上の同一位置に対応している。また図１３では、各認証用虹彩コードはＭ個のブロックに分割されており、ブロック内ハミング距離が所定の閾値ＴＨ２（ここでは０．３０）よりも大きいブロックが、黒色で示されている。
【００５２】
図１３の比較結果では、認証用虹彩コード１，２，Ｎのハミング距離ＨＤはそれぞれ０．３１，０．３３，０．３４であった。ハミング距離は、２つのコードが全く無相関のとき、その値は０．５になる。他人間のハミング距離は０．５を中心に分布するが、回転補償を行うマッチング時には、ハミング距離がやや小さくなる方向にシフトする。本人と認証するためのハミング距離の閾値ＴＨ１が０．３０であるとき、これらの認証用虹彩コードは、単独使用時には、全て棄却されることになる。
【００５３】
ところが図１３を見ると、ほとんどのブロックのハミング距離が閾値ＴＨ２以下であるにもかかわらず、一部のブロック（黒色で示されたもの）のハミング距離が大きいために、認証用虹彩コード全体のハミング距離ＨＤが閾値ＴＨ１よりも大きくなっていることが分かる。これら一部のブロックは、外光映り込みのために、ハミング距離ＨＤが大きくなっていると考えられる。
【００５４】
そこで本実施形態では、複数の照合結果を合成し、統合することによって、最終的な照合スコアを生成する（Ａ４）。これにより、複数の虹彩画像において外光映り込みの位置が異なる場合、外光映り込みが個人認証の精度に与える影響を、除去することができる。なお、「照合スコア」とは、２個の虹彩コードを比較した結果の一致度合を表すスカラー値である。本願の各実施形態では、比較した全ビット数に対する不一致ビット数の割合、すなわちハミング距離を「照合スコア」として用いている。
【００５５】
照合結果の統合方法としては、ビット単位に合成する方法と、ブロック単位で合成する方法とが考えられる。
【００５６】
＜ビット単位の合成＞
図１４はビット単位で合成する場合の処理Ａ４の詳細を示すフローチャートである。図１４において、まず、Ｎ個の照合結果のうち、ハミング距離が所定の閾値ＴＨ３（＞ＴＨ１）以下の照合結果を選択する（Ａ４０１）。次に、ｉ番目のビット位置に着目し（Ａ４０２）、選択後の照合結果のうち、着目したビット位置でどれか１つでも登録虹彩コードとの一致を示すビットがあれば、そのビット位置の最終的な判定結果は一致と判定する（Ａ４０３）。そして、ステップＡ４０２，Ａ４０３を全てのビット位置について実行する（Ａ４０４）。最終的な不一致ビット数を全ビット数で正規化し、ハミング距離を最終的な照合スコアとして算出する（Ａ４０５）。
【００５７】
ここで、他人がＮ個（Ｎは多数）の虹彩画像を撮影した場合、あるビット位置について、Ｎ個の虹彩コードのいずれかと登録用虹彩コードとが一致する確率は「１」に近づく（相関がない場合は一致・不一致の確率は０．５のため）。また、複数人物が入れ代わり立ち代わり、Ｎ個の虹彩画像を撮影した場合も同様である。このため、仮に、複数の虹彩画像の全ての照合結果を用いた場合には、他人を誤って認証してしまう確率が高くなる。
【００５８】
よって、処理Ａ４０１において、閾値ＴＨ３よりも大きい照合結果は、他人の虹彩画像によるものである確率が高いとして、以後の処理から除外する。すなわち、本人として判定するための閾値ＴＨ１よりも大きく、かつ、所定の閾値ＴＨ３よりも小さい照合結果のみを、“本人の虹彩画像に外光映り込みが存在するために、閾値ＴＨ１を上回った”と解釈して、以後の処理に用いる。これにより、他人を誤って認証してしまう他人受諾率（ＦＡＲ）の向上を抑制することができる。なお、ハミング距離の代わりに、相関が高いときは値が大きくなる一方、相関が低いときは値が小さくなるような指標を用いた場合には、処理Ａ４０１において、スコアが所定値以上のものを選択すればよい。
【００５９】
また処理Ａ４０３では、例えば、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果の一致・不一致の多数決をとり、多い方の結果を当該ビット位置の最終的な判定結果としてもよい。また、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果における一致の割合が所定の閾値よりも大きいか否かに応じて、当該ビット位置の最終的な判定結果を定めてもよい。さらには、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果における一致の割合を当該ビット位置のスコアとし、そのスコアを全ビット位置で平均したものを最終的な照合スコアとしてもよい。
【００６０】
また、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果の重み付け平均を用いて、当該ビット位置の最終的な判定結果を求めてもよい。具体的な方法について説明する。
【００６１】
まず、照合結果の信頼性が高い程大きくなるような重みｗk （０≦ｗk ≦１、ｋ：照合結果番号）を準備する。例えば、次のように定める。
【数５】
ここで、ｘk は第ｋの照合結果のハミング距離である。すなわち、ハミング距離が小さい照合結果には、信頼性が高いと判断してより大きな重みを与える。なお、分母は重みｗk の総和を１にするための正規化項である。
【００６２】
そして、合成照合結果の第ｉビットの値ｒi を次式で決定する。
【数６】
ｒk,i は、第ｋの照合結果の第ｉビットの値である。この例では、第ｋの照合結果については、全てのビット位置について共通の重みｗk が用いられる。
【００６３】
また、次のように、各ビット位置について異なる重みを用いてもよい。
【００６４】
すなわち、まず、照合結果の信頼性が高い程大きくなるような重みｗk,i （０≦ｗk,i ≦１、ｋ：照合結果番号、ｉ：ビット位置）を準備する。例えば、次のように定める。
【数７】
ここで、ｘk,i は第ｋの照合結果の第ｉビット付近の局所的なハミング距離である。ここで、局所的とは、虹彩画像上で局所的である、という意味である。すなわち、局所的なハミング距離が小さいビット値ｒk,i には、信頼性が高いと判断してより大きな重みを与える。なお、分母は重みｗk,i のｋに関する総和を１にするための正規化項である。
【００６５】
そして、合成照合結果の第ｉビットの値ｒi を次式で決定する。
【数８】
【００６６】
また、（数７）において、ｘk,i を第ｋの照合結果の第ｉビットに対応する虹彩画像上（１点または局所領域）の輝度値としてもよい。すなわち、輝度値が大きい箇所に相当するビットは、映り込みにより不定値になっている可能性が高く信頼性が低いとして、より小さな重みを与える。
【００６７】
もちろん、ここで示した重み以外であっても、対応ビットの信頼性が高いほど値が大きくなるような重みであればよい。
【００６８】
＜ブロック単位の合成＞
図１５はブロック単位で合成する場合の処理Ａ４の詳細を示すフローチャートである。図１５において、まず、Ｎ個の照合結果のうち、ハミング距離が所定の閾値ＴＨ３（＞ＴＨ１）以下の照合結果を選択する（Ａ４１１）。次に、選択した各照合結果に係る認証用虹彩コードを、Ｍ個のブロックにそれぞれ分割する（Ａ４１２）。ブロック分割は、次のように行う。すなわち、予め虹彩画像を分割し、虹彩コード上のビットに対応する画素が虹彩画像上で同一ブロックに属しているとき、虹彩コード上のビットも同一ブロックに属するものとする。虹彩画像の分割方法としては、例えば、図１６（ａ）のように同心円状かつ放射状に分割する方法や、図１６（ｂ）のように矩形状に分割する方法もある。
【００６９】
次にｉ番目のブロックに着目し（Ａ４１３）、各虹彩コードの着目ブロックの中から、ハミング距離が最小のブロックを選択する（Ａ４１４）。そして、ステップＡ４１３，Ａ４１４を全てのブロックについて実行する（Ａ４１５）。
【００７０】
その後、ハミング距離最小のブロックの照合結果を全て統合する（Ａ４１６）。ブロックの照合結果とは、２個の虹彩コードについて、ブロック内の対応するビット同士の一致／不一致を示すビット列である。そして、最終的な不一致ビット数を全ビット数で正規化し、最終的な照合スコアとしてのハミング距離を算出する（Ａ４１７）。
【００７１】
このブロック単位の合成において、処理Ａ４１１の効果は、ビット単位の合成における処理Ａ４０１と同様である。
【００７２】
そして図１に戻り、最終的な照合スコア（ハミング距離）を用いて認証を行う（Ａ５）。ハミング距離が所定の閾値ＴＨ１以下であるときは、本人として受け入れ、そうでないときは、他人として拒否する。そして最終的な認証結果が、図２の認証機能付携帯電話１０におけるモニタ１３に表示される。
【００７３】
なお、ブロック単位の合成における処理Ａ４１７と処理Ａ５とを合わせた処理として、処理Ａ４１６で統合された照合結果において、各ブロックのブロック内ハミング距離が全て所定の閾値ＴＨ２（≧ＴＨ１）以下のときは、本人として受け入れ、そうでないときは、他人として拒否する、というようにしてもよい。
【００７４】
以上のように本実施形態によると、顔、眼球またはカメラの位置を動かして撮影を行うことにより、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影することが可能となる。そして、撮影装置が、顔または視線（眼球）の向きを指示することにより、ユーザインタフェースの優れた装置を提供することが可能となる。
【００７５】
また、複数の照合結果を統合することによって、最終的な照合スコアが求められるので、外光映り込み、または瞼・睫の影が認証精度に与える影響を低減させることが可能となる。さらに、照合結果をブロック単位で統合することによって、他人を誤って許容することを防ぐことが可能となる。また、ハミング距離が所定の閾値よりも大きい照合結果を用いないことによって、他人を誤って許容することを防ぐことが可能となる。
【００７６】
その他、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する方法としては、複数のカメラを備えた撮影装置によって、同時または異なるタイミングで複数の角度から虹彩を撮影する方法がある。図１７は本発明に係る撮影装置としての、複数のカメラを内蔵した認証機能付き携帯電話の外観図である。図１７の例では、２個のカメラ１１ａ，１１ｂが上下方向に離れて設置されている。この携帯電話を用いた場合、外光映り込み位置が異なる２枚の虹彩画像が、一度に撮影できる。この撮影を１回ないし数回繰り返せばよい。もちろん、２個よりもさらに多くのカメラを内蔵した装置を用いれば、１回の撮影によって、外光映り込み位置が異なるより多くの虹彩画像が撮影可能である。
【００７７】
図１８は本発明に係る撮影装置としての、玄関先などに設置される固定式の虹彩認証機能付ドアホンの外観図である。図１８のドアホン３０では、被認証者の視線を誘導する手段としての複数の視線誘導灯３６ａ〜３６ｈが設けられている。そして、撮影時に視線誘導灯が所定の順に１個ずつ点灯し、被認証者は、点灯した視線誘導灯の方に視線を向けた状態で、虹彩画像を撮影する。このように、撮影装置に視線誘導のための目標物を設けることによって、どちらを向いたらよいのかが分かりやすくなるので、被認証者にとって視線移動時の過大な負担がなく、人に優しいインターフェースとなる。
【００７８】
また、撮影装置から、被認証者に対して、カメラを有する撮影装置自体の位置を変えるように指示するようにしてもかまわない。被認証者が、例えば図２のような認証機能付携帯電話１０を撮影装置として用いる場合には、この撮影装置を持つ手の移動方向を撮影装置から被認証者に指示する。この場合、モニタ１３にメッセージや矢印等を表示することによって指示してもよいし（モニタ１３およびその制御部が、手の移動方向を指示する手段に相当する）、スピーカ１５から音声で指示してもよい（スピーカ１５およびその制御部が、手の移動方向を指示する手段に相当する）。
【００７９】
さらには、撮影装置に、その配置位置が変更可能なカメラを設けておいて、虹彩画像の撮影時に、自動で、あるいは被認証者による手動によって、カメラの位置を変更するようにしてもよい。これにより、撮影装置を一度構えただけで、カメラ自身の動きによって異なる位置からの虹彩画像の撮影が可能になる。したがって、簡易に、複数の虹彩画像を撮影することができる。
【００８０】
また、眼球のみを動かして顔の正面から撮影した場合、眼球の動かし方が大きいと、虹彩を斜め方向から撮影することになり、得られた虹彩画像における虹彩外縁（瞳孔外縁）形状は楕円形となる。このような場合は、入力画像において歪み補正処理を行い、正面から見た虹彩画像に変換して、以後の処理を行う必要がある。歪み補正は、１次変換（行列計算）を用いて実現できる。
【００８１】
なお、本実施形態は外光下の認証時において特に有効であるが、外光下では、外光中の近赤外光強度が照明１２のパワーよりもはるかに強いため、照明１２の効果はほとんどない。よって、装置に照明１２のオンオフ切り替えスイッチを設けて、外光下で認証を行う場合には、照明１２をオフにして撮影してもかまわない。また、装置に近赤外光強度センサを設けて、外光中の近赤外光強度が所定の閾値を超える場合は、撮影時に照明１２が発光しないようにしてもよい。
【００８２】
なお、本実施形態では、処理Ａ１〜Ａ５を全てを端末側で行うものとしたが、複数の虹彩画像を撮影する処理Ａ１を端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理Ａ２〜Ａ５を行ってもよい。この場合、サーバ上で認証結果が計算され、計算結果は再びネットワークを介して、端末に送信され、端末のモニタ１３に認証結果が表示される。
【００８３】
なお、本実施形態では、外光映り込み位置が異なる画像をＮ枚（固定枚数）撮影した後、認証する方法を採用したが、１枚撮影する度に上述したような処理を行って最終的なハミング距離を計算し、ハミング距離が所定閾値以下であれば認証処理を終了し、そうでないときは、次の画像を撮影するという方法を採用してもよい。この場合、撮影回数の上限を設定してもよい。
【００８４】
また、本発明は、外光映り込みが起こる場合の対策であり、本来、外光映り込みが起こらない場合には虹彩画像を複数枚撮影する必要はない。また、常に複数回撮影を行うシステムは、被認証者にとっては煩わしいものになる。よって、以下のような方法を採用してもよい。
【００８５】
すなわち、図２５において、１枚の虹彩画像を撮影した（Ｄ１）後、通常の認証（先の参考文献１で開示された方法）を行う（Ｄ２）。このとき、撮影した虹彩画像と、予め登録されている被認証者の登録虹彩データとが照合され、照合結果が得られる。そして、認証に成功したとき、例えばステップＤ２で得られたハミング距離が所定の閾値以下のときは、処理を終了する一方、そうでないとき、例えばハミング距離が所定の閾値を超えているときは、ステップＤ４に進む（Ｄ３）。
【００８６】
ステップＤ４において、ステップＤ２ですでに得られている照合結果を、複数のブロックに分割し、分割したそれぞれのブロックについて、照合スコアとしてのハミング距離を算出する。そして、ハミング距離が所定の第１の閾値以上であるブロック数Ｍ２をカウントし（Ｄ５）、ステップＤ６において、ブロック数Ｍ２が第２の閾値以下であるときは、本人である可能性が高いが、外光映り込みが生じていると判断し、本実施形態の処理（Ｄ７）を行う。一方、ブロック数Ｍ２が所定の第２の閾値を超えているときは、本人でないと棄却して（Ｄ８）処理を終了する。すなわち、ステップＤ２〜Ｄ６によって、撮影した虹彩画像に外光映り込みが生じているか否かを判断する処理が実現されている。
【００８７】
同様に、本実施形態の処理を行うための条件として、
・虹彩画像に、輝度が所定の第１の閾値以上である画素が、所定の第２の閾値以上あった場合
または、
・虹彩画像の平均輝度を元にある第１の閾値を算出し、虹彩画像中に輝度が前記閾値以上である画素が、所定の第２の閾値以上あった場合
としてもよい。これは、虹彩画像に映り込みが生じているか否かを、画像レベルで、当該虹彩画像を基にして判断していることに相当する。
同様に、本実施形態の処理を行うための条件として、
・装置の照明がオフにされた場合
または、
・装置に近赤外光強度センサを設け、照明オフ時の外光中の近赤外強度が所定の閾値を超える場合
としてもよい。これは、外光下で虹彩認証を行っているか否かを、照明のスイッチ設定または近赤外強度に基づいて判断していることに相当する。例えば図２６に示すように、まず、撮影環境の近赤外光の強度を測定し（Ｅ１）、測定した強度が所定の閾値以上であるときは（Ｅ２でＹｅｓ）、本実施形態の処理を行う（Ｅ３）。一方、測定した強度が所定の閾値よりも低いときは（Ｅ２でＮｏ）、虹彩画像は１枚だけ撮影して（Ｅ４）、従来と同様の認証処理を行う（Ｅ５）。
【００８８】
なお、眼球を動かして複数の画像を撮影する場合、動かす方向を適当に指示するのではなく、外光映り込みがいま存在する領域から映り込みが消えるような方向を求めて、指示することも可能である。外光映り込みが存在する領域は、ブロック分割された特徴量においてハミング距離が大きいブロックに対応する領域として、推定することができる。そして、外光映り込みが存在する領域が推定できれば、眼球をどちらに動かせばよいか、を算出することは容易である。また、上述したように撮影装置を手に持って虹彩認証を行う場合には、同様にして外光映り込みが存在する領域を推定して、手の移動方向を求めればよい。さらには、外光映り込みが存在する領域の位置を基にして、手の移動距離を求めて、これを指示することも可能になる。
【００８９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、複数の虹彩コードと登録虹彩コードとをそれぞれ照合して複数の照合結果を作成し、これら複数の照合結果を統合して最終的な照合スコアを得て、認証を行った。これに対して本実施形態では、複数の虹彩コードを統合して統合虹彩コードを作成し、この統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合して、認証を行うものとする。
【００９０】
図１９は本発明の第２の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。図１９において、まず、外光の映り込み位置が異なるＮ枚の虹彩画像を撮影し（Ｂ１）、撮影したＮ枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、Ｎ個の虹彩コードを作成する（Ｂ２）。この処理Ｂ１，Ｂ２については、第１の実施形態における処理Ａ１，Ａ２と同様の方法が適用できる。
【００９１】
次に、Ｎ個の虹彩コードを統合して、統合虹彩コードを作成する（Ｂ３）。図２０は処理Ｂ３の詳細を示すフローチャートである。
【００９２】
まず、Ｎ個の虹彩コードＩＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）について、全てのコード同士のハミング距離を算出する（Ｂ３０１）。コード同士の組合せは、Ｎ（Ｎ−１）／２通りになる。このとき、図１２に示すように、虹彩コードの回転を補償したマッチングを行う。
【００９３】
次に、他の全て（Ｎ−１個）のコードＩＣｉ（ｉ≠ｊ）とのハミング距離の総和が最小となるような虹彩コードＩＣｊを選択する（Ｂ３０２）。そして、選択された虹彩コードＩＣｊと、他のコードＩＣｉ（ｉ≠ｊ）において、ｋ番目のビット値（０ｏｒ１）の多数決を採り、統合虹彩コードのｋ番目のビット値を決定する（Ｂ３０３）。このとき、基準となる虹彩コードＩＣｉに対し、他の虹彩コードＩＣｊは、Ｂ３０１においてハミング距離を算出したときの回転補償角度分だけ回転させた後のｋ番目の位置を用いる。
【００９４】
このような処理Ｂ３によって、Ｎ個の虹彩コードから統合虹彩コードが生成される。これにより、虹彩コードの任意のビット位置において、外光映り込みの影響を受けたビットの個数がＮ／２よりも少なければ、外光映り込みの影響がない統合虹彩コードを生成することが可能である。
【００９５】
そして、統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得て（Ｂ４）、この照合結果を用いて認証を行う（Ｂ５）。この処理Ｂ４，Ｂ５については、先の参考文献１で開示された方法、すなわち第１の実施形態で説明した（５）、（６）の処理と同様でよい。
【００９６】
なおここでは、基準とする虹彩コードＩＣｊを、他の全て（Ｎ−１個）のコードＩＣｉ（ｉ≠ｊ）とのハミング距離の総和が最小となるという条件で選択したが、例えば、Ｎ個の虹彩コードを登録虹彩コードと照合し、最もハミング距離が小さくなるような虹彩コードを基準として選択してもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、複数の虹彩コードの統合に多数決を用いたが、その代わりに、例えば重み付け平均値を用いてもよい。
【００９８】
また、第１の実施形態と同様に、Ｎ個の虹彩コードと登録虹彩コードとのハミング距離を算出し、ハミング距離が所定の閾値ＴＨ３以下の虹彩コードのみを用いて、統合虹彩コードを作成するようにしてもかまわない。
【００９９】
（第２の実施形態の変形例）
上で説明した方法は、図１１（ｃ）に示すような二値化後の虹彩コードを統合するものであった。これに対して、図１１（ｂ）に示すようなＧａｂｏｒフィルタ適用後の信号を統合し、その後、二値化を行うようにしてもかまわない。以下に、本実施形態の変形例として、その方法について説明する。
【０１００】
図２１は本変形例に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。図２１において、図１９と共通の処理については図１９と同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明は省略する。
【０１０１】
外光映り込み位置が異なるＮ枚の虹彩画像を撮影（Ｂ１）した後に、Ｎ枚の虹彩画像の輝度レベルを調整する（Ｂ１５）。異なる方向を向いて虹彩画像を撮影した場合、カメラ自身の絞り制御またはＡＧＣ（Auto Gain Control ）等により、Ｎ枚の虹彩画像の輝度レベルは異なっている可能性がある。その場合は、カメラから絞り値またはＡＧＣのゲイン値などを取得し、輝度レベルを調整する。
【０１０２】
そして、Ｎ枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、認証用の特徴量である虹彩データとしてのＮ個の中間虹彩コードを作成する（Ｂ２１）。ここでは、先の参考文献１で開示された方法すなわち第１の実施形態で説明した（１）〜（３）の処理を行い、さらに（４）の２−ｄ Ｇａｂｏｒフィルタを適用し、マルチスケールの周波数解析を行い、図１１（ｂ）に示すような多値信号を得る。この多値信号を中間虹彩コードとする。
【０１０３】
そして、Ｎ個の中間虹彩コードを統合して、統合虹彩コードを作成する（Ｂ３１）。図２２は処理Ｂ３１の詳細を示すフローチャートである。
【０１０４】
まず、Ｎ個の中間虹彩コードＩＣ２ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）について、全てのコード同士のユークリッド距離を算出する（Ｂ３１１）。コード同士の組合せは、Ｎ（Ｎ−１）／２通りになる。このとき、第１の実施形態で二値のコードを照合する際に行ったように、角度方向にずらしながら照合を行い、最もユークリッド距離が小さくなるずらし位置でのユークリッド距離を算出する。（数１）は中間虹彩コードＩＣ２ｉとＩＣ２ｊを角度方向にｘだけずらした場合のユークリッド距離である。
【数１】
ただし、ｘは角度方向のずらし量であり、ＩＣ２j x （ｋ）は、中間虹彩コードＩＣ２j を角度方向にｘだけずらした後のｋ番目の値を示す。最もユークリッド距離が小さくなる位置でのユークリッド距離ＥＤijは、（数１）を用いて（数２）のように表せる。
【数２】
【０１０５】
そして、ある中間虹彩コードＩＣ２ｊを基準とした時、他の全て（Ｎ−１個）の中間コードＩＣ２ｉ（ｉ≠ｊ）とのユークリッド距離の総和が最小となるような、中間虹彩コードＩＣ２ｊを選択する（Ｂ３１２）。そして、選択された中間虹彩コードＩＣ２ｊと、他の中間コードＩＣ２ｉ（ｉ≠ｊ）において、各中間コードのｋ番目の信号値のメディアン値を採り、統合中間虹彩コードのｋ番目の信号値を決定する（Ｂ３１３）。このとき、基準となる中間虹彩コードＩＣ２ｉに対し、他の中間虹彩コードＩＣ２ｊは、Ｂ３１１においてユークリッド距離を算出したときの回転補償角度分だけ回転させた後のｋ番目の位置を用いる。
【０１０６】
このように、Ｎ個の中間虹彩コードから統合中間虹彩コードが生成される。統合中間虹彩コードでは、メディアン値を利用することによって、外光映り込みの影響が低減されたＧａｂｏｒフィルタ出力信号が得られる。メディアン値を用いる代わりに、重み付け平均値を用いてもよい。（単純な平均値を用いることも可能であるが、外光映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。）
そして、統合中間虹彩コードを二値化して、統合虹彩コードを作成する（Ｂ３１４）。二値化の方法は、通常の中間虹彩コード（図１１（ｂ））から虹彩コード（図１１（ｃ））を作成するのと同様の方法を用いればよい。
【０１０７】
そして、図２１に戻り、統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得て（Ｂ４）、この照合結果を用いて認証を行う（Ｂ５）。
【０１０８】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、複数の照合結果を統合し、また第２の実施形態では複数の虹彩コードまたは中間虹彩コードを統合した。これに対して本実施形態では、複数の虹彩画像を統合して、統合虹彩画像を作成し、統合虹彩画像から虹彩コードを抽出し、前記虹彩コードと登録虹彩コードとを照合して、認証を行うものとする。
【０１０９】
図２３は本発明の第３の実施形態に係る虹彩画像を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。図２３において、まず、外光映り込み位置が異なるＮ枚の虹彩画像を撮影し（Ｃ１）、Ｎ枚の虹彩画像の輝度レベルを調整する（Ｃ１５）。この処理Ｃ１，Ｃ１５は、第２の実施形態における処理Ｂ１，Ｂ１５と同様に実行すればよい。
【０１１０】
そして、Ｎ枚の虹彩画像を統合して、統合虹彩画像を生成する（Ｃ２）。図２４は処理Ｃ２の詳細を示すフローチャートである。
【０１１１】
まず、Ｎ枚の虹彩画像から１枚を選択する（Ｃ２００）。そして、選択した虹彩画像について、虹彩外縁および瞳孔外縁を決定し（Ｃ２０１）、虹彩領域をｘｙ直交座標系からｒθ極座標系へと変換する（Ｃ２０２）。処理Ｃ２０１，Ｃ２０２は、先の参考文献１で開示された手法を用いて実行する。この処理Ｃ２０１，Ｃ２０２を、Ｎ枚の虹彩画像全てについて実行する（Ｃ２０３）。変換後の虹彩画像（極座標画像）の画素数は、Ｎ枚の画像に関して、ｒ＝Ｒ，θ＝Ｔと統一する。
【０１１２】
そして、Ｎ枚の極座標画像について、全ての極座標画像同士のユークリッド距離を算出する（Ｃ２０４）。画像同士の組合せは、Ｎ（Ｎ−１）／２通りになる。画像Ｉｉと画像Ｉｊのユークリッド距離は、各画素の輝度値の差の自乗和として（数３）のように定義する。
【数３】
ただし、θ＋ｘ＞Ｔの場合は、θ＋ｘをθ＋ｘ−Ｔとする。（数３）は顔の傾きや眼球自体の回転を吸収するために角度方向にｘだけずらした場合のユークリッド距離である。予め定めたｘの範囲（許容回転範囲）で（数３）のユークリッド距離を計算し、距離が最小となるｘの距離を最終的な距離ＥＤｉｊとして決定する。
【数４】
【０１１３】
次に、ある極座標画像Ｉｊを基準としたとき、他の全て（Ｎ−１個）の極座標画像Ｉｉ（ｉ≠ｊ）とのユークリッド距離の総和が最小となるような極座標画像Ｉｊを選択する（Ｃ２０５）。そして、選択された極座標画像Ｉｊと、他の極座標画像Ｉｉ（ｉ≠ｊ）において、画素（ｒ，θ）の輝度値のメディアン値を求め、統合極座標画像の画素（ｒ，θ）の輝度値を決定する（Ｃ２０６）。なお、各極座標画像Ｉｉの角度方向の座標θは、選択された極座標画像Ｉｊとのユークリッド距離が最小となるように回転補正済みのものを用いる。また、複数画像の統合の際、メディアン値を用いる代わりに、重み付け平均値を用いてもよい。（単純な平均値を用いることも可能であるが、外光映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。）
そして図２３に戻り、統合虹彩画像から虹彩コードを作成し（Ｃ３）、虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得る（Ｃ４）。その後、照合結果を用いて認証を行う（Ｃ５）。処理Ｃ４，Ｃ５は参考文献１で開示された方法を用いる。
【０１１４】
本実施形態では、輝度レベルを調整した後の極座標画像を回転補正し、各画素のメディアン値を求めることにより、合成極座標画像を生成した。メディアン値を利用することにより、映り込みの影響が低減された極座標画像が得られる。これに対して、平均値を用いると、映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。したがって、その後の処理において、映り込みの影響を低減した処理を行うことができる。
【０１１５】
なお、第２および第３の実施形態の処理も、図２５のフローにおけるステップＤ７や図２６のフローにおけるステップＥ３の処理として用いてもよいことはいうまでもない。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を利用して、外光映り込みの影響を相互に軽減するようにして、認証を行うことができる。したがって、外光下であっても、認証精度が十分に高い個人認証を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る虹彩画像を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明に係る撮影装置の一例としての認証機能付携帯電話である。
【図３】図２の携帯電話の内部構成を模式的に示す図である。
【図４】虹彩領域に外光の映り込みがある虹彩画像である。
【図５】眼球向き（視線方向）を変化させて撮影した虹彩画像である。
【図６】顔の向きを変化させて撮影した虹彩画像である。
【図７】瞳孔外縁および虹彩外縁を示す図である。
【図８】虹彩画像をｘｙ直交座標系で表現した図である。
【図９】虹彩画像をｒθ極座標系で表現した図である。
【図１０】虹彩をリング状に８分割した解析帯域を示す図である。
【図１１】虹彩コードの作成方法を示す図である。
【図１２】回転補償しながら、２つの虹彩コードを照合する方法を示す図である。
【図１３】Ｎ個の虹彩コードと登録虹彩コードとを照合した結果を示す図である。
【図１４】図１の処理Ａ４について、ビット単位で合成する場合の処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１の処理Ａ４について、ブロック単位で合成する場合の処理を示すフローチャートである。
【図１６】虹彩画像における虹彩領域をブロックに分割する方法を示す図である。
【図１７】複数のカメラを内蔵した認証機能付携帯電話の外観図である。
【図１８】視線誘導灯を内蔵した認証機能付ドアホンの外観図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２０】図１９の処理Ｂ３の詳細を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第２の実施形態の変形例に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２２】図２１の処理Ｂ３１を詳細に説明するフローチャートである。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２４】図２３の処理Ｃ２を詳細に説明するフローチャートである。
【図２５】外光映り込みの有無を画像レベルで判断する処理を含む個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２６】外光下での認証であるか否かを判断する処理を含む個人認証方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１０Ａ 認証機能付携帯電話（撮影装置）
１１，１１ａ，１１ｂ カメラ
１３ モニタ
１５ スピーカ
３０ 認証機能付ドアホン（撮影装置）
３１ カメラ
３６ａ〜３６ｈ 視線誘導灯
【発明の属する技術分野】
本発明は、虹彩画像を利用した個人認証の技術に関するものであり、特に、例えば太陽光などの外光下において、虹彩認証の精度を向上させる技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、虹彩画像を用いた個人認証の技術が、重要施設への入退室管理、銀行等のＡＴＭ（Automated Teller Machine）、ＰＣログイン用途などに利用され始めている。通常、虹彩認証は次のようなステップで行われる。
【０００３】
１．近赤外ＬＥＤなどを用いて虹彩を照明し、虹彩画像を取得
２．虹彩画像を解析して虹彩コードを抽出
３．抽出された虹彩コードと予め登録されている虹彩コードとの比較を行い、両コードの差異（距離）が閾値以下の場合は本人と判断
ここで、照明に近赤外光を用いるのは、近赤外光が人間に知覚されないため被認証者が眩しさを感じないという利点による。加えて、地球上の殆どの人が茶褐色系の虹彩を有しているが（青色や灰色の虹彩を持つ人種も存在するが世界的にみれば少数である）、茶褐色の虹彩は可視光下において虹彩パタンの視認が難しいのに対し、近赤外光ではコントラスト豊かに撮影可能だからである。なお、青色や灰色の虹彩も近赤外光下で虹彩パタン撮影が可能である。
【０００４】
上述したように、虹彩認証は、入退室管理、ＡＴＭ、ＰＣログイン用途などに利用され始めているが、そのほとんどが近赤外成分の外来光が少ない室内での使用を前提としている。太陽光などの近赤外成分を多く含む外光下で虹彩認証を行う場合には、太陽等が発する近赤外光や、太陽等に照射された物体が反射する近赤外光が広範囲に眼に映り込む。また、直射日光が顔に当たる場合は、虹彩領域に瞼または睫の影ができることがある。そしてこれらの要因により、本人拒否率（ＦＲＲ）が増加してしまう。ただし、映り込みや、瞼または睫の影によって、取得された虹彩パタンが偶然他人の虹彩パタンと近くなってしまうことは、確率的にまずありえず、したがって、他人受諾率（ＦＡＲ）が増加する可能性はきわめて低い。
【０００５】
ＡＴＭの施設は、建物の入り口付近で、通りに面した場所に設置される場合が多い。このような施設において、外光の影響を防ぐ方法が、特許文献１および特許文献２に提案されている。特許文献１では、虹彩を撮影するカメラのレンズの外側に第一の偏光手段を設け、虹彩認識装置と外来光の光源との間（窓など）に第二の偏光手段を設け、第一、第二の偏光手段の偏光方向を異ならせることによって、外来光の映り込みを防いでいる。また特許文献２では、外来光が眼に入射する位置（窓など）に、外来光の波長成分のうち眼を照明する非可視光の成分を反射または吸収する非可視光非通過フィルタを設置することによって、外来光が眼に映り込むことを防いでいる。
【０００６】
映り込みを防ぐその他の手段としては、カメラの前にアイカップなどの遮光手段を設け、被撮影者が覗き込んで虹彩画像を撮影する方法がある。
【０００７】
また、外光ではないが、眼を照明する照明手段自体が映り込んだ場合の対処方法が、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に提案されている。
【０００８】
特許文献３では、虹彩画像を複数回撮影する間に被撮影者の頭部が動くことを期待し、得られた複数枚の虹彩画像を利用することによって映り込みの影響を低減している。まず、１枚の画像と登録画像とのマッチングを行い、一致した部分をマッチング用画像に追加する。その後、他の画像についても登録画像とのマッチングを行い、一致した部分を順次マッチング用画像に追加していく。そして、最終的に作成されたマッチング用画像と登録画像とを比較し、認証を行う。
【０００９】
特許文献４，特許文献５，特許文献６に示された技術は、全て、設置位置の異なる複数の照明手段を利用している。すなわち、複数の照明手段をそれぞれ異なるタイミングで照射し、照射タイミングに合わせて複数の虹彩画像を撮影する。照明の映り込み位置が異なる複数の虹彩画像（または特徴量もしくは照合結果）を合成して、映り込みの影響のない虹彩画像（または特徴量もしくは照合結果）を作成している。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２１３９２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８５０３２号公報
【特許文献３】
特開平９−２１２６４４号公報
【特許文献４】
特開平１０−１６２１４６号公報
【特許文献５】
特開平１１−２０３４７８号公報
【特許文献６】
特開２００１−１６７２５２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術では、次のような問題があった。
【００１２】
特許文献１、特許文献２の技術では、ＡＴＭのような施設を前提としているため、いずれも装置が大掛かりなものになってしまい、実施にコストがかかるとともに、適用可能な用途が限定されてしまう、という問題がある。
【００１３】
また、カメラの前にアイカップなどの遮光手段を設け、被撮影者が覗き込んで虹彩画像を撮影する方法では、非接触で認証可能という虹彩認証の利点が失われてしまい、衛生面やユーザインタフェースの観点からみて好ましくない。
【００１４】
また、特許文献３は、元来、外光映り込み対策ではなく、装置に付属する照明手段の映り込みに対する対策である。そして、被撮影者の頭部が自然に動くことを期待しているが、頭部が動かなかったときは映りこみの影響を低減することはできず、効果が得られない。また仮に頭部が動いたとしても、被撮影者は、認証のために装置の前にいるので、装置から視線を大きくそらすとは考えにくく、したがって、映り込みの位置が変わる可能性は低い。
【００１５】
また、特許文献４，特許文献５，特許文献６に示された複数の照明手段を用いる手法は、装置に付属する照明手段の映り込みに対する対策としては意味があるが、外光下の映り込みに対してはほとんど意味をなさない。
【００１６】
前記の問題に鑑み、本発明は、虹彩画像を用いた個人認証において、たとえ虹彩に外光が映り込んだとしても、認証精度が低下しないようにすることを課題とする。
【００１７】
【発明を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明に係る個人認証は、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影し、撮影した前記複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行うものである。具体的には、撮影の際に、撮影装置が被認証者に対して、映り込み位置が異なるように顔の向きを指示したり、撮影装置が被認証者の視線を誘導したり、撮影装置のカメラの位置を変化させたり、撮影装置が複数のカメラを用いて複数の虹彩画像を撮影したり、撮影装置が被認証者に対して撮影装置を持つ手の移動方向を指示したりする。
【００１８】
この発明によると、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を利用して、太陽光映り込みの影響を相互に軽減するようにして、認証を行うことが可能になるので、外光下であっても、本人拒否率を抑えた個人認証を実行することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記被認証者に対して前記映り込み位置が異なるように顔の向きを指示する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２０】
本発明の第２態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記被認証者の視線を誘導する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２１】
本発明の第３態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置のカメラの位置を変化させる処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２２】
本発明の第４態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影装置は複数のカメラを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記複数のカメラを用いて複数の虹彩画像を撮影する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２３】
本発明の第５態様によれば、被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、撮影した前記複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理とを備え、前記撮影処理は、前記撮影装置が前記被認証者に対して当該撮影装置を持つ手の移動方向を指示する処理を有する個人認証方法を提供する。
【００２４】
本発明の第６態様によれば、前記認証処理は、前記複数の虹彩画像から認証用の特徴量である虹彩データをそれぞれ抽出するステップと、抽出した前記複数の虹彩データと前記登録虹彩データとをそれぞれ照合して複数の照合結果を得るステップと、前記複数の照合結果を統合するステップとを備え、この統合した照合結果を用いて認証を行う第１〜５態様の個人認証方法を提供する。
【００２５】
本発明の第７態様によれば、前記認証処理は、前記複数の虹彩画像から認証用の特徴量である虹彩データをそれぞれ抽出するステップと、抽出した前記複数の虹彩データを統合して統合虹彩データを作成するステップと、前記統合虹彩データと前記登録虹彩データとを照合して照合結果を得るステップとを備え、得られた照合結果から認証を行う第１〜５態様の個人認証方法を提供する。
【００２６】
本発明の第８態様によれば、前記認証処理は、前記複数の虹彩画像を統合して統合虹彩画像を作成するステップと、前記統合虹彩画像から認証用の特徴量である虹彩データを抽出するステップと、前記虹彩データと前記登録虹彩データとを照合して照合結果を得るステップとを備え、得られた照合結果から認証を行う第１〜５態様の個人認証方法を提供する。
【００２７】
本発明の第９態様によれば、前記複数の照合結果を統合するステップは、前記複数の照合結果のうち、照合スコアが所定値以上のもの、または所定値以下のものを選択し、前記選択した複数の照合結果を統合する第６態様の個人認証方法を提供する。
【００２８】
本発明の第１０態様によれば、前記複数の照合結果を統合するステップは、前記各照合結果を複数のブロックに分割して、前記ブロック単位で、照合結果を統合する第６態様の個人認証方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１１態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記被認証者に対して前記映り込み位置が異なるように顔の向きを指示する手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３０】
本発明の第１２態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記被認証者の視線を誘導する手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３１】
本発明の第１３態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記個人認証装置に対する前記カメラの位置を変化させる手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３２】
本発明の第１４態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は複数のカメラを備え、これら複数のカメラを用いて前記複数の虹彩画像を撮影する個人認証装置を提供する。
【００３３】
本発明の第１５態様によれば、被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と登録虹彩データとを用いて認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、前記撮影部は、カメラと、前記被認証者に対して前記撮影装置を持つ手の移動方向を指示する手段とを備えた個人認証装置を提供する。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３５】
なお、本願明細書において、「外光」とは、虹彩認証装置または撮影装置に付属する虹彩撮影用照明以外の光のことをいう。また、「映り込み」とは、撮影された虹彩画像において、空間的に一様でない「外光」によって形成される虹彩領域の輝度パタンのことをいう。
【００３６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る虹彩認識を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。また図２は本実施形態に係る個人認証方法を実施する際に利用する撮影装置の一例としての認証機能付携帯電話の外観を示す図、図３は図２の認証機能付携帯電話の内部構成を示す図である。本実施形態では、被認証者は、図２のような認証機能付携帯電話を用いて、外光下で虹彩認証を行うものとする。
【００３７】
図２の認証機能付携帯電話１０は、通常の携帯電話に、虹彩画像撮影用のカメラ１１および照明１２が付加されている。カメラ１１および照明１２以外には、モニタ１３、操作ボタン１４、スピーカ１５、マイク１６およびアンテナ１７等を備えている。照明１２としては、１個または数個の近赤外ＬＥＤを用いている。近赤外光の照明を用いるのは、被認証者が眩しさを感じないようにするためであり、また、茶褐色である虹彩パタンをコントラスト良く撮影できるようにするためである。カメラ１１には可視光カットフィルタがセットされており、近赤外成分のみを受光するようにしている。モニタ１３には、撮影中の虹彩画像や認証結果が表示される。なお、太陽や白熱灯等、近赤外成分を大量に含む光源下での撮影では、撮影装置には必ずしも照明を付属させる必要はなく、また付属していても点灯させる必要はない。
【００３８】
また図３に示す内部構成において、認証手段２１では、カメラ制御部２２、照明制御部２３およびモニタ制御部２４が主制御部２７に接続されている。カメラ制御部２２はカメラ１１を制御して虹彩画像の撮影を行い、撮影された虹彩画像は画像メモリ２５に蓄積される。認証処理部２６は画像メモリ２５に蓄積された虹彩画像を用いて認証処理を行う。照明制御部２３は照明１２を制御し、撮影するタイミングと同期して虹彩領域を照明する。モニタ制御部２４はモニタ１３の表示画面を制御する。
【００３９】
以下、図１のフローに従って、本実施形態に係る個人認証方法における処理について、説明する。
【００４０】
まず、被認証者は、図２の認証機能付携帯電話１０を持ち、外光下にて、外光映り込み位置が異なる複数（Ｎ枚）の虹彩画像を撮影する（Ａ１）。撮影の際には、被認証者は、眼から所定距離の位置（カメラ１１が単焦点の場合には例えば２０ｃｍ程度前）に認証機能付携帯電話１０を持ち、カメラ１１が捉えている虹彩画像がモニタ１３に表示される様子を確認しながら、虹彩全域が視野内に含まれ、ピントが合うように位置合わせを行った後、操作ボタン１４のうちの１つに割り当てられている撮影ボタンを押下する。この動作を、外光の映り込み位置が異なるように、Ｎ回繰り返す。また、撮影開始ボタンを１度押下し、動画撮影を行いながら連続的にＮ枚のフレーム画像を取得してもよい。
【００４１】
ここで、外光の映り込み現象について、詳しく説明する。
【００４２】
図４に示すように、外光下で撮影した虹彩画像は、広範囲にわたって外光の映り込みが起きる。これは太陽光に含まれる近赤外成分（太陽光は、紫外線、可視光、近赤外線、遠赤外線など幅広い波長帯域を有する電磁波）の強度が大きいために、直射日光だけでなく日光を照射された多くの物体から反射された近赤外成分が、さまざまな角度から眼に入射するためである。（眼球は球体に近い形状をしているため、映り込みが起こり易い。）
外光の映り込み位置は、光源（反射物も含む）、カメラおよび眼球の位置関係で決まるので、映り込み位置を変化させるためには、そのうちのどれかを動かせばよい。このうち光源は動かしにくいので、カメラもしくは眼球、またはその両方を動かせばよい。
【００４３】
図５はカメラ位置と顔位置は固定で、眼球の向き（視線方向）のみを変化させて撮影した４枚の虹彩画像の例である。また図６はカメラと眼球の相対位置関係は固定して、顔の向きを東西南北に変えて撮影した４枚の虹彩画像の例である。図５から分かるように、眼球を動かすと（視線方向を変えると）、虹彩領域を基準とした映り込み位置は変化する。また図６から分かるように、顔の向きが変わると映り込みの形状が変化する。
【００４４】
そして、本実施形態では、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影するために、図２のような装置によって、被認証者に対して顔の向きを指示したり、被認証者の視線を誘導したりするものとする。例えば、モニタ１３上に顔の向きを矢印で表示したり（モニタ１３およびその制御部が、顔の向きを指示する手段に相当する）、スピーカ１５から顔の向きを音声で指示したり（スピーカ１５およびその制御部が、顔の向きを指示する手段に相当する）、あるいは、モニタ１３にキャラクターのような特定の画像を表示して、視線を誘導する方向にその画像を移動させたりする（モニタ１３およびその制御部が、視線を誘導する手段に相当する）。このような構成を採ることによって、被認証者は、撮影時に顔の向きをどちらにしたらよいか、視線をどの方向に向けたらよいかが容易に分かるので、戸惑うことがなく、人に優しいインターフェースとなる。そして、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を、容易に撮影することができる。
【００４５】
以下の処理Ａ２〜Ａ５は、認証処理部２６によって実行される。ここでは、特表平８−５０４９７９（国際公開公報ＷＯ９４／０９４４６、以下、「参考文献１」と略記する）で開示された手法を用いるものとする。参考文献１の虹彩認証の手法の概略は、以下の通りである。
（１） 虹彩外縁（虹彩と強膜との間の境界）および瞳孔外縁（瞳孔と虹彩との間の境界）を決定することによって、虹彩領域を切り出す
（２） 切り出された虹彩領域をｘｙ直交座標系からｒθ極座標系へと変換する
（３） 解析帯域を決定する（半径方向をリング状に８分割）
（４） マルチスケールの２−ｄ Ｇａｂｏｒフィルタを適用し、Ｇａｂｏｒフィルタ出力後の信号を二値化したものを虹彩コードとする
（５） 予め登録されていた登録虹彩コードと、認証時の虹彩コードとを比較（排他的ＯＲ）し、２つのコード間のハミング距離を計算する
（６） ハミング距離が閾値以下の場合は、本人として受け入れ、そうでなければ他人として棄却する
【００４６】
図７は（１）の虹彩外縁および瞳孔外縁の位置を表す図、図８は虹彩外縁と瞳孔外縁に囲まれる領域を虹彩領域として切り出し、ｘｙ座標系で表現した図である。この時点で、虹彩領域の平行移動の影響は吸収される。また図９は虹彩領域を、瞳孔中心を中心としてｒθ極座標系で表現した図である（（２）の変換）。実際の瞳孔外縁と虹彩外縁は正確には真円ではない。両者を敢えて円で近似した場合、瞳孔の中心と虹彩の中心は同心ではない（偏心）が、ｒ方向の値を瞳孔外縁で０、虹彩外縁で１に設定することにより、偏心、瞳孔の開き具合の差、および拡大縮小の影響を吸収することができる。
【００４７】
図１０は（３）で決定された８リング状の解析帯域を表す図、図１１は（４）の虹彩コード作成を示す図であり、図１０の解析帯域を決定した後の輝度信号（ａ）に、Ｇａｂｏｒフィルタを適用して（ｂ）二値化を行う（ｃ）様子を示している。実際は２次元信号であるが、ここでは説明の簡略化のために１次元で示した。（ａ）は８リングのうちの１リングにおける角度方向輝度信号である。実際はマルチスケールのＧａｂｏｒフィルタを適用し、単一のスケールのＧａｂｏｒフィルタにも実部、虚部が存在するが、（ｂ）（ｃ）はある１つのスケールのＧａｂｏｒフィルタ実部を適用した結果である。二値化後の虹彩コード（ｃ）における各ビットの位置は、虹彩画像上のある位置に対応付けることができる。
【００４８】
まず、撮影したＮ枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、認証用の特徴量である虹彩データとしてのＮ個の虹彩コードを作成する（Ａ２）。処理Ａ２においては、映り込み位置の異なるＮ枚の虹彩画像に対して、各々上述の（１）〜（４）までの処理を適用し、Ｎ個の虹彩コードを作成する。このとき各画像において、処理（１）〜（３）を行うことにより、複数の虹彩画像中の虹彩領域について、平行移動、拡大縮小、瞳孔の開き具合の差異、瞳孔の偏心の影響を吸収した虹彩コードが作成される。
【００４９】
次に、Ｎ個の虹彩コードと、予め登録されている被認証者の登録虹彩データとしての登録虹彩コードとをそれぞれ照合し、Ｎ個の照合結果を作成する（Ａ３）。なお、本願の各実施形態では、２個の虹彩コードについて、対応するビット同士を比較し、比較したビット同士の一致／不一致を示すビット列を、「照合結果」として作成する。ビット同士の比較にはＸＯＲ演算を用いるので、一致するときは“０”が、不一致のときは“１”が、ビット値として与えられる。また、この一致／不一致を表現するビット値を、「判定結果」として用いる。
【００５０】
処理Ａ３では、上述の（５）の処理を行う。このとき、登録虹彩コードと認証用虹彩コードとの間に、顔の傾きや眼球自身の回転による角度方向のずれが存在している可能性がある。このずれを補償するため、認証用コードを予め定めた範囲まで回転させてマッチングを行い、最もハミング距離の小さいものを最終的なハミング距離として出力する。その様子を図１２に示す。図１２では説明の簡略化のため、あるスケールのＧａｂｏｒフィルタ実部で解析し、８リングのうちの１リングについて表現した。
【００５１】
図１３は登録虹彩コードとＮ個の認証用虹彩コードとをそれぞれ比較した結果を示す図である。図１３の各認証用虹彩コード１〜Ｎは、すでに回転補償マッチングが行われ、ハミング距離が最小となる位置にずらされた後のコードである。すなわち、ｉ番目のビット位置は全て虹彩パタン上の同一位置に対応している。また図１３では、各認証用虹彩コードはＭ個のブロックに分割されており、ブロック内ハミング距離が所定の閾値ＴＨ２（ここでは０．３０）よりも大きいブロックが、黒色で示されている。
【００５２】
図１３の比較結果では、認証用虹彩コード１，２，Ｎのハミング距離ＨＤはそれぞれ０．３１，０．３３，０．３４であった。ハミング距離は、２つのコードが全く無相関のとき、その値は０．５になる。他人間のハミング距離は０．５を中心に分布するが、回転補償を行うマッチング時には、ハミング距離がやや小さくなる方向にシフトする。本人と認証するためのハミング距離の閾値ＴＨ１が０．３０であるとき、これらの認証用虹彩コードは、単独使用時には、全て棄却されることになる。
【００５３】
ところが図１３を見ると、ほとんどのブロックのハミング距離が閾値ＴＨ２以下であるにもかかわらず、一部のブロック（黒色で示されたもの）のハミング距離が大きいために、認証用虹彩コード全体のハミング距離ＨＤが閾値ＴＨ１よりも大きくなっていることが分かる。これら一部のブロックは、外光映り込みのために、ハミング距離ＨＤが大きくなっていると考えられる。
【００５４】
そこで本実施形態では、複数の照合結果を合成し、統合することによって、最終的な照合スコアを生成する（Ａ４）。これにより、複数の虹彩画像において外光映り込みの位置が異なる場合、外光映り込みが個人認証の精度に与える影響を、除去することができる。なお、「照合スコア」とは、２個の虹彩コードを比較した結果の一致度合を表すスカラー値である。本願の各実施形態では、比較した全ビット数に対する不一致ビット数の割合、すなわちハミング距離を「照合スコア」として用いている。
【００５５】
照合結果の統合方法としては、ビット単位に合成する方法と、ブロック単位で合成する方法とが考えられる。
【００５６】
＜ビット単位の合成＞
図１４はビット単位で合成する場合の処理Ａ４の詳細を示すフローチャートである。図１４において、まず、Ｎ個の照合結果のうち、ハミング距離が所定の閾値ＴＨ３（＞ＴＨ１）以下の照合結果を選択する（Ａ４０１）。次に、ｉ番目のビット位置に着目し（Ａ４０２）、選択後の照合結果のうち、着目したビット位置でどれか１つでも登録虹彩コードとの一致を示すビットがあれば、そのビット位置の最終的な判定結果は一致と判定する（Ａ４０３）。そして、ステップＡ４０２，Ａ４０３を全てのビット位置について実行する（Ａ４０４）。最終的な不一致ビット数を全ビット数で正規化し、ハミング距離を最終的な照合スコアとして算出する（Ａ４０５）。
【００５７】
ここで、他人がＮ個（Ｎは多数）の虹彩画像を撮影した場合、あるビット位置について、Ｎ個の虹彩コードのいずれかと登録用虹彩コードとが一致する確率は「１」に近づく（相関がない場合は一致・不一致の確率は０．５のため）。また、複数人物が入れ代わり立ち代わり、Ｎ個の虹彩画像を撮影した場合も同様である。このため、仮に、複数の虹彩画像の全ての照合結果を用いた場合には、他人を誤って認証してしまう確率が高くなる。
【００５８】
よって、処理Ａ４０１において、閾値ＴＨ３よりも大きい照合結果は、他人の虹彩画像によるものである確率が高いとして、以後の処理から除外する。すなわち、本人として判定するための閾値ＴＨ１よりも大きく、かつ、所定の閾値ＴＨ３よりも小さい照合結果のみを、“本人の虹彩画像に外光映り込みが存在するために、閾値ＴＨ１を上回った”と解釈して、以後の処理に用いる。これにより、他人を誤って認証してしまう他人受諾率（ＦＡＲ）の向上を抑制することができる。なお、ハミング距離の代わりに、相関が高いときは値が大きくなる一方、相関が低いときは値が小さくなるような指標を用いた場合には、処理Ａ４０１において、スコアが所定値以上のものを選択すればよい。
【００５９】
また処理Ａ４０３では、例えば、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果の一致・不一致の多数決をとり、多い方の結果を当該ビット位置の最終的な判定結果としてもよい。また、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果における一致の割合が所定の閾値よりも大きいか否かに応じて、当該ビット位置の最終的な判定結果を定めてもよい。さらには、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果における一致の割合を当該ビット位置のスコアとし、そのスコアを全ビット位置で平均したものを最終的な照合スコアとしてもよい。
【００６０】
また、着目したビット位置について、Ｎ個の照合結果の重み付け平均を用いて、当該ビット位置の最終的な判定結果を求めてもよい。具体的な方法について説明する。
【００６１】
まず、照合結果の信頼性が高い程大きくなるような重みｗk （０≦ｗk ≦１、ｋ：照合結果番号）を準備する。例えば、次のように定める。
【数５】
【００６２】
そして、合成照合結果の第ｉビットの値ｒi を次式で決定する。
【数６】
【００６３】
また、次のように、各ビット位置について異なる重みを用いてもよい。
【００６４】
すなわち、まず、照合結果の信頼性が高い程大きくなるような重みｗk,i （０≦ｗk,i ≦１、ｋ：照合結果番号、ｉ：ビット位置）を準備する。例えば、次のように定める。
【数７】
【００６５】
そして、合成照合結果の第ｉビットの値ｒi を次式で決定する。
【数８】
また、（数７）において、ｘk,i を第ｋの照合結果の第ｉビットに対応する虹彩画像上（１点または局所領域）の輝度値としてもよい。すなわち、輝度値が大きい箇所に相当するビットは、映り込みにより不定値になっている可能性が高く信頼性が低いとして、より小さな重みを与える。
【００６７】
もちろん、ここで示した重み以外であっても、対応ビットの信頼性が高いほど値が大きくなるような重みであればよい。
【００６８】
＜ブロック単位の合成＞
図１５はブロック単位で合成する場合の処理Ａ４の詳細を示すフローチャートである。図１５において、まず、Ｎ個の照合結果のうち、ハミング距離が所定の閾値ＴＨ３（＞ＴＨ１）以下の照合結果を選択する（Ａ４１１）。次に、選択した各照合結果に係る認証用虹彩コードを、Ｍ個のブロックにそれぞれ分割する（Ａ４１２）。ブロック分割は、次のように行う。すなわち、予め虹彩画像を分割し、虹彩コード上のビットに対応する画素が虹彩画像上で同一ブロックに属しているとき、虹彩コード上のビットも同一ブロックに属するものとする。虹彩画像の分割方法としては、例えば、図１６（ａ）のように同心円状かつ放射状に分割する方法や、図１６（ｂ）のように矩形状に分割する方法もある。
【００６９】
次にｉ番目のブロックに着目し（Ａ４１３）、各虹彩コードの着目ブロックの中から、ハミング距離が最小のブロックを選択する（Ａ４１４）。そして、ステップＡ４１３，Ａ４１４を全てのブロックについて実行する（Ａ４１５）。
【００７０】
その後、ハミング距離最小のブロックの照合結果を全て統合する（Ａ４１６）。ブロックの照合結果とは、２個の虹彩コードについて、ブロック内の対応するビット同士の一致／不一致を示すビット列である。そして、最終的な不一致ビット数を全ビット数で正規化し、最終的な照合スコアとしてのハミング距離を算出する（Ａ４１７）。
【００７１】
このブロック単位の合成において、処理Ａ４１１の効果は、ビット単位の合成における処理Ａ４０１と同様である。
【００７２】
そして図１に戻り、最終的な照合スコア（ハミング距離）を用いて認証を行う（Ａ５）。ハミング距離が所定の閾値ＴＨ１以下であるときは、本人として受け入れ、そうでないときは、他人として拒否する。そして最終的な認証結果が、図２の認証機能付携帯電話１０におけるモニタ１３に表示される。
【００７３】
なお、ブロック単位の合成における処理Ａ４１７と処理Ａ５とを合わせた処理として、処理Ａ４１６で統合された照合結果において、各ブロックのブロック内ハミング距離が全て所定の閾値ＴＨ２（≧ＴＨ１）以下のときは、本人として受け入れ、そうでないときは、他人として拒否する、というようにしてもよい。
【００７４】
以上のように本実施形態によると、顔、眼球またはカメラの位置を動かして撮影を行うことにより、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影することが可能となる。そして、撮影装置が、顔または視線（眼球）の向きを指示することにより、ユーザインタフェースの優れた装置を提供することが可能となる。
【００７５】
また、複数の照合結果を統合することによって、最終的な照合スコアが求められるので、外光映り込み、または瞼・睫の影が認証精度に与える影響を低減させることが可能となる。さらに、照合結果をブロック単位で統合することによって、他人を誤って許容することを防ぐことが可能となる。また、ハミング距離が所定の閾値よりも大きい照合結果を用いないことによって、他人を誤って許容することを防ぐことが可能となる。
【００７６】
その他、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する方法としては、複数のカメラを備えた撮影装置によって、同時または異なるタイミングで複数の角度から虹彩を撮影する方法がある。図１７は本発明に係る撮影装置としての、複数のカメラを内蔵した認証機能付き携帯電話の外観図である。図１７の例では、２個のカメラ１１ａ，１１ｂが上下方向に離れて設置されている。この携帯電話を用いた場合、外光映り込み位置が異なる２枚の虹彩画像が、一度に撮影できる。この撮影を１回ないし数回繰り返せばよい。もちろん、２個よりもさらに多くのカメラを内蔵した装置を用いれば、１回の撮影によって、外光映り込み位置が異なるより多くの虹彩画像が撮影可能である。
【００７７】
図１８は本発明に係る撮影装置としての、玄関先などに設置される固定式の虹彩認証機能付ドアホンの外観図である。図１８のドアホン３０では、被認証者の視線を誘導する手段としての複数の視線誘導灯３６ａ〜３６ｈが設けられている。そして、撮影時に視線誘導灯が所定の順に１個ずつ点灯し、被認証者は、点灯した視線誘導灯の方に視線を向けた状態で、虹彩画像を撮影する。このように、撮影装置に視線誘導のための目標物を設けることによって、どちらを向いたらよいのかが分かりやすくなるので、被認証者にとって視線移動時の過大な負担がなく、人に優しいインターフェースとなる。
【００７８】
また、撮影装置から、被認証者に対して、カメラを有する撮影装置自体の位置を変えるように指示するようにしてもかまわない。被認証者が、例えば図２のような認証機能付携帯電話１０を撮影装置として用いる場合には、この撮影装置を持つ手の移動方向を撮影装置から被認証者に指示する。この場合、モニタ１３にメッセージや矢印等を表示することによって指示してもよいし（モニタ１３およびその制御部が、手の移動方向を指示する手段に相当する）、スピーカ１５から音声で指示してもよい（スピーカ１５およびその制御部が、手の移動方向を指示する手段に相当する）。
【００７９】
さらには、撮影装置に、その配置位置が変更可能なカメラを設けておいて、虹彩画像の撮影時に、自動で、あるいは被認証者による手動によって、カメラの位置を変更するようにしてもよい。これにより、撮影装置を一度構えただけで、カメラ自身の動きによって異なる位置からの虹彩画像の撮影が可能になる。したがって、簡易に、複数の虹彩画像を撮影することができる。
【００８０】
また、眼球のみを動かして顔の正面から撮影した場合、眼球の動かし方が大きいと、虹彩を斜め方向から撮影することになり、得られた虹彩画像における虹彩外縁（瞳孔外縁）形状は楕円形となる。このような場合は、入力画像において歪み補正処理を行い、正面から見た虹彩画像に変換して、以後の処理を行う必要がある。歪み補正は、１次変換（行列計算）を用いて実現できる。
【００８１】
なお、本実施形態は外光下の認証時において特に有効であるが、外光下では、外光中の近赤外光強度が照明１２のパワーよりもはるかに強いため、照明１２の効果はほとんどない。よって、装置に照明１２のオンオフ切り替えスイッチを設けて、外光下で認証を行う場合には、照明１２をオフにして撮影してもかまわない。また、装置に近赤外光強度センサを設けて、外光中の近赤外光強度が所定の閾値を超える場合は、撮影時に照明１２が発光しないようにしてもよい。
【００８２】
なお、本実施形態では、処理Ａ１〜Ａ５を全てを端末側で行うものとしたが、複数の虹彩画像を撮影する処理Ａ１を端末側で行い、撮影した複数画像をネットワークを介してサーバに送信し、サーバ上で処理Ａ２〜Ａ５を行ってもよい。この場合、サーバ上で認証結果が計算され、計算結果は再びネットワークを介して、端末に送信され、端末のモニタ１３に認証結果が表示される。
【００８３】
なお、本実施形態では、外光映り込み位置が異なる画像をＮ枚（固定枚数）撮影した後、認証する方法を採用したが、１枚撮影する度に上述したような処理を行って最終的なハミング距離を計算し、ハミング距離が所定閾値以下であれば認証処理を終了し、そうでないときは、次の画像を撮影するという方法を採用してもよい。この場合、撮影回数の上限を設定してもよい。
【００８４】
また、本発明は、外光映り込みが起こる場合の対策であり、本来、外光映り込みが起こらない場合には虹彩画像を複数枚撮影する必要はない。また、常に複数回撮影を行うシステムは、被認証者にとっては煩わしいものになる。よって、以下のような方法を採用してもよい。
【００８５】
すなわち、図２５において、１枚の虹彩画像を撮影した（Ｄ１）後、通常の認証（先の参考文献１で開示された方法）を行う（Ｄ２）。このとき、撮影した虹彩画像と、予め登録されている被認証者の登録虹彩データとが照合され、照合結果が得られる。そして、認証に成功したとき、例えばステップＤ２で得られたハミング距離が所定の閾値以下のときは、処理を終了する一方、そうでないとき、例えばハミング距離が所定の閾値を超えているときは、ステップＤ４に進む（Ｄ３）。
【００８６】
ステップＤ４において、ステップＤ２ですでに得られている照合結果を、複数のブロックに分割し、分割したそれぞれのブロックについて、照合スコアとしてのハミング距離を算出する。そして、ハミング距離が所定の第１の閾値以上であるブロック数Ｍ２をカウントし（Ｄ５）、ステップＤ６において、ブロック数Ｍ２が第２の閾値以下であるときは、本人である可能性が高いが、外光映り込みが生じていると判断し、本実施形態の処理（Ｄ７）を行う。一方、ブロック数Ｍ２が所定の第２の閾値を超えているときは、本人でないと棄却して（Ｄ８）処理を終了する。すなわち、ステップＤ２〜Ｄ６によって、撮影した虹彩画像に外光映り込みが生じているか否かを判断する処理が実現されている。
【００８７】
同様に、本実施形態の処理を行うための条件として、
・虹彩画像に、輝度が所定の第１の閾値以上である画素が、所定の第２の閾値以上あった場合
または、
・虹彩画像の平均輝度を元にある第１の閾値を算出し、虹彩画像中に輝度が前記閾値以上である画素が、所定の第２の閾値以上あった場合
としてもよい。これは、虹彩画像に映り込みが生じているか否かを、画像レベルで、当該虹彩画像を基にして判断していることに相当する。
同様に、本実施形態の処理を行うための条件として、
・装置の照明がオフにされた場合
または、
・装置に近赤外光強度センサを設け、照明オフ時の外光中の近赤外強度が所定の閾値を超える場合
としてもよい。これは、外光下で虹彩認証を行っているか否かを、照明のスイッチ設定または近赤外強度に基づいて判断していることに相当する。例えば図２６に示すように、まず、撮影環境の近赤外光の強度を測定し（Ｅ１）、測定した強度が所定の閾値以上であるときは（Ｅ２でＹｅｓ）、本実施形態の処理を行う（Ｅ３）。一方、測定した強度が所定の閾値よりも低いときは（Ｅ２でＮｏ）、虹彩画像は１枚だけ撮影して（Ｅ４）、従来と同様の認証処理を行う（Ｅ５）。
【００８８】
なお、眼球を動かして複数の画像を撮影する場合、動かす方向を適当に指示するのではなく、外光映り込みがいま存在する領域から映り込みが消えるような方向を求めて、指示することも可能である。外光映り込みが存在する領域は、ブロック分割された特徴量においてハミング距離が大きいブロックに対応する領域として、推定することができる。そして、外光映り込みが存在する領域が推定できれば、眼球をどちらに動かせばよいか、を算出することは容易である。また、上述したように撮影装置を手に持って虹彩認証を行う場合には、同様にして外光映り込みが存在する領域を推定して、手の移動方向を求めればよい。さらには、外光映り込みが存在する領域の位置を基にして、手の移動距離を求めて、これを指示することも可能になる。
【００８９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、複数の虹彩コードと登録虹彩コードとをそれぞれ照合して複数の照合結果を作成し、これら複数の照合結果を統合して最終的な照合スコアを得て、認証を行った。これに対して本実施形態では、複数の虹彩コードを統合して統合虹彩コードを作成し、この統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合して、認証を行うものとする。
【００９０】
図１９は本発明の第２の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。図１９において、まず、外光の映り込み位置が異なるＮ枚の虹彩画像を撮影し（Ｂ１）、撮影したＮ枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、Ｎ個の虹彩コードを作成する（Ｂ２）。この処理Ｂ１，Ｂ２については、第１の実施形態における処理Ａ１，Ａ２と同様の方法が適用できる。
【００９１】
次に、Ｎ個の虹彩コードを統合して、統合虹彩コードを作成する（Ｂ３）。図２０は処理Ｂ３の詳細を示すフローチャートである。
【００９２】
まず、Ｎ個の虹彩コードＩＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）について、全てのコード同士のハミング距離を算出する（Ｂ３０１）。コード同士の組合せは、Ｎ（Ｎ−１）／２通りになる。このとき、図１２に示すように、虹彩コードの回転を補償したマッチングを行う。
【００９３】
次に、他の全て（Ｎ−１個）のコードＩＣｉ（ｉ≠ｊ）とのハミング距離の総和が最小となるような虹彩コードＩＣｊを選択する（Ｂ３０２）。そして、選択された虹彩コードＩＣｊと、他のコードＩＣｉ（ｉ≠ｊ）において、ｋ番目のビット値（０ｏｒ１）の多数決を採り、統合虹彩コードのｋ番目のビット値を決定する（Ｂ３０３）。このとき、基準となる虹彩コードＩＣｉに対し、他の虹彩コードＩＣｊは、Ｂ３０１においてハミング距離を算出したときの回転補償角度分だけ回転させた後のｋ番目の位置を用いる。
【００９４】
このような処理Ｂ３によって、Ｎ個の虹彩コードから統合虹彩コードが生成される。これにより、虹彩コードの任意のビット位置において、外光映り込みの影響を受けたビットの個数がＮ／２よりも少なければ、外光映り込みの影響がない統合虹彩コードを生成することが可能である。
【００９５】
そして、統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得て（Ｂ４）、この照合結果を用いて認証を行う（Ｂ５）。この処理Ｂ４，Ｂ５については、先の参考文献１で開示された方法、すなわち第１の実施形態で説明した（５）、（６）の処理と同様でよい。
【００９６】
なおここでは、基準とする虹彩コードＩＣｊを、他の全て（Ｎ−１個）のコードＩＣｉ（ｉ≠ｊ）とのハミング距離の総和が最小となるという条件で選択したが、例えば、Ｎ個の虹彩コードを登録虹彩コードと照合し、最もハミング距離が小さくなるような虹彩コードを基準として選択してもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、複数の虹彩コードの統合に多数決を用いたが、その代わりに、例えば重み付け平均値を用いてもよい。
【００９８】
また、第１の実施形態と同様に、Ｎ個の虹彩コードと登録虹彩コードとのハミング距離を算出し、ハミング距離が所定の閾値ＴＨ３以下の虹彩コードのみを用いて、統合虹彩コードを作成するようにしてもかまわない。
【００９９】
（第２の実施形態の変形例）
上で説明した方法は、図１１（ｃ）に示すような二値化後の虹彩コードを統合するものであった。これに対して、図１１（ｂ）に示すようなＧａｂｏｒフィルタ適用後の信号を統合し、その後、二値化を行うようにしてもかまわない。以下に、本実施形態の変形例として、その方法について説明する。
【０１００】
図２１は本変形例に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。図２１において、図１９と共通の処理については図１９と同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明は省略する。
【０１０１】
外光映り込み位置が異なるＮ枚の虹彩画像を撮影（Ｂ１）した後に、Ｎ枚の虹彩画像の輝度レベルを調整する（Ｂ１５）。異なる方向を向いて虹彩画像を撮影した場合、カメラ自身の絞り制御またはＡＧＣ（Auto Gain Control ）等により、Ｎ枚の虹彩画像の輝度レベルは異なっている可能性がある。その場合は、カメラから絞り値またはＡＧＣのゲイン値などを取得し、輝度レベルを調整する。
【０１０２】
そして、Ｎ枚の虹彩画像から特徴抽出を行い、認証用の特徴量である虹彩データとしてのＮ個の中間虹彩コードを作成する（Ｂ２１）。ここでは、先の参考文献１で開示された方法すなわち第１の実施形態で説明した（１）〜（３）の処理を行い、さらに（４）の２−ｄ Ｇａｂｏｒフィルタを適用し、マルチスケールの周波数解析を行い、図１１（ｂ）に示すような多値信号を得る。この多値信号を中間虹彩コードとする。
【０１０３】
そして、Ｎ個の中間虹彩コードを統合して、統合虹彩コードを作成する（Ｂ３１）。図２２は処理Ｂ３１の詳細を示すフローチャートである。
【０１０４】
まず、Ｎ個の中間虹彩コードＩＣ２ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）について、全てのコード同士のユークリッド距離を算出する（Ｂ３１１）。コード同士の組合せは、Ｎ（Ｎ−１）／２通りになる。このとき、第１の実施形態で二値のコードを照合する際に行ったように、角度方向にずらしながら照合を行い、最もユークリッド距離が小さくなるずらし位置でのユークリッド距離を算出する。（数１）は中間虹彩コードＩＣ２ｉとＩＣ２ｊを角度方向にｘだけずらした場合のユークリッド距離である。
【数１】
【数２】
そして、ある中間虹彩コードＩＣ２ｊを基準とした時、他の全て（Ｎ−１個）の中間コードＩＣ２ｉ（ｉ≠ｊ）とのユークリッド距離の総和が最小となるような、中間虹彩コードＩＣ２ｊを選択する（Ｂ３１２）。そして、選択された中間虹彩コードＩＣ２ｊと、他の中間コードＩＣ２ｉ（ｉ≠ｊ）において、各中間コードのｋ番目の信号値のメディアン値を採り、統合中間虹彩コードのｋ番目の信号値を決定する（Ｂ３１３）。このとき、基準となる中間虹彩コードＩＣ２ｉに対し、他の中間虹彩コードＩＣ２ｊは、Ｂ３１１においてユークリッド距離を算出したときの回転補償角度分だけ回転させた後のｋ番目の位置を用いる。
【０１０６】
このように、Ｎ個の中間虹彩コードから統合中間虹彩コードが生成される。統合中間虹彩コードでは、メディアン値を利用することによって、外光映り込みの影響が低減されたＧａｂｏｒフィルタ出力信号が得られる。メディアン値を用いる代わりに、重み付け平均値を用いてもよい。（単純な平均値を用いることも可能であるが、外光映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。）
そして、統合中間虹彩コードを二値化して、統合虹彩コードを作成する（Ｂ３１４）。二値化の方法は、通常の中間虹彩コード（図１１（ｂ））から虹彩コード（図１１（ｃ））を作成するのと同様の方法を用いればよい。
【０１０７】
そして、図２１に戻り、統合虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得て（Ｂ４）、この照合結果を用いて認証を行う（Ｂ５）。
【０１０８】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、複数の照合結果を統合し、また第２の実施形態では複数の虹彩コードまたは中間虹彩コードを統合した。これに対して本実施形態では、複数の虹彩画像を統合して、統合虹彩画像を作成し、統合虹彩画像から虹彩コードを抽出し、前記虹彩コードと登録虹彩コードとを照合して、認証を行うものとする。
【０１０９】
図２３は本発明の第３の実施形態に係る虹彩画像を用いた個人認証方法を示すフローチャートである。図２３において、まず、外光映り込み位置が異なるＮ枚の虹彩画像を撮影し（Ｃ１）、Ｎ枚の虹彩画像の輝度レベルを調整する（Ｃ１５）。この処理Ｃ１，Ｃ１５は、第２の実施形態における処理Ｂ１，Ｂ１５と同様に実行すればよい。
【０１１０】
そして、Ｎ枚の虹彩画像を統合して、統合虹彩画像を生成する（Ｃ２）。図２４は処理Ｃ２の詳細を示すフローチャートである。
【０１１１】
まず、Ｎ枚の虹彩画像から１枚を選択する（Ｃ２００）。そして、選択した虹彩画像について、虹彩外縁および瞳孔外縁を決定し（Ｃ２０１）、虹彩領域をｘｙ直交座標系からｒθ極座標系へと変換する（Ｃ２０２）。処理Ｃ２０１，Ｃ２０２は、先の参考文献１で開示された手法を用いて実行する。この処理Ｃ２０１，Ｃ２０２を、Ｎ枚の虹彩画像全てについて実行する（Ｃ２０３）。変換後の虹彩画像（極座標画像）の画素数は、Ｎ枚の画像に関して、ｒ＝Ｒ，θ＝Ｔと統一する。
【０１１２】
そして、Ｎ枚の極座標画像について、全ての極座標画像同士のユークリッド距離を算出する（Ｃ２０４）。画像同士の組合せは、Ｎ（Ｎ−１）／２通りになる。画像Ｉｉと画像Ｉｊのユークリッド距離は、各画素の輝度値の差の自乗和として（数３）のように定義する。
【数３】
【数４】
次に、ある極座標画像Ｉｊを基準としたとき、他の全て（Ｎ−１個）の極座標画像Ｉｉ（ｉ≠ｊ）とのユークリッド距離の総和が最小となるような極座標画像Ｉｊを選択する（Ｃ２０５）。そして、選択された極座標画像Ｉｊと、他の極座標画像Ｉｉ（ｉ≠ｊ）において、画素（ｒ，θ）の輝度値のメディアン値を求め、統合極座標画像の画素（ｒ，θ）の輝度値を決定する（Ｃ２０６）。なお、各極座標画像Ｉｉの角度方向の座標θは、選択された極座標画像Ｉｊとのユークリッド距離が最小となるように回転補正済みのものを用いる。また、複数画像の統合の際、メディアン値を用いる代わりに、重み付け平均値を用いてもよい。（単純な平均値を用いることも可能であるが、外光映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。）
そして図２３に戻り、統合虹彩画像から虹彩コードを作成し（Ｃ３）、虹彩コードと登録虹彩コードとを照合し、照合結果を得る（Ｃ４）。その後、照合結果を用いて認証を行う（Ｃ５）。処理Ｃ４，Ｃ５は参考文献１で開示された方法を用いる。
【０１１４】
本実施形態では、輝度レベルを調整した後の極座標画像を回転補正し、各画素のメディアン値を求めることにより、合成極座標画像を生成した。メディアン値を利用することにより、映り込みの影響が低減された極座標画像が得られる。これに対して、平均値を用いると、映り込みによるはずれ値の影響を受け易い。したがって、その後の処理において、映り込みの影響を低減した処理を行うことができる。
【０１１５】
なお、第２および第３の実施形態の処理も、図２５のフローにおけるステップＤ７や図２６のフローにおけるステップＥ３の処理として用いてもよいことはいうまでもない。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、外光映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を利用して、外光映り込みの影響を相互に軽減するようにして、認証を行うことができる。したがって、外光下であっても、認証精度が十分に高い個人認証を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る虹彩画像を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明に係る撮影装置の一例としての認証機能付携帯電話である。
【図３】図２の携帯電話の内部構成を模式的に示す図である。
【図４】虹彩領域に外光の映り込みがある虹彩画像である。
【図５】眼球向き（視線方向）を変化させて撮影した虹彩画像である。
【図６】顔の向きを変化させて撮影した虹彩画像である。
【図７】瞳孔外縁および虹彩外縁を示す図である。
【図８】虹彩画像をｘｙ直交座標系で表現した図である。
【図９】虹彩画像をｒθ極座標系で表現した図である。
【図１０】虹彩をリング状に８分割した解析帯域を示す図である。
【図１１】虹彩コードの作成方法を示す図である。
【図１２】回転補償しながら、２つの虹彩コードを照合する方法を示す図である。
【図１３】Ｎ個の虹彩コードと登録虹彩コードとを照合した結果を示す図である。
【図１４】図１の処理Ａ４について、ビット単位で合成する場合の処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１の処理Ａ４について、ブロック単位で合成する場合の処理を示すフローチャートである。
【図１６】虹彩画像における虹彩領域をブロックに分割する方法を示す図である。
【図１７】複数のカメラを内蔵した認証機能付携帯電話の外観図である。
【図１８】視線誘導灯を内蔵した認証機能付ドアホンの外観図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２０】図１９の処理Ｂ３の詳細を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第２の実施形態の変形例に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２２】図２１の処理Ｂ３１を詳細に説明するフローチャートである。
【図２３】本発明の第３の実施形態に係る虹彩認識を利用した個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２４】図２３の処理Ｃ２を詳細に説明するフローチャートである。
【図２５】外光映り込みの有無を画像レベルで判断する処理を含む個人認証方法を示すフローチャートである。
【図２６】外光下での認証であるか否かを判断する処理を含む個人認証方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，１０Ａ 認証機能付携帯電話（撮影装置）
１１，１１ａ，１１ｂ カメラ
１３ モニタ
１５ スピーカ
３０ 認証機能付ドアホン（撮影装置）
３１ カメラ
３６ａ〜３６ｈ 視線誘導灯
Claims (15)
- 被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、
撮影した前記複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理とを備え、
前記撮影処理は、
前記撮影装置が、前記被認証者に対して、前記映り込み位置が異なるように、顔の向きを指示する処理を有する
ことを特徴とする個人認証方法。 - 被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、
撮影した前記複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理とを備え、
前記撮影処理は、
前記撮影装置が、前記被認証者の視線を誘導する処理を有する
ことを特徴とする個人認証方法。 - 被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、
撮影した前記複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理とを備え、
前記撮影処理は、
前記撮影装置のカメラの位置を変化させる処理を有する
ことを特徴とする個人認証方法。 - 被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、
撮影した前記複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理とを備え、
前記撮影装置は、複数のカメラを備え、
前記撮影処理は、
前記撮影装置が、前記複数のカメラを用いて、複数の虹彩画像を撮影する処理を有する
ことを特徴とする個人認証方法。 - 被認証者について、撮影装置によって、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影処理と、
撮影した前記複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理とを備え、
前記撮影処理は、
前記撮影装置が、前記被認証者に対して、当該撮影装置を持つ手の移動方向を指示する処理を有する
ことを特徴とする個人認証方法。 - 請求項１〜５のうちいずれか１項において、
前記認証処理は、
前記複数の虹彩画像から、認証用の特徴量である虹彩データを、それぞれ抽出するステップと、
抽出した前記複数の虹彩データと、前記登録虹彩データとをそれぞれ照合して、複数の照合結果を得るステップと、
前記複数の照合結果を統合するステップとを備え、
この統合した照合結果を用いて、認証を行うものである
ことを特徴とする個人認証方法。 - 請求項１〜５のうちいずれか１項において、
前記認証処理は、
前記複数の虹彩画像から、認証用の特徴量である虹彩データを、それぞれ抽出するステップと、
抽出した前記複数の虹彩データを統合して、統合虹彩データを作成するステップと、
前記統合虹彩データと前記登録虹彩データとを照合して、照合結果を得るステップとを備え、
得られた照合結果から、認証を行うものである
ことを特徴とする個人認証方法。 - 請求項１〜５のうちいずれか１項において、
前記認証処理は、
前記複数の虹彩画像を統合して、統合虹彩画像を作成するステップと、
前記統合虹彩画像から、認証用の特徴量である虹彩データを抽出するステップと、
前記虹彩データと前記登録虹彩データとを照合して、照合結果を得るステップとを備え、
得られた照合結果から、認証を行うものである
ことを特徴とする個人認証方法。 - 請求項６において、
前記複数の照合結果を統合するステップは、
前記複数の照合結果のうち、照合スコアが所定値以上のもの、または所定値以下のものを選択し、
前記選択した複数の照合結果を統合する
ことを特徴とする個人認証方法。 - 請求項６において、
前記複数の照合結果を統合するステップは、
前記各照合結果を複数のブロックに分割して、前記ブロック単位で、照合結果を統合する
ことを特徴とする個人認証方法。 - 被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、
前記撮影部は、
カメラと、
前記被認証者に対して、前記映り込み位置が異なるように、顔の向きを指示する手段とを備えたものである
ことを特徴とする個人認証装置。 - 被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、
前記撮影部は、
カメラと、
前記被認証者の視線を誘導する手段とを備えたものである
ことを特徴とする個人認証装置。 - 被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、
前記撮影部は、
カメラと、
前記個人認証装置に対する前記カメラの位置を変化させる手段とを備えたものである
ことを特徴とする個人認証装置。 - 被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、
前記撮影部は、複数のカメラを備え、これら複数のカメラを用いて、前記複数の虹彩画像を撮影するものである
ことを特徴とする個人認証装置。 - 被認証者について、太陽光による虹彩への映り込み位置が異なる複数の虹彩画像を撮影する撮影部と、
前記撮影部によって撮影された複数の虹彩画像と、登録虹彩データとを用いて、認証を行う認証処理部とを備えた個人認証装置であって、
前記撮影部は、
カメラと、
前記被認証者に対して、前記撮影装置を持つ手の移動方向を指示する手段とを備えた
ことを特徴とする個人認証装置。
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