JP2001215109A

JP2001215109A - 虹彩画像入力装置

Info

Publication number: JP2001215109A
Application number: JP2000022924A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Shirasaki; 昌俊白崎; Kinya Endo; 欽也遠藤
Original assignee: SKY COM KK; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: SKY COM KK; Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-10
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP4354067B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単かつ快適に虹彩入力が行える虹彩画像入
力装置を提供する。【解決手段】三次元画像を表示する立体視ディスプレ
イ２と、利用者の眼を撮影するビデオカメラ１と、利用
者の眼の位置を取得する眼位置取得手段４と、利用者に
対して虹彩パターン抽出に最適な位置を示すための最適
位置オブジェクトＢを生成し、且つ眼位置取得手段４で
取得した利用者の眼位置に基づいて、最適位置に対する
利用者の眼位置を示す眼位置オブジェクトＣを順次生成
し、これら三次元オブジェクトを立体視ディスプレイ２
に表示させる三次元オブジェクト生成手段７と、眼位置
取得手段４で取得した利用者の眼位置が最適位置に一致
したか否かを判断する判断手段８と、判断手段で最適な
位置にあると判断されたとき、ビデオカメラの撮像画像
から虹彩パターンを抽出する虹彩パターン抽出手段９と
を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、個人の識別に利用
される人間のアイリス（虹彩）画像を入力するための虹
彩画像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、個人の識別に人の眼の虹彩パター
ンを利用するようにした装置が各種開発されている。こ
の虹彩パターンは指紋等に比べ識別性が高く、また非接
触で行える等の利点を有していることから、種々の装置
における識別データとして盛んに利用されるようになっ
てきた。

【０００３】この種の装置においては、虹彩の入力に際
し、利用者はその装置の前に立ち装置のＬＣＤ（液晶表
示器）を覗き込む。すると、装置はこれを検知し、利用
者の眼をビデオカメラで撮影する（Ｓ１１）と共に測距
センサでビデオカメラと利用者との距離を測定し（Ｓ１
２）、また、ビデオカメラで撮影した画像から虹彩中心
位置を抽出する（Ｓ１３）。ビデオカメラで撮影した利
用者の眼画像は、利用者自身が確認できるようにそのま
ま表示される（Ｓ１４）。利用者は、ＬＣＤ画面に表示
された自分の眼の画像を見ながらその眼画像が画面の中
心になるように眼球を左右に動かすと共にその画像の焦
点が合うように前後に動く等して調整する。この利用者
の動作により虹彩中心位置及びビデオカメラと間の距離
が虹彩パターン抽出に最適な位置になったとき（Ｓ１
５）、装置側が自動で虹彩パターンを抽出するようにし
ている（Ｓ１６）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、虹彩パタ
ーンを入力する際、利用者は自分の眼画像を見ながら自
身の眼球が最適な位置となるように動作するわけである
が、左右方向に関してはＬＣＤ画面上の眼画像の動きに
より自身の動作方向が正しいのか否かが簡単に判断でき
るものの、前後方向に関してはその判断が困難であっ
た。このように、虹彩パターン抽出に最適な位置に眼の
位置を導くのが非常に難しいという問題があった。

【０００５】また、利用者は自身の眼画像を確認しなが
らの入力操作となるため、非常に不気味で違和感がある
と共に、虹彩の入力に際し不快感を伴うという問題があ
った。

【０００６】このようなことから、簡単かつ快適に虹彩
入力が行える虹彩画像入力装置の開発が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の一つの態
様に係る虹彩画像入力装置は、三次元画像を表示する表
示手段と、利用者の眼を撮影する撮像手段と、利用者の
眼の位置を取得する眼位置取得手段と、利用者に対して
虹彩パターン抽出に最適な位置を示すための三次元最適
位置オブジェクトを生成し、且つ眼位置取得手段で取得
した利用者の眼位置に基づいて、最適位置に対する利用
者の眼位置を示す三次元眼位置オブジェクトを順次生成
し、これら三次元オブジェクトを表示手段に表示させる
三次元オブジェクト生成手段と、眼位置取得手段で取得
した利用者の眼位置が最適位置に一致したか否かを判断
する判断手段と、判断手段で最適な位置にあると判断さ
れたとき、撮像手段の撮像画像から虹彩パターンを抽出
する虹彩パターン抽出手段とを備えたものである。

【０００８】（２）本発明の他の態様に係る虹彩画像入
力装置は、上記（１）において、眼位置取得手段は、撮
像手段の撮像画像から利用者の平面方向の虹彩中心位置
を抽出する虹彩中心位置抽出手段と、利用者の顔との奥
行き方向の距離を測定する測距手段とを備えたものであ
る。

【０００９】（３）本発明の他の態様に係る虹彩画像入
力装置は、上記（１）又は（２）において、最適位置の
奥行き方向は、撮像手段の焦点位置に相当するものであ
る。

【００１０】（４）本発明の他の態様に係る虹彩画像入
力装置は、上記（１）〜（３）の何れかにおいて、赤外
線を出力する赤外線出力手段と、赤外線出力手段からの
赤外線を通過又は反射させることにより利用者の眼に照
射するホットミラーとを備えたものである。

【００１１】（５）本発明の他の態様に係る虹彩画像入
力装置は、上記（１）〜（４）の何れかにおいて、利用
者の眼位置が所定時間内に最適位置に到達しない場合、
利用者に対し、利用者の眼を最適位置に導くためのメッ
セージを利用者に通知する通知手段を備えたものであ
る。

【００１２】（６）本発明の他の態様に係る虹彩画像入
力装置は、上記（５）において、通知手段を音声手段又
は表示手段としたものである。

【００１３】（７）本発明の他の態様に係る虹彩画像入
力装置は、上記（１）〜（６）の何れかの虹彩画像入力
装置が、虹彩パターンを利用して個人識別を行う他の装
置に組み込まれるか又は虹彩パターンを外部装置に出力
可能に構成されるものである。

【００１４】（８）本発明の他の態様に係る虹彩画像
入力装置は、上記（１）〜（６）の何れかの虹彩画像入
力装置が、利用者の眼位置を利用する他の装置に組み込
まれるか又はその眼位置を外部装置に出力可能に構成さ
れるものである。

【００１５】本発明においては、利用者の眼位置と虹彩
パターン抽出に最適な位置を示す最適位置とを三次元で
表現し、利用者の眼の位置と最適位置との相対関係が明
確になるようにする。この三次元オブジェクトに基づき
利用者が自身の眼の位置を最適位置となるように移動
し、最適位置に一致したとき、両眼の虹彩パターンを取
得する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態の虹
彩入力装置の構成の概略図である。図２は図１の立体視
ディスプレイにおける立体画像表示の原理を示す概略図
である。この虹彩画像入力装置は、利用者の眼を撮影す
る赤外線ランプ１ａ付きのビデオカメラ１と、立体視デ
ィスプレイ２と、ホットミラー３と、眼位置取得手段４
と、該眼位置取得手段４を構成する虹彩中心位置抽出手
段５及び測距センサ６と、三次元オブジェクト生成手段
７と、判断手段８と、虹彩パターン抽出手段９と、利用
者検知手段１０と、音声出力手段１１と、これら各手段
を含む虹彩画像入力装置全体を制御する制御手段１２と
を具備した構成である。

【００１７】この立体視ディスプレイ２は、図２に示す
ように左眼用映像を左眼へ、右眼用画像を右眼へそれぞ
れ独立した映像を表示することで三次元画像表示を行う
もので、例えばＬＣＤ等の平面ディスプレイとレンティ
キュラー板とを組み合わせたもの、並列二画面、液晶シ
ャッター眼鏡と液晶シャッター連動ディスプレイ等の既
存の装置を適用でき、三次元画像表示が可能なものであ
れば特に制限はない。

【００１８】この立体視ディスプレイ２の正面には斜め
にホットミラー３（可視光線を透過し、赤外線を反射）
が設けられ、その下方にビデオカメラ１が配置されてい
る。立体視ディスプレイ２に表示された三次元画像はホ
ットミラー３を通過して利用者の眼に導かれ、一方、ビ
デオカメラ１の赤外線ランプ１ａからの光はホットミラ
ー３で反射して利用者の眼に照射されその反射光がホッ
トミラー３で反射されてビデオカメラ１へと導かれる。
眼の虹彩は、近赤外線領域での反射率が高いため、この
ように赤外線ランプ１ａを用いて利用者の眼に赤外線の
照明を当てつつ撮影することによりコントラストの良い
画像が得られる。

【００１９】眼位置取得手段４は利用者の眼の位置を取
得するもので、平面方向の位置を取得する虹彩中心位置
抽出手段５と奥行き方向の位置を取得する測距センサ６
で構成される。虹彩中心位置抽出手段５は、ビデオカメ
ラ１で撮影された眼画像から虹彩中心位置（Ｘ，Ｙ）を
抽出する。測距センサ６は、利用者との距離、具体的に
は利用者の顔面との距離（Ｚ）を計測する。なお、測距
センサ６は利用者の顔面までの距離（Ｚ）を計測するも
ので、眼までの距離を正確に計測するものはないが、顔
面までの距離を眼位置と見なしても、虹彩パターン取得
上特に問題はない。なお、図２に示すように平面方向に
Ｘ軸、Ｙ軸を、奥行き方向にＺ軸をとり、各々の軸の交
点は画面中央且つ測距センサ６の設置位置上に構成され
る。

【００２０】これら虹彩中心位置抽出手段５及び測距セ
ンサ６で取得された利用者の眼位置は判断手段８に出力
される。

【００２１】三次元オブジェクト生成手段７は、三次元
オブジェクトを複数生成し、それらを立体視ディスプレ
イ２に表示させる手段で、背景（部屋）オブジェクトＡ
及び利用者に対して虹彩パターン抽出に最適な位置を示
すための最適位置オブジェクトＢを生成して立体視ディ
スプレイ２に表示する。また、眼位置取得手段４で取得
した利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づき、三次元空
間における利用者の眼位置を示す三次元眼位置オブジェ
クトＣを順次生成し、立体視ディスプレイ２に表示す
る。

【００２２】この眼位置オブジェクトＣは、利用者の動
きに追従して移動するもので、利用者に対し最適位置に
対する自身の眼位置を相対的に認識させるものである。
ここで、最適位置とはＸＹ方向は画面中央、Ｚ方向はビ
デオカメラ１の焦点距離に相当し、眼位置オブジェクト
Ｃは、利用者がビデオカメラ１の焦点距離に位置し、画
面中央に視線を合わせた時に最適位置オブジェクトＢに
一致するように構成されている。なお、このような三次
元オブジェクトは、遠視法により右眼と左眼それぞれの
画像を算出し、立体視ディスプレイ２に表示されるもの
であり、このような三次元画像表示の技術は、公知の技
術を利用するもので、ここではその詳細な説明は省略す
る。

【００２３】図３はこれら三次元オブジェクトが表示さ
れた立体視ディスプレイの表示画面の一例を示す図であ
る。図３に示すように、立体視ディスプレイ２には、三
次元空間（部屋）の中心（画面の中心に相当）に最適位
置オブジェクトＢである立体十字ラインが表示されると
共に、球状の眼位置オブジェクトＣが表示される。この
ように、三次元オブジェクトで最適位置と眼位置とを表
現するので、互いの相対関係が一目で認識できるように
なり、利用者は自身の眼球を簡単に最適位置に移動させ
ることができるようになる。

【００２４】判断手段８は、眼位置取得手段４からの眼
位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて利用者の眼位置が最適位
置に一致したか否かを判断し、一致したと判断した場
合、後述の虹彩パターン抽出手段９に抽出指示信号を送
出する。

【００２５】虹彩パターン抽出手段９は、判断手段８か
らの抽出指示信号を受信すると、ビデオカメラ１からの
撮影画像から両眼の虹彩パターンの抽出を行う。なお、
上述したように虹彩パターンは識別性が高いことで知ら
れ、片眼で約１０万人まで識別可能とされており、この
ように両眼の認証によれば、その識別能力を１００億人
まで高めることができる。

【００２６】一方、測距センサ６で計測された利用者と
の距離は、利用者検知手段１０に出力され、利用者検知
手段１０はこの測距センサ６からの距離により利用者が
所定範囲（例えばビデオカメラ１の焦点距離）内に近づ
いたか否かを検知する。利用者検知手段１０で利用者が
検知されると、制御手段１２はビデオカメラ１他、装置
全体の動作を開始させる。

【００２７】制御手段１２は、装置動作開始からの時間
を計測し、所定時間内に判断手段８から抽出指示信号が
送出されない場合、すなわち所定時間内に利用者の眼位
置が最適位置に一致しない場合、利用者の眼球を最適位
置に導くための誘導メッセージを音声出力手段１１から
出力させるか又は文字や絵等で立体視ディスプレイ２に
表示する。もちろん、このように誘導メッセージを用い
なくても眼位置オブジェクトＣと最適位置オブジェクト
Ｂだけで利用者を導くことは可能であるが、更に誘導性
を高めるためにこのような機能を設けた。

【００２８】以下、本実施の形態の動作を図を参照しな
がら説明する。図４は本発明の一実施の形態の処理の流
れを示すフローチャートである。利用者が虹彩画像入力
装置の前に立ち、立体視ディスプレイ２を覗き込むと、
利用者検知手段１０は利用者が所定距離内に近づいたこ
とを検知する。これによりビデオカメラ１が作動し、赤
外線ランプ１ａから赤外線が出力され、この赤外線はホ
ットミラー３で反射されて利用者の眼に照射される。赤
外線を照射された眼は、この赤外線を反射し、その反射
光はホットミラー３で反射されてビデオカメラ１に入力
され、ビデオカメラ１で利用者の眼が撮影される（Ｓ
１）。一方、眼位置取得手段４は利用者の眼位置の抽出
し、三次元オブジェクト生成手段７及び判断手段８に出
力する。すなわち、測距センサ６で利用者の顔面までの
距離（Ｚ）を測定すると共に（Ｓ２）、虹彩中心位置抽
出手段５で虹彩中心位置（Ｘ，Ｙ）の抽出し（Ｓ３）、
このようにして取得した利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
が三次元オブジェクト生成手段７及び判断手段８に出力
される。

【００２９】三次元オブジェクト生成手段７は、背景オ
ブジェクトＡ及び最適位置オブジェクトＢを生成表示す
ると共に、利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づき眼位
置オブジェクトＣを生成し、立体視ディスプレイ２に表
示する（Ｓ４）。利用者は表示画面を見ながら眼位置オ
ブジェクトＣを最適位置オブジェクトＢの中心に移動さ
せるべく眼球位置を調整する。

【００３０】一方、判断手段８は眼位置取得手段４から
の眼位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づき利用者の眼位置が最適
位置に一致したか否かをチェックしており（Ｓ５）、最
適位置に一致した場合、虹彩パターン抽出手段９に抽出
指示信号を送出し、虹彩パターン抽出手段９は抽出指示
信号を受信すると両眼の虹彩パターンの抽出を行う（Ｓ
６）。

【００３１】なお、制御手段１２は動作開始からの時間
を計測しており、所定時間内に判断手段８から抽出指示
信号が送出されない場合、音声出力手段１１から「もう
少し、前に移動して下さい」等の音声ガイドを流した
り、その旨の文字や絵等を立体視ディスプレイ２に表示
する。

【００３２】このようにして抽出された虹彩パターンは
外部装置に出力され、識別データとして利用される。こ
の外部装置としては、例えば個人識別装置や、該個人識
別装置の利用にあたり予め虹彩パターンを登録するため
の登録装置、従来技術で説明した扉解錠のための装置、
更にはゲームセンター等に設置されるゲーム機等が該当
する。もちろんこれらの装置に限られたものではない。
また、このようにこれらの装置を外部接続するのではな
く、虹彩画像入力装置自体をこれらの装置に組み込むよ
うにしてももちろん良い。例えばゲームセンター等に設
置されるゲーム機内に組み込んだ場合、虹彩パターンで
個人識別が可能となることから、例えば操作履歴をユー
ザ毎に管理し、操作履歴に応じたゲームを提供できるな
どのサービスが可能となる。また、このようなゲーム機
を複数、ネットワークを介してホストコンピュータに接
続し、ゲーム機側で取得した虹彩パターンをホストコン
ピュータ側に予め登録した虹彩パターンと照合してユー
ザを識別することにより、ユーザがネットワーク上のど
のゲーム端末を利用しても上記のようなサービスを提供
できるゲームシステムを構成することも可能となる。

【００３３】このように、利用者の眼位置及び最適位置
を三次元オブジェクトで表現することで利用者に対して
自身の眼位置と最適位置との相対関係を一目で認識させ
ることができるので、利用者は自身の眼位置を最適位置
に合わせるにはどのように動作すれば良いのかが容易に
判断でき、虹彩入力操作を簡単に行うことができる。

【００３４】また、眼位置を示すためのフィードバック
画像を三次元オブジェクトとしたので、眼画像をそのま
ま表示する従来の装置のように不快感を与えることがな
く、快適な入力操作が可能となる。

【００３５】また、このように三次元オブジェクトを利
用することで、ゲーム感覚で入力操作が行えるので、利
用者に知られることなく虹彩パターンを抽出したい場合
にも適用可能となる。

【００３６】また、赤外線ランプ１ａ付のビデオカメラ
１及びホットミラー３を用い、利用者の眼に赤外線照明
を当てつつ眼の撮影を行うようにしたので、良好な虹彩
画像を撮影することができる。

【００３７】また、両眼の虹彩パターンを抽出するよう
にしたので、不特定多数の個人を識別する必要がある装
置において、この虹彩画像入力装置は非常に有効であ
る。

【００３８】なお、取得した利用者の眼位置（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）は、眼位置を利用して各種処理を行う外部装置に出
力することも可能である。また、このような眼位置を必
要とする装置を外部接続するのではなく、当該装置に虹
彩画像入力装置自体を組み込むようにしても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、利用者の眼の動きに追従する眼位置オブジェクト
と、虹彩パターン抽出に最適な位置を示す最適位置オブ
ジェクトとを三次元で表現し、利用者の眼の位置と最適
位置との相対関係が明確となるようにしたので、利用者
は自身の眼位置を最適位置に合わせるにはどのように動
作すれば良いのかが容易に判断でき、虹彩入力操作を簡
単に行うことができる。また、眼の位置を示す画像を従
来のような眼画像そのものではなく三次元オブジェクト
としたので、虹彩入力に際して利用者に不快感を与える
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る虹彩画像入力装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の立体視ディスプレイにおける立体画像表
示の原理を示す概略図である。

【図３】立体視ディスプレイの表示画面の一例を示す図
である。

【図４】本発明の一実施の形態の処理の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図５】従来の処理の流れを示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ビデオカメラ（撮像手段）２立体視ディスプレイ（表示手段）３ホットミラー４眼位置取得手段５虹彩中心位置抽出手段６測距センサ７三次元オブジェクト生成手段８判断手段９虹彩パターン抽出手段１１音声出力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤欽也東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA04 AA06 AA17 BB05 CC16 FF04 FF42 GG21 HH13 JJ01 JJ03 JJ05 JJ09 JJ19 LL00 NN20 PP22 QQ21 QQ28 SS01 SS02 SS03 SS13 TT02 4C038 VA07 VB04 VC01 VC05 5B047 AA23 AB02 AB04 BB06 CA12 CA23 CB11 CB22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三次元画像を表示する表示手段と、利用者の眼を撮影する撮像手段と、利用者の眼の位置を取得する眼位置取得手段と、利用者に対して虹彩パターン抽出に最適な位置を示すた
めの三次元最適位置オブジェクトを生成し、且つ前記眼
位置取得手段で取得した利用者の眼位置に基づいて、前
記最適位置に対する利用者の眼位置を示す三次元眼位置
オブジェクトを順次生成し、これら三次元オブジェクト
を前記表示手段に表示させる三次元オブジェクト生成手
段と、前記眼位置取得手段で取得した利用者の眼位置が前記最
適位置に一致したか否かを判断する判断手段と、前記判断手段で最適な位置にあると判断されたとき、前
記撮像手段の撮像画像から虹彩パターンを抽出する虹彩
パターン抽出手段とを備えたことを特徴とする虹彩画像
入力装置。
【請求項２】前記眼位置取得手段は、該撮像手段の撮
像画像から利用者の平面方向の虹彩中心位置を抽出する
虹彩中心位置抽出手段と、利用者の顔との奥行き方向の
距離を測定する測距手段とを備えたことを特徴とする請
求項１記載の虹彩画像入力装置。
【請求項３】前記最適位置の奥行き方向は、前記撮像
手段の焦点位置に相当することを特徴とする請求項１又
は２記載の虹彩画像入力装置。
【請求項４】赤外線を出力する赤外線出力手段と、該
赤外線出力手段からの赤外線を通過又は反射させること
により利用者の眼に照射するホットミラーとを備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の
虹彩画像入力装置。
【請求項５】前記利用者の眼位置が所定時間内に前記
最適位置に到達しない場合、前記利用者に対し、利用者
の眼を最適位置に導くためのメッセージを利用者に通知
する通知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請
求項４の何れかに記載の虹彩画像入力装置。
【請求項６】前記通知手段を音声手段又は前記表示手
段とすることを特徴とする請求項５記載の虹彩画像入力
装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６の何れかに記載の
虹彩画像入力装置は、虹彩パターンを利用して個人識別
を行う他の装置に組み込まれるか又は前記虹彩パターン
を外部装置に出力可能に構成されることを特徴とする虹
彩画像入力装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項６の何れかに記載の
虹彩画像入力装置は、利用者の眼位置を利用する他の装
置に組み込まれるか又はその眼位置を外部装置に出力可
能に構成されることを特徴とする虹彩画像入力装置。