虹彩認証支援装置及び虹彩認証支援方法
【課題】 虹彩の状態が変化しても、撮像画像の解像度を向上させることができ、認証精度の向上を図ることが可能になる虹彩認証支援技術を提供する。
【解決手段】 虹彩認証の実行時に、所定枚数の撮像画像を用い、撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段１６と、虹彩認証の実行時に、高解像度処理の実行に必要な枚数以上の撮像画像を取得する撮像画像取得手段１１と、高解像度処理の実行前に、瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない撮像画像である補正対象画像の夫々について、虹彩の輪郭を変化させずに、補正対象画像の瞳孔の大きさと規定の大きさの関係に基づいて、虹彩部分の画像を瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、瞳孔の大きさを規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段１４を備える。
【解決手段】 虹彩認証の実行時に、所定枚数の撮像画像を用い、撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段１６と、虹彩認証の実行時に、高解像度処理の実行に必要な枚数以上の撮像画像を取得する撮像画像取得手段１１と、高解像度処理の実行前に、瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない撮像画像である補正対象画像の夫々について、虹彩の輪郭を変化させずに、補正対象画像の瞳孔の大きさと規定の大きさの関係に基づいて、虹彩部分の画像を瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、瞳孔の大きさを規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段１４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証の１つである虹彩認証に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に、個人情報や機密情報等、セキュリティ確保が望まれるセキュリティ情報を取り扱う機器では、漏洩や改竄等の不正利用等からセキュリティ情報を保護するためのセキュリティ技術向上に対する要望が高まっている。このため、セキュリティ確保のための様々な技術が提案されている。
【０００３】
セキュリティ確保のための技術には、例えば、生体情報を用いて認証対象者を認証する生体認証技術がある。また、生体認証技術には、例えば、指の指紋画像に基づいて認証対象者を認証する指紋認証技術や、目の虹彩画像に基づいて認証対象者を認証する虹彩認証技術（例えば、特許文献１参照）等がある。
【０００４】
ここで、図１０は、上記特許文献１に記載の虹彩認証技術における虹彩認証処理の処理手順を示している。上記特許文献１に記載の虹彩認証技術では、先ず、カメラ等の撮像手段を用いて、瞳孔と虹彩を含む目の撮像画像（イメージ）を取得する（ステップ＃２０１）。続いて、当該撮像画像における瞳孔と虹彩の境界及び虹彩と外側画像領域の境界を決定して撮像画像における虹彩領域を求める（ステップ＃２０２）。引き続き、撮像画像に対し瞳孔中心を原点とした極座標系を設定し（ステップ＃２０３）、イメージ解析を行う帯域を決定する（ステップ＃２０４）。
【０００５】
引き続き、虹彩領域から瞼や睫毛等の認証対象外画像領域を除去した認証対象領域を求め（ステップ＃２０５）、認証対象領域の画像データに基づいて識別コードを作成する（ステップ＃２０６）。また、基準コードの記憶を行う（ステップ＃２０７）。引き続き、識別コードと予め記憶された認証コードを比較し（ステップ＃２０８）、認証対象者の認証を行う（ステップ＃２０９）。更に、認証結果について、信頼性の評価を行う（ステップ＃２１０）。
【０００６】
ところで、虹彩認証技術では、虹彩画像から求められる虹彩パターンの比較により認証を行うが、認証対象者の周囲の明るさ等により、認証対象者の瞳孔の大きさが大きく変化する。このため、認証コードを設定する際に撮像された認証対象者の瞳孔の大きさと、認証時の瞳孔の大きさが相当異なる場合があることが考えられる。このような場合には、撮像画像の虹彩領域の画像データをそのまま用いた場合には、虹彩認証が正常に実行ず、認証精度が低下する可能性がある。
【０００７】
従って、上記特許文献１では、虹彩パターンが同心円状に伸びた筋上のパターンで形成されており、極座標系の動径方向では、虹彩パターンがほぼ相似形状を維持しながら相対的に変形する性質を利用して、虹彩領域の画像データに極座標系を適用して識別コードを生成することにより、瞳孔及び虹彩の大きさによる認証精度の低下を押さえている。
【０００８】
ところで、認証対象の部位を撮像した撮像画像を用いて認証処理を実行する生体認証技術では、撮像画像のＳ／Ｎ比や解像度等の画像品質により、認証精度が左右される。このため、虹彩認証技術においても、目の撮影に解像度の高い画像を撮像可能な撮像手段を用いることが望ましい。しかし、例えば、特に、携帯電話機のような小型機器等、認証手段の設置スペースやコストに制約のある機器では、解像度の高い画像を撮像可能な撮像手段を搭載することが困難である場合も考えられる。このように、認証手段の設置スペースやコストの制約により、性能やＳ／Ｎ比が比較的低い撮像手段が搭載された機器では、搭載された撮像手段により撮像された比較的品質の高くない撮像画像を用いて、虹彩認証を行う必要がある。そして、このような場合には、登録された正規の認証対象者を正しく認証できない等、撮像画像の品質による認証精度の低下防止が課題となっている。
【０００９】
虹彩認証技術による認証処理において、撮像画像の品質を向上させるための技術として、例えば、撮像画像の画像データのＳ／Ｎ比を改善するために、複数枚の撮像画像の夫々から虹彩領域の画像データを抽出し、瞳孔中心を原点として極座標を設定し、虹彩領域の画像データの夫々に対して帯域制限や回転補償等を行った後に識別コードを生成するための中間コードを求め、識別コードの各ビットの値が、中間コード夫々の対応するビットの値の多数決により、最も個数の多い値となるように、識別コードを生成する虹彩認証装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
ここで、図１１は、上記特許文献２に記載の虹彩認証装置の概略構成例を示している。上記特許文献２では、識別コードの各ビットの値を、中間コード夫々の対応するビットの値の多数決によって決定するので、実質的に、Ｓ／Ｎ比を改善させた画像における識別コードを生成することが可能になる。
【００１１】
また、画像の品質、ここでは解像度を向上させる技術として、例えば、複数枚の低解像度画像から、１枚の高解像度画像を生成する高解像度処理がある（例えば、非特許文献１参照）。
【００１２】
統計的な確率法であるＭＡＰ推定法（最大事後確率推定法）による高解像度画像の生成ついて説明する。
【００１３】
ｍｑ行ｎｑ列の画素行列で表される高解像度画像からｍ行ｎ列の画素行列で表される低解像度画像を生成する場合、ｈ番目の低解像度画像の画像データｙ（ｈ）は、ｋ番目の高解像度画像の画像データｚ（ｋ）を用いて以下の数１式により求められる。
【００１４】
［数１］
ｙ（ｈ）＝ＤＦ（ｈ、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｈ）
（ｈ＝ｋ−（ｐ−１）／２、・・・、ｋ、・・・、ｋ＋（ｐ−１）／２）
【００１５】
ここで、Ｄはダウンダンプリング行列、Ｆ（ｈ、ｋ）は動き補償行列であり、ｎ（ｈ）は動き補償行列の誤差を示している。尚、図１２は、数１式に示す各行列の大きさを示している。また、ｐは正の奇数であり、ｋ番目の１枚の高解像度画像の画像データからｐ枚の低解像度画像の画像データを生成する場合、以下の数２式が成り立つ。
【００１６】
［数２］
ｙ（ｋ−（ｐ−１）／２）＝ＤＦ（ｋ−（ｐ−１）／２、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ−（ｐ−１）／２）
・・・
ｙ（ｋ−１）＝ＤＦ（ｋ−１、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ−１）
ｙ（ｋ）＝ＤＦ（ｋ、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ）
ｙ（ｋ＋１）＝ＤＦ（ｋ＋１、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ＋１）
・・・
ｙ（ｋ＋（ｐ−１）／２）＝ＤＦ（ｋ＋（ｐ−１）／２、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ＋（ｐ−１）／２）
【００１７】
従って、数２式を満足する高解像度画像の画像データｚ（ｋ）を求めることで、高解像度画像の画像データを推定することができる。但し、数２式のみでは、ｑ枚の低解像度画像の画像データｙ（ｋ−（ｐ−１）／２）、・・・、ｙ（ｋ＋（ｐ−１）／２）から１枚の高解像度画像の画像データｚ（ｋ）を推定する場合、画像データｚ（ｋ）の解が無数に存在するため、ベイズ理論によるＭＡＰ推定法を適用し、数３式に示す確率Ｐｒが最大となる画像データｚ（ｋ）を求める。
【００１８】
［数３］
Ｐｒ（ｚ（ｋ））＝（１／Ｚ）ｅｘｐ｛−（１／２β）ΣρＴ（ｄｃｔｚ（ｋ））｝
【００１９】
数３式において、ｄｃｔｚ（ｋ）は輝度勾配であり、画素毎に図１３に示す４方向ｄｍ、ｎ、１ｔｚ（ｋ）〜ｄｍ、ｎ、４ｔｚ（ｋ）の隣接画素との輝度勾配を合計して求められる。
【００２０】
［数４］
ｄｍ、ｎ、１ｔｚ（ｋ）＝ｚ（ｋ）ｍ、ｎ−１−２ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋１
ｄｍ、ｎ、２ｔｚ（ｋ）＝０．５ｚ（ｋ）ｍ＋１、ｎ−１−ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋０．５ｚ（ｋ）ｍ−１、ｎ＋１
ｄｍ、ｎ、３ｔｚ（ｋ）＝ｚ（ｋ）ｍ−１、ｎ−２ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋ｚ（ｋ）ｍ＋１、ｎ
ｄｍ、ｎ、４ｔｚ（ｋ）＝０．５ｚ（ｋ）ｍ−１、ｎ−１−ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋０．５ｚ（ｋ）ｍ＋１、ｎ＋１
【００２１】
数３式において、ρＴは分布関数であり、以下の数５で求められる。
【００２２】
［数５］
ｄＴ（ｘ）＝ｘ２（｜ｘ｜≦Ｔ）
ｄＴ（ｘ）＝Ｔ２＋２Ｔ（｜ｘ｜−Ｔ）（｜ｘ｜≦Ｔ）
【００２３】
【特許文献１】特表平８−５０４９７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２７２８６号公報
【非特許文献１】Ｒｉｃｈａｒｄ Ｒ． Ｓｃｈｕｌｔｚ他、“Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｆｒａｍｅｓ ｆｒｏｍ Ｖｉｄｅｏ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ”、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ、ＶＯＬ．５、ＮＯ．６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上述したように、撮像画像のＳ／Ｎ比や解像度等の画像品質により認証精度が左右されるため、虹彩認証技術においても、目の撮影に解像度の高い画像を撮像可能な撮像手段を用いることが望ましい。しかし、設置スペースやコストに制約のある機器では、比較的低解像度の撮像手段を用いて虹彩認証技術による認証処理を行わなければならず、虹彩認証の認証精度を向上させることが困難である。
【００２５】
例えば、携帯電話機に虹彩認証技術による認証装置を搭載しようとする場合、携帯電話機には、操作ボタン或いはメインモニタが設置された面と反対の面にメインカメラが、操作ボタン或いはメインモニタが設置された面にサブガメラが搭載されている。目の撮像動作では、認証対象者自身がモニタを確認しながらピントや位置等合わせる必要があり、認証対象者の利便性を考慮すると、目の撮像画像をサブカメラで撮像することが望ましい。しかし、一般的に、虹彩認証には、目の撮像画像が１４０×１４０画素以上の大きさ、特に、虹彩領域が１００×１００画素以上の大きさであることが望ましいが、一般的な携帯電話機では、サブカメラは、ズーム機能無しの場合、３０万画素以下の比較的安価で比較的解像度が低いものが用いられている。このため、携帯電話機のように設置スペースやコストの制約から、比較的安価で解像度の低い（虹彩領域が１００×１００画素以下となる）撮像手段により撮像する機器の場合、必要な認証精度を得られない可能性があるという問題があった。
【００２６】
これに対し、上記特許文献２には、虹彩認証技術による認証処理において、画像のＳ／Ｎ比を改善させる技術が提案されている。また、上記非特許文献１には、複数枚の低解像度撮像画像から高解像度画像を生成する高解像度処理が開示されている。従って、上記非特許文献１に記載の高解像度処理により解像度の向上させた撮像画像に対し、上記特許文献２に記載の技術を適用することができれば、解像度及びＳ／Ｎ比を改善させた画像を用いて虹彩認証技術による認証処理を行うことが可能になり、認証精度の更なる向上が期待できる。
【００２７】
しかしながら、上述したように、目は周囲の明るさにより瞳孔の大きさが変化し、これに伴って虹彩の状態も変化する。そして、例えば、携帯電話機のように周囲の明るさの変動が大きい機器の場合には、目の撮像中に瞳孔の大きさが変化し、瞳孔の大きさが夫々異なる撮像画像が撮像される可能性がある。このような場合には、単に複数枚の撮像画像を用いて非特許文献１に記載の高解像度処理を実行しても、生成される１枚の高解像度画像の品質の向上は期待できず、むしろ低下する可能性が高いという問題がある。
【００２８】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像中に虹彩の状態が変化する可能性がある場合においても、実質的に、撮像画像の解像度を向上させることができ、認証精度の向上を図ることが可能になる虹彩認証支援技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するための本発明に係る虹彩認証支援装置は、虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段と、前記虹彩認証の実行時に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像して前記撮像画像を出力する撮像手段から、前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を取得する撮像画像取得手段と、前記高解像度処理の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段と、を備えることを第１の特徴とする。
【００３０】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記撮像画像取得手段が、前記高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の前記撮像画像を取得するように構成され、前記撮像画像取得手段が取得した前記撮像画像から、所定の選択条件に従って、前記高解像度処理の実行に必要な枚数の前記撮像画像を選択する選択手段を備えることを第２の特徴とする。
【００３１】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記選択手段が、前記撮像画像の夫々についてピントの照合度を求め、前記照合度が高い前記撮像画像から順に前記撮像画像を選択するように構成されていることを第３の特徴とする。
【００３２】
上記第２の特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記選択手段が、前記撮像画像の夫々について、前記撮像画像における前記虹彩の大きさを求め、前記虹彩の大きさに基づいて前記撮像画像を選択するように構成されていることを第４の特徴とする。
【００３３】
上記何れかの特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記虹彩画像補正手段による前記虹彩画像補正処理の実行前或いは実行後に、前記撮像画像夫々における前記虹彩を含む虹彩領域の平均輝度値を求め、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の内、前記虹彩領域の平均輝度値が、前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値を基に規定される輝度範囲外である前記撮像画像の夫々について、前記虹彩領域の平均輝度値が前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値となるように、輝度補正処理を行う輝度補正手段を備えることを第５の特徴とする。
【００３４】
上記何れかの特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、高解像度画像生成手段が、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の夫々について、前記中心画像における前記虹彩を含む虹彩領域の位置に対する前記撮像画像の前記虹彩領域の位置を示す動きベクトルを求め、当該動きベクトルを用いて撮像画像における虹彩領域の位置ずれを補償する動き補償処理を行うことを第６の特徴とする。
【００３５】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証装置は、上記第１〜第６の特徴の虹彩認証支援装置から前記虹彩認証用画像を取得する虹彩認証用画像取得手段と、前記虹彩認証用画像から虹彩パターンを抽出し、前記虹彩認証用画像の虹彩パターンに基づいて虹彩認証指標を生成し、前記虹彩認証指標を予め記憶された虹彩登録指標と比較し、前記虹彩認証指標と前記虹彩登録指標の一致度が所定の判定度以上の場合に認証する認証手段と、を備えることを特徴とする。
【００３６】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証支援方法は、虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成工程と、前記虹彩認証の実行時、前記高解像度画像生成工程の実行前に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像する撮像手段により、前記撮像画像を前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像した前記撮像画像を取得し、所定の記憶手段に記憶する撮像画像取得工程と、前記撮像画像取得工程の実行後、前記高解像度画像生成工程の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正工程と、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
上記特徴の虹彩認証支援装置によれば、複数の撮像画像における虹彩領域の画像データを、瞳孔の大きさが規定の大きさと一致するように補正する虹彩画像補正処理を実行するので、高解像度画像生成手段において虹彩認証用画像を生成する際に、Ｓ／Ｎ比が低下するのを効果的に防止できる。即ち、上記特徴の虹彩認証支援装置によれば、上述したように、極座標系の動径方向では、虹彩パターンがほぼ相似形状を維持しながら相対的に変形する性質を利用し、虹彩部分の画像を瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大するように構成したので、虹彩パターンの情報を変化させずに、高解像度処理を実行可能な状態を維持しながら、虹彩の補正を行うことが可能になる。
【００３８】
従って、上記特徴の虹彩認証支援装置によれば、設置スペースやコストの制約により、解像度の比較的低い撮像手段を備える機器において、高解像度の撮像手段を搭載することなく、認証精度の向上を図ることが可能になる。また、瞳孔の大きさが統一されるので、後の虹彩認証において、複雑な極座標の設定や識別コード化等の処理の簡略化が期待できる。
【００３９】
上記第２の特徴の虹彩認証支援装置によれば、高解像度処理の実行に必要な枚数より多い枚数の撮像画像を取得し、高解像度処理に用いる撮像画像を選択するように構成したので、高解像度処理で用いると高解像度画像である虹彩認証用画像の画質が低下する可能性の高い撮像画像を除外することが可能になり、虹彩認証用画像の画質が低下するのを効果的に防止できる。
【００４０】
例えば、高解像度処理に用いると虹彩認証用画像の画質が低下する撮像画像としては、虹彩領域にピントが合っていない撮像画像があり、これに対しては、上記第３の特徴の虹彩認証支援装置の如く、ピントの照合度が高い撮像画像から順に選択することで、比較的、虹彩認証用画像の画質が低下する可能性の高い撮像画像を除外できる。また、例えば、高解像度処理に用いると虹彩認証用画像の画質が低下する撮像画像としては、他の撮像画像と比べて、虹彩の大きさ（虹彩の輪郭の大きさ）が異なる撮像画像が考えられ、これに対しては、上記第４の特徴の虹彩認証支援装置の如く、虹彩の大きさに基づいて撮像画像を選択するように構成すれば、比較的、虹彩認証用画像の画質が低下する可能性の高い撮像画像を除外できる。
【００４１】
上記第５の特徴の虹彩認証支援装置によれば、輝度補正処理を行うので、高解像度処理において、撮像画像夫々の輝度値のばらつきに起因する虹彩認証用画像の画質低下を効果的に防止できる。尚、例えば、特に、携帯電話機のように、周囲の明るさや照明（光の強度や色）等の環境条件が大きく変動する可能性がある場合には、撮像画像毎に輝度値が大きく異なる可能性があり、上記第５の特徴の虹彩認証支援装置により、輝度補正処理を行うことで、虹彩認証用画像の画質低下を良好に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明に係る虹彩認証支援装置、虹彩認証支援方法（以下、適宜「本発明装置」、「本発明方法」と略称する）、及び、虹彩認証装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４３】
〈第１実施形態〉
本発明装置、本発明方法、及び、本発明に係る虹彩認証装置の第１実施形態について、図１〜図９を基に説明する。
【００４４】
先ず、本発明装置及び本発明に係る虹彩認証装置の構成について、図１及び図２を基に説明する。ここで、図１は、本発明装置１０及び虹彩認証装置２０の概略構成例を示しており、図２は、本発明装置１０が搭載された携帯電話機１の概略構成例を示している。
【００４５】
尚、本実施形態では、携帯電話機１内に、本発明装置１０及び本発明に係る虹彩認証装置２０が設置されており、携帯電話機１に備えられているサブカメラ３０（撮像手段に相当）を用いて虹彩認証を行う場合について説明するが、これに限るものではなく、本発明装置１０及び虹彩認証装置２０は、携帯電話機１以外の機器に備えられていても良い。
【００４６】
携帯電話機１は、図２に示すように、背面側に設置されたメインカメラ（図示せず）と、後述する表示手段と同じ筐体面上に設置されたサブカメラ３０と、サブカメラ３０による撮像時に周囲の明るさを調整する照明用ＬＥＤ３１と、液晶ディスプレイで構成される表示手段と、携帯電話機１の通話機能や認証装置等、各種機能及び装置を利用するための操作ボタン５０と、虹彩認証装置２０で用いる虹彩認証用画像を生成する本発明装置１０と、虹彩認証技術により認証処理を行う虹彩認証装置２０を備えて構成されている。
【００４７】
携帯電話機１のサブカメラ３０は、本実施形態では、１００×１００画素の画像を撮像可能に構成されたＣＣＤイメージセンサ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の固体撮像素子で構成されており、ズーム機能等は備えていない場合を想定して説明する。更に、サブカメラ３０は、所定枚数の撮像画像を連写撮像可能な連写機能を備えており、本発明装置１０が必要とする枚数以上の撮像画像を連続撮像することが可能に構成されている。尚、動画を撮影するためのビデオ機能を利用して、連続撮像された撮像画像を取得可能に構成しても良い。
【００４８】
携帯電話機１の照明用ＬＥＤ３１は、本実施形態では、虹彩領域の画像データのコントラストをより高くすることができる波長７５０ｎｍ以上の赤外線を照射可能に構成されている。尚、照明用ＬＥＤ３１は、本実施形態では、サブカメラ３０の近傍、照明像の撮像画像への写り込みを防止できる位置に設置する。
【００４９】
携帯電話機１のモニタ４０（表示手段）は、サブカメラ３０によって撮像された目の画像を表示可能に構成されている。
【００５０】
本発明装置１０は、図１に示すように、虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段１６と、虹彩認証の実行時に、認証対象者の目を第１解像度で連続撮像して撮像画像を出力するサブカメラ３０から、高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の撮像画像を取得する撮像画像取得手段１１と、高解像度処理の実行前に、少なくとも高解像度処理に用いる撮像画像の内、瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない撮像画像を補正対象画像とし、補正対象画像の夫々について、虹彩の輪郭を変化させずに、補正対象画像の前記瞳孔の大きさと規定の大きさの関係に基づいて、虹彩部分の画像を瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、瞳孔の大きさを規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段１４と、を備えて構成されている。
【００５１】
更に、本実施形態の本発明装置１０は、撮像画像取得手段１１が取得した撮像画像の夫々について、虹彩領域を抽出する虹彩領域抽出手段１２と、撮像画像取得手段１１が取得した撮像画像から、所定の選択条件に従って、高解像度処理の実行に必要な枚数の撮像画像を選択する選択手段１３と、虹彩画像補正手段１４による虹彩画像補正処理の実行後に、撮像画像夫々における虹彩を含む虹彩領域の平均輝度値を求め、撮像画像から１枚の中心画像を選択し、中心画像を除く撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、中心画像の虹彩領域の平均輝度値を基に規定される輝度範囲外である撮像画像の夫々について、虹彩領域の平均輝度値が中心画像の虹彩領域の平均輝度値となるように、輝度補正処理を行う輝度補正手段１５と、撮像画像や虹彩認証用画像を記憶するための記憶手段１７を備えて構成されている。
【００５２】
より具体的には、高解像度画像生成手段１６は、本実施形態では、８枚の連続撮像された撮像画像から、撮像画像の１×１画素を、２×２画素に変換し、解像度が２倍の認証用画像を生成するように構成されている。
【００５３】
尚、本実施形態では、説明の簡単のために、８枚の連続撮像された撮像画像を用いて、１×１画素を２×２画素にアップサンプリングする場合について説明するが、これに限るものではない。サブカメラ３０の解像度が低い場合や、虹彩認証用画像に求められる画質が高い場合等には、９枚以上の連続撮像された撮像画像を用いても良い。高解像度処理に用いる撮像画像の枚数は、サブカメラ３０の解像度や虹彩認証用画像に求められる画質に応じて適切に設定する。更に、本実施形態では、撮像画像の１×１画素を２×２画素にアップサンプリングして虹彩認証用画像を生成する場合について説明するが、虹彩認証用画像の解像度は、サブカメラ３０の解像度や虹彩認証の認証精度を確保可能な解像度、虹彩認証装置２０の処理性能、セキュリティ情報の重要度等の認証条件を考慮して、適切に設定する。また、虹彩認証用画像の解像度は、上記認証条件等に基づいて可変に構成しても良い。
【００５４】
選択手段１３は、本実施形態では、撮像画像の夫々についてピントの照合度を求め、照合度が高い撮像画像から順に撮像画像を選択するように構成されている。ピントの照合度は、本実施形態では、撮像画像における虹彩領域のコントラストを算出し、コントラストの絶対値が高いものから順に選択する。
【００５５】
更に、本実施形態の選択手段１３は、撮像画像の夫々について、撮像画像における虹彩の大きさを求め、虹彩の大きさに基づいて撮像画像を選択するように構成されている。具体的には、本実施形態の選択手段１３は、虹彩領域抽出手段１２によって抽出された虹彩領域に基づいて、虹彩の輪郭の大きさ、即ち、虹彩の輪郭の半径が同一の撮像画像を選択するように構成されている。
【００５６】
輝度補正手段１５は、本実施形態では、中心画像を除く撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、中心画像における虹彩領域の平均輝度値に対して±５％以上の値をとる場合に、輝度補正処理を行う。尚、本実施形態では、輝度範囲を±５％としているが、この値は経験則であり、サブカメラ３０の解像度や目の撮像時における携帯電話機１の周囲の環境条件等に応じて適切に設定する。輝度範囲は、サブカメラ３０の解像度や環境条件に応じて可変に構成しても良い。尚、本実施形態では、輝度補正手段１５により輝度補正処理を行うので、動きベクトルの導出精度の低下を効果的に防止できる。
【００５７】
記憶手段１７は、本実施形態では、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成されている場合を想定している。尚、記憶手段１７は、必ずしも備える必要はなく、携帯電話機１内に搭載されたメモリ等を利用するように構成しても良いし、後述する虹彩認証装置２０の記憶手段２４を利用するように構成しても良い。
【００５８】
虹彩認証装置２０は、本発明装置１０から虹彩認証用画像を取得する虹彩認証用画像取得手段２１と、虹彩認証用画像から虹彩パターンを抽出し、虹彩認証用画像の虹彩パターンに基づいて虹彩認証指標を生成し、虹彩認証指標を予め記憶された虹彩登録指標と比較し、虹彩認証指標と虹彩登録指標の一致度が所定の判定度以上の場合に認証する認証手段２３を備えている。
【００５９】
更に、虹彩認証装置２０は、本実施形態では、携帯電話機１に搭載されたサブカメラ３０の撮像動作を制御するための撮像制御手段２１と、虹彩認証用画像や認証手段２３で用いる虹彩登録指標、認証結果等を記憶するための記憶手段２４を備えて構成されている。
【００６０】
記憶手段２４は、本実施形態では、フラッシュメモリで構成されている場合を想定している。尚、記憶手段２４は、必ずしも備える必要はなく、携帯電話機１内に搭載されたメモリ等を利用するように構成しても良い。
【００６１】
次に、本発明装置１０及び虹彩認証装置２０による本発明方法の処理手順について、図３〜図９に基づいて説明する。ここで、図３は、本発明方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００６２】
虹彩認証装置２０は、虹彩認証要求を受け付けると（ステップ＃１００で「ＹＥＳ」分岐）、撮像制御手段２１により、認証対象者がサブカメラ３０により目を撮像するための操作を行うための画面をモニタ４０上に表示する（ステップ＃１１０）。
【００６３】
尚、撮像制御手段２１は、虹彩認証に必要な虹彩領域の画像の大きさが１００×１００画素であることから、モニタ４０上で、認証対象者に対し、５０×５０画素以上の大きさで虹彩領域を撮像するように促す。撮像制御手段２１は、５０×５０画素以上の大きさで虹彩領域が撮像されなかった場合、再度、目を撮像するように認証対象者に対して通知する。
【００６４】
また、本実施形態のサブカメラ３０は、上述したように、高解像度画像生成手段１６が８枚の連続撮像された撮像画像から１枚の虹彩認証用画像を生成する場合を想定しており、選択手段１３により所定の選択条件に応じて撮像画像を選択するように構成していることから、認証対象者による１度の撮像操作に応じて、９枚の撮像画像を自動的に連続撮像する。尚、携帯電話機１の周囲の環境条件等によっては、１０枚以上の撮像画像を自動的に連続撮像するように構成しても良い。
【００６５】
認証対象者の操作により認証対象者の目が撮像され、サブカメラ３０から連続撮像された９枚の撮像画像が出力されると、本発明装置１０の撮像画像取得手段１１は、撮像画像を受け付け、記憶手段１７に記憶する。
【００６６】
撮像画像が記憶手段１７に記憶されると、本発明装置１０の虹彩領域抽出手段１２は、撮像画像の夫々から、虹彩領域を抽出する（ステップ＃１２０）。
【００６７】
より具体的には、虹彩領域は、虹彩と瞳孔の境界、及び、虹彩の輪郭で規定されることから、虹彩と瞳孔の境界、及び、虹彩の輪郭の抽出を行う。ここでは、先ず、瞳孔が黒色円形であり、通常では、虹彩領域との輝度差が非常に大きい性質を利用して、虹彩と瞳孔の境界の決定を行う。より詳細には、撮像画像の夫々において、中心位置及び半径で規定される円の内側と外側の輝度差を、中心位置（瞳孔中心）及び半径を順次変更しながら算出し、輝度差が最大となる円を虹彩と瞳孔の境界とする。
【００６８】
虹彩の輪郭の決定は、虹彩と瞳孔の境界及び虹彩の輪郭が、瞳孔中心を原点とする同心円で構成される性質を利用して行う。より詳細には、瞳孔中心を原点とする同心円について、半径を順次変更しながら輝度差を算出して求める。ここで、虹彩の輪郭は、虹彩領域の上側部分及び下側部分の領域に、睫毛や蓋が重なっている場合を考慮し、虹彩領域の右側部分及び左側部分の内、予め設定された所定部分のみについて輝度差を算出する。具体的には、図４に示すように、目の両側の目尻を結んだ線を水平方向とし、水平方向に対し、±３０度の角度範囲の部分（破線部分参照）についてのみ輝度差を算出する。そして、輝度差が最大となる同心円を虹彩の輪郭とする。尚、本実施形態では、水平方向に対し±３０度の角度範囲の部分についての輝度差を算出したが、輝度差の算出対象となる領域は、認証対象者の目の状態や認証精度等を考慮して適切に設定する。
【００６９】
虹彩領域抽出手段１２は、虹彩領域の抽出結果、即ち、虹彩と瞳孔の境界を規定する瞳孔中心の撮像画像に対する位置及び半径の値、虹彩の輪郭を規定する半径の値を、撮像画像毎に記憶装置１８に記憶する。
【００７０】
続いて、本発明装置１０の選択手段１３は、撮像画像取得手段１１が取得した複数の撮像画像から、所定の選択条件に従って、高解像度処理で必要とする枚数、ここでは、８枚の撮像画像を選択する（ステップ＃１３０）。
【００７１】
本実施形態では、選択手段１３は、先ず、ステップ＃１２０で抽出した虹彩の輪郭の大きさ（半径）が異なる撮像画像を選択対象から除外する。更に、選択手段１３は、ピントの照合度が高い順に、撮像画像を選択する。より詳細には、選択手段１３は、ピントの照合度として、撮像画像の全領域を対象としてコントラストを計算し、コントラストの高い順に撮像画像を選択する。尚、本実施形態では、虹彩の輪郭の大きさが異なる撮像画像、及び、ピントの合っていない撮像画像、即ち、高解像度処理で用いると生成される高解像動画像の画質を低下させる可能性が比較的高いと考えられる撮像画像を選択対象から除外することにより、後述する高解像度処理において、虹彩認証用画像の画質が低下するのを効果的に防止できる。
【００７２】
引き続き、虹彩画像補正手段１４は、選択手段１３によって選択された撮像画像の瞳孔の大きさが規定の大きさになるように、虹彩領域に対する虹彩画像補正処理を行う（ステップ＃１４０）。ここで、規定の大きさは、例えば、認証対象者の虹彩認証情報（虹彩パターン、虹彩コード等）を登録する際における瞳孔の大きさとする。尚、規定の大きさを虹彩認証情報の登録時の大きさとすれば、登録時と認証時の瞳孔の大きさを統一できるので、認証精度の維持が期待できるが、規定の大きさは、任意に設定可能である。
【００７３】
より具体的には、虹彩画像補正手段１４は、先ず、記憶手段１７に記憶された虹彩領域の抽出結果に基づいて、瞳孔の大きさ（半径）が、規定の大きさと一致しない撮像画像を補正対象画像とする（ステップ＃１４１）。更に、虹彩画像補正手段１４は、補正対象画像の夫々について、瞳孔中心を原点とし、目の両側目尻を結んだ線に平行な方向を０度とし、反時計回りに角度を設定することにより、極座標を設定する。
【００７４】
更に、虹彩画像補正手段１４は、補正対象画像の夫々について、虹彩の輪郭、即ち、虹彩領域と外側領域の境界を固定し、瞳孔の大きさが規定の大きさとなるように規格化する（ステップ＃１４２）。ここで、図５は、虹彩領域の画像データの補正について示している。図５（ａ）は、瞳孔の大きさが規定の大きさに一致する撮像画像例を示しており、この場合には、補正対象画像から除外される。図５（ｂ）は、瞳孔の大きさが規定の大きさより小さい撮像画像例を示しており、この場合には、虹彩パターン等の虹彩の持つ情報を保持しつつ、瞳孔の大きさが規定の大きさとなるように、虹彩領域の画像データを、瞳孔の中心方向とは反対の方向に、相対的に圧縮処理する。図５（ｃ）は、瞳孔の大きさが規定の大きさより大きい撮像画像例を示しており、この場合には、瞳孔の大きさが規定の大きさとなるように、虹彩領域の画像データを、瞳孔の中心方向に相対的に拡大処理する。
【００７５】
虹彩画像補正処理の実行後、本実施形態では、図３に示すように、輝度補正手段１５が、撮像画像の虹彩領域に対する輝度補正処理を実行する（ステップ＃１５０）。具体的には、輝度補正手段１５は、上述したように、中心画像を除く撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、中心画像における虹彩領域の平均輝度値に対して±５％以上の値をとる撮像画像について、輝度補正処理を行う。尚、本実施形態では、中心画像は、輝度補正処理の対象となる撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、高解像度処理で用いる撮像画像の平均輝度値の平均値に最も近い値をとる撮像画像を設定する。
【００７６】
引き続き、本発明装置１０の高解像度画像生成手段１６は、図３に示すように、高解像度処理を行う（ステップ＃１６０）。
【００７７】
尚、高解像度画像生成手段１６による高解像度処理では、直交座標系を用いる。尚、極座標系における原点が直交座標系の原点となり、極座標系における水平方向（基準方向）が直交座標系のＸ座標となるように設定する。尚、画質の向上のために、画像データを構成する画素データの夫々に対し、帯域制限等、ノイズ除去処理を実行するように構成しても良い。
【００７８】
以下、高解像度画像生成手段１６による高解像度処理について説明する。ここで、図６は、高解像度処理の各工程における撮像画像の概略図を示している。尚、図６では、簡単のために、１つの□を１つの画素とし、撮像画像が４×４＝１６画素で構成される場合について図示している。また、図６では、連続撮像された撮像画像の内、中間の時間で撮像された撮像画像を中心画像ｙ（ｋ）とし、撮像画像ｙ（ｋ−２）〜ｙ（ｋ＋２）の５つの撮像画像を示している。
【００７９】
高解像度画像生成手段１６は、先ず、図６（ａ）に示す撮像画像の夫々について、１×１画素を２×２画素にするアップサンプリング処理を行う。ここで、図７（ａ）は、アップサンプリング処理前の撮像画像の例を、図７（ｂ）はアップサンプリング処理後の撮像画像の例を夫々示している。ここでのアップサンプリング処理は、低解像度画像の各画素を段純に４倍にするものであり、図７に示すように、図７（ａ）に示す各画素ｙｉ，ｊ（ｉ＝０〜ｍ、ｊ＝０〜ｎ、ｍは撮像画像の列方向の画素数−１、ｎは撮像画像の行方向の画素数−１）を、図７（ｂ）の対応する４つの画素にそのまま用いている。
【００８０】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、アップサンプリング処理した撮像画像に対し、図６（ｂ）に示すように、上述したＭＡＰ推定法を適用して、高解像度化する。
【００８１】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、図６（ｃ）に示すように、中心画像ｙ（ｋ）を除く撮像画像ｙ（ｋ−２）〜ｙ（ｋ＋２）の夫々について、中心画像ｙ（ｋ）における虹彩を含む虹彩領域の位置に対する撮像画像ｙ（ｋ−２）〜ｙ（ｋ＋２）の虹彩領域の位置を示す動きベクトルを、アップサンプリング処理した後の画素単位で求める（ステップ＃１６３）。
【００８２】
より具体的には、高解像度画像生成手段１６は、本実施形態では、動きベクトルを、ブロックマッチング法を用いて導出する。ここで、図８は、動きベクトルの導出対象の撮像画像について示している。ブロックマッチング法では、先ず、図８（ａ）に示すように、中心画像における探索対象、即ち、瞳孔中心を中心とする８×８画素の単位ブロックで構成される基準ブロックの画素夫々の輝度値を算出する。更に、中心画像を除く撮像画像の夫々について、図８（ｂ）に示すように、中心画像における原点（０，０）に相当する座標から水平方向及び垂直方向に±１６画素の範囲で探索範囲を設定する。引き続き、高解像度画像生成手段１６は、中心画像を除く撮像画像の夫々に設定された探索範囲において、８×８画素で構成される単位ブロックで構成される分割ブロックを順次設定し、分割ブロックを構成する８×８＝６４個の画素夫々の輝度値を算出する。そして、対応する画素毎に、基準ブロックと分割ブロックの輝度値の差の絶対値を算出し、当該輝度値の差の絶対値を合計して輝度差の絶対値の総和を求める。輝度差の絶対値の総和が最も小さくなる分割ブロックを探索対象ブロックとして求める。最後に、図６（ｃ）に示すように、基準ブロックと探索対象ブロックの位置のずれを、撮像画像における虹彩領域の中心画像からの動きベクトルとして求める。尚、各ブロックの大きさや、探索範囲は、撮像画像の解像度や処理時間等を考慮して適切に設定する。
【００８３】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、図３に示すステップ＃１６１〜ステップ＃１６３で撮像画像の画像データ毎に求めた動きベクトルを用いて画素間補完処理を行う（ステップ＃１６４）。
【００８４】
より具体的には、高解像度画像生成手段１６は、先ず、図６（ｄ）及び図７に示すように、中心画像の各画素を単純に２×２画素にアップサンプリング処理し、第１中間画像を生成する。続いて、図６（ｅ）に示すように、ステップ＃１６１〜ステップ＃１６３で撮像画像の画像データ毎に求めた動きベクトルの夫々を用いて、第１中間画像の虹彩領域を移動させて撮像画像の夫々に対応する第２中間画像を生成する。
【００８５】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、図６（ｆ）に示すように、図６（ｅ）に示す第２中間画像の夫々に、対応する図６（ａ）に示す撮像画像を夫々重ね合わせて、第３中間画像を生成し、アップサンプリング処理と逆の倍率でダウンサンプリング処理を行う。ここで、図９（ａ）は、２×２画素を１×１画素にダウンサンプリング処理する場合の処理前の第３中間画像の例を、図９（ｂ）はダウンサンプリング処理後の第３中間画像の例を夫々示している。ダウンサンプリング処理後の第３中間画像の各画素は、以下の数６で求められる。
【００８６】
［数６］
ｙ０、０（ｋ）＝｛ｚ０、０（ｋ）＋ｚ０、１（ｋ）＋ｚ１、０（ｋ）＋ｚ１、１（ｋ）｝／４
【００８７】
更に、高解像度画像生成手段１６は、図６（ｄ）に示す中心画像と、ダウンダンプリング処理後の第３中間画素夫々の誤差エネルギＥと統計的画像モデルポテンシャル関数Ｐを算出し、数７式に示す評価関数Ｍが最小値となるように、既知の一般的な勾配投影法により、高解像度画像の画像データｚ（ｎ）（ｋ）を求める。
【００８８】
［数７］
Ｍ（ｚ（０）（ｋ））
＝βＥ＋Ｐ
＝βΣ｜ｙ（ｊ）−ＤＦ（ｈ、ｋ）ｚ（ｎ）（ｋ）｜２＋ΣＵｚ（０）（ｋ）
【００８９】
ここで、本実施形態では、複数の第３中間画像を用いるため、重み付けパラメータβを設定している。尚、高解像度画像生成手段１６は、本実施形態では、ＭＡＰ推定法等を用いて虹彩認証用画像を生成したが、これに限られるものではなく、他の既知の方法により、複数の撮像画像から高解像度の虹彩認証用画像を生成するように構成しても良い。
【００９０】
本発明装置１０により虹彩認証用画像が生成されると、虹彩認証装置２０は、虹彩認証用画像取得手段２１により虹彩認証用画像を取得し、記憶手段２４に記憶する。虹彩認証装置２０は、認証手段２３により、虹彩認証用画像を用いて虹彩認証を行う。
【００９１】
虹彩認証装置２０が、本発明装置１０により生成された高解像度の虹彩認証用画像を用いて虹彩認証処理を行うように構成することにより、虹彩認証処理の認証精度を向上させることが可能になる。また、本実施形態で示したように、低解像度のサブカメラ３０を用いた場合でも、所望の解像度の虹彩認証用画像を用いて虹彩認証処理を行うことが可能になる。
【００９２】
〈別実施形態〉
〈１〉上記第１実施形態では、撮像画像取得手段１１が、高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の撮像画像を取得し、選択手段１３により、高解像度処理の実行に必要な枚数を選択するように構成したが、これに限るものではない。
【００９３】
例えば、撮像画像の品質がある程度安定しているような場合には、撮像画像取得手段１１を高解像度処理の実行に必要な枚数の撮像画像を取得するように構成し、選択手段１３を持たない構成にしても良い。
【００９４】
具体的には、例えば、上記第１実施形態では、選択手段１３がピントの照合度に応じて撮像画像を選択するように構成しているが、サブカメラ３０に自動的にピントを合わせるオートフォーカス機能が備えられている場合は、虹彩領域にピントが合うようにサブカメラ３０を設定することで、撮像画像取得手段１１が取得する撮像画像の枚数を高解像度処理の実行に必要な枚数とし、選択手段１３が、ステップ＃１３０において、ピントの照合度による撮像画像の選択を実行しないように構成しても良い。
【００９５】
〈２〉上記第１実施形態では、輝度補正手段１５が、虹彩画像補正手段１４による虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）の実行後に、輝度補正処理（ステップ＃１５０）を実行するように構成されている場合について説明したが、これに限るものではない。
【００９６】
例えば、輝度補正手段１５による輝度補正処理は、虹彩画像補正手段１４による虹彩画像補正処理の実行前、選択手段１３によって選択された撮像画像の夫々に対して輝度補正処理を行うように構成しても良いし、選択手段１３による撮像画像の選択を実行する前に、全ての撮像画像に対して実行しても良い。
【００９７】
〈３〉上記第１実施形態では、撮像画像の選択（ステップ＃１３０）、虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）、及び、輝度補正（ステップ＃１５０）をこの順に実行しているが、これに限るものではない。例えば、全ての撮像画像に対する虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）及び輝度補正（ステップ＃１５０）の実行後に、撮像画像の選択（ステップ＃１３０）を実行するように構成しても良いし、その他の順番で実行しても良い。撮像画像の選択（ステップ＃１３０）、虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）、及び、輝度補正（ステップ＃１５０）は、任意に実行順序を設定可能であり、記憶装置１８の容量や本発明装置１０の処理速度等を考慮して適切に設定する。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る虹彩認証支援装置及び虹彩認証装置の概略構成例を示す概略ブロック図
【図２】本発明に係る虹彩認証支援装置及び虹彩認証装置を搭載した携帯電話機の部分概略構成例を示す概略ブロック図
【図３】本発明に係る虹彩認証支援方法の処理手順を示すフローチャート
【図４】本発明に係る虹彩認証支援方法において虹彩領域の抽出工程を説明するための説明図
【図５】本発明に係る虹彩認証支援方法における虹彩画像補正処理を説明するための説明図
【図６】本発明に係る虹彩認証支援方法における高解像度処理の各工程における撮像画像の概略図を示す概略部分ブロック図
【図７】本発明に係る虹彩認証支援方法で用いるアップサンプリング処理の概要を示す概略説明図
【図８】本発明に係る虹彩認証支援方法で用いるブロックマッチング法を説明するための概略説明図
【図９】本発明に係る虹彩認証支援方法で用いるダウンサンプリング処理の概要を示す概略説明図
【図１０】従来技術に係る虹彩認証支援方法の処理手順を示すフローチャート
【図１１】従来技術に係る虹彩認証支援装置及び虹彩認証装置の概略構成例を示す概略ブロック図
【図１２】従来技術に係る高解像度処理を説明する行列式の大きさを示す図
【図１３】従来技術に係る高解像度処理における輝度勾配の算出方法を説明するための概略説明図
【符号の説明】
【００９９】
１ 携帯電話機
１０ 本発明に係る虹彩認証支援装置
１１ 撮像画像取得手段
１２ 虹彩領域抽出手段
１３ 選択手段
１４ 虹彩画像補正手段
１５ 輝度補正手段
１６ 高解像度画像生成手段
１７ 記憶手段
２０ 本発明に係る虹彩認証装置
２１ 撮像制御手段
２２ 虹彩認証用画像取得手段
２３ 認証手段
２４ 記憶手段
３０ サブカメラ（撮像手段）
３１ 照明用ＬＥＤ
４０ モニタ
５０ 操作ボタン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証の１つである虹彩認証に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に、個人情報や機密情報等、セキュリティ確保が望まれるセキュリティ情報を取り扱う機器では、漏洩や改竄等の不正利用等からセキュリティ情報を保護するためのセキュリティ技術向上に対する要望が高まっている。このため、セキュリティ確保のための様々な技術が提案されている。
【０００３】
セキュリティ確保のための技術には、例えば、生体情報を用いて認証対象者を認証する生体認証技術がある。また、生体認証技術には、例えば、指の指紋画像に基づいて認証対象者を認証する指紋認証技術や、目の虹彩画像に基づいて認証対象者を認証する虹彩認証技術（例えば、特許文献１参照）等がある。
【０００４】
ここで、図１０は、上記特許文献１に記載の虹彩認証技術における虹彩認証処理の処理手順を示している。上記特許文献１に記載の虹彩認証技術では、先ず、カメラ等の撮像手段を用いて、瞳孔と虹彩を含む目の撮像画像（イメージ）を取得する（ステップ＃２０１）。続いて、当該撮像画像における瞳孔と虹彩の境界及び虹彩と外側画像領域の境界を決定して撮像画像における虹彩領域を求める（ステップ＃２０２）。引き続き、撮像画像に対し瞳孔中心を原点とした極座標系を設定し（ステップ＃２０３）、イメージ解析を行う帯域を決定する（ステップ＃２０４）。
【０００５】
引き続き、虹彩領域から瞼や睫毛等の認証対象外画像領域を除去した認証対象領域を求め（ステップ＃２０５）、認証対象領域の画像データに基づいて識別コードを作成する（ステップ＃２０６）。また、基準コードの記憶を行う（ステップ＃２０７）。引き続き、識別コードと予め記憶された認証コードを比較し（ステップ＃２０８）、認証対象者の認証を行う（ステップ＃２０９）。更に、認証結果について、信頼性の評価を行う（ステップ＃２１０）。
【０００６】
ところで、虹彩認証技術では、虹彩画像から求められる虹彩パターンの比較により認証を行うが、認証対象者の周囲の明るさ等により、認証対象者の瞳孔の大きさが大きく変化する。このため、認証コードを設定する際に撮像された認証対象者の瞳孔の大きさと、認証時の瞳孔の大きさが相当異なる場合があることが考えられる。このような場合には、撮像画像の虹彩領域の画像データをそのまま用いた場合には、虹彩認証が正常に実行ず、認証精度が低下する可能性がある。
【０００７】
従って、上記特許文献１では、虹彩パターンが同心円状に伸びた筋上のパターンで形成されており、極座標系の動径方向では、虹彩パターンがほぼ相似形状を維持しながら相対的に変形する性質を利用して、虹彩領域の画像データに極座標系を適用して識別コードを生成することにより、瞳孔及び虹彩の大きさによる認証精度の低下を押さえている。
【０００８】
ところで、認証対象の部位を撮像した撮像画像を用いて認証処理を実行する生体認証技術では、撮像画像のＳ／Ｎ比や解像度等の画像品質により、認証精度が左右される。このため、虹彩認証技術においても、目の撮影に解像度の高い画像を撮像可能な撮像手段を用いることが望ましい。しかし、例えば、特に、携帯電話機のような小型機器等、認証手段の設置スペースやコストに制約のある機器では、解像度の高い画像を撮像可能な撮像手段を搭載することが困難である場合も考えられる。このように、認証手段の設置スペースやコストの制約により、性能やＳ／Ｎ比が比較的低い撮像手段が搭載された機器では、搭載された撮像手段により撮像された比較的品質の高くない撮像画像を用いて、虹彩認証を行う必要がある。そして、このような場合には、登録された正規の認証対象者を正しく認証できない等、撮像画像の品質による認証精度の低下防止が課題となっている。
【０００９】
虹彩認証技術による認証処理において、撮像画像の品質を向上させるための技術として、例えば、撮像画像の画像データのＳ／Ｎ比を改善するために、複数枚の撮像画像の夫々から虹彩領域の画像データを抽出し、瞳孔中心を原点として極座標を設定し、虹彩領域の画像データの夫々に対して帯域制限や回転補償等を行った後に識別コードを生成するための中間コードを求め、識別コードの各ビットの値が、中間コード夫々の対応するビットの値の多数決により、最も個数の多い値となるように、識別コードを生成する虹彩認証装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
ここで、図１１は、上記特許文献２に記載の虹彩認証装置の概略構成例を示している。上記特許文献２では、識別コードの各ビットの値を、中間コード夫々の対応するビットの値の多数決によって決定するので、実質的に、Ｓ／Ｎ比を改善させた画像における識別コードを生成することが可能になる。
【００１１】
また、画像の品質、ここでは解像度を向上させる技術として、例えば、複数枚の低解像度画像から、１枚の高解像度画像を生成する高解像度処理がある（例えば、非特許文献１参照）。
【００１２】
統計的な確率法であるＭＡＰ推定法（最大事後確率推定法）による高解像度画像の生成ついて説明する。
【００１３】
ｍｑ行ｎｑ列の画素行列で表される高解像度画像からｍ行ｎ列の画素行列で表される低解像度画像を生成する場合、ｈ番目の低解像度画像の画像データｙ（ｈ）は、ｋ番目の高解像度画像の画像データｚ（ｋ）を用いて以下の数１式により求められる。
【００１４】
［数１］
ｙ（ｈ）＝ＤＦ（ｈ、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｈ）
（ｈ＝ｋ−（ｐ−１）／２、・・・、ｋ、・・・、ｋ＋（ｐ−１）／２）
【００１５】
ここで、Ｄはダウンダンプリング行列、Ｆ（ｈ、ｋ）は動き補償行列であり、ｎ（ｈ）は動き補償行列の誤差を示している。尚、図１２は、数１式に示す各行列の大きさを示している。また、ｐは正の奇数であり、ｋ番目の１枚の高解像度画像の画像データからｐ枚の低解像度画像の画像データを生成する場合、以下の数２式が成り立つ。
【００１６】
［数２］
ｙ（ｋ−（ｐ−１）／２）＝ＤＦ（ｋ−（ｐ−１）／２、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ−（ｐ−１）／２）
・・・
ｙ（ｋ−１）＝ＤＦ（ｋ−１、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ−１）
ｙ（ｋ）＝ＤＦ（ｋ、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ）
ｙ（ｋ＋１）＝ＤＦ（ｋ＋１、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ＋１）
・・・
ｙ（ｋ＋（ｐ−１）／２）＝ＤＦ（ｋ＋（ｐ−１）／２、ｋ）ｚ（ｋ）＋ｎ（ｋ＋（ｐ−１）／２）
【００１７】
従って、数２式を満足する高解像度画像の画像データｚ（ｋ）を求めることで、高解像度画像の画像データを推定することができる。但し、数２式のみでは、ｑ枚の低解像度画像の画像データｙ（ｋ−（ｐ−１）／２）、・・・、ｙ（ｋ＋（ｐ−１）／２）から１枚の高解像度画像の画像データｚ（ｋ）を推定する場合、画像データｚ（ｋ）の解が無数に存在するため、ベイズ理論によるＭＡＰ推定法を適用し、数３式に示す確率Ｐｒが最大となる画像データｚ（ｋ）を求める。
【００１８】
［数３］
Ｐｒ（ｚ（ｋ））＝（１／Ｚ）ｅｘｐ｛−（１／２β）ΣρＴ（ｄｃｔｚ（ｋ））｝
【００１９】
数３式において、ｄｃｔｚ（ｋ）は輝度勾配であり、画素毎に図１３に示す４方向ｄｍ、ｎ、１ｔｚ（ｋ）〜ｄｍ、ｎ、４ｔｚ（ｋ）の隣接画素との輝度勾配を合計して求められる。
【００２０】
［数４］
ｄｍ、ｎ、１ｔｚ（ｋ）＝ｚ（ｋ）ｍ、ｎ−１−２ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋１
ｄｍ、ｎ、２ｔｚ（ｋ）＝０．５ｚ（ｋ）ｍ＋１、ｎ−１−ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋０．５ｚ（ｋ）ｍ−１、ｎ＋１
ｄｍ、ｎ、３ｔｚ（ｋ）＝ｚ（ｋ）ｍ−１、ｎ−２ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋ｚ（ｋ）ｍ＋１、ｎ
ｄｍ、ｎ、４ｔｚ（ｋ）＝０．５ｚ（ｋ）ｍ−１、ｎ−１−ｚ（ｋ）ｍ、ｎ＋０．５ｚ（ｋ）ｍ＋１、ｎ＋１
【００２１】
数３式において、ρＴは分布関数であり、以下の数５で求められる。
【００２２】
［数５］
ｄＴ（ｘ）＝ｘ２（｜ｘ｜≦Ｔ）
ｄＴ（ｘ）＝Ｔ２＋２Ｔ（｜ｘ｜−Ｔ）（｜ｘ｜≦Ｔ）
【００２３】
【特許文献１】特表平８−５０４９７９号公報
【特許文献２】特開２００４−１２７２８６号公報
【非特許文献１】Ｒｉｃｈａｒｄ Ｒ． Ｓｃｈｕｌｔｚ他、“Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｆｒａｍｅｓ ｆｒｏｍ Ｖｉｄｅｏ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ”、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ、ＶＯＬ．５、ＮＯ．６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上述したように、撮像画像のＳ／Ｎ比や解像度等の画像品質により認証精度が左右されるため、虹彩認証技術においても、目の撮影に解像度の高い画像を撮像可能な撮像手段を用いることが望ましい。しかし、設置スペースやコストに制約のある機器では、比較的低解像度の撮像手段を用いて虹彩認証技術による認証処理を行わなければならず、虹彩認証の認証精度を向上させることが困難である。
【００２５】
例えば、携帯電話機に虹彩認証技術による認証装置を搭載しようとする場合、携帯電話機には、操作ボタン或いはメインモニタが設置された面と反対の面にメインカメラが、操作ボタン或いはメインモニタが設置された面にサブガメラが搭載されている。目の撮像動作では、認証対象者自身がモニタを確認しながらピントや位置等合わせる必要があり、認証対象者の利便性を考慮すると、目の撮像画像をサブカメラで撮像することが望ましい。しかし、一般的に、虹彩認証には、目の撮像画像が１４０×１４０画素以上の大きさ、特に、虹彩領域が１００×１００画素以上の大きさであることが望ましいが、一般的な携帯電話機では、サブカメラは、ズーム機能無しの場合、３０万画素以下の比較的安価で比較的解像度が低いものが用いられている。このため、携帯電話機のように設置スペースやコストの制約から、比較的安価で解像度の低い（虹彩領域が１００×１００画素以下となる）撮像手段により撮像する機器の場合、必要な認証精度を得られない可能性があるという問題があった。
【００２６】
これに対し、上記特許文献２には、虹彩認証技術による認証処理において、画像のＳ／Ｎ比を改善させる技術が提案されている。また、上記非特許文献１には、複数枚の低解像度撮像画像から高解像度画像を生成する高解像度処理が開示されている。従って、上記非特許文献１に記載の高解像度処理により解像度の向上させた撮像画像に対し、上記特許文献２に記載の技術を適用することができれば、解像度及びＳ／Ｎ比を改善させた画像を用いて虹彩認証技術による認証処理を行うことが可能になり、認証精度の更なる向上が期待できる。
【００２７】
しかしながら、上述したように、目は周囲の明るさにより瞳孔の大きさが変化し、これに伴って虹彩の状態も変化する。そして、例えば、携帯電話機のように周囲の明るさの変動が大きい機器の場合には、目の撮像中に瞳孔の大きさが変化し、瞳孔の大きさが夫々異なる撮像画像が撮像される可能性がある。このような場合には、単に複数枚の撮像画像を用いて非特許文献１に記載の高解像度処理を実行しても、生成される１枚の高解像度画像の品質の向上は期待できず、むしろ低下する可能性が高いという問題がある。
【００２８】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像中に虹彩の状態が変化する可能性がある場合においても、実質的に、撮像画像の解像度を向上させることができ、認証精度の向上を図ることが可能になる虹彩認証支援技術を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するための本発明に係る虹彩認証支援装置は、虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段と、前記虹彩認証の実行時に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像して前記撮像画像を出力する撮像手段から、前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を取得する撮像画像取得手段と、前記高解像度処理の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段と、を備えることを第１の特徴とする。
【００３０】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記撮像画像取得手段が、前記高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の前記撮像画像を取得するように構成され、前記撮像画像取得手段が取得した前記撮像画像から、所定の選択条件に従って、前記高解像度処理の実行に必要な枚数の前記撮像画像を選択する選択手段を備えることを第２の特徴とする。
【００３１】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記選択手段が、前記撮像画像の夫々についてピントの照合度を求め、前記照合度が高い前記撮像画像から順に前記撮像画像を選択するように構成されていることを第３の特徴とする。
【００３２】
上記第２の特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記選択手段が、前記撮像画像の夫々について、前記撮像画像における前記虹彩の大きさを求め、前記虹彩の大きさに基づいて前記撮像画像を選択するように構成されていることを第４の特徴とする。
【００３３】
上記何れかの特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、前記虹彩画像補正手段による前記虹彩画像補正処理の実行前或いは実行後に、前記撮像画像夫々における前記虹彩を含む虹彩領域の平均輝度値を求め、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の内、前記虹彩領域の平均輝度値が、前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値を基に規定される輝度範囲外である前記撮像画像の夫々について、前記虹彩領域の平均輝度値が前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値となるように、輝度補正処理を行う輝度補正手段を備えることを第５の特徴とする。
【００３４】
上記何れかの特徴の本発明に係る虹彩認証支援装置は、高解像度画像生成手段が、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の夫々について、前記中心画像における前記虹彩を含む虹彩領域の位置に対する前記撮像画像の前記虹彩領域の位置を示す動きベクトルを求め、当該動きベクトルを用いて撮像画像における虹彩領域の位置ずれを補償する動き補償処理を行うことを第６の特徴とする。
【００３５】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証装置は、上記第１〜第６の特徴の虹彩認証支援装置から前記虹彩認証用画像を取得する虹彩認証用画像取得手段と、前記虹彩認証用画像から虹彩パターンを抽出し、前記虹彩認証用画像の虹彩パターンに基づいて虹彩認証指標を生成し、前記虹彩認証指標を予め記憶された虹彩登録指標と比較し、前記虹彩認証指標と前記虹彩登録指標の一致度が所定の判定度以上の場合に認証する認証手段と、を備えることを特徴とする。
【００３６】
上記特徴の本発明に係る虹彩認証支援方法は、虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成工程と、前記虹彩認証の実行時、前記高解像度画像生成工程の実行前に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像する撮像手段により、前記撮像画像を前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像した前記撮像画像を取得し、所定の記憶手段に記憶する撮像画像取得工程と、前記撮像画像取得工程の実行後、前記高解像度画像生成工程の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正工程と、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
上記特徴の虹彩認証支援装置によれば、複数の撮像画像における虹彩領域の画像データを、瞳孔の大きさが規定の大きさと一致するように補正する虹彩画像補正処理を実行するので、高解像度画像生成手段において虹彩認証用画像を生成する際に、Ｓ／Ｎ比が低下するのを効果的に防止できる。即ち、上記特徴の虹彩認証支援装置によれば、上述したように、極座標系の動径方向では、虹彩パターンがほぼ相似形状を維持しながら相対的に変形する性質を利用し、虹彩部分の画像を瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大するように構成したので、虹彩パターンの情報を変化させずに、高解像度処理を実行可能な状態を維持しながら、虹彩の補正を行うことが可能になる。
【００３８】
従って、上記特徴の虹彩認証支援装置によれば、設置スペースやコストの制約により、解像度の比較的低い撮像手段を備える機器において、高解像度の撮像手段を搭載することなく、認証精度の向上を図ることが可能になる。また、瞳孔の大きさが統一されるので、後の虹彩認証において、複雑な極座標の設定や識別コード化等の処理の簡略化が期待できる。
【００３９】
上記第２の特徴の虹彩認証支援装置によれば、高解像度処理の実行に必要な枚数より多い枚数の撮像画像を取得し、高解像度処理に用いる撮像画像を選択するように構成したので、高解像度処理で用いると高解像度画像である虹彩認証用画像の画質が低下する可能性の高い撮像画像を除外することが可能になり、虹彩認証用画像の画質が低下するのを効果的に防止できる。
【００４０】
例えば、高解像度処理に用いると虹彩認証用画像の画質が低下する撮像画像としては、虹彩領域にピントが合っていない撮像画像があり、これに対しては、上記第３の特徴の虹彩認証支援装置の如く、ピントの照合度が高い撮像画像から順に選択することで、比較的、虹彩認証用画像の画質が低下する可能性の高い撮像画像を除外できる。また、例えば、高解像度処理に用いると虹彩認証用画像の画質が低下する撮像画像としては、他の撮像画像と比べて、虹彩の大きさ（虹彩の輪郭の大きさ）が異なる撮像画像が考えられ、これに対しては、上記第４の特徴の虹彩認証支援装置の如く、虹彩の大きさに基づいて撮像画像を選択するように構成すれば、比較的、虹彩認証用画像の画質が低下する可能性の高い撮像画像を除外できる。
【００４１】
上記第５の特徴の虹彩認証支援装置によれば、輝度補正処理を行うので、高解像度処理において、撮像画像夫々の輝度値のばらつきに起因する虹彩認証用画像の画質低下を効果的に防止できる。尚、例えば、特に、携帯電話機のように、周囲の明るさや照明（光の強度や色）等の環境条件が大きく変動する可能性がある場合には、撮像画像毎に輝度値が大きく異なる可能性があり、上記第５の特徴の虹彩認証支援装置により、輝度補正処理を行うことで、虹彩認証用画像の画質低下を良好に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明に係る虹彩認証支援装置、虹彩認証支援方法（以下、適宜「本発明装置」、「本発明方法」と略称する）、及び、虹彩認証装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４３】
〈第１実施形態〉
本発明装置、本発明方法、及び、本発明に係る虹彩認証装置の第１実施形態について、図１〜図９を基に説明する。
【００４４】
先ず、本発明装置及び本発明に係る虹彩認証装置の構成について、図１及び図２を基に説明する。ここで、図１は、本発明装置１０及び虹彩認証装置２０の概略構成例を示しており、図２は、本発明装置１０が搭載された携帯電話機１の概略構成例を示している。
【００４５】
尚、本実施形態では、携帯電話機１内に、本発明装置１０及び本発明に係る虹彩認証装置２０が設置されており、携帯電話機１に備えられているサブカメラ３０（撮像手段に相当）を用いて虹彩認証を行う場合について説明するが、これに限るものではなく、本発明装置１０及び虹彩認証装置２０は、携帯電話機１以外の機器に備えられていても良い。
【００４６】
携帯電話機１は、図２に示すように、背面側に設置されたメインカメラ（図示せず）と、後述する表示手段と同じ筐体面上に設置されたサブカメラ３０と、サブカメラ３０による撮像時に周囲の明るさを調整する照明用ＬＥＤ３１と、液晶ディスプレイで構成される表示手段と、携帯電話機１の通話機能や認証装置等、各種機能及び装置を利用するための操作ボタン５０と、虹彩認証装置２０で用いる虹彩認証用画像を生成する本発明装置１０と、虹彩認証技術により認証処理を行う虹彩認証装置２０を備えて構成されている。
【００４７】
携帯電話機１のサブカメラ３０は、本実施形態では、１００×１００画素の画像を撮像可能に構成されたＣＣＤイメージセンサ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の固体撮像素子で構成されており、ズーム機能等は備えていない場合を想定して説明する。更に、サブカメラ３０は、所定枚数の撮像画像を連写撮像可能な連写機能を備えており、本発明装置１０が必要とする枚数以上の撮像画像を連続撮像することが可能に構成されている。尚、動画を撮影するためのビデオ機能を利用して、連続撮像された撮像画像を取得可能に構成しても良い。
【００４８】
携帯電話機１の照明用ＬＥＤ３１は、本実施形態では、虹彩領域の画像データのコントラストをより高くすることができる波長７５０ｎｍ以上の赤外線を照射可能に構成されている。尚、照明用ＬＥＤ３１は、本実施形態では、サブカメラ３０の近傍、照明像の撮像画像への写り込みを防止できる位置に設置する。
【００４９】
携帯電話機１のモニタ４０（表示手段）は、サブカメラ３０によって撮像された目の画像を表示可能に構成されている。
【００５０】
本発明装置１０は、図１に示すように、虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段１６と、虹彩認証の実行時に、認証対象者の目を第１解像度で連続撮像して撮像画像を出力するサブカメラ３０から、高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の撮像画像を取得する撮像画像取得手段１１と、高解像度処理の実行前に、少なくとも高解像度処理に用いる撮像画像の内、瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない撮像画像を補正対象画像とし、補正対象画像の夫々について、虹彩の輪郭を変化させずに、補正対象画像の前記瞳孔の大きさと規定の大きさの関係に基づいて、虹彩部分の画像を瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、瞳孔の大きさを規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段１４と、を備えて構成されている。
【００５１】
更に、本実施形態の本発明装置１０は、撮像画像取得手段１１が取得した撮像画像の夫々について、虹彩領域を抽出する虹彩領域抽出手段１２と、撮像画像取得手段１１が取得した撮像画像から、所定の選択条件に従って、高解像度処理の実行に必要な枚数の撮像画像を選択する選択手段１３と、虹彩画像補正手段１４による虹彩画像補正処理の実行後に、撮像画像夫々における虹彩を含む虹彩領域の平均輝度値を求め、撮像画像から１枚の中心画像を選択し、中心画像を除く撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、中心画像の虹彩領域の平均輝度値を基に規定される輝度範囲外である撮像画像の夫々について、虹彩領域の平均輝度値が中心画像の虹彩領域の平均輝度値となるように、輝度補正処理を行う輝度補正手段１５と、撮像画像や虹彩認証用画像を記憶するための記憶手段１７を備えて構成されている。
【００５２】
より具体的には、高解像度画像生成手段１６は、本実施形態では、８枚の連続撮像された撮像画像から、撮像画像の１×１画素を、２×２画素に変換し、解像度が２倍の認証用画像を生成するように構成されている。
【００５３】
尚、本実施形態では、説明の簡単のために、８枚の連続撮像された撮像画像を用いて、１×１画素を２×２画素にアップサンプリングする場合について説明するが、これに限るものではない。サブカメラ３０の解像度が低い場合や、虹彩認証用画像に求められる画質が高い場合等には、９枚以上の連続撮像された撮像画像を用いても良い。高解像度処理に用いる撮像画像の枚数は、サブカメラ３０の解像度や虹彩認証用画像に求められる画質に応じて適切に設定する。更に、本実施形態では、撮像画像の１×１画素を２×２画素にアップサンプリングして虹彩認証用画像を生成する場合について説明するが、虹彩認証用画像の解像度は、サブカメラ３０の解像度や虹彩認証の認証精度を確保可能な解像度、虹彩認証装置２０の処理性能、セキュリティ情報の重要度等の認証条件を考慮して、適切に設定する。また、虹彩認証用画像の解像度は、上記認証条件等に基づいて可変に構成しても良い。
【００５４】
選択手段１３は、本実施形態では、撮像画像の夫々についてピントの照合度を求め、照合度が高い撮像画像から順に撮像画像を選択するように構成されている。ピントの照合度は、本実施形態では、撮像画像における虹彩領域のコントラストを算出し、コントラストの絶対値が高いものから順に選択する。
【００５５】
更に、本実施形態の選択手段１３は、撮像画像の夫々について、撮像画像における虹彩の大きさを求め、虹彩の大きさに基づいて撮像画像を選択するように構成されている。具体的には、本実施形態の選択手段１３は、虹彩領域抽出手段１２によって抽出された虹彩領域に基づいて、虹彩の輪郭の大きさ、即ち、虹彩の輪郭の半径が同一の撮像画像を選択するように構成されている。
【００５６】
輝度補正手段１５は、本実施形態では、中心画像を除く撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、中心画像における虹彩領域の平均輝度値に対して±５％以上の値をとる場合に、輝度補正処理を行う。尚、本実施形態では、輝度範囲を±５％としているが、この値は経験則であり、サブカメラ３０の解像度や目の撮像時における携帯電話機１の周囲の環境条件等に応じて適切に設定する。輝度範囲は、サブカメラ３０の解像度や環境条件に応じて可変に構成しても良い。尚、本実施形態では、輝度補正手段１５により輝度補正処理を行うので、動きベクトルの導出精度の低下を効果的に防止できる。
【００５７】
記憶手段１７は、本実施形態では、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成されている場合を想定している。尚、記憶手段１７は、必ずしも備える必要はなく、携帯電話機１内に搭載されたメモリ等を利用するように構成しても良いし、後述する虹彩認証装置２０の記憶手段２４を利用するように構成しても良い。
【００５８】
虹彩認証装置２０は、本発明装置１０から虹彩認証用画像を取得する虹彩認証用画像取得手段２１と、虹彩認証用画像から虹彩パターンを抽出し、虹彩認証用画像の虹彩パターンに基づいて虹彩認証指標を生成し、虹彩認証指標を予め記憶された虹彩登録指標と比較し、虹彩認証指標と虹彩登録指標の一致度が所定の判定度以上の場合に認証する認証手段２３を備えている。
【００５９】
更に、虹彩認証装置２０は、本実施形態では、携帯電話機１に搭載されたサブカメラ３０の撮像動作を制御するための撮像制御手段２１と、虹彩認証用画像や認証手段２３で用いる虹彩登録指標、認証結果等を記憶するための記憶手段２４を備えて構成されている。
【００６０】
記憶手段２４は、本実施形態では、フラッシュメモリで構成されている場合を想定している。尚、記憶手段２４は、必ずしも備える必要はなく、携帯電話機１内に搭載されたメモリ等を利用するように構成しても良い。
【００６１】
次に、本発明装置１０及び虹彩認証装置２０による本発明方法の処理手順について、図３〜図９に基づいて説明する。ここで、図３は、本発明方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００６２】
虹彩認証装置２０は、虹彩認証要求を受け付けると（ステップ＃１００で「ＹＥＳ」分岐）、撮像制御手段２１により、認証対象者がサブカメラ３０により目を撮像するための操作を行うための画面をモニタ４０上に表示する（ステップ＃１１０）。
【００６３】
尚、撮像制御手段２１は、虹彩認証に必要な虹彩領域の画像の大きさが１００×１００画素であることから、モニタ４０上で、認証対象者に対し、５０×５０画素以上の大きさで虹彩領域を撮像するように促す。撮像制御手段２１は、５０×５０画素以上の大きさで虹彩領域が撮像されなかった場合、再度、目を撮像するように認証対象者に対して通知する。
【００６４】
また、本実施形態のサブカメラ３０は、上述したように、高解像度画像生成手段１６が８枚の連続撮像された撮像画像から１枚の虹彩認証用画像を生成する場合を想定しており、選択手段１３により所定の選択条件に応じて撮像画像を選択するように構成していることから、認証対象者による１度の撮像操作に応じて、９枚の撮像画像を自動的に連続撮像する。尚、携帯電話機１の周囲の環境条件等によっては、１０枚以上の撮像画像を自動的に連続撮像するように構成しても良い。
【００６５】
認証対象者の操作により認証対象者の目が撮像され、サブカメラ３０から連続撮像された９枚の撮像画像が出力されると、本発明装置１０の撮像画像取得手段１１は、撮像画像を受け付け、記憶手段１７に記憶する。
【００６６】
撮像画像が記憶手段１７に記憶されると、本発明装置１０の虹彩領域抽出手段１２は、撮像画像の夫々から、虹彩領域を抽出する（ステップ＃１２０）。
【００６７】
より具体的には、虹彩領域は、虹彩と瞳孔の境界、及び、虹彩の輪郭で規定されることから、虹彩と瞳孔の境界、及び、虹彩の輪郭の抽出を行う。ここでは、先ず、瞳孔が黒色円形であり、通常では、虹彩領域との輝度差が非常に大きい性質を利用して、虹彩と瞳孔の境界の決定を行う。より詳細には、撮像画像の夫々において、中心位置及び半径で規定される円の内側と外側の輝度差を、中心位置（瞳孔中心）及び半径を順次変更しながら算出し、輝度差が最大となる円を虹彩と瞳孔の境界とする。
【００６８】
虹彩の輪郭の決定は、虹彩と瞳孔の境界及び虹彩の輪郭が、瞳孔中心を原点とする同心円で構成される性質を利用して行う。より詳細には、瞳孔中心を原点とする同心円について、半径を順次変更しながら輝度差を算出して求める。ここで、虹彩の輪郭は、虹彩領域の上側部分及び下側部分の領域に、睫毛や蓋が重なっている場合を考慮し、虹彩領域の右側部分及び左側部分の内、予め設定された所定部分のみについて輝度差を算出する。具体的には、図４に示すように、目の両側の目尻を結んだ線を水平方向とし、水平方向に対し、±３０度の角度範囲の部分（破線部分参照）についてのみ輝度差を算出する。そして、輝度差が最大となる同心円を虹彩の輪郭とする。尚、本実施形態では、水平方向に対し±３０度の角度範囲の部分についての輝度差を算出したが、輝度差の算出対象となる領域は、認証対象者の目の状態や認証精度等を考慮して適切に設定する。
【００６９】
虹彩領域抽出手段１２は、虹彩領域の抽出結果、即ち、虹彩と瞳孔の境界を規定する瞳孔中心の撮像画像に対する位置及び半径の値、虹彩の輪郭を規定する半径の値を、撮像画像毎に記憶装置１８に記憶する。
【００７０】
続いて、本発明装置１０の選択手段１３は、撮像画像取得手段１１が取得した複数の撮像画像から、所定の選択条件に従って、高解像度処理で必要とする枚数、ここでは、８枚の撮像画像を選択する（ステップ＃１３０）。
【００７１】
本実施形態では、選択手段１３は、先ず、ステップ＃１２０で抽出した虹彩の輪郭の大きさ（半径）が異なる撮像画像を選択対象から除外する。更に、選択手段１３は、ピントの照合度が高い順に、撮像画像を選択する。より詳細には、選択手段１３は、ピントの照合度として、撮像画像の全領域を対象としてコントラストを計算し、コントラストの高い順に撮像画像を選択する。尚、本実施形態では、虹彩の輪郭の大きさが異なる撮像画像、及び、ピントの合っていない撮像画像、即ち、高解像度処理で用いると生成される高解像動画像の画質を低下させる可能性が比較的高いと考えられる撮像画像を選択対象から除外することにより、後述する高解像度処理において、虹彩認証用画像の画質が低下するのを効果的に防止できる。
【００７２】
引き続き、虹彩画像補正手段１４は、選択手段１３によって選択された撮像画像の瞳孔の大きさが規定の大きさになるように、虹彩領域に対する虹彩画像補正処理を行う（ステップ＃１４０）。ここで、規定の大きさは、例えば、認証対象者の虹彩認証情報（虹彩パターン、虹彩コード等）を登録する際における瞳孔の大きさとする。尚、規定の大きさを虹彩認証情報の登録時の大きさとすれば、登録時と認証時の瞳孔の大きさを統一できるので、認証精度の維持が期待できるが、規定の大きさは、任意に設定可能である。
【００７３】
より具体的には、虹彩画像補正手段１４は、先ず、記憶手段１７に記憶された虹彩領域の抽出結果に基づいて、瞳孔の大きさ（半径）が、規定の大きさと一致しない撮像画像を補正対象画像とする（ステップ＃１４１）。更に、虹彩画像補正手段１４は、補正対象画像の夫々について、瞳孔中心を原点とし、目の両側目尻を結んだ線に平行な方向を０度とし、反時計回りに角度を設定することにより、極座標を設定する。
【００７４】
更に、虹彩画像補正手段１４は、補正対象画像の夫々について、虹彩の輪郭、即ち、虹彩領域と外側領域の境界を固定し、瞳孔の大きさが規定の大きさとなるように規格化する（ステップ＃１４２）。ここで、図５は、虹彩領域の画像データの補正について示している。図５（ａ）は、瞳孔の大きさが規定の大きさに一致する撮像画像例を示しており、この場合には、補正対象画像から除外される。図５（ｂ）は、瞳孔の大きさが規定の大きさより小さい撮像画像例を示しており、この場合には、虹彩パターン等の虹彩の持つ情報を保持しつつ、瞳孔の大きさが規定の大きさとなるように、虹彩領域の画像データを、瞳孔の中心方向とは反対の方向に、相対的に圧縮処理する。図５（ｃ）は、瞳孔の大きさが規定の大きさより大きい撮像画像例を示しており、この場合には、瞳孔の大きさが規定の大きさとなるように、虹彩領域の画像データを、瞳孔の中心方向に相対的に拡大処理する。
【００７５】
虹彩画像補正処理の実行後、本実施形態では、図３に示すように、輝度補正手段１５が、撮像画像の虹彩領域に対する輝度補正処理を実行する（ステップ＃１５０）。具体的には、輝度補正手段１５は、上述したように、中心画像を除く撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、中心画像における虹彩領域の平均輝度値に対して±５％以上の値をとる撮像画像について、輝度補正処理を行う。尚、本実施形態では、中心画像は、輝度補正処理の対象となる撮像画像の内、虹彩領域の平均輝度値が、高解像度処理で用いる撮像画像の平均輝度値の平均値に最も近い値をとる撮像画像を設定する。
【００７６】
引き続き、本発明装置１０の高解像度画像生成手段１６は、図３に示すように、高解像度処理を行う（ステップ＃１６０）。
【００７７】
尚、高解像度画像生成手段１６による高解像度処理では、直交座標系を用いる。尚、極座標系における原点が直交座標系の原点となり、極座標系における水平方向（基準方向）が直交座標系のＸ座標となるように設定する。尚、画質の向上のために、画像データを構成する画素データの夫々に対し、帯域制限等、ノイズ除去処理を実行するように構成しても良い。
【００７８】
以下、高解像度画像生成手段１６による高解像度処理について説明する。ここで、図６は、高解像度処理の各工程における撮像画像の概略図を示している。尚、図６では、簡単のために、１つの□を１つの画素とし、撮像画像が４×４＝１６画素で構成される場合について図示している。また、図６では、連続撮像された撮像画像の内、中間の時間で撮像された撮像画像を中心画像ｙ（ｋ）とし、撮像画像ｙ（ｋ−２）〜ｙ（ｋ＋２）の５つの撮像画像を示している。
【００７９】
高解像度画像生成手段１６は、先ず、図６（ａ）に示す撮像画像の夫々について、１×１画素を２×２画素にするアップサンプリング処理を行う。ここで、図７（ａ）は、アップサンプリング処理前の撮像画像の例を、図７（ｂ）はアップサンプリング処理後の撮像画像の例を夫々示している。ここでのアップサンプリング処理は、低解像度画像の各画素を段純に４倍にするものであり、図７に示すように、図７（ａ）に示す各画素ｙｉ，ｊ（ｉ＝０〜ｍ、ｊ＝０〜ｎ、ｍは撮像画像の列方向の画素数−１、ｎは撮像画像の行方向の画素数−１）を、図７（ｂ）の対応する４つの画素にそのまま用いている。
【００８０】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、アップサンプリング処理した撮像画像に対し、図６（ｂ）に示すように、上述したＭＡＰ推定法を適用して、高解像度化する。
【００８１】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、図６（ｃ）に示すように、中心画像ｙ（ｋ）を除く撮像画像ｙ（ｋ−２）〜ｙ（ｋ＋２）の夫々について、中心画像ｙ（ｋ）における虹彩を含む虹彩領域の位置に対する撮像画像ｙ（ｋ−２）〜ｙ（ｋ＋２）の虹彩領域の位置を示す動きベクトルを、アップサンプリング処理した後の画素単位で求める（ステップ＃１６３）。
【００８２】
より具体的には、高解像度画像生成手段１６は、本実施形態では、動きベクトルを、ブロックマッチング法を用いて導出する。ここで、図８は、動きベクトルの導出対象の撮像画像について示している。ブロックマッチング法では、先ず、図８（ａ）に示すように、中心画像における探索対象、即ち、瞳孔中心を中心とする８×８画素の単位ブロックで構成される基準ブロックの画素夫々の輝度値を算出する。更に、中心画像を除く撮像画像の夫々について、図８（ｂ）に示すように、中心画像における原点（０，０）に相当する座標から水平方向及び垂直方向に±１６画素の範囲で探索範囲を設定する。引き続き、高解像度画像生成手段１６は、中心画像を除く撮像画像の夫々に設定された探索範囲において、８×８画素で構成される単位ブロックで構成される分割ブロックを順次設定し、分割ブロックを構成する８×８＝６４個の画素夫々の輝度値を算出する。そして、対応する画素毎に、基準ブロックと分割ブロックの輝度値の差の絶対値を算出し、当該輝度値の差の絶対値を合計して輝度差の絶対値の総和を求める。輝度差の絶対値の総和が最も小さくなる分割ブロックを探索対象ブロックとして求める。最後に、図６（ｃ）に示すように、基準ブロックと探索対象ブロックの位置のずれを、撮像画像における虹彩領域の中心画像からの動きベクトルとして求める。尚、各ブロックの大きさや、探索範囲は、撮像画像の解像度や処理時間等を考慮して適切に設定する。
【００８３】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、図３に示すステップ＃１６１〜ステップ＃１６３で撮像画像の画像データ毎に求めた動きベクトルを用いて画素間補完処理を行う（ステップ＃１６４）。
【００８４】
より具体的には、高解像度画像生成手段１６は、先ず、図６（ｄ）及び図７に示すように、中心画像の各画素を単純に２×２画素にアップサンプリング処理し、第１中間画像を生成する。続いて、図６（ｅ）に示すように、ステップ＃１６１〜ステップ＃１６３で撮像画像の画像データ毎に求めた動きベクトルの夫々を用いて、第１中間画像の虹彩領域を移動させて撮像画像の夫々に対応する第２中間画像を生成する。
【００８５】
引き続き、高解像度画像生成手段１６は、図６（ｆ）に示すように、図６（ｅ）に示す第２中間画像の夫々に、対応する図６（ａ）に示す撮像画像を夫々重ね合わせて、第３中間画像を生成し、アップサンプリング処理と逆の倍率でダウンサンプリング処理を行う。ここで、図９（ａ）は、２×２画素を１×１画素にダウンサンプリング処理する場合の処理前の第３中間画像の例を、図９（ｂ）はダウンサンプリング処理後の第３中間画像の例を夫々示している。ダウンサンプリング処理後の第３中間画像の各画素は、以下の数６で求められる。
【００８６】
［数６］
ｙ０、０（ｋ）＝｛ｚ０、０（ｋ）＋ｚ０、１（ｋ）＋ｚ１、０（ｋ）＋ｚ１、１（ｋ）｝／４
【００８７】
更に、高解像度画像生成手段１６は、図６（ｄ）に示す中心画像と、ダウンダンプリング処理後の第３中間画素夫々の誤差エネルギＥと統計的画像モデルポテンシャル関数Ｐを算出し、数７式に示す評価関数Ｍが最小値となるように、既知の一般的な勾配投影法により、高解像度画像の画像データｚ（ｎ）（ｋ）を求める。
【００８８】
［数７］
Ｍ（ｚ（０）（ｋ））
＝βＥ＋Ｐ
＝βΣ｜ｙ（ｊ）−ＤＦ（ｈ、ｋ）ｚ（ｎ）（ｋ）｜２＋ΣＵｚ（０）（ｋ）
【００８９】
ここで、本実施形態では、複数の第３中間画像を用いるため、重み付けパラメータβを設定している。尚、高解像度画像生成手段１６は、本実施形態では、ＭＡＰ推定法等を用いて虹彩認証用画像を生成したが、これに限られるものではなく、他の既知の方法により、複数の撮像画像から高解像度の虹彩認証用画像を生成するように構成しても良い。
【００９０】
本発明装置１０により虹彩認証用画像が生成されると、虹彩認証装置２０は、虹彩認証用画像取得手段２１により虹彩認証用画像を取得し、記憶手段２４に記憶する。虹彩認証装置２０は、認証手段２３により、虹彩認証用画像を用いて虹彩認証を行う。
【００９１】
虹彩認証装置２０が、本発明装置１０により生成された高解像度の虹彩認証用画像を用いて虹彩認証処理を行うように構成することにより、虹彩認証処理の認証精度を向上させることが可能になる。また、本実施形態で示したように、低解像度のサブカメラ３０を用いた場合でも、所望の解像度の虹彩認証用画像を用いて虹彩認証処理を行うことが可能になる。
【００９２】
〈別実施形態〉
〈１〉上記第１実施形態では、撮像画像取得手段１１が、高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の撮像画像を取得し、選択手段１３により、高解像度処理の実行に必要な枚数を選択するように構成したが、これに限るものではない。
【００９３】
例えば、撮像画像の品質がある程度安定しているような場合には、撮像画像取得手段１１を高解像度処理の実行に必要な枚数の撮像画像を取得するように構成し、選択手段１３を持たない構成にしても良い。
【００９４】
具体的には、例えば、上記第１実施形態では、選択手段１３がピントの照合度に応じて撮像画像を選択するように構成しているが、サブカメラ３０に自動的にピントを合わせるオートフォーカス機能が備えられている場合は、虹彩領域にピントが合うようにサブカメラ３０を設定することで、撮像画像取得手段１１が取得する撮像画像の枚数を高解像度処理の実行に必要な枚数とし、選択手段１３が、ステップ＃１３０において、ピントの照合度による撮像画像の選択を実行しないように構成しても良い。
【００９５】
〈２〉上記第１実施形態では、輝度補正手段１５が、虹彩画像補正手段１４による虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）の実行後に、輝度補正処理（ステップ＃１５０）を実行するように構成されている場合について説明したが、これに限るものではない。
【００９６】
例えば、輝度補正手段１５による輝度補正処理は、虹彩画像補正手段１４による虹彩画像補正処理の実行前、選択手段１３によって選択された撮像画像の夫々に対して輝度補正処理を行うように構成しても良いし、選択手段１３による撮像画像の選択を実行する前に、全ての撮像画像に対して実行しても良い。
【００９７】
〈３〉上記第１実施形態では、撮像画像の選択（ステップ＃１３０）、虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）、及び、輝度補正（ステップ＃１５０）をこの順に実行しているが、これに限るものではない。例えば、全ての撮像画像に対する虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）及び輝度補正（ステップ＃１５０）の実行後に、撮像画像の選択（ステップ＃１３０）を実行するように構成しても良いし、その他の順番で実行しても良い。撮像画像の選択（ステップ＃１３０）、虹彩画像補正処理（ステップ＃１４０）、及び、輝度補正（ステップ＃１５０）は、任意に実行順序を設定可能であり、記憶装置１８の容量や本発明装置１０の処理速度等を考慮して適切に設定する。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る虹彩認証支援装置及び虹彩認証装置の概略構成例を示す概略ブロック図
【図２】本発明に係る虹彩認証支援装置及び虹彩認証装置を搭載した携帯電話機の部分概略構成例を示す概略ブロック図
【図３】本発明に係る虹彩認証支援方法の処理手順を示すフローチャート
【図４】本発明に係る虹彩認証支援方法において虹彩領域の抽出工程を説明するための説明図
【図５】本発明に係る虹彩認証支援方法における虹彩画像補正処理を説明するための説明図
【図６】本発明に係る虹彩認証支援方法における高解像度処理の各工程における撮像画像の概略図を示す概略部分ブロック図
【図７】本発明に係る虹彩認証支援方法で用いるアップサンプリング処理の概要を示す概略説明図
【図８】本発明に係る虹彩認証支援方法で用いるブロックマッチング法を説明するための概略説明図
【図９】本発明に係る虹彩認証支援方法で用いるダウンサンプリング処理の概要を示す概略説明図
【図１０】従来技術に係る虹彩認証支援方法の処理手順を示すフローチャート
【図１１】従来技術に係る虹彩認証支援装置及び虹彩認証装置の概略構成例を示す概略ブロック図
【図１２】従来技術に係る高解像度処理を説明する行列式の大きさを示す図
【図１３】従来技術に係る高解像度処理における輝度勾配の算出方法を説明するための概略説明図
【符号の説明】
【００９９】
１ 携帯電話機
１０ 本発明に係る虹彩認証支援装置
１１ 撮像画像取得手段
１２ 虹彩領域抽出手段
１３ 選択手段
１４ 虹彩画像補正手段
１５ 輝度補正手段
１６ 高解像度画像生成手段
１７ 記憶手段
２０ 本発明に係る虹彩認証装置
２１ 撮像制御手段
２２ 虹彩認証用画像取得手段
２３ 認証手段
２４ 記憶手段
３０ サブカメラ（撮像手段）
３１ 照明用ＬＥＤ
４０ モニタ
５０ 操作ボタン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段と、
前記虹彩認証の実行時に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像して前記撮像画像を出力する撮像手段から、前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を取得する撮像画像取得手段と、
前記高解像度処理の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段と、を備えることを特徴とする虹彩認証支援装置。
【請求項２】
前記撮像画像取得手段が、前記高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の前記撮像画像を取得するように構成され、
前記撮像画像取得手段が取得した前記撮像画像から、所定の選択条件に従って、前記高解像度処理の実行に必要な枚数の前記撮像画像を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項３】
前記選択手段が、前記撮像画像の夫々についてピントの照合度を求め、前記照合度が高い前記撮像画像から順に前記撮像画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項４】
前記選択手段が、前記撮像画像の夫々について、前記撮像画像における前記虹彩の大きさを求め、前記虹彩の大きさに基づいて前記撮像画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項５】
前記虹彩画像補正手段による前記虹彩画像補正処理の実行前或いは実行後に、前記撮像画像夫々における前記虹彩を含む虹彩領域の平均輝度値を求め、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の内、前記虹彩領域の平均輝度値が、前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値を基に規定される輝度範囲外である前記撮像画像の夫々について、前記虹彩領域の平均輝度値が前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値となるように、輝度補正処理を行う輝度補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項６】
高解像度画像生成手段が、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の夫々について、前記中心画像における前記虹彩を含む虹彩領域の位置に対する前記撮像画像の前記虹彩領域の位置を示す動きベクトルを求め、当該動きベクトルを用いて撮像画像における虹彩領域の位置ずれを補償する動き補償処理を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の虹彩認証支援装置から前記虹彩認証用画像を取得する虹彩認証用画像取得手段と、
前記虹彩認証用画像から虹彩パターンを抽出し、前記虹彩認証用画像の虹彩パターンに基づいて虹彩認証指標を生成し、前記虹彩認証指標を予め記憶された虹彩登録指標と比較し、前記虹彩認証指標と前記虹彩登録指標の一致度が所定の判定度以上の場合に認証する認証手段と、を備えることを特徴とする虹彩認証装置。
【請求項８】
虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成工程と、
前記虹彩認証の実行時、前記高解像度画像生成工程の実行前に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像する撮像手段により、前記撮像画像を前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像した前記撮像画像を取得し、所定の記憶手段に記憶する撮像画像取得工程と、
前記撮像画像取得工程の実行後、前記高解像度画像生成工程の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正工程と、を実行することを特徴とする虹彩認証支援方法。
【請求項１】
虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成手段と、
前記虹彩認証の実行時に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像して前記撮像画像を出力する撮像手段から、前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を取得する撮像画像取得手段と、
前記高解像度処理の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正手段と、を備えることを特徴とする虹彩認証支援装置。
【請求項２】
前記撮像画像取得手段が、前記高解像度処理の実行に必要な枚数より多い所定枚数の前記撮像画像を取得するように構成され、
前記撮像画像取得手段が取得した前記撮像画像から、所定の選択条件に従って、前記高解像度処理の実行に必要な枚数の前記撮像画像を選択する選択手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項３】
前記選択手段が、前記撮像画像の夫々についてピントの照合度を求め、前記照合度が高い前記撮像画像から順に前記撮像画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項４】
前記選択手段が、前記撮像画像の夫々について、前記撮像画像における前記虹彩の大きさを求め、前記虹彩の大きさに基づいて前記撮像画像を選択するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項５】
前記虹彩画像補正手段による前記虹彩画像補正処理の実行前或いは実行後に、前記撮像画像夫々における前記虹彩を含む虹彩領域の平均輝度値を求め、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の内、前記虹彩領域の平均輝度値が、前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値を基に規定される輝度範囲外である前記撮像画像の夫々について、前記虹彩領域の平均輝度値が前記中心画像の前記虹彩領域の平均輝度値となるように、輝度補正処理を行う輝度補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項６】
高解像度画像生成手段が、前記撮像画像から１枚の中心画像を選択し、前記中心画像を除く前記撮像画像の夫々について、前記中心画像における前記虹彩を含む虹彩領域の位置に対する前記撮像画像の前記虹彩領域の位置を示す動きベクトルを求め、当該動きベクトルを用いて撮像画像における虹彩領域の位置ずれを補償する動き補償処理を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の虹彩認証支援装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の虹彩認証支援装置から前記虹彩認証用画像を取得する虹彩認証用画像取得手段と、
前記虹彩認証用画像から虹彩パターンを抽出し、前記虹彩認証用画像の虹彩パターンに基づいて虹彩認証指標を生成し、前記虹彩認証指標を予め記憶された虹彩登録指標と比較し、前記虹彩認証指標と前記虹彩登録指標の一致度が所定の判定度以上の場合に認証する認証手段と、を備えることを特徴とする虹彩認証装置。
【請求項８】
虹彩認証の実行時に、瞳孔及び虹彩を含む目の撮像画像を所定の枚数用いて、前記撮像画像の第１解像度より高い第２解像度の虹彩認証用画像を生成する高解像度処理を実行する高解像度画像生成工程と、
前記虹彩認証の実行時、前記高解像度画像生成工程の実行前に、認証対象者の前記目を前記第１解像度で連続撮像する撮像手段により、前記撮像画像を前記高解像度処理の実行に必要な枚数以上の前記撮像画像を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像した前記撮像画像を取得し、所定の記憶手段に記憶する撮像画像取得工程と、
前記撮像画像取得工程の実行後、前記高解像度画像生成工程の実行前に、少なくとも前記高解像度処理に用いる前記撮像画像の内、前記瞳孔の大きさが規定の大きさと一致しない前記撮像画像を補正対象画像とし、前記補正対象画像の夫々について、前記虹彩の輪郭を変化させずに、前記補正対象画像の前記瞳孔の大きさと前記規定の大きさの関係に基づいて、前記虹彩部分の画像を前記瞳孔の中心方向に相対的に圧縮または拡大し、前記瞳孔の大きさを前記規定の大きさに補正する虹彩画像補正処理を行う虹彩画像補正工程と、を実行することを特徴とする虹彩認証支援方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２８２９２５（Ｐ２００９−２８２９２５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７１１１（Ｐ２００８−１３７１１１）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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