專利名稱：瞳孔檢測裝置和虹膜認(rèn)證裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及個(gè)人認(rèn)證等所使用的虹膜認(rèn)證裝置，特別是涉及從眼睛圖像(包含眼睛的圖像)中檢測出瞳孔位置的瞳孔檢測裝置。
背景技術(shù)：
近些年來，提出了從眼睛圖像中檢測出瞳孔位置的各種各樣的方法。例如，已知的有將眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)(以下簡稱為“眼睛圖像數(shù)據(jù)”)2值化(黑白化)，來檢測低輝度區(qū)域中的圓形區(qū)域的方法。此外，已知的有對(duì)于半徑為r而中心坐標(biāo)為(x0，y0)的圓的弧計(jì)算圖像強(qiáng)度I(x，y)的環(huán)圓周積分，并計(jì)算隨著半徑r增加而與r有關(guān)的該量的部分的導(dǎo)函數(shù)的方法等。上述現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，例如已在特表平8-504979號(hào)公報(bào)中公開。
為了使用這些方法精度良好地檢測瞳孔，需要高速地處理龐大的圖像數(shù)據(jù)，即使是使用處理能力高的大的CPU或大容量存儲(chǔ)器，在現(xiàn)有的狀況下也難以實(shí)時(shí)地處理眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)。此外，如果將CPU的處理量減少到能夠?qū)崟r(shí)地處理圖像數(shù)據(jù)的程度，則會(huì)出現(xiàn)檢測精度降低等的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供能夠高速且精度良好地進(jìn)行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置和虹膜認(rèn)證裝置。
本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，具備圖像數(shù)據(jù)提取部；環(huán)圓周積分部；瞳孔半徑檢測部；以及瞳孔位置檢測部。圖像數(shù)據(jù)提取部，將多個(gè)圓分別作為積分圓設(shè)定在眼睛圖像上并提取位于積分圓的圓周上的眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)。環(huán)圓周積分部，沿著積分圓中的每一者的圓周對(duì)圖像數(shù)據(jù)提取部所提取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行積分。瞳孔半徑檢測部，檢測環(huán)圓周積分部的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地進(jìn)行變化。瞳孔位置檢測部，當(dāng)瞳孔半徑檢測部檢測出階躍狀的變化時(shí)，檢測出該積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)。并且，多個(gè)圓被設(shè)定為同心圓狀，圖像數(shù)據(jù)提取部同時(shí)地提取多個(gè)圖像數(shù)據(jù)。


圖1是使用本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的虹膜認(rèn)證裝置的電路框圖。
圖2是表示使用本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的虹膜認(rèn)證裝置的動(dòng)作的流程圖。
圖3A是表示包含瞳孔的圖像的一例的圖。
圖3B是表示對(duì)于積分圓的半徑的積分值的圖。
圖3C是表示用積分圓的半徑對(duì)積分值進(jìn)行微分后的值的圖。
圖3D是表示在眼睛圖像上移動(dòng)的積分圓的圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的電路框圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)提取部的電路圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的眼睛圖像的1幀的動(dòng)作的流程圖。
標(biāo)記說明100 虹膜認(rèn)證裝置120 拍攝部130 照明部140 認(rèn)證處理部200 瞳孔檢測裝置220 圖像數(shù)據(jù)提取部230 環(huán)圓周積分部250 瞳孔半徑檢測部
260 指針部280 瞳孔位置檢測部具體實(shí)施方式
本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，具備圖像數(shù)據(jù)提取部、環(huán)圓周積分部、瞳孔半徑檢測部、瞳孔位置檢測部。圖像數(shù)據(jù)提取部，將多個(gè)的圓分別作為積分圓設(shè)定在眼睛圖像上，來提取位于積分圓的圓周上的眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)。環(huán)圓周積分部沿著積分圓中的每一者的圓周對(duì)圖像數(shù)據(jù)提取部所提取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行積分。
瞳孔半徑檢測部對(duì)環(huán)圓周積分部的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地變化進(jìn)行檢測。瞳孔位置檢測部，在瞳孔半徑檢測部檢測出階躍狀的變化的情況下，檢測出該積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)。然后，多個(gè)的圓被設(shè)定為同心圓狀，圖像數(shù)據(jù)提取部同時(shí)地提取多個(gè)圖像數(shù)據(jù)。利用這種結(jié)構(gòu)能夠高速且精度良好地進(jìn)行瞳孔位置的檢測。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置的瞳孔半徑檢測部的結(jié)構(gòu)為，當(dāng)同心圓狀的多個(gè)積分圓之中半徑最接近的2個(gè)積分圓的積分值的差值大于指定的閾值時(shí)，則視為積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地變化。由此，能夠使用規(guī)模比較小的電路構(gòu)成瞳孔半徑檢測部。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置的指定的閾值被設(shè)定在，積分圓位于虹膜上時(shí)的積分值與積分圓位于瞳孔上時(shí)的積分值之差的1/4倍～1倍的范圍內(nèi)。由此，能夠提高正確地檢測出瞳孔的概率。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置的圖像數(shù)據(jù)提取部中的部分幀存儲(chǔ)器是將先進(jìn)先出(FIFO)型的行存儲(chǔ)器多條連接的結(jié)構(gòu)。進(jìn)而，優(yōu)選設(shè)置用于將與同心圓狀的多個(gè)積分圓的各自的圓周上的像素對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)引出(取出)的引出線的結(jié)構(gòu)。由此，能夠使用規(guī)模比較小的電路構(gòu)成圖像數(shù)據(jù)提取部。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，是具備表示積分圓的中心坐標(biāo)的指針部并且該指針部具備對(duì)與向部分幀存儲(chǔ)器取入圖像數(shù)據(jù)的周期同步的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。由此，能夠使用規(guī)模比較小的電路構(gòu)成指針部。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置的環(huán)圓周積分部，具有沿著積分圓中的每一者的圓周對(duì)圖像數(shù)據(jù)提取部所提取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算的多個(gè)加法器。由此，能夠使用規(guī)模比較小的電路構(gòu)成環(huán)圓周積分部。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置的瞳孔半徑檢測部，具備差分器(也稱減法器)、比較器(Comparator)和寄存器。差分器計(jì)算同心圓狀的多個(gè)積分圓之中的半徑最接近的2個(gè)積分圓的積分值的差值。比較器將從差分器輸出的差值和指定的閾值進(jìn)行比較。寄存器將差值大于指定的閾值時(shí)的積分圓的半徑作為瞳孔半徑予以保持。由此，能夠使用規(guī)模比較小的電路構(gòu)成瞳孔半徑檢測部。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置的瞳孔位置檢測部是具備，當(dāng)瞳孔半徑檢測部將積分圓的半徑檢測為瞳孔半徑時(shí)，將表示該積分圓的中心坐標(biāo)的指針部的計(jì)數(shù)器輸出作為瞳孔位置坐標(biāo)予以保持的寄存器。由此，能夠使用規(guī)模比較小的電路構(gòu)成瞳孔位置檢測部。
此外，本發(fā)明的虹膜認(rèn)證裝置的特征在于具備本發(fā)明的瞳孔檢測裝置。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠提供出裝載能夠高速且精度良好地進(jìn)行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置的虹膜認(rèn)證裝置。
下面，使用附圖對(duì)使用本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的虹膜認(rèn)證裝置進(jìn)行說明。
(實(shí)施例)圖1是使用本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置200的虹膜認(rèn)證裝置100的電路框圖。圖1，除了瞳孔檢測裝置200之外，還表示出構(gòu)成虹膜認(rèn)證裝置100所需要的拍攝部120、照明部130和認(rèn)證處理部140。
虹膜認(rèn)證裝置100具備拍攝部120、瞳孔檢測裝置200、認(rèn)證處理部140和照明部130。拍攝部120對(duì)使用者的眼睛圖像進(jìn)行拍攝。瞳孔檢測裝置200從眼睛圖像中檢測出瞳孔位置及其半徑。認(rèn)證處理部140將從眼睛圖像得到的虹膜代碼與已登錄的虹膜代碼進(jìn)行比較來進(jìn)行個(gè)人認(rèn)證。照明部130照射適于眼睛圖像獲取的光量的近紅外線，對(duì)使用者的眼睛及其周邊部分進(jìn)行照明。
拍攝部120，具有引導(dǎo)反射鏡121、可見光截止濾光器122、透鏡123、拍攝元件124和前處理部125。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過作為透鏡123使用固定焦點(diǎn)透鏡來實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的小型、輕量化和低成本化。引導(dǎo)反射鏡121通過使用者映入自己的眼睛而將眼睛向正確的拍攝位置引導(dǎo)。
然后，使用者的眼睛通過可見光截止濾光器122和透鏡123被拍攝元件124拍攝。前處理部125，從拍攝元件124的輸出信號(hào)中取出圖像數(shù)據(jù)成分，在作為增益調(diào)整等圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了必要的處理的基礎(chǔ)上，作為使用者的眼睛圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
瞳孔檢測裝置200，具備圖像數(shù)據(jù)提取部220、環(huán)圓周積分部230、瞳孔半徑檢測部250、指針部260和瞳孔位置檢測部280。詳細(xì)情況將在后邊說明，利用這種結(jié)構(gòu)，從前處理部125輸出的眼睛圖像數(shù)據(jù)中檢測出瞳孔并向認(rèn)證處理部140輸出瞳孔中心坐標(biāo)及其半徑。
認(rèn)證處理部140，根據(jù)從瞳孔檢測裝置200輸出的瞳孔的中心坐標(biāo)，從眼睛圖像數(shù)據(jù)中分出虹膜圖像。然后，通過將虹膜圖像變換成表示虹膜的模樣的固有的虹膜代碼并與已登錄的虹膜代碼進(jìn)行比較來執(zhí)行認(rèn)證動(dòng)作。
圖2是表示使用本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置200的虹膜認(rèn)證裝置100的動(dòng)作的流程圖。首先，通過使用者站在虹膜認(rèn)證裝置100的前邊來開始認(rèn)證動(dòng)作(S11)。然后，拍攝部120對(duì)使用者的眼睛圖像進(jìn)行拍攝(S12)。前處理部125判定所獲得的眼睛圖像的聚焦、輝度、對(duì)比度等的圖像質(zhì)量是否合適。然后，當(dāng)不合適時(shí)，進(jìn)行照明控制或相對(duì)于使用者的指示等所需要的處理，再次取入眼睛圖像(S13)。
在所獲得的眼睛圖像為合適的情況下，則瞳孔檢測裝置200檢測瞳孔位置及其半徑。然后，向認(rèn)證處理部140輸出瞳孔的中心坐標(biāo)及其半徑(S20)。在對(duì)瞳孔進(jìn)行了檢測后，認(rèn)證處理部140，根據(jù)瞳孔的中心坐標(biāo)從眼睛圖像數(shù)據(jù)中分出虹膜圖像(S41)。然后，通過將虹膜圖像變換成表示虹膜的模樣的固有的虹膜代碼(S42)，并將其與已登錄的虹膜代碼進(jìn)行比較來執(zhí)行認(rèn)證動(dòng)作(S43)。
接著，詳細(xì)地對(duì)瞳孔檢測裝置200的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作進(jìn)行說明。圖3A～圖3D是用于說明瞳孔檢測裝置200的瞳孔位檢測方法的圖。圖3A是表示包含瞳孔的圖像的一例的圖。圖3B是表示對(duì)于積分圓的半徑的積分值的圖。圖3C是表示用積分圓的半徑對(duì)積分值進(jìn)行微分后的值。圖3D是表示在眼睛圖像上移動(dòng)的積分圓。
在包含瞳孔的圖像中，如圖3A所示，存在表示瞳孔的圓盤狀的低輝度區(qū)域和在其外側(cè)的表示虹膜的圓環(huán)狀的中輝度區(qū)域。因此，當(dāng)以瞳孔中心的位置坐標(biāo)(Xo，Yo)為中心，沿著半徑R的積分圓C的圓周對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)圓周積分時(shí)，如圖3B所示，形成積分值I以瞳孔半徑Ro為邊界階躍狀地變化。因此，如圖3C所示，通過求出當(dāng)用半徑R對(duì)積分值I進(jìn)行微分后的值dI/dR超過指定的閾值(以下稱為“差閾值”)ΔIth時(shí)的積分圓的半徑，就能夠知道瞳孔半徑Ro。
瞳孔檢測裝置200，根據(jù)以上的思考方法，檢測瞳孔的位置坐標(biāo)(Xo，Yo)和瞳孔半徑Ro。首先，如圖3D所示，在眼睛圖像上假定中心坐標(biāo)相等而半徑不同的n個(gè)積分圓C1～Cn，并對(duì)于各個(gè)積分圓Ci(i＝1～n)對(duì)位于其圓周上的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行積分。實(shí)際上是計(jì)算位于各個(gè)積分圓Ci的圓周上的像素的圖像數(shù)據(jù)的平均值。或者，從位于圓周上的像素中選擇一定數(shù)量(m個(gè))的像素并對(duì)其圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，設(shè)同心圓狀的積分圓的數(shù)量n為20，從位于各個(gè)積分圓Ci的圓周上的像素中選擇m＝8個(gè)像素，對(duì)其圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算而作為環(huán)圓周積分的積分值I。當(dāng)積分圓C1～Cn的中心與瞳孔中心一致時(shí)，如上所述，則對(duì)于各個(gè)積分圓Ci的積分值Ii階躍狀地進(jìn)行變化。因此，當(dāng)求積分值Ii對(duì)于半徑R的差值ΔIi時(shí)，在與瞳孔半徑Ro相等時(shí)，表示出大的極大值ΔI。
另一方面，當(dāng)積分圓C1～Cn的中心與瞳孔中心不一致時(shí)，由于積分值Ii緩慢地變化，所以其差值ΔIi不表示大的值。因此，通過求出差值ΔIi表示比差閾值ΔIth大的值的積分圓Ci，就能夠求出瞳孔位置及其半徑。
然后，使積分圓C1～Cn向眼睛圖像上的各個(gè)位置移動(dòng)，反復(fù)進(jìn)行上述的動(dòng)作。這樣，通過求出差值ΔIi表示大的值時(shí)的積分圓Ci的中心坐標(biāo)(X，Y)和此時(shí)的半徑R，就能夠求出瞳孔的位置坐標(biāo)(Xo，Yo)和瞳孔的半徑Ro。
另外，在256灰度級(jí)的圖像信號(hào)的情況下，瞳孔的平均輝度為40灰度級(jí)左右，虹膜的平均輝度為100灰度級(jí)左右。因此，積分圓位于瞳孔上時(shí)的積分值I大致為40×8＝320，積分圓位于虹膜上時(shí)的積分值I大致為100×8＝800。因此，作為差閾值ΔIth，設(shè)定在從作為其差的1倍的480到作為其差的1/4倍的120的范圍內(nèi)即可。
但是，當(dāng)差閾值ΔIth過小時(shí)，則誤檢測出瞳孔以外的物體的概率將增加，反之，如果過于大，則無法檢測出瞳孔的可能性將增大。因此，優(yōu)選地實(shí)驗(yàn)性地求出最佳值來設(shè)定差閾值ΔIth。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將差閾值Δith設(shè)定為瞳孔的平均輝度的積分值與虹膜的平均輝度的積分值之差的2/3。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置200的電路框圖。瞳孔檢測裝置200，具備圖像數(shù)據(jù)提取部220、環(huán)圓周積分部230、瞳孔半徑檢測部250、指針部260和瞳孔位置檢測部280。圖像數(shù)據(jù)提取部220，將積分圓C1～Cn設(shè)定到眼睛圖像上，并提取各個(gè)積分圓Ci的圓周上的圖像數(shù)據(jù)。環(huán)圓周積分部230，將所提取的圖像數(shù)據(jù)以每個(gè)積分圓Ci的方式進(jìn)行環(huán)圓周積分。
瞳孔半徑檢測部250，求出積分值Ii對(duì)于半徑Ri的差值ΔIi，并將它們與差閾值ΔIth進(jìn)行比較。然后，通過求出表示比差閾值ΔIth大的差值時(shí)的積分圓的半徑，檢測出同心圓狀的積分圓的積分值階躍狀地變化的積分圓的半徑。指針部260，表示積分圓C1～Cn的中心坐標(biāo)(X，Y)。瞳孔位置檢測部280，保持差值ΔIi變得比差閾值ΔIth大時(shí)的積分圓的中心坐標(biāo)。
圖5是圖像數(shù)據(jù)提取部220的電路圖。并且，在圖5中表示1個(gè)積分圓Ci和與之對(duì)應(yīng)的加法器230i。圖像數(shù)據(jù)提取部220由部分幀存儲(chǔ)器210和用于從其中引出圖像數(shù)據(jù)的引出線Li構(gòu)成。圖像數(shù)據(jù)提取部220將多個(gè)圖像數(shù)據(jù)以每個(gè)積分圓的方式集中地同時(shí)提取并輸出。部分幀存儲(chǔ)器210，是將先進(jìn)先出(FIFO型)的行存儲(chǔ)器215多個(gè)串聯(lián)連接的存儲(chǔ)器。
并且，利用引出線Li在圖像上從與積分圓Ci對(duì)應(yīng)的m個(gè)像素中引出圖像數(shù)據(jù)。另外，為了便于看圖，在圖5中僅表示1個(gè)積分圓Ci和將位于該圓周上的4個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)引出的引出線Li。但是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，從20個(gè)積分圓C1～C20引出了各8個(gè)數(shù)據(jù)的引出線。
并且，每次當(dāng)向部分幀存儲(chǔ)器210每1個(gè)像素地輸入圖像數(shù)據(jù)sig后，保持在部分幀存儲(chǔ)器210內(nèi)的圖像全體就每1個(gè)像素地進(jìn)行移位。因此，從引出線Li引出的圖像數(shù)據(jù)也每1個(gè)像素地進(jìn)行移位。即，當(dāng)向部分幀存儲(chǔ)器210輸入了1個(gè)像素的圖像數(shù)據(jù)sig后，在眼睛圖像上積分圓C1～Cn就向右移動(dòng)1個(gè)像素的量。然后，當(dāng)輸入了1行的圖像數(shù)據(jù)sig后，在眼睛圖像上，積分圓C1～Cn就向下移動(dòng)1行的量。
這樣，在向部分幀存儲(chǔ)器210輸入1幀的圖像數(shù)據(jù)的期間內(nèi)，在眼睛圖像上，積分圓C1～Cn就掃描了眼睛圖像全體。因此，指針部260，通過對(duì)與向部分幀存儲(chǔ)器210取入圖像數(shù)據(jù)的周期同步的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，而利用X計(jì)數(shù)器262和Y計(jì)數(shù)器264的輸出表示出積分圓的中心坐標(biāo)(X，Y)。
如圖4所示，環(huán)圓周積分部230，具備對(duì)于積分圓C1～Cn中的每一者獨(dú)立的加法器230i～230n。并且，加算位于各個(gè)積分圓Ci的圓周上的m個(gè)圖像數(shù)據(jù)，并將各自的加算結(jié)果作為積分值Ii向瞳孔半徑檢測部250輸出。
瞳孔半徑檢測部250，具備n-1個(gè)減法器252i～252n-1、選擇器253、比較器254和寄存器255。減法器252i～252n-1求出對(duì)于各個(gè)積分圓Ci的積分值Ii相對(duì)于半徑R的差。即，求出積分圓C1～Cn之中的對(duì)于半徑為1個(gè)數(shù)不同的圓Ci與Ci-1的積分值Ii與Ii-1的差值ΔIi。
然后，通過選擇器253依次用比較器254與差閾值ΔIth進(jìn)行比較。當(dāng)差值ΔIi比差閾值ΔIth大時(shí)，寄存器255就保持該情況下的積分圓的半徑。另外，也可以設(shè)置當(dāng)差值ΔIi比差閾值ΔIth大時(shí)保持這時(shí)的差值ΔIi的寄存器259，在圖4中用虛線表示寄存器259。
瞳孔位置檢測部280具備寄存器286、287，其將在由瞳孔半徑檢測部250檢測出瞳孔時(shí)的X計(jì)數(shù)器262和Y計(jì)數(shù)器264的值保持于寄存器286、287內(nèi)。
下面，使用流程圖對(duì)瞳孔檢測裝置200的動(dòng)作進(jìn)行說明。在以下的說明中，設(shè)眼睛圖像數(shù)據(jù)是順序掃描數(shù)據(jù)，設(shè)1幀例如由480行×640像素的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例的瞳孔檢測裝置200的眼睛圖像1幀的動(dòng)作的流程圖。
首先，瞳孔檢測裝置200取入1個(gè)像素的圖像數(shù)據(jù)sig(S51)。如果所取入的圖像數(shù)據(jù)是1幀的開頭的數(shù)據(jù)(S52)，則使Y計(jì)數(shù)器264復(fù)位，并且使瞳孔半徑檢測部250的寄存器255、瞳孔位置檢測部280的寄存器286、287復(fù)位(S53)。如果所取入的數(shù)據(jù)是1行的開頭的數(shù)據(jù)(S54)，則使X計(jì)數(shù)器262復(fù)位，并使Y計(jì)數(shù)器264加1(S55)。然后，使X計(jì)數(shù)器262加1(S56)。
接著，將所取入的圖像數(shù)據(jù)取入到部分幀存儲(chǔ)器210內(nèi)。之后，在眼睛圖像上，從與n個(gè)積分圓C1～Cn對(duì)應(yīng)的像素之中的各個(gè)積分圓Ci中每m個(gè)地引出共計(jì)n×m個(gè)圖像數(shù)據(jù)。然后，與各個(gè)積分圓Ci對(duì)應(yīng)的加法器230i分別計(jì)算出圖像數(shù)據(jù)的積分值Ii，瞳孔半徑檢測部250分別計(jì)算積分值Ii的差值ΔIi(S57)。
然后，對(duì)差值ΔIi和差閾值ΔIth進(jìn)行比較(S58)。當(dāng)差值ΔIi比差閾值ΔIth大時(shí)，則視為檢測出了瞳孔，并將這時(shí)的積分圓的半徑作為瞳孔半徑Ro予以保持。同時(shí)，瞳孔位置檢測裝置280將積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)(Xo，Yo)予以保持(S59)。當(dāng)差值ΔIi小于等于差閾值ΔIth時(shí)，則返回步驟S51，取入下1個(gè)像素的量的圖像數(shù)據(jù)。
以上的從步驟S51到步驟S59的一連串的動(dòng)作，按照向部分幀存儲(chǔ)器210每輸入1個(gè)像素的量的圖像數(shù)據(jù)的方式執(zhí)行。例如，在幀頻為30Hz，眼睛圖像由640×480像素構(gòu)成的情況下，就用小于等于1/(30×640×480)秒的時(shí)間執(zhí)行上述一連串的動(dòng)作。并且，由于當(dāng)向部分幀存儲(chǔ)器210輸入1個(gè)像素后，積分圓在圖像上移動(dòng)1個(gè)像素的量，所以在輸入1幀的圖像的期間內(nèi)，積分圓在圖像上進(jìn)行一次掃描。這樣，能夠使用規(guī)模比較小的電路對(duì)于由拍攝部120所拍攝的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地進(jìn)行瞳孔檢測。
另外，在上述的實(shí)施例中，對(duì)差值ΔIi和差閾值ΔIth進(jìn)行比較，在差值ΔIi成為比差閾值ΔIth大的時(shí)刻，就視為檢測出了瞳孔。然后，將此時(shí)的積分圓的半徑和中心坐標(biāo)分別作為瞳孔的半徑和瞳孔的中心坐標(biāo)。但是，也可以考慮到會(huì)有在真的瞳孔位置以外的位置上，差值ΔIi偶然地會(huì)變得比差閾值ΔIth大的可能性。也可以做成為這樣的結(jié)構(gòu)，即在存在多個(gè)比差閾值ΔIth大的差值ΔIi的情況下，分別將與最大的差值對(duì)應(yīng)的積分圓的半徑和中心坐標(biāo)作為瞳孔的半徑和瞳孔的中心坐標(biāo)。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠防止瞳孔檢測裝置的誤動(dòng)作，從而提高瞳孔檢測精度。
此外，在本實(shí)施例，雖然將同心圓狀的積分圓的數(shù)量設(shè)為20，將從1個(gè)積分圓引出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量設(shè)為8個(gè)，但是，優(yōu)選地這些數(shù)量兼顧檢測精度、處理時(shí)間、電路規(guī)模等地來決定。
按照本發(fā)明，能夠提供出能夠高速且精度良好地進(jìn)行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置和虹膜認(rèn)證裝置。
工業(yè)上利用的可能性.
由于本發(fā)明能夠提供出能夠高速且精度良好地進(jìn)行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置，所以作為個(gè)人認(rèn)證等所使用的虹膜認(rèn)證裝置等是有用的。
權(quán)利要求
1.一種瞳孔檢測裝置，具備將多個(gè)圓分別作為積分圓設(shè)定在眼睛圖像上并提取位于上述積分圓的圓周上的眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)提取部；沿著積分圓中的每一者的圓周對(duì)上述圖像數(shù)據(jù)提取部所提取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行積分的環(huán)圓周積分部；檢測上述環(huán)圓周積分部的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地進(jìn)行變化的情況的瞳孔半徑檢測部；以及當(dāng)上述瞳孔半徑檢測部檢測出上述階躍狀的變化時(shí)，檢測出該積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)的瞳孔位置檢測部；其中，上述多個(gè)圓被設(shè)定為同心圓狀；上述圖像數(shù)據(jù)提取部同時(shí)地提取多個(gè)圖像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述瞳孔半徑檢測部，當(dāng)同心圓狀的多個(gè)積分圓之中的半徑最接近的2個(gè)積分圓的積分值的差值大于指定的閾值時(shí)，則視為積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述指定的閾值被設(shè)定在積分圓位于虹膜上時(shí)的積分值與積分圓位于瞳孔上時(shí)的積分值之差的1/4倍～1倍的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述圖像數(shù)據(jù)提取部，具備將先進(jìn)先出(FIFO)型的行存儲(chǔ)器多條連接起來的、設(shè)置了用于將與同心圓狀的多個(gè)積分圓中的每一者的圓周上的像素對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)引出的引出線的部分幀存儲(chǔ)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的瞳孔檢測裝置，具備表示積分圓的中心坐標(biāo)的指針部；上述指針部，具備對(duì)與向上述部分幀存儲(chǔ)器取入圖像數(shù)據(jù)的周期同步的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述環(huán)圓周積分部，具有沿著積分圓中的每一者的圓周對(duì)上述圖像數(shù)據(jù)提取部所提取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加算的多個(gè)加法器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述瞳孔半徑檢測部，具備計(jì)算同心圓狀的多個(gè)積分圓之中的半徑最接近的2個(gè)積分圓的積分值的差值的差分器；對(duì)從上述差分器輸出的差值與上述指定的閾值進(jìn)行比較的比較器；以及將上述差值大于上述指定的閾值時(shí)的積分圓的半徑作為瞳孔半徑予以保持的寄存器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述瞳孔位置檢測部具備，當(dāng)上述瞳孔半徑檢測部檢測出積分圓的半徑作為瞳孔半徑時(shí)，將表示該積分圓的中心坐標(biāo)的上述指針部的計(jì)數(shù)器輸出作為瞳孔位置坐標(biāo)予以保持的寄存器。
9.一種虹膜認(rèn)證裝置，具備權(quán)利要求1～權(quán)利要求8中的任意一項(xiàng)所述的瞳孔檢測裝置。
全文摘要
具備將同心圓狀的多個(gè)圓分別作為積分圓設(shè)定在眼睛圖像上并提取位于積分圓的圓周上的眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)提取部(220)；表示積分圓的中心坐標(biāo)的指針部(260)；沿著積分圓中的每一者的圓周對(duì)圖像數(shù)據(jù)提取部(220)所提取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行積分的環(huán)圓周積分部(230)；檢測積分圓的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地進(jìn)行變化的瞳孔半徑檢測部(250)；以及當(dāng)積分圓的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地變化時(shí)，檢測出該積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)的瞳孔位置檢測部(280)；其中，圖像數(shù)據(jù)提取部(220)同時(shí)地提取多個(gè)圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B3/10GK1805703SQ20058000054
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14日
發(fā)明者杉田守男, 若森正浩, 藤松健 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社