專利名稱：瞳孔檢測裝置和虹膜認證裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及個人認證等所使用的虹膜認證裝置，具體是涉及從眼睛圖像(包含眼睛的圖像)中檢測瞳孔的位置的瞳孔檢測裝置。
背景技術(shù)：
以往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，或者對于半徑為r而中心坐標為(x0，y0)的圓的弧計算圖像強度I(x，y)的環(huán)圓周積分，并計算隨著半徑r增加而與r有關的該量的局部的導函數(shù)的方法等。上述的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，例如公開在特表平8-504979號中。此外，對于消除睫毛或外來光反射的影響以提高檢測精度的方法也提出了一些方案。上述的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，例如公開在特開2002-119477號中。
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或大容量存儲器，在現(xiàn)有的狀況下也難以實時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地處理圖像數(shù)據(jù)的程度，則會出現(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行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置和虹膜認證裝置。
本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，其具備從眼睛圖像中檢測能夠成為瞳孔的候補的瞳孔候補的位置和半徑的瞳孔候補檢測部；以及求以瞳孔候補的中心坐標為中心具有指定的半徑的圓的圓周上的眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的輝度最大值與最小值之差的輝度差算出部；并且當由輝度差算出部求出的輝度差大于指定的閾值時，其判定對應的瞳孔候補不是瞳孔。


圖1是使用本發(fā)明的實施例1的瞳孔檢測裝置的虹膜認證裝置的電路框圖。
圖2是表示使用本發(fā)明的實施例1的瞳孔檢測裝置的虹膜認證裝置的動作的流程圖。
圖3A是表示積分圓位于虹膜區(qū)域時的眼睛圖像和此時的輝度的一例的圖。
圖3B是表示積分圓位于眼鏡框上時的眼睛圖像和此時的輝度的一例的圖。
圖4A是表示包含瞳孔的圖像的一例的圖。
圖4B是表示對于積分圓的半徑的積分值的圖。
圖4C是表示用積分圓的半徑將積分值微分后的值的圖。
圖4D是表示在眼睛圖像上移動的積分圓的圖。
圖5是本發(fā)明的實施例2的瞳孔檢測裝置的電路框圖。
圖6是本發(fā)明的實施例2的瞳孔檢測裝置的圖像數(shù)據(jù)提取部的電路圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施例2的瞳孔檢測裝置的眼睛圖像1幀的動作的流程圖。
標記說明10 虹膜認證裝置20 拍攝部30 照明部40 認證處理部100、200 瞳孔檢測裝置110 瞳孔候補檢測部
120 輝度差算出部220 圖像數(shù)據(jù)提取部230 環(huán)圓周積分部240 輝度差算出部250 瞳孔半徑檢測部260 指針部280 瞳孔位置檢測部具體實施方式
本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，其具備從眼睛圖像中檢測能夠成為瞳孔的候補的瞳孔候補的位置和半徑的瞳孔候補檢測部；以及求以瞳孔候補的中心坐標為中心具有指定的半徑的圓的圓周上的眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的輝度最大值與最小值之差的輝度差算出部；并且當由輝度差算出部求出的輝度差大于指定的閾值時，其判定對應的瞳孔候補不是瞳孔。利用這種結(jié)構(gòu)，能夠高速且精度良好地檢測瞳孔位置。
此外，優(yōu)選地本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，指定的半徑比瞳孔候補的半徑大。利用這種結(jié)構(gòu)，則能夠防止將例如眼鏡框的一部分誤檢測為瞳孔等的誤檢測。
此外，本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，其具備將同心圓狀的多個圓分別作為積分圓設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；沿著積分圓中的每一者的圓周對圖像數(shù)據(jù)提取部所提取的圖像數(shù)據(jù)進行積分的環(huán)圓周積分部；檢測環(huán)圓周積分部的積分值相對于積分圓的半徑階躍狀地變化的瞳孔半徑檢測部；當瞳孔半徑檢測部檢測出階躍狀的變化時，將該積分圓的中心坐標檢測為瞳孔位置坐標的瞳孔位置檢測部；以及求圖像數(shù)據(jù)提取部沿著積分圓中的每一者的圓周所提取的圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差的輝度差算出部；上述瞳孔檢測裝置，針對上述積分圓中的每一者，當輝度差算出部的輸出大于指定的閾值時，則將對應的積分圓的積分值設為無效。利用這種結(jié)構(gòu)，則能夠使用規(guī)模比較小的電路對由拍攝部所拍攝的圖像數(shù)據(jù)實時地進行瞳孔檢測。
本發(fā)明的虹膜認證裝置，具備本發(fā)明的瞳孔檢測裝置。利用這種結(jié)構(gòu)，則能夠提供出裝載了能夠精度良好且高速地進行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置的虹膜認證裝置。
下面，使用附圖對使用本發(fā)明的實施例的瞳孔檢測裝置的虹膜認證裝置進行說明。
(實施例1)圖1是使用本發(fā)明的實施例1的瞳孔檢測裝置100的虹膜認證裝置10的電路框圖。在圖1中，除了表示出瞳孔檢測裝置100之外，還表示出用于構(gòu)成虹膜認證裝置10所需要的拍攝部20、照明部30和認證處理部40。
實施例1的虹膜認證裝置10，具備對使用者的眼睛圖像進行拍攝的拍攝部20；從眼睛圖像中檢測瞳孔位置及其半徑的瞳孔檢測裝置100；將從眼睛圖像得到的虹膜代碼與已經(jīng)登錄的虹膜代碼進行比較以進行個人認證的認證處理部40；照射適于眼睛圖像獲取的光量的近紅外線來對使用者的眼睛及其周邊部分進行照明的照明部30。
拍攝部20，具有引導反射鏡21、可見光截止濾光器22、透鏡23、拍攝元件24和前處理部25。在本實施例中，通過作為透鏡23使用固定焦點透鏡而實現(xiàn)了光學系統(tǒng)的小型、輕量化和低成本化。引導反射鏡21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。然后，使用者的眼睛通過可見光截止濾光器22和透鏡23由拍攝元件24進行拍攝。前處理部25，從拍攝元件24的輸出信號中取出圖像數(shù)據(jù)成分，在作為增益調(diào)整等圖像數(shù)據(jù)進行了必要的處理后，作為使用者的眼睛圖像數(shù)據(jù)輸出。
瞳孔檢測裝置100，具備瞳孔候補檢測部110以及輝度差算出部120。瞳孔候補檢測部110將從前處理部25輸出的眼睛圖像數(shù)據(jù)2值化，并從其中選出輝度暗的區(qū)域。然后，求出相對于所選出的1個或多個區(qū)域中的每一個進行內(nèi)切的最大的圓，使將內(nèi)切圓的中心坐標推斷為瞳孔的瞳孔候補的位置坐標、內(nèi)切圓的半徑作為瞳孔候補的瞳孔半徑向輝度差算出部輸出。
輝度差算出部120，對于瞳孔候補中的每一者，以瞳孔候補的中心坐標為中心，求出具有比瞳孔候補的半徑稍大的半徑(例如，是瞳孔候補的半徑的1.2倍～1.5倍)的圓的圓周上的圖像數(shù)據(jù)(即，輝度數(shù)據(jù))的最大值和最小值并計算其差。然后，如果該差小于等于指定的閾值(以下記為“輝度差閾值”)，則將對應的瞳孔候補視為正確的瞳孔候補，并向認證處理部40輸出瞳孔中心坐標及其半徑。
作為這時的輝度差閾值，優(yōu)選地設定得比圓周上的輝度數(shù)據(jù)的預料的偏差稍大。從經(jīng)驗上看，設為比虹膜的平均輝度與瞳孔的平均輝度之差大，而比皮膚的平均輝度與瞳孔的平均輝度之差小即可。例如，在256灰度級的圖像信號的情況下，由于瞳孔的平均輝度為40灰度級左右，虹膜的平均輝度為100灰度級左右，皮膚的平均輝度為200灰度級左右，所以作為輝度差閾值設定在60～160間即可。
認證處理部40，根據(jù)輝度差算出部120判定為正確的瞳孔的中心坐標，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虹膜代碼，并將其與已經(jīng)登錄的虹膜代碼進行比較來執(zhí)行認證動作。
圖2是表示使用本發(fā)明的實施例1的瞳孔檢測裝置100的虹膜認證裝置10的動作的流程圖。
首先，通過使用者站在虹膜認證裝置的前邊來開始認證動作(S1)。然后，拍攝部20對使用者的眼睛圖像進行拍攝(S2)。前處理部25判定所獲得的眼睛圖像的聚焦、輝度、對比度等的圖像質(zhì)量是否適當，在不適當?shù)那闆r下，進行照明控制或?qū)τ谑褂谜叩闹甘镜缺匾奶幚?，再次取入眼睛圖像(S3)。
在所獲得的眼睛圖像適當?shù)那闆r下，瞳孔檢測裝置100檢測瞳孔位置及其大小。具體地說，首先，瞳孔候補檢測部110使所取入的眼睛圖像數(shù)據(jù)2值化，然后，從2值化后的眼睛圖像中選擇暗部區(qū)域。這時，也可以最初就將比預料的瞳孔的大小過大的區(qū)域或過小的區(qū)域去掉(S4)。接著，在所選擇的暗部區(qū)域內(nèi)求出內(nèi)切的最大的圓并作為瞳孔候補輸出其中心坐標和半徑(S5)。
輝度差算出部120，以瞳孔候補的中心坐標為中心，求出具有比其半徑大的半徑的圓的圓周上的輝度數(shù)據(jù)最大值和最小值并計算其差(S6)。然后，如果差小于等于輝度差閾值，則將所選擇的瞳孔候補看作是正確的瞳孔，向認證處理部40輸出瞳孔的中心坐標及其半徑。在差大于等于輝度差閾值的情況下，就將所選擇的瞳孔候補判定為不是瞳孔而選擇下一個瞳孔候補并返回到步驟S6(S7)。
當正確地檢測出瞳孔后，認證處理部40，根據(jù)瞳孔的中心坐標，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虹膜代碼，并將其與已經(jīng)登錄的虹膜代碼進行比較來執(zhí)行認證動作(S8)。
圖3A和圖3B是用于說明本發(fā)明的實施例1的輝度差算出部120的動作的圖，圖3A是表示積分圓位于虹膜區(qū)域時的眼睛圖像和此時的輝度的一例的圖。圖3B是表示積分圓位于眼鏡框上時的眼睛圖像和此時的輝度的一例的圖。
當瞳孔候補是真的瞳孔501時，如圖3A所示，輝度差算出部120，以瞳孔501的中心坐標為中心，求出位于具有比瞳孔501的半徑稍大的半徑的圓502的圓周上的眼睛圖像的輝度數(shù)據(jù)，并計算其最大值與最小值之差。這時，由于上述的圓周位于虹膜部分，所以輝度的最大值、最小值都將進入到有限的輝度范圍，其差將小于等于輝度差閾值。
但是，當瞳孔候補不是真的瞳孔時，例如圖3B所示，在瞳孔候補檢測部110將黑的眼鏡框503的一部分檢測為瞳孔候補的情況下，由于圓周521上的輝度在眼鏡框503上低而在皮膚的部分上高，所以輝度的最大值與最小值之差變大。這樣，通過計算以瞳孔候補的中心坐標為中心的圓502的圓周上的輝度的最大值與最小值之差，就能夠判定瞳孔候補是否是真的瞳孔。
本實施例的瞳孔檢測裝置100，由于設置有判定由瞳孔候補檢測部110所檢測出的瞳孔候補是否是真的瞳孔的輝度差算出部120，所以只要在瞳孔候補中含有真的瞳孔，則瞳孔候補自身的檢測精度不高也可以。因此，通過使瞳孔候補的檢測精度下降到能夠用比較廉價的CPU進行處理的程度，使用輝度差算出部120從瞳孔候補中找出真的瞳孔，就能夠精度良好且高速地檢測瞳孔位置。
(實施例2)圖4A～4D是用于說明本發(fā)明的實施例2的瞳孔檢測裝置的瞳孔檢測方法的圖。圖4A是表示包括瞳孔的圖像的一例的圖，圖4B是表示對于積分圓的半徑的積分值的圖，圖4C是表示用積分圓的半徑對積分值進行微分后的值的圖，圖4D是表示在眼睛圖像上移動的積分圓的圖。
包括瞳孔的圖像，如圖4A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)表示虹膜的圓環(huán)狀的中輝度區(qū)域。因此，當以瞳孔中心的位置坐標(Xo，Yo)為中心使半徑R順序不同，沿著各自的積分圓C的圓周對圖像數(shù)據(jù)進行環(huán)圓周積分時，如圖4B所示，積分值I在瞳孔半徑Ro處階躍狀地進行變化。因此，通過求出用半徑R對積分值I進行微分后的值dI/dR超過差閾值ΔIth時的積分圓的半徑，就能夠知道瞳孔半徑Ro。
實施例2的瞳孔檢測裝置，根據(jù)以上的思考方法，對瞳孔的位置坐標(Xo，Yo)和瞳孔半徑Ro進行檢測。首先，如圖4D所示，在眼睛圖像上設定中心坐標相等但半徑不同的n個積分圓C1～Cn，對于每個積分圓Ci(i＝1～n)，對位于其圓周上的圖像數(shù)據(jù)進行積分。實際上，計算位于每個積分圓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)的像素并對其圖像數(shù)據(jù)進行加算。
在實施例2中，設同心圓狀的積分圓的數(shù)量n為20，從位于各個積分圓Ci的圓周上的像素中選擇m＝8個像素，對其圖像數(shù)據(jù)進行加算而作為環(huán)圓周積分的積分值I。此時，當積分圓C1～Cn的中心與瞳孔中心一致時，如上所述，由于對于各個積分圓Ci的積分值Ii階躍狀地變化，因此，如果求積分值Ii對于半徑R的差值ΔIi，則在等于瞳孔半徑Ro時，就表示大的極大值ΔI。
但是，當積分圓C1～Cn的中心與瞳孔中心不一致時，由于積分值Ii緩慢地變化，所以該差值ΔIi就不表示大的值。因此，通過求出差值ΔIi表示比差閾值ΔIth大的值的積分圓Ci，就能夠求出瞳孔的位置及其半徑。
但是，由于圖像會存在偶發(fā)性地差值ΔIi表示大的值的可能性。特別是，雖然減小積分圓的數(shù)量n或在各個積分圓上選擇的像素的數(shù)量m就能夠減少計算量而能夠進行高速的瞳孔檢測，但相反，偶發(fā)性地差值ΔIi表示大的值的可能性增高，而瞳孔檢測精度降低。為此，在實施例2中，通過設置輝度差算出部240，針對積分圓Ci中的每一者，求圓周上的輝度的最大值與最小值之差Bi，并且僅僅在該差Bi小于輝度差閾值Bth的情況下，將積分值Ii或其差值ΔIi作為有效，就防止了瞳孔檢測精度的降低。
然后，使積分圓C1～Cn向眼睛圖像上的各個位置移動，反復進行上述的動作。這樣，通過求出差值ΔIi表示大的值時的積分圓Ci的中心坐標(X，Y)和此時的半徑R，就能夠求出瞳孔的位置坐標(Xo，Yo)和瞳孔的半徑Ro。
另外，在256灰度級的圖像信號的情況下，由于瞳孔的平均輝度為40灰度級左右，虹膜的平均輝度為100灰度級左右，皮膚的平均輝度為200灰度級左右，因此，作為輝度差閾值Bth，與實施例1同樣設定在60～160之間。
此外，作為差閾值ΔIth，經(jīng)驗地說，設定在積分圓位于虹膜上時的積分值與積分圓位于瞳孔上時的積分值之差的1/4倍～1倍的范圍內(nèi)即可。在實施例2中，由于積分圓位于瞳孔上時的積分值I大致為40×8＝320，而積分圓位于虹膜上時的積分值I大致為100×8＝800，所以作為差閾值ΔIth，設定在其差480的一半左右，即設定為240。
圖5是本發(fā)明的實施例2的瞳孔檢測裝置200的電路框圖。雖然沒有圖示，但與實施例1同樣，通過給瞳孔檢測裝置200附加拍攝部、照明部、認證處理部，就能夠構(gòu)成虹膜認證裝置。
如圖5所示，瞳孔檢測裝置200，具備將積分圓C1～Cn設定到眼睛圖像上并提取各個積分圓Ci的圓周上的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)提取部220；將所提取的圖像數(shù)據(jù)以每個積分圓Ci的方式進行環(huán)圓周積分的環(huán)圓周積分部230；以每個積分圓的方式求圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi的輝度差算出部240；求積分值Ii對于半徑Ri的差值ΔIi，當差值的最大值ΔI大于差閾值ΔIth時，就視為檢測出了瞳孔，并將這時的積分圓的半徑R作為瞳孔半徑Ro輸出的瞳孔半徑檢測部250；表示積分圓C1～Cn的中心坐標(X，Y)的指針部260；以及將瞳孔半徑檢測部250檢測出瞳孔時的指針部260的輸出作為瞳孔的X坐標Xo、Y坐標Yo輸出的瞳孔位置檢測部280。
圖6是圖像數(shù)據(jù)提取部220的電路圖。同時，在圖6中，還表示了與1個積分圓Ci對應的加法器230i和輝度差算出器240i。圖像數(shù)據(jù)提取部220，由部分幀存儲器210和用于從其中引出圖像數(shù)據(jù)的引出線L構(gòu)成。部分幀存儲器210，是將先進先出型(FIFO型)的行存儲器215多個串聯(lián)起來的存儲器。
于是，利用引出線Li從在圖像上與積分圓Ci對應的m個像素中引出圖像數(shù)據(jù)。另外，為了便于看圖，雖然在圖6中僅表示1個積分圓Ci和引出位于其圓周上的4個像素數(shù)據(jù)的引出線Li，但在實施例2中，從20個積分圓C1～C20中引出了各8個數(shù)據(jù)的引出線。
并且，由于每次當向部分幀存儲器210內(nèi)每1個像素地輸入圖像數(shù)據(jù)后，被保持在部分幀存儲器210內(nèi)的圖像全體就每1個像素地進行移位，因此，從引出線Li引出的圖像數(shù)據(jù)也每1個像素地進行移位。即，當向部分幀存儲器210輸入1個像素的量的圖像數(shù)據(jù)后，在眼睛圖像上積分圓C1～Cn就向右移動1個像素的量，而當輸入1行的圖像數(shù)據(jù)后，在眼睛圖像上，積分圓C1～Cn就向下移動1行的量。
這樣，在向部分幀存儲器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就掃描眼睛圖像全體。這時的積分圓的中心坐標(X，Y)由X計數(shù)器262和Y計數(shù)器264的輸出表示。
環(huán)圓周積分部230具備相對于積分圓C1～Cn中的每一者獨立的加法器230i～230n，其加算位于各個積分圓Ci的圓周上的m個圖像數(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。
輝度差算出部240，具備相對于積分圓C1～Cn中的每一者獨立的輝度差算出器240i～240n。各個輝度差算出器240i都具備檢測位于積分圓Ci的圓周上的m個像素數(shù)據(jù)的最大值的最大值檢測器241i、檢測最小值的最小值檢測器242i、計算最大值與最小值之差Bi的減法器243i、對差Bi及輝度差閾值Bth進行比較的比較器244i。并且，向瞳孔半徑檢測部250輸出n個比較結(jié)果。
瞳孔半徑檢測部250，具備n-1個的減法器252i～252n-1、選擇器253、比較器254、255和寄存器255。減法器252i～252n-1求針對各個積分圓Ci的積分值Ii對于半徑R的差。即，求對于積分圓C1～Cn之中的半徑一個數(shù)不同的圓Ci與Ci-1的積分值Ii與Ii-1的差值ΔIi。
但是，在對于積分圓Ci的輝度差算出器240i的輸出、即圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi大于輝度差閾值Bth的情況下，則強制性地將差值ΔIi設為0。然后，利用選擇器253選擇最大的差值ΔI和此時的積分圓的半徑R。比較器254，對最大的差值ΔI和差閾值ΔIth進行比較，當差值ΔIi大于差閾值Δith時，向比較器255輸出差值ΔIi。
比較器255，對被保持在寄存器259內(nèi)的舊的差值ΔIold和從比較器254新輸入的差值ΔInew進行比較。然后，當差值ΔInew大于舊的差值ΔIold時，就將寄存器259的數(shù)據(jù)改寫成新輸入的差值ΔInew。同時，將寄存器256的數(shù)據(jù)改寫成從選擇器253傳來的新的半徑Rnew。
當差值ΔInew小于等于舊的差值ΔIold時，就不進行改寫。因此，在進行了1幀的量的上述動作后，使差值ΔI比差閾值ΔIth大且使差值ΔI變?yōu)樽畲蟮姆e分圓的半徑作為瞳孔半徑Ro被保持在寄存器256內(nèi)。
如上所述，在本發(fā)明的實施例2中，在對于積分圓Ci的圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi比輝度差閾值Bth大的情況下，就強制性地將差值ΔIi設定為0。因此，在差Bi比輝度差閾值Bth大的情況下，就不會向瞳孔位置檢測部280輸出半徑Ri。
如在實施例1中使用圖3所說明的那樣，在積分圓Ci～Cn的中心與瞳孔的中心一致的情況下，圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi就將小于等于某一有限的值。但是，在與瞳孔的中心不一致的情況下，差Bi將增大。因此，通過去掉差Bi比輝度差閾值Bth大的情況下的信息，就能夠減小誤檢測的可能性，從而能夠提高瞳孔檢測精度。
瞳孔位置檢測部280具備2個寄存器286、287，其將X計數(shù)器262和Y計數(shù)器264的值保持在寄存器286、287內(nèi)。此外，每當改寫瞳孔半徑檢測部250的寄存器256的數(shù)據(jù)時，寄存器286、287的內(nèi)容也被改寫。因此，在1幀的量的上述動作后，比差閾值ΔIth大且使差值ΔI變?yōu)樽畲蟮姆e分圓的中心坐標作為瞳孔瞳孔位置坐標(Xo，Yo)被保持到寄存器286、287內(nèi)。
下面，對瞳孔檢測裝置200的動作進行說明。在以下的說明中，設眼睛圖像數(shù)據(jù)是依次掃描數(shù)據(jù)，設1幀由例如480行×640像素的數(shù)字數(shù)據(jù)構(gòu)成。圖7是表示本發(fā)明的實施例2的瞳孔檢測裝置200的眼睛圖像1幀的量的動作的流程圖。
首先，瞳孔檢測裝置200，取入1個像素量的圖像數(shù)據(jù)(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計數(shù)器264復位并且使瞳孔位置檢測部280的各個寄存器286、287復位(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計數(shù)器262復位，使Y計數(shù)器264加1(S55)。然后，使X計數(shù)器262加1(S56)。
接著，將所取入的圖像數(shù)據(jù)取入到部分幀存儲器210內(nèi)。之后，在眼睛圖像上，從與n個積分圓C1～Cn對應的像素之中的各個積分圓Ci中每m個地引出n×m個圖像數(shù)據(jù)。然后，與各個積分圓Ci對應的加法器230i，分別計算圖像數(shù)據(jù)的積分值Ii，輝度差算出器240i計算圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi。瞳孔半徑檢測部250的減法器252i計算各個積分值Ii的差值ΔIi。
但是，這時，在差Bi比輝度差閾值Bth大的情況下，就強制性地使差值ΔIi變?yōu)?。然后，選擇器253和比較器254，分別向寄存器259、256輸出差值ΔIi之中的最大且比差閾值ΔIth大的差值ΔInew和與之對應的積分圓的半徑Rnew(S57)。比較器255對新被輸入的差值ΔInew和被保持在寄存器259內(nèi)的舊的差值ΔIold進比較(S58)。
然后，在差值ΔInew比ΔIold大的情況下，就將寄存器259的內(nèi)容改寫成新的差值ΔInew，同時，寄存器256和瞳孔位置檢測部280的寄存器287、286的內(nèi)容也分別被改寫成新的半徑Rnew和新的坐標值Xnew、Ynew(S59)。然后，判定所取入的數(shù)據(jù)是否是1幀的末尾的數(shù)據(jù)(S60)，如果不是末尾，則返回步驟S51。
當輸入的圖像數(shù)據(jù)達到了1幀的最后的像素時，則輸出被保持在寄存器256、286、287內(nèi)的數(shù)據(jù)。這時，在檢測出瞳孔的情況下，被保持在寄存器256、286、287內(nèi)的數(shù)據(jù)分別表示瞳孔半徑Ro、瞳孔的X坐標Xo、Y坐標Yo，當未檢測出瞳孔時，由于寄存器256、286、287保持在步驟S53被復位的原狀，所以被保持的數(shù)據(jù)都為0(S61)。
在以上的流程的從步驟51到步驟60的一連串的動作，每當向部分幀存儲器210輸入了1個像素的量的圖像數(shù)據(jù)后被執(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，是以小于等于1/(30×640×480)秒的時間執(zhí)行上述一連串的動作。然后，由于向部分幀存儲器210輸入了1個像素后，積分圓在圖像上移動1個像素的量，所以在輸入1幀的圖像的期間內(nèi)，積分圓在圖像上進行一次掃描。這樣，就能夠使用比較小的規(guī)模的電路，對于由拍攝部120所拍攝的圖像數(shù)據(jù)實時地進行瞳孔檢測。
另外，在本實施例中，雖然將同心圓狀的積分圓的數(shù)量設為20，將從1個積分圓引出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量設為8個，但優(yōu)選地這些數(shù)量兼顧檢測精度、處理時間、電路規(guī)模等來決定。
按照本發(fā)明，則能夠提供出能夠高速且精度良好地進行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置和虹膜認證裝置。
工業(yè)上利用的可能性.
本發(fā)明，由于能夠提供出能夠高速且精度良好地進行瞳孔位置的檢測的瞳孔檢測裝置，所以作為個人認證等所使用的虹膜認證裝置是有用的。
權(quán)利要求
1.一種瞳孔檢測裝置，具備從眼睛圖像中檢測能夠成為瞳孔的候補的瞳孔候補的位置和半徑的瞳孔候補檢測部；以及求出以上述瞳孔候補的中心坐標為中心具有指定的半徑的圓的圓周上的上述眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的輝度最大值與最小值之差的輝度差算出部；上述瞳孔檢測裝置，當由上述輝度差算出部求出的輝度差大于指定的閾值時，則判定對應的瞳孔候補不是瞳孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述指定的半徑比上述瞳孔候補的半徑大。
3.一種瞳孔檢測裝置，具備將同心圓狀的多個圓分別作為積分圓設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上述圖像數(shù)據(jù)提取部所提取的圖像數(shù)據(jù)進行積分的環(huán)圓周積分部；檢測上述環(huán)圓周積分部的積分值相對于積分圓的半徑階躍狀地變化的情況的瞳孔半徑檢測部；當上述瞳孔半徑檢測部檢測出上述階躍狀的變化時，將該積分圓的中心坐標檢測作為瞳孔位置坐標的瞳孔位置檢測部；以及求出上述圖像數(shù)據(jù)提取部沿著上述積分圓中的每一者的圓周所提取的圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差的輝度差算出部；上述瞳孔檢測裝置，針對上述積分圓中的每一者，當上述輝度差算出部的輸出大于指定的閾值時，則將對應的積分圓的積分值設為無效。
4.一種虹膜認證裝置，具備權(quán)利要求1～權(quán)利要求3中的任意一項所述的瞳孔檢測裝置。
全文摘要
具備從眼睛圖像中檢測瞳孔候補的位置的瞳孔候補檢測部(110)；以及求以瞳孔候補的中心坐標為中心具有指定的半徑的圓的圓周上的眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差的輝度差算出部(120)；并且，當輝度差算出部(120)的輸出大于指定的閾值時，則判定對應的瞳孔候補不是瞳孔。
文檔編號A61B3/10GK1805701SQ20058000054
公開日2006年7月19日 申請日期2005年5月18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, 藤松建 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社