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)明涉及用于個(gè)人認(rèn)證等的虹膜認(rèn)證裝置，特別是涉及從包括眼睛的圖像(以下，稱為“眼睛圖像”)中檢測出瞳孔的位置的瞳孔檢測裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，提出有從眼睛圖像中檢測出瞳孔的位置的各種方法。例如，已知有將眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)(以下，稱為“眼睛圖像數(shù)據(jù)”)2值化(黑白化)、并檢測低亮度區(qū)域中的圓形區(qū)域的方法。此外，已知有對(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。上述以往的結(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CPU、大容量存儲(chǔ)器等，在現(xiàn)有的狀況下，也可能難以實(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，則可能會(huì)出現(xiàn)檢測精度降低等問題。

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。
本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，具備圖像數(shù)據(jù)提取部、環(huán)圓周積分部和瞳孔位置檢測部。圖像數(shù)據(jù)提取部將同心圓狀的多個(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)。環(huán)圓周積分部沿著積分圓的每一者的圓周對(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。瞳孔位置檢測部檢測環(huán)圓周積分部的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地變化的積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)。圖像數(shù)據(jù)提取部具有部分幀存儲(chǔ)器和多路轉(zhuǎn)換器。部分幀存儲(chǔ)器具有多個(gè)可隨機(jī)存取的行存儲(chǔ)器。多路轉(zhuǎn)換器依次切換從部分幀存儲(chǔ)器讀出的圖像數(shù)據(jù)而選擇與積分圓的每一者對(duì)應(yīng)地應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)。


圖1是使用本發(fā)明第1實(shí)施方式的瞳孔檢測裝置的虹膜認(rèn)證裝置的電路框圖；圖2A是示出包括瞳孔的圖像的一個(gè)例子的圖示；圖2B是示出對(duì)積分圓的半徑的積分值的圖示；圖2C是示出用積分圓的半徑對(duì)積分值進(jìn)行微分后的值的圖示；圖2D是示出在眼睛圖像上移動(dòng)的積分圓的圖示；圖3A是示出積分圓位于虹膜區(qū)域的情況下的眼睛圖像和此時(shí)的亮度的一個(gè)例子的圖示；圖3B是示出積分圓位于眼鏡框的情況下的眼睛圖像和此時(shí)的亮度的一個(gè)例子的圖示；圖4是同一瞳孔檢測裝置的電路框圖；圖5是同一瞳孔檢測裝置的圖像數(shù)據(jù)提取部的電路框圖；圖6是用于說明同一瞳孔檢測裝置的圖像數(shù)據(jù)提取部的動(dòng)作的圖示；圖7是用于說明同一瞳孔檢測裝置的圖像數(shù)據(jù)提取部的動(dòng)作的圖示；圖8是同一瞳孔檢測裝置的瞳孔位置檢測部的電路框圖；圖9是用于說明同一瞳孔檢測裝置的瞳孔選擇部的動(dòng)作的圖示；圖10是示出同一瞳孔檢測裝置的瞳孔選擇部的動(dòng)作的流程圖；圖11是示出同一瞳孔檢測裝置的眼睛圖像的1幀的動(dòng)作的流程圖；圖12是用于說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的瞳孔檢測裝置的圖像數(shù)據(jù)提取部的動(dòng)作的圖示；以及圖13是用于說明同一瞳孔檢測裝置的圖像數(shù)據(jù)提取部的動(dòng)作的圖示。
符號(hào)說明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222 部分幀存儲(chǔ)器2241～224L行存儲(chǔ)器2251～225L存儲(chǔ)器控制部226 多路轉(zhuǎn)換器2281～228n選擇器229 選擇器控制部230 環(huán)圓周積分部240 亮度差計(jì)算部250 變化圓檢測部260 指針部270 瞳孔位置檢測部280 瞳孔候補(bǔ)保持部290 瞳孔選擇部具體實(shí)施方式
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。
本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，具備圖像數(shù)據(jù)提取部、環(huán)圓周積分部和瞳孔位置檢測部。圖像數(shù)據(jù)提取部將同心圓狀的多個(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)。環(huán)圓周積分部沿著積分圓的每一者的圓周對(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。瞳孔位置檢測部檢測環(huán)圓周積分部的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地變化的積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)。圖像數(shù)據(jù)提取部具有部分幀存儲(chǔ)器和多路轉(zhuǎn)換器。部分幀存儲(chǔ)器具有多個(gè)可隨機(jī)存取的行存儲(chǔ)器。多路轉(zhuǎn)換器依次切換從部分幀存儲(chǔ)器讀出的圖像數(shù)據(jù)而選擇與積分圓的每一者對(duì)應(yīng)地應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)。采用該結(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圖像數(shù)據(jù)抽出部同時(shí)提取與積分圓的每一者對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像數(shù)據(jù)。采用該結(jié)構(gòu)，能夠并列地進(jìn)行對(duì)各個(gè)積分圓的計(jì)算，從而能夠進(jìn)行高速的瞳孔檢測。
此外，優(yōu)選地，本發(fā)明的瞳孔檢測裝置以下述方式設(shè)定應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的位置。即，在向部分幀存儲(chǔ)器輸入眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的周期內(nèi)，從多個(gè)行存儲(chǔ)器的每一者應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量成為小于等于與積分圓的每一者對(duì)應(yīng)地應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量的最大值。采用該結(jié)構(gòu)，由于能夠減少行存儲(chǔ)器的存取次數(shù)，所以可以使用某種程度動(dòng)作速度慢的行存儲(chǔ)器，從而提高部分幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)的自由度。
此外，本發(fā)明的虹膜認(rèn)證裝置，具備本發(fā)明的瞳孔檢測裝置。采用該結(jié)構(gòu)，能夠提供能夠精度良好且高速地進(jìn)行瞳孔位置的檢測的虹膜認(rèn)證裝置。
以下，利用附圖對(duì)使用本發(fā)明實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的虹膜認(rèn)證裝置進(jìn)行說明。
(第1實(shí)施例)圖1是使用本發(fā)明第1實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的虹膜認(rèn)證裝置的電路框圖。在圖1中，除了瞳孔檢測裝置200之外，還示出構(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。
第1實(shí)施例的虹膜認(rèn)證裝置100，具備有拍攝部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經(jīng)登記的虹膜代碼進(jìn)行比較從而進(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，并對(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。在本實(shí)施例中，通過使用固定焦點(diǎn)透鏡作為透鏡123，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，使用者的眼睛通過透鏡123、可見光截止濾光器122而被拍攝元件124拍攝。前處理部125從拍攝元件124的輸出信號(hào)獲取圖像數(shù)據(jù)成分，在作為增益調(diào)整等的圖像數(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具有圖像數(shù)據(jù)提取部220、環(huán)圓周積分部230、亮度差計(jì)算部240、變化圓檢測部250、指針部260和瞳孔位置檢測部270。從眼睛圖像中檢測出瞳孔位置及其半徑，并向認(rèn)證處理部140進(jìn)行輸出。對(duì)于瞳孔檢測裝置200的詳細(xì)情況在后面進(jìn)行描述。
認(rèn)證處理部140，根據(jù)瞳孔檢測裝置200檢測出的瞳孔中心坐標(biāo)和瞳孔半徑，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記的虹膜代碼進(jìn)行比較，來執(zhí)行認(rèn)證動(dòng)作。
接著，對(duì)瞳孔檢測裝置200的瞳孔檢測方法進(jìn)行說明。圖2A～2D是用于說明本發(fā)明第1實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的瞳孔檢測方法的圖。圖2A示出了包括瞳孔的圖像的一個(gè)例子。圖2B示出了對(duì)于積分圓的半徑的積分值。圖2C示出了用積分圓的半徑對(duì)積分值進(jìn)行微分后的值。圖2D示出了在眼睛圖像上移動(dòng)的積分圓。
包括瞳孔的圖像，如圖2A所示，存在表示瞳孔的圓盤狀的低亮度區(qū)域和在其外側(cè)的表示虹膜的圓環(huán)狀的中亮度區(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2B所示，形成積分值I在瞳孔半徑Ro的位置階躍狀地變化。因此，如圖2C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2D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，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?；蛘?，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。此時(shí)，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。但是，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，就能夠求出瞳孔的位置及其半徑。
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)和瞳孔半徑Ro。
然而，由于圖像的原因存在偶發(fā)性地差值ΔIi表示出大的值的可能性。特別是，當(dāng)減小積分圓的數(shù)量n或在各個(gè)積分圓上選擇的像素的數(shù)量m時(shí)，能夠減少計(jì)算量，從而能夠進(jìn)行高速的瞳孔檢測。相反，偶發(fā)性地差值ΔIi表示出大的值的可能性增高，而瞳孔檢測精度降低。為此，在瞳孔檢測裝置200中設(shè)置亮度差計(jì)算部240，對(duì)于積分圓Ci中的每一者求出圓周上的亮度的最大值與最小值之差Bi。通過僅僅在該差Bi小于指定的閾值(以下稱為“亮度差閾值”)Bth的情況下，使積分值Ii或其差值ΔIi有效，來防止瞳孔檢測精度的降低。
圖3A和圖3B是用于說明亮度差計(jì)算部240的動(dòng)作的圖。圖3A是示出積分圓位于虹膜區(qū)域時(shí)的眼睛圖像及此時(shí)的亮度的一例的圖。圖3B是示出積分圓位于眼鏡框上時(shí)的眼睛圖像及此時(shí)的亮度的一例的圖。當(dāng)積分圓C1～Cn的中心與瞳孔中心一致時(shí)，由于各個(gè)積分圓Ci位于瞳孔區(qū)域內(nèi)部、虹膜區(qū)域內(nèi)部等亮度比較均勻的區(qū)域，所以圓周上的圖像數(shù)據(jù)的亮度偏差小。在圖3A中示出位于作為圓環(huán)狀的中亮度區(qū)域的虹膜區(qū)域的積分圓。
在該情況下，圓周上的亮度的最大值與最小值之差Bi小，成為小于等于亮度差閾值Bth。但是，例如圖3B所示，當(dāng)積分圓C1～Cn的中心位于黑的眼鏡框的一部分上時(shí)，由于圓周上的亮度在眼鏡框上低而在皮膚的部分上變高，所以亮度的最大值與最小值之差Bi就變大。這樣，求出各個(gè)積分圓Ci的圓周上的亮度的最大值與最小值之差Bi，并且僅僅在該差Bi比亮度差閾值Bth小的情況下，使積分值Ii或其差值ΔIi有效。由此，能夠防止將眼鏡框等誤判定為瞳孔等的誤判定，從而能夠防止瞳孔檢測精度的降低。
另外，優(yōu)選地作為亮度差閾值Bth設(shè)定得比圓周上的亮度數(shù)據(jù)的所預(yù)料的偏差稍大。就是說，設(shè)定為比虹膜的平均亮度與瞳孔的平均亮度之差大，而比皮膚的平均亮度與瞳孔的平均亮度之差小即可。例如，在256灰度級(jí)的圖像信號(hào)的情況下，由于瞳孔的平均亮度為40灰度級(jí)左右，虹膜的平均亮度為100灰度級(jí)左右，而皮膚的平均亮度為200灰度級(jí)左右。所以作為亮度差閾值Bth設(shè)定在60～160之間即可。
此外，積分圓位于瞳孔上時(shí)的積分值I大致為40×8＝320，而積分圓位于虹膜上時(shí)的積分值I大致為100×8＝800。所以，作為差閾值ΔIth，設(shè)定為其差480的一半左右，即設(shè)定為240左右即可。
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的電路框圖。瞳孔檢測裝置200，具備有圖像數(shù)據(jù)提取部220、環(huán)圓周積分部230、亮度差計(jì)算部240、變化圓檢測部250、指針部260和瞳孔位置檢測部270。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，對(duì)于每個(gè)積分圓Ci對(duì)所提取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)圓周積分。亮度差計(jì)算部240對(duì)各個(gè)積分圓中的每一者求出圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi。變化圓檢測部250求出積分值Ii對(duì)于半徑Ri的差值ΔIi，并輸出差值的最大值ΔI大于差閾值ΔIth時(shí)的差值ΔIi和積分圓的半徑R。指針部260指示積分圓C1～Cn的中心坐標(biāo)(X，Y)。瞳孔位置檢測部270，由瞳孔候補(bǔ)保持部280和瞳孔選擇部290構(gòu)成。
瞳孔候補(bǔ)保持部280，在變化圓檢測部250輸出比差閾值ΔIth大的差值ΔIi時(shí)，將其看作檢測瞳孔候補(bǔ)的結(jié)果，并存儲(chǔ)多個(gè)瞳孔候補(bǔ)的位置坐標(biāo)(X，Y)和半徑R。瞳孔選擇部290從多個(gè)瞳孔候補(bǔ)中選擇出1個(gè)瞳孔。這樣，瞳孔位置檢測部270就從眼睛圖像中檢測出瞳孔的位置坐標(biāo)和瞳孔的半徑。
圖5是圖像數(shù)據(jù)提取部220的電路框圖。圖像數(shù)據(jù)提取部220由部分幀存儲(chǔ)器222和多路轉(zhuǎn)換器226構(gòu)成。多路轉(zhuǎn)換器226將從部分幀存儲(chǔ)器222讀出的圖像數(shù)據(jù)匯總并輸出到各個(gè)積分圓Ci中的每一者。部分幀存儲(chǔ)器222是將多個(gè)可隨機(jī)存取的行存儲(chǔ)器2241～224L連接而構(gòu)成的。存儲(chǔ)器控制部2251～225L，控制對(duì)應(yīng)的行存儲(chǔ)器2241～224L的讀出、寫入。
多路轉(zhuǎn)換器226由與n個(gè)積分圓C1～Cn對(duì)應(yīng)的n個(gè)選擇器2281～228n和選擇器控制部229構(gòu)成。選擇器228i選擇并輸出從部分幀存儲(chǔ)器222輸出的圖像數(shù)據(jù)之中位于對(duì)應(yīng)的積分圓Ci的圓周上的圖像數(shù)據(jù)。
圖6和圖7是用于說明圖像數(shù)據(jù)提取部220的動(dòng)作的圖。以下，為了簡單起見，假定7條行存儲(chǔ)器2241～2247構(gòu)成部分幀存儲(chǔ)器222，且在其上設(shè)定3個(gè)同心圓狀的積分圓C1～C3。然后，作為分別從位于各個(gè)積分圓C1～C3的圓周上的像素中各選4個(gè)像素而提取其像素?cái)?shù)據(jù)的情況進(jìn)行說明。
圖6示出了設(shè)定在部分幀存儲(chǔ)器222上的3個(gè)積分圓C1～C3和從各個(gè)積分圓上應(yīng)當(dāng)提取的12個(gè)圖像數(shù)據(jù)Di，j。在這里，圖像數(shù)據(jù)Di，j的i是用于識(shí)別行存儲(chǔ)器2241～2247的下標(biāo)，而j是用于識(shí)別積分圓C1～C3的下標(biāo)。
圖7是示出從前處理部125傳送的圖像數(shù)據(jù)Sig和從行存儲(chǔ)器2241～2247輸出的圖像數(shù)據(jù)的時(shí)序圖。在這里，假定在從前處理部125傳送1個(gè)圖像數(shù)據(jù)的期間Tsig期間，設(shè)置行存儲(chǔ)器2241～2247總共進(jìn)行8次讀出寫入動(dòng)作的期間T1～T8。
在最初的期間T1，各個(gè)行存儲(chǔ)器224i向下一行存儲(chǔ)器224i+1輸出已寫入的最久的圖像數(shù)據(jù)。在下一期間T2，則向已經(jīng)空出的數(shù)據(jù)區(qū)寫入從前一行存儲(chǔ)器224i-1輸出的圖像數(shù)據(jù)。這時(shí)，第一個(gè)行存儲(chǔ)器2241向空出的區(qū)域?qū)懭霃那疤幚聿?25輸出的圖像數(shù)據(jù)。如上所述，最初的2個(gè)期間T1、T2用于使行存儲(chǔ)器2241～2247作為部分幀存儲(chǔ)器222發(fā)揮作用。
接下來的6個(gè)期間T3～T8用于提取出圖像數(shù)據(jù)Di，j。行存儲(chǔ)器2241輸出與積分圓C1對(duì)應(yīng)的1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D1，1。行存儲(chǔ)器2242輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D2，2。行存儲(chǔ)器2243輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D3，3。然后，行存儲(chǔ)器2244輸出圖像數(shù)據(jù)D4，1、D4，2、D4，3每者各2個(gè)，合計(jì)輸出6個(gè)數(shù)據(jù)。行存儲(chǔ)器2245輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D5，3。行存儲(chǔ)器2246輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D6，2。行存儲(chǔ)器2247輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D7，1。
在圖像數(shù)據(jù)的輸出中，各個(gè)行存儲(chǔ)器在哪一定時(shí)輸出哪一圖像數(shù)據(jù)可某種程度自由地來設(shè)定。但是，以不在同一定時(shí)輸出與同一積分圓對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的方式來確定。
下面，作為各個(gè)行存儲(chǔ)器按照?qǐng)D7所示的順序輸出各自的圖像數(shù)據(jù)的情況，對(duì)多路轉(zhuǎn)換器226的動(dòng)作進(jìn)行說明。與積分圓C1對(duì)應(yīng)的選擇器2281，在期間T3，選擇行存儲(chǔ)器2244的輸出，輸出圖像數(shù)據(jù)D4，1。在期間T4，也選擇行存儲(chǔ)器2244的輸出，輸出另一圖像數(shù)據(jù)D4，1。在期間T5，選擇行存儲(chǔ)器2241的輸出，輸出圖像數(shù)據(jù)D1，1。在期間T6，選擇行存儲(chǔ)器2247的輸出，輸出圖像數(shù)據(jù)D7，1。
在不存在應(yīng)當(dāng)選擇的行存儲(chǔ)器的期間T7、T8，選擇“值0”(在圖5中由接地符號(hào)表示)。這樣，從選擇器2281恰好輸出積分圓C1的圓周上的圖像數(shù)據(jù)D4，1、D4，1、D1，1、D7，1。選擇器2282，在期間T3選擇行存儲(chǔ)器2242的輸出，在期間T4選擇行存儲(chǔ)器2246的輸出，在期間T5和T6選擇行存儲(chǔ)器2244的輸出。然后，輸出積分圓C2的圓周上的圖像數(shù)據(jù)D2，2、D6，2、D4，2、D4，2。
選擇器2283也同樣，在期間T5選擇行存儲(chǔ)器2243的輸出，在期間T6選擇行存儲(chǔ)器2245的輸出，在期間T7和T8選擇行存儲(chǔ)器2244的輸出。然后，輸出積分圓C3的圓周上的圖像數(shù)據(jù)D3，3、D5，3、D4，3、D4，3。這樣，多路轉(zhuǎn)換器226對(duì)每一個(gè)積分圓匯總并同時(shí)提取出從部分幀存儲(chǔ)器222讀出的圖像數(shù)據(jù)。
然后，每當(dāng)向部分幀存儲(chǔ)器222每1個(gè)像素地輸入圖像數(shù)據(jù)Sig時(shí)，存儲(chǔ)器控制部2251～225L，以使應(yīng)當(dāng)輸出的圖像數(shù)據(jù)Di，j移動(dòng)一個(gè)像素的方式來控制行存儲(chǔ)器2241～224L的地址。其結(jié)果是，在向部分幀存儲(chǔ)器222輸入1幀的圖像數(shù)據(jù)期間，在眼睛圖像上，積分圓C1～Cn掃描眼睛圖像全體。這時(shí)的積分圓的中心坐標(biāo)(X，Y)由X計(jì)數(shù)器262和Y計(jì)數(shù)器264的輸出表示。
在以上的說明中，雖然說明的是行存儲(chǔ)器的數(shù)量L＝7、積分圓的數(shù)量n＝3、從1個(gè)積分圓的圓周上應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量m＝4的情況，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)模等來決定。以上是圖像數(shù)據(jù)提取部220的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作。
環(huán)圓周積分部230具備相對(duì)于積分圓C1～Cn中的每一者獨(dú)立的加法器2301～230n，其加算位于各個(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向變化圓檢測部250輸出。
亮度差計(jì)算部240，具備相對(duì)于積分圓C1～Cn中的每一者獨(dú)立的亮度差計(jì)算器2401～240n。各個(gè)亮度差計(jì)算器240i都檢測位于積分圓Ci的圓周上的m個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的最大值和最小值、對(duì)其差Bi及亮度差閾值Bth進(jìn)行比較而向變化圓檢測部250輸出n個(gè)比較結(jié)果。
變化圓檢測部250，具備減法器2521～252n-1、選擇器253和比較器254。減法器252i求針對(duì)各個(gè)積分圓Ci的積分值Ii相對(duì)于半徑R的差。即，求對(duì)于積分圓C1～Cn之中的半徑一個(gè)數(shù)不同的積分圓Ci與Ci-1的積分值Ii與Ii-1的差值ΔIi。但是，在對(duì)于積分圓Ci的圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi大于亮度差閾值Bth的情況下，則強(qiáng)制性地將差值ΔIi設(shè)為0。
然后，選擇器253和比較器254，向瞳孔候補(bǔ)保持部280輸出差值ΔIi大于差閾值ΔIth的積分圓C的半徑R，并且作為評(píng)價(jià)值Jo也向瞳孔候補(bǔ)保持部280輸出該差值ΔI。這時(shí)，在對(duì)于積分圓Ci的圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi比亮度差閾值Bth大的情況下，減法器252i就強(qiáng)制性地將差值ΔIi設(shè)定為0。因此，在差Bi比亮度差閾值Bth大的情況下，就不會(huì)向瞳孔候補(bǔ)保持部280輸出半徑Ri。
如使用圖3所說明的那樣，在積分圓C1～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比亮度差閾值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。
圖8是瞳孔位置檢測部270，即瞳孔候補(bǔ)保持部280與瞳孔選擇部290的電路框圖。瞳孔候補(bǔ)保持部280是多個(gè)最大值檢測器2801～280k分別被串聯(lián)連接。最大值檢測器280i中的每一者都具備有寄存器282i、283i、284i和285i、比較器281i及選擇器286i、287i、288i和289i。寄存器282i、283i、284i和285i保持瞳孔候補(bǔ)的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、半徑R和評(píng)價(jià)值J的最大值。比較器281i對(duì)輸入的評(píng)價(jià)值Ji-1和保持在寄存器285i內(nèi)的評(píng)價(jià)值Ji進(jìn)行比較。選擇器286i、287i、288i和289i選擇輸入的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、半徑R以及評(píng)價(jià)值J和所保持的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、半徑R以及評(píng)價(jià)值J中的任意一者。
向開頭的最大值檢測器2801中輸入表示積分圓的坐標(biāo)的X計(jì)數(shù)器262和Y計(jì)數(shù)器264的輸出Xo、Yo，并輸入變化圓檢測部250的輸出Ro。
然后，當(dāng)從變化圓檢測部250輸出的評(píng)價(jià)值Jo比寄存器2851所保持的評(píng)價(jià)值J1大時(shí)，則通過選擇器2861～2891向第2個(gè)最大值檢測器2802輸出到此為止保持在寄存器2821～2851中的X坐標(biāo)X1、Y坐標(biāo)Y1、半徑R1和評(píng)價(jià)值J1。并且，將新輸入的X坐標(biāo)Xo、Y坐標(biāo)Yo、半徑Ro和評(píng)價(jià)值Jo保持在寄存器2821～2851內(nèi)。另一方面，當(dāng)評(píng)價(jià)值Jo小于等于評(píng)價(jià)值J1時(shí)，則通過選擇器2861～2891向第2個(gè)最大值檢測器2802輸出新輸入的X坐標(biāo)Xo、Y坐標(biāo)Yo、半徑Ro和評(píng)價(jià)值Jo。
第2個(gè)最大值檢測器2802，當(dāng)從第1個(gè)最大值檢測器2801輸出的評(píng)價(jià)值J1大于寄存器2852所保持的評(píng)價(jià)值J2時(shí)，則向第3個(gè)最大值檢測器2803輸出到此為止保持在寄存器2822～2852中的X坐標(biāo)X2、Y坐標(biāo)Y2、半徑R2和評(píng)價(jià)值J2。并且，將新輸入的X坐標(biāo)X1、Y坐標(biāo)Y1、半徑R1和評(píng)價(jià)值J1保持在寄存器2822～2852中。另一方面，當(dāng)評(píng)價(jià)值J1小于等于評(píng)價(jià)值J2時(shí)，則向第3個(gè)最大值檢測器2803輸出新輸入的X坐標(biāo)X1、Y坐標(biāo)Y1、半徑R1和評(píng)價(jià)值J1。
以下同樣，第i個(gè)最大值檢測器280i，當(dāng)從上游側(cè)的最大值檢測器280i-1輸出的評(píng)價(jià)值Ji-1比到此為止所保持的評(píng)價(jià)值Ji大時(shí)，則向下游側(cè)的最大值檢測器280i+1輸出到此為止所保持的數(shù)據(jù)。另一方面，當(dāng)評(píng)價(jià)值Ji-1小于等于評(píng)價(jià)值Ji時(shí)，則向下游側(cè)輸出上游側(cè)的數(shù)據(jù)。
其結(jié)果，在開頭的最大值檢測器2801內(nèi)保持對(duì)于評(píng)價(jià)值最大的瞳孔候補(bǔ)的X坐標(biāo)X1、Y坐標(biāo)Y1、半徑R1和評(píng)價(jià)值J1。在第2個(gè)最大值檢測器2802內(nèi)保持對(duì)于第2個(gè)評(píng)價(jià)值大的瞳孔候補(bǔ)的X坐標(biāo)X2、Y坐標(biāo)Y2、半徑R2和評(píng)價(jià)值J2。并且，在第i個(gè)最大值檢測器280i內(nèi)保持對(duì)于第i個(gè)評(píng)價(jià)值大的瞳孔候補(bǔ)的X坐標(biāo)Xi、Y坐標(biāo)Yi、半徑Ri和評(píng)價(jià)值Ji。
另外，本實(shí)施例的變化圓檢測部250的選擇器253，具有選擇差值ΔIi的最大值和此時(shí)的積分圓C的半徑R的功能。但是，瞳孔候補(bǔ)保持部280原本就具有檢測最大值的功能。因此，作為選擇器253，也可以形成為以單純地分時(shí)的方式輸出減法器2521～252n-1的輸出和積分圓的半徑的結(jié)構(gòu)。
瞳孔選擇部290，從保持在瞳孔候補(bǔ)保持部280內(nèi)的多個(gè)瞳孔候補(bǔ)中選出1個(gè)，將其位置坐標(biāo)和半徑作為瞳孔的位置坐標(biāo)和半徑向認(rèn)證處理部140輸出。
圖9是用于說明瞳孔選擇部290的動(dòng)作的圖。瞳孔候補(bǔ)P1、P2是錯(cuò)誤地將睫毛檢測為瞳孔的瞳孔候補(bǔ)，瞳孔候補(bǔ)P3～P11是檢測出真的瞳孔的瞳孔候補(bǔ)。這樣，通常被誤檢測出的瞳孔候補(bǔ)幾乎不會(huì)密集，但卻有在真的瞳孔的周圍瞳孔候補(bǔ)密集的傾向。這依賴于瞳孔候補(bǔ)的檢測精度，檢測精度越好則密集的瞳孔候補(bǔ)的數(shù)量就越少。
但是，即使提高了精度，由于還會(huì)存在依賴于拍攝元件的1個(gè)像素左右的誤差，所以在與真的瞳孔的中心位置相鄰的像素位置上存在其它的瞳孔候補(bǔ)的中心的可能性高。此外，因照明光在角膜處反射等的影響，也存在在真的瞳孔的周圍產(chǎn)生瞳孔候補(bǔ)的情況。因此，通過將在周圍存在其它的瞳孔候補(bǔ)的瞳孔候補(bǔ)選擇為真的瞳孔，能夠消除錯(cuò)將睫毛等檢測為瞳孔等的誤檢測，從而能夠提高瞳孔檢測精度。
在本實(shí)施例中，如下所述那樣，從多個(gè)瞳孔候補(bǔ)中選擇出一個(gè)瞳孔候補(bǔ)。對(duì)于多個(gè)瞳孔候補(bǔ)，將相互距離接近的瞳孔候補(bǔ)作為1個(gè)組來進(jìn)行分組。并且，將各自的組所包含的瞳孔候補(bǔ)的數(shù)量多的組或所含有的瞳孔候補(bǔ)的評(píng)價(jià)值的總和高的組作為線索，來選擇真的瞳孔。圖10是示出根據(jù)這樣的思考方法從瞳孔候補(bǔ)中選擇瞳孔的動(dòng)作的流程圖。
首先，瞳孔選擇部290取入1個(gè)瞳孔候補(bǔ)。設(shè)取入的瞳孔候補(bǔ)的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、半徑和評(píng)價(jià)值分別為Xi、Yi、Ri和Ji(S71)。接著，針對(duì)X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和半徑中的每一者，查找是否存在瞳孔候補(bǔ)的值Xi、Yi和Ri與組的平均值Xgj、Ygj和Rgj(j是正整數(shù))之差比指定的閾值Xth、Yth和Rth小的組。也就是說，查找是否存在滿足|Xi-Xgj＜Xth、|Yi-Ygj|＜Yth、|Ri-Rgj|＜Rth的組(S72)。
當(dāng)存在時(shí)，將在步驟S71取入的瞳孔候補(bǔ)添加到該組中(S73)。當(dāng)不存在時(shí)，則創(chuàng)建僅包括在步驟S71取入的瞳孔候補(bǔ)的新的組(S74)。接著，對(duì)于在步驟S73添加了瞳孔候補(bǔ)的組或在步驟S74新創(chuàng)建的組，進(jìn)行平均值Xgj、Ygj和Rgj的再計(jì)算(S75)。當(dāng)殘存有尚未分組的瞳孔候補(bǔ)時(shí)，則返回步驟S71(S76)。
當(dāng)所有的瞳孔候補(bǔ)的分組結(jié)束后，對(duì)于各個(gè)組求包含在該組內(nèi)的各個(gè)瞳孔候補(bǔ)的評(píng)價(jià)值的總和∑J(S77)。然后，將評(píng)價(jià)值的總和∑J為最大的組的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和半徑的平均值Xgj、Ygj和Rgj作為瞳孔的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和半徑向認(rèn)證處理部140輸出(S78)。
如果采用以上的方法，在原理上，由于瞳孔候補(bǔ)的順序而存在分組的結(jié)果發(fā)生變化等的不穩(wěn)定性。但是，由于被誤檢測出的瞳孔候補(bǔ)是孤立的，而包含真的瞳孔的瞳孔候補(bǔ)的集合是密集的，因此，只要例如將Xth、Yth的值設(shè)定為所預(yù)計(jì)的瞳孔半徑的1/2左右，實(shí)際上就不會(huì)出現(xiàn)問題。雖然瞳孔選擇部290也可以使用進(jìn)行以上的動(dòng)作的專用電路來構(gòu)成，但在本實(shí)施例中，使用設(shè)置在認(rèn)證處理部140內(nèi)的CPU(未圖示)來進(jìn)行上述的處理。此外，如果采用該流程，數(shù)據(jù)處理比較簡單，從而適合于高速動(dòng)作。
下面，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)是依次掃描數(shù)據(jù)，設(shè)1幀由例如480行×640像素的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成。圖11是示出本發(fā)明的第1實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的眼睛圖像1幀的量的動(dòng)作的流程圖。
首先，瞳孔檢測裝置200，取入1個(gè)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(jì)數(shù)器263復(fù)位，并且使瞳孔候補(bǔ)保持部280的各個(gè)寄存器282～285復(fù)位(S53)。如果所取入的圖像數(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，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222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)地取出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)算圖像數(shù)據(jù)的積分值Ii。亮度差計(jì)算器240i計(jì)算圖像數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差Bi。變化圓檢測部250計(jì)算各個(gè)積分值Ii的差值ΔIi。但是，此時(shí)，當(dāng)差Bi比亮度差閾值Bth大時(shí)，則強(qiáng)制性地使差值ΔIi為0(S57)。
然后，比較器254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)，瞳孔候補(bǔ)保持部280將此時(shí)的X計(jì)數(shù)器262、Y計(jì)數(shù)器264和積分圓的半徑Ro作為瞳孔候補(bǔ)保持，并且，也將其差值ΔIi作為評(píng)價(jià)值Jo保持。這時(shí)，瞳孔候補(bǔ)保持部280，按照評(píng)價(jià)值大的順序重新排列瞳孔候補(bǔ)并保持最多k個(gè)瞳孔候補(bǔ)(S59)。接著，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(dāng)輸入的圖像數(shù)據(jù)到達(dá)1幀的最后的像素時(shí)，瞳孔選擇部290，針對(duì)各個(gè)瞳孔候補(bǔ)，計(jì)算在與其中心坐標(biāo)相鄰的像素位置上存在的其它瞳孔候補(bǔ)的數(shù)量。此外，將該值最大的瞳孔候補(bǔ)的X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和半徑的值作為真的瞳孔的X坐標(biāo)Xo、Y坐標(biāo)Yo和瞳孔半徑Ro向認(rèn)證處理部140輸出(S61)。
以上從步驟S51到步驟S60的一連串的動(dòng)作，每當(dāng)向部分幀存儲(chǔ)器222輸入1個(gè)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(shí)間執(zhí)行上述一連串的動(dòng)作。然后，由于向部分幀存儲(chǔ)器222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，就能夠使用比較小規(guī)模的電路，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。
(第2實(shí)施例)本發(fā)明的第2實(shí)施例的瞳孔檢測裝置的電路框圖，由于與第1實(shí)施例是相同的，所以對(duì)每一者都賦予與第1實(shí)施例相同的標(biāo)號(hào)而省略說明。第2實(shí)施例的瞳孔檢測裝置，與第1實(shí)施例的瞳孔檢測裝置較大的不同之處在于圖像數(shù)據(jù)提取部220中與各個(gè)積分圓對(duì)應(yīng)地選出的圖像數(shù)據(jù)的選擇和各個(gè)行存儲(chǔ)器2241～224L的存取定時(shí)。
圖12和圖13是用于對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施例的圖像數(shù)據(jù)提取部220的動(dòng)作進(jìn)行說明的圖。在這里，與第1實(shí)施例同樣，為了說明的簡單起見，7條行存儲(chǔ)器2241～2247構(gòu)成部分幀存儲(chǔ)器222，且在其上設(shè)定3個(gè)同心圓狀的積分圓C1～C3。然后，作為分別從位于各個(gè)積分圓C1～C3的圓周上的像素中各選4個(gè)像素而提取其像素?cái)?shù)據(jù)的情況進(jìn)行說明。在第1實(shí)施例中，如圖6所示，應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)集中于行存儲(chǔ)器2244內(nèi)。
但是，在第2實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)則以不集中于1個(gè)行存儲(chǔ)器內(nèi)的方式被選擇。特別是以從1個(gè)行存儲(chǔ)器應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量不超過從1個(gè)積分圓應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量m(在這里m＝4)的方式來選擇圖像數(shù)據(jù)。也就是說，從存取次數(shù)最多的行存儲(chǔ)器2244應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量作為4，不超過從一個(gè)積分圓應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量m＝4。
圖13是示出從前處理部125傳送的圖像數(shù)據(jù)Sig和從行存儲(chǔ)器2241～2247輸出的圖像數(shù)據(jù)的時(shí)序圖。在實(shí)施例2中，在從前處理部分125送出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)的期間Tsig的期間內(nèi)，設(shè)置有行存儲(chǔ)器2241～2247合計(jì)要進(jìn)行6次的讀出寫入的期間T1～T6。實(shí)施例2的行存儲(chǔ)器的存取次數(shù)，是m+2次(在這里是6次)，變得比第1實(shí)施例的存取次數(shù)要少。
在最初的期間T1，各個(gè)行存儲(chǔ)器224i向下一行存儲(chǔ)器224i+1輸出已寫入的最久的圖像數(shù)據(jù)。在下一期間T2，則向已經(jīng)空出的數(shù)據(jù)區(qū)寫入從前一行存儲(chǔ)器224i-1輸出的圖像數(shù)據(jù)。這時(shí)，第一個(gè)行存儲(chǔ)器2241向空出的區(qū)域?qū)懭霃那疤幚聿?25輸出的圖像數(shù)據(jù)。如上所述，最初的2個(gè)期間T1、T2，與第1實(shí)施例同樣，用于使行存儲(chǔ)器2241～2247作為部分幀存儲(chǔ)器222發(fā)揮作用。
接下來的4個(gè)期間T3～T6用于提取圖像數(shù)據(jù)Di，j。行存儲(chǔ)器2241輸出與積分圓C1對(duì)應(yīng)的1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D1，1。行存儲(chǔ)器2242輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D2，2。行存儲(chǔ)器2243輸出2個(gè)圖像數(shù)據(jù)D3，2和D3，3。然后，行存儲(chǔ)器2244輸出圖像數(shù)據(jù)D4，1、D4，3每者各2個(gè)，合計(jì)輸出4個(gè)數(shù)據(jù)。行存儲(chǔ)器2245輸出2個(gè)圖像數(shù)據(jù)D5，3、D5，2。行存儲(chǔ)器2246輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D6，2，行存儲(chǔ)器2247輸出1個(gè)圖像數(shù)據(jù)D7，1。
在圖像數(shù)據(jù)的輸出中，各個(gè)行存儲(chǔ)器在哪一定時(shí)輸出哪一圖像數(shù)據(jù)可某種程度自由地來設(shè)定，但是，以不在同一定時(shí)輸出與同一積分圓對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的方式來確定。
下面，作為各個(gè)行存儲(chǔ)器按照?qǐng)D13所示的順序輸出各自的圖像數(shù)據(jù)的情況，對(duì)多路轉(zhuǎn)換器226的動(dòng)作進(jìn)行說明。與積分圓C1對(duì)應(yīng)的選擇器2281，在期間T3，選擇行存儲(chǔ)器2244的輸出，輸出圖像數(shù)據(jù)D4，1。在期間T4，也選擇行存儲(chǔ)器2244的輸出，輸出另一圖像數(shù)據(jù)D4，1。在期間T5，選擇行存儲(chǔ)器2241的輸出，輸出圖像數(shù)據(jù)D1，1。在期間T6，選擇行存儲(chǔ)器2247的輸出，輸出圖像數(shù)據(jù)D7，1。
這樣，能夠從選擇器2281恰好輸出積分圓C1的圓周上的圖像數(shù)據(jù)D4，1、D4，1、D1，1、D7，1。選擇器2282，在期間T3選擇行存儲(chǔ)器2243的輸出，在期間T4選擇行存儲(chǔ)器2245的輸出，在期間T5選擇行存儲(chǔ)器2242的輸出，在期間T6選擇行存儲(chǔ)器2246的輸出。然后，輸出積分圓C2的圓周上的圖像數(shù)據(jù)D3，2、D5，2、D2，2、D6，2。
選擇器2283也同樣，在期間T3選擇行存儲(chǔ)器2245的輸出，在期間T4選擇行存儲(chǔ)器2243的輸出，在期間T5和T6選擇行存儲(chǔ)器2244的輸出。然后，輸出積分圓C3的圓周上的圖像數(shù)據(jù)D5，3、D3，3、D4，3、D4，3。這樣，從多路轉(zhuǎn)換器226對(duì)每一個(gè)積分圓匯總并輸出從部分幀存儲(chǔ)器222讀出的圖像數(shù)據(jù)。
然后，每當(dāng)向部分幀存儲(chǔ)器222每1個(gè)像素地輸入圖像數(shù)據(jù)Sig時(shí)，存儲(chǔ)器控制部2251～225L，以使應(yīng)當(dāng)輸出的圖像數(shù)據(jù)Di，j移動(dòng)一個(gè)像素的方式來控制行存儲(chǔ)器2241～224L的地址。其結(jié)果是，在向部分幀存儲(chǔ)器222輸入1幀的圖像數(shù)據(jù)期間，在眼睛圖像上，積分圓C1～Cn掃描眼睛圖像全體。這時(shí)的積分圓的中心坐標(biāo)(X，Y)由X計(jì)數(shù)器262和Y計(jì)數(shù)器264的輸出表示。
在以上的說明中，雖然說明的是行存儲(chǔ)器的數(shù)量L＝7、積分圓的數(shù)量n＝3、從1個(gè)積分圓的圓周上應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量m＝4的情況。但是，在本實(shí)施例中，假定行存儲(chǔ)器的數(shù)量L＝41、積分圓的數(shù)量n＝20、從1個(gè)積分圓的圓周上應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量m＝8。如上所述，雖然從圖像數(shù)據(jù)提取部220應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的總數(shù)多，但是，這些圖像數(shù)據(jù)以不集中于特定的行存儲(chǔ)器的方式來配置。這是因?yàn)樵趥魉?個(gè)圖像數(shù)據(jù)的期間Tsig內(nèi)，在能夠?qū)π写鎯?chǔ)器進(jìn)行存取的次數(shù)上存在著上限，因而將所有的行存儲(chǔ)器的存取次數(shù)抑制到該總數(shù)以下。
在這里，對(duì)于行存儲(chǔ)器的存取次數(shù)和應(yīng)當(dāng)取出的圖像數(shù)據(jù)的配置的思考方法進(jìn)行說明。為了使行存儲(chǔ)器2241～2247作為部分幀存儲(chǔ)器222發(fā)揮作用，需要進(jìn)行2次存取。因此，在設(shè)從1個(gè)積分圓的圓周上應(yīng)當(dāng)取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量為m時(shí)，在期間Tsig期間，應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)行存儲(chǔ)器進(jìn)行存取的次數(shù)至少需要m+2次。
因此，為了減少行存儲(chǔ)器的存取次數(shù)，優(yōu)選地也將從1個(gè)行存儲(chǔ)器應(yīng)當(dāng)取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量設(shè)定為小于等于m個(gè)。在本實(shí)施例中，由于設(shè)定m＝8，所以將期間Tsig的行存儲(chǔ)器的存取次數(shù)設(shè)定為10次。此外，以將1個(gè)行存儲(chǔ)器的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量也變成為小于等于8個(gè)的方式來配置應(yīng)當(dāng)取出的圖像數(shù)據(jù)。
如上所述，由于通過限制行存儲(chǔ)器的最大存取次數(shù)，而能夠?qū)⒚恳淮蔚拇嫒∑陂g設(shè)定得長，所以能夠使用某種程度動(dòng)作速度慢的行存儲(chǔ)器，從而提高部分幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)的自由度。
另外，在本發(fā)明的第1實(shí)施例和第2實(shí)施例中，雖然將同心圓狀的積分圓的數(shù)量設(shè)為20，將從1個(gè)積分圓取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量設(shè)為8個(gè)，但優(yōu)選地這些數(shù)量兼顧檢測精度、處理時(shí)間、電路規(guī)模等來決定。此外，對(duì)于所有的積分圓，無需使從1個(gè)積分圓取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量都相同。在此情況下，為了進(jìn)行歸一化，可以用從該積分圓取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量除各個(gè)積分圓的積分值。
如果采用本發(fā)明，能夠提供出能夠精度良好且高速地進(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)明能夠提供出能夠精度良好且高速地進(jìn)行瞳孔位置檢測的瞳孔檢測裝置，所以作為用于個(gè)人認(rèn)證等的虹膜認(rèn)證裝置等是有用的。
權(quán)利要求
1.一種瞳孔檢測裝置，具備圖像數(shù)據(jù)提取部，其將同心圓狀的多個(gè)圓分別作為積分圓設(shè)定在眼睛圖像上，并提取位于上述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，其沿著上述積分圓的每一者的圓周對(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；以及瞳孔位置檢測部，其檢測上述環(huán)圓周積分部的積分值相對(duì)于上述積分圓的半徑階躍狀地變化的積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)；其中，上述圖像數(shù)據(jù)提取部具有部分幀存儲(chǔ)器，其具有多個(gè)可隨機(jī)存取的行存儲(chǔ)器；以及多路轉(zhuǎn)換器，其依次切換從上述部分幀存儲(chǔ)器讀出的圖像數(shù)據(jù)，而選擇與上述積分圓的每一者對(duì)應(yīng)地應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔檢測裝置，其中，上述圖像數(shù)據(jù)提取部同時(shí)提取與上述積分圓的每一者對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞳孔檢測裝置，其中，以在向上述部分幀存儲(chǔ)器輸入眼睛圖像的圖像數(shù)據(jù)的周期內(nèi)，從上述多個(gè)行存儲(chǔ)器的每一者應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量成為小于等于與上述積分圓的每一者對(duì)應(yīng)地應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量的最大值的方式，來設(shè)定上述應(yīng)當(dāng)提取出的圖像數(shù)據(jù)的位置。
4.一種虹膜認(rèn)證裝置，具備權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的瞳孔檢測裝置。
全文摘要
本發(fā)明的瞳孔檢測裝置，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)；沿著積分圓的圓周對(duì)該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行積分的環(huán)圓周積分部；以及檢測環(huán)圓周積分部的積分值相對(duì)于積分圓的半徑階躍狀地變化的積分圓的中心坐標(biāo)作為瞳孔位置坐標(biāo)的瞳孔位置檢測部，其中，圖像數(shù)據(jù)提取部(220)具有多個(gè)可隨機(jī)存取的行存儲(chǔ)器(22文檔編號(hào)G06T1/00GK1842818SQ20058000081
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月2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