JPH0584166B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 虹彩および瞳孔を含む眼を照明する工程、 前記虹彩および瞳孔の少なくとも一部分の少な
くとも一つの像を撮る工程、および 得られた像と、記憶された像情報とを比較し
て、眼を、識別する工程からなることを特徴とす
る識別方法。

２ 照明工程において、瞳孔を操作して、少なく
とも一つの所定寸法にさせるとともに、比較工程
において、得られた像と、瞳孔を同一の所定寸法
にした眼から得られた記憶像信号とを比較するこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

３ 瞳孔操作時に、瞳孔が所定寸法に達するまで
網膜に光を当てるとともに、光の強さを調節する
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方
法。

４ 瞳孔操作時に、瞳孔を操作して、複数の寸法
にするとともに、撮像工程において、前記瞳孔を
各所定寸法にして、各像を撮ることを特徴とする
請求の範囲第２項に記載の方法。

５ 照明工程において、少なくとも２つの所定瞳
孔寸法間の所定割合で照度を変えるとともに、前
記照度変化に従つて、瞳孔寸法の変化率を測定す
ることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方
法。

６ 照明工程において、虹彩を斜傾照明すること
により、仰角依存特色の陰を形成することを特徴
とする請求の範囲第１項に記載の方法。

７ 斜傾照明時に、虹彩を複数の離間光源から照
明することにより、複数方向に延びる仰角依存特
色の陰を形成することを特徴とする請求の範囲第
６項に記載の方法。

８ 複数の離間光源から、前記虹彩を照明する際
に、相対的に単色であり、その相当色を欠いた影
を形成する複数の光源から照明することを特徴と
する請求の範囲第７項に記載の方法。

９ 比較工程において、得られた像を、記憶され
た基準像と比較することにより、眼を識別するこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。

１０ 比較工程において、得られた像の組記述子
を導出するとともに、前記導出された記述子を、
先の像から導出した記憶基準記述子と比較するこ
とにより、眼を識別することを特徴とする請求の
範囲第１０項に記載の方法。

１１ 組記述子導出時に、瞳孔の記述子を導出す
ることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の
方法。

１２ 組記述子導出時に、瞳孔周辺の色素襞縁の
記述子を導出することを特徴とする請求の範囲第
１０項に記載の方法。

１３ 組記述子導出時に、虹彩、小環の記述子を
導出することを特徴とする請求の範囲第１０項に
記載の方法。

１４ 組記述子導出時に、虹彩の少なくとも一つ
の同心溝の記述子を導出することを特徴とする請
求の範囲第１０項に記載の方法。

１５ 組記述子導出時に、虹彩の少なくとも一つ
の放射溝の記述子を導出することを特徴とする請
求の範囲第１０項に記載の方法。

１６ 組記述子導出時に、虹彩の少なくとも一つ
の陰窩の記述子を導出することを特徴とする請求
の範囲第１０項に記載の方法。

１７ 組記述子導出時に、虹彩の少なくとも一つ
の色素斑の記述子を導出することを特徴とする請
求の範囲第１０項に記載の方法。

１８ 組記述子導出時に、虹彩の少なくとも一つ
の萎縮部の記述子を導出することを特徴とする請
求の範囲第１０項に記載の方法。

１９ 組記述子導出時に、虹彩の少なくとも一つ
のツモールの記述子を導出することを特徴とする
請求の範囲第１０項に記載の方法。

２０ 組記述子導出時に、虹彩の少なくとも一つ
の先天性連絡糸の記述子を導出することを特徴と
する請求の範囲第１０項に記載の方法。

２１ 虹彩及び瞳孔を含む眼の照明手段、 前記虹彩および瞳孔の少なくとも部分像を撮る
手段、および 撮られた像を、記憶された像情報と比較するこ
とにより眼を識別する手段 からなることを特徴とする識別装置。

２２ 照明手段が、光度範囲内の選択値で照明す
る加減光源からなることを特徴とする請求の範囲
第２１項に記載の装置。

２３ 照明手段が、得られた像に応答して瞳孔寸
法を検出するとともに、加減光源を調整して選択
された光度にすることにより、瞳孔寸法を制御す
るように作動する制御手段を有することを特徴と
する請求の範囲第２２項に記載の装置。

２４ 制御手段が、瞳孔の寸法を制御して複数の
所定瞳孔寸法を得るとともに、少なくとも２つの
所定瞳孔寸法の間の光度範囲にわたつて、所定割
合で光源を調節することにより、光度調整時にお
ける瞳孔寸法変化率を測定するよう作動しうるよ
うになつていることを特徴とする請求の範囲第２
３項に記載の装置。

２５ 照明手段が、虹彩を傾斜照明する複数個の
離間斜傾光源を有することを特徴とする請求の範
囲第２１項に記載の装置。

２６ 各斜傾光源が、その光の相当色を欠いた影
を形成する相対的に単色の光源を有することを特
徴とする請求の範囲第２５項に記載の装置。

２７ 各単色光源が、レーザーから成ることを特
徴とする請求の範囲第２６項に記載の装置。

２８ 撮像手段が、カメラから成り、比較手段
が、前記カメラの出力に応答して得られた像を、
記憶像情報と比較するプロセツサから成ることを
特徴とする請求の範囲第２１項に記載の装置。

２９ プロセツサが、先の像から導出した記述子
を記憶する記憶手段から成り、得られた像の組記
述子を導出して、導出された記述子を基準記述子
と比較することにより、眼を識別するよう作動す
るようにようになつていることを特徴とする請求
の範囲第２８項に記載の装置。

３０ 撮像手段が、レーザーからなることを特徴
とする請求の範囲第２１項に記載の装置。

発明の背景 １ 発明の分野 本発明は、人間その他動物の肉体的特徴を識別
する方法および装置に関し、特に、眼の肉体的特
徴の認識に関する。

２ 先行技術の説明 従来は、数種の公知技術により、肉体的特徴か
ら人間を識別していた。

指紋は、法の施行機関が多面にわたつて利用し
てきたことから、最も良く知られているものであ
り、特に、犯行時に指紋を残していつた場合に
は、指紋による識別が役立つが、一般に指紋識別
技術は、人の判断力に頼るところが大きいばかり
か、指紋の収集および検出は、概して困難であ
る。

最近、登録された米国特許第4109239号明細書
には、人間の眼の網膜血管系パターンを利用した
識別法が開示されているが、これには、自動化で
きるとともに、指紋を検出・収集して識別するよ
り簡単である等の利点がある。

また、識別を回避するため、指紋を変えること
は可能であるが、網膜血管系パターンを変えるこ
とは、困難かつ危険であり、視力の低下または失
明の恐れがある。

眼の特異性を利用し、しかも、散瞳ならびに網
膜への焦点合せおよび凝視方向との線列維持を含
む網膜識別に伴う複雑な線列工程を必要としない
識別技術、および被検者が最小限協力するだけで
利用できる識別技術が開発されると有益である。

発明の概要 本発明は、人間の眼の虹彩及び瞳孔を識別に利
用できるという発見に基づいて成されたものであ
り、虹彩および瞳孔の特異性の認識にも基づいた
識別技術（以後、「虹彩識別」とする。）を提供す
るものである。

虹彩識別法は、網膜識別法の利点を兼ね備えて
いるが、虹彩および瞳孔の方が、より容易に目視
できるため、後者よりも実施し易く、しかも、虹
彩および瞳孔の構造は、極めて規則正しく幾可学
的パターンを形成しているため、自動識別が容易
に行なえる。しかし、虹彩の重要な点は、その可
視特色が、概ね、瞳孔の開散収縮に応じて変化す
ることにある。

従つて、効果的虹彩識別法の重要な点は、これ
ら可変特色を考慮した技術を提供することであ
る。

本発明による識別方法は、眼に光を当てて虹彩
および瞳孔の像を得、これを、記憶像情報と比較
することにより、識別するものである。

眼に光を当てる際に、瞳孔を操作して所定寸法
にするが、これは、虹彩に光を当て、瞳孔が所定
寸法に達するまでの光の強さを調節することによ
つて行なわれる。瞳孔を操作して複数の所定寸法
にし、各寸法毎に、虹彩および瞳孔の像を得、各
像を同一瞳孔寸法で得られた記憶像情報と比較す
る。

他の実施例では、眼の照明時に、虹彩に斜光を
当てて、仰角に応じた特色を備える陰影を形成す
る。虹彩を、相対的に単色である複数の離間光源
で照明するため、各陰影は、当該光源に相当する
色を欠いた色になる。

上記の場合には、得られた像を、記憶した基準
像と逐一比較するが、この代わりに、得られたば
かりの像から一組の記述子を導出し、これらを、
先の像から導出した基準記述子と比較するように
構成することもできる。

本発明によるシステムは、眼の照明手段、虹彩
および瞳孔像の撮像手段、および前記像と、記憶
像情報とを比較して識別する手段から成つてい
る。

前記照明手段は、選択値で、眼を照明する加減
光源、および得られた眼像を受け、瞳孔寸法を検
出する制御手段を備えている。

前記制御手段は、加減光源を選択された光の強
さに調節することにより、瞳孔寸法を制御すると
ともに、瞳孔寸法を制御することにより、複数の
所定瞳孔寸法を得る様に作動する。

照明手段は、仰角依存特色の陰影を形成する相
対的に単色である複数の離間光源を備えており、
得られた各陰影は、当該光源に相当する色を欠い
ている。

撮像手段は、カメラを有し、また比較手段は、
カメラ出力に応答するプロセツサを有している。
このプロセツサは、先の像から導出した基準記述
子を記憶する記憶手段を備えているため、得られ
たばかりの像から一連の記述子を導出し、これら
を前記基準記述子と比較するように作動する。

本発明のその他の目的、特徴および利点は、以
下の説明、添付図面および請求の範囲から明らか
となると思う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、主要可視特性を示す眼の虹彩および
瞳孔の概略図である。

第２図は、本発明の方法で実施する主要機能を
示す全体的フローチヤートである。

第３図は、本発明装置を通る情報の流れを示す
簡略的ブロツク線図である。

第４図は、第２図示の方法実施例の詳細を示す
フローチヤートである。

第５図は、本発明による瞳孔寸法変化率測定要
領を示すフローチヤートである。

第６図は、本発明によるサイド照明要領を示す
簡略的フローチヤートである。

第７図は、本発明による比較要領を示す全体的
フローチヤートである。

第８図は、本発明の装置の電気的および光学的
特徴を示す概略図である。

第９図は、第８図示の装置に使用される検視ス
クリーンの平面図である。

第１０図は、第３図示の装置の一実施例の機能
的ブロツク線図である。

第１１図は、第１０図に示す照明制御回路の例
示図である。

第１２図は、第１０図に示すプロセツサの作動
要領を示すフローチヤートである。

好適実施例の説明 全体的説明 第１図は、虹彩２０および瞳孔３０の特色の
詳細を示す眼１０の概略図である。図示のよう
に、眼１０は、人間の眼であるが、その他の動
物の眼も、これに類似する構造を有しているた
め、本発明の方法で識別できる。

図示のように、瞳孔３０は、黒色の受光オリ
フイスであるが、虹彩２０は、種々の色相にで
きるため、不規則に要素形成できる。

虹彩２０と瞳孔３０には、機能面で密な相関
性がある。すなわち、虹彩２０の機能は、瞳孔
３０の寸法を調節することであるため、色素形
成に関する虹彩２０の可視特色の他に、多数の
可視特色が、虹彩２０によつて成される運動に
関与することにより、瞳孔３０を収縮開散させ
ている。

一般に、虹彩２０は、周囲の環状領域である
毛様体部２２と、瞳孔３０との堺をなす環状領
域である瞳孔部２４に分けられる。また、虹彩
２０の組織は、軟かくてゆるく編まれており、
瞳孔に入つて眼１０の網膜上に射す照明は、虹
彩２０の筋肉を調節して瞳孔３０の寸法を変え
ることにより、瞳孔３０に入る光の量を調整す
るが、瞳孔の寸法の変化は、不随意反射の結果
であり、意識的に調整できるものではない。

虹彩２０の色素関連特色としては、ホクロ、
ソバカス又は母斑として知られている色素斑２
６、および陰窩２８がある。色素斑２６は、虹
彩２０の可視表面に有色細胞が偶発的に集中し
たものであり、一般に、毛様体部２２に出現す
るが、その色は黒味がかつており、最も暗い茶
色の虹彩２０より暗い色ある。

一般に、色素斑２６の数、位置および色は、
非常に安定している。一方、陰窩２８は、色素
斑２６とは異なり、虹彩２０の色素沈着および
表面構造に関連している。虹彩２０は、肉眼で
見える前層、およびその背後にある暗色の後層
で構成されている。

前層の色素は、ほとんど白色といつて良い非
常に明るいものから、こげ茶色まで多様であ
る。前層が、非常に明るい色か白色である場
合、後層の色素によつて虹彩２０は青く見え、
また虹彩２０が相対的に明色である場合、その
相対的に薄い領域は、後層の暗色によつて若干
暗く見える。これらの暗色領域は、例えばはつ
きりと分界された陥凹に似ており、毛様部２２
と瞳孔部２４との境を成す小環３２に隣接する
陰窩２８に見られる。

虹彩２０の色素関連特色に加え、その他可視
特色が、瞳孔３０寸法調節機能に関連性があ
る。上記の小環３２は、毛様部２２と瞳孔部２
４との境を成すと同時に、瞳孔３０縁とほぼ平
行に走る隆線を形成する湾曲線を構成してお
り、虹彩２０の最も厚い部分である。

放射溝３４は、瞳孔３０付近を出発点として
小環３２を通過し、瞳孔３０の中心に対して放
射状に延びるが、虹彩２０前層では、疎性組織
を外向きに膨隆させるしわを成している。前記
疎性組織は、虹彩２０を開閉することにより、
瞳孔３０の寸法を変える放射溝３４の相対位置
は安定している。

同様に、同心溝３６は、疎性組織を外向きに
膨隆させるしわであるが、その形状は、瞳孔と
同心を成すほぼ円形であるため、放射溝３４と
は異なる方向に虹彩を開散収縮させることがで
き、通常、虹彩２０周囲付近の毛様部２２に見
られる。

眼１０は、上記の他に、色素または瞳孔寸法
調整とは無関係の特異な可視特色（図示せず）
を有している。老化または外傷により虹彩２０
に萎縮部が現れる結果、「虫喰い」組織になる。
また虹彩にツモールができたり、虹彩を水晶体
に連絡する連絡系が、先天発生することもあ
る。

眼１０の最も顕著な可視特色は、瞳孔３０で
ある。第１図に示すように、瞳孔３０の形状は
正確な円形ではなく、円形からの偏位性が可視
特性になる。瞳孔３０の縁にある虹彩２０の外
層の突出部は、通常、こげ茶色の色素襞縁３８
である。

上記のように、本発明は、眼の虹彩が特異的
であり、かつ経済的に安定していることから、
これを識別に利用できるという発見に基づいて
いる。

虹彩、特に、その前層の詳細構造には、同じ
のがなく、しかも一卵性双生児のみならず、同
一人物の左右の眼の虹彩も互いに相違してい
る。さらに、虹彩の見かけの特定詳細部分は、
照明レベルおよび方向によつて著しく変化する
が、その基本的な有義特色は極めて安定してお
り、時間が経過しても変わらない。

上記の萎縮部等の経時的に進行する特色でさ
せ、通常、その速度は、ゆつくりであるため、
虹彩の像を更新すれば、相当時間にわたる識別
が可能となる。

このような特色が、突然または急激に変化す
ると、個人の識別は出来なくなるが、眼病の可
能性を告知できる。含括的にみて、虹彩および
瞳孔の可視特色を眼の識別に利用できる。

本発明の方法の概略は、虹彩および瞳孔の可
視特色から眼を識別する際の基本的機能を示し
た第２図のフローチヤートから明らかである。

ブロツク４０に示すように、第１機能は、眼
に光を当てることである虹彩２０および瞳孔３
０の可視特色は、照明いかんで変化するため、
まず眼に光を当てて、一連の所望特色を獲得す
る。次に、ブロツク５０で所望特色を含む虹彩
２０および瞳孔３０の像を撮る。ブロツク６０
で、前記像を記憶された像情報と比較して、眼
を識別する。

第３図は、本発明の装置の主要機能素子を示
すブロツク線図である。

照明手段７０は、観察下で眼１０に所望特性
を持たせる光を出す。眼１０が与えられた照明
に反応するため、虹彩２０および瞳孔３０は、
特徴的な形状を呈する。また、撮像手段８０
は、虹彩２０からの反射光を受けて虹彩２０お
よび瞳孔３０の像を撮る。次に、該像を比較手
段９０によつて記憶像情報と比較して、眼を識
別する。

上記基本原理から、虹彩および瞳孔の状態か
ら眼を識別する多様な方法および装置を提供で
きる。

識別方法 種々の本発明による実施例を、虹彩および瞳
孔からの眼の識別工程の実施ステツプの順序を
説明するフローチヤートである第４図乃至第７
図に示す。

第４図は、基本的方法を示しており、瞳孔を
操作して、少なくとも一つの所定撮像寸法にす
る。

ステツプ（42）で、瞳孔を明暗いずれか一方
の極値照度で照明するが、値地については、装
置の能力によつて決定するか、または一連の直
進ステツプによつて達成できる。例えば、照度
を、中位レベルからこれ以上の照度にしても、
瞳孔の寸法が小さくならない数値まで徐々に上
げていくことができる。しかし、瞳孔寸法が、
像をとろうとする最大または最小所定寸法より
大きくなるかまたは小さくなるまで、瞳孔を動
かした方が効率が良い。この極値照明から、瞳
孔を、撮像に適した所定寸法まで操作できるよ
うになる。

ステツプ（44）で、瞳孔をステツプ（42）終
了後の寸法から第１所定寸法まで操作する。最
暗照度で照明したとすると、ステツプ（44）
で、瞳孔が所定寸法に収縮するまで、照度を上
げていく。前記所望寸法達成後、ステツプ
（52）で撮像して、これを記憶させ、後続の比
較に備える。

次に、ステツプ（54）で得られた像のカウン
トである数字ｎが、撮像に要する所定寸法の数
字Ｎより大きいか、またはこれに等しいかを決
定する。noの場合は、ステツプ（46）で得ら
れた像のカウントｎをインクリメントしてか
ら、ステツプ（44）（52）および（54）を繰り
返して、次の所定寸法に備える。全所定寸法像
の形成後、ステツプ（54）で、ｎがＮに等しい
か否かを決定し、ステツプ（62）で像を比較す
る。すなわち、ステツプ（62）では、Ｎ個の所
定寸法おのおので撮つた像を同一の所定瞳孔寸
法になるように照明された眼から得られた記憶
像情報と比較する。

第４図の基本方法には、種々のバリエーシヨ
ンを持たせることができる。

例えば、照度低下時に、瞳孔が達した最大寸
法を第１所定寸法として処理することにより、
ステツプ（42）後に撮像する。瞳孔の最大寸法
が、長時間にわたつて、比較的一定である場合
は、この寸法は、眼の記述子として有益であ
る。

第５図は、本発明の基本方法で実施できる別
の変形例であり、瞳孔の２所定寸法間変化率を
測定する。

ステツプ（142）で、光源から眼の網膜に光
を当て、反射作用から瞳孔を寸法を調節する。
次に、ステツプ（144）で、光源位置または強
さを調整して、第１所定瞳孔寸法を得る。すな
わち、光の強さを変える代わりに、光源を網膜
中心域に光を当てる中心位置から、瞳孔を通る
角度で、網膜の周囲付近に光を当てる斜め位置
まで（またはこの逆）移動させる。

ステツプ（144）で位置調節する毎に、ステ
ツプ（146）で第１所定寸法が得られたか否か
を決定する。得られない場合は、ステツプ
（144）で再度位置調整をし、第１所定寸法が得
られるまでこのループを繰り返す。

第１所定寸法取得後、ステツプ（148）で、
網膜照度を所定割合で変更するが、これは、ス
テツプ（150）で第２所定寸法達成を決定する
まで続けられる。次に、ステツプ（152）で、
所定割合で第１所定寸法から第２所定寸法に移
行する際の所要時間から変化率を測定するが、
この測定を、第１、第２所定寸法時間の寸法変
更、およびステツプ（148）で照度を変える特
定の所定割合に関連づけすることもできる。

得られた数値から眼を識別するが、瞳孔寸法
変化率は、反射作用が感情および麻薬等で鈍く
なつた個人については、まちまちになる可能性
があるため、瞳孔直径変化率は、あくまで二次
的な識別指度手段にすぎない。

第４図のステツプを若干修正するだけで、第
４図および第５図方法を簡単に組み合わせるこ
とができる。まず、ステツプ（44）を実行し
て、第１所定寸法を得ることができるが、これ
は、第５図のステツプ（144）および（146）に
相当する。ステツプ（52）（54）および（46）
完了後、所定割合で照度を変えることにより、
ステツプ（44）を再実行して、第２所定寸法を
得るが、これは、第５図のステツプ（148）及
び（150）に相当する。次に、ステツプ（52）
で撮像するとともに、ステツプ（152）で瞳孔
寸法変化率を決定する。

第６図は、類似要領で第４図のステツプ
（52）に組込むことにより、仰角依存特色をよ
り強いコントラストで示す虹彩を得るためのル
ーチンであり、複数の斜め位置から虹彩を照明
することにより行なわれる。

各位置から照明するには、相対的に単色であ
る光源を設け、当該光源の色を欠いた仰角依存
特色を有する陰影を形成する。ステツプ（250）
で対応する単色光源の色ｍを用いて、位置ｍか
ら照明することにより、色ｍなし陰影を形成
し、ステツプ（252）で陰影像を撮る。次に、
ステツプ（254）で、ｍがＭ（虹彩照明位置の総
数）に達したか否をを試験する。

noの場合は、ステツプ（256）でｍをインク
リメントし、ｍ＝Ｍになるまで、ステツプ
（250）（252）および（254）を含むループを繰
り返す。ｍがＭに達したら、ステツプ（258）
で陰影像を処理して、基準像との比較に備え
る。

第６図に示す方法は、特に、放射溝３４等の
仰角依存特色の撮像に有益であり、第１図から
分かるように、報射溝３４は、いずれの方向に
も放射状に延び得るため、いずれか一方向から
照明すれば、該照明方向に方向に対して直角に
延びる報射溝３４については、高品質の陰影像
が得られるが、照明方向と平行して延びる報射
溝の陰影像の品質が低下する。したがつて、報
射溝３４の最も良い像を形成するには、処理ス
テツプ（258）で多数の陰影像を形成し、これ
らを組合せる。

ステツプ（64）における同一瞳孔寸法を有す
る像の比較は、種々の要領で実施される。直進
方法では、基準像を、従来型ビデオカメラ等の
走査カメラから得られる画素単位像として、記
憶し、２像を画素毎に比較して、その同一性を
決定する。比較については、２像間の全体的濃
度の違いを考慮した方法で行なう。

この比較法方法は、実施し易いが、整合つま
り一致性に対して、極端に敏感である。すなわ
ち、２つの像に示された眼が、同一寸法であ
り、かつ同一要領で位置決めされている場合
は、試験しても、２像が同一眼のものであると
いう結論しか得られない。従つて、整合に余り
感応しない比較アルゴリズムを実施する方が良
い。

上記のような比較アルゴリズムとしては、多
くの異形を有する相関アルゴリズムがある。

各種の瞳孔重心を決定するアルゴリズムに基
づき、２像位置決めの際のずれをなくせる。こ
れらアルゴリズムを組合わせることにより、整
合感応度を低減できる。

その他の比較方法として、光信号による方法
がある。ヘヒト、ヨツト（Hecht、Ｊ）著「ラ
イト・モジユレタターズ・ヘルプ・クランチ・
イメージ・データ」（Light Modulators Help
Crunch Image Data）ハイ・テクノロジー
（High Technolgy）、第５巻第１号（1985年１
月）（P69−70、P72）には、本発明に適用し易
い光学的比較方法が示されている。

第７図は、本発明に適用できる別の比較方法
を示す。

ステツプ（64）で第４図のステツプ（52）等
で得られた像から記述子を抜き出す。記述子の
一例としては、放射溝３４の角変位および長さ
がある。別の記述子としては、瞳孔３０または
色素襞縁の形状があるが、その他については、
色素斑２６、陰窩、および萎縮部、ツモール、
先天性連絡糸等の異常特色の位置および寸法に
関連して得られる。

同様に、小環３２および同心溝３６等の円形
特色については、それぞれの記述子で記述でき
る。次に、ステツプ（66）で前記記述子を基準
像と比較する。虹彩２０および瞳孔３０のある
種の特色は、数学的に記述し易いため、この比
較方法は、効果的で、しかも整合に感応しな
い。次に、記述子を抽出する多数のアルゴリズ
ムを説明する。

種々の型の装置により、本発明および上記方
法を実施できる。後で、これら機能を果たす回
路装置の一例を説明する。

識別の装置 上記のように、本発明による虹彩認識に要す
る装置については、多様形状にすることができ
るが、照明手段７０、撮像手段８０および比較
手段９０を含む主要機能素子は、第３図のよう
になる。

第８図は、眼を照明して撮像する装置を示し
ている。この装置は、照度制御用の簡単な電気
回路、および眼１０で見た注視標的７１の像
と、カメラに映つた虹彩２０および瞳孔３０の
反射像とが、概ね共軸を成す光学装置を有して
いる。

照準目的で注視した標的像を、視軸１６と同
心的に形成するとともに、像を視軸の遠方でと
らえると、ひずみが発生して、適宜処理で補償
しなければならないため、カメラ８４で、視軸
１６と同心的またはほぼ同心的に反射像を捕え
ることが好ましい。虹彩２０を再度斜め照射し
て、仰角依存特色の良質陰影を形成する。

第８図の方式では、光源は、可変抵抗器７２
ｃを介して直列接続され、電気的に制御された
分圧器で構成できる電源７２ｂから受電するフ
イラメント７２ａである。フイラメント７２ａ
の放出光は、レンズ７３で視準され、適宜形状
の標的７１を照明する。

次に、標的７１像を可動レンズ７４で焦点合
せし、モニタビームスプリツタ７６を介して、
軸方向ビーム分割面８２に送り、中央鏡面部８
２から、瞳孔３０を通して、網膜１２に反射さ
せる。

第８図に示す光学系は、標的７１を眼１０か
らの所望の見通し距離に設置する手段を有して
いるため、標的７１が、種々要領で屈折して見
える。

例えば、角膜１４の空中界面で、光線はかな
り屈折し、しかも被験者毎に異なる要領で屈折
する。標的７１が、網膜１２と光学的に結合す
るまで、レンズ７４を標的に近づけたり、標的
から遠ざけることにより、見通し距離を必要に
応じて調整する。

非点収差を補償する必要がある場合は、レン
ズ７４を周知の型の可変球面円柱レンズ系にす
ることもできる。このようにすると、第８図に
示すように、標的７１の各地点から出された光
が、網膜１２の対応地点に集光する際に、標的
７１は、網膜１２と光学的に結合される。

こうして、レンズ７４を調節して、標的７１
からの光を収束発散させることにより、眼１０
の光学系を補償する。

斜傾光源７８ａ，７８ｂは、可変抵抗器（図
示せず）によつて、フイラメント７２ａと類似
要領で制御される。虹彩は、拡散反射体であ
り、虹彩に対して垂直方向の反射光の量が、光
の入射角の余弦として変化する余弦法則に従つ
て光を反射させるため、得られる反射光は、斜
傾光源７８ａ，７８ｂの位置決めによつて異な
る。

軸方向ビーム分割面８２は、標的７１の像を
レンズ７４から眼１０に向けるとともに、虹彩
２０の反射像をカメラ８４に伝送するという２
つの機能を果たす。

一定比率の縮図ではない第８図の配列では、
ビーム分割面８２は、ガラス等の透明薄板であ
り、その上に鏡８２ａを形成して、像反射を行
なう。鏡８２ａは、微視的に薄い金属等の反射
性被膜または外被で構成され、眼１０側の分割
面８２中央部に設けられて第１鏡面を形成して
おり、例えば、楕円形状を成している。標的７
１の反射像は、瞳孔３０を通して網膜１２に導
かれ、瞳孔寸法を調節する。

眼１０から発散する虹彩２０反射光は、鏡８
２ａを包囲する分割面８２の透明領域を通過す
る。しかし、鏡８２ａは、面８２中央に不透明
領域を設けることにより、角膜からの強い標的
像反射光がカメラ８４に入らないようにしてい
る。反射標的像は、カメラ８４視界で最も明る
い物象であるため、虹彩２０および瞳孔３０像
のノイズをかなり低減する。

モニタビームスプリツタ７６は、鏡８２ａ等
で反射される角膜１４からの強い反射像を形成
するが、これを利用して、公知の要領で眼を位
置決めできる。眼を適切に位置決めすると、虹
彩２０および瞳孔３０の標準化像を形成できる
とともに、標的像の強い反射光がカメラ８４ま
で届かないようなる。

第９図は、周辺点８８ａおよび中心点８８ｂ
を付したカメラ８４、スクリーン８６を示して
いる。

図示のように、周辺点８８ａを使用して、瞳
孔３０寸法を測定する。瞳孔３０の周界が各周
辺点８８ａに触れると、瞳孔３０は動かされ
て、撮像に要する所定寸法になる。中心点８８
ｂを使用することにより、寸法を適切にテスト
できるように瞳孔３０を整合できる。

第９図に示すように、スクリーン８６にマス
目を入れることにより、瞳孔３０が周辺点８８
ａに達しない場合に、その寸法決定を補助でき
る。

この代わりに、ラーソン（Larson）に公布
された米国特許第3966310号明細書に開示され
ているように、スクリーン８６に同心マーキン
グを施すことができる。

第８図および第９図から分かるように、カメ
ラ８４と目１０との距離を固定することによ
り、標準化像を形成する必要があるが、これ
は、額を押し当てる頭ささえ（図示せず）を設
けることにより可能になる。

頭ささえには、眼１０の周囲空間を暗くする
適切追加面を設けることができ、これにより、
網膜１２への照明照度がゼロに近い状態が得ら
れる。

第８図および第９図に示すシステムを手動操
作することにより、周辺点８８ａに達する所定
瞳孔寸法を得ることができる。

まず、可変抵抗器７２ｃを、フイラメント７
２ａを効果的にオフにする最高値に手動調節す
る。斜傾光源７８ａ，７８ｂを付勢して、虹彩
２０を所望程度照明する。次に、標的７１像が
網膜を照らし始めるまで、可変抵抗器７２ｃの
抵抗値を徐々に下げて行く。スクリーン８６を
見ると、フイラメント７２ａからの照明が強ま
るに従つて、瞳孔寸法３０が小さくなつていく
ことが分かる。

スクリーン８６を見て、瞳孔３０周辺部が周
辺点８８ａに触れたら、カメラ８４を作動させ
て虹彩２０および瞳孔３０像を撮る。さらに、
スクリーン８６の点により所定寸法が示されて
いる場合は、瞳孔３０の付加的所定寸法が、ス
クリーン８６に現われ、カメラ８４作動時に撮
像されるまで、可変抵抗器７２ｃを調整し続け
る。

第８図の光学系については、本発明の適用範
囲内で、種々に修正できる。例えば、透明なビ
ーム分割面８２に、中央鏡８２ａを設ける代わ
りに、互いに対向配置された２個のプリズム、
または半銀メツキ鏡その他の一部反射綿により
ビーム分割面を画成する。

しかし、このような構成にすると、第８図構
成に比して、視準光の強さおよび反射像の強さ
が著しく損われる。したがつて、上記構成が望
まし場合は、第１１図に関連して以下に説明す
るように、虹彩２０照明手段を追加することが
適切である。

第１０図は、第３図に示す機能を実施する電
気的構成素子のブロツク線図である。

図示の虹彩認識システム１００は、照度制御
回路１７０、カメラ１８０およびプロセツサ１
９０から成つている。前記制御回路１７０およ
びカメラ１８０は、プロセツサ１９０の制御下
で作動する。照度制御回路１７０は、制御信号
に応答して眼１０を照明することにより、瞳孔
３０の寸法を調整すると同時に、虹彩２０およ
び瞳孔３０の反射像を送り出す。

ビデオカメラであつてもよいカメラ１８０
は、前記反射像を受け、これをプロセツサ１９
０用の像信号に変換する。次に、プロセツサ１
９０は、像信号を基準像と比較することによ
り、人間を識別する。

第１１図は、虹彩認識システム１００の照明
系の詳細図である。

図示のように、制御回路１７０は、光源１７
２，１７４，１７６，１７８を制御する。一般
に、これら光源の寸法を最大限小さくして、眼
１０からの反射像のノイズを最小にする必要が
ある。

第８図に関連して説明したように、網膜１２
を照明する光源１７２は、注視標的７１および
ビーム分割面８２ごしに行なつて視線が集まる
標的像を形成することにより、線列状態になつ
て撮像に備える。

標的像は、好ましくは、瞳孔寸法を小さくす
る調節を阻止する遠隔物体である。標的像から
の光線を、相対的に密に視準するとともに、小
角度に対するようにすることにより、より臨界
的な集中線列を得るか、または虹彩の付加的照
明が望ましい場合は、ゆるめに視準化できる。

また、眼１０の視力に左右されるが、他平面
背景の指定部分と整列させる必要がある一平面
で、標的像を十字線のように複性にすることに
より、瞳孔を線列させることもできる。

この代わりに、偏光リング視覚装置を用い
て、眼１０の屈折に関係なく、網膜に同心円を
形成することができる。標的像が明かるすぎる
と。瞳孔３０寸法を小さくするため、過度に明
かるくする必要はない。

上記のように、標的像を用いて、瞳孔３０を
線列させることにより、最適撮像に備えること
ができるが、さらに、フイードバツク回路およ
びサーボ制御機構を用いて、虹彩２０とカメラ
１８０の相対位置を調整する自動線列システム
を設けることができる。この位置調整は、回転
鏡、平行平板、またはリスリー（Risley）プリ
ズム等のプリズム装置で達成される。この代わ
りに、頭ささえ（図示せず）を移動することに
より、頭部を配向できる。

第１１図に示す照明システムは、上記光源１
７２の他に、斜傾光源１７４，１７６，１７８
を備えている。上記のように、各光源１７４，
１７６，１７８は、相対的に単色である光ビー
ムを出すため、それらの斜傾配置から得られる
陰影は対応色を欠いており、後続の陰影像処理
を容易にする。各光源１７４，１７６，１７８
を、LEDまたはソリツドステートレーザー等
の相対的単色光源で達成できる。

第１１図は、３個の光源を、互いに約120°ず
らして設けた構成を示しているが、光源の数お
よび相対的角度位置を種々の要領で変更できる
とともに、その他の構成を用いることにより、
虹彩２０の仰角依存特色に関する付加情報を入
手できる。

例えば、１台以上のカメラ、または複数位置
間を移動して、三次元情報を集める単一カメラ
１２０を設けることができる。レーザー写真術
等のレーザー関連技術、および機械あるいは電
光技術による飛点走査を含むその他撮像手段を
用いることができる。

第１２図は、第１０図のプロセツサ１９０の
作動要領を示すフローチヤートである。

まず、ステツプ（342）で、プロセツサ１９
０を初期化して適宜記憶内容を与えるととも
に、プログラムを所望に応じてロードする。さ
らに、初期化の一部として、プロセツサ１９０
は制御信号を出し、カメラ１８０を始動させる
とともに、照度制御回路１７０に制御信号を送
り、入手可能な極限照度で、光源１７２が網膜
１２を照明できるようにする。さらに、斜傾光
源１７４，１７６，１７８を付勢して、十分に
照明することにより、カメラ１８０が瞳孔３０
像をプロセツサ１９０に送れるようにする。

ステツプ（344）で、瞳孔の極限寸法を得た
ら、ステツプ（346）で光源１７２からの照明
を得たら、徐々に強めることにより、寸法範囲
にわたつて瞳孔を操作する。強さを増す度に、
ステツプ（348）で瞳孔寸法を測定するととも
に、ステツプ（352）で、測定寸法が、所望の
所定寸法Xnに等しいか否かチエツクする。

最初の繰り返しの場合は、ステツプ（346）
（348）（352）を含むループを所望に応じて、再
度繰り返すと、第１所定寸法X₁が得られる。
また、斜傾光源３７４，３７６，３７８を、同
時か、または第６図に示すような要領に従つ
て、順次付勢することにより、虹彩２０および
瞳孔３０の像を撮るが、瞳孔３０の収縮を最小
にする要領で付勢する必要がある。このため光
源１７２からの照明を強める前、またはその最
中に付勢する必要がある。

次に、ステツプ（362）で、上記像からｎ番
目の組記述子を抽出する。瞳孔寸法がX₁であ
る場合に得られた像については、第１記述子が
得られる。次に、ステツプ（346）で、ｎをテ
ストして、これが、Ｎ（得られる組記述子の総
数）に等しいか否かを決定する。等しくない場
合は、ステツプ（366）でｎをインクリメント
するとともに、ステツプ（346）（348）（352）
（354）（362）（364）を含むループを反復して、
ｎの次の値に備える。ステツプ（346）で、ｎ
＝Ｎになるまで、上記ループを繰り返す。

ｎ＝Ｎになると、ステツプ（368）で得られ
た組記述子を、１組以上の基準記述子と比較す
る。眼１０が、集団のうちの１人のものである
か否かの決定を目的とする場合は、ステツプ
（362）で各組記述子を、前記集団の全構成員の
対応する得られた各記述子と比較する。一方、
単に眼１０が特定個人のものであることを確認
することを目的とする場合は、ステツプ（362）
で得られた組記述子を、例えば、クレジツトカ
ード、身分証明書、その他の識別文証、または
アクセスしたコンピユータ・システムの記憶装
置に記憶されている前記個人の対応する組記述
子と比較するだけで良い。

ステツプ（368）完了後、虹彩認識システム
１００のオペレータに、眼１０の識別の有無を
適宜要領で知らせて、第１２図に示す動作を完
了する。この時点でオペレータは、第１２図工
程を繰り返すことにより、別の虹彩認識の開始
を選択できる。

プロセツサ１９０は、ステツプ（362）で記
述子を抽出して、多様なアルゴリズムを実施す
る。

この種の多数のアルゴリズムは1982年、ニユ
ージヤージー州エングルウツドクリツフズのプ
レンテイスホール発行のコンピユータ・ビシヨ
ン（Computer Vision）におけるバラード、
デイー・エイチ（Ballard、D.H）およびブラ
ウン、シー・エム（Brown、C.M）によるも
の、1973年、ニユーヨークのワイリー社発行の
パターン・リコグニシヨン・アンド・シーン・
アナリシス（Pattern Recognition and Scene
Analysis）におけるドウダ、アール・オー
（Duda、R.O.）およびハート、ピー・イー
（Hart、P.E.）によるもの、および1982年、ニ
ユーヨークのアカデミツク・プレス発行のデイ
ジタル・ピクチヤー・プロセツシング
（Digital Picture Processing）におけるロー
ゼンフエルト、アー（Rosenfeld、A.）による
ものがあるが、これらアルゴリズムの多くは、
差分演算子等の古典的数学技術を用いて、選択
点の微分方程式を取つて、変化率をテストする
とともに、マスク突き合せを行なうか、または
種々の配向で表面を、公知の形状に合わせる。

この種の上記その他のアルゴリズムは知られ
ているが、虹彩および瞳孔の特異性に適用され
たことはない。

瞳孔の位置、寸法および円形偏位度から、多
くの記述子が得られる。

例えば、突発的灰色レベル変化を検出する境
界線または端線検出アルゴリズムを用いて、瞳
孔を検出できる。瞳孔寸法測定アルゴリズムの
実施方法は、例えば、イシカワ（Ishikawa）
その他に付与された米国特許第3598107号、お
よびスターク（Stark）その他に付与された同
第3533683号等の明細書に開示されている。

曲率等の特性に従つて、変換スペースに曲線
をマツピングする円検出用のホウ（Hough）
変換アルゴリズムを、検出すべき境界線または
端線に使用できる。

この代わりに、受信像を閾値アルゴリズムに
かけてから、バラード（Ballard）およびブラ
ウン（Brown）の論文に記された小斑点着色
アルゴリズム等の領域成長または集合アルゴリ
ズムを実行することにより、強さが閾値以下で
ある最大画素結合領域を発見できる。

瞳孔は中央にあるため、像中央の暗画素から
始めて、瞳孔境界線（これを越えた隣接要素は
暗色ではない。）に達するまで、漸進的に隣接
する暗画素を集合することにより、領域を外向
きに成長させることができ、これによつて、瞳
孔中心をその境界線から決定できるため、瞳孔
の寸法と位置とを測定できる。これは、例え
ば、暗領域を通つて、多数の半径方向に薄片を
取り、最大直径を選択することにより行なわれ
る。

例えば、最大直径が境界線の切欠部その他の
凹凸部に延びる等して、真の直径になり得ない
という可能性を排除するため、中心から境界線
にいたる目の最小総数を取り、これを、次に大
きい直径の目の最小総数と比較する。目の総数
が最小になる中心および半径は、瞳孔境界線に
最も酷似する円を画成し、また目の残余総数
は、瞳孔の円形からのいずれの定量的尺度、す
なわち、瞳孔の「賞点」（figure of merit）に
なるが、これは有益な記述子になる。

また、報射溝の特性によつて記述子を得るこ
とができる。瞳孔中心から、放射溝の放射精度
が得られる。線検出アルゴリズムと、縞または
太陽検出アルゴリズムとを用いて、放射溝の位
置を示し、次に、放射精度を示す差分の目の総
数を得ることにより、放射溝を、中心から放射
状に進む進直線と比較する。

完全に直線を成すもの以外のある種の溝は、
例えば、それぞれが、おおむね放線を成し、非
放線ジヨグ（jog）によつて結合された２つの
オフセツト部分を有している。溝の覆いに要す
る縞の幅を決定することにより、溝厚を測定で
きる。さらに、直線を検出するホウ（Hough）
変換アルゴリズムを適用して、放射溝の長さ、
角位置および方向等の記述子が得られる。

また、縁検出アルゴリズムおよび曲線検出用
のホウ（Hough）変換アルゴリズムを用いて、
同心溝を検出記述できる。

同様に、縁検出アルゴリズムおよびチエイン
符号化アルゴリズムを用いて、小環およびこれ
に沿つた陰窩の輪郭を記述できる。さらに、よ
り効果的な方法として、マツチング
（matching）すなわち整合目的のため、これら
輪郭沿いの高曲率地点の位置を求め、記述でき
る。

ドウダ（Duda）およびハート（Hart）の論
文に記載されているように、閾値決定アルゴリ
ズム、領域成長アルゴリズム、および重心と低
位中心モーメントとを求めるアルゴリズムを、
この順序で用いることにより、単離陰窩を記述
できる。

灰色レベルが、相対的に一定である区域の高
コントラストスパイクを検出する斑検出アルゴ
リズムは、小さい色素斑を検出する。さらに、
一般的には、瞳孔を測定する上記のようなアル
ゴリズムを用いることにより、色素斑その他こ
れに類する特色の位置および低位中心モーメン
トを求めることができ、また、ある特色の輪郭
に沿つた、高曲率点についても検出および記述
が可能である。

最後に、バラード（Ballard）およびブラウ
ン（Brown）の論文に記載されているように、
３次元RGB（赤−緑−青）色空間のヒトトグラ
ム（histogram）を求めるアルゴリズムによ
り、虹彩の色が分かる。すなわち、そのピーク
が色の記述子になる。

上記の通り、本発明の適用範囲内で、第８図乃
至第１２図に示す実施例を種々の要領で修正でき
る。

プロセツサ１９０は、適宜の要領で照度制御回
路１７０およびカメラ１８０の動作を制御して、
処理用の像を得る。例えば、プロセツサ１８０
は、カメラ１８０から出される像を常時受信して
処理することにより、照度制御回路１７０で、適
宜、照度を決定する。同時に、瞳孔をある所定寸
法にして撮像したい場合は、プロセツサ１９０
で、照度制御回路１７０を制御することにより、
カメラ１８０で完全な処理像を撮る間の照度を、
一時的に一定に保つ。

複数の好適実施例に関連して、本発明を説明し
たが、その他多くの変形および修正を加え得るこ
とは勿論である。従つて、本発明を、特定の開示
ではなく、添付の請求の範囲よつて限定する方が
好ましい。