虹膜认证装置、虹膜认证方法、计算机程序和记录介质与流程

1.本发明涉及虹膜认证装置、虹膜认证方法、计算机程序和记录介质。


背景技术：

2.这种类型的装置具有的技术问题在于，如果对象者的虹膜(即，被摄体)和相机之间的距离在成像期间发生变化，则难以将图像聚焦地成像。针对这个问题，例如，提出了一种装置，其通过在光轴方向上移动相机的镜头以在预定的多个聚焦位置中的每一个聚焦、然后从多个图像选择被估计为聚焦的一个图像来将多个图像成像；并进行虹膜认证(参见专利文献1)。专利文献2和3被列为其他相关技术。
3.引文列表
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利申请公开no.2017-083962
6.专利文献2：日本专利申请公开no.2010-258552
7.专利文献3：日本专利申请公开no.2008-052317


技术实现要素：

8.技术问题
9.在专利文献1所描述的技术中，即使最初成像的图像是聚焦图像，也直到成像了多个图像才进行虹膜认证。因此，专利文献1中描述的技术存在虹膜认证所需的时间变得相对较长的技术问题。
10.本公开是鉴于上述问题而做出的。本公开的目的在于提供一种能够减少虹膜认证所需时间的虹膜认证装置、虹膜认证方法、计算机程序和记录介质。
11.问题解决方案
12.本公开的虹膜认证装置的一个方面是一种虹膜认证装置，用于基于对象者的虹膜图案来对对象者进行认证，该虹膜认证装置被提供有：成像设备，该成像设备进行成像处理，所述成像处理用于在改变焦点位置的同时逐次输出被成像的图像；以及，确定设备，该确定设备在成像设备完成成像处理之前开始用于确定图像是否为聚焦图像的聚焦确定。
13.本公开的虹膜认证方法的一个方面是一种虹膜认证方法，用于在具有成像设备的虹膜认证装置中基于对象者的虹膜图案来对对象者进行认证，该虹膜认证方法包括：成像设备进行成像处理，所述成像处理用于在改变焦点位置的同时逐次输出被成像的图像；以及，在成像设备完成成像处理之前开始用于确定图像是否为聚焦图像的聚焦确定。
14.本公开的计算机程序的一方面使计算机执行如上所述的虹膜认证方法的一个方面。
15.本公开的记录介质的一方面是一种记录介质，其中记录了如上所述的计算机程序的一个方面。
16.效果
17.根据如上所述的虹膜认证装置、虹膜认证方法、计算机程序和记录介质中的每一个的一个方面，可以减少虹膜认证所需的时间。
附图说明
18.图1是示出实施例的虹膜认证装置的整体配置的框图。
19.图2是示出实施例的虹膜认证单元的硬件配置的框图。
20.图3是示出在该实施例的虹膜认证单元中提供的cpu中实现的功能块的框图。
21.图4是示出实施例的虹膜相机的焦点位置的移动范围的概念的概念图。
22.图5是示出实施例的虹膜认证装置的操作的流程图。
23.图6是示出施加到液体镜头的施加电压与成像定时之间的关系的示例的图。
24.[图7是示出在实施例的第三变型的虹膜认证单元中提供的cpu中实现的功能块的框图。
[0025]
图8是示出应用示例的虹膜认证系统的配置的图。
具体实施方式
[0026]
将参考附图描述虹膜认证装置、虹膜认证方法、计算机程序和记录介质的实施例。这里，在虹膜认证中，基于对象者的虹膜图案来进行对对象者的认证。作为一种甜甜圈形状的组织的虹膜对于每个人都有一个非常复杂和固有的图案。人的虹膜直径约为1厘米。为了使用其中对虹膜成像的图像进行虹膜认证，期望以例如大约50m/px的成像放大率对虹膜成像。如果对象者(换言之，被摄体)在成像期间由于例如反射运动等而轻微移动，则虹膜可能失焦。因为成像放大率越大，景深越窄。下面将通过使用即使对象者轻微移动也能进行虹膜认证的虹膜认证装置1来描述虹膜认证装置、虹膜认证方法、计算机程序和记录介质的实施例。
[0027]
(配置)
[0028]
将参考图1描述本实施例的虹膜认证装置1的整体配置。图1是示出实施例的虹膜认证装置1的整体配置的框图。
[0029]
在图1中，虹膜认证装置1被配置为包括虹膜认证单元10和虹膜相机20。虹膜相机20被安装使得当虹膜认证的对象者处于预定地点(例如，在由脚印标记指定的位置、在要坐的位置等)时可以适当地将对象者的眼睛区域成像。顺便提及，虹膜相机20对应于稍后描述的附记中的“成像单元”的示例。
[0030]
将参考图2描述虹膜认证单元10的硬件配置。图2是示出实施例的虹膜认证单元10的硬件配置的框图。
[0031]
在图2中，虹膜认证单元10包括cpu(中央处理单元)11、ram(随机存取存储器)12、rom(只读存储器)13、存储装置14、输入设备15和输出设备16。cpu 11、ram 12、rom 13、存储装置14、输入设备15和输出设备16经由数据总线17相互连接。
[0032]
cpu 11读取计算机程序。例如，cpu 11可以读取存储在ram 12、rom 13和存储装置14中的至少一个中的计算机程序。例如，cpu 11可以通过使用未示出的记录介质读取装置读取存储在计算机可读记录介质中的计算机程序。cpu 11可以经由网络接口从位于虹膜认证单元10外部的未示出的装置获取(即，读取)计算机程序。
[0033]
cpu 11通过执行读取的计算机程序来控制ram 12、存储装置14、输入设备15和输出设备16。在本实施例中，具体地，通过cpu 11执行读取的计算机程序在cpu 11中实现用于执行虹膜认证的逻辑功能块。换言之，cpu 11可以用作用于执行虹膜认证的控制器。
[0034]
在cpu 11中，如图3中所示，图像获取单元111、聚焦确定单元112、认证单元113和相机控制单元114被实现为逻辑功能块。稍后将描述图像获取单元111、聚焦确定单元112、认证单元113和相机控制单元114中的每一个的操作。顺便提及，聚焦确定单元112和相机控制单元114对应于稍后描述的附记中的“确定设备”和“控制设备”的示例。
[0035]
回到图2，ram 12临时存储由cpu 11执行的计算机程序。ram 12临时存储cpu 11在cpu 11执行计算机程序时临时使用的数据。ram 12可以是例如d-ram(动态ram)。
[0036]
rom 13存储由cpu 11执行的计算机程序。rom 13可以存储其他固定数据。rom 13可以是例如p-rom(可编程rom)。
[0037]
存储装置14存储虹膜认证装置1长期保存的数据。存储装置14可以作为cpu 11的临时存储装置。存储装置14可以包括例如硬盘装置、磁光盘装置、ssd(固态驱动器)和磁盘阵列装置的至少一种。
[0038]
输入设备15是从虹膜认证装置1的用户接收输入指令的装置。输入设备15可以包括例如键盘、鼠标和触摸面板中的至少一种。
[0039]
输出设备16是用于向外部输出关于虹膜认证装置1的信息的装置。例如，输出设备16可以是能够显示关于虹膜认证装置1的信息的显示装置。
[0040]
(操作)
[0041]
将描述如上所述配置的虹膜认证装置1的操作。首先，将参考图4描述虹膜相机20的操作。图4是示出了实施例的虹膜相机的焦点位置的移动范围的概念的概念图。
[0042]
如图4所示，虹膜相机20在其光轴上的位置p1和位置p2之间改变焦点位置的同时进行成像。更具体地，虹膜相机20在改变焦点位置以从位置p1逐渐接近位置p2的同时执行成像。此后，虹膜相机20在改变焦点位置以从位置p2逐渐接近位置p1的同时进行成像。该操作可重复执行或仅执行一次。不用说，虹膜相机20可以在改变焦点位置从位置p2逐渐接近位置p1的同时进行成像，然后在改变焦点位置以便从位置p1逐渐接近位置p2的同时进行成像。
[0043]
在本实施例中，特别地，虹膜相机20在成像期间不基于例如对象者t和虹膜相机20之间的距离来调整其焦点位置(即，焦点)。这是因为虹膜认证装置1假设对象者t由于例如反射运动等而略微移动。换言之，即使检测到在某一时刻在对象者t与虹膜相机20之间的距离，该距离也可能因下一时刻对象者t的轻微移动而发生变化。因此，虹膜相机20在改变焦点位置的同时对其中对象者t(严格地说，对象者t的虹膜)将存在的区域(例如，图4中位置p1和位置p2之间的区域)进行成像。
[0044]
虹膜相机20具有能够改变焦点位置的光学系统(例如，镜头，以下为方便起见，将这种光学系统称为“成像镜头”)。成像镜头可以包括能够通过沿着成像镜头的光轴方向物理移动来改变焦点位置的镜头。或者，成像镜头可以包括能够在不沿成像镜头的光轴方向移动的情况下改变焦点位置的镜头。液体镜头或液晶镜头等被列为能够改变焦点位置而不沿成像镜头的光轴方向移动的镜头。在本实施例中，将使用其中虹膜相机20具有液体镜头210作为成像镜头的示例进行描述。顺便提及，由于可以将现有的各个方面应用于液体镜
头，因此将省略对其的详细描述。虹膜相机20通过改变施加到液体镜头210的施加电压来如上所述改变焦点位置。
[0045]
接下来，将参考图5的流程图描述虹膜认证装置1的操作。在图5中，虹膜相机20在如上所述改变焦点位置的同时(换言之，在移动焦距的同时)进行成像(步骤s111)。顺便提及，虹膜相机20可以检测对象者t和虹膜相机20之间的距离，并且可以在检测到的距离变成预定距离时开始成像(即，开始启动步骤s111的处理)。在步骤s111的处理中成像的图像被输出到虹膜认证单元10(步骤s112)。
[0046]
与步骤s112的处理并行地，虹膜相机20确定焦点位置是否已经到达区域的焦点位置应该改变处的边界(对应于图4中的位置p1和p2中的每一个)(步骤s113)。在步骤s113的处理中，如果确定焦点位置未到达边界(步骤s113：否)，则执行步骤s111的处理。在这种情况下，在步骤s111的处理中，在与在步骤s111的先前处理中移动焦点位置的方向相同的方向上移动焦点。具体地，如果虹膜相机20在之前的步骤s111的处理中通过增加施加到液体镜头210的施加电压来移动焦点位置，则通过更多地增加施加到液体镜头210的施加电压来移动焦点位置。在另一种情况下(即，如果虹膜相机20在之前的步骤s111的处理中通过减小施加到液体镜头210的施加电压来移动焦点位置)，则虹膜相机20通过减小施加到液体镜头210的施加电压来移动焦点位置。
[0047]
在步骤s113的处理中，如果确定焦点位置到达边界(步骤s113：是)，则虹膜相机20反转焦点位置移动的方向(步骤s114)，且进行步骤s111的处理。具体地，如果虹膜相机20在之前的步骤s111的处理中通过增加施加到液体镜头210的施加电压来移动焦点位置，则虹膜相机20在随后的步骤s111的处理中改变以减小施加到液体镜头210的施加电压。在其他情况下(即，如果虹膜相机20在之前的步骤s111的处理中通过减小施加到液体镜头210的施加电压来移动焦点位置)，则虹膜相机20在步骤s111的后续处理中改变以增加施加到液体镜头210的施加电压。
[0048]
在虹膜相机20进行与步骤s111的处理至步骤s114的处理相对应的成像处理的同时(即，在成像处理完成之前)，虹膜认证单元10从图5的步骤s121的处理开始到步骤s131的处理。换言之，在虹膜相机20进行成像处理时，虹膜认证单元10进行从图5的步骤s121的处理到步骤s131的处理。顺便提及，如稍后将描述的，虹膜认证单元10可以从步骤s121的处理到步骤s122的处理(下文中，称为“单元处理”)重复进行多次。在这种情况下，虹膜认证单元10可以在虹膜相机20进行成像处理的同时多次进行所有单元处理。或者，虹膜认证单元10可以在虹膜相机20进行成像处理的同时进行多个单元处理中的一部分(例如，至少一个单元处理)，而虹膜认证单元10可以在成像处理完成后进行多个单元处理的剩余部分。
[0049]
具体地，已经经由图像获取单元111获取了从虹膜相机20输出的图像的聚焦确定单元112进行聚焦确定以确定获取的图像之一是否是聚焦的聚焦图像，即，是否一张聚焦图像(步骤s121)。顺便提及，由于现有技术可以应用于聚焦确定，因此将省略对其的详细描述。
[0050]
随后，聚焦确定单元112确定在步骤s121的聚焦确定中是否确定图像被聚焦(步骤s122)。如果在步骤s122的处理中确定图像未聚焦(步骤s122：否)，则聚焦确定单元112在改变作为聚焦确定的对象的图像之后进行步骤s122的处理。
[0051]
如果在步骤s122的聚焦确定中确定图像被聚焦(步骤s122：是)，则聚焦确定单元
122将确定为聚焦的图像发送到认证单元113(步骤s123)。认证单元113通过使用从聚焦确定单元112发送的图像来进行认证确定(步骤s131)。由于可以将现有技术应用于认证确定，因此将省略对其的详细描述。
[0052]
若在步骤s122的处理中确定图像聚焦(步骤s122：是)，则相机控制单元114可控制虹膜相机20停止成像(即完成成像处理)。如果在步骤s131的认证确定中认证正常结束，则相机控制单元114可以控制虹膜摄像机20使焦点位置变为初始位置，或者可以控制虹膜相机20处于预定节能模式。
[0053]
(技术效果)
[0054]
在虹膜认证装置1中，逐次对从虹膜相机20逐次输出的图像进行聚焦确定。换言之，在虹膜认证装置1中，在从虹膜相机20逐次输出图像的同时(即，在成像处理完成之前)开始聚焦确定。然后，通过使用在聚焦确定中确定为聚焦的图像来进行认证确定。因此，虹膜认证装置1与比较例相比可以减少虹膜认证所需的时间，比较例在改变预定区域中的焦点位置的同时，在对多个图像的成像结束之后开始聚焦确定和认证确定(即，在完成成像处理后开始聚焦确定和认证确定)。
[0055]
另外，如果虹膜相机20具有液体镜头210(或包括镜头的成像镜头，其可以不沿光轴移动而改变焦点位置)，在虹膜认证装置1中，虹膜相机20通过改变施加到液体镜头210的施加电压来改变焦点位置。因此，与例如通过物理移动成像镜头而改变焦点位置的比较例相比，可以减少虹膜认证所需的时间并且抑制虹膜相机20的故障。
[0056]
《第一变型》
[0057]
在液体镜头210的状态实际上变成与施加电压对应的状态之前，在虹膜相机20改变施加到液体镜头210的施加电压之后需要一些时间t11。考虑由虹膜相机20的帧率fps确定的每个图像帧的时间间隔tfps(＝1/fps)与上述t11之间的关系。
[0058]
如果上述t11比上述tfps长，则不能保证在持续改变施加电压的同时通过成像从施加电压获得预期焦点位置处的图像。因此，希望将虹膜相机20配置为从改变施加到液体镜头210的施加电压的时间点起将施加电压保持预定时间段(对应于图6中的“电压固定时间段”)。通过这种配置，可以考虑上述t11进行成像。顺便提及，图6中的“光学功率”是焦距的倒数，且对应于焦点位置。
[0059]
除上述之外，即使上述t11比上述tfps短，也希望考虑与每个图像帧的曝光时间texp(texp≤tfps)的关系。换句话说，如果上述t11比上述texp长，则无法保证从施加电压获得在预期焦点位置处的图像。因此，如果上述t11比上述texp长，则希望将虹膜相机20配置为从以与上述相同的方式改变施加到液体镜头210的施加电压的时间点起将施加电压保持预定时间段。这里，虹膜相机20可以被配置为在预定时间段(对应于图6中的“电压固定时间段”)期间对多个图像进行成像。换言之，虹膜相机20可以在相同的施加电压下对多个图像进行成像。
[0060]
此外，除上述之外，还希望将上述tll视为延迟。换言之，可以认为延迟了获得从施加电压预期的焦点位置处的图像。例如，通过稍微扩大其中应改变焦点位置的区域的边界，可以在最初期望的每个边界位置处对聚焦图像进行成像。
[0061]
《第二变型》
[0062]
聚焦确定单元112可以在每次在成像处理中(即，从图4中的步骤s111的处理到步
骤s114的处理)由虹膜相机20对于新图像成像时对图像进行聚焦确定。聚焦确定单元112的聚焦确定的对象不限于是作为虹膜相机20成像的新图像的图像。
[0063]
《第三变型》
[0064]
如图7所示，图像获取单元111和聚焦确定单元112在虹膜认证单元10的cpu 11中实现，但图像获取单元111和聚焦确定单元112以外的功能块可能未实现。
[0065]
《应用示例》
[0066]
如上所述的虹膜认证装置1可以用作虹膜认证系统50的一部分，如图8所示。虹膜认证系统50进行虹膜认证操作，该虹膜认证操作基于对象者t(例如，人)的虹膜图案来进行对对象者t的认证。例如，虹膜认证系统50可以用作用于在机场使进出程序自动化的系统的一部分，即所谓的abc(自动边境控制)。在这种情况下，虹膜认证系统50可以是认证移动对象者t的穿行型虹膜认证系统。
[0067]
虹膜认证系统50包括整体相机2、多个虹膜相机3和控制装置6。如上所述的虹膜认证装置1的虹膜认证单元10可以构成控制装置6的一部分。如上所述的虹膜认证装置1的整体相机20可以构成整体相机2。如上所述的虹膜认证装置1的虹膜相机30可以构成多个虹膜相机3中的每一个。整体相机2被配置为能够以比多个虹膜相机3中的每一个的视场更宽的视场对对象者t成像。“相机的视场”是指包括可以由相机成像的场景的范围，并且可以被称为成像范围。
[0068]
这里，假设对象者t按照点p11、点p12和点p0的顺序向虹膜认证系统50通过。从点p0到点p11的距离是距离d1。从点p0到点p12的距离是比距离d1短的距离d2。整体相机2对位于点p11处的对象者t进行成像。控制装置6从由整体相机2成像的整体图像中认证出对象者t的目标部位tp(对应于上述的“注视区域”)在整体图像中的位置。然后，控制装置6从多个虹膜相机3中确定对位于点p12处的对象者t的目标部位tp进行成像的虹膜相机3。此后，控制装置6基于从由所确定的虹膜照相机3成像的虹膜图像中获得的虹膜图案进行对象者t的认证。关于虹膜认证系统50的更多信息，例如参见日本专利申请特开no.2019-026937。
[0069]
《附记》
[0070]
关于上述实施例，进一步公开以下附记。
[0071]
(附记1)
[0072]
根据附记1的虹膜认证装置是一种用于基于对象者的虹膜图案来对对象者进行认证的虹膜认证装置，包括：成像设备，其进行用于逐次输出在改变焦点位置的同时被成像的图像的成像处理；以及，确定设备，其在成像设备完成成像处理之前开始用于确定图像是否为聚焦图像的聚焦确定。
[0073]
(附记2)
[0074]
根据附记2所述的虹膜认证装置为根据附记1所述的虹膜认证装置，其中，每次在成像处理中成像一个图像时，确定设备对一个图像进行聚焦确定。
[0075]
(附记3)
[0076]
根据附记3所述的虹膜认证装置为根据附记1所述的虹膜认证装置，其中，所述虹膜认证装置还包括控制设备，在聚焦确定中确定图像为聚焦图像的条件下，控制设备控制成像设备使得停止成像。
[0077]
(附记4)
[0078]
根据附记4所述的虹膜认证装置是根据附记1所述的虹膜认证装置，其中，成像设备在成像处理中将焦点位置从光轴上的第一位置改变为在光轴上与第一位置不同的第二位置，然后将焦点位置从第二位置改变为第一位置。
[0079]
(附记5)
[0080]
根据附记5所述的虹膜认证装置是根据附记1所述的虹膜认证装置，其中，成像设备有液体镜头作为成像镜头，并且通过改变施加到液体镜头的施加电压来改变焦点位置。
[0081]
(附记6)
[0082]
根据附记6的虹膜认证装置是根据附记5的虹膜认证装置，其中，从成像设备改变施加电压的时间点起，成像设备将施加电压保持预定时间段。
[0083]
(附记7)
[0084]
根据附记7的虹膜认证装置是根据附记6的虹膜认证装置，其中，成像设备在预定时间段内对多个图像进行成像。
[0085]
(附记8)
[0086]
根据附记8所述的虹膜认证装置是根据附记6所述的虹膜认证装置，其中，成像设备在成像处理中周期性地进行成像，预定时间段被设置为使得在预定时间段结束前对至少一个图像进行成像。
[0087]
(附记9)
[0088]
根据附记9的虹膜认证方法是一种虹膜认证方法，用于在具有成像设备的虹膜认证装置中基于对象者的虹膜图案来对所述对象者进行认证，所述虹膜认证方法包括：成像设备进行用于逐次输出在改变焦点位置的同时被成像的图像的成像处理；以及，在成像设备完成成像处理之前，开始用于确定图像是否为聚焦图像的聚焦确定。
[0089]
(附记10)
[0090]
根据附记10的计算机程序是一种用于使计算机执行根据附记9所述的虹膜认证方法的计算机程序。
[0091]
(附记11)
[0092]
根据附记11的记录介质是其上记录了根据附记10所述的计算机程序的记录介质。
[0093]
本公开可以在不违背所要求保护的范围和可以从整个说明书中阅读的本公开的主题或原理的范围内适当地修改，且具有这种修改的虹膜认证装置、虹膜认证方法、计算机程序和记录介质也被包括在本公开的技术原理中。
[0094]
附图标号和字母的描述
[0095]
1...虹膜认证装置
[0096]
10...虹膜认证单元
[0097]
20...虹膜相机
[0098]
111...图像采集单元
[0099]
112...聚焦确定单元
[0100]
113...认证单元
[0101]
114...相机控制单元