专利名称：个人认证系统和个人认证方法
技术领域：
本发明涉及对从利用者取得的虹膜信息和利用者预先登记的登记虹 膜信息进行核对来进行利用者的本人认证的个人认证系统和个人认证方法。
背景技术：
以往，在使用虹膜信息进行本人认证的个人认证系统中，例如如专 利文献1所公开的那样，从拍摄了利用者的眼睛的图像中，提取由瞳孔 和虹膜的边界(内侧边界)以及虹膜和巩膜的边界(外侧边界)所包围 的虹膜区域，为了校正在摄影时由于利用者的视线朝向斜向等影响而产 生的该虹膜区域的瞳孔和虹膜中心的位置偏离，生成使用线性变换对内 侧边界和外侧边界之间的距离进行了二维校正后的标准化图像。
而且，在上述个人认证系统中，当生成标准化图像时，生成以横轴
为角度(e)、纵轴为从内侧边界到外侧边界的距离(d)的方式对该标准 化图像上的环状虹膜区域进行了极坐标转换后的极坐标图像。图3示出 现有的虹膜信息的生成过程。
而且，在上述个人认证系统中，当生成极坐标图像时，求出在距离 (d)方向上对该极坐标图像进行分割后的环状解析频带，生成使用加博
滤波器(Gabor filter)按照各个该环状解析频带对角度(e)方向进行编 码后的虹膜代码，对该虹膜代码和预先登记的登记虹膜代码进行核对， 当两个虹膜代码一致时，认证为利用者是本人。 专利文献l:日本专利第3307936号
但是，在上述系统中，即使是同一利用者，当视线方向不同时，也 会获得不同的标准化图像，所以，在使用根据标准化图像而生成的虹膜 代码的情况下，存在本人认证精度低的问题点。
发明内容
鉴于以上问题点，本发明的目的在于，提供能够不受利用者视线方 向影响地生成高精度示出利用者虹膜特征的虹膜信息的个人认证系统和 个人认证方法。
为了解决以上问题点，本发明采用如下结构。
<结构1>
本发明的个人认证系统具有摄影单元，其拍摄利用者的包含虹膜 在内的眼睛；和瞳孔虹膜区域提取单元，其从所拍摄的图像中提取瞳孔 区域和虹膜区域，该个人认证系统的特征在于，该个人认证系统具有 三维极坐标图像生成单元，其根据提取出的瞳孔区域和虹膜区域，估计 眼球的三维中心位置，以该眼球中心为基准将虹膜区域转换为三维极坐 标，生成三维极坐标图像；以及三维极坐标图像编码单元，其生成三维 极坐标图像代码，该三维极坐标图像代码是提取所生成的三维极坐标图 像的特征并进行编码而得到的。
在上述结构中，其特征在于，三维极坐标图像生成单元具有视线 方向计算单元，其根据提取出的瞳孔区域和虹膜区域的各区域的中心位
置的关系或形状的关系，计算利用者的视线方向；三维模型生成单元， 其使用瞳孔区域和虹膜区域以及计算出的视线方向，生成利用者的眼睛 的三维模型；以及三维极坐标转换单元，其根据所生成的三维模型判定
用于将利用者的视线方向作为正面进行拍摄的假想投影面，对假想为虹 膜区域相对于所判定的假想投影面平行对置时的该虹膜区域进行三维极 坐标转换。
个人认证系统的特征在于，视线方向计算单元根据提取出的瞳孔区 域和虹膜区域的各区域的中心位置的偏差、以及瞳孔区域的外周和虹膜 区域的外周之间的距离的关系，求出视线方向。
个人认证系统的特征在于，三维模型生成单元根据虹膜的大小，进 行三维模型的大小的标准化。
个人认证系统的特征在于，关于三维极坐标图像，三维模型上的虹膜区域的各像素以如下两个角度A、 B来表示
1 )将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到与视线轴正交的面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所投影的直线所成的角度A，
2)将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到包含视线轴的垂直面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所投影的直线所成的角度B。
个人认证系统的特征在于，该个人认证系统具有掩蔽处理单元，该 掩蔽处理单元进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将提取出的虹膜区域内 的包含映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外。
个人认证系统的特征在于，该个人认证系统具有掩蔽处理单元，该 掩蔽处理单元进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将提取出的虹膜区域内 的包含映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外，三维极坐标图像编码 单元将三维极坐标图像划分为多个区域，针对各个多个区域，当区域是 包含大于等于预先设定的阈值面积的掩蔽区域的区域时，针对区域生成 掩码。
个人认证系统的特征在于，三维极坐标图像编码单元将三维极坐标 图像划分为多个区域，针对各个多个区域，当区域是包含小于预先设定 的阈值面积的掩蔽区域的区域和不包含掩蔽区域的区域中的任意区域 时，针对区域提取特征量，对提取出的特征量进行编码，生成三维极坐 标图像代码。
个人认证系统的特征在于，三维极坐标图像编码单元将三维极坐标 图像划分为多个区域，针对各个多个区域，对针对区域使用具有方向性 和周期性的滤波器而获得的输出值所示的特征进行编码，生成三维极坐 标图像代码。
个人认证系统的特征在于，作为具有方向性和周期性的滤波器，三 维极坐标图像编码单元使用方向滤波器和二维加博滤波器中的至少一 方。
个人认证系统的特征在于，在特征量提取中，三维极坐标图像编码 单元使用二维傅立叶变换和二维小波变换中的至少一方。
个人认证系统的特征在于，该三维极坐标图像编码单元具有将三维极坐标图像划分为多个区域，使用模式匹配对各区域与其他区域进行比 较的模式匹配部，三维极坐标图像编码单元使用表示各个多个区域的识 别信息，根据匹配结果，对各区域与其他区域中的哪个区域相似进行编 码，生成三维极坐标代码。个人认证系统的特征在于，该个人认证系统还具有存储单元，该存 储单元将利用者登记时生成的三维极坐标图像代码作为登记生物体信息 进行存储。个人认证系统的特征在于，该个人认证系统还具有认证判定单元， 该认证判定单元对利用者认证时生成的三维极坐标代码和预先登记的登 记生物体信息的三维极坐标代码进行核对，判定它们一致还是不一致。<结构2>本发明的个人认证方法的特征在于，该个人认证方法包含以下步骤 从利用者的包含虹膜在内的眼睛的图像中，提取瞳孔区域和虹膜区域， 根据提取出的瞳孔区域和虹膜区域，估计眼球的三维中心位置，以该眼 球中心为基准将虹膜区域转换为三维极坐标，生成三维极坐标图像，并 生成三维极坐标图像代码，该三维极坐标图像代码是提取所生成的三维 极坐标图像的特征并进行编码而得到的。在上述结构中，其特征在于，三维极坐标图像的生成步骤包含以下 步骤根据提取出的瞳孔区域和虹膜区域的各区域的中心位置的关系或 形状的关系，计算利用者的视线方向的步骤；使用瞳孔区域和虹膜区域 以及计算出的视线方向，生成利用者的眼睛的三维模型的步骤；以及根 据所生成的三维模型判定用于将利用者的视线方向作为正面进行拍摄的 假想投影面，对假想为虹膜区域相对于所判定的假想投影面平行对置时 的该虹膜区域进行三维极坐标转换的步骤。个人认证方法的特征在于，根据提取出的瞳孔区域和虹膜区域的各 区域的中心位置的偏差、以及瞳孔区域的外周和虹膜区域的外周之间的 距离的关系，来求出视线方向。个人认证方法的特征在于，根据虹膜的大小，进行三维模型的大小 的标准化。11个人认证方法的特征在于，关于三维极坐标图像，三维模型上的虹 膜区域的各像素以如下两个角度A、 B来表示1) 将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到与视线轴正交的面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所投影的直线所成的角度A，2) 将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到包含视线轴的垂直面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所投影的直线所成的角度B。个人认证方法的特征在于，进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将提 取出的虹膜区域的包含映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外。个人认证方法的特征在于，进行掩蔽处理并生成掩蔽区域以将提取 出的虹膜区域的包含映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外，将三维 极坐标图像划分为多个区域，针对各个多个区域，当区域是包含大于等 于预先设定的阈值面积的掩蔽区域的区域时，针对区域生成掩码。个人认证方法的特征在于，进行掩蔽处理并生成掩蔽区域以将提取 出的虹膜区域内的包含映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外，将三 维极坐标图像划分为多个区域，针对各个多个区域，当区域是包含小于 预先设定的阈值面积的掩蔽区域的区域和不包含掩蔽区域的区域中的任 意区域时，针对区域提取特征量，对提取出的特征量进行编码，生成三 维极坐标图像代码。个人认证方法的特征在于，关于生成三维极坐标图像代码的方法， 将三维极坐标图像划分为多个区域，针对各个多个区域，对针对区域使 用具有方向性和周期性的滤波器而获得的输出值所示的特征进行编码， 生成三维极坐标图像代码。个人认证方法的特征在于，作为具有方向性和周期性的滤波器，使 用方向滤波器和二维加博滤波器中的至少一方。个人认证方法的特征在于，在特征量提取中，使用二维傅立叶变换 和二维小波变换中的至少一方。个人认证方法的特征在于，关于生成三维极坐标图像代码的方法， 将三维极坐标图像划分为多个区域，使用模式匹配对各区域与其他区域 进行比较，使用表示各个多个区域的识别信息，根据匹配结果，对各区域与其他区域中的哪个区域相似进行编码，生成三维极坐标代码。个人认证方法的特征在于，将利用者登记时生成的三维极坐标图像代码作为登记生物体信息进行存储。个人认证方法的特征在于，对利用者认证时生成的三维极坐标代码和预先登记的登记生物体信息的三维极坐标代码进行核对，判定它们一致还是不一致。根据本发明，根据所拍摄的眼睛的图像来生成将视线设定为正面的 三维眼睛图像，并根据该眼睛图像来生成虹膜信息，所以，能够获得准 确示出利用者的虹膜特征的虹膜信息，因此，能够提高本人认证精度。
图1是示出本发明的实施例的生物体信息生成部的框图。 图2是示出本发明的实施例的个人认证系统的框图。图3是示出现有技术的虹膜信息的生成过程的图。 图4是示出本发明的眼睛结构的图。图5是本发明的实施例的摄影极坐标系计算部中的眼球3D模型生成 的说明图(其一)。图6是本发明的实施例的摄影极坐标系计算部中的眼球3D模型生成的说明图(其二)。图7A是本发明的实施例的摄影极坐标系计算部中的眼球3D模型生成的说明图(其三)。图7B是本发明的实施例的摄影极坐标系计算部中的眼球3D模型生 成的说明图(其三)。图8A是本发明的实施例的虹膜立体极坐标图像的标准化处理的说 明图。图8B是本发明的实施例的虹膜立体极坐标图像的标准化处理的说 明图。图9是示出将本发明的实施例的标准化虹膜立体极坐标图像划分为 多个区域后的状态的图。图IO是本发明的实施例的方向滤波器的说明图。图11是示出本发明的实施例的利用者登记处理的动作的流程图。 图12是示出本发明的实施例的利用者认证处理的动作的流程图。 标号说明10:登记装置；11:通信部；12:控制部；13:显示部；14:输入 部；15:摄影部；16:临时存储部；17:生物体信息生成部；171:瞳孔 虹膜边界提取部；172:虹膜区域判定部；173:焦点判定部；174:掩蔽 处理部；175:掩蔽区域判定部；176:虹膜立体极坐标图像生成部；1761: 摄影极坐标系计算部；1762:虹膜立体极坐标转换部；1763:瞳孔标准 化处理部；177:虹膜立体极坐标代码生成部；20:生物体信息数据库(DB); 30:认证装置；31:通信部；32:控制部；33:显示部；34: 输入部；35:摄影部；36:临时存储部；37:生物体信息生成部；371: 瞳孔虹膜边界提取部；372:虹膜区域判定部；373:焦点判定部；374: 掩蔽处理部；375:掩蔽区域判定部；376:虹膜立体极坐标图像生成部； 3761:摄影极坐标系计算部；3762:虹膜立体极坐标转换部；3763:瞳 孔标准化处理部；377:虹膜立体极坐标代码生成部；38:核对判定部； 40:网纟各。
具体实施方式
下面，使用附图详细说明本发明的实施方式。 实施例<实施例的结构>如图2所示，本发明的实施例的个人认证系统由登记装置IO、经由 网络40与该登记装置IO连接的生物体信息数据库(DB) 20、以及认证 装置30构成。这里，本发明的个人认证系统例如用于企业的建筑物或研 究设施的电子门的开锁系统等。在此，为了简化说明，图2仅示出一台认证装置30，但是，在网络 40上连接有具有与认证装置30相同功能的多个认证装置30。登记装置10是为了作为个人认证系统的利用者进行登记手续而由登记希望者进行操作的装置，登记装置10具有与网络40连接的通信部11、控制装置整体的控制部12、显示部13、输入部14、摄影部15、 临时存储部16、以及生物体信息生成部17。生物体信息DB 20是如下的数据库在经由登记装置10生成后述的 虹膜立体极坐标代码的情况下，将利用者的识别信息(ID编号)和虹膜 立体极坐标代码对应起来作为登记生物体信息进行保持。登记装置10具有未图示的传感器，当该传感器检测到登记希望者 时，控制部12执行未图示的存储器的控制程序，在显示部13所具有的 显示器上，显示用于使登记希望者输入个人识别信息(ID编号)的输入 指示画面。输入部14由触摸面板或按钮等构成，用于使登记希望者参照在显示 部13上显示的输入指示画面，输入识别信息(ID编号)。当经由输入部14输入识别信息后，控制部12将该识别信息存储在 临时存储部16中，并且，检索生物体信息DB 20中是否存在符合识别信 息的登记生物体信息。然后，当生物体信息DB 20中不存在符合识别信息的登记生物体信 息时，控制部12执行未图示的存储器的控制程序，在显示部13上显示 摄影指示通知画面，并且指示摄影部15进行摄影，其中，该摄影指示通 知画面用于指示登记希望者注视摄影部15所具有的照相机。另一方面，当存在符合识别信息的登记生物体信息时，控制部12执 行未图示的存储器的控制程序，在显示部13上显示用于通知登记希望者 已经登记生物体信息的己登记通知画面，并中止登记处理。摄影部15具有拍摄登记希望者的眼睛的照相机，当接受摄影指示 后，利用照相机拍摄登记希望者，来取得其摄影图像。当摄影部15取得摄影图像后，控制部12将该摄影图像存储在临时 存储部16中，并且，指示生物体信息生成部17生成生物体信息。如图l、图2所示，生物体信息生成部17具有瞳孔虹膜边界提取 部171、虹膜区域判定部172、焦点判定部173、掩蔽处理部174、掩蔽 区域判定部175、虹膜立体极坐标图像生成部176、以及虹膜立体极坐标代码生成部177。
生物体信息生成部17是如下的部分当接受生成生物体信息的指示
后，根据由摄影部15取得的摄影图像，生成表示虹膜特征的虹膜信息。 然后，在生物体信息生成部17中，当接受生成生物体信息的指示后，
瞳孔虹膜边界提取部171开始提取瞳孔虹膜边界。
瞳孔虹膜边界提取部171是如下的部分从由临时存储部16保持的
摄影图像中，提取表示瞳孔和虹膜的边界(内侧边界)以及虹膜和巩膜
的边界(外侧边界)的各椭圆。这里，表示内侧边界和外侧边界的各椭
圆的提取方法是公知的，因此省略说明(参照参考文献1:日本特开平
10-262952号公报)。
然后，瞳孔虹膜边界提取部171检索摄影图像上的表示内侧边界和 外侧边界的各椭圆，当存在表示内侧边界和外侧边界的两个椭圆时，提 取两个椭圆，并且，提取瞳孔区域和虹膜区域。
当瞳孔虹膜边界提取部171提取内侧边界和外侧边界后，控制部12 指示虹膜区域判定部172判定虹膜区域。
另一方面，当瞳孔虹膜边界提取部171由于上述摄影图像上不存在 表示内侧边界和外侧边界的两个椭圆而无法提取两个边界时，作为虹膜 信息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。
然后，当对错误次数进行计数后，控制部12对该错误次数和预先设 定在未图示的存储器中的最大次数进行比较，当错误次数小于最大次数 时，执行未图示的存储器的控制程序，在显示部13上显示用于指示登记 希望者重新拍摄眼睛的重新摄影通知画面，并且，指示摄影部15进行摄 影。
并且，当错误次数为最大次数时，控制部12执行未图示的存储器的 控制程序，在显示部13所具有的显示器上，显示用于通知登记希望者无 法登记生物体信息的无法登记通知画面，并中止登记处理。
虹膜区域判定部172是如下的部分根据虹膜区域是否大于等于预 先设定的虹膜面积阈值，来判定虹膜区域是否有效。
艮P，当虹膜区域判定部172接受判定虹膜区域的指示后，计算所提取的虹膜区域的面积，当虹膜区域的面积大于等于预先设定在未图示的 存储器中的虹膜面积阈值时，判定为虹膜区域有效。
另一方面，当虹膜区域的面积小于虹膜面积阈值时，虹膜区域判定 部172判定为虹膜区域无效。
当虹膜区域判定部172判定为虹膜区域有效时，控制部12指示焦点 判定部173进行焦点判定。
另一方面，当虹膜区域判定部172判定为虹膜区域无效时，作为虹 膜信息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。
焦点判定部173是判定虹膜区域的焦点是否对焦的部分。
艮口，当焦点判定部173接受焦点判定的指示后，当虹膜区域的边缘 强度的平均大于等于预先设定的边缘强度阈值时，判定为焦点对焦。这 里，也可以根据边缘强度的最大值是否大于等于预先设定的边缘强度阈 值，来进行焦点判定。
另一方面，当虹膜区域的边缘强度的平均小于预先设定的边缘强度 时，焦点判定部173判定为焦点没有对焦。
当焦点判定部173判定为焦点对焦时，控制部12指示掩蔽处理部 174进行掩蔽处理。
另一方面，当焦点判定部173判定为焦点没有对焦时，作为虹膜信 息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。
掩蔽处理部174是如下的部分为了对位于虹膜区域中的眼睑部分、 睫毛部分、由于照明等的映入等而使亮度超过阈值的部分等进行设定以 将其作为噪声排除到虹膜信息的对象外，对虹膜区域进行掩蔽处理。
艮口，当掩蔽处理部174接受掩蔽处理的指示后，对虹膜区域进行掩 蔽处理。
当掩蔽处理部174进行掩蔽处理后，控制部12指示掩蔽区域判定部 175判定掩蔽区域。
掩蔽区域判定部175是如下的部分根据掩蔽处理后的虹膜区域内 的掩蔽区域是否小于等于预先设定的掩蔽区域面积阈值，来判定虹膜区 域是否有效。艮P，当掩蔽区域判定部175接受判定掩蔽区域的指示后，提取虹膜 区域内的掩蔽区域，当掩蔽区域小于等于预先设定的掩蔽区域面积阈值 时，判定为虹膜区域有效。
另一方面，当掩蔽区域大于预先设定的掩蔽区域面积阈值时，掩蔽
区域判定部175判定为虹膜区域无效。
当掩蔽区域判定部175判定为虹膜区域有效时，控制部12指示虹膜 立体极坐标图像生成部176生成虹膜立体极坐标图像。
另一方面，当掩蔽区域判定部175判定为虹膜区域无效时，作为虹 膜信息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。
如图1所示，虹膜立体极坐标图像生成部176具有摄影极坐标系 计算部1761、虹膜立体极坐标转换部1762、以及瞳孔标准化处理部1763。
虹膜立体极坐标图像生成部176根据由摄影部15所具有的照相机所 拍摄的图5所示的摄影图像(掩蔽处理后)，生成图6、图7A和图7B所 示的由xyz的三维坐标系所表现的眼球的3D模型。然后，对所生成的 3D模型进行极坐标转换，生成图8A所示的横轴为该3D模型的xy平面 上的角度0xy、纵轴为该3D模型的zy平面上的角度0zy的立体极坐标图 像，生成图8B所示的调整了该立体极坐标图像的瞳孔尺寸后的标准化立 体极坐标图像。
这里，在虹膜立体极坐标图像生成部176生成眼球的3D模型时，如 图4示出的眼睛的结构图所示，在成人的情况下，眼球直径为24mm，能 够从外部观察到的虹膜直径(角膜直径)为12mm，这些值使用个人差极 小且恒定的、参考文献2所记载的数据。然后，在图7B所示的眼球的 3D模型中，虹膜的厚度恒定，但是，如图4所示，实际虹膜为中央部分 鼓出的形状(参照参考文献2:日本人体解剖学金子丑之助1999年"I 視覚器A.眼球")。
然后，在虹膜立体极坐标图像生成部176中，接受生成虹膜立体极 坐标图像的指示后，摄影极坐标系计算部1761开始计算摄影极坐标系。
艮P，如图5所示，摄影极坐标系计算部1761以二维方式计算表现视 线朝向斜上方的眼睛的摄影图像(掩蔽处理后)内的表示内侧边界和外
18侧边界的椭圆的各中心位置，在掩蔽图像内的表示内侧边界和外侧边界 的椭圆中，从在以内侧边界的椭圆中心为起点的射线上且连接内侧边界 和外侧边界的线段中，提取距离最大的线段A。
然后，摄影极坐标系计算部1761提取上述线段A后，提取与该线段 A隔着瞳孔位于相反侧的表示内侧边界和外侧边界的距离的线段B。
进而，摄影极坐标系计算部1761提取上述线段A和线段B后，使 用上述各中心位置、该线段A和线段B的距离、以及该线段A和线段B 的斜率等，生成图6所示的xyz坐标系上的眼球的3D模型，该xyz坐标 系以判定用于把登记希望者的视线方向作为正面进行拍摄的假想照相机 投影面、且假想为瞳孔区域和虹膜区域相对于该假想投影面平行对置时 的瞳孔区域和虹膜区域为中心。这里，图7A示出眼球的3D模型的xy 平面图，图7B示出眼球的3D模型的zy平面图。
当摄影极坐标系计算部1761生成眼球的3D模型后，控制部12指示 虹膜立体极坐标转换部1762进行虹膜立体极坐标转换。
虹膜立体极坐标转换部1762是如下的部分在眼球的3D模型上的 瞳孔区域和虹膜区域中，计算用xy平面上的角度0xy和zy平面上的角 度0zy表现相对于眼球的3D模型的原点的位置的立体极坐标(exy， 6zy) 上的各像素值，生成横轴用exy表示、纵轴用0zy表示的虹膜立体极坐 标图像。
艮口，当虹膜立体极坐标转换部1762接受虹膜立体极坐标转换的指示 后，使用眼球的3D模型，生成图8A所示的虹膜立体极坐标图像。
当虹膜立体极坐标转换部1762生成虹膜立体极坐标图像后，控制部 12指示瞳孔标准化处理部1763进行瞳孔区域尺寸的标准化。
瞳孔标准化处理部1763是如下的部分将虹膜立体极坐标图像上的 瞳孔区域尺寸标准化为预先设定的规定瞳孔区域尺寸，生成表示标准的 虹膜区域极坐标图像的标准化虹膜立体极坐标图像。
艮P，当瞳孔标准化处理部1763接受瞳孔区域尺寸的标准化的指示 后，将虹膜立体极坐标图像的瞳孔区域尺寸标准化为规定瞳孔区域尺寸， 生成图8B所示的标准化虹膜立体极坐标图像。当瞳孔标准化处理部1763生成标准化虹膜立体极坐标图像后，控制 部12指示虹膜立体极坐标代码生成部177生成虹膜立体极坐标代码。
如图9所示，虹膜立体极坐标代码生成部177是如下的部分将标 准化虹膜立体极坐标图像划分为MXN的区域，根据各区域的特征对标 准化虹膜立体极坐标图像进行编码。
这里，虹膜立体极坐标代码生成部177针对MXN的各区域，使用 图IO所示的方向滤波器和加博滤波器中的任意一种滤波器，或者使用方 向滤波器和加博滤波器这两个滤波器，提取表示各区域特征的边缘分量 的方向性和频率，生成对这些方向性和频率进行编码后的虹膜立体极坐 标代码。另外，在标准化虹膜立体极坐标图像的MXN的区域划分中， 也可以使用相邻区域彼此重合一部分的划分方法。
并且，虹膜立体极坐标代码生成部177也可以针对MXN的各区域， 进行二维傅立叶变换和二维小波变换中的任意一种变换，或者进行二维 傅立叶变换和二维小波变换这两种变换，生成对通过变换而得到的各区 域的特征量进行编码后的虹膜立体极坐标代码。
并且，虹膜立体极坐标代码生成部177也可以针对MXN的各区域， 使用模式匹配来比较各区域和其他区域，使用表示各区域的识别信息， 根据匹配结果，对各区域与其他区域中的哪个区域相似进行编码来生成 虹膜立体极坐标代码。
然后，当在MXN的各区域中存在包含大于等于预先设定在未图示 的存储器中的阈值面积的掩蔽区域在内的区域时，虹膜立体极坐标代码 生成部177不对该区域进行特征提取，生成掩码以将该区域排除到虹膜 信息的对象外。
艮P，当虹膜立体极坐标代码生成部177接受生成虹膜立体极坐标代 码的指示后，将标准化虹膜立体极坐标图像划分为MXN的区域，生成 表示各区域的特征的包含掩码的虹膜立体极坐标代码。
当虹膜立体极坐标代码生成部177生成虹膜立体极坐标代码后，控 制部12在生物体信息DB 20中存储将该虹膜立体极坐标代码和由临时存 储部16保持的识别编号(ID编号)对应起来的登记生物体信息。然后，当控制部12在生物体信息DB 20中存储登记生物体信息后， 执行由未图示的存储器保持的控制程序，在显示部13上显示通知生物体 信息登记已完成的登记完成通知画面，同时结束登记处理。
认证装置30是为了进行个人认证系统的利用者的本人认证而由被 识别者操作的装置，如图2所示，认证装置30具有与网络40连接的 通信部31、控制装置整体的控制部32、显示部33、输入部34、摄影部 35、临时存储部36、生物体信息生成部37、以及核对判定部38。
生物体信息生成部37与图1、图2所示的登记装置10的生物体信 息生成部17的结构相同，其具有瞳孔虹膜边界提取部371、虹膜区域 判定部372、焦点判定部373、掩蔽处理部374、掩蔽区域判定部375、 虹膜立体极坐标图像生成部376、以及虹膜立体极坐标代码生成部377。
虹膜立体极坐标图像生成部376与图2所示的登记装置10的虹膜立 体极坐标图像生成部176的结构相同，其具有摄影极坐标系计算部3761、 虹膜立体极坐标转换部3762、以及瞳孔标准化处理部3763。
认证装置30具有未图示的传感器，当该传感器检测到被识别者时， 控制部32执行未图示的存储器的控制程序，在显示部33所具有的显示 器上，显示用于使被识别者输入识别信息(ID编号)的输入指示画面。
输入部34由触摸面板或按钮等构成，用于使被识别者参照在显示部 33上显示的输入指示画面，输入识别信息(ID编号)。
当经由输入部34输入识别信息后，控制部32将该识别信息存储在 临时存储部36中，并且，执行未图示的控制程序，在显示部33上显示 用于指示被识别者注视摄影部35所具有的照相机的摄影指示画面。然后， 控制部32在显示部33上显示摄影指示画面，并且，指示摄影部35进行 摄影。
当对错误次数进行计数后，控制部32对该错误次数和预先设定在未 图示的存储器中的最大次数进行比较，当错误次数小于最大次数时，执 行未图示的存储器的控制程序，在显示部33上显示用于指示被识别者重 新拍摄眼睛的重新摄影通知画面，并且，指示摄影部35进行摄影。
并且，当错误次数为最大次数时，控制部32执行未图示的存储器的
21控制程序，在显示部33所具有的显示器上，显示用于通知被识别者无法 认证生物体信息的无法认证通知画面，并中止认证处理。
当由虹膜立体极坐标代码生成部377生成虹膜立体极坐标代码后， 控制部32指示核对判定部38进行核对判定。这里，虹膜立体极坐标代 码生成部377具有与登记装置10的虹膜立体极坐标代码生成部177相同 的结构和功能。
核对判定部38是如下的部分判定从被识别者取得的虹膜立体极坐 标代码是否与由生物体信息DB 20保持的利用者的登记生物体信息的登 记立体极坐标代码一致。
艮P，当核对判定部38接受核对判定的指示后，根据由临时存储部 36保持的识别信息(ID编号)，检索生物体信息DB 20的登记生物体信 息，对该登记生物体信息的立体极坐标代码和所生成的立体极坐标代码 进行核对来判定一致还是不一致，当一致时，判定为核对一致。这里， 核对判定部38考虑认证时拍摄的被识别者的面部朝向(眼睛朝向)和登 记时拍摄的登记希望者的面部朝向(眼睛朝向)不同的情况， 一边使登 记立体极坐标代码和立体极坐标代码中的任意一个代码在9xy方向上移 动， 一边判定两个立体极坐标代码是否一致。
另一方面，当登记生物体信息的立体极坐标代码和立体极坐标代码 不一致时，核对判定部38判定为核对不一致。而且，当在生物体信息 DB 20中不存在被识别者输入的识别信息时，核对判定部38判定为核对 不一致。
当核对判定部38判定为核对一致时，控制部32执行未图示的存储 器的控制程序，在显示部33上显示用于通知被识别者进行了本人认证的 本人认证通知画面，并且例如解除未图示的电子门的上锁，结束认证处 理。
另一方面，当核对判定部38判定为核对不一致时，控制部32执行 未图示的存储器的控制程序，在显示部33上显示用于通知被识别者无法 认证的无法认证通知画面，并中止认证处理。
另外，其他结构与登记装置10的结构相同。<实施例的动作>
接着，说明本发明的个人认证系统的实施例的动作。
首先，说明使登记希望者作为系统利用者进行登记的动作。图ll示
出实施例的利用者登记处理的动作流程图。
当登记装置10的未图示的传感器检测到登记希望者时，控制部12
执行未图示的存储器的控制程序，在显示部13所具有的显示器上，显示
用于使登记希望者输入个人识别信息(ID编号)的输入指示画面。
当登记希望者参照在显示部13上显示的输入画面，使用输入部14 所具有的触摸面板或按钮输入识别信息(ID编号)时(步骤S101)，控 制部12将该识别信息存储在临时存储部16中，并且，经由通信部ll检 索生物体信息DB 20中是否存在符合识别信息的登记生物体信息。
然后，当生物体信息DB 20中不存在符合识别信息的登记生物体信 息时(步骤S102)，控制部12执行未图示的存储器的控制程序，在显示 部13上显示用于指示登记希望者注视摄影部15所具有的照相机的摄影 指示通知画面，并且，指示摄影部15进行摄影。
另一方面，当存在符合识别信息的登记生物体信息时，控制部12执 行未图示的存储器的控制程序，在显示部13上显示用于通知登记希望者 已经登记生物体信息的已登记通知画面，并中止登记处理。
当摄影部15接受摄影指示后，利用照相机拍摄登记希望者，取得其 摄影图像(步骤S103)。
当摄影部15取得摄影图像后，控制部12将该摄影图像存储在临时 存储部16中，并且，指示生物体信息生成部17生成生物体信息。
然后，在生物体信息生成部17中，当接受生成生物体信息的指示后， 瞳孔虹膜边界提取部171开始提取瞳孔虹膜边界。
瞳孔虹膜边界提取部171检索由临时存储部16保持的摄影图像上的 表示瞳孔和虹膜的边界(内侧边界)以及虹膜和巩膜的边界(外侧边界) 的各椭圆，当存在表示内侧边界和外侧边界的两个椭圆时，提取两个椭 圆，并且，提取瞳孔区域和虹膜区域(步骤S104)。
当瞳孔虹膜边界提取部171提取内侧边界和外侧边界后，控制部12指示虹膜区域判定部172判定虹膜区域。
另一方面，当瞳孔虹膜边界提取部171由于上述摄影图像上不存在
表示内侧边界和外侧边界的两个椭圆而无法提取两个边界时，作为虹膜
信息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。
然后，当对错误次数进行计数后，控制部12对该错误次数和预先设定在未图示的存储器中的最大次数进行比较，当错误次数小于最大次数时(步骤S105)，执行未图示的存储器的控制程序，在显示部13上显示用于指示登记希望者重新拍摄眼睛的重新摄影通知画面，并且，指示摄影部15进行摄影。
并且，当错误次数为最大次数时，控制部12执行未图示的存储器的控制程序，在显示部13所具有的显示器上，显示用于通知登记希望者无法登记生物体信息的无法登记通知画面，并中止登记处理。
当虹膜区域判定部172接受判定虹膜区域的指示后，计算所提取的虹膜区域的面积，当虹膜区域的面积大于等于预先设定在未图示的存储器中的虹膜面积阈值时(步骤S106)，判定为虹膜区域有效。
另一方面，当虹膜区域的面积小于虹膜面积阈值时，虹膜区域判定部172判定为虹膜区域无效。
当虹膜区域判定部172判定为虹膜区域有效时，控制部12指示焦点判定部173进行焦点判定。
另一方面，当虹膜区域判定部172判定为虹膜区域无效时，作为虹膜信息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。然后，当对错误次数进行计数后，控制部12进行与步骤S105相同的动作。
当焦点判定部173接受焦点判定的指示后，当虹膜区域的边缘强度的平均大于等于预先设定的边缘强度阈值时，判定为焦点对焦(步骤S107)。
另一方面，当虹膜区域的边缘强度的平均小于预先设定的边缘强度时，焦点判定部173判定为焦点没有对焦。
当焦点判定部173判定为焦点对焦时，控制部12指示掩蔽处理部174进行掩蔽处理。
另一方面，当焦点判定部173判定为焦点没有对焦时，作为虹膜信息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。然后，当对错误次数进行计数后，控制部12进行与步骤S105相同的动作。
当掩蔽处理部174接受掩蔽处理的指示后，为了对位于虹膜区域中的眼睑部分、睫毛部分、由于照明等的映入等而使亮度超过阈值的部分等进行设定以将其作为噪声排除到虹膜信息的对象外，对虹膜区域进行掩蔽处理(步骤S108)。
当掩蔽处理部174进行掩蔽处理后，控制部12指示掩蔽区域判定部175判定掩蔽区域。
当掩蔽区域判定部175接受判定掩蔽区域的指示后，提取虹膜区域内的掩蔽区域，当掩蔽区域小于等于预先设定的掩蔽区域面积阈值时(步骤S109)，判定为虹膜区域有效。
另一方面，当掩蔽区域大于预先设定的掩蔽区域面积阈值时，掩蔽区域判定部175判定为虹膜区域无效。
当掩蔽区域判定部175判定为虹膜区域有效时，控制部12指示虹膜立体极坐标图像生成部176生成虹膜立体极坐标图像。
另一方面，当掩蔽区域判定部175判定为虹膜区域无效时，作为虹膜信息生成错误，控制部12利用未图示的计数部对错误次数进行计数。然后，当对错误次数进行计数后，控制部12进行与步骤S105相同的动作。
然后，在虹膜立体极坐标图像生成部176中，接受生成虹膜立体极坐标图像的指示后，摄影极坐标系计算部1761开始计算摄影极坐标系。
如图5所示，摄影极坐标系计算部1761以二维方式计算表现视线朝向斜上方的眼睛的摄影图像(掩蔽处理后)内的表示内侧边界和外侧边界的椭圆的各中心位置，在掩蔽图像内的表示内侧边界和外侧边界的椭圆中，从在以内侧边界的椭圆中心为起点的射线上且连接内侧边界和外侧边界的线段中，提取距离最大的线段A。
然后，摄影极坐标系计算部1761提取上述线段A后，提取隔着瞳孔位于该线段A的相反侧的表示内侧边界和外侧边界的距离的线段B。
进而，摄影极坐标系计算部1761提取上述线段A和线段B后，使用上述各中心位置、该线段A和线段B的距离、以及该线段A和线段B的斜率等，生成图6所示的xyz坐标系上的眼球的3D模型，该xyz坐标系以判定用于将登记希望者的视线方向作为正面进行拍摄的假想照相机投影面、且假想为瞳孔区域和虹膜区域相对于该假想投影面平行对置时的瞳孔区域和虹膜区域为中心(步骤S110)。
当摄影极坐标系计算部1761生成眼球的3D模型后，控制部12指示虹膜立体极坐标转换部1762进行虹膜立体极坐标转换。
当虹膜立体极坐标转换部1762接受虹膜立体极坐标转换的指示后，在眼球的3D模型上的瞳孔区域和虹膜区域中，计算用xy平面上的角度0xy和zy平面上的角度ezy来表现相对于眼球的3D模型的原点的位置的立体极坐标(exy， 9zy)上的各像素值，生成横轴用0xy表示、纵轴用ezy表示的虹膜立体极坐标图像(步骤Slll)。
当虹膜立体极坐标转换部1762生成虹膜立体极坐标图像后，控制部12指示瞳孔标准化处理部1763进行瞳孔区域的尺寸的标准化。
当瞳孔标准化处理部1763接受瞳孔区域的尺寸的标准化的指示后，将虹膜立体极坐标图像的瞳孔区域的尺寸标准化为规定瞳孔区域尺寸，生成图8B所示的标准化虹膜立体极坐标图像(步骤S112)。
当瞳孔标准化处理部1763生成标准化虹膜立体极坐标图像后，控制部12指示虹膜立体极坐标代码生成部177生成虹膜立体极坐标代码。
当虹膜立体极坐标代码生成部177接受生成虹膜立体极坐标代码的指示后，如图9所示，将标准化虹膜立体极坐标图像划分为MXN的区域，当在各区域中存在包含大于等于预先设定在未图示的存储器中的阈值面积的掩蔽区域在内的区域时，不对该区域进行特征提取，生成掩码以将该区域排除到虹膜信息的对象外。
然后，虹膜立体极坐标代码生成部177针对小于预先设定在未图示的存储器中的阈值面积的区域、或不包含掩蔽区域的区域，使用图10所示的方向滤波器，来提取表示各区域的特征的边缘分量的方向性和频率，
26生成对这些方向性和频率进行编码后的虹膜立体极坐标代码。由此，虹膜立体极坐标代码生成部177生成虹膜立体极坐标代码，该虹膜立体极
坐标代码包含表示各区域的特征的掩码(步骤S113)。
当虹膜立体极坐标代码生成部177生成虹膜立体极坐标代码后，控制部12在生物体信息DB 20中存储将该虹膜立体极坐标代码和由临时存储部16保持的识别编号(ID编号)对应起来的登记生物体信息(步骤S114)。
然后，当控制部12在生物体信息DB 20中存储登记生物体信息后，执行由未图示的存储器保持的控制程序，在显示部13上显示通知生物体信息登记已完成的登记完成通知画面，并结束登记处理。
接着，说明使被识别者作为系统利用者进行本人认证的动作。图12示出实施例的利用者认证处理的动作的流程图。
当认证装置30的未图示的传感器检测到被识别者时，控制部32执行未图示的存储器的控制程序，在显示部33所具有的显示器上，显示用于使被识别者输入识别信息(ID编号)的输入指示画面。
当被识别者参照在显示部33所具有的显示器上显示的输入指示画面，并使用输入部34所具有的触摸面板或按钮来输入识别信息(ID编号)时(步骤S201)，控制部32将该识别信息存储在临时存储部36中，并且，执行未图示的控制程序，在显示部33上显示用于指示被识别者注视摄影部35所具有的照相机的摄影指示画面。而且，控制部32在显示部33上显示摄影指示画面，并且，指示摄影部35进行摄影。
利用者认证处理的步骤S202、 S203的动作与利用者登记处理的步骤S103、 S104的动作相同。
当对错误次数进行计数后，控制部32对该错误次数和预先设定在未图示的存储器中的最大次数进行比较，当错误次数小于最大次数时(步骤S204)，执行未图示的存储器的控制程序，在显示部33上显示用于指示被识别者重新拍摄眼睛的重新摄影通知画面，并且，指示摄影部35进行摄影。
并且，当错误次数为最大次数时，控制部32执行未图示的存储器的控制程序，在显示部33所具有的显示器上，显示用于通知被识别者无法
认证生物体信息的无法认证通知画面，并中止认证处理。
利用者认证处理的步骤S205 S212的动作与利用者登记处理的步骤S106 S113的动作相同。
当由虹膜立体极坐标代码生成部377生成虹膜立体极坐标代码后，控制部32指示核对判定部38进行核对判定。
当核对判定部38接受核对判定的指示后，经由通信部31，根据由临时存储部36保持的识别信息(ID编号)，来检索生物体信息DB 20的登记生物体信息，对该登记生物体信息的立体极坐标代码和所生成的立体极坐标代码进行核对来判定一致还是不一致，当一致时(步骤S213)，判定为核对一致。这里，核对判定部38考虑认证时拍摄的被识别者的面部朝向(眼睛朝向)和登记时拍摄的登记希望者的面部朝向(眼睛朝向)不同的情况， 一边使登记立体极坐标代码和立体极坐标代码中的任意一个代码在exy方向上移动， 一边判定两个立体极坐标代码是否一致。
另一方面，当登记生物体信息的立体极坐标代码和立体极坐标代码不一致时，核对判定部38判定为核对不一致。而且，当在生物体信息DB 20中不存在被识别者输入的识别信息时，核对判定部38判定为核对不一致。
当核对判定部38判定为核对一致时，控制部32执行未图示的存储器的控制程序，在显示部33上显示用于通知被识别者进行了本人认证的本人认证通知画面，例如解除未图示的电子门的上锁，并结束认证处理(步骤S214)。
另一方面，当核对判定部38判定为核对不一致时，控制部32执行未图示的存储器的控制程序，在显示部33上显示用于通知被识别者无法认证的无法认证通知画面，并中止认证处理。
<实施例的效果>
以往，在面部朝向和视线不是正面的情况下，不根据实际的眼球的3D模型进行标准化，而仅在二维平面上以几何学的方式对所拍摄的二维图像进行标准化。因此，利用现有技术生成的虹膜代码在登记侧和核对侧面部朝向和视线不同的情况下的认证精度降低。根据实施例的个人认 证系统，根据以二维方式表现视线朝向斜上方的眼球的摄影图像(掩蔽
处理后)，生成xyz坐标系上的眼球的3D模型，该xyz坐标系以判定用 于将登记希望者的视线方向作为正面进行拍摄的假想照相机投影面、且 假想为瞳孔区域和虹膜区域相对于该假想投影面平行对置时的瞳孔区域 和虹膜区域为中心，所以，能够不受利用者视线方向的影响，生成以高 精度示出利用者虹膜特征的虹膜立体极坐标代码。通过使用这种根据实 际的眼球的3D模型进行了标准化的虹膜立体极坐标代码，即使在面部朝 向和视线不是正面的情况下，也能够以高精度进行核对。并且，关于在 登记图像和核对图像中眼睛的旋转方向的偏差，通过进行exy方向的位 移，也能够迅速地应对。
另外，作为本实施例的个人认证系统的利用者，也可以包含马等动物。
在本实施例的个人认证系统中，说明了根据拍摄了利用者一只眼睛 的摄影图像来生成虹膜立体极坐标图像并取得虹膜立体极坐标代码的例 子，但是，也可以根据拍摄了利用者两只眼睛的摄影图像，来分别生成 虹膜立体极坐标图像，分别取得虹膜立体极坐标代码，在本人认证中使 用两个虹膜立体极坐标代码。由此，提高本实施例的个人认证系统的认 证精度。
在上述结构中，在生物体信息DB 20中分别存储利用者两只眼睛的 虹膜立体极坐标代码，但是不限于此，作为登记生物体信息，也可以在 生物体信息DB 20中分别存储根据改变摄影条件而多次拍摄了利用者两 只眼睛的各图像而生成的多个两只眼睛的虹膜立体极坐标代码。
而且，在上述结构中，在利用者认证时，当从被识别者取得的两只 眼睛的各虹膜立体极坐标代码中的任意一个代码和由生物体信息DB 20 保持的登记生物体信息的一个虹膜立体极坐标代码一致时，认证为是利 用者本人。
并且，在上述结构中，在利用者认证时，当在生物体信息DB20中 保持与从被识别者取得的两只眼睛的各虹膜立体极坐标代码一致的登记
29生物体信息的虹膜立体极坐标代码时，也可以认证为是利用者本人。
并且，在上述结构中，在利用者认证时，当以大于等于预先设定的
阈值的比例，在生物体信息DB 20中保持与从被识别者取得的两只眼睛 和一只眼睛中的任意一种虹膜立体极坐标代码一致的登记生物体信息的 虹膜立体极坐标代码时，也可以认证为是利用者本人。
而且，在本实施例的个人认证系统中，作为内侧边界和外侧边界的 提取，说明了瞳孔区域和虹膜区域是椭圆的例子，但是不限于此，也可 以应用于外形为具有凹凸连续形状的"自由闭合曲线"的虹膜。
并且，在本实施例的个人认证系统中，构成为从认证装置30的输入 部34输入识别信息(ID编号)，但是，也可以构成为不输入识别信息， 而是对所取得的被识别者的虹膜立体极坐标代码和由生物体信息DB 20 保持的登记生物体信息的虹膜立体极坐标代码进行核对，来判定被识别 者是否是利用者。
并且，在本实施例的个人认证系统中，构成为具有登记装置10和认 证装置30，但是，也可以构成为具有将登记装置10和认证装置30集中 为一个装置(终端)的登记认证装置。
在上述结构中，登记认证装置也可以在登记认证装置内具有生物体 信息DB 20。由此，仅使用登记认证装置，就能够进行利用者登记和利 用者认证。
而且，上述结构的登记认证装置也可以是在登记认证装置内的生物 体信息DB 20内的生物体信息DB 20中存储利用者一人的登记生物体信 息的、例如PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助理)和便携电话 等个人终端。
产业上的可利用性
在所述实施例中，说明了将本发明的实施例的个人认证系统用于电 子门的开锁时的例子，但是不限于此，也可以用于登机口的本人认证、 终端的注册系统等。
权利要求
1.一种个人认证系统，该个人认证系统具有摄影单元，其拍摄利用者的包含虹膜在内的眼睛；和瞳孔虹膜区域提取单元，其从所述所拍摄的图像中提取瞳孔区域和虹膜区域，其特征在于，该个人认证系统具有三维极坐标图像生成单元，其根据所述提取出的瞳孔区域和虹膜区域，来估计眼球的三维中心位置，以该眼球中心为基准将所述虹膜区域转换为三维极坐标，生成三维极坐标图像；以及三维极坐标图像编码单元，其生成三维极坐标图像代码，该三维极坐标图像代码是提取所述所生成的三维极坐标图像的特征并进行编码而得到的。
2. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于， 所述三维极坐标图像生成单元具有视线方向计算单元，其根据所述提取出的瞳孔区域和虹膜区域的各 区域的中心位置的关系或形状的关系，来计算所述利用者的视线方向；三维模型生成单元，其使用所述瞳孔区域和所述虹膜区域以及所述 计算出的视线方向，生成所述利用者的眼睛的三维模型；以及三维极坐标转换单元，其根据所述所生成的三维模型判定用于将利 用者的视线方向作为正面进行拍摄的假想投影面，对假想为虹膜区域相 对于所述所判定的假想投影面平行对置时的该虹膜区域进行三维极坐标 转换。
3. 根据权利要求2所述的个人认证系统，其特征在于， 所述视线方向计算单元根据所述提取出的瞳孔区域和虹膜区域的各区域的中心位置的偏差、以及瞳孔区域的外周和虹膜区域的外周之间的 距离的关系，来求出所述视线方向。
4. 根据权利要求2所述的个人认证系统，其特征在于， 所述三维模型生成单元根据所述虹膜的大小，进行所述三维模型的大小的标准化。
5. 根据权利要求2所述的个人认证系统，其特征在于， 关于所述三维极坐标图像，所述三维模型上的虹膜区域的各像素以如下两个角度A、 B来表示1) 将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到与视线轴正交的面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所述所投影的直线所成的角度 A，2) 将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到包含视线轴的垂直面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所述所投影的直线所成的角度 B。
6. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于， 该个人认证系统具有掩蔽处理单元，该掩蔽处理单元进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将所述提取出的虹膜区域内的包含映入部分的噪声 排除到虹膜信息的对象外。
7. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于， 该个人认证系统具有掩蔽处理单元，该掩蔽处理单元进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将所述提取出的虹膜区域内的包含映入部分的噪声 排除到虹膜信息的对象外，所述三维极坐标图像编码单元将所述三维极坐标图像划分为多个区 域，针对各个所述多个区域，当所述区域是包含大于等于预先设定的阈 值面积的掩蔽区域的区域时，针对所述区域生成掩码。
8. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于， 所述三维极坐标图像编码单元将所述三维极坐标图像划分为多个区域，针对各个所述多个区域，当所述区域是包含小于预先设定的阈值面 积的掩蔽区域的区域和不包含掩蔽区域的区域中的任意区域时，针对所 述区域提取特征量，对所述提取出的特征量进行编码，生成三维极坐标 图像代码。
9. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于， 所述三维极坐标图像编码单元将所述三维极坐标图像划分为多个区域，针对各个所述多个区域，对针对所述区域使用具有方向性和周期性的滤波器而获得的输出值所示的特征进行编码，生成三维极坐标图像代 码。
10. 根据权利要求9所述的个人认证系统，其特征在于， 作为所述具有方向性和周期性的滤波器，所述三维极坐标图像编码单元使用方向滤波器和二维加博滤波器中的至少一方。
11. 根据权利要求8所述的个人认证系统，其特征在于， 在所述特征量提取中，所述三维极坐标图像编码单元使用二维傅立叶变换和二维小波变换中的至少一方。
12. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于，所述三维极坐标图像编码单元具有模式匹配部，该模式匹配部将所 述三维极坐标图像划分为多个区域，使用模式匹配对各区域与其他区域 进行比较，所述三维极坐标图像编码单元使用表示各个所述多个区域的 识别信息，根据匹配结果，对所述各区域与所述其他区域中的哪个区域 相似进行编码，生成三维极坐标代码。
13. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于， 该个人认证系统还具有存储单元，该存储单元将利用者登记时生成的所述三维极坐标图像代码作为登记生物体信息进行存储。
14. 根据权利要求1所述的个人认证系统，其特征在于， 该个人认证系统还具有认证判定单元，该认证判定单元对利用者认证时生成的所述三维极坐标代码和预先登记的登记生物体信息的三维极 坐标代码进行核对，判定它们一致还是不一致。
15. —种个人认证方法，其特征在于，该个人认证方法包含以下步骤从利用者包含的虹膜在内的眼睛的图像中，提取瞳孔区域和虹膜区域，根据所述提取出的瞳孔区域和虹膜区域，来估计眼球的三维中心位 置，以该眼球中心为基准将所述虹膜区域转换为三维极坐标，生成三维 极坐标图像，生成三维极坐标图像代码，该三维极坐标图像代码是提取所述所生成的三维极坐标图像的特征并进行编码而得到的。
16. 根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于，所述三维极坐标图像的生成步骤包含以下步骤根据所述提取出的瞳孔区域和虹膜区域的各区域的中心位置的关系 或形状的关系，来计算所述利用者的视线方向的步骤；使用所述瞳孔区域和所述虹膜区域以及所述计算出的视线方向，生 成所述利用者的眼睛的三维模型的步骤；以及根据所述所生成的三维模型判定用于将利用者的视线方向作为正面 进行拍摄的假想投影面，对假想为所述虹膜区域相对于所述所判定的假 想投影面平行对置时的该虹膜区域进行三维极坐标转换的步骤。
17. 根据权利要求16所述的个人认证方法，其特征在于，根据所述提取出的瞳孔区域和虹膜区域的各区域的中心位置的偏 差、以及瞳孔区域的外周和虹膜区域的外周之间的距离的关系，来求出 所述视线方向。
18. 根据权利要求16所述的个人认证方法，其特征在于，根据所述虹膜的大小，进行所述三维模型的大小的标准化。
19. 根据权利要求16所述的个人认证方法，其特征在于， 关于所述三维极坐标图像，所述三维模型上的虹膜区域的各像素以如下两个角度A、 B来表示1 )将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到与视线轴正交的面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所述所投影的直线所成的角度 A，2)将三维上连接眼球中心和像素的直线投影到包含视线轴的垂直面 上，通过眼球中心的预先设定的基准线和所述所投影的直线所成的角度 B。
20. 根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于， 进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将所述提取出的虹膜区域的包含映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外。
21. 根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于，进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将所述提取出的虹膜区域的包含 映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外，将所述三维极坐标图像划分为多个区域，针对各个所述多个区域， 当所述区域是包含大于等于预先设定的阈值面积的掩蔽区域的区域时， 针对所述区域生成掩码。
22. 根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于， 进行掩蔽处理并生成掩蔽区域，以将所述提取出的虹膜区域内的包含映入部分的噪声排除到虹膜信息的对象外，将所述三维极坐标图像划分为多个区域，针对各个所述多个区域， 当所述区域是包含小于预先设定的阈值面积的掩蔽区域的区域和不包含 掩蔽区域的区域中的任意区域时，针对所述区域提取特征量，对所述提 取出的特征量进行编码，生成三维极坐标图像代码。
23. 根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于， 关于生成所述三维极坐标图像代码的方法，将所述三维极坐标图像划分为多个区域，针对各个所述多个区域，对针对所述区域使用具有方 向性和周期性的滤波器而获得的输出值所示的特征进行编码，生成三维 极坐标图像代码。
24. 根据权利要求23所述的个人认证方法，其特征在于， 作为所述具有方向性和周期性的滤波器，使用方向滤波器和二维加博滤波器中的至少一方。
25. 根据权利要求22所述的个人认证方法，其特征在于， 在所述特征量提取中，使用二维傅立叶变换和二维小波变换中的至少一方。
26. 根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于， 关于生成所述三维极坐标图像代码的方法，将所述三维极坐标图像划分为多个区域，使用模式匹配对各区域与其他区域进行比较，使用表 示各个所述多个区域的识别信息，根据匹配结果，对所述各区域与所述 其他区域中的哪个区域相似进行编码，生成三维极坐标代码。
27. 根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于，将利用者登记时生成的所述三维极坐标图像代码作为登记生物体信 息进行存储。
28.根据权利要求15所述的个人认证方法，其特征在于， 对利用者认证时生成的所述三维极坐标代码和预先登记的登记生物 体信息的三维极坐标代码进行核对，判定它们一致还是不一致。
全文摘要
个人认证系统具有摄影单元，其拍摄利用者的包含虹膜在内的眼睛；和瞳孔虹膜区域提取单元，其从所拍摄的图像中提取瞳孔区域和虹膜区域；三维极坐标图像生成单元，其根据提取出的瞳孔区域和虹膜区域，估计眼球的三维中心位置，以该眼球中心为基准将虹膜区域转换为三维极坐标，生成三维极坐标图像；以及三维极坐标图像编码单元，其生成三维极坐标图像代码，该三维极坐标图像代码是提取所生成的三维极坐标图像的特征并进行编码而得到的，该个人认证系统能够不受利用者视线方向的影响，生成以高精度示出利用者虹膜特征的虹膜信息。
文档编号G06T7/00GK101517615SQ200780035129
公开日2009年8月26日 申请日期2007年8月3日 优先权日2006年9月29日
发明者藤井明宏, 藤根俊夫 申请人:冲电气工业株式会社