眼睛圖像攝取裝置的製作方法
2023-06-01 04:19:56 1
專利名稱：眼睛圖像攝取裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種眼睛圖像攝取裝置，特別是涉及能夠安裝在移動終端設備上的眼睛圖像攝取裝置。
背景技術：
通常，利用近紅外線等照亮用戶的眼睛或者眼睛的周圍，利用拍攝裝置來拍攝眼睛圖像及其周圍圖像(以下統稱為「眼睛圖像」)，從獲得的眼睛圖像中抽取出虹膜信息，並且將該虹膜信息與已經在虹膜信息資料庫中註冊的虹膜信息進行比較，由此完成虹膜識別，從而實現對人的識別。為了精確地抽取出用戶的虹膜信息，所使用的眼睛圖像攝取裝置必須高精度地攝取眼睛圖像。因此，提出了一種使用自動聚焦技術的眼睛圖像攝取裝置，其從所獲取的整個面部的圖像中檢測眼睛位置，並且通過利用變焦透鏡來將所述眼睛進行放大從而獲得期望大小的眼睛圖像。
在這種自動聚焦技術中，控制是這樣進行的利用在被攝物被對焦(以下稱為「聚焦」)而可以清晰地獲得輪廓圖像時圖像信號中包含了許多高頻成分的特性，在改變透鏡位置的同時，對圖像信號中的高頻成分進行積分，並且搜索積分值最大處的透鏡位置。而且，為了迅速地搜索透鏡位置，通常採用所謂的「上山法」(例如，參見JP-A-2000-131598)，在該方法中，按照高頻成分增加的方向逐漸地改變透鏡位置。
另一方面，近年來，隨著使用諸如行動電話的移動終端設備的帳戶結算系統等的推廣，一直試圖使移動終端設備具有高個人識別可靠性的虹膜識別功能。然而，眼睛圖像攝取裝置需要用於驅動透鏡的驅動系統，而且難以減小光學系統的大小以及重量。因此，將具有自動聚焦機構的眼睛圖像攝取裝置安裝在諸如行動電話之類的移動終端設備上是極其困難的。由於這些原因，提出了一種用於移動終端設備的眼睛圖像攝取裝置，其安裝有利用定焦透鏡的小型、輕便且廉價的拍攝裝置，根據在圖像信號中所包含的高頻成分的幅度來判定聚焦度，並且引導成像距離使得高頻成分的幅度大於預定閾值。
然而，不僅在虹膜圖案(pattern)和諸如睫毛或眼皮等眼睛的各個部分的形狀方面的個體差異很大，而且在眼睛圖像信號中的高頻成分的幅度方面的個體差異也是很大的。因此，引導成像距離使得高頻成分的幅度可大於預定閾值的方法具有這樣的問題，即，不能根據用戶眼睛各個部分的形狀來得到穩定的聚焦判定。該問題可舉例說明如下，即，一些用戶可能獲得未聚焦的眼睛圖像，或者既不能獲得聚焦判定又不能獲得眼睛圖像。
本發明旨在解決上述的問題，其目的在於提供一種眼睛圖像攝取裝置，這種眼睛圖像攝取裝置通過利用小型、輕便且廉價的定焦透鏡，不論用戶眼睛各部分的形狀如何，都可以得到穩定的聚焦判定，並且這種眼睛圖像攝取裝置可以安裝到移動終端設備上。
發明內容
根據本發明，提供了一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用於攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計算單元，用於根據所述成像單元所攝取的眼睛圖像來計算聚焦度；閾值設定單元，用於設定特定於授權用戶的聚焦閾值；以及聚焦判定單元，用於通過比較所述聚焦度和所述聚焦閾值來進行聚焦判定，其中，所述閾值設定單元根據所述授權用戶的眼睛圖像來設定聚焦閾值。
圖1是表示根據本發明實施例1的眼睛圖像攝取裝置的構成的方框圖；圖2是示意性地表示不同用戶的聚焦度和成像距離之間的關係的曲線圖；圖3是表示本發明的實施例1中的在聚焦閾值設定時的工作過程的流程圖；圖4是表示根據本發明實施例2的眼睛圖像攝取裝置的構成的方框圖；圖5是表示要攝取的圖像的倍率和虹膜直徑/半徑與成像距離之間的關係的曲線圖；圖6是表示根據本發明實施例3的眼睛圖像攝取裝置的構成的方框圖；圖7是示意性地表示不同用戶的虹膜直徑/半徑和聚焦度之間的關係的曲線圖；圖8是表示本發明的實施例3的在虹膜識別時的圖像攝取工作過程的流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的實施例的眼睛圖像攝取裝置進行說明。
實施例1圖1是表示根據本發明實施例1的眼睛圖像攝取裝置的構成的方框圖。實施例1中的眼睛圖像攝取裝置100具有成像單元120，用於攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計算單元130，用於計算眼睛圖像中所包含的高頻成分的幅度作為聚焦度；閾值設定單元150，用於設定特定於授權用戶的聚焦閾值；聚焦判定單元140，用於通過比較聚焦度和聚焦閾值來判定聚焦；和照明單元(未示出)，用於通過將近紅外線以適於獲得眼睛圖像的光量進行照射來照亮用戶的眼睛及眼睛的周圍。
成像單元120包括透鏡121、可見光濾光器122、成像元件123、圖像信號處理部分124和引導鏡125。在實施例1中，使用定焦透鏡作為透鏡121來減小光學系統的大小、重量和成本。當用戶將他或她的眼睛映到引導鏡125上時，引導鏡125將用戶的眼睛引導到正確的成像位置。用戶的眼睛通過透鏡121和可見光濾光器122在成像元件123上成像。圖像信號處理部分124從成像元件123的輸出信號中抽取出圖像信號成分，並且把該圖像信號成分作為用於增益調整等的圖像信號進行必要的處理。圖像信號處理部分124輸出經處理的圖像信號，作為用戶的眼睛圖像信號。
聚焦度計算單元130包括濾波器部分131和積分部分132。濾波器部分131從圖像信號處理部分124輸出的圖像信號中抽取出具有適合於聚焦判定的預定頻段的高頻成分的信號，並將抽取出的高頻成分信號輸出到積分部分132。積分部分132在一個畫面(或者一幀)範圍內，對經濾波器部分131獲得的高頻成分的平方值或者絕對值進行積分，並將積分的值輸出作為眼睛圖像中包含的高頻成分的幅度。從積分部分132輸出的、並且在眼睛圖像中包含的高頻成分的幅度將稱為「聚焦度F」。
聚焦判定單元140通過將聚焦度F和利用後面說明的方法所確定的聚焦閾值Fth進行比較來進行聚焦判定。因此，作為聚焦判定單元140的輸出而得到的聚焦判定輸出以及眼睛圖像輸出即圖像信號處理部分124的輸出被輸入給虹膜識別裝置(未示出)，從而通過使用已經被判定為聚焦的眼睛圖像信號來進行虹膜識別。
閾值設定單元150按照下述方式為安裝有本發明的實施例1的眼睛圖像攝取裝置100的移動終端設備的授權用戶，諸如終端的合約使用者或者終端所有者設定聚焦閾值Fth。當授權用戶註冊虹膜信息時，首先，以眼睛圖像攝取裝置100和眼睛之間的不同距離攝取眼睛圖像，從而得到對應不同成像距離X的多個眼睛圖像，並為各個眼睛圖像確定聚焦度F。閾值設定單元150從這樣獲得的多個聚焦度F中確定最大值Fmax，並將最大值Fmax乘以下面所述的預定係數來確定聚焦閾值Fth。在授權用戶因轉移等而改變的情況下，當新的授權用戶再次將虹膜信息註冊到虹膜識別裝置中時，必須重新設置聚焦閾值Fth。
現在將說明為授權用戶設置聚焦閾值Fth的原因。圖2是示意性地表示不同用戶的聚焦度F和成像距離X之間的關係的曲線圖。字母A、B、C代表三個不同用戶的關係。在實施例1中，使用定焦透鏡作為透鏡121。因此，聚焦度F為最大值的成像距離Xf由定焦透鏡的焦距(即，正好聚焦時的距離)來確定，且該成像距離Xf對不同的用戶來說是相同的。然而，如圖2所示，對於不同的人來說，聚焦度F和成像距離X之間的關係是不相同的。造成這種現象，是因為不同的人的虹膜圖案是不同的，從而，對於不同的人來說，含在眼睛圖像中的高頻成分是不同的，另外，高頻成分還受到虹膜以外的部分如睫毛或眼皮等眼睛的各部分形狀的影響。
因此，為了獲得對每一個眼睛圖像攝取裝置的每一個授權用戶進行了聚焦的眼睛圖像，必須確定特定於每一個用戶的聚焦度的最大值Fmax，以便以聚焦度F為Fmax時的距離Xf來攝取眼睛圖像。然而，在實際應用中，以最大聚焦度F的距離Xf來攝取眼睛圖像是困難的。因此，實際應用中，即使聚焦度F沒有達到最大值，只要是不會妨礙虹膜識別範圍內的眼睛圖像，就視其為已聚焦的眼睛圖像，進行識別。
圖2中將成像距離X的這個範圍作為聚焦範圍Xw來示出。如果聚焦閾值被設定為圖2中的Fth所代表的值，則它用作用戶A的聚焦閾值來鑑別聚焦度F超過了聚焦閾值Fth的眼睛圖像即在聚焦範圍Xw內的眼睛圖像是合適的。相反，對於用戶B，可能會攝取不能被識別的眼睛圖像來作為能被識別的眼睛圖像。另一方面，對於用戶C，無法獲得聚焦判定。這就必須為授權用戶設定最佳的特定聚焦閾值Fth。通過這樣確定聚焦閾值Fth，就能夠獲得降低了未授權用戶(即圖2中的用戶B和C)的識別率(或者他人接受率)的效果。
如圖2所示，即使用戶不同，聚焦度F和成像距離X之間的關係通常呈現類似的形狀。只要聚焦度F處於聚焦度的最大值Fmax到比該最大值Fmax小預定比例的值的範圍內，成像距離X就可以在聚焦範圍Xw之內。因此，能夠通過將最大值Fmax乘以預定係數來確定聚焦閾值Fth。在本實施例中，假定係數設定為0.8，即如果聚焦度F為Fmax的80％或者更大，則眼睛圖像就落在聚焦範圍內。如果與最大值Fmax相乘的係數變大，則可獲得更高滿意度的聚焦眼睛圖像，但是聚焦範圍被縮小，使得難以獲得聚焦判定結果。因此，需要根據成像單元120的光學特性或者要連接的虹膜識別裝置的特性、以及虹膜識別裝置的使用目的來適當地設定係數的值。
下面說明確定聚焦閾值Fth的過程。圖3是表示本發明實施例1中的在聚焦閾值設定時的工作過程的流程圖。
首先，輸出一個開始聚焦閾值設定的消息(步驟S11)。在進行聚焦閾值設定時，需要不同成像距離的多個眼睛圖像，因此，要輸出的消息是例如「從臂伸展位置緩慢地將拍攝裝置移向眼睛」。該消息可以用連接到移動終端設備的顯示單元如液晶顯示板來顯示，或者通過附加的揚聲器以語音形式輸出。
接下來，攝取用戶的眼睛圖像(步驟S12)，並求出在所獲取的眼睛圖像中所包含的高頻成分的積分值，即聚焦度F(步驟S13)。判斷是否已經獲得了設定聚焦閾值所需要的數據(步驟S14)。重複從步驟S12到步驟S14的一系列工作，直到獲得設定聚焦閾值所需要的數據。此時，設定聚焦閾值所需要的數據為多個眼睛圖像的聚焦度F，這些眼睛圖像的成像距離的範圍在聚焦範圍Xw之內和聚焦範圍Xw之外。對本實施例的說明所基於的情況是，通過將拍攝裝置從遠處逐漸地靠近而連續地拍攝圖像。圖像攝取工作從攝取聚焦度F低的眼睛圖像的工作開始。這些數據是關於多個眼睛圖像的聚焦度F的數據，其中，聚焦度F逐漸變大，並且在達到最大值Fmax後又變小。
從多個聚焦度F的數據中確定最大值Fmax，並通過將最大值Fmax乘以預定的係數(在本實施例中為0.8)來設定聚焦閾值Fth(步驟S15)。最後，通過圖像或語音來輸出表明閾值設定結束的消息(步驟S16)。這樣就可以為授權用戶設定特定於授權用戶的聚焦閾值Fth。
通過這樣將聚焦閾值Fth設定為特定於授權用戶的最佳值，即使使用小型、輕便和廉價的定焦透鏡，也能夠可靠地獲得聚焦的眼睛圖像。
在另一種設定聚焦閾值Fth的方法中，在聚焦閾值設定時，可以使用一個切割成焦距長度的標尺。然後，在以成像距離固定在正好聚焦的焦距Xf來攝取眼睛圖像的情況下，可以更簡單地設定聚焦閾值。此時，在眼睛圖像中所包含的高頻成分呈現最大值Fmax。因此，通過將最大值Fmax乘以係數(0.8)，就可以設定聚焦閾值Fth。
在實施例1的眼睛圖像攝取裝置100中，在虹膜識別時聚焦判定的工作將在下面作簡要地說明。假定已經設定了聚焦閾值Fth。
首先，攝取眼睛圖像，以確定所包含的高頻成分，即聚焦度F。如果該值等於或大於聚焦閾值Fth，則判定已經得到聚焦的眼睛圖像，並將眼睛圖像輸出與聚焦判定輸出一起輸出到虹膜識別裝置。在聚焦度F小於聚焦閾值Fth的情況下，就再次攝取眼睛圖像。此時，可將改變成像距離X的消息輸出給用戶。
實施例2圖4是表示根據本發明實施例2的眼睛圖像攝取裝置的構成的方框圖。與實施例1中的部件相同的部件以相同的附圖標記表示。實施例2的眼睛圖像攝取裝置與實施例1的眼睛圖像攝取裝置主要不同之處在於聚焦判定不是根據眼睛圖像的聚焦度F，而是根據眼睛圖像的虹膜直徑/半徑R來進行的。實施例2的眼睛圖像攝取裝置200具有成像單元120；虹膜直徑/半徑計算單元230，用於計算每一個眼睛圖像的虹膜直徑/半徑；參考直徑/半徑設定單元250，用於設定特定於授權用戶的參考虹膜直徑/半徑；和聚焦判定單元240(以下稱之為「第二聚焦判定單元」，以區別於實施例1中的聚焦判定單元)，用於通過比較虹膜直徑/半徑和參考虹膜直徑/半徑來進行聚焦判定。
虹膜直徑/半徑計算單元230包括瞳孔檢測部分231、圓周積分部分232、和直徑/半徑計算部分233。瞳孔檢測部分231將獲取的眼睛圖像進行二進位化，以抽取出低亮度區域，根據該區域的形狀和大小判斷瞳孔，並確定該區域的中心坐標以將該坐標設定為瞳孔中心。圓周積分部分232圍繞瞳孔中心對眼睛圖像進行積分，而直徑/半徑計算部分233根據圓周積分的值找出虹膜和白色部分之間的邊界點，並輸出該邊界點作為虹膜直徑/半徑R。
第二聚焦判定單元240通過將根據眼睛圖像而計算出的虹膜直徑/半徑R與根據下面說明的方法預先確定的參考虹膜直徑/半徑Rf進行比較來進行聚焦判定。在沒有獲得可用於識別的眼睛圖像的情況下，根據虹膜直徑/半徑R和參考虹膜直徑/半徑Rf之間的大小關係，判斷是增大還是減少成像距離，以獲取高聚焦度的眼睛圖像。
參考直徑/半徑設定單元250按照下述方式為安裝有本發明的實施例2的眼睛圖像攝取裝置200的移動終端設備的授權用戶設定參考虹膜直徑/半徑Rf。首先，使用已標有焦距的標尺，將眼睛圖像攝取裝置和眼睛之間的距離固定為焦距Xf即正好聚焦的距離。然後，由成像單元120攝取眼睛圖像，由虹膜直徑/半徑計算單元230計算虹膜直徑/半徑R。參考直徑/半徑設定單元250將該虹膜直徑/半徑R設定為參考虹膜直徑/半徑Rf。
圖5是表示要攝取的圖像的倍率K和虹膜直徑/半徑R與成像距離X之間的關係的曲線圖。這裡，字母Kf表示在成像距離Xf處的圖像的倍率；字母Ks和Ki表示在聚焦範圍Xw內的圖像的倍率的上限和下限；字母Rf表示在成像距離Xf處的虹膜直徑/半徑；字母Rs和Ri表示在聚焦範圍Xw內的虹膜直徑/半徑的上限和下限。通常，在使用定焦透鏡的成像單元中，倍率K在成像距離X大的情況下是小的，但是在成像距離X小的情況下是大的。這些關係由在成像單元中使用的光學系統預先確定。另一方面，虹膜直徑/半徑R和倍率K相互之間成比例，而且虹膜直徑/半徑R不會因環境的變化等而發生變化，因此，通過了解在焦距Xf處的虹膜直徑/半徑Rf，就可以利用虹膜直徑/半徑R進行聚焦判定。
在實施例2中，與實施例1一樣，在實際應用中，以成像距離正好是焦距的距離Xf來攝取圖像是困難的。因此，實際應用中，如果在虹膜識別沒有任何實際問題的範圍內獲得聚焦，則看作眼睛圖像已經聚焦而進行識別。圖5示出了與成像距離的聚焦範圍Xw對應的虹膜直徑/半徑的容許範圍Rw。
如果容許的範圍Rw過寬，在這種情況下識別也是困難的，這是因為攝取了未聚焦的眼睛圖像。相反，如果變窄，則可獲得更滿意的眼睛圖像，但是聚焦範圍過窄，就使得聚焦判定變得更加困難。因此，需要根據成像單元120的光學特性、要連接的虹膜識別裝置的特性、以及虹膜識別裝置的使用目的來適當地設定虹膜直徑/半徑的容許範圍Rw。
在實施例2的眼睛圖像攝取裝置200中，虹膜直徑/半徑是根據眼睛圖像而計算出來的，其計算量大於聚焦度的計算量。相反，在獲取的眼睛圖像不在聚焦範圍內的情況下，了解虹膜直徑/半徑是過大還是過小是有利的。因此，在這種情況下，知道應該將拍攝裝置靠近還是遠離，使得可以向用戶提供引導至合適的成像距離的消息。
如圖5所示，成像距離X和要攝取的圖像的倍率K具有一一對應的關係，這種關係是由在成像單元中使用的光學系統確定的，如果限於授權用戶，則虹膜直徑/半徑R和倍率K也是一一對應的。因此，通過獲知在已知成像距離處的虹膜直徑/半徑例如在焦距Xf處的虹膜直徑/半徑Rf，就可以根據虹膜直徑/半徑R的值反算出成像距離X。
實施例3圖6是表示根據本發明實施例3的眼睛圖像攝取裝置的構成的方框圖。與實施例1和實施例2中相同的部件用相同的附圖標記來表示。
實施例3中的眼睛圖像攝取裝置300具有成像單元120；聚焦度計算單元130；閾值設定單元150；聚焦判定單元140(以下稱之為「第一聚焦判定單元」)；虹膜直徑/半徑計算單元230；第二聚焦判定單元241；和參考直徑/半徑設定單元251。因此，實施例3中的眼睛圖像攝取裝置300的電路部件具有實施例1的眼睛圖像攝取裝置的電路部件以及實施例2的眼睛圖像攝取裝置的電路部件。
參考直徑/半徑設定單元251按照下述方式為安裝有本發明的實施例3的眼睛圖像攝取裝置的移動終端設備的授權用戶設定參考虹膜直徑/半徑Rf。首先，以不同的成像距離X攝取眼睛圖像，以獲得對應不同成像距離X的多個眼睛圖像，並為各個眼睛圖像確定聚焦度F。從所述的多個眼睛圖像中確定聚焦度F最大的眼睛圖像，並且計算它的虹膜直徑/半徑R，以將該虹膜直徑/半徑R的值用作參考虹膜直徑/半徑Rf。
這樣設定參考虹膜直徑/半徑Rf的原因在於如實施例1所述，在聚焦度F取最大值Fth處的成像距離是焦距Xf；以及如實施例2所述，在焦距Xf處攝取的眼睛圖像的虹膜直徑/半徑R可以被設定為參考虹膜直徑/半徑Rf。
圖7是示意性地表示不同用戶的虹膜直徑/半徑R和聚焦度F之間的關係的曲線圖，字母A、B和C代表圖2所示的三個用戶。圖7與圖2的不同在於橫坐標不是表示成像距離X而是虹膜直徑/半徑R。當聚焦度F為最大值Fmax時虹膜直徑/半徑Rf因各個用戶不同而各不相同的原因在於各個用戶的虹膜大小是不同的。在這個例子中，用戶A的虹膜直徑/半徑最大，而用戶C的虹膜直徑/半徑最小。圖7示出了用戶A即授權用戶的參考虹膜直徑/半徑Rf、虹膜直徑/半徑的容許範圍Rw(具有上限Rs和下限Ri)、和聚焦閾值Fth。
同樣，在這種情況下，如實施例1所述的那樣，通過為授權用戶A優化虹膜直徑/半徑的容許範圍Rw或聚焦閾值Fth，就可以獲得降低了未授權用戶(即，圖7的用戶B和C)的識別率的效果。
這裡，將說明實施例3的眼睛圖像攝取裝置300在進行虹膜識別時的聚焦判定工作。假定已經設定了聚焦閾值Fth和參考虹膜直徑/半徑Rf。圖8是表示本發明的實施例3的眼睛圖像攝取裝置在虹膜識別時的眼睛圖像攝取工作過程的流程圖。
首先，攝取用戶的眼睛圖像(步驟S31)，以確定攝取的眼睛圖像的聚焦度F(步驟S32)。將該聚焦度F與聚焦閾值Fth進行比較，以判定獲取的眼睛圖像是否是可以進行虹膜識別的聚焦圖像(步驟S33)。在聚焦度F為聚焦閾值Fth或者更大的情況下，可以獲取可鑑別的眼睛圖像。因此，將眼睛圖像信號與聚焦判定結果一起輸出給虹膜識別裝置(步驟S34)。在聚焦度F小於聚焦閾值Fth的情況下，確定獲取的眼睛圖像的虹膜直徑/半徑R(步驟S35)，並將其與參考虹膜直徑/半徑Rf進行比較(步驟S36)。在虹膜直徑/半徑R小於參考虹膜直徑/半徑Rf的情況下，輸出將拍攝裝置靠近眼睛的消息(步驟S37)，並且工作步驟返回到步驟S31。另一方面，在虹膜直徑/半徑R大於參考虹膜直徑/半徑Rf的情況下，輸出將拍攝裝置遠離眼睛的消息(步驟S38)，並且工作步驟返回到步驟S31。
因此，可使用小型、輕便和廉價的定焦透鏡來攝取能進行虹膜識別的眼睛圖像。
在圖8所示的流程圖中，在步驟S33中聚焦度F沒有達到聚焦閾值Fth的情況下，工作步驟總是到步驟S35。然而，工作步驟也可以設置為在若干次中，只有一次從步驟S33到達步驟S35，其餘次數從步驟S33跳到步驟S31。
實施例3的眼睛圖像攝取裝置300具有第一聚焦判定單元140和第二聚焦判定單元241的兩個判定單元，這樣具有如下優點第一聚焦判定單元140的判定所需要的聚焦度F的計算可以由相對簡單的對高頻成分進行抽取和積分的計算來完成。因此，可以縮短計算的時間，從而，可以實時地對輸入的圖像信號進行計算。然而，在眼睛圖像的成像距離不在聚焦範圍內的情況下，根據聚焦度F的值無法知道是要將拍攝裝置靠近還是遠離。另一方面，第二聚焦判定單元241的判定所需要的虹膜直徑/半徑R的計算是這樣進行的首先，根據眼睛圖像來確定瞳孔中心；然後，進行圓周積分，由此計算出虹膜直徑/半徑。這樣就延長了計算的時間。相反，可以估算成像距離，以告知要向哪個方向移動拍攝裝置來獲得聚焦的眼睛圖像。因此，聚焦判定是由計算時間較短的第一聚焦判定單元140來進行的。在不能獲得聚焦判定的情況下，進行第二聚焦判定單元241的判定，以告知用戶要向哪個方向移動拍攝裝置。這樣就能夠獲取短時間內聚焦的眼睛圖像。
在以上進行的說明中，聚焦度F最大的眼睛圖像是從不同成像距離的多個眼睛圖像中獲得的，並且將它的虹膜直徑/半徑R作為參考虹膜直徑/半徑Rf。然而，還可以按照以下方式確定聚焦閾值Fth以及虹膜直徑/半徑的容許範圍的上限Rs和下限Ri。
當授權用戶註冊虹膜信息時，首先通過改變眼睛圖像攝取裝置與眼睛的距離來攝取眼睛圖像，算出各個眼睛圖像中所包含的聚焦度F和虹膜直徑/半徑R。然後，確定表示從多個眼睛圖像中求得的聚焦度F和虹膜直徑/半徑R之間的關係的近似函數F＝F(R)。而且，從聚焦度相等即F(R1)＝F(R2)的兩個虹膜直徑/半徑R1和R2的多個組中，選出虹膜直徑/半徑之比R2/R1等於圖像倍率之比Ki/Ks的那一組。將虹膜直徑/半徑的值R1和R2設定為虹膜直徑/半徑的容許範圍的上限Rs和下限Ri，並且同時將聚焦度F設定為聚焦閾值Fth。
這裡，不是必需對聚焦度F和虹膜直徑/半徑R之間的關係進行函數近似。但是，從多個眼睛圖像中獲得的聚焦度F和虹膜直徑/半徑R的數據是離散的。因此，如果用連續函數來近似所述關係，就可以容易地進行計算，並且可以對數據進行插值。因此，得到的優點是可以更精確地設定聚焦閾值Fth以及虹膜直徑/半徑的容許範圍Rs和Ri。
如果使用如此設定的聚焦閾值以及虹膜直徑/半徑的容許範圍，則優點是第一聚焦判定單元和第二聚焦判定單元的判定結果基本上是相同的。
根據本發明，能夠提供一種眼睛圖像攝取裝置，該眼睛圖像攝取裝置使用小型、輕便和廉價的定焦透鏡，不論用戶的眼睛形狀如何，都可以進行穩定的聚焦判定，並且該眼睛圖像攝取裝置可以安裝在移動終端設備上。
工業實用性本發明的眼睛圖像攝取裝置使用小型、輕便和廉價的定焦透鏡，不論用戶的眼睛形狀如何，都可以進行穩定的聚焦判定，並且該眼睛圖像攝取裝置可安裝在移動終端設備上。因此，本發明對於眼睛圖像攝取裝置來說是有用的，尤其是對於可安裝在移動終端設備中的眼睛圖像裝置來說是有用的。
權利要求
1.一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用於攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計算單元，用於根據所述成像單元攝取的眼睛圖像計算聚焦度；閾值設定單元，用於設定特定於授權用戶的聚焦閾值；以及聚焦判定單元，用於通過比較所述聚焦度和所述聚焦閾值來進行聚焦判定，其中，所述閾值設定單元根據所述授權用戶的眼睛圖像來設定所述聚焦閾值。
2.如權利要求1所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述聚焦度計算單元計算在所述成像單元攝取的眼睛圖像中所包含的高頻成分的幅度作為聚焦度，並且其中，所述閾值設定單元從多個聚焦度中選擇最大值，從而根據該最大值設定所述聚焦閾值，所述多個聚焦度是根據所述授權用戶的不同成像距離的多個眼睛圖像而分別計算出來的。
3.如權利要求1所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述閾值設定單元根據所述聚焦度來設定所述聚焦閾值，所述聚焦度是根據所述授權用戶的、在焦距處攝取的眼睛圖像而計算出來的。
4.一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用於攝取用戶的眼睛圖像；虹膜直徑/半徑計算單元，用於計算所述眼睛圖像中的虹膜直徑/半徑；參考直徑/半徑設定單元，用於設定特定於授權用戶的參考虹膜直徑/半徑；和聚焦判定單元，用於通過比較所述虹膜直徑/半徑和所述參考虹膜直徑/半徑來進行聚焦判定，其中，所述參考直徑/半徑設定單元根據所述授權用戶的眼睛圖像來設定所述參考虹膜直徑/半徑。
5.如權利要求4所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述參考直徑/半徑設定單元將根據所述授權用戶的、在所述焦距處攝取的眼睛圖像而計算出的虹膜直徑/半徑的值設定為所述參考虹膜直徑/半徑。
6.一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元，用於攝取用戶的眼睛圖像；聚焦度計算單元，用於根據所述成像單元攝取的眼睛圖像來計算聚焦度；閾值設定單元，用於設定特定於授權用戶的聚焦閾值；第一聚焦判定單元，用於通過比較所述聚焦度和所述聚焦閾值來進行聚焦判定；虹膜直徑/半徑計算單元，用於計算所述眼睛圖像中的虹膜直徑/半徑；參考直徑/半徑設定單元，用於設定特定於所述授權用戶的參考虹膜直徑/半徑；以及第二聚焦判定單元，用於通過比較所述虹膜直徑/半徑和所述參考虹膜直徑/半徑來進行聚焦判定，其中，在不能由所述第一聚焦判定單元獲得聚焦判定的情況下，由所述第二聚焦判定單元進行聚焦判定。
7.如權利要求6所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述參考直徑/半徑設定單元將在不同成像距離的多個眼睛圖像中的聚焦度最大的眼睛圖像的虹膜直徑/半徑設定為所述授權用戶的參考虹膜直徑/半徑。
8.如權利要求6所述的眼睛圖像攝取裝置，其中，所述參考直徑/半徑設定單元從根據不同成像距離的多個眼睛圖像而分別計算出來的所述多個虹膜直徑/半徑中，將聚焦度相同並且虹膜直徑/半徑之比等於預定值的兩個虹膜直徑/半徑的值設定為所述授權用戶的兩個參考虹膜直徑/半徑，並且其中，所述閾值設定單元將所述聚焦度設定為所述聚焦閾值。
全文摘要
一種眼睛圖像攝取裝置，包括成像單元(120)，用於攝取用戶的眼睛作為眼睛圖像；聚焦度計算單元(130)，用於根據所述眼睛圖像來計算高頻成分的幅度；閾值設定單元(150)，用於設定特定於授權用戶的聚焦閾值；以及聚焦判定單元(140)，用於通過比較所述高頻成分的幅度和所述聚焦閾值來進行聚焦判定，從而為所述授權用戶設定最佳的聚焦閾值。
文檔編號G06T1/00GK1819796SQ20048000116
公開日2006年8月16日 申請日期2004年9月28日 優先權日2003年10月1日
發明者若森正浩 申請人:松下電器產業株式會社