JP2005107783A

JP2005107783A - 画像認識方法及びその装置

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Publication number: JP2005107783A
Application number: JP2003339239A
Authority: JP
Inventors: Kashiko Kodate; 香椎子小舘; Eriko Watanabe; 恵理子渡邉; Noriko Takeda; 紀子武田; Michiko Nakanishi; 美智子中西; Isao Minegishi; 功峯岸; Hiroshi Koizumi; 浩小泉
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】
画像認識方法に於いて、判別の基準となる閾値の適正な設定を行い、高精度の画像認識が行える様にする。
【解決手段】
光相関手法を用いた２以上の画像の同一性、類似性を相関値と閾値の比較で判定する画像認識方法に於いて、認識対象画像同士で得られる自己相関値を基準に閾値の設定を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は２以上の画像の同一性、類似性を判定する画像認識方法及びその装置に関するものである。

画像、例えば指紋画像、網膜上の血管像、或は顔画像等の個人特有の特徴を表す画像の認識は個人認識に利用することができる。顔画像等の画像認識による個人認識は、非接触で個人の個別認識が可能である為、ＩＤカードや暗証番号に代るセキュリティ技術として関心が高まっている。

認識の手法としては、画像処理によるもの、画像を光信号に変換し光相関手法を用いて高速に処理を行うものがあり、画像を光信号に変換して処理するものとして例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３に示されるものがある。

光信号に変換して処理する顔画像認識装置では、予め多数の認識用画像がデータベースとして用意されており、用意された画像と新しく取得した顔画像とを比較し、同一人物か否かの判定を光相関手法を用いて行っている。光処理により相関を行う場合、相関値は光強度として得られる。

斯かる顔画像認識装置では、自己相関値（同一人物の相関信号）と相互相関値（他人の相関値）とを認識する為の閾値を設定する必要がある。閾値の設定は予め用意した数百人の顔画像データを基に自己相関値と相互相関値を取り、それらの値から閾値を設定している。閾値は他人か本人かを認識するパラメータであり、閾値をどの様に設定するかで認識結果に大きな影響を与える。

又、認識の対象画像が顔画像の様に、個人差により自己相関値が異なってくる可能性があり、画一的に設定した閾値では認識結果に影響を与える可能性がある。

特開２００２−１１７４０４号公報

特開２００２−１１７４０６号公報

特開２００３−２２３６４２号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、適正な閾値の設定を行い、高精度の画像認識が行える様にするものである。

本発明は、光相関手法を用いた２以上の画像の同一性、類似性を相関値と閾値の比較で判定する画像認識方法に於いて、認識対象画像同士で得られる自己相関値を基準に閾値の設定を行う画像認識方法に係るものである。

又本発明は、画像をデータベースとして格納する記憶部と、画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像を前記マッチトフィルタに投影する光学系と、マッチトフィルタからの光を受光する光検出器と、該光検出器からの受光信号と閾値との比較により画像認識を行う信号処理部とを具備し、前記マッチトフィルタは認識対象画像より作成し、前記閾値は認識対象画像と認識対象画像より作成した前記マッチトフィルタにより得られた自己相関値を基準に設定する様にした画像認識装置に係るものである。

更に、本発明は画像は顔画像であり、個人認識が行われる画像認識方法又は画像認識装置に係るものである。

本発明によれば、光相関手法を用いた２以上の画像の同一性、類似性を相関値と閾値の比較で判定する画像認識方法に於いて、認識対象画像同士で得られる自己相関値を基準に閾値の設定を行うので、対象画像毎に自己相関値が異なる場合等個体差が相関値に影響を及す様な場合でも、適正な閾値の設定が可能であり、高精度の測定が行える。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

以下、ＶａｎｄｅｒＬｕｇｔＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ法による光相関手法を用いた画像認識装置の例で述べるが、ＪｏｉｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ法による光相関手法を用いた装置でも同様に本発明を適用できる。

以下は画像として顔画像を用いた例を示しているが、画像として指紋画像、網膜上の血管像等を用いた場合も同様である。

図１中、１は透過型液晶表示装置等の画像入力装置、２は第１のフーリエ変換レンズ、３は位相変調素子、４は第２のフーリエ変換レンズ、５は光検出器である。

前記画像入力装置１にはデータベースとして格納された格納顔画像６が表示され、前記画像入力装置１にコヒーレントな平行光線７が照射される。前記画像入力装置１を透過した光は前記第１のフーリエ変換レンズ２によりフーリエ変換され、前記位相変調素子３上に集光し、前記格納顔画像６のフーリエ変換像８を結像する。

前記位相変調素子３は、表示装置例えば液晶表示部及び該液晶表示部に表示されマッチトフィルタとして機能する位相フィルタ１１によって構成され、該位相フィルタ１１は、認識の対象となる顔を撮像した取得画像９から作成される。尚、マッチトフィルタとしては、位相型ではなく、強度変調型のフィルタで構成してもよい。

前記フーリエ変換像８が前記位相フィルタ１１を透過することで相関演算処理が行われ、透過光の一部はそのまま透過し（０次光）、一部は平面波（１次光）となる。

前記第２のフーリエ変換レンズ４を透過した０次光は前記光検出器５上に格納顔画像６′を結像し、又前記第２のフーリエ変換レンズ４を透過した１次光は前記光検出器５上に点像１２を結像する。

前記格納顔画像６と前記取得画像９が類似している程、前記１次光の割合が大きくなり、前記点像１２の光強度が増大する。この点像１２の光強度が相関値を表す。従って、相関値の最大値は同一の認識対象の画像から作成したフィルタにより得られたものとなる。

尚、画像認識装置として図示していないが、前記光検出器５の受光面に対峙してピンホールが設けられており、前記光検出器５にはピンホールを透過した点像１２のみが投影される様になっている。

而して、前記光検出器５からの受光信号を閾値を基準として大小を判断して認識の対象が本人であるか否かが判断される。

上記閾値の設定について図１、図２を参照して説明する。尚、認識対象を顔画像として説明する。

測定の開始前に、認識対象画像から前記位相フィルタ１１を作成する。この時、認識対象画像は基準画像ＰA として位置付けられ、前記位相フィルタ１１は基準フィルタＦA として位置付けられる。前記基準画像ＰA を前記画像入力装置１に表示させ、更に前記位相変調素子３に前記基準フィルタＦA を表示させる（ＳＴＥＰ１）。

前記平行光線７を照射し、前記光検出器５上に点像１２を結像させ、該点像１２の光強度に基づき相関値ＩMax を得る（ＳＴＥＰ２）。該相関値ＩMax は前記基準画像ＰA 即ち認識対象画像に関する相関値として最大値となる。

前記相関値ＩMax に基づき所定の定数αを掛けて、閾値Ｉthを得る（ＳＴＥＰ３）。ここで、定数αは、過去のデータに基づき、要求される認識精度等測定時の認識状況に応じて適宜決定される。

次に、上記定数αの設定の一例について図３を参照して説明する。

所定数、例えば数百人の顔画像の自己相関値（本人の顔画像同士の相関値）と相互相関値（本人の顔画像と他人の顔画像との相関値）を測定する。

自己相関値について本人拒否率（本人の顔画像同士を比較した場合の本人でないと判断する率）、相互相関値について他人受入率（本人の顔画像と他人の顔画像との比較した場合で本人であると判断する率）のそれぞれについてプロットして得られた本人拒否率曲線１４、他人受入率曲線１５を示したのが図３である。

図３に於いて、前記光検出器５からの受光信号強度α（αは相関信号強度の最大値に対する比率を示している）を閾値とすると、他人を受入れる率（他画像受入れ率）は０％となるが、本人を拒否する率（同画像拒否率）が数十％となる。図３に於いて、前記本人拒否率曲線１４と他人受入率曲線１５の交点が本人でないと判断する誤差、本人であると判断する誤差を考慮した総合誤差が最も小さくなる値であると判断され、例えば前記本人拒否率曲線１４と他人受入率曲線１５の交点の相関信号強度を閾値Ａとする。尚、例えば他人受入率を重視して、他人受入率の誤差をより低く設定する場合も有り、その場合は、両曲線の交点より相関信号強度は大きくなる値で設定される。又、具体的な数値としては、前記本人拒否率と他人受入率とが必ずしも一致した値でなくとも、同等又は同等と見られる点が選択される。

図３を基に得られ、選択されたαが上記定数として設定される。

次に、図４により本発明の実施の形態に係る画像認識装置の概略構成を説明する。

図４中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

測定光軸１７上に画像入力装置１、第１のフーリエ変換レンズ２、フィルタ表示器２１が設けられ、前記画像入力装置１と第１のフーリエ変換レンズ２との間にビームスプリッタ（又はハーフミラー）２０、前記第１のフーリエ変換レンズ２とフィルタ表示器２１との間にはビームスプリッタ（又はハーフミラー）２２が設けられている。

前記画像入力装置１には記憶部１６からの画像信号が入力される様になっており、該画像入力装置１には液晶表示装置、特に高速で表示の切替が可能な強誘電性液晶の表示装置が使用されることが好ましい。前記記憶部１６には例えば数百人の顔画像がイメージデータとして格納され、又基準画像、該基準画像より作成した基準フィルタがイメージデータとして格納されている。

発光素子例えばレーザダイオード１８からのコヒーレントな光線は集光レンズ１９により平行光束とされ、前記ビームスプリッタ２０を介して画像入力装置１に入射される様になっている。前記フィルタ表示器２１は前記位相変調素子３を具備し、該位相変調素子３に基準フィルタ或は取得画像９から得られる位相フィルタ１１を表示する様になっている。又、表示するフィルタは認識画像の変更に伴って切替可能となっている。

画像の取得はデジタルカメラ等、取得画像について映像のデジタル信号を出力する撮像装置によって行うことが好ましい。又、前記フィルタ表示器２１にフィルタ作成機能を具備させることで、前記記憶部１６より前記フィルタ表示器２１に基準画像のイメージデータを直接入力し、或は前記フィルタ表示器２１にデジタルカメラ等から直接イメージデータを入力する様にしてもよい。

前記フィルタ表示器２１上で得られた０次光、１次光は前記ビームスプリッタ２２を経て前記第２のフーリエ変換レンズ４により光検出器５上に結像される。前記光検出器５の受光面に対峙してマスク２３が設けられており、該マスク２３はピンホール２４を有し、前記第２のフーリエ変換レンズ４で集光された１次光のみが光検出器５で受光される様になっている。尚、前記マスク２３は受光面に直接設けられてもよく、或は受光面を微小面積として、受光面自体をピンホールとして機能させてもよい。前記光検出器５は受光した１次光を光電変換し、相関信号として信号処理部２５へ出力する。該信号処理部２５は閾値を基準として画像の一致、不一致を判断する。

画像認識装置に電源が投入されると、基準画像ＰA が前記画像入力装置１に送出され、又基準フィルタＦA が作成され、前記フィルタ表示器２１に表示される。前記レーザダイオード１８から光線が照射され、１次光が前記光検出器５で受光され、該光検出器５から相関値ＩMax が前記信号処理部２５に送出される。該信号処理部２５に於いて、相関値ＩMax に前記定数αが乗算され、認識対象画像に対する閾値Ｉthが保存設定される。

閾値Ｉthの設定が完了すると、取得画像から作成された前記位相フィルタ１１がフィルタ表示器２１に表示され、前記画像入力装置１に前記記憶部１６からデータベースとして格納されたイメージデータが前記画像入力装置１に順次送出され、該画像入力装置１に順次画像が表示される。表示された画像毎に１次光が前記光検出器５に投影され、相関値が測定される。該相関値と前記信号処理部２５に保存された閾値Ｉthを基に画像の一致、不一致が判断される。

本発明の対象となる画像認識装置の概略説明図である。該画像認識装置に於ける閾値設定を示すフローチャートである。閾値を設定する場合に使用される定数の求め方の一例を示す説明図である。本発明の実施の形態に係る画像認識装置の概略構成図である。

符号の説明

１画像入力装置
２第１のフーリエ変換レンズ
３位相変調素子
４第２のフーリエ変換レンズ
５光検出器
６格納顔画像
１１位相フィルタ
１２点像
１６記憶部
１８レーザダイオード
２１フィルタ表示器
２３マスク
２５信号処理部

Claims

光相関手法を用いた２以上の画像の同一性、類似性を相関値と閾値の比較で判定する画像認識方法に於いて、認識対象画像同士で得られる自己相関値を基準に閾値の設定を行うことを特徴とする画像認識方法。
画像をデータベースとして格納する記憶部と、画像を表示する画像入力装置と、認識対象の画像から作成したマッチトフィルタと、表示された前記画像を前記マッチトフィルタに投影する光学系と、マッチトフィルタからの光を受光する光検出器と、該光検出器からの受光信号と閾値との比較により画像認識を行う信号処理部とを具備し、前記マッチトフィルタは認識対象画像より作成し、前記閾値は認識対象画像と認識対象画像より作成した前記マッチトフィルタにより得られた自己相関値を基準に設定する様にしたことを特徴とする画像認識装置。
画像は顔画像であり、個人認識が行われる請求項１の画像認識方法又は請求項２の画像認識装置。