JP2005202786A - 車両用顔認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】 使い勝手の良い車両用顔認証システム１００を提供する事を目的とする。
【解決手段】
車両２００のシート２０１と略対向する位置に配置され、シート２０１に着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なデジタルスチルカメラ３と、デジタルスチルカメラ３とシート２０１との距離を測距する座席位置センサ１と、座席位置センサ１が測距した距離Ａに応じて、デジタルスチルカメラ３のズーム率を演算し、デジタルスチルカメラ３のズーム率を制御する制御装置２とを有する事を特徴とする事により、座席位置センサ１が測距した距離Ａに基づいて制御装置２が自動的にデジタルスチルカメラ３のズーム率を演算、設定するので、乗員が自ら着座姿勢を変える必要がなくなり、使い勝手の良い車両用顔認証システム１００を提供する事が可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、乗員の顔画像を元に個人照合を行う車両用顔認証システムに関するものである。

従来、車両に搭載したカメラで乗員を撮像し、撮像した乗員の顔画像と、予め登録している正規の乗員の顔画像と照合する事で、正規の乗員であるか否かを確認する車両用顔認証システムがある。

この車両用顔認証システムは、大まかに分けて、以下の５ステップで正規の乗員であるか否かを確認する。
・ 乗員がカメラと略対向する位置に設けられたシートに着座し、着座した乗員の顔を含む範囲の画像をカメラで撮像する。
・ 撮像した画像から、顔画像を抽出する。
・ 抽出した顔画像から、陰影などの特徴量を抽出する。
・ 抽出した特徴量と、予め登録している正規の乗員の特徴量とを照合する。
・ 両特徴量のパターンが所定の割合以上一致すれば、車両を駆動させる事が可能となり、不一致だったならばその旨を報知する。（又は車両の駆動を不可能に設定する）

この車両用顔認証システムにおいて高い認証精度を得るためには、多くの顔画像情報を含む画像を取得することが必要である。

その為、例えば正規の乗員の顔を撮像した場合であっても、カメラからシートまでの距離が遠いと（すなわち、シートの位置が車両前後方向の後方に位置している場合）撮像した画像に占める顔画像の画素数が少なくなり（すなわち、顔画像を構成する情報量が少なくなり）顔画像の特徴量が正確に抽出できなくなる為、顔画像の抽出や特徴量の照合が難しくなり、結果として正規な乗員であっても正しく判定されない可能性がある。

逆に、遠いシート位置での画像の大きさが最適となる様な画角のカメラを選択すると、カメラからシートまでの距離が近い場合（すなわち、シートの位置が車両前後方向の前方に位置している場合）、顔画像が撮像範囲に収まらなくなってしまう為、やはり結果として正規な乗員であっても正しく判定されない可能性がある
上述した不具合を解消するために、従来は、乗員はカメラから所定の距離に顔が位置するように着座姿勢を変える必要があり、使い勝手が悪いと言う問題があった。

本発明は、上述した不具合を解消し、使い勝手の良い車両用顔認証システムを提供する事を目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の車両用顔認証システムは、車両のシートと略対向する位置に配置され、シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、ズーム可能なカメラとシートとの距離を測距する測距手段と、測距手段が測距した距離に応じて、カメラのズーム率を演算し、カメラのズーム率を制御する制御手段とを有する事を特徴とする。

この発明により、測距手段が測距した距離に基づいて制御手段が自動的にカメラのズーム率を演算、設定するので、乗員が自ら着座姿勢を変える必要がなくなり、使い勝手の良い車両用顔認証システムを提供する事が可能となる。

請求項２に記載の車両用顔認証システムは、車両のシートと略対向する位置に配置され、シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、シートの背もたれ部の角度を測定する測定手段と、測定手段が測定した距離に応じて、カメラのズーム率を演算し、カメラのズーム率を制御する制御手段とを有する事を特徴とする車両用顔認証システム。

この発明により、測定手段が測距した角度に基づいて制御手段が自動的にカメラのズーム率を演算、設定するので、乗員が自ら着座姿勢を変える必要がなくなり、使い勝手の良い車両用顔認証システムを提供する事が可能となる。

請求項３に記載の車両用顔認証システムは、車両のシートと略対向する位置に配置され、シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、ズーム可能なカメラとシートとの距離を測距する測距手段と、正規の乗員の顔画像を記憶する記憶手段と、測距手段が測距した距離に応じて、カメラのズーム率を求め、この求めたズーム率に基づいて、カメラのズーム率を制御するとともに、カメラが撮像する乗員の顔画像と、記憶手段が記憶する正規の乗員の顔画像とを比較判定する制御手段とを備える事を特徴とする。

この発明により、請求項１の発明の効果と同等の効果を得る事が可能となる。

請求項４に記載の車両用顔認証システムは、車両のシートと略対向する位置に配置され、シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、シートの背もたれ部の角度を測定する測定手段と、正規の乗員の顔画像を記憶する記憶手段と、測定手段が測定した角度に応じて、カメラのズーム率を求め、この求めたズーム率に基づいて、カメラのズーム率を制御するとともに、カメラが撮像する乗員の顔画像と、記憶手段が記憶する正規の乗員の顔画像とを比較判定する制御手段とを備える事を特徴とする。

この発明により、請求項２に記載の発明の効果と同等の効果を得る事が可能となる。

請求項５に記載の車両用顔認証システムにおけるカメラは、焦点距離を変化させる光学的ズーム機構を用いてズーム率を可変する構造である事を特徴とする。

この発明により、撮像する乗員の顔画像の画素数を記憶手段が記憶する正規の乗員の顔画像の画素数と同等にする事が可能になるので、制御手段による比較判定精度を高める事が可能となる。

請求項６に記載の車両用顔認証システムにおけるカメラは、撮像した画像の一部を拡大するデジタルズーム機構を用いてズーム率を可変する構造である事を特徴とする。

この発明により、撮像する乗員の顔画像の画素数を記憶手段が記憶する正規の乗員の顔画像の画素数と同等にする事が可能になるので、制御手段による比較判定精度を高める事が可能となる。

（構成）
本発明の車両用顔認証システム１００の構成を図１を用いて説明する。

図１は、車両用顔認証システム１００を搭載した車両２００を側面から見た場合の説明図である。

図１に示す車両２００に搭載した車両用顔認証システム１００は、運転席側に設置された座席位置センサ１と、制御装置２と、運転席に着座する乗員の顔部分を撮像するデジタルスチルカメラ３とからなる。

座席位置センサ１は、レール１ａと、測距ローラ１ｂとからなる。この座席位置センサ１は請求項で示す測距手段に相当する。

レール１ａは、車両２００の床２０３の上に、車両２００の前後方向に配設される金属製の成型金具である。

測距ローラー１ｂは、車両２００のシート２０１の前方下端部２０１ａに配設されるとともに、後述する制御装置２と電気的に接続する回転式の距離測定器である。

制御装置２は、インスツルメントパネル２内に収納され、上述した測距ローラー１ｂと、後述するデジタルスチルカメラ３と電気的に接続するＥＣＵである。このＥＣＵ内部には、演算装置２ａと記憶装置２ｂとが備わっている。

演算装置２ａは、周知のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどからなり、測距ローラー１ｂ、記憶装置２ｂ、デジタルスチルカメラ３、エンジンＥＣＵ２０４と電気的に接続しているＥＣＵである。この演算装置２ａは請求項で示す演算手段に相当する。

測距ローラー１ｂが測距した距離Ａに応じたズーム率情報を演算するとともに、後述するデジタルスチルカメラ４が撮像した乗員の顔画像と、後述する記憶装置２ｂが格納している正規の乗員の顔画像とを比較演算する。

そして、比較演算の結果によって、エンジンＥＣＵ２０４に対し、図示しないエンジンを始動しても良いか否かの判定情報を送信する。ちなみにエンジンＥＣＵ２０４は、その判定情報に基づいて、エンジンの始動の可否を決定するよう構成されている。

記憶装置２ｂ内には、予め正規の乗員の顔画像が格納されており、上述した演算装置２ａからの読み出し命令により、正規の乗員の顔画像を演算装置２ａに転送するメモリデバイスである。この記憶装置２ｂは、請求項で示す記憶手段に相当する。

デジタルスチルカメラ３は、インスツルメントパネル２０２内に内蔵され、撮像領域が実質的にシート２０１と対向すると共に、運転者の顔部分を撮像可能に配設されるズーム機能付きのデジタルスチルカメラである。

このズーム機能とは、図示しない構成レンズの一部を動かす事で、焦点距離を連続的もしくは段階的に変化させる光学的なズーム機構を意味する。このデジタルスチルカメラ３は請求項で示すカメラに相当する。

上述した演算装置２ａと電気的に接続し、演算装置２ａから送信されるズーム率情報を受信するとともに、そのズーム率情報に基づいて、図示しないレンズのズームを可変させ、解像度を低下させる事なしに自動的にシート２０１に着座した乗員の顔を撮像する。

撮像された乗員の顔画像は演算装置２ａに送信される。その為、演算装置２ａとデジタルスチルカメラ３とは、ズーム率情報を送受信する為の電気配線４ａと、デジタルスチルカメラ３が撮像した乗員の顔画像を演算装置２ａに送信する為の電気配線４ｂと、２本の電気配線にて接続されている。

（作動）
次に、上述した本実施形態の構成の車両用顔認証システム１００の作動を、図２〜図４を用いて説明する。

図２は図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）からなり、図２（ａ）は、距離Ａ（シート２０１とデジタルスチルカメラ３との距離）が短い（すなわち、シート２０１がデジタルスチルカメラ３に近い）状況を示す説明図であり、図２（ｂ）は、距離Ａが距離１であった場合を上方から見た場合の説明図であり、図２（ｃ）は、距離Ａが距離１であった場合にデジタルスチルカメラ３が撮像した場合の顔画像である。

図２（ｃ）の距離Ａが距離１であった場合にデジタルスチルカメラ３が撮像する乗員の顔画像は、記憶装置２ｂが記憶する正規の乗員の顔画像と略等しい画素数の画像である。

言い換えるなら、距離１とは、乗員は特に着座姿勢を変える必要がなく、シート２０１に座ったままの状態でデジタルスチルカメラ３にて顔を撮像されても良い距離と言える。

図３は図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）からなり、図３（ａ）は、距離Ａ（シート２０１とデジタルスチルカメラ３との距離）が長い（すなわち、シート２０１がデジタルスチルカメラ３から遠い）状況を示す説明図であり、図３（ｂ）は、距離Ａが距離２であった場合を上方から見た場合の説明図であり、図３（ｃ）は、距離Ａが距離２であった場合にデジタルスチルカメラ３が撮像した場合の顔画像である。

図３（ｃ）の距離Ａが距離２であった場合にデジタルスチルカメラ３が撮像する乗員の顔画像は、記憶装置２ｂが記憶する正規の乗員の顔画像の画素数よりも低い画素数の画像である。

言い換えるなら、距離２とは、乗員が着座姿勢を変えて、デジタルスチルカメラ３にて顔を撮像されてなければならない距離と言える。

図２（ｃ）と図３（ｃ）とを比較する事でも、乗員の顔画像の大きさが異なる事が分かる。これ程、撮像した顔画像の大きさが異なると例え正規の乗員の顔画像であっても、正規の乗員と認証する事は難しくなる。

そこで、記憶装置２ｂが記憶する正規の乗員の顔画像と略等しい画素数の画像となるようにする為に、距離Ａに基づいたズーム率を演算し、このズーム率に設定されたデジタルスチルカメラ３にて撮像する事で、乗員が着座姿勢を変える必要を低減する事が可能となる。

図４は、距離Ａとデジタルスチルカメラ３のズーム率との相関関係を表したグラフである。横軸が距離Ａである。縦軸がズーム率である。

座席位置センサ１によって距離Ａが横軸の０以上〜１未満までだった場合は、ズーム率は１．０、すなわち通常撮像を行い、距離Ａが１以上〜２以下までだった場合は、ズーム率は１．５、すなわち５割り増しに拡大した顔画像を撮像するように制御する。

この時の制御装置２における制御作動内容を図５のフローチャートにて説明する。

ステップＳ１にて、座席位置センサ１が測距した距離Ａ情報を受信する。

ステップＳ２にて、ステップＳ１にて受信した距離Ａ情報の範囲を判定する。すなわち、距離Ａが０以上〜１．０未満の範囲内であった場合、ステップＳ３に進み、１．０以上〜２．０以下の範囲内であった場合、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、ズーム率を１．０（すなわち、倍率を上げない）とする。

ステップＳ４では、ズーム率を１．５（すなわち、５割り増しに上げる）とする。

ステップＳ３、４にてズーム率を設定すると、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５にて、ステップＳ３、ステップＳ４にて設定したズーム率情報をデジタルスチルカメラ３に送信する。

ステップＳ６にて、ステップＳ５でデジタルスチルカメラ３に送信したズーム率にて撮像された乗員の顔画像を受信したか否かを判定する。受信するまでステップＳ６にて閉ループ処理状態となり、受信すればステップＳ７に進む。

ステップＳ７にて、記憶装置２ｂが記憶する正規の乗員の顔画像と、デジタルスチルカメラ３から受信した乗員の顔画像とを照合する作動を開始する。照合作動が終了するとステップＳ８に進む。

ステップＳ８にて、ステップＳ７の照合作動にて乗員の顔画像が正規の乗員の顔画像と一致していれば、ステップＳ９に進み、不一致であればステップＳ１０に進む。

ステップＳ９では、エンジンＥＣＵ２０４に対し、現在シート２０１に着座している乗員は、正規の乗員である事を示す情報を送信する。

ステップＳ１０では、エンジンＥＣＵ２０４に対し、現在シート２０１に着座している乗員は、正規の乗員ではない事を示す情報を送信する。

上述した（構成）と（作動）とにより、乗員はデジタルスチルカメラ３から所定の距離に顔が位置するよう、その着座姿勢をその都度変える必要がなくなり、使い勝手の良い車両用顔認証システム１００を提供する事が可能となる。

なお、上述した実施形態では、距離Ａを、０以上〜１．０未満と、１．０以上〜２．０以下の２段階にしか範囲分けしておらず、０以上〜１．０未満の場合だとズーム率は１．０倍（すなわち倍率を上げない）であり、１．０以上〜２．０以下だとズーム率は１．５倍（すなわち５割り増し）であったが、この距離Ａの範囲分けをもっと細分化し、それに応じたズーム率を設定しても良い。

例えば、以下のようにしても良い。

距離Ａが０以上〜０．５未満だと、ズーム率は０．５倍（つまり５割り減少する）の設定。

距離Ａが０．５以上〜１．０未満だと、ズーム率は１．０倍（つまり倍率の上下はしない）の設定。

距離Ａが１．０以上〜１．５未満だと、ズーム率は１．５倍（つまり５割り増加する）の設定。

距離Ａが１．５以上〜２．０以下だと、ズーム率は２．０倍の設定。

上述したように細分化した設定にしても良い。

（第二実施形態）
上述した実施形態では、デジタルスチルカメラ３のズーム率情報は、座席位置センサ１が測距した距離Ａに比例する作動内容であった。

しかし、デジタルスチルカメラ３と、乗員の顔との距離は、デジタルスチルカメラ３とシート２０１だけで決まるものではなく、シート２０１の背もたれ部２０１ｂの角度によっても異なってくる。

そこで、背もたれ部２０１ｂの角度θを測定し、その角度θに応じてズーム率を設定しても良い。

（構成）
図６に、座席位置センサ１の替わりに背もたれ部角度センサ１０を備える車両用顔認証システム１００の説明図を示す。

シート２０１は、背もたれ部２０１ｂと、座椅子部２０１ｃとからなる。背もたれ部角度センサ１０は、この背もたれ部２０１ｂと座椅子部２０１ｃと接合部に配設されるとともに、制御装置２と電気的に接続しており、車両２００の床２０３と、背もたれ部２０１ｂとの内角度θを測定し、制御装置２へ送信している。この背もたれ部角度センサ１０は請求項で示す測定手段に相当する。

（作動）
次に、図６、図７に基づいて、上述した本実施形態の構成の車両用顔認証システム１００の作動を、以下に説明する。

図６に示すように、背もたれ部角度センサ１０が、内角度θ１と測定した場合は、デジタルスチルカメラ３と背もたれ部２０１ｂとの間の距離Ａは距離Ａ１となる。

同様に内角度θ２と測定した場合は、デジタルスチルカメラ３と背もたれ部２０１ｂとの間の距離Ａは距離Ａ２となる。

背もたれ部角度センサ１０によって内角度θが０以上〜１．０未満までだった場合は、ズーム率は１．０、すなわち通常撮像を行い、内角度θが１．０以上〜２．０以下までだった場合は、ズーム率は１．５、すなわち５割り増しに拡大した顔画像を撮像するように制御する。

この時の制御装置２における制御作動内容を図７のフローチャートにて説明する。

ステップＳ１１にて、背もたれ部角度センサ１０が測定した内角度θ情報を受信する。

ステップＳ１２にて、ステップＳ１１にて受信した内角度θの範囲を判定する。すなわち、内角度θが０以上〜１．０未満であった場合、ステップＳ１３に進み、１．０以上〜２．０以下の範囲内であった場合、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３では、ズーム率を１．０（すなわち、倍率を上げない）とする。

ステップＳ１４では、ズーム率を１．５（すなわち、５割り増しに上げる）とする。

ステップＳ１３、１４にてズーム率を設定すると、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５にて、ステップＳ１３、ステップＳ１４にて設定したズーム率情報をデジタルスチルカメラ３に送信する。

ステップＳ１３、１４にてズーム率を設定すると、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５にて、ステップＳ１３、ステップＳ１４にて設定したズーム率情報をデジタルスチルカメラ３に送信する。

ステップＳ１６にて、ステップＳ１５でデジタルスチルカメラ３に送信したズーム率にて撮像された乗員の顔画像を受信したか否かを判定する。受信するまでステップＳ１６にて閉ループ処理状態となり、受信すればステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７にて、記憶装置２ｂが記憶する正規の乗員の顔画像と、デジタルスチルカメラ３から受信した乗員の顔画像とを照合する作動を開始する。照合作動が終了するとステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８にて、ステップＳ１７の照合作動にて乗員の顔画像が正規の乗員の顔画像と一致していれば、ステップＳ１９に進み、不一致であればステップＳ２０に進む。

ステップＳ１９では、エンジンＥＣＵ２０４に対し、現在シート２０１に着座している乗員は、正規の乗員である事を示す情報を送信する。

ステップＳ２０では、エンジンＥＣＵ２０４に対し、現在シート２０１に着座している乗員は、正規の乗員ではない事を示す情報を送信する。

上述した（構成）と（作動）とにより、乗員はデジタルスチルカメラ３から所定の距離に顔が位置するよう、その着座姿勢をその都度変える必要がなくなり、使い勝手の良い車両用顔認証システム１００を提供する事が可能となる。

なお、上述した実施形態では、内角度θを、０以上〜１．０未満と、１．０以上〜２．０以下の２段階にしか範囲分けしておらず、０以上〜１．０未満の場合だとズーム率は１．０倍（すなわち倍率を上げない）であり、１．０以上〜２．０以下だとズーム率は１．５倍（すなわち５割り増し）であったが、この内角度θの範囲分けをもっと細分化し、それに応じたズーム率を設定しても良い。

例えば、以下のようにしても良い。

内角度θが０以上〜０．５未満だと、ズーム率は０．５倍（つまり５割り減少する）の設定。

内角度θが０．５以上〜１．０未満だと、ズーム率は１．０倍（つまり倍率の上下はしない）の設定。

内角度θが１．０以上〜１．５未満だと、ズーム率は１．５倍（つまり５割り増加する）の設定。

内角度θが１．５以上〜２．０以下だと、ズーム率は２．０倍の設定。

上述したように細分化した設定にしても良い。

（変形例）
上述した第一実施形態、第二実施形態では、デジタルスチルカメラ３のズーム率を、座席位置センサ１が測距した距離Ａに基づいて演算、設定するパターンと、背もたれ部角度センサ１０が測定する内角度θに基づいて演算、設定するパターンとを別々に説明した。

しかし、座席センサ１と背もたれ部角度センサ１０とを組み合わせて、ズーム率を演算しても良い。

本発明の第一実施形態に係る車両用顔認証システム１００の概略の構成を示す説明図である。 図２（ａ）は、距離Ａが短い状況を示す説明図であり、図２（ｂ）は、距離Ａが距離１であった場合を上方から見た場合の説明図であり、図２（ｃ）は、距離Ａが距離１であった場合にデジタルスチルカメラ３が撮像した場合の顔画像である。 図３（ａ）は、距離Ａが長い状況を示す説明図であり、図３（ｂ）は、距離Ａが距離２であった場合を上方から見た場合の説明図であり、図３（ｃ）は、距離Ａが距離２であった場合にデジタルスチルカメラ３が撮像した場合の顔画像である。 距離Ａとデジタルスチルカメラ３のズーム率との相関関係を表したグラフである。 本発明の第一実施形態に係る制御装置２における制御作動内容のフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る車両用顔認証システム１００の概略の構成を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係る制御装置２における制御作動内容のフローチャートである。

符号の説明

１ 座席位置センサ（測距手段）
２ 制御装置（制御手段）
２ａ 演算装置
２ｂ 記憶装置（記憶手段）
３ デジタルスチルカメラ（カメラ）
１０ 背もたれ部角度センサ（測定手段）
１００ 車両用顔認証システム
２００ 車両
２０１ シート

Claims (6)

1. 車両のシートと略対向する位置に配置され、前記シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、
   前記ズーム可能なカメラと前記シートとの距離を測距する測距手段と、
   前記測距手段が測距した距離に応じて、前記カメラのズーム率を演算し、前記カメラのズーム率を制御する制御手段とを有する事を特徴とする車両用顔認証システム。
2. 車両のシートと略対向する位置に配置され、前記シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、
   前記シートの背もたれ部の角度を測定する測定手段と、
   前記測定手段が測定した角度に応じて、前記カメラのズーム率を演算し、前記カメラのズーム率を制御する制御手段とを有する事を特徴とする車両用顔認証システム。
3. 車両のシートと略対向する位置に配置され、前記シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、
   前記ズーム可能なカメラと前記シートとの距離を測距する測距手段と、
   正規の乗員の顔画像を記憶する記憶手段と、
   前記測距手段が測距した距離に応じて、前記カメラのズーム率を求め、この求めたズーム率に基づいて、前記カメラのズーム率を制御するとともに、
   前記カメラが撮像する乗員の顔画像と、前記記憶手段が記憶する前記正規の乗員の顔画像とを比較判定する制御手段とを備える事を特徴とする車両用顔認証システム。
4. 車両のシートと略対向する位置に配置され、前記シートに着座する乗員の顔を撮像するズーム可能なカメラと、
   前記シートの背もたれ部の角度を測定する測定手段と、
   正規の乗員の顔画像を記憶する記憶手段と、
   前記測定手段が測定した角度に応じて、前記カメラのズーム率を求め、この求めたズーム率に基づいて、前記カメラのズーム率を制御するとともに、
   前記カメラが撮像する乗員の顔画像と、前記記憶手段が記憶する前記正規の乗員の顔画像とを比較判定する制御手段とを備える事を特徴とする車両用顔認証システム。
5. 前記カメラは、焦点距離を変化させる光学的ズーム機構を用いてズーム率を可変する構造である事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用顔認証システム。
6. 前記カメラは、撮像画像の大きさを変化させるデジタルズーム機構を用いてズーム率を可変する構造である事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用顔認証システム。

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