JP2005275869A - 個人認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】認証利用者が認証を受ける際に立ち止まる必要や、また被認証用の機器を所持する必要がない、利便性の高い個人認証システムを提供することを課題とする。
【解決手段】撮像手段１００と、撮像画像から顔領域を判定する顔領域判定手段１２０と、撮像時間間隔を計測する撮像時間計測手段１３０と、接近判定手段１４０と、顔特徴抽出手段１５０と、認証手段１７０と、記憶手段１８０とを備え、接近判定手段１４０は、撮像手段１００が撮像している画像中の顔領域の大きさと一定時間前の画像中の顔領域の大きさとを比較することにより認証利用者の接近を判定し、認証手段１７０は、接近を判定した前記認証利用者の顔特徴情報と記憶手段１８０に記憶されている顔特徴情報とを比較し、前記認証利用者が前記認証許可者であるか否かの認証を行なうことができるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、顔画像による個人認証システムに関するものである。

従来の個人認証システムは、入退出管理等において出入り口において許可された人物のみを入室可能とするような場面等で使用されている。本システムにおいては認証利用者の鍵やカードを利用する方法だけでなく、認証利用者の秘密情報や顔画像等のバイオメトリクス情報を使って個人認証を行なう方法も増えてきており、利便性を高める様々な提案もなされている。例えば、実際に撮像されている顔画像を認証利用者に対して表示する画像表示手段を設け、認証利用者自身による姿勢の調整を促して本人認証に最適な顔画像を取得できるようにするものが知られている（特許文献１参照）。
また、従来の個人認証システムの場合、認証利用者が認証を受けるに際しては立ち止まる必要があったが、認証利用者に携帯機器を所持させることで、立ち止まることなく認証を受けることができる発明も知られている（特許文献２参照）。
特開２００２―３５２２３０号公報 特開２００１―１９０５２７号公報

しかしながら前者の従来の個人認証システムにおいては、利便性が高まっているとはいえ立ち止まってシステムに自らを認証させる行為をあえて行う必要がある。また後者の前記システムにおいても、認証利用者は被認証用の携帯機器を所持する必要があり、入退出管理システム等その利用者に一定の制限をかける必要がある場合には、認証利用者は、常に、その認証を受けるに際して自らをシステムに認証させるという行為が必要であった。
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、認証利用者が認証を受ける際に立ち止まる必要がなく、また被認証用の機器を所持する必要がない、利便性の高い個人認証システムを提供することを目的とするものである。

本発明の個人認証システムは、認証利用者を撮像する撮像手段と、前記撮像手段にて撮像した画像から顔領域を判定する顔領域判定手段と、撮像した時間を計測する撮像時間計測手段と、接近判定手段と、前記顔領域内の顔画像から顔特徴情報を抽出する顔特徴抽出手段と、認証許可者の顔特徴情報があらかじめ記憶されている記憶手段と、認証手段とを備え、前記接近判定手段は、前記撮像手段にて撮像している画像中の顔領域の大きさと一定時間前の画像中の顔領域の大きさとを比較することにより前記認証利用者の接近を判定し、前記認証手段は、前記顔特徴抽出手段が抽出した接近中の前記認証利用者の顔特徴情報と前記記憶手段に記憶されている顔特徴情報とを比較し、前記認証利用者が前記認証許可者であるか否かの認証を行なうことを特徴としている。
この構成により、本システムに接近してくる認証を必要とする認証利用者を自動的に検知することで、認証利用者に自らをシステムに認証させる行為を行なわせることなく、認証を行なうことができる。
また、本発明の個人認証システムは、認証利用者の接近を検知するセンサ検知手段を有し、前記認証利用者が一定範囲にまで接近したときに認証を行なうことを特徴としている。この構成により、認証利用者が一定の範囲内にまで接近したときに、認証を行なうことができる。
次に、本発明の個人認証システムは、ドア開錠手段を有し、前記ドア開錠手段は、前記認証利用者の認証に成功した場合にドアを開錠することを特徴としている。
この構成により、認証利用者の認証が成功していれば、自動的にドアの開錠を行なうことができる。
次に、本発明の個人認証システムは、認証利用者の視線を誘導する視線誘導手段を有し、前記視線誘導手段は、前記認証利用者の視線を誘導することで、認証に有効な前記認証利用者の顔特徴情報を抽出することを特徴としている。
この構成により、認証が成功していない場合でも、認証利用者を誘導して認証を行なわせることができる。
次に、本発明の個人認証システムにおける前記視線誘導手段は、認証利用者の顔の向きに応じた信号を発することで、前記認証利用者の視線を誘導することを特徴としている。
この構成により、認証利用者は、顔の向きに応じた信号を出力し視線を誘導するため、認証利用者は顔画像を撮像する撮像手段の場所を意識したり、探したりすることなく、簡単に認証を受けることができる。
次に、本発明の個人認証システムは、認証利用者の顔特徴情報を含む個人情報を記憶した情報記憶媒体から記憶情報を読み取る記憶情報読取手段を有し、前記認証手段は、前記顔特徴抽出手段が抽出した顔特徴情報と前記情報記憶媒体に記憶されている顔特徴情報とを比較し同一人物であるかのを認証を行なうことを特徴としている。
この構成により、認証利用者の顔特徴情報があらかじめ記憶されていない場合でも、認証利用者が所有する顔特徴情報を記憶した情報記憶媒体により、認証を行なうことができる。
次に、本発明の個人認証方法は、認証利用者を撮像するステップと、撮像した画像内の顔領域を判定する顔領域判定ステップと、撮像している顔領域の大きさと一定時間前の顔領域の大きさとを比較し前記認証利用者の接近を判定する接近判定ステップと、前記認証利用者の顔領域内の顔画像から顔特徴情報を抽出する顔特徴抽出ステップと、あらかじめ記憶されている認証許可者の顔特徴情報と抽出した前記顔特徴情報とを比較し、前記認証利用者が前記認証許可者であるか否かの認証を行なう認証ステップとを有している。
この構成により、接近してくる認証利用者を自動的に判定し、認証利用者に自らをシステムに認証させる行為を行なわせることなく、認証することができる。

本発明は、利用者が認証を受ける際に立ち止まる必要がなく、また被認証用の機器を所持する必要がない個人認証システムを低コストで提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態の個人認証システムについて、図面を用いて説明する。
本発明の第1の実施の形態の個人認証システムのブロック図を図1に示す。
図1において、本発明の実施の形態の個人認証システムは撮像手段１００、撮像制御手段１１０、顔領域判定手段１２０、撮像時間計測手段１３０、接近判定手段１４０、顔特徴抽出手段１５０、センサ検知手段１６０、認証手段１７０、記憶手段１８０、およびドア開錠手段１９０を備えている。
撮像手段１００は認証利用者を撮像するものである。撮像制御手段１１０は撮像手段１００のズームやパン・チルト等の制御をするものである。顔領域判定手段１２０は撮像された画像から顔領域を判定するものである。撮像時間計測手段１３０は顔領域判定手段１２０が顔領域を判定する撮像時間間隔を計測するものである。接近判定手段１４０は、前記認証利用者が接近してきているか否かを判定するものである。顔特徴抽出手段１５０は顔の特徴に関する情報を抽出するものである。センサ検知手段１６０は認証利用者が認証を必要とするドアの一定範囲内（以下、認証エリアという）にいることを検知するものである。記憶手段１８０はあらかじめ認証許可者の顔の特徴に関する情報（以下、顔特徴情報という）および個人データを記憶しているものである。認証手段１７０は、顔特徴抽出手段１５０から抽出された顔特徴情報と、記憶手段１８０に記憶されている顔特徴情報とを比較して、前記認証利用者が前記認証許可者であるか否かの認証をするものである。ドア
開錠手段は１９０は、認証手段１７０が認証に成功した場合にドア（図示せず）の開錠を行なうものである。
以上のように構成された個人認証システムについて、図２、図３を用いてその動作を説明する。
図２はその動作を示すフロー図である。図３はその動作を示す説明図であって、ｚ1、ｚ２、ｚ３は、人物を検出した地点を示す。
まず、撮像手段１００にて人物を検出できる範囲内（以下、追跡可能エリアという）である地点ｚ1にいる人物を検出すると、人物追跡を開始し、撮像時間計測手段１３０の時間計測を開始する（Ｓ２００）。顔領域判定手段１２０は、撮像した前記人物の画像から顔領域を検出し、顔領域内の画素数を算出し記憶（Ｓ２０１）しておく。ここで顔領域の検出は、あらかじめ作成しておいた顔テンプレートや固有顔等の周知の画像処理方法を利用して行なう。次に撮像時間計測手段１３０が一定時間ｔの経過を検出した時（Ｓ２０２）、前記人物が追跡可能エリア内である地点ｚ２にいて、人物追跡が継続中であれば（Ｓ２０３）、Ｓ２０１同様に、顔領域判定手段１２０は前記人物の画像から顔領域を検出し、顔領域内の画素数を算出する（Ｓ２０４）。ここで、接近判定手段１４０は現在の顔領域内の画素数とｔ時間経過前の顔領域の画素数とを比較し（Ｓ２０５）、現在の顔領域内の画素数の方が少なければ、前記人物は遠ざかっており入室の意思がないものと判断し、追跡を中止する。逆に、現在の顔領域内の画素数の方が多ければ、前記人物は認証を必要とするドアに接近していると判断し、その人物を認証利用者として現時点の顔画像を顔特徴抽出手段に出力する（Ｓ２０６）。ここで、顔領域内の画素数が顔特徴抽出に必要な一定数を満たしていない場合には、顔領域判定手段１２０は、撮像制御手段１１０にその旨を伝え、撮像手段１００のズーム倍率を変更してもよい。また、接近を判定する撮像手段と、顔特徴を抽出する撮像手段とを別々のものにすることで、より効率の高い追跡、顔特徴情報の抽出ができるようにしてもよい。但し、１つの撮像手段でズーム動作を行なう構成において、顔領域の画素数を比較する際には、比較するそれぞれの画像のズーム倍率が同じであるか、ズーム倍率に併せた一定の計算処理がなされている必要があることはいうまでもない。
顔特徴抽出手段１５０は、入力した前記顔画像から顔の部品である目、鼻、口、眉、顔の輪郭といった顔部品の位置関係、太さ、長さといった顔特徴情報を抽出し、抽出した前記顔特徴情報が、認証に有効な顔特徴情報であった場合（Ｓ２０７）は、前記顔特徴情報を保持する（Ｓ２０８）。
既に顔特徴情報が保持されている場合には、顔特徴情報の有効性が高いものを残してもよいし、それぞれの顔特徴情報を共に残す設定としてもよい。
次に、センサ検知手段１６０により、前記人物が認証エリア内にまで近づいてきているかを検知する（Ｓ２０９）。認証エリア内にまで接近していない場合は、再度の接近を検知すべく、時間の経過を待つ（Ｓ２０２）。ここで地点ｚ２は、認証エリア外であることから、再度、前記人物の接近を待つことになる。
その後更に時間ｔの経過後、Ｓ２０３からＳ２０９までの同じ動作が行なわれた後、センサ検知手段１６０により、前記人物が認証エリア内である地点ｚ３にいると検知された場合、前記人物は正当な利用者であるかどうかを判断する。つまり、認証手段１７０において、顔特徴抽出手段１５０に保持されている前記人物の前記顔特徴情報と、あらかじめ記憶手段１８０に記憶されている認証許可者の顔特徴関情報とを読み出して比較認証し、一致するものがあるかどうかを判定する（Ｓ２１０）。認証に成功し正当な利用者であると判定された場合は、ドアを開錠する（Ｓ２１１）。
このような本発明の第１の実施の形態の個人認証システムによれば、撮像手段１００により撮像した画像の顔領域の大きさにより認証利用者を判定し、その顔特徴情報に基づいて認証を行なうことにより、認証利用者は自らを認証させる行為を特別に行なうことなく、認証が必要な部屋等に入室できる高度なセキュリティシステムを安価に提供することができる。
次に本発明の第２の実施の形態の個人認証システムについて説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態の個人認証システムのブロック図である。
本発明の第２の実施の形態の個人認証システムは、視線誘導手段２００、記憶情報読取手段２１０および表示手段２２０を備えている点で、第1の実施の形態とは異なる。以下の説明において、第１の実施の形態と重複する事項については省略する。
視線誘導手段２００は、認証利用者の視線を誘導し、撮像画像から認証に有効な顔特徴情報を抽出できるようにするものである。例えば、顔向きがあらかじめ設定された顔向きよりも大きく傾いているなどの原因で、顔特徴抽出手段１５０によって、認証に有効な顔特徴情報の抽出が不可能と判定された場合に、視線を誘導する音声の出力等を行なうものである。
また、記憶情報読取手段２１０は情報記憶媒体に記憶されている認証利用者の顔特徴情報及び個人データを読み取るものであって、記憶手段１８０に顔特徴情報等が保存されていない認証利用者にも、認証手段１７０によって認証を認めるものである。表示手段２２０は、撮像された画像を表示するものであり、認証利用者が自らの顔画像が正しく撮像されているかを確認するものである。
以上のように構成された個人認証システムについて、図３、図４、および図５を用いてその動作を説明する。図５はその動作を示すフロー図である。
認証利用者が、認証エリア内に入るまでは、第１の実施の形態と同様である。認証利用者が認証エリア内に入った場合でも、顔特徴抽出手段１５０に未だ顔特徴情報が保持されていない場合（Ｓ５０１）は、顔特徴抽出手段１５０は、視線誘導手段２００にその旨を通知する（Ｓ５０２）。視線誘導手段２００は、視線を誘導する信号を発信する（Ｓ５０３）。ここで、視線誘導信号としては、音声やガイド音、光若しくは映像またはこれらを組合せた信号等が考えられる。
視線誘導手段２００が前記信号を発した後、撮像手段１００は認証利用者を撮像し、顔領域判定手段は、再度その撮像画像から顔領域を検出する（Ｓ５０４）。以降、顔特徴抽出手段１５０に検出した顔画像を出力し（Ｓ２０６）、本発明の第1の実施の形態と同様のフローに従って再度の認証が行なわれる。
次に、記憶手段１８０にあらかじめ記憶されている認証許可者の顔特徴情報と一致しない場合は、記憶情報読取手段２１０において、認証利用者が所持しているＩＣカード等の情報記憶媒体２３０に記憶されている顔特徴情報や個人情報、認証許可情報等を読み取ることができる。記憶情報読取手段２１０は、読み取った顔特徴情報を認証手段１７０に出力する。認証手段１７０では、記憶情報読取手段２１０から入力された前記顔特徴情報と、顔特徴抽出手段１５０に保持されている顔特徴情報とを比較し認証を行なう（Ｓ５０５）。
また、認証利用者がドア及び撮像装置の至近範囲にいる場合には、表示手段２２０に撮像した認証利用者の顔画像を表示させ、再度、認証利用者に認証に有効な顔画像を提供させるようにしてもよい。
このような本発明の第２の実施の形態の個人認証システムによれば、認証利用者は、立ち止ることなく認証が必要な部屋等に入室することができ、第１の実施の形態における自動認証のみでは十分な認証を行なうことができない場合にも、認証利用者を誘導して認証を行なわせることができる。
次に、本発明の第３の実施の形態を、第２の実施の形態と同様に図４を用いて説明する。本実施の形態は、第２の実施の形態における視線誘導手段２００が認証利用者に対し、視線誘導用の信号を発していただけであるのに対し、抽出した顔特徴情報から認証利用者に対し、認証利用者の状態に応じた誘導情報を発信する点で、第２の実施例と異なる。
具体的には、目と顔輪郭の位置関係から顔が正面に対してどちらの向きに傾いているのかといった判定情報を付けて、視線誘導手段２００に対して認証利用者の視線が正面を向くように通知し、視線誘導を行なうものである。
視線誘導手段２００では、顔特徴抽出手段１５０により顔向きが認証に対して許容範囲を超えているため視線を誘導するように指示されると、顔特徴抽出手段１５０により判定した顔が正面に対してどちらの向きに傾いているのかといった判定情報により顔を左右のど
ちらに傾ければ良いかを音声として出力する。ここで、図６は、顔向き判定の一例を説明する図である。例えば、顔輪郭の中心線と目間の中心線があらかじめ設定された一定値ｘ以上にずれている場合、ずれている向きに顔が向いていると判定する。図６（ａ）の例では、認証利用者の顔が左方向に視線が向いていることが分かる。そこで、このような場合には、認証利用者に対して右方向に顔を向けるようなガイドを音声にて出力する。
なお、視線誘導手段２００により出力される音声は、認識対象者が通過する通路に沿って聞こえるよう指向性のある音声とすることも考えられる。この指向性のある音声とは、超音波を利用してビーム状の音場を作り出す周知の技術である。この技術は、人間の耳には聞こえない超音波が、空気を伝搬する過程で生み出す歪みを利用し、その歪み成分を利用することによって可聴帯域の音を得る原理である。この指向性のある音声のため、認証利用者が通過する通路に沿ってのみ聞こえ、一般的に出力される音声よりも認証利用者は聞き取り易い。このような音声による視線誘導に従って、顔向きを変えた認証利用者の画像が撮像手段により再び撮像される。
このような本発明の第３の実施の形態の個人認証システムによれば、認証利用者の認証が自動的に行なえなかった場合にも、顔画像を撮像する撮像手段の場所を意識することなく、認証利用者にとって自然な誘導を行うことができる。
なお、上記の各実施の形態における説明では、センサ検知手段が一つであり、視線誘導を行なう範囲、記憶情報読取手段２１０での入力を行なう範囲、ドア開錠を行なう範囲それぞれが同一の認証エリアとなっているが、センサ検知手段を複数設け、前記それぞれの範囲を別々の認証エリアとすることで、より細かい誘導を行なうことも可能となる。

以上のように本発明にかかる個人認証システムは、利用者が認証を受ける際に立ち止まる必要がなく、また被認証用の機器を所持する必要がないという効果を有し、入退室管理システム等において有用である。

本発明の第１の実施の形態における個人認証システムのブロック図 本発明の第１の実施の形態における個人認証システムの動作説明のためのフローチャート 本発明の実施の形態における個人認証システムの説明図 本発明の第２の実施の形態における個人認証システムのブロック図 本発明の第２の実施の形態における個人認証システムの動作説明のためのフローチャート （ａ）本発明の第３の実施の形態における視線が斜めを向いている図（ｂ）本発明の第３の実施の形態における視線が正面を向いている図

符号の説明

１００ 撮像手段
１１０ 撮像制御手段
１２０ 顔領域判定手段
１３０ 撮像時間計測手段
１４０ 接近判定手段
１５０ 顔特徴抽出手段
１６０ センサ検知手段
１７０ 認証手段
１８０ 記憶手段
１９０ ドア開錠手段
２００ 視線誘導手段
２１０ 記憶情報読取手段
２２０ 表示手段
２３０ 情報記憶媒体

Claims (7)

1. 認証利用者を撮像する撮像手段と、前記撮像手段にて撮像した画像から顔領域を判定する顔領域判定手段と、撮像した時間を計測する撮像時間計測手段と、接近判定手段と、前記顔領域内の顔画像から顔特徴情報を抽出する顔特徴抽出手段と、認証許可者の顔特徴情報があらかじめ記憶されている記憶手段と、認証手段とを備え、前記接近判定手段は、前記撮像手段にて撮像している画像中の顔領域の大きさと、一定時間前の画像中の顔領域の大きさとを比較することにより前記認証利用者の接近を判定し、前記認証手段は、前記顔特徴抽出手段が抽出した接近中の前記認証利用者の顔特徴情報と前記記憶手段に記憶されている顔特徴情報とを比較し、前記認証利用者が前記認証許可者であるか否かの認証を行なうことを特徴とする個人認証システム。
2. 認証利用者の接近を検知するセンサ検知手段を有し、前記認証利用者が一定範囲にまで接近したときに認証を行なうことを特徴とする請求項１に記載の個人認証システム。
3. ドア開錠手段を有し、前記ドア開錠手段は、前記認証利用者の認証に成功した場合にドアを開錠することを特徴とする請求項１または２に記載の個人認証システム。
4. 認証利用者の視線を誘導する視線誘導手段を有し、前記視線誘導手段は、前記認証利用者の視線を誘導することで、認証に有効な前記認証利用者の顔特徴情報を抽出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の個人認証システム。
5. 前記視線誘導手段は、前記認証利用者の顔の向きに応じた信号を発することで、前記認証利用者の視線を誘導する請求項４に記載の個人認証システム。
6. 前記認証利用者の顔特徴情報を含む個人情報を記憶した情報記憶媒体から記憶情報を読み取る記憶情報読取手段を有し、前記認証手段は、前記顔特徴抽出手段が抽出した顔特徴情報と前記情報記憶媒体に記憶されている顔特徴情報とを比較し同一人物であるかの認証を行なう請求項１ないし６のいずれかに記載の個人認証システム。
7. 認証利用者を撮像するステップと、撮像した画像内の顔領域を判定する顔領域判定ステップと、撮像している顔領域の大きさと一定時間前の顔領域の大きさとを比較し前記認証利用者の接近を判定する接近判定ステップと、前記認証利用者の顔領域内の顔画像から顔特徴情報を抽出する顔特徴抽出ステップと、あらかじめ記憶されている認証許可者の顔特徴情報と抽出した前記顔特徴情報とを比較し、前記認証利用者が前記認証許可者であるか否かの認証を行なう認証ステップとからなる個人認証方法。