JP2006155078A - 顔認証装置、顔認証方法および顔認証プログラム。 - Google Patents

Abstract

【課題】外光が強い場所に設置された場合であっても高い精度で顔認証をおこなうことを課題とする。
【解決手段】可動式の遮光板を備え、照度センサの出力に基づいてかかる遮光板を移動させることにより、認証対象者の顔を照射する外光を遮るよう構成する。また、複数の照度センサを配置することにより、上下左右方向のみならず斜め上方や斜め下方からの外光の射し込み方向を検出する。さらに、ＣＣＤカメラにより撮像された認証対象者の顔画像を画像解析することにより認証対象者の顔に照射する外光を検出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、認証対象となる人の顔を撮像することにより入力された入力画像と登録画像とを照合することにより本人認証をおこなう顔認証装置、顔認証方法および顔認証プログラムに関し、特に、屋外や外光が射しこむ場所に設置された場合であっても高い精度で顔認証をおこなうことができる顔認証装置、顔認証方法および顔認証プログラムに関する。

従来、認証対象となる人の顔をＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等で撮影した入力画像と、あらかじめ登録されている登録画像とを照合し、本人であることを認証する顔認証装置が知られている。

たとえば、特許文献１には、認証対象となる人の顔を照らすための照明装置を備え、ビデオカメラで撮影された人の顔を入力画像として取り込み、あらかじめ登録された登録画像と照合することによって顔認証をおこなう顔認証装置が開示されている。

特開平１０−１３４１８８号公報

しかしながら、この従来技術を用いた場合、照明装置の放つ光は太陽光に比較すると弱いので、たとえば、屋外に顔認証装置を設置した場合には、直射日光が人の顔にあたると顔に影ができてしまい、たとえ本人であっても登録画像との差異点が多くなり認証率が著しく低下するという問題があった。顔認証装置を屋外や外光が射し込む場所に設置したいというニーズは存在するものの、かかる認証率の低下は避けられないために顔認証装置の設置場所が限定されてしまうこととなる。

このため、かかる照明装置にストロボ光などの太陽光に近い照度を有するランプを用いて認証時に発光させることも考えられる。このようにすることで、太陽光により顔にできる影をある程度消すことができるが、太陽光が非常に強いと十分な認証率を得ることができない。

また、このような強力な光を発する照明装置を備えた顔認証装置では、認証対象となる人が不快な思いをするばかりでなく、通行人などにも光が漏れてしまうので、照明装置が放つ光により周辺の環境が悪化するという問題があらたに発生してしまう。

この発明は、上記課題（問題点）に鑑みてなされたものであり、屋外や外光が射しこむ場所に設置された場合であっても高い精度で顔認証をおこなうことができる顔認証装置、顔認証方法および顔認証プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１の発明に係る顔認証装置は、認証対象となる人の顔を撮像することにより本人認証をおこなう顔認証装置であって、前記顔認証装置は、前記人の顔を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された顔画像を入力画像としてあらかじめ撮像された登録画像と照合する顔画像照合装置と、前記人の顔に照射される外光を検出する検出装置と、前記外光を遮光する遮光装置と、筐体とを備え、前記遮光装置は、前記筐体の左右位置に設けられるとともに、前記人の顔に照射される外光を遮るための遮光手段と、前記検出装置の出力に基づいて前記遮光装置の作動を制御する作動制御手段とを備え、前記遮光手段は、前記作動制御手段からの作動指示に基づいて移動するとともに、前記人の顔に照射される外光を遮る位置に停止することを特徴とする。

また、請求項２の発明に係る顔認証装置は、請求項１の発明において、前記遮光手段は、前記筐体の左右位置に設けられるとともに、前記作動制御手段からの作動指示に基づいて回動移動または直線移動することを特徴とする。

また、請求項３の発明に係る顔認証装置は、請求項１または２の発明において、前記遮光手段は、前記人の顔の中心位置付近を中心として設けられたことを特徴とする。

また、請求項４の発明に係る顔認証装置は、認証対象となる人の顔を撮像することにより入力された入力画像と登録画像とを照合することにより本人認証をおこなう顔認証装置であって、前記入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出手段と、前記人の顔に照射される前記外光を遮光する遮光手段と、前記検出手段が前記外光を検出した場合に、前記遮光手段に作動指示をおこなう作動指示手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項５の発明に係る顔認証装置は、請求項４の発明において、前記検出手段は、前記外光を検出するセンサを備え、該センサの出力に基づいて該外光の光源方向を検出することを特徴とする。

また、請求項６の発明に係る顔認証装置は、請求項５の発明において、前記検出手段は、前記センサを複数備え、該センサの出力を組み合わせることにより前記外光の光源方向を検出することを特徴とする。

また、請求項７の発明に係る顔認証装置は、請求項４の発明において、前記検出手段は、前記入力画像を用いて前記外光を検出し、該入力画像にあらわれた明暗に基づいて該外光の光源方向を検出することを特徴とする。

また、請求項８の発明に係る顔認証装置は、請求項５、６または７の発明において、前記作動指示手段は、前記検出手段が検出した前記光源方向に基づいて前記遮光手段に作動指示をおこなうことを特徴とする。

また、請求項９の発明に係る顔認証装置は、請求項５〜８の発明において、前記作動指示手段は、前記検出手段が検出した前記外光の照度が所定値以下の場合には、前記遮光手段に作動指示をおこなわないことを特徴とする。

また、請求項１０の発明に係る顔認証方法は、認証対象となる人の顔を撮像することにより入力された入力画像と登録画像とを照合することにより本人認証をおこなう顔認証方法であって、前記入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出工程と、前記人の顔に照射される前記外光を遮光する遮光工程と、前記検出工程が前記外光を検出した場合に、前記遮光工程に作動指示をおこなう作動指示工程とを含んだことを特徴とする。

また、請求項１１の発明に係る顔認証プログラムは、認証対象となる人の顔を撮像することにより入力された入力画像と登録画像とを照合することにより本人認証をおこなう顔認証プログラムであって、前記入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出手順と、前記人の顔に照射される前記外光を遮光する遮光手順と、前記検出手順が前記外光を検出した場合に、前記遮光手順に作動指示をおこなう作動指示手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、顔認証装置は、人の顔を撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された顔画像を入力画像としてあらかじめ撮像された登録画像と照合する顔画像照合装置と、人の顔に照射される外光を検出する検出装置と、外光を遮光する遮光装置と、筐体とを備え、かかる遮光装置は、筐体の左右位置に設けられるとともに、人の顔に照射される外光を遮るための遮光手段と、検出装置の出力に基づいて遮光装置の作動を制御する作動制御手段とを備え、かかる遮光手段は、作動制御手段からの作動指示に基づいて移動するとともに、人の顔に照射される外光を遮る位置に停止するよう構成したので、認証対象者に圧迫感を与えることなく良好な撮像画像を取得することにより高い精度で顔認証をおこなうことができるという効果を奏する。

また、請求項２の発明によれば、遮光手段は、筐体の左右位置に設けられるとともに、作動制御手段からの作動指示に基づいて回動移動または直線移動するよう構成したので、簡易な機構により認証対象者の顔に照射される外光を遮光することができるという効果を奏する。

また、請求項３の発明によれば、遮光手段は、人の顔の中心位置付近を中心として設けられるよう構成したので、さまざまな方向から射し込む外光を遮光することにより高い精度で顔認証をおこなうことができるという効果を奏する。

また、請求項４の発明によれば、入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出手段と、人の顔に照射される外光を遮光する遮光手段と、検出手段が外光を検出した場合に、遮光手段に作動指示をおこなう作動指示手段とを備えるよう構成したので、良好な撮像画像を取得することにより高い精度で顔認証をおこなうことができるという効果を奏する。

また、請求項５の発明によれば、検出手段は、外光を検出するセンサを備え、かかるセンサの出力に基づいて外光の光源方向を検出するよう構成したので、外光の光源方向を効率的に検出することができるという効果を奏する。

また、請求項６の発明によれば、センサを複数備え、かかるセンサの出力を組み合わせることにより外光の光源方向を検出するよう構成したので、さまざまな方向から射し込む外光の光源方向を効率的に検出することができるという効果を奏する。

また、請求項７の発明によれば、検出手段は、入力画像を用いて外光を検出し、かかる力画像にあらわれた明暗に基づいて外光の光源方向を検出するよう構成したので、外光の光源方向を効率的に検出することができるという効果を奏する。

また、請求項８の発明によれば、作動指示手段は、検出手段が検出した光源方向に基づいて遮光手段に作動指示をおこなうよう構成したので、認証対象者の顔に照射される外光を確実に遮光することができるという効果を奏する。

また、請求項９の発明によれば、作動指示手段は、検出手段が検出した外光の照度が所定値以下の場合には、遮光手段に作動指示をおこなわないよう構成したので、遮光が必要な強度の外光が照射されている場合にのみ遮光板を作動させることができるという効果を奏する。

また、請求項１０の発明によれば、入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出工程と、人の顔に照射される外光を遮光する遮光工程と、検出工程が前記外光を検出した場合に、遮光工程に作動指示をおこなう作動指示工程とを含むよう構成したので、良好な撮像画像を取得することにより高い精度で顔認証をおこなうことができるという効果を奏する。

また、請求項１１の発明によれば、入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出手順と、人の顔に照射される外光を遮光する遮光手順と、検出手順が外光を検出した場合に、遮光手順に作動指示をおこなう作動指示手順とをコンピュータに実行させるよう構成したので、良好な撮像画像を取得することにより高い精度で顔認証をおこなうことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る顔認証装置、顔認証方法および顔認証プログラムの好適な実施例を説明する。なお、実施例１では照度センサを用いて外光を検出し、顔の左右位置に設けられた可動式の遮光板により外光を遮る顔認証装置について説明する。また、実施例２ではさまざまな方向から射し込む外光を遮光する場合について、実施例３では顔を撮像した入力画像を画像解析することにより外光を検出する場合についてそれぞれ説明する。

図１は、実施例１に係る顔認証装置の外観を示す三面図である。同図に示すように、この顔認証装置１は、遮光板５１ａ〜５１ｂと、照度センサ５２ａ〜５２ｆと、ＣＣＤカメラ５３と、表示部５４と、ＩＣ（Integrated Circuit）カードリーダ５５と、人感センサ５６と、照明装置５７とを備えている。

認証対象者が、自己のＩＣカードをＩＣカードリーダ５５に読み込ませようと顔認証装置１の前面に近づくと、この顔認証装置１は、ＩＣカードリーダ５５および人感センサ５６により人検知をおこない、照明装置５７を点灯させるとともに照度センサ５２ａ〜５２ｆを用いて認証の妨げとなる外光（太陽光などの強い光）を検出する。そして、照度センサ５２ａ〜５２ｆの出力に基づいて認証対象となる顔を照射する外光を遮光する側の遮光板５１ａ〜５１ｂを作動させ外光を遮光する。

このように、本実施例１に係る顔認証装置１は、外光により顔に影ができることを防止することにより良好な撮像画像を取得することができる。したがって、顔認証装置１が屋外や外光が射し込む場所に設置された場合であっても、不均一な明暗のない撮像画像（入力画像）と登録画像とを照合することにより高い精度で顔認証をおこなうことができる。また、遮光板５１ａおよび５１ｂは円弧状の遮光板であり格納式となっているので、認証対象者に圧迫感を与えることなく顔認証をおこなうことができる。

遮光板５１ａ〜５１ｂは、顔認証装置１の上面から見ると半円の円弧状であり、正面から見るとＣＣＤカメラ５３および表示部５４を左右から挟む位置に配置されている。そして、照度センサ５２ａ〜５２ｆの出力が所定の条件を満たした場合に、認証対象者の顔を外光から遮るように回動移動する。

ここで、これらの遮光板５１ａ〜５１ｂが作動した状態の顔認証装置１について図２を用いて説明しておく。図２は、遮光板５１ａおよび５１ｂが遮光位置に回動移動した場合を示す三面図である。同図の上方の上面図に示すように、円弧状の遮光板５１ａおよび５１ｂが遮光位置にある場合には、認証対象者の頭を左右から覆うので効率的に外光を遮光することができる。なお、同図においては、遮光板５１ａおよび５１ｂの双方が遮光位置にある場合について説明したが、遮光板５１ａまたは５１ｂのうちいずれかを遮光位置に回動移動させることもできる。

図１の説明に戻り、照度センサ５２ａ〜５２ｆについて説明する。照度センサ５２ａ〜５２ｆは、遮光板５１ａ〜５１ｂ付近の顔認証装置１本体の側面前方に設置されている。認証対象となる顔は、ＣＣＤカメラ５３と正対する位置付近にあるため、上述した位置に配置されたセンサによりこの顔の近辺の照度を計測することにより、顔に照射されるであろう外光を効率的に検出することができる。

ＣＣＤカメラ５３は、認証対象となる顔を撮像するカメラであり、表示部５４は撮像した画像を表示したり認証結果を表示したりするための液晶ディスプレイなどの表示装置である。また、ＩＣカードリーダ５５は、認証対象者の個人情報を記憶したＩＣカードを読み取る装置である。なお、本発明に係る実施例では、このＩＣカードに認証対象者をあらかじめ撮像した登録画像を記憶しておき、ＩＣカードリーダ５５により読み取られた登録画像と、ＣＣＤカメラ５３により撮像された入力画像とを照合する場合について説明する。なお、ＩＣカードリーダ５５により登録画像を読み取るのではなく、顔認証装置１にあらかじめ複数人の登録画像を記憶しておき、これらの登録画像と入力画像とを照合することとしてもよいし、ＩＣカードリーダ５５から読み取った個人識別番号に対応する登録画像を検索して該当する登録画像と入力画像とを照合することとしてもよい。

人感センサ５６は、顔認証装置１の前方の所定エリア内に認証対象者が接近したことを検出するためのセンサであり、このセンサの出力はＩＣカードリーダ５５の出力とともに、照明装置５７の点灯および消灯の制御や、遮光板５１ａ〜５１ｂの作動開始および格納の制御に用いられる。また、照明装置５７は、蛍光灯などの照明装置であり、ＣＣＤカメラ５３の左右位置に設置され、認証対象となる顔の最低照度を確保したり顔の明暗差を緩和させたりするために用いられる。

次に、上述した可動式遮光板を備えた顔認証装置１の特徴について図３を用いて説明する。図３は、可動式遮光板を備えた顔認証装置１の特徴を説明するための説明図である。一般的に、顔認証をおこなう場合には、カメラにより撮像された入力画像と、あらかじめ撮像された入力画像とを照合し、入力画像と登録画像との特徴点の一致度が所定値を上回った場合に認証が成功することとなる。

ところが、図３の上側に示すように、認証対象者の顔に太陽光などの強い外光が照射されると、カメラで撮像された入力画像は、光が照射されている部分の特徴点が埋没してしまうとともに、影の部分の特徴点も埋没してしまう。このため、認証対象者がたとえ本人であったとしても登録画像との差異が大きくなり認証に失敗することになる。従来の顔認証装置は、このような外光の影響を排除することができなかったため、屋内などの外光が弱い場所に設置場所が限定されてしまうという問題があった。

本実施例１に係る顔認証装置１では、図３の下側に示すように、認証対象者の顔への外光の照射を遮る可動式の遮光板を備えており、外光を検出した場合に、この遮光板を外光の光源と顔との間に移動させることとした。したがって、太陽光などの強い外光が照射する屋外などに設置された場合であっても、強い明暗がない良好な入力画像を取得することができるので高い精度で顔認証をおこなうことができる。

次に、上述した遮光板５１ａ〜５１ｂの動作について図４を用いて説明する。図４は、遮光板の動作を説明するための説明図である。同図には３つの図を示しているが、上から、遮光板を格納した状態、片側の遮光板を作動させた状態および両側の遮光板を作動させた状態をそれぞれ示している。

顔認証装置１が認証対象者を検知していない場合には、図４の一番上の図に示したように遮光板５１ａおよび５１ｂは格納されている。そして、同図の右側から太陽光が照射されている状態で、顔認証装置１が認証対象者を検知すると（一番上の図）、右側からの外光を斜光する遮光板５１ａを作動させる（上から二番目の図）。なお、同図の左側から太陽光が照射されている状態では、遮光板５１ｂを作動させることになる。また、太陽光およびその反射光が強い場合には、双方の遮光板５１ａおよび５１ｂを作動させることもできる（一番下の図）。

このように、半円の円弧状の遮光板５１ａおよび５１ｂを備えることにより、外光の向きが変化する屋外に設置された場合であっても、左右いずれかの遮光板を作動させることにより効率的に外光を遮光することができる。また、外光の反射光などにより認証対象者の顔が明るすぎる場合であっても双方の遮光板を作動させることにより、強い明暗がない良好な入力画像を取得することができる。さらに、二枚の円弧状の遮光板を用いることで収納スペースを小さく抑えつつ、作動時の遮光範囲を大きくすることができる。

次に、上述した照度センサ５２ａ〜５２ｆの配置および組み合わせについて図５を用いて説明する。図５は、照度センサ５２ａ〜５２ｆの配置および組み合わせについて説明するための説明図である。同図に示すように、各センサは、顔認証装置１本体の左右側面に３組配置されている。照度センサ５２ａおよび照度センサ５２ｄ、照度センサ５２ｂおよび照度センサ５２ｅ、照度センサ５２ｃおよび照度センサ５２ｆは、それぞれペアになっており、顔認証装置１は、ペアとなったセンサの出力差を用いて遮光板５１ａ〜５１ｂの作動を制御する。

たとえば、照度センサ５２ａが外光を検出した場合において、照度センサ５２ｆとの出力差が所定値以上であれば照度センサ５２ａ側の遮光板を遮光位置に移動させる。このように、複数の照度センサ出力を組み合わせることにより効率的に遮光制御をおこなうことができる。なお、センサの出力差ではなくセンサの出力比を用いて遮光板５１ａ〜５１ｂの作動を制御することとしてもよい。

また、顔認証装置１は、すべてのセンサの出力が下限値以下であれば遮光板５１ａ〜５１ｂを作動させず、すべてのセンサの出力が上限値以上であれば遮光板５１ａおよび５１ｂを双方とも作動させる。なお、本実施例１では、６個の照度センサを用いる場合を示したが、照度センサの個数を制限するものではなく任意の個数の照度センサを用いて遮光制御をおこなうこととしてもよい。

次に、本実施例１に係る顔認証装置１の構成について図６を用いて説明する。図６は、本実施例１に係る顔認証装置１の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、顔認証装置１は、ＩＣカードリーダ２と、ＣＣＤカメラ３と、人感センサ４と、照明装置５と、照度センサ６と、遮光装置７と、表示部８と、制御部１０と、記憶部２０とを備えている。また、制御部１０は、登録画像取得部１１と、画像入力部１２と、照明制御部１３と、外光検出処理部１４と、遮光制御部１５と、顔照合処理部１６とをさらに備えており、記憶部２０は、登録画像２１と、入力画像２２とをさらに備えている。

ＩＣカードリーダ２、ＣＣＤカメラ３、人感センサ４、照明装置５、照度センサ６および表示部８は、図１に示したＩＣカードリーダ５５、ＣＣＤカメラ５３、人感センサ５６、照明装置５７、照度センサ５２ａ〜５２ｆおよび表示部５４にそれぞれ対応している。また、遮光装置７は、図１に示した遮光板５１ａ〜５１ｂと、これらの遮光板を駆動するモータと、遮光板が格納位置および遮光位置に到来したことを検知するセンサとを含む装置である。

制御部１０は、顔認証装置１の全体を制御する処理部である。本実施例１の特徴部分は、照度センサ６からの出力を受け付けて照度差を検出する外光検出処理部１４と、外光検出処理部１４の出力に基づいて遮光装置７に作動指示をおこなう遮光制御部１５とからなる遮光処理部である。なお、この遮光処理部は、ＩＣカードリーダ２および人感センサの出力を用いて作動開始および作動終了のタイミングを取得する。

登録画像取得部１１は、ＩＣカードリーダ２から認証対象者の登録画像を含む個人情報を受け取り、この登録画像２１を記憶部２０に記憶する処理をおこなう処理部である。また、画像入力部１２は、ＣＣＤカメラ３から認証対象者の撮像画像（入力画像）を受け取り、この入力画像２２を記憶部２０に記憶する処理をおこなう処理部である。なお、本実施例１では、登録画像２１をＩＣカードリーダ２から取得して入力画像２２と照合することとしたが、複数の登録画像をあらかじめ記憶部２０に記憶しておき、これらの登録画像と入力画像２２とを照合することとしてもよいし、ＩＣカードリーダ２から読み取った個人識別番号に対応する登録画像を検索して該当する登録画像と入力画像とを照合することとしてもよい。

照明制御部１３は、人感センサ４の出力に基づいて照明装置５の点灯および消灯制御をおこなう処理部である。なお、人感センサ４およびＩＣカードリーダ２の出力を用いて認証対象者を検知し、照明装置５の制御をおこなうこととすることもできる。

外光検出処理部１４は、照度センサ６の出力に基づいて外光の強弱や向きを検出し、これらの外光情報を遮光制御部１５に出力する処理部である。また、この外光検出処理部１４は、ＩＣカードリーダ２および人感センサ４の出力に基づいて遮光処理の開始および終了タイミングを検出する処理もおこなう。

遮光制御部１５は、外光検出処理部１４から受け取った外光情報に基づいて遮光装置７に作動指示をおこなう処理部である。具体的には、この遮光制御部１５は、外光の強さが下限値以下の場合には作動指示をおこなわず、外光の強さが上限値以上の場合にはすべての遮光板を作動させるよう指示する。また、外光の強さが下限値より大きく、かつ、上限値より小さい場合には該当する方向の遮光板を作動させるよう指示する。

顔照合処理部１６は、登録画像２１と、遮光処理後に取得した入力画像２２とを照合する処理をおこなう処理部である。具体的には、この顔照合処理部１６は、両画像の特徴点を対比し、特徴点の一致度が所定値以上である場合にはアクセプト（認証ＯＫ）し、所定値より小さい場合には認証をリジェクト（認証ＮＧ）する。そして、認証結果を表示部８に表示するとともに、ドアなどの開錠および施錠を指示する処理をおこなう。

記憶部２０は、メモリ装置やハードディスク装置により構成された記憶装置であり、登録画像２１および入力画像２２を記憶する。登録画像２１は、登録画像取得部１１を介して記憶部２０に書き込まれ、顔照合処理部１６により読み出される。また、入力画像２２は、画像入力部１２を介して記憶部２０に書き込まれ、顔照合処理部１６により読み出される。

次に、本実施例１に係る顔認証装置１の処理手順について図７を用いて説明する。図７は、本実施例１に係る顔認証装置１の処理手順を示すフローチャートである。まず、顔認証装置１は、認証対象者の存在を確認するために人検知処理をおこなう（ステップＳ１０１）。ここで、この人検知処理について図９および図１０を用いてさらに詳細に説明しておく。図９は、人検知処理の概要を説明するための説明図である。

図９に示すように、この人検知処理（ステップＳ１０１）では、カードリーダ（ＩＣカードリーダ２）の出力と、人感センサ４の出力とを組み合わせて認証対象者を検知することとしている。図９では、図の上から順に、ＩＣカードリーダ２による人検出、人感センサ４による人検出、ＩＣカードリーダ２および人感センサ４により取得した人検出区間に基づく人検知について示している。まず、ＩＣカードリーダ２による人検出について説明する。認証対象者がＩＣカードリーダ２にＩＣカードをかざすと、ＩＣカードリーダ２はＩＣカードを認識し、ＩＣカードを認識していない場合（以下、「非検出状態」という）の出力と比較して大きな値の出力をおこなう（以下、「検出状態」という）。

ＩＣカードリーダ２は、この出力値を所定の間隔でセンシングしており、非検出状態において検出状態が所定回数連続してセンシングされた場合に検出状態に遷移し、検出状態において非検出状態が所定回数連続した場合に非検出状態に遷移する。なお、図９においては、非検出状態において検出状態が３回連続した場合に検出状態に遷移し、検出状態において非検出状態が３回連続した場合に非検出状態に遷移する場合について説明している。

また、ＩＣカードリーダ２による人検出と並行して人感センサ４による人検出がおこなわれる。ＩＣカードリーダ２の場合と同様に、人感センサ４の出力も所定の間隔でセンシングされている。そして、非検出状態において検出状態が所定回数連続し、かつ、検出状態が所定時間継続した場合に検出状態に遷移する。また、検出状態において非検出状態が所定回数連続した場合には非検出状態に遷移する。なお、図９においては、ＩＣカードリーダ２の場合と同様に、検出状態の連続回数および非検出状態の連続回数が３回の場合について説明している。

このようにしてＩＣカードリーダ２による人検出区間と、人感センサ４による人検出区間が取得されると、これらの人検出区間の論理和をとることにより人検知区間が求められる。顔認証装置１は、この人検知区間に基づいて遮光装置７および照明装置５の制御をおこなうことになる。かかる制御の概要について図１０を用いて説明する。図１０は、人検知と遮光装置および照明装置の制御処理との関係を説明するための説明図である。

図１０に示すように、遮光装置７の動作制御は、人検出区間の始点ごとにおこなわれる。そして、人検知区間の終点から非検知状態が所定時間継続すると、遮光装置７の格納制御がおこなわれる。なお、人検知区間の終点から非検知状態が所定時間継続することなく人検知区間の始点があらわれた場合には、この格納制御はおこなわれない。

また、照明装置８の制御は、人検出区間の始点において点灯処理がおこなわれ、かかる人検出区間の終点から所定時間が継続することなく次の始点があらわれた場合には消灯処理はおこなわれない。一方、人検出区間の終点から非検知状態が所定時間継続すると消灯処理がおこなわれる。このように、ＩＣカードリーダ２および人感センサ４を用いた人検知処理がおこなわれ、かかる検知結果に基づいて遮光装置７および照明装置５の制御がおこなわれる。

図７の説明に戻り、人検知の判定手順以降の手順について説明する。上述した人検知処理により認証対象者が検知されると（ステップＳ１０１肯定）、照明制御部１３は、照明装置５の点灯処理（ステップＳ１０２）をおこなう。一方、認証対象者が検知されない場合には（ステップＳ１０１否定）、ステップＳ１０１の処理を繰り返すことになる。

つづいて、遮光処理部による遮光処理がおこなわれる（ステップＳ１０３）。ここで、この遮光処理の詳細な処理手順について図８を用いて説明しておく。図８は、図７に示した遮光処理の処理手順を示すフローチャートである。まず、外光検出処理部１４は、照度センサ６の出力を用いて照度センシングをおこなう（ステップＳ２０１）。そして、すべての照度センサ６が検出した照度が上限値以上である場合には（ステップＳ２０２肯定）、遮光制御部１５は、遮光装置７に対して両側の遮光板を作動させるよう指示する（ステップＳ２０６）。一方、照度センサ６が検出した照度が上限値より小さい場合には（ステップＳ２０２否定）、左右の照度差が所定値以上であるか否かを判定する(ステップＳ２０３)。

具体的には、図５に示した照度センサのペアのうち、一組以上のペアで照度差が所定値以上である場合には（ステップＳ２０３肯定）、照度が大きい側の遮光板を作動させるよう指示する（ステップＳ２０４）。一方、すべてのペアの照度差が所定値よりも小さい場合には（ステップＳ２０３否定）、遮光板の作動指示をおこなわない（ステップＳ２０５）。

ここで、遮光板駆動制御の概要について図１１を用いて説明する。図１１は、遮光板駆動制御の概要を説明するための説明図である。同図に示すように、遮光装置７は、モータの駆動速度を制御することにより、遮光板５１ａおよび遮光板５１ｂの回動速度を調整する。具体的には、モータの回転速度を調整することにより無回転状態から定速回転状態に加速する加速区間と、定速回転状態の等速区間と、定速回転状態から無回転状態に減速する減速区間を設ける。

図７の説明に戻り、ステップＳ１０４以降の処理について説明する。遮光処理（ステップＳ１０３）につづいて、ＩＣカードリーダ２は、ＩＣカードのリードをおこない（ステップＳ１０３）、ＩＣカードに記憶されている登録画像２１を登録画像取得部１１に出力する。そして、登録画像取得部１１は、受け取った登録画像２１を記憶部２０に書き込む。つづいて、ＣＣＤカメラにより撮像された認証対象者の顔画像（入力画像２２）と、登録画像２１とを用いた顔照合処理が顔照合処理部１６によりおこなわれる。なお、かかる入力画像２２は、遮光処理（ステップＳ１０３）の後に撮像され記憶部２０に書き込まれた認証対象者の顔画像である。

顔照合処理部１６は、両画像（登録画像２１および入力画像２２）の特徴点を対比して照合度が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。そして、照合度が所定値以上である場合には（ステップＳ１０６肯定）、アクセプト（認証ＯＫ）し（ステップＳ１０７）、所定値より小さい場合には（ステップＳ１０６否定）認証をリジェクト（認証ＮＧ）する（ステップＳ１０８）。

上述してきたように、本実施例１の顔認証装置１では、可動式の遮光板５１ａおよび遮光板５２ｂを備え、照度センサ５２ａ〜５２ｆの出力に基づいて遮光板５１ａ〜５２ｂを回動移動させることにより、認証対象者の顔を照射する外光を遮るよう構成したので、強い明暗がない良好な入力画像を取得することにより、顔認証装置１が屋外や外光が射しこむ場所に設置された場合であっても、高い精度で顔認証をおこなうことができる。

なお、上述した実施例１では、半円の円弧状の遮光板を２枚用いることとし、これらの遮光板を回動移動することにより、認証対象者の顔を照射する外光を遮光することとした。しかしながら、外光を遮光するこができる形状の遮光体を遮光位置に移動させる機構であれば、かかる遮光板の形状および移動方法は他の形状および移動方法とすることができる。かかる遮光板のバリエーション例について図１２および図１３を用いて簡単に説明する。

図１２は、円弧状の遮光板を１枚用いた場合を説明するための説明図である。同図に示すように、遮光板５１ｃを遮光板５１ａおよび５１ｂと同様に回動移動させることにより外光を遮光する。また、図１３は、直線状の遮光板を２枚用いた場合を説明するための説明図である。同図に示すように、認証対象者の顔の左右位置に遮光板５１ｄおよび５１ｅを配置し、外光を遮る側の遮光板を遮光位置まで直線移動させることにより外光を遮光する。

上述した実施例１では、認証対象者の顔の左右位置に円弧状の可動式遮光板を設け、顔認証装置１本体の左右側面に設けた照度センサの出力に基づいてかかる遮光板を回動移動させることにより外光を遮光する場合について説明した。しかしながら、顔認証装置１を屋外などに設置した場合には、左右方向のみならず上下方向などからも強い外光が射し込み認証対象者の顔に影をつくる場合がある。

図１４は、太陽光などの外光により顔にあらわれる影のパターンを示した図である。同図の５５〜５８に示すように、上下左右方向、斜め上方、斜め下方から強い外光が射し込んだ場合には、外光の光源と反対側の顔部分に影ができる。本実施例２では、かかる影の原因となる外光の向きをセンサにより検出し、かかる向きに遮光板を移動させることにより顔認証の精度を向上させることができる顔認証装置１について説明する。

上述した実施例１では、顔認証装置１本体の左右側面に照度センサを配置し、ペアとなる照度センサの出力差に基づいて右側または左側の遮光板を遮光位置に移動させることとしていた。本実施例２では、上下方向の照度差も計測できるように照度センサを配置することにより、上下左右方向のみならず、斜め上方や斜め下方からの外光の射し込み方向を検出することとしている。

図１５は、本実施例２に係る顔認証装置１の照度センサの配置および組み合わせについて説明するための説明図である。同図に示すように、本実施例２に係る顔認証装置１では、照度センサ５２ａ〜５２ｈの計８個の照度センサが配置されている。そして、同図の上側の組み合わせパターン６１に示したように、照度センサ５２ａと照度センサ５２ｄ、照度センサ５２ｂと照度センサ５２ｅ、照度センサ５２ｃと照度センサ５２ｆをそれぞれペアとすることとすれば、実施例１と同様に左右方向の外光を検出することができる。また、照度センサ５２ａと照度センサ５２ｃ、照度センサ５２ｄと照度センサ５２ｈ、照度センサ５２ｄと照度センサ５２ｆをそれぞれペアとすることとすれば上下方向の外光を検出することができる。

また、同図の下側の組み合わせパターン６２に示したように、照度センサ５２ａと照度センサ５２ｆ、照度センサ５２ｂと照度センサ５２ｅ、照度センサ５２ｃと照度センサ５２ｄ、照度センサ５２ｇと照度センサ５２ｈとをそれぞれ組み合わせることとすれば上下左右方向および斜め上方・下方の外光を検出することができる。このように、複数のセンサを配置して、所定のセンサをペアとして組み合わせて照度差を検出することにより、さまざまな方向から射し込む外光の光源方向を検出することができる。

次に、本実施例２に係る遮光装置７の一例について説明する。図１６は、本実施例２に係る遮光装置７の一例を説明するための説明図である。同図に示す回転式遮光機構７１は、円弧状の遮光板を１枚備えるとともに、顔認証装置１本体の背面に回動可能な状態で設置されている。そして、この回転式遮光機構７１は、遮光制御部１５の作動指示に基づいて遮光板を回動移動させるとともに、回転式遮光機構７１自体も顔認証装置１本体の背面の回動中心まわりを回動移動する。なお、図１６においては、回転式遮光機構７１により遮光板を遮光位置に移動させる例について説明したが、他の方法を用いることにより外光を遮光することとしてもよい。たとえば、認証対象者の顔の上下位置に、直線移動をおこなう遮光板を設けたり、回動移動をおこなう遮光板を設けたりすることとしてもよい。

同図に示すように、認証対象者の上方から外光が射し込んでいる場合には、この回転式遮光機構７１は、遮光板を右側または左側に回動移動したうえで、自らも回動移動して遮光板を外光の光源方向である上方に移動させる。なお、斜め上方や斜め下方から外光が射し込んでいる場合には、同様の動作により外光の照射から認証対象者の顔を遮る位置に遮光板を移動させる。

次に、本実施例２に係る遮光処理の処理手順について図１７を用いて説明する。図１７は、本実施例２に係る遮光処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１７に示すフローチャートは、図８に示した実施例１における遮光処理の処理手順を示すフローチャートに対応するものである。

まず、本実施例２に係る外光検出処理部１４は、照度センサ６の出力を用いて照度センシングをおこなう（ステップＳ３０１）。そして、照度センサ６が検出した照度が上限値以上である場合には（ステップＳ３０２肯定）、認証対象者の顔周辺をすべて覆うような位置に遮光板を移動させる（ステップＳ３０８）。また、照度センサ６が検出した照度が上限値より小さい場合には（ステップＳ３０２否定）、照度センサ６が検出した照度が下限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

かかる照度が下限値以下である場合には（ステップＳ３０３肯定）、遮光板の作動指示をおこなうことなく（ステップＳ３０７）リターンする。一方、照度が下限値より大きい場合には（ステップＳ３０３否定）、照度差が所定値以上である照度センサのペアが存在するか否かを判定する（ステップＳ３０４）。そして、照度差が所定値以上である照度センサのペアが存在しない場合には（ステップＳ３０４否定）、遮光板の作動指示をおこなうことなく（ステップＳ３０７）リターンする。

一方、照度差が所定値以上である照度センサのペアが存在する場合には（ステップＳ３０４肯定）、かかるセンサのペアの照度差に基づいて光源方向を算出する（ステップＳ３０５）。たとえば、図１５に示した組み合わせパターン６２において、照度センサ５２ｇと照度センサ５２ｈのペアの照度差が所定値以上であり、照度センサ５２ｇのほうが照度センサ５２ｈよりも照度値が大きい場合には、認証対象者の上方に外光の光源があると算出する。そして、顔認証装置１は、算出した光源方向に遮光板を移動させる（ステップＳ３０６）ことにより、認証対象者の顔に照射される外光を遮光する。

上述してきたように、本実施例２では、上下方向の照度差も計測できるように照度センサを配置することにより、上下左右方向のみならず、斜め上方や斜め下方からの外光の射し込み方向を検出して外光の光源方向を算出するとともに、算出した光源方向に遮光板を移動させることにより認証対象者の顔に照射される外光を遮光するよう構成したので、さまざまな方向から射し込む外光を遮光することにより、高い精度で顔認証をおこなうことができる。

上述した実施例１および実施例２においては、照度センサを用いて認証対象者の顔に照射する外光を検出し、遮光板により外光を遮光する場合について説明した。しかしながら、本発明に係る顔認証装置１は、ＣＣＤカメラ３により撮像された認証対象者の顔画像（入力画像）を用いて認証対象者の顔に照射する外光を検出することもできる。本実施例３では、入力画像を用いてかかる外光を検出する場合について説明する。

まず、本実施例３における入力画像を用いた外光検出処理の概要について図１８を用いて説明する。図１８は、入力画像を用いた外光検出処理の概要を説明するための説明図である。同図に示すように、認証対象者の顔に外光が照射された状態で顔画像（入力画像）を撮像すると、入力画像には外光による明暗差があらわれる。そこで、この入力画像を画像解析することにより、かかる明暗の傾きを算出することとすれば、外光の光源方向を検出することができる。

次に、本実施例３に係る顔認証装置１の構成について図１９を用いて説明する。図１９は、本実施例３に係る顔認証装置１の構成を示す機能ブロック図である。図１９に示す機能ブロック図は、図６に示した実施例１に係る機能ブロック図とほぼ同様であるので、以下では、実施例１に係る機能ブロック図との相違点について説明し、一致点についての説明は省略することとする。

図１９に示したように、本実施例３に係る顔認証装置１の構成は、照度センサ６を含まない点と、制御部１０の外光検出処理部１４が、記憶部２０の入力画像２２を用いて処理を行なう点との２点において実施例１の構成と異なる。

本実施例３に係る外光検出処理部１４は、入力画像２２に基づいて外光の強弱や向きを検出し、これらの外光情報を遮光制御部１５に出力する処理部である。具体的には、この外光検出処理部１４は、入力画像２２の各画素値を取得して、撮像された顔の中心位置を通る直線により入力画像２２を分割し、分割された各部分画像の画素値を足し合わせて部分画像ごとの部分画像値を算出する。そして、かかる直線を所定の角度ずつスキップさせることにより、２つの部分画像値の差が最大となる角度を求める。このようにして、本実施例３に係る外光検出処理部１４は、外光の向きを検出する。また、入力画像２２の各画素値を足し合わせることにより入力画像値を算出して外光の強弱を検出する。なお、ＩＣカードリーダ２および人感センサ４の出力に基づいて遮光処理の開始および終了タイミングを検出する点は実施例１の場合と同様である。

次に、本実施例３に係る遮光処理の処理手順について図２０を用いて説明する。図２０は、本実施例３に係る遮光処理の処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＣＤカメラ３により認証対象者の顔画像を撮像し（ステップＳ４０１）、かかる顔画像を記憶部２０に入力画像２２として書き込む。つづいて、外光検出処理部１４は、入力画像２２の各画素値を取得し（ステップＳ４０２）、上述した方法などを用いて入力画像２２の明暗の傾斜方向を算出する（ステップＳ４０３）。そして、算出した傾斜方向の変化率が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。

外光検出処理部１４は、かかる変化率が所定値より大きい場合には（ステップＳ４０４否定）、認証対象者の顔に外光を原因とする強い明暗があるものとして、算出した傾斜方向を光源方向にセットする（ステップＳ４０５）。そして、遮光制御部１５は、かかる光源方向に遮光板を移動させるよう遮光装置７に対して作動指示をおこなう（ステップＳ４０６）。なお、入力画像２２を画像解析することにより算出した明暗の傾斜方向の変化率が所定値以下の場合には（ステップＳ４０４肯定）、認証対象者の顔に外光を原因とする明暗がないものとして、遮光板の移動をおこなわない（ステップＳ４０７）。

上述してきたように、本実施例３では、ＣＣＤカメラ３により撮像された認証対象者の顔画像（入力画像）を画像解析することにより認証対象者の顔に照射する外光を検出するするとともに、検出した外光の光源方向に遮光板を移動させることにより認証対象者の顔に照射される外光を遮光するよう構成したので、良好な入力画像を取得することにより高い精度で顔認証をおこなうことができる。また、顔画像の撮像、外光の検出および遮光板の移動の処理を繰り返すことにより、遮光板の移動により外光が遮光されたか否かを確認しつつ遮光板の位置を制御することができるので、確実に外光の遮光をおこなうことができる。

なお、上記実施例に示した顔認証装置は、コンピュータにプログラムをロードして実行することにより機能発揮する。具体的には、顔認証装置のコンピュータのＲＯＭ（Read Only Memory）等に遮光処理部のルーチンを含むプログラムを記憶しておき、顔認証装置がこれらのプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）にロードして実行することにより、本発明に係る顔認証装置を形成することができる。

また、上記実施例においては、遮光装置を備えた顔認証装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、顔撮像装置などに本発明を適用することができる。

本発明にかかる顔認証装置、顔認証方法および顔認証プログラムは、建物の出入口や部屋の出入口における人の入出管理に有用であり、特に、屋外や外光が射し込む場所における人の入出管理に適している。

実施例１に係る顔認証装置の外観を示す三面図である。 遮光板が遮光位置に回動移動した場合を示す三面図である。 可動式遮光板を備えた顔認証装置の特徴を説明するための説明図である。 遮光板の動作を説明するための説明図である。 照度センサの配置および組み合わせについて説明するための説明図である。 実施例１に係る顔認証装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施例１に係る顔認証装置の処理手順を示すフローチャートである。 図７に示した遮光処理の処理手順を示すフローチャートである。 人検知処理の概要を説明するための説明図である。 人検知と遮光装置および照明装置の制御処理との関係を説明するための説明図である。 遮光板駆動制御の概要を説明するための説明図である。 円弧状の遮光板を１枚用いた場合を説明するための説明図である。 直線状の遮光板を２枚用いた場合を説明するための説明図である。 太陽光などの外光により顔にあらわれる影のパターンを示した図である。 実施例２に係る顔認証装置の照度センサの配置および組み合わせについて説明するための説明図である。 実施例２に係る遮光装置の一例を説明するための説明図である。 実施例２に係る遮光処理の処理手順を示すフローチャートである。 入力画像を用いた外光検出処理の概要を説明するための説明図である。 実施例３に係る顔認証装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施例３に係る遮光処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 顔認証装置
２、５５ ＩＣカードリーダ
３、５３ ＣＣＤカメラ
４、５６ 人感センサ
５、５７ 照明装置
６、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ、５２ｇ、５２ｈ 照度センサ
７ 遮光装置
８、５４ 表示部
１０ 制御部
１１ 登録画像取得部
１２ 画像入力部
１３ 照明制御部
１４ 照度差検出処理部
１５ 遮光制御部
１６ 顔照合処理部
２０ 記憶部
２１ 登録画像
２２ 入力画像
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ 遮光板
６１、６２ 組み合わせパターン
７１ 回転式遮光機構

Claims (11)

1. 認証対象となる人の顔を撮像することにより本人認証をおこなう顔認証装置であって、
   前記顔認証装置は、
   前記人の顔を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された顔画像を入力画像としてあらかじめ撮像された登録画像と照合する顔画像照合装置と、前記人の顔に照射される外光を検出する検出装置と、前記外光を遮光する遮光装置と、筐体とを備え、
   前記遮光装置は、
   前記筐体の左右位置に設けられるとともに、前記人の顔に照射される外光を遮るための遮光手段と、
   前記検出装置の出力に基づいて前記遮光装置の作動を制御する作動制御手段とを備え、
   前記遮光手段は、前記作動制御手段からの作動指示に基づいて移動するとともに、前記人の顔に照射される外光を遮る位置に停止することを特徴とする顔認証装置。
2. 前記遮光手段は、前記筐体の左右位置に設けられるとともに、前記作動制御手段からの作動指示に基づいて回動移動または直線移動することを特徴とする請求項１に記載の顔認証装置。
3. 前記遮光手段は、前記人の顔の中心位置付近を中心として設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の顔認証装置。
4. 認証対象となる人の顔を撮像することにより入力された入力画像と登録画像とを照合することにより本人認証をおこなう顔認証装置であって、
   前記入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出手段と、
   前記人の顔に照射される前記外光を遮光する遮光手段と、
   前記検出手段が前記外光を検出した場合に、前記遮光手段に作動指示をおこなう作動指示手段と
   を備えたことを特徴とする顔認証装置。
5. 前記検出手段は、前記外光を検出するセンサを備え、該センサの出力に基づいて該外光の光源方向を検出することを特徴とする請求項４に記載の顔認証装置。
6. 前記検出手段は、前記センサを複数備え、該センサの出力を組み合わせることにより前記外光の光源方向を検出することを特徴とする請求項５に記載の顔認証装置。
7. 前記検出手段は、前記入力画像を用いて前記外光を検出し、該入力画像にあらわれた明暗に基づいて該外光の光源方向を検出することを特徴とする請求項４に記載の顔認証装置。
8. 前記作動指示手段は、前記検出手段が検出した前記光源方向に基づいて前記遮光手段に作動指示をおこなうことを特徴とする請求項５、６または７に記載の顔認証装置。
9. 前記作動指示手段は、前記検出手段が検出した前記外光の照度が所定値以下の場合には、前記遮光手段に作動指示をおこなわないことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一つに記載の顔認証装置。
10. 認証対象となる人の顔を撮像することにより入力された入力画像と登録画像とを照合することにより本人認証をおこなう顔認証方法であって、
    前記入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出工程と、
    前記人の顔に照射される前記外光を遮光する遮光工程と、
    前記検出工程が前記外光を検出した場合に、前記遮光工程に作動指示をおこなう作動指示工程と
    を含んだことを特徴とする顔認証方法。
11. 認証対象となる人の顔を撮像することにより入力された入力画像と登録画像とを照合することにより本人認証をおこなう顔認証プログラムであって、
    前記入力画像に不均一な明暗を生じさせる外光を検出する検出手順と、
    前記人の顔に照射される前記外光を遮光する遮光手順と、
    前記検出手順が前記外光を検出した場合に、前記遮光手順に作動指示をおこなう作動指示手順と
    をコンピュータに実行させることを特徴とする顔認証プログラム。
    
    
    
    

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