JP2007004613A - 顔認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、常に同じ向きの認証対象者の顔画像を効率良く撮像することを課題とする。
【解決手段】認証対象者を広視野角で撮像する広角カメラ１１の近傍に、位置変動し得る各認証対象者の顔を該認証対象者により視認可能ならしめる凸面効果を有する凸面鏡１２を設けるよう構成したので、認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、各認証対象者がミラー部によって自らの顔を視認可能ならしめて認証対象者の顔を確実に凸面鏡１２及び広角カメラ１１に正対させ、この顔を広視野角で撮像可能な広角カメラ１１で撮像する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、認証対象者の顔画像を撮像した入力顔画像とあらかじめ登録した登録顔画像とを照合して前記認証対象者の認証処理を行う顔認証装置に関し、特に、認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、常に同じ向きの認証対象者の顔画像を効率良く撮像することができる顔認証装置に関する。

従来、カメラで撮像した認証対象者の顔画像を登録データと照合して、この認証対象者が登録者であるか否かを認証処理する顔認証装置が知られている。具体的には、かかる顔認証装置では、あらかじめ撮像した顔画像若しくはこの顔画像から抽出した特徴量を登録データとして記憶しておき、認証対象者の顔画像を撮像したならば、この顔画像若しくはこの顔画像から抽出した特徴量を用いて照合することが多い。

したがって、顔画像を用いて正確な顔認証を行うためには、認証対象者を常に同じ顔の向き（登録データと同じ向き；例えば正面）で撮像した顔画像を取得する必要がある。このため、特許文献１には、認証対象者を撮像するカメラの撮像レンズの前方にスモークガラス等の遮光部材を設けて認証対象者から撮像レンズを見えにくくするとともに、この撮像レンズの周辺で、且つ認証対象者が視認できる位置にダミーレンズを設けて認証対象者にこのダミーレンズが撮像レンズであるかのように思いこませ、このダミーレンズの位置を選択することにより、認証対象者に所望の方向を向かせるよう構成した顔認証装置が開示されている。

また、特許文献２には、顔画像の入力部にハーフミラーを設けて自分の顔を視認させることにより、どのような画像が撮像されるかを認識対象者が知ることを可能にし、正面顔を得やすくするよう構成した個人認証装置が開示されている。

特開２００４−２７４６６９号公報 特開昭６３−３０８６８１号公報

しかしながら、上記特許文献１を用いた場合に、たとえダミーレンズを所望の位置に配設したとしても、認証対象者が視線だけをダミーレンズの方向に向けたような場合には、常に同じ向きで顔を撮像した顔画像を取得することができないので、認証精度の低下を招くという問題がある。

例えば、反射光の影響を除去するためにダミーレンズを撮像レンズのやや下方に配設した場合に、認証対象者が上方から視線だけを下方に向けて撮像した場合には、反射光の影響は除外できるものの、認証対象者の下方から撮像した顔画像が取得されてしまい、結果的に認証精度が低下する。

また、上記特許文献２を用いた場合には、認証対象者がハーフミラーに正面顔が写るようにしなければならないが、かかる認証対象者の中には身長の高い者と身長が低いものが混在するため、認証対象者にハーフミラーの位置に合わせて無理な姿勢を取らせたり、撮像レンズやハーフミラーを認証対象者の身長に合わせて移動させる機構を設けねばならないという問題が生ずる。

このため、認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、常に同じ向きの認証対象者の顔画像を効率良く撮像することができる顔画像撮像装置をいかにして実現するかが重要な課題となっている。

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、認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、常に同じ向きの認証対象者の顔画像を効率良く撮像することができる顔認証装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、認証対象者の顔画像を撮像した入力顔画像とあらかじめ登録した登録顔画像とを照合して前記認証対象者の認証処理を行う顔認証装置であって、前記認証対象者を広視野角で撮像する撮像装置と、前記撮像装置の近傍に配設され、位置変動し得る各認証対象者の顔を該認証対象者により視認可能ならしめる凸面効果を有するミラー部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記ミラー部は、前記認証対象者に向けて凸面をなす凸面鏡により形成されることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記ミラー部は、平面状の透明プラスチック板の裏面に多数の径の異なる環状溝を同心状に形成するとともに、該裏面に反射膜を施して前記透明プラスチック板の表面側に凸面効果を付加したフレネルミラーにより形成されたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記ミラー部は、前記認証対象者により顔の視認可能領域を制限するための切り欠き部若しくは隠蔽部をその一部に有することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記認証対象者による視認を可能ならしめる前記ミラー部の正反射範囲は、前記撮像装置の撮像可能領域の範囲内に含まれることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記認証対象者の目視を要するガイダンス表示手段を前記ミラー部の近傍に配設したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記認証対象者の登録顔画像データを記憶する記録媒体の読取手段を前記ミラー部の近傍に配設したことを特徴とする。

本発明によれば、認証対象者を広視野角で撮像する撮像装置の近傍に、位置変動し得る各認証対象者の顔を該認証対象者により視認可能ならしめる凸面効果を有するミラー部を設けるよう構成したので、認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、各認証対象者がミラー部によって自らの顔を視認可能ならしめて認証対象者の顔を確実にミラー部すなわち撮像装置に正対させ、この顔を広視野角で撮像可能な撮像装置で撮像するこができ、結果的に認証対象者の身長にばらつきと関係なく常に同じ向きの認証対象者の顔画像を効率良く撮像することが可能となる。

また、本発明によれば、ミラー部は認証対象者に向けて凸面をなす凸面鏡により形成するよう構成したので、比較的安価な凸面鏡を用いて認証対象者の身長にばらつきと関係なく常に同じ向きの認証対象者の顔画像を撮像することができる。

また、本発明によれば、ミラー部は平面状の透明プラスチック板の裏面に多数の径の異なる環状溝を同心状に形成するとともに、該裏面に反射膜を施して透明プラスチック板の表面側に凸面効果を付加したフレネルミラーにより形成するよう構成したので、装置前面に凸部形状のミラーを配設することなく平面的なミラーで対応することが可能となる。

また、本発明によれば、ミラー部は認証対象者により顔の視認可能領域を制限するための切り欠き部若しくは隠蔽部をその一部に設けるよう構成したので、認証対象者が自らの顔を写す領域を制限し、もって撮像方向のばらつきをなるべき制限し、もって認証精度の低下を極小化することができる。

また、本発明によれば、認証対象者による視認を可能ならしめるミラー部の正反射範囲は、撮像装置の撮像可能領域の範囲内に含まれるよう構成したので、ミラー部で自らの顔を視認できるにも係わらず適正な顔画像を取得できないという状況を避けることができる。

また、本発明によれば、認証対象者の目視を要するガイダンス表示をミラー部の近傍で行うよう構成したので、視線だけではなく認証対象者の顔の向きをより確実に撮像装置側に向けさせることができる。

また、本発明によれば、認証対象者の登録顔画像データを記憶する記録媒体の読取手段をミラー部の近傍に配設するよう構成したので、視線だけではなく認証対象者の顔の向きをより確実に撮像装置側に向けさせることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る顔認証装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、ここでは凸面鏡を用いた場合を中心に説明し、その後フレネルミラーを用いた場合にも言及することとする。また、本発明では、常に同じ向きの一例として認証対象者を「正面」から撮像した顔画像を取得する場合について説明する。

まず、本実施例に係る顔認証装置１０の概念について説明する。図１は、本実施例に係る顔認証装置１０の概念を説明するための説明図である。同図に示すように、この顔認証装置１０は、広視野角を有する広角カメラ１１が設けられるとともに、この広角カメラ１１の近傍に凸面鏡１２が配設された点にその特徴がある。

従来、カメラ近傍にダミーレンズを配設する従来技術があったが、この従来技術では視線だけをダミーレンズに向けられた場合に意図した顔画像が得られないという問題があった。また、カメラと顔の間にハーフミラーを配設する従来技術もあったが、この従来技術のものは身長のばらつきに対応できない。このため、本発明では、広視野角の広角カメラ１１を用いて身長にばらつきに対応可能とするとともに、目線だけではなくカメラ方向に顔を向けさせるようにするために、このカメラの近傍に凸面鏡１２を設けている。

このため、図中に示す身長の高い認証対象者Ａが、凸面鏡１２上に自らの顔を写すと広角カメラ１１でその正面顔を撮像することができ、身長の低い認証対象者Ｂについても、凸面鏡１２上に自らの顔を写すと広角カメラ１１でその正面顔を撮像することができる。

なお、凸面鏡１２ではなく平面鏡を設けた場合には、認証対象者が自らの顔を写すために姿勢を変えるか若しくは平面鏡の位置を身長に合わせて変位させねばならず効果的ではない。また、広角カメラ１１ではなく通常のカメラを設けた場合には、認証対象者が自らの顔を凸面鏡１２に写したとしてもカメラでうまく撮像できない場合がある。つまり、本実施例が着目した身長のばらつきを解消しつつ効率良く正面顔を撮像するためには、広角カメラ１１と凸面効果を有する凸面鏡１２を配設する必要があるのである。

ここで、凸面鏡１２の正反射範囲（β）は、広角カメラ１１の撮像可能範囲（α）内に収まる（α＞β）よう形成する必要がある。このように形成しないと、自らの顔が正しく写せているにもかかわらず適正に正面顔が撮像できない状況が発生するからである。

次に、図１に示した顔認証装置１０の外観構成について説明する。図２は、図１に示した顔認証装置１０の外観構成を示す図である。同図に示すように、この顔認証装置１０の前面には、広角カメラ１１、凸面鏡１２、ガイダンス表示部１３、ＩＣカードリーダ１４及び照明部１５が配設されている。

広角カメラ１１は、広視野角を有するレンズを装着したＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等により形成される撮像装置である。なお、レンズで広視野角を担保するのではなくＣＣＤの素子配置等により広視野角を担保しても良い。

凸面鏡１２は、反射面を凸状に形成したミラーであり、一定以上の距離が離れた状況で認証対象者が接平面と垂直に凸面鏡面を見ると、視線周辺がほぼ正反射し、平面鏡に似た反射像が得られるものである。平面鏡と比べて正反射範囲（β）が広くなっているため、認証対象者に身長の高低がある場合であっても、自らの顔を写し込むことができる。

この凸面鏡１２には、図中に斜線で示した隠蔽部１２ａが設けられており、この隠蔽部１２ａは反射面を形成しておらず認証対象者が自らの顔を写し込むことはできない。かかる隠蔽部１２ａを設けた理由は、正反射範囲（β）を制限することにより撮像方向のばらつきをなるべき制限し、もって認証精度の低下を極小化するためである。

ガイダンス表示部１３は、操作ガイダンス並びに認証結果を表示する液晶パネル等の表示デバイスであり、このガイダンス表示部１３は、凸面鏡１２の近傍に配設されている。認証対象者がガイダンス表示部１３の表示内容を視認する際には目線だけではなく顔の向きをガイダンス表示部１３に向ける必要があるため、かかるガイダンス表示部１３の表示内容の視認行為を利用して、視線だけではなく認証対象者の顔の向きをより確実に広角カメラ１１側に向けさせるためである。

ＩＣカードリーダ１４は、認証対象者が保持するＩＣカードからデータを読み取るためのカードリーダである。認証対象者がこのＩＣカードリーダ１４にＩＣカードをかざすと、ＩＣカードからデータが読み取られる。ここで、本実施例では、このＩＣカード内に登録顔画像データが格納することとしているので、ＩＣカードリーダ１４はこのＩＣカードから登録顔画像データを読み取り、入力顔画像データの比較対象とすることになる。

照明部１５は、ＬＥＤ等により形成される照明であり、人感センサが人の接近を検知した際にこの照明部１５を発光制御し、認証処理を終えたならばこの照明部１５を消灯制御する。

次に、図１に示した顔認証装置１０の内部構成について説明する。図３は、図１に示した顔認証装置１０の内部構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この顔認証装置１０は、広角カメラ１１、ガイダンス表示部１３、ＩＣカードリーダ１４、照明部１５、制御部１６、人感センサ１７及び記憶部１８を有する。なお、広角カメラ１１、ガイダンス表示部１３、ＩＣカードリーダ１４及び照明部１５についてはすでに説明したものである。

制御部１６は、顔認証装置１０の全体制御並びに各種処理を行う制御部であり、照明制御部１６ａ、撮像制御部１６ｂ、表示制御部１６ｃ、カード処理部１６ｄ及び顔照合処理部１６ｅを有する。

照明制御部１６ａは、照明部１５の点灯／消灯を制御する制御部であり、具体的には人感センサ１７により認証対象者の存在を検知したならば照明部１５を点灯制御し、認証処理を終えたならば照明部１５を消灯制御する。

撮像制御部１６ｂは、広角カメラ１１による撮像制御を行う制御部であり、登録顔画像データを撮像する場合には、撮像した顔画像データを登録顔画像データとしてカード処理部１６ｄに受け渡し、ＩＣカードリーダ１４を介してＩＣカード内に登録顔画像データを書き込む。これに対して、認証対象者の顔認証処理を行う場合には、撮像された顔画像データを入力顔画像データ１８ｂとして記憶部１８に記憶する。なお、この撮像制御部１６ｂによる撮像タイミングは、ガイダンス表示部１３へのガイダンス表示と連携してなされることが望ましい。認証対象者がガイダンス表示を確認する時点では、認証対象者の顔が、ガイダンス表示部１３の近傍に設けられている凸面鏡１２側に向けられており、この時点で撮像することにより、撮像対象者の正面顔を撮り得る可能性が高いからである。

表示制御部１６ｃは、ガイダンス表示部１３に対して各種表示内容を表示制御する制御部であり、具体的には認証対象者への操作ガイダンスを表示制御するとともに、併せて認証結果をこのガイダンス表示部１３に表示制御する。カード処理部１６ｄは、ＩＣカードリーダ１４を介してＩＣカードに対するデータの読み書き処理を行う処理部である。

顔照合処理部１６ｅは、記憶部１８に一時記憶した登録顔画像データ１８ａ及び入力顔画像データ１８ｂとを照合処理して認証対象者の顔認証処理を行う処理部である。この顔照合処理部１６ｅは、登録顔画像データ１８ａと入力顔画像データ１８ｂを直接比較照合して認証処理するだけでなく、これらの顔画像データから特徴量を抽出して特徴量レベルで比較照合することもできる。なお、本発明では、この顔照合処理部１６ｅの顔認証処理の処理内容に制限を受けるものではく、いかなる顔認証技術を用いても構わない。

記憶部１８は、登録顔画像データ１８ａ及び入力顔画像データ１８ｂを一時記憶するＲＡＭ等で形成される記憶デバイスである。この登録顔画像データ１８ａは、ＩＣカードリーダ１４によりＩＣカードから読み取られたデータであり、入力顔画像データ１８ｂは、広角カメラ１１で認証対象者の正面顔を撮像した顔画像データである。

次に、図１に示した顔認証装置１０の処理手順について説明する。図４は、図１に示した顔認証装置１０の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この顔認証装置１０は、まず認証対象者の接近を人感センサ１７で検知したならば照明部１５を点灯制御するとともに（ステップＳ１０１）、ＩＣカードをＩＣカードリーダ１４に近づけるようガイダンス表示部１３に表示制御する。

そして、ＩＣカードリーダ１４がＩＣカードと通信可能状態となったならば、このＩＣカードリーダ１４がＩＣカードから登録顔画像データ１８ａを読み取り（ステップＳ１０２）、読み取った登録顔画像データ１８ａを記憶部１８に一時記憶する（ステップＳ１０３）。

その後、ガイダンス表示部１３に「凸面鏡１２に注目して正面顔を写す」よう表示指示し（ステップＳ１０４）、認証対象者の正面顔を撮像する（ステップＳ１０５）。ここで、画像上で認証対象者の目を識別して認証対象者が正面を向いているか否かを判別するアイキャッチ処理を行い（ステップＳ１０６）、正常な正面顔が得られていない場合には（ステップＳ１０７否定）、上記ステップＳ１０４に移行して再度撮像を行う。なお、図示省略したが、かかる処理を所定回数繰り返しても適正な正常な正面顔が取得できない場合には、エラー処理を行う。

一方、適正な正面顔が得られた場合には（ステップＳ１０７肯定）、取得した顔画像データを入力顔画像データ１８ｂとして記憶部１８ｂに一時記憶し（ステップＳ１０８）、登録顔画像データ１８ａと入力顔画像データ１８ｂを比較して顔照合処理を行う（ステップＳ１０９）。

そして、その認証結果をガイダンス表示部１３に表示制御した後（ステップＳ１１０）、照明部１５を消灯制御する（ステップＳ１１１）。ここでは説明の便宜上、認証結果を表示制御するにとどめたが、実際にはこの認証結果に応じてドアロックの解除制御等の各種制御を行うことになる。

上述してきたように、本実施例では、認証対象者を広視野角で撮像する広角カメラ１１の近傍に、位置変動し得る各認証対象者の顔を該認証対象者により視認可能ならしめる凸面効果を有する凸面鏡１２を設けるよう構成したので、認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、各認証対象者がミラー部によって自らの顔を視認可能ならしめて認証対象者の顔を確実に凸面鏡１２及び広角カメラ１１に正対させ、この顔を広視野角で撮像可能な広角カメラ１１で撮像するこができ、結果的に認証対象者の身長にばらつきと関係なく該認証対象者の顔画像を正面から効率良く撮像することが可能となる。

なお、本実施例では、凸面鏡１２を用いた場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく凸面効果を有する他のミラー部を用いることもできる。例えば、図５に示すように、凸面鏡１２に代えてフレネルミラー２１を用いて顔認証装置２０を形成した場合にも、上記実施例と同様の効果を奏する。ここで、このフレネルミラー２１とは、平面状の透明プラスチック板の裏面に多数の径の異なる環状溝を同心状に形成するとともに、該裏面に反射膜を施して透明プラスチック板の表面側に凸面効果を付加したものである。

また、本実施例では、広角カメラ１１の近傍に凸面鏡１２又はフレネルミラー２１を配設することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、広角カメラ１１を覆うように（同じ位置に）凸面鏡１２又はフレネルミラー２１を配設することもできる。ただし、この場合には十分な光量が得られるようにする必要がある。

また、凸面鏡１２又はフレネルミラー２１の反射面にマーキングをして顔の写し態様を誘導したり、凸面鏡１２又はフレネルミラー２１の下部にＬＥＤ等を配設して写った顔を一層視認容易にするよう形成することもできる。

さらに、本実施例では、認証対象者を正面から撮像した顔画像を取得する場合について説明したが、本発明は「正面」に限定されるものではなく、常に同じ向きの認証対象者の顔画像を取得することができれば、正面顔ではなく横顔や他の方向から撮像した顔画像であっても構わない。

本発明にかかる顔認証装置は、認証対象者の身長にばらつきがある場合であっても、常に同じ向きの認証対象者の顔画像を効率良く撮像する場合に有用である。

本実施例に係る顔認証装置の概念を説明するための説明図である。 図１に示した顔認証装置の外観構成を示す図である。 図１に示した顔認証装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 図１に示した顔認証装置の処理手順を示すフローチャートである。 フレネルミラーを採用する場合の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 顔認証装置
１１ 広角カメラ
１２ 凸面鏡
１３ ガイダンス表示部
１４ ＩＣカードリーダ
１５ 照明部（ＬＥＤ）
１６ 制御部
１６ａ 照明制御部
１６ｂ 撮像制御部
１６ｃ 表示制御部
１６ｄ カード処理部
１６ｅ 顔照合処理部
１７ 人感センサ
１８ 記憶部
１８ａ 登録顔画像データ
１８ｂ 入力顔画像データ
２０ 顔認証装置
２１ フレネルミラー

Claims (7)

1. 認証対象者の顔画像を撮像した入力顔画像とあらかじめ登録した登録顔画像とを照合して前記認証対象者の認証処理を行う顔認証装置であって、
   前記認証対象者を広視野角で撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置の近傍に配設され、位置変動し得る各認証対象者の顔を該認証対象者により視認可能ならしめる凸面効果を有するミラー部と
   を備えたことを特徴とする顔認証装置。
2. 前記ミラー部は、前記認証対象者に向けて凸面をなす凸面鏡により形成されることを特徴とする請求項１に記載の顔認証装置。
3. 前記ミラー部は、平面状の透明プラスチック板の裏面に多数の径の異なる環状溝を同心状に形成するとともに、該裏面に反射膜を施して前記透明プラスチック板の表面側に凸面効果を付加したフレネルミラーにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の顔認証装置。
4. 前記ミラー部は、前記認証対象者により顔の視認可能領域を制限するための切り欠き部若しくは隠蔽部をその一部に有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の顔認証装置。
5. 前記認証対象者による視認を可能ならしめる前記ミラー部の正反射範囲は、前記撮像装置の撮像可能領域の範囲内に含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の顔認証装置。
6. 前記認証対象者の目視を要するガイダンス表示手段を前記ミラー部の近傍に配設したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の顔認証装置。
7. 前記認証対象者の登録顔画像データを記憶する記録媒体の読取手段を前記ミラー部の近傍に配設したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の顔認証装置。

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