JP2007026213A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像から所定のパターンを認識する際、そのパターン認識の成功率を高める。
【解決手段】 パターン認識手段は、画像データ中の特定のパターン（例えば、人物の顔）を認識する。パターン認識手段によるパターン認識が不能の場合に、照明手段の照明特性（例えば、発光量，照射角，照射方向）を変化させつつ認識動作を繰り返し、パターン認識が成功すると、その認識結果に基づく動作を行う。ただし、最初のパターン認識から所定時間が経過してもパターン認識が不能の場合、またはパターン認識回数が所定回数に達してもパターン認識が不能の場合には、パターン認識を打ち切る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子画像から人物の顔などの特定のパターンを認識する撮像装置に関する。

電子カメラなどで撮影された電子画像から、人物の顔の輪郭形状や、目、鼻、口、耳などの各パーツの間隔、肌の色などの種々の情報を取得し、これらを所定のアルゴリズムを用いて分析することで、人間の顔を認識する技術が知られている。現在、実用に供されている顔認識のアルゴリズムとして、例えばFaceIt（登録商標）がある。

また顔認識機能を持った撮像装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。これは、閃光発光を伴う撮影を行うことで、電子画像中の被写体人物の目に赤目などの変色を故意に生ぜしめ、その変色部分に基づいて画像中の顔の存在を認識するものである。

特開２００４−２０６６８８号公報

しかしながら、１回の閃光撮影で必ず顔の存在が認識できるようになるとは限らず、特許文献１ではその点が考慮されていない。また特許文献１の方法は、顔認識に限定され、それ以外のパターン認識に用いることはできない。

本発明は、被写体を撮像して電気的画像データを生成する撮像手段と、画像データ中の特定のパターンを認識するパターン認識手段と、被写体を照明する照明手段と、照明手段で被写体を照明して撮像を行い、得られた画像データに対してパターン認識手段による認識動作を試みる認識動作手段とを有し、パターン認識が不能の場合に、照明手段の照明特性を変化させつつ認識動作を繰り返し、パターン認識が成功すると、その認識結果に基づく動作を行う。
請求項２の発明は、最初のパターン認識から所定時間が経過してもパターン認識が不能の場合、またはパターン認識回数が所定回数に達してもパターン認識が不能の場合には、パターン認識を打ち切るものである。
請求項３の発明は、照明手段の照明特性として発光量、照射角、照射方向の少なくともいずれか変更するものである。

本発明によれば、パターン認識が不能の場合に、照明手段の照明特性を変化させつつ認識動作を繰り返すようにしたので、１回の発光で顔認識が不可能な場合でも最終的に顔認識に成功する可能性を高めることができる。

図１および図２により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態におけるデジタルカメラの制御ブロック図である。不図示の撮影レンズを透過した被写体光束は、ＣＣＤ等の撮像素子１の受光面に結像される。撮像素子１は、タイミングジェネレータ２によってその動作タイミングを制御され、結像された被写体像の光強度に応じた電気的画像信号を出力する。画像信号は、Ａ／Ｄ変換器３によりデジタル信号に変換された後、画像処理回路４において種々の画像処理が施され、画像データが生成される。画像データは、必要に応じて圧縮され、記録回路５メモリカードなどの記録媒体に記録される。

上記タイミングジェネレータ２や画像処理回路４は、ＣＰＵ６によって制御される。ＣＰＵ６にはまた、顔認識演算部７，被写体照明用の閃光装置８，複数のスイッチから成る操作部９などがが接続されている。

顔認識演算部７は、背景技術で述べたような公知の手法を用いて画像から人物の顔を認識し、認識結果をＣＰＵ６に入力する。顔認識が成功すれば、画像中のいずれに顔が存在するかが判明するだけでなく、それが誰の顔かを自動的に判別することも可能となる。この顔認識結果に基づき、ＣＰＵ６は種々の動作を行うことができる。例えば認識した顔を、カメラ内のデータベースに登録された複数人分の顔データと照合し、一致するものがあれば、その人物用に用意したフォルダに画像データを記録する。これによれば、画像記録媒体に複数人分のフォルダを予め用意しておくことで、撮った画像を自動的に個人別に振り分けることができる。

また、集合写真などにおいて複数の顔が認識された場合には、個々の顔部分を切り出して個人別のフォルダに振り分けることもできる。さらに、画像中の顔認識部分をフォーカスエリアとしてＡＦ処理を行うことで、自動的に顔にピントを合わせることもできる（顔認識ＡＦ）。
なお、顔認識およびその結果に基づく動作は、カメラで顔認識モードが設定されているときにのみなされる。

ところで、撮像時に人物の顔部分に影などがあると、顔認識演算部７による顔認識の成功率が低下したり、認識に時間がかかるなどの不都合がある。また、低輝度時の撮影などでは、ノイズなどの影響で顔認識が困難になることもある。そこで、被写体を照明して撮像を行い、これによって得られた画像信号を用いて顔認識を行うことが考えられるが、１回の発光で顔認識が成功するという保証はない。本実施形態では、このような場合に閃光装置８の照明特性を変更して再度の発光、撮像、顔認識動作を試みることで、顔認識の成功率を上げるようにした。以下、図２を参照して説明する。

図２は顔認識モード設定時の撮影制御を示すフローチャートである。
顔認識モード設定時にレリーズ操作がなされると、ステップＳ１で顔認識のための撮像を行い、画像データを得る。ステップＳ２では、その画像データに対して顔認識演算部７による顔認識を行い、ステップＳ３で顔認識が成功したか失敗したかを判定する。なお、この場合、特定パターンとして人物の顔としたが、撮影者が予め認識パターン（顔以外）を選択できるようにしてもよい。この認識パターンの選択によって認識速度および認識成功率を向上させることができる。

顔認識に成功したならば、ステップＳ１１で本撮像を行い、記録媒体に記録すべき画像データを得る。ステップＳ１２では、顔認識結果に基づく動作を行う。例えば得られた顔データをデータベースのデータと照合し、一致するものがあれば、その人物用に用意したフォルダに画像データを記録する。

一方、ステップＳ３で顔認識が不能と判定されると、ステップＳ４に進む。ここで、顔認識の失敗とは、画像中に顔が認識できないか、顔の存在は認識できるが、人物を特定できるだけのデータが得られない、あるいはある一定時間経過しても認識結果が出ない状態を指す。失敗の原因としては、被写界の輝度パターンが顔認識の容易度の閾値を下回っていることが考えられる。

そこで、ステップＳ４では閃光装置８を発光させ被写体を照明し、ステップＳ５で撮像を行う。ステップＳ６では、得られた画像データに対して再度顔認識を試み、ステップＳ７でその結果を判定する。顔認識に成功したら上記ステップＳ１１に進み、失敗した場合には、ステップＳ８で最初の顔認識からの経過時間を判定する。所定時間に達していなければ、再度の顔認識を試みるべくステップＳ９に進む。ステップＳ９では、閃光装置８の照明特性を変更する。

ここで、閃光装置８の照明特性としては、例えば発光量がある。発光量が少な過ぎて顔認識に失敗したと考えられるので、次は発光量を増やすべくステップＳ９で例えば調光レベルの閾値の調整を行い、次いで上記ステップＳ４に戻る。また閃光撮像によって得た画像データに対してコントラスト処理や輪郭強調処理を施したり、さらには照明光の色特性や撮像素子の特性をも考慮して、画像データに階調補正や色補正を施すことで、顔認識の成功率をより高めることができる

一方、ステップＳ８で所定時間が経過したと判断された場合には、顔認識を断念し、ステップＳ１０で顔認識不能の旨の警告（例えば警告音または警告表示）を行い、ステップＳ１１で本撮像を行う。なお時間ではなく、顔認識の回数が所定回数に達してなお認識不能の場合に顔認識を断念するようにしてもよい。

ここで、閃光装置８の照明特性は発光量に限定されず、発光角、発光方向なども含む。例えば集合写真などにおいては、閃光装置を発光させても画面の隅にまで光が回らず、隅に位置する人物の顔が認識されないことがある。このような場合には、閃光装置の発光角（配光角）を広げて再度照射することで、全員の顔認識を可能ならしめることができる。配光角の変更は、ズーム式の閃光装置であれば実現可能である。さらに、人物が画面中央にいない場合には、中央を照明しても顔を認識できない。この場合は照明方向（角度）を変えて照射すればよい。なお、予め顔認識領域を指定した場合には、その方向に向けて照明光が照射されるようにしてもよい。照明方向の変更は、発光部の向きが可変の閃光装置を用いることで実現可能である。撮像レンズのズーミングに合わせて発光角（配光角）をズーミングしてもよい。

このように、顔認識を可能ならしめるために閃光装置の発光量、発光角、発光方向を順にあるいは同時に変更しつつ発光、撮像および顔認識を繰り返すことが望ましく、これにより無発光あるいは１回の発光で顔認識が不可能な場合でも最終的に顔認識に成功する可能性を高めることができる。照明特性をどれだけ変更すればよいかは顔認識のアルゴリズムによって変わってくるので、予め実験によって適正量を求めることが望ましい。

なお、本発明は個人認証システムにも利用できる。また人物の顔認識に限定されず、ペットや植物、その他の物体の特定のパターンを認識する場合においても広く利用可能である。なお照明光は、可視光に限定されず赤外光でもよく、パターン認識のアルゴリズムに適した種類の光を選択すればよい。さらに、パターン認識の結果に基づき、登録したパターンの特徴に合わせて閃光装置の発光量，発光角，発光方向を調整することによって、最適な画像を得ることができる。例えば、顔のしわ等を目立たなくすることができる。

本発明の一実施形態におけるカメラのブロック図。 一実施形態の動作を説明するフローチャート。

符号の説明

１ 撮像素子
６ ＣＰＵ
７ 顔認識演算部
８ 閃光装置

Claims (3)

1. 被写体を撮像して電気的画像データを生成する撮像手段と、
   前記画像データ中の特定のパターンを認識するパターン認識手段と、
   被写体を照明する照明手段と、
   該照明手段で被写体を照明して撮像を行い、得られた画像データに対して前記パターン認識手段による認識動作を試みる認識動作手段とを有し、
   前記パターン認識が不能の場合に、前記照明手段の照明特性を変化させつつ前記認識動作を繰り返し、パターン認識が成功すると、その認識結果に基づく動作を行うことを特徴とする撮像装置。
2. 最初のパターン認識から所定時間が経過してもパターン認識が不能の場合、またはパターン認識回数が所定回数に達してもパターン認識が不能の場合には、前記パターン認識を打ち切ることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記照明手段の照明特性は、発光量、照射角、照射方向の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

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