JP2007060315A

JP2007060315A - 撮像装置及び撮像システム

Info

Publication number: JP2007060315A
Application number: JP2005243444A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Inamoto; 浩久稲本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-03-08

Abstract

【課題】ユーザが意識することなく認証を行うことができる撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体を撮像する第一の撮像部１０１と、撮影者を撮像する第二の撮像部１０２と、第二の撮像部１０２から得られた画像を用いて認証を行い、その結果に応じて撮影者に操作の認可を与える認証手段１０４とを備えるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラに代表される撮像装置及び撮像装置とサーバからなる撮像システムに関する。

近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの技術革新は著しく、高解像度、高画質などの高付加価値を持った高価な物も数多く発売されてきている。そのため、盗難後換金するには都合の良い存在となりつつある。また、持ち運びの便利さやファッション性を求めるユーザの声に答え、非常にコンパクトなデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラも増加しており、今後ユーザがデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラを紛失する機会が増加するものとも考えられる。
このような盗難や紛失に備え、デジタルスチルカメラ、及びデジタルビデオカメラを所持するユーザを特定し、それ以外の人物が使えなくすることで、換金目的の盗難や紛失物の着服を防ぐ技術が多数提案されている。なかでもユーザが常に携帯しているもの、つまりはバイオメトリクス認証を用いたものが近年では多数提案されている。
例えば、特許文献１には、カメラを使用する際にユーザに顔画像の撮影を促し、得られた顔画像を用いて、事前に登録されているユーザの顔情報と合致しなければ、カメラの使用を認可しないという技術が提案されている。
また、特許文献２には、カメラのシャッター部に指紋認証装置を備える技術が提案されている。この技術を用いるとユーザが意識することなく認証を行うことができる。
特開２００１−１４０５２公報特開２００２−５７９２８公報

しかしながら、デジタルスチルカメラ、及びデジタルビデオカメラの使用形態としてはユーザが撮りたいと思う瞬間を撮りたいのであって、特許文献１のように、認証のために顔を撮影してから撮影を行ったのでは肝心のシャッターチャンスを逃す恐れがある。また、ユーザが毎回自分の顔を撮るのは面倒だと思うことも十分に考えられる。
また、特許文献２のように、シャッター部に認証を行う装置を備えることは、デジタルスチルカメラのシャッター部における設計及びデザインの自由度を狭め、さらにはデジタルスチルカメラ全体の設計及びデザインの自由度を狭めることになる。また、指紋認証は接触式の認証方法であるのでユーザの皮脂などによる汚れに弱い。更に、指紋認証という認証方法は、犯罪者に適用されるものという先入観もあり、ユーザが好んで採用する認証方法では無い。
そこで、本発明は上記したような点を鑑みユーザが意識することなく認証を行うことができる撮像装置及び撮像システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、被写体を撮像する第一の撮像部と、撮影者を撮像する第二の撮像部と、該第二の撮像部から得られた画像を用いて認証を行い、その認証結果に応じて撮影者に操作の認可を与える認証手段と、を備えた撮像装置撮像装置を特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記第二の撮像部は前記第一の撮像部より低機能に設定されている撮像装置を特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、前記第一の撮像部は前面側に設けると共に、前記第一の撮像部から得られた画像を表示する表示部を背面に備え、前記表示部の近傍に前記第二の撮像部が配置されている撮像装置を特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、少なくとも撮影方向に垂直な平面内の回転角度を検出する回転角度検出手段を備えた撮像装置を特徴とする。
請求項５記載の発明は、被写体を撮像する第一の撮像部と撮影者を撮像する第二の撮像部を備えた撮像装置と、外部のサーバとから構成され、前記第二の撮像部から得られた画像を用いて認証を行い、その認証結果に応じて撮影者に操作の認可を与える認証手段を前記撮像装置と前記サーバに分散して設けた撮像システムを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の撮像システムにおいて、前記認証手段の機能の主要部を前記サーバに設けた撮像システムを特徴とする。

本発明によれば、実際の撮像部である第一の撮像部とは別に、ユーザの認証を行うための専用の撮像部である第二の撮像部を備えることで、ユーザが意識することなく認証を行うことが可能となり、盗難防止の効果が上がり、また紛失時発見者が着服してしまうのを避けることができる。
また、認証用の撮像部は、安価なものとすることで製造コストの削減を図ることができる。
また、回転角度検出手段を備えることにより、認証に用いる顔画像の正規化が容易に行え、カメラの向きにかかわらず正確な認識が行えるため、ユーザの利便性が向上する。
また、認証処理を外部のサーバで行うことで、撮像装置において、専用の回路を持つ必要が無くなりコストの削減が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラの外観図であり、(１)は前面(正面)図、(２)は背面図である。
本実施形態のデジタルスチルカメラ１００は、実際に撮像を行う第一の撮像部１０１とは別に第二の撮像部１０２が設けられている。尚、第二の撮像部１０２は表示部１０３と同じ背面に設けられている。本実施形態では、表示部１０３の上部に第二の撮像部１０２が配されているが、必ずしも上部である必要はなく、表示部１０３を見るユーザの方向に向かって表示部１０３の周囲近傍に設けるようにすればよい。
このように、第一の撮像部１０１を用いて撮像を行う際に、第二の撮像部１０２が必然的にユーザの顔を捉えるような配置とすることで、ユーザが無意識のうちに認証に必要とされる画像を取得することが可能となる。
また、第二の撮像部１０２の撮像解像度は第一の撮像部１０１の撮像解像度よりも低く設定している。第二の撮像部１０２の主な目的は認証に用いるユーザの顔を撮像することである。高解像度、高速レスポンスなどの高機能を要求される第一の撮像部１０１とは違い、第二の撮像部１０２は高性能な撮像部である必要はない。
このように、第二の撮像部１０２に比較的安価な撮像素子を用いることで、必要とされる要件を満たしつつ、製造コストを削減することができる。尚、第二の撮像部１０２には光学ズームを設けない。また、第一の撮像部１０１には高価なＣＣＤイメージセンサを用い、第二の撮像部１０２には比較的安価なＣＭＯＳイメージセンサを用いるようにしても製造コストを削減することができる。
また、デジタルスチルカメラ１００の内部には、後述する認証手段の機能の一部あるいは全てと回転角度検出手段が含まれているものとする。回転角度検出手段は少なくとも撮影方向に垂直な平面内の回転角度を検出するものである。回転角度検出手段の検出結果は認証手段の処理に必要となるものである。

図２は本発明の実施形態に係る撮像システムの構成図である。
本実施形態の撮像システムはデジタルスチルカメラ１００とサーバ２００とから構成され、図３で後述する認証手段の機能の一部はデジタルスチルカメラ１００に持たせているが、その主要部サーバ２００に持たせている。
デジタルスチルカメラ１００を使用するときユーザはデジタルスチルカメラ１００の電源を入れ、被写体に対する構図を決定するために表示部１０３を見る。このとき、第二の撮像部１０２ではユーザの顔を撮像し、認証手段へ送る。認証手段により、操作しているユーザの顔が登録されたデータと合致するか否かを判定し、合致するならば、ユーザによる操作を可能とし、合致しなければ、ユーザの操作を不可能とする。
第二の撮像部１０２より得られたユーザの顔画像をサーバ２００に送信し、具体的な認証処理をサーバ２０１で行う。このように認証処理を外部で行うことにより、デジタルスチルカメラ１００には専用の認証回路が不要となり製造コスト削減に繋がる。
また、一度認証処理が行われると、一定の期間（例えば一日間）は認証を経ずしてデジタルスチルカメラ１００の使用が可能となる。この一定の期間はユーザが設定可能になっていると尚良い。このような機能とする理由は２つある。一つは、顔認証処理がユーザ本人を棄却し、認証処理がうまくいかなかったために肝心の場面で撮影が不可能になる頻度を減らすためである。またもう一つは、ユーザ以外の一時的な撮影者による撮影を可能とするためである。
一時的な撮影者の撮影とは、見ず知らずの通りがかりの人に撮像を依頼する場面を指し、実際にデジタルスチルカメラ１００を使用する際にはよくある場面である。このように一定の期間認証処理を不能にしても、一定の期間が十分に短ければユーザの利便性を損なうことなく、盗難防止、取得物着服に対する抑止力となる。

図３は認証手段の構成図である。
認証手段１０４は、顔画像と回転角検出手段１０５からの信号が取り込まれる。
この図３に示す認証手段１０４のうち、正規化手段３０１、ウェーブレット算出手段３０２、特徴点検出手段３０３、特徴量ライブラリ３０４、認識手段３０５、及び第二の送信手段３０６は、デジタルスチルカメラ１００内でなく外部のサーバ２００が有し、実際の認証処理はサーバ２００にて行われる。
以下、その構成を動作と併せて説明する。回転角度検出手段１０５から得られた回転角度、及び第二の撮像部１０２により得られた顔画像を第一の送信手段３００によりサーバ２００へ送信する。
まず、正規化手段３０１は回転角度に応じて、顔画像にアフィン変換を施し、顔画像を正しい方向に回転させる。このような正規化を行う理由は、正確な顔認識、つまり本人棄却率を下げ、また他人受け入れ率を低下させるためである。本来ならば更に顔画像の大きさも正規化する必要があるが、通常の場合にはユーザが撮像を行う体勢はあまり変化しない。
そのため、第二の撮像部１０２とユーザの顔との距離はほぼ一定であると考えられるので、大きさの正規化は不要である。本実施形態の構成では、回転角度をデジタルスチルカメラ１００に備えられた回転角度検出手段１０５により取得するため、デジタルスチルカメラ１００を縦に向けて撮像しても、斜めに向けて撮像しても、正確に補正すべき回転角度を取得することが可能であり、正確な顔認識を行うことが可能である。
正規化を行われた画像は、特徴量ライブラリ３０４に蓄積されたデータを用いてウェーブレット算出手段３０２、特徴点検出手段３０３で処理された後、認識手段３０５に送られる。そして得られた顔画像が蓄積されたユーザの顔画像と合致するか否かが判定される。

これらの処理については「Face Recognition by Elastic Bunch Graph Matching」in intelligent Biometric Techniques in Fingerprint and Face Recognition, (11) pp.355-396, 1999 を用いるものとするが、後にその概要を説明する。
認識手段３０５にて、得られた顔画像が特徴量ライブラリ３０４に蓄積されたデータと合致すると判定された場合、第二の送信手段３０６により、その旨が送信され、受信手段３０７へと送られる。認可された場合、操作制限手段３０８はユーザがデジタルスチルカメラ１００の操作を行うことを許可する。
次に上記、論文に記載の内容について概要を説明する。まず得られた画像はウェーブレット算出手段３０２によりフィルタ処理が行われる。尚、このときのウェーブレットとしてＧａｂｏｒウェーブレットを用いる。Ｇａｂｏｒウェーブレット変換は画像データに対し、式１で示されるような関数をたたみ込んで画像を得る処理である。

・・・（式１）
式１に於いて、σ、φ、ｋｊに関しては、（式２）を代入するものとする。このウェーブレットフィルタ群は極めて単純に言うと、様々な角度、様々な太さのエッジ検出を行うフィルタ群であるといえる。本実施形態では論文通り、８方向、５サイズのフィルタを施して４０枚の画像を得るものとする。以降、論文に習い、顔画像内の各点に対して４０種のウェーブレットを施すことで得られた４０の特徴量をＧａｂｏｒＪｅｔと呼ぶ。
σ=2π、φ=μπ/8、

但し、μ＝0，1...８ ν＝0，1...４・・・（式２）

次に特徴点検出手段３０３ではｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔ、つまり顔の特徴的な点を探す。ｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔとしてここでは図４に示すような点を採用する。つまり左右の目の両端、及び口の両端である。ｆｉｄｕｃｉａｌな点を探すために、特徴量ライブラリ３０４には数多くの人間の顔のｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔにおけるＧａｂｏｒＪｅｔの平均が登録されている。この平均ＧａｂｏｒＪｅｔを用いて得られた画像のｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔを検出する。
尚、検出には相関係数Ｓｊを用いた手法（式３）が好適である。式３においてａｊ及びａｊ’は比較したい２つのＧａｂｏｒＪｅｔを示し、Ｓｊが１に近いほど二つのＧａｂｏｒＪｅｔが似ていると言うことを示す。蓄積された平均ＧａｂｏｒＪｅｔに対し最もＳｊが１に近い点を探すことで対応するｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔを検出する。

・・・（式３）

次に認識手段３０５では特徴量ライブラリ３０４に蓄積されたユーザの顔のｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔにおけるＧａｂｏｒＪｅｔ及び各ｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔ間の距離を用いてマッチングを行う。このときのマッチングには式４を用いるものとする。

・・・（式４）
この式の前段部は特徴量ライブラリ３０４に登録されたユーザのｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔにおけるＧａｂｏｒＪｅｔと算出されたｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔにおけるＧａｂｏｒＪｅｔとの相関係数Sφの平均である。また、後段部は各ｆｉｄｕｃｉａｌｐｏｉｎｔ間の距離の差の平均である。尚、λは距離情報をどれだけ重視するかの任意に変化可能なパラメータで、λが大きいほど距離情報が重視される。式４により得られるＳｍ (０＜Ｓｍ＜１ )が所定の閾値（例えば０．８）よりも大きいならば合致、小さいならば合致せずという判定を下す。
尚、本実施形態においては、認証手段１０４の機能をデジタルスチルカメラ１００とサーバ２００に分散させて設けたが、デジタルスチルカメラ１００に全機能を持たせてもよい。

本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラの外観図である。本発明の実施形態に係る撮像システムの構成図である。認証手段の構成図である。特徴量検出手段で検出する顔の特徴点を示す図である。

符号の説明

１００デジタルスチルカメラ(撮像装置)、１０１第一の撮像部、１０２第二の撮像部、１０３表示部、１０４認証手段、１０５回転角検出手段、２００サーバ

Claims

被写体を撮像する第一の撮像部と、撮影者を撮像する第二の撮像部と、該第二の撮像部から得られた画像を用いて認証を行い、その認証結果に応じて撮影者に操作の認可を与える認証手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記第二の撮像部は前記第一の撮像部より低機能に設定されていることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記第一の撮像部は前面側に設けると共に、前記第一の撮像部から得られた画像を表示する表示部を背面に備え、前記表示部の近傍に前記第二の撮像部が配置されていることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、少なくとも撮影方向に垂直な平面内の回転角度を検出する回転角度検出手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
被写体を撮像する第一の撮像部と撮影者を撮像する第二の撮像部を備えた撮像装置と、外部のサーバとから構成され、前記第二の撮像部から得られた画像を用いて認証を行い、その認証結果に応じて撮影者に操作の認可を与える認証手段を前記撮像装置と前記サーバに分散して設けたことを特徴とする撮像システム。
請求項５記載の撮像システムにおいて、前記認証手段の機能の主要部を前記サーバに設けたことを特徴とする撮像システム。