JP2007094637A - Face image authentication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は顔画像認証装置に関し、特に車両に乗車する運転者などの個人認証に好適な顔画像認証装置に関する。 The present invention relates to a face image authentication apparatus, and more particularly to a face image authentication apparatus suitable for personal authentication of a driver or the like riding in a vehicle.
車両のセキュリティシステムや利便システムとして、運転者の顔画像を利用した個人認証の活用が、数多く提案されている。 Many proposals have been made to use personal authentication using a driver's face image as a vehicle security system or convenience system.
顔画像による個人認証の従来技術としては、オフィスへの入退室管理などのセキュリティ確保を目的とした顔認証システムがあり(例えば、特許文献1,特許文献2等参照)、車両用セキュリティシステムへの適用も提案されている。 As a conventional technique for personal authentication using a face image, there is a face authentication system for ensuring security such as entrance / exit management in an office (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). Application is also proposed.
上述した従来の認証技術の多くは、顔画像の陰影などを個人に依存する特徴量として捕らえ、予め登録した顔特徴量と比較することで、認証を行うようにしているが、顔画像の陰影などは、顔向き条件および照明条件の組合せによって大きく変わるため、あらかじめ顔特徴量を登録した際の顔向き条件および照明条件の組合せと異なる顔向き条件および照明条件の組合せで作動させた場合、顔特徴量の本人らしさが低下し、本人であっても認証を拒否されてしまう不具合が発生する。例えば、予め登録した顔特徴量が顔を上に向けて撮影した顔画像に基づく場合には、顔を下に向けて撮影したときの本人の顔画像の顔特徴量とは異なってくるので、本人棄却率が高くなる。また、予め登録した顔特徴量が真昼の外光下で顔を撮影した顔画像に基づく場合には、夕暮れのときに撮影した本人の顔画像の顔特徴量とは異なってくるので、本人棄却率が高くなる。特に、車両の運転者の個人認証システムに用いた場合には、右ハンドル車では、右窓側から顔に当たる外光量が多くならざるを得ず、天気のときと曇天のときとで撮影した本人の顔画像の顔特徴量とは異なってくるおそれがあり、正確な個人認証を行うことができないという問題点があった。 Many of the above-described conventional authentication techniques capture facial image shading as a feature quantity that depends on an individual and compare it with a pre-registered face feature quantity to perform authentication. Etc. vary greatly depending on the combination of the face orientation condition and the lighting condition, so that if the face feature and the lighting condition combination are different from the combination of the face orientation condition and the lighting condition registered in advance, The identity of the feature amount is reduced, and a problem that authentication is rejected even by the user is generated. For example, when the pre-registered face feature amount is based on a face image taken with the face facing up, the face feature amount of the person's face image taken with the face facing down is different, The person rejection rate increases. In addition, if the face feature value registered in advance is based on a face image obtained by photographing a face under daylight, it will be different from the face feature value of the person's face image taken at dusk. The rate is high. In particular, when used in a vehicle driver's personal authentication system, the right-hand drive vehicle has to have a large amount of external light that hits the face from the right window side. There is a risk that it may differ from the facial feature amount of the face image, and there is a problem that accurate personal authentication cannot be performed.
一方、そのような顔向き条件および照明条件の組合せで本人が認証を拒否されることを避けるため、本人判定閾値を低く設定すると、他人を受け入れる確率が高くなり、本来の個人認証性能を低下させてしまう不具合が発生する。 On the other hand, if the identification threshold is set low to prevent the person from being refused authentication due to such a combination of face orientation and lighting conditions, the probability of accepting another person increases and the original personal authentication performance decreases. A malfunction that occurs.
初期登録する時点で、多様な顔向き条件および照明条件での顔特徴量を登録しておけば、以上のような問題点を回避することが可能であるが、多様な顔向き条件および照明条件の組合せでの顔特徴量をあらかじめ登録することは、照明条件を整えることが困難である上に、登録者本人への負担も大きいので、実際に実施するのは困難であるという課題がある。 By registering facial feature quantities under various face orientation conditions and lighting conditions at the time of initial registration, the above problems can be avoided, but various face orientation conditions and lighting conditions can be avoided. In addition, it is difficult to prepare the lighting feature in advance, and the burden on the registrant is large, so that there is a problem that it is difficult to actually perform the registration.
そこで、本発明は、多様な顔向き条件および照明条件の組合せでの顔特徴量を自動的に登録する顔画像認証装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a face image authentication apparatus that automatically registers face feature amounts under various combinations of face orientation conditions and illumination conditions.
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、被撮影者の通常の振る舞いにおける顔画像を継続的に撮影し、その顔画像における顔向き条件および照明条件の組合せが、前記記憶手段に登録されている登録者の顔画像の顔特徴量の顔向き条件および照明条件の組合せと一致するかどうかを判定し、その顔向き条件および照明条件の組合せと一致する顔向き条件および照明条件の組合せが登録されていない場合に、被撮影者の顔画像の顔特徴量を前記記憶手段に追加登録し、様々な顔向き条件および照明条件の組合せでの顔画像の顔特徴量を登録させる。様々な顔向き条件および照明条件の組合せでの顔特徴量を登録することで、様々な顔向き条件および照明条件の組合せで顔画像による個人認証を行った場合でも、登録者を拒否する可能性を低減させることができる顔画像認証装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and continuously captures a face image in the normal behavior of the subject, and the combination of the face orientation condition and the illumination condition in the face image is stored in the storage means. It is determined whether or not the combination of the facial orientation and the lighting condition of the facial feature amount of the registered registrant's facial image matches, and the facial orientation condition and the lighting condition that match the combination of the facial orientation condition and the lighting condition are determined. When the combination is not registered, the facial feature quantity of the face image of the subject is additionally registered in the storage unit, and the facial feature quantity of the facial image under various combinations of face orientation conditions and illumination conditions is registered. By registering facial feature quantities under various combinations of face orientation conditions and lighting conditions, there is a possibility that registrants will be rejected even when personal authentication is performed using facial images with various combinations of face orientation conditions and lighting conditions It is an object of the present invention to provide a face image authentication device that can reduce the image quality.
上記課題を解決するため、請求項1の顔画像認証装置は、登録者の顔画像の顔特徴量を顔向き条件および照明条件の組合せ毎に登録する記憶手段と、被撮影者の顔を撮影する顔撮影手段と、登録者の操作に基づいて前記顔撮影手段により撮影された発明者の顔画像の顔特徴量を、顔画像撮影時の顔向き条件および照明条件の組合せに対応させて前記記憶手段に初期登録する顔画像初期登録手段と、被撮影者の所定の動作を契機として前記顔撮影手段により撮影された被撮影者の顔画像の顔特徴量が前記記憶手段に登録されている登録者の顔画像の顔特徴量と類似する場合に、被撮影者の顔画像の顔特徴量を、登録者の顔画像の顔特徴量として、顔画像撮影時の顔向き条件および照明条件の組合せに対応させて前記記憶手段に追加登録する顔画像追加登録手段と、前記顔撮影手段により撮影された被撮影者の顔画像の顔特徴量が前記記憶手段に登録されている登録者の顔画像の顔特徴量のいずれかと類似する場合に、被撮影者は登録者であると認証する認証手段と、を備えることを特徴とする。請求項1記載の顔画像認証装置によれば、顔撮影用カメラで撮影した登録者の顔画像が予め登録されている顔向き条件および照明条件の組合せにて登録されているかどうかを判定し、登録されている顔向き条件および照明条件の組合せでない場合には、再度、登録者の顔画像を所定顔向き条件および照明条件の組合せにて追加登録するようにしたことにより、被撮影者の顔を顔撮影用カメラで撮影した顔画像を利用して個人認証を行うシステムにおいて、被撮影者の顔画像における顔向き条件および照明条件の組合せが、登録者の顔画像の顔特徴量の顔向き条件および照明条件の組合せと一致するかどうかを判定し、その顔向き条件および照明条件の組合せと一致する顔向き条件および照明条件の組合せが登録されていない場合に、被撮影者の顔画像の顔特徴量を前記記憶手段に追加登録し、様々な顔向き条件および照明条件の組合せでの顔画像の顔特徴量を登録させる。様々な顔向き条件および照明条件の組合せでの顔特徴量を登録することで、様々な顔向き条件および照明条件の組合せで顔画像による個人認証を行った場合でも、登録者を拒否する可能性を低減させることができる。 In order to solve the above-described problem, the face image authentication apparatus according to claim 1 captures a face feature amount of a registrant's face image for each combination of face orientation condition and illumination condition, and photographs the face of the subject. The facial feature amount of the face image of the inventor photographed by the face photographing means based on the operation of the registrant corresponding to the combination of the face orientation condition and the lighting condition at the time of photographing the face image. Face image initial registration means for initial registration in the storage means, and facial feature amounts of the face image of the subject photographed by the face photographing means triggered by a predetermined operation of the subject are registered in the storage means. When the face feature amount of the registrant's face image is similar to the face feature amount of the registrant's face image, the face feature amount of the registrant's face image is used as the face feature amount of the registrant's face image. Face image additionally registered in the storage means corresponding to the combination If the facial feature amount of the face image of the subject photographed by the additional registration means and the face photographing means is similar to any one of the facial feature amounts of the registrant face image registered in the storage means, The photographer includes authentication means for authenticating that the photographer is a registrant. According to the face image authentication device of claim 1, it is determined whether or not the face image of the registrant photographed by the face photographing camera is registered with a combination of the face orientation condition and the illumination condition registered in advance. If it is not a combination of registered face orientation conditions and illumination conditions, the registrant's face image is again registered with a combination of predetermined face orientation conditions and illumination conditions, so that the face of the subject In a system for performing personal authentication using a face image captured by a face camera, the combination of the face orientation condition and the illumination condition in the face image of the photographed person is the face orientation of the facial feature amount of the registrant face image. If the combination of the face orientation condition and the illumination condition matches the combination of the face orientation condition and the illumination condition, and the combination of the face orientation condition and the illumination condition is not registered. The face feature amount of the face image is additionally registered in the storage means, and registers the face feature amount of the face image of a combination of different face orientation conditions and lighting conditions. By registering facial feature quantities under various combinations of face orientation conditions and lighting conditions, there is a possibility that registrants will be rejected even when personal authentication is performed using facial images with various combinations of face orientation conditions and lighting conditions Can be reduced.
請求項2記載の顔画像認証装置は、請求項1記載の顔画像認証装置において、前記顔画像初期登録手段が、登録者の顔画像から顔特徴量を演算する顔特徴量演算手段と、登録者の顔画像から顔向き条件を演算する顔向き条件算出手段と、登録者の顔画像から照明条件を演算する照明条件算出手段と、前記顔特徴量を前記顔向き条件および前記照明条件の組合せに対応させて前記記憶手段に登録する顔特徴量・顔向き条件・照明条件記憶手段とを含むことを特徴とする。請求項2記載の顔画像認証装置によれば、顔特徴量を顔向き条件および照明条件の組合せに対応させて記憶手段に登録するようにしたことにより、どの条件で顔特徴量が登録されているかを明らかにすることができる。 The face image authentication device according to claim 2 is the face image authentication device according to claim 1, wherein the face image initial registration unit includes a face feature amount calculation unit that calculates a face feature amount from a registrant's face image; A face orientation condition calculating means for calculating a face orientation condition from the person's face image, an illumination condition calculating means for calculating an illumination condition from the registrant's face image, and a combination of the face feature value of the face orientation condition and the illumination condition. And a face feature amount / face orientation condition / illumination condition storage means registered in the storage means. According to the face image authentication device of claim 2, the facial feature amount is registered in the storage unit in correspondence with the combination of the face orientation condition and the illumination condition, so that the facial feature amount is registered under any condition. It can be made clear.
請求項3の顔画像認証装置では、請求項1または2記載の顔画像認証装置において、前記顔画像追加登録手段が、被撮影者の顔画像から顔特徴量を演算する顔特徴量演算手段と、前記顔特徴量演算手段により演算された顔特徴量と前記記憶手段に登録されている顔特徴量との類似度を演算する顔特徴量類似度比較手段と、前記顔特徴量類似度比較手段により演算された類似度が類似度最大値より大きい場合に当該類似度を類似度最大値に設定する類似度最大値設定手段と、前記類似度最大値設定手段により設定された類似度最大値が第1閾値以上である場合に被撮影者の顔画像から顔向き条件を演算する顔向き条件算出手段と、被撮影者の顔画像から照明条件を演算する照明条件算出手段と、前記顔向き条件および前記照明条件の組合せに対応させて顔特徴量が未登録である場合に前記顔特徴量演算手段により演算された顔特徴量を前記顔向き条件および前記照明条件の組合せに対応させて前記記憶手段に登録する顔特徴量・顔向き条件・照明条件記憶手段とを含むことを特徴とする。請求項3記載の顔画像認証装置によれば、演算された顔特徴量と記憶手段に登録されている顔特徴量との類似度を演算し、演算された類似度が類似度最大値より大きい場合に当該類似度を類似度最大値に設定し、類似度最大値が第1閾値以上である場合に、今回の被撮影者が本来の登録者であると判定して顔特徴量の追加登録を許可し、顔画像の顔向き条件の演算および顔画像の照明条件の演算を実行し、算出された顔向き条件および照明条件の組合せに対応して顔特徴量を記憶手段に登録するようにしたことにより、類似度の低い顔特徴量の登録を防止することができる。 The face image authentication apparatus according to claim 3, wherein the face image additional registration unit in the face image authentication apparatus according to claim 1 is a face feature amount calculation unit that calculates a face feature amount from the face image of the subject. , A face feature amount similarity comparing unit that calculates a similarity between the face feature amount calculated by the face feature amount calculating unit and the face feature amount registered in the storage unit; and the face feature amount similarity comparing unit The similarity maximum value setting means for setting the similarity as the similarity maximum value when the similarity calculated by the above is greater than the similarity maximum value, and the similarity maximum value set by the similarity maximum value setting means A face orientation condition calculating means for calculating a face orientation condition from the face image of the subject when it is equal to or greater than a first threshold; an illumination condition calculating means for computing an illumination condition from the face image of the subject; and the face orientation condition And a combination of the above lighting conditions If the facial feature value is not registered, the facial feature value calculated by the facial feature value calculation unit is registered in the storage unit in association with the combination of the face orientation condition and the illumination condition. It includes a face orientation condition / illumination condition storage means. According to the face image authentication device of claim 3, the similarity between the calculated face feature value and the face feature value registered in the storage unit is calculated, and the calculated similarity value is greater than the maximum similarity value. In this case, when the similarity is set to the maximum similarity, and the maximum similarity is equal to or greater than the first threshold, it is determined that the subject to be photographed is the original registrant and additional registration of the facial feature amount is performed. To calculate the face orientation condition of the face image and the illumination condition of the face image, and to register the face feature amount in the storage unit corresponding to the calculated combination of the face orientation condition and the illumination condition By doing so, it is possible to prevent registration of face feature values having low similarity.
請求項4の顔画像認証装置は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の顔画像認証装置において、前記認証手段が、前記類似度最大値と登録者と認証する類似度の下限値である第2閾値とを比較し、前記類似度最大値が前記第2閾値以上である場合は被撮影者を登録者と認証することを特徴とする。請求項4記載の顔画像認証装置によれば、類似度最大値が第2閾値以上である場合に被撮影者を登録者と認証するようにしたことにより、最も確実性の高い類似度を用いて被撮影者を登録者と認証するので、登録者を拒否する可能性を低減させることができる。 The face image authentication device according to claim 4 is the face image authentication device according to any one of claims 1 to 3, wherein the authentication means authenticates the maximum similarity and the registrant's lower limit value. Is compared with the second threshold, and if the maximum similarity is equal to or greater than the second threshold, the subject is authenticated as a registrant. According to the face image authentication device of claim 4, when the maximum similarity is equal to or greater than the second threshold, the person to be imaged is authenticated as a registrant, so that the similarity with the highest certainty is used. Since the person to be photographed is authenticated as a registrant, the possibility of refusing the registrant can be reduced.
請求項5の顔画像認証装置は、請求項1ないし4のいずれかに1項に記載の顔画像認証装置において、被撮影者の顔を照明する照明手段を備えることを特徴とする。請求項5記載の顔画像認証装置によれば、照明手段により被撮影者の顔を照明することができるので、より鮮明な顔画像を得ることができ、顔画像による個人認証の精度をさらに向上させることができる。 A face image authentication apparatus according to a fifth aspect is the face image authentication apparatus according to any one of the first to fourth aspects, further comprising illumination means for illuminating the face of the subject. According to the face image authentication apparatus of claim 5, since the face of the subject can be illuminated by the illumination means, a clearer face image can be obtained and the accuracy of personal authentication by the face image is further improved. Can be made.
様々な顔向き条件および照明条件の組合せで顔画像による個人認証を行った場合でも、登録者を拒否する可能性を低減させるという目的を、被撮影者の顔を適時撮影し、被撮影者の顔画像の顔特徴量を記憶手段に追加登録し、様々な顔向き条件および照明条件の組合せでの顔画像の顔特徴量を登録することで達成した。 Even when personal authentication is performed using facial images with various face orientation conditions and lighting conditions, the subject's face is photographed in a timely manner to reduce the possibility of refusing the registrant. This is achieved by additionally registering the facial feature quantity of the face image in the storage means and registering the facial feature quantity of the facial image under various combinations of face orientation conditions and illumination conditions.
以下、本発明の実施例1について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る顔画像認証装置を示すブロック図である。本実施例1に係る顔画像認証装置は、車両の運転席に対応するインスツルメントパネル内に配設された画像処理装置10と、画像処理装置10とから起動されるLED(Light Emitting Diode)電流制御装置20と、LED電流制御装置20と接続され、車両の運転席に着座した運転者の顔を照明するように運転席に対応するインスツルメントパネルに組み込まれたLED30と、車両の運転席に着座した運転者の顔を撮影できるように運転席に対応するインスツルメントパネルに組み込まれた、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラ等でなる顔撮影用カメラ40とから構成されている。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a face image authentication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The face image authentication device according to the first embodiment includes an
図2を参照すると、画像処理装置10は、CPU(Central Processing Unit)11と、画像処理プログラム100を格納するROM(Read Only Memory)12と、CPU11の動作データを一時的に格納するためのRAM(Random Access Memory)13と、登録者の顔画像の顔特徴量ならびに顔向き条件および照明条件の組合せを登録するEEPROM(Electrically Erasable &Programmable Read Only Memory)等でなる不揮発性メモリ14とを含んで構成されている。
Referring to FIG. 2, the
図3を参照すると、画像処理プログラム100には、顔画像登録起動信号入力手段101と、顔画像登録終了信号入力手段102と、撮影トリガー入力手段103と、登録条件読出し手段104と、他の機器への通信手段105と、画像入力手段106と、顔特徴量演算手段107と、顔特徴量類似度比較手段108と、第1閾値記憶手段109と、第2閾値記憶手段110と、顔向き条件算出手段111と、照明条件算出手段112と、顔特徴量・顔向き条件・照明条件記憶手段113と、登録条件類似度比較手段114とを含んで構成されている。
Referring to FIG. 3, the
図4は、顔画像初期登録処理(顔画像初期登録手段)を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing face image initial registration processing (face image initial registration means).
図5は、顔画像追加登録処理(顔画像追加登録手段)を示すフローチャートである。なお、実施例1では、顔画像による個人認証処理の登録者判定閾値として、顔画像の追加登録を許可する類似度の下限値である第1閾値Th1と、顔画像による個人認証において登録者と判定する類似度の下限値である第2閾値Th2とを有しており、第1閾値Th1>第2閾値Th2(閾値が大きい方が厳しいとする)としてある。例えば、第1閾値Th1は登録者棄却率0.5%、第2閾値Th2は登録者棄却率2%となるように設定されている。 FIG. 5 is a flowchart showing face image addition registration processing (face image addition registration means). In the first embodiment, as a registrant determination threshold for personal authentication processing using a face image, a first threshold Th1 that is a lower limit value of similarity that permits additional registration of a facial image, and a registrant in personal authentication using a facial image, It has a second threshold value Th2 that is a lower limit value of the similarity to be determined, and the first threshold value Th1> the second threshold value Th2 (assuming that a larger threshold value is more severe). For example, the first threshold value Th1 is set to be a registrant rejection rate of 0.5%, and the second threshold value Th2 is set to be a registrant rejection rate of 2%.
図6は、顔特徴量を不揮発性メモリ14に登録する顔向き条件および照明条件の組合せを例示する概念図である。均等照明,右顔面が明るい照明,左顔面が明るい照明,顔面下半分が明るい照明の4つ照明条件下で、それぞれ上下顔向きが−30°から+30°まで10°毎で、かつ左右顔向きが−30°から+30°まで10°毎に顔特徴量が登録されるようになっている。なお、この実施例では、登録する情報量を削減するため、均等照明,右顔面が明るい照明,左顔面が明るい照明,顔面下半分が明るい照明の各照明条件下で、(−30°,−30°),(−30°,+30°),(+30°,−30°),(+30°,+30°)の4つの顔向きの近傍の条件は除かれている。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a combination of face orientation conditions and illumination conditions for registering face feature amounts in the
次に、このように構成された本実施例1に係る顔画像認証装置の動作について、図4および図5のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, the operation of the face image authentication apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 5.
(1) 顔画像初期登録処理(図4参照) (1) Face image initial registration process (see Fig. 4)
本発明の実施にあたっては、少なくとも1つ以上の顔向き条件および照明条件の組合せでの登録者の顔画像の顔特徴量ならびに顔画像撮影時の顔向き条件および照明条件の組合せが初期登録されていることが前提となるので、画像処理装置10は、まず、図4に示す顔画像初期登録処理を実行する。
In carrying out the present invention, a facial feature amount of a registrant's face image in a combination of at least one face orientation condition and illumination condition and a combination of face orientation condition and illumination condition at the time of face image shooting are initially registered. Therefore, the
車両の運転席に着座した者(顔画像初期登録処理では、登録者という)が自身の顔画像を登録するために顔画像登録ボタン等を操作すると、画像処理装置10は、顔画像登録起動信号入力手段101により顔画像登録起動信号を入力して(図4のS101)、画像処理プログラム100を起動する(図4のS102)。なお、顔画像登録起動信号入力手段101は、暗証番号などによる認証手段を有し、その認証結果をもって、画像処理プログラム100を起動するようになっている。
When a person seated in the driver's seat of the vehicle (referred to as a registrant in the face image initial registration process) operates a face image registration button or the like to register his / her face image, the
次に、画像処理装置10は、LED電流制御装置20を起動する(図4のS103)。これにより、LED30の発光が可能となる。
Next, the
続いて、画像処理装置10は、顔撮影用カメラ40を起動する(図4のS104)。これにより、登録者の顔の撮影が可能になる。
Subsequently, the
次に、登録者が撮影ボタン等を操作すると、画像処理装置10は、撮影トリガー信号入力手段103により撮影トリガー信号を入力し(図4のS105)、LED30を発光させると同時に、顔撮影用カメラ40により登録者の顔画像を撮影する(図4のS106)。撮影された登録者の顔画像は、画像入力手段106により顔撮影用カメラ40から画像処理装置10に入力されて、RAM13上に一時的に格納される。
Next, when the registrant operates the shooting button or the like, the
続いて、画像処理装置10は、顔特徴量演算手段107により、RAM13上に一時的に格納された顔画像から顔特徴量を演算する(図4のS107)。詳しくは、顔特徴量演算手段107は、まず、RAM13上に一時的に格納された顔画像から登録者の顔領域を検出する。例えば、あらかじめ用意されたテンプレートを、顔画像中を移動させながら相関値を求めることにより、最も高い相関値を持った場所を顔領域とする。なお、その他に、固有空間法や部分空間法を利用した顔領域抽出法などを使用してもよい。次に、顔特徴量演算手段107は、検出された顔領域の部分の中から、目、鼻、口といった顔部品の位置を検出する。この検出方法としては、例えば、文献(福井和広、山口修:「形状抽出とパターン照合の組合せによる顔特徴点抽出」、電子情報通信学会論文誌(D),vol.J80−D−II,No.8,pp2170−2177(1997))などに記載された方法を用いることができる。続いて、顔特徴量演算手段107は、検出された顔部品の位置を基に、顔領域を一定の大きさ、形状に切り出し、その濃淡情報を顔の特徴量として用いる。たとえば、mピクセル×nピクセルの領域の濃淡値をそのまま情報として用い、m×n次元の情報を特徴ベクトルとして用いることができる。
Subsequently, the
次に、画像処理装置10は、顔向き条件算出手段111により、RAM13上に一時的に格納された顔画像から顔向き条件を演算する(図4のS108)。詳しくは、顔向き条件算出手段111は、顔のテンプレートによる顔検出と、目、鼻などの顔部品の検出座標の相対位置によって顔の向きを調べる。
Next, the
続いて、画像処理装置10は、照明条件算出手段112により、RAM13上に一時的に格納された顔画像から照明条件を演算する(図4のS109)。例えば、照明条件算出手段112は、顔画像を左上四半部,右上四半部,左下四半部,右下四半部の4つの画像領域に分け、各画像領域の明度の平均値を比較することにより、均等照明,右顔面が明るい照明,左顔面が明るい照明,顔面下半分が明るい照明の4つ照明条件のいずれであるかを決定する。
Subsequently, the
次に、画像処理装置10は、顔特徴量・顔向き条件・照明条件記憶手段113により、ステップS107で演算した顔特徴量を、ステップS108で演算した顔向き条件、およびステップS109で演算した照明条件の組合せに対応させて不揮発性メモリ14に登録する(図4のS110)。この際、登録条件類似度判定手段114により、図6に示した顔向き条件および照明条件の組み合わせの中から、演算した顔向き条件および演算した照明条件の組合せに最も近い顔向き条件および照明条件の組み合わせが選定される。
Next, the
そして、画像処理装置10は、登録者に顔画像の初期登録を終了するか否かを問い合せ(図4のS111)、登録者の顔画像登録終了ボタン等の操作に基づく顔画像登録終了信号を、顔画像登録終了信号入力手段102により入力しないかぎり(図4のS111:No)、ステップS105に制御を戻して、ステップS105〜S111を繰り返す。
Then, the
顔特徴量の顔向き条件および照明条件の組合せに対応する登録を1回以上行った後に、登録者が顔画像登録終了ボタン等を操作すると、画像処理装置10は、顔画像登録終了信号入力手段102により顔画像登録終了信号を入力し(図4のS111:Yes)、顔画像初期登録処理を終了する(図4のS112)。
When the registrant operates the face image registration end button or the like after performing registration corresponding to the combination of the face direction and the lighting condition of the face feature quantity one or more times, the
(2) 顔画像追加登録処理(図5参照) (2) Face image additional registration processing (see FIG. 5)
車両への人の乗車意図を契機として、画像処理装置10は、顔画像追加登録処理を実行する。
The
車両の運転席に人(顔画像追加登録処理では、被撮影者という)が乗り込むと、運転席シートに内蔵したセンサ(例えば荷重センサなど)により被撮影者の運転席への着座が検出され(図5のS201)、画像処理装置10は、画像処理プログラム100を起動する(図5のS202)。なお、被撮影者の運転席への着座検出に代えて、車両ドアの開錠等を契機として顔画像登録起動信号を入力するようにしてもよい。このように、被撮影者からの指示なしに、被撮影者の運転席への乗車意図によって、画像処理プログラム100を自動的に起動する点は、本発明の特徴である。
When a person (referred to as a photographed person in the face image additional registration process) gets into the driver's seat of the vehicle, the seating of the photographed person in the driver's seat is detected by a sensor (such as a load sensor) built in the driver's seat ( 5 (S201 in FIG. 5), the
次に、画像処理装置10は、登録条件読出し手段104により、不揮発性メモリ14から顔特徴量が未登録の顔向き条件および照明条件の組合せを読み出す(図5のS203)。
Next, the
続いて、画像処理装置10は、すでに顔特徴量が登録されている顔向き条件および照明条件の組合せの数(条件登録数)を演算し(図5のS204)、顔向き条件および照明条件の組合せが1つ以上登録されているかどうかを判定する(図5のS205)。
Subsequently, the
顔特徴量が登録されている顔向き条件および照明条件の組合せが1つも無い場合は(図5のS205:No)、画像処理装置10は、他の機器への通信手段105により、顔画像初期登録処理(図4参照)が実施されていないことを他の機器(例えば、メータ装置,カーナビゲーション装置,携帯電話機等)に送信して被撮影者,車両オーナ等に報知した後(図5のS226)、顔画像追加登録処理を終了する(図5のS227)。
When there is no combination of the face orientation condition and the illumination condition in which the facial feature amount is registered (S205: No in FIG. 5), the
顔特徴量が登録されている顔向き条件および照明条件の組合せが1つ以上有る場合は(図5のS205:Yes)、画像処理装置10は、不揮発性メモリ14から登録されている顔特徴量ならびに顔向き条件および照明条件の組合せを読み出す(図5のS206)。
If there is one or more combinations of face orientation conditions and illumination conditions for which facial feature amounts are registered (S205 in FIG. 5: Yes), the
次に、画像処理装置10は、今回の顔画像による個人認証動作における類似度最大値Pmaxを0に初期設定する(図5のS207)。
Next, the
続いて、画像処理装置10は、LED電流制御装置20を起動する(図5のS208)。これにより、LED30の発光が可能となる。
Subsequently, the
次に、画像処理装置10は、顔画像撮影用カメラ40を起動する(図5のS209)。これにより、被撮影者の顔の撮影が可能になる。
Next, the
続いて、画像処理装置10は、撮影トリガー入力手段103により撮影トリガー信号を自動的に入力してLED30を発光させると同時に顔画像撮影用カメラ40のシャッターを作動させ、被撮影者の顔画像を撮影する(図5のS210)。撮影された被撮影者の顔画像は、画像入力手段106により、顔撮影用カメラ40から画像処理装置10に入力され、RAM13上に一時的に格納される。
Subsequently, the
次に、画像処理装置10は、顔特徴量演算手段107により、RAM13上に一時的に格納された被撮影者の顔画像から顔特徴量を演算する(図5のS211)。なお、顔特徴量の演算については、すでにステップS107で詳述した。
Next, the
続いて、画像処理装置10は、顔特徴量類似度比較手段108により、ステップS211で演算された顔特徴量と、不揮発性メモリ14に初期登録されている顔特徴量との類似度を演算する(図5のS212)。詳しくは、顔特徴量類似度比較手段108は、部分空間法や複合類似度法などの方法を用いて顔特徴量の類似度を演算する。たとえば、文献(前田賢一、渡辺貞一:「局所的構造を導入したパターン・マッチング法」、電子情報通信学会論文誌(D),vol.J68−D,No.3,pp345−352(1985))に記載されている相互部分空間法を用いることができる。この方法では、演算された顔特徴量も、初期登録されている顔特徴量も部分空間として表現され、2つの部分空間のなす「角度」を類似度として定義する。なお、相関値やユークリッド距離といった他の尺度で類似度を定義してもよいことはもちろんである。
Subsequently, the
次に、画像処理装置10は、演算された類似度が類似度最大値Pmaxより大きいかどうかを判定し(図5のS213)、大きい場合は(図5のS213:Yes)、演算された類似度を類似度最大値Pmaxに設定する(図5のS214)。演算された類似度が類似度最大値Pmax以下の場合には(図5のS213:No)、ステップS214をスキップする。
Next, the
続いて、画像処理装置10は、類似度最大値Pmaxと、第1閾値記憶手段109に記憶されている、顔画像の追加登録を許可する類似度の下限値である第1閾値Th1とを比較する(図5のS215)。
Subsequently, the
類似度最大値Pmax が第1閾値Th1以上である場合(図5のS215:Yes)、画像処理装置10は、ステップS216に制御を移し、顔向き条件算出手段111による被撮影者の顔画像の顔向き条件の演算(図5のS216:図4のS108と同様)、照明条件算出手段112による被撮影者の顔画像の照明条件の演算(図5のS217:図4のS109と同様)を実行し、算出された顔向き条件および照明条件の組合せに対応して顔特徴量が未登録であるかどうかを判定する(図5のS218)。顔向き条件および照明条件の組合せに対応して顔特徴量が未登録である場合は(図5のS218:Yes)、画像処理装置10は、顔特徴量・顔向き条件・照明条件記憶手段113により、被撮影者の顔画像の顔特徴量を顔向き条件および照明条件の組合せに対応させて不揮発性メモリ14に登録し(図5のS219)、ステップS220に制御を移す。この際、登録条件類似度判定手段114により、図6に示した顔向き条件および照明条件の組み合わせの中から、演算した顔向き条件および演算した照明条件の組合せに最も近い顔向き条件および照明条件の組み合わせが選定される。顔向き条件および照明条件の組合せに対応して顔特徴量がすでに登録されている場合は(図5のS218:No)、画像処理装置10は、登録者の顔画像の顔特徴量を不揮発性メモリ14に登録することなしに、ステップS220に制御を移す。
When the similarity maximum value Pmax is equal to or greater than the first threshold value Th1 (S215: Yes in FIG. 5), the
一方、類似度最大値Pmaxが第1閾値Th1未満である場合は(図5のS215:No)、画像処理装置10は、ステップS216〜S219を実行することなく、ステップS220に制御を移す。
On the other hand, when the similarity maximum value Pmax is less than the first threshold value Th1 (S215: No in FIG. 5), the
ステップS220では、画像処理装置10は、類似度最大値Pmaxと、第2閾値記憶手段110に記憶されている、顔画像による個人認証において登録者と認証する類似度の下限値である第2閾値Th2とを比較する。
In step S <b> 220, the
類似度最大値Pmaxが第2閾値Th2未満である場合は(図5のS220:No)、画像処理装置10は、被撮影者の顔画像を登録者以外の顔画像であると判定し、すなわち被撮影者を登録者であるとは認証せずに(図5のS222)、認証結果を他の機器に送信する(図5のS223)。
When the maximum similarity Pmax is less than the second threshold Th2 (S220: No in FIG. 5), the
他方、類似度最大値Pmaxが第2閾値Th2以上である場合は(図5のS220:Yes)、画像処理装置10は、被撮影者の顔画像を登録者の顔画像であると判定し、すなわち被撮影者を登録者と認証し(図5のS221)、認証結果を他の機器に送信する(図5のS223)。
On the other hand, when the maximum similarity Pmax is equal to or greater than the second threshold Th2 (S220 in FIG. 5: Yes), the
次に、画像処理装置10は、類似度最大値Pmaxが第2閾値Th2以上で、かつ、同じ被撮影者が継続して運転席に着座中であるかを判定する(図5のS224)。同じ被撮影者が継続して運転席に着座中であるかどうかは、例えば、シートに内蔵した荷重センサにより、被撮影者が離席していないことを検出して判断する。
Next, the
類似度最大値Pmaxが第2閾値Th2以上で、かつ、同じ被撮影者が継続して運転席に着座中であると判定された場合は(図5のS224:Yes)、画像処理装置10は、撮影インターバルの演算後(図5のS225)、ステップS210に制御を戻し、ステップS210〜S224が再度実行する。これにより、顔画像が未登録の顔向き条件および照明条件の組合せに対応させて、顔画像を自動的に順次登録することができる。
When it is determined that the maximum similarity value Pmax is equal to or greater than the second threshold Th2 and the same subject is continuously seated in the driver's seat (S224: Yes in FIG. 5), the
類似度最大値Pmaxが第2閾値Th2以上で、かつ、同じ被撮影者が継続して運転席に着座中であると判定されなかった場合は(図5のS224:No)、画像処理装置10は、顔画像追加登録処理を終了する(図5のS227)。
When the similarity maximum value Pmax is equal to or greater than the second threshold Th2 and it is not determined that the same subject is continuously seated in the driver's seat (S224: No in FIG. 5), the
以上のような一連の動作を繰り返すことで、登録者が面倒な顔画像の登録操作を繰り返すことなしに、様々な顔向き条件および照明条件の組み合わせでの顔特徴量を自動的にαに追加登録することができる。このため、顔画像による個人認証時には、自動的に登録された複数の顔特徴量に基づいて認証がなされるため、顔画像撮影時の顔向き条件および照明条件の組合せが理想的な顔向き条件および照明条件の組合せから多少外れていても、登録者を棄却する可能性を低減することができる。 By repeating the series of operations as described above, registrants automatically add facial feature quantities to α in various combinations of face orientation conditions and lighting conditions without repeating troublesome facial image registration operations. You can register. For this reason, when performing personal authentication using a face image, authentication is performed based on a plurality of automatically registered facial feature amounts. The possibility of rejecting the registrant can be reduced even if the combination of lighting conditions is slightly different.
なお、本実施例1では、車両の運転者の顔を顔撮影用カメラ40で撮影した顔画像を利用して個人認証を行うシステムを前提として説明したが、本発明の適用対象が車両での個人認証に限定されるわけではないことはいうまでもない。例えば、図書館,美術館等の入館管理システム、会社,研究所等の入退室管理システム、カメラ付携帯電話機での個人認証システム等の様々な分野で本発明を適用することができる。
In the first embodiment, the description has been made on the premise of a system for performing personal authentication using a face image obtained by photographing the face of the driver of the vehicle with the
以上、本発明の実施例を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this is only an illustration, this invention is not limited to this, Based on the knowledge of those skilled in the art, unless it deviates from the meaning of a claim Various changes are possible.
10 画像処理装置
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 不揮発性メモリ
20 LED電流制御装置
30 LED
40 顔撮影用カメラ
100 画像処理プログラム
101 顔画像登録起動信号入力手段
102 顔画像登録終了信号入力手段
103 撮影トリガー入力手段
104 登録条件読出し手段
105 他の機器への通信手段
106 画像入力手段
107 顔特徴量演算手段
108 顔特徴量類似度比較手段
109 第1閾値記憶手段
110 第2閾値記憶手段
111 顔向き条件算出手段
112 照明条件算出手段
113 顔特徴量・顔向き条件・照明条件記憶手段
114 登録条件類似度比較手段
10
12 ROM
13 RAM
14
40
Claims (5)
被撮影者の顔を撮影する顔撮影手段と、
登録者の操作に基づいて前記顔撮影手段により撮影された発明者の顔画像の顔特徴量を、顔画像撮影時の顔向き条件および照明条件の組合せに対応させて前記記憶手段に初期登録する顔画像初期登録手段と、
被撮影者の所定の動作を契機として前記顔撮影手段により撮影された被撮影者の顔画像の顔特徴量が前記記憶手段に登録されている登録者の顔画像の顔特徴量と類似する場合に、被撮影者の顔画像の顔特徴量を、登録者の顔画像の顔特徴量として、顔画像撮影時の顔向き条件および照明条件の組合せに対応させて前記記憶手段に追加登録する顔画像追加登録手段と、
前記顔撮影手段により撮影された被撮影者の顔画像の顔特徴量が前記記憶手段に登録されている登録者の顔画像の顔特徴量のいずれかと類似する場合に、被撮影者は登録者であると認証する認証手段と、
を備えることを特徴とする顔画像認証装置。 Storage means for registering the facial feature amount of the registrant's face image for each combination of face orientation condition and illumination condition;
A face photographing means for photographing the face of the subject,
The facial feature quantity of the inventor's face image photographed by the face photographing means based on the operation of the registrant is initially registered in the storage means in correspondence with the combination of the face orientation condition and the illumination condition at the time of photographing the face image. Face image initial registration means;
When the facial feature quantity of the face image of the photographed person photographed by the face photographing means triggered by the predetermined action of the photographed person is similar to the facial feature quantity of the registrant face image registered in the storage means Further, the face feature amount of the face image of the photographed person is additionally registered in the storage unit as the face feature amount of the registrant face image in correspondence with the combination of the face orientation condition and the illumination condition at the time of face image shooting. Image additional registration means;
When the facial feature amount of the face image of the subject photographed by the face photographing means is similar to any one of the facial feature amounts of the registrant face image registered in the storage means, the subject is a registered person An authentication means for authenticating that
A face image authentication apparatus comprising:
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