JP2007504557A

JP2007504557A - 動的な遠隔バイオメトリック照合のためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2007504557A
Application number: JP2006525387A
Authority: JP
Inventors: バザコス，マイケル・イー; クーパー，マーレイ・ジェイ; マイアーズ，デヴィッド・ダブリュー
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2024-08-30
Also published as: US20050055582A1; TW200523810A; US7183895B2; WO2005059812A3; IL174089A0; IL174089A; WO2005059812A2; JP4667377B2; TWI334102B; EP1661063A2

Abstract

車両が動いている間、制御ゲートで、車両の運転者の遠隔バイオメトリック照合を提供するシステムであって、ＲＦＩＤ車両タグリーダ、ＲＦＩＤ個人用タグリーダならびに顔検出および認識（照合）システムを含むシステム。ＲＦＩＤ車両タグリーダは、ゲートを通過しようとしている車両のＲＦＩＤ車両タグからのデータを走査し、読む。ＲＦＩＤ個人用タグリーダは車両の中で運転している職員によって携行されるＲＦＩＤ個人用タグからのデータを走査し、読む。顔検出および照合システムは、運転者に対する顔画像を走査し、読む。リーダによって検出されたデータおよび顔画像がすべて、さらに処理する（最終的な顔照合）ためにコンピュータに送られる。

Description

本発明は一般に、セキュリティ識別のための方法およびシステムに関し、より詳細には、職員のバイオメトリック照合のための方法およびシステムに関する。

セキュリティアクセス制御は、個人および施設の安全を維持するための重要な問題である。大規模施設用の一般的なゲートセキュリティシステムにおいて、職員は、施設にアクセスするために、自分のＩＤカードを見せ、かつ／または車両に許可タグを掲示しなければならない。場合によっては、ゲートに守衛が配置されていない場合、職員は、電子データカードなどのデータカードを使って、施設にアクセスするためにゲートを解放することができる。施設の中に入ると、職員は通常、保護された特定のエリアに入るのに、データカードを使ってドアを開かなければならない。

セキュリティアクセス制御システムの公知の１タイプが、図１に示す無線識別（ＲＦＩＤ）である。ＲＦＩＤシステム１０は、アンテナまたはコイル１１、（デコーダを有する）トランシーバ１２、および一意の識別情報を有して電子的にプログラムされたトランスポンダ１３（すなわち、ＲＦＩＤタグ）という３つの基本要素を備える。アンテナ１１は、高周波信号を放射してタグ１３を活動化し、タグにデータを読み書きし、タグ１３とトランシーバ１２の間の導管（ｃｏｎｄｕｉｔ）として機能する。アンテナ１１は、様々な形および大きさをとり得る。たとえば、アンテナ１１は、ドアを通過する人間または物からタグデータを受信するために、ドアフレームに内蔵することも、高速道路上の交通を監視するためにハイウェイの料金所などの建造物に搭載することもできる。アンテナ１１はしばしば、リーダ（または呼掛け機）として機能するために、トランシーバ１２およびデコーダ（図示せず）を有してパッケージされる。リーダは、ハンドヘルドまたは固定搭載装置のいずれかとして構成することができる。リーダは、２．５４ｃｍ（１インチ）〜３０ｍ４８ｃｍ（１００フィート）以上の範囲で無線波を放射し、そうすることによって、所定の電磁気ゾーンを確立する。ＲＦＩＤタグは、電磁気ゾーンを通過するとき、リーダの活動化信号を検出する。リーダは次いで、タグの集積回路中にエンコードされたデータをデコードし、データは、処理のためにＲＦモジュール１６を経由してホストコンピュータ１５に渡される。概して、ＲＦＩＤタグ１３は、能動または受動のいずれでもよい。能動ＲＦＩＤタグは、内部バッテリによって作動し、通常は可読であり書換え可能である。一般的な読込み／書込みＲＦＩＤの「遂行中（ｗｏｒｋ−ｉｎ−ｐｒｏｃｅｓｓ）」システムにおいて、能動ＲＦＩＤタグは、マシンに１組の命令を引き渡し、マシンは次いで、その命令を実施したことをタグに報告する。対照的に、受動ＲＦＩＤタグは、別個の外部の電力源なしで動作し、リーダから生成された電源を取得する。

ＲＦＩＤシステムの著しい利点は、ＲＦＩＤ技術の、非接触かつ見通し外接続という性質である。動作中、ＲＦＩＤタグを携行している人間または対象が、検査点を通過するとき、リーダは、ＲＦＩＤタグに格納されたデータを読み、デコードし、デコードされたデータを、処理のためにコンピュータに送る。ＲＦＩＤタグは、雪、霧、氷、ペンキなど、様々な物質、および他の視覚的、環境的に困難を伴う条件を通して読むことができる。ＲＦＩＤタグは、車両がポイントを比較的高速で通るときなど、困難を伴う情況でも読むことができる。一般的なリーダは、１００ミリ秒未満でＲＦＩＤタグに応答することができる。

上述したように、ゲートを通る施設アクセスを制御するのに、ＲＦＩＤシステムが用いられてきた。このようなケースにおいて、個人は、ＲＦＩＤタグを携行し、またはＲＦＩＤタグを自分の車両の中に掲示する。トランシーバおよびアンテナからなるリーダが、ゲートの所または近くに設置され、そうすることによって、個人がゲートに接近すると、リーダは、タグに埋め込まれたデータを読み、そのデータを識別のためにコンピュータに送る。タグのデータが、個人または車両が進入を許可されていることを示す場合、ゲートは、個人または車両を進入させるために開く。反対に、データが、個人または車両が進入を許可されていないことをを示す場合、ゲートは閉じられたままである。いくつかのケースでは、守衛が車両を停止させて、個人または車両の運転者からより多くの情報を得る。

しかし、識別のためにＲＦＩＤシステムにのみ依拠すると、十分なセキュリティが提供されない。コンピュータは、ＲＦＩＤタグのデータを、データベースに格納されたデータと突き合わせるだけなので、有効なＲＦＩＤタグを携行している人間が、実際にはアクセスを認められない可能性がある。したがって、より高度な識別システムが必要とされる。

バイオメトリック照合が現在、職員識別を照合するのにより頻繁に利用されつつある。このようなシステムは通常、職員の顔のテンプレートまたは特徴、指紋、手形、虹彩紋、サーモグラム、および皮膚の色など、個人用バイオメトリック情報を格納するデータベースを備える。一般的な顔画像処理バイオメトリックシステムにおいて、システムは、人間の１枚の画像または画像シーケンスを撮り、次いで、データベースに格納された画像と突き合わせて、「１対多」の照合データベース探索を実施する。この探索は、２Ｄまたは３Ｄ画像処理技術を用いて行われる。しかし、このような１対多探索は非常に遅く、しばしば信頼できない。さらに、現在のバイオメトリック照合システムは通常、相対的な顔の動きがない、穏やかな照明および背景環境での顔照合を要求する。つまり、アクセスをリクエストしている人間は、システムがその人の画像を撮る間、静止するか、または定められたように動かなければならないか、あるいは、個人は、自分の指または虹彩を、バイオメトリックリーダに直接接触するように提示しなければならない。この提示は、直接接触を要求し、照合タスクの完了に必要とされる時間全体を増大させる。

自動化された、より高いセキュリティがますます要求されているので、労働効率および労働生活の質への悪影響を最小限に抑えながら、施設のセキュリティ方針を十分に向上するような包括的セキュリティシステムが提供されなければならない。上述した、過度に長い待ち時間および信頼できない結果という欠点のせいで、現在利用されている顔認識システム（ＦＲＳ）およびＲＦＩＤシステムは未だに、高速かつ正確な照合要件を比類なく満足することができていない。

したがって、職員および／または車両をより効率的かつ迅速に識別することができる方法およびシステムが必要とされる。

本発明は、ＲＦＩＤと高度な顔検出および認識技法とを組み合わせることによって、車両および／または職員を動的に識別することができる高速かつ安全な照合方法およびシステムを提供する。注目すべきこととして、本方法は、車両および／または個人が特定の場所または姿勢にあることも、バイオメトリック装置と物理的に接触することも必要とせずに機能する。

より具体的には、本発明は、動的遠隔バイオメトリック照合のための方法およびシステムを提供し、本方法およびシステムにおいて、トライバンド画像処理方式が、その人の物理ＩＤおよび割り当てられたＲＦＩＤタグが記載データベース中で関係付けられている、記載されている個人の顔を検出し認識するのに利用される。

本発明の一実施形態によると、動的セキュリティ照合を提供する方法は、個人情報に関するデータおよびその人の顔紋（face print：テンプレート）をデータベースに格納することを含み、顔紋は、人間の顔のデジタル画像の数値コードによって表される。本方法は、個人用ＩＤ情報に関するデータを無線識別（ＲＦＩＤ）タグに記録すること、ＲＦＩＤタグからデータを読むこと、データを、データベースに格納されているデータと比較すること、データベースにあるＲＦＩＤから読み取ったデータに対応する顔紋（通例、テンプレート）を取り出すこと、および人間の顔を、スペクトルの反射領域内の２つの近ＩＲ帯域中で走査して、２つの顔画像を取得すること（画像処理）をさらに含む。こうした２つの顔画像は、低（反射ＩＲ）帯域の顔画像および上方（反射ＩＲ）帯域の顔画像を含む。本方法は次いで、２つの顔画像の重みつき減算（融合）を実施し、得られた画像を、閾値を境に２値化して、人間の露出されている皮膚の画像を取得する。本方法は、人間の顔のビデオ走査も実施し、閾値で２値化された画像（（登録されている）ビデオ画像に皮膚画像）を重ね、モデルに基づく手法を実施して、ビデオ画像中の皮膚の顔部分を判定し（顔検出）、次いで、検出された顔を、取り出した顔紋と比較する。

別の実施形態によると、人間の顔（すなわち、上述した低い近ＩＲ帯域、上方近ＩＲ帯域、および可視帯域という３帯域顔画像）は、トライバンド画像処理（ＴＢＩ）システムによって取り込まれる。一般的な光学特性のおかげで、人間の顔の得られた３つの類似画像は正確に登録される。関連付けられた３つのカメラのいずれかが独自の光学特性で動作する場合、登録プロセスは、アルゴリズムに従って、またはそれ以外の方法で実施されなければならない。

さらに別の実施形態によると、動的遠隔照合のためのシステムは、ＩＤ番号が格納されるＲＦＩＤタグと、複数の個人の情報に関するデータおよび顔紋ならびに他の個人情報を格納するコンピュータデータベースと、ＲＦＩＤタグからＩＤを読むＲＦＩＤタグリーダと、職員の顔を走査し、職員の顔画像を取得する顔認識システムと、ＲＦＩＤタグリーダによって読み取られたデータおよび顔認識システムによって取得された顔画像を処理するコンピュータとを備える。ＲＦＩＤリーダによって読み取られた車両および運転者のＩＤならびに走査した顔画像は、コンピュータに送られる。コンピュータは、受け取ったＲＦＩＤに従って、データベースから車両ＩＤおよび職員ＩＤを取り出し、受け取ったＩＤが、格納されているＩＤと一致するかどうか判定する。コンピュータは、ＴＢＩカメラからの顔画像も処理して、最終的な顔画像を取得し、データベースから、格納された画像を取り出し、この２つを比較する。

好ましい実施形態によると、顔検出および認識システムは、近ＩＲ光を生成する近ＩＲ投光器と、環境照明条件に基づいて近ＩＲ光を調整する投光調整モジュールと、正確な顔検出および位置決めのためのＴＢＩカメラと、顔画像を処理して照合プロセスを完了するコンピュータとを備える。

本発明の方法およびシステムは、ＲＦＩＤおよび動的バイオメトリック照合技法を活用して、安全かつ高速なアクセス制御ソリューションを提供する。本発明によると、本方法およびシステムは好ましくは、不明瞭な画像フレームという状況において顔を動的に取り込むことができるトライバンド画像処理システムを使用する。得られた顔画像は次いで、ＲＦＩＤタグから収集した情報によって、データベースに格納されている顔画像テンプレートに一意にリンクされる。

本発明は、職員の顔紋を識別するための動的顔認識技法と組み合わせて、ＲＦＩＤを使用して車両および職員を識別するので、車両が比較的高速で動いている間に、主要な車両情報およびバイオメトリックデータを取り込むことが可能である。本発明によると、動的顔認識バイオメトリック方式は、対象の顔画像を、車両が時速約６４ｋｍ（４０マイル）に速度を上げたときでも走査することができる。ＲＦＩＤ方式は、より高速度でも、ＲＦＩＤタグからデータを読むことができる。したがって、本発明は、軍用基地、行政機関などの施設、またはさらに高いセキュリティ対策を要求する他の場所のメインゲートでの車両および職員用のゲートアクセス制御システムとしての使用に特に有益である。ただし、本発明は、ゲートアクセス制御アプリケーションに限定されない。たとえば、本発明の動的バイオメトリック照合は、相異なる業務エリアに入る職員を制御するために、オフィスビル内部でも有益に用いることができる。さらに、ＲＦＩＤ情報および顔の情報を突き合わせて人間の識別を二重チェックすることによって、本発明の方法およびシステムは、より安全な識別を提供することが可能である。

図２は、本発明の第１の実施形態によるセキュリティシステムの概略的なブロック図である。図２のセキュリティシステムは、好ましくは職員および（所望される場合は）その車両の関係情報、ならびに職員のバイオメトリック特徴をデータベース２１に最初に格納する中央コンピュータ（図示せず）を備える。この機能は、コンピュータ２４によって実施することもできる。職員およびその車両の関係情報は、たとえば、車両のナンバープレート番号、モデルタイプおよび色を含み得る。職員のバイオメトリック特徴は、たとえば、その人達の顔画像／写真、処理されたテンプレート、および人種情報（たとえば、顔の皮膚および特徴）ならびに文化的情報（たとえば、帽子の着用、髪型など）など、他のデータを含み得る。本発明によると、顔の情報は、例示的なローカル特徴分析（ＬＦＡ）アルゴリズムによってエンコードすることができ、このアルゴリズムは、顔をマップし、その顔に対する一意の数値コードである「顔紋」を作成する。このような技法は、当該分野において公知である。情報がすべて、データベース２１に格納された後、職員の一意のＩＤ番号が記録されるＲＦＩＤタグ（図示せず）が、そのタグを携行し、かつ／または自分の車両に表示する職員に与えられる。車両ＲＦＩＤタグは、車両を一意に識別するＲＦＩＤ車両タグ、および車両を運転し、または所有する人間を一意に識別するＲＦＩＤ職員タグを格納する。ＲＦＩＤ車両タグは、車両に搭載することができ、ＲＦＩＤ職員タグは、人間によって携行することができる。

図２のシステムは、ＲＦＩＤタグリーダ２２およびＴＢＩカメラなどの顔画像リーダ２３をさらに含む。ＲＦＩＤタグリーダ２２は、上述したＲＦＩＤ車両タグおよびＲＦＩＤ職員タグなど、職員によって携行され、かつ／または車両に搭載されたＲＦＩＤタグからデータを読むのに使われる。ＲＦＩＤタグリーダ２２は、ＲＦＩＤ車両タグおよびＲＦＩＤ職員タグからそれぞれデータを読む、ＲＦＩＤ車両タグリーダおよびＲＦＩＤ職員タグリーダ（両方とも、図３を参照して説明する）を含み得る。可能な一実装形態において、ＲＦＩＤ車両タグは、バッテリをもたない受動タイプでよく、ＲＦＩＤ職員タグは、図１を参照して説明した、バッテリを含む能動タイプでよい。顔画像リーダ２３は、アクセスゲートを通過しようとする人間のデジタル顔画像を撮るのに使われる。

リーダ２２、２３によって読み取られたデータは次いで、さらに処理するためにコンピュータ２４に送られる。コンピュータ２４は、データを受け取った後、ＲＦＩＤタグリーダ２２から受け取ったデータをデコードし、デコードされたデータに対応する、格納されている車両情報および職員情報をデータベース２１から取り出し、突合せプロセスを実施して、デコードされたデータが、格納されている情報と一致するかどうかを見る。さらに、コンピュータ２４は、ＲＦＩＤタグリーダ２２から取得した、デコードされているデータに基づいて、格納されている顔紋をデータベース２１から取り出し、格納されている顔紋を、顔画像リーダ２３から取得した顔画像と比較する。情報がすべて一致する場合、指示装置２５が、車両および職員は入ることを認められると示す。情報のいずれかが、格納されているデータと一致しない場合、指示装置２５は、さらに検査が必要であると示す。本発明の一実施形態では、指示装置２５は、指示光でよい。本発明の別の実施形態では、指示装置２５は、車両および／または職員が進入を認められるときはロックを解放し、車両データ、職員データおよび顔画像のいずれかが、格納されている情報と一致しないときはロックを閉じたままにするロック制御装置でよい。

本発明のセキュリティ識別方式をさらに説明するために、図３は、本発明の第１の実施形態による例示的なセキュリティシステムを示す。図３のセキュリティシステムは、車両および運転者を識別するために、組織または会社のメインゲートの所で利用される。ゲート３９を通過しようとするどの車両（車両３３など）および職員も、受動ＲＦＩＤ車両タグ３３２および能動ＲＦＩＤ職員タグ３３１（ただし、両方の装置が能動でもよく、両方とも受動でもよい）を携行することを要求される。セキュリティシステムは、車両３３によって携行されるＲＦＩＤ車両タグ、および車両３３に乗っている職員によって携行されるＲＦＩＤ職員タグを読む、ゲート３９からある程度の距離に設置された受動ＲＦＩＤ車両タグリーダ３２および能動ＲＦＩＤ運転者タグリーダ３４を含む。受動ＲＦＩＤ車両タグリーダ３２および能動ＲＦＩＤ運転者タグリーダ３４は、本実施形態では別個のリーダであるが、こうした２つのリーダは、単一リーダ３１に含めることもできる。安全な識別を保障するために、本システムは好ましくは、車両３３の中にいる職員の顔画像を走査する、ゲート３９により近く設置された顔認識システム３６も含む。本システムは、ゲート３９の所の守衛ブースまたは制御オフィスに設置され、好ましくは中央コンピュータ（図示せず）とリモート接続されたコンピュータ３８をさらに含む。

動作中、ＲＦＩＤ車両タグリーダ３２およびＲＦＩＤ職員タグリーダ３４は、検知点３５に接近した場所に配置される。したがって、車両３３が、光線などの検知点３５を通過すると、受動ＲＦＩＤ車両タグリーダ３２が最初に活動化されて、ＲＦＩＤ車両タグからデータを読む。次に、能動ＲＦＩＤ職員タグリーダ３４が活動化されて、ＲＦＩＤ職員タグからデータを読む。リーダ３２、３４によって読み取られたデータは直ちに記録され、さらに処理するためにコンピュータ３８に送られる。こうしたデータは、中央コンピュータのデータベース、またはコンピュータ３８のローカルデータベースに一時的に記録することができることに留意されたい。識別が完了した後、データは、直ちに消去しても、一定の期間の後に自動的に消去してもよい。最後に、車両３３が顔認識リーダ３６の位置に到達すると、顔認識システム３６と関連づけられて設置されたＴＢＩカメラ３６１などのデジタル画像カメラが、運転者の顔画像を撮り、この特定の運転者の顔紋を作成し、コンピュータ３８に顔紋を送る。

リーダ３２、３４、３６から送られたデータをすべて集めた後、コンピュータ３８は次いで、リーダ３２、３４から送られた車両タグＩＤおよび職員タグＩＤに関する情報を取り出して、読み取ったＩＤが、データベースに格納されているＩＤと一致するかどうか調べる。コンピュータ３８は、作成されたばかりの顔紋も、顔の認識のために、データベースに格納されている数千枚の顔紋と比較する。ただし、好ましい実施形態では、コンピュータ３８は、リーダ３２、３４によって読み取られたＲＦＩＤデータに対応する、格納されている顔紋を取り出して、１対１の突合せのために、格納されている顔紋を、作成されたばかりの顔紋と比較する。情報が一致する場合、ゲート３９は、車両３３を進入させるために開かれる。情報が、データベースに格納されているデータと一致しない場合、車両３３は、さらに照合するために停止することができる。図３のシステムは、たとえば、運転者および車両が進入を認められた（認証された）ときは緑色光、または認証されない車両、認証されない個人もしくは矛盾する顔紋が検出されたときは赤色光を発する指示光３７をさらに含み得る。

いくつかの情況では、車両３３に複数の人間が乗っている可能性がある。この場合、能動ＲＦＩＤリーダ３４および顔認識リーダ３６は、車両３３がリーダ３４、３６を通過するとき、ほぼ同時に各個人のＲＦＩＤ職員タグおよびその人達の顔画像を読み、個々の顔紋を作成する。上述したように、コンピュータ３８がリーダ３２、３４、３６からデータをすべて受け取った後、コンピュータ３８は、突合せのためにデータベースから格納されているデータを取り出し、次いで、こうした複数の個人および車両が、ゲートに進入することを認められるかどうかを示す。

本発明による動的遠隔バイオメトリック照合方法が、これ以降、図４を参照して説明される。車両３３は、検知点３５を通過するとき、ＲＦＩＤ車両タグリーダ３２、ＲＦＩＤ個人用タグリーダ３４および顔認識リーダ３６を活動化する。リーダ３２、３４、３６は、ゲート３９への距離が遠い順序で配置されるので、ＲＦＩＤ車両タグリーダ３２が最初にＲＦＩＤ車両タグからデータを読む。データは次いで、ステップ４１に示すように、記録され、コンピュータ３８に送られる。ステップ４２で、ＲＦＩＤ個人用タグリーダ３４は、ＲＦＩＤ職員タグからデータを読む。ステップ４１に示したように、データはやはり記録され、コンピュータ３８に送られる。ステップ４３で、車両３３が最終的にリーダ３６に到達すると、カメラ５３（図５に示す）が、車両の中の職員の画像を撮る。この画像も記録され、さらに処理するためにコンピュータに送られる。次に、ステップ４４で、コンピュータ３８が、リーダ３２、３４から読み取ったデータをデコードし、データベースから適切なデータを取り出し、こうしたデータを比較する。適切なデータは、車両３３についての情報、車両３３に乗っている職員についての情報、およびデータベースに格納されている、職員の顔紋を含み得る。リーダ３２、３４から読み取られたデータが、取り出した適切なデータと一致すると、プロセスは、ステップ４５に移る。ステップ４５で、コンピュータ３８は、顔画像を処理し、顔を検出し、検出された顔を、取り出した顔紋と比較する。本実施形態において、ステップ４４、４５でリーダ３２、３４から読み取ったデータ、および認識された顔のいずれか１つが、コンピュータのデータベースから取り出した比較データと一致しない場合、ステップ４６に示すように、守衛が、好ましくは車両３３を停止させて、より多くの識別情報を得るために質問してよい。別の実施形態では、円滑な交通の流れを維持するために、車両を、ゲート３９から隔離された別のエリアに向かわせることができる。この隔離エリアにいる守衛は、車両を停止させ、より多くの識別情報を得るために質問することができる。他の識別情報を検査すると、守衛は次いで、ステップ４７、４８に示すように、車両３３および職員が、ゲート３９を通る進入を認められるべきか、または拒否されるべきか決定することができる。

さらに、本発明によると、コンピュータ３８によって実施される突合せプロセスは好ましくは、おそらく１秒未満で遂行されるので、ゲート３９にいる守衛は、車両および／または職員が認証されなかった場合、遅れずに反応し車両を停止させることができる。こうしたことを可能にするために、ＲＦＩＤリーダ３２、３４、および顔認識リーダ３６は、好ましくはゲート３９のはるか手前に設置される。本発明の好ましい実施形態において、顔認識リーダ３６を通り過ぎるとき、運転者は、リーダ３６が顔画像を撮るために、車両を停止させる必要も、静止する必要もない。顔画像の取込みおよび比較プロセスは、非常に短い時間に完了することができ、車両がゲート３９に到達した時、コンピュータ３８は、この車両および／または運転者が認証されるか否か判定し終わっており、したがってゲート３９も既に反応している。この特徴は、ゲートでの交通渋滞を回避することができる程迅速にシステムが車両および職員を照合するので、有益である。さらに、本明細書に記載するシステムは非侵襲的（ｎｏｎ−ｉｎｖａｓｉｖｅ）なので、車両の中の職員は、より高いセキュリティレベルが達成されていることにほとんど気づかない。

効率的な顔の認識を実現するために、本発明は好ましくは、人間の顔の反射ＩＲ光を検知することによって顔画像を走査するのに、近赤外線光スペクトルを使う顔認識方式を利用する。反射近赤外線（近ＩＲ）光スペクトル方式は、コンピュータシステムが、画像の顔以外の部分を断続的に決定し、分析を試みようとする従来の可視スペクトルシステムに見られる特徴的な問題を回避する。本発明の顔認識方式は、周辺背景から、顔の位置を素早く突き止めることができ、そうすることによって、バイオメトリックデータをより効率的に取り込み、データベース中のデータと比較することができる。そうすると、本システムの顔の認識側面の処理速度が大幅に削減される。

より具体的には、本発明の顔認識方式は好ましくは、トライバンド画像処理（ＴＢＩ）システムを使い、このシステムは、低帯域近ＩＲ、高帯域近ＩＲおよび可視帯域中の一般的な光学特性を用いて、顔を分析し、検出し、突合せを行う。

図５は、好ましくは本発明において用いられる、対象の顔画像を識別する顔認識システムの概略図である。顔認識システムは、対象５７（１人の人間でも、数人の人間でもよい）上の高波長帯域および低波長帯域を両方とも有する近ＩＲ光を生成する近ＩＲ投光器５１と、近ＩＲ投光器５１に電源を供給する電源と、対象５７の３枚のデジタル画像を撮るＴＢＩカメラ５３とを含む。図３の顔認識リーダ３６は好ましくは、図５の顔認識システムを利用する。このシステムは、現場における現在の輝度レベルを評価し、電源５３からの電源出力を、近ＩＲ投光器５１の光レベルを変えるように調整する投光調整モジュール５８も含み得る。対象５７の顔画像が撮られた後、画像は次いで、顔を検出する処理のためにコンピュータ５４（図３のコンピュータ３８と同じ）に送られる。次に、コンピュータ５４が、ＲＦＩＤ職員タグおよび／またはＲＦＩＤ車両タグから読み取ったデータに対応する、格納されている顔紋を求めて、データベース５５を探索し、取得されたばかりの顔紋を、格納されている１枚または複数の顔紋と比較する。

図６は、図５のシステムを用いて実施することができる顔認識方法のフローチャートを示す。上述したように、車両が、図３のリーダ３６などの顔認識リーダを通ると、カメラ５３が、低い近ＩＲ帯域および高い近ＩＲ帯域中で運転者の写真を撮る。こうした２つの光帯域によって取得された画像は次いで、ステップ６１に示すように、処理のためにコンピュータ５４に送られる。さらに、投光器調整モジュール５８が、現場における輝度レベルを絶えず検出し、ステップ６２で、投光器５１の投光レベルを調整する。コンピュータ５４が最初に、一連の操作を実施して、画像中の皮膚を分離する。次に、ステップ６４で、コンピュータ５４は、多帯域抽出操作を実施して、顔を検出する。後でより完全に説明するように、皮膚検出および顔検出ステップは好ましくは、トライバンド画像認識を介して実施される。ステップ６５で、顔が検出される。同時に、ステップ６６で、コンピュータ５４が、データベース５５から顔紋を取り出し、取り出した顔紋を、検出された顔と比較する。突合せ比較の後、ステップ６７に示すように、認識された顔画像が、取り出した顔紋と一致し、または一致しないことを示す結果が取得される。一致する場合、ゲート（図３のゲート３９など）またはドア（図示せず）が解放されて、車両および／または個人を入れる。一致しない場合、ゲートまたはドアはロックされたままである。上述したように、コンピュータ５４は、対象５７が運転し、かつ／または携行するＲＦＩＤ車両タグおよび／またはＲＦＩＤ個人用タグから読み取ったデータに従って、データベース５５から顔紋を取り出して、１対１の突合せ比較プロセスを実施することができる。コンピュータ５４は、データベース５５から何枚かの顔紋を取り出すこともでき、そうすることによって、１対多の突合せ比較プロセスを実施する。

図７は、図６に示すステップで利用されるトライバンド画像検出および認識プロセスをさらに説明する。上述したように、本発明の顔認識方法は好ましくは、低帯域近ＩＲ光、高帯域近ＩＲ光および可視帯域光を使用して、人間の顔を走査し検出する。ステップ７１で、本方法は、低い近ＩＲ光を用いて顔画像を走査し、ステップ７２で、本方法は、高い近ＩＲ光を用いて顔画像を走査する。ステップ７３で、ステップ７２で取得した高帯域画像が、ステップ７１で取得された低帯域画像から差し引かれ（重みをつけられ）、２枚の近ＩＲ画像から皮膚画像を取得するように閾値で２値化される。さらに、ステップ７４で、ステップ７１、７２の２枚の近ＩＲ画像から、多帯域抽出方式によって特徴画像が抽出される。次に、ステップ７５で、コンピュータ５４は、必要に応じて、それぞれステップ７３および７４で取得された特徴画像および皮膚画像を処理する。処理は、たとえば、一連の一般化ハフ変換や等身大アルゴリズムを含み得る。このような変換またはアルゴリズムはしばしば、目、眉、鼻および口の場所の十分な近似につながる。また、距離およびこうした特徴の間の関係に基づいて、顔の２次元の定位および範囲が、ステップ７６でより簡単に取得される。取得された顔は次いで、コンピュータ５４によって、突合せのために、データベースから取り出した顔紋と比較される。

したがって、本発明の方法およびシステムは、ＲＦＩＤタグからのデータを識別し、職員の顔画像を、格納されている顔紋と突き合わせることによって、制御ゲートの所で職員および／または車両を効果的に照合することができる。制御ゲートアプリケーションに加え、本発明の方法およびシステムは、保護された相異なる業務エリアへの職員アクセスを制御する建物内でも使用することができる。図２のリーダ２３などの顔認識リーダは、職員の顔画像を取り込む、各業務エリアのアクセス制御ドアに設置することができる。ＲＦＩＤ個人用タグから読み取ったデータおよび顔画像は次いで、照合プロセスのために制御コンピュータに送られる。

さらに、図３のセキュリティシステムにおいて、車両がゲート３９に進入することを許可された後で車両３３を監視する第２のカメラを、ゲート３９内部に設置することもできることを理解されたい。本実施形態は、さらに１つ上のレベルのセキュリティを施設に提供する。このような第２のカメラの使用は、後処理と呼ばれることがある。

したがって、本発明は、車両を運転している最中であっても、人間を検出することができ（動的）、さらに、検出される人間が、バイオメトリック照合を果たすために、特定の場所において積極的に体を動かす必要も、何らかの装置に物理的に触る必要もない（遠隔）という意味において、動的かつ遠隔の両方であるバイオメトリック照合のためのシステムおよび方法を提供する。

以上、本発明の好ましい実施形態の開示は、例示および説明の目的で提示した。網羅的であることも、開示した厳密な形に本発明を限定することも意図していない。上記の開示内容を鑑みて、本明細書で説明した実施形態の多くの変形形態および変更形態が、当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、本明細書に添付した特許請求の範囲およびその均等物によってのみ定義されるべきである。

さらに、本発明の代表的な実施形態を記述する際、本明細書では、本発明の方法および／またはプロセスを、特定の一連のステップとして提示した可能性がある。ただし、本方法またはプロセスが、本明細書において説明したステップのこうした特定の順序に依拠しない程度まで、本方法またはプロセスは、説明した特定の一連のステップに限定されるべきではない。他のステップ順も可能であり得ることが、当業者には理解されよう。したがって、本明細書において説明したステップの特定の順序は、特許請求の範囲に対する限定と解釈されるべきではない。さらに、本発明の方法および／またはプロセスを対象とした請求項は、記載した順序でのステップの実施に限定されるべきではなく、順番は変わってもよく、依然として本発明の精神および範囲内であることが、当業者には容易に理解されよう。

従来技術のＲＦＩＤシステムを示す図である。本発明の第１の実施形態によるセキュリティシステムを示す概略的なブロック図である。セキュリティシステムが、施設のメインゲートの所で、車両の進入を制御するのに利用される、本発明の第２の実施形態によるセキュリティシステムを示す概略図である。本発明による、例示的なセキュリティ識別方法を示すフローチャートである。本発明による、例示的な顔照合システムを示す概略図である。図５に示すようなシステムによって利用される、例示的な顔照合方法を示すフローチャートである。図６に示す方法によって利用される、例示的なトライバンドに基づく顔検出方法を示すフローチャートである。

Claims

ある人間の情報に関するデータおよび顔紋をデータベースに格納するステップであって、前記顔紋が、前記人間の顔画像の数値コードによって表されるステップと、
前記人間の前記情報に関するデータをデータベースに記録するステップと、
ＲＦＩＤ装置を読み、読み取ったＲＦＩＤ番号を、前記データベースに格納されている前記情報に関係付けるステップと、
前記ＲＦＩＤから読み取った前記データに対応する顔紋を前記データベースから取り出すステップと、
前記人間の顔を、低い近赤外線（ＩＲ）光および高い近ＩＲ光で走査して、第１の顔画像および第２の顔画像をそれぞれ取得するステップと、
前記第１の顔画像から前記第２の顔画像を差し引いて、前記人間の皮膚画像を取得するステップと、
前記第１および第２の顔画像に対して多帯域抽出を実施して、第３の顔画像を取得するステップと、
前記皮膚画像および第３の顔画像を組み合わせて、最終的な顔画像を取得するステップと、
前記最終的な顔画像を、前記取り出した顔紋と比較するステップとを含む、動的セキュリティ照合を提供する方法。
前記人間の前記情報に関する前記データが、前記人間の個人情報および車両情報を含む、請求項１に記載の方法。
前記人間が読取り点を通り過ぎるとき、前記人間の前記顔が、動的かつ自動的に走査される、請求項１に記載の方法。
車両および前記車両に乗っている人間を、制御ゲートの所で動的に照合する方法であって、前記車両が、ＲＦＩＤ車両タグを携行し、前記人間が、ＲＦＩＤ職員タグを携行し、
前記人間および前記車両の情報を、それぞれ前記ＲＦＩＤ職員タグおよび前記ＲＦＩＤ車両タグに記録するステップと、
前記車両が検知点を通過するとき、前記ＲＦＩＤ車両タグから車両データを読み、前記車両データを、処理のためにコンピュータに送るステップと、
前記ＲＦＩＤ職員タグから個人データを読み、前記個人データを、処理のために前記コンピュータに送るステップと、
前記人間の顔を走査して、顔画像を取得するステップと、
前記車両および人間に関するデータをデータベースから取り出し、前記取り出したデータを、前記読み取った車両および人間のデータと比較するステップと、
前記データベースから、前記読み取った車両および人間のデータに対応する、格納されている顔のテンプレートを取り出すステップと、
前記顔画像を、前記取り出した顔のテンプレートと比較して、識別を照合するステップとを含む方法。
前記ＲＦＩＤ車両タグおよびＲＦＩＤ職員タグから読み取った前記データならびに前記人間の前記顔画像がすべて、前記データベースに格納されている前記データおよび前記顔のテンプレートと一致した場合、前記車両および前記人間が進入を認められるかどうかを示すステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
前記ＲＦＩＤ車両および職員タグから読み取った前記データならびに前記職員の前記顔画像の１つが、前記データベースに格納されているデータおよび前記顔のテンプレートと一致しないとき、前記車両が、前記人間をさらに尋問するために停止される、請求項５に記載の方法。
前記職員の顔を走査する前記ステップが、
低い近ＩＲ光および高い近ＩＲ光によって前記人間の前記顔を走査して、それぞれ第１および第２の顔画像を取得するステップと、
前記第１の顔画像から前記第２の顔画像を差し引いて、皮膚画像を取得するステップと、
前記第１および前記第２の顔画像に対して多帯域抽出を実施して、第３の顔画像を取得するステップと、
前記皮膚画像および前記第３の顔画像を組み合わせて、前記最終的な顔画像を取得するステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
ある個人の個人情報がＲＦＩＤタグに格納される動的遠隔照合のためのシステムであって、
複数の個人の情報に関するデータおよび顔のテンプレートを格納するデータベースと、
前記ＲＦＩＤタグからデータを読むＲＦＩＤタグリーダと、
前記複数の個人のうち少なくとも１人の顔を走査し、少なくとも１人の個人に対する走査した顔画像を取得する顔認識リーダと、
前記ＲＦＩＤタグリーダによって読み取られた前記データ、および前記顔認識リーダによって取得された前記顔画像を処理するコンピュータとを備え、
前記ＲＦＩＤタグによって読み取られた前記データおよび前記走査した顔画像が、前記コンピュータに送られ、前記コンピュータが、受け取ったデータに従って、前記車両および前記少なくとも１人の個人の情報に関するデータを前記データベースから取り出し、前記受け取ったデータが、格納されているデータと一致するかどうか判定し、
前記コンピュータが、前記顔認識リーダからの前記顔画像を処理して、最終的な顔画像を取得し、前記データベースから、格納されている顔のテンプレートを取り出し、前記処理された顔画像を、前記格納されている顔のテンプレートと比較するシステム。
前記個人が検知ラインを通ると活動化されるセンサをさらに備え、前記センサの前記活動化が、前記ＲＦＩＤタグリーダおよび前記顔認識リーダ用シーケンスをさらに活動化する、請求項８に記載のシステム。
前記ＲＦＩＤタグに格納されている前記個人情報が、前記個人および前記個人が運転している車両に関する情報を含む、請求項８に記載のシステム。
前記ＲＦＩＤタグが、前記車両に関する前記情報が格納されるＲＦＩＤ車両タグおよび前記個人に関する前記情報が格納されるＲＦＩＤ職員タグを含む、請求項１０に記載のシステム。
前記ＲＦＩＤタグリーダが、ＲＦＩＤ車両タグリーダおよびＲＦＩＤ職員タグリーダを含む、請求項１１に記載のシステム。
前記ＲＦＩＤタグから読み取った前記データおよび前記顔認識データによって読み取られた前記顔画像が、前記データベースに格納されている前記データおよび前記顔のテンプレートと一致するかどうか示す指示装置をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
前記ＲＦＩＤタグおよび前記顔認識リーダが、施設の制御ゲートの前に置かれる、請求項８に記載のシステム。
前記ＲＦＩＤタグおよび前記顔認識リーダが、建物のドアの前に置かれる、請求項８に記載のシステム。
前記顔認識リーダが、
近ＩＲ光を生成する近ＩＲ投光器と、
環境照明条件に基づいて前記近ＩＲ光を調整する投光調整モジュールと、
前記個人の顔画像を撮るカメラと、
前記顔画像を処理して、顔画像を取得するコンピュータとを備える、請求項８に記載のシステム。
前記データベースに格納されている前記データが、職員および車両データを含む、請求項８に記載のシステム。
前記ＲＦＩＤタグから読み取った前記データが、前記職員および車両データ用の、前記データベースに前記格納されているデータに関係付けられる、請求項１７に記載のシステム。