JP2010103618A - 画像切出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルカメラの取り付け位置及びカメラの視野角を変更することなく画像の切出しを行うことができる画像切出装置を提供する。
【解決手段】顔認証システム１００において、高画角のデジタルカメラ１０は、被写体を撮像した画像（カメラ出力画像）を画像切出装置２０に送信する。画像切出装置は、カメラ出力画像に対して切出開始位置を設定して画像を切出し特徴量の検出を行う。複数の被写体から検出された特徴量は、特徴検出位置統計処理部２３で統計処理される。この統計処理の結果得られた重心を基に上記カメラ出力画像に対する切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）、切出画像幅Ｗ及び切出画像高さＨからなる切出画像サイズが設定される。この重心位置が設定範囲を越えてズレた場合に再設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、人物を認証する顔認証システムなどの画像処理装置に用いられるもので、特にカメラで取り込んだ画像から必要な画像を切出す画像切出装置に関する。

図６は、従来の顔認証システム２００の構成図である。この顔認証システム２００は、被写体を撮像するデジタルカメラ１１０及び顔照合装置１２０などで構成される。

顔照合装置１２０は、画像切出部１２１、画像処理部１２２及び制御部１２４で構成される。この画像切出部１２１及び画像処理部１２２は制御部１２４に接続され、この制御部１２４によって制御されて顔照合が行われるもので、図示した構成が基本的な構成になる。

画像切出部１２１は、デジタルカメラ１１０で撮像した画像を取り込み、この取り込んだ画像から顔認証システムで使用される画像サイズの画像を切出し、顔照合に必要な画像サイズに圧縮する機能を有する。このようにして圧縮された画像は、画像処理部１２２によって顔照合処理が行われる。

なお、図示した例は、画像切出部１２１で切り出された画像を画像処理部で顔照合する場合を示しているが、これに限らず、画像切出部１２１で切り出された画像から顔画像を抽出し、抽出した顔画像から目や鼻などの特徴抽出を行い、この抽出された特徴抽出画像または情報に基づいて顔照合を行う方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−８４８１５号公報 （第７頁、図１）

上述した従来の画像切出部１２１は、撮像対象である被写体の状態に応じてデジタルカメラ１１０の取り付け角度又はデジタルカメラ１１０の設置位置を変えて対応していた。例えば、被写体の身長が高い集団の場合はデジタルカメラ１１０の設置位置を高くし、又は図示したようにデジタルカメラ１１０の取り付け角度を視野１１０ａから視野１１０ｂに変更し、被写体の身長が低い場合は、デジタルカメラ１１０の設置位置を低くし、又はデジタルカメラ１１０の取り付け角度を視野１１０ａから視野１１０ｃに変更することにより対応していた。

しかしながら、この方法は、デジタルカメラ１１０自身の設置位置又はデジタルカメラ１１０の取り付け角度を変える必要があり、設置が面倒であるとの課題を有していた。また、この課題を解決するために、デジタルカメラを自動で駆動するにはその駆動手段を必要とし、構造が複雑になるという課題があった。

そこで、本発明は、最近のデジタルカメラが高品質化していることに鑑み、必要な視野範囲をカバーする広角なデジタルカメラによって撮像し、この撮像によって得られた画像から画像を切出すことにより、画像の切出しを行うことができる画像切出装置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、本発明の請求項１記載の画像切出装置は、被写体の画像を撮像するカメラから出力されたカメラ出力画像を取込む画像取込手段と、この画像取込手段によって取り込まれたカメラ出力画像に対して切出開始位置を設定する切出開始位置設定手段と、この切出開始位置設定手段で設定された切出開始位置を起点とする指定された切出画像幅及び切出画像高さで示される切出画像サイズの画像を前記カメラ出力画像から切出す画像切出手段と、この画像切出手段によって切り出された画像の特徴量を検出する特徴検出手段と、この特徴検出手段によって検出された特徴量の重心を統計的に算出する特徴検出位置統計処理手段と、を備え、前記切出開始位置設定手段は、前記特徴検出手段によって検出された特徴量の位置情報数が第１の設定値を超えるごとに前記切出開始位置を再設定することを特徴とする。

本発明によれば、広角なデジタルカメラよって得られた画像から画像の切出しを行うことができる画像切出装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例１による顔認証システム１００に搭載される画像切出装置（画像切出手段）２０の構成図である。

顔認証システム１００は、デジタルカメラ１０、画像切出装置２０及び顔認証部（図示しない）で構成される。

被写体の画像を撮像するためのカメラとしてのデジタルカメラ１０は、カメラレンズ１０ａ及びカメラ本体１０ｂを有して構成される。カメラレンズ１０ａには、顔認証システム１００に要求される被写体（人物）の検知範囲Ｌを撮像可能な画角θを有する広角レンズが使用される。

カメラ本体１０ｂは、カメラレンズ１０ａを通して結像された画像がカメラリンク規格で出力される。このカメラリンク規格の出力は、接続された画像切出装置２０に送信される。

画像切出装置２０は、画像切出部２１、画像処理部２２、特徴検出位置統計処理部２３、及びこれらを制御する制御部２４で構成される。

画像切出部２１は、指定された切出開始位置、切出画像幅Ｗ及び切出画像高さＨに基づいてデジタルカメラ１０から送出された画像を取り込んだ後その一部を切出す。なお、切出開始位置の算出方法は後述する。

切出画像幅Ｗ及び切出画像高さＨは、顔認証に必要とされる画像サイズによって一義的に設定される。

画像処理部２２は、特徴検出手段として、画像切出部２１によって切出された画像に対し、顔位置検出、目や鼻などの顔特徴検出及びこれらのマッチング処理を行う。この処理の結果検出された特徴検出位置は、特徴検出位置統計処理部（特徴検出位置統計処理手段）２３に送られる。

特徴検出位置統計処理部２３は、画像処理部２２で算出した特徴検出位置から画像の切出開始位置を算出する。

図２は、図１に示す画像切出装置２０の処理フローチャートである。図３は、デジタルカメラ１０から出力されるカメラ出力画像及び切出画像の一例である。なお、ここでは説明を簡略化するため、少ない画素数を用いて説明する。

なお、上記特徴検出位置、取出し開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）及び後述する重心などの位置は、画像幅方向をｘ座標に対応させ、画像高さ方向をｙ座標に対応させた直交座標（ｘ、ｙ）で表現することができ、以下、その表現を用いて説明する。

画像切出部２１は、デジタルカメラ１０から出力されたカメラ出力画像を取込む（Ｓ１）。

取込んだカメラ出力画像に対して切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）、切出画像幅Ｗ及び切出画像高さＨを設定して切出し範囲を設定する（Ｓ２）。

次に、設定された切出し範囲の画像を切出し（Ｓ３）、処理を画像処理部２２に移行する。

画像処理部２２は、切出された画像に対して顔位置の検出、目や鼻などの顔特徴検出及びマッチング処理を行い、特徴となる部位の特徴検出位置を設定し（Ｓ４）、当該特徴検出位置に基づく切出画像を出力すると共に、特徴検出位置統計処理部２３に移行する。

特徴検出位置統計処理部２３は、特徴検出位置の統計処理を行う（Ｓ５）。この統計処理の結果、切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の変更が必要な場合は（Ｓ６のＹｅｓ）、ステップＳ２に戻り、新たな切出開始位置に基づく画像切出しを行う。当然ながら、切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の変更が必要ない場合は（Ｓ６のＮｏ）、処理を終了し、切出した画像を出力する（Ｓ７）と共にデジタルカメラ１０からの次の画像（カメラ出力画像）を待つ。

図３は、デジタルカメラ１０から出力されるカメラ出力画像及び切出画像を示す。図示した例は、左上座標を基点（０、０）としたときの切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）＝(１、１)、切出開始幅Ｗ＝３及び切出画像高さＨ＝２の場合を示す。この場合は図に示す斜線で囲まれた部分の画像が切出された画像となる。

図４は、特徴検出位置統計処理部２３の統計処理動作を説明する図である。図示した例は、画像処理部２２で検出した特徴量の特徴検出位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を複数の被写体から検出した場合の分布を示す。

顔認証の場合の特徴量としては、例えば、鼻、目などの位置及びその間隔などを用いることができる。図示した例は、鼻位置を示す一例である。以下、図示した一例の場合の切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の算出方法を説明する。

複数の被写体から検出された特徴検出位置（Ｐｘ、Ｐｙ）の重心（Ｇｘ、Ｇｙ）は、下式（１）を用いて算出される。また、このとき算出された重心（Ｇｘ、Ｇｙ）に基づく切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）は下式（２）を用いて算出される。

上述した例は、特徴検出位置が画像の上方に多くある場合の例で、例えば、身長の高い人が多いときの分布である。この場合、上述した方法によって切出開始位置(Sｘ、Ｓｙ)が算出される。本実施例の場合、切出画像開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）は、取込画像（実線で囲んだ部分）に対して左上にずれた位置になる（破線で囲んだ部分）。このようにして算出された切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）を基に指定された切出画像幅Ｗ及び切出画像高さＨを用いて形成される切出画像サイズが設定される。この設定により、切出画像範囲に入らなかった画像を取り込めるようになる。

なお、上記切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）は毎回設定するのではなく、所定の条件を満たしたときに設定される。この切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の再設定の方法を、図４を参照しながら説明する。

第１の方法は、式（１）に示す重心（Ｇｘ、Ｇｙ）が、被写体の特徴検出位置（Ｐｘ、Ｐｙ）によって漸次変化するため、当該被写体数ｎが更新のための被写体数Ｎ（第１の設定値）を超えるごとに、上式（１）及び（２）に基づいて切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の再設定を行う方法である。この関係を下式（３）に示す。

Ｎ＜ｎ・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
Ｎ：更新のための被写体数（第１の設定値）
ｎ：被写体数
この方法は、被写体数ｎが更新のための被写体数Ｎを超えた場合には、いわゆる重心（Ｇｘ、Ｇｙ）の補正を行う方法であり、特徴検出位置の重心（Ｇｘ、Ｇｙ）の変動が画像中心ｏからの変動許容値Ｓ以内にあることが想定できる場合に有利な方法である。この方法によれば、被写体数ｎが更新のための被写体数Ｎの整数倍を超えるごとに切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の再設定が行われる。

第２の方法は、第１の方法と同様に式（１）に示す重心（Ｇｘ、Ｇｙ）が、被写体の特徴検出位置（Ｐｘ、Ｐｙ）によって漸次変化し、変更前の切出画像の中心ｏから重心（Ｇｘ、Ｇｙ）までの距離Ｄが画像中心ｏからの変動許容値Ｓを超えてずれてしまう場合がある。この距離Ｄが変動許容値Ｓ（第２の設定値）を超えた場合には上式（１）及び（２）に基づいて切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の再設定を行う。この関係を下式（４）に示す。

Ｓ＜Ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
Ｓ：画像中心ｏからの許容変動値（第２の設定値）
Ｄ：変更前の切出画像の中心ｏから重心（Ｇｘ、Ｇｙ）までの距離
この方法は、特徴検出位置が利用環境の変動などがあり、部分的（時間的など）に大きな変動が発生した場合にその重心の変動を検知して補正する方法であるため、そのような利用環境の変動が想定される場合に有利な方法である。

また、切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）の設定方法に係る上述した第１の方法及び第２の方
法を併用して用いることも可能である。この場合は、第１の方法及び第２の方法の有利な効果を利用することが可能になる。

なお、上述した第１の方法又は第２の方法の何れか一方の方法を被写体の利用環境によって選択的に用いることができるのは言うに及ばない。

図５は、図４に示す特徴検出位置統計処理部２３の統計処理動作において、特徴検出位置が画像の下方に多くある場合の一例で、例えば、身長の低い人が多い場合の分布例であり、切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）が変更前の切出開始位置に比べて左下側にずれた位置になる（破線で囲んだ部分）。この場合には、上述した切出開始位置の第１の方法又は第２の方法などにより切出開始位置（Ｓｘ、Ｓｙ）が再設定され、切出画像範囲に入らなかった低身長の画像を取り込めるようになる。

以上述べたように、本発明の画像切出装置によれば、デジタルカメラの取り付け位置及びカメラの視野角を変更することなく画像の切出しを行うことができる画像切出装置を提供することができる。

本発明の実施例１による顔認証システムに搭載される画像切出装置の構成図。 図１に示す画像切出装置の処理フローチャート。 デジタルカメラから出力されるカメラ出力画像及び切出画像。 特徴検出位置統計処理部の統計処理動作を説明する図（その１）。 図４に示す特徴検出位置統計処理部の統計処理動作を説明する図（その２） 従来の顔認証システムの構成図。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１０ａ カメラレンズ
１０ｂ カメラ本体
２０ 画像切出装置
２１ 画像切出部
２２ 画像処理部
２３ 特徴検出位置統計処理部
２４ 制御部

Claims (3)

1. 被写体の画像を撮像するカメラから出力されたカメラ出力画像を取込む画像取込手段と、
   この画像取込手段によって取り込まれたカメラ出力画像に対して切出開始位置を設定する切出開始位置設定手段と、
   この切出開始位置設定手段で設定された切出開始位置を起点とする指定された切出画像幅及び切出画像高さで示される切出画像サイズの画像を前記カメラ出力画像から切出す画像切出手段と、
   この画像切出手段によって切り出された画像の特徴量を検出する特徴検出手段と、
   この特徴検出手段によって検出された特徴量の重心を統計的に算出する特徴検出位置統計処理手段と、
   を備え、
   前記切出開始位置設定手段は、
   前記特徴検出手段によって検出された特徴量の位置情報数が第１の設定値を超えるごとに前記切出開始位置を再設定することを特徴とする画像切出装置。
2. 前記切出開始位置設定手段はまた、
   前記重心と、前記切出開始位置を起点として指定される前記切出画像サイズの画像中心との距離が第２の設定値を越える場合に切出開始位置を再設定することを特徴とする請求項１記載の画像切出装置。
3. 前記重心は、
   前記特徴量の位置情報を、画像幅方向をｘ座標とし、画像高さ方向をｙ座標とする直行座標（ｘ、ｙ）で表現した場合の、複数被写体の当該位置情報に関するｘ座標の平均座標及びｙ座標の平均座標で示される位置とし、
   前記切出開始位置は、
   前記重心のｘ座標に前記切出画像幅を加減算して算出したｘ座標と、当該重心のｙ座標に前記切出画像高さを加減算して算出したｙ座標で示される位置であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像切出装置。

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