JP2011203791A - 2d・3d複合照合装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3D照合顔画像作成部31において、顔M1を撮像したカメラの左画像S1および右画像S2の少なくとも一方から照合対象領域AR1を抽出し、この照合対象領域AR1における顔M1の3次元画像を3D照合顔画像として作成する。2D照合顔画像作成部32において、照合対象領域AR1における顔M1の2次元画像を2D照合顔画像として作成する。先ず、2次元照合部33において、2D照合顔画像と複数の2D登録顔画像との照合を行い、全ての照合結果が不一致であった場合、3次元照合部34において、3D照合顔画像と複数の3D登録顔画像との照合を行う。
【選択図】 図10
Description
この2D・3D複合照合装置において、照合対象物を人間の顔M1とした場合、この顔M1の照合は次のようにして行われる。図2〜図4に制御部20−1がROM20−2に格納されている2D・3D複合照合プログラムに従って実行する照合処理の第1例(実施の形態1)のフローチャートを示す。
利用者は、CCDカメラ10,11の前に立つ。すると、制御部20−1は、CCDカメラ10,11の撮像領域に顔M1が入ったことを認識し、フレームメモリ20−5を介して、CCDカメラ10からの顔M1を捉えた画像S1(図5(a):第1の方向から撮像した画像)を左カメラの画像として取り込み、CCDカメラ11からの顔M1を捉えた画像S2(図5(b):第2の方向から撮像した画像)を右カメラの画像として取り込む(図2:ステップS101)。
そして、制御部20−1は、取り込んだ左カメラの画像S1に対して、分離度フィルタなどの画像処理にて顔検出と瞳検出を行い、顔領域の座標と左右の瞳の座標(2D瞳座標)を求める(ステップS102)。図6(a)にこの時の顔領域の座標(顔領域(左上)、顔領域(右下))の例を示す。図6(b)にこの時の左右の瞳の座標(2D瞳座標(左)、2D瞳座標(右))の例を示す。なお、この例では、左カメラの画像S1に対して顔検出および瞳検出を行っているが、右カメラの画像S2に対して顔検出および瞳検出を行うようにしてもよい。
次に、制御部20−1は、ステップS102で求めた顔領域を照合対象領域AR1とし、左カメラの画像S1と右カメラの画像S2より照合対象領域AR1における顔M1の3次元画像を3D照合顔画像S3(図5(c))として作成する(ステップS103)。なお、この3D照合顔画像S3の作成は、本出願人が既に特許を取得している特許文献2に示された方式(三角測量の原理に基づく方式)によって行う。この方式では、ステレオ画像の対応付けに位相限定相関法を利用しており、高精度に顔の3Dデータ(実測値)を取得することが可能である。
そして、制御部20−1は、ステップS102で求めた2D瞳座標から、3D照合顔画像S3における左右の瞳の座標を3D瞳座標として求める(ステップS104)。図6(c)にこの時の左右の瞳の座標(3D瞳座標(左)、3D瞳座標(右))の例を示す。なお、この3D瞳座標は、3D照合顔画像S3を得る前に、2D瞳座標から3D計測によって即座に求めるようにしてもよい。
そして、制御部20−1は、注目部分の3次元パターンとして標準的な人の瞳の位置および姿勢を基準として配置した基準テンプレートを用い(例えば、特許文献3参照)、ICP(Iterative Closest Point )アルゴリズム(例えば、特許文献4参照)によって、3D照合顔画像S3の位置合わせを行う(ステップS105)。この基準テンプレートの0瞳の位置を基準とした位置合わせを瞳ICPと呼ぶ。
(2)現在の対応関係を基にして、2つの3次元パターンのデータM,M’間の最適な運動パターン(回転R,並進t)を推定する。具体的には、並進tを瞳の3D座標によって求める。また、回転Rに関しては最小二乗法により推定する。
(3)上記(2)で得られたRとtを用いて、M’を座標変換する。
(4)Mと座標変換後のM’に対して、Rとtの変化が十分に小さくなり、収束するまで、上記(1)〜(3)を繰り返す。
次に、制御部20−1は、HD20−4に格納されている2D登録顔画像の数をN1maxとして取得し(図3:ステップS108)、N1(初期値0)をN1=N1+1とし(ステップS109)、N1≦N1maxであること確認のうえ(ステップS110のYES)、HD20−4からN1番目の2D登録顔画像を読み込む(ステップS111)。この場合、HD20−4に格納されている2D登録顔画像を2G1〜2GN1maxとすれば、N1=1番目の2D登録顔画像2G1が読み込まれる。
ステップS113での2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2G1との照合は次のようにして行う。制御部20−1は、2D照合顔画像2G0(図8(a))をm×n個の局所領域2G0(i,j)に分割する(図8(b))。そして、i=1,j=1とし、2D照合顔画像2G0の局所領域2G0(1,1)の画像データをフーリエ変換部20−7へ送り、2次元離散的フーリエ変換を施す。これにより、局所領域2G0(1,1)の画像データは、フーリエ画像データ2F0(1,1)となる。なお、2次元離散的フーリエ変換については、例えば非特許文献1等に説明されているので、ここでの詳しい説明は省略する。
A・B・exp(j(θ−φ))=A・B・cos(θ−φ)+j・A・B・sin(θ−φ) ・・・(1)
として表され、A・exp(jθ)=α1 +jβ1 、B・exp(jφ)=α2 +jβ2 とすると、A=(α1 2+β1 2)1/2,B=(α2 2+β2 2)1/2,θ=tan-1(β1 /α1 ),φ=tan-1(β2 /α2 )となる。この(1)式を計算することにより合成フーリエ画像データを得る。
制御部20−1は、ステップS116において、HD20−4に格納されている3D登録顔画像の数をN2maxとして取得する。そして、N2(初期値0)をN2=N2+1とし(ステップS117)、N2≦N2maxであること確認のうえ(ステップS118のYES)、HD20−4からN2番目の3D登録顔画像を読み込む(ステップS119)。この場合、HD20−4に格納されている3D登録顔画像を3G1〜3GN2maxとすれば、N2=1番目の3D登録顔画像3G1を読み込む。
図12〜図14に制御部20−1がROM20−2に格納されている2D・3D複合照合プログラムに従って実行する照合処理の第2例(実施の形態2)のフローチャートを示す。
この実施の形態2において、制御部20−1は、3D照合顔画像3G0を作成すると、この作成した3D照合顔画像3G0より、瞳間距離、顔長さ、瞳サイズ、カメラから顔までの距離(図1に示すL2(実測値))を求める(ステップS207)。なお、この場合のカメラから顔までの距離L2は、3D瞳座標より計算する。
ステップS211での正面判定は次のようにして行われる。制御部20−1は、絞り込まれた3D登録顔画像の中から最も近い3D登録顔画像を抽出し、この3D登録顔画像と3D照合顔画像3G0との間のX,Y,Z軸方向の姿勢の差Δθ,Δρ,Δψを求め、この姿勢の差Δθ,Δρ,Δψを所定値と比較する。
〔画像サイズの正規化〕
制御部20−1は、ステップS212において、HD20−4から3D照合顔画像3G0を読み出し、この読み出した3D照合顔画像3G0を正面から見た2次元顔画像を2D照合顔画像2G0(図5(e))として取得する。そして、ステップS207で求めたカメラから顔までの距離L2に基づき、2D照合顔画像2G0の画像サイズ(顔画像サイズ)を正規化する(ステップS213)。
次に、制御部20−1は、正規化された2D照合顔画像2G0中の瞳間距離、顔長さ、瞳サイズを求め(ステップS214)、この求めた瞳間距離、顔長さ、瞳サイズに基づいて、HD20−4に格納されている2D登録顔画像を分類し、2D照合顔画像2G0に類似する顔画像群として、HD20−4内の2D登録顔画像を10個程度に絞り込む(ステップS215)。ここで、絞り込まれた2D登録顔画像が1つもない場合には(ステップS216のNO)、直ちに「認証NG」とする(ステップS217)。絞り込まれた2D登録顔画像があれば(ステップS216のYES)、ステップS218へ進む。
制御部20−1は、ステップS218において、ステップS215で絞り込まれた2D登録顔画像の数をN1maxとして取得する。そして、N1(初期値0)をN1=N1+1とし(ステップS219)、N1≦N1maxであること確認のうえ(ステップS220のYES)、HD20−4からN1番目の絞り込まれた2D登録顔画像を読み込む(ステップS221)。この場合、HD20−4に格納されている絞り込まれた2D登録顔画像を2G1〜2GN1maxとすれば、N1=1番目の2D登録顔画像2G1が読み込まれる。
〔姿勢合わせ〕
制御部20−1は、ステップS226において、HD20−4に格納されている3D照合顔画像3G0を読み出し、この読み出した3D照合顔画像3G0の姿勢合わせを行う。
次に、制御部20−1は、ステップS208で絞り込まれた3D登録顔画像の数をN2maxとして取得する(ステップS227)。そして、N2(初期値0)をN2=N2+1とし(ステップS228)、N2≦N2maxであること確認のうえ(ステップS229のYES)、HD20−4からN2番目の絞り込まれた3D登録顔画像を読み込む(ステップS230)。この場合、HD20−4に格納されている絞り込まれた3D登録顔画像を3G1〜3GN2maxとすれば、N2=1番目の3D登録顔画像3G1が読み込まれる。
Claims (8)
- 照合対象物を第1の方向から撮像した画像および第2の方向から撮像した画像の少なくとも一方から照合対象となる領域を抽出し、この照合対象領域における前記照合対象物の3次元画像を3D照合画像として作成する3D照合画像作成手段と、
前記照合対象領域における前記照合対象物の2次元画像を2D照合画像として作成する2D照合画像作成手段と、
この2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像と予め2D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の2次元画像とを各個に照合する2次元照合手段と、
この2次元照合手段による2D照合画像と2D登録画像との照合結果が全て不一致であった場合、前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像と予め3D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の3次元画像とを各個に照合する3次元照合手段と
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 - 請求項1に記載された2D・3D複合照合装置において、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示す情報又は前記2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示すに基づいて、前記記憶されている複数の登録対象物の3次元画像の中から前記3D登録画像として使用する3次元画像を絞り込む3D登録画像絞込手段
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 - 請求項1又は2の何れか1項に記載された2D・3D複合照合装置において、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示す情報又は前記2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示す情報に基づいて、前記記憶されている複数の登録対象物の2次元画像の中から前記2D登録画像として使用する2次元画像を絞り込む2D登録画像絞込手段
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 - 請求項1−3の何れか1項に記載された2D・3D複合照合装置において、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像が正面を向いているか否かを判定し、正面を向いていないと判定した場合、前記3次元照合手段による3D照合画像と3D登録画像との照合を直ちに実行させる正面判定手段
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 - 請求項1−4の何れか1項に記載された2D・3D複合照合装置において、
前記3D照合画像作成手段において得られる前記照合対象領域の実際の大きさを規定する情報を規定情報として取得する規定情報取得手段と、
この規定情報取得手段によって取得された規定情報に基づいて前記2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像の画像サイズを正規化する正規化手段とを備え、
前記2次元照合手段は、
前記正規化手段によって正規化された2D照合画像と2D登録画像との照合を行う
ことを特徴とする2D・3D複合照合装置。 - 照合対象物を第1の方向から撮像した画像および第2の方向から撮像した画像の少なくとも一方から照合対象となる領域を抽出し、この照合対象領域における前記照合対象物の3次元画像を3D照合画像として作成する3D照合画像作成手段と、
前記照合対象領域における前記照合対象物の2次元画像を2D照合画像として作成する2D照合画像作成手段と、
この2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像と予め2D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の2次元画像とを各個に照合する2次元照合手段と、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像と予め3D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の3次元画像とを各個に照合する3次元照合手段と、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像が正面を向いているか否かを判定し、正面を向いていると判定した場合、前記2次元照合手段による2D照合画像と2D登録画像との照合を実行させ、正面を向いていないと判定した場合、前記3次元照合手段による3D照合画像と3D登録画像との照合を実行させる正面判定手段と
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 - 請求項1−6の何れか1項に記載された2D・3D複合照合装置において、
前記2D照合画像作成手段は、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像を正面から見た2次元画像を2D照合画像として作成する
ことを特徴とする2D・3D複合照合装置。 - 請求項1−6の何れか1項に記載された2D・3D複合照合装置において、
前記2D照合画像作成手段は、
前記照合対象物を第1の方向から撮像した画像および第2の方向から撮像した画像の少なくとも一方から抽出された照合対象領域における照合対象物の2次元画像を2D照合画像として作成する
ことを特徴とする2D・3D複合照合装置。
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