JP2014071684A - Face image authentication device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a face image authentication device capable of authentication of a person at high accuracy even when persons with similar faces with one another are registered.SOLUTION: The face authentication device comprises: a storage unit for storing an associated relationship between a registered face information of the registered person and a complementary person; similarity determination means for collating input face information expressing the characteristics of the face included in a face region extracted from an input image respectively with a plurality of registered face information and specifying the registered person of the registered face information which is similar to the input face information among the plurality of registered persons as an authentication candidate person; and identity determination means for determining that the face photographed in the plurality of input images is the face of the registered person based on the candidate number of times that either the registered person or the associated complementary person is specified as the authentication candidate person in a plurality of input images photographed at different times.

Description

本発明は、顔画像に基づいて人物を認証する顔画像認証装置に関する。   The present invention relates to a face image authentication apparatus that authenticates a person based on a face image.

従来、歩行する人物を認証するために、歩行する人物を撮影した画像から人物の顔を含む領域の画像を顔領域画像として抽出し、抽出した顔領域画像と、予め登録された複数の登録人物の顔画像である登録顔画像のそれぞれとの照合スコア即ち類似度を時系列の順に算出する、いわゆるウォークスルー型の顔画像認証装置が開発されている。   Conventionally, in order to authenticate a walking person, an image of an area including a person's face is extracted as a face area image from an image of the walking person, and the extracted face area image and a plurality of registered persons registered in advance A so-called walk-through type face image authentication apparatus has been developed that calculates a collation score, that is, a degree of similarity with each registered face image, which is a face image of a person, in order of time series.

ウォークスルー型の顔画像認証装置は、複数地点又は複数時点で歩行中の人物を撮影した画像から顔領域画像を抽出し、これらの顔領域画像と登録顔画像との類似度を算出する。そして、類似度が一定以上の登録顔画像の人物を、地点又は時点ごとに特定する。さらに、各地点又は各時点における類似度の最大値又は平均値を、特定した人物ごとに算出する。最終的には、このように算出した最大値又は平均値に基づいて人物を認証する(特許文献1)。   The walk-through type face image authentication device extracts face area images from images obtained by photographing a person walking at a plurality of points or time points, and calculates the similarity between these face area images and registered face images. And the person of the registration face image whose similarity is more than a certain level is specified for each point or time point. Further, the maximum value or the average value of the similarity at each point or each time point is calculated for each specified person. Finally, the person is authenticated based on the maximum value or the average value calculated in this way (Patent Document 1).

複数の画像に亘って抽出された同一人物の顔領域画像について登録顔画像に対する類似度を時系列で取得する場合、即ち同一人物についての直近の複数の顔領域画像について類似度を順次取得する場合、いずれの類似度も高くなるのが望ましい。この場合、複数の類似度の最大値又は平均値を用いても、正確な認証結果を得ることができる。   When acquiring similarities to registered face images in time series for face area images of the same person extracted over a plurality of images, that is, sequentially acquiring similarities for a plurality of recent face area images of the same person It is desirable that any similarity is high. In this case, an accurate authentication result can be obtained even if a maximum value or an average value of a plurality of similarities is used.

しかしながら、通行する人物の顔を順次撮影するような状況では、歩行中に自然に生じる表情、顔の向き、照明の当たり具合による陰影等に変動が生じうる。このような変動が生じた場合、本人であっても類似度は低くなる一方で、顔領域画像に写っている顔の人物が本人以外の人物であると判定されるいわゆる「他人の空似」が発生し、本人の類似度より他人の類似度が高くなる可能性がある。これにより他人の受け入れにつながるので、単に複数の類似度の最大値に基づいて判定するのは不適切である。また、複数の類似度の平均値に基づいて判定する場合、複数の類似度の平均値が認証閾値を超えなくなり、本人を正しく判定できないことがある。   However, in a situation where the faces of passing persons are sequentially photographed, variations may occur in facial expressions, face orientations, shadows due to lighting conditions, and the like that occur naturally during walking. When such a change occurs, even if the person is the person, the similarity is low, while the person of the face reflected in the face area image is determined to be a person other than the person, so-called “other's similarity” May occur, and the similarity of others may be higher than the similarity of the principal. This leads to the acceptance of others, and it is inappropriate to simply make a determination based on a plurality of maximum similarity values. In addition, when determining based on the average value of a plurality of similarities, the average value of the plurality of similarities may not exceed the authentication threshold, and the person may not be determined correctly.

そこで、複数回の照合処理の結果に基づいて人物を認証する認証装置が開示されている。この認証装置は、登録人物毎に複数の登録顔画像を記憶し、入力された認証対象者の照合画像について、各登録顔画像との類似度を算出し、類似度が所定順位以内となった登録顔画像が最も多い登録人物をその照合画像についての代表者とする。認証装置は、照合画像が入力される度に同様の処理を実行して代表者を決定し、特定の登録人物が所定回数連続して代表者となった場合、または所定回数以上代表者となった場合、その特定の登録人物を、認証対象者として最も確からしいと判定する(特許文献2)。   Therefore, an authentication device that authenticates a person based on the result of a plurality of collation processes is disclosed. This authentication apparatus stores a plurality of registered face images for each registered person, calculates the similarity with each registered face image for the input verification target person's collation image, and the similarity is within a predetermined rank. The registered person with the largest number of registered face images is set as the representative for the collation image. The authentication device executes a similar process every time a verification image is input to determine a representative, and when a specific registered person becomes a representative for a predetermined number of times or becomes a representative for a predetermined number of times or more. If this is the case, it is determined that the specific registered person is most likely to be an authentication subject (Patent Document 2).

特開2004−118359号公報JP 2004-118359 A 特開2008−59533号公報JP 2008-59533 A

特許文献2に開示された認証装置は、複数回の照合処理の結果に基づいて人物を精度良く認証することができる。しかし、双子のように、相互に顔が非常に類似している人物が登録人物として登録されている場合、各照合画像についての代表者となる登録人物が分散され、特定の登録人物が所定回数連続して代表者とならなかったり、所定回数以上代表者とならない可能性がある。その場合、認証対象者が登録されているにも関わらず、認証失敗となるおそれがある。   The authentication device disclosed in Patent Literature 2 can accurately authenticate a person based on the result of a plurality of collation processes. However, when people with very similar faces, such as twins, are registered as registered persons, the registered persons who are representatives of each matching image are dispersed, and a specific registered person is There is a possibility that you will not be a representative continuously or you will not be a representative more than a predetermined number of times. In that case, there is a possibility that the authentication fails even though the person to be authenticated is registered.

本発明の目的は、相互に顔が類似している人物が登録されている場合でも高精度に人物を認証することができる顔画像認証装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a face image authentication apparatus capable of authenticating a person with high accuracy even when persons having similar faces are registered.

かかる課題を解決するための本発明は、顔画像認証装置を提供する。係る顔画像認証装置は、予め登録された複数の登録人物のそれぞれについて、その登録人物の顔の特徴を表す登録顔情報と、その登録人物と関連する他の登録人物である相補人物との対応関係を記憶する記憶部と、所定の撮影領域を撮影した入力画像を順次取得する画像取得部と、入力画像から人物の顔を含む顔領域を抽出する顔検出手段と、抽出された顔領域に含まれる顔の特徴を表す入力顔情報を複数の登録人物の登録顔情報のそれぞれと照合し、複数の登録人物のうちその入力顔情報と類似する登録顔情報の登録人物を認証候補人物として特定する類似判定手段と、撮影時刻が異なる複数の入力画像において、登録人物またはその登録人物に対応付けられた相補人物の何れかが認証候補人物として特定された候補回数に基づき、その複数の入力画像に写っている顔がその登録人物の顔であると判定する同一性判定手段と、を有する。   The present invention for solving this problem provides a face image authentication apparatus. Such a face image authentication device, for each of a plurality of registered persons registered in advance, the correspondence between registered face information representing the facial features of the registered person and complementary persons that are other registered persons related to the registered person A storage unit that stores the relationship; an image acquisition unit that sequentially acquires an input image obtained by capturing a predetermined shooting region; a face detection unit that extracts a face region including a human face from the input image; and the extracted face region The input face information that represents the facial features included is compared with each of the registered face information of multiple registered persons, and among the multiple registered persons, registered persons with registered face information similar to the input face information are identified as authentication candidate persons. Based on the number of times the registered person or any of the complementary persons associated with the registered person is identified as an authentication candidate person in a plurality of input images with different shooting times. The face displayed in the input image has the same judgment means judges that the face of the registered person, the.

また、本発明に係る顔画像認証装置において、同一性判定手段は、複数の入力画像における、同一の登録人物に関する候補回数、または、その複数の入力画像のフレーム数に対する候補回数の割合が判定基準を満たすとき、その登録人物であると判定することが好ましい。   Further, in the face image authentication device according to the present invention, the identity determination means determines whether the number of candidates for the same registered person in a plurality of input images or the ratio of the number of candidates to the number of frames of the plurality of input images is a criterion. When it satisfies, it is preferable to determine that the person is the registered person.

また、本発明に係る顔画像認証装置において、同一性判定手段は、複数の登録人物のうち、複数の入力画像に対する照合の結果最高の類似度を得た登録人物について、候補回数に基づく判定を行うことが好ましい。   Further, in the face image authentication device according to the present invention, the identity determination means performs determination based on the number of candidates for a registered person who has obtained the highest similarity as a result of matching with respect to a plurality of input images among a plurality of registered persons. Preferably it is done.

また、本発明に係る顔画像認証装置において、操作部と、操作部からの操作に従って登録人物に相補人物を対応付ける設定手段と、をさらに備え、設定手段は、操作部にて指示された複数の登録人物の登録顔情報の類似度が所定の閾値以上である場合に、一方の登録人物に他方の登録人物を相補人物として対応付けることが好ましい。   The face image authentication apparatus according to the present invention further includes an operation unit and a setting unit that associates a complementary person with a registered person according to an operation from the operation unit, and the setting unit includes a plurality of instructions specified by the operation unit. When the degree of similarity of registered face information of a registered person is equal to or greater than a predetermined threshold, it is preferable to associate one registered person with the other registered person as a complementary person.

本発明に係る顔画像認証装置は、相互に顔が類似している人物が登録されている場合でも高精度に人物を認証することができるという効果を奏する。   The face image authentication apparatus according to the present invention has an effect of being able to authenticate a person with high accuracy even when persons having similar faces are registered.

本発明を適用した顔画像認証装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the face image authentication apparatus to which this invention is applied. 顔画像認証装置がオフィスビルの入り口に設置される場合の撮像部の設置例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the installation example of an imaging part in case a face image authentication apparatus is installed in the entrance of an office building. 記憶部に記憶される登録テーブルの模式図である。It is a schematic diagram of the registration table memorize | stored in a memory | storage part. 記憶部に記憶される照合テーブルの模式図である。It is a schematic diagram of the collation table memorize | stored in a memory | storage part. 図4に示す照合テーブルの一部を構成する照合履歴の模式図である。It is a schematic diagram of the collation history which comprises a part of collation table shown in FIG. (a)は、登録人物の登録顔画像の例を示す模式図であり、(b)は、顔領域画像の例を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows the example of the registration face image of a registered person, (b) is a schematic diagram which shows the example of a face area image. 本発明による顔画像認証装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the face image authentication apparatus by this invention. 顔照合手段により実行される、認証処理の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the authentication process performed by a face collation means.

以下、本発明の一実施形態である顔画像認証装置について図を参照しつつ説明する。
本発明を適用した顔画像認証装置は、予め登録された複数の登録人物の顔画像である登録顔画像を記憶しておく。その際、登録人物と関連する他の登録人物(以下、便宜上、相補人物と称する)が存在する場合、その登録人物を相補人物と対応付けておく。相補人物として、例えば双子のように、顔画像認証装置の顔照合処理においてその登録人物に顔が類似していると判断され得る人物が設定される。顔画像認証装置は、歩行する人物を順次撮影した入力画像において追跡された顔画像のそれぞれと、予め記憶された登録顔画像のそれぞれとの類似度を算出する。そして、直近の複数の顔画像に対して算出された類似度の中で最高の類似度が算出された登録顔画像の登録人物が、その直近の複数の顔画像のそれぞれに対して類似度が1位となった回数と、その登録人物の相補人物が、類似度が1位となった回数との総和に基づいて、歩行する人物がその登録人物であるか否かを判定する。このように、顔画像認証装置は、類似度が1位となった回数を登録人物と相補人物とで共有することにより、相互に顔が類似している人物が登録されている場合でも、類似度が1位となる登録人物が分散することを抑制し、高精度に人物を認証することを図る。
Hereinafter, a face image authentication apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The face image authentication apparatus to which the present invention is applied stores registered face images that are face images of a plurality of registered persons registered in advance. At this time, when there is another registered person related to the registered person (hereinafter referred to as a complementary person for convenience), the registered person is associated with the complementary person. As a complementary person, for example, a person who can be determined to have a face similar to the registered person in the face collation processing of the face image authentication apparatus, such as a twin, is set. The face image authentication device calculates the similarity between each of the face images tracked in the input image obtained by sequentially capturing the walking person and each of the registered face images stored in advance. The registered person of the registered face image for which the highest similarity is calculated among the similarities calculated for the most recent face images has a similarity for each of the most recent face images. It is determined whether or not the walking person is the registered person on the basis of the sum of the number of times of becoming the first place and the number of times that the complementary person of the registered person is ranked first. In this way, the face image authentication device can share the number of times that the degree of similarity is the highest between the registered person and the complementary person, so that even if a person whose face is similar to each other is registered, It is possible to suppress the dispersion of registered persons who are ranked first and to authenticate persons with high accuracy.

図1は、本発明を適用した顔画像認証装置10の概略構成を示す図である。図1に示すように、顔画像認証装置10は、撮像部100、出力部200、表示部300、操作部400及び画像処理部500を有する。以下、顔画像認証装置10の各部について詳細に説明する。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a face image authentication apparatus 10 to which the present invention is applied. As illustrated in FIG. 1, the face image authentication device 10 includes an imaging unit 100, an output unit 200, a display unit 300, an operation unit 400, and an image processing unit 500. Hereinafter, each part of the face image authentication device 10 will be described in detail.

撮像部100は、所定の領域を撮影する監視カメラである。以下、撮像部100が撮影する所定の領域を撮影領域と称する。撮像部100は、例えば、2次元に配列され、受光した光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子(例えば、CCDセンサ、C−MOSなど)と、その光電変換素子上に撮影領域の像を結像するための結像光学系を有する。
撮像部100は、撮影領域内を通行する人物の顔を順次撮影できるように設置される。そして撮像部100は、撮影領域を撮影した入力画像を、所定の時間間隔(例えば、200msec)ごとに取得する。撮像部100は、画像処理部500と接続され、取得した入力画像を画像処理部500へ渡す。
The imaging unit 100 is a surveillance camera that captures a predetermined area. Hereinafter, the predetermined area that the imaging unit 100 captures is referred to as an imaging area. The imaging unit 100 is, for example, a two-dimensional array of photoelectric conversion elements (for example, a CCD sensor, a C-MOS, etc.) that outputs an electrical signal corresponding to the amount of received light, and an image of a shooting area on the photoelectric conversion element. An image forming optical system for forming an image.
The imaging unit 100 is installed so that a person's face passing through the imaging area can be sequentially captured. Then, the imaging unit 100 acquires an input image obtained by imaging the imaging area at predetermined time intervals (for example, 200 msec). The imaging unit 100 is connected to the image processing unit 500 and passes the acquired input image to the image processing unit 500.

図2に、顔画像認証装置10がオフィスビルの入り口に設置される場合の撮像部100の設置例を模式的に示す。図2に示すように、例えば、顔画像認証装置10がオフィスビルの入り口253に設置される場合、撮像部100は、入り口253に通じる通路を撮影領域に含むよう、入り口253が設置された壁の上方または天井に、撮影方向をやや下方へ向け、その通路側へ向けた状態で取り付けられる。これにより撮像部100は、入り口253に向かう(進行方向254へ向かう)人物を所定の時間間隔で撮像することができる。なお図2では、撮像部100が、時刻t、t+1、t+2において入り口253に向かう同一の人物250、251、252を順次撮影する様子を示している。   FIG. 2 schematically shows an installation example of the imaging unit 100 when the face image authentication device 10 is installed at the entrance of an office building. As shown in FIG. 2, for example, when the face image authentication device 10 is installed at the entrance 253 of an office building, the imaging unit 100 has a wall in which the entrance 253 is installed so that a shooting area includes a passage leading to the entrance 253. It is attached to the top or ceiling of the camera with the shooting direction slightly downward and toward the passage. As a result, the imaging unit 100 can image a person heading for the entrance 253 (heading in the traveling direction 254) at a predetermined time interval. FIG. 2 shows a state in which the imaging unit 100 sequentially captures the same persons 250, 251, and 252 heading for the entrance 253 at times t, t + 1, and t + 2.

入力画像は、グレースケールまたはカラーの多階調の画像とすることができる。本実施形態では、入力画像を、横1280画素×縦960画素を有し、RGB各色について8ビットの輝度分解能を持つカラー画像とした。ただし、入力画像として、この実施形態以外の解像度及び階調を有するものを使用してもよい。以下、便宜上、最新の入力画像を現フレームと称し、その一つ前の入力画像を前フレームと称する場合がある。   The input image can be a grayscale or color multi-tone image. In this embodiment, the input image is a color image having 1280 pixels wide × 960 pixels vertically and having a luminance resolution of 8 bits for each of the RGB colors. However, an input image having a resolution and gradation other than this embodiment may be used. Hereinafter, for convenience, the latest input image may be referred to as the current frame, and the previous input image may be referred to as the previous frame.

出力部200は、例えば電気錠、又は電気錠を制御する外部機器等に接続する通信インターフェース及びその制御回路を有する。そして出力部200は、画像処理部500から認証成功を示す信号を受け取ると、接続された機器へ、例えば電気錠の解錠を要求する信号を出力する。   The output unit 200 includes a communication interface connected to, for example, an electric lock or an external device that controls the electric lock, and a control circuit thereof. When the output unit 200 receives a signal indicating successful authentication from the image processing unit 500, the output unit 200 outputs a signal requesting, for example, unlocking of the electric lock to the connected device.

表示部300は、画像処理部500と接続され、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどの表示装置を有する。そして表示部300は、画像処理部500から受け取った各種情報等を表示して、管理者へ通知する。   The display unit 300 is connected to the image processing unit 500 and includes a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display. The display unit 300 displays various information received from the image processing unit 500 and notifies the administrator.

操作部400は、キーボード、マウス等の入力デバイスで構成された入力インターフェースであり、管理者からの操作を受け付け、その操作に対応する信号を画像処理部500へ出力する。また、表示部300をタッチパネルディスプレイで構成することにより、表示部300と操作部400を一体化してもよい。   The operation unit 400 is an input interface including input devices such as a keyboard and a mouse, receives an operation from an administrator, and outputs a signal corresponding to the operation to the image processing unit 500. Further, the display unit 300 and the operation unit 400 may be integrated by configuring the display unit 300 with a touch panel display.

画像処理部500は、例えば、いわゆるコンピュータにより構成される。そして画像処理部500は、撮像部100から受け取った入力画像に基づいて人物を認証する。そのために、画像処理部500は、記憶部510及び照合部520を有する。さらに、照合部520は、設定手段521、顔検出手段522、顔追跡手段523及び顔照合手段524を有する。   The image processing unit 500 is configured by, for example, a so-called computer. The image processing unit 500 authenticates the person based on the input image received from the imaging unit 100. For this purpose, the image processing unit 500 includes a storage unit 510 and a collation unit 520. Furthermore, the collation unit 520 includes a setting unit 521, a face detection unit 522, a face tracking unit 523, and a face collation unit 524.

記憶部510は、ROM、RAMなどの半導体メモリ、あるいは磁気記録媒体及びそのアクセス装置若しくは光記録媒体及びそのアクセス装置などを有する。そして記憶部510には、顔画像認証装置10を制御するためのコンピュータプログラム及び各種パラメータなどが予め記憶される。また記憶部510は、照合に使用するための、登録された人物(以降、登録人物と称する)に関する情報を管理するための登録テーブルを記憶する。この登録テーブルの詳細については後述する。また記憶部510は、画像処理により生じた人物に関する情報を管理するための照合テーブルを記憶する。この照合テーブルの詳細については後述する。   The storage unit 510 includes a semiconductor memory such as a ROM and a RAM, or a magnetic recording medium and its access device or an optical recording medium and its access device. The storage unit 510 stores in advance a computer program and various parameters for controlling the face image authentication apparatus 10. Storage unit 510 also stores a registration table for managing information related to registered persons (hereinafter referred to as registered persons) to be used for verification. Details of this registration table will be described later. The storage unit 510 also stores a collation table for managing information about a person generated by image processing. Details of this collation table will be described later.

照合部520の各手段は、マイクロプロセッサ、メモリ、その周辺回路及びそのマイクロプロセッサ上で動作するソフトウェアにより実装される機能モジュールである。あるいは、これらの手段を、ファームウェアにより一体化して構成してもよい。また、これらの手段の一部または全てを、独立した電子回路、ファームウェア、マイクロプロセッサなどで構成してもよい。以下、照合部520の各手段について詳細に説明する。   Each means of the collation unit 520 is a functional module implemented by a microprocessor, a memory, a peripheral circuit thereof, and software operating on the microprocessor. Alternatively, these means may be integrated by firmware. Moreover, you may comprise some or all of these means with an independent electronic circuit, firmware, a microprocessor, etc. Hereinafter, each means of the collation part 520 is demonstrated in detail.

設定手段521は、記憶部510に記憶された登録テーブル内の各情報の登録、更新又は削除の指示を管理者にさせるために必要な画面を表示部300に表示させる。また、設定手段521は、操作部400から受け取った管理者からの操作に対応する信号に応じて記憶部510に記憶された登録テーブル内の各情報を登録、更新又は削除する。   The setting unit 521 causes the display unit 300 to display a screen necessary for the administrator to issue an instruction to register, update, or delete each piece of information in the registration table stored in the storage unit 510. In addition, the setting unit 521 registers, updates, or deletes each piece of information in the registration table stored in the storage unit 510 according to a signal corresponding to the operation from the administrator received from the operation unit 400.

図3に登録テーブルの例を示す。図3に示すように登録テーブル310は、登録人物ごとに管理され、登録人物ID311、登録顔情報312及び相補人物ID313を含む。登録人物ID311は、登録人物を他の登録人物と識別するための識別番号である。
登録顔情報312は、照合に使用するための、登録人物の顔の特徴を表す情報であり、登録人物の顔画像である登録顔画像、及び登録顔画像から抽出されたその登録顔画像に写っている人物の顔特有の特徴量である顔特徴量を含む。なお、登録顔画像及び顔特徴量のうち何れか一方は省略してもよい。顔特徴量は、例えば、登録顔画像における目、鼻、口といった顔の特徴的な部位の位置、形状及びそれら特徴的な部位または皮膚部分のテクスチャ情報とすることができる。さらにテクスチャ情報としては、例えば、各部位の輝度分散値、フラクタル次元、空間周波数分布などを用いることができる。設定手段521は、登録顔画像から顔特徴量を算出するための公知の様々な手法を用いることができる。例えば、設定手段521は、顔画像に対してエッジ抽出処理を行って周辺画素との輝度差が大きいエッジ画素を抽出する。そして設定手段521は、エッジ画素の位置、パターンなどに基づいて求めた特徴量が、目、鼻、口などの部位について予め定められた条件を満たすか否かを調べて各部位の位置を特定することにより、顔上の特徴的な部位の位置を抽出し、顔特徴量とすることができる。
相補人物ID313は、登録人物と関連する他の登録人物である相補人物についての登録人物IDであり、登録人物に相補人物が存在する場合にその相補人物についての登録人物IDが記憶される。相補人物は、双子など、顔画像認証装置10の顔照合処理においてその登録人物に顔が類似していると判断され、区別がつかない可能性がある他の登録人物であり、登録テーブル310に登録済みの登録人物の中から選択されて対応付けられる。
FIG. 3 shows an example of a registration table. As illustrated in FIG. 3, the registration table 310 is managed for each registered person, and includes a registered person ID 311, registered face information 312, and a complementary person ID 313. The registered person ID 311 is an identification number for identifying the registered person from other registered persons.
The registered face information 312 is information representing the facial features of a registered person for use in matching, and is included in the registered face image that is the registered person's face image and the registered face image extracted from the registered face image. A face feature amount which is a feature amount peculiar to the face of a person. Either one of the registered face image and the face feature amount may be omitted. The face feature amount can be, for example, the position and shape of characteristic parts of the face such as eyes, nose, and mouth in the registered face image, and texture information of these characteristic parts or skin parts. Furthermore, as the texture information, for example, the luminance dispersion value, fractal dimension, spatial frequency distribution, and the like of each part can be used. The setting means 521 can use various known methods for calculating a face feature amount from a registered face image. For example, the setting unit 521 performs edge extraction processing on the face image and extracts edge pixels having a large luminance difference from surrounding pixels. The setting unit 521 specifies the position of each part by checking whether or not the feature amount obtained based on the position and pattern of the edge pixel satisfies a predetermined condition for the part such as the eyes, nose, and mouth. By doing so, the position of a characteristic part on the face can be extracted and used as a face feature amount.
The complementary person ID 313 is a registered person ID for a complementary person, which is another registered person related to the registered person, and stores a registered person ID for the complementary person when the registered person has a complementary person. The complementary person is another registered person who is judged to have a similar face to the registered person in the face matching process of the face image authentication apparatus 10 such as a twin and may not be distinguished. The registered person is selected from the registered persons and associated.

顔検出手段522は、撮像部100から入力画像を受け取る度に、受け取った入力画像から人物の顔が写っている領域である顔領域を検出し、顔領域画像を抽出する。
顔領域を検出するために、顔検出手段522は、例えばフレーム間差分処理または背景差分処理を利用して、撮像部100によって取得される複数の入力画像において輝度値の時間的な変化のある変化領域を抽出する。そして顔検出手段522は、抽出した変化領域のうち、その変化領域の大きさ等の特徴量から人物らしいと考えられる変化領域を人物領域として抽出する。そして顔検出手段522は、抽出した人物領域に対してSobelフィルタなどを用いて輝度変化の傾き方向が分かるようにエッジ画素を抽出する。そして顔検出手段522は、抽出したエッジ画素から、所定の大きさをもつ、頭部の輪郭形状を近似した楕円形状のエッジ分布を検出し、そのエッジ分布に囲まれた領域を、顔領域として抽出する。この場合において、顔検出手段522は、例えば、一般化ハフ変換を用いて、楕円形状のエッジ分布を検出することができる。
Each time the face detection unit 522 receives an input image from the imaging unit 100, the face detection unit 522 detects a face area that is an area in which a person's face is captured from the received input image, and extracts a face area image.
In order to detect the face area, the face detection unit 522 uses, for example, an inter-frame difference process or a background difference process, and changes with time in luminance values in a plurality of input images acquired by the imaging unit 100 are performed. Extract regions. Then, the face detection unit 522 extracts, from the extracted change areas, a change area that seems to be a person from a feature amount such as the size of the change area as a person area. Then, the face detection unit 522 extracts edge pixels so that the inclination direction of the luminance change can be understood from the extracted person region using a Sobel filter or the like. Then, the face detection means 522 detects an elliptical edge distribution having a predetermined size and approximating the contour shape of the head from the extracted edge pixels, and uses the area surrounded by the edge distribution as a face area. Extract. In this case, the face detection unit 522 can detect an elliptical edge distribution using, for example, a generalized Hough transform.

あるいは顔検出手段522は、Adaboost識別器を用いて顔領域を検出してもよい。この方法についてはP.Violaと M.Jonesによる論文「Rapid Object Detection Using a Boosted Cascade of Simple Features」(Proc. the IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, vol.1, pp.511-518, 2001)を参照することができる。
そして顔検出手段522は、抽出した顔領域を入力画像から切り出して顔領域画像を作成し、その顔領域画像及び入力画像における顔領域の座標情報を顔追跡手段523に出力する。
Alternatively, the face detection unit 522 may detect a face area using an Adaboost classifier. This method is described in a paper by P. Viola and M. Jones “Rapid Object Detection Using a Boosted Cascade of Simple Features” (Proc. The IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, vol.1, pp.511-518, 2001). ) Can be referred to.
Then, the face detection unit 522 creates a face region image by cutting out the extracted face region from the input image, and outputs the face region image and coordinate information of the face region in the input image to the face tracking unit 523.

顔追跡手段523は、所定の時間間隔で連続して取得される複数の入力画像にわたって顔検出手段522から抽出された顔領域に対して公知のトラッキング技術を利用して追跡処理を行い、同一人物の顔が写っている顔領域同士を対応付けることで顔領域画像を追跡する。
例えば、顔追跡手段523は、現フレームから抽出された顔領域の重心位置と、前フレームから抽出された顔領域の重心位置の距離を求めて、その距離が所定の閾値以下である場合に、その顔領域を同一人物によるものとして対応付ける。なお、人物が撮像部100から離れているときに一定の距離を移動した場合と撮像部100の近くにいるときに同じ距離を移動した場合とでは、その移動の前後において入力画像における顔領域の位置の差は異なる。そのため、例えば所定の閾値を顔領域の大きさとすることにより、撮影領域内の人物の位置にかかわらず、現フレームの顔領域と前フレームの顔領域が同一人物によるものか否かを適切に評価することができる。複数の顔領域が抽出されている場合には、重心位置の距離が最も近い顔領域同士が対応付くか否かを調べる。
The face tracking unit 523 performs a tracking process using a known tracking technique on the face area extracted from the face detection unit 522 over a plurality of input images continuously acquired at a predetermined time interval, and the same person The face area image is tracked by associating face areas in which the face is reflected.
For example, the face tracking unit 523 obtains the distance between the centroid position of the face area extracted from the current frame and the centroid position of the face area extracted from the previous frame, and when the distance is equal to or less than a predetermined threshold, The face area is associated with the same person. Note that when the person moves a certain distance when moving away from the imaging unit 100 and when the person moves the same distance when moving closer to the imaging unit 100, the facial region of the input image before and after the movement The difference in position is different. Therefore, for example, by setting a predetermined threshold as the size of the face area, it is appropriately evaluated whether the face area of the current frame and the face area of the previous frame are from the same person regardless of the position of the person in the shooting area. can do. When a plurality of face areas are extracted, it is checked whether or not face areas with the closest distance between the center of gravity positions are associated with each other.

あるいは、顔追跡手段523は、オプティカルフロー、パーティクルフィルタ等の方法を用いて顔領域の追跡処理を行ってもよい。   Alternatively, the face tracking unit 523 may perform face area tracking processing using a method such as an optical flow or a particle filter.

顔追跡手段523は、新たに顔領域を検出するか、顔領域の対応付けを行うと、記憶部510に格納されている照合テーブルを更新する。図4に照合テーブルの例を示す。図4に示すように照合テーブル410は、追跡中の人物ごとに系列データを管理する。系列データは、照合テーブル410の各行にあらわされるデータの組であり、顔追跡手段523は、系列データのうち、系列ID411、更新時刻412、追跡フラグ413及び追跡位置情報414を更新する。   When the face tracking unit 523 newly detects a face area or associates a face area, the face tracking unit 523 updates the collation table stored in the storage unit 510. FIG. 4 shows an example of the collation table. As shown in FIG. 4, the matching table 410 manages the series data for each person being tracked. The series data is a set of data represented in each row of the collation table 410, and the face tracking unit 523 updates the series ID 411, the update time 412, the tracking flag 413, and the tracking position information 414 in the series data.

図4に示した照合テーブル410において、系列ID411は、追跡中の人物を他の人物と識別するための識別番号であり、人物が撮影領域内に存在している間、つまり顔追跡手段523によって追跡がされている間、同一の識別番号が割り当てられ続ける。系列ID411は、一意に定まるように付与されるものとなる。例えば、顔追跡手段523が追跡を開始した時刻を基に、乱数を発生させればよい。
更新時刻412は、顔検出手段522がその人物について最新の顔領域画像を抽出した時刻を表す。
追跡フラグ413は、その人物に対する追跡が継続しているか否かをあらわすフラグであり、顔追跡手段523がその人物の追跡を開始するとONになり、追跡を終了するとOFFになる。つまり、追跡フラグ413がONのときはその人物は撮影領域内に存在し、追跡フラグ413がOFFのときはその人物が既に認証されて入室したか、又は認証されずに撮影領域から離れたということになる。
追跡位置情報414は、顔領域画像が切り出された入力画像内の顔領域の座標情報及び追跡処理がされた時刻を示す時刻情報である。
In the collation table 410 shown in FIG. 4, the series ID 411 is an identification number for identifying the person being tracked from another person, and while the person exists in the imaging region, that is, by the face tracking means 523. While being tracked, the same identification number continues to be assigned. The series ID 411 is assigned so as to be uniquely determined. For example, a random number may be generated based on the time when the face tracking unit 523 starts tracking.
The update time 412 represents the time when the face detection unit 522 extracted the latest face area image for the person.
The tracking flag 413 is a flag indicating whether or not the tracking of the person is continued. The tracking flag 413 is turned on when the face tracking unit 523 starts tracking the person, and turned off when the tracking is finished. That is, when the tracking flag 413 is ON, the person exists in the shooting area, and when the tracking flag 413 is OFF, the person has already been authenticated and has entered the room, or has left the shooting area without being authenticated. It will be.
The tracking position information 414 is time information indicating the coordinate information of the face area in the input image from which the face area image is cut out and the time when the tracking process is performed.

顔追跡手段523は、着目する現フレームの顔領域について前フレームの顔領域と対応付けることができなかった場合、その現フレームの顔領域には新たに撮影領域内に入ってきた人物が写っているものとして、照合テーブル410にその人物についての系列データを新たに追加し、初期化処理を行う。即ち顔追跡手段523は、その系列データに新たな系列ID411を割り当てるとともに、更新時刻412として現在時刻を記録し、追跡フラグ413をONに設定する。また顔追跡手段523は、追跡位置情報414としてその現フレームの顔領域の座標情報及び現在時刻を記録する。また顔追跡手段523は、認証フラグ416をOFFに設定し、新たに追加した系列データ及びその系列データに対応付けた現フレームの顔領域から作成された顔領域画像を顔照合手段524に出力する。   If the face tracking unit 523 cannot associate the face area of the current frame of interest with the face area of the previous frame, the face area of the current frame includes a person who has newly entered the shooting area. As a matter of fact, series data for the person is newly added to the collation table 410, and initialization processing is performed. That is, the face tracking unit 523 assigns a new sequence ID 411 to the sequence data, records the current time as the update time 412, and sets the tracking flag 413 to ON. The face tracking unit 523 records the coordinate information and the current time of the face area of the current frame as the tracking position information 414. Further, the face tracking unit 523 sets the authentication flag 416 to OFF, and outputs to the face matching unit 524 a face area image created from the newly added series data and the face area of the current frame associated with the series data. .

一方、顔追跡手段523が、着目する現フレームの顔領域について前フレームの顔領域と対応付けることができた場合、その人物についての系列データは、既に照合テーブル410に作成されている。そのため、顔追跡手段523は、照合テーブル410の、対応する系列データの追跡位置情報414にその現フレームの顔領域の座標情報及び現在時刻を追加する更新処理を行う。そして顔追跡手段523は、その系列データ及びその系列データに対応付けた現フレームの顔領域から作成された顔領域画像を顔照合手段524に出力する。   On the other hand, if the face tracking means 523 can associate the face area of the current frame of interest with the face area of the previous frame, the series data for that person has already been created in the matching table 410. Therefore, the face tracking unit 523 performs an update process of adding the coordinate information and the current time of the face area of the current frame to the tracking position information 414 of the corresponding series data in the matching table 410. Then, the face tracking unit 523 outputs the face area image created from the series data and the face area of the current frame associated with the series data to the face matching unit 524.

また、顔追跡手段523は、前フレームの顔領域について、全ての現フレームの顔領域と対応付けられなかったものがある場合、照合テーブル410の、対応する系列データの追跡フラグ413をOFFにして、その人物についての追跡処理を終了する。   Further, the face tracking unit 523 turns off the tracking flag 413 of the corresponding series data in the collation table 410 when there is a face area of the previous frame that is not associated with any face area of the current frame. The tracking process for the person is terminated.

顔照合手段524は、類似度算出手段525、認証候補人物特定手段526、検出度合い算出手段527及び認証判定手段528を有し、入力画像に写っている人物の顔と、登録顔画像に写っている顔とを照合することにより人物を認証する。ここで、類似度算出手段525及び認証候補人物特定手段526は本発明の類似判定手段に対応し、検出度合い算出手段527及び認証判定手段528は本発明の同一性判定手段に対応する。顔照合手段524は、顔追跡手段523から出力された系列データのうち、図4に示した認証フラグ416がOFFとなっている系列データに対応付けられた顔領域画像について照合処理を行い、照合履歴415及び認証フラグ416を更新する。   The face collating unit 524 includes a similarity calculating unit 525, an authentication candidate person specifying unit 526, a detection degree calculating unit 527, and an authentication determining unit 528. The face matching unit 524 includes a person's face shown in the input image and a registered face image. Authenticate a person by matching the face with the person. Here, the similarity calculation unit 525 and the authentication candidate person specifying unit 526 correspond to the similarity determination unit of the present invention, and the detection degree calculation unit 527 and the authentication determination unit 528 correspond to the identity determination unit of the present invention. The face matching unit 524 performs a matching process on the face area image associated with the series data for which the authentication flag 416 illustrated in FIG. 4 is OFF among the series data output from the face tracking unit 523, and performs matching. The history 415 and the authentication flag 416 are updated.

照合履歴415は、各入力画像についての追跡位置情報414に対応するフレーム照合結果420を含む。図5に照合履歴415の例を示す。図5に示すように照合履歴415では、顔追跡手段523によって追跡された顔領域画像ごとにフレーム照合結果420が管理される。
時刻421は、その顔領域画像が取得された時刻である。なお、時刻に代えて、入力画像のフレーム番号としてもよい。
1位人物ID422は、その顔領域画像に写っている顔の特徴を表す顔情報と、記憶部510に記憶された複数の登録顔情報のそれぞれとの類似度(照合スコア)のうち、最高(1位)となった類似度が算出された登録人物の登録人物IDである。
類似度423は、その顔領域画像の顔情報に対して、1位人物ID422について得られた類似度である。
The matching history 415 includes a frame matching result 420 corresponding to the tracking position information 414 for each input image. FIG. 5 shows an example of the matching history 415. As shown in FIG. 5, in the matching history 415, the frame matching result 420 is managed for each face area image tracked by the face tracking unit 523.
Time 421 is the time when the face area image is acquired. Note that the frame number of the input image may be used instead of the time.
The first person ID 422 is the highest of the similarity (matching score) between the face information representing the feature of the face shown in the face area image and each of the plurality of registered face information stored in the storage unit 510 ( This is the registered person ID of the registered person for which the degree of similarity calculated as (first place) is calculated.
The similarity 423 is the similarity obtained for the first person ID 422 with respect to the face information of the face area image.

なお、顔照合手段524は、最新の入力画像から過去に遡った直近のN枚(Nは2以上の整数であり、例えば10)の入力画像から算出された照合履歴415を照合テーブル410に記憶する。あるいは、顔照合手段524は、その人物が追跡されている間、即ち照合テーブル410にその系列データが記憶されている間は、照合履歴415を蓄積し続けてもよい。   The face matching unit 524 stores, in the matching table 410, the matching history 415 calculated from the most recent N images (N is an integer of 2 or more, for example, 10) retroactively from the latest input image. To do. Alternatively, the face matching unit 524 may continue to accumulate the matching history 415 while the person is being tracked, that is, while the series data is stored in the matching table 410.

図4に戻り、認証フラグ416は、その人物に対する認証が成功したか否かを表すフラグである。即ちその人物が登録人物のいずれかであると判定された場合にはONにセットされ、その人物の追跡が始まったばかりの状態のように認証結果が得られていない状態の場合又はその人物が登録人物ではないと判定された場合にはOFFにセットされる。   Returning to FIG. 4, the authentication flag 416 is a flag indicating whether or not the authentication for the person is successful. That is, when it is determined that the person is one of the registered persons, it is set to ON, and when the authentication result is not obtained as in the state where the person has just started tracking, or the person is registered. If it is determined that the person is not a person, it is set to OFF.

類似度算出手段525は、入力画像から検出された顔領域画像についての顔情報と、記憶部510に記憶された登録顔情報のそれぞれとの類似度を算出する。類似度算出手段525は、処理対象の顔領域画像から顔特徴量を抽出し、抽出した顔特徴量と記憶部510に記憶された登録顔画像の顔特徴量との差を正規化した値の逆数を類似度として求める。なお、顔特徴量の抽出方法は、設定手段521が登録顔画像について算出する顔特徴量の算出方法と同様であるため、説明を省略する。
あるいは、類似度算出手段525は、公知の顔照合技術を用いて類似度を算出してもよい。例えば、類似度算出手段525は、顔領域画像と登録顔画像の位置をずらしながら顔領域画像に含まれる各画素と登録顔画像の対応画素の輝度値の差の二乗和を算出し、算出した二乗和のうち最も小さいものを顔領域画像に含まれる画素数で割って正規化した値の逆数を類似度として求める。
The similarity calculation unit 525 calculates the similarity between the face information about the face area image detected from the input image and each of the registered face information stored in the storage unit 510. The similarity calculating unit 525 extracts a face feature amount from the face area image to be processed, and a value obtained by normalizing a difference between the extracted face feature amount and the face feature amount of the registered face image stored in the storage unit 510. The reciprocal is obtained as the similarity. Note that the facial feature amount extraction method is the same as the facial feature amount calculation method calculated by the setting unit 521 for the registered face image, and thus description thereof is omitted.
Alternatively, the similarity calculation unit 525 may calculate the similarity using a known face matching technique. For example, the similarity calculation unit 525 calculates and calculates the sum of squares of the difference between the luminance values of each pixel included in the face area image and the corresponding pixel of the registered face image while shifting the position of the face area image and the registered face image. The reciprocal of the normalized value obtained by dividing the smallest sum of squares by the number of pixels included in the face area image is obtained as the similarity.

認証候補人物特定手段526は、処理対象の顔領域画像についての顔情報と類似する登録顔情報を持つ登録人物を認証候補人物として特定する。ここでは、記憶部510に記憶された登録顔情報のそれぞれとの類似度の中で最高の類似度が第1の閾値以上の場合、その最高の類似度が算出された登録人物を認証候補人物とする。第1の閾値は、ある程度の類似性が認められると判断するための値に設定され、例えば、類似度が0〜1の範囲で算出される場合、0.7に設定することができる。認証候補人物特定手段526は、認証候補人物として特定した登録人物の登録人物IDを、図5に示す照合履歴415の1位人物ID422に記憶し、その類似度を類似度423に記憶する。   The authentication candidate person specifying unit 526 specifies a registered person having registered face information similar to the face information about the face area image to be processed as an authentication candidate person. Here, if the highest similarity among the similarities with each of the registered face information stored in the storage unit 510 is equal to or greater than the first threshold, the registered person whose highest similarity is calculated is the authentication candidate person. And The first threshold is set to a value for determining that a certain degree of similarity is recognized. For example, when the similarity is calculated in the range of 0 to 1, it can be set to 0.7. The authentication candidate person specifying unit 526 stores the registered person ID of the registered person specified as the authentication candidate person in the first person ID 422 of the matching history 415 shown in FIG. 5 and stores the similarity in the similarity 423.

検出度合い算出手段527は、直近N回の照合結果において、ある登録人物またはその登録人物の相補人物が1位人物ID422に設定された回数(候補回数)に基づいて、追跡している人物が、登録人物であるか否か判定する。ここでは、直近のN枚の入力画像から抽出された顔領域画像について算出された全ての類似度の中の最高値、即ち照合履歴415の最新のN個の類似度423の中の最高値が第2の閾値以上の場合、その最高値に対応する1位人物ID422に記憶された登録人物IDを特定する。第2の閾値は、顔領域画像に写っている顔が、登録顔画像に写っている登録人物の顔であるとみなせる下限値に設定され、例えば、類似度が0〜1の範囲で算出される場合、0.85に設定することができる。検出度合い算出手段527は、直近のN枚の顔領域画像について、その特定した登録人物IDに対応する登録人物が認証候補人物として特定された回数、即ちその登録人物IDが最新のN個の1位人物ID422に記録されている数を登録人物についての1位ヒット回数として算出する。
さらに、検出度合い算出手段527は、登録テーブルにおいてその登録人物に相補人物IDが設定されているか否かを判定する。相補人物IDが設定されている場合、直近のN枚の顔領域画像について、その相補人物IDに対応する相補人物が認証候補人物として特定された回数、即ちその相補人物IDが最新のN個の1位人物ID422に記録されている数を相補人物についての1位ヒット回数として算出する。そして、登録人物についての1位ヒット回数に、相補人物についての1位ヒット回数を加算した値を改めて登録人物についての1位ヒット回数(候補回数)とする。
そして、検出度合い算出手段527は、直近の顔領域画像の枚数Nに対する、登録人物についての1位ヒット回数の割合を1位ヒット率とする。
Based on the number of times (candidate count) that a registered person or a complementary person of the registered person is set as the first person ID 422 in the latest N comparison results, the detection degree calculating means 527 It is determined whether or not the person is a registered person. Here, the highest value among all the similarities calculated for the face area images extracted from the most recent N input images, that is, the highest value among the latest N similarities 423 in the matching history 415 is obtained. If it is equal to or greater than the second threshold, the registered person ID stored in the first person ID 422 corresponding to the highest value is specified. The second threshold is set to a lower limit value at which the face shown in the face area image can be regarded as the face of the registered person shown in the registered face image. For example, the second threshold is calculated in the range of 0 to 1 in similarity. Can be set to 0.85. The degree-of-detection calculation means 527 determines the number of times that a registered person corresponding to the specified registered person ID is specified as an authentication candidate person for the latest N face area images, that is, the registered person ID of the latest N 1 The number recorded in the ranked person ID 422 is calculated as the number of first hits for the registered person.
Furthermore, the detection degree calculation means 527 determines whether or not a complementary person ID is set for the registered person in the registration table. When the complementary person ID is set, the number of times that the complementary person corresponding to the complementary person ID is identified as the authentication candidate person for the latest N face area images, that is, the N complementary person IDs are the latest. The number recorded in the first person ID 422 is calculated as the number of first hits for the complementary person. Then, the value obtained by adding the number of first hits for the complementary person to the number of first hits for the registered person is again set as the number of first hits (candidate number) for the registered person.
Then, the detection degree calculation unit 527 sets the ratio of the number of first hits for the registered person to the number N of the latest face area images as the first hit rate.

認証判定手段528は、1位ヒット率が直近のN枚の顔領域画像に写っている顔がその登録人物の顔であるとみなせる条件を満たすか否かを判定する。その条件は、例えば1位ヒット率が認証閾値以上であることである。認証閾値は、顔領域画像に写っている顔がその登録人物の顔であるか否かを判別できる値に設定され、例えば、70%に設定することができる。1位ヒット率が認証閾値以上である場合、認証判定手段528は、顔領域画像に写っている顔がその特定された登録人物の顔であると判定し、撮影領域内を通行する人物がその特定された登録人物であると判定する。そして、照合テーブル410において、その系列データの認証フラグ416をONに設定し、認証成功を示す信号を出力部200に出力する。   The authentication determination unit 528 determines whether or not a condition in which the face shown in the N face area images with the most recent first-rank hit rate is the face of the registered person is satisfied. The condition is, for example, that the first-rank hit rate is equal to or higher than the authentication threshold. The authentication threshold value is set to a value that can determine whether or not the face shown in the face area image is the face of the registered person, and can be set to 70%, for example. When the first-rank hit rate is equal to or higher than the authentication threshold, the authentication determination unit 528 determines that the face shown in the face area image is the face of the specified registered person, and the person who passes through the shooting area It is determined that the registered person is identified. In the collation table 410, the authentication flag 416 of the series data is set to ON, and a signal indicating authentication success is output to the output unit 200.

一方、1位ヒット率が認証閾値以上となる登録人物が検出されない場合、認証判定手段528は、認証失敗としてその系列データの認証フラグ416をOFFのままにする。また、追跡開始直後であり、N枚の入力画像に対する照合履歴415が取得されていない場合にもその系列データの認証フラグ416はOFFのまま維持される。   On the other hand, when a registered person whose first hit rate is equal to or higher than the authentication threshold is not detected, the authentication determination unit 528 leaves the authentication flag 416 of the series data OFF as an authentication failure. In addition, immediately after the start of tracking and when the verification history 415 for N input images has not been acquired, the authentication flag 416 of the series data is kept OFF.

ここで、登録人物についての1位ヒット回数に、相補人物についての1位ヒット回数を加算した値を改めてその登録人物についての1位ヒット回数とすることにより奏される効果を、図5、図6(a)及び図6(b)を用いて説明する。
図6(a)は、登録人物IDがID01である登録人物の登録顔画像601と、その登録人物に顔が非常に類似している、登録人物IDがID04である登録人物の登録顔画像602とを示す。図6(b)は、図5に示した照合履歴415の時刻t1〜t10において、それぞれ抽出された顔領域画像611〜620を示す。
複数の入力画像に亘って抽出された同一人物の顔領域画像において、各顔領域画像の顔情報について算出される類似度の中で、本人の登録顔情報に対する類似度が常に最も高くなるのが望ましい。しかしながら、図6(a)に示すように、相互に顔が類似している人物がそれぞれ登録されている場合、本人の登録顔情報に対する類似度が最高にならず、本人に類似している人物の登録顔情報に対する類似度が1位となってしまう場合がある。
Here, FIG. 5 and FIG. 5 show the effects produced by adding a value obtained by adding the number of first hits for the complementary person to the number of first hits for the registered person to obtain the number of first hits for the registered person. This will be described with reference to 6 (a) and FIG. 6 (b).
FIG. 6A shows a registered face image 601 of a registered person whose registered person ID is ID01, and a registered face image 602 of a registered person whose registered person ID is ID04 whose face is very similar to the registered person. It shows. FIG. 6B shows face area images 611 to 620 extracted at times t1 to t10 of the matching history 415 shown in FIG.
In the face area image of the same person extracted over a plurality of input images, the similarity to the registered face information of the person is always the highest among the similarities calculated for the face information of each face area image. desirable. However, as shown in FIG. 6A, when the persons whose faces are similar to each other are registered, the degree of similarity to the registered face information of the person is not the highest, and the person is similar to the person. In some cases, the degree of similarity with respect to the registered face information becomes first.

図6(b)に示すように、時刻t1、t2、t5、t7、t9及びt10における顔領域画像611、612、615、617、619及び620については、照明、表情、顔の向き等の撮影条件が登録顔画像601の撮影条件と概ね合致している。その結果、これらの顔領域画像の顔情報については、登録顔画像601の登録顔情報との類似度が最高となり、図5に示すように、認証候補人物(1位人物ID422)はID01の登録人物であると判定される。
一方、図6(b)に示すように、時刻t4及びt8における顔領域画像614及び620の撮影条件は、登録顔画像601の撮影条件より登録顔画像602の撮影条件に近い。その結果、これらの顔領域画像の顔情報については、登録顔画像602の登録顔情報との類似度が最高となり、図5に示すように、認証候補人物(1位人物ID422)はID04の登録人物であると判定される。
また、図6(b)に示すように、時刻t3及びt6における顔領域画像613及び616については、顔の向きが正面から大きくずれている。その結果、これらの顔領域画像の顔情報については、登録顔画像601の登録顔情報及び登録顔画像602の登録顔情報との類似度が低くなり、図5に示すように、認証候補人物(1位人物ID422)は、それぞれID01の登録人物でもID04の登録人物でもない、ID07の登録人物、ID05の登録人物であると判定される。
As shown in FIG. 6B, for the face area images 611, 612, 615, 617, 619 and 620 at times t1, t2, t5, t7, t9 and t10, photographing such as illumination, facial expression, face orientation, etc. The conditions generally match the shooting conditions of the registered face image 601. As a result, for the face information of these face area images, the similarity to the registered face information of the registered face image 601 is the highest, and as shown in FIG. 5, the authentication candidate person (first person ID 422) is registered with ID01. It is determined that the person is a person.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, the shooting conditions of the face area images 614 and 620 at times t4 and t8 are closer to the shooting conditions of the registered face image 602 than the shooting conditions of the registered face image 601. As a result, for the face information of these face area images, the similarity to the registered face information of the registered face image 602 is the highest, and the authentication candidate person (first person ID 422) is registered with ID04 as shown in FIG. It is determined that the person is a person.
In addition, as shown in FIG. 6B, the face orientations 613 and 616 at times t3 and t6 are greatly deviated from the front. As a result, the face information of these face area images has a low similarity between the registered face information of the registered face image 601 and the registered face information of the registered face image 602, and as shown in FIG. It is determined that the first person ID 422) is a registered person of ID07 and a registered person of ID05, which is neither a registered person of ID01 nor a registered person of ID04.

図5に示すように、時刻t1〜t10において算出された類似度の中で時刻t5における類似度0.93が最も高く、第2の閾値(0.85)以上である。そのため、検出度合い算出手段527は、時刻t5において認証候補人物として特定されたID01の登録人物について、1位ヒット回数及び1位ヒット率を求める。この例では、1位ヒット回数が、特にID01の登録人物とID04の登録人物に分散された結果、ID01の登録人物の1位ヒット回数は6回となり、1位ヒット率は60%となった。したがって、認証閾値が70%に設定されている場合、1位ヒット率は認証閾値を超えず、撮影領域内を通行する人物は、ID01の登録人物でないと判定される。この場合、認証閾値を低くすれば撮影領域内を通行する人物がID01の登録人物であると判定することができる。しかしながら、顔画像認証では、顔の向き、照明条件等によりいわゆる「他人の空似」が発生し、本人の類似度より他人の類似度が高くなる現象が偶発的に発生しうる。したがって、本人以外の登録人物を誤って受け入れてしまう可能性が高くなるので、単に認証閾値を低くするのは好ましくない。   As shown in FIG. 5, the similarity 0.93 at time t5 is the highest among the similarities calculated at times t1 to t10, which is equal to or greater than the second threshold (0.85). Therefore, the detection degree calculation means 527 obtains the first hit count and the first hit rate for the registered person with ID01 specified as the authentication candidate person at time t5. In this example, the number of first hits is distributed among the registered people with ID01 and the registered people with ID04. As a result, the number of first hits for the registered person with ID01 is six, and the first hit rate is 60%. . Therefore, when the authentication threshold is set to 70%, the first-rank hit rate does not exceed the authentication threshold, and it is determined that the person who passes through the shooting area is not a registered person with ID01. In this case, if the authentication threshold is lowered, it is possible to determine that the person who passes through the imaging region is the registered person of ID01. However, in face image authentication, a so-called “similarity of others” may occur depending on the orientation of the face, lighting conditions, etc., and a phenomenon in which the similarity of others is higher than the similarity of the principal may occur accidentally. Therefore, there is a high possibility that a registered person other than the person will be mistakenly accepted, so it is not preferable to simply lower the authentication threshold.

そこで、ID01の登録人物に顔が類似しているID04の登録人物を相補人物としてID01の登録人物に関連付けて、ID01の登録人物についての1位ヒット回数に、ID04の登録人物についての1位ヒット回数を加算した値を改めてID01の登録人物についての1位ヒット回数とする。これにより、相互に顔が類似している登録人物の間で1位ヒット回数が分散されることが抑制される。ID01の登録人物の1位ヒット回数は8回となり、1位ヒット率は80%となって、1位ヒット率が認証閾値を超えるので、撮影領域内を通行する人物がID01の登録人物であると判定することができる。   Therefore, the registered person of ID04 whose face is similar to the registered person of ID01 is associated with the registered person of ID01 as a complementary person, and the first hit for the registered person of ID04 is added to the number of first hits for the registered person of ID01. The value obtained by adding the number of times is again set as the number of first hits for the registered person of ID01. Thereby, it is suppressed that the number of first hits is distributed among registered persons whose faces are similar to each other. The number of first hits of a registered person with ID01 is 8, and the first hit rate is 80%. Since the first hit rate exceeds the authentication threshold, a person who passes through the shooting area is a registered person with ID01. Can be determined.

以下、図7に示したフローチャートを参照しつつ、本発明による顔画像認証装置10の動作を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、画像処理部500を構成するマイクロプロセッサ上で動作する。なお、以下に説明する処理の実施前に、図4に示す照合テーブル410は空白になるよう初期化される。また、以下に説明する動作は、顔画像認証装置10の電源が投入されたとき、或いは、認証モードが設定されたときに開始される。   The operation of the face image authentication apparatus 10 according to the present invention will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. Note that the operation flow described below operates on the microprocessor constituting the image processing unit 500. Prior to the processing described below, the collation table 410 shown in FIG. 4 is initialized to be blank. The operation described below is started when the face image authentication apparatus 10 is turned on or when the authentication mode is set.

最初に、顔画像認証装置10は、撮像部100により、撮影領域を撮影した入力画像を取得し、画像処理部500の照合部520へ送る(ステップS701)。次に、照合部520の顔検出手段522は、取得された入力画像から、人物の顔が写っている顔領域を抽出し、その顔領域を入力画像から切り出して顔領域画像を作成する(ステップS702)。次に、顔検出手段522は、一つ以上の顔領域が抽出されたか否か判定する(ステップS703)。顔領域が全く抽出されなかった場合、ステップS701へ移行し、顔領域が抽出されるまで順次取得する入力画像に対してステップS701〜S703の処理を繰り返す。一方、一つ以上の顔領域が抽出された場合、顔追跡手段523は、抽出された全ての顔領域を追跡し、照合テーブル410を更新する(ステップS704)。   First, the face image authentication device 10 acquires an input image obtained by capturing an imaged region by the image capturing unit 100, and sends the input image to the collating unit 520 of the image processing unit 500 (step S701). Next, the face detection unit 522 of the collation unit 520 extracts a face area in which a person's face is shown from the acquired input image, and cuts out the face area from the input image to create a face area image (step). S702). Next, the face detection unit 522 determines whether one or more face areas have been extracted (step S703). If no face area is extracted, the process proceeds to step S701, and the processes in steps S701 to S703 are repeated for the input images sequentially acquired until the face area is extracted. On the other hand, when one or more face areas are extracted, the face tracking unit 523 tracks all the extracted face areas and updates the collation table 410 (step S704).

次に、顔照合手段524は、照合テーブル410において、追跡フラグ413がONであり、かつ、認証フラグ416がOFFになっている系列データがあるか否か判定する(ステップS705)。追跡中であり、かつ、認証未完了の追跡対象がない場合、ステップS701へ移行する。一方、追跡中であり、かつ、認証未完了の追跡対象がある場合、顔照合手段524は、その追跡対象の系列データごとに、認証処理を実行する(ステップS706)。認証処理の詳細については後述する。   Next, the face matching unit 524 determines whether there is any series data in which the tracking flag 413 is ON and the authentication flag 416 is OFF in the matching table 410 (step S705). If tracking is in progress and there is no unauthenticated tracking target, the process proceeds to step S701. On the other hand, when there is a tracking target that is being tracked and that has not been authenticated, the face matching unit 524 executes an authentication process for each piece of series data of the tracking target (step S706). Details of the authentication process will be described later.

次に、顔照合手段524は、追跡フラグ413がONであり、かつ、認証フラグ416がOFFになっている系列データのうち、まだ認証処理が実行されていない系列データがあるか否かを判定する(ステップS707)。抽出した顔領域のうちまだ認証処理が実行されていない追跡対象がある場合、顔照合手段524は、ステップS706へ移行し、その系列データについて認証処理を実行する。一方、全ての追跡対象について認証処理が完了すると、ステップS701へ移行し、顔画像認証装置10は、新たな入力画像を取得する。   Next, the face matching unit 524 determines whether there is any series data for which the authentication process has not yet been executed among the series data for which the tracking flag 413 is ON and the authentication flag 416 is OFF. (Step S707). If there is a tracking target that has not yet been subjected to the authentication process in the extracted face area, the face collating unit 524 proceeds to step S706 and executes the authentication process for the series data. On the other hand, when the authentication process is completed for all the tracking targets, the process proceeds to step S701, and the face image authentication apparatus 10 acquires a new input image.

図8は、顔照合手段524により実行される、認証処理の動作を示すフローチャートである。図8に示す認証処理は、図7のステップS710において実行される。   FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the authentication process executed by the face matching unit 524. The authentication process shown in FIG. 8 is executed in step S710 of FIG.

最初に、類似度算出手段525は、系列データに対応する現フレームの顔領域画像に対して顔情報を抽出し、記憶部510に記憶された全ての登録顔情報との類似度を算出する(ステップS801)。認証候補人物特定手段526は、算出した類似度の中で最高の類似度が第1の閾値以上であるか否かを判定し(ステップS802)、最高の類似度が第1の閾値未満である場合、特に処理を行わず、認証処理を終了してステップS707の処理へ移行する。一方、最高の類似度が第1の閾値以上である場合、その最高の類似度が算出された登録人物を認証候補人物として特定して、その登録人物の登録人物IDを照合履歴の1位人物ID422に記憶し、その類似度を類似度423に記憶する(ステップS803)。   First, the similarity calculation unit 525 extracts face information from the face area image of the current frame corresponding to the series data, and calculates the similarity with all registered face information stored in the storage unit 510 ( Step S801). The authentication candidate person specifying unit 526 determines whether or not the highest similarity among the calculated similarities is greater than or equal to the first threshold (step S802), and the highest similarity is less than the first threshold. In this case, no particular process is performed, the authentication process is terminated, and the process proceeds to step S707. On the other hand, if the highest similarity is equal to or higher than the first threshold, the registered person whose highest similarity is calculated is identified as an authentication candidate person, and the registered person ID of the registered person is the first person in the matching history. It memorize | stores in ID422, and memorize | stores the similarity in the similarity 423 (step S803).

次に、検出度合い算出手段527は、照合回数が所定回数N以上であるか否か、即ち系列データに蓄積された照合履歴415のフレーム数がN以上であるか否かを判定する(ステップS804)。検出度合い算出手段527は、照合回数が所定回数N未満である場合、特に処理を行わず、認証処理を終了する。一方、照合回数が所定回数N以上である場合、直近のN枚の入力画像から抽出された顔領域画像について算出された全ての類似度の中の最高値、即ち照合履歴415の最新のN個の類似度423の中の最高値を特定する(ステップS805)。   Next, the detection degree calculation unit 527 determines whether or not the number of collations is a predetermined number N or more, that is, whether or not the number of frames of the collation history 415 accumulated in the series data is N or more (step S804). ). When the number of verifications is less than the predetermined number N, the detection degree calculation unit 527 ends the authentication process without performing any particular process. On the other hand, when the number of collations is equal to or more than the predetermined number N, the highest value among all the similarities calculated for the face area images extracted from the latest N input images, that is, the latest N pieces of collation history 415. The highest value among the similarities 423 is specified (step S805).

次に、検出度合い算出手段527は、特定された類似度423の中の最高値が第2の閾値以上であるか否かを判定する(ステップS806)。検出度合い算出手段527は、特定された最高値が第2の閾値未満である場合、特に処理を行わず、認証処理を終了する。一方、特定された最高値が第2の閾値以上である場合、その最高値に対応する1位人物ID422に記憶された登録人物IDが最新のN個の1位人物ID422に記録されている数をその登録人物IDに対応する登録人物についての1位ヒット回数として算出する(ステップS807)。
次に、検出度合い算出手段527は、登録テーブルにおいて、その登録人物に相補人物IDが設定されているか否かを判定する(ステップS808)。検出度合い算出手段527は、相補人物IDが設定されていない場合、特に処理を行わず、ステップS810へ処理を移行する。一方、相補人物IDが設定されている場合、その相補人物IDが最新のN個の1位人物ID422に記録されている数をその相補人物IDに対応する相補人物についての1位ヒット回数として算出する。そして、登録人物についての1位ヒット回数に、相補人物についての1位ヒット回数を加算した値を改めて登録人物についての補完1位ヒット回数とする(ステップS809)。
次に、検出度合い算出手段527は、算出した1位ヒット回数から判定期間のNフレーム中の1位ヒット率を算出する(ステップS810)。
Next, the detection degree calculation unit 527 determines whether or not the highest value in the specified similarity 423 is greater than or equal to the second threshold (step S806). When the identified maximum value is less than the second threshold value, the detection degree calculation unit 527 ends the authentication process without performing any particular process. On the other hand, if the specified maximum value is equal to or greater than the second threshold, the number of registered person IDs stored in the first person ID 422 corresponding to the highest value is recorded in the latest N first person IDs 422. Is calculated as the number of first hits for the registered person corresponding to the registered person ID (step S807).
Next, the detection degree calculation unit 527 determines whether or not a complementary person ID is set for the registered person in the registration table (step S808). When the complementary person ID is not set, the detection degree calculation unit 527 does not perform any particular process and moves the process to step S810. On the other hand, when the complementary person ID is set, the number of the complementary person ID recorded in the latest N first person IDs 422 is calculated as the number of first hits for the complementary person corresponding to the complementary person ID. To do. Then, a value obtained by adding the number of first hits for the complementary person to the number of first hits for the registered person is again set as the number of complementary first place hits for the registered person (step S809).
Next, the detection degree calculation means 527 calculates the first-rank hit rate in the N frames of the determination period from the calculated first-hit number of times (step S810).

次に、認証判定手段528は、1位ヒット率が認証閾値以上であるか否かを判定する(ステップS811)。認証判定手段528は、1位ヒット率が認証閾値未満である場合、特に処理を行わず、認証処理を終了する。一方、認証判定手段528は、1位ヒット率が認証閾値以上である場合、認証成功を示す信号を出力部200に出力し、認証フラグ416をONに設定し(ステップS812)、認証処理を終了する。   Next, the authentication determination unit 528 determines whether or not the first-rank hit rate is greater than or equal to the authentication threshold (step S811). If the first hit rate is less than the authentication threshold, the authentication determination unit 528 ends the authentication process without performing any particular process. On the other hand, if the first hit rate is equal to or greater than the authentication threshold, the authentication determination unit 528 outputs a signal indicating authentication success to the output unit 200, sets the authentication flag 416 to ON (step S812), and ends the authentication process. To do.

ステップS812で認証成功を示す信号が出力部200に出力された場合、顔照合手段524は、出力部200を介して電気錠を解錠する。これにより認証成功となった人物は、入室することができる。なお、電気錠は、人物の入室が確認できた後にすみやかに、または所定時間経過後に自動的に施錠されるものとする。   When a signal indicating successful authentication is output to the output unit 200 in step S812, the face collating unit 524 unlocks the electric lock via the output unit 200. Thus, a person who has succeeded in authentication can enter the room. It is assumed that the electric lock is automatically locked as soon as the person's entry is confirmed or after a predetermined time has elapsed.

以上説明してきたように、本発明を適用した顔画像認証装置は、登録人物の登録顔情報をその登録人物と顔が類似している相補人物と対応付けて記憶する。そして、直近の複数の顔領域画像に対して認証候補として特定された登録人物の1位ヒット回数に、その登録人物に対応付けられた相補人物の1位ヒット回数を加えた数に基づいて、顔領域画像に写っている顔がその登録人物の顔であるか否かを判定する。これにより、顔画像認証装置は、双子のように相互に顔が類似している人物が登録されている場合でも、類似度が1位となる登録人物が分散することを抑制し、本人棄却を防止することができる。   As described above, the face image authentication apparatus to which the present invention is applied stores registered face information of a registered person in association with a complementary person whose face is similar to that of the registered person. Then, based on the number obtained by adding the number of first hits of the complementary person associated with the registered person to the number of first hits of the registered person identified as an authentication candidate for the most recent face area images, It is determined whether or not the face shown in the face area image is the face of the registered person. As a result, the face image authentication apparatus suppresses the dispersal of registered persons whose similarity is first, even if persons with similar faces such as twins are registered. Can be prevented.

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、顔照合手段は、顔領域画像の画質が照合処理に適したものであるか否か、即ち1位ヒット率の計算に適したものであるか否かを判定し、照合処理に適していないと判定した場合はその画像を照合処理の対象から除外してもよい。例えば、撮像部のレンズとしてオートフォーカスタイプのレンズを使用する場合に、顔照合手段は、顔領域画像の周波数成分を抽出し、周波数成分が所定の値以下である顔領域画像は照合処理に適さない顔領域画像であると判定し、その画像を照合処理の対象から除外する。これにより、ピントが合っていない画像を照合処理の対象から予め除外することができ、顔画像認証装置の認証性能を向上させることができる。なお、照合処理の対象から外したフレームについては、1位ヒット率の算出における母数にも加えない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many changes and modifications can be made. For example, the face matching means determines whether or not the image quality of the face area image is suitable for the matching process, that is, whether the image quality is suitable for the calculation of the first-rank hit rate, and is suitable for the matching process. If it is determined that the image does not exist, the image may be excluded from the target of the collation process. For example, when an autofocus type lens is used as the lens of the imaging unit, the face matching unit extracts the frequency component of the face region image, and the face region image whose frequency component is a predetermined value or less is suitable for the matching process. It is determined that the face area image is not present, and the image is excluded from the target of the matching process. As a result, an out-of-focus image can be excluded in advance from the target of collation processing, and the authentication performance of the face image authentication device can be improved. It should be noted that the frames excluded from the verification processing are not added to the parameters in the calculation of the first hit rate.

また、設定手段は、登録人物と相補人物の対応付けの設定の指示を操作部から受け取った場合、その登録人物についての登録顔情報と相補人物についての登録顔情報との類似度を算出し、類似度が1又は複数回続けて所定の閾値以上である場合に限り、その登録人物の登録顔情報を、相補人物の登録顔情報と対応付けても良い。所定の閾値は、登録人物の顔と相補人物の顔とが区別できないとみなせる下限値に設定される。所定の閾値は、第2の閾値と同程度の値に設定されるのが好ましく、例えば、類似度が0〜1の範囲で算出される場合、0.80〜0.85に設定することができる。これにより、管理者によって相補人物が誤って設定されることを防止できる。さらに、登録人物と区別することが十分に可能な人物が相補人物として設定されることも防止できる。   Further, when the setting unit receives an instruction for setting the association between the registered person and the complementary person from the operation unit, the setting unit calculates the similarity between the registered face information about the registered person and the registered face information about the complementary person, The registered face information of the registered person may be associated with the registered face information of the complementary person only when the similarity is equal to or more than a predetermined threshold value continuously one or more times. The predetermined threshold is set to a lower limit value at which it can be considered that the face of the registered person and the face of the complementary person cannot be distinguished. The predetermined threshold is preferably set to the same value as the second threshold. For example, when the similarity is calculated in the range of 0 to 1, it may be set to 0.80 to 0.85. it can. Thereby, it is possible to prevent the complementary person from being erroneously set by the administrator. Furthermore, it is possible to prevent a person who can be sufficiently distinguished from a registered person from being set as a complementary person.

また、設定手段は、登録人物の登録顔画像の登録の指示を操作部から受け取った場合、その登録顔画像についての登録顔情報と、既に登録されている全ての登録顔情報との類似度を算出してもよい。そして、設定手段は、類似度が所定の閾値以上となる登録済みの登録顔情報が存在する場合、相補人物として設定するか否かを確認する画面を表示部に表示させる。これにより、新たに登録する人物に双子等が存在することを管理者が把握していない場合でも、相補人物の設定漏れが発生することを防止できる。あるいは、設定手段は、類似度が所定の閾値以上となる登録済みの登録顔情報が存在する場合、自動的に相補人物として設定してもよい。これにより、管理者は相補人物を設定する必要がなくなり、利便性を向上させることができる。   In addition, when the setting unit receives an instruction to register the registered face image of the registered person from the operation unit, the setting unit calculates the similarity between the registered face information regarding the registered face image and all the registered face information already registered. It may be calculated. Then, when there is registered registered face information whose similarity is equal to or higher than a predetermined threshold, the setting unit displays a screen for confirming whether to set as a complementary person on the display unit. Thereby, even when the administrator does not know that the newly registered person has twins or the like, it is possible to prevent the setting of the complementary person from being omitted. Alternatively, the setting means may automatically set a complementary person when there is registered registered face information whose similarity is equal to or greater than a predetermined threshold. This eliminates the need for the administrator to set a complementary person and improves convenience.

また、相補人物の設定においては、相互の登録人物が関連付けられていればよく、相補人物の登録人物IDに代えて相補グループIDを用いてもよい。また、3人以上の登録人物の間で相補人物の対応付けを行ってもよい。   In addition, in setting the complementary person, it is only necessary that the registered persons are associated with each other, and the complementary group ID may be used instead of the registered person ID of the complementary person. Moreover, you may associate a complementary person among three or more registered persons.

また、認証判定手段は、1位ヒット率が認証閾値以上であるか否かにより、認証判定をするのではなく、所定期間内の1位ヒット回数が認証閾値以上であるか否かにより、認証判定をしてもよい。
あるいは、認証判定手段は、類似度が1位となった連続数が認証閾値以上であるか否か、即ち特定の登録人物またはその登録人物の相補人物についての類似度が認証閾値以上連続して1位となるか否かにより、認証判定をしてもよい。その場合、顔照合手段が参照する照合履歴は認証閾値の数でよく、顔照合手段は認証閾値の数の分の照合履歴を照合テーブルに記憶しておけばよい。
In addition, the authentication determination means does not perform authentication determination based on whether or not the first hit rate is equal to or higher than the authentication threshold, but does not perform authentication determination based on whether or not the number of first hits within a predetermined period is equal to or higher than the authentication threshold. A determination may be made.
Alternatively, the authentication determination means determines whether or not the number of consecutive successes having the highest degree of similarity is equal to or greater than an authentication threshold, that is, the similarity for a specific registered person or a complementary person of the registered person is continuously equal to or greater than the authentication threshold. The authentication determination may be made depending on whether or not it is ranked first. In that case, the matching history referred to by the face matching means may be the number of authentication thresholds, and the face matching means may store the matching history for the number of authentication thresholds in the matching table.

また、検出度合い算出手段は、直近のN枚の顔領域画像についての類似度の中の最高値が算出された登録人物についてのみ、1位ヒット回数及び1位ヒット率を求めるのではなく、類似度が第2の閾値以上となった複数の登録人物について1位ヒット回数及び1位ヒット率を求め、類似度が高い順に認証する構成としてもよい。   Further, the detection degree calculation means does not calculate the first hit number and the first hit rate only for the registered person for which the highest value of the similarities for the most recent N face area images is calculated, but is similar. A configuration may be adopted in which the number of first hits and the first hit rate are obtained for a plurality of registered persons whose degrees are equal to or greater than the second threshold, and authentication is performed in descending order of similarity.

また、認証判定手段は、類似度が最高値となった登録人物の1位ヒット率が認証閾値以上の場合に通行人物をその登録人物と判定するのではなく、単に1位ヒット率が最も高い登録人物の1位ヒット率が認証閾値以上の場合に通行人物をその登録人物と判定してもよい。さらに、1位ヒット率が最も高い登録人物に関して算出された類似度が第2の閾値以上である場合に通行人物をその登録人物と判定してもよい。これらの場合、相互に相補人物として設定されている登録人物のうち、類似度が最高値となった登録人物が通行人物と判定されるのではなく、1位ヒット率または1位ヒット回数が最高値となった登録人物が最終的に通行人物と判定される。   Further, the authentication determination means does not determine that the passerby is the registered person when the first-rank hit rate of the registered person having the highest similarity is equal to or higher than the authentication threshold, but simply has the highest first-order hit ratio. If the first-person hit rate of the registered person is equal to or higher than the authentication threshold, the passerby may be determined as the registered person. Further, when the similarity calculated for the registered person with the highest first-rank hit rate is equal to or higher than the second threshold, the passerby may be determined as the registered person. In these cases, among the registered persons set as complementary persons, the registered person with the highest similarity is not determined as a passerby, but the first hit rate or first hit number is the highest. The registered person who becomes the value is finally determined to be a passerby.

また、認証判定手段は、類似度の最高値を得た認証候補人物について1位ヒット率に基づいて登録人物であるか否かを判定する構成としたが、他の要素に基づいて認証判定してもよい。例えば、類似度の最高値が算出された登録人物について算出した類似度の平均値から、他の全ての登録人物について算出した類似度の平均値を引いた差を相対スコアとして算出し、相対スコアが最高の登録人物を各フレームの認証候補人物とする、或いは、各フレームの認証候補人物の相対スコアの最高値が閾値以上である場合にその登録人物についての1位ヒット率を判定する。相対スコアとして、全ての登録人物について算出した類似度に対する、類似度の最高値の偏差値を算出してもよい。   In addition, the authentication determination unit is configured to determine whether or not the authentication candidate person who has obtained the highest value of similarity is a registered person based on the first-rank hit rate, but performs authentication determination based on other factors. May be. For example, a difference obtained by subtracting an average value of similarities calculated for all other registered persons from an average value of similarities calculated for the registered person whose highest similarity value has been calculated is calculated as a relative score. The highest registered person is the authentication candidate person of each frame, or when the highest relative score of the authentication candidate person of each frame is equal to or greater than the threshold, the first hit rate for the registered person is determined. As the relative score, the deviation value of the highest value of the similarity with respect to the similarity calculated for all registered persons may be calculated.

10 顔画像認証装置
100 撮像部
200 出力部
300 表示部
400 操作部
500 画像処理部
510 記憶部
520 照合部
521 設定手段
522 顔検出手段
523 顔追跡手段
524 顔照合手段
525 類似度算出手段
526 認証候補人物特定手段
527 検出度合い算出手段
528 認証判定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Face image authentication apparatus 100 Imaging part 200 Output part 300 Display part 400 Operation part 500 Image processing part 510 Memory | storage part 520 Collation part 521 Setting means 522 Face detection means 523 Face tracking means 524 Face collation means 525 Similarity calculation means 526 Authentication candidate Person specifying means 527 Detection degree calculating means 528 Authentication determining means

Claims (4)

予め登録された複数の登録人物のそれぞれについて、当該登録人物の顔の特徴を表す登録顔情報と、当該登録人物と関連する他の登録人物である相補人物との対応関係を記憶する記憶部と、
所定の撮影領域を撮影した入力画像を順次取得する画像取得部と、
前記入力画像から人物の顔を含む顔領域を抽出する顔検出手段と、
前記抽出された顔領域に含まれる顔の特徴を表す入力顔情報を前記複数の登録人物の前記登録顔情報のそれぞれと照合し、前記複数の登録人物のうち当該入力顔情報と類似する登録顔情報の登録人物を認証候補人物として特定する類似判定手段と、
撮影時刻が異なる複数の入力画像において、前記登録人物または当該登録人物に対応付けられた前記相補人物の何れかが前記認証候補人物として特定された候補回数に基づき、当該複数の入力画像に写っている顔が当該登録人物の顔であると判定する同一性判定手段と、
を有することを特徴とした顔画像認証装置。
For each of a plurality of registered persons registered in advance, a storage unit that stores a correspondence relationship between registered face information representing the facial features of the registered person and a complementary person that is another registered person related to the registered person; ,
An image acquisition unit for sequentially acquiring input images obtained by imaging a predetermined imaging region;
Face detection means for extracting a face area including a human face from the input image;
The registered face similar to the input face information among the plurality of registered persons is collated with each of the registered face information of the plurality of registered persons for the input face information representing the facial features included in the extracted face area. Similarity determination means for identifying a registered person of information as an authentication candidate person;
In a plurality of input images having different shooting times, either the registered person or the complementary person associated with the registered person is reflected in the plurality of input images based on the number of candidates specified as the authentication candidate person. Identity determination means for determining that the face is the face of the registered person,
A face image authentication apparatus characterized by comprising:
前記同一性判定手段は、前記複数の入力画像における、同一の登録人物に関する前記候補回数、または、当該複数の入力画像のフレーム数に対する前記候補回数の割合が判定基準を満たすとき、当該登録人物であると判定する、請求項1に記載の顔画像認証装置。   The identity determination unit determines whether the number of candidates for the same registered person in the plurality of input images or the ratio of the number of candidates to the number of frames of the plurality of input images satisfies the determination criterion. The face image authentication device according to claim 1, wherein the face image authentication device is determined to be present. 前記同一性判定手段は、前記複数の登録人物のうち、前記複数の入力画像に対する照合の結果最高の類似度を得た登録人物について、前記候補回数に基づく判定を行う、請求項1又は2に記載の顔画像認証装置。   The identity determination unit performs a determination based on the number of candidates for a registered person who has obtained the highest similarity as a result of matching the plurality of input images among the plurality of registered persons. The face image authentication device described. 操作部と、
前記操作部からの操作に従って前記登録人物に前記相補人物を対応付ける設定手段と、をさらに備え、
前記設定手段は、前記操作部にて指示された複数の前記登録人物の登録顔情報の類似度が所定の閾値以上である場合に、一方の登録人物に他方の登録人物を相補人物として対応付ける、請求項1〜3の何れか一項に記載の顔画像認証装置。
An operation unit;
Setting means for associating the complementary person with the registered person according to an operation from the operation unit;
The setting means associates one registered person with the other registered person as a complementary person when the similarity of the registered face information of the plurality of registered persons instructed by the operation unit is equal to or greater than a predetermined threshold. The face image authentication device according to claim 1.
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