JP2017033271A

JP2017033271A - ウェアラブルカメラのユーザー認証方法

Info

Publication number: JP2017033271A
Application number: JP2015152290A
Authority: JP
Inventors: 健宮越; Takeshi Miyakoshi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-02-09

Abstract

【課題】なりすまし認証を排除して、簡単な方法で認証できるウェアラブルカメラのユーザー認証方法を提供する。
【解決手段】エンドシステムとネットワークを介して送受信するウェアラブルカメラ１０は、プロセッサと、メモリと、レンズと、撮像素子と、撮像部と、光源１６と、アンテナとを備えている。装着者Ｓは、鏡Ｍの目に立って認証を開始する。光源１６から発光する所定のパターンからＩＤを取得し、鏡に映った顔を撮像し、顔とウェアラブルカメラ１０の距離Ｄを測定し、プロセッサは、ＩＤから正規のウェアラブルカメラ１０であることを認証し、顔画像から真正のユーザーであることを認証し、距離Ｄから正しい装着位置であることを認証して、ウェアラブルカメラ１０の所定の機能を有効にする。
【選択図】図３

Description

本開示は、ウェアラブルカメラのユーザー認証方法に関する。

近年、カメラを用いて、ユーザーの認証を行う技術が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１の認証方法は、まず、複写機に取り付けられたＣＣＤカメラにより撮像されたユーザーの顔の画像データを複写機の識別番号（ＩＤ）とともに、ＬＡＮを介して、各複写機のＩＤ毎に認証サーバに送信する。次に、ユーザーの顔の特徴量データを予め登録している認証サーバで、送信されてきたユーザーの顔面データと複写機のＩＤに対応して登録されている顔面データの中から検索する。そして、その検索結果を複写機に通知する。以上の方法により、複写機の操作性を阻害することなく、迅速に認証処理を行うことができることが開示されている。

特開２００２−１３２７３３号公報

本開示は、ウェアラブルカメラを用いて認証を行う際に、認証精度を向上させることを目的とする。

本開示は、ウェアラブルカメラの装着者が、当該ウェアラブルカメラを使用すべき真正のユーザーである否かを認証するウェアラブルカメラのユーザー認証方法であって、前記ウェアラブルカメラは、撮像素子と光源とプロセッサを有し、前記プロセッサは、前記撮像素子が前記真正のユーザーの顔を撮像したことを認証する顔認証と、前記光源を所定のパターンで発光させ、前記撮像素子が前記所定のパターンの発光を撮像したことを認証する光認証と、を所定の時間内に実行する。

本開示によれば、単に顔認証のみならず、顔認証と光認証を行うことにより、より認証精度が向上した認証を行うことができる。

本実施形態に係るウェアラブルカメラを使用するウェアラブルカメラシステムの一例を示す模式図。本実施形態に係るウェアラブルカメラの一例を示すブロック図。本実施形態に係るウェアラブルカメラの装着状態および認証の一例を示す概念図。本実施形態に係るウェアラブルカメラの認証方法の一例を示すフローチャート図。図４に続くフローチャート図。図５に続くフローチャート図。図６のフローチャート図に基づく顔認証の検索方法の一例を示す模式図。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係るウェアラブルカメラのユーザー認証方法を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

図１は、ウェアラブルカメラ１０を使用するウェアラブルカメラシステム１の全体像の一例を示す模式図である。

ウェアラブルカメラシステム１は、ウェアラブルカメラ（ＷＣＡＭ：Wearable CAMera）１０と、アクセスポイント（ＡＰ）２と、ネットワーク３と、エンドシステム４とを有している。ウェアラブルカメラ１０は装着者（ユーザー）Ｓに装着され、現場での映像の撮像、記憶などを行い、通信の中継を行うアクセスポイント２と、アクセスポイント２に対してデータの送受信を行うネットワーク３とを介して（以下単にネットワーク３を介してとも表現する）エンドシステム４と情報の送受信を行う。

ネットワーク３は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）など有線ネットワークであってもよいし、または、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）を用いたＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）などの無線ネットワーク、あるいは、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocolなどの通信プロトコルを用いたインターネット（Internet）であってもよいが、上記に限られない。

エンドシステム４は、組織内の管理部門等に設置されるサーバーであり、ウェアラブルカメラ１０の使用管理や、ウェアラブルカメラ１０から送られてくる現場の映像の表示や処理等を行う。

本実施形態のウェアラブルカメラ１０は、図示しない固定金具等で頭部に装着されているが、肩や胸付近に装着してもよく、本実施形態では、緊急時、災害時、保安、安全交通、工場等の現場で利用される商用のウェアラブルカメラ１０を対象としている。また、装着者Ｓは、警察官、消防官、ビル等の管理者や警備員、工場や工事の現場の作業者や監督者、等である。ウェアラブルカメラシステム１は、ネットワーク３を介してウェアラブルカメラ１０とエンドシステム４間の送受信を行い、エンドシステム４の管理下で、装着者Ｓの認識、管理、ウェアラブルカメラ１０の動作の有効化やエンドシステム４へのアクセスの許可等を行う。

図２のブロック図を用いてウェアラブルカメラ１０の構成を説明する。

ウェアラブルカメラ１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、レンズ１３と、撮像素子１４と、撮像部１５と、光源１６と、アンテナ１７とを備えている。また、撮像部１５とメモリ１２とは映像入力インタフェース１８を介して映像のデータ変換を行い、光源１６の点滅を含めた点消灯は、プロセッサ１１の指令により動作する光源制御部１９の制御により実行される。ウェアラブルカメラ１０とエンドシステム４との送受信はアンテナ１７を介して行う。無線通信インタフェース２０でウェアラブルカメラ１０とエンドシステム４との送受信に関する通信の手順や形式を定める。

プロセッサ１１は、ウェアラブルカメラ１０の全体を制御する中央処理装置であり、プログラムの実行、処理も行う。メモリ１２は、撮像部１５から送られてきた撮影画像等を記憶し、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記録媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリなどである。撮像素子１４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などからなり、レンズ１３を介して取得された映像をデータ変換して撮像部１５に送る。

レンズ１３を通して入射した光を撮像素子１４で捉えて撮像部１５に送り、映像入力インタフェース１８を介して画像データをメモリ１２上に展開し、プロセッサ１１の処理によって映像符号化（圧縮）する。そして、符号化された映像データは、無線通信インタフェース２０を介してネットワーク３に送出し、エンドシステム４に送られ、エンドシステム４の表示部に表示される。光源１６は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が用いられ、可視光による撮影時の被写体の補助光源や顔認証時のＩＤ（Identification）送信に利用される。

次に、図３〜図７を用いて顔認証の実施形態の一例を説明する。

図３に示されるように、ウェアラブルカメラ１０を装着した装着者Ｓは、鏡Ｍの前に立ってユーザーＳの顔とウェアラブルカメラ１０を鏡に写す。光源１６から発光される所定のパターンを備えた信号であるＩＤと、ウェアラブルカメラ１０で撮像された装着者Ｓの顔写真に関する情報と、ウェアラブルカメラ１０が装着されている距離Ｄとをエンドシステム４に送信する。エンドシステム４は、送信されたデータを認証処理し、正規のウェアラブルカメラ１０であり、認可された真正のユーザーが装着しており、所定の装着位置にあると判断した場合、ウェアラブルカメラ１０の使用を許可する。

図４〜図６のフローチャートを用いて、顔認証の手順の一例を説明する。

ウェアラブルカメラ１０を装着した装着者Ｓが鏡Ｍの前に立ち、ウェアラブルカメラ１０の電源投入（ステップＳ１）、もしくは図示しない認証開始ボタンの押下（ステップＳ２）等を契機として認証が開始（ステップＳ３）される。どんな事務所にもある鏡Ｍの前で電源投入、認証開始操作をするだけで、装着者Ｓの認証、装着方法の適否を実施することが可能である。

まず、光認証を実行する（ステップＳ４〜Ｓ８）。光源制御部１９でＩＭ（Intensity Modulation）変調させた所定のパターンを光源１６で発光させ、ウェアラブルカメラ１０のＩＤの送出を開始する（ステップＳ４）。次に、プロセッサ１１は、撮像部１５を起動させ（ステップＳ５）、撮像素子１４で鏡Ｍに投影された画像を撮像し、画像内で発光されている所定のパターンを検索し（ステップＳ６）、検索した所定のパターンをＩＭ復調してＩＤを取り出す（ステップＳ７）。

そして、プロセッサ１１は、ウェアラブルカメラ１０のＩＤと所定のパターンから検出されたＩＤとが一致した場合（ステップＳ８がＹｅｓ）、光認証を終了して顔認証を実行する。ＩＤが一致しない場合（ステップＳ８がＮｏ）、ＩＤ検出を再度実行するが、所定時間経過後は光認証を停止する。

光認証でのＩＤの一致の確認は、上述したようにウェアラブルカメラ１０に認証機能を持たせてもよいが、ウェアラブルカメラ１０で取得されたＩＤ信号をエンドシステム４に送信し、エンドシステム４で登録されているＩＤと照合し、正規のＩＤであるかを判定してもよい。正規の光源１６から発光される所定のパターンは、可視光の点滅パターンでも良いし、人の目では認識できない赤外線等の点滅信号（パルス信号）でも良く、ウェアラブルカメラ１０に対するＩＤとして一意に定まるパターンであればよい。

次に、顔認証（ステップＳ９〜Ｓ１２）について説明する。取り出したＩＤと装着者Ｓが装着しているウェアラブルカメラ１０のＩＤと一致したら、プロセッサ１１は、顔認証処理の実行を指令する。まず、撮像素子１４で取得された画像内を検索し（ステップＳ９）、例えば、装着者Ｓの顔領域を特定して顔画像をトリミング等で抽出する。また、プロセッサ１１は、抽出した装着者Ｓの顔画像から顔の特徴量を抽出する（ステップＳ１０）。なお、本実施の形態においては、装着者Ｓの顔画像は鏡Ｍに映された装着者Ｓの顔画像であることが想定される。よって、ステップＳ１０においては顔画像を予め反転（左右反転）させた後に特徴量を抽出するようにしても良い。

また、抽出した顔画像に対して、例えば、顔画像と当該顔画像の抽出元である選択対象画像とを対応付けるためのインデックス情報を付加することもできる。ここで、インデックス情報は、例えば、タグ（tag）形式、または電子透かし（digital watermarking）などを用いて顔画像に付加することができるが、付加する手段は上記に限られない。顔画像に対してインデックス情報が付加されることによって、顔画像と、当該顔画像の抽出元となった選択対象画像とを一意に結びつけることが可能となる。

エンドシステム４に送られてきた装着者Ｓの顔画像の特徴量に基づいて、サーバーに格納されている、例えば真正ユーザーの顔画像データベースの特徴量との比較を行う。比較方法の一例は図７に示されるように、ＩＤに基づき使用しているウェアラブルカメラ１０の真正ユーザーであることを認可された顔データを順次時間方向（ｔ）に比較する。

エンドシステム４との送受信により顔認証の判定を行うことを説明したが、ウェアラブルカメラ１０のメモリ１２に格納された、例えば真正ユーザー顔データベースを基に、顔認証をウェアラブルカメラ１０内で実行してもよい。

装着者Ｓが真正ユーザーと一致したと判定した場合（ステップＳ１２がＹｅｓ）、プロセッサ１１は、顔認証を終了して距離認証（ステップＳ１３〜Ｓ１４）を実行する。距離認証を実施することで、画像中の装着者Ｓが真正のユーザーであるか否かの認証の確からしさを向上させることができる。すなわち、距離認証により所定の距離よりも光源と顔の距離Ｄが大きいと判断される場合は、近傍にいる別の真正ユーザーを認証してしまっている場合や、不正画像で認証してしまっている場合が想定される。本実施形態では、距離認証を実施することにより、上述した不具合の場合に認証を行わないことが出来るので、認証の確からしさを向上させることができる。また、距離認証を行うことで、真正ユーザーが正規のウェアラブルカメラを不正規な位置に装着していた場合、ウェアラブルカメラの使用目的を全うできない恐れがあるため、認証失敗とすることで機能の有効化を行わず、ユーザーに目的に合致した確実な使用を求めることが可能となる。

顔認証時に撮像素子１４で取得された画像（映像）内を検出し、画像内の光源位置と顔の距離Ｄを算出する（ステップＳ１３）。距離Ｄは、方向も含むベクトル値でもよい。ベクトル値であれば、正しい装着方法や位置が同時に確認できる。距離Ｄが予め定められた閾値以下であれば（ステップＳ１４がＹｅｓ）、プロセッサ１１は、ウェアラブルカメラ１０を正しい位置に装着していると判定し、ＩＤを送出している光源１６を消灯させる（ステップＳ１５）。距離Ｄの判定閾値は、ウェアラブルカメラ１０を頭部に装着していることを想定する場合、例えば画像内の顔の幅の２／３とすることで頭部装着を判定できる。

そして、プロセッサ１１は、ウェアラブルカメラ１０の所定の機能を有効にして現場等の撮像を開始すると共に、取得されている映像の符号化（圧縮）を行い（ステップＳ１６）、認証を終了する（ステップＳ１７）。

真正ユーザーとの一致が検出できない場合（ステップＳ１２がＮｏ）、または距離Ｄが閾値以下で無い場合（ステップＳ１４がＮｏ）、プロセッサ１１は、認証開始からの経過時間を算出する。経過時間が閾値より長い場合（ステップＳ１８が閾値超過）、プロセッサ１１は、光源１６を消灯させＩＤ送出を停止し（ステップＳ１９）、撮像部１５を停止して（ステップＳ２０）、ウェアラブルカメラ１０での撮影が実行できないようにする。また、認証開始時間が閾値以下の場合（ステップＳ１８が閾値以下）、顔認証を再度実行する（図５のステップＳ９から）。

光認証、顔認証、距離認証はほぼ同時間内に行われるが、ステップＳ１８においてたとえばステップＳ３からの経過時間として５秒、ステップＳ９からの経過時間として２秒といった認証時間に閾値を設け、所定の時間内に認証を完了することにより、なりすまし認証の抑制を可能としている。また、ウェアラブルカメラ１０で撮像された画像から、光認証、顔認証、距離認証を同時に行えるため、迅速な認証を可能としている。

以上により、本実施形態のウェアラブルカメラ１０のユーザー認証方法は、ウェアラブルカメラ１０の装着者Ｓが、当該ウェアラブルカメラ１０を使用すべき真正のユーザーである否かを認証するウェアラブルカメラ１０のユーザー認証方法であって、ウェアラブルカメラ１０は、撮像素子１４と光源１６とプロセッサ１１を有し、プロセッサ１１は、撮像素子１４が真正のユーザーの顔を撮像したことを認証する顔認証と、光源１６を所定のパターンで発光させ、撮像素子１４が所定のパターンの発光を撮像したことを認証する光認証と、を所定の時間内に実行する、ウェアラブルカメラのユーザー認証方法である。

これにより、単に顔認証のみならず、顔認証と光認証を行うことにより、より認証精度が向上する可能性がある。また、撮像はどこの事務所にもある鏡Ｍの前で行うことができるので、手軽で確実な認証が可能となる。

また、顔認証が、光認証の認証結果に基づいて実行されてもよい。これにより、一つ一つの認証が段階を追って確実に認証ができるため、認証ステップのフィードバックが容易となる。

また、ユーザー認証が、映像内における顔と光源１６との距離Ｄに基づいて判断されてもよい。これにより、近傍の別の装着者Ｓの誤認が解消され、不正画像等の識別が容易となり、さらに認証精度が向上する。

また、プロセッサ１１は、顔認証および光認証が完了するまで、所定の機能を有効にしないようにしてもよい。これにより、認証が完了しない限り、ウェアラブルカメラ１０の使用が不可となるため、なりすまし撮像等が防止可能となる。

また、光源１６が可視光を発光し、光源１６は撮像素子１４が被写体を撮像する際の補助光源としても動作してもよい。これにより、被写体の撮影時のストロボ等として利用している既存の光源１６との併用ができ、安価で構造が簡単なウェアラブルカメラ１０を提供できる。

また、所定のパターンはウェアラブルカメラ１０につき一意に定まるパターンであってもよい。これにより、個々のウェアラブルカメラ１０に対応したそれぞれのＩＤを所定のパターンと比較することができるため、個々のウェアラブルカメラ１０の使用等の管理が容易となる。

以上、図面を参照して本開示に係るウェアラブルカメラのユーザー認証方法の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

本開示のウェアラブルカメラのユーザー認証方法は、認証の高い精度を必要とする緊急時や災害時の現場等で特に好適に使用できる。

１：ウェアラブルカメラシステム
２：アクセスポイント
３：ネットワーク
４：エンドシステム
１０：ウェアラブルカメラ
１１：プロセッサ
１２：メモリ
１３：レンズ
１４：撮像素子
１５：撮像部
１６：光源
１７：アンテナ

Claims

ウェアラブルカメラの装着者が、当該ウェアラブルカメラを使用すべき真正のユーザーである否かを認証するウェアラブルカメラのユーザー認証方法であって、
前記ウェアラブルカメラは、撮像素子と光源とプロセッサを有し、
前記プロセッサは、前記撮像素子が前記真正のユーザーの顔を撮像したことを認証する顔認証と、前記光源を所定のパターンで発光させ、前記撮像素子が前記所定のパターンの発光を撮像したことを認証する光認証と、を所定の時間内に実行する、
ウェアラブルカメラのユーザー認証方法。
請求項１に記載のウェアラブルカメラのユーザー認証方法であって、
前記顔認証が、前記光認証の認証結果に基づいて実行される、
ウェアラブルカメラのユーザー認証方法。
請求項２に記載のウェアラブルカメラのユーザー認証方法であって、
前記プロセッサは、前記撮像素子が取得した映像内における顔と前記光源との距離に基づいて前記真正のユーザーであるか否かを認証する距離認証を更に実行する、
ウェアラブルカメラのユーザー認証方法。
請求項１に記載のウェアラブルカメラのユーザー認証方法であって、
前記プロセッサは、前記顔認証および前記光認証が完了するまで、所定の機能を有効にしない、
ウェアラブルカメラのユーザー認証方法。
請求項１に記載のウェアラブルカメラのユーザー認証方法であって、
前記光源が可視光を発光し、
前記光源は前記撮像素子が被写体を撮像する際の補助光源としても動作する、
ウェアラブルカメラのユーザー認証方法。
請求項１に記載のウェアラブルカメラのユーザー認証方法であって、
前記所定のパターンは前記ウェアラブルカメラにつき一意に定まるパターンである、
ウェアラブルカメラのユーザー認証方法。