JP2019159372A - Authentication apparatus, authentication system, authentication method, computer program and storage medium - Google Patents

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俊亮 中野
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嘉則 伊藤
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貴久 山本
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Yuji Kaneda
雄司 金田
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敦夫 野本
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Abstract

To provide an authentication apparatus that performs high-accuracy determination by preventing impersonation due to forgery of physical features while reducing burden of a user.SOLUTION: An authentication apparatus 1000 includes an image acquisition unit 1200 for acquiring a picked-up image picking up a user from an imaging apparatus 300, an image record unit 1300 for recording a register image that is an image of a registered user, a collation area determination unit 1400 for determining a collation area for collating a part of the picked-up image and a part of the registered image, and a collation unit 1500 for collating an image in the collation area of the picked-up image and the image in the collation area of the registered image and determining whether a user in the picked-up image is the registered user.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、撮像装置により撮像した画像を用いた認証技術に関する。   The present invention relates to an authentication technique using an image captured by an imaging device.

人物の身体的特徴に基づいて、該身体的特徴を有する人物を判定するバイオメトリクス認証がある。バイオメトリクス認証に用いられる身体的特徴には、歩容、筆跡、声紋等の個人の動作の特徴(行動的特徴)や、顔、虹彩、網膜、指紋、指静脈、掌形等の個人の器官形状の特徴(身体的特徴)等がある。バイオメトリクス認証では、予め登録される身体的特徴と、判定対象となる人物から取得した身体的特徴とを照合して、その類似度を導出する。類似度が所定値以上であれば、判定対象の人物が登録されている人物であると判定され、類似度が所定値未満であれば、判定対象の人物が登録されてないと判定される。   There is biometric authentication that determines a person having a physical feature based on the physical feature of the person. Physical features used for biometric authentication include personal movement features (behavioral features) such as gaits, handwriting, and voiceprints, and personal organs such as faces, irises, retinas, fingerprints, finger veins, and palms. There are shape features (physical features). In biometric authentication, a physical feature registered in advance is compared with a physical feature acquired from a person to be determined, and the degree of similarity is derived. If the similarity is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the person to be determined is a registered person, and if the similarity is less than a predetermined value, it is determined that the person to be determined is not registered.

バイオメトリクス認証の代表的な実施態様に、権限のある人物のみに入室を許可する入退室管理がある。入退室管理では、入室する権限を有する人物を誤って拒否しない、また、入室する権限を有しない人物を誤って許可しない、といった高い判定精度が要求される。高い判定精度を達成するバイオメトリクス認証技術として、虹彩認証技術(特許文献1)、指紋認証技術(特許文献2)、指静脈認証技術(特許文献3)等が広く実用化されている。   A typical embodiment of biometric authentication is entrance / exit management that allows only authorized persons to enter the room. In entrance / exit management, high determination accuracy is required such that a person who has the authority to enter the room is not rejected by mistake, and a person who does not have the authority to enter the room is not erroneously permitted. As biometric authentication technologies that achieve high determination accuracy, iris authentication technology (Patent Literature 1), fingerprint authentication technology (Patent Literature 2), finger vein authentication technology (Patent Literature 3), and the like have been widely put into practical use.

入退室管理では、入室したい人物が、入室する部屋の入口近傍に設置されるセンサに自信の身体的特徴部分(目、指等)を検知させる。認証装置は、センサが検知した身体的特徴と、予め登録されている身体的特徴とを照合して、入室したい人物の入室を許可するか否かを判定する。このような従来の構成では、センサが常に一定の条件で身体的特徴を検知できるように、入室したい人物に所定の動作を強制する。これにより高い判定精度が実現される。   In entrance / exit management, a person who wants to enter a room causes a sensor installed near the entrance of the room to enter the room to detect his / her own physical features (eyes, fingers, etc.). The authentication device collates the physical characteristics detected by the sensor with the physical characteristics registered in advance, and determines whether or not to allow the person who wants to enter the room to enter the room. In such a conventional configuration, a predetermined action is forced on the person who wants to enter the room so that the sensor can always detect the physical characteristics under a certain condition. Thereby, high determination accuracy is realized.

バイオメトリクス認証では、身体的特徴の偽造に対する対策が重要である。第三者が身体的特徴を偽造した場合、その第三者が登録された人物になりすまして認証される可能性がある。指紋認証と虹彩認証の研究分野では、身体的特徴が偽造された場合の研究が報告されている(非特許文献1、2、3)。   In biometric authentication, measures against counterfeiting of physical features are important. If a third party forges a physical feature, the third party may be authenticated as a registered person. In the research fields of fingerprint authentication and iris authentication, studies have been reported in the case where physical features are forged (Non-Patent Documents 1, 2, and 3).

特開2002−259981号公報JP 2002-259981 A 特開2007−117535号公報JP 2007-117535 A 特開2007−156936号公報JP 2007-156936 A

「指紋照合装置は人工指紋を受け入れるか」、山田浩二、松本弘之、松本勉、電子情報通信学会技術研究報告. ISEC, 情報セキュリティvol.100, no.213, pp.159-166, 2000-07-18“Does the fingerprint verification device accept artificial fingerprints?”, Koji Yamada, Hiroyuki Matsumoto, Tsutomu Matsumoto, IEICE Technical Report. ISEC, Information Security vol.100, no.213, pp.159-166, 2000-07 -18 「セキュリティ技術の弱点を発見したらどうしますか?」、松本勉、電子情報通信学会誌 00084(00003), 202-204, 2001-03-01"What do you do when you find weaknesses in security technology?" Tsutomu Matsumoto, IEICE Journal 00084 (00003), 202-204, 2001-03-01 「From the iriscode to the iris: a new vulnerability of irisrecognition systems」: J. Galbally: 2012"From the iriscode to the iris: a new vulnerability of irisrecognition systems": J. Galbally: 2012

バイオメトリクス認証は、高い判定精度を維持しつつ、ユーザの負荷を低減することが望まれている。例えば、上記のような虹彩、指紋、指静脈の認証を用いた入退室管理では、ユーザは、センサに身体的特徴部分を検知させる必要がある。具体的には、ユーザは、入口近傍のセンサに接近して、センサの検知範囲内に身体的特徴部分を移動させる必要がある。ユーザは、このような認証に協力する動作に数十秒の時間を費やすこともある。特に指紋や指静脈認証では、ユーザが手袋をしている場合にこれを外さなければならず、ユーザの負荷となる。   Biometric authentication is desired to reduce the load on the user while maintaining high determination accuracy. For example, in the entrance / exit management using the iris, fingerprint, and finger vein authentication as described above, the user needs to cause the sensor to detect a physical feature. Specifically, the user needs to approach the sensor near the entrance and move the physical feature within the detection range of the sensor. The user may spend tens of seconds on the operation for cooperating with such authentication. In particular, in fingerprint and finger vein authentication, when a user is wearing gloves, it must be removed, which is a burden on the user.

また、顔、虹彩、網膜、指紋、指静脈、掌形等を用いた認証は、身体的特徴に特定の身体の部位を用いる。そのためにこれらの身体的特徴は、基本的には代替がきかないものである。身体的特徴の偽造に対する対策として偽造された身体的特徴を無効にすると、第三者のなりすましを防止することができるが、登録された本来のユーザ自身の認証もできなくなる。特許文献3は、複数の方向から撮影した複数の指紋画像のうちの一つをランダムに認証に用いることで、偽造による認証突破を抑止する方法を提案する。しかし、認証に用いる身体の部位が同じであるために、身体的特徴の偽造に対する本質的な解決法にはならない。   Also, authentication using a face, iris, retina, fingerprint, finger vein, palm shape, etc. uses a specific body part as a physical feature. For this reason, these physical characteristics are fundamentally irreplaceable. Disabling a forged physical feature as a countermeasure against forgery of a physical feature can prevent impersonation of a third party, but also prevents the registered original user himself from being authenticated. Patent Document 3 proposes a method of suppressing authentication breakthrough due to counterfeiting by randomly using one of a plurality of fingerprint images taken from a plurality of directions for authentication. However, because the body parts used for authentication are the same, it is not an essential solution to counterfeiting physical features.

本発明は、このような従来の問題を解決するため、ユーザの負荷を低減しつつ、身体的特徴の偽造によるなりすましを防止して、高精度の判定を行う認証装置を提供することを主たる目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a conventional problem, the present invention mainly provides an authentication device that performs high-accuracy determination by preventing impersonation due to forgery of physical features while reducing the load on the user. And

本発明の認証装置は、人物を撮像した撮像画像を取得する画像取得手段と、登録される人物の画像である登録画像を記録する記録手段と、前記撮像画像の一部と前記登録画像の一部とを照合するための照合領域を決定する照合領域決定手段と、前記撮像画像の照合領域の画像と前記登録画像の照合領域の画像とを照合して、前記撮像画像の人物が登録された人物であるか否かを判定する照合手段と、を備えることを特徴とする。   An authentication apparatus according to the present invention includes an image acquisition unit that acquires a captured image obtained by capturing a person, a recording unit that records a registered image that is an image of a person to be registered, a part of the captured image, and one of the registered images. A collation area determination means for determining a collation area for collating the image and a collation area image of the captured image and a collation area image of the registered image, and a person of the captured image is registered Collating means for judging whether or not the person is a person.

本発明によれば、ユーザの負荷を低減しつつ、身体的特徴の偽造によるなりすましを防止して、高精度の判定を行うことができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, imitation by the forgery of a physical feature can be prevented and a highly accurate determination can be performed, reducing a user's load.

(a)、(b)は、認証システムの構成説明図。(A), (b) is a block diagram of an authentication system. (a)、(b)は、認証システムの設置位置の説明図。(A), (b) is explanatory drawing of the installation position of an authentication system. 認証処理を表すフローチャート。The flowchart showing an authentication process. 照合領域決定処理を表すフローチャート。The flowchart showing collation area | region determination processing. (a)〜(c)は、照合領域決定処理の説明図。(A)-(c) is explanatory drawing of a collation area | region determination process. (a)、(b)は、認証システムの設置位置の説明図。(A), (b) is explanatory drawing of the installation position of an authentication system.

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
本実施形態では、認証装置を入退室管理に用いる例を説明する。ここでは、人物の横顔を撮像した画像を認証処理に用いる。以降、入室を希望する人物を単に「ユーザ」とよび、予め入退室の権限が付与される人物を「登録済みユーザ」とよぶ。
(First embodiment)
In this embodiment, an example in which the authentication device is used for entrance / exit management will be described. Here, an image obtained by capturing a person's profile is used for the authentication process. Hereinafter, a person who wants to enter the room is simply referred to as a “user”, and a person who is given authority to enter and leave the room in advance is referred to as a “registered user”.

(全体構成)
図1は、本実施形態の認証装置を含む認証システムの構成説明図である。図1(a)は、認証システム1のハードウェア構成図である。認証システム1は、認証装置1000、接近検知センサ200、撮像装置300、入力装置400、及び解錠装置500を備える。接近検知センサ200、撮像装置300、入力装置400、及び解錠装置500は、認証装置1000に有線或いは無線により接続される。
(overall structure)
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of an authentication system including an authentication apparatus according to the present embodiment. FIG. 1A is a hardware configuration diagram of the authentication system 1. The authentication system 1 includes an authentication device 1000, an approach detection sensor 200, an imaging device 300, an input device 400, and an unlocking device 500. The proximity detection sensor 200, the imaging device 300, the input device 400, and the unlocking device 500 are connected to the authentication device 1000 by wire or wirelessly.

認証装置1000は、CPU(Central Processing Unit)110、ROM(Read
Only Memory)120、及びRAM(Random Access Memory)130を備えるコンピュータシステムである。認証装置1000は、記憶装置140、入出力インタフェース(I/F)150、入力I/F160、及び出力I/F170を備える。CPU110、ROM120、RAM130、記憶装置140、入出力インタフェース(I/F)150、入力I/F160、及び出力I/F170は、バスを介して相互に通信可能に接続される。
The authentication apparatus 1000 includes a CPU (Central Processing Unit) 110 and a ROM (Read
The computer system includes only memory (RAM) 120 and random access memory (RAM) 130. The authentication device 1000 includes a storage device 140, an input / output interface (I / F) 150, an input I / F 160, and an output I / F 170. The CPU 110, the ROM 120, the RAM 130, the storage device 140, the input / output interface (I / F) 150, the input I / F 160, and the output I / F 170 are connected to be communicable with each other via a bus.

CPU110は、ROM120に格納されるコンピュータプログラムを、RAM130を作業領域に用いて実行することで、認証システム1の動作を制御する。記憶装置140は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の大容量記憶装置である。記憶装置140は、入退室を管理する部屋に入室を許可された登録済みユーザの顔画像等の身体的特徴を記憶する。入出力I/F150は、認証装置1000と、接近検知センサ200及び撮像装置300と、の間のインタフェース制御を行う。入出力I/F150は、CPU110の制御により、接近検知センサ200及び撮像装置300へ動作を制御する制御信号を送信する。入出力I/F150は、接近検知センサ200の検知結果及び撮像装置300による撮像画像を取得してCPU110へ送信する。   The CPU 110 controls the operation of the authentication system 1 by executing a computer program stored in the ROM 120 using the RAM 130 as a work area. The storage device 140 is a mass storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive). The storage device 140 stores physical features such as facial images of registered users who are permitted to enter a room that manages entry / exit. The input / output I / F 150 performs interface control between the authentication device 1000, the proximity detection sensor 200, and the imaging device 300. The input / output I / F 150 transmits a control signal for controlling operations to the proximity detection sensor 200 and the imaging apparatus 300 under the control of the CPU 110. The input / output I / F 150 acquires the detection result of the proximity detection sensor 200 and the image captured by the imaging device 300 and transmits the acquired image to the CPU 110.

接近検知センサ200は、入退室を管理する部屋の入口近傍に設置され、人物(ユーザ)を検知するセンサである。接近検知センサ200は、例えば赤外線センサ等の人感センサである。撮像装置300は、入退室を管理する部屋の入口近傍に、接近検知センサ200よりも入口近くに設置される。撮像装置300は、部屋に接近するユーザを撮像する。   The approach detection sensor 200 is a sensor that is installed in the vicinity of an entrance of a room that manages entry / exit, and detects a person (user). The proximity detection sensor 200 is a human sensor such as an infrared sensor. The imaging apparatus 300 is installed near the entrance of the room that manages the entrance and exit of the room and closer to the entrance than the proximity detection sensor 200. The imaging device 300 images a user approaching the room.

入力I/F160は、認証装置1000と入力装置400との間のインタフェース制御を行う。入力装置400は、キーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインタフェースである。入力装置400は、ユーザの登録時にユーザの個人情報等の入力に用いられる。入力I/F160は、入力装置400から入力されるデータをCPU110へ送信する。出力I/F170は、認証装置1000と解錠装置500との間のインタフェース制御を行う。出力I/F170は、CPU110の制御により、解錠装置500の動作を制御する解錠制御信号を送信する。解錠装置500は、入退室を管理する部屋の入口の施錠の解除を行う。入退室を管理する部屋の入口は、常に施錠された状態である。解錠装置500は、認証装置1000から解錠制御信号を取得したときに入口の施錠を解除する。   The input I / F 160 performs interface control between the authentication device 1000 and the input device 400. The input device 400 is a user interface such as a keyboard, a mouse, and a touch panel. The input device 400 is used for inputting personal information of the user when the user is registered. The input I / F 160 transmits data input from the input device 400 to the CPU 110. The output I / F 170 performs interface control between the authentication device 1000 and the unlocking device 500. The output I / F 170 transmits an unlocking control signal for controlling the operation of the unlocking device 500 under the control of the CPU 110. The unlocking device 500 unlocks the entrance of a room that manages entry / exit. The entrance of the room that manages entry / exit is always locked. When the unlocking device 500 acquires the unlocking control signal from the authentication device 1000, the unlocking device 500 unlocks the entrance.

図1(b)は、認証装置1000の機能ブロック図である。認証装置1000は、接近検知部1100、画像取得部1200、画像記録部1300、照合領域決定部1400、照合部1500、外部出力部1600、及び画像登録部1700として機能する。各機能ブロックは、例えばCPU110が所定のコンピュータプログラムを実行することで実現されるが、少なくとも一部がハードウェアにより実現されてもよい。   FIG. 1B is a functional block diagram of the authentication apparatus 1000. The authentication device 1000 functions as an approach detection unit 1100, an image acquisition unit 1200, an image recording unit 1300, a collation area determination unit 1400, a collation unit 1500, an external output unit 1600, and an image registration unit 1700. Each functional block is realized by, for example, the CPU 110 executing a predetermined computer program, but at least a part may be realized by hardware.

接近検知部1100は、入出力I/F150及びCPU110により実現され、接近検知センサ200から取得する検知結果に応じて、部屋の入口近傍のユーザを検知する。画像取得部1200は、入出力I/F150及びCPU110により実現され、撮像装置300から撮像画像を取得する。画像取得部1200は、接近検知部1100が部屋の入口近傍のユーザを検知した場合に、撮像装置300から撮像画像を取得する。撮像装置300は、常時撮像する構成であってもよいが、本実施形態では、画像取得部1200から撮像画像の要求があるときに高画質の画像を撮像する構成である。画像記録部1300は、記憶装置140により実現され、認証システム1に登録された登録済みユーザの身体的特徴を含む登録データを記録する。本実施形態の画像記録部1300は、入退室の権限のある登録済みユーザの画像(登録画像)を、該登録済みユーザの氏名等の個人情報に紐付けて記録する。   The approach detection unit 1100 is realized by the input / output I / F 150 and the CPU 110, and detects a user near the entrance of the room according to a detection result acquired from the approach detection sensor 200. The image acquisition unit 1200 is realized by the input / output I / F 150 and the CPU 110, and acquires a captured image from the imaging apparatus 300. The image acquisition unit 1200 acquires a captured image from the imaging device 300 when the approach detection unit 1100 detects a user near the entrance of the room. The imaging apparatus 300 may be configured to always capture images, but in the present embodiment, the imaging apparatus 300 is configured to capture a high-quality image when there is a request for a captured image from the image acquisition unit 1200. The image recording unit 1300 is realized by the storage device 140 and records registration data including physical characteristics of a registered user registered in the authentication system 1. The image recording unit 1300 of this embodiment records an image (registered image) of a registered user who has the authority to enter and leave the room in association with personal information such as the name of the registered user.

照合領域決定部1400は、CPU110により実現され、ユーザの認証を行うための照合処理時に、実際に照合を行う撮像画像と登録画像の一部の領域(照合領域)を決定する。照合部1500は、CPU110により実現され、撮像画像及び登録画像のそれぞれの照合領域を照合して、ユーザが登録済みユーザであるか否かを判定する。外部出力部1600は、出力I/F170及びCPU110により実現され、照合の結果、ユーザが登録済みユーザである場合に解錠制御信号を解錠装置500へ送信する。画像登録部1700は、入力I/F160及びCPU110により実現され、入力装置400から登録するユーザについての身体的特徴(登録画像)、個人情報等を取得して、画像記録部1300に登録する。   The collation area determination unit 1400 is realized by the CPU 110, and determines a partial area (collation area) of the captured image and the registered image that are actually collated at the time of collation processing for user authentication. The collation unit 1500 is realized by the CPU 110 and collates the respective collation areas of the captured image and the registered image to determine whether or not the user is a registered user. The external output unit 1600 is realized by the output I / F 170 and the CPU 110, and transmits an unlock control signal to the unlocking device 500 when the user is a registered user as a result of collation. The image registration unit 1700 is realized by the input I / F 160 and the CPU 110, acquires physical characteristics (registered images), personal information, and the like of the user to be registered from the input device 400 and registers them in the image recording unit 1300.

図2は、認証システム1の設置位置の説明図である。図2(a)は、ユーザを水平方向から見た図であり、図2(b)は、ユーザの俯瞰図である。本実施形態では、接近検知センサ200及び撮像装置300が、入退室の管理対象となる部屋の入口2001に通じる通路に設置される。接近検知センサ200は、撮像装置300よりも入口2001から遠い位置に設けられる。そのためにユーザは、入口2001に接近する際に、接近検知センサ200の検知位置2005を通過した後に、撮像装置300の撮像範囲2006を通過する。接近検知センサ200と撮像装置300とは、接近検知センサ200がユーザを検知して撮像装置300が撮像を開始するまでの時間に応じた距離2002だけ離されて配置される。   FIG. 2 is an explanatory diagram of an installation position of the authentication system 1. FIG. 2A is a diagram of the user viewed from the horizontal direction, and FIG. 2B is a bird's-eye view of the user. In the present embodiment, the proximity detection sensor 200 and the imaging device 300 are installed in a passage that leads to an entrance 2001 of a room that is an entry / exit management target. The proximity detection sensor 200 is provided at a position farther from the entrance 2001 than the imaging device 300. Therefore, when the user approaches the entrance 2001, the user passes through the imaging range 2006 of the imaging device 300 after passing through the detection position 2005 of the proximity detection sensor 200. The proximity detection sensor 200 and the imaging device 300 are arranged apart from each other by a distance 2002 corresponding to the time from when the proximity detection sensor 200 detects a user until the imaging device 300 starts imaging.

認証システム1は、ユーザが入口2001を通過するタイミングの前までに、入口2001の施錠が解錠されるように認証処理を行う。そのために撮像装置300は、認証処理から施錠解除までに必要な時間に応じた距離2003だけ入口2001から離れた位置に設けられる。撮像装置300は、ユーザの顔を撮像するために、典型的なユーザの顔の高さに合わせた高さに配置される。なお、撮像装置300は、ユーザが移動する方向に沿って、複数設置されてもよい。撮像装置300を複数設置する場合、入口2001に最も近い撮像装置が、入口2001から距離2003だけ離れた位置に設けられる。撮像装置300を複数設置することで、ユーザが通過する過程で複数回の撮像が可能となるために、認証精度を高くすることができる。通路の幅2004は、撮像装置300がユーザの肌の特徴を撮像可能な距離であればよい。   The authentication system 1 performs authentication processing so that the lock of the entrance 2001 is unlocked before the timing when the user passes the entrance 2001. Therefore, the imaging device 300 is provided at a position away from the entrance 2001 by a distance 2003 corresponding to the time required from the authentication process to unlocking. The imaging device 300 is arranged at a height that matches the height of a typical user's face in order to capture the user's face. Note that a plurality of imaging devices 300 may be installed along the direction in which the user moves. When a plurality of imaging devices 300 are installed, the imaging device closest to the entrance 2001 is provided at a position away from the entrance 2001 by a distance 2003. By installing a plurality of imaging devices 300, it is possible to capture a plurality of times in the process of passing by the user, so that the authentication accuracy can be increased. The width 2004 of the passage may be a distance that allows the imaging apparatus 300 to capture the feature of the user's skin.

(認証処理)
図3は、以上のような構成の認証システム1による認証処理を表すフローチャートである。ここでは、説明を簡便にするために、撮像装置300が撮像した撮像画像にはユーザが一人だけ写るものとする。実際の運用時には、撮像画像に複数のユーザが写ることが考えられるが、その場合、本フローチャートが撮像画像に写るユーザの人数分だけ繰り返し実行される。
(Authentication process)
FIG. 3 is a flowchart showing an authentication process by the authentication system 1 having the above configuration. Here, in order to simplify the description, it is assumed that only one user is captured in the captured image captured by the imaging apparatus 300. In actual operation, a plurality of users may be captured in the captured image. In this case, this flowchart is repeatedly executed for the number of users captured in the captured image.

認証装置1000の接近検知部1100は、接近検知センサ200の検知結果に応じて、ユーザが、入退室管理する部屋の入口2001への通路を通過したことを検知する(S1101)。認証装置1000は、接近検知センサ200によるユーザの検知をトリガとして認証処理を開始する。画像取得部1200は、接近検知部1100がユーザを検知したことに応じて、撮像装置300に撮像させて撮像画像を取得する(S1102)。   The approach detection unit 1100 of the authentication device 1000 detects that the user has passed through the passage to the entrance 2001 of the room to be entered / exited according to the detection result of the approach detection sensor 200 (S1101). The authentication device 1000 starts the authentication process using a user detection by the proximity detection sensor 200 as a trigger. In response to the proximity detection unit 1100 detecting the user, the image acquisition unit 1200 causes the imaging device 300 to capture an image (S1102).

照合領域決定部1400は、画像記録部1300から登録画像を一つ取得する(S1103)。照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像のそれぞれから、照合処理を行う一部の領域(照合領域)を決定する(S1104)。照合部1500は、撮像画像及び登録画像のそれぞれから、決定された照合領域の画像を抽出して照合する(S1105)。認証装置1000は、画像記録部1300に記録されたすべての登録画像と撮像画像との照合処理を、S1103〜S1105の処理を繰り返すことで行う(S1106:N)。   The collation area determination unit 1400 acquires one registered image from the image recording unit 1300 (S1103). The collation area determination unit 1400 determines a partial area (collation area) to be collated from each of the captured image and the registered image (S1104). The collation unit 1500 extracts and collates the image of the determined collation area from each of the captured image and the registered image (S1105). The authentication apparatus 1000 performs collation processing of all registered images and captured images recorded in the image recording unit 1300 by repeating the processing of S1103 to S1105 (S1106: N).

画像記録部1300に記録されたすべての登録画像と撮像画像との照合処理が終了すると(S1106:Y)、照合部1500は、撮像画像と各登録画像との照合結果から、撮像画像のユーザが登録済みユーザであるか否かを最終的に判定する(S1107)。外部出力部1600は、照合部1500による判定の結果、撮像画像のユーザが登録済みユーザであれば解錠装置500に解錠制御信号を送信して、入口2001を解錠させる。撮像画像のユーザが登録済みユーザでない場合、認証装置1000は、解錠制御信号を送信せずに処理を終了する。そのために入口2001は、施錠されたままである。また、認証装置1000にディスプレイが接続される場合、外部出力部1600は、照合部1500による判定の結果をディスプレイに表示させる(S1108)。   When the collation process between all registered images recorded in the image recording unit 1300 and the captured image is completed (S1106: Y), the collation unit 1500 determines that the user of the captured image is based on the collation result between the captured image and each registered image. It is finally determined whether or not the user is a registered user (S1107). If the result of determination by the collation unit 1500 is that the user of the captured image is a registered user, the external output unit 1600 transmits an unlock control signal to the unlocking device 500 to unlock the entrance 2001. When the user of the captured image is not a registered user, the authentication apparatus 1000 ends the process without transmitting the unlock control signal. For this purpose, the inlet 2001 remains locked. When a display is connected to the authentication apparatus 1000, the external output unit 1600 displays the result of determination by the collation unit 1500 on the display (S1108).

なお、以上の処理では、最終的な判定処理(S1107)がすべての登録画像と撮像画像との照合処理が終了した後に行われているが、これに限らず、登録画像と撮像画像との照合処理が終了するたびに、判定処理が行われてもよい。すなわち、S1106の処理とS1107の処理との順序が入れ替えられてもよい。この場合、撮像画像のユーザが登録済みユーザである場合に、その時点で入口2001が解錠される。そのために、すべての登録画像と撮像画像との照合処理を行う場合よりも、認証処理が効率的に行われる。   In the above processing, the final determination processing (S1107) is performed after the collation processing for all registered images and captured images is completed. However, the present invention is not limited to this, and the collation between registered images and captured images is performed. The determination process may be performed every time the process ends. That is, the order of the process of S1106 and the process of S1107 may be switched. In this case, when the user of the captured image is a registered user, the entrance 2001 is unlocked at that time. Therefore, the authentication process is performed more efficiently than when all registered images and captured images are collated.

(各機能ブロックの詳細)
認証装置1000は、以上のようにユーザの認証を行い、認証結果に応じて入口2001の解錠制御を行う。以下に、認証装置1000の各機能ブロック及び各処理の詳細について説明する。
(Details of each functional block)
The authentication apparatus 1000 authenticates the user as described above, and performs unlocking control of the entrance 2001 according to the authentication result. The details of each functional block and each process of the authentication apparatus 1000 will be described below.

・接近検知部1100
上記の通り、接近検知部1100は、接近検知センサ200の検知結果に応じて、入口2001に接近するユーザを検知する。接近検知センサ200は、移動するユーザが検知位置2005を横切ると、ユーザを検知したことを表す検知信号を出力する。接近検知部1100は、この検知信号を取得してユーザが検知位置2005に到達したことを検知する。接近検知部1100は、ユーザが検知位置2005に到達したことを検知すると、画像取得部1200にユーザの検知を通知する。接近検知センサ200は、例えば鉄道で運用されている踏切障害物検知装置に用いられる光センサや、一般的なカメラにより実現することができる。
-Approach detection unit 1100
As described above, the approach detection unit 1100 detects a user approaching the entrance 2001 according to the detection result of the approach detection sensor 200. When the moving user crosses the detection position 2005, the approach detection sensor 200 outputs a detection signal indicating that the user has been detected. The approach detection unit 1100 acquires this detection signal and detects that the user has reached the detection position 2005. When the approach detection unit 1100 detects that the user has reached the detection position 2005, the approach detection unit 1100 notifies the image acquisition unit 1200 of the detection of the user. The approach detection sensor 200 can be realized by, for example, an optical sensor used in a railroad crossing obstacle detection device operated on a railway, or a general camera.

光センサを用いる場合、赤外光を発光する発光装置が通路の一方の壁面に設けられ、発光装置から発光された赤外線を受光する受光装置が通路の対向する壁面に設けられる。発光装置から受光装置への赤外線の光路が検知位置2005になる。ユーザが検知位置2005を通過することで赤外光が遮られるために、受光装置が赤外線を受光できなくなる。接近検知部1100は、受光装置が赤外線を受光するときと受光しないときとで異なる値の検知信号を取得する。接近検知部1100は、受光装置が赤外線を受光しないときの検知信号により、ユーザを検知することができる。   When the optical sensor is used, a light emitting device that emits infrared light is provided on one wall surface of the passage, and a light receiving device that receives infrared light emitted from the light emitting device is provided on a wall surface facing the passage. An infrared optical path from the light emitting device to the light receiving device is a detection position 2005. Since the infrared light is blocked by the user passing through the detection position 2005, the light receiving device cannot receive the infrared light. The approach detection unit 1100 acquires detection signals having different values depending on whether the light receiving device receives infrared rays or not. The approach detection unit 1100 can detect a user based on a detection signal when the light receiving device does not receive infrared rays.

一般的なカメラを用いる場合、接近検知部1100は、カメラにより撮影した画像を解析することでユーザを検知する。カメラは、例えば動画像を撮影する。接近検知部1100は、カメラから検知信号として動画像を取得する。接近検知部1100は、動画像から顔を検出することでユーザを検知することができる。顔検出は公知の技術を用いることができる。公知の技術は、例えば「Rapid object detection using a boosted cascade of simple features: P. Viola, M. Jones: 2001」である。   When a general camera is used, the approach detection unit 1100 detects a user by analyzing an image captured by the camera. The camera takes a moving image, for example. The approach detection unit 1100 acquires a moving image as a detection signal from the camera. The approach detection unit 1100 can detect a user by detecting a face from a moving image. A known technique can be used for face detection. A known technique is, for example, “Rapid object detection using a boosted cascade of simple features: P. Viola, M. Jones: 2001”.

・画像取得部1200
画像取得部1200は、接近検知部1100からユーザを検知したことを表す通知を取得することを契機に、撮像装置300から、通路を移動するユーザを撮像した撮像画像を取得する。画像取得部1200は、取得した撮像画像を照合領域決定部1400に送信する。撮像装置300は、光学レンズ及び画像センサを備える。画像取得部1200は、撮像装置300の動作を制御する。画像取得部1200は、撮像装置300と接近検知センサ200との設置間隔(距離2002)と、ユーザの典型的な歩行速度とに応じて、接近検知部1100から通知を取得してから所定時間待機する。待機後に画像取得部1200は、撮像装置300に撮像を指示して、撮像画像を取得する。
Image acquisition unit 1200
The image acquisition unit 1200 acquires, from the imaging device 300, a captured image obtained by capturing the user moving in the passage, from the acquisition of the notification indicating that the user has been detected from the approach detection unit 1100. The image acquisition unit 1200 transmits the acquired captured image to the collation region determination unit 1400. The imaging device 300 includes an optical lens and an image sensor. The image acquisition unit 1200 controls the operation of the imaging device 300. The image acquisition unit 1200 waits for a predetermined time after acquiring the notification from the proximity detection unit 1100 according to the installation interval (distance 2002) between the imaging device 300 and the proximity detection sensor 200 and the typical walking speed of the user. To do. After waiting, the image acquisition unit 1200 instructs the imaging device 300 to acquire an image and acquires a captured image.

撮像装置300は、通路の一方の壁面に設けられてユーザを横から撮像する構成の他に、通路の対向する壁面にそれぞれ設けられて、ユーザを両方向から撮像するように構成されてもよい。撮像装置300は、画角を水平方向に向けるのではなく、やや角度をつけて斜めの画角でユーザを撮像するようにしてもよい。これにより撮像装置300は、複数の人物が同時に撮像範囲2006を通過する場合に、陰になる人物も撮像することができる。   In addition to the configuration in which the imaging device 300 is provided on one wall surface of the passage and images the user from the side, the imaging device 300 may be provided on each of the opposing wall surfaces of the passage and configured to image the user from both directions. The imaging apparatus 300 may capture the user at an oblique angle of view with a slight angle rather than directing the angle of view in the horizontal direction. As a result, the imaging apparatus 300 can also capture a shadowed person when a plurality of persons pass through the imaging range 2006 simultaneously.

撮像装置300は、一般的な可視光による可視画像を撮像するカメラであってもよいが、近赤外線を用いて撮像するカメラであってもよい。近赤外線の波長を用いる撮像装置300は、皮膚表面ではなく、皮下の特徴が撮影可能である。また、赤と近赤外線との間の狭い波長帯では、メラニン色素の有無によって皮膚の反射率が顕著に異なるという報告がある。これは、例えば「The optics of human skin Aspects important for human health: K. P. Nielsen etc.: 2008」に報告される。撮像装置300は、この波長帯で撮像を行うカメラであってもよい。   The imaging apparatus 300 may be a camera that captures a visible image using general visible light, but may be a camera that captures an image using near infrared rays. The imaging device 300 using the near-infrared wavelength can capture a feature of the skin, not the surface of the skin. In addition, there is a report that in the narrow wavelength band between red and near-infrared rays, the reflectance of the skin is significantly different depending on the presence or absence of melanin. This is reported, for example, in “The optics of human skin Aspects important for human health: K. P. Nielsen etc .: 2008”. The imaging device 300 may be a camera that performs imaging in this wavelength band.

撮像装置300は、投光器と併用されてもよい。投光器は、撮像範囲2006に光を照射する。これにより撮像装置300は、豊富な光量による撮像が可能となる。そのために撮像装置300は、シャッター速度を高めて撮像することで、ユーザの動きブレを少なくした画像を撮像することができる。また、撮像装置300は、低ISO感度で撮像することで、ノイズの少ない高画質な画像を撮像可能となる。投光器は、例えば撮像装置300に隣接して配置され、撮像装置300の撮像タイミングで、ユーザに真横から光を照射することが好ましい。ユーザに真横から光を照射することで、投光器の光がユーザの目に直接入るのを防ぐことができる。投光器の分光特性は、撮像装置300の画像センサが受光する波長帯に近い光が好ましい。投光器は、撮像装置300が、可視画像を撮像する場合には可視光を照射し、赤外線画像を撮像する場合には赤外線を照射する。   The imaging device 300 may be used in combination with a projector. The projector irradiates the imaging range 2006 with light. Thereby, the imaging apparatus 300 can perform imaging with abundant light quantity. Therefore, the imaging apparatus 300 can capture an image with less movement blur of the user by capturing with an increased shutter speed. In addition, the imaging apparatus 300 can capture a high-quality image with less noise by capturing with low ISO sensitivity. For example, the projector is preferably disposed adjacent to the imaging device 300 and irradiates the user with light from the side at the imaging timing of the imaging device 300. By irradiating the user with light from the side, it is possible to prevent the light from the projector from directly entering the eyes of the user. The spectral characteristics of the projector are preferably light close to the wavelength band received by the image sensor of the imaging apparatus 300. The projector emits visible light when the imaging apparatus 300 captures a visible image, and emits infrared light when capturing an infrared image.

・照合領域決定部1400
照合領域決定部1400は、上記の通り照合処理に用いる照合領域を決定する。S1104の照合領域決定処理について詳細に説明する。照合領域決定部1400は、画像取得部1200から取得する撮像画像と、画像記録部1300から取得する登録画像とについて、照合領域を決定する。図4は、照合領域決定処理を表すフローチャートである。図5は、照合領域決定処理の説明図である。
Collation area determination unit 1400
The collation area determination unit 1400 determines the collation area used for the collation process as described above. The collation area determination process in S1104 will be described in detail. The matching area determination unit 1400 determines a matching area for the captured image acquired from the image acquisition unit 1200 and the registered image acquired from the image recording unit 1300. FIG. 4 is a flowchart showing the collation area determination process. FIG. 5 is an explanatory diagram of the collation area determination process.

照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像から、画像中の顔が存在する領域を検出する(S1201)。顔検出は、上記の公知技術により実行可能である。照合領域決定部1400は、顔検出により、顔が存在する領域を包含する矩形領域である顔領域を検出する。照合領域決定部1400は、目、口、耳等の顔の器官が存在する位置を検出して、より詳細に顔の位置を特定してもよい。顔の器官の位置を検出することで、以降の処理を精度良く行うことができる。顔の器官の位置検出は、公知の方法で可能である。例えば「Active Shape Models - Their Training and Application: T.F. Cootes, C.J. Taylor, D. Cooper, and J. Graham: 1998」である。   The collation area determination unit 1400 detects an area where a face exists in the image from the captured image and the registered image (S1201). Face detection can be performed by the above-described known technique. The collation area determination unit 1400 detects a face area that is a rectangular area including the area where the face exists by face detection. The collation area determination unit 1400 may detect a position where a facial organ such as an eye, a mouth, or an ear is present, and specify the position of the face in more detail. By detecting the position of the facial organ, the subsequent processing can be performed with high accuracy. The position of the facial organ can be detected by a known method. For example, “Active Shape Models-Their Training and Application: T.F. Cootes, C.J. Taylor, D. Cooper, and J. Graham: 1998”.

照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像のそれぞれについて、顔領域の座標を所定の座標に変換して正規化する(S1202)。照合領域決定部1400は、例えば顔領域の矩形の横幅、縦幅が所定の長さ且つ顔領域が正立するように、顔領域の画像をアフィン変換することで座標変換を行う。目、口、耳等の顔の器官の位置が検出されている場合、照合領域決定部1400は、各器官の位置が所定位置に移動するようにアフィン変換を行う。座標変換により、顔領域の画像は、図5(a)に例示するような正規化された画像となる。   The collation area determination unit 1400 normalizes the captured image and the registered image by converting the coordinates of the face area to predetermined coordinates (S1202). The collation area determination unit 1400 performs coordinate conversion by performing affine transformation of the face area image so that the face area has a rectangular horizontal width and vertical width of a predetermined length and the face area is erect, for example. When the positions of facial organs such as eyes, mouth, and ears are detected, the matching region determination unit 1400 performs affine transformation so that the positions of the respective organs move to predetermined positions. By the coordinate conversion, the image of the face area becomes a normalized image as illustrated in FIG.

照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像の正規化した顔領域の画像から、肌が露出している領域(肌領域)を検出する(S1203)。肌領域は、画像中の色に基づいて公知の方法で検出される。例えば、「Statistical color models with application to skin detection: M.J. Jones, J.M. Rehg:2002」である。照合領域決定部1400は、肌領域を取得できない場合(S1204:N)、認証失敗と判断してS1104の処理を終了する。これは、ユーザが、装着物等で肌を露出していないまま撮像範囲2006を通過した可能性が高いためである。この場合、認証処理自体が終了し、入口2001の解錠は行われない。   The collation area determination unit 1400 detects an area where the skin is exposed (skin area) from the normalized face area image of the captured image and the registered image (S1203). The skin region is detected by a known method based on the color in the image. For example, “Statistical color models with application to skin detection: M.J. Jones, J.M. Rehg: 2002”. When the skin area cannot be acquired (S1204: N), the collation area determination unit 1400 determines that the authentication has failed and ends the process of S1104. This is because there is a high possibility that the user has passed through the imaging range 2006 without exposing the skin with an attachment or the like. In this case, the authentication process itself ends, and the entrance 2001 is not unlocked.

肌領域を取得した場合(S1204:Y)、照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像のそれぞれの正規化した顔領域の画像から、照合領域の候補となる候補領域を抽出する(S1205)。候補領域の抽出は、例えば以下のように行われる。照合領域決定部1400は、図5(b)に例示するように、正規化した顔領域の画像をグリッド分割して、肌領域のグリッドのみを抽出する。図5(b)では、斜線部分のグリッドが抽出される。抽出した肌領域の各グリッドが候補領域となる。グリッドのサイズは、例えば実寸で一辺が2センチメートルないし3センチメートルの矩形である。グリッドのサイズは、小さすぎる場合に個人を識別する情報量が不足し、大きすぎる場合に顔の輪郭や髪に影響されて全て肌領域であるグリッドを抽出しづらくなる。そのためにグリッドのサイズは適切に設定される。   When the skin area is acquired (S1204: Y), the matching area determination unit 1400 extracts candidate areas that are candidates for the matching area from the normalized face area images of the captured image and the registered image (S1205). . Extraction of candidate areas is performed as follows, for example. As illustrated in FIG. 5B, the matching region determination unit 1400 divides the normalized face region image into grids, and extracts only the skin region grid. In FIG. 5B, a hatched grid is extracted. Each grid of the extracted skin area becomes a candidate area. The size of the grid is, for example, a rectangle with an actual size and a side of 2 to 3 centimeters. When the size of the grid is too small, the amount of information for identifying an individual is insufficient. When the size of the grid is too large, it is difficult to extract a grid that is a skin region due to the influence of the face outline and hair. Therefore, the grid size is set appropriately.

照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像のそれぞれの正規化した顔領域の画像により抽出した候補領域から、位置が重複する候補領域を抽出する(S1206)。位置が重複する候補領域は、各画像の同じ位置で照合可能な候補領域である。図5(c)は、位置が重複する候補領域を例示する。斜線部分のグリッドが、位置が重複する候補領域である。ここでは、こめかみから頬にかけての候補領域が、位置が重複する候補領域として抽出されている。   The collation area determination unit 1400 extracts candidate areas having overlapping positions from candidate areas extracted based on the normalized face area images of the captured image and the registered image (S1206). Candidate areas with overlapping positions are candidate areas that can be collated at the same position in each image. FIG. 5C illustrates candidate regions whose positions overlap. The hatched grid is a candidate area with overlapping positions. Here, a candidate area from the temple to the cheek is extracted as a candidate area whose position overlaps.

照合領域決定部1400は、位置が重複する候補領域から所定の一つの候補領域を選択する(S1207)。照合領域決定部1400は、例えば、登録済みユーザに応じて異なる位置の候補領域を選択するようにしてもよい。或いは、照合領域決定部1400は、撮像画像を取得するたびにランダムに異なる位置の候補領域を選択する。いずれにせよ照合領域決定部1400は、選択する候補領域の位置を固定せず、複数の位置が重複する候補領域から様々な位置の候補領域を選択する。   The collation area determination unit 1400 selects one predetermined candidate area from candidate areas whose positions overlap (S1207). For example, the matching area determination unit 1400 may select candidate areas at different positions according to registered users. Or the collation area | region determination part 1400 selects the candidate area | region of a different position at random, whenever a captured image is acquired. In any case, the matching area determination unit 1400 does not fix the position of the candidate area to be selected, and selects candidate areas at various positions from candidate areas where a plurality of positions overlap.

照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像のそれぞれで、選択した候補領域に相当する位置の位置合わせのための微調整を行う(S1208)。S1201〜S1207の処理では、候補領域は、顔検出によって、撮像画像と登録画像とに写る横顔が同じ位置にあることが期待できる。しかしミリメートル単位では位置ずれが生じている可能性がある。正確な照合のためには、ミリメートル単位の色ずれも調整される必要がある。   The collation area determination unit 1400 performs fine adjustment for aligning the position corresponding to the selected candidate area in each of the captured image and the registered image (S1208). In the processing of S1201 to S1207, the candidate area can be expected to have the profile in the captured image and the registered image at the same position by face detection. However, there may be misalignment in millimeters. For accurate matching, color misregistration in millimeters also needs to be adjusted.

撮像画像と登録画像との完全に同じ位置を照合するために、照合領域決定部1400は、肌表面のしみ、毛穴、そばかす、ホクロ等の見た目の特徴を利用して候補領域の位置、傾き、大きさを微調整する。位置合わせの微調整は、例えば最も単純な以下の方法で行われる。照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像の候補領域をそれぞれ少しずつずらして部分画像を抽出し、部分画像を正規化し、相互相関をとることで位置合わせを行う。得られる相関値から、照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像の候補領域がどの程度見た目が合っているかを推測することができる。片方の画像の候補領域の位置を少しずつずらしながら調べれば、最も見た目が合う位置を探索することができる。最終的に相関値が所定値を超えた場合に、照合領域決定部1400は、該候補領域の位置合わせが終了したと判定する。所定値は運用前に予め調整しておくことが望ましい。   In order to collate exactly the same position between the captured image and the registered image, the collation area determination unit 1400 uses the appearance characteristics such as skin surface spots, pores, freckles, moles, etc. Fine-tune the size. The fine adjustment of the alignment is performed by the following simplest method, for example. The matching area determination unit 1400 extracts partial images by slightly shifting the captured image and registered image candidate areas, normalizes the partial images, and performs cross-correlation to perform alignment. From the obtained correlation value, the collation area determination unit 1400 can estimate how much the candidate areas of the captured image and the registered image match. If the position of the candidate region of one image is examined while being shifted little by little, the most suitable position can be searched. When the correlation value finally exceeds the predetermined value, the collation region determination unit 1400 determines that the alignment of the candidate region has been completed. It is desirable to adjust the predetermined value in advance before operation.

照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像で位置が合っている候補領域が少なくとも一つ得られるまで、位置合わせの微調整を実行する。つまり照合領域決定部1400は、S1207及びS1208の処理を、位置が重複する候補領域の中から、位置が合っている候補領域が得られるまで繰り返し実行する。位置が合っている候補領域が得られた場合(S1209:Y)、照合領域決定部1400は、位置合わせが成功したと判断する。照合領域決定部1400は、位置合わせが成功した候補領域を照合領域とする。照合領域決定部1400は、撮像画像及び登録画像のそれぞれに対応する照合領域の位置を、照合部1500に送信する。   The collation area determination unit 1400 performs fine adjustment of the alignment until at least one candidate area in which the position is matched between the captured image and the registered image is obtained. That is, the collation area determination unit 1400 repeatedly executes the processes of S1207 and S1208 until a candidate area with a matching position is obtained from candidate areas with overlapping positions. When a candidate area that matches the position is obtained (S1209: Y), the collation area determination unit 1400 determines that the alignment is successful. The matching area determination unit 1400 sets a candidate area that has been successfully aligned as a matching area. The matching area determination unit 1400 transmits the position of the matching area corresponding to each of the captured image and the registered image to the matching unit 1500.

位置が合っている候補領域が得られなかった場合(S1209:N)、照合領域決定部1400は、位置合わせが失敗したと判断する。照合領域決定部1400は、最も位置が合っている候補領域を照合領域として処理を継続してもよいが、該撮像画像と登録画像との照合を行わないようにしてもよい。照合を行わない理由は、しみ、毛穴、そばかす、ホクロ等の肌表面の見た目に基づいて位置を合わせられなかったことから、撮像画像と登録画像とは、それぞれに写る人物が他人同士である可能性が高いためである。この場合、認証処理自体が終了し、入口2001の解錠は行われない。   If a candidate area that matches the position cannot be obtained (S1209: N), the collation area determination unit 1400 determines that the alignment has failed. The collation area determination unit 1400 may continue the process using the candidate area that is the best positioned as the collation area, but may not collate the captured image with the registered image. The reason for not performing the verification is that the positions of the captured image and the registered image may be different from each other because the position could not be adjusted based on the appearance of the skin surface such as spots, pores, freckles, and moles. This is because the nature is high. In this case, the authentication process itself ends, and the entrance 2001 is not unlocked.

以上の説明では、照合領域決定部1400は、画像取得部1200が撮像画像を取得するたびに照合領域決定処理を行う。これに対して照合領域決定部1400は、登録画像から候補領域を抽出するS1205の処理まで予め実行した状態で画像記録部1300に登録画像の情報を保持しておいてもよい。これにより照合領域決定部1400は、同じ処理を繰り返す必要がなくなり、照合領域決定処理を高速化できる。なお、照合領域決定部1400は、照合領域を複数決定してもよい。複数の照合領域を用いることで、照合の信頼性が向上する。   In the above description, the collation area determination unit 1400 performs the collation area determination process every time the image acquisition unit 1200 acquires a captured image. On the other hand, the collation area determination unit 1400 may hold the information of the registered image in the image recording unit 1300 in a state in which the process up to S1205 for extracting the candidate area from the registered image is executed in advance. Thereby, the collation area | region determination part 1400 does not need to repeat the same process, and can speed up collation area | region decision processing. Note that the matching area determination unit 1400 may determine a plurality of matching areas. By using a plurality of collation areas, the reliability of collation is improved.

・照合部1500
照合部1500は、S1105〜S1107の、撮像画像と登録画像との照合処理及び判定処理を行う。照合部1500は、画像取得部1200から取得した撮像画像と、画像記録部1300から取得した登録画像とから、まず照合に用いる特徴量を抽出する。照合部1500は、特徴量同士を照合することで、登録済みユーザと撮像画像に写るユーザとの同一人物らしさを表す類似度を導出する。照合部1500は、全登録済みユーザの登録画像についての類似度を導出した上で、撮像画像に写るユーザが登録済みユーザであるか否かを判定する。以降、詳細に説明する。
Verification unit 1500
The collation unit 1500 performs collation processing and determination processing between the captured image and the registered image in steps S1105 to S1107. The collation unit 1500 first extracts a feature amount used for collation from the captured image acquired from the image acquisition unit 1200 and the registered image acquired from the image recording unit 1300. The collation unit 1500 collates the feature quantities to derive a similarity indicating the same person-likeness between the registered user and the user shown in the captured image. The collation unit 1500 derives the similarity of the registered images of all registered users, and determines whether or not the user shown in the captured image is a registered user. Hereinafter, this will be described in detail.

特徴量の抽出は、以下のように行われる。照合部1500は、撮像画像及び登録画像のそれぞれの照合領域から、照合に用いる特徴量を抽出する。ここで特徴量は、多次元量であり、特徴ベクトルとして表される。特徴量は、例えば矩形の照合領域内の画素値を、矩形の左上から右下に向かって順に読み出して一列にした数値列(ベクトル)である。また、画素値の読み出し前に、「Face recognition with local binary patterns: T Ahonen, A Hadid, M Pietikäinen: 2004」の方法を用いてもよい。数値列を隣り合う画素の画素値の大小関係だけに変換することで、撮像環境で変化する画像全体の輝度値の大きさの変動を取り除くことができる。さらに各種の画像処理フィルタを、特徴量抽出の前処理として組み合わせることも可能である。   The feature amount is extracted as follows. The matching unit 1500 extracts feature amounts used for matching from the matching regions of the captured image and the registered image. Here, the feature quantity is a multidimensional quantity and is represented as a feature vector. The feature amount is, for example, a numerical sequence (vector) in which pixel values in a rectangular matching area are sequentially read out from the upper left of the rectangle toward the lower right. Further, the method of “Face recognition with local binary patterns: T Ahonen, A Hadid, M Pietik ä inen: 2004” may be used before reading out the pixel values. By converting the numerical sequence into only the magnitude relationship between the pixel values of adjacent pixels, it is possible to remove fluctuations in the brightness value of the entire image that change in the imaging environment. Furthermore, various image processing filters can be combined as preprocessing for feature amount extraction.

画素値をそのまま列べた数値列を特徴量とする場合、肌領域全体が特徴量となるために、特徴量が冗長になる。人間が実際に肌を見て比較する場合、肌のホクロ、しみ、毛穴、血管、産毛、傷跡等の局所的なパターンが照合の重要な手かがりとなる。具体的には、どの程度の大きさ、濃さのパターンが、肌のどこにいくつ存在するかが重要である。例えば「Facial feature point extraction method based on combination of shape extraction and pattern matching: K. Fukui, O. Yamaguchi: 1998」の技術を用いて、その情報だけを取り出すことができる。この技術は、特定の大きさ、形状のパターンが撮像画像のどこに存在するかを求めるフィルタ演算を開示する。   In the case where the numerical value sequence in which the pixel values are arranged as they are is used as the feature amount, the entire skin region becomes the feature amount, so that the feature amount becomes redundant. When humans actually compare the skin by looking at the skin, local patterns such as skin moles, spots, pores, blood vessels, vellus hair, and scars are important clues for collation. Specifically, it is important how large and how many patterns of density exist on the skin. For example, only the information can be extracted using the technique of “Facial feature point extraction method based on combination of shape extraction and pattern matching: K. Fukui, O. Yamaguchi: 1998”. This technique discloses a filter operation for determining where a pattern having a specific size and shape exists in a captured image.

例えば、顔のホクロを略円形であると仮定すると、照合部1500は、様々な大きさの円形に対応するフィルタを用意することで、各種大きさのホクロの位置を求めることができる。またこの方法は、ホクロの濃さに対応して存在の確度も得られる。従って、照合部1500は、どの程度の大きさ、濃さのホクロが頬のどこに存在するかを特徴量とすることで、個人を識別し得る特徴量とすることができる。フィルタの形状を任意に変更することで、照合部1500は、別の形状のパターンも同様の方法で抽出することができる。   For example, assuming that the mole of the face is substantially circular, the collation unit 1500 can obtain the positions of moles of various sizes by preparing filters corresponding to various sizes of circles. This method can also obtain the accuracy of existence corresponding to the density of the mole. Therefore, the collation unit 1500 can set a feature amount that can identify an individual by using as a feature amount the size and density of the mole on the cheek. By arbitrarily changing the shape of the filter, the matching unit 1500 can extract a pattern having another shape in the same manner.

類似度の導出は、以下のように行われる。照合部1500は、撮像画像の特徴量と登録画像の特徴量とを照合して、類似度を算出する。本実施形態の類似度は、大きいほど特徴量が似ていることを表す。つまり、類似度は、大きいほど、撮像画像のユーザが登録済みユーザと同じであることを表す。例えば照合部1500は、撮像画像の特徴量と登録画像の特徴量とのベクトル同士のなす角度のコサイン、特徴量のベクトル間のユークリッド距離の逆数、等を類似度として算出する。   Derivation of similarity is performed as follows. The collation unit 1500 collates the feature amount of the captured image with the feature amount of the registered image, and calculates the similarity. The similarity degree of this embodiment represents that the feature amount is similar as it is large. That is, the greater the similarity, the more the user of the captured image is the same as the registered user. For example, the matching unit 1500 calculates the cosine of the angle formed by the vectors of the feature amount of the captured image and the feature amount of the registered image, the reciprocal of the Euclidean distance between the feature amount vectors, and the like as the similarity.

判定は、以下のように行われる。照合部1500は、この処理の時点で、撮像画像に対する全登録画像の類似度を取得している。ここでは、照合部1500は、撮像画像に写るユーザが登録済みユーザあるか否かを判定する。   The determination is performed as follows. The collation unit 1500 acquires the similarity of all registered images with respect to the captured image at the time of this processing. Here, collation unit 1500 determines whether or not the user shown in the captured image is a registered user.

照合部1500は、取得した類似度の中で最大の類似度を抽出する。照合部1500は、最大の類似度が所定の閾値より大きいか否かを判定する。照合部1500は、最大の類似度が閾値より大きい場合に、撮像画像に写るユーザが、最大の類似度が得られた登録画像の登録済みユーザであると判定する。最大の類似度が閾値より小さい場合、照合部1500は、撮像画像に写るユーザが、登録済みユーザではなく、未登録者であると判定する。   The collation unit 1500 extracts the maximum similarity among the acquired similarities. The collation unit 1500 determines whether the maximum similarity is greater than a predetermined threshold. When the maximum similarity is larger than the threshold, the collation unit 1500 determines that the user shown in the captured image is a registered user of the registered image that has the maximum similarity. When the maximum similarity is smaller than the threshold value, the collation unit 1500 determines that the user shown in the captured image is not a registered user but an unregistered person.

類似度と比較される閾値は予め設定される。認証の誤りには、登録済みユーザを未登録のユーザとして誤って判定する未認証と、未登録のユーザを登録済みユーザとして誤って判定する誤認証と、がある。未認証と誤認証はトレードオフの関係にあり、閾値の設定状況で、低減したい認証の誤りの種類が選択される。閾値が低い場合、異なる人物を同一人物と判定しやすくなるために、未認証の可能性が低下して、誤認証の可能性が高くなる。閾値が高い場合、異なる人物を同一人物と判定しにくくなるために、未認証の可能性が高くなり、誤認証の可能性が低下する。   A threshold value to be compared with the similarity is set in advance. Authentication errors include unauthenticated that erroneously determines a registered user as an unregistered user and misauthenticated that erroneously determines an unregistered user as a registered user. Unauthenticated and mis-authenticated are in a trade-off relationship, and the type of authentication error to be reduced is selected according to the threshold setting status. When the threshold is low, it is easy to determine different persons as the same person, so the possibility of unauthenticated decreases and the possibility of erroneous authentication increases. When the threshold is high, it is difficult to determine different persons as the same person, so that the possibility of unauthenticated becomes high and the possibility of erroneous authentication is reduced.

・画像記録部1300
画像記録部1300は、入退室の権限がある登録済みユーザの身体的特徴、ここではユーザの横顔の画像と、複数の候補領域の位置情報を対応付けて記録する。上記の通り画像記録部1300は、読み書き可能な記憶装置140により実現される。画像記録部1300は、好適には、物理的に異なる複数の記憶装置140に分散して実現される。複数の記憶装置140は、現実世界で異なる別の場所に設けられる。また、照合領域決定部1400から画像及び位置情報を画像記録部1300に送信する経路は、それぞれ別に設けられることがより好ましい。本実施形態の身体的特徴は、ユーザの肌の画像と、候補領域の位置情報との組であり、片方だけでは身体的特徴として成立しない。このような画像記録部1300は、第三者が身体的特徴及び候補領域の位置情報の両方を窃取できる可能性を下げることができる。
Image recording unit 1300
The image recording unit 1300 records the physical characteristics of a registered user who has authority to enter and leave, in this case, the profile image of the user and the positional information of a plurality of candidate areas in association with each other. As described above, the image recording unit 1300 is realized by the readable / writable storage device 140. The image recording unit 1300 is preferably implemented by being distributed among a plurality of physically different storage devices 140. The plurality of storage devices 140 are provided in different places in the real world. Further, it is more preferable that a route for transmitting the image and the position information from the collation area determination unit 1400 to the image recording unit 1300 is provided separately. The physical feature of the present embodiment is a set of an image of the user's skin and the position information of the candidate region, and only one of them does not hold as a physical feature. Such an image recording unit 1300 can reduce the possibility that a third party can steal both physical characteristics and position information of candidate areas.

・外部出力部1600
外部出力部1600は、上記の通り、照合部1500による判定の結果、撮像画像のユーザが登録済みユーザであれば解錠装置500に解錠制御信号を送信する。解錠装置500は、解錠制御信号を受信して入口2001を解錠する。外部出力部1600は、照合部1500による判定の結果、撮像画像のユーザが登録済みユーザではない場合、解錠制御信号を送信しない。そのために入口2001は、施錠されたままである。
External output unit 1600
As described above, if the user of the captured image is a registered user, the external output unit 1600 transmits an unlock control signal to the unlocking device 500 as a result of the determination by the matching unit 1500. The unlocking device 500 receives the unlock control signal and unlocks the entrance 2001. The external output unit 1600 does not transmit the unlock control signal when the user of the captured image is not a registered user as a result of the determination by the collation unit 1500. For this purpose, the inlet 2001 remains locked.

撮像画像のユーザが登録済みユーザではない場合、外部出力部1600は、スピーカに発音させて登録されていないユーザが施錠された入口2001に接近していることを周囲に報知してもよい。また、外部出力部1600は、ディスプレイに照合部1500による判定の結果を表示してもよい。例えば外部出力部1600は、ディスプレイに撮像画像を表示し、この撮像画像に重畳して判定結果を表示する。   When the user of the captured image is not a registered user, the external output unit 1600 may notify the surroundings that a user who is not registered by causing the speaker to sound is approaching the locked entrance 2001. Further, the external output unit 1600 may display the result of determination by the collation unit 1500 on the display. For example, the external output unit 1600 displays a captured image on a display and displays a determination result superimposed on the captured image.

・画像登録部1700
画像登録部1700は、入力装置400からの入力により、画像記録部1300にユーザを登録する。ユーザの登録時に認証装置1000は、登録モードで動作する。認証装置1000は、登録モード時に、例えばディスプレイにユーザの登録画面を表示して、登録操作を案内する。
Image registration unit 1700
The image registration unit 1700 registers a user in the image recording unit 1300 based on an input from the input device 400. At the time of user registration, the authentication apparatus 1000 operates in a registration mode. In the registration mode, the authentication device 1000 displays a user registration screen on the display, for example, and guides the registration operation.

登録するユーザの画像は、登録モード時に、該ユーザが認証処理時と同様に撮像装置300の撮像範囲2006を通過することで画像取得部1200に取得される。画像登録部1700は、このように取得された登録用の画像を画像取得部1200から取得する。
このとき照合領域決定部1400は、S1201〜S1205の処理を登録用の画像に対して実行する。これにより照合領域決定部1400は、登録用の画像から複数の候補領域を抽出する。画像登録部1700は、照合領域決定部1400から複数の候補領域の位置情報を取得する。画像登録部1700は、入力装置400から登録するユーザの識別情報や氏名等の個人情報を取得し、複数の候補領域の位置情報、及び登録用の画像とともに画像取得部1200に保存する。
The image of the user to be registered is acquired by the image acquisition unit 1200 when the user passes through the imaging range 2006 of the imaging apparatus 300 in the registration mode as in the authentication process. The image registration unit 1700 acquires the registration image acquired in this way from the image acquisition unit 1200.
At this time, the collation region determination unit 1400 executes the processing of S1201 to S1205 for the registration image. Thereby, the collation area | region determination part 1400 extracts a some candidate area | region from the image for registration. The image registration unit 1700 acquires position information of a plurality of candidate areas from the collation area determination unit 1400. The image registration unit 1700 acquires personal information such as user identification information and names to be registered from the input device 400, and stores them in the image acquisition unit 1200 together with position information of a plurality of candidate areas and registration images.

一度登録された登録済みユーザは、肌が経年変化することがあるために、定期的に身体的特徴(顔の画像)が更新されることが好ましい。そのために画像登録部1700は、ユーザが登録済みユーザと判定されたときに、そのときの撮像画像を新たな身体的特徴(顔の画像)として画像記録部1300に記録する。例えば画像登録部1700は、図3のS1108の処理の際に、前回の登録から一定期間が経過している場合に身体的特徴を更新する。   Since the registered user who has been registered once may have skin changes over time, it is preferable that the physical features (face images) are regularly updated. Therefore, when it is determined that the user is a registered user, the image registration unit 1700 records the captured image at that time in the image recording unit 1300 as a new physical feature (face image). For example, the image registration unit 1700 updates the physical characteristics when a predetermined period has elapsed since the previous registration in the process of S1108 in FIG.

この場合、画像登録部1700は、判定処理時に類似度と比較される閾値よりもさらに高い閾値を設定しておき、この高い閾値を超えた類似度の場合にのみ、身体的特徴を更新するようにしてもよい。つまり、画像登録部1700は、身体的特徴を更新する際に誤って別人のものに置き換えることを防止するために、より確実に本人と認証できた場合に限り身体的特徴を更新する。   In this case, the image registration unit 1700 sets a threshold that is higher than the threshold that is compared with the similarity during the determination process, and updates the physical feature only when the similarity exceeds the high threshold. It may be. That is, the image registration unit 1700 updates the physical feature only when it can be authenticated more reliably in order to prevent the physical feature from being mistakenly replaced by another person when updating the physical feature.

以上のような本実施形態の認証システム1は、ユーザに意識させることなく、高精度の認証処理を実現できる。本実施形態の撮像装置300は、ユーザの特定部位の肌を接近した位置で、高解像度で撮像する。ユーザに意識させることなく認証を行うために、認証装置1000は、認証に用いる部位が限定されない本発明の特徴を活かして、認証する現場の条件に応じて高解像度で撮像できる部位を選択する。具体的には本実施形態では、入退室を管理する入口2001への通路の壁に撮像装置300が設けられる。撮像装置300は、ユーザが通過する瞬間にユーザの顔を真横から撮像する。認証装置1000は、撮像画像のユーザの頬部分で認証処理を行う。   The authentication system 1 according to the present embodiment as described above can realize highly accurate authentication processing without making the user aware of it. The imaging apparatus 300 according to the present embodiment captures a high-resolution image at a position close to the skin of a specific part of the user. In order to perform authentication without making the user aware of it, the authentication apparatus 1000 selects a part that can be imaged at a high resolution according to the conditions of the site to be authenticated, taking advantage of the features of the present invention in which the part used for authentication is not limited. Specifically, in the present embodiment, the imaging device 300 is provided on the wall of the passage to the entrance 2001 that manages entry / exit. The imaging device 300 images the user's face from the side at the moment when the user passes. The authentication device 1000 performs authentication processing on the user's cheek portion of the captured image.

撮像装置300をユーザの正面ではなく壁に埋め込んで配置することで、認証装置1000は、ユーザが撮像装置300に気づかずに撮像装置300に最接近したタイミングでユーザの認証を行うことができる。本実施形態の認証システム1は、ユーザの横顔ではなく手を撮影することで認証処理を行うことができる。しかし、ユーザが手袋を装着している場合は肌を撮影できないため。横顔であれば、マスクを装着していても完全に覆い隠すことは考えづらいため、肌を撮影できる可能性が高い。   By arranging the imaging device 300 in a wall rather than in front of the user, the authentication device 1000 can authenticate the user at the timing when the user approaches the imaging device 300 without noticing the imaging device 300. The authentication system 1 according to the present embodiment can perform an authentication process by photographing a hand instead of a user's profile. However, the skin cannot be taken when the user is wearing gloves. If it is a profile, it is difficult to completely cover even if a mask is worn, so there is a high possibility of photographing the skin.

また、本実施形態の認証システム1は、身体的特徴の偽造を困難にする。本実施形態の認証システム1は、虹彩、指紋、指静脈等の生体認証とは異なり、非接触で撮像した撮像画像を認証に用いる。虹彩、指紋、指静脈等の生体認証では、ユーザがセンサに特定部位をかざすタイミングで、第三者が後から該特定部位の画像や型を窃取するリスクがある。しかし本実施形態の認証システム1は、ユーザに認証のための動作を強制しない。そのために身体的特徴の窃取のリスクが少ない。   Moreover, the authentication system 1 of this embodiment makes it difficult to forge physical features. Unlike the biometric authentication such as iris, fingerprint, and finger vein, the authentication system 1 according to the present embodiment uses a captured image captured without contact for authentication. In biometric authentication such as iris, fingerprint, and finger vein, there is a risk that a third party later steals an image or a pattern of the specific part at the timing when the user holds the specific part over the sensor. However, the authentication system 1 of this embodiment does not force the user to perform an authentication operation. Therefore, there is little risk of theft of physical features.

さらに本実施形態の認証システム1は、照合する部位を限定しない特徴を活かして、特定部位のうち、実際に認証に用いる領域の位置を外部に隠蔽しながら変動させることができる。そのために、例えば第三者は頬の広い領域を窃取、偽造することが必要となる。窃取、偽造する体の部位が大きくなるほど、それは技術的に難しくなると一般的には考えられるため、身体的特徴の偽造が困難になる。   Furthermore, the authentication system 1 according to the present embodiment can vary the position of the region actually used for authentication among the specific parts while concealing the outside by utilizing the feature that does not limit the parts to be collated. For this purpose, for example, a third party needs to steal and forge a wide area of the cheek. The larger the body part that is stolen or counterfeited, the more difficult it is to forge physical features, as it is generally considered technically difficult.

(第2実施形態)
第2実施形態は、認証システム1の応用例であり、明示的に認証システム1による入退室管理を行ってない場合について説明する。本実施形態では、不特定多数の人物が自由に通過できる入口と出口がある施設において、認証システム1が、各人物が該施設に入場してから退場するまでの滞在時間を計測する。第1実施形態の認証システム1と同じ構成、機能についての説明は省略する。
(Second Embodiment)
2nd Embodiment is an application example of the authentication system 1, and demonstrates the case where the entrance / exit management by the authentication system 1 is not performed explicitly. In the present embodiment, in a facility having an entrance and an exit through which an unspecified number of persons can freely pass, the authentication system 1 measures a staying time from when each person enters the facility until the person leaves. The description of the same configuration and function as the authentication system 1 of the first embodiment is omitted.

第2実施形態では、接近検知センサ200と撮像装置300との組が、施設の入口と出口とにそれぞれ配置される。各接近検知センサ200及び各撮像装置30は、物理的に離れた位置に設置される認証装置1000に、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して接続される。   In the second embodiment, a set of the proximity detection sensor 200 and the imaging device 300 is arranged at an entrance and an exit of a facility, respectively. Each approach detection sensor 200 and each imaging device 30 are connected to an authentication device 1000 installed at a physically separated position via a network such as a LAN (Local Area Network).

認証装置1000が備える画像登録部1700は、入力装置400によるユーザの登録を行わず、入口に設けられた撮像装置300が撮像した撮像画像を、画像記録部1300に自動的に登録画像として登録する。認証装置1000は、出口に設けられた撮像装置300が撮像した撮像画像と、自動的に登録した登録画像との照合処理を行う。   The image registration unit 1700 included in the authentication device 1000 does not perform user registration using the input device 400, and automatically registers the captured image captured by the imaging device 300 provided at the entrance as a registered image in the image recording unit 1300. . The authentication device 1000 performs a matching process between a captured image captured by the imaging device 300 provided at the exit and a registered image that is automatically registered.

画像登録部1700について説明する。画像登録部1700は、入口に設けられた撮像装置300が撮像した撮像画像を、画像記録部1300に新規の登録済みユーザの身体的特徴を表す登録画像として登録する。このとき、画像登録部1700は、登録画像とともに、登録した時刻を画像記録部1300に記録する。認証装置1000は、このような登録画像の登録時刻と、出口に設けられた撮像装置300による撮像画像を用いてユーザを認証した時刻とから、該ユーザの該施設の滞在時間を算出することができる。   The image registration unit 1700 will be described. The image registration unit 1700 registers the captured image captured by the imaging device 300 provided at the entrance as a registered image representing the physical characteristics of a new registered user in the image recording unit 1300. At this time, the image registration unit 1700 records the registered time in the image recording unit 1300 together with the registered image. The authentication device 1000 can calculate the staying time of the facility of the user from the registration time of such a registered image and the time when the user is authenticated using the image captured by the imaging device 300 provided at the exit. it can.

本実施形態では、不特定多数の人物を自動的に登録するために、登録済みユーザの数が際限なく増加する可能性がある。そのために画像登録部1700は、登録画像及び登録時間を、画像記録部1300に記録してから所定時間経過後に、自動的に削除することが好ましい。所定時間は、ユーザが施設に滞在する典型的な時間に基づいて設定される。   In the present embodiment, in order to automatically register an unspecified number of persons, the number of registered users may increase without limit. For this purpose, it is preferable that the image registration unit 1700 automatically deletes the registered image and the registration time after a predetermined time has elapsed after recording the image in the image recording unit 1300. The predetermined time is set based on a typical time during which the user stays at the facility.

施設では、通常、出口と入口を区別していないことが多い。ユーザは、通路を移動する方向を決められていない。このような場合であっても第2実施形態の認証システム1は適用可能である。具体的には、認証装置1000は、施設のすべての出入口に設けられた撮像装置300による撮像画像を自動的に登録し且つ該撮像画像による認証処理を行う。ただし、二重登録を防止するために、認証装置1000は、撮像画像の自動登録前に既に登録されている登録画像との照合処理を行う。認証装置1000は、該当する登録済みユーザがいないと判定したうえで、撮像画像を登録する。   Facilities usually do not distinguish between an exit and an entrance. The user is not determined in which direction to move through the passage. Even in such a case, the authentication system 1 of the second embodiment can be applied. Specifically, the authentication device 1000 automatically registers images captured by the imaging devices 300 provided at all entrances and exits of the facility and performs authentication processing using the captured images. However, in order to prevent double registration, the authentication apparatus 1000 performs collation processing with a registered image that has already been registered before automatic registration of the captured image. The authentication apparatus 1000 registers the captured image after determining that there is no corresponding registered user.

以上のような第2実施形態の認証システム1は、第1実施形態の認証システム1を応用したユーザの施設滞在時間の計測システムである。認証システム1は、ユーザに気づかれることなく、ユーザの滞在時間を計測できる。   The authentication system 1 according to the second embodiment as described above is a measurement system for a user's facility stay time to which the authentication system 1 according to the first embodiment is applied. The authentication system 1 can measure the user's stay time without being noticed by the user.

(第3実施形態)
第3実施形態は、認証システム1の応用例であり、通行量が多く撮像装置300の撮像範囲2006で複数のユーザが重なって同時に通行する場合であっても、全ユーザの認証が可能な認証システム1について説明する。第1実施形態の認証システム1と同じ構成、機能についての説明は省略する。
(Third embodiment)
The third embodiment is an application example of the authentication system 1, and even if there is a large amount of traffic and a plurality of users overlap in the imaging range 2006 of the imaging device 300 and pass simultaneously, authentication that can authenticate all users is possible. The system 1 will be described. The description of the same configuration and function as the authentication system 1 of the first embodiment is omitted.

第3実施形態では、第1実施形態とは異なり、入口2001は施錠されておらず、通路に、ユーザが立ち止まらずに通過可能な簡易ゲートが設けられる。ユーザは、立ち止まらずに入口2001を通過する。認証システム1は、ユーザが入口2001を通過する権限があるか否かを、ゲートを通過する前に認証する。   In the third embodiment, unlike the first embodiment, the entrance 2001 is not locked, and a simple gate through which the user can pass without stopping is provided in the passage. The user passes through the entrance 2001 without stopping. The authentication system 1 authenticates whether the user is authorized to pass through the entrance 2001 before passing through the gate.

図6は、第3実施形態の認証システム1の設置位置の説明図である。図6(a)は、ユーザを水平方向から見た図であり、図6(b)は、ユーザの俯瞰図である。本実施形態の認証システム1は、通行量が多い通路でユーザの認証を行う。そのために通路には、ユーザが一列になって移動することを促す複数のゲート2000が設けられる。各ゲート2000の間隔は、ユーザが一人通過できる幅であることが好ましい。この場合、ユーザが一列になって移動することになる。なお、ゲート2000は、ユーザが一列になって移動することを促すことができれば、その形状は限定しない。例えばゲート2000は、直立するポール等の形状であってもよい。   FIG. 6 is an explanatory diagram of an installation position of the authentication system 1 according to the third embodiment. Fig.6 (a) is the figure which looked at the user from the horizontal direction, and FIG.6 (b) is a bird's-eye view of a user. The authentication system 1 of this embodiment authenticates a user through a passage with a large traffic volume. For this purpose, the gate is provided with a plurality of gates 2000 that prompt the user to move in a line. The interval between the gates 2000 is preferably a width that allows one user to pass. In this case, the user moves in a line. Note that the shape of the gate 2000 is not limited as long as the user can be prompted to move in a line. For example, the gate 2000 may have a shape such as an upright pole.

接近検知センサ200及び撮像装置300は、複数のゲート2000のそれぞれに設けられる。接近検知センサ200は、ユーザの移動方向に対して撮像装置300よりも上流側に配置される。そのためにユーザは、ゲート2000を通過する際に、接近検知センサ200の検知位置2005を通過した後に撮像装置300の撮像範囲2006を通過する。接近検知センサ200と撮像装置300とは、距離600だけ離されて配置される。距離600は、例えば数十センチメートル程度である。この距離600は、接近検知センサ200がユーザを検知して撮像装置300が撮像を開始するまでの時間に応じた距離である。撮像装置300は、ゲート2000の端部から距離601だけ離されて配置される。距離601は、ユーザがゲート2000を通過し終わる前に認証して、ユーザが登録済みユーザではない場合に、該ユーザに通過する権限がないことを認識させるのに必要が距離である。   The proximity detection sensor 200 and the imaging device 300 are provided in each of the plurality of gates 2000. The proximity detection sensor 200 is disposed on the upstream side of the imaging device 300 with respect to the moving direction of the user. Therefore, when the user passes through the gate 2000, the user passes through the imaging range 2006 of the imaging device 300 after passing through the detection position 2005 of the proximity detection sensor 200. The proximity detection sensor 200 and the imaging device 300 are arranged separated by a distance 600. The distance 600 is about several tens of centimeters, for example. This distance 600 is a distance according to the time from when the proximity detection sensor 200 detects the user until the imaging device 300 starts imaging. The imaging device 300 is arranged at a distance 601 from the end of the gate 2000. The distance 601 is a distance necessary to authenticate the user before passing through the gate 2000 and to recognize that the user is not authorized to pass if the user is not a registered user.

認証装置1000は、すべての接近検知センサ200及び撮像装置300に対して一つ設けられる構成でもよいが、ユーザの数によっては、処理負荷を分散するために、接近検知センサ200及び撮像装置300の一組に対して一つ設けられてもよい。接近検知センサ200及び撮像装置300の一組に対して認証装置1000を一つ設ける場合、各ゲート2000に認証システム1が設けられる。認証システム1がゲート2000毎に設けられるために、複数のユーザの同時認証が可能となる。   The authentication device 1000 may be configured to be provided for all the proximity detection sensors 200 and the imaging devices 300. However, depending on the number of users, the authentication devices 1000 may include the proximity detection sensors 200 and the imaging devices 300 in order to distribute the processing load. One may be provided for one set. When one authentication device 1000 is provided for one set of the proximity detection sensor 200 and the imaging device 300, the authentication system 1 is provided in each gate 2000. Since the authentication system 1 is provided for each gate 2000, a plurality of users can be simultaneously authenticated.

本実施形態では、身体的特徴として、通過するユーザの首から顎にかけての肌の画像を用いる。図6(a)に示す通り、接近検知センサ200及び撮像装置300は、ゲート2000の上部に配置される。撮像装置300は、ユーザを真横から見上げるように撮像範囲2006が設けられ、ユーザの首から顎の周辺を撮像する。
なお、撮像装置300の配置を変えて、ユーザの首から顎にかけてではなく手を撮像して身体的特徴として用いることも可能である。ただし、手はユーザが自由に動かせるために決められた位置で撮影できないことがある。また、撮像装置300は、掌と手の甲のどちら側を撮像できるかも確かではない。そのために認証に用いる身体的特徴として利用するには、ユーザに手をかざしてもらうなど、ある程度のユーザの協力が必要となる。
In this embodiment, an image of the skin from the neck to the chin of the passing user is used as the physical feature. As shown in FIG. 6A, the proximity detection sensor 200 and the imaging device 300 are disposed above the gate 2000. The imaging apparatus 300 is provided with an imaging range 2006 so as to look up at the user from the side, and images the periphery of the jaw from the user's neck.
Note that it is also possible to change the arrangement of the imaging device 300 and use it as a physical feature by imaging a hand rather than from the user's neck to chin. However, the hand may not be photographed at a predetermined position so that the user can freely move the hand. Moreover, it is not certain which side of the palm or the back of the hand can be imaged by the imaging apparatus 300. Therefore, in order to use it as a physical feature used for authentication, a certain amount of user cooperation is required, such as having the user hold his hand.

認証装置1000の外部出力部1600は、照合部1500による判定結果を出力する。ユーザが登録済みユーザである場合、外部出力部1600は、ユーザの通過を妨害しないようにする。ユーザが登録済みユーザではない場合、外部出力部1600は、ユーザの通過を妨害する。例えばゲート2000は、可動式のアームを備える。外部出力部1600は、ユーザが登録済みユーザではない場合に、可動式のアームの駆動装置を駆動して、アームを閉じさせる。或いは外部出力部1600は、スピーカに発音させて登録されていないユーザがゲート2000を通過しようとしていることを周囲に報知してもよい。また、外部出力部1600は、アームの駆動とスピーカによる報知を同時に行ってもよい。   The external output unit 1600 of the authentication apparatus 1000 outputs the determination result by the collation unit 1500. If the user is a registered user, the external output unit 1600 prevents the user from passing through. When the user is not a registered user, the external output unit 1600 prevents the user from passing. For example, the gate 2000 includes a movable arm. When the user is not a registered user, the external output unit 1600 drives the movable arm driving device to close the arm. Alternatively, the external output unit 1600 may notify the surroundings that a user who is not registered by causing the speaker to make a sound is about to pass through the gate 2000. The external output unit 1600 may simultaneously perform arm driving and speaker notification.

以上のような第3実施形態の認証システム1は、第1実施形態の認証システム1の効果に加え、多人数であってもユーザに気づかれずに認証処理を行うことができる。   In addition to the effects of the authentication system 1 of the first embodiment, the authentication system 1 of the third embodiment as described above can perform authentication processing without being noticed by the user even if there are many people.

本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。   The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

Claims (15)

人物を撮像した撮像画像を取得する画像取得手段と、
登録される人物の画像である登録画像を記録する記録手段と、
前記撮像画像の一部と前記登録画像の一部とを照合するための照合領域を決定する照合領域決定手段と、
前記撮像画像の照合領域の画像と前記登録画像の照合領域の画像とを照合して、前記撮像画像の人物が登録された人物であるか否かを判定する照合手段と、を備えることを特徴とする、
認証装置。
Image acquisition means for acquiring a captured image of a person;
Recording means for recording a registered image that is an image of a person to be registered;
Collation area determination means for determining a collation area for collating a part of the captured image with a part of the registered image;
Collating means for collating the image of the collation area of the captured image with the image of the collation area of the registered image to determine whether or not the person of the captured image is a registered person. And
Authentication device.
前記照合領域決定手段は、前記撮像画像と前記登録画像とで、それぞれ肌が露出する同じ位置を前記照合領域に決定することを特徴とする、
請求項1記載の認証装置。
The collation area determining means determines the same position where the skin is exposed in the captured image and the registered image, respectively, as the collation area.
The authentication device according to claim 1.
前記記録手段は、複数の人物の各々の登録画像を記録しており、
前記照合領域決定手段は、登録される人物に応じて異なる位置を前記照合領域に決定することを特徴とする、
請求項1又は2記載の認証装置。
The recording means records a registered image of each of a plurality of persons,
The collation area determination means determines a different position in the collation area according to a registered person,
The authentication apparatus according to claim 1 or 2.
前記照合領域決定手段は、同じ人物の登録画像において、照合のたびに異なる位置を前記照合領域に決定することを特徴とする、
請求項1〜3のいずれか1項記載の認証装置。
The collation area determination means determines a different position in the collation area for each collation in the registered image of the same person,
The authentication device according to claim 1.
前記照合領域決定手段は、前記撮像画像と前記登録画像とのそれぞれから前記照合領域の候補となる複数の候補領域を抽出し、前記撮像画像の複数の候補領域と前記登録画像の複数の候補領域とから、位置が重複する候補領域に応じて前記照合領域を決定することを特徴とする、
請求項1〜4のいずれか1項記載の認証装置。
The collation area determination unit extracts a plurality of candidate areas that are candidates for the collation area from each of the captured image and the registered image, and a plurality of candidate areas of the captured image and a plurality of candidate areas of the registered image And determining the matching region according to a candidate region whose position overlaps,
The authentication apparatus of any one of Claims 1-4.
前記照合領域決定手段は、前記位置が重複する候補領域の位置を、肌の特徴に基づいて微調整して前記照合領域を決定することを特徴とする、
請求項5記載の認証装置。
The collation area determination means determines the collation area by finely adjusting the position of a candidate area where the positions overlap based on skin characteristics.
The authentication device according to claim 5.
前記記録手段は、前記登録画像と該登録画像における前記複数の候補領域の位置情報とを対応付けて記録することを特徴とする、
請求項5又は6記載の認証装置。
The recording means records the registered image and positional information of the plurality of candidate areas in the registered image in association with each other.
The authentication device according to claim 5 or 6.
前記記録手段は、前記登録画像と前記複数の候補領域の位置情報とを物理的に異なる複数の記憶装置に分散して記録することを特徴とする、
請求項7記載の認証装置。
The recording means records the registered image and the positional information of the plurality of candidate areas in a plurality of physically different storage devices and records them,
The authentication device according to claim 7.
人物を撮像する撮像装置と、前記人物の認証を行う認証装置と、を備える認証システムであって、
前記認証装置は、
前記撮像装置から前記人物を撮像した撮像画像を取得する画像取得手段と、
登録される人物の画像である登録画像を記録する記録手段と、
前記撮像画像の一部と前記登録画像の一部とを照合するための照合領域を決定する照合領域決定手段と、
前記撮像画像の照合領域の画像と前記登録画像の照合領域の画像とを照合して、前記撮像画像の人物が登録された人物であるか否かを判定する照合手段と、を備えることを特徴とする、
認証システム。
An authentication system comprising: an imaging device that images a person; and an authentication device that authenticates the person,
The authentication device
Image acquisition means for acquiring a captured image obtained by imaging the person from the imaging device;
Recording means for recording a registered image that is an image of a person to be registered;
Collation area determination means for determining a collation area for collating a part of the captured image with a part of the registered image;
Collating means for collating the image of the collation area of the captured image with the image of the collation area of the registered image to determine whether or not the person of the captured image is a registered person. And
Authentication system.
前記人物を検知するセンサをさらに備え、
前記認証装置は、前記センサの検知結果を取得する検知手段をさらに備え、
前記画像取得手段は、前記検知手段が前記センサから前記人物を検知したことを表す検知結果を取得すると、前記撮像装置から前記撮像画像を取得することを特徴とする、
請求項9記載の認証システム。
A sensor for detecting the person;
The authentication apparatus further includes a detection unit that acquires a detection result of the sensor,
The image acquisition unit acquires the captured image from the imaging device when the detection unit acquires a detection result indicating that the person is detected from the sensor.
The authentication system according to claim 9.
前記人物に光を照射する投光器をさらに備え、
前記撮像装置は、前記投光器により光が照射される範囲を撮像することを特徴とする、
請求項9又は10記載の認証システム。
Further comprising a projector for irradiating the person with light,
The image pickup device picks up an image of a range irradiated with light from the projector.
The authentication system according to claim 9 or 10.
前記撮像装置は、可視光、近赤外線、赤と近赤外線との間の波長帯のいずれかで撮像を行うことを特徴とする、
請求項9〜11のいずれか1項記載の認証システム。
The imaging device performs imaging in one of visible light, near infrared, and a wavelength band between red and near infrared,
The authentication system of any one of Claims 9-11.
人物を撮像する撮像装置から前記人物を撮像した撮像画像を取得して、前記人物の認証を行う認証装置により実行される方法であって、
前記認証装置が、
登録される人物の画像である登録画像を予め所定の記録手段に記録しておき、
前記撮像画像の一部及び前記登録画像の一部を照合するための照合領域に決定して、
前記撮像画像の照合領域の画像と前記登録画像の照合領域の画像とを照合することで、前記撮像画像の人物が登録された人物であるかを判定することを特徴とする、
認証方法。
A method executed by an authentication device that acquires a captured image obtained by imaging the person from an imaging device that images the person and authenticates the person,
The authentication device is
Record a registered image, which is an image of a person to be registered, in a predetermined recording means in advance,
Determined as a collation area for collating part of the captured image and part of the registered image,
It is determined whether or not the person of the captured image is a registered person by comparing the image of the verification area of the captured image with the image of the verification area of the registered image,
Authentication method.
人物を撮像する撮像装置に接続されるコンピュータを、
前記撮像装置から前記人物を撮像した撮像画像を取得する画像取得手段、
登録される人物の画像である登録画像を記録する記録手段、
前記撮像画像の一部と前記登録画像の一部とを照合するための照合領域を決定する照合領域決定手段、
前記撮像画像の照合領域の画像と前記登録画像の照合領域の画像とを照合して、前記撮像画像の人物が登録された人物であるか否かを判定する照合手段、
として機能させるためのコンピュータプログラム。
A computer connected to an imaging device for imaging a person,
Image acquisition means for acquiring a captured image obtained by imaging the person from the imaging device;
Recording means for recording a registered image that is an image of a person to be registered;
Collation area determination means for determining a collation area for collating a part of the captured image with a part of the registered image;
Collation means for collating the image of the collation area of the captured image with the image of the collation area of the registered image to determine whether the person of the captured image is a registered person;
Computer program to function as.
請求項14に記載のコンピュータプログラムを記憶する、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing the computer program according to claim 14.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021077356A (en) * 2019-11-07 2021-05-20 株式会社スペース二十四インフォメーション User identification management system

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