JP2021140734A - 顔認識方法及び顔認識装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システムの平均的な負荷を低減し得る顔認識方法及び顔認識装置を提供する。【解決手段】距離検出器と、データ処理回路と、赤外線照射器と、赤外線撮像カメラを備え、データ処理回路が、距離検出値が閾値距離より小さいと判断したとき、距離検出値に基づいて、対応する赤外線照射器の光源強度を設定し、赤外線照射器が光源強度で赤外線を照射し、赤外線撮像カメラが、データ処理回路の命令に基づいて、赤外線画像を撮像し、データ処理回路が、赤外線画像に対して顔認識を行い、データ処理回路は顔認識が成功したと判断したとき、対応するアクションを実行する。【選択図】図４

Description

本発明は顔認識方法及び顔認識装置に関し、特に、システムの平均的な負荷を低減し得る顔認識方法及び顔認識装置に関する。

顔認識技術は、画像を分析することにより顔を抽出し、これによって抽出された顔をデータベースに予め記録された顔のＩＤデータと比較して、抽出された顔がデータベース内のＩＤデータと一致するかどうかを判断する。なお、顔認識の際に取り込まれる画像には、可視光画像の場合に加えて不可視光画像の場合がある。
また、一般的な顔認識の技術としては、顔のさまざまな部位の特徴を数値化し、顔の特徴値の組み合わせを生成し、それらをＩＤデータとしてデータベースに保存し、顔認識の際にはデータベースに保存されたＩＤデータと比較することが挙げられる。
現在の顔認識装置は、撮像カメラが連続的に可視光または不可視光のストリーミング画像をキャプチャーすることにより行われる。中央処理装置又は他のコアコンピューティングは、識別コードを継続的に用いて、ストリーミング画像内に人の顔があるか否かを分析し続け、人の顔を抽出できたときに、顔の特徴値の組み合わせを更に生成する。換言すると、顔認識装置の目の前に人がいるか否かにかかわらず、顔認識装置は顔認識のための動作を継続していると言える。

このため、顔認識装置の中央処理装置には、常に高い負荷がかかっていた。したがって、計算能力が低いＣＰＵを用いて顔認識を行っている場合には、それだけでＣＰＵの能力の大半を使用してしまうことから、システム全体の動作速度が低下し、顔認識以外の他の動作に悪影響を与える場合がある。
一方、計算能力が高いＣＰＵを使用すると設備費が高くなり、継続的な顔認識の動作によりエネルギー消費も高くなる。加えて、このエネルギー消費によってもＣＰＵ周りが高熱となり、ＣＰＵを含めたシステムの温度上昇を抑えるために、システム全体を低い周波数で運転せざるを得なくなる場合があり、システムの運転の遅れの原因となっていた。
本発明は、このような問題に鑑みて、必要に応じて顔認識を行うことによりシステムの平均的な負荷を低減し、ハードウェアの消耗を極力抑制し得る顔認識方法及び顔認識装置を提供することを目的とする。

このような問題に鑑みて本発明の顔認識方法及び顔認識装置は以下の構成を備える。
本発明による顔認識方法は、距離検出器が、距離検出を行って距離検出値を取得し、 データ処理回路が、前記距離検出値が閾値距離より小さいか対比し、前記データ処理回路が、前記距離検出値が前記閾値距離より小さいと判断したとき、前記距離検出値に基づいて、対応する赤外線照射器の光源強度を設定し、前記赤外線照射器が前記光源強度で赤外線を照射し、赤外線撮像カメラが、前記データ処理回路の命令に基づいて、赤外線画像を撮像し、前記データ処理回路が、前記赤外線画像に対して顔認識を行い、前記データ処理回路は前記顔認識が成功したと判断したとき、対応するアクションを実行する。

また、本発明による顔認識装置は、距離検出値を得るための距離検出器と、赤外線を照射するための赤外線照射器と、赤外線画像を撮像するための赤外線撮像カメラと、前記距離検出値が閾値距離より小さいか判断するためのデータ処理回路を備え、前記距離検出値が前記閾値距離より小さいとき、前記データ処理回路は、前記距離検出値に基づいて、対応する光源強度を設定し、前記光源強度で前記赤外線照射器を駆動して前記赤外線を照射し、且つ前記データ処理回路は前記赤外線画像に対して顔認識を行い、前記顔認識が成功したとき、前記データ処理回路は対応するアクションを行う。

本発明によれば、データ処理回路が、距離検出値が閾値距離より小さいと判断したとき、距離検出値に基づいて、対応する赤外線照射器の光源強度を設定し、赤外線照射器が前記光源強度で赤外線を照射し、赤外線撮像カメラが、データ処理回路の命令に基づいて、赤外線画像を撮像し、データ処理回路が、赤外線画像に対して顔認識を行う。このため、顔認識プログラムを直ぐに起動できる状態であるアイドル状態に切り換ることができ、常に顔認識動作を実行し続ける必要がない。これによって、顔認識動作のためにハードウェアが常に動作して、顔認識以外の他の制御の速度が低下してしまうことを防止し、システム全体の動作速度の低下を抑制し得る。

本発明の第１の実施形態を説明する顔認識装置の正面図である。 本発明の第１の実施形態を説明する回路のブロック図である。 本発明の第１の実施形態の距離検出値と光源強度の対応関係を説明する図である。 本発明の第１の実施形態を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態を説明するための他のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態の距離検出値と光源強度の切り換えを説明する模式図である。 本発明の第１の実施形態の距離検出値と光源強度の切り換えを説明する他の模式図である。 本発明の第２の実施形態を説明する回路のブロック図である。

図１、図２を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態を説明する顔認識装置の正面図であり、図２は本発明の第１の実施形態を説明する回路のブロック図である。本実施形態では、顔認識装置１００を用いて顔認識を行う。
具体的には、顔認識装置１００は、図１と図２に示すように、ケース１１０と、距離検出器１２０と、データ処理回路１３０と、１個又は複数個の赤外線照射器１４０と、赤外線撮像カメラ１５０と、可視光撮像カメラ１６０と、ディスプレイパネル１７０を備える。

図１および図２に示すように、ケース１１０の内部には空間が形成され、ケース１１０の正面１１２には距離検出器１２０が設けられ、この距離検出器１２０は正面１１２の前方の距離検出値Ｄを取得する。ケース１１０は壁やブラケットに固定され、正面１１２は感知しようとする領域（感知領域）に向いている。

図１、図２に加え、図３を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。ここで、図３は本発明の第１の実施形態の距離検出値と光源強度の対応関係を説明する図である。
図２に示すように、データ処理回路１３０は、ケース１１０の内部の空間に配置されている。距離検出器１２０は、データ処理回路１３０に電気的に接続され、距離検出値Ｄをデータ処理回路１３０に出力する。
図２に示すデータ処理回路１３０は、図３に示すような閾値距離Ｔを設定し、距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより小さいか否かを判定する。
物体が感知領域に接近していない場合、例えば人体又は顔が感知領域に入らない遠い位置にある場合には、距離検出値Ｄは、距離検出器１２０が感知できるような閾値距離Ｔを超える固定の数値となる。
また、例えば距離検出器１２０が検知できる背景物までの距離、又は背景物までの距離が距離検出器１２０の最大検出範囲を超えてしまう場合には有効な距離検出値Ｄが得られない。

図１に示すように、赤外線照射器１４０は正面１１２に配置され、正面１１２から前方へ向かって赤外線を照射する。また、図２に示すように、赤外線照射器１４０はデータ処理回路１３０に電気的に接続される。
データ処理回路１３０は、距離検出値Ｄが閾値距離Ｔ未満である場合、距離検出値Ｄに対応する光源強度を設定し、この対応する光源強度で赤外線照射器１４０を駆動して赤外線を照射する。
なお、赤外線照射器１４０が照射する光源強度、即ち光の強さは赤外線照射器１４０の電力強度（ｗａｔｔ）であってもよく、例えば、赤外線照射器１４０は指定された電力で赤外線を照射しても良いが、これには限られない。
また、赤外線照射器１４０を駆動する駆動電圧（ｖｏｌｔａｇｅ）の大きさについては、データ処理回路１３０が赤外線照射器１４０を駆動できる電圧の範囲内で、異なる距離検出値Ｄに対応する駆動電圧値を設定することができる。
本実施形態では、赤外線照射器１４０は、パルス電流（Ｐｕｌｓｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）によって駆動され、光源の強度は、パルス電流のパルス幅又はデューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）長であり得る。
データ処理回路１３０は、赤外線照射器１４０の動作周波数の範囲内でパルス電流のパルス幅又はデューティサイクルを異なる距離検出値Ｄに対応するように設定する。ここで、距離検出値Ｄが大きいほど対応する光の強さは強くなり、逆に距離検出値Ｄが小さいほど対応する光の強さは弱くなる。

図３に示すように、本実施形態では、データ処理回路１３０は、閾値距離Ｔの範囲内で、２以上の距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に更に分割される。また、設定された光源強度の設定値は、距離区間Ｄ１でＩ１に設定され、距離区間Ｄ２でＩ２に設定され、距離区間Ｄ３でＩ３に設定される。
データ処理回路１３０は、距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３毎に設定された光源の強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３で赤外線照射器１４０を駆動して赤外線を照射する。
閾値距離Ｔを超えても、距離検出器１２０は、最大検出距離以下の距離区間Ｄ４で距離検出値Ｄを依然として得ることができ、データ処理回路１３０は、距離区間Ｄ４に対応する光源強度の設定値Ｉ４を設定することもできる。なお、光源強度の設定値Ｉ４は、赤外線照射器１４０の仕様の範囲内における最大強度であってもよい。
したがって、本実施形態では、距離区間Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３の間の平均距離が大きいほど、対応する光源強度の設定値Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３が大きくなる。
逆に、距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３間の平均距離が小さいほど、対応する光源強度の設定値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は小さくなる。
したがって、データ処理回路１３０は、距離検出値Ｄが、複数の距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のいずれか一つに含まれる場合、赤外線照射器１４０を駆動して、対応する設定値Ｉ１、Ｉ２、又はＩ３で赤外線を照射する。
データ処理回路１３０は、光源強度の設定値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３と距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の対応に基づいて光源の強度を切り換えるため、物体が各距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のとき、その物体の表面の赤外線放射輝度（Ｗ／ｍ２）を適切な数値の範囲内に維持できる。

図１に示すように、赤外線撮像カメラ１５０は、正面１１２に設けられ、図２に示すように、データ処理回路１３０に電気的に接続される。赤外線撮像カメラ１５０は、ケース１１０の正面１１２に面する赤外線画像Ｐｉｒ（図２）を撮像（キャプチャー）し、赤外線画像Ｐｉｒをデータ処理回路１３０に出力するために使用される。
ここで、赤外線画像Ｐｉｒは、主に、赤外線照射器１４０が照射した赤外線が物体によって反射されて形成される。
データ処理回路１３０は、距離検出値Ｄが閾値距離Ｔ未満かを継続的に判定する。データ処理回路１３０は、距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより小さい場合、距離検出値Ｄに応じて対応する光源強度を設定し、赤外線照射器１４０を駆動して対応する光源強度で赤外線を照射する。データ処理回路１３０は、赤外線撮像カメラ１５０を動作させて、赤外線画像Ｐｉｒを撮像する。データ処理回路１３０は、赤外線画像Ｐｉｒに基づいて顔認識動作を行う。
データ処理回路１３０は、赤外線画像Ｐｉｒに基づいて人の顔が存在するかどうかを分析し、人の顔がある場合には、人の顔の画像に対して校正を行い、人の顔の特徴値の組み合わせを抽出する。
顔の特徴値の組み合わせは、顔の特徴となる点（目、鼻、口等）を特徴点利用の材料として、それぞれ特徴値を抽出して顔の特徴値の組み合わせを生成する。
データ処理回路１３０は、顔の特徴値を組み合わせた後、顔の特徴値の組み合わせと、特徴値データベース（図示せず）内の複数の予め設定された特徴値の組み合わせが一致するかを比較する。
データ処理回路１３０は、顔の特徴値の組み合わせが、予め設定された複数の特徴値の組み合わせのいずれかと一致して、顔認識が成功した場合には対応するアクションを行う。

図２に示すように、可視光撮像カメラ１６０及びディスプレイパネル１７０は、それぞれデータ処理回路１３０に電気的に接続され、図１に示すように、可視光撮像カメラ１６０及びディスプレイパネル１７０は、ケース１１０の正面１１２に配置される。
可視光撮像カメラ１６０は、ケース１１０の正面１１２の前方向の可視光画像Ｐｖを撮像してデータ処理回路１３０に送信し、データ処理回路１３０がディスプレイパネル１７０を駆動して可視光画像Ｐｖを表示する。
したがって、ユーザーは、ディスプレイパネル１７０に表示される画像を確認した上で自分の位置を確認して必要に応じて調整することにより、自分の位置と姿勢が赤外線撮像カメラ１５０で顔を撮像できるようにすることができる。
前述の対応するアクションとしては、ドアロックの開錠、出席の記録、アクセスの記録、図書の貸し出し記録等が挙げられるが、これらに限定されない。
アクションの例を挙げると、顔認識を行うためのゲートを職場の入り口に設け、データ処理回路１３０によって制御することにより顔認識が成功すると、データ処理回路１３０は、ユーザーの顔認識が成功した時刻（出勤時刻）を記録し、対応するアクションとしてゲートを開くなどの操作を実行すること等が挙げられる。
前述のデータ処理回路１３０によって実行される対応するアクションは、ディスプレイパネル１７０を駆動して顔認識が成功した旨のメッセージ等を併せて表示させても良い。なお、顔認識が成功した旨のメッセージと共にユーザーのデータ（例えば、ユーザーを識別するためのコードに加えて、ユーザーの氏名や所属している部門、更には顔写真等を含むデータを言う。）を更に表示させても良い。

次に、本発明の顔認識装置１００を用いて顔認識を行う方法について図４を参照して説明する。ここで、図４は本発明の第１の実施形態を説明するためのフローチャートである。
図１の顔認識装置１００を起動した後、図２のデータ処理回路１３０は、図４のステップ（Ｓｔｅｐ）１１０に示すように、距離検出器１２０に距離検出を実行させて図３の距離検出値Ｄを取得する。
データ処理回路１３０は、顔認識プログラムをロードする。このとき、顔認識プログラムはアイドル（ｉｄｌｅ）状態に切り換えられる。
すなわち、顔認識プログラムの機能を無効にする一方で、顔認識プログラムをいつでも起動可能な状態とする。
このとき、顔認識装置１００は、顔認識を行わないため、データ処理回路１３０が高負荷な計算を継続して行う必要がなく、ハードウェア資源の浪費を回避できる。
次に、ステップ１２０に示すように、距離検出器１２０は、距離検出値Ｄを連続して検出し、これら連続的に検出された距離検出値Ｄをデータ処理回路１３０に出力する。
データ処理回路１３０は、ステップ１３０に示すように、閾値距離Ｔを設定し、データ処理回路１３０は、距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより小さいか比較する。そして、距離検出値Ｄが閾値距離Ｔ以上の場合、ステップ１２０に戻り、データ処理回路１３０は、入力された距離検出値Ｄを再度受信する。
ユーザーがケース１１０の正面１１２の前方に移動して感知領域に入ると、距離検出器１２０がユーザーを検出し、ユーザーと距離検出器１２０との間の距離に基づいて対応する距離検出値Ｄが得られる。距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより小さい場合、データ処理回路１３０は、ステップ１４０に示すように、顔認識プロセスを実行し得る顔認識プログラムを有効にする。

図５を併せて参照して本発明の第１の実施形態を説明する。ここで、図５は本発明の第１の実施形態を説明するための他のフローチャートである。具体的には図４のフローチャートのステップ１４０の動作をさらに詳細に説明するためのフローチャートである。
図５のステップ１４１とステップ１４２に示すように、データ処理回路１３０は有効化した顔認識プログラムに基づいて、距離検出値Ｄに基づいて距離検出値Ｄに対応した光源強度を設定する。
そして、データ処理回路１３０は、赤外線照射器１４０に対応する光源強度の赤外線を照射させる。データ処理回路１３０は、ステップ１４３に示すように赤外線撮像カメラ１５０によって、赤外線画像Ｐｉｒの撮影を開始してデータ処理回路１３０に出力する。
距離検出値Ｄの相違に基づいて、対応する光源強度を設定して赤外線を照射することにより、赤外線画像Ｐｉｒのより良い画像露出とクリアーな画像撮像効果を得ることができる。
具体的には図３に示すように、閾値距離Ｔは２つ以上の距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に分割され、光源強度は複数の設定値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を有し、各距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は複数の設定値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３のいずれか１つに対応する。
距離検出値Ｄが閾値距離Ｔよりも大きいが、赤外線照射器１４０が距離検出値Ｄを取得できる距離区間Ｄ４の範囲内であれば、データ処理回路１３０は顔認識を行なわない。
ただし、距離区間Ｄ４内であれば、赤外線照射器１４０は尚も設定値Ｉ４で赤外線を照射し得るので、赤外線照射器１４０に仕様の範囲内における最大強度の設定値Ｉ４を光源強度として赤外線を照射することができ、所定の場所に赤外線を照射できる。

次に、図６を併せて参照して説明する。ここで、図６は本発明の第１の実施形態の距離検出値と光源強度の切り換えを説明する模式図である。図６に示すように、人の顔が赤外線撮像カメラ１５０の撮像範囲に入り、距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより小さく、距離区間Ｄ３の範囲内にある場合、赤外線照射器１４０は、最大設定値Ｉ３を光源強度として赤外線を照射するため、人の顔がたとえ遠くにあっても十分に照射でき、赤外線画像Ｐｉｒは十分に露出され十分に鮮明となる。
このとき、ユーザーが顔認識装置１００に次第に近づき、距離検出値Ｄが距離区間Ｄ２又は距離区間Ｄ１に入ると、設定値Ｉ３では光源強度が強くなりすぎ、赤外線画像Ｐｉｒが明るくなりすぎて、顔の輪郭が鮮明に映らなくなってしまう。これを防止するため、データ処理回路１３０は、距離区間Ｄ２にユーザーが移動したら、この距離区間Ｄ２に対応する設定値Ｉ２に光源強度を設定するので、赤外線画像Ｐｉｒを適切に露光（露出）して鮮明にすることができる。

図７を併せて参照して本発明の第１の実施形態を説明する。ここで、図７は本発明の第１の実施形態の距離検出値と光源強度の切り換えを説明する他の模式図である。図７に示すように、先ず、人の顔がより近くの距離区間（要するに赤外線照射器１４０の近く）、例えば距離区間Ｄ１に入った場合、赤外線照射器１４０は、光源強度としてより小さい設定値Ｉ１で赤外線を照射して、赤外線画像Ｐｉｒを適切に露光し、鮮明にできる。
ただし、ユーザーが距離を調整することにより、距離検出値Ｄを距離区間Ｄ３又は距離区間Ｄ２に変更すると、設定値Ｉ１では光の強度が足りず、赤外線画像Ｐｉｒが露出不足（影が薄くなり）となり、輪郭を鮮明に表示することができない。このとき、データ処理回路１３０は、距離区間Ｄ３に対応するように、赤外線照射器１４０からの光の強度（光源強度）を大きくすべく設定値Ｉ３に設定するので、赤外線画像Ｐｉｒを鮮明に表示することができる。

データ処理回路１３０は、図５のステップ１４４に示すように、可視光撮像カメラ１６０を作動させて可視光画像Ｐｖをステップ１４３と同一行程にて撮像し、ディスプレイパネル１７０を駆動して可視光画像Ｐｖを表示する。
このとき、ユーザーは、ディスプレイパネル１７０で表示される画像を見ながら位置や姿勢を調整することにより、赤外線撮像カメラ１５０で顔を確実に捉えることができる。
前述の赤外線照射器１４０は、通常、設定値Ｉ４等の仕様内の最大の光源強度で周囲に対して赤外線を照射し、赤外線撮像カメラ１５０によって赤外線画像Ｐｉｒのストリーム画像を連続的に撮像して、データ処理回路１３０がこのストリーム画像を図示しないメモリに記録する。
ただし、このときのデータ処理回路１３０は、顔認識動作を行わず、単に動画（連続したストリーム画像）を記録するだけである。同様に、可視光撮像カメラ１６０は、通常、可視光画像Ｐｖのストリーム画像を取り込むことができる。一方、データ処理回路１３０はストリーム画像を記録するが、表示のためにディスプレイパネル１７０を駆動しない。

次に、データ処理回路１３０は、図４のステップ１５０に示すように、赤外線画像Ｐｉｒに基づいて顔認識を実行して、赤外線画像Ｐｉｒの人の顔の特徴値の組み合わせが、特徴値データベース内の複数の予め設定された特徴値の組み合わせのいずれか一つに一致するかどうかを判定する。なお、ここでいう複数とは２個又は２個以上のいずれをも含む概念である。
顔の特徴値の組み合わせが複数の予め設定された特徴値の組み合わせのいずれかと一致する場合、すなわち、顔認識が成功した場合、データ処理回路１３０は、ステップ１６０に示すように、対応するアクションを実行する。前述の対応するアクションは、ドアロックの開錠、出勤記録、入退出記録、本の貸し出し記録などであるが、これらに限定されるものではない。
したがって、上述の顔認識装置１００及び顔認識方法では、通常、顔認識プログラムはアイドル（ｉｄｌｅ）状態であり、このアイドル状態の間は、顔認識装置１００のハードウェアは顔認識処理を実行せず、高い負荷が維持されることがない。したがって、顔認識装置１００の通常の負荷を低減し、エネルギー消費を抑えることができる。
本発明では、データ処理回路１３０は、ハードウェアであっても、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせであってもよい。例えば、データ処理回路１３０は、システムチップセット、中央処理装置、不揮発性メモリモジュール、揮発性メモリモジュール、及びグラフィックスチップを更に含み得る。
不揮発性メモリモジュールは、ユーザーのデータを格納するために使用される。中央処理装置は、ユーザーのデータを不揮発性メモリから揮発性メモリにロードして実行し、顔認識プログラムで顔認識プロセスを開始して、顔認識プロセスをアイドル状態に切り替えることができる。
上記の実施形態は、データ処理回路１３０の単なる例であり、電気回路の一部又は全てを単一の集積回路で構成しても差し支えなく、前述の構成をデータ処理回路１３０として他の回路設計に置き換えても差し支えない。

次に、図８を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。ここで、図８は顔認識装置１００の第２の実施形態を説明するものであり、データ処理回路１３０を他の構成により実現し得るものである。データ処理回路１３０は、コアコンピューティング１３２、距離検出器１２０と駆動回路１３４、及び電圧調整器１３６を含む３つの部分に分けることができる。
コアコンピューティング１３２は、中央処理装置ＣＰＵ、図示しないシステムチップセット等の構成を含み、顔認識操作を実行するために使用される。
コアコンピューティング１３２は、ＵＳＢバス（またはＭＩＰＩ−ＣＳＩ等の他のインターフェース）を介して、赤外線撮像カメラ１５０及び可視光撮像カメラ１６０に接続することができる。
コアコンピューティング１３２は、Ｉ２Ｃインターフェース（又はＳＭＢｕｓ、ＵＳＢ等の他のインターフェース）を介して距離検出器１２０の駆動回路１３４に接続される。
同時に、駆動回路１３４は、汎用入出力ピンＧＰＩＯ−１やＧＰＩＯ−２等の２個の入出力ピンを介して電圧調整器１３６に接続することができる。
汎用入出力ピンＧＰＩＯ−１、ＧＰＩＯ−２及びベース電圧Ｖは、抵抗を介して電圧調整器１３６に並列に接続される。このようにして、汎用入出力ピンＧＰＩＯ−１やＧＰＩＯ−２を使用して、基準電圧Ｖｒｅｆを調整し、電圧調整器１３６に出力しても差し支えない。
電圧調整器１３６は、電源Ｖｄｄ、例えば、＋ ５Ｖ電圧に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて出力電圧Ｖｏｕｔを出力して、赤外線照射器１４０の駆動電圧Ｖ−ＬＥＤの大きさを調整し、設定値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４から改変光源の強度を選択する。
距離検出器１２０は、赤外線距離測定装置、レーザー距離測定装置、又は飛行時間距離測定装置（ＴｏＦ：Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）であってもよい。距離検出器１２０によって検出された距離検出値Ｄは、駆動回路１３４によって符号化され、コアコンピューティング１３２の中央処理装置ＣＰＵに連続的に出力される。

距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより大きく、且つ距離検出値Ｄが最大のとき、例えば、距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のうちの距離区間Ｄ４内にある場合、データ処理回路１３０は顔認識を行わず、赤外線照射器１４０の光源強度の設定値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４も切り換えない。
このとき、コアコンピューティング１３２は、距離検出器１２０の駆動回路１３４を制御して、２つの汎用入出力ピンＧＰＩＯ−１及びＧＰＩＯ−２をオープンドレイン（Ｏｐｅｎ Ｄｒａｉｎ）状態に維持する。
このとき、基準電圧Ｖｒｅｆを最大電圧（たとえば、Ｖｒｅｆ＝２．５Ｖ）に維持でき、駆動電圧Ｖ−ＬＥＤの出力も最高の電圧設定値（たとえば、２．５Ｖ）にさせ、赤外線照射器１４０は、規格範囲の最大強度の設定値Ｉ４を光源強度として対象を赤外線で照射する。

距離検出値Ｄが閾値距離Ｔ未満であり、且つ距離検出値Ｄが距離区間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の距離区間Ｄ１内にある等比較的小さい場合、コアコンピューティング１３２は、距離検出器１２０の駆動回路１３４を制御して、２つの汎用入出力ピンＧＰＩＯ−１及びＧＰＩＯ−２をローレベルに維持する。
このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは最小値（例えば、Ｖｒｅｆ＝１．５Ｖ）に低下し、その結果、駆動電圧Ｖ−ＬＥＤは、最低の電圧設定値（例えば、１．５Ｖ）に低下し、赤外線照射器１４０は、最小設定値Ｉ１を光源強度の設定値として赤外線を照射する。このため、赤外線画像が明るすぎとなる問題を回避できる。

距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより小さく、距離検出値Ｄが例えば中間値である距離区間Ｄ２内にある場合、コアコンピューティング１３２は、Ｉ２Ｃを介して距離検出器１２０の駆動回路１３４を制御し、汎用入出力ピンＧＰＩＯ−１をローレベルに切り換えさせ、汎用入出力ピンＧＰＩＯ−２はオープンドレイン（Ｏｐｅｎ Ｄｒａｉｎ）状態に切り換えさせる。
このとき、基準電圧Ｖｒｅｆも最大値と最小値の間にあるため（例えば、Ｖｒｅｆ＝１．８３３Ｖ）、駆動電圧Ｖ−ＬＥＤが中間の電圧設定値１．８３３Ｖに調整され、赤外線照射器１４０は中間の設定値Ｉ２を光源強度として赤外線を照射するように維持し、赤外線画像Ｐｉｒの明るさは中程度となり、コアコンピューティング１３２が人の顔認識を行うのに足りる明るさとなる。

距離検出値Ｄが閾値距離Ｔより小さく、距離検出値Ｄが例えば距離区間Ｄ３内にある場合等比較的大きい場合、コアコンピューティング１３２は、Ｉ２Ｃを介して距離検出器１２０の駆動回路１３４を制御し、汎用入出力ピンＧＰＩＯ−１はオープンドレイン（Ｏｐｅｎ Ｄｒａｉｎ）状態に切り換えて、汎用入出力ピンＧＰＩＯ−２はローレベルに切り換える。
このとき、基準電圧Ｖｒｅｆは中間値（例えば、Ｖｒｅｆ＝２．１６７Ｖ）よりも高くなるように上昇するため、駆動電圧Ｖ−ＬＥＤは例えば、２．１６７Ｖまで大きくなり、赤外線照射器１４０は、最大の設定値Ｉ３を光源強度として維持するように赤外線を照射して、遠くの人の顔でも十分に明るさが足りる赤外線画像Ｐｉｒを撮像できるようにするので、コアコンピューティング１３２は人の顔認識を行うことができる。

本実施形態のいずれか一つ以上において、３個の距離区間Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３は、例示のみのために３種の光源強度の設定値Ｉ１、Ｉ２、及びＩ３に対応するが、適宜増減させて２個又は４個以上としても良い。更に、少なくとも１つの距離区間（距離区間Ｄ４等）を、閾値距離Ｔを超えて設定することもでき、この距離区間Ｄ４は設定値Ｉ４に対応する。
本発明のいずれか１つ以上の実施形態では、顔認識装置１００は、顔認識プログラムを直ぐに起動できる状態であるアイドル状態に切り換えられる。また、顔認識装置１００は、距離検出値Ｄに応じて、認識プログラムを起動して顔認識処理を開始するか否かを決定する。
したがって、顔認識装置１００は、常に顔認識動作を実行し続ける必要はなく、顔認識動作のためにハードウェアが動作して、顔認識以外の他の制御の速度が低下してしまうことを防止し、システム全体の動作速度の低下を抑制し得る。
また、本発明は、顔認識装置１００の平均的な負荷を効果的に低減し、不必要な電力消費を回避することができる。
加えて、システムの負荷を低減することで、システムを構成するハードウェアの温度が高くなることによりシステム全体を低い周波数で運転せざるを得なくなることを回避すると共に、顔認識が必要な状態に切り換わった際には、迅速に顔認識を行うことができる。
さらに、少なくとも１つの実施形態では、本発明は、距離検出値Ｄを使用して、光源強度の設定値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を決定し、人間の顔が遠くにあっても近くにあっても常に最高の画像露出と撮像が可能となり、顔認識動作を容易に行える。

１００ 顔認識装置
１１０ ケース
１１２ 正面
１２０ 距離検出器
１３０ データ処理回路
１３２ コアコンピューティング
１３４ 駆動回路
１３６ 電圧調整器
１４０ 赤外線照射器
１５０ 赤外線撮像カメラ
１６０ 可視光撮像カメラ
１７０ ディスプレイパネル
Ｄ 距離検出値
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 距離区間
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４ 設定値
Ｔ 閾値距離
Ｐｉｒ 赤外線画像
Ｐｖ 可視光画像
ＣＰＵ 中央処理装置
Ｖｒｅｆ 基準電圧
Ｖ ベース電圧
Ｖｏｕｔ 出力電圧
Ｖｄｄ 電源
Ｖ−ＬＥＤ 駆動電圧
ＧＰＩＯ−１、ＧＰＩＯ−２ 汎用入出力ピン
Ｓｔｅｐ１１０〜Ｓｔｅｐ１６０ ステップ

Claims (11)

1. 距離検出器が、距離検出を行って距離検出値を取得し、
   データ処理回路が、前記距離検出値が閾値距離より小さいか対比し、
   前記データ処理回路が、前記距離検出値が前記閾値距離より小さいと判断したとき、前記距離検出値に基づいて、対応する赤外線照射器の光源強度を設定し、前記赤外線照射器が前記光源強度で赤外線を照射し、
   赤外線撮像カメラが、前記データ処理回路の命令に基づいて、赤外線画像を撮像し、前記データ処理回路が、前記赤外線画像に対して顔認識を行い、
   前記データ処理回路は前記顔認識が成功したと判断したとき、対応するアクションを実行することを特徴とする、
   顔認識方法。
2. 前記閾値距離の範囲内で複数の距離区間に区分けされ、前記光源強度は複数の設定値を有し、且つ各前記複数の距離区間は前記複数の設定値のいずれか一つに対応することを特徴とする請求項１に記載の顔認識方法。
3. 前記データ処理回路は、前記赤外線画像の中に一つの人の顔が存在するか否か分析し、前記人の顔の画像に対して校正を行い、前記人の顔の特徴値の組み合わせを取得し、前記人の顔の特徴値の組み合わせと、特徴値データベース内の複数の予め設定された特徴値の組み合わせのいずれか一つとが一致するか比較することを特徴とする請求項１に記載の顔認識方法。
4. 前記データ処理回路は、前記距離検出値が前記閾値距離より小さいと判断したとき、可視光撮像カメラが可視光画像を撮像し、前記可視光画像をディスプレイパネルに表示することを特徴とする請求項１に記載の顔認識方法。
5. 前記データ処理回路は、前記顔認識が成功したと判断したとき、顔認識が成功した旨のメッセージをディスプレイパネルに表示させ、且つ前記顔認識が成功した旨のメッセージにはユーザーのデータが含まれることを特徴とする請求項１に記載の顔認識方法。
6. 距離検出値を得るための距離検出器と、
   赤外線を照射するための赤外線照射器と、
   赤外線画像を撮像するための赤外線撮像カメラと、
   前記距離検出値が閾値距離より小さいか判断するためのデータ処理回路を備え、
   前記距離検出値が前記閾値距離より小さいとき、前記データ処理回路は、前記距離検出値に基づいて、対応する光源強度を設定し、前記光源強度で前記赤外線照射器を駆動して前記赤外線を照射し、且つ前記データ処理回路は前記赤外線画像に対して顔認識を行い、
   前記顔認識が成功したとき、前記データ処理回路は対応するアクションを行うことを特徴とする、
   顔認識装置。
7. 可視光画像を撮像して前記データ処理回路に出力するための可視光撮像カメラと、前記データ処理回路に駆動されて前記可視光画像を表示するためのディスプレイパネルとを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の顔認識装置。
8. 前記顔認識装置はケースを更に備え、前記ケースの内部には内部空間が形成され、且つ前記ケースは正面を有し、前記距離検出器は前記正面に設けられ、前記正面の前方から前記距離検出値を取得し、前記データ処理回路は内部空間に設けられ、前記赤外線照射器、前記赤外線撮像カメラ、前記可視光撮像カメラ、及び前記ディスプレイパネルは前記正面に設けられることを特徴とする請求項７に記載の顔認識装置。
9. 前記顔認識が成功したとき、前記データ処理回路は前記ディスプレイパネルを駆動し顔認識が成功した旨のメッセージを表示し、且つ前記顔認識が成功した旨のメッセージにはユーザーのユーザーのデータが含まれることを特徴とする請求項７に記載の顔認識装置。
10. 前記閾値距離の範囲内で複数の距離区間に区分けされ、前記光源強度は複数の設定値を有し、且つ各前記複数の距離区間は前記複数の設定値のいずれか一つに対応することを特徴とする請求項６に記載の顔認識装置。
11. 前記データ処理回路は、前記赤外線撮像カメラに電気的に接続されたコアコンピューティングと、前記コアコンピューティングと前記距離検出器に電気的に接続された駆動回路と、前記駆動回路と前記赤外線照射器に電気的に接続され、前記駆動回路から基準電圧が入力される電圧調整器を備え、前記距離検出値は前記駆動回路によって符号化された後、前記コアコンピューティングに出力され、前記コアコンピューティングは、前記距離検出値に基づいて前記駆動回路が前記基準電圧に切り換えるように制御することにより、前記電圧調整器が前記赤外線照射器に出力する駆動電圧の大きさを調整し、前記光源強度を前記距離検出値に対応させることを特徴とする請求項６に記載の顔認識装置。

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