JP3731467B2

JP3731467B2 - 生体照合装置、生体照合システムおよびその方法

Info

Publication number: JP3731467B2
Application number: JP2000336808A
Authority: JP
Inventors: 訓宏見市; 敏樹二木
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2020-11-06
Also published as: JP2002140699A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば人の顔画像をタイミングよく取得するような生体照合装置に関し、さらに詳しくは扉の開閉タイミングに合せて人の顔面などの対称物を的確に撮像する生体照合装置、生体照合システムおよび生体照合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、通行者の画像照合に際しては、図７に示すように、通行者検知通路７１に検知センサ７２を配設し、またその検知通路７１に向けて撮像カメラ７３を配設して、同カメラの検知領域７４に入って来た通行者７５の画像を撮影している。
【０００３】
この場合、通行者７５は自然に辺りを見回しながら歩行するため歩行中に顔の向きが上下左右など任意の方向に向くため、顔画像の取得に際しては撮像カメラ７３で複数枚の顔画像を取込んで照合確認している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような顔画像の取得条件で照合確認した場合は、次に示すように正確な照合判定が難しくなっていた。
【０００５】
（１）歩行中の顔の向きがばらつくため、登録時の顔の向きと一致しない場合があり、このときは照合不能になる。
【０００６】
（２）複数の顔の向きから算出した顔の特徴量を予め登録しておいて照合する方法がある。ところが、この場合は複数の比較照合のために照合処理に時間がかかっていた。
【０００７】
（３）同じく、歩行中の顔の向きのばらつきを補完して照合することが考えられるが、この場合は補完のために複数の画像を取込む必要があり、この場合も同様に複数の比較照合のために多くの処理時間を要してしまう。
【０００８】
（４）また、複数の撮像カメラを用いて同一通行者の画像を撮影する方法もあるが、この場合は多くの撮像カメラを要してコスト高になる。
【０００９】
（５）歩行速度が速い場合の画像取得に際しては、画像滲みによる画質低下や歩行中に取得できる画像枚数の減少により照合精度が低下する。
【００１０】
（６）歩行中に取得できる通行者の全撮像領域の顔画像を検索するため、全撮像領域のために多くの処理時間がかかる。
という問題を有していた。
【００１１】
そこでこの発明は、通行者の顔の向きが扉開の時点で前方を向くという特性に着目し、この前方を向いた時点で生体画像を取得すれば、顔の向きが前方に向いて照合判定に適した画像を的確に取得できる撮像タイミングの優れた生体照合装置、生体照合システムおよび生体照合方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、生体の画像を取得し、取得した画像と登録された生体的特徴を元に、生体の一致を照合する生体照合装置であって、扉開検知手段が扉開を検知したときには、その扉の開く部分を撮像範囲に含むように設置された撮像手段が撮像を開始して、その開いた場所の生体の画像を取得し、撮像手段により撮像された画像のうち、扉が開いている時間および扉の開閉速度を考慮して通行許容領域を決定手段により決定し、この決定した通行許容領域を優先して対象物の検索を行い、検索した対象物と予め登録された生体データとを照合して生体が一致するか否かを判定する生体照合装置である。
【００１３】
この結果、扉が開いた時点で生体を撮像するため、静止状態に近い生体の撮像データが得られる。このため、静止状態に近い生体の撮像データから画質の滲みなどがない照合に適した高画質の画像が得られ、得られた画像のうちから対象物の検索位置を特定できるため、的を絞った効率のよいデータの取得ができる。例えば、通行者の場合は、顔の位置や向きを即座に検出でき、全撮像部分から顔の位置を検索する必要がなくなり、また画像取得枚数が少なくて済むため処理時間の短縮が図れる。
【００１４】
また別の発明では、登録された生体的特徴を元に生体の一致を照合端末装置を用いて照合する際、扉開検知手段が扉開を検知したとき、その扉の開く部分を撮像範囲に含むように設置された撮像手段が撮像を開始して、その開いた場所の生体の画像を撮像手段が取得し、撮像手段により撮像された画像のうち、扉が開いている時間および扉の開閉速度を考慮して通行許容領域を決定手段により決定し、この決定した通行許容領域を優先して対象物の検索を行い、検索した対象物の撮像データとセンタ装置の記憶手段が記憶している生体的特徴データとを照合して判定する照合端末装置を用いたことを特徴とする生体照合システムである。
【００１５】
この場合は、パーソナルコンピュータなどの照合端末装置を用いて、容易に高画質の生体照合処理を実現でき、処理時間を短縮できる生体照合システムを構築することができる。
【００１６】
また別の発明では、扉開検知手段が扉開を検知したとき、その開いた場所に向けて対象物正面側の画像を撮像手段が取得し、撮像手段により撮像された画像のうち、扉が開いている時間および扉の開閉速度を考慮して通行許容領域を決定手段により決定し、この決定した通行許容領域を優先して対象物の検索を行い、この検索した対象物の画像が、予め記憶手段に記憶されている対象物に関する情報と一致するか否かを検出手段が検出し、この検出手段が照合一致情報を検出したとき、その旨を出力手段より出力する。
【００１７】
この場合は、扉開の時点で通行する対象物の正面側を的確に捉えて、対象物を正確に照合確認することができる。例えば、自動ドアを通行する通行者の場合は、自動ドアの直前で通行者は通行規制されて立止まった状態にあり、自動ドアが開いた時点で通行許容されて通行し始めるため、通行者の静止画を的確に取得することができる。
【００１８】
ことに、自動ドアが開いたとき、今まで閉ざされていた前方の視界が開けて通行者の顔の向きが前方を向くという特性があり、この前方を向いた顔画像を取得するように自動ドア開の時点で、その開いた場所に向けて画像取得すれば、顔の向きが略正面を向いた画像が得られる。また、顔の向きが正面を向いて一定方向になるため、顔の向きのばらつきが解消されて照合精度が向上する。また、対象物の検索位置を特定できるため、的を絞った効率のよいデータの取得ができ、処理時間の短縮が図れる。
【００１９】
また別の発明では、扉開検知手段が扉開を検知したとき、扉開検知手段による扉開の検知から一定時間経過後に、撮像手段による撮像を行うことを特徴とする。
この場合は、適切なタイミングで撮像することにより、良い画像が得られる。
【００２０】
ここで、生体的特徴とは、例えば通行者の場合、顔の表情や輪郭、目・鼻・口…などの特徴であり、ことに髪型、眼鏡の有無、色、皺、化粧度合い等の本人固有の顔情報を対象とする。
【００２１】
また、対象物とは人間、動物、各種物品などであり、人間の場合は顔だけでなく背格好なども含めて照合対象に設定することができる。
【００２２】
前記構成の扉開検知手段とは、扉近傍の床面に敷設されたマット検出センサ、赤外線検出センサまたは物理的スイッチで構成することができる。また、これらに連動して撮像する撮像タイミングとしては、扉開検知時点から撮像に適した扉の開き具合となる一定時間経過した時点に設定する。
【００２３】
前記構成の扉とは、両開き式あるいは片開き式の自動ドアや手動ドア、さらには観音開き式のドアなどである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態を以下図面に基づいて詳述する。
図面は通行者の顔画像を照合する生体照合システムを示し、図１に示すように、この生体照合システム１１は通路上に配設された両開き式の自動ドア１２の手前に通行者１３の存在を検知する通行者検知センサ１４を配設し、この通行者検知センサ１４の検知信号に基づいて自動ドア１２は開動作し、この開動作したドア開口部分１５を自動ドア１２の出口側に配設された撮像カメラ１６で撮像している。
【００２５】
上述の撮像カメラ１６は、自動ドア１２の開く部分を撮像範囲に含むように設置されており、また通行者１３の顔画像を取得する角度および高さ位置に設定して、通行者１３の顔の表情や輪郭、目・鼻・口…などの特徴を明確に捉えるものであり、ことに髪型、眼鏡の有無、色、皺、化粧度合い等の本人固有の顔情報を取得する。この取得した顔情報を通行者１３の照合要素に用い、これを通行者１３の予め登録した登録情報と照合して通行確認するように設定している。
【００２６】
ところで、図２に示すように、自動ドア１２のドア開口部分１５を通行する通行者１３は、自動ドアの直前で通行規制されて一時的に立止まり、自動ドア１２が開いた時点で通行許容されて通行し始める。このため、自動ドア１２が開いた瞬間は通行者１３が略静止状態にあり、撮像カメラ１６で通行者１３の静止画像を効率よく取得することができる。それゆえ、画質の滲みなどの恐れがない照合に適した高画質の画像が得られる。
【００２７】
ことに、通行者１３は自動ドア１２が開いたとき、今まで閉ざされていた前方の視界が開けて顔の向きや視線が自然に前方を向くという特性があり、この前方を向いたときの顔画像を取得するように自動ドア開の時点で画像取得すれば、顔の向きが略正面を向いた静止画像が得られる。また、この場合は顔の向きが一定方向に定まり、この結果、顔の向きのばらつきが解消されて照合精度が向上する。
【００２８】
次に、撮像データから明瞭な顔画像を取得する際、その有効な検索対象領域を図３を参照して説明する。
自動ドア１２のドア開口部分１５に向けて撮像カメラ１６が撮像するとき、その撮像する撮像領域１７のうち、自動ドア１２が開いている時間および自動ドア１２の開閉速度を考慮して通行者１３の顔画像を特定エリアで検索する顔画像取得領域１８を決定する。
【００２９】
このとき、
Ｔｃｐ：撮像時刻
Ｔｏｎ：ドア開信号時刻
Ｖ：ドアの開閉速度
ｃｏｓθ：撮像傾斜角度
とすると、顔画像取得領域１８は次式で求められる。
【００３０】
顔画像取得領域＝２×（Ｔｃｐ−Ｔｏｎ）×Ｖ×ｃｏｓθ
この結果、通行者１３の顔画像取得領域１８を特定して、的を絞った効率のよい顔画像データの取得ができる。このため、顔の位置や向きを即座に検出でき、撮像カメラ１６が撮像した全撮像領域１７から顔の位置を検索する必要がなくなり、また画像取得枚数が少なくて済むため処理時間の短縮が図れる。
【００３１】
このように静止画像の取得機能を有する生体照合システム１１の制御回路ブロック図を図４について説明する。
ＣＰＵ４１はメモリ４２に格納されたプログラムに沿って通行者検知センサ１４、自動ドア１２、撮像カメラ１６、照明装置４３の各回路装置を制御する。
【００３２】
上述の撮像カメラ１６が撮像した撮像データは画像キャプチャ部４４に取得され、この取得された顔画像情報から照合可能な顔画像を生成し、この生成された顔画像の特徴量と、登録済み顔特徴量ファイル４５に予め登録されている登録者の特徴量とをＣＰＵ４１が比較照合して通行者を確認する。
【００３３】
また、ＣＰＵ４１は入出力制御部４６を介して通行者検知センサ１４を制御し、この通行者検知センサ１４の検知信号に基づいて自動ドア１２は開閉制御される。さらに、撮像位置に対してはカメラスタンド４７に撮像カメラ１６と共に内蔵された照明装置４３を介して照射している。
【００３４】
そして、ＣＰＵ４１が照合判定した照合結果は、通信部４８を介して監視室などに設置される上位端末４９に送信され、そのときの判定データを監視用モニタ５０に表示出力して監視される。また、特定の照合者の画像を取得した場合は、その旨を警報装置５１に出力する。例えば、国内および国外の指名手配者や尋ね人を確認した場合、直ちに警報装置５１より警報を発して監視者に知らせる。
【００３５】
このように構成された生体照合システム１１の照合処理動作を図５および図６のフローチャートを参照して説明する。
通常、自動ドア１２は通行者検知センサ１４で通行者１３の有無を検知し、通行者を検知しない検知信号ＯＦＦでは自動ドア１２が閉じられて通路を閉鎖した状態にある（ステップｎ1 ）。
【００３６】
このドア閉鎖状態で通行者１３が自動ドア１２に近付くと、通行者検知センサ１４がＯＮ信号を出力し（ステップｎ2 ）、
これに基づいてＣＰＵ４１は自動ドア１２を開動作するが、このとき通行者１３が自動ドア１２の前で一時停止して静止画が得られるように一瞬待機させた後（ステップｎ3 ）、
自動ドア１２の開信号を出力して、自動ドア１２を一定速度で開動作させる（ステップｎ4 ）。
【００３７】
また、その開時刻を記憶して通行者１３が通行可能なドア開口幅になるまでの所要時間を計時する（ステップｎ5 〜ｎ6 ）。
【００３８】
この自動ドア１２が開き始めて静止している通行者１３を撮像可能な間、その通行者１３の正面側を撮像する（ステップｎ7 〜ｎ8 ）。
【００３９】
このとき、自動ドア１２が開いているドア開口部分１５に向けて撮像カメラ１６が撮像するが、その撮像する撮像領域１７のうち、自動ドア１２が開いている時間および自動ドア１２の開閉速度を考慮して通行者１３の顔画像取得領域１８を決定する（ステップｎ9 〜ｎ10）。
【００４０】
この顔画像取得領域１８を決定することにより、撮像データから顔画像を絞り込むことができ、顔の位置や向きを即座に検出できる。そして、撮像カメラ１６が通行者１３の顔画像情報を取得したとき、ＣＰＵ４１は標準的な顔モデルから顔の位置を検索した後（ステップｎ11〜ｎ12）、
その顔の特徴となる目、鼻、口…などから顔の位置を正確に検出して顔の特徴量を抽出し、この抽出された顔の特徴量と、予め登録された顔の特徴量とを比較照合する（ステップｎ13〜ｎ14）。
【００４１】
そして、撮像カメラ１６で取得した顔画像の特徴量と、予め登録された顔の特徴量とを比較照合し、Ｎ番目に取得した画像に対する最大類似者を決定し、その後、通行者１３が自動ドア１２を通過したことを確認すると（ステップｎ15〜ｎ17）、
全画像の中から最大類似者を決定する。このとき、最大類似度が基準値以上であれば照合成立して１人の照合動作が終了する（ステップｎ18〜ｎ20）。
また、類似度が基準値以下であれば、照合不良と判定する（ステップｎ21）。
【００４２】
上述のように、自動ドアの直前で通行者は通行規制されて立止まった状態にあり、自動ドアが開いた時点で通行許容されて通行し始めるため、通行者の静止画像を的確に取得できる。ことに、自動ドアが開いたとき、今まで閉ざされていた前方の視界が開けて通行者の顔の向きや視線が前方を向くという特性があることから顔の位置や向きを即座に検出でき、照合精度が向上すると共に処理時間の短縮が図れる。
【００４３】
この発明の構成と、上述の一実施の形態との対応において、
この発明の扉は、実施の形態の自動ドア１２に対応し、
以下同様に、
扉開検知手段、検出手段および決定手段は、ＣＰＵ４１に対応し、
撮像手段は、撮像カメラ１６に対応し、
センタ装置は、上位端末４９に対応し、
照合端末装置は、カメラスタンド４７に対応し、
対象物は、通行者１３に対応し、
記憶手段は、メモリ４２に対応し、
出力手段は、監視用モニタ５０と警報装置５１に対応し、
通行許容領域は、ドア開口部分１５および顔画像取得領域１８に対応するも、
この発明は、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、上述の一実施の形態の構成のみに限定されるものではない。
【００４４】
【発明の効果】
この発明によれば、通行者の動きを一時停止させる扉の開閉動作を考慮した撮像タイミングで静止画像を取得するため高精度の照合確認ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の生体照合システムの撮像状態を示す概略平面図。
【図２】この発明の生体照合システムの撮像状態を示す要部正面図。
【図３】この発明の生体照合システムの顔画像取得領域を示す要部正面図。
【図４】この発明の生体照合システムの制御回路ブロック図。
【図５】この発明の生体照合システムの照合処理動作を示すフローチャート。
【図６】図５に続くフローチャート。
【図７】従来の画像照合システムの撮像状態を示す概略平面図。
【符号の説明】
１１…生体照合システム
１２…自動ドア
１３…通行者
１４…通行者検知センサ
１５…ドア開口部分
１６…撮像カメラ
１７…撮像領域
１８…顔画像取得領域
４１…ＣＰＵ
４２…メモリ
４７…カメラスタンド
４９…上位端末
５０…監視用モニタ
５１…警報装置

Claims

生体の画像を取得し、取得した画像と登録された生体的特徴を元に生体の一致を照合する生体照合装置であって、
生体を撮像するための撮像手段と、
扉が開いたことを検知する扉開検知手段と、
前記扉開検知手段による扉開検知から前記撮像手段による撮像までの時間と、扉開速度と、から扉が開いている通行許容領域を決定する決定手段と、を備え、
前記撮像手段は、扉の開く部分を撮像範囲に含むように設置されており、
前記扉開検知手段が扉開を検知したとき、前記撮像手段による撮像を行い、
前記撮像手段により撮像された画像のうち、前記決定手段により決定された通行許容領域を優先して対象物の検索を行うことを特徴とする生体照合装置。
登録された生体的特徴を元に生体の一致を照合する生体照合システムであって、
扉が開いたことを検知する扉開検知手段と、
前記扉開検知手段による扉開検知から前記撮像手段による撮像までの時間と、扉開速度と、から扉が開いている通行許容領域を決定する決定手段と、
扉の開く部分を撮像範囲に含むように設置される撮像手段と、を有する照合端末装置と、
生体的特徴データを記憶する記憶手段を備えたセンタ装置と、を備え、
前記扉開検知手段が扉開を検知したとき、前記撮像手段による撮像を行い、前記撮像手段により撮像された画像のうち、前記決定手段により決定された通行許容領域を優先して対象物の検索を行い、
前記対象物を、前記記憶手段に記憶されている生体的特徴データを用いて照合を行うことを特徴とする生体照合システム。
扉が開いたことを検知する扉開検知手段と、
前記扉開検知手段が扉開を検知したとき、その開いた場所に向けて対象物正面側の画像を取得する撮像手段と、
前記扉開検知手段による扉開検知から前記撮像手段による撮像までの時間と、扉開速度と、から扉が開いている通行許容領域を決定する決定手段と、
前記撮像手段により撮像された画像のうち、前記決定手段により決定された通行許容領域を優先して対象物の検索を行い、前記対象物が、予め記憶手段に記憶されている対象物に関する情報と一致するか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段が照合一致情報を検出したとき、その旨を出力する出力手段とを備えた生体照合システム。
前記扉開検知手段による扉開の検知から一定時間経過後に、前記撮像手段による撮像を行うことを特徴とする請求項１、２、３に記載の生体照合装置および生体照合システム。