JP4320775B2 - 顔認証装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＣＤカメラ等で撮像した対象者の顔画像を処理して、該対象者が登録者であるかどうかを認証する顔認証装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像した認証対象者の顔画像を処理して、この認証対象者が登録者であるかどうかを認証する顔認証装置があった。顔認証装置は、登録者毎に、目、鼻、口、輪郭等、顔部品の特徴量を示す顔画像データを記憶している。顔認証装置は、カメラで撮像した認証対象者の顔画像から顔部品の特徴量を抽出し、ここで抽出した顔部品の特徴量から認証対象者の顔画像データを作成する。そして、作成した顔画像データと、記憶している登録者の顔画像データと、を照合し、その類似度が予め定められた閾値よりも大きい登録者がいると、認証対象者を登録者と認証する。反対に、その類似度が予め定められた閾値よりも大きい登録者がいなければ、認証対象者を登録者でない（未登録者である）と認証する。顔認証装置には、全登録者について認証対象者の顔画像データを照合して登録者であるかどうかを認証する方式（上記の方式）と、認証対象者に予め識別番号を入力させ、入力された識別番号で識別される登録者について認証対象者の顔画像データを照合して登録者であるかどうかを認証する方式がある。
【０００３】
顔認証装置は、例えば室内に入室する人を制限する入退室管理システムに利用されている。
【０００４】
また、認証対象者の顔ではなく、目を撮像した撮像画像からアイリスデータを生成し、認証対象者が登録者であるかどうかを認証する認証装置もある。この装置の場合、登録者毎にアイリスデータを記憶している。
【０００５】
上記の認証装置では、撮像した撮像画像における認証対象者の顔画像や、目の画像の位置、大きさ、向きが適正でないと、この撮像画像から照合に適した認証対象者の顔画像データやアイリスデータを生成することができない。言い換えれば、照合に適した認証対象者の顔画像データやアイリスデータを生成するには、認証対象者の顔画像や、目の画像の位置、大きさ、向きが適正な撮像画像が必要である。
【０００６】
なお、撮像レンズに対する認証対象者の上下左右の移動によって変化するものを、ここでは撮像画像における位置としている。また、撮像レンズに対する認証対象者の前後の移動によって変化するものを、ここでは撮像画像における大きさとしている。さらに、撮像レンズに対する認証対象者の回転によって変化するものを、ここでは撮像画像における向きとしている。
【０００７】
従来の認証装置としては、以下に示す構成のものがあった。
【０００８】
特許文献１は、顔の特定部分、例えば目、をあわせるための枠を設けたミラーの後方に画像入力手段を配置する構成である。この構成では、認証対象者がミラーに写っている自分の顔を見ながら、顔の特定部分をミラーに設けられている枠にあわせる。
【０００９】
また、特許文献２は、認証対象者の目を撮像した撮像画像における目の画像の位置が適正でないときに、認証対象者に対して顔の位置をずらすように指示するメッセージを表示する構成である。
【００１０】
なお、撮像画像における物体の検出、および認識する技術は、例えば特許文献３に記載されている。特に、ビデオ画像における物体をリアルタイムで追跡し、識別する技術である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−２９５３３１号公報
【特許文献２】
特開２０００−６０８２５号公報
【特許文献３】
特表２００２−５１１６１７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２のように、単に顔の位置をずらすように指示するだけであると、指示された認証対象者が顔の位置をどの方向にずらせばよいのか分からないという問題があった。
【００１３】
また、上記特許文献１のように、認証対象者にミラーに写っている自分の顔画像を見せる構成の場合、認証対象者がどの方向に顔を動かせばよいかについては判断できる。しかし、ミラーに設けられている枠に顔の特定部分をあわせるために顔を動かしたときに視点がずれるので、ミラーに設けられている枠に顔の特定部分があっているかどうかを確認するために視線を戻さなければならない。このため、認証対象者は、顔を少し動かしては、ずれた視線を枠に戻し、この枠に顔の特定部分が写っているかどうかを確認するという動作を、この枠に顔の特定部分が写っている状態になるまで繰り返し行うことになる。したがって、ミラーに設けられている枠に顔の特定部分をあわせるという動作が、認証対象者にとって非常に面倒で時間のかかる動作であった。
【００１４】
また、これらの認証装置においては、撮像画像における認証対象者の顔画像や目の画像について、大きさや向きを適正にするという考えはなかった。
【００１５】
この発明の目的は、対象者に対して適正な撮像画像が得られる位置への移動を分かりやすく指示し、対象者が適正な撮像画像が得られる位置に移動したときに、そのことを通知するとともに、認証処理に用いる撮像画像を取り込む顔認証装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の顔認証装置は、上記課題を解決するために以下の構成を備えている。
【００１７】
対象者を撮像する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットで撮像した対象者の顔画像を処理して、当該対象者が登録者であるかどうかを認証する認証ユニットと、を有する顔認証装置において、
前記撮像ユニットは、
対象者を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像レンズの上下左右を含む周囲に複数の発光素子を配置した表示手段と、
前記撮像手段が撮像している撮像画像から顔画像を抽出し、この撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの少なくとも１つの項目について、その状態を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した項目の状態が適正であるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段が不適正な状態であると判定した場合に、前記検出手段が検出した項目の状態が適正になる対象者の移動方向に応じた前記発光素子のみ点灯させ、前記判定手段が適正な状態であると判定した場合に、前記発光素子を全て消灯させるとともに、この時点において前記撮像手段が撮像している撮像画像をメモリに記憶する制御手段と、を備え、
認証ユニットは、
登録者毎に顔画像を記憶する記憶手段と、
前記撮像ユニットが、前記判定手段が適正な状態であると判定したときに、前記メモリに記憶した対象者の撮像画像を取り込む撮像画像取込手段と、
前記撮像画像取込手段が取り込んだ撮像画像に含まれている対象者の顔画像を処理して、該対象者が前記記憶手段に顔画像が記憶されている登録者であるかどうかを認証する認証手段と、を備えている。
【００１８】
この構成では、撮像ユニットは、撮像手段の撮像レンズの上下左右を含む周囲に複数の発光素子が配置されている。複数の発光素子は、例えば、撮像レンズの上下左右にそれぞれ１つずつ配置されていてもよいし、撮像レンズの周囲にリング状に配置されていてもよい。また、複数の発光素子が撮像レンズの周囲に二重にリング状に配置されていてもよい。
検出手段が、撮像手段で撮像されている撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの少なくとも１つの項目について、その状態を検出する。検出手段が状態を検出する項目については、位置、大きさ、向きのいずれか２つであってもよいし、位置、大きさ、向きの３つであってもよい。撮像手段で撮像されている撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの状態をリアルタイムに検出するには、例えば上記特許文献３に記載されている技術を利用すればよい。
【００１９】
判定手段が検出手段により検出された項目の状態が適正であるかどうかを判定する。例えば、撮像画像の予め定められた領域内に顔画像があるかどうか、顔画像の大きさが予め定められた大きさの範囲内であるかどうか、顔画像の向きが予め定められた向きの範囲内であるかどうか、により、その状態が適正であるかどうかを判定する。制御手段が、判定手段において適正でないと判定されたときに、検出手段が検出した項目の状態が適正になる対象者の移動方向に応じた発光素子のみ点灯させる。すなわち、撮像レンズの周囲に配置された一部の発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。
【００２０】
例えば、顔画像の位置が適正でない場合、対象者が撮像レンズに対して移動する向き（上下左右）に応じた発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。同様に、顔画像の大きさが適正でない場合、対象者が撮像レンズに対して移動する向き（前後）に応じた発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。また顔画像の向きが適正でない場合、対象者が撮像レンズに対して回転する向き（左右）に応じた発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。
【００２１】
また、検出手段が、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの状態をリアルタイムに検出する構成とすることで、対象者の動きに応じた発光素子の点灯制御がリアルタイムに行える。
そして、制御手段は、判定手段が適正な状態であると判定した場合に、発光素子を全て消灯させるとともに、この時点において前記撮像手段が撮像している撮像画像をメモリに記憶する。これにより、対象者に対して適正な撮像画像が得られる位置に移動したことを通知することができるとともに、この対象者を認証する認証処理に適した撮像画像を得ることができる。
【００２２】
このように、撮像手段の撮像レンズの周囲に配置されている複数の発光素子の状態（点灯／消灯）により、対象者に移動する方向（上下左右、前後、回転）を指示する構成としたので、対象者に移動方向を分かりやすく指示することができる。また、対象者は、発光素子を直視しなくてもその状態（点灯／消灯）については認識できる。言い換えれば、対象者が指示された方向に動いたときに、視線がずれても、発光素子の状態については十分に認識できる（対象者が動いたときに、発光素子の状態が認識できないほど視線がずれることはない。）。したがって、対象者は適正な撮像画像が得られる位置に簡単に移動できる。また、対象者は、適正な撮像画像が得られる位置に移動できたかどうかについても認識できる。
なお、各発光素子の点灯／消灯にかかるロジックは、上記の例と逆にしてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について説明する。
【００２７】
まず、対象者に対して、撮像画像における顔画像の位置が適正になるように指示する撮像装置（この発明で言う撮像ユニット）の実施形態について説明する。
【００２８】
図１は、この発明の実施形態である撮像装置の構成を示す図である。図２は、この発明の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。撮像装置１は、本体の動作を制御する制御部２と、対象者を撮像する撮像部３と、対象者に対して移動方向を指示する表示を制御する表示制御部４と、撮像部３で撮像されている撮像画像を出力する画像出力部５と、を備えている。また、図２において、３ａは撮像レンズであり、６は撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子（ＬＥＤ）である。
【００２９】
制御部２は、撮像部３が撮像している撮像画像における対象者の顔画像の位置を検出する機能（この発明で言う検出手段）、および検出した撮像画像における対象者の顔画像の位置が適正であるかどうかを判定する機能（この発明で言う判定手段）を備えている。制御部２は、撮像部３で撮像している撮像画像における対象者の顔画像の位置をリアルタイムに検出するために、上記特許文献３に記載されている画像処理機能を有している。この画像処理機能は、簡単に説明すると、撮像画像をガボールウェーブレットを用いて処理し、得られた特徴量について予め用意している辞書データとの相関を計算しながら画像全体について大まかに探索して顔画像の候補位置を検出し、ここで検出した候補位置について詳細に探索して顔画像を抽出することで、撮像画像における対象者の顔画像の位置をリアルタイムに検出する機能である。また、この機能は、撮像画像における対象者の顔画像の大きさ、向きもリアルタイムに検出できる。
【００３０】
制御部２は、撮像画像における対象者の顔画像の位置をリアルタイムに検出し、撮像画像における対象者の顔画像の位置が適正であるかどうかをリアルタイムに判定する。言い換えれば、撮像レンズ３ａに対する対象者の位置（上下左右）が適正であるかどうかをリアルタイムに検出する。
【００３１】
撮像部３は、所謂ＣＣＤカメラである。また、表示制御部４は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯を制御する。この実施形態の撮像装置１は、撮像レンズ３の周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯／消灯状態により、撮像部３が撮像している対象者に対して、移動する方向（上下左右）を指示する。具体的には、表示制御部４は、制御部２において検出された対象者の顔画像の位置に応じて、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯を制御し、対象者に対して移動する方向をリアルタイムに指示する。
【００３２】
以下、この実施形態の撮像装置１の動作について説明する。図３は、この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
撮像装置１は、撮像部３において対象者の撮像を開始すると、全ての発光素子６を消灯させ（ｓ１）、撮像部３が撮像している撮像画像における対象者の顔画像を検出する（ｓ２）。撮像装置１は、ｓ２で顔画像を検出すると、この顔画像の中心が予め定められている範囲に位置しているかどうか（顔画像の位置が適正であるかどうか）を判定する（ｓ３）。この範囲は、撮像画像における顔画像の位置が適正になる位置に定められている。
【００３４】
撮像装置１は、ｓ３で顔画像の中心が予め定められている範囲に位置していないと判定すると、顔画像の中心が予め定められている範囲に位置させるために、対象者が撮像レンズ３ａに対して上下左右のどの方向に移動すればよいかを決定する（対象者の移動方向を決定する。）（ｓ４）。ここでは、ｓ２で検出された顔画像の中心から、予め定められている範囲の中心への方向である。撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子６の中で、ｓ４で決定した移動方向に応じた発光素子６を点灯させる（ｓ５）。このとき、他の発光素子６については点灯させない。
【００３５】
例えば、図４（Ａ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から左側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が対象者自身の左方向であるので、撮像レンズ３ａの左側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない（消灯している。）。反対に、図４（Ｂ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から右側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が対象者自身の右方向であるので、撮像レンズ３ａの右側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。また、図４（Ｃ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から上側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が下方向になるので、撮像レンズ３ａの下側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。また、図４（Ｄ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から下側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が上方向になるので、撮像レンズ３ａの上側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。さらに、図４（Ｅ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から右斜め下側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が対象者自身の右斜め上方向になるので、撮像レンズ３ａの右斜め上に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。
【００３６】
なお、対象者の上方向の移動は、背伸び等の動作により行われ、反対に下方向への移動はしゃがむ等の動作により行われる。
【００３７】
また、図４では、ハッチングしている発光素子６が点灯している発光素子６である。
【００３８】
対象者は、撮像レンズ３ａの正面に立っているので、どの発光素子６が点灯しているかすぐに認識できる。対象者が点灯している発光素子６の方向に移動すると、撮像部３が撮像している撮像画像における対象者の顔画像の中心が、予め定められている範囲に近づいていき、やがてこの範囲に入る。
【００３９】
このとき、撮像装置１は、対象者の移動にともなう、撮像画像における顔画像の位置の変化をリアルタイムに検出し、対象者に対して適正な移動方向を指示する（上記ｓ２〜ｓ５の処理を繰り返している。）。対象者は、発光素子６の点灯により指示されている方向への移動時に、発光素子６の状態が認識できないほど視線がずれることはないので、常に発光素子６の状態（点灯／消灯）を認識して、指示された方向に移動できる。
【００４０】
撮像装置１は、撮像画像における顔画像の位置が適正になると、全ての発光素子６を消灯させ（ｓ６）、この時点において撮像部３が撮像している撮像画像を本体に取り込む（本体に設けられているビデオメモリに記憶する。）（ｓ７）。
【００４１】
このように、この実施形態の撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯制御により、対象者に対して撮像画像における顔画像の位置が適正になる方向への移動を指示するようにしたので、対象者に移動方向を分かりやすく指示できる。また、対象者は、発光素子６が全て消灯したときに、撮像画像における顔画像の位置が適正になったと判断し、移動をやめる。したがって、対象者は撮像画像における顔画像の位置が適正になる位置に簡単に移動できる。また、撮像装置１は、撮像画像における顔画像の位置が適正になったときに、自動的に撮像画像を本体に取り込むようにしているので、顔画像の位置が適正である対象者の撮像画像を簡単に得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、対象者に対して移動を指示する方向の発光素子６を点灯し、他の発光素子６を消灯するとしたが、反対に対象者に対して移動を指示する方向の発光素子６を消灯し、他の発光素子６を点灯するようにしてもよい。この場合、撮像部３において対象者の撮像を開始すると、全ての発光素子６を点灯させ、対象者に対して移動を指示する方向の発光素子６を消灯し、他の発光素子６を点灯する。そして、撮像画像における顔画像の位置が適正になったとき、撮像レンズ３ａの周囲に配置されている全ての発光素子６を点灯させればよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に複数の発光素子６を配置するとしたが、図５に示すように撮像レンズ３ａの上下左右の４箇所にぞれぞれ１つずつ発光素子６を配置するようにしてもよい。この場合も、上記と同じ手法で対象者に対して移動方向を指示することができる。
【００４４】
また、対象者に対して左右方向の移動のみ指示する場合（上下方向の移動を指示しない場合）、図６に示すように撮像レンズ３ａの左右の２箇所にぞれぞれ１つずつ発光素子６を配置するようにしてもよい。この場合も、上記と同じ手法で対象者に対して左右方向の移動を指示することができる。
【００４５】
また、撮像画像における顔画像の位置と、適正な位置とのズレ量に応じて、発光素子６の発光量を変化させるようにしてもよい。例えば、ズレ量が大きいほど、発光量を大きくする。このようにすると、対象者が指示された方向に大きく移動しなければならないのか、少し移動すればよいのかを判断できるようになり、撮像画像における顔画像の位置が適正になる位置への移動が一層簡単に行える。
【００４６】
次に、対象者に対して、撮像画像における顔画像の大きさが適正になるように指示する撮像装置１の実施形態について説明する。この実施形態の撮像装置１も図１、２に示した構成である。図７は、この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。この実施形態の撮像装置１も上記実施形態の撮像装置１と略同様の動作を行うが、異なる点は撮像画像における顔画像の位置が適正であるかどうかを判定するのではなく、ｓ１２で撮像画像における顔画像の大きさが適正であるかどうかを判定する点である。ｓ１２では、撮像画像における顔画像の大きさが、予め定められている上限の大きさと、下限の大きさの範囲内であるかどうかを判定している。
【００４７】
なお、上述したように、制御部２は撮像部３が撮像している撮像画像をリアルタイムで処理し、この撮像画像における顔画像の大きさを検出できる。
【００４８】
撮像装置１は、ｓ１２で撮像画像における顔画像の大きさが適正でないと判定すると、顔画像の大きさが適正になる対象者の移動方向を決定する（ｓ１３）。顔画像が適正な大きさよりも小さいのは、対象者が撮像レンズ３ａから離れてすぎているからであり、顔画像が適正な大きさよりも大きいのは、対象者が撮像レンズ３ａに近づきすぎているからである。撮像装置１は、顔画像が適正な大きさよりも小さい場合、顔画像の大きさが適正になる対象者の移動方向を撮像レンズ３ａに近づく方向とし、反対に顔画像が適正な大きさよりも大きい場合、顔画像の大きさが適正になる対象者の移動方向を撮像レンズ３ａから離れる方向とする。
【００４９】
撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子６の中で、ｓ１３で決定した移動方向に応じた発光素子６を点灯させる（ｓ１４）。このとき、他の発光素子６については点灯させない。例えば、図８（Ａ）に示すように顔画像が適正な大きさよりも小さい場合、撮像レンズ３ａの上方の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。また、図８（Ｂ）に示すように顔画像が適正な大きさよりも大きい場合、撮像レンズ３ａの下方の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。
【００５０】
対象者は、撮像レンズ３ａの上方の発光素子６が点灯しているのか、下方の発光素子６が点灯しているのかにより、撮像画像における顔画像の大きさが適正になる移動方向を認識する。また、撮像画像における顔画像の大きさが適正になると、すべての発光素子６が消灯され（ｓ１５）、その時点における撮像画像が本体に取り込まれる（ｓ１６）。
【００５１】
したがって、この実施形態の撮像装置１は、対象者に対して撮像画像における顔画像の大きさが適正になる移動方向を分かりやすく指示できる。また対象者は、撮像画像における顔画像の大きさが適正になる位置に簡単に移動できる。また、撮像装置１は、撮像画像における顔画像の大きさが適正になったときに、自動的に撮像画像を本体に取り込むようにしているので、顔画像の大きさが適正である対象者の撮像画像を簡単に得ることができる。
【００５２】
また、この実施形態の撮像装置１においては、撮像レンズ３の上下にそれぞれ１つずつ発光素子６を配置した構成であってもよい。また、図９に示すように、撮像レンズ３ａの周囲に発光素子６をリング状に二重に配置してもよい。この場合、顔画像が適正な大きさよりも小さい場合、撮像レンズ３ａの内側のリングを形成する発光素子６を点灯させ、外側のリングを形成する発光素子６を点灯させない（図９（Ａ）参照）。反対に、顔画像が適正な大きさよりも大きい場合、撮像レンズ３ａの外側のリングを形成する発光素子６を点灯させ、内側のリングを形成する発光素子６を点灯させない（図９（Ｂ）参照）。
【００５３】
次に、対象者に対して、撮像画像における顔画像の向きが適正になるように指示する撮像装置１の実施形態について説明する。この実施形態の撮像装置１も図１、２に示した構成である。図１０は、この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。この実施形態の撮像装置１も上記実施形態の撮像装置１と略同様の動作を行うが、異なる点は撮像画像における顔画像の位置や大きさが適正であるかどうかを判定するのではなく、ｓ２２で撮像画像における顔画像の向きが適正であるかどうかを判定する点である。ｓ２２では、撮像画像における顔画像の向きが、予め定められている範囲内であるかどうかを判定している。
【００５４】
なお、上述したように、制御部２は撮像部３が撮像している撮像画像をリアルタイムで処理し、この撮像画像における顔画像の向きを検出できる。
【００５５】
撮像装置１は、ｓ２２で撮像画像における顔画像の向きが適正でないと判定すると、顔画像の向きが適正になる対象者の回転方向（首の回転方向）を決定する（ｓ２３）。撮像装置１は、撮像画像における顔画像が左に向きすぎている場合、対象者の回転方向を左方向とし、反対に撮像画像における顔画像が右に向きすぎている場合、対象者の回転方向を右方向とする。
【００５６】
撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子６の中で、ｓ２３で決定した回転方向に応じた発光素子６を点灯させる（ｓ２４）。このとき、他の発光素子６については点灯させない。例えば、図１１（Ａ）に示すように顔画像が左に向きすぎている場合、撮像レンズ３ａの左側の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。また、図１１（Ｂ）に示すように顔画像が右に向きすぎている場合、撮像レンズ３ａの右側の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。
【００５７】
対象者は、撮像レンズ３ａの右側の発光素子６が点灯しているのか、左側の発光素子６が点灯しているのかにより、撮像画像における顔画像の向きが適正になる回転方向を認識する。また、撮像画像における顔画像の向きが適正になると、すべての発光素子６が消灯され（ｓ２５）、その時点における撮像画像が本体に取り込まれる（ｓ２６）。
【００５８】
したがって、この実施形態の撮像装置１は、対象者に対して撮像画像における顔画像の向きが適正になる移動方向を分かりやすく指示できる。また対象者は、撮像画像における顔画像の向きが適正になる方向に簡単に首を回すことができる。また、撮像装置１は、撮像画像における顔画像の向きが適正になったときに、自動的に撮像画像を本体に取り込むようにしているので、顔画像の向きが適正である対象者の撮像画像を簡単に得ることができる。
【００５９】
また、この実施形態の撮像装置１においては、撮像レンズ３の左右にそれぞれ１つずつ発光素子６を配置した構成であってもよい。
【００６０】
上記実施形態では、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きのいずれかについて、移動方向や首の回転方向を対象者に指示する構成であったが、位置、大きさ、向きの全てを指示するように構成することもできる。この場合、対象者に対して、顔画像の大きさが適正になるように指示し、対象者がこの指示に従って移動し、顔の大きさが適正な大きさになると、顔画像位置が適正になるように指示する。そして、顔画像の位置が適正になると、最後に顔画像の向きが適正になるように指示するのが好ましい。また、位置、大きさ、向きのいずれか２つの項目について適正になるように指示するように構成してもよい。この場合も上記の順番で行うのがよい。
【００６１】
なお、位置、大きさ、向きの複数の項目について適正になるように指示する場合、対象者がどの項目について指示されているか分かるように、どの項目について指示しているかを表示部に表示したり、音声によるガイダンスを行うのが好ましい。
【００６２】
また、上記実施形態では、撮像レンズ３ａの周囲に配置した発光素子６の形状を丸としたが、例えば図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように３角形の形状としてもよいし、また図１２（Ｃ）に示す矢印の形状としてもよいし、その他の形状であってもよい。発光素子６の形状は、この撮像装置１の使用環境等に応じて決めればよい。
【００６３】
この実施形態の撮像装置１は、顔認証装置やカメラ付き携帯電話等、種々の装置に利用できる。以下、この撮像装置を利用した顔認証装置について説明する。
【００６４】
図１３は、この発明の実施形態にかかる顔認証装置の構成を示すブロック図である。顔認証装置１１は、撮像装置１が撮像した認証対象者の顔画像を処理して、この認証対象者が登録者であるかどうかを認証する装置である。顔認証装置１１は、本体の動作を制御する制御部１２と、登録者毎に顔画像から抽出した特徴量を記憶する記憶部１３と、撮像装置１で撮像した撮像画像が入力される顔画像入力部１４と、本体に対する入力操作を行う操作部１５と、本体の動作状態や認証結果等を表示する表示部１６と、認証結果を出力する出力部１７と、を備えている。制御部１２には、顔画像入力部１４に入力された撮像装置１の撮像画像を一時的に記憶する画像メモリ、動作時に発生したデータを記憶するＲＡＭ、本体の動作プログラムが記録されたＲＯＭ等が設けられている。
【００６５】
記憶部１３は、登録者毎に、登録者を識別する識別コードに対応付けて、目、鼻、口、輪郭等、顔部品の特徴量を示す顔画像データを記憶している。
【００６６】
制御部１２は、顔画像入力部１４に入力された、撮像装置１で撮像した認証対象者の顔画像を処理して、目、鼻、口、輪郭等、顔部品の特徴量を取得し、ここで取得した顔部品の特徴量に基いて認証対象者の顔画像データを作成する。そして、作成した顔画像データと、各登録者の顔画像データと、を照合し、その類似度を決定する。ここで決定した類似度の最大値が予め定められている閾値よりも大きければ、認証対象者を類似度が最大であった登録者であると認証する。一方、類似度の最大値が予め定められている閾値よりも小さければ、認証対象者を登録者でないと（未登録者であると）認証する。
【００６７】
出力部１７は、認証対象者を認証した認証結果を出力する。出力部１７から出力される認証結果は、例えばドアの施錠、開錠を制御する装置に入力される。この装置が入力された認証結果に基づいて、ドアの施錠、開錠を行う。
【００６８】
図１４は、この実施形態にかかる顔認証装置１１の動作を示すフローチャートである。顔認証装置１は、照合ボタンが押されると（ｓ３１）、撮像装置１が上述した動作を開始する。具体的には、認証対象者に撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になるように移動方向や、回転方向を指示する。そして、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になると、撮像装置１がその時点における撮像画像を本体に取り込む（ｓ３２）。そして、この撮像画像が画像出力部５から顔画像入力部１４に入力される。
【００６９】
顔認証装置１１は、ｓ３２で撮像した認証対象者の顔画像から、顔部品毎に特徴量を抽出し（ｓ３３）、認証対象者の顔画像データを作成する（ｓ３４）。ｓ３４で作成される認証対象者の顔画像データは、記憶部１３に記憶されている登録者の顔画像データと同じ形式である。
【００７０】
顔認証装置１１は、ｓ３４で作成した認証対象者の顔画像データと、記憶部１３に顔画像データを記憶している全登録者について、その類似度を決定する（ｓ３５、ｓ３６）。具体的には、登録者毎に、記憶部１３に記憶している顔画像データと、ｓ３４で作成した認証対象者の顔画像データと、を照合し、その類似度を算出する。
【００７１】
顔認証装置１１は、全登録者に対する類似度の算出が完了すると、今回算出された類似度の最大値が、閾値以上であるかどうかを判定する（ｓ３７）。この閾値は、予め定められている。
【００７２】
なお、閾値を小さくすると、未登録者を登録者であるとする誤認証の発生確率が大きくなり、反対に閾値を大きくすると、登録者を未登録者であるとする誤認証の発生確率が大きくなる。この閾値は、セキュリティのレベルに応じて調整される。セキュリティのレベルが高くなるにつれて、閾値が大きくなる。
【００７３】
顔認証装置１１は、ｓ３７で今回決定された類似度の最大値が閾値以上であると、認証対象者を登録者（類似度が最大になった登録者）であると認証し（ｓ３８）、この認証結果を出力部１７から出力する（ｓ３９）。反対に、ｓ３７で今回決定された類似度の最大値が閾値未満であると、認証対象者を未登録者であると認証し（ｓ４０）、この認証結果を出力部７から出力する（ｓ４１）。
【００７４】
このように、この発明にかかる撮像装置１を顔認証装置１１に利用することにより、認証対象者が撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になる位置に簡単に移動できる。また、認証対象者の顔画像の位置、大きさ、向きが適正な撮像画像を得ることができるので、認証精度の向上が図れる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の撮像装置によれば、対象者に対して、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になる位置への移動を分かりやすく指示することができるとともに、対象者が適正な撮像画像が得られる位置に簡単に移動できる。
【００７６】
また、この発明にかかる撮像装置を適用することで、顔認証装置の認証精度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である撮像装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図３】この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】撮像画像における顔画像の位置に対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図５】この発明の別の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図６】この発明の別の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図７】別の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】撮像画像における顔画像の大きさに対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図９】撮像画像における顔画像の大きさに対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図１０】別の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】撮像画像における顔画像の向きに対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図１２】この発明の別の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図１３】この発明の実施形態である顔認証装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施形態である顔認証装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１−撮像装置
２−制御部
３−撮像部
４−表示制御部
５−画像出力部
１１−顔認証装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＣＤカメラ等で撮像した対象者の顔画像を処理して、該対象者が登録者であるかどうかを認証する顔認証装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像した認証対象者の顔画像を処理して、この認証対象者が登録者であるかどうかを認証する顔認証装置があった。顔認証装置は、登録者毎に、目、鼻、口、輪郭等、顔部品の特徴量を示す顔画像データを記憶している。顔認証装置は、カメラで撮像した認証対象者の顔画像から顔部品の特徴量を抽出し、ここで抽出した顔部品の特徴量から認証対象者の顔画像データを作成する。そして、作成した顔画像データと、記憶している登録者の顔画像データと、を照合し、その類似度が予め定められた閾値よりも大きい登録者がいると、認証対象者を登録者と認証する。反対に、その類似度が予め定められた閾値よりも大きい登録者がいなければ、認証対象者を登録者でない（未登録者である）と認証する。顔認証装置には、全登録者について認証対象者の顔画像データを照合して登録者であるかどうかを認証する方式（上記の方式）と、認証対象者に予め識別番号を入力させ、入力された識別番号で識別される登録者について認証対象者の顔画像データを照合して登録者であるかどうかを認証する方式がある。
【０００３】
顔認証装置は、例えば室内に入室する人を制限する入退室管理システムに利用されている。
【０００４】
また、認証対象者の顔ではなく、目を撮像した撮像画像からアイリスデータを生成し、認証対象者が登録者であるかどうかを認証する認証装置もある。この装置の場合、登録者毎にアイリスデータを記憶している。
【０００５】
上記の認証装置では、撮像した撮像画像における認証対象者の顔画像や、目の画像の位置、大きさ、向きが適正でないと、この撮像画像から照合に適した認証対象者の顔画像データやアイリスデータを生成することができない。言い換えれば、照合に適した認証対象者の顔画像データやアイリスデータを生成するには、認証対象者の顔画像や、目の画像の位置、大きさ、向きが適正な撮像画像が必要である。
【０００６】
なお、撮像レンズに対する認証対象者の上下左右の移動によって変化するものを、ここでは撮像画像における位置としている。また、撮像レンズに対する認証対象者の前後の移動によって変化するものを、ここでは撮像画像における大きさとしている。さらに、撮像レンズに対する認証対象者の回転によって変化するものを、ここでは撮像画像における向きとしている。
【０００７】
従来の認証装置としては、以下に示す構成のものがあった。
【０００８】
特許文献１は、顔の特定部分、例えば目、をあわせるための枠を設けたミラーの後方に画像入力手段を配置する構成である。この構成では、認証対象者がミラーに写っている自分の顔を見ながら、顔の特定部分をミラーに設けられている枠にあわせる。
【０００９】
また、特許文献２は、認証対象者の目を撮像した撮像画像における目の画像の位置が適正でないときに、認証対象者に対して顔の位置をずらすように指示するメッセージを表示する構成である。
【００１０】
なお、撮像画像における物体の検出、および認識する技術は、例えば特許文献３に記載されている。特に、ビデオ画像における物体をリアルタイムで追跡し、識別する技術である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−２９５３３１号公報
【特許文献２】
特開２０００−６０８２５号公報
【特許文献３】
特表２００２−５１１６１７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２のように、単に顔の位置をずらすように指示するだけであると、指示された認証対象者が顔の位置をどの方向にずらせばよいのか分からないという問題があった。
【００１３】
また、上記特許文献１のように、認証対象者にミラーに写っている自分の顔画像を見せる構成の場合、認証対象者がどの方向に顔を動かせばよいかについては判断できる。しかし、ミラーに設けられている枠に顔の特定部分をあわせるために顔を動かしたときに視点がずれるので、ミラーに設けられている枠に顔の特定部分があっているかどうかを確認するために視線を戻さなければならない。このため、認証対象者は、顔を少し動かしては、ずれた視線を枠に戻し、この枠に顔の特定部分が写っているかどうかを確認するという動作を、この枠に顔の特定部分が写っている状態になるまで繰り返し行うことになる。したがって、ミラーに設けられている枠に顔の特定部分をあわせるという動作が、認証対象者にとって非常に面倒で時間のかかる動作であった。
【００１４】
また、これらの認証装置においては、撮像画像における認証対象者の顔画像や目の画像について、大きさや向きを適正にするという考えはなかった。
【００１５】
この発明の目的は、対象者に対して適正な撮像画像が得られる位置への移動を分かりやすく指示し、対象者が適正な撮像画像が得られる位置に移動したときに、そのことを通知するとともに、認証処理に用いる撮像画像を取り込む顔認証装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の顔認証装置は、上記課題を解決するために以下の構成を備えている。
【００１７】
対象者を撮像する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットで撮像した対象者の顔画像を処理して、当該対象者が登録者であるかどうかを認証する認証ユニットと、を有する顔認証装置において、
前記撮像ユニットは、
対象者を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像レンズの上下左右を含む周囲に複数の発光素子を配置した表示手段と、
前記撮像手段が撮像している撮像画像から顔画像を抽出し、この撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの少なくとも１つの項目について、その状態を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した項目の状態が適正であるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段が不適正な状態であると判定した場合に、前記検出手段が検出した項目の状態が適正になる対象者の移動方向に応じた前記発光素子のみ点灯させ、前記判定手段が適正な状態であると判定した場合に、前記発光素子を全て消灯させるとともに、この時点において前記撮像手段が撮像している撮像画像をメモリに記憶する制御手段と、を備え、
認証ユニットは、
登録者毎に顔画像を記憶する記憶手段と、
前記撮像ユニットが、前記判定手段が適正な状態であると判定したときに、前記メモリに記憶した対象者の撮像画像を取り込む撮像画像取込手段と、
前記撮像画像取込手段が取り込んだ撮像画像に含まれている対象者の顔画像を処理して、該対象者が前記記憶手段に顔画像が記憶されている登録者であるかどうかを認証する認証手段と、を備えている。
【００１８】
この構成では、撮像ユニットは、撮像手段の撮像レンズの上下左右を含む周囲に複数の発光素子が配置されている。複数の発光素子は、例えば、撮像レンズの上下左右にそれぞれ１つずつ配置されていてもよいし、撮像レンズの周囲にリング状に配置されていてもよい。また、複数の発光素子が撮像レンズの周囲に二重にリング状に配置されていてもよい。
検出手段が、撮像手段で撮像されている撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの少なくとも１つの項目について、その状態を検出する。検出手段が状態を検出する項目については、位置、大きさ、向きのいずれか２つであってもよいし、位置、大きさ、向きの３つであってもよい。撮像手段で撮像されている撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの状態をリアルタイムに検出するには、例えば上記特許文献３に記載されている技術を利用すればよい。
【００１９】
判定手段が検出手段により検出された項目の状態が適正であるかどうかを判定する。例えば、撮像画像の予め定められた領域内に顔画像があるかどうか、顔画像の大きさが予め定められた大きさの範囲内であるかどうか、顔画像の向きが予め定められた向きの範囲内であるかどうか、により、その状態が適正であるかどうかを判定する。制御手段が、判定手段において適正でないと判定されたときに、検出手段が検出した項目の状態が適正になる対象者の移動方向に応じた発光素子のみ点灯させる。すなわち、撮像レンズの周囲に配置された一部の発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。
【００２０】
例えば、顔画像の位置が適正でない場合、対象者が撮像レンズに対して移動する向き（上下左右）に応じた発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。同様に、顔画像の大きさが適正でない場合、対象者が撮像レンズに対して移動する向き（前後）に応じた発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。また顔画像の向きが適正でない場合、対象者が撮像レンズに対して回転する向き（左右）に応じた発光素子を点灯させ、他の発光素子を消灯させる。
【００２１】
また、検出手段が、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの状態をリアルタイムに検出する構成とすることで、対象者の動きに応じた発光素子の点灯制御がリアルタイムに行える。
そして、制御手段は、判定手段が適正な状態であると判定した場合に、発光素子を全て消灯させるとともに、この時点において前記撮像手段が撮像している撮像画像をメモリに記憶する。これにより、対象者に対して適正な撮像画像が得られる位置に移動したことを通知することができるとともに、この対象者を認証する認証処理に適した撮像画像を得ることができる。
【００２２】
このように、撮像手段の撮像レンズの周囲に配置されている複数の発光素子の状態（点灯／消灯）により、対象者に移動する方向（上下左右、前後、回転）を指示する構成としたので、対象者に移動方向を分かりやすく指示することができる。また、対象者は、発光素子を直視しなくてもその状態（点灯／消灯）については認識できる。言い換えれば、対象者が指示された方向に動いたときに、視線がずれても、発光素子の状態については十分に認識できる（対象者が動いたときに、発光素子の状態が認識できないほど視線がずれることはない。）。したがって、対象者は適正な撮像画像が得られる位置に簡単に移動できる。また、対象者は、適正な撮像画像が得られる位置に移動できたかどうかについても認識できる。
なお、各発光素子の点灯／消灯にかかるロジックは、上記の例と逆にしてもよい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について説明する。
【００２７】
まず、対象者に対して、撮像画像における顔画像の位置が適正になるように指示する撮像装置（この発明で言う撮像ユニット）の実施形態について説明する。
【００２８】
図１は、この発明の実施形態である撮像装置の構成を示す図である。図２は、この発明の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。撮像装置１は、本体の動作を制御する制御部２と、対象者を撮像する撮像部３と、対象者に対して移動方向を指示する表示を制御する表示制御部４と、撮像部３で撮像されている撮像画像を出力する画像出力部５と、を備えている。また、図２において、３ａは撮像レンズであり、６は撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子（ＬＥＤ）である。
【００２９】
制御部２は、撮像部３が撮像している撮像画像における対象者の顔画像の位置を検出する機能（この発明で言う検出手段）、および検出した撮像画像における対象者の顔画像の位置が適正であるかどうかを判定する機能（この発明で言う判定手段）を備えている。制御部２は、撮像部３で撮像している撮像画像における対象者の顔画像の位置をリアルタイムに検出するために、上記特許文献３に記載されている画像処理機能を有している。この画像処理機能は、簡単に説明すると、撮像画像をガボールウェーブレットを用いて処理し、得られた特徴量について予め用意している辞書データとの相関を計算しながら画像全体について大まかに探索して顔画像の候補位置を検出し、ここで検出した候補位置について詳細に探索して顔画像を抽出することで、撮像画像における対象者の顔画像の位置をリアルタイムに検出する機能である。また、この機能は、撮像画像における対象者の顔画像の大きさ、向きもリアルタイムに検出できる。
【００３０】
制御部２は、撮像画像における対象者の顔画像の位置をリアルタイムに検出し、撮像画像における対象者の顔画像の位置が適正であるかどうかをリアルタイムに判定する。言い換えれば、撮像レンズ３ａに対する対象者の位置（上下左右）が適正であるかどうかをリアルタイムに検出する。
【００３１】
撮像部３は、所謂ＣＣＤカメラである。また、表示制御部４は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯を制御する。この実施形態の撮像装置１は、撮像レンズ３の周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯／消灯状態により、撮像部３が撮像している対象者に対して、移動する方向（上下左右）を指示する。具体的には、表示制御部４は、制御部２において検出された対象者の顔画像の位置に応じて、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯を制御し、対象者に対して移動する方向をリアルタイムに指示する。
【００３２】
以下、この実施形態の撮像装置１の動作について説明する。図３は、この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
撮像装置１は、撮像部３において対象者の撮像を開始すると、全ての発光素子６を消灯させ（ｓ１）、撮像部３が撮像している撮像画像における対象者の顔画像を検出する（ｓ２）。撮像装置１は、ｓ２で顔画像を検出すると、この顔画像の中心が予め定められている範囲に位置しているかどうか（顔画像の位置が適正であるかどうか）を判定する（ｓ３）。この範囲は、撮像画像における顔画像の位置が適正になる位置に定められている。
【００３４】
撮像装置１は、ｓ３で顔画像の中心が予め定められている範囲に位置していないと判定すると、顔画像の中心が予め定められている範囲に位置させるために、対象者が撮像レンズ３ａに対して上下左右のどの方向に移動すればよいかを決定する（対象者の移動方向を決定する。）（ｓ４）。ここでは、ｓ２で検出された顔画像の中心から、予め定められている範囲の中心への方向である。撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子６の中で、ｓ４で決定した移動方向に応じた発光素子６を点灯させる（ｓ５）。このとき、他の発光素子６については点灯させない。
【００３５】
例えば、図４（Ａ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から左側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が対象者自身の左方向であるので、撮像レンズ３ａの左側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない（消灯している。）。反対に、図４（Ｂ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から右側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が対象者自身の右方向であるので、撮像レンズ３ａの右側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。また、図４（Ｃ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から上側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が下方向になるので、撮像レンズ３ａの下側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。また、図４（Ｄ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から下側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が上方向になるので、撮像レンズ３ａの上側に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。さらに、図４（Ｅ）に示すように撮像画像における顔画像の位置が適正な位置から右斜め下側にずれている場合、対象者の移動すべき方向が対象者自身の右斜め上方向になるので、撮像レンズ３ａの右斜め上に位置する発光素子６を点灯させ、その他の発光素子６については点灯させない。
【００３６】
なお、対象者の上方向の移動は、背伸び等の動作により行われ、反対に下方向への移動はしゃがむ等の動作により行われる。
【００３７】
また、図４では、ハッチングしている発光素子６が点灯している発光素子６である。
【００３８】
対象者は、撮像レンズ３ａの正面に立っているので、どの発光素子６が点灯しているかすぐに認識できる。対象者が点灯している発光素子６の方向に移動すると、撮像部３が撮像している撮像画像における対象者の顔画像の中心が、予め定められている範囲に近づいていき、やがてこの範囲に入る。
【００３９】
このとき、撮像装置１は、対象者の移動にともなう、撮像画像における顔画像の位置の変化をリアルタイムに検出し、対象者に対して適正な移動方向を指示する（上記ｓ２〜ｓ５の処理を繰り返している。）。対象者は、発光素子６の点灯により指示されている方向への移動時に、発光素子６の状態が認識できないほど視線がずれることはないので、常に発光素子６の状態（点灯／消灯）を認識して、指示された方向に移動できる。
【００４０】
撮像装置１は、撮像画像における顔画像の位置が適正になると、全ての発光素子６を消灯させ（ｓ６）、この時点において撮像部３が撮像している撮像画像を本体に取り込む（本体に設けられているビデオメモリに記憶する。）（ｓ７）。
【００４１】
このように、この実施形態の撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した複数の発光素子６の点灯制御により、対象者に対して撮像画像における顔画像の位置が適正になる方向への移動を指示するようにしたので、対象者に移動方向を分かりやすく指示できる。また、対象者は、発光素子６が全て消灯したときに、撮像画像における顔画像の位置が適正になったと判断し、移動をやめる。したがって、対象者は撮像画像における顔画像の位置が適正になる位置に簡単に移動できる。また、撮像装置１は、撮像画像における顔画像の位置が適正になったときに、自動的に撮像画像を本体に取り込むようにしているので、顔画像の位置が適正である対象者の撮像画像を簡単に得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、対象者に対して移動を指示する方向の発光素子６を点灯し、他の発光素子６を消灯するとしたが、反対に対象者に対して移動を指示する方向の発光素子６を消灯し、他の発光素子６を点灯するようにしてもよい。この場合、撮像部３において対象者の撮像を開始すると、全ての発光素子６を点灯させ、対象者に対して移動を指示する方向の発光素子６を消灯し、他の発光素子６を点灯する。そして、撮像画像における顔画像の位置が適正になったとき、撮像レンズ３ａの周囲に配置されている全ての発光素子６を点灯させればよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に複数の発光素子６を配置するとしたが、図５に示すように撮像レンズ３ａの上下左右の４箇所にぞれぞれ１つずつ発光素子６を配置するようにしてもよい。この場合も、上記と同じ手法で対象者に対して移動方向を指示することができる。
【００４４】
また、対象者に対して左右方向の移動のみ指示する場合（上下方向の移動を指示しない場合）、図６に示すように撮像レンズ３ａの左右の２箇所にぞれぞれ１つずつ発光素子６を配置するようにしてもよい。この場合も、上記と同じ手法で対象者に対して左右方向の移動を指示することができる。
【００４５】
また、撮像画像における顔画像の位置と、適正な位置とのズレ量に応じて、発光素子６の発光量を変化させるようにしてもよい。例えば、ズレ量が大きいほど、発光量を大きくする。このようにすると、対象者が指示された方向に大きく移動しなければならないのか、少し移動すればよいのかを判断できるようになり、撮像画像における顔画像の位置が適正になる位置への移動が一層簡単に行える。
【００４６】
次に、対象者に対して、撮像画像における顔画像の大きさが適正になるように指示する撮像装置１の実施形態について説明する。この実施形態の撮像装置１も図１、２に示した構成である。図７は、この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。この実施形態の撮像装置１も上記実施形態の撮像装置１と略同様の動作を行うが、異なる点は撮像画像における顔画像の位置が適正であるかどうかを判定するのではなく、ｓ１２で撮像画像における顔画像の大きさが適正であるかどうかを判定する点である。ｓ１２では、撮像画像における顔画像の大きさが、予め定められている上限の大きさと、下限の大きさの範囲内であるかどうかを判定している。
【００４７】
なお、上述したように、制御部２は撮像部３が撮像している撮像画像をリアルタイムで処理し、この撮像画像における顔画像の大きさを検出できる。
【００４８】
撮像装置１は、ｓ１２で撮像画像における顔画像の大きさが適正でないと判定すると、顔画像の大きさが適正になる対象者の移動方向を決定する（ｓ１３）。顔画像が適正な大きさよりも小さいのは、対象者が撮像レンズ３ａから離れてすぎているからであり、顔画像が適正な大きさよりも大きいのは、対象者が撮像レンズ３ａに近づきすぎているからである。撮像装置１は、顔画像が適正な大きさよりも小さい場合、顔画像の大きさが適正になる対象者の移動方向を撮像レンズ３ａに近づく方向とし、反対に顔画像が適正な大きさよりも大きい場合、顔画像の大きさが適正になる対象者の移動方向を撮像レンズ３ａから離れる方向とする。
【００４９】
撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子６の中で、ｓ１３で決定した移動方向に応じた発光素子６を点灯させる（ｓ１４）。このとき、他の発光素子６については点灯させない。例えば、図８（Ａ）に示すように顔画像が適正な大きさよりも小さい場合、撮像レンズ３ａの上方の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。また、図８（Ｂ）に示すように顔画像が適正な大きさよりも大きい場合、撮像レンズ３ａの下方の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。
【００５０】
対象者は、撮像レンズ３ａの上方の発光素子６が点灯しているのか、下方の発光素子６が点灯しているのかにより、撮像画像における顔画像の大きさが適正になる移動方向を認識する。また、撮像画像における顔画像の大きさが適正になると、すべての発光素子６が消灯され（ｓ１５）、その時点における撮像画像が本体に取り込まれる（ｓ１６）。
【００５１】
したがって、この実施形態の撮像装置１は、対象者に対して撮像画像における顔画像の大きさが適正になる移動方向を分かりやすく指示できる。また対象者は、撮像画像における顔画像の大きさが適正になる位置に簡単に移動できる。また、撮像装置１は、撮像画像における顔画像の大きさが適正になったときに、自動的に撮像画像を本体に取り込むようにしているので、顔画像の大きさが適正である対象者の撮像画像を簡単に得ることができる。
【００５２】
また、この実施形態の撮像装置１においては、撮像レンズ３の上下にそれぞれ１つずつ発光素子６を配置した構成であってもよい。また、図９に示すように、撮像レンズ３ａの周囲に発光素子６をリング状に二重に配置してもよい。この場合、顔画像が適正な大きさよりも小さい場合、撮像レンズ３ａの内側のリングを形成する発光素子６を点灯させ、外側のリングを形成する発光素子６を点灯させない（図９（Ａ）参照）。反対に、顔画像が適正な大きさよりも大きい場合、撮像レンズ３ａの外側のリングを形成する発光素子６を点灯させ、内側のリングを形成する発光素子６を点灯させない（図９（Ｂ）参照）。
【００５３】
次に、対象者に対して、撮像画像における顔画像の向きが適正になるように指示する撮像装置１の実施形態について説明する。この実施形態の撮像装置１も図１、２に示した構成である。図１０は、この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。この実施形態の撮像装置１も上記実施形態の撮像装置１と略同様の動作を行うが、異なる点は撮像画像における顔画像の位置や大きさが適正であるかどうかを判定するのではなく、ｓ２２で撮像画像における顔画像の向きが適正であるかどうかを判定する点である。ｓ２２では、撮像画像における顔画像の向きが、予め定められている範囲内であるかどうかを判定している。
【００５４】
なお、上述したように、制御部２は撮像部３が撮像している撮像画像をリアルタイムで処理し、この撮像画像における顔画像の向きを検出できる。
【００５５】
撮像装置１は、ｓ２２で撮像画像における顔画像の向きが適正でないと判定すると、顔画像の向きが適正になる対象者の回転方向（首の回転方向）を決定する（ｓ２３）。撮像装置１は、撮像画像における顔画像が左に向きすぎている場合、対象者の回転方向を左方向とし、反対に撮像画像における顔画像が右に向きすぎている場合、対象者の回転方向を右方向とする。
【００５６】
撮像装置１は、撮像レンズ３ａの周囲にリング状に配置した発光素子６の中で、ｓ２３で決定した回転方向に応じた発光素子６を点灯させる（ｓ２４）。このとき、他の発光素子６については点灯させない。例えば、図１１（Ａ）に示すように顔画像が左に向きすぎている場合、撮像レンズ３ａの左側の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。また、図１１（Ｂ）に示すように顔画像が右に向きすぎている場合、撮像レンズ３ａの右側の発光素子６を点灯させ、他の発光素子６を点灯させない。
【００５７】
対象者は、撮像レンズ３ａの右側の発光素子６が点灯しているのか、左側の発光素子６が点灯しているのかにより、撮像画像における顔画像の向きが適正になる回転方向を認識する。また、撮像画像における顔画像の向きが適正になると、すべての発光素子６が消灯され（ｓ２５）、その時点における撮像画像が本体に取り込まれる（ｓ２６）。
【００５８】
したがって、この実施形態の撮像装置１は、対象者に対して撮像画像における顔画像の向きが適正になる移動方向を分かりやすく指示できる。また対象者は、撮像画像における顔画像の向きが適正になる方向に簡単に首を回すことができる。また、撮像装置１は、撮像画像における顔画像の向きが適正になったときに、自動的に撮像画像を本体に取り込むようにしているので、顔画像の向きが適正である対象者の撮像画像を簡単に得ることができる。
【００５９】
また、この実施形態の撮像装置１においては、撮像レンズ３の左右にそれぞれ１つずつ発光素子６を配置した構成であってもよい。
【００６０】
上記実施形態では、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きのいずれかについて、移動方向や首の回転方向を対象者に指示する構成であったが、位置、大きさ、向きの全てを指示するように構成することもできる。この場合、対象者に対して、顔画像の大きさが適正になるように指示し、対象者がこの指示に従って移動し、顔の大きさが適正な大きさになると、顔画像位置が適正になるように指示する。そして、顔画像の位置が適正になると、最後に顔画像の向きが適正になるように指示するのが好ましい。また、位置、大きさ、向きのいずれか２つの項目について適正になるように指示するように構成してもよい。この場合も上記の順番で行うのがよい。
【００６１】
なお、位置、大きさ、向きの複数の項目について適正になるように指示する場合、対象者がどの項目について指示されているか分かるように、どの項目について指示しているかを表示部に表示したり、音声によるガイダンスを行うのが好ましい。
【００６２】
また、上記実施形態では、撮像レンズ３ａの周囲に配置した発光素子６の形状を丸としたが、例えば図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように３角形の形状としてもよいし、また図１２（Ｃ）に示す矢印の形状としてもよいし、その他の形状であってもよい。発光素子６の形状は、この撮像装置１の使用環境等に応じて決めればよい。
【００６３】
この実施形態の撮像装置１は、顔認証装置やカメラ付き携帯電話等、種々の装置に利用できる。以下、この撮像装置を利用した顔認証装置について説明する。
【００６４】
図１３は、この発明の実施形態にかかる顔認証装置の構成を示すブロック図である。顔認証装置１１は、撮像装置１が撮像した認証対象者の顔画像を処理して、この認証対象者が登録者であるかどうかを認証する装置である。顔認証装置１１は、本体の動作を制御する制御部１２と、登録者毎に顔画像から抽出した特徴量を記憶する記憶部１３と、撮像装置１で撮像した撮像画像が入力される顔画像入力部１４と、本体に対する入力操作を行う操作部１５と、本体の動作状態や認証結果等を表示する表示部１６と、認証結果を出力する出力部１７と、を備えている。制御部１２には、顔画像入力部１４に入力された撮像装置１の撮像画像を一時的に記憶する画像メモリ、動作時に発生したデータを記憶するＲＡＭ、本体の動作プログラムが記録されたＲＯＭ等が設けられている。
【００６５】
記憶部１３は、登録者毎に、登録者を識別する識別コードに対応付けて、目、鼻、口、輪郭等、顔部品の特徴量を示す顔画像データを記憶している。
【００６６】
制御部１２は、顔画像入力部１４に入力された、撮像装置１で撮像した認証対象者の顔画像を処理して、目、鼻、口、輪郭等、顔部品の特徴量を取得し、ここで取得した顔部品の特徴量に基いて認証対象者の顔画像データを作成する。そして、作成した顔画像データと、各登録者の顔画像データと、を照合し、その類似度を決定する。ここで決定した類似度の最大値が予め定められている閾値よりも大きければ、認証対象者を類似度が最大であった登録者であると認証する。一方、類似度の最大値が予め定められている閾値よりも小さければ、認証対象者を登録者でないと（未登録者であると）認証する。
【００６７】
出力部１７は、認証対象者を認証した認証結果を出力する。出力部１７から出力される認証結果は、例えばドアの施錠、開錠を制御する装置に入力される。この装置が入力された認証結果に基づいて、ドアの施錠、開錠を行う。
【００６８】
図１４は、この実施形態にかかる顔認証装置１１の動作を示すフローチャートである。顔認証装置１は、照合ボタンが押されると（ｓ３１）、撮像装置１が上述した動作を開始する。具体的には、認証対象者に撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になるように移動方向や、回転方向を指示する。そして、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になると、撮像装置１がその時点における撮像画像を本体に取り込む（ｓ３２）。そして、この撮像画像が画像出力部５から顔画像入力部１４に入力される。
【００６９】
顔認証装置１１は、ｓ３２で撮像した認証対象者の顔画像から、顔部品毎に特徴量を抽出し（ｓ３３）、認証対象者の顔画像データを作成する（ｓ３４）。ｓ３４で作成される認証対象者の顔画像データは、記憶部１３に記憶されている登録者の顔画像データと同じ形式である。
【００７０】
顔認証装置１１は、ｓ３４で作成した認証対象者の顔画像データと、記憶部１３に顔画像データを記憶している全登録者について、その類似度を決定する（ｓ３５、ｓ３６）。具体的には、登録者毎に、記憶部１３に記憶している顔画像データと、ｓ３４で作成した認証対象者の顔画像データと、を照合し、その類似度を算出する。
【００７１】
顔認証装置１１は、全登録者に対する類似度の算出が完了すると、今回算出された類似度の最大値が、閾値以上であるかどうかを判定する（ｓ３７）。この閾値は、予め定められている。
【００７２】
なお、閾値を小さくすると、未登録者を登録者であるとする誤認証の発生確率が大きくなり、反対に閾値を大きくすると、登録者を未登録者であるとする誤認証の発生確率が大きくなる。この閾値は、セキュリティのレベルに応じて調整される。セキュリティのレベルが高くなるにつれて、閾値が大きくなる。
【００７３】
顔認証装置１１は、ｓ３７で今回決定された類似度の最大値が閾値以上であると、認証対象者を登録者（類似度が最大になった登録者）であると認証し（ｓ３８）、この認証結果を出力部１７から出力する（ｓ３９）。反対に、ｓ３７で今回決定された類似度の最大値が閾値未満であると、認証対象者を未登録者であると認証し（ｓ４０）、この認証結果を出力部７から出力する（ｓ４１）。
【００７４】
このように、この発明にかかる撮像装置１を顔認証装置１１に利用することにより、認証対象者が撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になる位置に簡単に移動できる。また、認証対象者の顔画像の位置、大きさ、向きが適正な撮像画像を得ることができるので、認証精度の向上が図れる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の撮像装置によれば、対象者に対して、撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きが適正になる位置への移動を分かりやすく指示することができるとともに、対象者が適正な撮像画像が得られる位置に簡単に移動できる。
【００７６】
また、この発明にかかる撮像装置を適用することで、顔認証装置の認証精度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である撮像装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図３】この実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】撮像画像における顔画像の位置に対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図５】この発明の別の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図６】この発明の別の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図７】別の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】撮像画像における顔画像の大きさに対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図９】撮像画像における顔画像の大きさに対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図１０】別の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】撮像画像における顔画像の向きに対する、対象者への移動指示を説明する図である。
【図１２】この発明の別の実施形態である撮像装置の外観を示す概略図である。
【図１３】この発明の実施形態である顔認証装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施形態である顔認証装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１−撮像装置
２−制御部
３−撮像部
４−表示制御部
５−画像出力部
１１−顔認証装置
Claims (2)
- 対象者を撮像する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットで撮像した対象者の顔画像を処理して、当該対象者が登録者であるかどうかを認証する認証ユニットと、を有する顔認証装置において、
前記撮像ユニットは、
対象者を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像レンズの上下左右を含む周囲に複数の発光素子を配置した表示手段と、
前記撮像手段が撮像している撮像画像から顔画像を抽出し、この撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの少なくとも１つの項目について、その状態を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した項目の状態が適正であるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段が不適正な状態であると判定した場合に、前記検出手段が検出した項目の状態が適正になる対象者の移動方向に応じた前記発光素子のみ点灯させ、前記判定手段が適正な状態であると判定した場合に、前記発光素子を全て消灯させるとともに、この時点において前記撮像手段が撮像している撮像画像をメモリに記憶する制御手段と、を備え、
認証ユニットは、
登録者毎に顔画像を記憶する記憶手段と、
前記撮像ユニットが、前記判定手段が適正な状態であると判定したときに、前記メモリに記憶した対象者の撮像画像を取り込む撮像画像取込手段と、
前記撮像画像取込手段が取り込んだ撮像画像に含まれている対象者の顔画像を処理して、該対象者が前記記憶手段に顔画像が記憶されている登録者であるかどうかを認証する認証手段と、を備えている、
顔認証装置。 - 対象者を撮像する撮像ユニットと、
前記撮像ユニットで撮像した対象者の顔画像を処理して、当該対象者が登録者であるかどうかを認証する認証ユニットと、を有する顔認証装置において、
前記撮像ユニットは、
対象者を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像レンズの上下左右を含む周囲に複数の発光素子を配置した表示手段と、
前記撮像手段が撮像している撮像画像から顔画像を抽出し、この撮像画像における顔画像の位置、大きさ、向きの少なくとも１つの項目について、その状態を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した項目の状態が適正であるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段が不適正な状態であると判定した場合に、前記検出手段が検出した項目の状態が適正になる対象者の移動方向に応じた前記発光素子のみ消灯させ、前記判定手段が適正な状態であると判定した場合に、前記発光素子を全て点灯させるとともに、この時点において前記撮像手段が撮像している撮像画像をメモリに記憶する制御手段と、を備え、
認証ユニットは、
登録者毎に顔画像を記憶する記憶手段と、
前記撮像ユニットが、前記判定手段が適正な状態であると判定したときに、前記メモリに記憶した対象者の撮像画像を取り込む撮像画像取込手段と、
前記撮像画像取込手段が取り込んだ撮像画像に含まれている対象者の顔画像を処理して、該対象者が前記記憶手段に顔画像が記憶されている登録者であるかどうかを認証する認証手段と、を備えている、
顔認証装置。
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