JP4497740B2 - 個人認証装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセス制限がかけられた場所又はデータにアクセスしようとする個人（利用者）の認証を行うための個人認証装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アクセス制限がかけられた場所又はデータにアクセスがあったときの個人認証には、パスワード等のアクセスキーが使用されていた。例えば、銀行のＡＴＭでは、ＡＴＭシステムに登録された数字列からなるアクセスキーと利用者が入力したアクセスキーとを照合し、一致した場合には正規の利用者によるアクセスであると認証をしていた。
【０００３】
また、モニタ上に表示した画像の指示位置及び指示順序をアクセスキーとして用いる手法も提案されている（特開平１１−８８３２４号公報参照）。この手法は、アクセス時に画像をモニタ上に表示し、利用者に画像中の位置を指示させ、この指示位置及び指示順序を、予め利用者ごとに登録してある指示位置及び指示順序と照合して個人認証を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、数字列からなるアクセスキーを用いた場合、ランダムな数字列を用いると、利用者がそれを記憶しておくことが難しくなる。このため、利用者は、生年月日、電話番号等の利用者の属性に基づいた、覚えやすい数字列を用いている。このような数字列を用いた場合、免許証、保険証等の本人の属性が記載されている書類が第三者の手に渡った場合、その情報を基にアクセスキーが解読され、アクセスの制限が不正に破られることがあった。
【０００５】
また、画像中の指示位置又は指示順序をアクセスキーとして用いる手法では、数字列を画像の座標列に変えただけなので、不正利用者への抑止効果及び精度的な優位性が期待できない。
本発明は、利用者の属性から類推される可能性のある数字列のみを用いることなく、また、不正利用者への抑止効果や精度的な優位性を有する個人認証装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の個人認証装置は、認証される人を撮影する撮像手段と、前記撮像手段にて撮影された画像を表示する表示手段と、前記画像に含まれる部位を抽出する抽出手段と、前記抽出された部位に基づいて、撮影された画像の正当性を判定する判定手段とから構成される。
【０００７】
本発明の個人認証装置を使用して認証を受けようとする場合、利用者は、装置を操作し、撮像手段により利用者自身を撮影する。このとき、利用者に対して顔、或いは全身像等を撮影する指示がされる。
撮影が終了すると、画像から１つ又は複数の部位が抽出される。抽出される部位としては、画像が顔画像であれば、目、鼻、唇、耳等があり、画像が全身であれば、顔、頭、手、足等がある。判定手段は、抽出結果に基づいて、利用者に対して指示した画像が得られたか否かを判定する。
【０００８】
本発明の個人認証装置によれば、顔等の画像を撮られるというステップを踏むため、不正利用者に対して証跡性の面から犯罪抑止効果が得られる。仮に、利用者が、証拠を残さないために、人以外のものを撮影した場合は、抽出手段と判定手段により正当な画像が得られていないことが識別できる。また、本発明では、複雑な画像認証アルゴリズムを使用する必要がないので、簡単な構成とすることができる。
【０００９】
本発明の個人認証装置は、予め利用者ごとに登録してある部位と利用者が選択した部位とを照合し、一致した場合に個人の認証を行うようにすることができる。さらには、複数の部位を選択させ、その順序についても照合するようにもできる。このように、部位の選択をパスワードのように使用して、更に認証を確実にすることができる。また、選択部位をパスワードの一部として使用することもできる。
【００１０】
本発明の個人認証装置は、撮影した画像を記憶部に記録しておけば、不正アクセスがされた場合の証跡性を高くすることができる。また、利用者の画像が記憶されているので、目視確認によるバックアップがし易いこととなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明を適用した個人認証装置の外観を示し、図２は、回路構成を示す。
個人認証装置１は、種々の形態で実現できる。例えば、撮映可能な小型コンピュータで構成し、店舗等に配置される。この場合、支払いの際に個人認証のために利用者に渡される。ＡＴＭ等に組み込むこともできる。この場合には、ＡＴＭにキャッシュカードを挿入した後、従来の暗証番号の入力に加えて、顔等の部位選択によるアクセスキーを入力することとなる。
【００１２】
撮像部２は、ビデオカメラからなり、アクセスを制限すべき場所又はデータにアクセスしようとする利用者の容貌全体又は顔を撮影するためのものである。
表示部３は、撮像部２によって撮影された画像等を表示する。選択部４が表示部３の前面に配置される。選択部４はタッチパネルにより構成される。表示部３には、暗証番号を入力するテンキー表示領域５と、画像表示領域６が表示される。利用者が表示部３に表示された画像の特定部位に触ると、選択部４によりその座標が検出される。表示部３には、更に、操作をキャンセルするキャンセルボタン及びカメラの撮影を開始するための撮影開始ボタンを表示するようにしてもよい。
【００１３】
画像処理部７は、撮像部２によって撮影された画像から特定部位を抽出する。制御部８は、抽出された部位を基に、撮像部２により撮影された画像を所定の位置及び大きさに正規化して表示部３へ表示する。また、抽出された部位は、後述するアクセスキー認証部９及び顔画像認証部１０にて行われるアクセスキー及び顔画像の認証に用いられる。
【００１４】
記憶部１１には、事前に利用者ごとにアクセスキーとして登録している１つの部位又は、複数の部位と指定順序が記憶されている。アクセスキー認証部９は、選択部４により取得した１つの部位、又は複数の部位及びその指定順序と、記憶部１１に記憶されている１つの部位、又は複数の部位及びその指定順序とが同一であるかを判断する。
【００１５】
同一である場合には、次に顔画像認証部１０にて部位の画像特徴量を用いた顔画像の認証処理を行う。同一でないと判断された場合には、不正アクセスの表示（例えば、出力部１２から出力する警報音）をする。
顔画像認証部１０は、画像処理部７にて特定された部位から算出した画像特徴量と、記憶部１１にアクセスキーとして利用者ごとに事前に登録されている部位の画像特徴量とを比較し、同一人物のものであるか否かを判断する。
【００１６】
利用者が買い物等を済ませカードで支払いをしようとするとき、或いはＡＴＭにキャッシュカードを挿入した後、個人認証装置１によりアクセスキー入力が行われる。
利用者の画像として顔画像を利用する場合は、表示部３に、利用者の顔を撮影するように指示が表示される。この際、顔画像をモニタ画面中央に十分な証跡性が確保できる大きさで表示する必要がある。このために、顔画像に含まれる部位を認証して自動的に合わせるか、あるいはモニタ画面上に各部位を合わせるためのガイドを表示し、利用者が自ら顔の位置合せを行う。位置合せが終了した時点で利用者は撮影開始ボタンに相当するタッチパネル領域に触れる。
【００１７】
図１には、ガイドの一例として、左右目、左右耳、鼻、唇の部分に円１５〜１８を表示している。これ以外にも、例えば両目を結んだ直線や、顔全体を入れるべき枠を表示すること等が可能である。
次に、個人認証装置１における個人認証の流れについて説明する。本処理は、「アクセスキー認証処理」及び「顔画像認証処理」の２段階に大別される。
【００１８】
〈アクセスキー認証処理〉
図３に示す動作フローを用いて、アクセスキー認証処理について説明する。
利用に先立ち、利用者ごとに、複数の部位（右目、左耳、あご、鼻、唇等）の組み合わせが、その指示順序と共に、アクセスキーとして事前に登録されている。このアクセスキーは、個人認証装置１の記録部１１に登録されても良いし、ＡＴＭシステム等のセンタ装置（図示省略）に登録しても良い。
【００１９】
以下の説明では、アクセスキーとして、部位と順序が「右目、鼻、唇、唇、左目」で登録されているものとする。
最初に利用者が表示部３に触れると選択部４がこれを検出し、「これより顔画像を撮影しますので、カメラの方を向いて撮影開始ボタンに触れてください。」というガイダンスがモニタ画面上に表示される（Ｓ３１）。なお、本装置に超音波センサを設置し、利用者の接近を検知したときに、自動的に表示をするようにしてもよい。また、表示は、音声信号にて出力してもよい。
【００２０】
表示部３上に表示された撮影開始ボタン（図示省略）が押されると、撮像部２から顔画像が取り込まれる（Ｓ３２）。
画像処理部７が、取り込まれた顔画像から、アクセスキーとして利用する顔の各部位を抽出する（Ｓ３３）。
図４を用いて、各部位の抽出処理（Ｓ３３）について説明する。
【００２１】
入力された顔画像と事前に撮影した人物が写っていない背景画像との差分画像を作成し、これを所定の閾値を用いて二値化する（Ｓ４１）。この画像と入力された顔画像との論理積を演算することにより、入力画像から利用者の画像を抽出する（Ｓ４２）。
次に、目領域を抽出する。顔画像の中で目は水平エッジが強いという特徴を持っているので、エッジ強度と頭部領域内での相対的な位置関係（例えば頭部領域のＹ軸座標中央より上部且つ頭部領域の垂直中央線に対してほぼ対称に位置し、水平エッジが強い等）を組み合わせることにより、一定面積の方形領域として目領域を切り出す（Ｓ４３）。目候補領域は、一般に左右の目、眉、眼鏡フレームを含んだものとなっている。
【００２２】
次に、鼻、唇領域を抽出する（Ｓ４４）。これらについては、目領域からの相対的な位置（例えば２つの目領域の中央下部に所定の距離離れて位置している等）を考慮し、一定面積の方形領域として切り出す。
なお、抽出された各部位のモニタ画面上での位置（例えば部位領域の重心座標）は、記憶部１１に記憶され、後述する顔画像認証処理（Ｓ３８）において利用者が指示した部位がどの部位に相当しているかの判断に用いる。
【００２３】
顔の各部位が抽出されると、両目領域の重心座標を用いて顔画像の位置及び大きさを補正する（図３、Ｓ３４）。具体的には、Ｓ４３にて抽出された目領域の重心を算出し、例えば左右の重心位置を結んだ直線を水平にすることにより顔のロール変動の補正を行ったり、あるいは重心位置間隔から顔とカメラとの距離を補正したりする等、目領域の重心位置を基準とした顔画像の位置合せを行う。
【００２４】
なお、図１に示すように、モニタ画面上に両目、鼻、唇、両耳を合わせるガイドを表示したり、あるいは左右の目あるいは耳を上下方向に合わせる直線をガイド表示（図示省略）したりすることにより、利用者が自ら顔の位置を調整するようにすることも可能である。
顔画像の位置及び大きさの補正が終了すると、補正された顔画像を表示部３上に表示し（Ｓ３５）、撮影時刻と共に記憶部１１に記憶する（Ｓ３６）。この顔画像、撮影時刻は、不正アクセスがあった場合に、犯罪捜査情報として利用される。なお、補正結果は内部処理のみに用い、表示部２には撮影されている顔画像をそのまま表示してもかまわない。
【００２５】
利用者が自ら顔の位置をガイド表示に従って調整する場合には、撮影開始ボタンを押すと、現在撮影されている顔画像が表示部３上に表示され、利用者が顔の位置を合わせた後に再度撮影開始ボタンを押すことにより、顔画像及び現在時刻が記録される。
次に、利用者は表示部３に表示された自分の顔画像を見ながら表示部３に表示された部位に触れ、利用者ごとに予め登録してあるアクセスキー（指示された順序及びそれがどの部位であるか、ここでは「右目、鼻、唇、唇、左目」）を入力する。画像処理部７は、入力されたアクセスキーを読取り、事前に登録してあるアクセスキーと比較する（Ｓ３７）。アクセスキーがセンタに登録されている場合には、センタとのデータの送受信を行って、アクセスキーを受信する。
【００２６】
認証処理は、具体的には、選択部４により利用者が指示した部位の座標を読取り、前述した部位抽出処理（Ｓ３３）にて記憶部１１に記憶した重心座標が最も近い部位を利用者が指示した部位とし、指示順序と合わせてアクセスキーとの比較を行う。なお、座標間の距離が予め定めた閾値を超えている場合には、利用者に対して再度入力を促すメッセージを出力することも可能である。
【００２７】
この結果、同一であると判断された場合には、顔画像認証処理を行う（Ｓ３８）。同一と判断されなかった場合には、不正なアクセスであるとして棄却し（後述のＳ５５）、例えばＳ３６にて記憶部１１に記録した顔画像に不正アクセスのフラグを立てたり、警報音を発したりする等の処理を行う。
〈顔画像認証処理〉
次に、図５を用いて顔画像認証処理について説明する。ここでは、アクセスキーとして「右目、鼻、唇、唇、左目」を例に説明しているので、４部位それぞれについて認証を行い、その結果を用いて総合判定を行う。
【００２８】
なお、各利用者は事前に、アクセスキーとして用いる部位の画像を登録しているものとする。ここで、アクセスキーとして用いる部位画像とは、部位の周辺領域を含んだ所定面積の方形画像である。
また、本装置の運用に先立って、同一の入力系で撮影された複数人の顔画像から目領域を抽出し、これを左右目の間隔が一定になるよう補正した後に平均化することにより、標準目テンプレートを作成しておく。このテンプレートは、他の部位に比べて個人性が現れやすい目画像を、Ｓ４３で切り出された目領域の中からより高精度に抽出するために用いる。
【００２９】
まず、撮影された顔画像から抽出した各部位の画像を基に、アクセスキー認証処理（Ｓ３７）において特定された登録者データと照合すべき領域を抽出する（Ｓ５１）。
具体的には、目領域の方形画像を中心とした近傍領域に対して、前記標準目テンプレートによるずらしマッチングを行い、得られた相関値が最大の領域を抽出し、この領域を目画像とする。
【００３０】
鼻領域及び唇領域については、ステップＳ４３における鼻、唇領域の抽出処理において用いた目領域からの相対的な位置関係を満たす一定面積の方形領域と、事前に登録されている鼻領域及び唇領域の画像との間でずらしマッチングを行う。この結果、ユークリッド距離が最小となった領域を鼻又は唇領域とする。
次に、アクセスキーとして用いた部位ごとに、登録画像とのユークリッド距離Ｄｉを算出する（Ｓ５２）。ここで「ｉ」は各部位を表わしている。目領域に関しては、左右の目に対応する上記目画像を用いてユークリッド距離を算出し、これを左右の目領域距離とする。鼻領域及び唇領域については、前述したユークリッド距離の最小値を鼻又は唇領域距離とする。
【００３１】
以上の処理の結果、指定された部位数（重複を除いて４部位）の距離値が得られる。
なお、算出した結果は、平均値と分散値により正規化し、部位間に均等に重み付けを行う。あるいは事前に登録利用者ごとに顔画像データを多数収集し、これらを統計的に処理することにより各部位ごとに重み係数を求め、重み付きユークリッド距離を算出することも可能である。
【００３２】
次に、上記４距離値Ｄｉを閾値Ｔｈｉと比較し、顔画像の認証を行う（Ｓ５３）。
具体的には、個々の距離値Ｄｉを部位ごとに用意してある閾値Ｔｈｉと比較し、これらを総合的に判断して顔画像の認証を行う。判断基準としては、全ての部位において閾値Ｔｈｉ以下である、或いは閾値Ｔｈｉ以下である部位が過半数を占める等の条件を用いることができる。
【００３３】
この結果、閾値Ｔｈｉ以下である場合には、正当な利用者であるとして受理する（Ｓ５４）。閾値Ｔｈｉより大きい場合には、不正なアクセスであるとして棄却し、例えば、Ｓ３６にて記憶部１１に記録した顔画像に不正アクセスのフラグを立てたり、警報音を発したりする等の処理を行う（Ｓ５５）。
なお、得られた距離値Ｄｉの平均を算出し、この値を閾値と比較することも可能である。
【００３４】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、人体の部位の指定、更には指定の順序という利用者の何らかの属性から類推される可能性のない情報をアクセスキーとして用いるため、万が一運転免許証や保険証を第三者に取得された場合であっても、不正にアクセスされることがない。
また、操作時に顔画像を撮影しこれを利用者に対して表示するため、アクセスキーを記録したカードを用いた場合に比べて不正利用者への抑止効果が期待できる。また、撮影した顔画像を利用時刻と共に記録するため、万が一不正アクセスがあった場合であっても、犯罪捜査に有効な情報を提供することができる。
【００３５】
さらに、顔画像の部位を用いた認証処理を行っているので、仮に第三者に使用している状況を見られた場合であっても、不正アクセスを阻止することができる。また、顔の部位の指定順序をアクセスキーとして用いているので、顔画像のみを用いた個人認証に比べて顔写真を用いた画策行為に対して強いという特徴がある。
【００３６】
以上、本発明の１実施形態を説明してきたが、本発明は種々の変更が可能である。
例えば、顔画像の認証処理（Ｓ３８）を行わなくても、顔画像を撮影するだけで、不正利用者に対する威嚇効果により不正アクセスの防止が期待できる。さらに、撮影した顔画像をモニタ上に表示した際に、部位の指定を行わずに、顔画像が撮影・記録されることに対する確認を利用者に行うだけでも同様の効果が期待できる。
【００３７】
指示部位及びその順序を用いて認証を行う場合、認証に用いるデータは（右目、鼻、唇、唇、左耳）といった内容であるため、例えば部位ごとに０〜９の数字を割り振っておくことにより、従来のキャッシュカード暗証番号と同じ認証システムを用いることができる。
証跡性の観点から人の顔を撮影対象とすることが好ましい。しかしながら、顔画像に比べて証跡性は若干落ちるが、顔画像以外に利用者の全身、手のひら、耳たぶ、歯並び等、利用者に関する画像データであれば同様に利用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の個人認証装置によれば、操作者に自身が撮影されたことを意識させることにより、不正利用者への抑止効果や精度的な優位性を有する個人認証装置を提供することができ、利用者の属性から類推される可能性のある数字列を用いる必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した個人認証装置の外観を示す図である。
【図２】図１の装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】認証処理全体の流れを示すフローチャートである。
【図４】顔画像の部位抽出処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】顔画像認証処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…個人認証装置
２…撮影部
３…表示部
４…選択部
５…テンキー表示領域
６…画像表示領域
７…画像処理部
８…制御部
９…アクセスキー認証部
１０…顔画像認証部
１１…記憶部
１２…出力部
１５，１６，１７，１８…ガイド

Claims (3)

1. 被認証者を撮影する撮像部と、
   前記被認証者ごとに身体部位をアクセスキーとして予め記憶している記憶部と、
   前記撮像部にて撮影された画像から前記身体部位を抽出する画像処理部と、
   前記撮像部にて撮影された画像を表示する表示部と、
   前記被認証者が前記表示部に表示された画像上にて身体部位を選択操作する選択部と、
   前記選択部にて選択された身体部位と前記記憶部に記憶されているアクセスキーとを比較し、前記撮像部にて撮影された画像の正当性を判定するアクセスキー認証部と、
   を有することを特徴とする個人認証装置。
2. 前記記憶部は、前記被認証者ごとに顔画像を予め記憶しており、前記撮像部は前記被認証者の顔を撮影して顔画像を取得し、
   前記アクセスキー認証部にて正当であると判定した前記顔画像と前記記憶部に記憶されている顔画像とを照合する顔画像認証部をさらに有する、請求項１に記載の個人認証装置。
3. 前記撮像部にて撮影した顔画像を撮像時刻とともに前記記憶部に記憶する、請求項１または２に記載の個人認証装置。

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