JP4708879B2 - 顔認証装置及び顔認証方法 - Google Patents

顔認証装置及び顔認証方法 Download PDF

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Description

本発明は、認証対象者の顔部分に照明光を照射しつつ該認証対象者の顔画像を取得し、取得した入力顔画像をあらかじめ登録された登録顔画像と照合して顔認証を行う顔認証装置及び顔認証方法に関し、特に、認証対象者の顔画像を撮像する際に、この認証対象者に対して過度にまぶしい照明を照射するのではなく、認証対象者に適合した照明を照射して適正な顔画像を効率良く取得することができる顔認証装置及び顔認証方法に関する。
従来、カメラで撮像した認証対象者の顔画像を登録データと照合して、この認証対象者が登録者であるか否かを認証処理する顔認証装置が知られている。この種の顔認証装置では、天井照明や太陽光等の照明変動により認証精度が低下するため、この顔認証装置自体に照明器具が設けられることが多い。
例えば、特許文献1には、撮像カメラ12と、テンキー13と、カードリーダ14とを一体に備えた照合ユニット15を扉近傍の顔高さ壁面位置に設置し、その壁面上部に撮像条件を変えるための照明ライト16とスピーカ17を設置するよう構成している。
また、特許文献2には、認証対象者の顔画像を撮像するカメラ101の右上方あるいは左上方から認証対象者の顔に向けて一定の照度で光を照射する第1の照明部102と、このカメラ101の下方から認証対象者の顔に向けて一定の照度で光を照射する第2の照明部103とを設けるよう構成している。
このように、かかる特許文献1及び2のものは、天井照明や太陽光等の照明変動を除外するために、照明ライト16並びに第1の照明部102及び第2の照明部103をそれぞれ設けており、これらの照明装置によって認証対象者の顔部分に不必要な影が生じる状況等を避けることができる。
特開平11−316836号公報 特開2001−338296号公報
しかしながら、上記特許文献1及び2のように、顔認証装置に専用の照明装置を設けて天井照明や太陽光等の照明変動を除外するためには、認証対象者の顔部分に対して比較的強い照度の光を照射する必要が生じるため、認証対象者がこの光をまぶしく感じてしまうという問題が生じる。
加えて、このように認証対象者がまぶしく感じる光を照明装置から照射すると、認証対象者の表情が変動してしまい、結果的に認証精度の劣化につながってしまうという問題も生ずる。特に、照明をまぶしく感じるか否かは認証対象者の主観に左右される内容であり、照射すべき照明についても認証対象者の肌特性によって変動するものであるので、いかにして認証対象者に適合した照明を照射するかが問題となる。
これらのことから、認証対象者の顔画像を撮像する際に、この認証対象者に対して過度にまぶしい照明を照射するのではなく、認証対象者に適合した照明を照射していかに適正な顔画像を取得するかが重要な課題となっている。
この発明は、上記課題(問題点)に鑑みてなされたものであり、認証対象者の顔画像を撮像する際に、この認証対象者に対して過度にまぶしい照明を照射するのではなく、認証対象者に適合した照明を照射して適正な顔画像を効率良く取得することができる顔認証装置及び顔認証方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明は、認証対象者の顔部分に照明光を照射しつつ該認証対象者の顔画像を取得し、取得した入力顔画像をあらかじめ登録された登録顔画像と照合して顔認証を行う顔認証装置であって、可視光及び赤外光の照明光を照射する照明ユニットと、前記照明ユニットによる照明下で可視光顔画像及び赤外光顔画像をそれぞれ撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された可視光顔画像及び赤外光顔画像に基づいて、前記撮像手段により撮像された撮像対象物が人物であるか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記判定手段は、前記可視光顔画像の顔部分がカラーで検知され、かつ、前記赤外光顔画像内に顔部分が検知された場合には、前記撮像対象物が人物であると判定することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記判定手段は、前記可視光顔画像の顔部分がカラーで検知され、かつ、前記赤外光顔画像内に顔部分が検知された場合には、前記撮像対象物がカラー写真であると判定することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、前記判定手段は、前記可視光顔画像の顔部分が白黒で検知され、かつ、前記赤外光顔画像内に顔部分が検知された場合には、前記撮像対象物がモノクロ写真であると判定することを特徴とする。
また、本発明は、上記発明において、認証対象者の顔部分に照明光を照射しつつ該認証対象者の顔画像を取得し、取得した入力顔画像をあらかじめ登録された登録顔画像と照合して顔認証を行う顔認証方法であって、可視光及び赤外光の照明光を照射する照明光照射工程と、前記照明ユニットによる照明下で可視光顔画像及び赤外光顔画像をそれぞれ撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された可視光顔画像及び赤外光顔画像に基づいて、前記撮像工程により撮像された撮像対象物が人物であるか否かを判定する判定工程とを含んだことを特徴とする。
本発明によれば、可視光及び赤外光の照明光を照射し、この照明下で可視光顔画像及び赤外光顔画像をそれぞれ撮像し、撮像した可視光顔画像及び赤外光顔画像に基づいて撮像対象物が人物であるか否かを判定するよう構成したので、カラー写真又はモノクロ写真等を用いたなりすましを防止することができる。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る顔認証装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、ここではLEDを内在する照明ユニットを用いた場合を示すこととする。
まず、本実施例1に係る顔認証装置10の外観構成について説明する。図1は、本実施例1に係る顔認証装置10の外観構成を示す図である。同図に示すように、この顔認証装置10の前面には、カメラ11、表示部12、ICカードリーダ13及び照明ユニット14が配設されている。
カメラ11は、CCD(Charge Coupled Devices)等により形成されるカラー撮像装置であり、このカメラ11により認証対象者の顔画像を撮像したならば、Rプレーン(赤色プレーン)の顔画像データ、Gプレーン(緑色プレーン)の顔画像データ、Bプレーン(青色プレーン)の顔画像データ及びIRプレーン(赤外プレーン)の顔画像データが取得される。なお、Bプレーンの顔画像データは認証処理には使用されない。表示部12は、操作ガイダンス並びに認証結果を表示する液晶パネル等の表示デバイスである。
ICカードリーダ13は、認証対象者が保持するICカードからデータを読み取るためのカードリーダである。認証対象者がこのICカードリーダ13にICカードをかざすと、ICカードからデータが読み取られる。ここで、本実施例1では、このICカード内に登録顔画像データを格納することとしているので、ICカードリーダ13がICカードから読み取った登録顔画像データが、入力顔画像データの比較対象とされることになる。
照明ユニット14は、認証対象者にまぶしさを感じさせる波長の光を低減した照明光を照射する本発明の特徴をなすユニットであり、具体的には赤色LED、緑色LED及び赤外LEDにより形成されるRGIR照明部14eを有する。この照明ユニット14は、人感センサが人の接近を検知した際に照明部を発光制御し、認証処理を終えたならばこの照明部を消灯制御する。
このように、基本3原色のうちの青色を除外した理由は、同じ光量でも青色や紫色のような短い波長(約440nm〜約380nm)の光を人間がまぶしく感じるためである。つまり、赤色や緑色の比較的長い波長(約780nm〜約500nm)の光のみを利用することとしたのである。なお。本発明で除外した青色の光については、もともと感度が低く照合率への影響が比較的小さいものである。
一方、赤外光を利用することとしたのは、人の目に見えない赤外光で青色を除外した光量を補うためである。また、顔認証装置10による顔認証を行う際に、不正な第三者がカメラ11の前にモノクロ写真やカラー写真を置いて他人になりすます不正が考えられるが、赤外光と可視光を併用することにより、かかる写真を用いたなりすましを防止することができる。なお、その詳細な説明については後述する。
次に、図1に示した顔認証装置10の内部構成について説明する。図2は、図1に示した顔認証装置10の内部構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この顔認証装置10は、カメラ11、表示部12、ICカードリーダ13、照明ユニット14、顔照合処理部15及び記憶部16を有する。このカメラ11、表示部12及びICカードリーダ13については、すでに説明したのでここではその詳細な説明を省略する。
照明ユニット14は、認証対象者が撮像位置に所在したことを検知する人感センサ14aと、赤色LEDの照度等を制御するR照明制御部14bと、緑色LEDの照度等を制御するG照明制御部14cと、赤外LEDの照度等を制御するIR照明制御部14dと、赤色LED、緑色LED及び赤外LEDにより形成されるRGIR照明部14eとを有する。図3は、このRGIR照明部14eの一例を示す図であり、同図に示すように、このRGIR照明部14eは、赤色LED、緑色LED及び赤外LED(IRLED)を配置した構成となる。
この照明ユニット14では、人感センサ14aにより認証対象者が撮像位置に所在したことを検知したならば、この人感センサ14aがR照明制御部14b、G照明制御部14c及びIR照明制御部14dに駆動指示を行い、この駆動指示を受けたR照明制御部14b、G照明制御部14c及びIR照明制御部14dがRGIR照明部14eを形成する各LEDを点灯制御する。なお、図3に示した各LEDの配置や数は一例であり、適宜変更可能である。
顔照合処理部15は、入力顔画像データと登録顔画像データを基本色成分ごとに照合処理し、各色成分ごとの照合結果に基づいて顔認証処理を行う処理部である。具体的には、Rプレーン、Gプレーン、IRプレーンの各々について入力顔画像データと登録顔画像データを照合処理し、各照合結果に基づいて両者が同一人物であるか否かを判定する。なお、かかる認証処理には特徴量を用いるもの等様々な従来技術を用いることができる。
記憶部16は、登録顔画像データ16aを一時記憶するRAMやフラッシュメモリ等の記憶デバイスである。本実施例1では、認証対象者が保持するICカード内にRプレーン、Gプレーン及びIRプレーンの登録顔画像データ16aをあらかじめ記憶しておき、顔認証を行う際に、ICカードリーダ14がこのICカードから登録顔画像データ16aを読み出して記憶部16に一時記憶し、この記憶部16に記憶した登録顔画像データ16aを顔認証処理部15が読み込むこととしている。
次に、図1に示した顔認証装置10の処理手順について説明する。図4は、図1に示した顔認証装置10の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この顔認証装置10は、人感センサ14aが認証対象者が所定の位置に所在していることを検知したならば(ステップS101肯定)、RGIR照明部14eを点灯させる(ステップS102)。
その後、ICカードリーダ13がICカードから登録顔画像データ16aを読み出し(ステップS103)、読み出した登録顔画像データ16aを記憶部16に一時記憶する(ステップS104)。
そして、照明ユニット14による照明下でカメラ11により認証対象者の顔画像を撮像する(ステップS105)。このカメラ11で撮像すると、Rプレーン、Gプレーン及びIRプレーンの入力顔画像データが取得できることになる。なお、かかる顔画像の撮像は、ステップS103〜S104の登録顔画像データ16aの記憶よりも先に行っても良い。
その後、Rプレーンの入力顔画像データとRプレーンの登録顔画像データ16aを照合するR顔画像照合処理、Gプレーンの入力顔画像データとGプレーンの登録顔画像データ16aを照合するG顔画像照合処理、IRプレーンの入力顔画像データとIRプレーンの登録顔画像データ16aを照合するIR顔画像照合処理を行い(ステップS106〜S108)、これらの照合結果に基づいて総合判定処理を行う(ステップS109)。
そして、総合判定された認証結果を表示部12に表示するとともに(ステップS110)、照明の消灯制御を行って(ステップS111)一連の認証処理を終了する。ここでは、認証処理結果を表示する場合を示したが、実際にはこの認証処理結果に応じて扉の開閉制御等を行うことになる。
上述してきたように、本実施例1では、照明ユニット14から認証対象者にまぶしさを感じさせる波長の光を低減した照明光を照射し、この照明下でカメラ11により認証対象者の基本色成分ごとの入力顔画像データを撮像し、顔照合処理部15において入力顔画像データを色成分ごとに登録顔画像データ16aと照合して、各色成分ごとの照合結果に基づいて顔認証処理を行うよう構成したので、認証対象者の顔画像を撮像する際に、この認証対象者に対して過度にまぶしい照明を照射するのではなく、認証対象者に適合した照明を照射して適正な顔画像データを効率良く取得することができる。
なお、本実施例1では、登録顔画像データ16aをICカードに記憶する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、登録顔画像データ16aをICカードのカードIDに対応付けて顔認証装置10に記憶しておき、カードIDを受け付けた際に、このカードIDに対応する登録顔画像データ16aを特定するよう構成することもできる。
また、本実施例では、照明ユニット14にRGIR照明部14eを設けた場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、赤外LEDを除外して赤色LED及び緑色LEDで形成させるRG照明部を設けることもできる。かかる場合には、赤外光と可視光を併用した場合に可能となるなりすまし防止効果は得られないが、認証対象者にまぶしく感じさせる状況を回避することが可能となる。
ところで、上記実施例1では、認証対象者にまぶしさを感じさせないことを主眼としたが、まぶしさを感じる程度は人の主観に依存するものである。加えて、顔画像を撮像する場合に認証対象者の肌特性等を考慮した照明光を照射することも望まれる。このため、本実施例2では、認証対象者の特性に適合する照明光を照射する場合を示すこととする。なお、顔認証装置の外観構成については図1に示すものと同様のものとなるので、ここではその説明を省略する。
図5は、本実施例2に係る顔認証装置20の内部構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この顔認証装置20は、この顔認証装置20は、カメラ11、表示部12、ICカードリーダ13、顔照合処理部15、記憶部16及び照明ユニット21を有する。
ここで、このカメラ11及び表示部12は、実施例1で示したものと同様のものであり、ICカードリーダ13についても実施例1のものとほぼ同様のものである。ただし、本実施例2では、認証対象者に適合する照明条件データを登録顔画像データとともにICカードに記憶することとしているので、このICカードリーダ13は、ICカードから照明条件データを読み出して照明ユニット21の照明コントローラ21aに出力する機能を有する。
顔照合処理部15は、記憶部16に記憶した登録顔画像データ16aを参照しつつ基本色ごとに入力顔画像データと照合処理を行う点で実施例1のものと同様であるが、ここではBプレーン(青色プレーン)についても処理対象に含めている点が相違する。青色が顔照合に与える影響は少ないわけであるが、このBプレーンについてもここでは照合処理を行っている。本実施例2では、照度が低く設定される可能性が大きいものの青色LEDから光を照射しているため、Bプレーンの顔認証処理を行った方が顔認証精度の向上を図り得るからである。
照明ユニット21は、認証対象者の特性に適合する照明光を照射するユニットであり、具体的には赤色LED、緑色LED、青色LED及び赤外LEDにより形成されるRGBIR照明部21fを有する。この照明ユニット14は、ICカードに記憶された認証対象者に適合する照明条件データを受け取り、受け取った照明条件データに適合する照明光を照射する。かかる照明条件データには、赤色、緑色、青色、赤外の照度等が含まれ、認証対象者がまぶしいと感じる特性並びに肌特性等を考慮して登録顔画像データ16aを登録する際に決定され、ICカードに登録顔画像データ16aとともに格納される。通常は、青色の光がまぶしさを与える大きな要因となるため、この青色の照度を低減するとともに照度不足を補うだけの赤外光の照度を割りました照明条件データが生成される。
具体的には、この照明ユニット21は、各色の照明制御部21b〜21eを制御する照明コントローラ21aと、赤色LEDの照度等を制御するR照明制御部21bと、緑色LEDの照度等を制御するG照明制御部21cと、青LEDの照度等を制御するB照明制御部21dと、赤外LEDの照度等を制御するIR照明制御部21eと、赤色LED、緑色LED、青色LED及び赤外LEDにより形成されるRGBIR照明部21fとを有する。図6は、このRGBIR照明部21fの一例を示す図であり、同図に示すように、このRGBIR照明部21fは、赤色LED、緑色LED、青色LED及び赤外LED(IRLED)を配置した構成となる。なお、図6に示した各LEDの配置や数は一例であり、適宜変更可能である。
照明コントローラ21aは、ICカードリーダ13から照明条件データを受け取り、この照明条件データに対応する照明条件をR照明制御部21b、G照明制御部21c、B照明制御部21d及びIR照明制御部21eに通知するコントローラである。
次に、図5に示した顔認証装置20の処理手順について説明する。図7は、図5に示した顔認証装置20の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この顔認証装置20は、ICカードリーダ13がICカードから照明条件データ及び登録顔画像データ16aを読み出し(ステップS201)、読み出した照明条件データを受け取った照明コントローラ21aの制御下に認証対象者に適合した最適照明制御を行う(ステップS202)。
また、読み出した登録顔画像データ16aを記憶部16に一時記憶した後(ステップS203)、照明ユニット21による照明下でカメラ11により認証対象者の顔画像を撮像する(ステップS204)。このカメラ11で撮像すると、Rプレーン、Gプレーン、Bプレーン及びIRプレーンの入力顔画像データが取得できることになる。なお、かかる顔画像の撮像は、ステップS203の登録顔画像データ16aの記憶よりも先に行っても良い。
その後、Rプレーンの入力顔画像データとRプレーンの登録顔画像データ16aを照合するR顔画像照合処理、Gプレーンの入力顔画像データとGプレーンの登録顔画像データ16aを照合するG顔画像照合処理、Bプレーンの入力顔画像データとGプレーンの登録顔画像データ16aを照合するB顔画像照合処理、IRプレーンの入力顔画像データとIRプレーンの登録顔画像データ16aを照合するIR顔画像照合処理を行い(ステップS205〜S208)、これらの照合結果に基づいて総合判定処理を行う(ステップS209)。
そして、総合判定された認証結果を表示部12に表示して(ステップS211)、一連の認証処理を終了する。なお、照明の消灯制御は顔画像を撮像した後の適宜なタイミングで行われる。また、ここでは認証処理結果を表示する場合を示したが、実際にはこの認証処理結果に応じて扉の開閉制御等を行うことになる。
上述してきたように、本実施例2では、照明ユニット21から認証対象者に適合した照明光を照射し、この照明下でカメラ11により認証対象者の基本色成分ごとの入力顔画像データを撮像し、顔照合処理部15において入力顔画像データを色成分ごとに登録顔画像データ16aと照合して、各色成分ごとの照合結果に基づいて顔認証処理を行うよう構成したので、認証対象者の肌特性やまぶしさを感じる主観に適合した照明光を照射して適正な顔画像データを効率良く取得することができる。
なお、本実施例2では、照明条件データ及び登録顔画像データ16aをICカードに記憶する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、照明条件データ及び登録顔画像データ16aをICカードのカードIDに対応付けて顔認証装置10に記憶しておき、カードIDを受け付けた際に、このカードIDに対応する照明条件データ及び登録顔画像データ16aを特定するよう構成することもできる。
また、本実施例では、照明ユニット14にRGBIR照明部21fを設けた場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、赤外LEDを除外して赤色LED、緑色LED及び青色LEDで形成させるRGB照明部を設けることもできる。かかる場合には、赤外光と可視光を併用した場合に可能となるなりすまし防止効果は得られないが、認証対象者にまぶしく感じさせる状況を回避することが可能となる。
ところで、上記実施例1及び2では、可視光(RGB)以外に赤外光(IR)を併用することとしたが、両者を併用すると不正者によるなりすましを防止できる効果を奏する。図8は、赤外光と可視光を併用した場合の効果を説明するための説明図である。同図に示すように、人間をカラーの可視光で撮像するとカラー画像を取得でき、人間を赤外光で撮像するとモノクロ画像が得られる。このため、これらカラー画像とモノクロ画像がそれぞれ得られた場合には、人を撮像したものと判定できる。
これに対して、不正者がカメラ11の前にモノクロ写真を置いて他者になりすまそうとしたときには、可視光と赤外光の撮像結果がともにモノクロ画像となってしまう。このため、両方ともモノクロ画像が得られた場合には、モノクロ写真を撮像したものと判定できる。
さらに、不正者がカメラ11の前にカラー写真を置いて他者になりすまそうとしたときには、可視光ではカラー画像が撮像されるが、赤外光ではほとんど写らない。なぜならば、トナーが赤外光を吸収しないからである。このため、可視光ではカラー画像が得られるが赤外光で写らない場合には、カラー写真を撮像したものと判定できる。
本発明にかかる顔認証装置は、認証対象者の顔画像を撮像する際に、この認証対象者に対して過度にまぶしい照明を照射するのではなく、認証対象者に適合した照明を照射して適正な顔画像を効率良く取得する場合に有用である。
本実施例1に係る顔認証装置の外観構成を示す図である。 図1に示した顔認証装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 図2に示したRGIR照明部の一例を示す図である。 図1に示した顔認証装置の処理手順を示すフローチャートである。 本実施例2に係る顔認証装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 図5に示したRGBIR照明部の一例を示す図である。 図5に示した顔認証装置の処理手順を示すフローチャートである。 赤外光と可視光を併用した場合の効果を説明するための説明図である。
符号の説明
10 顔認証装置
11 カメラ
12 表示部
13 ICカードリーダ
14 照明ユニット
14a 人感センサ
14b R照明制御部
14c G照明制御部
14d IR照明制御部
14e RGIR照明部
15 顔照合処理部
16 記憶部
16a 登録顔画像データ
20 顔認証装置
21 照明ユニット
21a 照明コントローラ
21b R照明制御部
21c G照明制御部
21d B照明制御部
21e IR照明制御部
21f RGBIR照明部

Claims (5)

  1. 認証対象者の顔部分に照明光を照射しつつ該認証対象者の顔画像を取得し、取得した入力顔画像をあらかじめ登録された登録顔画像と照合して顔認証を行う顔認証装置であって、
    可視光及び赤外光の照明光を照射する照明ユニットと、
    前記照明ユニットによる照明下で可視光顔画像及び赤外光顔画像をそれぞれ撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段により撮像された可視光顔画像及び赤外光顔画像に基づいて、前記撮像手段により撮像された撮像対象物が人物であるか否かを判定する判定手段と
    を備えたことを特徴とする顔認証装置。
  2. 前記判定手段は、前記可視光顔画像の顔部分がカラーで検知され、かつ、前記赤外光顔画像内に顔部分が検知された場合には、前記撮像対象物が人物であると判定することを特徴とする請求項1に記載の顔認証装置。
  3. 前記判定手段は、前記可視光顔画像の顔部分がカラーで検知され、かつ、前記赤外光顔画像内に顔部分が検知された場合には、前記撮像対象物がカラー写真であると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の顔認証装置。
  4. 前記判定手段は、前記可視光顔画像の顔部分が白黒で検知され、かつ、前記赤外光顔画像内に顔部分が検知された場合には、前記撮像対象物がモノクロ写真であると判定することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の顔認証装置。
  5. 認証対象者の顔部分に照明光を照射しつつ該認証対象者の顔画像を取得し、取得した入力顔画像をあらかじめ登録された登録顔画像と照合して顔認証を行う顔認証方法であって、
    可視光及び赤外光の照明光を照射する照明光照射工程と、
    前記照明ユニットによる照明下で可視光顔画像及び赤外光顔画像をそれぞれ撮像する撮像工程と、
    前記撮像工程により撮像された可視光顔画像及び赤外光顔画像に基づいて、前記撮像工程により撮像された撮像対象物が人物であるか否かを判定する判定工程と
    を含んだことを特徴とする顔認証方法。
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