JP4783331B2 - 顔認証装置 - Google Patents

Description

本発明は、顔認証装置に関する。

近年、個人の顔を識別することが可能な顔認証の技術が開発され、入退室の管理や不審人物の監視をはじめとする様々な場面で利用されつつある。
一般に、顔認証装置には、予め個々の人物の顔画像を示すデータが当該人物固有のデータ（個人識別データ）として登録されている。そして、認証段階においては、新たに入力された画像と登録されている画像とを照合することによって、入力された画像の人物が、予め顔画像が登録されている人物であるか否かが判断される（例えば、特許文献１参照）。

このような従来の顔認証装置としては、個人の顔の二次元的な特徴に基づいて顔の識別を行うものが主流であるが、近年では、人物の顔の三次元的な特徴（顔の凹凸）を捉えることにより顔認証を行う顔認証装置も登場しつつある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２３６２４４号公報 特開２００４−２９５８１３号公報

上述した従来の顔認証装置においては、認証を行うにあたり、顔の特徴部分（目や鼻や口等）が抽出されるが、こうした特徴の抽出には、極めて複雑な処理が必要とされる。
また、予め登録されている個人識別データは、画像データ等の容量が非常に大きなデータである。
このように、従来の顔認証装置は、顔の特徴を抽出するために複雑な処理が行われるため、認証を行うのに時間がかかってしまうという問題がある。また、個人識別データとして、容量の大きなデータが記憶されるため、特に多人数の個人識別データを記憶する場合には、大容量のメモリを備えなければならないという問題もある。
以上の観点から、近年、認証を迅速且つ簡便に行うことが可能な顔認証装置の登場が要望されており、技術開発が進められている。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、認証を迅速且つ簡便に行うことが可能な顔認証装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、以下のような顔認証装置を提供する。
（１） 人物の顔を互いに異なる方向から同時に撮像することが可能な複数の撮像手段と、記憶手段とを備える顔認証装置であって、
上記複数の撮像手段により同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する凹凸データ決定手段と、
上記凹凸データ決定手段により決定された該人物の上記凹凸データと、上記記憶手段に予め記憶されている上記凹凸データとの比較対象となる個人識別データとを照合することにより、該人物を識別する識別手段と
を備えたことを特徴とする顔認証装置。

（１）の発明によれば、複数の撮像手段により互いに異なる方向から同時に撮像された人物の顔を示す複数の画像が得られる。そして、所定の色の部分（顔の凹凸に起因して生じる影の部分）の面積の差が算出され、該面積の差を示すデータが当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定される。
そして、決定された凹凸データと予め登録されている該凹凸データとの比較対象となる個人識別データとを照合することにより、当該人物が識別される。

このように、（１）の発明では、目や鼻や口といった顔の具体的な特徴を抽出するという複雑な処理ではなく、所定の面積の差を求めるという比較的簡潔な処理を行うものであるため、処理に時間がかからず、認証を迅速に行うことが可能である。
また、（１）の発明では、個人識別データとして登録されているのは、当該人物の顔を互いに異なる方向から同時に撮像した場合における上記影の部分の面積の差を示すデータであり、画像データのように容量の大きなデータではない。従って、記憶されるデータの容量も小さいため、多人数の個人識別データを記憶する場合であっても少ない容量で記憶しておくことができる。

さらに、（１）の発明では、認証の段階において、顔の凹凸の特徴を示すデータが用いられる。すなわち、顔の三次元的な特徴に基づいて顔認証が行われる。
顔の三次元的な特徴は、顔の彫りの深さを示すものであり、各人において特有のものである。すなわち、顔の凹凸は、人の顔の特徴を極めてよく表すため、（１）の発明によれば、簡便な手法を用いているにもかかわらず、比較的精度の高い認証を実現することが可能である。

さらに、本発明は、以下のような顔認証装置を提供する。
（２） 上記（１）の顔認証装置であって、
上記顔認証装置は、更に、人物の顔に所定の方向から光を照射するための照明手段を備え、
上記凹凸データ決定手段は、
上記照明手段により該人物の顔に光が照射されている間に上記複数の撮像手段により同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する
ことを特徴とする。

（２）の発明によれば、照明手段により当該人物の顔に光が照射されている間に撮像手段によって該人物の顔が撮像され、顔を含む画像が得られる。そして、この顔を含む画像から、認証に用いられる凹凸データが生成される。

このように（２）の発明では、照明手段により当該人物の顔に光が照射されている間に撮像手段によって該人物の顔が撮像されるため、撮影場所の照明条件（自然光の入り込みや蛍光灯の数や位置等）の影響を排除することができる。従って、精度の高い凹凸データを安定的に得ることが可能となる。
また、光が照射されている部分がより明るくなる一方、顔の凹凸により光が届かない部分はより暗くなる。従って、輝度の差を大きくすることができ、精度の高い凹凸データを得ることが可能となる。

さらに、本発明は、以下のような顔認証装置を提供する。
（３） 人物の顔を互いに異なる方向から同時に撮像することが可能な複数のカメラと、演算処理装置と、記憶装置とを備える顔認証装置であって、
上記演算処理装置は、以下（Ａ）〜（Ｂ）の処理を実行することを特徴とする顔認証装置。
（Ａ）上記複数のカメラにより同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する処理、及び、
（Ｂ）上記処理（Ａ）により決定された該人物の上記凹凸データと、上記記憶装置に予め記憶されている上記凹凸データとの比較対象となる個人識別データとを照合することにより、該人物を識別する処理。

（３）の発明によれば、複数のカメラにより互いに異なる方向から同時に撮像された人物の顔を示す複数の画像が得られる。そして、所定の色の部分（顔の凹凸に起因して生じる影の部分）の面積の差が算出され、該面積の差を示すデータが当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定される。
そして、決定された凹凸データと予め登録されている該凹凸データとの比較対象となる個人識別データとを照合することにより、当該人物が識別される。

このように、（３）の発明では、目や鼻や口といった顔の具体的な特徴を抽出するという複雑な処理ではなく、所定の面積の差を求めるという比較的簡潔な処理を行うものであるため、処理に時間がかからず、認証を迅速に行うことが可能である。
また、（３）の発明では、個人識別データとして登録されているのは、当該人物の顔を互いに異なる方向から同時に撮像した場合における上記影の部分の面積の差を示すデータであり、画像データのように容量の大きなデータではない。従って、記憶されるデータの容量も小さいため、多人数の個人識別データを記憶する場合であっても少ない容量で記憶しておくことができる。

さらに、（３）の発明では、認証の段階において、顔の凹凸の特徴を示すデータが用いられる。すなわち、顔の三次元的な特徴に基づいて顔認証が行われる。
顔の三次元的な特徴は、顔の彫りの深さを示すものであり、各人において特有のものである。すなわち、顔の凹凸は、人の顔の特徴を極めてよく表すため、（３）の発明によれば、簡便な手法を用いているにもかかわらず、比較的精度の高い認証を実現することが可能である。

さらに、本発明は、以下のような顔認証装置を提供する。
（４） 上記（３）の顔認証装置であって、
上記顔認証装置は、更に、人物の顔に所定の方向から光を照射するための照明灯を備え、
上記処理（Ａ）は、
上記照明灯により該人物の顔に光が照射されている間に上記複数のカメラにより同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する処理である
ことを特徴とする。

（４）の発明によれば、照明灯により当該人物の顔に光が照射されている間にカメラによって該人物の顔が撮像され、顔を含む画像が得られる。そして、この顔を含む画像から、認証に用いられる凹凸データが生成される。

このように（４）の発明では、照明灯により当該人物の顔に光が照射されている間にカメラによって該人物の顔が撮像されるため、撮影場所の照明条件（自然光の入り込みや蛍光灯の数や位置等）の影響を排除することができる。従って、精度の高い凹凸データを安定的に得ることが可能となる。
また、光が照射されている部分がより明るくなる一方、顔の凹凸により光が届かない部分はより暗くなる。従って、輝度の差を大きくすることができ、精度の高い凹凸データを得ることが可能となる。

本発明によれば、迅速且つ簡便に顔認証を行うことができる。

本発明は、人の顔の凹凸の特徴を用いることにより、顔認証を行うものである。
凹凸の特徴は、人夫々に異なっている。凹凸の特徴としては、特に限定されるものではないが、鼻の高さ、目のくぼみ具合、唇の膨らみ等を挙げることができる。
本実施形態に係る顔認証装置は、３台のカメラを備え、これらのカメラによって互いに異なる方向から、人物の顔が撮像される。このように、複数のカメラによって異なる方向から人物の顔を撮像することによって、顔の特徴を立体的に捉えることが可能である。
具体的には、以下のようにして、顔の特徴が立体的に捉えられる。
（i）人の顔には凹凸があるため、顔が光に照らされた状況下においては、顔の凹凸に起因して影が生じる。
（ii）この影を互いに異なる方向から観察した場合、顔の凹凸に起因して、影の部分の面積に差異が生じる。
（iii）逆に言えば、人物の顔を互いに異なる方向から撮像し、それにより得られる画像から算出される影の部分の面積の差は、顔の凹凸の特徴を示す数値となる。すなわち、当該面積の差（以下では、面積差ともいう）を算出することにより、顔の特徴を立体的に捉えることができるのである。
以下、図面を用いて本実施形態について詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係る顔認証装置の内部構成を示すブロック図である。
図１に示すように、顔認証装置１０は、撮像部２０、制御部３０、及び、操作部４０から構成される。
撮像部２０は、正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、上カメラ２１ｃ、及び、照明灯２２を備えている。正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、及び、上カメラ２１ｃを、以下では、３台のカメラともいう。

図２（ａ）と図２（ｂ）とに、３台のカメラと撮像対象となる人物の顔との位置関係を示している。
図２（ａ）は、正面カメラと、横カメラと、人物の顔とを上から見た模式図である。
図２（ｂ）は、正面カメラと、上カメラと、人物の顔とを横から見た模式図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、正面カメラ２１ａは、人物の顔を正面から撮像する。図２（ａ）に示すように、横カメラ２１ｂは、正面カメラ２１ａの位置から、鼻の先端を中心として、横方向に角度α（本実施形態ではα＝５°）だけずらした位置に配置されている。また、図２（ｂ）に示すように、上カメラ２１ｃは、正面カメラ２１ａの位置から、鼻の先端を中心として、上方向に角度β（本実施形態ではβ＝５°）だけずらした位置に配置されている。
本実施形態では、α＝β＝５°としているが、本発明において、αとβの値は、この例に限定されない。例えば、αとβの値は、０°＜α＜１０°、０°＜β＜１０°を満たす任意の値を採用することができる。また、αとβの値は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
以下では、正面カメラ２１ａが撮像する方向を正面方向ともいう。また、横カメラ２１ｂが撮像する方向を横方向ともいう。また、上カメラ２１ｃが撮像する方向を上方向ともいう。

照明灯２２は、３台のカメラによる撮像が行われる際に、該人物の顔に光を照射するためのものである。
本実施形態において、正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、及び、上カメラ２１ｃによる人物の顔の撮像は、照明灯２２によって該人物の顔に光が照射されている間に行われる。また、３台のカメラによる撮像は、同時に行われる。

正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、及び、上カメラ２１ｃは、本発明における撮像手段として機能するものである。
本実施形態では、顔認証装置１０に、正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、及び、上カメラ２１ｃという３台のカメラが設けられている。
本発明において、撮像手段の数は３に限定されるものでなく、２以上の任意の数を採用することも可能である。なお、顔認証を精度よく行うとともに、認証に要する処理量の低減の観点から、撮像手段の数は、本実施形態のように、３個であることが望ましい。
また、撮像手段の配置は、被写体の正面に１個の撮像手段Ａが位置し、撮像手段Ａの上方又は下方に１又は複数の撮像手段が位置し、撮像手段Ａの側方に１又は複数の撮像手段が位置する配置であることが好ましい。
このように、正面に撮像手段を配置するとともに、その撮像手段の上下及び側方の夫々に撮像手段を配置することにより、各撮像手段により撮像された画像の陰影の面積差と、被写体である人物の顔の特徴との相関関係を高めることができ、面積差によって、人物の顔の特徴を認識し易くなるからである。
また、本実施形態において、３台のカメラは、夫々、人物の顔を正面方向と横方向と上方向とから撮像できるように配置されている。もっとも、本発明において、撮像手段が人物の顔を撮像する方向は、特に限定されない。例えば、横カメラ２台を、正面カメラに対して左右対象になる位置に配置し、正面、右、左から人物の顔を撮像することとしてもよい。本発明においては、複数の撮像手段が互いに異なる方向から人物の顔を撮像することができるように配置されている限り、それらの方向は特に限定されるものではない。
また、照明灯２２は、本発明における照明手段として機能するものである。
以上が撮像部２０についての説明である。

次に、制御部３０についての説明を行う。
制御部３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、及び、ＲＡＭ３３を備えている。
ＲＯＭ３２は、不揮発性メモリであり、ＣＰＵ３１によって実行されるプログラムや、ＣＰＵ３１が処理を行う際に用いられるデータ等を記憶している。特に本実施形態において、ＲＯＭ３２は、個人識別データを記憶している。個人識別データは、個々の人物の顔画像の特徴を示すデータであり、当該人物固有のデータである。個人識別データについては、後に詳述することとする。ＲＯＭ３２は、本発明における記憶手段として機能し、また、本発明における記憶装置に相当するものである。
ＲＡＭ３３は、揮発性メモリであり、ＣＰＵ３１の処理結果等に応じたデータを一時的に記憶する。

ＣＰＵ３１には、画像処理部３４及び操作部４０が接続されている。
画像処理部３４は、３台のカメラから出力された画像データに基づいて、凹凸データの決定のために必要な所定の色の部分の面積を算出する処理を行う。凹凸データは、人物の顔の三次元的特徴（顔の凹凸）を示すデータであり、上述した面積差を示すデータである。凹凸データと所定の色とについては、後に詳述することとする。
画像処理部３４は、画像認識用ＬＳＩ３４ａ、ＳＤＲＡＭ３４ｂ及びＥＥＰＲＯＭ３４ｃを備えている。画像認識用ＬＳＩ３４ａは、図示しないが、例えば、１命令に対して複数のデータを並列的に処理可能なコプロセッサを備えたモジュール、ＤＲＡＭ、ＤＭＡコントローラを備えている。ＳＤＲＡＭ３４ｂには、３台のカメラから出力された画像データが一時的に記憶される。ＥＥＰＲＯＭ３４ｃは、所定の色の部分の面積を算出する際に参照される所定の色を示す情報を記憶している。

操作部４０は、顔認証の対象となる人物が、ＣＰＵ３１に対して、顔認証に係る処理（顔認証処理、図４参照）を行う旨の指示を入力するためのボタンである。人物が操作部４０を操作すると、認証指令信号がＣＰＵ３１に出力される。認証指令信号は、顔認証処理を実行する旨の信号である。該信号を受信したことを契機として、ＣＰＵ３１は、顔認証処理を行う。詳しくは、図４を用いて説明することとする。

ここで、凹凸データについての説明を行う。
凹凸データは、上述した面積差を示すデータである。

以下、図３を用いて、凹凸データの決定方法（面積差の算出方法）につき、説明を行う。
なお、ここでは、顔の凹「凸」を象徴する「鼻」に基づいて生じる影から、面積差を算出する方法について説明することとする。

図３は、鼻に基づいて生じる影を説明するための図である。
図３に示すように、本実施形態では、人物から見て右方向から照明灯２２によって光が照射される。これにより、鼻の左側の部分に鼻に基づく影５１が生じる。正面カメラ２１ａによって当該人物の顔を撮像した場合、撮像により得られる画像には、影５１が全て含まれる。
これに対し、顔を横から見た場合には、鼻の出っ張りによって影５１の一部（影５３の部分）が隠れてしまうため、横カメラ２１ｂから得られる画像のなかには、影５１のうち、影５２のみが含まれる。
本実施形態においては、正面カメラ２１ａにより得られる画像における影５１の面積から、横カメラ２１ｂにより得られる画像における影５２の面積を減じることにより、面積差が算出されるのである。

以上、図３を用いて、面積差の算出方法について説明した。
ここでは、鼻によって生じる影に基づいて、面積差の算出方法について説明した。しかし、顔の凹凸は鼻のみによって形成されるものではなく、顔全体によって形成されるものである。従って、顔の凹凸に起因して生じる影は、鼻によって生じる影に限らず、顔全体の凹凸のパターンによって生じるものである。本明細書では、説明の便宜上、鼻によって生じる影についてのみ説明したが、本実施形態では、目や口等を含む顔全体についての影に基づいて、面積差を算出している。なお、本実施形態では、顔全体について生じる影に基づいて、面積差を算出する場合について説明するが、本発明においては、顔の一部（例えば、鼻、目、唇）について生じる影に基づいて、面積差を算出することとしてもよい。

次に、図４を用いて、制御部３０が行う顔認証に係る処理（顔認証処理）について説明する。
図４は、制御部が行う顔認証処理を示すフローチャートである。
制御部３０は、本発明における演算処理装置に相当する。
まず、制御部３０の備えるＣＰＵ３１は、認証対象となる人物が操作部４０を操作したことを契機として送信される認証指令信号を受信する（ステップＳ１１）。上述したように、認証指令信号は、顔認証処理を実行する旨の信号である。

次に、ＣＰＵ３１は、正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、上カメラ２１ｃ、及び、照明灯２２に対して、撮像信号を送信する（ステップＳ１２）。
該撮像信号を受信したことを契機として、まず、照明灯２２が、人物の顔に光を照射する。そして、正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、及び、上カメラ２１ｃが、該人物の顔を撮像する。その後、照明灯２２は、光の照射を終了する。

次に、ＣＰＵ３１は、正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、及び、上カメラ２１ｃから、撮像によって得られた画像データを受信する（ステップＳ１３）。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１３で受信した各画像データについて、所定の色の部分の面積を算出する旨の信号を画像処理部３４に送信する（ステップＳ１４）。該信号を受信すると、画像処理部３４は、所定の色の部分の面積を算出する。
ここで、所定の色とは、色空間（ＲＧＢやＨＳＶ等）上の所定の領域であり、人の肌に影ができた場合における該影の部分に相当する色空間上の領域である。ＣＰＵ３１は、各画像データについて、該色空間上の領域に属する画素を抽出し、該画素の数を算出する処理を行う。色空間上における特定の領域を抽出する方法は、公知技術であるため、ここでの説明は省略する（例えば、特開２００４−２４６４２４号公報参照）。なお、ステップＳ１４で抽出の対象となる色空間上の領域は、例えば、以下の方法で決定することができる。すなわち、予め顔全体に影ができる状況下でカメラによる撮像を行い、それにより得られる画像データの示す色情報に基づいて、該色空間上の領域を決定することが可能である。そして、該色空間上の領域を示すデータを、ＥＥＰＲＯＭ３４ｃに記憶させておく。
また、本実施形態において、ステップＳ１４においてＣＰＵ３１が算出するのは画素の数であるが、本明細書では、該画素の数を面積とも呼ぶ。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１４で画像処理部３４に算出させた面積を各画像データ間で比較して、面積の差を算出する（ステップＳ１５）。具体的には、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積から、横カメラ２１ｂから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積を減じることにより、面積の差（この値をＡとする）を算出する。また、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積から、上カメラ２１ｃから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積を減じることにより、面積の差（この値をＢとする）を算出する。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１５で算出した面積の差（ＡとＢ）を凹凸データとして決定する（ステップＳ１６）。すなわち、凹凸データは、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積と横カメラ２１ｂから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積との差がＡであり、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積と上カメラ２１ｃから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積との差がＢであるという情報からなるものである。

ステップＳ１４〜ステップＳ１６の処理を実行するとき、制御部３０は、本発明における凹凸データ決定手段として機能する。
凹凸データを決定する際には、顔の凹凸に起因して生じる影の部分の面積を算出する必要があるが、本実施形態では、該面積の算出方法として、所定の色の部分の面積を算出する方法を採用した。しかし、本発明において、該面積の算出方法は、この方法に限定されない。例えば、所定の輝度の部分の面積を算出することとしてもよい。この場合の所定の輝度は、人の肌に影ができた場合における該影の部分の輝度とすることが可能である。また、所定の輝度（濃度）の部分の面積を算出する方法としては、２値化処理等の濃度変換を行う方法が挙げられる。この方法を採用する場合、濃度変換を行った後の画像において、人の肌に影ができた場合に相当する濃度の部分の面積を算出すればよい。なお、濃度変換を行うときには、１つのみならず複数の閾値を設定してもよい。

また、本実施形態では、各カメラにより得られる画像データにおいて、影の部分に相当する色空間上の領域に属する画素を抽出する方法を採用しているが、各カメラは、互いに異なる方向から撮像を行うものである。従って、抽出される画素の数の差は、顔の凹凸だけではなく、撮像する方向の違いにも起因して生じる。そこで、本発明においては、正面方向以外から撮像された画像に対して、アフィン変換を行うことにより、撮像する方向の違いが及ぼす影響を排除することとしてもよい。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１６で決定した凹凸データと、ＲＯＭ３２に予め記憶されている個人識別データとを照合する（ステップＳ１７）。前述したように、個人識別データは、個々の人物の顔画像の特徴を示すデータであり、当該人物固有のデータである。そして、個人識別データは、凹凸データとの比較対象となるデータである。
すなわち、個人識別データは、凹凸データと同様に、顔の凹凸の特徴を示すデータであり、予めステップＳ１１〜ステップＳ１６と同様の方法により決定されたデータである。すなわち、個人識別データは、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積と横カメラ２１ｂから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積との差、及び、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積と上カメラ２１ｃから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積との差に関するデータである。
ステップＳ１７では、具体的には、凹凸データと個人識別データとの誤差が算出される。

次に、ＣＰＵ３１は、カメラで撮像された人物の識別に係る処理を行う（ステップＳ１８）。
具体的には、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１７で算出した誤差が所定の閾値未満であるか否かを判断する。そして、該誤差が所定の閾値未満であると判断した場合、ＣＰＵ３１は、カメラで撮像された人物と予め登録されている人物とが同一人物であると判断する。
ステップＳ１７及びステップＳ１８の処理を実行するとき、制御部３０は、本発明における識別手段として機能する。
ステップＳ１８の処理を実行した後、ＣＰＵ３１は、顔認証処理を終了する。

以上、本実施形態に係る顔認証装置によれば、正面カメラ２１ａ、横カメラ２１ｂ、及び、上カメラ２１ｃにより、互いに異なる方向から同時に撮像された人物の顔を示す３つの画像が得られる。そして、所定の色の部分（顔の凹凸に起因して生じる影の部分）の面積の差が算出され、該面積の差を示すデータが当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定される。
そして、決定された凹凸データと予め登録されている該凹凸データとの比較対象となる個人識別データとを照合することにより、当該人物が識別される。

このように、本実施形態に係る顔認証装置では、目や鼻や口といった顔の具体的な特徴を抽出するという複雑な処理ではなく、所定の面積の差を求めるという比較的簡潔な処理を行うものであるため、処理に時間がかからず、認証を迅速に行うことが可能である。
また、本実施形態に係る顔認証装置では、個人識別データとして登録されているのは、当該人物の顔を互いに異なる方向から同時に撮像した場合における上記影の部分の面積の差を示すデータであり、画像データのように容量の大きなデータではない。従って、記憶されるデータの容量も小さいため、多人数の個人識別データを記憶する場合であっても少ない容量で記憶しておくことができる。

さらに、本実施形態に係る顔認証装置では、認証の段階において、顔の凹凸の特徴を示すデータが用いられる。すなわち、顔の三次元的な特徴に基づいて顔認証が行われる。
顔の三次元的な特徴は、顔の彫りの深さを示すものであり、各人において特有のものである。すなわち、顔の凹凸は、人の顔の特徴を極めてよく表すため、本実施形態に係る顔認証装置によれば、簡便な手法を用いているにもかかわらず、比較的精度の高い認証を実現することが可能である。

さらに、本実施形態における凹凸データは、２種類の面積の差に関する情報からなる。すなわち、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積と横カメラ２１ｂから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積との差、及び、正面カメラ２１ａから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積と上カメラ２１ｃから得られた画像データにおける所定の色の部分の面積との差という２つの情報からなるものである。従って、凹凸データとして１種類のみの面積の差を用いる場合と比較して、より精度の高い凹凸データを得ることができる。

また、本実施形態に係る顔認証装置によれば、照明灯により当該人物の顔に光が照射されている間にカメラによって該人物の顔が撮像され、顔を含む画像が得られる。そして、この顔を含む画像から、認証に用いられる凹凸データが生成される。

このように本実施形態では、照明灯により当該人物の顔に光が照射されている間にカメラによって該人物の顔が撮像されるため、撮影場所の照明条件（自然光の入り込みや蛍光灯の数や位置等）の影響を排除することができる。従って、精度の高い凹凸データを安定的に得ることが可能となる。
また、光が照射されている部分がより明るくなる一方、顔の凹凸により光が届かない部分はより暗くなる。従って、輝度の差を大きくすることができ、精度の高い凹凸データを得ることが可能となる。

以上、本実施形態に係る顔認証装置によれば、迅速且つ簡便に顔認証を行うことが可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、各手段等の具体的構成は、適宜設計変更可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本発明の一実施形態に係る顔認証装置の内部構成を示すブロック図である。 （ａ）は、正面カメラと、横カメラと、人物の顔とを上から見た模式図である。（ｂ）は、正面カメラと、横カメラと、人物の顔とを上から見た模式図である。 鼻に基づいて生じる影を説明するための図である。 制御部が行う顔認証処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 顔認証装置
２０ 撮像部
２１ａ 正面カメラ
２１ｂ 横カメラ
２１ｃ 上カメラ
２２ 照明灯
３０ 制御部
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＯＭ
３３ ＲＡＭ
３４ 画像処理部
４０ 操作部

Claims (4)

1. 人物の顔を互いに異なる方向から同時に撮像することが可能な複数の撮像手段と、記憶手段とを備える顔認証装置であって、
   前記複数の撮像手段により同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する凹凸データ決定手段と、
   前記凹凸データ決定手段により決定された該人物の前記凹凸データと、前記記憶手段に予め記憶されている前記凹凸データとの比較対象となる個人識別データとを照合することにより、該人物を識別する識別手段と
   を備えたことを特徴とする顔認証装置。
2. 前記顔認証装置は、更に、人物の顔に所定の方向から光を照射するための照明手段を備え、
   前記凹凸データ決定手段は、
   前記照明手段により該人物の顔に光が照射されている間に前記複数の撮像手段により同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の顔認証装置。
3. 人物の顔を互いに異なる方向から同時に撮像することが可能な複数のカメラと、演算処理装置と、記憶装置とを備える顔認証装置であって、
   前記演算処理装置は、以下（Ａ）〜（Ｂ）の処理を実行することを特徴とする顔認証装置。
   （Ａ）前記複数のカメラにより同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する処理、及び、
   （Ｂ）前記処理（Ａ）により決定された該人物の前記凹凸データと、前記記憶装置に予め記憶されている前記凹凸データとの比較対象となる個人識別データとを照合することにより、該人物を識別する処理。
4. 前記顔認証装置は、更に、人物の顔に所定の方向から光を照射するための照明灯を備え、
   前記処理（Ａ）は、
   前記照明灯により該人物の顔に光が照射されている間に前記複数のカメラにより同時に撮像されることによって得られた２つの方向からの顔を含む画像を比較して、所定の色の部分の面積の差を算出し、該面積の差を示すデータを当該人物の顔の凹凸の特徴を示す凹凸データとして決定する処理である
   ことを特徴とする請求項３に記載の顔認証装置。

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