JP5314294B2 - 顔認証装置 - Google Patents

Description

本発明は、管理区域に出入りする人物が予め登録されている人物であるか否かを当該人物の顔形で認証する顔認証装置に関するものである。

従来より、管理区域に出入りする人物が予め登録されている人物であるか否かを当該人物の顔形で認証する顔認証装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている従来装置は、発光ダイオードが発する赤外光を高速変調した変調光を人物の顔に照射し、ＣＣＤからなる撮像素子で受光する当該変調光の反射光成分と周囲光の反射光成分とを区別して変調光だけの顔画像（光変調画像）を取得することにより、環境光（例えば、太陽光）の影響を受けない安定した濃淡画像を得ることができ、その結果、屋外の太陽光下であっても高い認証精度が確保できるという特徴を有している。すなわち、この従来装置では、発光ダイオードが発する赤外光を高速変調した変調光を人物の顔に照射し、ＣＣＤからなる撮像素子で受光する当該変調光の反射光成分と周囲光の反射光成分とを区別して変調光だけの顔画像（光変調画像）を取得する。さらに当該従来装置では、光変調画像から人物の顔の特徴量（顔形）を抽出し、当該特徴量を予め登録されているテンプレートと照合することにより、テンプレートに対応した人物の顔を認証するのである。

ところで、この種の顔認証装置においては、テンプレートが登録されている人物（登録者）が、故意あるいは無意識に、テンプレートが登録されていない人物（未登録者）と一緒に管理区域に出入りしてしまう行為、いわゆる「共連れ」を防ぐ必要がある。共連れを防ぐ方法としては、人物の顔形がテンプレートと一致する場合であっても、当該人物を含む複数の人物の存在が検出された場合は認証可と判断しない方法などがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−１５５４２２号公報 特開２００６−２４３９７２号公報

しかしながら、引用文献２に記載されている従来例では、複数の登録者がほぼ同時に管理区域に入ろうとしても認証可と判断されず、一人一人がある程度の時間間隔を空けて管理区域に入らなければならないため、使い勝手が悪いという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、共連れを防ぎつつ予め登録されている複数の人物がほぼ同時に管理区域に入る際の使い勝手が向上する顔認証装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、管理区域に出入りする人物が予め登録されている人物であるか否かを当該人物の顔形で認証する顔認証装置であって、管理区域の出入口を含む対象空間を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像された画像から人物の顔領域を抽出する顔領域抽出手段と、管理区域への出入りが許可された人物の顔形をテンプレートとして記憶する記憶手段と、顔領域抽出手段で抽出される複数の顔領域を記憶手段に記憶されているテンプレートとそれぞれ照合する照合手段と、照合手段の照合結果に基づき、所定時間内に顔領域抽出手段で抽出された全ての顔領域が各々互いに異なるテンプレートに一致しなければ認証不可と判断する判断手段と、撮像手段で撮像された画像から対象空間に存在する人体を検出する人体検出手段とを備え、人体検出手段は、顔領域以外の人体の領域を抽出するとともに顔領域と人体領域との相対的な位置関係に基づいて同一人の顔領域と人体領域を一括りに関連付けることにより、対象空間に同時に存在している人物の数をカウントし、判断手段は、照合手段の照合結果と人体検出手段が検出した人物の数に基づき、所定時間内に顔領域抽出手段で抽出された全ての顔領域が各々互いに異なるテンプレートに一致し且つ当該所定時間内に人体検出手段で検出された人体の数とテンプレートに一致した顔領域の数とが一致する場合にのみ認証可と判断することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、所定時間内に複数の顔領域が顔領域抽出手段で抽出された場合、それら複数の顔領域の全てが各々互いに異なるテンプレートに一致しなければ、判断手段が認証不可と判断するので、共連れを防ぎつつ予め登録されている複数の人物がほぼ同時に管理区域に入る際の使い勝手を向上することができる。さらに、照合された顔領域の数と人体検出手段で検出される人体の数が一致する場合にのみ、判断手段が認証可と判断するので、例えば、顔を隠している人物の共連れを防ぐことができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、顔領域抽出手段で抽出された顔領域からテンプレートを作成して記憶手段に記憶させるテンプレート作成手段を備え、テンプレート作成手段は、既存のテンプレートに一致しないという照合結果が出された顔領域について、予め決められた条件が満たされる場合にのみ当該顔領域から新たなテンプレートを作成して記憶手段に記憶させることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、予め登録されていない人物であっても、予め決められた条件、例えば、登録されている人物からの申告等の条件が満たされる場合には、当該未登録の人物のテンプレートを作成して記憶手段に記憶するので、当該人物について、次回以降は予め決められた条件を満たすか否かに関係なく、照合手段の照合結果に応じて判断手段が認証可と判断することができて使い勝手が向上する。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、テンプレート作成手段は、前記条件が満たされた場合に作成するテンプレートを、作成から所定時間が経過したときに記憶手段より削除することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、或る人物を期限付きで登録することができるので、使い勝手を向上しつつセキュリティレベルを上げることができる。

本発明によれば、共連れを防ぎつつ予め登録されている複数の人物がほぼ同時に管理区域に入る際の使い勝手を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図２は、本実施形態の顔認証装置Ａを含む集合住宅用セキュリティシステムのシステム構成例を示している。この集合住宅用セキュリティシステムは、マンションなどの集合住宅に設置されるものであって、顔認証装置Ａの他に、ロビーインターホンＢ、警報監視盤Ｃ、電気錠制御装置Ｄ、エレベータ制御盤Ｅ、宅配ボックス制御盤Ｆ、システム制御盤Ｇ、テンキー装置Ｈ、各住戸に設置される住宅情報盤（図示せず）などで構成されており、管理区域である集合住宅の住棟内に出入りする人物を、顔認証装置Ａによって顔形で認証するものである。

ロビーインターホンＢは、来訪者を撮像するカメラ、警報監視盤Ｃや住宅情報盤との間で通話するための通話装置、来訪者が訪問先の住戸の住戸番号などを入力するためのテンキーなどを備え、集合住宅の共同玄関Ｊの外に設置されている。来訪者がロビーインターホンＢのテンキーを操作して訪問先の住戸の住戸番号を入力すると、当該住戸番号の住戸に設置されている住宅情報盤に対し、ロビーインターホンＢから警報監視盤Ｃを経由して、呼出信号並びにロビーインターホンＢのカメラで撮像された訪問者の映像が伝送される。そして、呼出信号を受け取った住宅情報盤においては、ロビーインターホンＢから受け取る映像をディスプレイに表示するとともにスピーカから呼出音を鳴動させる。当該住戸の住人が住宅情報盤の応答釦を押操作すれば、住宅情報盤とロビーインターホンＢとの間に通話路が形成され、来訪者と住人とがそれぞれロビーインターホンＢ及び住宅情報盤を用いて通話することができる。尚、この種のロビーインターホンＢ、警報監視盤Ｃ、住宅情報盤については従来周知であるから詳細な構成についての図示並びに説明は省略する。

電気錠制御盤Ｄは、共同玄関Ｊに設けられた電気錠（図示せず）の施錠・解錠を制御する。エレベータ制御盤Ｅは、集合住宅に設置されているエレベータ（図示せず）の運転を制御する。宅配ボックス制御盤Ｆは、集合住宅に設置されている宅配ボックスの施錠・解錠などを制御する。システム制御盤Ｇは、住宅情報盤から伝送される制御指令や顔認証装置Ａの認証結果に応じて、電気錠制御盤Ｄに電気錠を解錠させたり、エレベータ制御盤Ｅにエレベータを運転させたり、宅配ボックス制御盤Ｆに宅配ボックスを解錠させるといったことを行わせるものである。顔認証装置Ａでは、共同玄関Ｊの外に居る人物の顔形を予め登録されているテンプレートと照合することで当該人物が登録者（住人）か否かの顔認証を行い、認証できればシステム制御盤Ｇに認証可の情報を伝送する。そしてシステム制御盤Ｇは、顔認証装置Ａから認証可の情報を受け取ると電気錠制御盤Ｄに電気錠を解錠させたり、エレベータ制御盤Ｅにエレベータを運転させたり、宅配ボックス制御盤Ｆに宅配ボックスを解錠させる。一方、顔認証装置Ａによる認証が不可であった場合、システム制御盤Ｇでは、顔認証装置Ａから認証不可の情報を受け取ると電気錠制御盤Ｄに電気錠を解錠させず、エレベータ制御盤Ｅにエレベータの運転を行わせず、且つ宅配ボックス制御盤Ｆに宅配ボックスを解錠させない。尚、電気錠制御装置Ｄ、エレベータ制御盤Ｅ、宅配ボックス制御盤Ｆは従来周知のものであるから、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。

図１に本実施形態の顔認証装置Ａのブロック図を示す。本実施形態の顔認証装置Ａは、管理区域の出入口を含む対象空間（共同玄関Ｊの外）を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像された画像から人物の顔領域を抽出する顔領域抽出手段と、管理区域への出入りが許可された人物の顔形をテンプレートとして記憶する記憶手段と、顔領域抽出手段で抽出される１乃至複数の顔領域を記憶手段に記憶されているテンプレートとそれぞれ照合する照合手段と、照合手段の照合結果に基づき、所定時間内に顔領域抽出手段で抽出された全ての顔領域が各々互いに異なるテンプレートに一致しなければ認証不可と判断する判断手段とを備えている。

撮像手段は、赤外光を発する１乃至複数個の発光ダイオード並びに発光ダイオードを点灯させる駆動回路を有した発光部１と、駆動回路を制御し、非常に高い周波数（例えば、１０メガヘルツ）で発光ダイオードを駆動させることによって対象空間に変調光を照射させる発光制御部２と、光変調カメラ３とで構成される。光変調カメラ３は、赤外光に感度を有する撮像素子（例えば、ＣＣＤ＜電荷結合素子＞）、対象空間から入射する光を撮像素子に集光するレンズなどを具備し、発光制御部２から出力されるタイミング信号に基づき、発光部１の発光周期に同期して、撮像素子の各画素の出力から赤外光の反射光成分のみを取り出す処理（以下、「同期検波処理」と呼ぶ。）を行い、同期検波処理で取り出される反射光成分を画素値とする光変調画像を生成する。また光変調カメラ３は所定のフレーム周期で光変調画像を連続して生成しており、生成された光変調画像は画像メモリ４に時系列で格納（記憶）される。但し、光変調カメラ３の具体構成については、特許文献１にも記載されているように既に公知であるから図示並びに詳細な説明は省略する。

記憶手段は半導体メモリや磁気記憶装置からなるテンプレート保存部６で構成され、管理区域への出入りが許可された人物（例えば、集合住宅の住人）のテンプレートを、当該人物を識別する識別情報（例えば、住戸番号など）と対応付けて保存（記憶）している。

顔領域抽出／照合部５は、画像メモリ４に格納されている光変調画像から人物の顔領域を抽出する顔領域抽出処理、抽出された顔領域から人物の顔の特徴量（例えば、目、鼻、口などの顔器官形状の特徴に対応した情報）を抽出する特徴量抽出処理、特徴量抽出処理によって抽出された特徴量をテンプレート保存部６に予め保存（登録）されているテンプレートと照合する照合処理を行うものであって、例えば、汎用のマイクロコンピュータに、上記顔領域抽出処理、特徴量抽出処理、照合処理などを行わせるプログラムを搭載して実現される。但し、顔領域抽出処理、特徴量抽出処理、照合処理については、特許文献１にも記載されているように既に周知技術であるから詳細な説明は省略する。顔領域抽出／照合部５では、所定時間（例えば、数秒〜数十秒）内に連続して撮像された複数フレームの画像から、対象空間に同時に存在している複数の人物（例えば、図１におけるＨ１，Ｈ２，Ｈ３の３人の人物）の顔領域を抽出した場合、個々の顔領域毎に特徴量抽出処理と照合処理を実行し、全ての顔領域が各々互いに異なるテンプレートと一致したときに当該顔領域の数及び照合可を示す照合結果を判断部８に出力し、少なくとも何れか一つの顔領域がテンプレートと一致しないか、あるいは複数の顔領域が同一のテンプレートに一致したときは照合不可を示す照合結果を判断部８に出力する。

人体検出手段は、画像メモリ４に格納されている光変調画像に対して画像処理を行うことで対象空間に存在する人体を検出する人体検出部７で構成されている。人体検出部７が実行する画像処理は、基本的に顔領域抽出／照合部５で行われる顔領域抽出処理と共通であるが、人が意図的あるいは無意識に顔を隠した場合に対処するため、顔領域以外の人体（腕や脚、胴体など）の領域（人体領域）を抽出するとともに顔領域と人体領域との相対的な位置関係に基づいて同一人の顔領域と人体領域を一括りに関連付けることにより、対象空間に同時に存在している人物の数（人数）をカウントするものである。尚、人体検出部７では顔領域抽出／照合部５と同期して人体を検出し、その検出結果（人数）を判断部８に出力している。

判断部８は、顔領域抽出／照合部５から出力される照合結果と人体検出部７の検出結果とに基づき、照合結果が照合可であり且つ照合された顔領域の数と検出結果の人数とが一致する場合に認証可と判断し、照合結果が照合不可であるか、あるいは照合結果が照合可であっても照合された顔領域の数と検出結果の人数とが一致しない場合には認証不可と判断する。尚、判断部８の判断結果（認証可又は認証不可）がシステム制御盤Ｇに伝送される。

システム制御盤Ｇは、顔認証装置Ａから受け取った認証結果が認証可であれば、電気錠制御盤Ｄに電気錠を解錠させるとともにエレベータ制御盤Ｅにエレベータを運転させ、さらに宅配ボックス制御盤Ｆに宅配ボックスを解錠させる。一方、顔認証装置Ａから受け取った認証結果が認証不可であれば、システム制御盤Ｇは電気錠制御盤Ｄ、エレベータ制御盤Ｅ、宅配ボックス制御盤Ｆに対して何の制御も行わない。よって、予め登録されていない人物（集合住宅の住人以外の人物）が勝手に集合住宅内に侵入することを阻止できるとともに、登録されていない人物の共連れを防ぐことができる。しかも、対象空間に同時に存在している人物が全て登録されている人物である場合、従来例では全員がほぼ同時に管理区域に入ることはできなかったが、本実施形態では登録されている人物全員がほぼ同時に管理区域内に入ることができて使い勝手を向上することができる。

ところで、登録されている人物（住人）が登録されていない人物（住人の知人など）と一緒に共同玄関Ｊから住棟内に入ろうとした場合、当該登録されていない人物（未登録者）は原則として共連れとみなされて住棟内に入ることができない。そこで本実施形態においては、登録されている人物（登録者）がテンキー装置Ｈを使って自己のＩＤ番号とパスワードを入力した後に特定のキー操作（例えば、複数のキーの同時操作）を行った場合、当該操作入力がテンキー装置Ｈから顔認証装置Ａの判断部８に取り込まれ、判断部８がＩＤ番号とパスワードを予めメモリ（図示せず）に格納しているＩＤ番号及びパスワードと照合して照合可と判断すれば、特定のキー操作入力に基づいて共連れの判断処理を一時的に無効とする。つまり、判断部８では顔領域抽出／照合部５から出力される照合結果において、少なくとも何れかの顔領域と、テンキー装置Ｈから入力されたＩＤ番号に対応するテンプレートとが一致した場合、その他の顔領域（未登録者の顔領域）がテンプレートに一致しなくても例外的に照合可と判断することにより、上述のように登録者とその知人である未登録者の住棟内への出入りを許可することできて使い勝手が向上できるものである。

また、住棟内に入るときだけでなく住棟から出るときにも顔認証を行うとした場合、住棟内に入るときに知人（未登録者）の顔形のテンプレートを作成してテンプレート保存部６に保存しておけば、住棟から出るときには住人（登録者）が同伴していなくても知人のみで顔認証装置Ａによる顔認証を受けて住棟から出ることができる。そのために本実施形態では、上述したような登録者（住人）によるＩＤ番号、パスワード、特定のキー操作入力がテンキー装置Ｈから判断部８に受け付けられるという、予め決められた条件が満たされた場合、判断部８からテンプレート作成部９に未登録者の顔領域の特徴量が送られ、テンプレート作成部９が判断部８から受け取った特徴量より当該未登録者のテンプレートを作成してテンプレート保存部６に保存するようにしている。したがって、登録者とともに住棟内に入った未登録者が住棟から出る際、テンプレート作成部９で作成されてテンプレート保存部６に保存されているテンプレートによって認証可と判断されるため、登録者が同伴していなくても住棟から出ることができて使い勝手が向上できるものである。但し、テンプレート作成部９は、前記条件が満たされた場合に作成するテンプレートを、作成から所定時間（例えば、数十分から数時間）が経過したときにテンプレート保存部６より削除するようにしており、或る人物（上述のような知人など）を期限付きで登録することができるので、使い勝手を向上しつつセキュリティレベルを上げることができる。

本発明の実施形態を示すブロック図である。 同上を含む集合住宅用セキュリティシステムのシステム構成図である。

符号の説明

Ａ 顔認証装置
１ 発光部（撮像手段）
２ 発光制御部（撮像手段）
３ 光変調カメラ（撮像手段）
５ 顔領域抽出／照合部（顔領域抽出手段，照合手段）
６ テンプレート保存部（記憶手段）
７ 人体検出部（人体検出手段）
８ 判断部（判断手段）

Claims (3)

1. 管理区域に出入りする人物が予め登録されている人物であるか否かを当該人物の顔形で認証する顔認証装置であって、
   管理区域の出入口を含む対象空間を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像された画像から人物の顔領域を抽出する顔領域抽出手段と、管理区域への出入りが許可された人物の顔形をテンプレートとして記憶する記憶手段と、顔領域抽出手段で抽出される複数の顔領域を記憶手段に記憶されているテンプレートとそれぞれ照合する照合手段と、照合手段の照合結果に基づき、所定時間内に顔領域抽出手段で抽出された全ての顔領域が各々互いに異なるテンプレートに一致しなければ認証不可と判断する判断手段と、撮像手段で撮像された画像から対象空間に存在する人体を検出する人体検出手段とを備え、
   人体検出手段は、顔領域以外の人体の領域を抽出するとともに顔領域と人体領域との相対的な位置関係に基づいて同一人の顔領域と人体領域を一括りに関連付けることにより、対象空間に同時に存在している人物の数をカウントし、
   判断手段は、照合手段の照合結果と人体検出手段が検出した人物の数に基づき、所定時間内に顔領域抽出手段で抽出された全ての顔領域が各々互いに異なるテンプレートに一致し且つ当該所定時間内に人体検出手段で検出された人体の数とテンプレートに一致した顔領域の数とが一致する場合にのみ認証可と判断することを特徴とする顔認証装置。
2. 顔領域抽出手段で抽出された顔領域からテンプレートを作成して記憶手段に記憶させるテンプレート作成手段を備え、テンプレート作成手段は、既存のテンプレートに一致しないという照合結果が出された顔領域について、予め決められた条件が満たされる場合にのみ当該顔領域から新たなテンプレートを作成して記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１記載の顔認証装置。
3. テンプレート作成手段は、前記条件が満たされた場合に作成するテンプレートを、作成から所定時間が経過したときに記憶手段より削除することを特徴とする請求項２記載の顔認証装置。

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