JP6146078B2 - 生体検知装置、顔認証装置、撮像装置、生体検知方法及び生体検知プログラム - Google Patents
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Description
まず、本実施例に係る生体検知装置の機能的構成について説明する。図1は、実施例1に係る生体検知装置の機能的構成を示すブロック図である。図1に示す生体検知装置10は、画像に含まれる顔領域から脈波、すなわち心臓の拍動に伴う血液の体積の変動が検出されるか否かによって顔領域が生体であるか否かを判定する生体検知処理を実行するものである。
Ra=Rs+Rn・・・(2)
k=Gn/Rn・・・(3)
S=Gs+Gn−k(Rs+Rn)・・・(5)
S=Gs−(Gn/Rn)Rs・・・(6)
図7は、実施例1に係る生体検知処理の手順を示すフローチャートである。この生体検知処理は、カメラ11によって顔認証に使用される画像が撮影された場合に、処理が起動する。
上述してきたように、本実施例に係る生体検知装置10は、画像の顔領域が含む各画素の代表値の信号から脈波成分以外のノイズが除去された信号の波形が脈波であるか否かによって顔領域が生体であるか否かを判定する。このように、脈波といった生体固有の信号によって生体の検知を行うので、悪意の第三者にとって偽造しづらく、偽造への耐性を高めることができる。さらに、顔認証に使用されるカメラによって撮影される画像から生体の検知を行うことができるので、改めてハードウェアを余計に設置せずともよい。したがって、本実施例に係る生体検知装置10によれば、余計なハードウェアなしに偽造への耐性を向上させることができる。
図8は、実施例2に係る生体検知装置の機能的構成を示すブロック図である。図8に示す生体検知装置20は、図1に示した生体検知装置10と比較して、領域抽出部21および生体検知部22によって実行される処理の一部が相違する。なお、図8では、図1に示した機能部と同様の機能を発揮する機能部に同一の符号を付し、その説明を省略することとする。
図11は、実施例2に係る生体検知処理の手順を示すフローチャートである。この生体検知処理は、図7に示した生体検知処理と同様に、カメラ11によって顔認証に使用される画像が撮影された場合に、処理が起動する。
上述してきたように、本実施例に係る生体検知装置20においても、上記の実施例1と同様に、余計なハードウェアなしに偽造への耐性を向上させることができる。
例えば、上記の実施例1及び実施例2では、各々の生体検知を単独で実行する場合を説明したが、両者を組み合わせて実行することもできる。例えば、唇領域210、頬領域220及び髪領域230の間で検出される波形の振幅の大小関係が所定の関係を満たし、かつ顔の下部領域240、顔の中部領域250及び顔の上部領域260の間で検出される波形の位相差が適正範囲内である場合に顔領域が生体であると判定することもできる。
また、上記の実施例1及び実施例2では、生体検知装置および顔認証装置が別体として構成される場合を例示したが、生体検知装置を顔認証装置へ組み込むこともできる。例えば、顔領域が生体であると判定された場合に、取得部13によって取得された画像を用いて、顔認証を実行することによって顔認証装置として構成することができる。このとき、顔認証の認証方式は、予め登録された登録画像のうち利用者によって入力された識別情報等に対応する登録画像との間で照合を行う1対1認証であってもよいし、N個の登録画像との間で照合を行う1対N認証であってもかまわない。なお、1対N認証を実行する場合には、登録画像とともに利用者の脈波を対応付けて記憶しておき、登録画像のうち波形検出部15によって検出された脈波波形から得られる脈波との間で脈波の類似度が所定値以上である登録画像に絞り込んで顔認証を行うこととしてもよい。例えば、脈波が心拍数である場合には、取得部13によって取得された画像の脈波波形から得られた心拍数±αの心拍数を持つ登録画像に絞り込むことができる。
また、上記の実施例1及び実施例2では、顔領域が生体であると判定された場合に画像を検知結果として出力する場合を例示したが、生体検知が実行された場合に顔領域が生体であるか否かを検知結果として出力することとしてもかまわない。
また、上記の実施例1及び実施例2では、ログインに顔認証を用いる場合を例示したが、デジタルカメラ等の撮影に生体の検知結果を用いることもできる。例えば、カメラ11によって撮影された画像から1つまたは複数の顔候補を抽出した上で各々の顔候補ごとに生体検知を実行し、生体として検知された顔候補に焦点を合わせる合焦処理や顔候補の明るさや色が最適となるように輝度や色相調整処理を実行する撮像装置として構成することもできる。これによって、撮影を行う場合に人の顔と類似する背景等に焦点を合わせることや輝度や色相を合わせる事態を抑制できる。
また、上記の実施例1及び実施例2では、顔領域に含まれる複数の部位で検出される波形を用いて生体検知を実行する場合を例示したが、必ずしも複数の部位で波形を検出せずともよい。例えば、生体検知装置10または20は、顔領域全体で検出される波形、すなわち輝度変化が検出されるか否かによって顔領域が生体であるか否かを判定することもできる。
また、上記の実施例1及び実施例2では、ログインに顔認証を用いる場合を例示したが、入退室に顔認証を用いる場合にも、生体検知装置10および生体検知装置20を同様に適用できる。例えば、顔領域が生体であると判定された場合に取得部13によって取得された画像を用いて顔認証を実行する顔認証装置が生体であると検知した場合に、解錠制御装置やドア制御装置に施錠を解除したり、ドアを開放したりさせることもできる。
上記の実施例1及び実施例2では、生体検知装置10及び20が上記の生体検知処理をスタンドアローンで実行する場合を例示したが、クライアントサーバシステムとして実装することもできる。例えば、生体検知装置10または20は、生体検知サービスを提供するWebサーバとして実装することとしてもよいし、アウトソーシングによって生体検知サービスを提供するクラウドとして実装することとしてもかまわない。このように、生体検知装置10または20がサーバ装置として動作する場合には、スマートフォンや携帯電話機等の携帯端末装置やパーソナルコンピュータ等の情報処理装置をクライアント端末として収容することができる。これらクライアント端末からネットワークを介して被験者の顔が映った画像が取得された場合に生体検知処理を実行し、生体が検知された場合に顔認証や合焦処理を実行することによってログイン認証や入退室の管理を行うこともできる。
また、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、取得部13、領域抽出部14、波形検出部15−1〜15−3または生体検知部16を生体検知装置10の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしてもよい。さらに、取得部13、領域抽出部21、波形検出部15−1〜15−3または生体検知部22を生体検知装置20の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしてもよい。また、取得部13、領域抽出部14、波形検出部15−1〜15−3または生体検知部16を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記の生体検知装置10の機能を実現するようにしてもよい。さらに、取得部13、領域抽出部21、波形検出部15−1〜15−3または生体検知部22を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記の生体検知装置20の機能を実現するようにしてもよい。
また、上記の実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図12を用いて、上記の実施例と同様の機能を有する生体検知プログラムを実行するコンピュータの一例について説明する。
11 カメラ
12 画像メモリ
13 取得部
14 領域抽出部
15−1,15−2,15−3 波形検出部
16 生体検知部
16a 振幅比較部
Claims (7)
- 画像を取得する取得部と、
前記画像に含まれる顔領域から、唇を含む第1領域および頬を含む第2領域を抽出する領域抽出部と、
前記第1領域および前記第2領域ごとに各画素の波長成分別の代表値の信号から波形を検出する波形検出部と、
前記第1領域から検出された第1波形の振幅が前記第2領域から検出された第2波形の振幅よりも大きいか否かによって前記顔領域が生体であるか否かを検知する生体検知部と
を有することを特徴とする生体検知装置。 - 前記領域抽出部は、
前記画像に含まれる顔領域から鼻を含む第3領域をさらに抽出し、
前記波形検出部は、
前記第3領域について各画素の波長成分別の代表値の信号から波形をさらに検出し、
前記生体検知部は、
前記第1領域から検出された第1波形の振幅が前記第2領域から検出された第2波形の振幅よりも大きいか否か、並びに、前記第1領域から検出された第1波形のピークおよび前記第3領域から検出された第3波形のピークの出現順序が前記第1波形のピーク、前記第3波形のピークの順であるか否かによって前記顔領域が生体であるか否かを検知することを特徴とする請求項1に記載の生体検知装置。 - 前記波形検出部は、
前記波長成分ごとに各波長成分の間で脈波が採り得る周波数帯以外の特定周波数帯の成分を抽出し、
各波長成分の代表値の信号のうち少なくとも一方の信号に乗算する補正係数であって、前記補正係数の乗算後に各波長成分の間で前記代表値の信号の差が演算される場合に演算後の前記特定周波数帯の成分が最小化される補正係数を、各波長成分の間で前記特定周波数帯の成分の大きさを比較することによって算出し、
各波長成分の代表値の信号のうち少なくとも一方の信号に前記補正係数を乗算し、
前記補正係数の乗算後に各波長成分の間で前記代表値の信号の差を算出することによって前記特定周波数帯の成分が互いに相殺された信号の波形を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の生体検知装置。 - 画像を取得する取得部と、
前記画像に含まれる顔領域から、唇を含む第1領域および頬を含む第2領域を抽出する領域抽出部と、
前記第1領域および前記第2領域ごとに各画素の波長成分別の代表値の信号から波形を検出する波形検出部と、
前記第1領域から検出された第1波形の振幅が前記第2領域から検出された第2波形の振幅よりも大きいか否かによって前記顔領域が生体であるか否かを検知する生体検知部と
前記顔領域が生体であると判定された場合に、前記画像を用いて、顔認証を実行する顔認証部と
を有することを特徴とする顔認証装置。 - 画像を取得する取得部と、
前記画像に含まれる顔領域から、唇を含む第1領域および頬を含む第2領域を抽出する領域抽出部と、
前記第1領域および前記第2領域ごとに各画素の波長成分別の代表値の信号から波形を検出する波形検出部と、
前記第1領域から検出された第1波形の振幅が前記第2領域から検出された第2波形の振幅よりも大きいか否かによって前記顔領域が生体であるか否かを検知する生体検知部と、
前記顔領域が生体であると判定された顔領域に対する信号処理を実行する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像装置。 - コンピュータが、
画像を取得し、
前記画像に含まれる顔領域から、唇を含む第1領域および頬を含む第2領域を抽出し、
前記第1領域および前記第2領域ごとに各画素の波長成分別の代表値の信号から波形を検出し、
前記第1領域から検出された第1波形の振幅が前記第2領域から検出された第2波形の振幅よりも大きいか否かによって前記顔領域が生体であるか否かを検知する
処理を実行することを特徴とする生体検知方法。 - コンピュータに、
画像を取得し、
前記画像に含まれる顔領域から、唇を含む第1領域および頬を含む第2領域を抽出し、
前記第1領域および前記第2領域ごとに各画素の波長成分別の代表値の信号から波形を検出し、
前記第1領域から検出された第1波形の振幅が前記第2領域から検出された第2波形の振幅よりも大きいか否かによって前記顔領域が生体であるか否かを検知する
処理を実行させることを特徴とする生体検知プログラム。
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