JPH06295332A - 個人認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は個人の識別を行うことを目的とした
ものである。 【構成】 顔の特定部分を画像入力手段１の所定の枠内
に入れるための位置指示部４と、顔の部分の位置を検出
する位置検出手段５と、ある顔の部分の位置から顔の他
の部分までの特徴を抽出する特徴抽出手段１０と、特徴
を予め登録しておく特徴登録手段１１と、抽出した特徴
と予め記憶してある特徴とを比較判定する顔判定手段１
２と、顔判定手段１２とカード入出管理手段１３の出力
とから個人の識別を行う個人識別手段１５とを備えたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカード入出管理手段の情
報と、画像により検出した顔の情報とから特定の個人を
認識する個人認識装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の個人識別装置は、入退出
管理やセキュリティ分野で使われてきた指紋の画像認識
による個人識別や網膜の血管パターン、署名などの画像
認識による個人の識別、また、各人が個人用の識別カー
ドを持ってそのカードをカードリーダーで読みとること
により個人識別を行う方法が行われてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例の方法は、例えば、画像認識による指紋の検出は社会
的抵抗感、プライバシーに関する不安などがあり、充分
普及していないのが現状である。一般に従来の指紋検出
は指紋の画像を撮り、この画像の前処理、２値化を行
う。その後隆線の端点、分岐点、隆線方向抽出を行い、
これらの情報の一部あるいは全部の情報から入力パター
ンと登録パターンの比較により照合するというのが一般
的な方法である。しかしながら、この方法では１００個
程度存在する隆線の端点、分岐点の照合を行うことにな
り、比較的高価なものとなり一部の会社や極めて機密度
の高いところでしか使われていなかった。

【０００４】また、網膜の血管パターンの認識は目を覗
き込み窓の様なところに当てて目の中を撮像するため、
覗き込み窓に目を当てるという煩わしさ、目に良くない
光線等が当たらないかという不安感（実際には害はない
が）などにより、また、指紋検出以上に高価であるとい
う点で普及していない。

【０００５】一方、身体の一部でなく筆跡を検出する署
名の認識があるが、これも文字認識がされるようになっ
てきた現時点では技術的課題よりも、毎回署名しなくて
はいけないという煩わしさのほうが普及の妨げとなって
いた。一般的にお金の授受のときに署名することは行わ
れているが、ドアの開閉時に毎回毎回署名しなくてはい
けないという場合には使い勝手が悪いという課題があっ
た。

【０００６】また、顔の認識も研究もされているが、縦
方向は頭の髪の上部から顎、そして横方向は髪の両端、
顔の両端等の外郭から目の位置や鼻の位置を求め、大型
の計算機によりパターンマッチングや、輝度比較等によ
り解析し認識率の向上を目指したものが多く、家庭でも
簡単に家族の識別や非家族の識別ができる実用的なもの
はなかった。簡易的で実用的なものができないのは
（１）顔全体のマッチングを行うために計算容量が大き
くなり、大容量メモリ、高速ＣＰＵを使わなければなら
ない。また、（２）顔の部分、例えば目、鼻、口等の位
置を認識するための画像処理が複雑である。即ち、顔の
各部分の認識をするための位置決めが顔の外郭を起点に
して各部分の位置を求める方式であるため髪型が変化し
た（例えば散髪）場合や口をあけている場合など不確定
な要素が入り込むためにアルゴリズムが複雑になる等の
課題があった。

【０００７】ところで、セキュリティ確保のために現在
広く使われている個人識別の方法は各個人がカードを持
ち、そのカードに記述してある磁気記録情報あるいはＩ
Ｃに記録してある情報を元にその個人を識別するものが
あった。この方法は多くの人の利用が可能であり識別能
力は高いシステムであるという長所があった。しかし、
機密度の高いところでの使用となると（１）紛失したカ
ードを他人が使用することができる。（２）たとえ紛失
していない場合でも他人が使用することが可能である。
（３）偽造されたカードで使用される等の課題があっ
た。

【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、カー
ドが有している多くの人の識別能力と、顔の特定部分を
所定位置に納めるようにした画像から簡単な特徴を検出
することにより登録した以外の他人を排除する能力との
両方の長所を活かしたセキュリティレベルの高い個人認
識をすることができることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そして、上記目的を達成
するために、本発明はカードに記録してある情報を読み
取るカード入出管理手段と、主として顔を撮像する画像
入力手段と、顔の各部分の位置を検出する位置検出手段
と、位置検出手段で検出した顔の各部分間の特徴を抽出
する特徴抽出手段と、特徴抽出手段から得られた特徴を
予め登録しておく特徴登録手段と、特徴抽出手段で抽出
した特徴と特徴登録手段で記憶してある特徴とを比較判
定する顔判定手段と、顔判定手段の出力と前記カード入
出管理手段の出力から個人の識別を行う個人識別手段を
設けてある。

【００１０】

【作用】本発明の個人認識装置は上記構成によって、カ
ード入出管理手段にカードを差し込み認識すると共に、
カード差し込み時に位置指示部内に画像入力手段により
人の顔を撮像し、顔の特定部分、例えば目の部分の位置
を位置検出手段で検出し、この検出した位置と顔の他の
部分、例えば、鼻、口までの位置を距離情報としてある
いは輝度分布として特徴抽出手段により抽出し、特徴登
録手段により予め同様の方法で抽出した特徴と使用時の
特徴を顔判定手段により比較判定し、このデータとカー
ド入出管理手段で識別したデータとを個人識別手段で合
わせて判断することにより個人の認識を行う。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１２】図１において、１は画像入力手段、２は画
像入力手段１の前に置かれ、かつ画像入力手段１に光が
入るように光の入射経路がハーフミラー部３となってい
るミラー、４はミラー２上に設けた位置指示部で位置指
示部４を人が正面から見たときに目の位置が位置指示部
内４に入るような位置に設けてある。５は画像メモリ部
６と画像メモリ部６の特定領域の輝度分布を抽出する輝
度分布検出部７と抽出した輝度分布から顔の部分を判定
する部分判定部８と判定した部分の位置を特定する位置
特定部９とで構成してある位置検出手段、１０は顔の各
部分の位置の距離と方向を抽出する特徴抽出手段、１１
は予め個人の特徴を特徴抽出手段１０で抽出した値を登
録してある特徴登録手段、１２は特徴登録手段１１で登
録してある特徴と識別すべき時点での特徴と比較判定す
る顔判定手段である。また、１３はカード入出管理手
段、１４はカード入出管理手段１３に挿入する磁気カー
ド、１５は顔判定手段１２とカード入出管理手段１３と
から個人の識別を行う個人識別手段である。

【００１３】図２は個人認識装置１６をドア１７近傍に
設置した図である。１８は個人認識が確認された場合の
確認ランプ、１９は個人認識装置１６の起動スイッチ、
２０は人、２１はその人の顔である。また、ミラー２上
には顔２１が写し出されており、ミラー２上に位置指示
部４である線２２、２３がある。

【００１４】次に、この一実施例の構成に於ける動作を
説明する。図３はこの動作を示すフローチャート、図４
は顔の認識の説明のためのモデル図である。この個人認
識装置１６をドア１７の入室管理装置として使用した場
合について説明する。入室可能なセキュリティレベルの
人は最初に自分の特徴を登録する。まず最初に登録につ
いて説明する。

【００１５】人２０は登録するために顔２１をミラー２
に写るように近づけ、顔の目の位置を位置指示部４であ
る線２２、２３の間に入るようにする（ステップ１０
１）。その後、個人認識装置１６の起動スイッチ１８を
押し（ステップ１０２）、ステップ１０３にてミラー２
の裏側にある画像入力手段１で顔２１の画像を入力し画
像メモリ部６に記憶する。図４（Ａ）は記憶された顔の
画像からエッジ部分を採ることにより２値化された顔画
像である。ここで２４は目で長さａは目と目の間隔、長
さｂは目２４の高さにおける顔の幅、長さｃは目２４と
鼻２５の距離、長さｄは目２４と口２６の上部との距離
である。ステップ１０４では画像メモリ部６に記憶され
た画像から位置指示部４内に入った画像から目の位置を
捜す為に水平走査を行い位置指示部４内の２値化された
輝度レベル１の分布を輝度分布検出部７で検出する。図
４（Ｂ）は位置指示部４内の輝度分布である。ステップ
１０５では求められた輝度分布から顔の部分の一つであ
る目２４の判定を部分判定部８で行う。顔の両端の位置
は鋭いエッジがあるため検出される数は大きくなる。
（グラフ上の両端の鋭いピーク）また顔の端部より内側
にブロードな分布がありこれが目２４の部分であること
がわかる。この目２４の分布のそれぞれの中心を位置特
定部９で演算し、目２４の位置を求める。図４（Ｂ）で
長さａは目２４の間隔、長さｂは顔の幅である。次にス
テップ１０６で位置特定部９にて目２４の位置から垂直
方向の距離をｃとして鼻２５の位置を求め、また、ステ
ップ１０７で口２６の上部の距離ｄを同じく位置特定部
９で求める。ステップ１０８では位置検出手段５により
先ほど求めた距離ａ、ｂ、ｃ、ｄを用い特徴抽出手段１
０でｃ／ａ、ｄ／ａを求めその人の顔の特徴として演算
し、特徴登録手段１１にステップ１０９で記憶する。登
録の方法はｃ／ａを７段階、ｄ／ａを７段階に領域分け
しておき７＊７のマトリックスの配置上の当てはまる位
置に登録する。図５は登録するマトリックスの番地を示
しており、４−４が標準的な人とし、いま求めた人の登
録番地を例えば２−４とする。以上で登録作業が完了
し、登録完了の確認ランプ１８が点灯する（ステップ１
１０）。

【００１６】一方、個人には予め登録してある磁気カー
ド１４が渡されてある。次に、個人識別の方法について
説明する。

【００１７】図６はこの動作を示すフローチャートでカ
ード検出の部分と顔の認識の部分が並列に進行している
様子を示している。入室しようとする人２０は自分の持
っている磁気カード１４をカード入出管理手段１３に挿
入する（ステップ２０１）。それと同時に、自分を認識
してもらうために顔２１をミラー２に写るように近づ
け、顔の目２４の位置を位置指示部４である線２２、２
３の間に入るようにする（ステップ３０１）。その後、
個人認識装置１６の起動スイッチ１８を押し（ステップ
３０２）、ステップ３０３にてミラー２の裏側にある画
像入力手段１で顔２１の画像を入力し画像メモリ部６に
記憶する。ステップ３０４では画像メモリ部６に記憶さ
れた画像から位置指示部４内に入った画像から目の位置
を捜す為に水平走査を行い位置指示部４内の２値化され
た輝度レベル１の分布を輝度分布検出部７で検出する。
ステップ３０５では求められた輝度分布から顔の部分の
一つである目の判定を部分判定部８で行う。この目の分
布のそれぞれの中心を位置特定部９で演算し、目２４の
位置を求める。ここでも登録時と同様に目の間隔をａ、
顔の幅をｂとする。

【００１８】次にステップ３０６で位置特定部９にて目
２４の位置から垂直方向の長さをｃとして鼻２５の位置
を求め、また、ステップ３０７で口２６の上部までの長
さｄを同じく位置特定部９で求める。ステップ３０８で
は位置検出手段５により先ほど求めた長さａ、ｂ、ｃ、
ｄを用い特徴抽出手段１０にてｃ／ａ、ｄ／ａを求めそ
の人の顔の特徴として演算する。次に、ステップ３０９
で顔判定手段１２にて登録時にｃ／ａを７段階、ｄ／ａ
を７段階に分類しておき７＊７のマトリックスの配置上
の当てはめてある位置に一致するかどうかを判定する。

【００１９】今、入室しようとしている人が２−４とい
う番地に検出されれば即ち、登録したデータと一致すれ
ばステップ３１０で個人の識別を行うために個人識別手
段１５へ一致したという情報を送る。もし、例えば検出
したデータが３−２という番地であれば、即ち登録した
データと一致しなければステップ３１２へ行き、個人識
別手段１５から一致していないという出力を出しドア１
７を開けないようにする。そして認識完了ランプをＯＮ
する。一方、カード入出管理手段１３で挿入した磁気カ
ード１４が登録されているカードか否かをステップ２０
２で判定し、その情報を個人識別手段１５に送る。登録
されていればステップ３１０へ行く。ステップ３１０で
はカード入出管理手段１３の情報と顔判定手段１２の情
報が揃ったかどうかを判断し、揃っていないならば揃う
まで待ち、揃えばステップ３１０へ行き個人識別を行
う。ステップ３０９の顔判定手段１２で判定した情報で
本人と一致している場合に個人識別手段１５でその個人
の入出許可を出し、ステップ３１２にてドア１７を開け
る。そして、個人の認識を完了したとしてステップ３１
３で認識完了ランプをＯＮする。もし、登録していなけ
ればドア１７を開けずにステップ３１３で認識完了ラン
プをＯＮして動作を終了する。

【００２０】なお、顔の各部分の位置検出の方法は多値
の画像から直接輝度分布を求めてそのパターンから位置
を決めることも可能である。

【００２１】以上のように顔の認識は画像入力するとき
の環境条件、例えば、照明の仕方などが良い場合には入
力した画像からほぼ一定の顔の部分位置を検出でき、上
述したような７＊７のマトリックスの１領域内に入って
いるか否かを判定するだけで良い。

【００２２】次に、入出時の環境が変動する可能性があ
る場合についてファジー推論により認識の誤りを少なく
する方法について説明する。

【００２３】顔判定手段１２は特徴登録手段１１からの
データから確からしさの関数を記憶する制御規則記憶部
２７と特徴抽出手段１０からの出力と制御規則記憶部２
７からの出力によりファジー推論を行うファジー推論部
２８とからなっている。

【００２４】制御規則記憶部２７に登録する制御規則は
上述した例の同じ登録番地で登録されているとすると、
登録番地２−４（三重丸）が最も認識の一致率が高いと
ころとし、認識率１とする（確からしさが１）。そし
て、その周辺の二重丸で示した１−３、２−３、３−
３、１−４、３−４、１−５、２−５、３−５の認識率
を０．８とする（確からしさが０．８）。更にその周辺
の一重丸で示した１−２、２−２、３−２、４−２、４
−３、４−４、４−５、４−６、３−６、３−７、２−
６、１−６ならば０．５とする。

【００２５】また、図４（Ａ）において求めたｂという
目２４の両側の顔の端部間の距離情報を用い、ｂ／ａの
取り得る値を１から７まで分割する。ここでｂ／ａを顔
輪郭と呼ぶこととする。顔輪郭ｂ／ａの登録した値（こ
こでは４とする）であれば顔輪郭の認識率は０．９、そ
の両隣の値（３及び５）の場合ならば認識率０．７、更
に離れている場合（２及び６）は０．３とする。

【００２６】次に、ファジー推論部２８において２次元
軸ｃ／ａ、とｄ／ａの確からしさと、１次元軸ｂ／ａの
確からしさとからファジー推論を行う。今ここでは２次
元の場合の判断条件から得られる確からしさと１次元の
場合の判断条件から得られる確からしさのファジー論理
積を求め、その値が０．５以上、即ち、半分以上の確か
らしさがある場合には顔判定で登録された人として認識
がされ、０．５以下であれば、即ち、半分以下の確から
しさしかない場合には登録された人でない認識する。

【００２７】例えば、２次元軸で検出された位置が１−
３であれば認識率０．８、そのときの顔輪郭の番地が５
であれば認識率が０．７となり、ファジー論理積は０．
５６で検出された人は登録された人であると判断され
る。

【００２８】今までは７＊７のマトリックスの１領域以
外は誤りと判断していたのをその周辺のを確からしさの
条件を入れることによって画像入力時の環境変化があっ
た場合にも誤認識を防ぐことができる。

【００２９】ところで、上記動作は画像入力手段により
顔の画像を取り込み、取り込まれるべき画像を確認する
ためにミラーを用いて説明したが、入力した画像を液晶
表示装置のようなもので確認することも、もちろん可能
である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の個人認識装
置は、カード入出管理手段と、位置指示部内に顔の特定
部分が入るようにして得られた画像から顔の認識を行う
顔判定手段とから個人識別をすることにより次の効果が
得られる。

【００３１】（１）紛失したカードを他人が使用するこ
とや、偽造されたカードで使用されることを顔の認識を
合わせて個人識別することにより防ぐことができる。一
方、顔の認識だけでは多くの識別が困難であったが、カ
ードと合わせることにより飛躍的に多くの人の識別がで
きる。

【００３２】（２）画像認識による顔の認識は顔全体の
マッチングを行わないために計算容量が小さくなり、メ
モリも小さくて済む。

【００３３】（３）また、顔の認識をするときは位置指
示部内に入った顔の特定部分の概略の位置が予めわかっ
ているため顔の部分判定が簡単になる。従って、各部分
間の特徴を簡単に抽出できる。そして、特徴の組み合わ
せの数を多くすれば精度を上げることができる。

【００３４】（４）特徴抽出した複数のデータからファ
ジー推論を行うことにより画像入力手段の設置場所での
環境変化があっても誤認識が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における動体認識装置の構成
を示すブロック図

【図２】同装置のドア近傍に配置した概略図

【図３】同装置の特徴登録時のフローチャート

【図４】同装置の顔画像と顔の部分データを示す説明図

【図５】同装置のデータのマトリックス配置図

【図６】同装置の認識時のフローチャート

【符号の説明】

１ 画像入力手段 ５ 位置検出手段 １０ 特徴検出手段 １１ 特徴登録手段 １２ 顔判定手段 １３ カード入出管理手段 １５ 個人識別手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カード入出管理手段と、主として顔を撮像
   する画像入力手段と、顔の各部分の位置を検出する位置
   検出手段と、前記位置検出手段で検出した顔の各部分間
   の特徴を抽出する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段か
   ら得られた特徴を予め登録しておく特徴登録手段と、前
   記特徴抽出手段で抽出した特徴と特徴登録手段で記憶し
   てある特徴とを比較判定する顔判定手段と、前記顔判定
   手段の出力と前記カード入出管理手段の出力から個人の
   識別を行う個人識別手段からなる個人認識装置。
2. 【請求項２】顔判定手段は特徴登録手段で求めた特徴の
   確からしさを記憶する制御規則記憶部と、特徴抽出手段
   で抽出されたデータと前記制御規則記憶部の確からしさ
   の関数とからファジー推論するファジー推論部とからな
   る請求項１記載の個人認識装置。