JPWO2015136675A1 - 検知装置、検知方法、および、プログラム - Google Patents

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Abstract

変装マスク検知装置（１）の光源（１１）は、被写体である人物に光を照射する。カメラ（１２）は、人物に照射された光の反射光から複数の異なる波長域の画像を取得する。顔検出部（１７２）は、カメラ（１２）が取得した各画像から、人物の顔領域を検出する。判定部（１７３）は、各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たす場合に、人物が変装マスクを被っていると判定する。

Description

本発明は、検知装置、検知方法、および、記録媒体に関する。
カメラで撮像した顔画像を解析して、本人かどうかを認証する顔認証技術（以下、単に顔認証とする）が知られている。このような顔認証では、本人以外の人物が本人の写真を用いる等して本人に成りすます不正認証の問題がある。また、このような成りすましによる不正認証を防ぐための様々な技術も知られている。
例えば、特許文献１には、複数の顔画像を用いて立体検知を行うことにより、写真などを用いた成りすましによる不正認証を防止する技術について記載されている。
特開２０１２−０６９１３３号公報
しかしながら、ある人物が精巧な変装マスクを被って他人に変装したような場合、この人物は立体的なので上記立体検知の技術では不正認証を防止することができない。
また、近年の精巧な変装マスクでは人間の目視でも変装マスクを被っているか否か判別できない場合がある。例えば、空港の入国審査などでは、変装マスクを被った者がその変装マスクと同一写真の偽造パスポートを使って入国審査官の目視による照合を通過するケースがある。
この変装マスクの例に限らず、目視で判別することが困難な変装用の物体（例えば、見た目が肌に似ているシート状の物体など）を用いても、同様に変装が可能である。このような事情から、目視で判別することが困難な変装用の物体を高い精度で検知する技術が望まれている。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、変装用の物体を高い精度で検知する検知装置、検知方法、および、記録媒体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る検知装置は、
人物に照射された光の反射光の複数の異なる波長域の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たしているか否かを判定する判定部と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る検知方法は、
人物に照射された光の反射光の複数の異なる波長域の画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップで取得した各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判定する判定ステップと、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る記録媒体は、
コンピュータを、
撮像された複数の異なる波長域の人物の各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判定する判定部、
として機能させるプログラムを格納する。
本発明によれば、見た目が肌に似ている物体を高い精度で検知することが可能となる。
人の肌とシリコンとに光を照射した際の、それぞれの反射光の輝度のスペクトルを示した図である。 各実施形態における変装マスク検知装置の構成を示すブロック図である。 各実施形態におけるカメラの構造を示す図である。 可視光画像の一例を示す図である。 図４Ａに示す可視光画像の各領域を示す図である。 マスク検知処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態１のマスク判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態２のマスク判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態３のマスク判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図２に示した変装マスク検知装置１の別例の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る変装マスク検知装置１は、例えば、空港の入国審査場の入国ゲート近辺に設置される。変装マスク検知装置１は、入国ゲートを通過しようとする人物が変装マスクを被っているか否かを判別し、変装マスクを被っている場合にその旨を報知する機能を有する。
なお、変装マスク検知装置１が検知する変装マスクは、例えば、映画等で年齢の若い俳優が老人役を演じる特殊メイクで使用されるような精巧なマスクであり、見た目が人の肌に似ている薄いシリコン製である。そのため、人が目視によりこのような変装マスクを被っているか否かを判断するのは困難である。
まず、変装マスク検知装置１による変装マスク検知の原理について説明する。図１は光を物体に照射した際の反射光の輝度のスペクトルを示した図である。この図において、点線は、人の肌に照射した光の反射光のスペクトルである。また、実線は、シリコンに照射した光の反射光のスペクトルである。なお、輝度は、明るさの度合いを示す。
この図において、シリコンに照射した光の反射光の輝度は、赤外線の波長帯域である１１４０ｎｍ〜１２２０ｎｍ近辺の斜線で示す波長域で急激に落ち込んでおり、人の肌に照射した光の反射光の輝度と明らかに相違する。なお、急激に落ち込むのは、斜線で示す波長域でシリコンが光をよく吸収するため、反射光が弱まるからである。
変装マスク検知装置１は、このようなシリコンと人の肌とでの反射光の輝度のスペクトルの相違を利用し、斜線で示す波長域での急激な落ち込みがあるか否かで変装マスクを検知する。
続いて、変装マスク検知装置１の構成について説明する。変装マスク検知装置１は、図２に示すように、光源１１と、カメラ１２と、スピーカ１３と、液晶モニタ１４と、操作部１５と、外部記憶装置１６と、制御部１７と、を備える。
光源１１は、ハロゲン光源であり、制御部１７からの指示に基づいて点灯、消灯が制御され、被写体である人物に光を照射する。なお、光源１１として、ストロボやアルゴン電球等を用いてもよいが、ハロゲン光源は、赤外線の波長帯域の成分が多く含まれているため、光源１１にはハロゲン光源を用いるのが好適である。
カメラ１２には、光源１１が人物に照射した光の反射光が入射される。カメラ１２は、制御部１７の制御の下、同一タイミングで、この反射光の可視光域の画像、１１６６±５ｎｍの波長域の画像、１１９０±５ｎｍの波長域の画像、および、１２１４±５ｎｍの波長域の画像を一度に撮像する。
なお、以下の説明では、カメラ１２が撮像した可視光域の画像を可視光画像、１１６６±５ｎｍの波長域の画像を赤外線画像Ａ、１１９０±５ｎｍの波長域の画像を赤外線画像Ｂ、１２１４±５ｎｍの波長域の画像を赤外線画像Ｃとも表記する。
ここで、カメラ１２の構造について説明する。カメラ１２は、図３に示すように、レンズ１２１と、分光器１２２と、上述した波長域毎に対応して設けられたフィルタ１２３（１２３Ａ〜１２３Ｄ）およびＣＭＯＳ（Complementary Mental-Oxide Semiconductor devece）１２４（１２４Ａ〜１２４Ｄ）と、を備える。
レンズ１２１は、入射された光を集光する。分光器１２２は、例えば、プリズムやワンウェイミラーであり、レンズ１２１によって集光された光を分光する。各フィルタ１２３は、分光器１２２で分光された光のうち、対応する波長域の光を透過させる。具体的には、フィルタ１２３Ａ〜１２３Ｄは、それぞれ、１１６６±５ｎｍの波長域、１１９０±５ｎｍの波長域、１２１４±５ｎｍの波長域、および、可視光域の光を透過させる。
また、各フィルタ１２３Ａ〜１２３Ｄに対応して設けられた各ＣＭＯＳ１２４Ａ〜１２４Ｄは、フィルタ１２３Ａ〜１２３Ｄを透過した光を電気信号に変換することにより、対応する波長域の画像を作成する。具体的には、ＣＭＯＳ１２４Ａ〜１２４Ｄは、それぞれ、赤外線画像Ａ〜Ｃ、および、可視光画像を作成する。なお、ＣＭＯＳ１２４の代わりにＣＣＤ（charge-coupled device）等のイメージセンサを用いてもよい。
図２に戻り、スピーカ１３は、制御部１７の制御に基づいて、音声を出力する。液晶モニタ１４は、制御部１７の制御に基づいて、各種の情報を表示する。例えば、人物が変装マスクを被っていることが検知された場合、制御部１７の制御により、スピーカ１３からはその旨を報知する警告音が出力され、液晶モニタ１４には警告メッセージが表示される。
操作部１５は、各種のボタン等を備え、ユーザが操作した際に、その操作に対応した信号を制御部１７に出力する。
外部記憶装置１６は、例えば、ハードディスクドライブ等であり、カメラ１２が撮像した画像の一時的な記憶場所となったり、後述するマスク検知処理で必要な各種のデータが記憶される。
制御部１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などから構成され、変装マスク検知装置１全体を制御する。制御部１７における制御処理は、具体的には、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として使用して各種データを一時的に記憶させながら、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。制御部１７は、機能的には、撮像制御部１７１と、顔検出部１７２と、判定部１７３と、報知部１７４と、を備える。
撮像制御部１７１は、光源１１の点灯・消灯やカメラ１２の撮像動作を制御して、人物の各波長域の画像（可視光画像、赤外線画像Ａ〜Ｃ）を取得する。
顔検出部１７２は、カメラ１２が撮像した可視光画像を解析して、人物の顔領域を検出する。そして、顔検出部１７２は、顔領域から、顔特徴量（目、鼻、口等）の近傍に有り、肌の露出面積が比較的広い部分として、額領域と右頬領域と左頬領域とを検出する。
なお、カメラ１２は、同一地点から同一タイミングで人物の各画像（可視光画像、赤外線画像Ａ〜Ｃ）を一度に撮像する。従って、顔検出部１７２が可視光画像から検出した各領域は、同じタイミングで撮像された他の画像（赤外線画像Ａ〜Ｃ）の各領域と画素位置が共通する。
なお、顔検出部１７２による各領域の検知は、公知の検知手法が採用可能である。
例えば、顔検出部１７２は、可視光画像にソーベルフィルタ処理を施して輪郭線を検出し、顔輪郭のパターンマッチングによって顔輪郭を抽出する。そして、顔検出部１７２は、抽出した顔輪郭の範囲で、上から眉の輪郭線、下から口下の輪郭線を検出し、顔の左右端、および、眉上、口下位置とで囲まれる領域を顔領域として検出する。そして、顔検出部１７２は、検出した顔領域のうちから、眼球に相当する黒点を目の位置として検出し、顔領域と目の位置から、一般的な顔の統計的データに基づいて、額領域、右頬領域、左頬領域を特定すればよい。なお、顔検出部１７２は、目、鼻、口等の顔の特徴量を公知の手法により検知し、これらの特徴量が検知された際に、その近傍の領域を額領域、右頬領域、左頬領域として特定してもよい。
ここで、上述した顔検出部１７２の処理について、具体例を挙げて説明する。例えば、顔検出部１７２の処理対象として、図４Ａに示すような可視光画像が与えられた場合を考える。この場合、顔検出部１７２は、図４Ｂに示すように、顔領域Ｒ１を検出する。また、顔検出部１７２は、顔領域Ｒ１から、額領域Ｒ２と右頬領域Ｒ３と左頬領域Ｒ４とを検出する。
図２に戻り、判定部１７３は、赤外線画像Ａ〜Ｃの間で、顔検出部１７２が特定した各領域（額領域、右頬領域、左頬領域）の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判別することにより、図１の斜線で示した波長域での急激な落ち込みがあるか否か判別し、人物が変装マスクを被っているか否かを判定する。
報知部１７４は、判定部１７３が変装マスクを被っていると判定した場合に、スピーカ１３や液晶モニタ１４を制御して、その旨を報知する。
続いて、変装マスク検知装置１によって実行される変装マスク検知処理について説明する。入国審査場の係員は、入国者である人物を入国ゲート近辺に設置してある変装マスク検知装置１のカメラ１２の画角内に誘導する。この際、係員は、マスク検知装置１の操作部１５を介して、処理の開始を指示する操作を行う。この操作に応答して、マスク検知装置の制御部１７は、図５のフローチャートに示すマスク検知処理を実行する。
なお、マスク検知装置１に人感センサを備えさせ、人感センサが入国者を検知した際に、マスク検知処理を実行してもよい。あるいは、カメラ１２をライブビュー状態にしておき、制御部１７が人物が写ったと判定すると自動的にマスク検知処理を実行してもよい。
また、変装マスクを被っているような人物の場合、カメラ１２のレンズ等を見ると警戒するおそれもあるため、例えば、カメラ１２の前にマジックミラーなどを設置しておき、気付かれないように撮像してマスク検知処理を開始してもよい。
図５のマスク検知処理において、まず、撮像制御部１７１は、光源１１を点灯させるとともに、カメラ１２を制御して、人物の波長域毎の画像（可視光画像、赤外線画像Ａ〜Ｃ）を取得する（ステップＳ１１）。
続いて、顔検出部１７２は、取得した可視光画像から、顔領域を検出するとともに、顔領域から額領域、右頬領域、左頬領域を検出する（ステップＳ１２）。
続いて、判定部１７３は、ステップＳ１１で可視光画像と同じタイミングで取得した赤外線画像Ａ〜Ｃの間で各領域（額領域、右頬領域、左頬領域）の輝度を比較することにより、人物が変装マスクを被っているか否かを判定するマスク判定処理を実行する（ステップＳ１３）。
ここで、マスク判定処理の詳細について、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、判定部１７３は、検出した額領域、右頬領域、左頬領域のうちから今回のマスク判定処理で未選択の領域を１つ選択する（ステップＳ１３１）。以下、ステップＳ１３１で選択した領域を選択領域とも表記する。
続いて、判定部１７３は、赤外線画像Ａ〜Ｃのそれぞれについて、選択領域から１つの画素（例えば、選択領域の中心の画素）を選択し、その画素の輝度を測定する（ステップＳ１３２）。
続いて、判定部１７３は、赤外線画像Ａ〜Ｃ間で、測定した輝度が特定の関係を満たすか否かを判別する（ステップＳ１３３）。具体的には、判定部１７３は、赤外線画像Ｂから測定した輝度が、赤外線画像Ａ及び赤外線画像Ｃから測定した輝度よりも所定割合低いか否かを判別する。これにより、人の肌には見られないシリコン特有の波長域（図１に示す１１４０ｎｍ〜１２２０ｎｍ近辺の波長域）での反射光の輝度の急激な落ち込みの有無を判別することが可能となる。
なお、より具体的には、ステップＳ１３３で判定部１７３は、以下の関係式（１）〜（３）を全て満たすか否かを判別すればよい。なお、関係式（１）〜（３）において、ＩＡは赤外線画像Ａから測定した輝度、ＩＢは赤外線画像Ｂから測定した輝度、ＩＣは赤外線画像Ａから測定した輝度を示す。また、Ｔ１〜Ｔ３は係数であり、撮影条件等からマスク検知に最適な数値が予め設定されている。
（１）ＩＡ×Ｔ１＞ＩＢ
（２）ＩＣ×Ｔ２＞ＩＢ
（３）ＩＣ×Ｔ３＞ＩＡ
上記関係式（１）及び（２）を満たせば、赤外線画像Ｂから測定した輝度が、赤外線画像Ａ及び赤外線画像Ｃから測定した輝度よりも所定割合低いことになる。また、上記関係式（３）を満たせば、赤外線画像Ｃから測定した輝度が、赤外線画像Ａから測定した輝度よりも所定割合高いことになる。
測定した輝度が特定の関係を満たすと判別した場合（ステップＳ１３３；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、赤外線画像Ａ〜Ｃのそれぞれについて、ステップＳ１３２で測定した画素の周囲の８つの各画素の輝度を測定する（ステップＳ１３４）。
続いて、判定部１７３は、周囲の画素の全てにおいても、赤外線画像Ａ〜Ｃ間で、測定した輝度が特定の関係を満たすか否かを判別する（ステップＳ１３５）。
周囲の画素においても輝度が特定の関係を満たすと判別した場合（ステップＳ１３５；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、人物が変装マスクを被っていると判定し（ステップＳ１３６）、マスク判定処理は終了する。なお、上述したマスク判定処理では、選択領域（額、右頬、左頬）の何れか一つの領域で１つの画素及びその周囲の８画素全てが特定の関係を満たせば変装マスクを被っていると判定した。その理由は、通常変装マスクは顔全部を覆い隠すように被ることから、選択領域のうち何れか一つでも特定波長域での輝度の急激な落ち込みがあることが分かれば、他の選択領域についてマスク判定処理を行わずとも変装マスクを被っていると判定できるからである。
一方、選択領域の１つの画素で輝度が特定の関係を満たしていないと判別した場合（ステップＳ１３３；Ｎｏ）、または、その周囲の画素で輝度が特定の関係を満たしていないと判別した場合（ステップＳ１３５；Ｎｏ）、判定部１７３は、今回のマスク判定処理で、額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択したか否かを判別する（ステップＳ１３７）。
額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択していない場合（ステップＳ１３７；Ｎｏ）、ステップＳ１３１に処理は戻り、判定部１７３は、未選択の領域を選択して、その領域の画素の輝度が特定の関係を満たすか否かを判別して変装マスクを被っているか否かを判定する一連の処理を繰り返す。
一方、額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択した場合（ステップＳ１３７；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、人物が変装マスクを被っていないと判定し（ステップＳ１３８）、マスク判定処理は終了する。
図５に戻り、マスク判定処理（ステップＳ１３）が終了すると、報知部１７４は、マスク判定処理で変装マスクを被っていると判定されたか否かを判別する（ステップＳ１４）。変装マスクを被っていない場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、変装マスク検知処理は終了する。
一方、変装マスクを被っている場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、報知部１７４は、スピーカ１３および液晶モニタ１４を制御して、その旨を報知する（ステップＳ１５）。これにより、係員は、入国ゲートを通過しようとする人物の変装を見破ることができ、不法入国を防ぐことが可能となる。以上で変装マスク検知処理は終了する。
このように、実施形態１に係る変装マスク検知装置１は、複数の異なる波長域で人物の画像を取得（撮像）し、取得した画像間での顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たす場合に、人物が変装マスクを被っていると判別する。すなわち、実施形態１に係る変装マスク検知装置１は、取得した画像間での顔領域それぞれの輝度を結んだ形が凹形の場合に、人物が変装マスクを被っていると判別する。これにより、シリコンと人の肌とでの反射光の輝度のスペクトルの相違を利用した高い精度での変装マスクの検知が可能となる。
また、実施形態１に係る変装マスク検知装置１によれば、取得した画像の顔領域から肌の露出面積が比較的広い特徴領域（額領域、右頬領域、左頬領域）を検出し、特徴領域の輝度を用いて変装マスクの検知を行う。そのため、全ての顔領域についてマスク判定処理を行わなくて済むのでマスク検知の処理にかかる負荷が小さくなる。
また、実施形態１に係る変装マスク検知装置１によれば、１つの画素の輝度だけでなく、その画素の周囲の画素の輝度も用いて、変装マスクを被っているか否かを判別する。そのため、より精度の高い変装マスクの検知が可能となる。
また、実施形態１に係る変装マスク検知装置１によれば、カメラは４つの異なる波長域の画像（可視光画像、赤外線画像Ａ〜Ｃ）のみを用いて変装マスクの有無を検知するため、比較的小さい負荷での変装マスクの検知が可能となる。
また、実施形態１に係る変装マスク検知装置１の備える光源１１は、ハロゲン光源であることから赤外線帯域において十分な光量が得られる。このため、高い精度での変装マスクの検知が可能となる。
（実施形態２）
続いて、実施形態２に係る変装マスク検知装置２について説明する。なお、図３に示すように、変装マスク検知装置２の各部の構成は、実施形態１に係る変装マスク検知装置１と実施的に同じであり、マスク判定処理の内容のみが異なる。
マスク検知装置２が実行するマスク判定処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、図６に示したマスク判定処理と実質的に同内容のステップについては、適宜説明を簡略化する。また、図７のマスク判定処理の開始タイミングは、図６と同じである。
マスク判定処理が開始されると、まず、判定部１７３は、検出した額領域、右頬領域、左頬領域のうちから未選択の領域を選択し（ステップＳ２０１）、赤外線画像Ａ〜Ｃのそれぞれについて、選択領域から１つの画素を選択し、その画素の輝度を測定し（ステップＳ２０２）、赤外線画像Ａ〜Ｃ間で、測定した輝度が特定の関係を満たすか否かを判別する（ステップＳ２０３）。
赤外線画像Ａ〜Ｃ間で、輝度が特定の関係を満たしていないと判別した場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、判定部１７３は、その選択領域のマスク判定用のスコアを０と算出し（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０６に処理は移る。
一方、赤外線画像Ａ〜Ｃ間で、輝度が特定の関係を満たしていると判別した場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、赤外線画像Ａ〜Ｃのそれぞれについて、ステップＳ２０２で測定した画素の周囲の各画素（例えば、測定した画素に隣接する８つの画素）の輝度を測定する。そして、判定部１７３は、周囲の各画素のうち、赤外線画像Ａ〜Ｃ間の輝度が特定の関係を満たす割合を、その選択領域のスコアとして算出し（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０６に処理は移る。例えば、周囲の８つの画素全てで赤外線画像Ａ〜Ｃ間の輝度が特定の関係を満たす場合、スコアは１（８／８）と算出される。また、周囲の８つの画素のうち２つの画素で赤外線画像Ａ〜Ｃ間の輝度が特定の関係を満たす場合、スコアは０．２５（２／８）と算出される。
ステップＳ２０６で、判定部１７３は、額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択したか否かを判別する。額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択していない場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、ステップＳ２０１に処理は戻る。
額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択した場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、これらの各領域で算出したスコアの平均を最終スコアとして算出する（ステップＳ２０７）。そして、判定部１７３は、最終スコアが所定の閾値（例えば、０．５）以上であるか否かを判別する（ステップＳ２０８）。
最終スコアが閾値以上である場合（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、人物が変装マスクを被っていると判定する（ステップＳ２０９）。一方、最終スコアが閾値未満である場合（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、判定部は、人物が変更マスクを被っていないと判定する（ステップＳ２１０）。以上でマスク判定処理は終了する。
このように、実施形態２のマスク判定処理では、右頬領域、左頬領域、額領域のそれぞれから変装マスク判定用のスコアを算出して、変装マスクを被っているか否かを判定する。そのため、各領域（頬領域、右頬領域、左頬領域）の何れか１つで輝度が特定の関係を満たす場合に、変装マスクを被っていると即時に判定する実施形態１のマスク判定処理よりも、精度よく変装マスクを検知することが可能となる。
（実施形態３）
続いて、実施形態３に係る変装マスク検知装置３について説明する。なお、図３に示すように、変装マスク検知装置３の各部の構成は、実施形態１、２に係る変装マスク検知装置１、２と実質的に同じであり、マスク判定処理の内容のみが異なる。
マスク検知装置３が実行するマスク判定処理について、図８のフローチャートを用いて説明する。なお、図６に示したマスク判定処理と実質的に同内容のステップについては、適宜説明を簡略化する。また、図８のマスク判定処理の開始タイミングは、図６と同じである。
マスク判定処理が開始されると、まず、判定部１７３は、変装マスクの判定用に利用するシリコン候補カウンタと非シリコンカウンタとを０に初期化する（ステップＳ３０１）。
続いて、判定部１７３は、額領域、右頬領域、左頬領域のうちから１つ選択する（ステップＳ３０２）。そして、判定部１７３は、選択領域から、未選択の画素を１つ選択する（ステップＳ３０３）。以下、ステップＳ３０３で選択した画素を選択画素とも表記する。
続いて、判定部１７３は、赤外線画像Ａ〜Ｃのそれぞれについて、選択画素の輝度を測定する（ステップＳ３０４）。そして、判定部１７３は、赤外線画像Ａ〜Ｃ間で、測定した輝度が特定の関係を満たすか否かを判別する（ステップＳ３０５）。
測定した輝度が特定の関係を満たすと判別した場合（ステップＳ３０５；Ｙｅｓ）、判別部は、シリコン候補カウンタに１を加算する（ステップＳ３０６）。また、測定した輝度が特定の関係を満たさないと判別した場合（ステップＳ３０５；Ｎｏ）、判別部は、非シリコンカウンタに１を加算する（ステップＳ３０７）。
続いて、判定部１７３は、選択領域の全ての画素を選択したか否かを判別する（ステップＳ３０８）。
全ての画素を選択していない場合（ステップＳ３０８；Ｎｏ）、ステップＳ３０３に処理は戻り、判定部１７３は、選択領域から１つの画素を選択し、その輝度に基づいて非シリコンカウンタ又はシリコン候補カウンタに１を加算する処理を繰り返す。
一方、全ての画素を選択した場合（ステップＳ３０８；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択したか否かを判別する（ステップＳ３０９）。額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択していない場合（ステップＳ３０９；Ｎｏ）、ステップＳ３０２に処理は戻る。
額領域、右頬領域、左頬領域の全てを選択した場合（ステップＳ３０９；Ｙｅｓ）、すなわち、額領域、右頬領域及び左頬領域の全画素についてそれぞれシリコン候補カウンタ又は非シリコンカウンタを加算し終えた後、判定部１７３は、シリコン候補カウンタが非シリコンカウンタの値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ３１０）。
シリコン候補カウンタの値の方が非シリコンカウンタの値よりも大きい場合（ステップＳ３１０；Ｙｅｓ）、判定部１７３は、人物が変装マスクを被っていると判定する（ステップＳ３１１）。
一方、シリコン候補カウンタの値が非シリコンカウンタの値よりも大きくない場合（ステップＳ３１０；Ｎｏ）、判定部１７３は、人物が変装マスクを被っていないと判定する（ステップＳ３１２）。以上で変装マスク判定処理は終了する。
このように、実施形態３のマスク判定処理では、額領域、右頬領域、左頬領域の全ての画素の輝度を用いて変装マスクを判定するため、より精度よく変装マスクを検知することが可能となる。
なお、図８のマスク検知処理において、シリコン候補カウンタのみを用い、ステップＳ３１０においてシリコン候補カウンタの値が所定値以上か否かによりマスク検知を行ってもよい。例えば、所定値を額領域、右頬領域及び左頬領域の全画素の８割の画素数の値に設定しておくことで、その全画素の８０％以上がシリコン候補だった場合にマスクを被っていると判断することができる。
また、図８のマスク検知処理では、選択画素の輝度が特定の関係を満たす場合に（ステップＳ３０５；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６においてシリコン候補カウンタに１を加算した。しかしながら、選択画素の輝度が特定の関係を満たす場合に、実施形態１と同様にその周囲の画素についても特定の関係を満たすか否かを判定し、満たす場合のみシリコン候補カウンタに１を加算してもよい。
（変形例）
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない部分での種々の変更は勿論可能である。
例えば、上記各実施形態に係る変装マスク検知装置１〜３は、最終的に、変装マスクを検知した。しかしながら、変装マスクに限らず、肌に貼り付けられた変装用の物体等を検知する検知装置にも本発明は適用可能である。
また、上記各実施形態に係る変装マスク検知装置１〜３では、マスク判定処理において、判定部１７３が、人が変装マスクを被っているか否かを判定した。しかしながら、変装マスクの判定自体は行わずに、判定部１７３が赤外画像間での輝度が特定の関係を満たすか否かのみを判定し、満たす場合に、報知部１７４がその旨を報知してもよい。
また、図２に示した変装マスク検知装置１〜３においては、光源１１やカメラ１２などが全て一体であることを前提に説明したが、適宜別体にしてもよいことはもちろんである。例えば、光源１１、カメラ１２、スピーカ１３などをそれぞれ別にしておき、制御部１７の機能を持つ装置（例えば、ＰＣなど）と組み合わせることで変装マスク検知装置１〜３を構成してもよい。あるいは、制御部１７の機能をカメラ１２に内蔵して、カメラ１２の制御部が適宜光源１１やスピーカ１３などと連携して変装マスク検知装置１を構成してもよい。
また、上記各実施形態では、１１６６±５ｎｍの波長域の画像（赤外線画像Ａ）、１１９０±５ｎｍの波長域の画像（赤外線画像Ｂ）、および、１２１４±５ｎｍの波長域の画像（赤外線画像Ｃ）の輝度が特定の関係を満たす場合に、変装マスクを被っていると判定した。
しかし、人の肌と異なる反射光の輝度の変化を検出できるのであれば、他の波長域の画像を用いて変装マスクの有無を判定してもよい。例えば、図１の網掛け部分で示す１５００ｎｍ〜１５５０ｎｍ近辺の波長域においても、シリコンと人の肌とでは反射光の輝度のスペクトルに明らかな相違が見られる。このため、網掛け部分の波長域においても複数のフィルタを用意しておき、人物の画像を複数取得して、顔領域の輝度から変装マスクの有無を判定してもよい。また、斜線部分と網掛け部分両方の波長域の画像を用いてマスク検知処理を行ってもよく、その場合、マスク検知の精度をより向上させることができる。
また、上記各実施形態では、３つの各波長域の画像（赤外線画像Ａ〜Ｃ）の輝度を用いて変装マスクの有無を判定したが、３以上の各波長域の画像の輝度を用いて変装マスクの有無を判定してもよい。
また、上記各実施形態では、顔検出部１７２が顔領域から額領域、右頬領域、左頬領域を検出し、判定部１７３が各領域の輝度を画像間で比較して変装マスクの有無を判定した。しかしながら、顔検出部１７２は、額領域、右頬領域、左頬領域の全てを検出する必要は無く、少なくとも１つの領域を検出すればよい。例えば、顔検出部１７２が額領域のみを検出し、判定部１７３が額領域の輝度のみを比較して変装マスクの有無を判定してもよい。また、顔検出部１７２が額領域、右頬領域、左頬領域以外の特徴領域を検出して、その領域の輝度を用いて変装マスクの有無を判定してもよい。また、顔検出部１７２が顔領域のみを検出し、判定部１７３が顔領域全体又はその一部の輝度を比較して変装マスクの有無を判定してもよい。
また、カメラ１２、１３の位置や人物の撮像地点を固定し、画像内の特定範囲に必ず人物の顔が撮像されるようにした場合、判定部１７３がその特定範囲の輝度を比較して変装マスクの有無を判定してもよい。この場合は、変装マスク検知装置１〜３は、顔検出部１７１を備えなくともよい。
また、上記各実施形態では、図３に示すように、変装マスク検知装置１が備えるカメラ１２は、分光器１２２や複数のフィルタ１２３を備えており、波長域の異なる複数の画像を一度に撮像することができた。
しかしながら、このようなカメラ１２の代わりに、図９に示すように、単一の波長域の画像しか撮像できない４台のカメラ１８（１８Ａ〜１８Ｄ）を備えた変装マスク検知装置１′であっても、本発明は適用可能である。なお、各カメラ１８Ａ〜１８Ｄには、それぞれ、１１６６±５ｎｍの波長域、１１９０±５ｎｍの波長域、１２１４±５ｎｍの波長域、および、可視光域の光のみをＣＭＯＳに通過させるフィルタが備えられている。従って、各カメラ１８Ａ〜１８Ｄは、それぞれ、赤外線画像Ａ〜Ｄ、および、可視光画像のみが撮像可能である。
なお、この変装マスク検知装置１′の外部記憶装置１６には、各カメラ１８Ａ〜１８Ｄの位置関係を示す位置パラメータが記憶されている。位置パラメータは、例えば、各カメラ１８Ａ〜１８Ｄの相対的な位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）、上下方向の角度（チルト）、左右方向の角度（パン）、回転角度（ロール）などを示す情報である。
この変装マスク検知装置１′においては、図９に示すように、人物からの反射光の角度がそれぞれ異なるので、各波長域の画像は同一地点から撮像したものとはならない。このため、マスク判定処理において、各赤外線画像Ａ〜Ｃにおける選択画素の輝度を測定する際、画素位置が同じにならない。
このため、この変装マスク検知装置１′においては、制御部１７は、同一地点から人物を撮像したように、複数のカメラ１８Ａ〜１８Ｄが撮像した各画像を補正した画像を取得する画像補正部１７５を備える、
この画像補正部１７５は、例えば、公知の手法により、外部記憶装置１６に記憶されている位置パラメータを参照して、カメラ１８Ａの地点で撮像した画像と同じ地点になるように、カメラ１８Ｂ〜１８Ｄの各地点で撮像した画像にそれぞれ角度補正を行う。これにより、各画素位置が共通の画像が得られる。そして、顔検出部１７２や判定部１７３は、画像補正部１７５によって得られた共通の画像を対象にマスク検知処理を行えばよい。
この変装マスク検知装置１′によれば、分光器１２２と複数のフィルタ１２３Ａ〜１２３Ｄを用いた変装マスク検知装置１のカメラ１２よりも構造が単純なカメラを用いることができるので、安価に変装マスク検知装置１′を構成することができる。
また、上記各実施形態では、変装マスクを検知する場合について説明したが、変装マスクの検知とともに肌の検知をあわせて行ってもよい。この場合、例えば、肌の検知も行うための関係式を予め求めておき、マスク判定処理において、各赤外線画像Ａ〜Ｃの選択画素の輝度が特定の関係を満たすか判定する際にあわせて上記求めておいた関係式により肌か否かも判定することにより、その画素がシリコンか肌かを検知することができる。このため、より精度よく変装マスクを被っているか否かを判定することができる。
また、上記各実施形態における変装マスク検知装置１〜３においては、各波長域の光を透過するバンドパスフィルタであるフィルタ１２３Ａ〜１２３Ｄを用いたが、これに限らず他のフィルタを用いてもよい。例えば、可視光域の画像を得るために、赤外光の光を全てカットするカットフィルタを用いたり、赤外線帯域において複数の異なる波長域の画像を得るために、複数のカットフィルタを組み合わせて（例えば、１１６６±５ｎｍの波長域の画像を得るには、１１６０ｎｍ以下の光をカットするカットフィルタと、１１７２ｎｍ以上の光をカットするカットフィルタと、を組み合わせ）て、所望の波長域の画像を得るようにしてもよい。
また、上記各実施形態においては、入国審査場に変装マスク検知装置１〜３を設置する場合を例にとって説明したが、変装マスク検知装置１〜３を設置する場所はこれに限るものではない。要は、変装マスクの検知を行う必要がある場合に、この変装マスク検知装置１を設置して変装マスクの検知を行うことができる。例えば、出国審査場の出国ゲート近辺はもちろんのこと、企業や大規模レジャー施設などの入場ゲートなどにも変装マスク検知装置１〜３を設置して使用してもよい。
また、上記各実施形態では、変装マスク検知装置１〜３は、シリコン製の変装マスクを検知したが、本発明は、他の材質の変装マスクの検知にも利用可能である。なお、その場合、その変装マスクの材質と人の肌とでの反射光の輝度のスペクトルが大きく相違する波長域から複数の画像を取得する必要がある。
例えば、樹脂製のマスクは１４８０〜１５８０ｎｍの波長域の輝度が高いのに対し、人の肌ではこの波長域の輝度は低い。また、合成ゴム製のマスクは１４８０〜１５８０ｎｍの波長域の輝度が、人の肌と比べて極めて低い。従って、このような肌と他の材質との差分を見ることによって、樹脂製や合成ゴム製のマスクを検知することも可能となる。
また、例えば、上記各実施形態に係る変装マスク検知装置１〜３の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータや情報端末機器等に適用することで、当該パーソナルコンピュータ等を本発明に係る変装マスク検知装置１〜３として機能させることも可能である。
また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical Disk）、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネットなどの通信ネットワークを介して配布してもよい。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態や変形が可能である。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。即ち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
人物に照射された光の反射光の複数の異なる波長域の画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部が取得した各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たしているか否かを判定する判定部と、
を備える検知装置。
（付記２）
前記判定部は、前記特定の関係を満たしていると判定した場合に、前記人物が変装していると判定する、
付記１に記載の検知装置。
（付記３）
前記画像取得部は、赤外線帯域において、波長域の異なる画像を複数取得し、
前記判定部は、前記各画像の顔領域それぞれの輝度の分布が示す波形が凹形の場合に、前記特定の関係を満たすと判定する、
付記１又は２に記載の検知装置。
（付記４）
前記画像取得部は、１１６６ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、および、１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像をそれぞれ取得し、
前記判定部は、前記１１９０ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度が、前記１１６６ｎｍ近傍及び前記１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度よりも所定割合低い場合に、前記特定の関係を満たすと判定する、
付記１乃至３の何れか１項に記載の検知装置。
（付記５）
前記画像取得部は、１１６６ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、および、１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像を取得し、
前記判定部は、前記１１９０ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度が、前記１１６６ｎｍ近傍及び前記１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度よりも所定割合低く、且つ、前記１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域内の輝度が、前記１１６６ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度よりも所定割合高い場合に、前記特定の関係を満たすと判定する、
付記１乃至３の何れか１項に記載の検知装置。
（付記６）
前記画像取得部が取得した各画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出部を備え、
前記判定部は、前記顔検出部が検出した顔領域の輝度が前記特定の関係を満たしているか否かを判定する、
付記１乃至５の何れか１項に記載の検知装置。
（付記７）
前記顔検出部は、前記顔領域から特徴領域を検出し、
前記判定部は、前記顔検出部が検出した各画像の特徴領域の輝度が特定の関係を満たしているか否かを判定する、
付記６に記載の検知装置。
（付記８）
前記顔検出部は、前記特徴領域として、額領域、右頬領域、左頬領域の少なくとも１つを検出する、
付記７に記載の検知装置。
（付記９）
前記画像取得部は、
前記人物に照射された前記光の反射光を分光することにより、前記複数の異なる波長域の画像を取得する、
付記１乃至８の何れか１項に記載の検知装置。
（付記１０）
前記画像取得部は、
前記特定の波長域毎にそれぞれ異なる位置に設けられ、対応する波長域の画像を撮像する複数の撮像部と、
同一地点から前記人物を撮像したように、前記複数の撮像部が撮像した各画像を補正した画像を取得する画像補正部と、を備える、
付記１乃至８の何れか１項に記載の検知装置。
（付記１１）
前記判定部は、前記特定の関係を満たしていると判定した際にその旨を報知する報知部をさらに備える、
付記１乃至１０の何れか１項に記載の検知装置。
（付記１２）
前記人物に照射された光は、ハロゲン光源から照射された赤外光である、
付記１乃至１１の何れか１項に記載の検知装置。
（付記１３）
前記変装は、シリコン製の変装マスクによる変装である、
付記２に記載の検知装置。
（付記１４）
人物に照射された光の反射光の複数の異なる波長域の画像を取得する画像取得ステップと、
前記画像取得ステップで取得した各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判定する判定ステップと、
を備える検知方法。
（付記１５）
コンピュータを、
撮像された複数の異なる波長域の人物の各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判定する判定部、
として機能させるためのプログラムを格納する記録媒体。
本発明は、入国審査場で入国者が変装しているか否かを判定する場合等に、好適に利用され得る。
１、２、３、１′ 変装マスク検知装置
１１ 光源
１２、１８（１８Ａ〜１８Ｄ） カメラ
１２１ レンズ
１２２ 分光器
１２３（１２３Ａ〜１２３Ｄ） フィルタ
１２４（１２４Ａ〜１２４Ｄ） ＣＭＯＳ
１３ スピーカ
１４ 液晶モニタ
１５ 操作部
１６ 外部記憶装置
１７ 制御部
１７１ 撮像制御部
１７２ 顔検出部
１７３ 判定部
１７４ 報知部
１７５ 画像補正部
本発明は、検知装置、検知方法、および、プログラムに関する。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、変装用の物体を高い精度で検知する検知装置、検知方法、および、プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
複数の異なる波長域で撮像された人物の各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判定する判定部、
として機能させる。

Claims (15)

  1. 人物に照射された光の反射光の複数の異なる波長域の画像を取得する画像取得部と、
    前記画像取得部が取得した各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たしているか否かを判定する判定部と、
    を備える検知装置。
  2. 前記判定部は、前記特定の関係を満たしていると判定した場合に、前記人物が変装していると判定する、
    請求項１に記載の検知装置。
  3. 前記画像取得部は、赤外線帯域において、波長域の異なる画像を複数取得し、
    前記判定部は、前記各画像の顔領域それぞれの輝度の分布が示す波形が凹形の場合に、前記特定の関係を満たすと判定する、
    請求項１又は２に記載の検知装置。
  4. 前記画像取得部は、１１６６ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、および、１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像をそれぞれ取得し、
    前記判定部は、前記１１９０ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度が、前記１１６６ｎｍ近傍及び前記１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度よりも所定割合低い場合に、前記特定の関係を満たすと判定する、
    請求項１乃至３の何れか１項に記載の検知装置。
  5. 前記画像取得部は、１１６６ｎｍ近傍、１１９０ｎｍ近傍、および、１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像を取得し、
    前記判定部は、前記１１９０ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度が、前記１１６６ｎｍ近傍及び前記１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度よりも所定割合低く、且つ、前記１２１４ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域内の輝度が、前記１１６６ｎｍ近傍の波長域の画像の顔領域の輝度よりも所定割合高い場合に、前記特定の関係を満たすと判定する、
    請求項１乃至３の何れか１項に記載の検知装置。
  6. 前記画像取得部が取得した各画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出部を備え、
    前記判定部は、前記顔検出部が検出した顔領域の輝度が前記特定の関係を満たしているか否かを判定する、
    請求項１乃至５の何れか１項に記載の検知装置。
  7. 前記顔検出部は、前記顔領域から特徴領域を検出し、
    前記判定部は、前記顔検出部が検出した各画像の特徴領域の輝度が特定の関係を満たしているか否かを判定する、
    請求項６に記載の検知装置。
  8. 前記顔検出部は、前記特徴領域として、額領域、右頬領域、左頬領域の少なくとも１つを検出する、
    請求項７に記載の検知装置。
  9. 前記画像取得部は、
    前記人物に照射された前記光の反射光を分光することにより、前記複数の異なる波長域の画像を取得する、
    請求項１乃至８の何れか１項に記載の検知装置。
  10. 前記画像取得部は、
    前記特定の波長域毎にそれぞれ異なる位置に設けられ、対応する波長域の画像を撮像する複数の撮像部と、
    同一地点から前記人物を撮像したように、前記複数の撮像部が撮像した各画像を補正した画像を取得する画像補正部と、を備える、
    請求項１乃至８の何れか１項に記載の検知装置。
  11. 前記判定部は、前記特定の関係を満たしていると判定した際にその旨を報知する報知部をさらに備える、
    請求項１乃至１０の何れか１項に記載の検知装置。
  12. 前記人物に照射された光は、ハロゲン光源から照射された赤外光である、
    請求項１乃至１１の何れか１項に記載の検知装置。
  13. 前記変装は、シリコン製の変装マスクによる変装である、
    請求項２に記載の検知装置。
  14. 人物に照射された光の反射光の複数の異なる波長域の画像を取得する画像取得ステップと、
    前記画像取得ステップで取得した各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判定する判定ステップと、
    を備える検知方法。
  15. コンピュータを、
    撮像された複数の異なる波長域の人物の各画像の顔領域の輝度が、肌が示す関係とは異なる特定の関係を満たすか否かを判定する判定部、
    として機能させるためのプログラムを格納する記録媒体。
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