WO2009110323A1 - 生体判定システム、生体判定方法および生体判定用プログラム - Google Patents

生体判定システム、生体判定方法および生体判定用プログラム Download PDF

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living
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哲明 鈴木
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日本電気株式会社
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06V40/40—Spoof detection, e.g. liveness detection
    • G06V40/45—Detection of the body part being alive

Definitions

  • the present invention relates to a living body determination system, a living body determination method, and a living body determination program, and in particular, a living body determination system and a living body determination method capable of preventing spoofing using a photograph without requiring a special action on a subject. And a biometric determination program.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2006-330936 describes an invention of a face authentication device. As shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-330936, this face authentication device includes a holding unit, an imaging camera, an A / D conversion unit, an authentication unit, a biometric identification unit, a holding unit, and a determination result output unit. And voice generating means.
  • the living body determination system having such a configuration operates as follows. That is, when the person to be authenticated detects that a person stands in front of the photographing camera, the photographing camera takes a plurality of images of the upper body of the non-authenticated person. At this time, the voice generating means emits a voice requesting blinking or opening / closing of the mouth, thereby prompting the non-authenticated person to perform blinking or opening / closing of the mouth. Analog data of each image photographed by the photographing camera is A / D converted by the A / D conversion means and then taken into the biometric identification means.
  • the biometric identification means extracts each face image from two consecutive frames of images, creates an inter-frame difference image of the extracted face image, estimates the eye region and mouth region from the inter-frame difference image, and The number of change pixels in the area is counted. If the counted number of change pixels exceeds the threshold value, it is determined that there has been movement in the eyes or mouth, and if only one of the movements is determined, it is determined that the subject is a living body. Using this determination result, it is determined whether or not the subject is a living body.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-330936 has a problem that the convenience is low. The reason is that the person to be authenticated must perform a specific operation required by the system in order to succeed in the authentication.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2007-157115 describes an invention of an authentication device. As shown in FIG. 11 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-157115, this authentication device estimates the distance between the camera and the subject and operates so that authentication fails if the distance is equal to or less than a predetermined value. That is, the difference between the distance when the ID photo or the like is taken close-up and the distance when the user himself / herself photographs the subject is determined to determine whether or not the subject is a living body.
  • the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-157115 has a problem that it can reject a small photograph such as a license, but cannot reject a face photograph having the same size as a human face.
  • the reason is that when shooting a face such as an ID photo, the difference in shooting distance between the face photo and the camera that occurs because the face photo is different in size from the actual face. Because it is.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-040151 describes an invention of a face authentication device.
  • This face authentication device acquires unevenness of a face by a distance measuring method, determines that it is a living body when there is a difference in distance determined as unevenness, and determines that it is a non-living body when there is no difference.
  • the unevenness difference is several centimeters. Therefore, when the distance between the camera and the subject is increased, the unevenness of the face is a relatively small difference with respect to the distance between the camera and the subject. Therefore, the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-040151 has a problem that a highly accurate distance measuring method is required.
  • the biometric determination system includes an imaging unit, a biometric information detection unit, a non-biological region setting unit, a distance acquisition unit, and a biometric / background distance comparison unit.
  • the imaging unit captures a living body and generates a biological image.
  • the living body information detection unit detects a living body region including a determination part of the living body from the living body image.
  • the non-living area setting unit sets at least one non-living area in an area excluding the living area.
  • the distance acquisition unit acquires a biological distance between the subject captured in the living body region and the imaging unit and a non-biological distance between the subject captured in the non-biological region and the imaging unit.
  • the living body / background distance comparing unit compares the living body distance and the non-living body distance to determine whether or not the living body is a real object.
  • a living body determination system or the like that can avoid impersonation using a photograph without requiring a specific movement from the person to be authenticated.
  • a living body determination system that can avoid impersonation using a photograph regardless of the size of the face photograph.
  • the block diagram which shows the structure of the best form for implementing 1st invention by this invention The figure explaining the example of a biological region and a non-biological region The figure explaining the case where living body distance and non-living body distance are the same The figure explaining the case where living body distance differs from non-living body distance Flowchart for explaining the operation of the best mode for carrying out the first invention
  • the block diagram which shows the structure of the best form for implementing 2nd invention by this invention Flowchart for explaining the operation of the best mode for carrying out the second invention Block diagram showing the configuration of the best mode for carrying out the third invention of the present invention.
  • the biological information acquisition apparatus 20 can be made by equipping a camera module and the like, and includes an imaging system such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and an optical system such as a lens. 21 and an automatic focusing unit 22 that performs processing for focusing the subject of the imaging unit 21 on the subject.
  • an imaging system such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
  • an optical system such as a lens. 21 and an automatic focusing unit 22 that performs processing for focusing the subject of the imaging unit 21 on the subject.
  • the subject distance may be given as the distance from the imaging surface of the camera to the subject itself, and information indicating the distance, for example, a focal length correlated with a change in the distance to the subject, or a lens included in the optical system It may be given by a parameter related to the positional relationship of.
  • the automatic focusing unit 22 uses a subject area that can perform a focusing process on a specified part of a specified area.
  • the storage device 30 includes a biometric information storage unit 31 that holds biometric information of a person who performs biometric authentication.
  • the information processing apparatus 10 includes a biometric information detection unit 11, a non-biological region setting unit 12, a biometric / background distance comparison unit 13, a feature extraction unit 14, and a biometric authentication unit 15. Each of these blocks 11 to 15 generally functions as follows.
  • the biometric information detection unit 11 detects a biometric region from the image of the person to be authenticated photographed by the imaging unit 21.
  • a face is used as the biological information
  • the high-speed face detection process described in the literature by Suzuki, Hosoi, Sakurai, and Sato can be used as the biological information detection process.
  • the biometric information detection unit 11 holds a pattern of a part serving as biometric information in advance as a template. By performing template matching, it is possible to detect a living body region used for determination.
  • the non-biological region setting unit 12 sets a non-biological region from regions not including the biological region detected by the biological information detection unit 11. At this time, it is possible to set the entire area not designated as the living body area in the image photographed by the imaging unit 21. Alternatively, as shown in FIG. 2, an area that is not evenly overlapped with the living body area among the area blocks arranged evenly on the image can be set as the non-living body area.
  • the area block in FIG. 2 may be set in advance in an area on the image that is random on the image or on which the biological information on the image is difficult to be captured. The number of area blocks to be set is one or more.
  • FIG. 2 shows an example in which a face is used as biometric information.
  • the living body area detected by the living body information detection unit 11 and the non-living area set by the non-living area setting unit 12 are respectively given to the automatic focusing unit 22.
  • the automatic focusing unit 22 acquires a living body distance and a non-living body distance by performing a focusing process for each region.
  • the living body distance is a subject distance from the imaging surface of the camera to the subject reflected in the living body region
  • the non-biological distance is a subject distance from the imaging surface of the camera to the subject reflected in the non-biological region.
  • the autofocus unit 22 obtains the biometric distance as the subject distance when the face area is automatically focused.
  • the automatic focusing unit 22 can also acquire a plurality of subject distances when each non-biological area of FIG. 2 is automatically focused. Alternatively, it is possible to acquire one median value or average value of the subject distance when each non-living area is automatically focused. Alternatively, it is also possible to acquire only one subject distance when automatic focusing is performed so that the entire non-living area is focused on average.
  • the subject appearing in the living body region and the subject appearing in the non-living body region are on the same plane, so it can be said that the printed matter is a photograph.
  • the biological distance and the non-biological distance are different, as shown in FIG. 3B, the subject captured in the biological area and the subject captured in the non-biological area are not in a planar positional relationship, and thus are at least distance measurement targets. It can be said that the subject in the non-living area is not on the same printed matter as the living body.
  • a statistical value such as a median value or an average value of each non-biological distance can be compared with the biological distance as described above.
  • each of the non-biological distances is individually compared with the non-biological distance, and if it is determined that a certain percentage or more of the non-biological distances are different from the biometric distance, the subject in the non-biological area is It may be in a different positional relationship with the subject in the living body region. In this way, when focusing on a subject in a plurality of non-living areas individually, the ratio of the area determined that the non-living distance is different from the living body distance and the area determined to be the same is calculated. By performing threshold processing, it is possible to determine whether or not the subject shown in the living body area and the subject shown in the non-living area are on the same plane. As a result, it can be determined whether or not the subject is printed on a photograph.
  • the biometric authentication unit 15 extracts the registered biometric information stored in the biometric information storage unit 31 and the feature extraction unit 14. It is determined whether the matching biometric feature value is based on the biometric information of the same person. In this determination, for example, when face authentication is performed, the biometric authentication unit 15 executes the face matching method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-338092. Then, the collation score is output as the authentication result, or a signal indicating whether or not the person is the result of thresholding the collation score is output as the authentication result.
  • biometric authentication is performed after determining whether or not the subject is a photograph. However, it may be determined whether or not the subject is a photograph after biometric authentication.
  • step A06 determines that the living body distance and the non-living body distance are the same (step A06: No).
  • the feature extracting unit 14 extracts a matching feature (step). A07).
  • the extracted matching feature and the registered biometric information stored in the biometric information storage unit 31 are collated (step A08) to obtain a collation score.
  • the biometric authentication unit 15 outputs the determination result of the person and ends the process. (Step A10).
  • the verification score is larger than the threshold for authenticating the person, it is determined that the person is not the person (step A09: No). End (step A11).
  • impersonation by a photograph is determined using the distance between the person to be authenticated from whom the biometric information has been acquired and the imaging unit 21 and the distance between the area around the person to be authenticated and the imaging unit 21. Therefore, it is possible to detect impersonation using a photo without requiring a specific action from the person to be authenticated.
  • impersonation using a photo without requiring a specific action from the person to be authenticated.
  • when photographing a real object or a small photograph it is determined that the distance between the real object and the image capturing unit 21 is different from the distance between the small photograph and the image capturing unit, and the impersonation of the photograph is determined. Therefore, it is possible to detect impersonation using a photo regardless of the size of the face photo.
  • the distance measuring device 50 can measure the distance between the subject and the imaging device 40 from a remote location, and a stereo camera, an infrared distance sensor, an ultrasonic distance sensor, or the like can be applied.
  • the distance measuring device 50 acquires a living body distance that is a distance between the subject captured in the living body region and the imaging device 40 and a non-biological distance that is a distance between the subject captured in the non-biological region and the imaging device 40.
  • the living body distance and the non-living distance obtained by the distance measuring device 5 are transmitted to the living body / background distance comparing unit 13, and thereafter, the same processing as in the first embodiment is performed.
  • step A01 in FIG. 4 a biological image is captured by the imaging unit 21 of the biological information acquisition apparatus 20, whereas in the second embodiment, a biological image is captured by the imaging device 40 (step B01). ).
  • step B05 is distance information acquisition processing performed by the automatic focusing unit 22 of the biological information acquisition apparatus 20, whereas in the second embodiment, the distance measuring device 50 acquires the subject distance.
  • Step B05 Steps B01 and B05 in FIG. 6 can be regarded as a difference in which a module to be processed is changed.
  • the third best mode for carrying out the present invention includes a biometric determination program recorded on a recording medium 70.
  • the recording medium 70 may be a magnetic disk, a semiconductor memory, or other computer-readable recording medium.
  • the information processing apparatus 60 determines that the biological distance and the non-biological distance are the same if the difference between the biological distance and the non-biological distance obtained by the biological information acquisition apparatus 20 is equal to or less than the threshold value. On the other hand, if it is more than the threshold, it is determined that the living body distance and the non-living body distance are different.
  • the information processing apparatus 60 extracts the biological feature amount from the biological image photographed by the biological information acquisition apparatus 20. And it collates with the collation feature-value memorize
  • the third embodiment can be modified to apply the imaging device 40 and the distance measuring device 50 in FIG. 5 instead of the biological information acquisition device 20.
  • the process by the living body determination system 92 in the second embodiment can be executed.
  • FIG. 8C it is assumed that six areas A to F are set as the non-biological area setting.
  • six areas A to F are arranged in the left-right direction of the face area. This is because there is a hair and body in the vertical direction of the face area, and if the non-biological area is arranged in the vertical direction of the face area, the non-biological distance is likely to be the same as the biological distance. .
  • the photograph since the photograph has many horizontally long images, it is also advantageous in that it is easy to detect whether or not the photograph is a photograph by arranging the non-biological region in the horizontal direction.
  • the subject in the living body area (face detection result) thus obtained and the subject in the non-living body area are each automatically focused by the CMOS camera module.
  • the automatic focusing of the subject appearing in the non-biological region is performed by evaluating the focusing degree of the plurality of subjects in a lump as shown in FIG. A method of focusing on a plurality of area blocks on average can be employed.
  • a subject distance (a distance between the CMOS camera module and the subject in the focus determination region) is obtained for each region.
  • the subject distance of the face area which is a living body area and the subject distance of each non-living body area are compared one by one.
  • the subject distance in the face region and the subject distance in the non-biological region have a difference exceeding 20 cm, it is assumed that the difference is a significant distance that cannot occur even if the photograph is tilted or distorted. Comparing the magnitudes of the distances based on FIG. 9A, subject distances different from the subject distances of the face regions are obtained in the five regions A to E.
  • the present invention can be applied to a use in which a person who is not the registrant himself / herself is prevented from impersonating a photograph to be authenticated using an image obtained by photographing the registrant's biometric information.

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Abstract

被認証者に対して特定の動きを求めずに、写真を用いたなりすましを回避すること、また、顔写真の大きさによらず、写真を用いたなりすましを回避することを課題とする。この課題は、撮像部と、生体情報検出部と、非生体領域設定部と、距離取得部と、生体・背景距離比較部とを具備する生体判定システムによって解決することができる。撮像部は、生体を撮影して、生体画像を生成する。生体情報検出部は、生体画像から、生体の判定部位を含む生体領域を検出する。非生体領域設定部は、生体領域を除く領域に、少なくとも一つの非生体領域を設定する。距離取得部は、生体領域に写る被写体と撮像部との間の生体距離と、非生体領域に写る被写体と撮像部との間の非生体距離とを取得する。生体・背景距離比較部は、生体距離と非生体距離とを比較し、生体が実物か否かを判定する。

Description

生体判定システム、生体判定方法および生体判定用プログラム
　本発明は、生体判定システム、生体判定方法および生体判定用プログラムに関し、特に被写体に対して特別な動作を要求することなく、写真を用いたなりすましを防止することができる生体判定システム、生体判定方法および生体判定用プログラムに関する。
　特開２００６－３３０９３６号公報に、顔認証装置の発明が記載されている。この顔認証装置は、特開２００６－３３０９３６号公報の図１に示されているように、保持手段、撮像カメラ、Ａ／Ｄ変換手段、認証手段、生体識別手段、保持手段、判定結果出力手段、音声発生手段とから構成されている。
　このような構成を有する生体判定システムは次のように動作する。すなわち、被認証者が撮影カメラ前に人が立ったことを検知すると、撮影カメラは非認証者の上半身の画像を複数枚撮影する。この際、音声発生手段により瞬きあるいは口の開閉を要求する音声を発することで、非認証者に瞬きあるいは口の開閉の動作を促す。撮影カメラで撮影された各画像のアナログデータはＡ／Ｄ変換手段でＡ／Ｄ変換された後、生体識別手段に取り込まれる。生体識別手段は、連続した２フレームの画像からそれぞれの顔画像を抽出し、さらに抽出した顔画像のフレーム間差分画像を作成し、フレーム間差分画像から目領域及び口領域を推定してそれぞれの領域での変化画素数をカウントする。カウントした変化画素数が閾値を超えている場合には、目や口に動きがあったと判断し、何れか一方のみの動きが判断された場合に被写体が生体であると判定する。この判定結果を用いて、被写体が生体か否かを判定する。
　しかし、特開２００６－３３０９３６号公報の発明には、利便性が低いという問題点がある。その理由は、被認証者は認証に成功するためにシステムが要求する特定の動作を行わなければならないためである。
　特開２００７－１５７１１５号公報に、認証装置の発明が記載されている。この認証装置は、特開２００７－１５７１１５号公報の図１１に示されるように、カメラと被写体までの距離を推定し、距離が所定値以下であれば認証に失敗するように動作する。すなわち、証明写真などを接写する時の距離と、ユーザ本人が自分を撮影するときの距離の違いを判定し、被写体が生体か否かを判定する。
　しかし、特開２００７－１５７１１５号公報の発明には、免許証などの小さい写真を棄却することはできるものの、人の顔と同じサイズの顔写真を棄却することができないという問題点がある。その理由は、証明写真などの顔を撮影する際に、顔写真が実際の顔と大きさが異なることに起因して発生する、その顔写真と、カメラとの撮影距離の違いを利用しているためである。
　特開２００６－０４０１５１号公報に、顔認証装置の発明が記載されている。この顔認証装置は、顔の凹凸を測距手法により取得し、凹凸と判定される距離の差異があった場合に生体と判定し、差異が無い場合に非生体と判定する。ところが、顔の凹凸の場合、凹凸の差異は数ｃｍとなるので、カメラと被写体の距離が離れると、顔の凹凸はカメラと被写体の距離に対して相対的に小さい差異となる。そのため、特開２００６－０４０１５１号公報の発明には、精度の高い測距手法を必要とするという問題点がある。
　特開２００６－３３８０９２号公報に、画像特徴抽出方法の発明が記載されている。この画像特徴抽出方法は、顔画像のパターンを照合するために用いる、顔画像の特徴を抽出するものであり、変動画像生成ステップと、画像特徴量抽出ステップとを含む。変動画像生成ステップは、顔画像に所定の変動を加えた複数の変動画像を生成する。画像特徴量抽出ステップは、生成した各変動画像に基づいて、処理対象の顔画像中の人物と所定の標準人物とを判別するための所定の特徴量を求めることによって、処理対象の顔画像の特徴を抽出する。
　鈴木，細井，櫻井，佐藤，“リングフィルタを用いた高速顔検出処理の開発”，２００３年電子情報通信学会総合大会予稿集，ｐ．２５１には、高速顔検出処理について記載されている。
　本発明の課題は、被認証者に対し動きを求めずに、写真を用いたなりすましを回避できる生体判定システム等を提供することにある。本発明の他の課題は、顔写真の大きさによらず、写真を用いたなりすましを回避できる生体判定システム等を提供することにある。
　本発明の一つ目のアスペクトによる生体判定システムは、撮像部と、生体情報検出部と、非生体領域設定部と、距離取得部と、生体・背景距離比較部とを具備する。撮像部は、生体を撮影して、生体画像を生成する。生体情報検出部は、生体画像から、生体の判定部位を含む生体領域を検出する。非生体領域設定部は、生体領域を除く領域に、少なくとも一つの非生体領域を設定する。距離取得部は、生体領域に写る被写体と撮像部との間の生体距離と、非生体領域に写る被写体と撮像部との間の非生体距離とを取得する。生体・背景距離比較部は、生体距離と非生体距離とを比較し、生体が実物か否かを判定する。
　本発明の二つ目のアスペクトによる生体判定方法は、生成することと、検出することと、設定することと、取得することと、判定することとを具備する。生成することは、生体を撮影して、生体画像を生成する。検出することは、生体画像から、生体の判定部位を含む生体領域を検出する。設定することは、生体領域を除く領域に、少なくとも一つの非生体領域を設定する。取得することは、生体領域に写る被写体と撮像部との間の生体距離と、非生体領域に写る被写体と撮像部との間の非生体距離とを取得する。判定することは、生体距離と非生体距離とを比較して、生体が実物か否かを判定する。
　本発明の三つ目のアスペクトによる生体判定用プログラムは、生体情報検出部と、非生体領域設定部と、取得する部と、生体・背景距離比較部とをコンピュータに実現させる。生体情報検出部は、生体を撮影する撮像部が生成した生体画像から、生体の判定部位を含む生体領域を検出する。非生体領域設定部は、生体領域を除く領域に、少なくとも一つの非生体領域を設定する。取得する部は、所定の距離計測部と通信し、生体領域に写る被写体と撮像部との間の生体距離と、非生体領域に写る被写体と撮像部との間の非生体距離とを取得する。生体・背景距離比較部は、生体距離と非生体距離とを比較し、生体が実物か否かを判定する。
　本発明によれば、被認証者に対して特定の動きを求めずに、写真を用いたなりすましを回避できる生体判定システム等を提供することができる。また、顔写真の大きさによらず、写真を用いたなりすましを回避できる生体判定システム等を提供することができる。
本発明による第１の発明を実施するための最良の形態の構成を示すブロック図 生体領域と非生体領域の例を説明する図 生体距離と非生体距離とが同一の場合について説明する図 生体距離と非生体距離とが異なる場合について説明する図 第１の発明を実施するための最良の形態の動作を説明する流れ図 本発明による第２の発明を実施するための最良の形態の構成を示すブロック図 第２の発明を実施するための最良の形態の動作を説明する流れ図 本発明による第３の発明を実施するための最良の形態の構成を示すプロック図 初期画像の説明図 顔検出結果の説明図 非生体領域設定の説明図 複数の領域を個別に合焦して得られる被写体距離について説明する図 平均的に合焦することにより得られる被写体距離について説明する図 写真なりすまし時の入力画像を説明する図 顔領域の検出処理と非生体領域の設定処理とを行った結果の説明図 複数の領域の被写体距離を計測した結果を示す図 平均的に合焦する距離を計測した結果を示す図
　本発明を実施するための最良の形態の一つについて図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、１つ目の本発明を実施するための最良の形態における生体判定システム９０は、生体情報検出部１１と、非生体領域設定部１２と、生体・背景距離比較部１３と、撮像部２１と、距離取得機能を備えた自動合焦部２２とを有している。第１の実施の形態において、生体情報検出部１１と、非生体領域設定部１２と、生体・背景距離比較部１３とは、プログラム制御により動作する情報処理装置１０に設けられている。一方、撮像部２１と、自動合焦部２２とは、生体を撮影し、生体情報を取得する生体情報取得装置２０に設けられている。情報処理装置１０には、生体情報取得装置２０と、記憶装置３０とが接続されている。
　生体情報取得装置２０は、カメラモジュールを装備することなどで作ることができ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像系と、レンズなどの光学系とを備える撮像部２１と、撮像部２１のピントを被写体に合焦する処理を行う自動合焦部２２とを有している。
　自動合焦部２２は、三角測量による距離計測に基づく方法により合焦を行い、或いは、合焦する距離を変更しながら、撮像系の撮像面で撮影された画像上の合焦判定領域中のコントラストや鮮明度（エッジ強度）などを評価し、最もコントラストまたは鮮明度が高くなる合焦距離に光学系を調整する方法などにより合焦を行う。いずれの方法でも、自動合焦部２２は、カメラの撮像面から被写体までの距離を被写体距離として出力することが可能なものを使用する。被写体距離は、カメラの撮像面から被写体までの距離そのもので与えられる場合もあり、また、その距離を示す情報、例えば、被写体までの距離変化に相関を持つ焦点距離や、光学系に含まれるレンズの位置関係に関するパラメータで与えられる場合もある。それから、自動合焦部２２は、被写体領域の中で、指定された特定の一部の領域に対して合焦処理を行うことが可能なものを使用する。
　記憶装置３０は、生体認証を行う人物の生体情報を保持する生体情報記憶部３１を含む。
　情報処理装置１０は、生体情報検出部１１と、非生体領域設定部１２と、生体・背景距離比較部１３と、特徴抽出部１４と、生体認証部１５とを含む。これらのブロック１１～１５は、それぞれ概略つぎのように機能する。
　生体情報検出部１１は、撮像部２１で撮影された被認証者の画像から生体領域の検出を行う。生体情報として顔を用いる場合、生体情報検出処理としては、上記鈴木，細井，櫻井，佐藤による文献に記載された高速顔検出処理などを用いることができる。生体情報として、目や鼻、口といった顔上の特定の部品や肌紋様、指紋、掌紋などを用いる場合、生体情報検出部１１は、生体情報となる部位のパターンを予めテンプレートとして保持しておき、テンプレートマッチングを行うことにより、判定に用いる生体領域を検出することが可能である。
　非生体領域設定部１２は、生体情報検出部１１により検出された生体領域を含まない領域の中から、非生体領域を設定する。このとき、撮像部２１で撮影された画像の内、生体領域として指定されていない領域全体を設定することができる。若しくは、図２に示されているように、画像上に均等に配置された領域ブロックの内、生体領域と重なっていない領域などを非生体領域として設定することができる。図２の領域ブロックは、画像上にランダム、あるいは画像上の生体情報が撮影されにくい画像上の領域に予め設定されていても良い。設定する領域ブロックの数は、１つ以上である。なお、図２は、生体情報として顔を用いた例である。
　生体情報検出部１１が検出した生体領域と、非生体領域設定部１２が設定した非生体領域は、それぞれ自動合焦部２２に与えられる。自動合焦部２２は、領域ごとに合焦処理を行うことによって、生体距離と、非生体距離とを取得する。生体距離は、カメラの撮像面から生体領域に写っている被写体までの被写体距離であり、非生体距離は、カメラの撮像面から非生体領域に写っている被写体までの被写体距離である。例えば、生体情報として顔を用いる場合、自動合焦部２２は、図２に示すように顔領域を見つけると、生体距離を、顔領域に自動合焦した時の被写体距離として得る。非生体距離ついては、自動合焦部２２は、図２の各非生体領域に対してそれぞれ自動合焦した時の被写体距離を複数取得することも可能である。又は、各非生体領域に対してそれぞれ自動合焦した時の被写体距離の中央値や平均値を１つ取得することも可能である。或いは、全非生体領域が平均的に合焦するように自動合焦した時の被写体距離を１つだけ取得することも可能である。
　生体・背景距離比較部１３は、自動合焦部２２により得られた生体距離と非生体距離とを比較し、生体距離と非生体距離との差が閾値以下であるか否かを判定する。このとき、生体距離と非生体距離との差が閾値以下である場合、生体距離と非生体距離は同一であると判定し、閾値を越える場合、生体距離と非生体距離は異なると判定する。生体距離と非生体距離とが同一の場合、図３Ａのように、生体領域に写る被写体と非生体領域に写る被写体とは同じ平面上に乗っているので、写真などの印刷物であると言える。一方、生体距離と非生体距離とが異なる場合、図３Ｂのように、生体領域に写る被写体と非生体領域に写る被写体とは平面的な位置関係にはないので、少なくとも距離計測の対象となった非生体領域の被写体は、生体と同じ印刷物の上には無いと言える。複数の非生体距離が得られている場合、前述のように各非生体距離の中央値または平均値などの統計値と生体距離とを比較することも可能である。また、複数の非生体距離それぞれと生体距離とを個別に比較し、その比較の結果、非生体距離の内、一定の割合以上が生体距離と異なると判定されれば、非生体領域の被写体は、生体領域の被写体と異なる位置関係にあるとしても良い。このように、複数の非生体領域の被写体に対して個別に合焦をした場合には、その非生体距離が生体距離と異なると判定された領域と、同じと判定された領域との割合を閾値処理することで、生体領域に写っている被写体と、非生体領域に写っている被写体とが、同一平面上にあるか否かを判定することができる。その結果として、被写体が写真上に印刷されたものか否かの判定を行うことができる。
　特徴抽出部１４は、生体情報検出部１１で検出した生体領域から生体認証部１５で認証を行うための特徴量を抽出する。この特徴量は、生体認証部１５にて、例えば特開２００６－３３８０９２号公報記載の顔照合手法を用いた場合、この顔照合手法に必要な照合用生体特徴量を抽出する。
　生体認証部１５は、生体・背景距離比較部１３が生体距離と非生体距離とが異なると判定した場合、生体情報記憶部３１に保存されている登録生体情報と、特徴抽出部１４で抽出された照合用生体特徴量とが同一人物の生体情報に基づくものか否かを判定する。この判定においては、例えば顔認証を行う場合に、生体認証部１５が特開２００６－３３８０９２号公報記載の顔照合手法を実行する。そして、照合スコアを認証結果として出力する、或いは、照合スコアを閾値処理した結果である本人か否かの信号を認証結果として出力する。
　なお、第１の実施の形態では、被写体が写真か否かの判定をした後、生体認証を行うようになっているが、生体認証後に被写体が写真か否かの判定を行っても良い。
　図１の構成図、及び図４のフローチャートを参照して、第１の実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。第１の実施の形態においては、まず、撮像部２１により、被認証者の生体画像を取得する（図４のステップＡ０１）。次に、生体情報検出部１１にて、生体領域を検出する（ステップＡ０２）。生体領域の検出に失敗すると、再度生体画像の取得を試みる（ステップＡ０３：ノー）。生体領域の検出に成功すると（ステップＡ０３：イエス）、非生体領域設定部１２にて、非生体領域を設定する（ステップＡ０４）。検出された生体領域と、設定された非生体領域とを用いて、距離計測部２２にて、それぞれの領域に写る被写体の被写体距離である生体距離、非生体距離とを取得する（ステップＡ０５）。
　生体・背景距離比較部１３にて、生体距離と非生体距離とが同一と判定された場合には（ステップＡ０６：ノー）、処理を終了する。一方、生体・背景距離比較部１３にて、生体距離と非生体距離とが異なると判定された場合には（ステップＡ０６：イエス）、特徴抽出部１４にて、照合用特徴を抽出する（ステップＡ０７）。続いて、抽出した照合用特徴と、生体情報記憶部３１に記憶されている登録生体情報とを照合し（ステップＡ０８）、照合スコアを得る。照合スコアが、本人認証用の閾値と比べて、本人であると判定される大きさであれば（ステップＡ０９：イエス）、生体認証部１５は、本人という判定結果を出力して処理を終了する（ステップＡ１０）。一方、照合スコアが、本人認証用の閾値と比べて、本人ではないと判定される大きさであれば（ステップＡ０９：ノー）、生体認証部１５は、他人という判定結果を出力して処理を終了する（ステップＡ１１）。
　第１の実施の形態の効果について説明する。第１の実施の形態では、生体情報が取得された被認証者と撮像部２１との距離や、その被認証者の周囲の領域と撮像部２１との距離を用いて、写真によるなりすましを判定できるため、被認証者に対し特定の行動を求めることなく、写真を用いたなりすましを検知できる。また、第１の実施の形態では、実物や小さな写真を撮影する時に、実物と撮像部２１との距離が、小さな写真と撮像部との距離と相違することを用いないで、写真なりすましを判定するようにしているため、顔写真のサイズによらず写真を用いたなりすましを検知できる。さらに、生体情報取得装置２０として想定されるカメラモジュールに付属する自動合焦部２２によって生体距離と非生体距離とを取得できるため、カメラモジュール以外のセンサなどを必要としない簡単な構成で、写真を用いたなりすましを検知できる。それから、生体距離と非生体距離とは、１０センチメートル程度以上離れているのが一般的なので、第１の実施の形態においては、顔の凹凸を判別可能なセンチメートル・オーダーレベルの高い測距精度に因らなくても、写真を用いたなりすましを検知できる。
　次に、本発明を実施するための最良の形態の別の一つについて図面を参照して詳細に説明する。図５を参照すると、２つ目の本発明を実施するための最良の形態における生体判定システム９２は、第１の実施の形態における生体判定システム９０に比べ、生体情報取得装置２０が、撮像機４０と距離測定器５０とに置き換わっている点で異なる。情報処理装置１０と、記憶装置３０とは、図１と共通である。
　以下では、主に、第１の実施の形態と異なる点について述べる。撮像機４０は、被認証者の生体画像を撮影する。生体情報検出部１１は、生体画像中から生体領域を検出する。また、非生体領域設定部１２は、生体領域と異なる領域の中から、非生体領域を設定する。生体領域と非生体領域とは、距離測定器５０にデータ送信される。この際、生体領域と非生体領域とは、入力生体画像中の位置の情報であっても良いし、入力生体画像中の領域の位置から推定される撮像機４０に対する相対位置や向きなどの情報であっても良い。すなわち、距離測定器５０が、距離を計測すべき対象物の方向を知ることができるような情報であれば何でも良い。
　距離測定器５０は、離れた場所から被写体と、撮像機４０との距離を計測できるものであり、ステレオカメラや赤外線距離センサ、超音波距離センサなどを適用できる。距離測定器５０は、生体領域に写る被写体と撮像機４０との距離である生体距離と、非生体領域に写る被写体と撮像機４０との距離である非生体距離とを取得する。距離測定器５で得られた生体距離と非生体距離とは、生体・背景距離比較部１３にデータ送信され、以降、第１の実施の形態と同様の処理が行われる。
　図５の構成図、及び図６のフローチャートを参照して、第２の実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。図６のフローチャートは、第１の実施の形態におけるフローチャートである図４と比較すると、ステップＡ０１，Ａ０５が、それぞれステップＢ０１，Ｂ０５に置き換えられている点のみが異なり、処理内容は実質的に同一である。図４のステップＡ０１は、生体情報取得装置２０の撮像部２１で生体画像を撮影しているのに対し、第２の実施の形態では、撮像機４０で生体画像を撮影している（ステップＢ０１）。また、図４のステップＡ０５は、生体情報取得装置２０の自動合焦部２２で行われる距離情報取得処理であるのに対し、第２の実施の形態では、距離測定器５０で被写体距離を取得している（ステップＢ０５）。図６のステップＢ０１，Ｂ０５は、処理するモジュールが変更されただけの相違と捉えることができる。
　次に、本発明を実施するための最良の形態の更に別の一つについて図面を参照して詳細に説明する。図７を参照すると、３つ目の本発明を実施するための最良の形態は、記録媒体７０に記録された生体判定用プログラムを備える。この記録媒体７０は、磁気ディスク、半導体メモリであってもよく、その他のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。
　生体判定用プログラムは、記録媒体７０から情報処理装置６０に読み込まれ、情報処理装置６０の動作を制御する。生体判定用プログラムの制御により、情報処理装置６０には、生体情報検出部１１と、非生体領域設定部１２と、生体・背景距離比較部１３とが実現される。生体判定用プログラムは、さらに、認証に必要となる特徴抽出部１４と、生体認証部１５とを実現するプログラムを含むものであってもよい。第３の実施の形態では、含むものとして説明する。生体判定用プログラムは、情報処理装置６０において、第１の実施の形態における情報処理装置１０による処理と同一の処理を実行する。
　生体情報取得装置２０が被認証者の生体画像を撮影すると、情報処理装置６０は、生体画像から生体領域を検出し、また、非生体領域を設定する。そして、データ送信を行うことにより、生体情報取得装置２０に生体領域と非生体領域とを通知する。
　生体情報取得装置２０は、生体領域に写っている被写体の被写体距離である生体距離と、非生体領域に写っている被写体の被写体距離である非生体距離とを取得する。
　情報処理装置６０は、生体情報取得装置２０で得られた生体距離と非生体距離との差分が閾値以下であれば、生体距離と非生体距離は同一であると判定する。一方、閾値以上であれば、生体距離と非生体距離とは異なると判定する。
　生体距離と非生体距離とが異なる場合には、情報処理装置６０は、生体情報取得装置２０で撮影された生体画像から生体特徴量を抽出する。そして、記憶装置３０に記憶されている照合特徴量と照合を行い、本人との類似度を意味する照合スコアを得る。この照合スコアが本人か否かを判定するための照合閾値よりも本人らしい値であれば、情報処理装置６０は、本人という認証結果を返す。照合閾値よりも本人らしくない値であれば、情報処理装置６０は、他人という認証結果を返す。生体距離と非生体距離とが同一の場合には、被認証者は写真などの印刷物であると想定されるため、生体認証を行わずに処理を終了する。
　なお、第３の実施の形態を変形し、生体情報取得装置２０の代わりに、図５の撮像機４０と、距離測定器５０とを適用することもできる。この場合には、第２の実施の形態における生体判定システム９２による処理を実行できる。
　［実施例］
　具体的な実施例を用いて本発明について説明する。本実施例は、第１の実施の形態に対応するものである。本実施例は、ドアの鍵の開閉を顔認証で行うために、第１の実施の形態を利用することを想定したものである。情報処理装置１０として小型ＣＰＵを適用する。生体情報取得装置２０の撮像部２１として、自動合焦機能付きのＣＭＯＳカメラモジュールを適用し、生体情報取得装置２０の自動合焦部２２として、ＣＭＯＳカメラモジュールに含まれる自動合焦機能を適用する。記憶装置３０としてＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ）を適用する。
　小型ＣＰＵは、生体情報として顔の容貌を扱う生体判定用プログラムの制御により、生体情報検出部と、非生体領域設定部と、生体・背景距離比較部と、特徴抽出部と、生体認証部ととして機能する。ＨＤＤにある生体情報記憶部には、ドアの鍵を開閉することのできる人物の顔情報が登録されている。
　ドアの鍵の開閉を行う人物（被認証者）が、本実施例の生体判定システムにより判定を受ける場合、被認証者は、ＣＭＯＳカメラモジュールに対して適切な距離で撮影を受ける。撮影の結果、生体判定システムに、図８Ａのような初期画像が生体画像として入力されたとする。なお、図８Ａの初期画像は、カメラの焦点があっていないことを想定したぼやけた画像である。この入力初期画像に対し、本実施例では、顔検出を行う。顔検出に失敗した場合には、引き続き入力される画像に対し、再度顔検出を試みる。この処理を顔検出に成功するまで繰り返す。
　顔検出に成功し、図８Ｂのような顔検出結果が得られたとする。顔検出結果が得られると、続いて非生体領域を設定する。図８Ｃのように、非生体領域設定として、６つの領域Ａ～Ｆを設定したとする。なお、本実施例では、６つの領域Ａ～Ｆを顔領域の左右方向に配置している。これは、顔領域の上下方向には、髪や体があるため、顔領域の上下方向に非生体領域を配置すると、非生体距離が、生体距離と同一になる可能性が高くなるためである。また、写真は横長の画像が多いため、非生体領域を横方向へ配置することにより、写真であるか否かの検知が容易になるという利点にもよる。
　このようにして得られた生体領域（顔検出結果）に写る被写体と、非生体領域に写る被写体とについて、それぞれＣＭＯＳカメラモジュールで自動合焦を行う。非生体領域に写る被写体の自動合焦は、図９Ａのように、複数の領域を個別に合焦する方法や、図９Ｂのように、複数の被写体の合焦度合いを一括で評価し、一度に複数の領域ブロックで平均的に合焦する方法を採用できる。
　複数の被写体を個別に合焦する場合について詳述すると、図９Ａのように、領域ごとに被写体距離（ＣＭＯＳカメラモジュールと合焦判定領域内の被写体との距離）が得られる。図９Ａにおいて、生体領域である顔領域の被写体距離と各非生体領域の被写体距離とを一つずつ比較する。ここでは、顔領域の被写体距離と非生体領域の被写体距離とが２０ｃｍを超える差を持つ場合、写真を傾けたり、ゆがめたりしても生じ得ない、有意な距離の差であると仮定する。図９Ａに基づいて、距離の大小を比較すると、５つの領域Ａ～Ｅにおいて顔領域の被写体距離と異なる被写体距離が得られている。ここで、生体か非生体かの判定基準を、距離の異なる領域が半数以上であることとする。図９Ａでは、３領域以上が異なっているため、入力画像に写っている生体領域の被写体は、実物の生体（この場合は顔）であると判定する。その結果、引き続いて顔認証を行い、本人であるか否かを認証し、本人であれば、ドアの鍵を開錠し、本人と認証されなければ、ドアの鍵を開錠しない。
　次に、本実施例の生体判定システムに対し、第三者が写真を用いてなりすましを試みた場合の処理について述べる。第三者が、実物の顔とほぼ同じサイズの顔写真をＣＭＯＳカメラモジュールに翳したところ、図１０Ａのような画像が入力されたとする。このような入力画像に対し、顔領域の検出処理と非生体領域の設定処理とを行い、図１０Ｂのような結果が得られたとする。図１０Ｂでは、写真の顔部分に対して顔領域が検出され、その顔領域の周囲に、６つの非生体領域Ａ～Ｆが設定されている。
　図１１Ａは、この顔領域の被写体距離を求め、かつ、６つの非生体領域Ａ～Ｆの被写体距離を計測した結果である。顔領域の被写体距離と、非生体領域の被写体距離とが２０ｃｍを超える差を持つ場合、写真を傾けたり、ゆがめたりしても生じ得ない、有意な距離の差であると仮定する。この仮定のもとで、顔領域の被写体距離と非生体領域の被写体距離とをそれぞれ比較する。すると、４つの領域Ｂ～Ｅの被写体距離が、顔領域の被写体距離と２０ｃｍの範囲内にあるため、４つの領域Ｂ～Ｅは、有意な距離の差が無いと言える。非生体領域の半数以上の４つの非生体領域において有意な距離の差が無いため、生体判定システムは、入力画像に写っている生体領域の顔は、実物の顔ではないと判定し、処理を終了する。
　以上説明したように、入力された生体情報が実物から得られた生体情報か否かを判定することができる。しかも、顔写真の大きさによらず、また、被認証者に特別な動作を要求することなく、写真を用いたなりすましを判定することが可能となる。
　また、図１１Ａでは、非生体領域の被写体距離を一つ一つ、生体領域の被写体距離と比較したが、非生体領域の被写体距離の中央値を利用したり、具体的に距離が求まっている場合には、平均値を用いるなど、統計値を利用しても良い。さらに、図１１Ａでは、各非生体領域から個別に被写体距離を計測したが、全ての非生体領域において平均的に合焦する距離を計測するようにしても良い。この場合には、図１１Ｂのように、非生体領域の被写体距離は１つだけ得られるので、この１つの非生体距離と、生体距離とを比較し、実物か否かの判定を行う。
　本発明は、登録者本人では無い人物が、登録者の生体情報を撮影した画像を用いて認証を受けようとする写真なりすましを防御するといった用途に適用できる。
　以上、実施の形態や実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の範囲内において、当業者が適宜、様々な変形又は変更を加えることが可能である。
　この出願は、２００８年３月３日に出願された特許出願番号２００８－０５２３７７号の日本特許出願に基づいている。本願は、この基礎出願により生じた優先権の利益を享受しており、この基礎出願における開示の内容の全てを、引用により、そっくりそのままここに取り込んでいる。

Claims (15)

  1. 　生体を撮影して、生体画像を生成する撮像手段と、
    　前記生体画像から、前記生体の判定部位を含む生体領域を検出する生体情報検出手段と、
    　前記生体領域を除く領域に、少なくとも一つの非生体領域を設定する非生体領域設定手段と、
    　前記生体領域に写る被写体と前記撮像手段との間の生体距離と、前記非生体領域に写る被写体と前記撮像手段との間の非生体距離とを取得する距離取得手段と、
    　前記生体距離と前記非生体距離とを比較し、前記生体が実物か否かを判定する生体・背景距離比較手段とを具備する
    　生体判定システム。
  2. 　前記生体・背景距離比較手段は、
    　前記生体距離と前記非生体距離との差が、所定の閾値以下の場合に、前記生体が実物ではないと判定する
    　請求の範囲１記載の生体判定システム。
  3. 　前記生体・背景距離比較手段は、
    　前記生体距離と前記非生体距離との差が、前記閾値を超える場合に、前記生体が実物であると判定する
    　請求の範囲２記載の生体判定システム。
  4. 　前記生体・背景距離比較手段は、
    　前記閾値を、前記撮像手段に翳せる大きさの印刷物または表示画像を傾けた時に生じる奥行きの長さを超える値とする
    　請求の範囲２又は３記載の生体判定システム。
  5. 　前記非生体領域設定手段は、
    　前記少なくとも一つの非生体領域を、前記生体領域を除く領域中に分布する複数の部分領域として、設定を行う
    　請求の範囲２～４いずれか１つに記載の生体判定システム。
  6. 　前記非生体領域設定手段は、
    　前記複数の部分領域を、前記生体領域の被写体距離と同じ被写体距離となる領域を避けた領域中に分布するものとする
    　請求の範囲５記載の生体判定システム。
  7. 　前記非生体領域設定手段は、
    　前記同じ被写体距離となる領域を、前記生体領域の上下方向に位置する領域とし、前記複数の部分領域を、前記生体領域の左右方向に位置する領域に分布するものとして、設定を行う
    　請求の範囲６記載の生体判定システム。
  8. 　前記非生体領域設定手段は、
    　前記少なくとも一つの非生体領域を、前記生体領域を除く全ての領域として、設定を行う
    　請求の範囲２～４いずれか１つに記載の生体判定システム。
  9. 　前記生体・背景距離比較手段は、
    　複数の非生体領域に対応する複数の非生体距離について所定の統計値を求め、前記生体距離と前記所定の統計値とを比較する
    　請求の範囲５～７いずれか１つに記載の生体判定システム。
  10. 　前記距離取得手段は、
    　前記非生体距離として、複数の非生体領域に写るそれぞれの被写体が、平均的に合焦する被写体距離を取得する
    　請求の範囲５～７いずれか１つに記載の生体判定システム。
  11. 　生体を撮影して、生体画像を生成することと、
    　前記生体画像から、前記生体の判定部位を含む生体領域を検出することと、
    　前記生体領域を除く領域に、少なくとも一つの非生体領域を設定することと、
    　前記生体領域に写る被写体と前記撮像手段との間の生体距離と、前記非生体領域に写る被写体と前記撮像手段との間の非生体距離とを取得することと、
    　前記生体距離と前記非生体距離とを比較して、前記生体が実物か否かを判定することとを具備する
    　生体判定方法。
  12. 　前記判定することは、
    　前記生体距離と前記非生体距離との差が、所定の閾値以下の場合に、前記生体が実物ではない旨の判定を行うことを含む
    　請求の範囲１１記載の生体判定方法。
  13. 　前記判定することは、
    　前記生体距離と前記非生体距離との差が、前記閾値を超える場合に、前記生体が実物である旨の判定を行うことを含む
    　請求の範囲１２記載の生体判定方法。
  14. 　前記判定することは、
    　前記閾値を、前記撮像手段に翳せる大きさの印刷物または表示画像を傾けた時に生じる奥行きの長さを超える値とする
    　請求の範囲１２又は１３記載の生体判定方法。
  15. 　生体を撮影する撮像手段が生成した生体画像から、前記生体の判定部位を含む生体領域を検出する生体情報検出手段と、
    　前記生体領域を除く領域に、少なくとも一つの非生体領域を設定する非生体領域設定手段と、
    　所定の距離計測手段と通信し、前記生体領域に写る被写体と前記撮像手段との間の生体距離と、前記非生体領域に写る被写体と前記撮像手段との間の非生体距離とを取得する手段と、
    　前記生体距離と前記非生体距離とを比較し、前記生体が実物か否かを判定する生体・背景距離比較手段とをコンピュータに実現させるための
    　生体判定用プログラム。
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