(57)【要約】      （修正有）【課題】人間の意志により変えられない生体的特徴に基づく男女識別方法である。【解決手段】人物が衣服を着用した場合に露出している髪や髪以外の顔部分の近赤外線光を照射したときの階調値と分布状態を測定してこれらに対して統計処理などを施しその結果の値をもとに男女の判定を行う。また、この方法で識別不能な場合は目の周りのアイシャドウ、アイライン、マスカラ、眉自体とその周辺の眉墨、頬の頬紅、口に塗られた口紅、顔の肌の色、頬からあご及び鼻の下のひげによる黒みがかった肌の色やひげ自体の色と前述の各部の階調値による方法を組み合わせることで男女識別を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外線光を人間の髪に照射しその反射光の強度を利用することを特徴とする男女識別方法。
【請求項２】
人間の顔の一部分の近赤外光線照射に対する反射光の強度に基づいて請求項１の方法と組み合わせて男女識別を行うことを特徴とする男女識別方法。
【請求項３】
頭上から撮影した体全体の輪郭の画素数に基づいて請求項１と請求項２の方法を組み合わせて男女識別を行うことを特徴とする男女識別方法。
【請求項４】
人間の髪を含む顔の各部分に階調値抽出用テンプレートかけて、その抽出部分の反射光に統計処理を施し男女識別を行う請求項１、２記載の男女識別方法。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３記載の方法に基づいて３通りの方法を組み合わせ、その中の２通りの方法の結果が一致する場合を男女認識結果とする男女識別方法。
【請求項６】
人間の目の周りのアイシャドウ、アイライン、マスカラ、眉自体とその周辺の眉墨、頻の頬紅、口に塗られた口紅、顔の肌の色、確からあごおよび鼻の下のひげによる黒みがかった肌の色やひげ自体の色と、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４記載の方法を組み合わせて行う男女識別方法。
【請求項７】
顔の輪郭に沿って長方形に切り出しこの長方形内の複数の階調値範囲の画素数比をに基づいて請求項１または請求項３の方法と組み合わせて男女識別を行うことを特徴とする男女識別方法。
【請求項８】
髪部分に近赤外線の波長を可変させてその波長に対応した反射強度を利用して男女識別を行うようにした男女識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、人間の男女を識別するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来より、種々の分野で人間の男女を識別するための方法が提案されてきている。例えば、特開２００１−２・１８０２０号公報には、カメラで撮った写真に写っている人間の外観に基づいて男女識別を行い、その男女識別結果に基づいて被写体人物の見栄えを良くするための画像データ処理を行うようにした画像処理方法が開示されている。【０００３】  また、特開平１０−２９３８３７号公報には、各種のホールや店頭などのエントランスに男女識別システムを設置しておき、来客の男女別人数を計数してマーケッテイングの資料を取得するためのシステムが開示されている。特開平８−２４９４４４号公報では男女の属性を反映する服装の相違を利用することで男女識別を行うことを提案している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００４】  従来の男女識別方法は、人物をテレビカメラ又はデジタルカメラ等によって撮影し、これにより得られた画像データから人物に関する部分のうち、着目した部分、例えば、顔、手、靴、持物等を抽出し、その内容を分析することによって男女識別を行っている。具体的には、髪の毛の量の重心位置、腕組み時間、バックの大きさ、ポケットに手を入れている時間の長さ、顔の化粧状態、口紅の使用の有無等をその判定基準として用いている。
【０００５】  また男女の服装によるシルエットと歩き方による足圧の相違を組み合わせることで男女識別が可能なことを示した研究例もある。このように、従来の男女識別方法は、被判別人物の外観やしぐさ等の人間の意志で変えることのできる特徴に基づくものであるために、識別が不確実となる恐れがある。音声データに基づいて男女識別を行う方法も公知であるが、この場合にも声色を使う等の手段により判別が不確実なものとなってしまうほか、音声データを用いるには被判別人物に発声を強要しなければならず、利用範囲が著しく制限を受けるという不具合を有している。
【０００６】  本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる男女識別方法を提供することにある。
【０００７】  さらに本発明の他の目的は、人体に備わった生体的特徴を利用した確実な男女識別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、人間の意志で変えることのできない生体的特徴を利用したもので、具体的には人間の頭部の髪に男女差があることを利用したものである。女性は女性ホルモンのエストロゲンが分泌されるので女性の髪は男性より髪の太さが太い傾向があり、その上髪の色が男性よりも茶色よりである。そのため近赤外線光を照射すると髪部からの反射光は男性よりも強い。その結果、近赤外線画像では女性の髪の反射率が大きくなり、画像化すると階調値が男性よりも高くなることを利用して男女識別を行う。
【０００９】  本発明は前述したことから女性の髪は近赤外線光を多く反射する（吸光度が小さい。階調値が高いことと等価）ので、近赤外線を照射しグレースケール画像を得ると女性の髪部分の階調値が男性よりも高くなるという傾向を有している、という知見に基づいてなされたものである。この場合衣服に覆われていない露出部分でこの特徴が現れるので、髪の近赤外線画像の状態により男女の識別を行うことは好都合である。
【００１０】  本発明者は、この知見を確認すべく先ず近赤外線照射による男性と女性の髪部分の反射状態を定量的に調べた。最初に図１に示すように頭上にカメラを設置してレンズ前面に近赤外線フィルタを貼り付けて髪を撮影してグレースケールで画像化しその相違を測定した。その結果、女性の髪部平均階調値は男性よりも高階調値となっている。
【００１１】  また、図１で頭上から撮影した近赤外線画像中の体全体の輪郭画素数は、一般的に図２に示すように男性の方が高身長の傾向を有するので、男性の方が大きくなる。
【００１２】  上述した髪部平均階調値と体全体の輪郭画素数を用いて男女各々４０人に対して男女識別した結果、高識別率を得ることが可能であることが確認できた。
【００１３】  次に同一年齢の男性７人、女性７人の髪を採取し、これらをレーザー顕微鏡で観測した結果の一部を図３に、同様に近赤外線分光器で波長７００〜１１００ｎｍの範囲の反射率を測定した結果を図４に示す。この両者から女性の反射率（階調値）は男性よりも高い傾向を示すことが確認された。また、女性の髪は女性ホルモンのエストロゲンが髪の成長を促す性質を持つため、男性よりも太くなることが観測された。さらに、キューティクルは女性の方が男性よりも荒いことも観測された。この結果、光が男性よりも多く表面で乱反射されて髪が高階調値（茶系統）となると考えられる。これらの結果をまとめたものを図５に示す。
【００１４】  図６に波長１１００〜１１７５ｎｍの近赤外線光を照射して吸光度特性を測定した結果を示す。これらから、男性・女性、黒髪・茶髪にかかわらず特性に差異があることがわかる。これらの一部のデータを二次微分した結果を図７に示す。この図７から、前述した４者の相違が現れていることがわかる。以上のことから髪に近赤外線光を照射してこの分布状態の差異を判別することで男女識別が可能であることが確認できた。
【００１５】  さらに、顔全体の階調値を使用しても識別が可能である。髪を含む顔の輪郭全体を切り取り、この部分の階調値を使用することで男女識別ができる。女性は髪の階調値と頬の階調値が男性よりも高い傾向があるので、このことを利用して男女識別が可能である。
【００１６】  一つの特徴量を用いるだけであると何らかの理由で識別を誤る可能性がある。そこで、信頼性を強化するために次の１〜６の特徴量を３種組み合わせて数種の組み合わせをつくり、これに統計的な判別（例えばマハラノビス距離）を行い、その中の２種以上の結果が一致した場合を識別結果とすることが好ましい。
１．髪部の階調値
２．頭上から撮影した体の輪郭画素数
３．頭上から撮影した髪部画素数
４．髪部を除く顔部分階調値
５．髪部の階調値／髪部を除く顔部分階調値
６．髪を含む顔全体を長方形に切り取った部分の平均階調値
【００１７】  本発明は髪の階調値の男女差という人間の意志により変えることのできない生体的特徴に基づいており、従来方法に比べてより確実な男女識別手法を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によれば、以下に記載される効果を奏する。
人物の意志により変えることのできる服装、髪型、化粧、歩き方、などの外見や、声に無関係に生体的特徴により男女識別ができる。生休的特徴のみを使用した場合は人種に無関係に男女識別ができる。人物に非接触で男女識別できる。周囲階調値に影響されずに男女識別できる。眼鏡使用の有無にかかわず男女識別できる。各特徴の組み合わせによる識別を行うことで信頼性の高い男女識別ができる。生体的特徴で識別を決定できない人物も、顔の各部の色情報を併用することで男女識別できる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】  以上のように、本発明による男女識別方法は、人物の意志により変えることのできる服装、髪型、化粧、歩き方、などの外見や、声に無関係に生体的特徴により男女識別ができるので、より精度の高い男女識別システムの構築に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。図２０には、本発明による男女識別装置の一実施例が示されている。図２０に示される男女識別装置１は、図示しない建物の入口に設置され、当該建物に人構する人物Ｐが男性または女性のいずれであるかを識別し、その識別結果に応じ入構しようとする人物Ｐに対して表示と入構のためのドア開閉を行う構成となっている。【００２１】  男女識別装置１は、入構しようとする人物Ｐの顔を少なくとも撮影することができるように入口に設置された近赤外線画像用カメラ２Ａと可視画像用カメラ２Ｂを有している。カメラ２Ａからの撮像信号ＶＤＡは、画像データ処理装置３に送られここで後述するようにして男女を識別するための処理に付されると共に、モニタ装置４にも送られ、モニタ装置４によって入口の状況を例えば別の場所（警備室）で把握できるようになっている。【００２２】  符号５で示されるのは、人物Ｐに対して表示を行うための液晶表示装置から成る表示器である。符号６で示されるのは、近赤外線発光および受光装置である。この装置は近赤外線画像用のカメラ２Ａを使用した手段以外の男女識別を実現するためのものである。【００２３】  符号７で示されるのは人物が入構することを希望する場合に乗ることを義務付けられた圧力センサからなる人物認識装置７である。入構しようとする人物はここに立ち決められた部分を見つめる必要がある。この決められた部分には前出の近赤外線画像用カメラ２Ａと可視画像用カメラ２Ｂが据付けられている。画像データ処理装置３は、マイクロコンピュータシステムとして構成されており、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３Ａ、メモリ３Ｂ及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３Ｃがバス３Ｄによって接続されて成る公知の構成のものである。中央演算処理装置（ＣＰＵ）３Ａ内のメモリ３Ｂには、後述する男女識別機能を有する画像データ処理プログラムが格納されており、カメラ２Ａからの映像信号ＶＤＡはこの画像データ処理プログラムに従って処理される。【００２４】  図２１Ａ及び図２１Ｂは、メモリ３Ｅに格納されている画像データ処理プログラムを示すフローチャートである。画像データ処理プログラム１０は人物認識装置７が人物を認識するごとに実行される。画像データ処理プログラム１０の実行が開始されると、ステップ１１で入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３Ｃが撮像信号ＶＤＡにより近赤外線人物画像取り込み処理が実行される。次にステップ１２において、ステップ１１で取り込まれたデータに基づき人物Ｐの顔画像を抽出するための近赤外線顔画像抽出処理が実行される。【００２５】  次のステップ１３では、ステップ１２で抽出された近赤外線顔画像に基づいて、メガネを着用していないと判定された場合はステップ１３の判別結果はＮＯとなり、ステップ１５に入る。ＹＥＳの場合のステップ１４ではメガネを除去した顔画像を作成する。ステップ１５では、人物Ｐの髪と顔を分離して抽出する。ステップ１６、１７では、ステップ１５で抽出した髪と顔部分のそれぞれの平均階調値を求め、次のステップ１８でこれら顔部平均階調値と髪部平均階調値との比（以下顔平均値／髪平均値と記す）を算出する。ステップ１９では、ステップ１７、１８で算出した値を２次元平面上に展開する処理が行われる。【００２６】  次のステップ２０では、予め求めてあるマハラノビス距離による判別手段を適用して２種類（すなわち男女）に分類するための曲線を利用して男女を決定して分類結果（ａ）を得る。ステップ２１では顔平均値／髪平均値を予め求めてある男女分類の基準値と比較して男女を決定し分類結果（ｂ）を得る。ステップ２２では、ステップ１７で算出した髪平均階調値を予め求めてある男女分類基準値と比較して男女分類（ｃ）を行う。【００２７】  入力された被識別対象である人物Ｐの近赤外線顔画像に対して、この時点までに分類された（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３つの男女分類結果をステップ２３で集め、次のステップ２４で３つの分類（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果中２つ以上が一致したか否かにより男女識別を行い、ここで一致した結果が男女識別結果としてステップ２５で出力される。ステップ２４での決定結果が男であると、ステップ２５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップ２６に入ってメッセージ「入構できません」を表示器５によって表示する処理が実行されドアを開けるための制御信号ＣＤＯがドア制御装置８Ａに送られずドア８Ｂは閉じたままで、画像データ処理プログラム１０の実行が終了する。【００２８】  一方、ステップ２４での決定結果が女であると、ステップ２５の判別結果はＮＯとなり、ステップ２７に入ってメッセージ「入構できます」を表示器５によって表示する処理が実行さて制御信号ＣＤＯがドア制御装置８Ａに送られドア８Ｂが開き、画像データ処理プログラム１０の実行が終了する。男女識別装置１は以上のように構成されているので、入構しようとする人物Ｐが人物認識装置上に立つと、男女識別装置１が上述の如く動作し、入構しようとする人物Ｐが男性か女性かを識別し、その結果によって男性ならばドアを開けず入構出来ない旨を案内し、女性ならば入構を案内しドアを開ける。なお、表示器５に代えて、又はこれに加えて、音声での案内としてもよい。【００２９】  その外近赤外線画像撮影用カメラ２Ａとを使用する以外に近赤外線送受光装置６を使用して男女識別を行うこともできる。この場合は、図２０の送受光装置６Ａに髪部分を近づけるように指示書を提示する、あるいは髪部分に近接するように送受光装置６Ａを設置して髪に近赤外線の波長を変えて（例えば７００〜２０００ｎｍ）照射し、各波長に対応した反射光を得てこれを送受光装置６Ａで電気信号に変換するか、または光ファイバー６Ｂにより画像データ処理装置内の送受光制御３Ｅに送りインターフェイス３Ｃを介してＣＰＵとメモリに取り込み図２２の処理を行うことで男女識別が可能である。【００３０】  図２２のステップ３１では髪部分に近赤外線光を照射しその反射光を取り込む。この処理が終わるとステップ３２で吸光度あるいは階調値を求め、ステップ３３で近赤外線光の波長を変えて、ステップ３４で波長が２０００ｎｍまで変化させたかをチェックし、そうでなければステップス３２に戻り２０００ｍまで繰り返す。この場合の波長範囲は設置条件等により変更される場合がある。【００３１】  顔全体の輪郭に沿った長方形内の階調値の持つ画素数比を使用して簡易的に男女識別を行う実施例について説明する。図２３に示すステップ４１で顔全体の輪郭に沿った長方形で顔部分を抽出して、ステップ４２で長方形内の階調値１００〜２００の画素数を算出する。ステップ４３で顔全体の画素数を算出し、ステップ４２で算出した階調値範囲１００〜２００の画素数を顔全体の画素数で割り正規化する。次のステップ４４で男女分類の基準値と比較して男女に分類する。この後は図２１Ａの２５に行く。この場合の階調値範囲は設置条件等により変更される場合がある。【００３２】  なお、上記実施例では、男女識別装置１が、男女を識別しその識別結果によって入構の可否の案内とドアの開閉を行う無人案内装置として働くように構成されているが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例えば、ステップ２６を「２階へどうぞ」、２７を「３階へどうぞ」とすれば、男性を２階に、女性を３階に導くようにするようにすることができる。又は、決定結果が男性の場合にのみ鳴動するブザー９を表示器５の代わりに設け、例えば女性更衣室あるいは公衆トイレの女性用入口扉の開閉に適用すれば、男性の侵入を阻止するための警備装置として働かせることができる。【００３３】  また、この実施例では、人物Ｐの髪部および顔部の階調値に基づいて男女識別を行う構成としたが、これらに加えて、目の周りのアイシャドウ、アイライン、マスカラ、眉自体とその周辺の眉墨、頬の頬紅、口に塗られた口紅、顔の肌の色、頼からあご及び鼻の下のひげによる黒みがかった肌の色やひげ自体の色等による男女識別方法を組み合わせることで男女識別の精度をより一層高くすることができる。【００３４】  このほかの応用例としては以下のものを挙げることができる。デパート、各種ショッビングセンター、店舗、及びアミューズメント施設の入店・入場者数および商品展示棚の商品を手に取り興味を示した男女別統計を自動的に取る構成とすることにより、この統計結果をもとに販売方法や施設の改善を行うことができる。また、個人認証に本発明の男女識別を併用すれば、セキュリティ・システムをより強固にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は人物を頭上から撮影する概念を示す図である。
【図２】は男女の平均身長の傾向を示す図である。
【図３】は髪をレーザー顕微鏡で拡大した図である。
【図４】は髪に近赤外線光の波長を可変して反射率を測定した図である。
【図５】は男女の髪の生体的相違を示した図である。
【図６】は近赤外線光の波長を可変して吸光度を測定した図である。
【図７】は吸光度を測定した特性を２次微分した図である。
【図２０】は本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２１Ａ】は図２０図の画像処理装置において実行される画像データ処理プログラムを示す一部フローチャである。
【図２１Ｂ】は図２０の画像処理装置において実行される画像データ処理プログラムを示す一部フローチャである。
【図２２】は近赤外線光の波長を変化させる画像データ処理プログラムを示す一部フローチャである。
【図２３】は顔全体を長方形で切り取りこの中の平均階調値を利用する画像データ処理プログラムを示す一部フローチャである
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
2010069279.tif 000012
【図２２】
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【図２３】
2010069279.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月23日(2008.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、人間の男女を識別するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来より、種々の分野で人間の男女を識別するための方法が提案されてきている。例えば、特開２００１−２・１８０２０号公報には、カメラで撮った写真に写っている人間の外観に基づいて男女識別を行い、その男女識別結果に基づいて被写体人物の見栄えを良くするための画像データ処理を行うようにした画像処理方法が開示されている。【０００３】  また、特開平１０−２９３８３７号公報には、各種のホールや店頭などのエントランスに男女識別システムを設置しておき、来客の男女別人数を計数してマーケッティングの資料を取得するためのシステムが開示されている。特開平８−２４９４４４号公報では男女の属性を反映する服装の相違を利用することで男女識別を行うことを提案している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００４】  従来の男女識別方法は、人物をテレビカメラ又はデジタルカメラ等によって撮影し、これにより得られた画像データから人物に関する部分のうち、着目した部分、例えば、顔、手、靴、持物等を抽出し、その内容を分析することによって男女識別を行っている。具体的には、髪の毛の量の重心位置、腕組み時間、バックの大きさ、ポケットに手を入れている時間の長さ、顔の化粧状態、口紅の使用の有無等をその判定基準として用いている。
【０００５】  また男女の服装によるシルエットと歩き方による足圧の相違を組み合わせることで男女識別が可能なことを示した研究例もある。このように、従来の男女識別方法は、被判別人物の外観やしぐさ等の人間の意志で変えることのできる特徴に基づくものであるために、識別が不確実となる恐れがある。音声データに基づいて男女識別を行う方法も公知であるが、この場合にも声色を使う等の手段により判別が不確実なものとなってしまうほか、音声データを用いるには被判別人物に発声を強要しなければならず、利用範囲が著しく制限を受けるという不具合を有している。
【０００６】  本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる男女識別方法を提供することにある。
【０００７】  さらに本発明の他の目的は、人体に備わった生体的特徴を利用した確実な男女識別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、人間の意志で変えることのできない生体的特徴を利用したもので、具体的には人間の頭部の髪に男女差があることを利用したものである。女性は女性ホルモンのエストロゲンが分泌されるので女性の髪は男性より髪の太さが太い傾向があり、その上髪の色が男性よりも茶色よりである。そのため近赤外線光を照射すると髪部からの反射光は男性よりも強い。その結果、近赤外線画像では女性の髪の反射率が大きくなり、画像化すると階調値が男性よりも高くなることを利用して男女識別を行う。
【０００９】  本発明は前述したことから女性の髪は近赤外線光を多く反射する（吸光度が小さい。階調値が高いことと等価）ので、近赤外線を照射しグレースケール画像を得ると女性の髪部分の階調値が男性よりも高くなるという傾向を有している、という知見に基づいてなされたものである。この場合衣服に覆われていない露出部分でこの特徴が現れるので、髪の近赤外線画像の状態により男女の識別を行うことは好都合である。
【００１０】  本発明者は、この知見を確認すべく先ず近赤外線照射による男性と女性の髪部分の反射状態を定量的に調べた。最初に図１に示すように頭上にカメラを設置してレンズ前面に近赤外線フィルタを貼り付けて髪を撮影してグレースケールで画像化しその相違を測定した。その結果、女性の髪部平均階調値は男性よりも高階調値となっている。
【００１１】  また、図１で頭上から撮影した近赤外線画像中の体全体の輪郭画素数は、一般的に図２に示すように男性の方が高身長の傾向を有するので、男性の方が大きくなる。
【００１２】  上述した髪部平均階調値と体全体の輪郭画素数を用いて男女各々４０人に対して男女識別した結果、高識別率を得ることが可能であることが確認できた。
【００１３】  次に同一年齢の男性７人、女性７人の髪を採取し、これらをレーザー顕微鏡で観測した結果の一部を図３に、同様に近赤外線分光器で波長７００〜１１００ｎｍの範囲の反射率を測定した結果を図４に示す。この両者から女性の反射率（階調値）は男性よりも高い傾向を示すことが確認された。また、女性の髪は女性ホルモンのエストロゲンが髪の成長を促す性質を持つため、男性よりも太くなることが観測された。さらに、キューティクルは女性の方が男性よりも荒いことも観測された。この結果、光が男性よりも多く表面で乱反射されて髪が高階調値（茶系統）となると考えられる。これらの結果をまとめたものを図５に示す。
【００１４】  図６に波長１１００〜１１７５ｎｍの近赤外線光を照射して吸光度特性を測定した結果を示す。これらから、男性・女性、黒髪・茶髪にかかわらず特性に差異があることがわかる。これらの一部のデータを二次微分した結果を図７に示す。この図７から、前述した４者の相違が現れていることがわかる。以上のことから髪に近赤外線光を照射してこの分布状態の差異を判別することで男女識別が可能であることが確認できた。
【００１５】  さらに、顔全体の階調値を使用しても識別が可能である。髪を含む顔の輪郭全体を切り取り、この部分の階調値を使用することで男女識別ができる。女性は髪の階調値と頬の階調値が男性よりも高い傾向があるので、このことを利用して男女識別が可能である。
【００１６】  一つの特徴量を用いるだけであると何らかの理由で識別を誤る可能性がある。そこで、信頼性を強化するために次の１〜６の特徴量を３種組み合わせて数種の組み合わせをつくり、これに統計的な判別（例えばマハラノビス距離）を行い、その中の２種以上の結果が一致した場合を識別結果とすることが好ましい。
１．髪部の階調値
２．頭上から撮影した体の輪郭画素数
３．頭上から撮影した髪部画素数
４．髪部を除く顔部分階調値
５．髪部の階調値／髪部を除く顔部分階調値
６．髪を含む顔全体を長方形に切り取った部分の平均階調値
【００１７】  本発明は髪の階調値の男女差という人間の意志により変えることのできない生体的特徴に基づいており、従来方法に比べてより確実な男女識別手法を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】  本発明によれば、以下に記載される効果を奏する。
人物の意志により変えることのできる服装、髪型、化粧、歩き方、などの外見や、声に無関係に生体的特徴により男女識別ができる。生体的特徴のみを使用した場合は人種に無関係に男女識別ができる。人物に非接触で男女識別できる。周囲階調値に影響されずに男女識別できる。眼鏡使用の有無にかかわず男女識別できる。各特徴の組み合わせによる識別を行うことで信頼性の高い男女識別ができる。生体的特徴で識別を決定できない人物も、顔の各部の色情報を併用することで男女識別できる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】  以上のように、本発明による男女識別方法は、人物の意志により変えることのできる服装、髪型、化粧、歩き方、などの外見や、声に無関係に生体的特徴により男女識別ができるので、より精度の高い男女識別システムの構築に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。図２０には、本発明による男女識別装置の一実施例が示されている。図８に示される男女識別装置１は、図示しない建物の入口に設置され、当該建物に人構する人物Ｐが男性または女性のいずれであるかを識別し、その識別結果に応じ入構しようとする人物Ｐに対して表示と入構のためのドア開閉を行う構成となっている。【００２１】  男女識別装置１は、入構しようとする人物Ｐの顔を少なくとも撮影することができるように入口に設置された近赤外線画像用カメラ２Ａと可視画像用カメラ２Ｂを有している。カメラ２Ａからの撮像信号ＶＤＡは、画像データ処理装置３に送られここで後述するようにして男女を識別するための処理に付されると共に、モニタ装置４にも送られ、モニタ装置４によって入口の状況を例えば別の場所（警備室）で把握できるようになっている。【００２２】  符号５で示されるのは、人物Ｐに対して表示を行うための液晶表示装置から成る表示器である。符号６で示されるのは、近赤外線発光および受光装置である。この装置は近赤外線画像用のカメラ２Ａを使用した手段以外の男女識別を実現するためのものである。【００２３】  符号７で示されるのは人物が入構することを希望する場合に乗ることを義務付けられた圧力センサからなる人物認識装置７である。入構しようとする人物はここに立ち決められた部分を見つめる必要がある。この決められた部分には前出の近赤外線画像用カメラ２Ａと可視画像用カメラ２Ｂが据付けられている。画像データ処理装置３は、マイクロコンピュータシステムとして構成されており、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３Ａ、メモリ３Ｂ及び入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３Ｃがバス３Ｄによって接続されて成る公知の構成のものである。中央演算処理装置（ＣＰＵ）３Ａ内のメモリ３Ｂには、後述する男女識別機能を有する画像データ処理プログラムが格納されており、カメラ２Ａからの映像信号ＶＤＡはこの画像データ処理プログラムに従って処理される。【００２４】  図９Ａ及び図９Ｂは、メモリ３Ｅに格納されている画像データ処理プログラムを示すフローチャートである。画像データ処理プログラム１０は人物認識装置７が人物を認識するごとに実行される。画像データ処理プログラム１０の実行が開始されると、ステップ１１で入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３Ｃが撮像信号ＶＤＡにより近赤外線人物画像取り込み処理が実行される。次にステップ１２において、ステップ１１で取り込まれたデータに基づき人物Ｐの顔画像を抽出するための近赤外線顔画像抽出処理が実行される。【００２５】  次のステップ３では、ステップ１２で抽出された近赤外線顔画像に基づいて、メガネを着用していないと判定された場合はステップ１３の判別結果はＮＯとなり、ステップ１５に入る。ＹＥＳの場合のステップ１４ではメガネを除去した顔画像を作成する。ステップ１５では、人物Ｐの髪と顔を分離して抽出する。ステップ１６、１７では、ステップ１５で抽出した髪と顔部分のそれぞれの平均階調値を求め、次のステップ１８でこれら顔部平均階調値と髪部平均階調値との比（以下顔平均値／髪平均値と記す）を算出する。ステップ１９では、ステップ１７、１８で算出した値を２次元平面上に展開する処理が行われる。【００２６】  次のステップ２０では、予め求めてあるマハラノビス距離による判別手段を適用して２種類（すなわち男女）に分類するための曲線を利用して男女を決定して分類結果（ａ）を得る。ステップ２１では顔平均値／髪平均値を予め求めてある男女分類の基準値と比較して男女を決定し分類結果（ｂ）を得る。ステップ２２では、ステップ１７で算出した髪平均階調値を予め求めてある男女分類基準値と比較して男女分類（ｃ）を行う。【００２７】  入力された被識別対象である人物Ｐの近赤外線顔画像に対して、この時点までに分類された（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３つの男女分類結果をステップ２３で集め、次のステップ２４で３つの分類（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の結果中２つ以上が一致したか否かにより男女識別を行い、ここで一致した結果が男女識別結果としてステップ２５で出力される。ステップ２４での決定結果が男であると、ステップ２５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップ２６に入ってメッセージ「入構できません」を表示器５によって表示する処理が実行されドアを開けるための制御信号ＣＤ０がドア制御装置８Ａに送られずドア８Ｂは閉じたままで、画像データ処理プログラム１０の実行が終了する。【００２８】  一方、ステップ２４での決定結果が女であると、ステップ２５の判別結果はＮＯとなり、ステップ２７に入ってメッセージ「入構できます」を表示器５によって表示する処理が実行さて制御信号ＣＤ０がドア制御装置８Ａに送られドア８Ｂが開き、画像データ処理プログラム１０の実行が終了する。男女識別装置１は以上のように構成されているので、入構しようとする人物Ｐが人物認識装置上に立つと、男女識別装置１が上述の如く動作し、入構しようとする人物Ｐが男性か女性かを識別し、その結果によって男性ならばドアを開けず入構出来ない旨を案内し、女性ならば入構を案内しドアを開ける。なお、表示器５に代えて、又はこれに加えて、音声での案内としてもよい。【００２９】  その外近赤外線画像撮影用カメラ２Ａとを使用する以外に近赤外線送受光装置６を使用して男女識別を行うこともできる。この場合は、図８の送受光装置６Ａに髪部分を近づけるように指示書を提示する、あるいは髪部分に近接するように送受光装置６Ａを設置して髪に近赤外線の波長を変えて（例えば７００〜２０００ｎｍ）照射し、各波長に対応した反射光を得てこれを送受光装置６Ａで電気信号に変換するか、または光ファイバー６Ｂにより画像データ処理装置内の送受光制御３Ｅに送りインターフェイス３Ｃを介してＣＰＵとメモリに取り込み図１０の処理を行うことで男女識別が可能である。【００３０】  図１０のステップ２８では髪部分に近赤外線光を照射しその反射光を取り込む。この処理が終わるとステップ２９で吸光度あるいは階調値を求め、ステップ３０で近赤外線光の波長を変えて、ステップ３１で波長が２０００ｎｍまで変化させたかをチェックし、そうでなければステップス２９に戻り２０００ｍまで繰り返す。この場合の波長範囲は設置条件等により変更される場合がある。【００３１】  顔全体の輪郭に沿った長方形内の階調値の持つ画素数比を使用して簡易的に男女識別を行う実施例について説明する。図１１に示すステップ３５で顔全体の輪郭に沿った長方形で顔部分を抽出して、ステップ３６で長方形内の階調値１００〜２００の画素数を算出する。ステップ３７で顔全体の画素数を算出し、ステップ３６で算出した階調値範囲１００〜２００の画素数を顔全体の画素数で割り正規化する。次のステップ３８で男女分類の基準値と比較して男女に分類する。この後は図９Ｂの２５に行く。この場合の階調値範囲は設置条件等により変更される場合がある。【００３２】  なお、上記実施例では、男女識別装置１が、男女を識別しその識別結果によって入構の可否の案内とドアの開閉を行う無人案内装置として働くように構成されているが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例えば、ステップ２６を「２階へどうぞ」、２７を「３階へどうぞ」とすれば、男性を２階に、女性を３階に導くようにするようにすることができる。又は、決定結果が男性の場合にのみ鳴動するブザー９を表示器５の代わりに設け、例えば女性更衣室あるいは公衆トイレの女性用入口扉の開閉に適用すれば、男性の侵入を阻止するための警備装置として働かせることができる。【００３３】  また、この実施例では、人物Ｐの髪部および顔部の階調値に基づいて男女識別を行う構成としたが、これらに加えて、目の周りのアイシャドウ、アイライン、マスカラ、眉自体とその周辺の眉墨、頬の頬紅、口に塗られた口紅、顔の肌の色、頼からあご及び鼻の下のひげによる黒みがかった肌の色やひげ自体の色等による男女識別方法を組み合わせることで男女識別の精度をより一層高くすることができる。【００３４】  このほかの応用例としては以下のものを挙げることができる。デパート、各種ショッビングセンター、店舗、及びアミューズメント施設の入店・入場者数および商品展示棚の商品を手に取り興味を示した男女別統計を自動的に取る構成とすることにより、この統計結果をもとに販売方法や施設の改善を行うことができる。また、個人認証に本発明の男女識別を併用すれば、セキュリティ・システムをより強固にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】人物を頭上から撮影する概念を示す図である。
【図２】男女の平均身長の傾向を示す図である。
【図３】髪をレーザー顕微鏡で拡大した図である。
【図４】髪に近赤外線光の波長を可変して反射率を測定した図である。
【図５】男女の髪の生体的相違を示した図である。
【図６】近赤外線光の波長を可変して吸光度を測定した図である。
【図７】吸光度を測定した特性を２次微分した図である。
【図８】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図９Ａ】図８の画像処理装置において実行される画像データ処理プログラムを示す一部フローチャートである。
【図９Ｂ】図８の画像処理装置において実行される画像データ処理プログラムを示す一部フローチャートである。
【図１０】近赤外線光の波長を変化させる画像データ処理プログラムを示す一部フローチャートである。
【図１１】顔全体を長方形で切り取りこの中の平均階調値を利用する画像データ処理プログラムを示す一部フローチャートである
【符号の説明】
１・・・男女識別システム
１０・・・画像データ処理プログラム
１１〜３８・・・処理の内容
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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