(57)【要約】【課題】  小型で認証精度の高い人物認証装置を提供すること。【解決手段】  人物の登録時に、マルチライン光センサ１１により顔１を撮像して２つの画像データＤ１，Ｄ２を得る。顔面ノード抽出部２２及び対象ノード抽出部２３にて、画像データＤ１，Ｄ２をもとに顔１の複数の特徴点を抽出し、距離算出部２４にて、センサ１１から個々の特徴点までの距離を画像データＤ１，Ｄ２をもとに算出する。３次元データ作成部２５にて、個々の特徴点のうち１つを基準点と定め、センサ１１から基準点までの距離と、センサ１１から上記特徴点までの距離との差分を求めて差分データを作成し、データ記憶部２６に記憶する。人物認証時に、照合判定部２７にて、マルチライン光センサ１１の撮像に応じて新たに求められた差分データを記憶差分データと照合し、この一致／不一致で本人を認証する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔を撮像して人物の認証を行う人物認証装置において、
少なくとも２つのレンズを通して撮像される顔の画像から２つの画像データを得るセンサと、
前記画像データをもとに顔の複数の特徴点を抽出する抽出手段と、
前記センサから前記抽出された個々の特徴点までの距離を前記画像データをもとに算出する算出手段と、
前記個々の特徴点のうち１つを基準点と定め、前記センサから該基準点までの距離と、前記センサから前記特徴点までの距離との差分を求めて差分データを作成する作成手段と、
前記作成された差分データを記憶する記憶手段と、
前記作成手段にて作成された差分データを、前記記憶手段に記憶された差分データと照合し、一致／不一致を判定する照合判定手段と
を備えたことを特徴とする人物認証装置。
【請求項２】
前記センサは、２つのレンズを通して顔の映像が結像される一対の光センサを複数配列し、これら光センサの受光強度に応じて画像データを得るマルチライン光センサである
ことを特徴とする請求項１に記載の人物認証装置。
【請求項３】
前記抽出手段は、前記顔の複数の特徴点を抽出する際に、顔を略左右対称に分ける中心線上から抽出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の人物認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の顔から特定個人を認証して扉を開ける等のセキュリティが必要な装置やシステムに適用される人物認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の人物認証装置として、エリアセンサで顔全体を撮像し、これよって得られた画像データと予め記憶された画像データとを照合して人物を認証するものがある。しかし、この場合、エリアセンサを用いて顔全体を撮像するので画像データ量が多く、その処理にも時間がかかる。
そこで、図８のように認証対象の人物の顔１を撮像したのち、図９に示すように、顔１の正面周辺、額、眉、眉間、目、目と目の間で鼻の上部分である山根(さんこん)、鼻頭、頬、唇などの特徴部分を抽出して照合する方式がある。その照合に用いられる画像データは２次元平面上のものであり、この２次元の画像データは、図示するように、顔１のコントラストに基づく上記のような特徴部分にポイント（●で指示）を定め、このポイント部分をノードとする。ノードの数は、データ分析処理量や時間、更には認証精度との兼ね合いもあるので、多数でも少数でも駄目であり、通常５０点程度とされている。このような方式の人物認証装置によれば、前述の方式よりも照合処理時間を短縮することができる。
【０００３】
この他、従来の人物認証装置として例えば特許文献１に記載のものがある。この内容は、モデル画像と入力画像間の幾何学的関係の推定を行い、その推定値に基づいて、モデル画像もしくは入力画像に適切な幾何変換処理を施し、モデル画像と入力画像関の幾何学的なずれを吸収した上で画像照合処理を実行する。この結果、モデル画像と入力画像間で顔姿勢・スケールが変化した場合においても、照合精度を低下させずに高い精度で照合処理を実行するものである。
【特許文献１】特開２００１−９２９６３号公報（発明の効果）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の人物認証装置においては、顔１の特徴量となるノードを適量定めて照合処理を行うが、２次元の特徴量であるため認証精度が低く、写真等の擬似顔画像でも認証してしまうという問題がある。
上記特許文献１においては、認証精度は上記よりも向上するが、そのためのデータ量が多く且つデータ処理が複雑となり、これに伴い人物認証装置の大型化を招くという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、小型で認証精度の高い人物認証装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１による人物認証装置は、顔を撮像して人物の認証を行う人物認証装置において、少なくとも２つのレンズを通して撮像される顔の画像から２つの画像データを得るセンサと、前記画像データをもとに顔の複数の特徴点を抽出する抽出手段と、前記センサから前記抽出された個々の特徴点までの距離を前記画像データをもとに算出する算出手段と、前記個々の特徴点のうち１つを基準点と定め、前記センサから該基準点までの距離と、前記センサから前記特徴点までの距離との差分を求めて差分データを作成する作成手段と、前記作成された差分データを記憶する記憶手段と、前記作成手段にて作成された差分データを、前記記憶手段に記憶された差分データと照合し、一致／不一致を判定する照合判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、人物の登録時に、センサから顔の複数の特徴点までの距離を求め、この距離から顔の高さを示すデータ値を、２次元データである各特徴点のデータに含めることによって、顔を３次元の特徴量である差分データで認識する。この差分データを記憶しておき、人物認証時に、センサの撮像に応じて求められた差分データを記憶差分データと照合し、この一致／不一致で本人を認証することができる。この認証のための差分データは、顔の３次元特徴量なので、従来の顔の平面の２次元特徴量を用いたものよりも高精度に認証することができる。
【０００７】
また、本発明の請求項２による人物認証装置は、請求項１において、前記センサは、２つのレンズを通して顔の映像が結像される一対の光センサを複数配列し、これら光センサの受光強度に応じて画像データを得るマルチライン光センサであることを特徴とする。
この構成によれば、撮像情報量の少ないマルチライン光センサによって顔の画像データを得るので、エリアセンサ等の撮像情報量が多いセンサに比べ、人物認証処理を行う際の情報量を少なくすることができる。
【０００８】
また、本発明の請求項３による人物認証装置は、請求項１または２において、前記抽出手段は、前記顔の複数の特徴点を抽出する際に、顔を略左右対称に分ける中心線上から抽出することを特徴とする。
この構成によれば、顔の中心線は、額、山根、鼻、口など個性が現れる凹凸部分が多いので、少数の特徴点で人物を判別可能とすることができる。従って、人物認証処理を行う際のデータ量が少なくて済み、これによって本人物認証装置を小容量タイプの小型機器にも搭載可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明によれば、小型で認証精度の高い人物認証装置を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る人物認証装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す人物認証装置１０は、マルチライン光センサ１１と、このマルチライン光センサ１１にＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換部１２及びＩ／Ｏ(Input/Output)部１３を介して接続された認証部１４とを備えて構成されている。
【００１１】
認証部１４は、センサ制御部２０と、顔面ノード抽出部２２と、対象ノード抽出部２３と、距離算出部２４と、差分データ作成部２５と、データ記憶部２６と、照合判定部２７とを備えて構成されている。
マルチライン光センサ１１は、本出願人により既に出願された距離測定装置を用いたものであり、人物の顔１を２つのレンズを通して光センサアレイに結像させ、この結像によって得られる２つの画像信号を出力するようになっている。２つの画像信号からは、背景技術で図９を参照して説明したように顔１の複数のノード（●で指示）を求め、この各ノードまでの距離を得ることが可能となっている。
【００１２】
その距離は、三角測距に基づき得られるようになっている。この三角測距の原理を、図２に示す三角測距の原理に基づくマルチライン光センサの原理図を参照して説明する。
被写体である顔１（便宜的に矢印で示してある）の光がレンズ５１、５２により、光センサアレイ５３、５４上に被写体像５６、５７として結像する。点Ｇ、点Ｈは、正面の無限遠からレンズ５１、５２の中心点Ｃ、Ｄを通過する光線（光軸５８、５９）と光センサアレイ５３、５４との交点である。
【００１３】
点Ｇと点Ｈの間の距離をＢ、光センサアレイ５３、５４とレンズ５１、５２との距離をｆｅとする。また、光軸５８、５９からの被写体像５６、５７のずれをＸ１、Ｘ２とする。このＸ１とＸ２を足した長さをＸとする。なお、Ｘは通常位相差と呼ばれる。ここで三角形ＡＣＥと三角形ＣＦＧ及び、三角形ＡＥＤと三角形ＤＨＩがそれぞれ相似であることから、顔１までの距離ｄは次の（１）式で求められる。
ｄ＝Ｂ・ｆｅ／（Ｘ１＋Ｘ２）＝Ｂ・ｆｅ／Ｘ  …（１）
【００１４】
位相差Ｘは被写体５５が無限遠にあるとき、すなわち二つの被写体像５６、５７がレンズ５１、５２の光軸５８、５９と光センサアレイの交点にある場合を基準とした２像の相対変移である。Ｂとｆｅは定数であるので、位相差Ｘを検出することで距離ｄを求めることができる。
また、マルチライン光センサ１１の構成は、図３に示すように、各々１対の光センサ回路アレイ１３０ａと１３０ｂ、１３０ｃと１３０ｄ、１３０ｅと１３０ｆを、長手方向ｘｎに対して垂直方向ｙｎに複数個配置した構成となっている。また、１５１ａ，１５１ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，１５３ａ，１５３ｂは光センサアレイ（受光部）であり、１５４ａ，１５４ｂ，１５５ａ，１５５ｂ，１５６ａ，１５６ｂは積分回路アレイ（増幅部）である。
【００１５】
更に説明すると、マルチライン光センサ１１は、隣接して配置される上段の光センサアレイ１５１ａ、１５１ｂと中段の光センサアレイ１５２ａ、１５２ｂとの間に、積分回路アレイ１５５ａ、１５５ｂが配置される構成となっている。また、同様に中段と下段の光センサアレイの間にも積分回路アレイが配置されている。なお、図３には光センサ回路アレイを３対配置した例を示すが、３対に限定するものではなく、より多くの光センサ回路アレイを配したものでもよい。５対以上が好ましく、さらに好ましくは１０〜２０対あるとよい。
【００１６】
人物認証装置１０のＡ／Ｄ変換部１２は、光センサ回路アレイ１３０ａ，１３０ｃ，１３０ｅから出力される第１のアナログ画像信号及び光センサ回路アレイ１３０ｂ，１３０ｄ，１３０ｆから出力される第２のアナログ画像信号を、ディジタルの第１及び第２の画像データＤ１，Ｄ２に変換して出力するものである。
顔面ノード抽出部２２は、Ａ／Ｄ変換部１２からの第１又は第２の画像データＤ１，Ｄ２をもとに、図４に示すように、顔１の正面周辺、額、眉、眉間、目、目と目の間で鼻の上部分である山根(さんこん)、鼻頭、頬、唇などの特徴部分にポイント（●で指示）を定め、このポイント部分をノードとして抽出するものである。
【００１７】
対象ノード抽出部２３は、顔面ノード抽出部２２で抽出された各ノードの中から認証のための基準対象となるノードを更に抽出するものである。ここでの抽出は、顔１の特徴をより示す部分が好ましく、例えば顔１を略左右対称に分ける中心線に沿った凹凸部分が好ましい。例えば、図４に示す額のノードＮ１と、山根のノードＮ２と、鼻頭のノードＮ３と、唇のノードＮ４とを抽出する。
【００１８】
距離算出部２４は、対象ノード抽出部２３で抽出された各対象ノードＮ１〜Ｎ４と、Ａ／Ｄ変換部１２からの第１及び第２の画像データＤ１，Ｄ２とをもとに三角測距の原理によって、マルチライン光センサ１１から各対象ノードＮ１〜Ｎ４までの距離を算出するものである。例えば、図５に示すように、額のノードＮ１までの距離が３０．０ｃｍ、山根のノードＮ２までの距離が３０．５ｃｍ、鼻頭のノードＮ３までの距離が２８．５ｃｍ、唇のノードＮ４までの距離が２９．０ｃｍと算出される。
【００１９】
差分データ作成部２５は、距離算出部２４で得られた各対象ノードＮ１〜Ｎ４のうち、１つを基準点（＝０）と定め、この基準点の対象ノードまでの距離と各対象ノードまでの距離との差分を求め、この差分の数値とこれに対応するノード符号とを対にして差分データとして出力するものである。例えば基準点を山根とすると、図６に示すように、額の差分は０．５ｃｍ、基準点である山根の差分は０．０ｃｍ、鼻頭の差分は３．０ｃｍ、唇の差分は１．５ｃｍと求められ、各数値とこれに対応するノード符号とが対にされて差分データとして出力される。なお、本実施の形態においては、差分データ＝（基準点までの距離）−（対象ノードまでの距離）としているが、符号を逆にしてもよい。
【００２０】
データ記憶部２６は、差分データ作成部２５から出力される各差分データを記憶するものである。
照合判定部２７は、新たに差分データ作成部２５から出力される各差分データを、データ記憶部２６に記憶された各差分データと照合し、新たな差分データが記憶差分データと完全に一致、もしくは所定の許容値の範囲で一致すれば、予め許可された本人と認証し、不一致であれば非認証と判定するものである。
センサ制御部２０は、Ｉ／Ｏ部１３を介してマルチライン光センサ１１の撮像動作を制御するものである。
【００２１】
このような構成の人物認証装置１０による人物認証のための人物登録処理及び人物認証処理の動作を、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、人物認証のための本人情報の登録動作を説明する。この登録が行われる場合、本人によって登録のための操作が行われる。
ステップＳ１において、センサ制御部２０からＩ／Ｏ部１３を介してマルチライン光センサ１１の制御が行われると、当該センサ１１によって本人の顔１が撮像されて第１及び第２のアナログ画像信号が得られる。そして、それら信号がＡ／Ｄ変換部１２によって第１及び第２の画像データＤ１，Ｄ２に変換され、顔面ノード抽出部２２及び距離算出部２４へ出力される。
【００２２】
ステップＳ２において、顔面ノード抽出部２２にて第１又は第２の画像データＤ１，Ｄ２をもとに、図４に●で示す顔１の特徴部分のノードが抽出される。ステップＳ３において、対象ノード抽出部２３にて、その抽出された各ノードの中から更に基準対象となる例えば図４に示す額のノードＮ１と、山根のノードＮ２と、鼻頭のノードＮ３と、唇のノードＮ４とが抽出される。
【００２３】
ステップＳ４において、距離算出部２４にて、各対象ノードＮ１〜Ｎ４と第１及び第２の画像データＤ１，Ｄ２とをもとに、マルチライン光センサ１１から各対象ノードＮ１〜Ｎ４までの距離が例えば図５に示すように、額のノードＮ１まで３０．０ｃｍ、山根のノードＮ２まで３０．５ｃｍ、鼻頭のノードＮ３まで２７．５ｃｍ、唇のノードＮ４まで２９．０ｃｍと算出される。
【００２４】
ステップＳ５において、差分データ作成部２５にて、その算出された各対象ノードＮ１〜Ｎ４のうち、図６に示すように山根のノードＮ２が基準点（＝０）と定められ、この基準点のノードＮ２までの距離と各対象ノードＮ１〜Ｎ４までの距離との差分（額＝０．５ｃｍ、山根＝０．０ｃｍ、鼻頭＝３．０ｃｍ、唇＝１．５ｃｍ）が求められ、これら差分の数値とこれら数値に対応するノード符号とが対にされて各差分データとされる。この各差分データは、額Ｎ１＝０．５ｃｍ、山根Ｎ２＝０．０ｃｍ、鼻頭Ｎ３＝３．０ｃｍ、唇Ｎ４＝１．５ｃｍのように各々判別可能な内容とされている。
【００２５】
ステップＳ６において新規登録か否かが判断され、新規登録の場合はステップＳ１０に進んで、それら差分データがデータ記憶部２６に記憶されて登録される。
次に、人物認証動作を説明する。この認証が行われる場合、本人によって認証のための操作が行われる。
ステップＳ６でステップＳ７に分岐し、ステップＳ７において、ステップＳ１〜Ｓ５で各処理が実行されて得られた各差分データが照合判定部２７に入力される。これによって、照合判定部２７にて、それら入力された各差分データと、データ記憶部２６に登録された各差分データとが照合され、入力差分データが記憶差分データと一致するか否かが判定される。
この判定の結果、一致すればステップＳ８にて本人と認証され、不一致であればステップＳ９にて非認証とされる。
【００２６】
以上説明したように本実施の形態の人物認証装置１０によれば、人物の登録時に、マルチライン光センサ１１から顔の複数の特徴部分であるノードまでの距離を求め、この距離から顔の高さを示すデータ値を、２次元データである各ノードデータに含めることによって、顔を３次元の特徴量である差分データで認識する。そして、その差分データを記憶しておき、人物認証時に、マルチライン光センサ１１の撮像に応じて新たに求められた差分データを記憶差分データと照合し、この一致／不一致で本人を認証可能とした。
【００２７】
この認証のための差分データは、顔の３次元特徴量なので、従来の顔の平面の２次元特徴量を用いたものよりも高精度に認証することができる。
また、マルチライン光センサ１１は、エリアセンサ等の撮像情報量が多いセンサに比べ撮像情報量が少ないので、人物認証処理を行う際の情報量を少なくすることができる。
更に、対象ノード抽出部２３によって、顔１の特徴部分を抽出する際に、顔１を略左右対称に分ける中心線上から抽出するようにした。顔１の中心線は、額、山根、鼻、口など個性が現れる凹凸部分が多いので、少数の特徴部分で人物を高精度に判別可能とすることができる。従って、人物認証処理を行う際のデータ量が少なくて済み、これによって人物認証装置１０を、携帯電話機や携帯型情報処理装置などの小容量タイプの携帯端末機にも搭載可能となる。
【００２８】
なお、顔１を２箇所の離れた位置にて撮像し、２つの画像信号を得ることが可能なセンサであれば、マルチライン光センサ１１に代え、どの様なセンサを用いても良い。また、上述の実施の形態において、距離ｄの替わりに位相差Ｘを適用してもよい。
更に、本発明を背景技術にて説明したような従来技術と組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る人物認証装置の構成を示すブロック図である。
【図２】三角測距の原理に基づくマルチライン光センサの原理図である。
【図３】上記実施の形態に係る人物認証装置におけるマルチライン光センサの構成を示す図である。
【図４】上記実施の形態に係る人物認証装置において撮像された顔の特徴部分であるノードを示す図である。
【図５】上記実施の形態に係る人物認証装置におけるマルチライン光センサから顔の所定ノードまでの距離を示す図である。
【図６】上記実施の形態に係る人物認証装置において算出される差分データを示す図である。
【図７】上記実施の形態に係る人物認証装置による人物認証のための人物登録処理及び人物認証処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】認証対象の人物の顔を示す図である。
【図９】従来例における認証対象の人物の顔の特徴部分であるノードを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  顔
１０  人物認証装置
１１  マルチライン光センサ
１２  Ａ／Ｄ変換部
１３  Ｉ／Ｏ部
１４  認証部
２０  センサ制御部
２２  顔面ノード抽出部
２３  対象ノード抽出部
２４  距離算出部
２５  差分データ作成部
２６  データ記憶部
２７  照合判定部
Ｄ１  第１の画像データ
Ｄ２  第２の画像データ
Ｎ１  額のノード
Ｎ２  山根のノード
Ｎ３  鼻頭のノード
Ｎ４  唇のノード
【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９】
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