(57)【要約】【課題】たとえば、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する装置において、人物に対して特殊な生体反応や操作を要求することなく、写真、絵、映像表示機器などが撮影範囲内に存在した場合でも、誤動作や誤判別などをせずに所望の制御を行なうことができる生体判別装置を提供する。【解決手段】生体情報（たとえば、顔画像）を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置において、対象物の生体情報を含む画像を取得し、この取得された画像から生体領域（顔領域）を検出し、この検出された生体領域の画像特徴を、あらかじめ求められた正常な対象物が所定の位置に存在したときに得られる生体領域の画像特徴と比較し、両画像特徴の間に所定値以上の差があると判断したときに当該対象物は非生体であると判別する。【選択図】      図１
2006099614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、
対象物の生体情報を含む画像を取得する画像取得手段と、
この画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、
この生体検出手段により検出された生体領域の画像特徴を、あらかじめ求められた正常な対象物が所定の位置に存在したときに得られる生体領域の画像特徴と比較し、両画像特徴の間に所定値以上の差があると判断したときに当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、
この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段と、
を具備したことを特徴とする生体判別装置。
【請求項２】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、
対象物の生体情報を含む画像を取得する画像取得手段と、
この画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、
前記画像取得手段から対象物までの距離を計測する距離計測手段と、
前記生体検出手段により検出された生体領域の画像特徴と前記距離計測手段により計測された距離との関係を、あらかじめ求められた正常な対象物から得られる生体領域の画像特徴と正常な対象物が所定の位置に存在したときに得られる当該対象物と前記画像取得手段との距離との関係と比較し、両関係の間に所定値以上の差があると判断したときに当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、
この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段と、
を具備したことを特徴とする生体判別装置。
【請求項３】
前記生体判別手段において用いられる生体領域の画像特徴とは生体特徴のサイズであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の生体判別装置。
【請求項４】
前記生体判別手段において用いられる生体領域の画像特徴とは生体領域の輝度分布であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の生体判別装置。
【請求項５】
前記生体判別手段において用いられる生体領域の画像特徴とは生体領域のコントラストであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の生体判別装置。
【請求項６】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、
対象物の生体情報を含む画像を取得する画像取得手段と、
この画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、
前記画像取得手段により取得された画像内において、前記生体検出手段により検出された生体領域以外の領域に生体以外の物体が存在するか否かを検知し、生体以外の物体の存在を検知したときに当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、
この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段と、
を具備したことを特徴とする生体判別装置。
【請求項７】
前記生体判別手段は、前記生体検出手段により検出された生体領域から所定の距離離れ、かつ、通常は対象物が存在しない領域において変動物体を検知したときに当該対象物は非生体であると判別することを特徴とする請求項６記載の生体判別装置。
【請求項８】
前記生体判別手段は、前記生体検出手段により検出された生体領域から所定の距離離れ、かつ、通常は対象物が存在しない領域において、当該生体領域の周辺に矩形状あるいは曲線や多角形などで当該生体領域を囲う物体を検知したときに当該対象物は非生体であると判別することを特徴とする請求項６記載の生体判別装置。
【請求項９】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、
対象物の生体情報を含む画像を取得する画像取得手段と、
この画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、
前記画像取得手段により取得された画像とあらかじめ対象物が存在しない状態で取得した画像との差分画像を求めることにより、前記生体検出手段により検出された生体領域から所定の距離離れた位置において、所定値以上の輝度の変化がある領域が所定数以上あるいは所定の形状で検出された場合に当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、
この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段と、
を具備したことを特徴とする生体判別装置。
【請求項１０】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、
対象物の生体情報を含む画像を取得する画像取得手段と、
この画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、
この生体検出手段により検出された生体領域から所定の距離離れ、かつ、通常は対象物が存在しない領域に相当する位置を計測対象とする距離計測手段と、
この距離計測手段により対象物が存在しない状態で計測された距離と対象物が存在した状態で計測された距離とを比較し、両距離の間に所定値以上の差があるときに当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、
この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段と、
を具備したことを特徴とする生体判別装置。
【請求項１１】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、
対象物の生体情報を含む画像を撮影して取得する画像取得手段と、
この画像取得手段による撮影時に対象物に対し照明光を照射する照明手段と、
前記画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、
前記画像取得手段により前記照明手段で照明光を照射した状態で取得した画像および前記照明手段で照明光を照射しない状態で取得した画像に対し、前記生体検出手段により検出された生体領域における輝度分布をそれぞれ求め、この求めた両輝度分布の差が所定値未満であったときに当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、
この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段と、
を具備したことを特徴とする生体判別装置。
【請求項１２】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、
対象物の生体情報を含む画像を複数の方向から取得する画像取得手段と、
この画像取得手段により取得された複数の画像からそれぞれ生体領域を検出する生体検出手段と、
この生体検出手段により、前記画像取得手段により取得された複数の画像すべてから生体領域が検出されたか否か、あるいは、検出された生体領域の形状が所定の形状であるか否かを確認し、複数の画像すべてから生体領域が検出されたこと、あるいは、検出された生体領域の形状が所定の形状であることが確認されたときだけ当該対象物は生体であると判別し、それ以外の場合には当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、
この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段と、
を具備したことを特徴とする生体判別装置。
【請求項１３】
前記画像取得手段は、複数の異なる向きに設置された複数の撮像手段により複数の方向から画像を取得することを特徴とする請求項１２記載の生体判別装置。
【請求項１４】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別方法であって、対象物の生体情報を含む画像を取得し、この取得された画像から生体領域を検出し、この検出された生体領域の画像特徴を、あらかじめ求められた正常な対象物が所定の位置に存在したときに得られる生体領域の画像特徴と比較し、両画像特徴の間に所定値以上の差があると判断したときに当該対象物は非生体であると判別することを特徴とする生体判別方法。
【請求項１５】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別方法であって、対象物の生体情報を含む画像を取得し、この取得された画像から生体領域を検出し、前記取得された画像内において、前記検出された生体領域以外の領域に生体以外の物体が存在するか否かを検知し、生体以外の物体の存在を検知したときに当該対象物は非生体であると判別することを特徴とする生体判別方法。
【請求項１６】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別方法であって、対象物に対し照明光を照射した状態で当該対象物の生体情報を含む画像を取得するとともに、対象物に対し照明光を照射しない状態で当該対象物の生体情報を含む画像を取得し、この取得された両画像からそれぞれ生体領域を検出し、この検出された生体領域における輝度分布をそれぞれ求め、この求めた両輝度分布の差が所定値未満であったときに当該対象物は非生体であると判別することを特徴とする生体判別方法。
【請求項１７】
生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別方法であって、対象物の生体情報を含む画像を複数の方向から取得し、この取得された複数の画像からそれぞれ生体領域を検出し、この生体検出時、複数の画像すべてから生体領域が検出されたか否か、あるいは、検出された生体領域の形状が所定の形状であるか否かを確認し、複数の画像すべてから生体領域が検出されたこと、あるいは、検出された生体領域の形状が所定の形状であることが確認されたときだけ当該対象物は生体であると判別し、それ以外の場合には当該対象物は非生体であると判別することを特徴とする生体判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、人物の虹彩、網膜、静脈、顔の特徴、手の状態など、生体情報の特徴や状態を取得することで、その生体情報そのものを記録する装置や、生体的な特徴の動きなどを検知したユーザインタフェース装置、その生体情報を基に本人であるか否かを判定する生体認証装置などにおいて、生体情報を取得する対象物が生体（本当の人物）であるか非生体（人物以外の物体）であるかを判別する生体判別装置および生体判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、たとえば、人物の虹彩、網膜、静脈、顔の特徴、手の状態など、生体情報の特徴や状態を取得することで、その生体情報そのものを記録する装置や、生体的な特徴の動きなどを検知したユーザインタフェース装置、その生体情報を基に本人であるか否かを判定する生体認証装置など、生体情報を対象とした各種技術が開発されている。
【０００３】
それらのうち、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する生体認証装置において、撮影対象領域に生体情報が写された写真や絵の印刷物、あるいは、映像表示機器によって非生体の画像が撮影されてしまった場合、前述の機器で望まれた動作ができずに誤動作や誤判別をしてしまう問題がある。
【０００４】
そこで、最近、これらの問題を解決する手段として、撮影対象となる生体情報を保持する人物に対して特殊な生体反応動作をさせたり、その生体情報を保持する人物に対して所定の動作を要求したりする方法が考えられている（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−３３９０４８号公報
【特許文献２】特開２００３−２４２４９１号公報
【特許文献３】特開２０００−３３０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の方法では、撮影対象となる生体情報を保持する人物に対して特殊な生体反応動作をさせたり、その生体情報を保持する人物に対して所定の動作を要求したりするなど、利用者にとって負担が必要とされてしまうものが多い。  
また、眼の瞳孔の変化を計測したり、顔の凹凸を区別できるような精密な計測機器が必要となり、通常の機器に対して付加する機器が複雑かつ高価になってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、たとえば、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する装置において、人物に対して特殊な生体反応や操作を要求することなく、写真、絵、映像表示機器などが撮影範囲内に存在した場合でも、誤動作や誤判別などをせずに所望の制御を行なうことができる生体判別装置および生体判別方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の生体判別装置は、生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、対象物の生体情報を含む画像を取得する画像取得手段と、この画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、この生体検出手段により検出された生体領域の画像特徴を、あらかじめ求められた正常な対象物が所定の位置に存在したときに得られる生体領域の画像特徴と比較し、両画像特徴の間に所定値以上の差があると判断したときに当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段とを具備している。
【０００８】
また、本発明の生体判別装置は、生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別装置であって、対象物の生体情報を含む画像を取得する画像取得手段と、この画像取得手段により取得された画像から生体領域を検出する生体検出手段と、前記画像取得手段により取得された画像内において、前記生体検出手段により検出された生体領域以外の領域に生体以外の物体が存在するか否かを検知し、生体以外の物体の存在を検知したときに当該対象物は非生体であると判別する生体判別手段と、この生体判別手段の判別結果に基づき、出力先として接続された機器に対して出力する内容を変化させる出力制御手段とを具備している。
【０００９】
また、本発明の生体判別方法は、生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別方法であって、対象物の生体情報を含む画像を取得し、この取得された画像から生体領域を検出し、この検出された生体領域の画像特徴を、あらかじめ求められた正常な対象物が所定の位置に存在したときに得られる生体領域の画像特徴と比較し、両画像特徴の間に所定値以上の差があると判断したときに当該対象物は非生体であると判別する。
【００１０】
さらに、本発明の生体判別方法は、生体情報を取得する対象物が生体であるか非生体であるかを判別する生体判別方法であって、対象物の生体情報を含む画像を取得し、この取得された画像から生体領域を検出し、前記取得された画像内において、前記検出された生体領域以外の領域に生体以外の物体が存在するか否かを検知し、生体以外の物体の存在を検知したときに当該対象物は非生体であると判別する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、たとえば、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する装置において、人物に対して特殊な生体反応や操作を要求することなく、写真、絵、映像表示機器などが撮影範囲内に存在した場合でも、誤動作や誤判別などをせずに所望の制御を行なうことができる生体判別装置および生体判別方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
まず、第１の実施の形態について説明する。  
以下の説明では、撮影対象（生体情報を取得する対象物）を人物の顔としてカメラにより画像入力し、顔の領域を検出して撮影対象が本当の人物（生体）であるか人物以外の物体（非生体）であるかを判別することによって、接続される機器への制御信号を変更する生体判別装置を例として述べるが、本発明は対象物が人物の顔に限定されるものでなく、さまざまな生体情報を含む画像を入力して生体判別を行なうものに適用でき、たとえば、虹彩情報、網膜情報、手や指の静脈情報、指紋情報、目や口の状態などを用いた生体判別にも適用可能である。
【００１３】
図１は、第１の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すものである。この生体判別装置は、撮影対象となる人物（以下、撮影対象、対象物ともいう）Ｍの顔画像（少なくとも顔を含んでいる画像）を撮影して入力する画像取得手段としてのカメラ１０１、カメラ１０１から得られた人物の顔画像から顔および目、鼻などの顔部位の位置を検出する生体検出手段としての顔検出部１０２、顔検出部１０２により検出された顔領域の画像特徴により撮影対象Ｍが本当の生体によるものか写真や絵などの印刷物や映像表示機器によるものであるかを判別する生体判別手段としての生体判別部１０３、カメラ１０１により撮影されている人物Ｍの顔画像や顔検出部１０２により検出された顔領域の検出結果、生体判別部１０３の判別結果に応じて、接続される機器や動作している出力信号やプログラムの制御手段を変更する出力制御手段としての出力制御部１０４から構成されている。
【００１４】
カメラ１０１は、人物Ｍの顔画像を撮像して入力するもので、たとえば、ＣＣＤセンサなどの撮像素子を用いたテレビジョンカメラなどを主体に構成されていて、撮像した顔画像をＡ／Ｄ変換してデジタル化した後、顔検出部１０２へ送る。
【００１５】
顔検出部１０２は、まず、カメラ１０１で入力された画像から人物Ｍの顔領域を検出する。たとえば、カメラ１０１からの入力画像内において、あらかじめ用意されたテンプレートを画像内で移動させながら相関値を求めることにより、最も高い相関値を与える位置を顔領域とする。なお、その他に、固有空間法や部分空間法を利用した顔領域抽出法などの顔検出手段でもよい。
【００１６】
顔検出部１０２は、次に、検出された顔領域の部分の中から、目、鼻、口といった顔部位の位置を検出する。その検出方法としては、たとえば、文献（福井和広、山口修：「形状抽出とパターン照合の組合せによる顔特徴点抽出」、電子情報通信学会論文誌（Ｄ），ｖｏｌ．Ｊ８０−Ｄ−ＩＩ，Ｎｏ．８，ｐｐ２１７０−２１７７（１９９７））に開示されている方法などを用いてよい。
【００１７】
なお、本実施の形態では、顔領域の特徴を利用する例を記述したが、たとえば、虹彩、網膜、目の画像を対象として生体であるか非生体であるかを判別する場合にも、上記処理によって検出された目の領域を基にカメラをズーム動作させることなどで検出が可能となる。
【００１８】
また、上記目、鼻の検出の他に口領域の検出については、たとえば、文献（湯浅真由美、中島朗子：「高精度顔特徴点検出に基づくデジタルメイクシステム」第１０回画像センシングシンポジウム予稿集，ｐｐ２１９−２２４（２００４））の技術を利用することで容易に実現が可能である。
【００１９】
また、指紋や静脈のパターンについても、たとえば、文献（財団法人光産業技術振興協会（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｉｔｄａ．ｏｒ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘ−ｊ．ｈｔｍｌ）：２００３年度光技術動向調査「１５−００３−１  光技術動向調査報告書」，５章「ヒューマンインターフェース」（２００３））に記述された入力手段や技術を利用することで実現が可能である。いずれの場合でも、２次元配列状の画像として取扱える情報を取得し、その中から生体特徴の領域を検出することが可能である。
【００２０】
生体判別部１０３は、人物が平均的に立つ位置、あるいは、あらかじめガイドなどに基づき人物が所定の位置に立った場合に得られる顔領域の画像的な特徴情報（画像特徴）をあらかじめ求めておき、その分布をもとめる。その画像特徴とは、たとえば、両目の距離、両目の距離と目鼻の距離をかけた面積などといった顔画像のサイズでもよいし、顔領域内の平均輝度、輝度の中間値などを利用した輝度分布を示す特徴でもよいし、顔領域内の画像の微分値の総和やＦＦＴをかけた高周波成分の割合などのコントラストを示す値などが利用可能である。
【００２１】
生体判別部１０３は、カメラ１０１により入力されたときの生体特徴から前述の画像特徴を再度取得して、あらかじめ求められた通常の人物で得られる画像特徴の分布と比較し、通常の人物で得られる範囲を示す所定の閾値以外の値が得られたときに非生体であると判別する。
【００２２】
図２（ａ）は、通常の人物の顔画像が入力されたときの顔領域Ａの輝度分布を示しており、図２（ｂ）は、顔画像を有する印刷物の画像が入力されたときの顔領域Ｂの輝度分布を示している。図から明らかなように、光反射率の違いやカメラ１０１の位置からの距離の違いなどにより輝度分布が異なる。そこで、図２（ｃ）のグラフで示すように、下限閾値ＴＬから上限閾値ＴＵの範囲に顔の平均輝度分布が入っていれば通常の人物（生体）と判別するが、図２（ｂ）の輝度分布のように平均輝度がａｖｇの値となった場合、下限閾値ＴＬよりも小さい値となっていることから、この場合は通常の人物ではなく、非生体による入力であると判別する。なお、この差を強調するために、補助照明光を顔領域に向けて照射することによって、より判別精度を向上させることも可能である。なお、図２（ａ）は通常の人物の場合、図３（ｄ）は印刷物の場合、をそれぞれ示している。
【００２３】
また、同様に顔のサイズを用いる場合には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、両目間の距離Ｌ１，Ｌ２が顔のサイズを示すため、その距離Ｌ１，Ｌ２が通常の人物を撮像したときのサイズの分布の範囲外になった場合に非生体による入力であると判別する。
【００２４】
さらに、同様に顔領域のコントラストを用いる場合には、図３（ａ），（ｃ）に示すように、カメラ１０１までの距離の違いなどによるピントのぼけなどから顔領域Ａ，Ｂのコントラストが変化するため、そのコントラストが通常の人物を撮像したときのコントラストの分布の範囲外になった場合に非生体による入力であると判別する。コントラストを示す指標としては、たとえば、顔領域Ａ，Ｂ内の微分画像を作成し、微分値の絶対値の平均値をとることや、顔領域Ａ，Ｂ内の画像をフーリエ変換することによりコントラストが低下すると失われる高周波成分の値を比較する手段などでも実現が可能である。  
このように、通常の人物から得られる顔領域の画像特徴と入力された顔領域の画像特徴とを比較することで、格別に特殊な機器を用いることなく生体判別処理が行なえる。
【００２５】
また、生体判別部１０３において、画像情報だけでなく距離センサを併用することでより判別精度を向上させることが可能である。第１の実施の形態に距離計測手段としての距離センサ１０５を追加した場合の生体判別装置を例として説明し、その構成図を図４に示す。
【００２６】
単純に距離センサ１０５からの情報を用いることにより、通常の位置に生体が存在することでないことを判別することは容易であり、さらに図５に示すようにカメラ１０１から人物Ｍの顔Ｍａまでの距離がｄ１，ｄ２と変化した場合でも、人物Ｍの平均的な顔サイズＳ１がわかっているため、距離に応じて入力される顔画像のサイズが計算可能である。
【００２７】
すなわち、人物Ｍの顔サイズと異なるものが掲示されている場合を距離と顔サイズとの比率から簡単に求めることができ、所定の比率の範囲外となった場合に非生体と判別できる。  
同様に、輝度の分布も距離に応じて事前に変化することがわかっていれば、距離センサ１０５からの距離情報と輝度情報との関係をあらかじめ求めておくことで比較が可能であり、コントラストについても同様であることがわかる。この場合には、生体情報を読取る手段が生体と接触する接触式の場合では利用できないため、指紋では実現が難しいが、顔、虹彩、網膜、目、口、静脈などといった非接触で生体情報を取得する場合には有効な手段となる。
【００２８】
出力制御部１０４は、カメラ１０１で入力される入力画像、顔検出部１０２から得られる顔領域や特徴情報、生体判別部１０３の判別結果といった情報そのものを出力先となる機器に向けて出力するとともに、生体判別部１０３の判別結果に基づき制御信号の内容を変更する。
【００２９】
最も簡単な例では、得られた画像や顔領域を単純に記録する撮影装置において、非生体と判別したときには出力手段から画像出力を行なわないように出力を制御することが可能となる。同様に、音声出力やメッセージの表示が行なえる機器を接続して、生体であることを判別したときには挨拶の音声メッセージなどを出力する一方で、非生体と判別したときには反応をさせないように制御することも可能である。その逆に、非生体の場合にはアラームをならしてもよい。この場合、生体判別装置を内蔵した機器そのもので音声やメッセージ出力をする以外にも、ネットワークなどで接続された遠隔地の機器への音声やメッセージ表示といったことも実現可能である。
【００３０】
また、接続された機器を制御する信号を出力するといったことも行なえるようにすることができることは明らかである。たとえば、所定の条件を満たす顔画像が入力されたら通行を許可する通行制御装置などの場合、非生体と判断した場合には通行制御装置への出力そのものを行なわなくすることで、生体情報が正しく入力されたときのみ通行許可するといったことが可能となる。
【００３１】
また、生体判別手段を組込まれたプログラムの場合には、出力制御部１０４の出力結果は所定の処理を行なうか行なわないか制御させることに相当し、プログラムで管理された所定のデータへのアクセスを許可するかしないかといった切換えも可能となる。
【００３２】
また、図６に示すようなテーブルデータに基づき生体判別部１０４の判別結果にあわせて曜日や時間ごとに動作を変更するようなことも設定可能であり、たとえば、非生体による撮影が平日の昼間に行なわれたときには履歴には記録するが直ぐには警報や通知は行なわず、何度も繰り返すようであれば警報を行なって管理者に通知する。一方で、人通りの少なくなる夜間や休日は直ぐに警報を行なって通知するなどと切換えて管理するといった、前述の実施の形態の複合した装置の実現も容易に可能となる。
【００３３】
以上説明したように第１の実施の形態によれば、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する装置において、利用者に対して特殊な生体反応や操作を要求することなく、写真、絵、映像表示機器などが撮影範囲内に存在した場合でも、誤動作や誤判別などをせずに所望の制御を行なうことができる。
【００３４】
次に、第２の実施の形態について説明する。  
以下の説明では、撮影対象（生体情報を取得する対象物）を人物の顔としてカメラにより画像入力し、顔の領域を検出して撮影対象が本当の人物（生体）であるか人物以外の物体（非生体）であるかを判別することによって、接続される機器への制御信号を変更する生体判別装置を例として述べるが、本発明は対象物が人物の顔に限定されるものでなく、さまざまな生体情報を含む画像を入力して生体判別を行なうものに適用でき、たとえば、虹彩情報、網膜情報、手や指の静脈情報、目や口の状態などを用いた生体判別にも適用可能である。なお、指紋情報については、画像取得手段として光学式センサを用いた場合には、本実施の形態により生体判別を行なうことが可能となる。
【００３５】
図７は、第２の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すものである。この生体判別装置は、撮影対象となる人物（以下、撮影対象、対象物ともいう）Ｍの顔画像（少なくとも顔を含んでいる画像）を撮影して入力する画像取得手段としてのカメラ２０１、カメラ２０１から得られた人物の顔画像から顔および目、鼻などの顔部位の位置を検出する生体検出手段としての顔検出部２０２、顔検出部２０２により検出された顔領域の画像特徴により撮影対象Ｍが本当の生体によるものか写真や絵などの印刷物や映像表示機器によるものであるかを判別する生体判別手段としての生体判別部２０３、カメラ２０１により撮影されている人物Ｍの顔画像や顔検出部２０２により検出された顔領域の検出結果、生体判別部２０３の判別結果に応じて、接続される機器や動作している出力信号やプログラムの制御手段を変更する出力制御手段としての出力制御部２０４から構成されている。
【００３６】
なお、カメラ２０１、顔検出部２０２、出力制御部２０４は、前述した第１の実施の形態におけるそれと同一であるため説明は省略し、第１の実施の形態と異なる生体判別部２０３について説明する。
【００３７】
生体判別部２０３は、生体情報が存在する領域以外に動きや枠、背景画像の変動、奥行きを遮るものといった人物以外の物体が存在することを検知して生体であるか非生体であるかを判別する。
【００３８】
まず、人物の生体領域以外に動きがあることを検知する手法から説明をする。本実施の形態では、生体領域として顔領域を検出していることから、顔領域から一定距離以上離れた位置に変動があった場合に非生体であると判別する。たとえば、図８（ａ），（ｂ）に示すように、通常の人物が存在した場合で仮に人物が動かなければ、１フレーム前の画像と現在の入力画像との差はなく、それらの差分画像を求めることにより変動がないことが示される。また、仮に人物が動いた場合でも、人物領域付近でしか変動が起きないことを想定できる。
【００３９】
そこで、図８（ｃ）に示すように、人物輪郭Ｃおよび顔領域Ｄの付近から所定の距離離れた位置を背景領域Ｅと設定し、その背景領域Ｅ内に差分画像で変動が存在した場合に非生体と判別する。変動量についても、所定値以上の輝度変化があった画素について総数を計算したり、連結領域の面積の大きさを計測したり、直線状に並んでいることを検出したりすることで、誤検知なく検知することも可能となる。顔領域については、顔検出部２０２で求められているため、顔領域の左領域、上領域、右領域は背景領域と設定することも可能であり、容易に背景領域の差分情報を検知可能である。たとえば、写真などを掲示している場合には、人物部分だけでなく背景領域にも変動が起きることが予想されるためである。
【００４０】
次に、別の手法として、顔検出部２０２で検出された生体領域から所定の距離離れ、かつ、通常は物体が存在しない背景領域において、当該生体領域の周辺に矩形状あるいは曲線や多角形などで当該生体領域を囲う物体を検出したときに非生体であると判別する。
【００４１】
たとえば、図９（ａ）に示すような顔領域が存在する写真、あるいは、図９（ｂ）に示すような手領域が存在する写真については、写真の縁と背景との差を検知することで、顔領域の周囲を囲う矩形Ｆ、あるいは、手領域の周囲を囲う矩形Ｇが検出可能となる。その検出手法としては、たとえば、ハフ変換による線分検出、ソベル（Ｓｏｂｅｌ）フィルタによる直線成分強調画像に対する縦横それぞれの射影処理などで検出が可能であるが、他にも直線や閉曲線、多角形を検出する手法により生体領域を囲う形状を検出する手法であれば、同様のことが実現可能である。
【００４２】
次に、さらに別の手法として、あらかじめ人物Ｍが存在しない状態で撮像した画像を背景画像として保存しておき、入力された画像との差分画像を求め、顔検出部２０２で検出された生体領域から所定の距離離れた背景領域において、背景画像と所定値以上の輝度変化がある画素が一定数以上または所定の形状で検出された場合に非生体であると判別する。
【００４３】
たとえば、図１０に示すように、図１０（ａ）の人物不在時画像に対して人物存在時には図１０（ｂ）のような差分画像となり、斜線で示す範囲Ｈが背景領域との変化領域となる。ここでは顔領域が検出されているため、顔領域から所定の距離だけ離れた左、上、右の領域は背景領域であり、人物不在時の画像との変化が存在しないはずである。
【００４４】
同様に、虹彩や網膜などのように、顔の部位を利用するものであれば、広角に人物の顔画像を撮影することで同様の比較ができ、手の静脈パターンについては図１０（ｃ）の差分画像のような手の形状が抽出可能となる。しかし、図１０（ｄ）のようになんらかの印刷物や映像表示機器を掲示された場合には、人物の形状と異なる差分画像になるため、背景領域にも変化が生じる。この領域の画素をチェックすることで、生体であるか非生体であるかを判別することができる。
【００４５】
また、生体判別部２０３において、画像情報だけでなく距離センサを併用することも可能である。第２の実施の形態に距離計測手段としての距離センサ２０５を追加した場合の生体判別装置を例として説明し、その構成図を図１１に示す。
【００４６】
距離センサ２０５は、通常人物が立った場合に人物が背景を遮らない位置、すなわち、たとえば、図１２に示すように、顔検出部２０２で検出された顔領域から所定の距離離れ、かつ、通常は物体が存在しない領域に相当する位置Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を測定対象としており、少なくとも１つ以上（この例の場合、３つ）設置する。
【００４７】
生体判別部２０３では、人物が存在しない状態で計測した各距離計測値と、人物が存在した状態で計測した各距離計測値とを比較し、両距離計測値に所定値以上の差があったときに非生体であると判別する。距離の計測箇所としては、入力画像中の左上部（Ｋ１）や右上部（Ｋ３）、その中間部（Ｋ２）などが最も簡単に計測できる。
【００４８】
以上説明したように第２の実施の形態によれば、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する装置において、利用者に対して特殊な生体反応や操作を要求することなく、写真、絵、映像表示機器などが撮影範囲内に存在した場合でも、誤動作や誤判別などをせずに所望の制御を行なうことができる。
【００４９】
次に、第３の実施の形態について説明する。  
以下の説明では、撮影対象（生体情報を取得する対象物）を人物の顔としてカメラにより画像入力し、顔の領域を検出して撮影対象が本当の人物（生体）であるか人物以外の物体（非生体）であるかを判別することによって、接続される機器への制御信号を変更する生体判別装置を例として述べるが、本発明は対象物が人物の顔に限定されるものでなく、さまざまな生体情報を含む画像を入力して生体判別を行なうものに適用でき、たとえば、虹彩情報、網膜情報、目や口の状態については顔領域までを含めた広角画像を取得することで適用可能であり、手や指の静脈情報を用いた場合では、画像取得手段として静電容量式の接触センサを用いた場合は適用困難であるが、画像取得手段として光学式センサやカメラによる非接触式を用いた場合には、本実施の形態により生体判別を行なうことが可能となる。
【００５０】
図１３は、第３の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すものである。この生体判別装置は、撮影対象となる人物（以下、撮影対象、対象物ともいう）Ｍの顔画像（少なくとも顔を含んでいる画像）を撮影して入力する画像取得手段としてのカメラ３０１、カメラ３０１から得られた人物の顔画像から顔および目、鼻などの顔部位の位置を検出する生体検出手段としての顔検出部３０２、顔検出部３０２により検出された顔領域の画像特徴により撮影対象Ｍが本当の生体によるものか写真や絵などの印刷物や映像表示機器によるものであるかを判別する生体判別手段としての生体判別部３０３、カメラ３０１により撮影されている人物Ｍの顔画像や顔検出部３０２により検出された顔領域の検出結果、生体判別部３０３の判別結果に応じて、接続される機器や動作している出力信号やプログラムの制御手段を変更する出力制御手段としての出力制御部３０４、生体領域に向けて照明光を照射することが可能な照明手段としての照明部３０５から構成されている。
【００５１】
なお、カメラ３０１、顔検出部３０２、出力制御部３０４は、前述した第１の実施の形態におけるそれと同一であるため説明は省略し、第１の実施の形態と異なる照明部３０５および生体判別部２０３について説明する。
【００５２】
照明部３０５は、撮影対象となる人物Ｍの顔部分に向けて照明光を照射する照明装置で構成されており、たとえば、通常の白熱灯や蛍光灯、冷陰極管、ＬＥＤ照明灯など各種照明装置で実現が可能である。また、撮影対象としている生体に応じては、可視光ではなく近赤外光であったり遠赤外光であってもよく、撮影側でその照明光による差がわかるように撮影が可能な組合わせであればかまわない。
【００５３】
また、照明部３０５は、消灯、点灯が任意のタイミングで切換えられるものとし、後述する生体判別部３０３によって制御しながら消灯した状態での画像をカメラ３０１により取得するとともに点灯した状態でも再度画像を取得できるよう制御されるものとする。
【００５４】
生体判別部３０３は、上述のように照明部３０５を制御して照明光を照射をした画像と照明光を照射しない画像をそれぞれ取得するようにする。照明光が照射された対象物Ｍが人物や手などといった生体であった場合、自ら発光する物体ではないことから、照明光のオン、オフにより生体領域の平均輝度が所定の値以上変化するはずである。
【００５５】
たとえば、本実施の形態で説明しているように、顔の画像であれば、図１４（ａ）に示す画像が照明光照射時で、図１４（ｂ）に示す画像が照明光未照射時となり、照明光未照射時の顔領域が暗くなることがわかる。一方で、ＣＲＴ表示器や液晶表示器といった自らが発光する映像表示機器が撮像範囲内に存在した場合には、照明光の変化にそれほど影響を受けず、照明光がオフされた状態でも所定の輝度をもった映像が表示されるため、照明光照射時とそうでないときの顔領域における輝度の差が小さくなる。図１４の（ｃ），（ｄ）に輝度の変化が少なくなっている画像例を示している。
【００５６】
このように、照明光の照射時と未照射時の顔領域の輝度差が所定値未満であったときに撮像対象Ｍが非生体であると判別することができる。なお、対象物が顔の部位であった場合にも顔の部位周辺を広角に撮像することで実現可能であり、対象物が手であっても適用可能なのは明らかである。
【００５７】
以上説明したように第３の実施の形態によれば、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する装置において、利用者に対して特殊な生体反応や操作を要求することなく、写真、絵、映像表示機器などが撮影範囲内に存在した場合でも、誤動作や誤判別などをせずに所望の制御を行なうことができる。
【００５８】
次に、第４の実施の形態について説明する。  
以下の説明では、撮影対象（生体情報を取得する対象物）を人物の顔としてカメラにより画像入力し、顔の領域を検出して撮影対象が本当の人物（生体）であるか人物以外の物体（非生体）であるかを判別することによって、接続される機器への制御信号を変更する生体判別装置を例として述べるが、本発明は対象物が人物の顔に限定されるものでなく、さまざまな生体情報を含む画像を入力して生体判別を行なうものに適用でき、たとえば、虹彩情報、網膜情報、目や口の状態については顔領域までを含めた広角画像を取得することで適用可能であり、手や指の静脈情報を用いた場合では、画像取得手段として静電容量式の接触センサを用いた場合は適用困難であるが、画像取得手段として光学式センサやカメラによる非接触式を用いた場合には、本実施の形態により生体判別を行なうことが可能となる。
【００５９】
図１５は、第４の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すものである。この生体判別装置は、撮影対象となる人物（以下、撮影対象、対象物ともいう）Ｍの顔画像（少なくとも顔を含んでいる画像）を複数の方向から撮影して入力する画像取得手段としての複数のカメラ４０１、カメラ４０１から得られた人物の顔画像から顔および目、鼻などの顔部位の位置を検出する生体検出手段としての顔検出部４０２、顔検出部４０２により検出された顔領域の画像特徴により撮影対象Ｍが本当の生体によるものか写真や絵などの印刷物や映像表示機器によるものであるかを判別する生体判別手段としての生体判別部４０３、カメラ４０１により撮影されている人物Ｍの顔画像や顔検出部４０２により検出された顔領域の検出結果、生体判別部４０３の判別結果に応じて、接続される機器や動作している出力信号やプログラムの制御手段を変更する出力制御手段としての出力制御部４０４から構成されている。
【００６０】
なお、顔検出部４０２および出力制御部４０４は、前述した第１の実施の形態におけるそれと同一であるため説明は省略し、第１の実施の形態と異なるカメラ４０１および生体判別部４０３について説明する。
【００６１】
カメラ４０１は、たとえば、図１６（ａ）に示すように、２つのカメラ４０１ａ，４０１ｂからなり、カメラ４０１ａは人物Ｍの正面から顔画像を撮像する位置に設置され、カメラ４０１ｂは正面以外の向きで人物Ｍを撮影する位置、すなわち、人物Ｍの上方から人物Ｍの頭部を見下ろす角度に設置される。このようにカメラ４０１ａ，４０１ｂを設置することにより、人物Ｍの正面の顔画像と上部からの人物像を撮影することができる。
【００６２】
なお、カメラ４０１ａ，４０１ｂの設置方向は、図１６（ａ）の向きに限らず人物Ｍの正面以外のカメラ４０１ｂは人物Ｍの横方向や下方向など正面以外の角度に設置することが可能である。
【００６３】
さらに、たとえば、図１６（ｂ）に示すように、カメラ４０１ｂを人物Ｍの前方でカメラ４０１ａの上部に設置するとともに、カメラ４０１ｂと相対向する人物Ｍの上部に平面状のミラー４０５を所定の角度で設置することにより、人物Ｍの違う角度からの画像を得ることができる。この場合、カメラ４０１ａ，４０１ｂを含めた生体判別装置４００は壁面に設置するだけでよく、ミラー４０５を任意の場所に設置することができ、設置が容易となる。
【００６４】
また、たとえば、図１６（ｃ）に示すように、ミラーを曲面状のミラー４０６にすることによって、できるかぎり多くの方向からの人物像を撮影することが可能である。本実施の形態では上から下を見下ろす角度に設置した例で説明を続ける。
【００６５】
なお、撮影対象となる生体がの顔以外の場合、たとえば虹彩や網膜、目や口の場合には、広角に画像を撮像できるようにすることで、顔の場合と同様の画像で処理ができる。また、指紋の場合には光学式センサを複数設置すること、手の静脈パターンであれば手を複数の方向から撮影することで同様のことが実現可能である。
【００６６】
生体判別部４０６は、前述の複数の角度で得られた人物画像から撮影対象Ｍが生体であるか非生体であるかを判別する。たとえば、複数の角度で得られた各画像において、あらかじめ求めておいた人物が不在時の画像との差分画像を作成し、それを縦方向および横方向にそれぞれ射影値をとった結果を比較することによって実現が可能である。
【００６７】
図１６（ａ）のように、人物Ｍの正面にカメラ４０１ａ、上部から見下ろす角度にカメラ４０１ｂが設置されている場合、カメラ４０１ａからの画像に対し図１７（ａ）に示すような生体領域の形状に合わせた縦方向の背景差分射影値Ｐ１１および横方向の背景差分射影値Ｐ１２が得られ、カメラ４０１ｂからの画像に対し図１７（ａ）に示すような生体領域の形状に合わせた縦方向の背景差分射影値Ｐ２１および横方向の背景差分射影値Ｐ２２が得られる。
【００６８】
一方、印刷物などをかざしている場合には、カメラ４０１ａからの画像に対し図１８（ａ）に示すような縦方向の背景差分射影値Ｐ３１および横方向の背景差分射影値Ｐ３２が得られ、カメラ４０１ｂからの画像に対し図１８（ａ）に示すような縦方向の背景差分射影値Ｐ４１および横方向の背景差分射影値Ｐ４２が得られる。これらの図からも明らかなように、図１７の生体領域の射影値とは大きく異なる値となり、この射影値の最大値、最小値、平均値、分散値、面積値などの指標を比較することで生体か非生体かを判別することが可能である。
【００６９】
これ以外にも、それぞれ人物の顔を検出するパターンを正面向きから、頭頂からの人物パターンを事前に学習により求めておいて、いずれの画像からも人物パターンが検出された場合だけ生体と判別するといった方法でも実現可能である。同様に、手の領域については、正面と上でなく、正面と横から撮影する場合を例にとると、カメラ４０１ａからの画像に対し図１９（ａ）に示すような縦方向の背景差分射影値Ｐ５１および横方向の背景差分射影値Ｐ５２が得られ、カメラ４０１ｂからの画像に対し図１９（ａ）に示すような縦方向の背景差分射影値Ｐ６１および横方向の背景差分射影値Ｐ６２が得られるため、同様に印刷物や映像表示機器などとの区別が実現可能となる。
【００７０】
以上説明したように第４の実施の形態によれば、人物の生体情報を撮影して得られる特徴情報や状態を利用する装置において、利用者に対して特殊な生体反応や操作を要求することなく、写真、絵、映像表示機器などが撮影範囲内に存在した場合でも、誤動作や誤判別などをせずに所望の制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図２】顔領域の輝度分布の変化を説明するための説明図。
【図３】顔領域の顔サイズの変化を説明するための説明図。
【図４】第１の実施の形態に係る生体判別装置の変形例を概略的に示すブロック図。
【図５】生体の位置と生体の大きさとの関係を説明するための説明図。
【図６】非生体画像入力時の動作に対する動作テーブルを説明するための説明図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図８】差分画像を利用した生体以外の物体の存在を検知する方法を説明するための説明図。
【図９】生体周囲の形状検知を利用した生体以外の物体の存在を検知する方法を説明するための説明図。
【図１０】背景差分を利用した生体以外の物体の存在を検知する方法を説明するための説明図。
【図１１】第２の実施の形態に係る生体判別装置の変形例を概略的に示すブロック図。
【図１２】距離センサを利用した生体以外の物体の存在を検知する方法を説明するための説明図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図１４】照明光のオン，オフを利用した発光体検知を説明するための説明図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る生体判別装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図１６】複数の角度に対するカメラの設置例を説明するための模式図。
【図１７】複数の角度の入力画像例を説明するための模式図。
【図１８】複数の角度の入力画像例を説明するための模式図。
【図１９】複数の角度の入力画像例を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００７２】
Ｍ…撮影対象、人物、対象物、１０１，２０１，３０１，４０１，４０１ａ，４０１ｂ…カメラ（画像取得手段）、１０２，２０２，３０２，４０２…顔検出部（生体検出手段）、１０３，２０３，３０３，４０３…生体判別部（生体判別手段）、１０４，２０４，３０４，４０４…出力制御部（出力制御手段）、１０５，２０５…距離計測部（距離計測手段）、３０５…照明部（照明手段）。
【図１】
2006099614.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006099614.tif 000007
【図６】
2006099614.tif 000008
【図７】
2006099614.tif 000009
【図８】
2006099614.tif 000010
【図９】
2006099614.tif 000011
【図１０】
2006099614.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006099614.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2006099614.tif 000017
【図１６】
2006099614.tif 000018
【図１７】
2006099614.tif 000019
【図１８】
2006099614.tif 000020
【図１９】
2006099614.tif 000021