(57)【要約】【課題】多数の人物が所望の装置を共有して使用する環境において、人物の認証結果に応じて所望の装置の使用制限の対応をとることができるようにする。【解決手段】パソコンなどを操作しようとする人物の人物画像Ｐが図示しない撮像手段によって撮影されて画像データ入力部２に取り込まれる。顔領域抽出部３が人物画像から顔領域のみを抽出し、特徴量検出部４が顔領域の中の所定の複数個所をサンプリングして特徴量を検出する。この特徴量は、特徴量演算画像処理部５によって眉・目・鼻・口などの位置や大きさの特徴量データに演算される。一方、特徴量記録部６にはあらかじめ多数の人物の特徴量を平均化した特徴量基準値データが格納されている。認証部７は特徴量データと特徴量基準値データとを比較照合して人物の認証を行い、その認証結果を認証結果部８へ通知し、認証した人物に応じてパソコンなどの使用制限を指示する。【選択図】        図１
2004318501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の装置の操作を実行しようとする人物を撮像して得た人物の画像から前記人物の顔の画像を抽出して、前記人物の認証と前記装置に対して対応可能範囲の指示とを行う人物認証装置であって、
前記人物の前記画像を取り込んで前記顔の画像領域を抽出する顔領域抽出手段と、
前記顔領域抽出手段が抽出した前記顔の画像領域の所定部分ごとのサンプリングデータを特徴量として検出する特徴量検出手段と、
前記特徴量検出手段が検出した前記特徴量を演算して特徴量データを作成する特徴量演算画像処理手段と、
複数の人物の特徴量データからあらかじめ求めた特徴量基準値データを記録する特徴量記録手段と、
前記特徴量演算画像処理手段から取得した前記特徴量データと前記特徴量記録手段から取得した前記特徴量基準値データとを比較解析し、
この解析結果に基づいて前記人物の属性を特定し、
特定した前記属性に応じて前記所望の装置の対応可能範囲を設定し、
前記対応可能範囲を前記装置に対して指示する認証手段とを、
備える人物認証装置。
【請求項２】
前記顔領域抽出手段は、所定の時間ごと又は前記人物の属性に所定の変化が生じるごとに前記人物の前記画像を取り込んで顔の画像領域を抽出し、
前記認証手段は、前記顔領域検出手段が顔の画像領域を抽出するごとに前記特徴量データと前記特徴量基準値データとを比較解析することを特徴とする請求項１に記載の人物認証装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の装置の操作を実行しようとする人物の認証を行う人物認証装置に関するものであり、より詳細には、人物の顔の画像から特徴を抽出して人物の認証を行い、その認証結果に応じて適切にコンピュータ装置など所望の装置への操作対応を指示する人物認証装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）の使用者（ユーザ）を特定する際には、パスワード登録などによる人物認証が行われている。そのためには、パソコンを使用するユーザごとにパスワード登録の設定を行う必要がある。また、下記の特許文献１には、ユーザの顔の画像に基づいて人物認証を行うことができるコンピュータシステムの技術が開示されている。この技術によれば、ユーザがパソコンを操作するときにパソコン又はその近傍に設けられたカメラによりユーザの顔を撮影し、撮影によって取得された顔の画像をあらかじめ登録された顔の画像と照合して人物認証を行う。そして、特定の人物を認証したときに、あらかじめ設定された処理を実行するというコンピュータシステムの人物認証を実現したものである。これにより、人物認証結果に応じて、ユーザごとに設定されたアプリケーションの起動など、任意の処理をバッチ処理的に自動継続して実行することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４０５２号公報（段落番号００２０〜段落番号００５８、図１〜図１３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１の技術を含めて、コンピュータシステムに利用される従来の人物認証装置では、あらかじめ顔データが登録されていない人物に対しては、新たに顔の画像をデータとして登録しなければ、いかなる人物認証も行うことができない。さらに、不特定多数の人が使用することを前提とした環境で使用されるパソコンに対しては、年齢や性別などに応じたアプリケーションを実行しようとする場合、そのアプリケーションの実行を個人ごとの属性に応じて操作を制限するような認証を行うようには対応していない。また、パソコンの起動時に所定の人物の認証を行った後、途中で別の人物に入れ替わったときの使用制限対応もとられていない。なお、パソコンに限らず、所望の装置を操作しようとするときに人物認証を行う場合についても、従来の人物認証装置では上記と同様な不具合を生じる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、特定の人物が所望の装置を共有したり、不特定多数の人物が所望の装置を使用する環境において、人物の認証結果あるいはユーザの判別結果に応じて所望の装置の使用制限の対応をとることができる人物認証装置を提供することを目的とする。より具体的には、特定の人物がパソコンを共有したり、不特定多数の人物がパソコンを使用するコンピュータシステムの環境において、人物の認証結果あるいはユーザの判別結果に応じてパソコンの使用制限の対応をとることができる人物認証装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明における人物認証装置は、パソコンなど所望の装置の使用を開始する前に操作を実行しようとする人物を撮像手段によって撮像する。そして、撮像された人物の画像より顔の画像領域を抽出し、顔の画像領域の中の眉・目・口・鼻など所定部分ごとの位置や大きさや色などのサンプリングデータを特徴量として検出し、この特徴量を演算して認証しようとする人物の特徴量データとして保有する。一方、あらかじめ多数の人物の特徴量データを平均化した特徴量基準値データを保有しておき、認証しようとする人物の特徴量データと特徴量基準値データとを比較解析し、この解析結果に基づいて例えばパソコンの操作を実行しようとする人物の属性を特定する。人物の属性とは、男性と女性というような性別の特徴的区分である場合もあるし、子供と大人や老人以外の成人といった年齢の特徴的区分である場合もある。そして、特定された人物の属性に応じてパソコンなどの所望の装置の対応可能範囲を決定する指示を与える。これによって、人物認証装置による認証結果に応じてパソコンなど所望の装置を使用制限したり、より使用しやすいようにしたりして、それぞれの人物が最適な環境でパソコンなどを使用できるように対応可能範囲を変化させることができる。なお、ここで「対応可能範囲」とは、当該機器の使用の可否をも含めて、その機器の様々な使用形態や、使用態様（モードや再生・記録の種類や回数など）を含む概念である。
【０００７】
すなわち、本発明によれば、所望の装置の操作を実行しようとする人物を撮像して得た人物の画像から前記人物の顔の画像を抽出して、前記人物の認証と前記装置に対して対応可能範囲の指示とを行う人物認証装置であって、
前記人物の前記画像を取り込んで前記顔の画像領域を抽出する顔領域抽出手段と、
前記顔領域抽出手段が抽出した前記顔の画像領域の所定部分ごとのサンプリングデータを特徴量として検出する特徴量検出手段と、
前記特徴量検出手段が検出した前記特徴量を演算して特徴量データを作成する特徴量演算画像処理手段と、
複数の人物の特徴量データからあらかじめ求めた特徴量基準値データを記録する特徴量記録手段と、
前記特徴量演算画像処理手段から取得した前記特徴量データと前記特徴量記録手段から取得した前記特徴量基準値データとを比較解析し、
この解析結果に基づいて前記人物の属性を特定し、
特定した前記属性に応じて前記所望の装置の対応可能範囲を設定し、
前記対応可能範囲を前記装置に対して指示する認証手段とを、
備える人物認証装置が提供される。
【０００８】
また、前記顔領域抽出手段は、所定の時間ごと又は前記人物の属性に所定の変化が生じるごとに前記人物の前記画像を取り込んで顔の画像領域を抽出し、
前記認証手段は、前記顔領域検出手段が顔の画像領域を抽出するごとに前記特徴量データと前記特徴量基準値データとを比較解析することは本発明における人物認証装置の好ましい態様である。すなわち、本発明の人物認証装置によれば、パソコンなど所望の装置が操作されているとき、例えば、１０分ごと、３０分ごとなど所定の時間ごとに、操作している人物を撮像して特徴量データを抽出している。あるいは、パソコンなど所望の装置を操作している人物が替わるなど、操作する人物の属性に所定の変化が生じたときにその人物を撮像して特徴量データを抽出している。そして、特徴量データを抽出した都度、あらかじめ登録・蓄積されている特徴量基準値データと特徴量データとを照合して一致しているか否かを判定してその都度認証を行っている。これによって、パソコンなど所望の装置を起動したときと異なる属性の人物に入れ替わって不正な操作が行われることを防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、人物の顔の画像の特徴に基づいて人物の判定を行い、判定された人物ごとに所望の装置の操作を実行できるような指示を与える人物認証装置を提供するものである。なお、以下の実施の形態では、説明を容易にするために所望の装置をパソコンとし、人物認証装置によって判定された人物ごとに適切なコンピュータシステムの環境に対応することができるような人物認証装置を実現する形態で説明する。すなわち、撮像手段によって撮影し、画像入力手段によって取り込んだ人物の顔の画像を解析して老・若・男・女などの人物の属性からその人物を判定し、それぞれの人物に応じて最適なパソコンの操作環境が整うように、適切な指令を人物認証装置からパソコン側へ送信する。これによって、人物認証装置で認証された人物のパソコンを扱う上での操作性や利便性を一段と向上させることができる。
【００１０】
本発明の人物認証装置は、パソコンに人物の顔を撮像するＣＣＤなどの撮像手段と、パソコンの使用開始時に人物の顔を撮像手段により取り込んで画像データ（顔データ）として登録・蓄積し、人物認証を行おうとする人物の顔データを登録・蓄積された画像データと照合して、一致しているかどうかを判定する判定手段とを備えている。さらに、顔データが登録・蓄積されていない場合、あるいは顔データの登録が必要でないコンピュータシステムにおいては、撮像手段により取り込んだ画像データ（顔データ）を独自に解析して、老・若・男・女などのように大まかな人物認証を行い、パソコンがそれに応じた対応をとるようにする。
【００１１】
ここで、顔データの解析は次のようにして行う。まず、多数の成人男性の顔データから特徴量の平均値を求める。なお、特徴量とは、顔の画像の中の眉・目・鼻・口など所定の部分ごとの位置や大きさや色などのサンプリングデータである。例えば、１０００人分の成人男性の登録データ中の顔データを用いて特徴量の平均値を求める。なお、成人男性の顔データの特徴量の平均値を成人男性の特徴量基準値とする。同様にして、多数の成人女性についても顔データから特徴量基準値を求めておく。そして、人物認証を行うために新たに取り込んだ顔データの特徴量と特徴量基準値とを比較し、老・若・男・女などの属性の判定を行いながら人物を特定して人物認証を行う。
【００１２】
以下、老人男性・老人女性・成人男性・成人女性・思春期男性（少年）・思春期女性（少女）・男児・女児を判定する際の基本的な判断基準を列記する。なお「成人」は「老人」を除くものとする。成人女性ならば、外出の際には、大体において化粧をしていると考えられ、特に、唇には口紅を塗ることが多い。そのため、顔データから唇の色をサンプリングして色成分の分布を求めるとき、赤の成分が多いなど特定の色成分に偏りが生じて本来の唇の色とは異なる場合には、成人女性と判断する。逆に、顔データから唇の色をサンプリングした結果が、人間本来の唇の色成分の分布と顕著な差がない場合には、男性あるいは子供と判断する。さらに、喉仏や髭がある場合には成人男性と判断するが、喉仏や髭が確認できない場合でも、必ずしも成人男性ではないと判断することはできないので、顔データの他の要素（例えば、上記の唇の色など）と組み合わせて総合的に判断する。
【００１３】
また、髪型が著しい短髪（例えば、坊主頭、角刈り、スポーツ刈り、又はスキンヘッド）の場合は男性とみなしてよい。さらに、ピアスより大きめの耳飾りとしてイヤリングを着けている場合は女性と判断してよい。また、額、目尻、頬、口元のしわなどをサンプリングして、これらのサンプリングデータの特徴量が特徴量基準値より大きい場合には老人と判断する。また、大人の顔と子供の顔を比較すれば、当然顔の大きさは子供の顔のほうが小さく、かつ目や口などの構成要素も小さいし、目や口などの構成要素間の距離も子供の顔のほうが短いので、これらの構成要素が特徴量基準値より小さかったり距離が短い場合は、男児や女児などの子供と判断する。さらに、子供の骨格は大人に比べて未熟なことから、顔の輪郭や顎の骨の発達具合に重みづけを行って判定を行えば、大人と子供の判断をより正確に行うことができる。
【００１４】
また、男女間で骨格の違いが生じるのは思春期以降であるが、男児、女児での骨格の差はないので、顔の輪郭などによって男児と女児の判別を行うことは避ける。さらに、成人女性、思春期男性（少年）、及び思春期女性（少女）の骨格の差は少ないので、顔の輪郭などによってこれらを判別することは避ける。また、男性の顔に比べて女性の顔の特徴は顔の輪郭が丸みを帯びており、顔の大きさに対する目の間隔の比率は、女性の顔の方が男性の顔より大きい。すなわち、顔の大きさに対する目の間隔の比率が小さいと男性の顔のようにきつい顔立ちになる。したがって、顔の輪郭の丸みや顔の大きさに対する目の間隔の比率の特徴量によって成人男性と成人女性を判断することは可能である。なお、髪の毛の濃薄、長さ、及び白黒は例外が多いので、老人や成人や男女の別を判断する基準には用いない。
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明における人物認証装置の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。図１は、画像データ入力部により人物の顔の画像を取り込み、登録された顔の画像と比較して人物の認証を行う本発明の人物認証装置のブロック図である。図１において、人物認証装置１は、人物の画像のデータを取り込む画像データ入力部２と、画像データ入力部２が取り込んだ人物の画像のデータから必要な顔の画像領域のみを抽出する顔領域抽出部（顔領域抽出手段）３と、顔領域抽出部３によって抽出された顔領域の中から人物の特徴を引き出すために顔の所定部分ごとにサンプリングを行う特徴量検出部（特徴量検出手段）４と、特徴量検出部４によってサンプリングされたポイントの位置やポイント間の相対距離を演算して特徴量データを作成する特徴量演算画像処理部（特徴量演算画像処理手段）５と、あらかじめ登録されている人物の顔の画像に関する特徴量基準値データを記録する特徴量記録部（特徴量記録手段）６と、特徴量演算画像処理部５で作成された特徴量データと特徴量記録部６にあらかじめ記録されている特徴量基準値データとを比較して人物の認証を行う認証部（認証手段）７と、認証部７で認証された結果を取得してパソコンに通知する認証結果部８と、人物認証装置１全体の制御を行う制御部９とによって構成されている。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
まず、本発明の第１の実施の形態における人物認証装置について説明する。第１の実施の形態の人物認証装置は、ＣＣＤなどの撮像素子を備えたパソコンを起動すると、ＣＣＤなどの撮像素子によってパソコンの前に座った人物の顔の画像が撮影され、パソコンにあらかじめ登録されている顔の画像のデータと照合され、一致しているか否かを判定するシステム構成となっている。このとき、顔の画像を抽出して認証するアルゴリズムは、従来から一般に行われているような比較認証技術でもよいし、例えば特開平６−２５９５３４号公報に記載されているような、検出した顔領域の特徴量と認証用特徴量とを比較して認証を行うというアルゴリズムでもよい。
【００１７】
図１に基づいて人物認証装置の動作を説明する。ある人物がパソコン（図示省略）を操作しようとするとき、認証を受けようとする人物の画像（人物画像Ｐ）が撮像素子（図示省略）によって撮影される。すると、撮像素子によって撮影された人物画像Ｐは画像データ入力部２に入力される。このとき、入力された人物画像Ｐが全身・上半身像など顔領域以外の情報を含む場合は、顔領域抽出部３によって顔領域の画像（顔の画像）のみが抽出される。図２は、図１の顔領域抽出部３によって抽出された顔の画像のイメージ図である。すなわち、図２に示すような顔の画像が顔領域抽出部３で抽出される。
【００１８】
次に、図２に示すような顔の画像の中から人物の特徴を引き出すため、特徴量検出部４によって顔の部分ごとにサンプリングを行う。図３は、図２に示す顔の画像から顔データの特徴量を抽出するイメージ図である。図３の例では、眉１０については、眉頭、眉尻、及びその中間の部分をサンプリングし、目１１については、目頭、目尻、その中間、上瞼、及び下瞼の部分をサンプリングし、頬１２については、その領域内の数箇所をサンプリングする。また、顔の輪郭・顎１３についてもその輪郭に沿って数箇所をサンプリングする。さらに、口１４については、口角、上唇、下唇、及び開口などをサンプリングする。これ以外の顔部分についても、あらかじめ設定しておけば所定の部分のサンプリングを行うことができる。このようにして得られた部分ごとのサンプリングデータを特徴量と定義する。
【００１９】
上記のようにして得られた各特徴量は、特徴量演算画像処理部５によって画像処理が施される。すなわち、特徴量演算画像処理部５によって明るさの調整やノイズ除去やエッジ強調などの各種の処理が行われた後、サンプリングポイントの座標を取得し、その後サンプリングポイント間の距離（相対距離）などの演算が行われて特徴量データが作成される。次に、このようにして特徴量演算画像処理部５によって作成された特徴量データと、特徴量記録部６にあらかじめ登録されている顔の画像の特徴量基準値データとが認証部７で比較判定される。
【００２０】
特徴量データと特徴量基準値データとの比較に際しては、両者の相関関係に任意のしきい値ｓ（％）を設定する。そして、認証部７が比較判定した結果、特徴量データがしきい値ｓ（％）以上ならば認証結果部８へ「一致」の情報を伝える。これによって、認証結果部８は、認証を受けようとする人物の認証を行い、図示しないパソコンに対して操作を許可する旨を通知する。
【００２１】
また、認証部７で特徴量データと特徴量基準値データとの比較を行った結果、特徴量データがしきい値ｓ（％）未満の場合は、制御部９を介して人物の撮影条件などを変え、再度、人物画像Ｐを画像データ入力部２へ再入力する。このようにして人物画像Ｐの再入力動作を一定の回数繰り返し、それでも認証部７において特徴量データと特徴量基準値データとの比較が一致しない場合は、認証結果部８へ「不一致」の情報を伝える。このように、いま取り込んだ人物の特徴量データが、あらかじめ登録されている特徴量基準値データとあまりにもかけ離れている場合には、この判定段階で認証を受けようとする人物は、パソコンの操作権が与えられている人物ではないという最終判定を下し、認証結果部８はパソコンに対して操作を不許可とする旨の通知を行う。このような一連の認証動作の流れにより、あらかじめ登録されている人物がパソコン操作の許可を求める人物であるとほぼ特定される。なお、必要があれば、認証部７で認証比較を行っている時点で、特徴量記録部６に登録されている特徴量データの更新を行ってもよい。
【００２２】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態における人物認証装置について説明する。第２の実施の形態の人物認証装置は、家庭内で１台のパソコンを家族全員で共有する場合に人物認証を行って各人物に操作権を与えるものである。パスワード登録による人物認証手段を用いた従来のパソコンでは、例えば、子供が父親のパスワードを使ってログインすることが可能である。この場合、パソコンには現在の使用者は父親（大人）と認識されるので、子供自身がインターネットに接続すれば、子供にはふさわしくないサイト（性・暴力など）を何の規制もなく見ることができてしまう。この場合、一応は「１８才以上ですか？」と尋ねてくるが、パソコンを操作しようとする子供が「はい」とクリックすれば、子供にはふさわしくないサイトに無制限に接続されてしまうので、実質的には規制がないのも同然である。
【００２３】
そこで、前述の第１の実施の形態と同様なアルゴリズムを用いて、図１に示す人物認証装置１の画像データ入力部２によって取り込んだ人物画像Ｐの顔データから、眉・目・鼻・口の形状や位置などを抽出する。子供の骨格は大人に比べて未熟なことから顔の輪郭や顎骨の発達具合に違いが現われる。また、当然、顔の大きさは子供のほうが小さいので目・口などの構成要素も小さく、構成要素間の距離も短い。
【００２４】
図４は、図１に示す人物認証装置１において、大人の人物の画像から取り込まれた顔の画像より顔データの特徴量を抽出するイメージ図である。また、図５は、図１に示す人物認証装置１において、子供の人物の画像から取り込まれた顔の画像より顔データの特徴量を抽出するイメージ図である。図４と図５とを比較して分かるように、図４の大人の顔の画像と図５の子供の顔の画像で同じ顔データ個所の特徴量を抽出しても、眉１０、目１１、顔の輪郭・顎１３、口１４、の輪郭などのサンプリングポイントのポイント間の相対距離やポイントの位置が異なるので、認証部７では大人と子供の相違を容易に判定することができる。
【００２５】
大人の顔データと子供の顔データにおいてポイント間の相対距離やポイントの位置を検出する具体的な例をさらに詳しく説明する。図６（ａ）と図６（ｂ）はそれぞれ、図１に示す人物認証装置１において顔データの特徴量を抽出する場合の概念図であり、図６（ａ）は顔データの一部の特徴量の抽出を示し、図６（ｂ）は顔データの他の部分の特徴量の抽出を示している。図６（ａ）に示すように、眉の長さ（眉頭〜眉尻）ａと眉の高さｂ、目の横幅（目頭〜目尻）ｃと目の縦幅ｄ、口の横幅ｅと口の高さｆ、鼻の長さｇなどについて、成人男性の特徴量基準値と子供の特徴量との比較を行う。また、図６（ｂ）に示すように、両目の間隔（左目頭〜右目頭）ｈ、両眉の間隔（左眉頭〜右眉頭）ｉ、鼻と目の距離（鼻頭〜目頭）ｊ、鼻と口の距離（鼻頭〜口角）ｋ、鼻と眉の距離（鼻頭〜眉頭）ｍ、鼻と顎の距離（鼻頭〜顎先）ｎ、顔の幅ｐ、顎先と顎元（エラ）の角度α、顔輪郭の角度βについても、成人男性の特徴量基準値と子供の特徴量との比較を行う。
【００２６】
認証される子供によっては、これらの特徴量のうちの一部が、成人男性の特徴量基準値とあまり変わらないという結果になる場合もあり得る。そこで、次のような２つの判断方法のうちいずれかの比較判定を行う。
（方法Ａ）認証される子供の特徴量について成人男性の特徴量基準値との差が顕著なものがどのくらいあるかを判定する方法。例えば、上記のａ〜ｋ、ｍ、ｎ、ｐ及びα、βの１６項目の中から抽出した９項目のうち７項目で子供の特徴量が成人男性の特徴量基準値より小さいとすれば、特徴量基準値との一致比率は、（９−７）／９×１００＝２２．２（％）である。ここで、あらかじめ任意のしきい値ｔ１（％）を設定しておき、上記の一致比率２２．２（％）がこのしきい値ｔ１（％）以上ならば、認証部７は、その顔データは大人であると判断してその旨を認証結果部８へ伝える。また、上記の一致比率２２．２（％）がしきい値ｔ１（％）未満ならば子供であると判断してその旨を認証結果部８へ伝える。
【００２７】
（方法Ｂ）子供の特徴量と成人男性の特徴量基準値との絶対値差がどのくらいあるかを判定する方法。例えば、成人男性の特徴量基準値にある程度の標準偏差を持たせれば、ほとんどすべての成人男性がこの集団に含まれる。一方、年齢が低いほど、特徴量の値はこの集団から離れたところ、すなわち、子供の特徴量分布と言うべき集団に位置するようになる。そこで、得られた子供の特徴量が成人男性の特徴量基準値（もしくは分布）と、どの程度かけ離れているかを各々の項目について検証し、方法Ａの場合の特徴量基準値との一致比率の場合と同様にあらかじめ任意のしきい値ｓ１（ｍｍ）を設けておき、特徴量がこのしきい値ｓ１（ｍｍ）以上離れているならば認証部７は子供と判断してその旨を認証結果部８へ伝える。また、しきい値ｓ１（ｍｍ）未満しか離れていないならば大人と判断してその旨を認証結果部８へ伝える。
【００２８】
図７は、本発明の第２の実施の形態において、人物認証装置による顔の画像の入力から大人と子供の判定までの認証経過を示すフローチャートである。すなわち、図７は、前述の顔データの特徴量ａ〜ｋ、ｍ、ｎ、ｐ及びα、βの情報を基に、認証対象の人物の画像が大人であるか子供であるかを判定する手順を示すフローチャートである。
【００２９】
図７において、まず、特徴量データを特徴量演算画像処理部５のデータテーブルから呼び出す（ステップＳ１）。次に、呼び出した特徴量データに髭があるか否かを判断する（ステップＳ２）。ここで、髭がなければ（ステップＳ２でＮｏの場合）、呼び出した特徴量データに喉仏があるか否かを判断する（ステップＳ３）。ここで、喉仏がなければ（ステップＳ３でＮｏの場合）、図６に示すように、顔輪郭の角度β、目の大きさｃ、ｄ、鼻の長さｇ、口の大きさｅ、ｆなどの特徴量データを測定する（ステップＳ４）。そして、測定した特徴量データを特徴量記録部６に格納されている特徴量基準値と比較し（ステップＳ５）、測定した特徴量データが特徴量基準値未満であれば、眉、目、鼻、口の位置や距離を測定する（ステップＳ６）。さらに、このとき測定した部分の位置や距離の特徴量データを特徴量基準値と比較し（ステップＳ７）、これらの特徴量データが特徴量基準値未満であれば、認証部７は、測定した人物の画像の顔データは子供であると認証（判断）してその旨の情報を認証結果部８へ通知する（ステップＳ８）。また、上述した方法Ａ及び方法Ｂの判定方法は、上記のステップＳ７に含まれるものである。
【００３０】
一方、ステップＳ２で髭があったり（ステップＳ２でＹｅｓの場合）、ステップＳ３で喉仏があったり（ステップＳ３でＹｅｓの場合）、ステップＳ５で顔輪郭の角度、目、鼻、口の大きさが特徴量基準値以上である場合、ステップＳ７で眉、目、鼻、口の位置や距離の特徴量データが特徴量基準値以上である場合は、認証部７は、測定した人物の画像の顔データは大人であると認証（判断）してその旨の情報を認証結果部８へ通知する（ステップＳ９）。このようにして、測定した人物の画像の顔データが子供であると判定された場合には、子供にふさわしくないサイトなどの進入に規制がかかるようにパソコンへ指令を送る。ここで、１５〜１７才くらいになると大人と子供の骨格の差が少なくなり判別が難しくなるが、上記しきい値ｔ（％）あるいはしきい値ｓ（ｍｍ）の値を適宜変えることによって認証精度を向上させることができる。
【００３１】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態における人物認証装置について説明する。第３の実施の形態の人物認証装置は、不特定多数の人が共有して使う環境にあるパソコンを多数の人物が使う場合の人物認証を行うものである。インターネットカフェなど不特定多数の人が共有して使う環境にあるパソコンは、通常、使用者の操作に対する慣れ・不慣れがあるにもかかわらずパソコンの操作レベルを顧客ごとにカスタマイズすることはできない。一般的に機械に弱いとされる女性と機械に詳しいとされる男性とではパソコンの操作レベルに差があると考えられる。したがって、使用者ごとにパソコン操作のカスタマイズを行うことができれば極めて便利である。
【００３２】
この場合も、前述の第１の実施の形態と同様なアルゴリズムを用いて、図１に示す人物認証装置１の画像データ入力部２によって取り込んだ人物画像Ｐの顔データから、眉・目・鼻・口などの形状や位置などを抽出する。ここで、一般的には成人女性の骨格は成人男性に比べてやや小さめであるから、成人女性と成人男性では顔の輪郭や顎骨の発達具合に違いが現われる。また、当然のことながら顔の大きさは女性のほうが小さめであるので目・鼻などの構成要素も小さく、かつ目・鼻などの構成要素間の距離も短い。
【００３３】
具体的には、図６に示した目の大きさｃ、ｄ、口の大きさｅ、ｆ、鼻の長さｇなどの成人女性の特徴量データについて成人男性の特徴量基準値と比較する。また、両目の間隔ｈ、両眉の間隔ｉ、鼻と目の距離ｊ、鼻と口の距離ｋ、鼻と顎の距離ｎ、顔の幅ｐ、顎の角度α、顔輪郭の角度βなどについても同様の比較を行う。成人女性の中には、これらの特徴量のうちの一部が成人男性の特徴量基準値とあまり変わらないという結果になる場合もあり得る。
【００３４】
そこで、次のような３つの判断方法のうちいずれかの比較判定を行う。もちろん、これらの方法を組み合わせて判定してもよい。
（方法Ｃ）化粧の有無の判定を行う方法。一般的に、成人女性ならば外出の際には、大体において化粧をしていると考えられる。したがって成人女性の肌の色をサンプリングした場合、通常、化粧をしない成人男性の肌の色の特徴量とは異なっている。サンプリング箇所は、例えば、図３における目１１の周り、頬１２の数箇所の部分、口１４の各部などとし、これらのサンプリング箇所の色データに色の偏りや特定の色の増加などが存在した場合は成人女性と判断する。
【００３５】
例えば、目１１の周りについては、成人女性がアイシャドーやアイラインをしている場合は、青、茶、黒などの特定の色が増加する。また、成人女性の頬１２には頬紅をしている場合は赤やピンクなど色に偏りがある。さらに、成人女性の口１４については口紅を塗っていることが多いので赤など特定の色が増加する。特に、青成分の色は人間本来の肌にはない色成分（色素）であるので、これらの色成分を抽出することにより化粧をしているか否か、すなわち、成人女性であるか成人男性であるかを判別することができる。
【００３６】
（方法Ｄ）成人女性の特徴量と成人男性の特徴量基準値との差が顕著なものがどれくらいの数あるかを判定する方法。例えば、上記のａ〜ｋ、ｍ、ｎ、ｐ及びα、βの１６項目の中から抽出した１１項目のうち７項目で、成人女性の特徴量が成人男性の特徴量基準値より小さいとすれば、特徴量基準値との一致比率は、（１１−７）／１１×１００＝３６・４（％）である。あらかじめ任意のしきい値ｔ２（％）を設定しておき、一致比率３６・４（％）がこのしきい値ｔ２（％）以上ならば、認証部７は成人男性と判断してその旨を認証結果部８へ伝える。また、一致比率３６・４（％）がしきい値ｔ２（％）未満ならば成人女性と判断してその旨を認証結果部８へ伝える。
【００３７】
（方法Ｅ）成人女性の特徴量と成人男性の特徴量基準値との絶対値差がどのくらいあるかの判定を行う方法。例えば、成人男性の特徴量基準値にある程度の標準偏差を持たせれば、ほとんどすべての成人男性がこの集団に含まれる。一方、成人女性では、特徴量の値はこの集団から離れたところ、すなわち、成人女性の特徴量分布と言うべき集団に位置するようになる。そこで、成人女性から得られた特徴量が成人男性の特徴量基準値（もしくは分布）と、どの程度かけ離れているかを各々の項目について検証する。すなわち、第２の実施の形態の大人と子供の比較判定のときと同様に、あらかじめ任意のしきい値ｓ２（ｍｍ）を設けておき、特徴量がこのしきい値ｓ２（ｍｍ）以上離れているならば成人女性と判断してその旨を認証結果部８へ伝える。また、特徴量がしきい値ｓ２（ｍｍ）未満しか離れていないならば成人男性と判断してその旨を認証結果部８へ伝える。
【００３８】
その他の判断基準で成人女性と判断してよい場合もある。例えば、ピアスより大きめの耳飾りとしてイヤリングをつけている場合は成人女性と判断してもよい。一方、喉仏や髭がある場合とか、髪型が著しい短髪（例えば、坊主頭、角刈り、スポーツ刈り、スキンヘッドなど）の場合は成人男性と判断してよい。
【００３９】
図８は、本発明の第３の実施の形態において、人物認証装置による顔の画像の入力から女性と男性の判定までの認証経過を示すフローチャートである。すなわち、図８は、前述の顔データの特徴量ａ〜ｋ、ｍ、ｎ、ｐ及びα、βの情報を基に、認証対象の人物の画像が女性であるか男性であるかを判定する手順を示すフローチャートである。
【００４０】
図８において、まず、特徴量データを特徴量演算画像処理部５のデータテーブルから呼び出す（ステップＳ１１）。次に、呼び出した特徴量データに髭があるか否かを判断する（ステップＳ１２）。ここで、髭がなければ（ステップＳ１２でＮｏの場合）、呼び出した特徴量データに喉仏があるか否かを判断する（ステップＳ１３）。ここで、喉仏がなければ（ステップＳ１３でＮｏの場合）、図６に示すように、顔輪郭の角度β、目の大きさｃ、ｄ、鼻の長さｇ、口の大きさｅ、ｆなどを測定する（ステップＳ１４）。そして、測定した特徴量データを特徴量基準値と比較し（ステップＳ１５）、測定した特徴量データが特徴量基準値未満であれば、眉、目、鼻、口の位置や距離を測定する（ステップＳ１６）。さらに、このとき測定した部分の位置や距離の特徴量データを特徴量基準値と比較し（ステップＳ１７）、これらの特徴量データが特徴量基準値未満であれば、認証部７は、測定した人物の画像の顔データは女性であると認証してその旨の情報を認証結果部８へ通知する（ステップＳ１８）。また、上述した方法Ｃから方法Ｅの判定方法は、上記のステップＳ１７に含まれるものである。
【００４１】
一方、ステップＳ１２で髭があったり（ステップＳ１２でＹｅｓの場合）、ステップＳ１３で喉仏があったり（ステップＳ１３でＹｅｓの場合）、ステップＳ１５で顔輪郭の角度、目、鼻、口の大きさが特徴量基準値以上である場合、ステップＳ１７で眉、目、鼻、口の位置や距離の特徴量データが特徴量基準値以上である場合は、認証部７は、測定した人物の画像の顔データは男性であると認証してその旨の情報を認証結果部８へ通知する（ステップＳ１９）。このようにして女性と判定された場合には、パソコンのヘルプ機能を通常よりも丁寧かつ分かりやすく表示したり、音声による操作ガイドなどを行うようにパソコンへ指令を送る。
【００４２】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態における人物認証装置について説明する。第４の実施の形態の人物認証装置は、老人がパソコンを使用する場合に人物認証を行うものである。すなわち、使用者ごとにパソコン操作のカスタマイズを行うことができれば便利な場合として、特に老人が操作対象である場合が挙げられる。第４の実施の形態の場合も、前述の第１の実施の形態と同様なアルゴリズムを用いて、図１に示す人物認証装置１の画像データ入力部２によって取り込んだ人物画像Ｐの顔データから、眉・目・鼻・口などの形状や位置などを抽出する。加えて、頬のたるみ具合や皮膚の色艶・しみ・しわなどを老人の顔と判定するための要素として抽出する。
【００４３】
このとき、頬のたるみ具合やしみなどを数値化して比較するのは難しいので、顔の画像のサンプリング結果から、額・目尻・頬・口元のすじ（しわ）を検出する。そして、すじ（しわ）はｖ（ｍｍ）以上の連続した点の集合と定義し、その数を成人男性の特徴量基準値と比較する。ここで、あらかじめしきい値ｗ（本）を設定しておき、顔の画像のサンプリング結果のすじ（しわ）がそのしきい値ｗ（本）以上ならば、認証部７は人物の画像が老人であると判断してその旨を認証結果部８へ伝える。また、すじ（しわ）がしきい値ｗ（本）未満ならば人物の画像は老人ではないと判断してその旨を認証結果部８へ伝える。なお、ｖ、ｗは任意の有理数である。
【００４４】
図９は、本発明の第４の実施の形態において、人物認証装置による顔の画像の入力から老人の判定までの認証経過を示すフローチャートである。図９において、まず、特徴量データを特徴量演算画像処理部５のデータテーブルから呼び出す（ステップＳ２１）。そして、特徴量データから目尻、小鼻、口角まわりや頬のしわを測定する（ステップＳ２２）。次に、測定した特徴量データと特徴量基準値との比較を行い（ステップＳ２３）、測定した特徴量データ（目尻、小鼻、口角まわりや頬のしわなど）が特徴量基準値以上であれば、額や頬の色や艶を測定する（ステップＳ２４）。さらに、このとき測定した額や頬の色や艶の特徴量データを特徴量基準値と比較し（ステップＳ２５）、これらの特徴量データが特徴量基準値未満であれば（例えば、額や頬の色や艶が自然色から離れていれば）、認証部７は、測定した人物の画像の顔データは老人であると認証してその旨の情報を認証結果部８へ通知する（ステップＳ２６）。
【００４５】
一方、ステップＳ２３で目尻、小鼻、口角まわりや頬のしわの特徴量データが特徴量基準値未満であったり、ステップＳ２５で、ステップ２４で測定した額や頬の色や艶の特徴量データが特徴量基準値以上の（すなわち、額や頬が自然の色や艶に近い）ときは、認証部７は、測定した人物の画像は非老人であると認証してその旨の情報を認証結果部８へ通知する（ステップＳ２７）。このようにして老人と判定された場合には、パソコンのヘルプ機能を通常よりも丁寧に、かつわかりやすく表示したり、表示の文字を通常より大きく見やすくしたり、音声による操作ガイドのボリュームを上げたりするようにパソコンへ指令を送る。
【００４６】
＜第５の実施の形態＞
次に、本発明の第５の実施の形態における人物認証装置について説明する。第５の実施の形態の人物認証装置は、パソコンを使用する人物について一定時間ごとに人物認証を行うものである。例えば、家庭内で１台のパソコンを家族全員で共有する場合、パソコンの使用開始時にいったん父親と認証されると、例えば、途中で父親から子供に代わってその後ずっと子供が使用していたとしても、パソコンには現在の使用者は父親（大人）であると認識されてしまう。これを解決するために、人物の顔データの照合を一定時間ごとに繰り返し、その都度認証を行うように構成する。これによって、起動時に人物認証を行った人物と別の人物に入れ替わったときに生じる不都合が解消される。
【００４７】
＜第６の実施の形態＞
次に、本発明の第６の実施の形態における人物認証装置について説明する。第６の実施の形態の人物認証装置は、不特定多数の人が利用するパソコンが犯罪に利用されないように人物認証を行うものである。例えば、インターネットカフェなど不特定多数の人が共有して使用する環境にあるパソコンは、使用者が不特定であるということを利用して犯罪に利用される危険性をはらんでいる。例えば、操作時の匿名性を利用してストーカー行為に相当する迷惑メールを送りつけたり、証券などのインターネット取引での詐欺行為などが現実に起こっている。
【００４８】
そこで、本発明における人物認証装置の機能を応用して、パソコンの使用開始時に画像データ入力部によって取り込んだ顔の画像を画像データ（顔データ）として登録・蓄積しておく。この画像データはプライバシー保護の観点から通常は非公開であるが、法律など一定の手続きを経た上での利用は可能であるものとする。これにより、例えば迷惑メールを受信した場合は、そのＩＰアドレスなどから発信元のインターネットカフェが特定されれば、内部に登録・蓄積されている顔の画像の画像データから犯人を特定することができる。また、指名手配犯の画像データをパソコンに登録しておけば、パソコンの使用開始時に登録・蓄積された指名手配犯の画像データと照合することができる。ここで、一致していると判定された場合には警察に通報するようにすることもできる。このように、犯罪捜査にも有効なものである。
【００４９】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態では、人物認証装置をパソコンに適用する場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えば、金融機関におけるＡＴＭの使用時やデパートなどにおけるクレジットの使用時の人物認証にも応用することができる。すなわち、本発明の人物認証装置は、所望の装置を操作する場合、その装置に対して操作権が与えられているか否かを判定したり認証する場合などに広く適用することができる。
【００５０】
ところで、上記の各実施の形態で述べた人物認証装置の説明から明らかなように、認証手段は、特徴量演算画像処理手段から取得した特徴量データと特徴量記録手段から取得した特徴量基準値データとを比較解析し、解析結果に基づいて人物を老・若・男・女など大まかな区分で特定し、特定された人物に応じて所望の装置の対応可能範囲を決定することは、本発明の好ましい態様である。これによって、例えば、一般的にパソコンの操作に弱いといわれている老人や女性などがパソコンを使用するときには、ヘルプ機能を通常より丁寧に分かりやすく表示したり、音声による操作ガイドを行うなどして、パソコンを利用しやすい環境に設定することができる。
【００５１】
また、所望の装置の操作を実行しようとする人物の画像を撮像手段によって取り込み、人物の画像から顔の画像を抽出して人物の認証を行う人物認証装置であって、所望の装置の使用開始時に人物の顔の画像を画像データ入力手段によって取り込んで顔の画像データとして解析し、その顔の画像データがあらかじめ登録・蓄積された顔の画像データと照合して一致しているかどうかを判定して、一致していれば、所望の装置（例えばパソコン）によるファイルアクセスやインターネット接続などの権利を許可するように構成することは、本発明の好ましい態様である。これによって、パソコンを操作する権限が与えられない人物が不正にファイルアクセスを行ったり、子供が好ましくないサイトへアクセスしたりすることを防止することができる。
【００５２】
また、所望の装置の操作を実行しようとする人物の顔の画像データがあらかじめ登録・蓄積された顔の画像データと照合して一致しているかどうかを判定し、一致していなければ所望の装置（例えばパソコン）の対応可能範囲を一部制限するように構成することは、本発明の好ましい態様である。これによって、例えば、同一家族や職場でパソコンを共有するような場合、主たる登録者以外の人物が操作した場合は、機密内容が開示できない範囲で使用することができるようにすることができる。
【００５３】
また、所望の装置の操作を実行しようとする人物の顔の画像データがあらかじめ登録・蓄積された顔の画像データと照合して一致しているかどうかを判定し、一致していなければ、所望の装置（例えばパソコン）によるファイルアクセスやインターネット接続などを一部制限するように構成することは、本発明の好ましい態様である。これによって、例えば、同一家族でパソコンを共有するような場合、子供がパソコンを操作するときのみ、好ましくない一部サイトへのアクセスを制限することができる。
【００５４】
また、所望の装置の操作を実行しようとする人物の顔の画像データを取り込んで解析し、解析結果が一定の条件を満たさない場合には所望の装置（例えばパソコン）の対応可能範囲を一部制限するように構成することは、本発明の好ましい態様である。これによって、例えば、同一家族でパソコンを共有するような場合、主たる登録者以外の人物、例えば子供などがパソコンを操作した場合は一般的な使用はできるものの、不用意に重要なファイルへアクセスして内容を消されたり書き換えられたりしないようにすることができる。
【００５５】
また、所望の装置の操作を実行しようとする人物の顔の画像データを取り込んで解析し、解析結果が一定の条件を満たさない場合には所望の装置（例えばパソコン）によるファイルアクセスやインターネット接続などを一部制限するように構成することは、本発明の好ましい態様である。これによって、例えば、同一職場でパソコンを共有するような場合、主たる登録者以外の人物が操作した場合、所定の職責以上の条件を満たしていない人物が操作しようとするときは、一般的な使用はできるものの、人事記録などの機密内容は開示できないようにすることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の人物認証装置によれば、パソコンを操作しようとする人物の顔の画像から特徴を抽出することにより、操作権のない人物によるパソコンの操作を制限することができる。例えば、保安上や機密保持上でアクセスを規制する必要があるファイルやサイトヘアクセスする際に人物認証を行ったり、家庭内でパソコンを共有する環境において、子供が見るのにふさわしくないサイトヘのアクセスを制限するときに人物認証を行ったりする場合などに利用することができる。さらには、このような人物認証装置は、インターネットカフェなどのように、不特定多数の人が共有して使用する環境にあるパソコンなどにも利用される。例えば、不特定多数の人が共有して使う環境にあるパソコンにおいて、人物の年齢や性別などを判別して、それぞれの利用者に適した操作上の補助を行う場合などにも、本発明の人物認証装置を利用した人物認証を行うことによって容易に実現することができる。すなわち、本発明の人物認証装置を用いることによって、パソコンの操作時におけるセキュリティ性、利便性、及び操作性を一段と向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像データ入力部により人物の顔の画像を取り込み、登録された顔の画像と比較して人物の認証を行う本発明の人物認証装置のブロック図である。
【図２】図１の顔領域抽出部３によって抽出された顔の画像のイメージ図である。
【図３】図２に示す顔の画像から顔データの特徴量を抽出するイメージ図である。
【図４】図１に示す人物認証装置において、大人の人物の画像から取り込まれた顔の画像より顔データの特徴量を抽出するイメージ図である。
【図５】図１に示す人物認証装置において、子供の人物の画像から取り込まれた顔の画像より顔データの特徴量を抽出するイメージ図である。
【図６】図１に示す人物認証装置において顔データの特徴量を抽出する場合の概念図であり、（ａ）は顔データの一部の特徴量の抽出を示し、（ｂ）は顔データの他の部分の特徴量の抽出を示す。
【図７】本発明の第２の実施の形態において、人物認証装置による顔の画像の入力から大人と子供の判定までの認証経過を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態において、人物認証装置による顔の画像の入力から女性と男性の判定までの認証経過を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施の形態において、人物認証装置による顔の画像の入力から老人の判定までの認証経過を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  人物認証装置
２  画像データ入力部
３  顔領域抽出部（顔領域抽出手段）
４  特徴量検出部（特徴量検出手段）
５  特徴量演算画像処理部（特徴量演算画像処理手段）
６  特徴量記録部（特徴量記録手段）
７  認証部（認証手段）
８  認証結果部
９  制御部
１０  眉
１１  目
１２  頬
１３  顔の輪郭・顎
１４  口
Ｐ  人物画像
ａ  眉の長さ（眉頭〜眉尻）
ｂ  眉の高さ
ｃ  目の横幅（目頭〜目尻）
ｄ  目の縦幅
ｅ  口の横幅
ｆ  口の高さ
ｇ  鼻の長さ
ｈ  両目の間隔（左目頭〜右目頭）
ｉ  両眉の間隔（左眉頭〜右眉頭）
ｊ  鼻と目の距離（鼻頭〜目頭）
ｋ  鼻と口の距離（鼻頭〜口角）
ｍ  鼻と眉の距離（鼻頭〜眉頭）
ｎ  鼻と顎の距離
ｐ  顔の幅
α  顎先と顎元（エラ）の角度（顎の角度）
β  顔輪郭の角度
【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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