(57)【要約】【課題】本発明は画像抽出方法及び認証装置に関し、比較的簡単な処理及び構成で、撮像された画像から物体等を高精度で抽出することを目的とする。【解決手段】可視光の波長で背景の前の被写体を撮像して得られた画像と、赤外線の波長で前記背景の前の前記被写体を撮像して得られた画像とに基づいて、被写体のみを抽出し、前記背景の少なくとも表面は有機色素から構成されるようにする。【選択図】　　　図１
2004094673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光の波長で背景の前の被写体を撮像する第１の撮像ステップと、
赤外線の波長で該背景の前の該被写体を撮像する第２の撮像ステップと、
該第１及び第２の撮像ステップで得られた画像に基づいて、該被写体のみを抽出する抽出ステップとを含み、
該背景の少なくとも表面は、有機色素から構成されることを特徴とする、画像抽出方法。
【請求項２】
前記抽出ステップは、前記第１の撮像ステップで得られた画像から色に応じて前記被写体を抽出し、前記第２の撮像ステップで得られた画像から輝度に応じて該被写体を抽出することを特徴とする、請求項１記載の画像抽出方法。
【請求項３】
前記有機色素は、青緑色、金色又は銀色であることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像抽出方法。
【請求項４】
前記有機色素は、シアニン系、フタロシアニン系又はアゾ系であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の画像抽出方法。
【請求項５】
可視光の波長で背景の前の被写体を撮像する第１の撮像手段と、
赤外線の波長で該背景の前の該被写体を撮像する第２の撮像手段と、
該第１及び第２の撮像手段から出力される夫々の画像に基づいて、該被写体の画像のみを抽出する抽出手段と、
該抽出手段により抽出された夫々の被写体の画像を、予め登録されている被写体の画像と照合して照合結果を認証結果として出力する照合手段とを備え、
該背景の少なくとも表面は、有機色素から構成されるていることを特徴とする、認証装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像抽出方法及び認証装置に係り、特に撮像された画像から背景を取り除き人物等の物体を抽出するのに適した画像抽出方法及びそのような画像抽出方法を用いる認証装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像中の人物等の物体を抽出することは、画像合成処理や個人認証処理等の画像処理において頻繁に行われる。例えば、撮像された画像から背景を取り除いて人物のみを抽出する方法として、所謂ブルーバックを用いる方法がある。人体には、青色が含まれないので、青色の背景を用いて人物を撮像して青色の領域を取り除くことで、撮像された画像から背景を取り除いて人物の顔等を抽出することができる。
【０００３】
しかし、ブルーバックを用いる方法は、色に基づいた画像分離方法であるため、可視光でした使用できない。可視光領域は、通常人間の目で見える波長帯であり、天候や照明の状態等によって明るさが変化しやすい。このため、画像の抽出精度は、画像が撮像された環境の明るさに大きく左右される。そこで、照明等を使用して画像が撮像される環境の明るさを制御することが考えられるが、照明によっては眩しい。
【０００４】
これに対し、赤外線領域は、人間の目には見えない波長帯である。このため、通常の照明等には赤外線領域の成分ががあまり含まれていないので、赤外線を用いて撮像された画像から物体を抽出する場合には、画像の抽出精度は画像が撮像された環境の明るさに大きく左右されることはない。又、赤外線の照明は、人間の目には見えないので、眩しくないという利点もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブルーバックを用いる画像分離方法では、可視光領域の波長で撮像された画像が対象であるため、画像の抽出精度が環境の明るさに大きく左右されてしまうという問題があった。又、画像の抽出精度が低下すると、抽出された画像を用いる認証装置の認証精度も低下してしまうという問題もあった。
【０００６】
他方、赤外線領域の波長で画像を撮像する場合には、環境の明るさに大きく左右されないものの、可視光領域で撮像された画像が対象のブルーバックを用いる画像分離方法が適用できないという問題があった。
【０００７】
このため、画像の抽出精度を向上させるために、可視光領域及び赤外線領域の両方の波長で撮像された画像から物体を抽出することが考えられが、従来のブルーバックを用いる方法は、可視光領域の波長で撮像された画像に対する画像分離にしか使用できず、赤外線領域の波長で撮像された画像に対する画像分離には使用できないため、可視光領域の波長での撮像と赤外線領域の波長での撮像とで撮像環境、即ち、背景を変える必要が生じ、実用的ではない。
【０００８】
そこで、本発明は、比較的簡単な処理及び構成で、撮像された画像から物体等を高精度で抽出することのできる画像抽出方法及び認証装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、可視光の波長で背景の前の被写体を撮像する第１の撮像ステップと、赤外線の波長で該背景の前の該被写体を撮像する第２の撮像ステップと、該第１及び第２の撮像ステップで得られた画像に基づいて、該被写体のみを抽出する抽出ステップとを含み、該背景の少なくとも表面は、有機色素から構成されることを特徴とする画像抽出方法によって達成できる。
【００１０】
前記抽出ステップは、前記第１の撮像ステップで得られた画像から色に応じて前記被写体を抽出し、前記第２の撮像ステップで得られた画像から輝度に応じて該被写体を抽出しても良い。
【００１１】
前記有機色素は、青緑色、金色又は銀色であっても良い。又、前記有機色素は、シアニン系、フタロシアニン系又はアゾ系であっても良い。
【００１２】
上記の課題は、可視光の波長で背景の前の被写体を撮像する第１の撮像手段と、赤外線の波長で該背景の前の該被写体を撮像する第２の撮像手段と、該第１及び第２の撮像手段から出力される夫々の画像に基づいて、該被写体の画像のみを抽出する抽出手段と、該抽出手段により抽出された夫々の被写体の画像を、予め登録されている被写体の画像と照合して照合結果を認証結果として出力する照合手段とを備え、該背景の少なくとも表面は、有機色素から構成されていることを特徴とする認証装置によっても達成できる。
【００１３】
前記照合手段は、前記抽出手段が前記第１の撮像手段から出力された画像から抽出した前記被写体の画像と前記第２の撮像手段から出力された画像から抽出した該被写体の画像の平均を前記予め登録されている被写体の画像と照合して照合結果を出力する構成であっても良い。
【００１４】
従って、本発明によれば、比較的簡単な処理及び構成で、撮像された画像から物体等を高精度で抽出することのできる画像抽出方法及び認証装置を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明になる画像抽出方法及び本発明になる認証装置の各実施例を、以下図面と共に説明する。
【００１６】
【実施例】
本発明になる画像抽出方法の第１実施例を、図１〜図３と共に説明する。図１は、本発明になる画像抽出方法の第１実施例を説明する図である。図２は、可視光カメラの撮像画像からの画像抽出を説明する図であり、図３は、赤外線カメラの撮像画像からの画像抽出を説明する図である。
【００１７】
図１において、人物の顔等の被写体１は、背景２の前に位置する状態で、可視光カメラ１１及び赤外線カメラ１２により撮像される。背景２の少なくとも表面は、ＣＤ−Ｒ等の記録層として使用されている有機色素からなる。有機色素は、例えば背景２に塗布されている。
【００１８】
ＣＤ−Ｒ等の記録層として使用されている有機色素には、色々な成分からなる様々な種類があり、有機色素を可視光で見た時の色はその組成によって異なる。例えば、フタロシアニン系の有機色素は可視光下では金色に見え、アゾ系の有機色素は可視光下では銀色に見え、シアニン系の有機色素は可視光下では青緑色に見える。例えば、シアニン系の有機色素の色は、人体には含まれていない色であるため、表面がシアニン系有機色素である背景２を用いることにより、従来のブルーバックを用いる画像分離方法と同様の効果を得ることができる。つまり、表面がシアニン系有機色素である背景２を用いて人物の顔等の被写体１を可視光領域の波長により可視光カメラ１１で撮像すれば、従来のブルーバックを用いる場合と同様に背景２を画像から切り出して被写体１を抽出すことができる。又、他の物体を撮像された画像から抽出する場合も、対象となる物体の色に応じて有機色素の種類を変えることで対応可能である。
【００１９】
他方、有機色素は、赤外線、特に近赤外線を吸収するという特徴を有する。これは、元々ＣＤ−Ｒ等で記録及び／又は再生のために使用されるレーザー光の波長が８００ｎｍ前後であり、有機色素からなる記録層がレーザ光の波長付近の赤外線を吸収するように作られているからである。従って、有機色素を赤外線領域の波長により赤外線カメラ１２で撮像すると、赤外線を吸収するために黒く映し出される。このため、表面がシアニン系有機色素である背景２を用いて人物の顔等の被写体１を赤外線領域の波長により赤外線カメラ１２で撮像すれば、背景２が黒く又は暗く映し出されるので、画像から黒い部分又は暗い部分を切り出して被写体１を抽出することができる。
【００２０】
図２（ａ）は、可視光カメラ１１で撮像された画像を示し、被写体１の画像部分１０１−１に対する背景２の画像部分１０２−１が青緑色である。従って、青緑色の画像部分１０２−１をブルーバックを用いる場合と同様に、色に基づいて切り出すことで、同図（ｂ）に示すように、被写体１の画像部分１０１−１を抽出することができる。
【００２１】
図３（ａ）は、赤外線カメラ１２で撮像された画像を示し、被写体１の画像部分１０１−２に対する背景２の画像部分１０２−２が黒か暗い色である。従って、黒か暗い色の画像部分１０２−２を輝度に基づいて切り出すことで、同図（ｂ）に示すように、被写体１の画像部分１０１−２を抽出することができる。
【００２２】
図２（ｂ）に示す抽出画像部分１０１−１の抽出精度は、同図（ａ）に示す画像が撮像された環境の明るさに左右されるものの、抽出画像部分１０１−１は色情報を含むことができる。他方、図３（ｂ）に示す抽出画像部分１０１−２は色情報を含むことができないが、抽出画像部分１０１−２の検出精度は同図（ａ）に示す画像が撮像された環境の明るさに左右されにくい。そこで、環境や要求される色情報等に応じて抽出画像部分１０１−１と抽出画像部分１０１−２とを切り替えて使用したり、抽出画像部分１０１−１と抽出画像部分１０１−２とを合成して抽出精度を向上したりすることもできる。特に、抽出された画像部分を後述するような認証処理等に使用する場合には、基準となる画像部分を抽出画像部分１０１−１と抽出画像部分１０１−２の両方と比較することにより、認証精度を向上することができる。
【００２３】
次に、本発明になる認証装置の第１実施例を、図４〜図７と共に説明する。認証装置の第１実施例は、画像抽出方法の第１実施例を採用する。本実施例では、認証装置が部屋への入室を制限するために使用される。
【００２４】
図４は、認証装置の第１実施例を示すブロック図である。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図４に示す認証装置は、可視光カメラ１１、赤外線カメラ１２、可視光照明２１、赤外線照明２２、背景切り出し部３１，３２、照合部３３、ドア鍵３４及び個人情報データベース３５からなる。
【００２５】
可視光照明２１は、被写体１を可視光カメラ１１で撮像するのに適した照明環境を得るために必要に応じて点灯される。赤外線照明２２は、被写体１を赤外線カメラ１２で撮像するのに適した照明環境を得るために必要に応じて点灯される。可視光照明２１及び赤外線照明２２は、いずれも省略可能である。
【００２６】
背景切り出し部３１は、図２（ａ）に示す可視光カメラ１１で撮像された画像から、背景２の画像部分１０２−１を色に基づいて切り出すことで、同図（ｂ）に示すように、被写体１の画像部分１０１−１を抽出して照合部３３へ供給する。背景切り出し部３２は、図３（ａ）に示す赤外線カメラ１２で撮像された画像から、背景２の画像部分１０２−２を色に基づいて切り出すことで、同図（ｂ）に示すように、被写体１の画像部分１０１−２を抽出して照合部３３へ供給する。
【００２７】
照合部３３は、背景切り出し部３１，３２から供給された画像部分１０１−１，１０１−２のいずれかが、個人情報データベース３５に登録されている基準画像部分と一致するか否かを判定し、被写体１が個人情報データベース３５に予め登録されているユーザであるか否かを判断する。照合部３３は、照合の結果一致する基準画像部分が個人情報データベース３５に登録されていないと判断すると、背景切り出し部３１，３２から供給された画像部分１０１−１，１０１−２をログとして記録する。この場合、ドア鍵３４は閉じたままなので、ユーザは部屋への入室を許可されない。他方、照合の結果一致する基準画像部分が個人情報データベース３５に登録されていると判断すると、一致信号をドア鍵３４へ出力する。ドア鍵３４は、一致信号に応答して開けられるので、ユーザは部屋への入室を許可される。
【００２８】
個人情報データベース３５は、認証装置の一部であっても、認証装置からアクセス可能な外部のデータベースであっても良い。
【００２９】
背景切り出し部３１，３２及び照合部３３は、汎用のコンピュータシステム等のＣＰＵにより実現しても良い。
【００３０】
尚、照合部３３における照合結果が一致しない場合に、不一致信号をドア鍵３４へ供給するようにしても良い。この場合、一致信号や不一致信号に応答して、ドア鍵３４に接続されたのランプを点灯したり表示部にメッセージを表示したりして、ユーザに対して入室許可や入室不許可を示すことができる。
【００３１】
認証装置は、部屋への入室を制限する場合に限らず、例えばコンピュータシステムの使用を制限する場合等にも適用可能である。この場合、照合部３３から出力される一致信号や不一致信号は、コンピュータシステムのアクセス制限や、コンピュータシステムのアクセス許可状態やアクセス禁止状態の表示を行う際のトリガとして使用することができる。
【００３２】
図５は、背景切り出し部３２の切り出し処理を説明するフローチャートである。同図中、ステップＳ１は、赤外線カメラ１２から供給される図３（ａ）に示す如き画像内の全ての画素（ピクセル）を評価したか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであると、処理は終了する。他方、ステップＳ１の判定結果がＮＯであると、ステップＳ２は、画像内の注目ピクセルの輝度が所定の閾値Ｔｈ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２の判定結果がＮＯであると、ステップＳ３は、注目ピクセルが背景２の画像部分１０２−２ではないと判断し、処理は後述するステップＳ５へ進む。ステップＳ２の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４は、注目ピクセルが背景２の画像部分１０２−２であると判断し、処理は後述するステップＳ５へ進む。ステップＳ５は、画像内の次のピクセルを調査し、処理はステップＳ１へ戻る。ステップＳ１の判定結果がＮＯであると、次のピクセルを注目ピクセルとしてステップＳ２以降の処理が行われる。
【００３３】
背景切り出し部３１の処理自体は、周知の方法で行えるので、その説明は省略する。背景切り出し部３１は、可視光カメラ１１から供給される図２（ａ）に示す如き画像に対して、例えば図５と同様の処理を行うことができ、この場合、ステップＳ２は、注目ピクセルの輝度が所定の閾値Ｔｈ以下であるか否かを判定する代わりに、注目ピクセルの色が所定の色（ここでは青緑色）であるか否かを判定すれば良い。
【００３４】
図６は、照合部３３の照合処理を説明するフローチャートである。同図中、ステップＳ１１〜Ｓ１５の可視光カメラ１１からの被写体１の画像部分１０１−１の画像データに対する処理と、ステップＳ２１〜Ｓ２５の赤外線カメラ１２からの被写体１の画像部分１０１−２の画像データに対する処理とは、並行に行われる。
【００３５】
ステップＳ１１は、可視光カメラ１１からの被写体１の画像部分１０１−１の画像データを入力し、ステップＳ１２は、入力された画像データに対して周知のノイズ除去処理を施す。ステップＳ１３は、ステップＳ１２から得られる画像データをベクトル化する。又、ステップＳ１４は、個人情報データベース３５から読み出した、入力画像データと一致する登録基準画像部分の画像データのベクトルを取得する。ここで、個人情報データベース３５から読み出される、入力画像データと一致する登録基準画像部分とは、完全に一致しなくても、例えば所定の範囲内で一致するものであれば良い。ステップＳ１５は、ステップＳ１３から得られるベクトルとステップＳ１４から得られるベクトルの間の距離Ｌ１を計算し、処理は後述するステップＳ３６へ進む。
【００３６】
他方、ステップＳ２１は、赤外線カメラ１２からの被写体１の画像部分１０１−２の画像データを入力し、ステップＳ２２は、入力された画像データに対して周知のノイズ除去処理を施す。ステップＳ２３は、ステップＳ２２から得られる画像データをベクトル化する。又、ステップＳ２４は、個人情報データベース３５から読み出した、入力画像データと一致する登録基準画像部分の画像データのベクトルを取得する。ここで、個人情報データベース３５から読み出される、入力画像データと一致する登録基準画像部分とは、完全に一致しなくても、例えば所定の範囲内で一致するものであれば良い。ステップＳ２５は、ステップＳ２３から得られるベクトルとステップＳ２４から得られるベクトルの間の距離Ｌ２を計算し、処理は後述するステップＳ３６へ進む。
【００３７】
尚、登録基準画像部分の画像データのベクトルを個人情報データベース３５に格納しておいても、登録基準画像部分の画像データを個人情報データベース３５に格納しておきステップＳ１４，Ｓ２４において画像データをステップＳ１３，Ｓ２３と同様にベクトル化するようにしても良い。
【００３８】
ステップＳ３６は、ステップＳ１５で計算された距離Ｌ１とステップＳ２５で計算された距離Ｌ２の平均Ｌａｖを計算する。ステップＳ３７は、平均Ｌａｖが閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する。ステップＳ３７の判定結果がＮＯであると、ステップＳ３８は、被写体１となったユーザが個人情報データベース３５に予め登録されているユーザ本人ではないと判断し、必要に応じて上記不一致信号を出力し、処理は終了する。他方、ステップＳ３７の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ３９は、被写体１となったユーザが個人情報データベース３５に予め登録されているユーザ本人であると判断し、上記一致信号を出力し、処理は終了する。
【００３９】
撮像する画像及び画像から抽出するべき被写体（物体）１に応じて背景２の色を変えることで、背景切り出し部３１により周知の方法で、可視光カメラ１１で撮像された画像から被写体（物体）１を抽出できるので、有機色素の中から適切な色のもので背景２を構成することで、背景切り出し部３２によっても上記の如き方法で、赤外線カメラ１２で撮像された画像から被写体（物体）１を抽出できる。
【００４０】
上記のように、本発明によれば、可視光と赤外線の２つの異なる波長で同時に物体を撮像し、物体のみを撮像された画像から正確に抽出することができる。又、可視光と赤外線の２つの波長を利用することができるので、本発明を認証装置に適用することで、認証処理の信頼性を向上することもできる。
【００４１】
尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
【００４２】
（付記１）　可視光の波長で背景の前の被写体を撮像する第１の撮像ステップと、
赤外線の波長で該背景の前の該被写体を撮像する第２の撮像ステップと、
該第１及び第２の撮像ステップで得られた画像に基づいて、該被写体のみを抽出する抽出ステップとを含み、
該背景の少なくとも表面は、有機色素から構成されることを特徴とする、画像抽出方法。
【００４３】
（付記２）　前記抽出ステップは、前記第１の撮像ステップで得られた画像から色に応じて前記被写体を抽出し、前記第２の撮像ステップで得られた画像から輝度に応じて該被写体を抽出することを特徴とする、付記１記載の画像抽出方法。
【００４４】
（付記３）　前記有機色素は、青緑色、金色又は銀色であることを特徴とする、付記１又は２記載の画像抽出方法。
【００４５】
（付記４）　前記有機色素は、シアニン系、フタロシアニン系又はアゾ系であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項記載の画像抽出方法。
【００４６】
（付記５）　可視光の波長で背景の前の被写体を撮像する第１の撮像手段と、
赤外線の波長で該背景の前の該被写体を撮像する第２の撮像手段と、
該第１及び第２の撮像手段から出力される夫々の画像に基づいて、該被写体の画像のみを抽出する抽出手段と、
該抽出手段により抽出された夫々の被写体の画像を、予め登録されている被写体の画像と照合して照合結果を認証結果として出力する照合手段とを備え、
該背景の少なくとも表面は、有機色素から構成されるていることを特徴とする、認証装置。
【００４７】
（付記６）　前記抽出手段は、前記第１の撮像手段から出力された画像から色に応じて前記被写体の画像を抽出し、前記第２の撮像手段から出力された画像から輝度に応じて該被写体の画像を抽出することを特徴とする、付記５記載の認証装置。
【００４８】
（付記７）　前記照合手段は、前記抽出手段が前記第１の撮像手段から出力された画像から抽出した前記被写体の画像と前記第２の撮像手段から出力された画像から抽出した該被写体の画像の平均を前記予め登録されている被写体の画像と照合して照合結果を出力することを特徴とする、付記５又は６記載の認証装置。
【００４９】
（付記８）　前記有機色素は、青緑色、金色又は銀色であることを特徴とする、付記５〜７のいずれか１項記載の認証装置。
【００５０】
（付記９）　前記有機色素は、シアニン系、フタロシアニン系又はアゾ系であることを特徴とする、付記５〜８のいずれか１項記載の認証装置。
【００５１】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡単な処理及び構成で、撮像された画像から物体等を高精度で抽出することのできる画像抽出方法及び認証装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる画像抽出方法の第１実施例を説明する図である。
【図２】可視光カメラの撮像画像からの画像抽出を説明する図である。
【図３】赤外線カメラの撮像画像からの画像抽出を説明する図である。
【図４】本発明になる認証装置の第１実施例を示すブロック図である。
【図５】切り出し処理を説明するフローチャートである。
【図６】照合処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１　　　被写体
２　　　背景
１１　　　可視光カメラ
１２　　　赤外線カメラ
２１　　　可視光照明
２２　　　赤外線照明
３１，３２　　　背景切り出し部
３３　　　照合部
３５　　　個人情報データベース
【図１】
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【図２】
2004094673.tif 000004
【図３】
2004094673.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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