(57)【要約】【課題】本装置の設置場所の自由度が増し、かつ、コストダウンが図れる顔認証装置および入退場管理装置を提供する。【解決手段】認証対象者の顔画像を複数のミラーで反射させ、この複数のミラーから得られる各反射画像を１つのカメラで撮像し、このカメラから得られる１つの全体的な画像から顔が正面となる顔画像を選択し、この選択した正面の顔画像に基づき当該認証対象者の顔認証を行なう。【選択図】      図１
2007206834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔認証を行なうための特定の位置に設置され、認証対象者の少なくとも顔を含む画像を所定の方向へ反射するための複数のミラー手段と、
この複数のミラー手段から得られる各反射画像を撮像するための１つの撮像手段と、
この撮像手段から得られる画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する認証手段と、
を具備したことを特徴とする顔認証装置。
【請求項２】
前記複数のミラー手段は、前記認証対象者と撮像手段を２つの中心点とする楕円の円周上で、前記認証対象者の少なくとも顔を含む画像が前記撮像手段に向けて反射されるように配設されていることを特徴とする請求項１記載の顔認証装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、固定位置において、前記複数のミラー手段からの各反射画像を１つの画像として撮像することを特徴とする請求項１記載の顔認証装置。
【請求項４】
前記認証手段は、前記撮像手段から得られる前記複数のミラー手段からの各反射画像を含む１つの画像から前記複数のミラー手段に対応する各画像をそれぞれ切り出し、この切り出した複数の画像の中から最適な正面からの顔画像を選択し、この選択した正面の顔画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定することを特徴とする請求項３記載の顔認証装置。
【請求項５】
前記撮像手段は、固定位置から、前記複数のミラー手段を順次走査することにより当該複数のミラー手段からの各反射画像を１つずつ順次撮像することを特徴とする請求項１記載の顔認証装置。
【請求項６】
前記認証手段は、前記撮像手段から順次得られる複数の画像の中から最適な正面からの顔画像を選択し、この選択した正面の顔画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定することを特徴とする請求項５記載の顔認証装置。
【請求項７】
入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートにおいて認証対象者の顔認証を行ない、その認証結果に基づき前記入退場用ゲートを開閉制御する入退場管理装置において、
前記入退場用ゲートの近傍に設置され、認証対象者の少なくとも顔を含む画像を所定の方向へ反射するための複数のミラー手段と、
この複数のミラー手段から得られる各反射画像を撮像するための１つの撮像手段と、
この撮像手段から得られる画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する認証手段と、
この認証手段の判定結果に基づき前記入退場用ゲートを開閉制御するゲート制御手段と、
を具備したことを特徴とする入退場管理装置。
【請求項８】
前記複数のミラー手段は、前記認証対象者と撮像手段を２つの中心点とする楕円の円周上で、前記認証対象者の少なくとも顔を含む画像が前記撮像手段に向けて反射されるように配設されていることを特徴とする請求項７記載の入退場管理装置。
【請求項９】
前記撮像手段は、固定位置において、前記複数のミラー手段からの各反射画像を１つの画像として撮像することを特徴とする請求項７記載の入退場管理装置。
【請求項１０】
前記認証手段は、前記撮像手段から得られる前記複数のミラー手段からの各反射画像を含む１つの画像から前記複数のミラー手段に対応する各画像をそれぞれ切り出し、この切り出した複数の画像の中から最適な正面からの顔画像を選択し、この選択した正面の顔画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定することを特徴とする請求項９記載の入退場管理装置。
【請求項１１】
前記撮像手段は、固定位置から、前記複数のミラー手段を順次走査することにより当該複数のミラー手段からの各反射画像を１つずつ順次撮像することを特徴とする請求項７記載の入退場管理装置。
【請求項１２】
前記認証手段は、前記撮像手段から順次得られる複数の画像の中から最適な正面からの顔画像を選択し、この選択した正面の顔画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定することを特徴とする請求項１１記載の入退場管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、カメラなどの撮像手段により認証対象者の顔画像を取得し、この取得した顔画像をあらかじめ登録された辞書情報と照合することにより当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるかを判定する顔認証装置、および、この顔認証装置を用いてセキュリティを必要とする部屋や施設等の入退場対象エリアに対する入退場を管理する入退場管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の顔認証装置として、マジックミラー越しに複数の画像入力装置を用意し、これら画像入力装置から得られた画像を補正して対象者の顔画像を作成し顔認証を行なうことにより、簡単な装置構成で個人認証が可能とした個人認証装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１８５２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来の公知技術では以下のような問題がある。  
１）認証対象者の正面にカメラなどの画像入力装置を設置する必要があるため、正面に画像入力装置の設置空間が必要である。  
２）認証対象者が正面を向いているとは限らず、そのため画像入力装置の設置場所がきわめて難しくなる。  
３）複数の画像入力装置を用意する場合はコストアップに繋がる。  
４）複数の入力画像を補正して１つの顔画像を作成する画像補正手段が必要になる。
【０００４】
そこで、本発明は、本装置の設置場所の自由度が増し、かつ、コストダウンが図れる顔認証装置および入退場管理装置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】
【０００５】
本発明の顔認証装置は、顔認証を行なうための特定の位置に設置され、認証対象者の少なくとも顔を含む画像を所定の方向へ反射するための複数のミラー手段と、この複数のミラー手段から得られる各反射画像を撮像するための１つの撮像手段と、この撮像手段から得られる画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する認証手段とを具備している。
【０００６】
また、本発明の入退場管理装置は、入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートにおいて認証対象者の顔認証を行ない、その認証結果に基づき前記入退場用ゲートを開閉制御する入退場管理装置において、前記入退場用ゲートの近傍に設置され、認証対象者の少なくとも顔を含む画像を所定の方向へ反射するための複数のミラー手段と、この複数のミラー手段から得られる各反射画像を撮像するための１つの撮像手段と、この撮像手段から得られる画像に基づき当該認証対象者はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する認証手段と、この認証手段の判定結果に基づき前記入退場用ゲートを開閉制御するゲート制御手段とを具備している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、カメラなどの撮像手段を例えば認証対象者の後方に配置できるため、本装置の設置場所の自由度が増える。  
また、認証対象者は正面を向いている必要がなく、さらに認証対象者に正面を向いてもらう必要もないので、認証対象者の利便性が増すとともに、より設置場所の自由度が増える。  
また、カメラなどの撮像手段は１つでよいため、コストダウンを図れる。  
さらに、カメラなどの撮像手段が取得する画像には最適な正面からの顔画像を含むため、従来のような画像補正手段を必要とせず、よりコストダウンが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。  
図１は、本実施の形態に係る顔認証装置が適用される入退場管理装置における画像入力用カメラ（撮像手段）およびそれに関連する部分の配置状態を模式的に示すものである。図１において、通路１１は、入退場対象エリア（部屋や施設等）の入退場用ゲートとしてのドア１２がも浮けられた入口に連通されていて、この入口（ドア１２）に向って認証対象者（人物）Ｍが通路１１を通行するものとする。
【０００９】
ドア１２の外側（通路１１側）には、認証対象者Ｍの少なくとも顔を含む画像を所定の方向へ反射するための複数のミラー手段としてのミラー、この例では３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設置されている。この場合、３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、たとえば、図１（ｂ）に示すように、認証対象者Ｍと後述するカメラ１６を２つの中心点とする楕円１４の円周上に設置されていて、認証対象者Ｍがドア１２の前に立ち止まった際、当該認証対象者Ｍの上半身画像を当該認証対象者Ｍの後方の天井１５の方向へ反射するように大きさや角度等が設定されている。
【００１０】
なお、ミラーの枚数は、ドア１２の規模等により増減するものとするが、この例のように３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃで構成される場合は、いわゆる三面鏡のような形となる。
【００１１】
天井１５のドア１２の前に立ち止まった認証対象者Ｍの後方に位置する所定位置には、３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃから得られる各反射画像を撮像するための１つの撮像手段としてのビデオカメラなどのカメラ１６が設置されている。カメラ１６は、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から構成されていて、認証対象者Ｍがドア１２の前に立ち、３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃから当該認証対象者Ｍの少なくとも顔画像を含む画像が得られる場所に設置される。
【００１２】
図２は、本実施の形態に係る顔認証装置が適用される入退場管理装置の構成を概略的に示すものである。この入退場管理装置は、図１で説明したカメラ１６、入力画像選択手段としての入力画像選択部２１、顔検出手段としての顔領域検出部２２、顔特徴抽出手段としての顔特徴抽出部２３、辞書記憶手段としての顔照合辞書部２４、顔照合手段としての顔照合部２５、表示手段としての表示部２６、ゲート制御手段としてのドア制御部２７、および、全体的な制御を司る制御手段としての認証制御部２８を有して構成されている。
【００１３】
以下、各構成要素について詳細に説明する。  
入力画像選択部２１は、たとえば、認証対象者Ｍがドア１２の前に立ち止まったことを、図示しない人間センサあるいはカメラ１６からの画像により検知されると、図３に示すように、カメラ１６から得られる３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの各反射画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを含む１つの入力画像Ｐ０から３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃに対応する各画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃをそれぞれ切り出し、この切り出した３つの画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの中から最適な正面からの顔画像（図３の例の場合、画像Ｐａ）を選択し、この選択した正面の顔画像を顔領域検出部２２に送る。
【００１４】
ここで、入力画像選択部２１において、顔の正面画像（正面からの顔画像）を特定する方法の具体例について説明する。まず、カメラ１６から得られる入力画像Ｐ０から切り出した３つの画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃに対し、それぞれ顔領域検出部２２と同様な手法により顔領域の検出を行なう。次に、検出した３つの顔領域内の画像に対し、横位置は顔の輪郭の耳の部分から両目の位置までの距離がより同じ値の画像で、縦位置は顔の輪郭の上から下までの距離が一番長い画像（図３の例の場合、画像Ｐａ）を正面の顔画像として特定し、この特定した正面の顔画像を選択するものである。
【００１５】
なお、顔の正面画像を特定する方法は、上記方法に限定されるものではなく、その他の方法であってもよい。
【００１６】
顔領域検出部２２は、入力画像選択部２１から送られた画像から認証対象者Ｍの顔領域を検出する。これは、たとえば、文献（福井，山口．”形状抽出とパターン照合の組合せによる顔特徴点抽出”，信学論，（Ｄ），ｖｏｌ．Ｊ８０−Ｄ−Ｈ，Ｎｏ．８，ｐｐ．２１７０−２１７７，１９９７）に記載されている方法などを用いることで、精度の高い顔領域の検出が実現可能である。
【００１７】
顔領域検出部２２で検出された顔領域情報は、顔特徴抽出部２３に送られる。顔特徴抽出部２３は、照合時に利用する特徴量を抽出するもので、たとえば、顔領域検出部２２により得られる顔領域情報から、顔の特徴点を基準に一定の大きさ、形状に切り出し、その濃淡情報を特徴量として用いる。ここでは、ｍピクセル×ｎピクセルの領域の濃淡値をそのまま情報として用い、ｍ×ｎ次元の情報を特徴ベクトルとして用いる。これらのデータから特徴ベクトルの相関行列を求め、周知のＫ−Ｌ展開による正規直交ベクトルを求めることにより、部分空間を計算する。部分空間の計算法は、特徴ベクトルの相関行列（または共分散行列）を求め、そのＫ−Ｌ展開による正規直交ベクトル（固有ベクトル）を求めることにより、部分空間を計算する。部分空間は、固有値に対応する固有ベクトルを固有値の大きな順にｋ個選び、その固有ベクトル集合を用いて表現する。本実施の形態では、相関行列Ｃｄを特徴ベクトルから求め、相関行列
【数１】
2007206834.tif 000003
【００１８】
と対角化して、固有ベクトルの行列Φを求める。この部分空間は、人物の同定を行なうための顔特徴情報として利用する。この情報をあらかじめ登録しておいて、それを辞書として登録しておけばよい。また、後で述べるように、識別を行なうための顔特徴情報として部分空間自身を利用してもよい。算出した顔特徴情報は、顔照合辞書部２４および顔照合部２５に送られる。
【００１９】
顔照合辞書部２４は、顔特徴抽出部２３から得られた顔特徴情報を辞書情報として保持し、認証対象者Ｍとの類似度を計算できるようにしている。保持された顔特徴情報は必要に応じて顔照合部２５に出力される。
【００２０】
顔照合部２５は、顔特徴抽出部２３で抽出された認証対象者Ｍの顔特徴情報と顔照合辞書部２４に記憶されている顔特徴情報（辞書情報）との類似度を求め、求めた類似度があらかじめ設定された判定用閾値以上である場合、当該認証対象者Ｍはあらかじめ登録された人物であると判定し、求めた類似度が判定用閾値以上でない場合、当該認証対象者Ｍはあらかじめ登録された人物でないと判定する。この顔照合処理には、たとえば、文献（山口．福井．前田，”動画像を用いた顔認識システム”，信学技報ＰＲＭＵ９７−５０，ｐｐ．１７−２３，１９９７−０６）に記載されている相互部分空間法を用いることで実現可能である。得られた顔照合結果は認証制御部２８に送られる。
【００２１】
表示部２６は、たとえば、ドア１２の近傍に設置されていて、認証対象者Ｍに対して、現在の顔認証の状況を表示するものであり、液晶表示器またはＣＲＴ表示器などから構成されている。
【００２２】
ドア制御部２７は、ドア１２に対し開閉を指示するドア制御信号を送る。すなわち、たとえば、認証制御部２８からのドア通過可能信号がオンのときは開錠を行ない、ドア通行可能信号がオフのときは開錠せずに警告音を出して認証対象者Ｍの通行を阻止する。
【００２３】
認証制御部２８は、本装置全体の制御を行なうもので、その制御内容は、たとえば、顔照合部２５から得られる顔照合結果に基づいて表示部２６に対し表示制御情報を出力するとともに、ドア制御部２７に対しドア通行制御信号を出力する。
【００２４】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、複数のミラーの反射から得られる認証対象者の顔画像から顔が正面となる顔画像を抽出して当該認証対象者の顔認証を行なうことで、従来はカメラを認証対象者の前方に配置する空間が必要であったが、カメラを認証対象者の後方に配置できるため、本顔認証装置の設置場所の自由度が増える。  
また、認証対象者は正面を向いている必要がなく、さらに認証対象者に正面を向いてもらう必要もないので、認証対象者の利便性が増すとともに、より設置場所の自由度が増える。  
また、認証対象者の顔画像を取得するカメラは１つでよいため、コストダウンを図れる。  
さらに、カメラが取得する画像には最適な正面からの顔画像を含むため、従来のような画像補正手段を必要とせず、よりコストダウンが図れる。
【００２５】
なお、前記実施の形態では、入力画像選択部２１において、カメラ１６から得られる３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの各反射画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを含む１つの入力画像Ｐ０から３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃに対応する各画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃをそれぞれ切り出し、この切り出した３つの画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの中から最適な正面からの顔画像を選択する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、カメラ１６により、３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの各反射画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを順次取得し、この取得した３つの画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの中から最適な正面からの顔画像を選択する場合にも同様に適用できる。
【００２６】
すなわち、具体的に説明すれば、たとえば、認証対象者Ｍがドア１２の前に立ち止まったことを、図示しない人間センサあるいはカメラ１６からの画像により検知されると、入力画像選択部２１は、図２に破線で示すように、カメラ１６の視野を左右方向に振るようにカメラ１６の動作を制御して、ミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃを順次スキャンすることで、図４に示すように、カメラ１６から３つのミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃにそれぞれ対応する独立した画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを順次取得し、この取得した３つの画像Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの中から最適な正面からの顔画像（図４の例の場合、画像Ｐａ）を選択し、この選択した正面の顔画像を顔領域検出部２２に送るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る顔認証装置が適用される入退場管理装置における画像入力用カメラおよびそれに関連する部分の配置状態を模式的に示すもので、（ａ）図は側面図、（ｂ）図は上面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る顔認証装置が適用される入退場管理装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図３】カメラから得られる３つのミラーからの各反射画像を含む１つの入力画像から最適な正面からの顔画像を選択する処理を説明するための図。
【図４】カメラにより３つのミラーからの各反射画像を順次取得し、この取得した３つの画像の中から最適な正面からの顔画像を選択する処理を説明するための図。
【符号の説明】
【００２８】
Ｍ…認証対象者（人物）、１１…通路、１２…ドア（入退場用ゲート）、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…ミラー（ミラー手段）、１４…楕円、１５…天井、１６…カメラ（撮像手段）、２１…入力画像選択部（入力画像選択手段）、２２…顔領域検出部（顔検出手段）、２３…顔特徴抽出部（顔特徴抽出手段）、２４…顔照合辞書部（辞書記憶手段）、２５…顔照合部（顔照合手段）、２６…表示部（表示手段）、２７…ドア制御部（ゲート制御手段）、２８…認証制御部（制御手段）。
【図１】
2007206834.tif 000004
【図２】
2007206834.tif 000005
【図３】
2007206834.tif 000006
【図４】
2007206834.tif 000007