(57)【要約】【課題】顔認証に最適な画像を入力でき、顔認証性能を向上することができる顔認証装置、顔認証方法および入退場管理装置を提供する。【解決手段】通行路１を図示矢印ａ方向に移動して入退場対象エリア（部屋や施設等）２に設けられたゲート装置（入退場用ゲート）３に向う歩行者Ｍの顔をカメラ１０１で撮像する。具体的には、通行路１におけるＣ地点からＡ地点の間に歩行者Ｍが存在する間に、歩行者Ｍの少なくとも顏を含む画像をカメラ１０１で撮像し、Ａ地点からゲート装置３まで歩行者Ｍが到達する間に、取得した画像によって、当該歩行者Ｍがあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔認証装置において、歩行者Ｍの歩行動作による変動要素（顔向き、移動速度等）を検出し、除外してからカメラ１０１の調整要素を制御する。【選択図】      図２
2007148988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証装置であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、
この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、
前記移動する人物の移動動作に伴う変動要素を検出する変動要素検出手段と、
前記画像入力手段により入力された画像に対し前記変動要素検出手段により検出された当該人物の変動要素を含む画像を除外し、当該入力画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする顔認証装置。
【請求項２】
移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証装置であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、
この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、
前記移動する人物の顔の向きを検出する顔向き検出手段と、
この顔向き検出手段により検出された前記移動する人物の顔の向きがあらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする顔認証装置。
【請求項３】
移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証装置であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、
この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、
前記移動する人物の移動速度を検出する移動速度検出手段と、
この移動速度検出手段により検出された前記移動する人物の移動速度があらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする顔認証装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記移動速度検出手段により検出された前記移動する人物の移動速度があらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報および前記移動速度検出手段により検出された前記移動する人物の移動速度のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御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】
あらかじめ前記画像入力手段の撮像対象領域を所定の間隔に区分する撮像対象領域区分手段をさらに具備し、この撮像対象領域区分手段により区分された各区分点で前記画像入力手段により入力された画像に対し前記制御手段の制御を行なうことを特徴とする請求項２または請求項３記載の顔認証装置。
【請求項６】
前記撮像対象領域区分手段は、前記画像入力手段の撮像対象領域を当該画像入力手段からの距離に基づき等間隔に区分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】
前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報を利用して少なくとも当該撮像対象領域の環境モデルを生成する環境モデル生成手段をさらに具備し、
前記撮像対象領域区分手段は、前記環境モデル生成手段により生成された環境モデルに基づき前記画像入力手段の撮像対象領域を所定の間隔に区分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８】
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報とは照明環境情報であることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか１つに記載の顔認証装置。
【請求項９】
移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証方法であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備えた画像入力手段により前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力ステップと、
この画像入力ステップにより入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出ステップと、
この顔検出ステップにより検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合ステップと、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出ステップと、
前記移動する人物の移動動作に伴う変動要素を検出する変動要素検出ステップと、
前記画像入力ステップにより入力された画像に対し前記変動要素検出ステップにより検出された当該人物の変動要素を含む画像を除外し、当該入力画像内の前記顔検出ステップにより検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出ステップにより検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御ステップと、
を具備したことを特徴とする顔認証方法。
【請求項１０】
移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証方法であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備えた画像入力手段により前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力ステップと、
この画像入力ステップにより入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出ステップと、
この顔検出ステップにより検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合ステップと、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出ステップと、
前記移動する人物の顔の向きを検出する顔向き検出ステップと、
この顔向き検出ステップにより検出された前記移動する人物の顔の向きがあらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力ステップにより入力された画像内の前記顔検出ステップにより検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出ステップにより検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御ステップと、
を具備したことを特徴とする顔認証方法。
【請求項１１】
移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証方法であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備えた画像入力手段により前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力ステップと、
この画像入力ステップにより入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出ステップと、
この顔検出ステップにより検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合ステップと、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出ステップと、
前記移動する人物の移動速度を検出する移動速度検出ステップと、
この移動速度検出ステップにより検出された前記移動する人物の移動速度があらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力ステップにより入力された画像内の前記顔検出ステップにより検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出ステップにより検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御ステップと、
を具備したことを特徴とする顔認証方法。
【請求項１２】
あらかじめ前記画像入力手段の撮像対象領域を所定の間隔に区分する撮像対象領域区分ステップをさらに具備し、この撮像対象領域区分ステップにより区分された各区分点で前記画像入力ステップにより入力された画像に対し前記制御ステップの制御を行なうことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の顔認証方法。
【請求項１３】
移動する人物が入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートに到達するまでに当該人物の顔認証を行ない、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であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、
この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、
この顔照合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、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、
前記移動する人物の移動動作に伴う変動要素を検出する変動要素検出手段と、
前記画像入力手段により入力された画像に対し前記変動要素検出手段により検出された当該人物の変動要素を含む画像を除外し、当該入力画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする入退場管理装置。
【請求項１４】
移動する人物が入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートに到達するまでに当該人物の顔認証を行ない、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であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、
この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、
この顔照合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、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、
前記移動する人物の顔の向きを検出する顔向き検出手段と、
この顔向き検出手段により検出された前記移動する人物の顔の向きがあらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする入退場管理装置。
【請求項１５】
移動する人物が入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートに到達するまでに当該人物の顔認証を行ない、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であって、
入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、
この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、
この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、
この顔照合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、
前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、
前記移動する人物の移動速度を検出する移動速度検出手段と、
この移動速度検出手段により検出された前記移動する人物の移動速度があらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする入退場管理装置。
【請求項１６】
あらかじめ前記画像入力手段の撮像対象領域を所定の間隔に区分する撮像対象領域区分手段をさらに具備し、この撮像対象領域区分手段により区分された各区分点で前記画像入力手段により入力された画像に対し前記制御手段の制御を行なうことを特徴とする請求項１４または請求項１５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、歩行者を認証対象とし、当該歩行者から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歩行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顔認証方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、上記顔認証装置あるいは顔認証方法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】
【０００３】
一般に、この種の顔認証装置は、あらかじめ認証対象となる歩行者の顔画像をカメラやセンサなどを用いて取得し、この取得した顔画像から得られる顔の特徴情報を辞書情報として辞書情報記憶手段に記憶しておく。  
そして、照合時（認証時）には、認証対象となる歩行者の顔画像をカメラやセンサなどを用いて再度取得し、この取得した顔画像から得られる顔の特徴情報が辞書情報記憶手段にあらかじめ記憶されている辞書情報と類似しているかどうかを評価し、類似性が高い場合には当該歩行者は登録者（本人）であると判定し、類似性が低い場合には当該歩行者は未登録者（本人ではない）と判定するようになっている。
【０００４】
このような顔認証装置で利用される画像入力手段であるカメラやセンサは、入力された画像全体の明るさや色あいからゲイン、シャッタ速度、アイリス、ホワイトバランスといった制御パラメータを自動的に最適なものに調整する技術が搭載されているものが多い。
また、対象となる物体は中央に存在することが多いことから、中央重点測光により周辺よりも中央領域を制御パラメータの調整を行なう際に重要視するものも存在する。
【０００５】
しかし、顔認証技術への応用を考えた場合、中央重点測光による制御方式では背景による影響を強く受けるため、顔領域をもとに制御する技術が開発されている。これらの公知技術として以下のものがあげられる。
【０００６】
人物の肌色領域、もしくは顔領域を検出し、その領域を測光領域とすることで最適な画像を得る映像信号処理技術（たとえば、特許文献１参照）。  
画像撮影における写りの良さを最適にすることを目的にし、顔領域を検出し、顔領域の明るさに基づいて露光制御を行な画像撮影技術（たとえば、特許文献２参照）。  
顔認識装置において、顔領域の画像情報および現在撮影を行なっているカメラの制御パラメータなどより、あらかじめ求められた識別性能が最適になるカメラ制御基準を基にカメラを制御することで最適な識別結果を得る技術（たとえば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４６４０５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７５５５号公報
【特許文献３】特開２００５−２０２７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、特許文献２の技術では、顔領域を対象にカメラ制御することで、背景の強い光源の影響や、洋服の色の変化といった影響を受けにくくなるが、写りの良さについて最適化しているため、顔認証に対して最適である保障はない。
【０００８】
特許文献３の技術では、顔領域を対象にし、顔の識別に最適であるカメラ制御を行なうため、顔認識装置を対象とした場合には高い識別性能が実現できた。しかし、本発明が対象とする歩行者の顔認証を行なう顔認証装置への拡張を考えた場合、歩行（移動）させることによって新たに生じる変動（顔向き変動、歩行速度）については考慮されておらず、認証性能が低下してしまうといった問題が存在する。
【０００９】
また、歩行者の顔認証装置では、カメラの撮像対象領域が広域であるため照明変動が大きく、カメラ制御を複数回行なう必要があるが、カメラの制御に遅延が発生することから、単純に毎フレーム適用できないといった問題も存在する。
【００１０】
そこで、本発明は、移動する人物の移動動作に伴う変動要素（顔向き、移動速度等）を検出し、除外してから画像入力手段の制御を行なうことで、顔認証に最適な画像を入力でき、顔認証性能を向上することができる顔認証装置、顔認証方法および入退場管理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、画像入力手段の調整要素を制御するパラメータとして人物の移動速度をも考慮することで、移動する人物を対象とした場合でも顔認証に最適な画像を入力でき、顔認証性能を向上することができる顔認証装置、顔認証方法および入退場管理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、本発明は、あらかじめ画像入力手段の撮像対象領域を所定の間隔に区分し、各区分点で得られた入力画像に対し画像取得手段の制御を行なうことで、広域な撮像対象領域における環境変動（照明変動等）を吸収でき、顔認証性能を向上することができる顔認証装置、顔認証方法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】
【００１３】
本発明の顔認証装置は、移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証装置であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、前記移動する人物の移動動作に伴う変動要素を検出する変動要素検出手段と、前記画像入力手段により入力された画像に対し前記変動要素検出手段により検出された当該人物の変動要素を含む画像を除外し、当該入力画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段とを具備している。
【００１４】
また、本発明の顔認証装置は、移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証装置であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、前記移動する人物の顔の向きを検出する顔向き検出手段と、この顔向き検出手段により検出された前記移動する人物の顔の向きがあらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段とを具備している。
【００１５】
また、本発明の顔認証装置は、移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証装置であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、前記移動する人物の移動速度を検出する移動速度検出手段と、この移動速度検出手段により検出された前記移動する人物の移動速度があらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段とを具備している。
【００１６】
また、本発明の顔認証方法は、移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証方法であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備えた画像入力手段により前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力ステップと、この画像入力ステップにより入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出ステップと、この顔検出ステップにより検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合ステップと、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出ステップと、前記移動する人物の移動動作に伴う変動要素を検出する変動要素検出ステップと、前記画像入力ステップにより入力された画像に対し前記変動要素検出ステップにより検出された当該人物の変動要素を含む画像を除外し、当該入力画像内の前記顔検出ステップにより検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出ステップにより検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御ステップとを具備している。
【００１７】
また、本発明の顔認証方法は、移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証方法であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備えた画像入力手段により前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力ステップと、この画像入力ステップにより入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出ステップと、この顔検出ステップにより検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合ステップと、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出ステップと、前記移動する人物の顔の向きを検出する顔向き検出ステップと、この顔向き検出ステップにより検出された前記移動する人物の顔の向きがあらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力ステップにより入力された画像内の前記顔検出ステップにより検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出ステップにより検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御ステップとを具備している。
【００１８】
また、本発明の顔認証方法は、移動する人物が特定の位置に到達するまでに当該人物の顔認証を行なう顔認証方法であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備えた画像入力手段により前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力ステップと、この画像入力ステップにより入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出ステップと、この顔検出ステップにより検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合ステップと、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出ステップと、前記移動する人物の移動速度を検出する移動速度検出ステップと、この移動速度検出ステップにより検出された前記移動する人物の移動速度があらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力ステップにより入力された画像内の前記顔検出ステップにより検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出ステップにより検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御ステップとを具備している。
【００１９】
また、本発明の入退場管理装置は、移動する人物が入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートに到達するまでに当該人物の顔認証を行ない、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であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、この顔照合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、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、前記移動する人物の移動動作に伴う変動要素を検出する変動要素検出手段と、前記画像入力手段により入力された画像に対し前記変動要素検出手段により検出された当該人物の変動要素を含む画像を除外し、当該入力画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段とを具備している。
【００２０】
また、本発明の入退場管理装置は、移動する人物が入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートに到達するまでに当該人物の顔認証を行ない、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であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、この顔照合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、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、前記移動する人物の顔の向きを検出する顔向き検出手段と、この顔向き検出手段により検出された前記移動する人物の顔の向きがあらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段とを具備している。
【００２１】
さらに、本発明の入退場管理装置は、移動する人物が入退場対象エリアに設けられた入退場用ゲートに到達するまでに当該人物の顔認証を行ない、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であって、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、前記移動する人物の少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段と、この画像入力手段により入力された画像から前記人物の顔領域を検出する顔検出手段と、この顔検出手段により検出された顔領域の画像とあらかじめ登録された辞書情報とを照合することにより当該人物はあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する顔照合手段と、この顔照合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、前記画像入力手段の撮像対象領域周辺の環境情報を検出する環境検出手段と、前記移動する人物の移動速度を検出する移動速度検出手段と、この移動速度検出手段により検出された前記移動する人物の移動速度があらかじめ定められた閾値未満である場合、このとき前記画像入力手段により入力された画像内の前記顔検出手段により検出された顔領域の画像および前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する現在の制御パラメータおよび前記環境検出手段により検出された撮像対象領域周辺の環境情報のうち少なくともいずれか１つの情報と、あらかじめ与えられた顔の識別性能が最も高くなる前記画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御基準に基づき当該画像入力手段の入力画像を調整する調整要素を制御する制御手段とを具備している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、移動する人物の移動動作に伴う変動要素（顔向き、移動速度等）を検出し、除外してから画像入力手段の制御を行なうことで、顔認証に最適な画像を入力でき、顔認証性能を向上することができる顔認証装置、顔認証方法および入退場管理装置を提供できる。
【００２３】
また、本発明によれば、画像入力手段の調整要素を制御するパラメータとして人物の移動速度をも考慮することで、移動する人物を対象とした場合でも顔認証に最適な画像を入力でき、顔認証性能を向上することができる顔認証装置、顔認証方法および入退場管理装置を提供できる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、あらかじめ画像入力手段の撮像対象領域を所定の間隔に区分し、各区分点で得られた入力画像に対し画像取得手段の制御を行なうことで、広域な撮像対象領域における環境変動（照明変動等）を吸収でき、顔認証性能を向上することができる顔認証装置、顔認証方法および入退場管理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。  
本発明の概要について簡単に説明する。本発明では、たとえば、図２に示すように、通行路１を図示矢印ａ方向に移動して入退場対象エリア（部屋や施設等）２に設けられたドアやゲートなどのゲート装置（入退場用ゲート）３に向う歩行者Ｍの顔をカメラで撮像する。具体的には、通行路１におけるＣ地点からＡ地点の間に歩行者Ｍが存在する間に、歩行者Ｍの少なくとも顏を含む画像をカメラで撮像し、Ａ地点からゲート装置３まで歩行者Ｍが到達する間に、取得した画像によって顔認証を行ない、当該歩行者Ｍがあらかじめ登録された人物であるか否かを判定する。あらかじめ登録された人物と判定した場合にはゲート装置３を通行許可とし、登録された人物でないと判定された場合にゲート装置３を通行不可とする。ここに、図２に示すように、通行路１におけるＣ地点からＡ地点で囲まれた範囲を歩行者Ｍの顔を撮像する撮像対象領域と呼ぶことにする。
【００２６】
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。  
図１は、第１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ものである。この入退場管理装置は、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、歩行者Ｍの少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段としての画像入力用カメラ（以降、単にカメラと略称する）１０１、顔検出手段としての顔領域検出部１０２、顔特徴抽出手段としての顔特徴抽出部１０３、辞書記憶手段としての顔照合辞書部１０４、顔照合手段としての顔照合部１０５、表示手段としての表示部１０６、ゲート制御手段としてのゲート制御部１０７、全体的な制御を司る制御手段としての認証制御部１０８、顔向き検出手段（変動要素検出手段）としての顔向き推定部１０９、環境検出手段としての照明環境測定部１１０、および、制御手段としてのカメラ制御部１１１を有して構成されている。
【００２７】
以下、各構成要素について詳細に説明する。  
カメラ１０１は、歩行者Ｍの少なくとも顔を含む画像を撮像するものであり、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る。カメラ１０１の設置位置は、たとえば、図２に示すように、通行路１の側部でＡ地点とゲート装置３との間に設置されている。カメラ１０１の設置高さは、表示部１０６とほぼ同じとするが、カメラ１０１によって表示部１０６が隠れないようにするために、表示部１０６よりも若干低めとする。そして、上から見た場合に、図２（ａ）に示すように、撮像対象領域内の歩行者Ｍから見て、カメラ１０１および表示部１０６が一直線上になるように配設されている。  
このようにカメラ１０１を設置することで、歩行者Ｍが表示部１０６を見た場合に正面の顔を含む画像を取得できる。取得した画像は、たとえば、横方向に５１２画素、縦方向に５１２画素のデジタル濃淡画像データとして顔領域検出部１０２に送られる。
【００２８】
また、カメラ１０１は、入力画像を調整する機能を備えているものとし、たとえば、ゲイン値、絞り値、シャッタ速度、ホワイトバランスなどがあげられる。本発明ではこれらのどの調整要素を利用してもよいが、本実施の形態においては色情報を使わない認識手法を利用することや制御速度のことを考慮してゲインの調整を行なうことで説明を行なう。なお、画質を最適にするためには絞りの制御を利用することやシャッタ速度の調整、カラー情報を使う場合にはホワイトバランスを制御対象（調整要素）としても構わない。  
カメラ１０１における現在の設定情報（調整要素を制御する現在の制御パラメータ）は、当該カメラ１０１の制御に利用されるため、カメラ制御部１１１に送られる。
【００２９】
顔領域検出部１０２は、カメラ１０１で入力された画像から歩行者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。
【００３０】
顔領域検出部１０２で検出された顔領域情報は、顔特徴抽出部１０３およびカメラ制御部１１１に送られる。また、本実施の形態における顔向き推定部１０９は、顔の特徴点情報を利用した手法を用いて説明するため、顔領域を検出する際に利用した顔特徴点情報が顔向き推定部１０９に送られる。
【００３１】
顔特徴抽出部１０３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１０２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】
2007148988.tif 000003
【００３２】
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１０４および顔照合部１０５に送られる。
【００３３】
顔照合辞書部１０４は、顔特徴抽出部１０３から得られた顔特徴情報を辞書情報として保持し、人物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１０５に出力される。
【００３４】
顔照合部１０５は、顔特徴抽出部１０３で抽出された歩行者Ｍの顔特徴情報と顔照合辞書部１０４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、当該歩行者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、当該歩行者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１０８に送られる。
【００３５】
表示部１０６は、たとえば、図２に示すように、ゲート装置３の近傍に設置されていて、歩行者Ｍに対して、現在の顔認証の状況を表示するものであり、たとえば、液晶表示器またはＣＲＴ表示器などから構成されている。表示部１０６の設置高さは、たとえば、歩行者Ｍの身長の平均値程度とする。
【００３６】
表示部１０６の表示内容としては、たとえば、認証処理が終了して登録された人物であると判定された場合には、歩行者Ｍに対して、図３（ａ）に示すような通行（入場）が許可されたことを表すメッセージ「認証ＯＫ  通過して下さい」を表示し、そうでない場合は、歩行者Ｍに対して、図３（ｂ）に示すような通行（入場）が拒否されたことを表すメッセージ「認証ＮＧ  パスワードを入力して下さい」を表示する。
【００３７】
ゲート制御部１０７は、図２のゲート装置３に対し開閉を指示する制御信号を送る。具体的には、図４に示すように制御を行なう。すなわち、ゲート装置３が例えばドアの場合は、認証制御部１０８からの通過可能信号がオンのとき開錠を行なう。ゲート装置３が例えばフラッパの場合には、通行可能信号がオフにもかかわらず、ゲート装置３に進入したときに警告音を出してフラッパを閉じ、歩行者Ｍの通行を阻止する。
【００３８】
認証制御部１０８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１０５から得られる顔照合結果に基づいて表示部１０６に表示制御情報を出力するとともに、ゲート制御部１０７に通行制御情報を出力する。
【００３９】
顔向き推定部１０９は、顔領域検出部１０２からの顔特徴点情報に基づき歩行者Ｍの顔の向きを推定するものである。本実施の形態では、顔領域検出部１０２において同時に顔特徴点情報（目、鼻、口の位置情報等）も得られるため、それを流用する。この顔向き推定処理には、たとえば、文献（Ｃ．Ｔｏｍａｓｉ，Ｔ．Ｋａｎａｄｅ．”Ｓｈａｐｅ  ａｎｄ  ｍｏｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ｉｍａｇｅ  ｓｔｒｅａｍｓ  ｕｎｄｅｒ  ｏｒｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ａ  ｆａｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ”Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ，Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．２，ｐｐ．１３７−１５４，１９９２）に記載されている方法を用いることで実現可能である。推定した顔向きの結果は、顔向き推定情報としてカメラ制御部１１１に送られる。
【００４０】
照明環境測定部１１０は、カメラ１０１の撮像対象領域周辺の照明環境を測定するものであり、実際に照度計を設置することで照度を直接測定することで容易に実現が可能である。測定した照明環境情報（照度）はカメラ制御部１１１に送られる。
【００４１】
カメラ制御部１１１は、顔向き推定部１０９により得られた顔向き推定情報により、最適なカメラ１０１の設定情報を求める対象フレームを選別し、カメラ１０１から得られる現在の設定情報、および、顔領域検出部１０２から得られる顔領域情報を用いて算出する顔領域輝度統計情報、および、照明環境測定部１１０により得られる撮像対象領域周辺の照明環境情報を利用し、最適なカメラ１０１の設定情報を求めるものである。
【００４２】
カメラ制御部１１１における具体的な処理の流れを図５のフローチャートに示す。以下、図５のフローチャートについて説明する。  
まず、あらかじめ最適な設定情報取得用の近似関数を実験的に求めておく。次に、カメラ１０１によりあらかじめ定められた特定の設定情報（ゲイン値）で顔画像を入力し（ステップＳ１）、顔領域検出部１０２による顔領域の検出処理を行なう（ステップＳ２）。顔領域の検出に成功した場合（ステップＳ３）、顔向き推定部１０９による顔向き推定処理を行なう（ステップＳ４）。
【００４３】
次に、顔向き推定部１０９により推定された顔向き推定情報をあらかじめ定められた閾値Ｔｈ１と比較し（ステップＳ５）、顔向き推定情報が閾値Ｔｈ１未満（正面顔）である場合、顔領域検出部１０２により得られた顔領域情報を取得し（ステップＳ６）、当該顔領域情報を用いて顔領域輝度統計情報（たとえば、平均輝度、白とび画素比率、黒つぶれ画素比率等）を算出する（ステップＳ７）。
【００４４】
次に、カメラ１０１で設定されていた現在の設定情報（ゲイン値）を取得するとともに（ステップＳ８）、照明環境測定部１１０により得られた照明環境情報（照度）を取得し（ステップＳ９）、これら現在の設定情報および照明環境情報と、ステップＳ７で算出された顔領域輝度統計情報を、あらかじめ求めておいた最適な設定情報取得用の近似関数に代入することで最適なカメラ１０１の設定情報（ゲイン値）を取得する（ステップＳ１０）。  
次に、取得した最適な設定情報をカメラ１０１へ送ることで、次回の画像取得時に最適な設定情報を有効にする（ステップＳ１１）。
【００４５】
ステップＳ３において顔検出に失敗した場合、あるいは、ステップＳ５において顔向き推定情報が閾値Ｔｈ１以上である場合、設定情報を当該カメラ１０１に内蔵された中央重点測光などによる制御方式に切換えて利用する（ステップＳ１２）。
【００４６】
ここで、あらかじめ求める最適な設定情報取得用の近似関数の作成方法について説明する。あらかじめ当該入退場管理装置が設置されると思われる場所の照明環境を複数用意しておき、それらの中でカメラ１０１の設定情報（ゲイン値）を変更しながら、その各設定情報ごとの画像を収集する。
【００４７】
これにより、与えられた照明環境に対して特定の設定情報にした場合の顔領域輝度統計情報が得られ、類似度も求まる。さらに、顔照合辞書部１０４に保持された全ての顔特徴情報に対して類似度を求めることで、本人の顔特徴情報に対する類似度と他人の顔特徴情報に対する類似度の分布が求まる。本人に対する類似度と他人に対する類似度の差が最も大きいものが最適な設定情報（ゲイン値）であり、照明環境と設定情報の最適な組合せを学習させる。学習方法は、たとえば、ニューラルネットなどを用いてもよいし、重回帰分析などによる近似直線を作成する方法でもよい。
【００４８】
以上、説明したように、第１の実施の形態によれば、顔向きに応じてカメラ１０１の制御を行なう対象フレームを選別することで、顔認証に適した画像を入力でき、顔認証の性能を向上することができる。
【００４９】
次に、第２の実施の形態について説明する。  
図６は、第２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ものである。この入退場管理装置は、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、歩行者Ｍの少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段としての画像入力用カメラ２０１、顔検出手段としての顔領域検出部２０２、顔特徴抽出手段としての顔特徴抽出部２０３、辞書記憶手段としての顔照合辞書部２０４、顔照合手段としての顔照合部２０５、表示手段としての表示部２０６、ゲート制御手段としてのゲート制御部２０７、全体的な制御を司る制御手段としての認証制御部２０８、移動速度検出手段（変動要素検出手段）としての歩行速度計測部２０９、環境検出手段としての照明環境測定部２１０、および、制御手段としてのカメラ制御部２１１を有して構成されている。
【００５０】
なお、上記各構成要素のうち、顔領域検出部２０２、顔特徴抽出部２０３、顔照合辞書部２０４、顔照合部２０５、表示部２０６、ゲート制御部２０７、認証制御部２０８、照明環境測定部２１０は、前述した第１の実施の形態における顔領域検出部１０２、顔特徴抽出部１０３、顔照合辞書部１０４、顔照合部１０５、表示部１０６、ゲート制御部１０７、認証制御部１０８、照明環境測定部１１０と同じであることから説明を省略し、第１の実施の形態と異なるカメラ２０１、歩行速度計測部２０９、カメラ制御部２１１について以下に説明する。
【００５１】
カメラ２０１は、基本的な機能は前述した第１の実施の形態におけるカメラ１０１であり、異なる点は、本実施の形態では、歩行速度計測部２０９を取得した画像枚数を基に算出する例を用いて説明するため、撮像対象領域内に取得した画像取得情報（取得枚数）を歩行速度計測部２０９に出力する。
【００５２】
歩行速度計測部２０９は、歩行者Ｍの歩行速度を計測するものであり、たとえば、撮像対象領域内における撮影対象までの距離、取得画像枚数およびフレームレートを利用することで歩行速度を算出できる。なお、速度センサなどを用いて計測してもよい。求めた歩行速度情報はカメラ制御部２１１に送られる。
【００５３】
カメラ制御部２１１は、歩行速度計測部２０９により得られる歩行速度情報により、最適なカメラ２０１の設定情報を求める対象フレームを選別し、カメラ２０１から得られる現在の設定情報、および、顔領域検出部２０２から得られる顔領域情報を用いて算出する顔領域輝度統計情報、および、照明環境測定部２１０により得られる撮像対象領域周辺の照明環境情報を利用し、最適なカメラ２０１の設定情報を求めるものである。
【００５４】
カメラ制御部２１１における具体的な処理の流れを図７のフローチャートに示す。以下、図７のフローチャートについて説明する。  
まず、あらかじめ最適な設定情報取得用の近似関数を実験的に求めておく。次に、カメラ２０１によりあらかじめ定められた特定の設定情報（ゲイン値）で顔画像を入力し（ステップＳ２１）、歩行速度計測部２０９による歩行者Ｍの歩行速度計測処理を行なう（ステップＳ２２）。
【００５５】
次に、歩行速度計測部２０９により計測された歩行者Ｍの歩行速度情報をあらかじめ定められた閾値Ｔｈ２と比較し（ステップＳ２３）、歩行速度情報が閾値Ｔｈ２未満である場合、顔領域検出部２０２による顔領域の検出処理を行なう（ステップＳ２４）。顔領域の検出に成功した場合（ステップＳ２５）、顔領域検出部２０２により得られた顔領域情報を取得し（ステップＳ２６）、当該顔領域情報を用いて顔領域輝度統計情報（たとえば、平均輝度、白とび画素比率、黒つぶれ画素比率等）を算出する（ステップＳ２７）。
【００５６】
次に、カメラ２０１で設定されていた現在の設定情報（ゲイン値）を取得するとともに（ステップＳ２８）、照明環境測定部２１０により得られた照明環境情報（照度）を取得し（ステップＳ２９）、これら現在の設定情報および照明環境情報と、ステップＳ２７で算出された顔領域輝度統計情報を、あらかじめ求めておいた最適な設定情報取得用の近似関数に代入することで最適なカメラ２０１の設定情報（ゲイン値）を取得する（ステップＳ３０）。  
次に、取得した最適な設定情報をカメラ２０１へ送ることで、次回の画像取得時に最適な設定情報を有効にする（ステップＳ３１）。
【００５７】
ステップＳ２３において歩行速度情報が閾値Ｔｈ２以上である場合、あるいは、ステップＳ２５において顔検出に失敗した場合、設定情報を当該カメラ２０１に内蔵された中央重点測光などによる制御方式に切換えて利用する（ステップＳ３２）。
【００５８】
なお、最適な設定情報取得用の近似関数の作成方法については、前述した第１の実施の形態と同様であることから説明を省略する。
【００５９】
以上説明したように、上記第２の実施の形態によれば、歩行者Ｍの歩行速度に応じてカメラ１０１の制御を行なう対象フレームを選別することで、顔認証に適した画像を入力でき、顔認証の性能を向上することができる。
【００６０】
次に、第３の実施の形態について説明する。  
図８は、第３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ものである。この入退場管理装置は、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、歩行者Ｍの少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段としての画像入力用カメラ３０１、顔検出手段としての顔領域検出部３０２、顔特徴抽出手段としての顔特徴抽出部３０３、辞書記憶手段としての顔照合辞書部３０４、顔照合手段としての顔照合部３０５、表示手段としての表示部３０６、ゲート制御手段としてのゲート制御部３０７、全体的な制御を司る制御手段としての認証制御部３０８、移動速度検出手段としての歩行速度計測部３０９、環境検出手段としての照明環境測定部３１０、および、制御手段としてのカメラ制御部３１１を有して構成されている。
【００６１】
なお、上記各構成要素のうち、カメラ３０１、顔領域検出部３０２、顔特徴抽出部３０３、顔照合辞書部３０４、顔照合部３０５、表示部３０６、ゲート制御部３０７、認証制御部３０８、歩行速度計測部３０９、照明環境測定部３１０は、前述した第２の実施の形態におけるカメラ２０１、顔領域検出部２０２、顔特徴抽出部２０３、顔照合辞書部２０４、顔照合部２０５、表示部２０６、ゲート制御部２０７、認証制御部２０８、歩行速度計測部２０９、照明環境測定部２１０と同じであることから説明を省略し、第２の実施の形態と異なるカメラ制御部３１１について以下に説明する。
【００６２】
カメラ制御部３１１は、カメラ３０１から得られる現在の設定情報、および、顔領域検出部３０２から得られる顔領域情報を用いて算出する顔領域輝度統計情報、歩行速度計測部３０９により得られる歩行速度情報、および、照明環境測定部あ１０により得られる撮像対象領域周辺の照明環境情報を利用し、最適なカメラ３０１の設定情報を求めるものである。
【００６３】
カメラ制御部３１１における具体的な処理の流れを図９のフローチャートに示す。以下、図９のフローチャートについて説明する。  
まず、あらかじめ最適な設定情報取得用の近似関数を実験的に求めておく。次に、カメラ３０１によりあらかじめ定められた特定の設定情報（ゲイン値）で顔画像を入力し（ステップＳ４１）、顔領域検出部３０２による顔領域の検出処理を行なう（ステップＳ４２）。顔領域の検出に成功した場合（ステップＳ４３）、歩行速度計測部３０９による歩行者Ｍの歩行速度計測処理を行なう（ステップＳ４４）。
【００６４】
次に、顔領域検出部３０２により得られた顔領域情報を取得し（ステップＳ４５）、当該顔領域情報を用いて顔領域輝度統計情報（たとえば、平均輝度、白とび画素比率、黒つぶれ画素比率等）を算出する（ステップＳ４６）。
【００６５】
次に、カメラ３０１で設定されていた現在の設定情報（ゲイン値）を取得するとともに（ステップＳ４７）、照明環境測定部３１０により得られた照明環境情報（照度）を取得し（ステップＳ４８）、これら現在の設定情報および照明環境情報と、ステップＳ４４で得られた歩行者Ｍの歩行速度情報を、あらかじめ求めておいた最適な設定情報取得用の近似関数に代入することで最適なカメラ３０１の設定情報（ゲイン値）を取得する（ステップＳ４９）。  
次に、取得した最適な設定情報をカメラ３０１へ送ることで、次回の画像取得時に最適な設定情報を有効にする（ステップＳ５０）。
【００６６】
ステップＳ４３において顔検出に失敗した場合、設定情報を当該カメラ３０１に内蔵された中央重点測光などによる制御方式に切換えて利用する（ステップＳ５１）。
【００６７】
ここで、あらかじめ求める最適な設定情報取得用の近似関数の作成方法について説明する。あらかじめ当該入退場管理装置が設置されると思われる場所の照明環境、および、歩行者Ｍの歩行速度情報を複数用意しておき、それらの中でカメラ３０１の設定情報（ゲイン値）を変更しながら、その各設定情報ごとの画像を収集する。
【００６８】
これにより、与えられた照明環境および歩行者Ｍの歩行速度に対して特定の設定情報にした場合の顔領域輝度統計情報が得られ、類似度も求まる。さらに、顔照合辞書部３０４に保持された全ての顔特徴情報に対して類似度を求めることで、本人の顔特徴情報に対する類似度と他人の顔特徴情報に対する類似度の分布が求まる。本人に対する類似度と他人に対する類似度の差が最も大きいものが最適な設定情報（ゲイン値）であり、照明環境および歩行者Ｍの歩行速度と設定情報の最適な組合せを学習させる。学習方法は、たとえば、ニューラルネットなどを用いてもよいし、重回帰分析などによる近似直線を作成する方法でもよい。
【００６９】
以上、説明したように、第３の実施の形態によれば、最適な設定情報取得用の近似関数作成時に歩行者の歩行速度を考慮して学習することで、歩行者を対象とした場合でも顔認証に適した画像を入力でき、顔認証の性能を向上することができる。
【００７０】
次に、第４の実施の形態について説明する。  
図１０は、第４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ものである。この入退場管理装置は、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、歩行者Ｍの少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段としての画像入力用カメラ４０１、顔検出手段としての顔領域検出部４０２、顔特徴抽出手段としての顔特徴抽出部４０３、辞書記憶手段としての顔照合辞書部４０４、顔照合手段としての顔照合部４０５、表示手段としての表示部４０６、ゲート制御手段としてのゲート制御部４０７、全体的な制御を司る制御手段としての認証制御部４０８、顔向き検出手段としての顔向き推定部４０９、移動速度検出手段としての歩行速度計測部４１０、環境検出手段としての照明環境測定部４１１、制御手段としてのカメラ制御部４１２、撮像対象領域区分手段としての区分情報記録部４１３および区分判定部４１４を有して構成されている。
【００７１】
なお、上記各構成要素のうち、顔領域検出部４０２、顔特徴抽出部４０３、顔照合辞書部４０４、顔照合部４０５、表示部４０６、ゲート制御部４０７、認証制御部４０８、顔向き推定部４０９、歩行速度計測部４１０、照明環境測定部４１１、カメラ制御部４１２は、前述した第１の実施の形態における顔領域検出部１０２、顔特徴抽出部１０３、顔照合辞書部１０４、顔照合部１０５、表示部１０６、ゲート制御部１０７、認証制御部１０８、顔向き推定部１０９、照明環境測定部１１０、カメラ制御部１１１と同じであり、カメラ４０１は、前述した第２の実施の形態におけるカメラ２０１と同じであることから説明を省略し、第１、第２の実施の形態と異なる区分情報記憶部４１３および区分判定部４１４について以下に説明する。
【００７２】
区分情報記憶部４１３は、あらかじめ撮像対象領域を所定の間隔、この例では等間隔に区分した区分情報を記憶している。撮像対象領域を等間隔に区分する方法としては、たとえば、カメラ４０１の制御における遅延時間から決定される間隔に分割することで実現可能である。記憶されている区分情報は、必要に応じて区分判定部４１４に送られる。
【００７３】
区分判定部４１４は、現在の状態と区分情報記憶部４１３に記憶された区分情報とを比較し、その比較結果に基づきカメラ４０１の制御を切換えるものである。
【００７４】
区分判定部４１４の処理を含む具体的な処理の流れを図１１および図１２のフローチャートに示す。ここでは、区分情報を例えば撮像対象領域内のカメラ４０１からの距離に対応づけて区分点か否かを表したものとして説明する。以下、図１１および図１２のフローチャートについて説明する。
【００７５】
まず、全体手的な処理の流れを図１１のフローチャートにより説明する。カメラ４０１から撮像対象領域内の入力画像を取得し（ステップＳ６１）、区分判定部４１４によるカメラ４０１の制御を行なう（ステップＳ６２）。次に、カメラ４０１から得られる入力画像に対し、顔領域検出部４０２による顔領域の検出処理を行なう（ステップＳ６３）。この動作を撮像対象領域が終了するまで繰り返し、撮像対象領域が終了すると（ステップＳ６４）、顔照合部４０５による顔照合（顔認証）処理を行なう（ステップＳ６５）。
【００７６】
次に、ステップＳ６２における区分判定部４１４による処理の流れを図１２のフローチャートにより説明する。まず、現在の状態として、撮像対象領域内のカメラ４０１からの距離を、たとえば、周知の距離センサもしくはステレオ視などを利用して取得する（ステップＳ７１）。
【００７７】
次に、取得したカメラ４０１からの距離と区分情報記憶部４１３に記憶された区分情報とを比較し、現在の状態が区分点であるか否かを判定する（ステップＳ７２）。この判定の結果、現在の状態が区分点であると判定された場合（ステップＳ７３）、カメラ４０１の制御を許可し、前述した第１あるいは第２あるいは第３の実施の形態の制御手法を利用してカメラ４０１の制御を行なう（ステップＳ７４）。  
ステップＳ７２における判定の結果、現在の状態が区分点以外であると判定された場合には、現在のカメラ４０１の設定情報を維持する。
【００７８】
以上説明したように、上記第４の実施の形態によれば、あらかじめカメラ４０１の撮像対象領域を等間隔に区分し、各区分点で得られた入力画像に対しカメラ４０１の制御を行なうことで、広域な撮像対象領域における照明変動を吸収でき、顔認証性能が向上する。
【００７９】
次に、第５の実施の形態について説明する。  
図１３は、第５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ものである。この入退場管理装置は、入力画像を調整する調整要素を少なくとも１つ以上備え、歩行者Ｍの少なくとも顔を含む画像を撮像して入力する画像入力手段としての画像入力用カメラ５０１、顔検出手段としての顔領域検出部５０２、顔特徴抽出手段としての顔特徴抽出部５０３、辞書記憶手段としての顔照合辞書部５０４、顔照合手段としての顔照合部５０５、表示手段としての表示部５０６、ゲート制御手段としてのゲート制御部５０７、全体的な制御を司る制御手段としての認証制御部５０８、顔向き検出手段としての顔向き推定部５０９、移動速度検出手段としての歩行速度計測部５１０、環境検出手段としての照明環境測定部５１１、制御手段としてのカメラ制御部５１２、環境モデル生成手段としての照明環境モデル生成部５１３、撮像対象領域区分手段としての区分情報記録部５１４および区分判定部５１５を有して構成されている。
【００８０】
なお、上記各構成要素のうち、カメラ５０１、顔領域検出部５０２、顔特徴抽出部５０３、顔照合辞書部５０４、顔照合部５０５、表示部５０６、ゲート制御部５０７、認証制御部５０８、顔向き推定部５０９、歩行速度計測部５１０、照明環境測定部５１１、カメラ制御部５１２、区分判定部５１５は、前述した第４の実施の形態におけるカメラ４０１、顔領域検出部４０２、顔特徴抽出部４０３、顔照合辞書部４０４、顔照合部４０５、表示部４０６、ゲート制御部４０７、認証制御部４０８、顔向き推定部４０９、歩行速度計測部４１０、照明環境測定部４１１、カメラ制御部４１２、区分判定部４１４と同じであることから説明を省略し、第４の実施の形態と異なる照明環境モデル生成部５１３および区分情報記憶部５１４について以下に説明する。
【００８１】
照明環境モデル生成部５１３は、照明環境測定部５１１から得られる照明環境情報を利用し、照明環境モデルを生成するものである。具体的なモデル生成方法として、たとえば、図１４に示す方法で実現可能である。まず、照明環境測定部５１１から得られる照明環境情報を利用して、撮像対象領域内の床上からの所定の高さ位置における照度分布を生成する。この例では、床上から１８０ｃｍ（図１４（ａ）参照）、１６０ｃｍ（図１４（ｂ）参照）、１４０ｃｍ（図１４（ｃ）参照）の位置における照度分布を生成して説明する。このときの分布をＸ軸方向に撮像対象領域のＣ地点からＡ地点（図２参照）の方向にとり、Ｙ軸方向に照度とする。
【００８２】
つづいて、Ｘ軸方向をカメラ５０１からの距離でサンプリングし、各サンプリング点間の照度勾配を求め、求めた照度勾配に応じて区分間隔を決定する。区分間隔の決定方法としては、照度勾配が激しいところでは区分間隔を密にし、照度勾配が緩やかなところでは区分間隔を疎にする。また、区分間隔の最小間隔は、カメラ５０１の制御における遅延時間から決定することにする。図１４の破線が区分された各区分点を示している。  
このようにして得られたカメラ５０１からの距離に対応づけて区分点か否かを表したものを区分情報として生成する。
【００８３】
区分情報記憶部５１４は、照明環境モデル生成部５１３により生成された区分情報を記憶するものである。記憶されている区分情報は、必要に応じて区分判定部４１４に送られる。
【００８４】
以上説明したように、上記第５の実施の形態によれば、カメラ５０１の撮像対象領域を、あらかじめ当該撮像対象領域周辺の照明環境を測定することによって生成可能な照明環境モデルを利用して区分し、各区分点で得られた入力画像に対しカメラ５０１の制御を行なうことで、広域な撮像対象領域における照明変動を吸収でき、遅延時間を考慮したカメラ５０１の制御が行なえるため、顔認証性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１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２】顔認証装置の設置例を説明する模式図で、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は側面図である。
【図３】証表示部における表示画面例を示す図。
【図４】ゲート制御部の処理の流れを説明するフローチャート。
【図５】第１の実施の形態に係るカメラ制御部の処理の流れを説明するフローチャート。
【図６】本発明の第２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７】第２の実施の形態に係るカメラ制御部の処理の流れを説明するフローチャート。
【図８】本発明の第３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９】第３の実施の形態に係るカメラ制御部の処理の流れを説明するフローチャート。
【図１０】本発明の第４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１１】第４の実施の形態に係る全体手的な処理の流れを説明するフローチャート。
【図１２】第４の実施の形態に係る区分判定部による処理の流れを説明するフローチャート。
【図１３】本発明の第５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１４】第５の実施の形態に係る照明環境モデル生成部を説明するための図。
【符号の説明】
【００８６】
Ｍ…歩行者（移動する人物）、１…通行路、２…入退場対象エリア（部屋や施設等）、３…ゲート装置（入退場用ゲート）、１０１…画像入力用カメラ（画像入力手段）、１０２…顔領域検出部（顔検出手段）、１０３…顔特徴抽出部、１０４…顔照合辞書部、１０５…顔照合部（顔照合手段）、１０６…表示部、１０７…ゲート制御部（ゲート制御手段）、１０８…認証制御部（制御手段）、１０９…顔向き推定部（顔向き検出手段、変動要素検出手段）、１１０…照明環境測定部（環境検出手段）、１１１…カメラ制御部（制御手段）。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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