(57)【要約】【課題】  加齢に伴う容貌変化に起因する認証精度の低下を抑制した顔認証システムを提供する。【解決手段】  入力データ側の特定ノードＰＮが加齢方向に所定量移動してステップＳ１２の判定がＹｅｓになると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１４で初期値０のカウンタＣを１だけインクリメントする。次に、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１５でカウンタＣが所定の更新判定値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓになると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１６で特定ノードＰＮの所定量Ｄが所定の異常判定閾値Ｄｔｈ以下であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１６の判定がＹｅｓになると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１７で入力データ側の特定ノードＰＮをもって登録データ側の特定ノードＰＮを書き換える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段で人物の顔を撮像することによって得た入力データ側の顔特徴量と、記憶手段に格納された顔認証用の登録データ側の顔特徴量とを比較し、その比較結果に応じて前記人物が登録者であるか否かを認証する顔認証システムであって、
前記入力データおよび前記登録データは、加齢によって所定の方向に変化する特定顔特徴量をそれぞれ含み、
前記入力データ側の特定顔特徴量が前記所定の方向に変化した場合、当該入力データ側の特定顔特徴量をもって前記登録データ側の特定顔特徴量の更新を行う登録データ更新手段を備えたことを特徴とする顔認証システム。
【請求項２】
前記登録データ更新手段は、前記入力データ側の特定顔特徴量の変化が所定回数連続した場合にのみ前記更新を行うことを特徴とする、請求項１に記載の顔認証システム。
【請求項３】
前記登録データ更新手段は、前記入力データ側の特定顔特徴量の変化量が所定値を超えない場合にのみ前記更新を行うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の顔認証システム。
【請求項４】
車両に搭載され、
前記人物が登録者であった場合、前記車両の開閉体の解錠または施錠を許可することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の顔認証システム。
【請求項５】
前記人物が所定の条件を満たす登録者であった場合、前記車両の運転を許可することを特徴とする、請求項４に記載の顔認証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のキーレスエントリーシステム等に適用される顔認証システムに係り、詳しくは、加齢に伴う容貌変化に起因する認証精度の低下を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車では、利便性やセキュリティの向上を図るべく、スマートキー（電子キー）を携帯した運転者が車体に近づくだけでドアロックの解錠やエンジンの始動許可等が行われる、スマートキーを用いたキーレスエントリーシステム（スマートキーシステム）を搭載したものが出現している。スマートキーシステムでは、車体側にＩＤコードを記憶した車載機（スマートＥＣＵ）を搭載する一方、スマートキーにＩＤコードを記憶したトランスポンダを内蔵させており、例えば、運転者がドアに近づいた際に、スマートキー側のＩＤコードと車載機側のＩＤコードとが照合され、両ＩＤコードが一致した場合にのみドアロックが解錠される。しかしながら、スマートキーシステムが搭載されていても、スマートキーが盗難にあったり、スマートキーを車内に残したまま運転者が自動車を離れたりした場合等には、悪意を持った第３者による盗難を防止することができなかった。また、買い物に出かけた際には、スマートキーを持っていない搭乗者がドアを開けられず、荷物の積み込み等を行えないことがあった。
【０００３】
このような問題を解決したキーレスエントリーシステムとして、接近してきた人物の顔をＣＣＤカメラ等で撮影して複数の顔特徴量からなる入力データを生成した後、入力データと顔認証用の登録データとを比較してドアの解錠等を行う顔認証システム（特許文献１参照）が提案されている。顔認証システムでは、登録データが多数（例えば、３０〜５０個程度）のノード（特徴点：顔特徴量）によって構成されており、入力データと登録データとの間で各ノードの方向性や位置関係等が所定の割合で一致していた場合にのみ登録者本人と認証されるため、不正（なりすまし）による侵入等を極めて有効に阻止できる。また、顔認証システムは、他の生体認証システム（指紋認証システムや虹彩認証システム等）とは異なり、手あるいは顔をセンサやカメラ等にかざす等の必要が無いことため、登録者に不快感や煩わしさを殆ど与えない。
【特許文献１】特開平１１−１７５７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
顔認証システムは、上述したような種々の特長を持つものの、他の生体認証システムとは異なる問題を有していた。すなわち、人間の容貌は加齢に伴って徐々に変化してゆくため、初期登録から長期間が経過すると、登録者本人を撮影して生成された入力データであっても、登録データとの間に無視できない相違が生じてしまう。そのため、特許文献１の顔認証システムでは、登録データの相関行列と入力データの相関行列とにそれぞれ重み付けをして和演算を行うことで、登録データの更新を随時行うようにしている。しかしながら、このような方法では、登録者が化粧の方法を一定期間変えた場合や、怪我等によって容貌が一時的に変化した場合等にも登録データが更新されてしまい、認証精度が逆に低下する虞があった。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、加齢に伴う容貌変化に起因する認証精度の低下を抑制した顔認証システム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】
【０００６】
請求項１の発明に係る顔認証システムは、撮像手段で人物の顔を撮像することによって得た入力データ側の顔特徴量と、記憶手段に格納された顔認証用の登録データ側の顔特徴量とを比較し、その比較結果に応じて前記人物が登録者であるか否かを認証する顔認証システムであって、前記入力データおよび前記登録データは、加齢によって所定の方向に変化する特定顔特徴量をそれぞれ含み、前記入力データ側の特定顔特徴量が前記所定の方向に変化した場合、当該入力データ側の特定顔特徴量をもって前記登録データ側の特定顔特徴量の更新を行う登録データ更新手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の顔認証システムにおいて、前記登録データ更新手段は、前記入力データ側の特定顔特徴量の変化が所定回数連続した場合にのみ前記更新を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の顔認証システムにおいて、
前記登録データ更新手段は、前記入力データ側の特定顔特徴量の変化量が所定値を超えない場合にのみ前記更新を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の顔認証システムにおいて、車両に搭載され、前記人物が登録者であった場合、前記車両の開閉体の解錠または施錠を許可することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の発明は、請求項４項に記載の顔認証システムにおいて、前記人物が所定の条件を満たす登録者であった場合、前記車両の運転を許可することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の顔認証システムによれば、登録データ作成施設（写真スタジオ等）で更新用の登録データを作成することなく登録データが自動的に更新され、加齢に伴う容貌変化に起因する認証精度の低下が抑制される。また、請求項２の顔認証システムによれば、疲労等による一時的な容貌の変化等によって登録データが更新されなくなる。また、請求項３の顔認証システムによれば、疾病等による急激かつ一時的な容貌の変化等によって登録データが更新されなくなる。また、請求項４や請求項５の顔認証システムによれば、車両の運転者や同乗者は、その容貌が加齢により変化しても登録データが自動的に更新されるため、登録データ作成施設での再撮影等による煩わしさを憶えることなく乗車や運転を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態と一部変形例とについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１は実施形態に係る自動車の前部を示す要部透視斜視図であり、図２は実施形態に係る顔認証ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。また、図３は実施形態に係る顔認証制御の手順を示すフローチャートであり、図４は顔認証制御に用いられるノードの配置を示す説明図である。また、図５は実施形態に係るデータ更新制御の手順を示すフローチャートであり、図６はデータ更新制御に用いられる特定ノードの配置を示す説明図である。
【００１３】
［実施形態］
≪実施形態の構成≫
図１に示すように、実施形態の自動車Ｖは、いわゆる４ドアセダン型の乗用車であり、運転席側ドア１内にハンドルセンサ２とドアロックアクチュエータ３とを備えている。また、自動車Ｖの車体４には、運転席側のルーフサイドに第１カメラ（撮像手段）５が設置され、車室の上部前端に第２カメラ（撮像手段）６が設置され、エンジンルーム内に図示しないエンジンを制御するエンジンＥＣＵ７が設置され、車室の前部に顔認証ＥＣＵ８が設置されている。これら各装置は、図示しない通信回線（本実施形態では、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して連結されており、相互に信号の授受を行う。
【００１４】
ハンドルセンサ２は、静電容量センサであり、運転席側ドア１の後部に設けられたアウタハンドル９に生体が触れたことを検出する。また、ドアロックアクチュエータ３は、運転席側ドア１内の図示しないロックを施解錠するアクチュエータである。また、第１カメラ５および第２カメラ６はどちらもＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラであり、第１カメラ５が車体外側の斜め上方を撮像ように角度設定され、第２カメラ６が運転席の上部を撮像するように角度設定されている。
【００１５】
＜顔認証ＥＣＵ＞
図２に示すように、顔認証ＥＣＵ８には、ハンドルセンサ２や両カメラ５，６が接続する入力インタフェース１１と、ハンドルセンサ２の検出信号を受けて第１，第２カメラ５，６への起動信号を出力するカメラ起動部１２と、登録データを格納したデータベース１３と、両カメラ５，６からの入力信号に基づきノードを抽出するノード抽出部１４と、ノード抽出部１４からの入力信号およびデータベース１３内の登録データに基づき顔認証を行う顔認証部１５と、顔認証部１５の認証結果に応じてドアロック解錠指令やエンジン始動許可指令等の制御信号を生成する制御信号生成部１６と、起動信号および制御信号を第１，第２カメラ５，６やドアロックアクチュエータ３，エンジンＥＣＵ７等に出力する出力インタフェース１７と、顔認証部１５の認証結果等に応じてデータベース１３内の登録データの更新を行うデータ更新部１８とを備えている。なお、制御信号生成部１６は、助手席や後席側のドアロックアクチュエータ（図示せず）に対するドアロック解錠指令や、トランクリッド（図示せず）に対するトランクロック解錠指令等も生成する。
【００１６】
≪実施形態の作用≫
図１に示すように、人物２０が駐車された自動車Ｖに接近して運転席側ドア１のアウタハンドル９を手で掴むと、ハンドルセンサ２から顔認証ＥＣＵ８に検出信号が送られる。すると、顔認証ＥＣＵ８では、カメラ起動部１２から第１，第２カメラ５，６に起動信号を出力すると同時に、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって、図３のフローチャートにその手順を示す顔認証制御が開始される。
【００１７】
顔認証制御を開始すると、顔認証ＥＣＵ８は、先ず図３のステップＳ１で第１カメラ５によって人物２０の顔２１を撮像し、ステップＳ２で第１カメラ５の出力信号（顔画像情報）に基づき４８個の入力データ側のノードＮ（Ｎ１〜Ｎ４８）を抽出する。図４に示すように、本実施形態のノードＮは、顔２１を特徴づける輪郭２２に対するノードＮ１〜Ｎ１６や、左右の眉２３Ｌ，２３Ｒに対するノードＮ１７〜Ｎ２４、左右の目２４Ｌ，２４Ｒに対するノードＮ２５〜Ｎ３２、鼻２５に対するノードＮ３３〜Ｎ３７、口２６に対するノードＮ３８〜Ｎ４２、左右の法令線に対するノードＮ４３〜Ｎ４８から構成されている。なお、初期登録データは、例えば、登録データ作成施設において適切な照明の下に撮影された顔画像から採取される。
【００１８】
ステップＳ２で入力データ側のノードＮの抽出を終えると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ３で人物２０が登録者であるか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ４で顔認証制御を終了する。一般に、人物２０が登録者である場合、入力データ側のノードＮは、データベース１３内に存在する１つの登録データのノードＮと方向性、濃淡、位置関係等について所定の一致度をもって一致する。
【００１９】
人物２０が登録者であり、ステップＳ３の判定がＹｅｓとなると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ５で解錠指令を運転席側ドア１のドアロックアクチュエータ３等に出力する。これにより、運転者や同乗者は、自動車Ｖの車室内に乗り込める他、図示しないトランクに荷物を積み込むこと等が可能となる。
【００２０】
ステップＳ５で解錠指令を出力すると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ６で第２カメラ６によって運転席に乗車した人物２０の顔２１を撮像し、ステップＳ７で第２カメラ６の出力信号に基づき４８個の入力データ側のノードＮを抽出する。次に、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ８で人物２０が登録運転者であるか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ４で顔認証制御を終了する。
【００２１】
また、人物２０が登録運転者であり、ステップＳ８の判定がＹｅｓとなると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ９でエンジンの始動許可指令をエンジンＥＣＵ７に出力する。これにより、運転免許を所有していない搭乗者（子供等）による自動車Ｖの運転が防止される一方、登録運転者は、煩わしさを全く感じること無く、図示しないスタートボタン等を操作してエンジンを始動することができる。なお、人物２０が登録運転者であった場合、その登録運転者に対応したドライビングポジション（シートやステアリングハンドルのポジション、ドアミラー角度等）をメモリから呼び出して再生するようにしてもよい。
【００２２】
＜登録データの更新＞
顔認証ＥＣＵ８は、上述した顔認証制御と並行して、所定の処理インターバル（例えば、１０ｍｓ）をもって、図５にその手順を示すデータ更新制御を開始する。なお、データ更新制御は後述する多数の特定ノードＰＮに対してそれぞれ行われるが、説明が煩雑になることを避けるべく、１つの特定ノードＰＮの更新についてのみ説明を行う。
【００２３】
データ更新制御を開始すると、顔認証ＥＣＵ８のデータ更新部１８では、先ず図５のステップＳ１１でノード抽出部１４から得た入力データ側の顔画像の輝度が適切であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何の処理も行わずにデータ更新制御を終了する。これは、悪い撮影状況で得られた入力データを用いることを避けるためであり、ステップＳ１１の判定は、例えば、入力データ側の顔画像の輝度が初期登録データ作成時の顔画像の輝度に対して数％以上異なっていない場合にのみＹｅｓとする。
【００２４】
ステップＳ１１の判定がＹｅｓになると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１２で、入力データ側の特定ノードＰＮが登録データ側の特定ノードＰＮに対して加齢方向に所定量以上移動しているか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ１３で後述するカウンタＣを０にリセットしてデータ更新制御を終了する。カウンタＣは、特定ノードＰＮの加齢方向への移動が何回継続したかを計数するカウンタであり、バッテリバックアップメモリや不揮発性メモリ等に保存されて次回のデータ更新制御時に前回値が呼び出される。なお、ステップＳ１２の判定がＮｏの場合にカウンタＣをリセットする理由は、特定ノードＰＮがいったん加齢方向に所定量以上移動した後に元の方向に戻った場合、それは疲労等による一時的な容貌の変化であると認められるためである。
【００２５】
本実施形態の場合、特定ノードＰＮは、図６に示すように、輪郭２２の顎にあたるノードＮ１０〜Ｎ１６や、左右の眉２３Ｌ，２３Ｒの外端にあたるノードＮ２３，Ｎ２４、左右の目２４Ｌ，２４Ｒの外端にあたるノードＮ３１，Ｎ３２、口２６の中央下部および外端にあたるノードＮ４０〜Ｎ４２から構成されており、加齢に伴う真皮層や表情筋の衰えによって加齢方向（下方）に移動する。
【００２６】
入力データ側の特定ノードＰＮが加齢方向に所定量移動してステップＳ１２の判定がＹｅｓになると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１４で初期値０のカウンタＣを１だけインクリメントする。次に、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１５でカウンタＣが所定の更新判定値Ｃｔｈ（本実施形態では、例えば１０）以上であるか否かを判定し、この判定がＮｏであれば何の処理も行わずにデータ更新制御を終了する。
【００２７】
カウンタＣが所定の更新判定値Ｃｔｈに達してステップＳ１５の判定がＹｅｓになると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１６で特定ノードＰＮの所定量Ｄが所定の異常判定閾値Ｄｔｈ以下であるか否かを判定し、この判定がＮｏであればステップＳ１３でカウンタＣを０にリセットしてデータ更新制御を終了する。異常判定閾値Ｄｔｈは加齢による特定ノードＰＮの通常の移動量より有意に大きな値に設定されており、ステップＳ１６の判定は、一時的な疾病（顔面神経麻痺等）や整形手術等によって特定ノードＰＮが急激かつ大幅に加齢方向に移動する場合に登録データの更新を行わないようにするものである。
【００２８】
ステップＳ１６の判定がＹｅｓになると、顔認証ＥＣＵ８は、ステップＳ１７で入力データ側の特定ノードＰＮをもって登録データ側の特定ノードＰＮを書き換えた後、ステップＳ１８でカウンタＣを０にリセットしてデータ更新制御を終了する。これにより、登録者の容貌が加齢によって徐々に変化しても高精度の顔認証が可能となる他、登録者が定期的に登録データ作成施設で登録データを更新する必要がなくなって利便性が大幅に向上する。
【００２９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では特定ノードの加齢方向への移動のみを更新の対称としたが、新たに生じた皺等を登録データに付加するようにしてもよい。また、上記実施形態では運転席側のルーフサイドと車室の上部前端とにカメラを設置したが、助手席側や後席側のルーフサイド等にもカメラを設置するようにしてもよい。その他、特定ノードの位置や個数を始め、顔認証制御やデータ更新制御の具体的手順等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る自動車の前部を示す要部透視斜視図である。
【図２】実施形態に係る顔認証ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る顔認証制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】顔認証制御に用いられるノードの配置を示す説明図である。
【図５】実施形態に係るデータ更新制御の手順を示すフローチャートである。
【図６】データ更新制御に用いられる特定ノードの配置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
５      第１カメラ（撮像手段）
６      第２カメラ（撮像手段）
８      顔認証ＥＣＵ
１３    データベース（記憶手段）
１８    データ更新部（登録データ更新手段）
２０    人物
２１    顔
Ｎ      ノード（顔特徴量）
ＰＮ    特定ノード（特定顔特徴量）
Ｖ      自動車（車両）
【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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