(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定色を背景とする被撮影者の少なくとも顔を含む画像を撮影する第１のステップと、
この第１のステップにより撮影された画像から、前記被撮影者の背景である特定色に対して高輝度を示す色成分輝度および低輝度を示す色成分輝度を求める第２のステップと、
２分探索法により、前記第２のステップにより求められた色成分輝度を基準として前記被撮影者の頭部位置を検出する第３のステップと、
この第３のステップにより検出された前記被撮影者の頭部位置を基に前記第１のステップにより撮影された画像から前記被撮影者の所定領域の画像を切出す第４のステップと、
この第４のステップにより切出された前記被撮影者の所定領域の画像を撮影画像として出力する第５のステップと、
を有することを特徴とする人物画像撮影方法。
【請求項２】
前記背景の特定色は青色であり、前記特定色に対して高輝度を示す色成分輝度は青成分輝度であり、前記特定色に対して低輝度を示す色成分輝度は赤成分輝度であることを特徴とする請求項１記載の人物画像撮影方法。
【請求項３】
特定色を背景とする被撮影者の少なくとも顔を含む画像を撮影する撮影手段と、
この撮影手段により撮影された画像から、前記被撮影者の背景である特定色に対して高輝度を示す色成分輝度および低輝度を示す色成分輝度を求める輝度計算手段と、
２分探索法により、前記輝度計算手段により求められた色成分輝度を基準として前記被撮影者の頭部位置を検出する頭部位置検出手段と、
この頭部位置検出手段により検出された前記被撮影者の頭部位置を基に前記撮影手段により撮影された画像から前記被撮影者の所定領域の画像を切出す画像切出手段と、
この画像切出手段により切出された前記被撮影者の所定領域の画像を撮影画像として出力する出力手段と、
を具備したことを特徴とする人物画像撮影装置。
【請求項４】
前記背景の特定色は青色であり、前記特定色に対して高輝度を示す色成分輝度は青成分輝度であり、前記特定色に対して低輝度を示す色成分輝度は赤成分輝度であることを特徴とする請求項３記載の人物画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、身分証明書や各種免許証などに貼付する証明用写真を作成することを目的に、被撮影者の少なくとも顔を含む上半身像を撮影する人物画像撮影方法および人物画像撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の人物画像撮影装置にあっては、被撮影者の顔の大きさや位置が、撮影画像内で一定の比率（理想状態）になるように配慮する必要がある。従来、被撮影者の背景として、たとえば、青色（以下、ブルーバックと称す）を用い、あらかじめ被撮影者の身長のばらつきなどを見越して大きな領域を撮影し、ブルーバックの青成分輝度（以下、Ｂ輝度と称す）を基準として被撮影者の頭頂位置および左右頭側位置から頭部位置を検出し、この検出した頭部位置を基に被撮影者の顔位置が撮影画像内で理想状態になるように配置し、撮影画像から被撮影者の上半身像を切出す方式が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
被撮影者が一般的な黒髪の日本人と想定した場合、ブルーバックのＢ輝度に比べて被撮影者の頭部位置（黒髪部分）のＢ輝度が低いため、高い精度で頭部位置を検出することが可能である。
【０００４】
ところが、近年の日本における外国人人口の増加および高年齢化により、被撮影者が黒髪でない可能性も充分に考えられる。たとえば、被撮影者が白髪あるいは無頭髪の場合は、頭部位置のＢ輝度が高くなってしまうために、ブルーバックのＢ輝度基準では精度よく頭部位置が検出できない。
【０００５】
そこで、本発明は、被撮影者が黒髪でない場合でも、被撮影者の頭部位置を精度よく検出することができ、被撮影者の顔の位置を撮影画像内で理想状態になるように配置できる人物画像撮影方法および人物画像撮影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】
本発明の人物画像撮影方法は、特定色を背景とする被撮影者の少なくとも顔を含む画像を撮影する第１のステップと、この第１のステップにより撮影された画像から、前記被撮影者の背景である特定色に対して高輝度を示す色成分輝度および低輝度を示す色成分輝度を求める第２のステップと、２分探索法により、前記第２のステップにより求められた色成分輝度を基準として前記被撮影者の頭部位置を検出する第３のステップと、この第３のステップにより検出された前記被撮影者の頭部位置を基に前記第１のステップにより撮影された画像から前記被撮影者の所定領域の画像を切出す第４のステップと、この第４のステップにより切出された前記被撮影者の所定領域の画像を撮影画像として出力する第５のステップとを有する。
【０００７】
また、本発明の人物画像撮影方法は、前記背景の特定色は青色であり、前記特定色に対して高輝度を示す色成分輝度は青成分輝度であり、前記特定色に対して低輝度を示す色成分輝度は赤成分輝度であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の人物画像撮影装置は、特定色を背景とする被撮影者の少なくとも顔を含む画像を撮影する撮影手段と、この撮影手段により撮影された画像から、前記被撮影者の背景である特定色に対して高輝度を示す色成分輝度および低輝度を示す色成分輝度を求める輝度計算手段と、２分探索法により、前記輝度計算手段により求められた色成分輝度を基準として前記被撮影者の頭部位置を検出する頭部位置検出手段と、この頭部位置検出手段により検出された前記被撮影者の頭部位置を基に前記撮影手段により撮影された画像から前記被撮影者の所定領域の画像を切出す画像切出手段と、この画像切出手段により切出された前記被撮影者の所定領域の画像を撮影画像として出力する出力手段とを具備している。
【０００９】
さらに、本発明の人物画像撮影装置は、前記背景の特定色は青色であり、前記特定色に対して高輝度を示す色成分輝度は青成分輝度であり、前記特定色に対して低輝度を示す色成分輝度は赤成分輝度であることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、たとえば、被撮影者の背景として青色（ブルーバック）を用い、青色の青成分輝度および赤成分輝度を基準として被撮影者の頭部位置を検出し、この検出された被撮影者の頭部位置を基に、被撮影者の顔の位置が理想状態になるように被撮影者の上半身像を切出すことにより、被撮影者が黒髪でない場合でも、被撮影者の頭部位置を精度よく検出することができ、被撮影者の顔の位置を撮影画像内で理想状態になるように配置することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る人物画像撮影装置の外観構成を概略的に示すものである。この人物画像撮影装置は、被撮影者１を照明する照明器２、被撮影者１の少なくと顔を含む上半身像を撮影する撮影手段としてのＣＣＤ形のビデオカメラ３、撮影状態や撮影者（操作者）４の操作情報などを表示する表示器（モニタディスプレイ）５、撮影者４による操作指示により、カメラ３からの入カ画像を加工したり、表示器５や内蔵する記憶部などに対して出力を行なう制御台（制御部）６、被撮影者１が撮影の際に着座する椅子７、および、撮影の際に被撮影者１の背景となる背景板８から構成されている。ここに、背景板８の色は、たとえば、青色に設定されているものとする。
【００１３】
図２は、図１に示した人物画像撮影装置の全体的な構成を示すブロック図である。すなわち、カメラ３からのアナログ信号（入力画像）をリアルタイムにデジタル信号に変換し、ビデオメモリやメインメモリなどに転送するビデオキャプチャ部１１、ビデオキャプチャ部１１の画像データ、および、その他の描画処理を行ない、表示器５への表示制御を行なうビデオアクセラレート部１２、画像データおよびその他への各種の演算処理や各種制御などを行なうＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）、画像データや演算結果などを一時保存するメインメモリ、各種周辺機器とのインターフェイスを備えたＣＰＵ部１３、各種周辺機器を接続する外部バス（たとえば、ＳＣＳＩなど）を制御する外部バス制御部１４、各種ＯＳやアプリケーション、制御用データ、画像データなどを保存するハードディスク装置などの大容量記憶装置１５、制御台６の出力データなどを保存する可搬性のある記憶媒体（たとえば、光磁気ディスクなど）１６に対してデータの読み書きを行なうリーダライタ部１７、操作者（撮影者）４が操作する入力装置としてのキーボード１８やマウス１９、撮影した顔画像などを例えば印刷出力する出力手段としての画像印刷装置２０、および、同一ネットワーク２１上の他の各種機器（画像印刷装置や画像ファイリング装置など）との間で相互通信を行なうためのネットワークアダプタ（ＬＡＮカードなど）２２などによって構成されている。
【００１４】
図３は、被撮影者１の頭頂位置を検出する際に用いる頭部の探索法を示した概念図である。
【００１５】
以下、図４、図５に示すフローチャートおよび図３を参照して本装置の処理動作を説明する。なお、以下に説明する処理は、主にＣＰＵ部１３内のＣＰＵの制御によって実行される。
【００１６】
まず、頭頂位置の検出について説明する。
【００１７】
ステップＳ１にて、ビデオキャプチャ部１１を介して得られるカメラ３からの入力画像３１（図３参照、以降、撮影画像とも言う）を取込み、ＣＰＵ部１３内のメインメモリに一時格納する。そして、メインメモリ内の入力画像３１により、その背景画像部の上端の左右端の各２箇所、合計４点（たとえば、図３のａ，ｂ，ｃ，ｄ）の高輝度を示す色成分輝度、この場合は青成分輝度（以下、Ｂ輝度と称す）、および、低輝度を示す色成分輝度、この場合は赤成分輝度（以下、Ｒ輝度と称す）を求めるとともに、これら求めた４点ａ，ｂ，ｃ，ｄのＢ輝度およびＲ輝度の各平均値をそれぞれ計算し、この計算した各平均値をブルーバック（背景板８の色である青色）に対する基準値ｂｓｔｄ１，ｒｓｔｄ１とする。ここに、このステップＳ１の処理が本発明における第１の輝度計算手段に対応している。
【００１８】
次に、ステップＳ２，Ｓ３にて、撮影画像３１の上端ラインから所定のラインＹＲまでの範囲（初期検出範囲）において、上端から順次、横方向に走査することにより、その走査ライン（探索ライン）に対し、以下に説明する２分探索法によりＢ輝度平均値を基準で頭頂位置の検出を行なう。ここに、このステップＳ２，Ｓ３の処理が本発明における第１の頭頂位置検出手段に対応している。
【００１９】
１．横方向の走査ラインのある範囲内（たとえば、図３に示すＸスタートラインからＸエンドラインまでの間）において、撮影画像３１の左端から所定画素おきにＢ輝度を調べることにより、ステップＳ１にて求めたＢ輝度平均値ｂｓｔｄ１±α（αは誤差分）内にないＢ輝度の画素数をカウントする。
【００２０】
２．上記１でのカウント値があらかじめ設定される基準値ｂｎｍａｘ１を越えた走査ラインを頭部が存在する走査ライン（図３の例では、３回目の探索ライン、ｎ回目の探索ライン）とする。
【００２１】
３．上記２で調べた走査ラインに頭部が存在する揚合は、その走査ラインよりも上方向の検出範囲の半分の距離に位置する走査ラインについて調べ、その走査ラインに頭部が存在しない場合は、その走査ラインよりも下方向の検出範囲の半分の距離に位置する走査ラインについて調ベる。このように、検出範囲を１／２にしてライン調査を繰り返して行なうことにより、頭頂位置を絞り込む（検出）ものである。
【００２２】
このようにして、Ｂ輝度基準で頭頂位置が確定された場合、ステップＳ４に進み、ノイズ検出処理として、頭頂位置が確定された走査ラインよりも下方向において、頭部が存在する走査ラインが所定のライン数ＹＮ以上存在することを確認する。
【００２３】
ステップＳ２，Ｓ３において、Ｂ輝度基準で頭頂位置の検出ができなかった場合、ステップＳ５，Ｓ６に進み、撮影画像３１の上端ラインから所定のラインＹＲまでの範囲（初期検出範囲）において、上端から順次、横方向に走査することにより、その走査ライン（探索ライン）に対し、ステップＳ２，Ｓ３と同様な２分探索法により、Ｒ輝度平均値を基準で頭頂位置の検出を行なう。ただし、Ｒ輝度の基準値はｒｓｔｄ１±β（βは誤差分）、最大カウント数をｒｎｍａｘ１とする。ここに、このステップＳ５，Ｓ６の処理が本発明における第２の頭頂位置検出手段に対応している。
【００２４】
このようにして、Ｒ輝度基準で頭頂位置が確定された場合、ステップＳ４に進み、ノイズ検出処理を行なう。Ｒ輝度基準で頭頂位置が確定されない場合、ステップＳ２２に進み、エラー処理を行なって、撮影処理を終了する。ここに、このステップＳ２２の処理が本発明におけるエラー処理手段に対応している。
【００２５】
なお、ステップＳ２２におけるエラー処理とは、たとえば、エラーの内容をＣＰＵ部１３内のメインメモリに格納して、後で参照可能にするとともに、エラーの内容を表示器５に表示して、撮影者４に案内する。
【００２６】
次に、左右頭側位置の検出について説明する。
【００２７】
まず、左頭側位置を検出する。
【００２８】
ステップＳ７にて、ＣＰＵ部１３内のメインメモリに格納されている撮影画像３１により、その画像の上記のようにして検出された頭頂位置の近辺における背景画像部の左右端の各２箇所、合計４点の高輝度を示す色成分輝度、この場合は青成分輝度（以下、Ｂ輝度と称す）、および、低輝度を示す色成分輝度、この場合は赤成分輝度（以下、Ｒ輝度と称す）を求めるとともに、これら求めた４点のＢ輝度およびＲ輝度の各平均値をそれぞれ計算し、この計算した各平均値をブルーバック（背景板８の色である青色）に対する基準値ｂｓｔｄ２，ｒｓｔｄ２とする。ここに、このステップＳ７の処理が本発明における第２の輝度計算手段に対応している。
【００２９】
次に、ステップＳ８，Ｓ９にて、撮影画像３１の左端ラインから所定のラインＸＲ１までの範囲（初期検出範囲）において、左端から順次、縦方向に走査することにより、その走査ライン（探索ライン）に対し、以下に説明する２分探索法によりＢ輝度平均値を基準で左頭側位置の検出を行なう。ここに、このステップＳ８，Ｓ９の処理が本発明における第１の頭側位置検出手段に対応している。
【００３０】
１．縦方向の走査ラインのある範囲内（たとえば、図３に示す頭頂ラインからＹエンドラインまでの間）において、撮影画像３１の上端から所定画素おきにＢ輝度を調べることにより、ステップＳ７にて求めたＢ輝度平均値ｂｓｔｄ２±α（αは誤差分）内にないＢ輝度の画素数をカウントする。
【００３１】
２．上記１でのカウント値があらかじめ設定される基準値ｂｎｍａｘ２を越えた走査ラインを頭部が存在する走査ラインとする。
【００３２】
３．上記２で調べた走査ラインに頭部が存在する揚合は、その走査ラインよりも左方向の検出範囲の半分の距離に位置する走査ラインについて調べ、その走査ラインに頭部が存在しない場合は、その走査ラインよりも右方向の検出範囲の半分の距離に位置する走査ラインについて調ベる。このように、検出範囲を１／２にしてライン調査を繰り返して行なうことにより、左頭側位置を絞り込む（検出）ものである。
【００３３】
このようにして、Ｂ輝度基準で左頭側位置が確定された場合、ステップＳ１０に進み、ノイズ検出処理として、左頭側位置が確定された走査ラインよりも右方向において、頭部が存在する走査ラインが所定のライン数ＸＮ１以上存在することを確認する。
【００３４】
ステップＳ８，Ｓ９において、Ｂ輝度基準で左頭側位置の検出ができなかった場合、ステップＳ１１，Ｓ１２に進み、撮影画像３１の左端ラインから所定のラインＸＲ１までの範囲（初期検出範囲）において、左端から順次、縦方向に走査することにより、その走査ライン（探索ライン）に対し、ステップＳ８，Ｓ９と同様な２分探索法により、Ｒ輝度平均値を基準で左頭側位置の検出を行なう。ただし、Ｒ輝度の基準値はｒｓｔｄ２±β（βは誤差分）、最大カウント数をｒｎｍａｘ２とする。ここに、このステップＳ１１，Ｓ１２の処理が本発明における第２の頭側位置検出手段に対応している。
【００３５】
このようにして、Ｒ輝度基準で左頭側位置が確定された場合、ステップＳ１０に進み、ノイズ検出処理を行なう。Ｒ輝度基準で左頭側位置が確定されない場合、ステップＳ２２に進み、エラー処理を行なって、撮影処理を終了する。
【００３６】
次に、右頭側位置を検出する。
【００３７】
ステップＳ１３，Ｓ１４にて、撮影画像３１の右端ラインから所定のラインＸＲ２までの範囲（初期検出範囲）において、右端から順次、縦方向に走査することにより、その走査ライン（探索ライン）に対し、以下に説明する２分探索法によりＢ輝度平均値を基準で右頭側位置の検出を行なう。ここに、このステップＳ１３，Ｓ１４の処理が本発明における第１の頭側位置検出手段に対応している。
【００３８】
１．縦方向の走査ラインのある範囲内（たとえば、図３に示す頭頂ラインからＹエンドラインまでの間）において、撮影画像３１の上端から所定画素おきにＢ輝度を調べることにより、ステップＳ７にて求めたＢ輝度平均値ｂｓｔｄ２±α（αは誤差分）内にないＢ輝度の画素数をカウントする。
【００３９】
２．上記１でのカウント値があらかじめ設定される基準値ｂｎｍａｘ２を越えた走査ラインを頭部が存在する走査ラインとする。
【００４０】
３．上記２で調べた走査ラインに頭部が存在する揚合は、その走査ラインよりも右方向の検出範囲の半分の距離に位置する走査ラインについて調べ、その走査ラインに頭部が存在しない場合は、その走査ラインよりも左方向の検出範囲の半分の距離に位置する走査ラインについて調ベる。このように、検出範囲を１／２にしてライン調査を繰り返して行なうことにより、右頭側位置を絞り込む（検出）ものである。
【００４１】
このようにして、Ｂ輝度基準で右頭側位置が確定された場合、ステップＳ１５に進み、ノイズ検出処理として、右頭側位置が確定された走査ラインよりも左方向において、頭部が存在する走査ラインが所定のライン数ＸＮ１以上存在することを確認する。
【００４２】
ステップＳ１３，Ｓ１４において、Ｂ輝度基準で右側位置の検出ができなかった場合、ステップＳ１６，Ｓ１７に進み、撮影画像３１の右端ラインから所定のラインＸＲ２までの範囲（初期検出範囲）において、右端から順次、縦方向に走査することにより、その走査ライン（探索ライン）に対し、ステップＳ１３，Ｓ１４と同様な２分探索法により、Ｒ輝度平均値を基準で右頭側位置の検出を行なう。ただし、Ｒ輝度の基準値はｒｓｔｄ２±β（βは誤差分）、最大カウント数をｒｎｍａｘ２とする。ここに、このステップＳ１６，Ｓ１７の処理が本発明における第２の頭側位置検出手段に対応している。
【００４３】
このようにして、Ｒ輝度基準で右頭側位置が確定された場合、ステップＳ１５に進み、ノイズ検出処理を行なう。Ｒ輝度基準で右頭側位置が確定されない場合、ステップＳ２２に進み、エラー処理を行なって、撮影処理を終了する。
【００４４】
なお、説明の便宜上から、頭頂位置の検出を行なってから左右頭側位置の検出を行なうように説明したが、実際は頭頂位置の検出と左右頭側位置の検出は並列的に行なわれている。
【００４５】
さて、頭頂位置および左右頭側位置の検出が終了すると、ステップＳ１８に進み、検出された左右頭側位置の中央位置を算出し、それを顔中央位置ＣＣとする。ここに、このステップＳ１８の処理が本発明における顔中央位置計算手段に対応している。
【００４６】
次に、ステップＳ１９にて、先に検出された頭頂位置および顔中央位置ＣＣが、あらかじめ設定される基準範囲内に存在するか否かを確認する。この確認の結果、基準範囲内に存在しない場合、ステップＳ２２に進み、エラー処理を行なって、撮影処理を終了する。ここに、このステップＳ１９の処理が本発明における判定手段に対応している。
【００４７】
上記確認の結果、基準範囲内に存在する場合、ステップＳ２０に進み、先に検出された頭頂位置および左右頭側位置を基に、ＣＰＵ部１３内のメインメモリに格納されている撮影画像３１から被撮影者１の上半身像を切出す。切出された上半身像の一例を図３の符号３２で示す。ここに、このステップＳ２０の処理が本発明における上半身切出手段に対応している。
【００４８】
次に、ステップＳ２１にて、切出された上半身像３２を出力用に変換し、被撮影者１のその他の個人情報とともに、目的に応じ、ＣＰＵ部１３に接続された画像印刷装置２０、あるいは、ネットワークアダプタ２２からネットワーク２１上に接続された画像印刷装置（図示しない）において、記録媒体（用紙、カードなど）に印刷出力したり、同ネットワーク２１上に接続された画像保存手段としての画像ファイリング装置（図示しない）に対して保存出力したり、さらには、ＣＰＵ部１３内のメインメモリあるいは大容量記憶装置１５や可搬性のある記憶媒体１６を画像保存手段として用いることにより、それに対して記憶（保存出力）する。これで、被撮影者１人に対する全ての撮影処理が終了する。
【００４９】
なお、撮影した顔画像を印刷出力するか保存出力するかは目的に応じて選択すればよく、顔画像の出力方法は任意である。
【００５０】
以上説明したような頭部位置検出アルゴリズムにより、被撮影者１が黒髪でない場合においても、被撮影者の頭部位置を高精度に検出可能となる。一例として、黒髪、白髪、無頭髪の揚合、被撮影者の頭部位置のＲＧＢ値は下記表１に示すような値となる。
【００５１】
【表１】
0004327317.tif 000002
【００５２】
上記表１から明らかなように、黒髪の揚合はＢ輝度がブルーバックのＢ輝度とかけ離れているため、Ｂ輝度基準のみで頭部位置を精度よく検出できる。また、白髪、無頭髪の揚合、Ｂ輝度がブルーバックのＢ輝度とほとんど同じため、Ｂ輝度基準では検出できないが、Ｒ輝度がブルーバックのＲ輝度とかけ離れているため、Ｒ輝度基準により頭部位置を精度よく検出できることがわかる。
【００５３】
なお、前記実施の形態では、被撮影者の背景としてブルーバックを用い、ブルーバックのＢ輝度およびＲ輝度を基準として被撮影者の頭部位置を検出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なく、たとえば、被撮影者の背景として赤色や緑色などの他の特定色を用いてもよい。その場合、被撮影者の背景である特定色に対して高輝度を示す色成分輝度および低輝度を示す色成分輝度を基準として被撮影者の頭部位置を検出する。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、被撮影者が黒髪でない場合でも、被撮影者の頭部位置を精度よく検出することができ、被撮影者の顔の位置を撮影画像内で理想状態になるように配置できる人物画像撮影方法および人物画像撮影装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る人物画像撮影装置の外観構成を概略的に示す構成図。
【図２】図１に示した人物画像撮影装置の全体的な構成を示すブロック図。
【図３】被撮影者の頭頂位置を検出する際に用いる頭部の探索法を示した概念図。
【図４】処理動作を説明するためのフローチャート。
【図５】処理動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１……被撮影者
２……照明器
３……ビデオカメラ（撮影手段）
４……撮影者（操作者）
５……表示器（モニタディスプレイ）
６……制御台（制御部）
１１……ビデオキャプチャ部
１２……ビデオアクセラレート部
１３……ＣＰＵ部
１５……大容量記憶媒体
１６……記憶媒体
１７……リーダライタ部
２０……画像印刷装置（出力手段）
【図１】
0004327317.tif 000003
【図２】
0004327317.tif 000004
【図３】
0004327317.tif 000005
【図４】
0004327317.tif 000006
【図５】
0004327317.tif 000007