JPH06295331A

JPH06295331A - 個人認識装置

Info

Publication number: JPH06295331A
Application number: JP5081715A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Tanaka; 栄一田中; Takashi Niwa; 孝丹羽; Yoshihiro Ishizaki; 祥浩石嵜
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は顔の画像により個人の識別を行うこ
とを目的としたものである。【構成】顔の特定部分を画像入力手段１の所定の枠内
に入れるための位置指示部４と、顔の部分の位置を検出
する位置検出手段５と、ある顔の特定部分の位置から顔
の他の部分までの特徴を抽出する特徴抽出手段１０と、
特徴を予め登録しておく特徴登録手段１１と、抽出した
特徴と予め記憶してある特徴とを比較判定する顔判定手
段１２とから個人の識別を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像中から人の顔を検出
し、検出した顔から特定の個人を認識する個人認識装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の個人識別装置は入退出管
理やセキュリティ分野で使われてきた指紋の画像認識に
よる個人識別や網膜の血管パターン、署名などの画像認
識による個人の識別が行われてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例の方法は、例えば、画像認識による指紋の検出は社会
的抵抗感、プライバシーに関する不安などがあり、充分
普及していないのが現状である。一般に従来の指紋検出
は指紋の画像を撮り、この画像の前処理、２値化を行
う。その後隆線の端点、分岐点、隆線方向抽出を行い、
これらの情報の一部あるいは全部の情報から入力パター
ンと登録パターンの比較により照合するというのが一般
的な方法である。しかしながら、この方法では１００個
程度存在する隆線の端点、分岐点の照合を行うことにな
り、比較的高価なものとなり一部の会社や極めて機密度
の高いところでしか使われていなかった。

【０００４】また、網膜の血管パターンの認識は目を覗
き込み窓の様なところに当てて目の中を撮像するため、
覗き込み窓に目を当てるという煩わしさ、目に良くない
光線等が当たらないかという不安感（実際には害はない
が）などにより、また、指紋検出以上に高価であるとい
う点で普及していない。

【０００５】一方、身体の一部でなく筆跡を検出する署
名の認識があるが、これも文字認識がされるようになっ
てきた現時点では技術的課題よりも、毎回署名しなくて
はいけないという煩わしさのほうが普及の妨げとなって
いた。一般的にお金の授受のときに署名することは行わ
れているが、ドアの開閉時に毎回毎回署名しなくてはい
けないという場合には使い勝手が悪いという課題があっ
た。

【０００６】また、顔の認識も研究もされているが、縦
方向は頭の髪の上部から顎、そして横方向は髪の両端、
顔の両端等の外郭から目の位置や鼻の位置を求め、大型
の計算機によりパターンマッチングや、輝度比較等によ
り解析し認識率の向上を目指したものが多く、家庭でも
簡単に家族の識別や非家族の識別ができる実用的なもの
はなかった。簡易的で実用的なものができないのは
（１）顔全体のマッチングを行うために計算容量が大き
くなり、大容量メモリ、高速ＣＰＵを使わなければなら
ない。また、（２）顔の部分、例えば目、鼻、口等の位
置を認識するための画像処理が複雑である。即ち、顔の
各部分の認識をするための位置決めが顔の外郭を起点に
して各部分の位置を求める方式であるため髪型が変化し
た（例えば散髪）場合や口をあけている場合など不確定
な要素が入り込むためにアルゴリズムが複雑になる。等
の課題があった。

【０００７】本発明は上記課題を解決するもので、顔の
特定部分を所定位置に納めるように個人認識装置の前に
立ち、顔の数カ所の特徴を検出することにより登録した
以外の他人を排除することができることを第１の目的と
している。

【０００８】第２の目的はミラーを用い自分の顔を見る
ことにより顔の概略位置を合わせることにより簡便に特
徴の検出を行うことができるようにすることにある。

【０００９】また、第３の目的は顔の位置合わせを二つ
の発光素子を見ることができる位置に目を持ってくるこ
とにより簡便に特徴の検出を行うことにある。

【００１０】そして、第４の目的として特徴をファジー
推論することにより誤認識を防ぐことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そして、上記第１の目的
を達成するために、本発明は主として顔を撮像する画像
入力手段と、顔の特定部分を画像入力手段の所定の枠内
に入れるための位置指示部と、位置指示部内に収まった
顔画像から顔の部分の位置を検出する位置検出手段と、
位置検出手段で検出した顔の部分の位置から顔の他の部
分までの特徴を抽出する特徴抽出手段と、特徴抽出手段
から得られた特徴を予め登録しておく特徴登録手段と、
特徴抽出手段で抽出した特徴と特徴登録手段で記憶して
ある特徴とを比較判定する顔判定手段とを設けてある。

【００１２】また、第２の目的を達成するために、本発
明は上記構成に加え、ミラーを設け、位置指示部をミラ
ー上に写し出される顔の特定部分を所定の枠内に合わせ
るためにミラー上に設けてある。

【００１３】さらに、第３の目的を達成するために、本
発明は上記構成に加え、二つの発光素子を左右の目に対
応して入射するようにしてある。

【００１４】そして、第４の目的を達成するために本発
明は顔判定手段に特徴登録手段のデータから確からしさ
の関数を記憶する制御規則記憶部と特徴抽出手段の出力
と制御規則記憶部の出力によりファジー推論を行うファ
ジー推論部とを設けてある。

【００１５】

【作用】本発明の個人認識装置は上記構成によって、位
置指示部を見た状態で画像入力手段により人の顔を撮像
し、顔の特定部分、例えば目の部分を位置指示部内に入
るように画像入力手段を設置し、入力された画像から目
の位置を位置検出手段で検出し、この検出した位置と顔
の他の部分、例えば、鼻、口までの位置を距離情報とし
てあるいは輝度分布として特徴抽出手段により抽出し、
特徴登録手段により予め同様の方法で抽出した特徴と使
用時の特徴を顔判定手段により比較判定することにより
個人の認識を行う。

【００１６】また、位置指示部をミラー上に設けミラー
の位置指示部を見ることにより画像の所定の場所に目の
位置をおくことにより目の位置を簡単に特定し、上記第
１の方法と同様の個人認識を行う。

【００１７】更に、位置指示部を二つの発光素子を左右
の目がそれぞれを見るような構成により目の位置を簡単
に特定させることができ、上記第１の方法と同様に個人
認識を行う。

【００１８】そして、顔判定を行う時に制御規則記憶部
に記憶してある確からしさの関数を用いて特徴データを
ファジー推論して顔の判定を行う。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２０】図１において、１は画像入力手段、２は画
像入力手段１の前に置かれ、かつ画像入力手段１に光が
入るように光の入射経路がハーフミラー部３となってい
るミラー、４はミラー２上に設けた位置指示部で、位置
指示部４を人が正面から見たときに目の位置が位置指示
部４内に入るような位置に設けてある。５は画像メモリ
部６と画像メモリ部６の特定領域の輝度分布を抽出する
輝度分布検出部７と抽出した輝度分布から顔の部分を判
定する部分判定部８と判定した部分の位置を特定する位
置特定部９とで構成してある位置検出手段、１０は顔の
各部分の位置の距離と方向を抽出する特徴抽出手段、１
１は予め個人の特徴を特徴抽出手段１０で抽出した値を
登録してある特徴登録手段、１２は特徴登録手段１１で
登録してある特徴と識別すべき時点での特徴と比較判定
する顔判定手段である。

【００２１】図２は個人認識装置１３をドア１４近傍に
設置した図である。１５は個人認識が確認された場合の
確認ランプ、１６は個人認識装置の起動スイッチ、１７
は人、１８はその人の顔である。また、ミラー２上には
顔１８が写し出されており、ミラー２上に位置指示部４
である線１９、２０がある。

【００２２】次に、この一実施例の構成に於ける動作を
説明する。図３はこの動作を示すフローチャート、図４
は顔の認識の説明のためのモデル図である。この個人認
識装置１３をドア１４の入室管理装置として使用した場
合について説明する。入室可能なセキュリティレベルの
人は最初に自分の特徴を登録する。まず最初に登録につ
いて説明する。

【００２３】人１７は登録するために顔１８をミラー２
に写るように近づけ、顔の目の位置を位置指示部４であ
る線１９、２０の間に入るようにする（ステップ１０
１）。その後、個人認識装置１３の起動スイッチ１６を
押し（ステップ１０２）、ステップ１０３にてミラー２
の裏側にある画像入力手段１で顔１８の画像を入力し画
像メモリ部６に記憶する。図４（Ａ）は記憶された顔の
画像からエッジ部分を採ることにより２値化された顔画
像である。ここで２１は目で長さａは目と目の間隔、長
さｂは目２１の高さにおける顔の幅、長さｃは目２１と
鼻２２の距離、長さｄは目２１と口２３の上部との距離
である。ステップ１０４では画像メモリ部６に記憶され
た画像から位置指示部４内に入った画像から目２１の位
置を捜す為に水平走査を行い位置指示部４内の２値化さ
れた輝度レベル１の分布を輝度分布検出部７で検出す
る。図４（Ｂ）は位置指示部４内の輝度分布である。ス
テップ１０５では求められた輝度分布から顔の部分の一
つである目２１の判定を部分判定部８で行う。顔の両端
の位置は鋭いエッジがあるため検出される数は大きくな
る（グラフ上の両端の鋭いピーク）。また顔の端部より
内側にブロードな分布がありこれが目２１の部分である
ことがわかる。この目２１の分布のそれぞれの中心を位
置特定部９で演算し、目２１の位置を求める。図４
（Ｂ）で長さａは目２１の間隔、長さｂは顔の幅であ
る。次にステップ１０６で位置特定部９にて目２１の位
置から垂直方向の距離をｃとして鼻２２の位置を求
め、、また、ステップ１０７で口２３の上部の距離ｄを
同じく位置特定部９で求める。ステップ１０８では位置
検出手段５により先ほど求めた距離ａ、ｂ、ｃ、ｄを用
い特徴抽出手段１０でｃ／ａ、ｄ／ａを求めその人の顔
の特徴として演算し、特徴登録手段１１にステップ１０
９で記憶する。登録の方法はｃ／ａを７段階、ｄ／ａを
７段階に分類しておき７＊７のマトリックスの配置上の
当てはまる位置に登録する。図５は登録するマトリック
スの番地を示しており、３−３が標準的な人とし、いま
求めた人の番地を例えば２−４とする。以上で登録作業
が完了し、登録完了の確認ランプ１５が点灯する（ステ
ップ１１０）。

【００２４】次に、個人識別の方法について説明する。
図６はこの動作を示すフローチャートである。入室しよ
うとする人１７は認識してもらうために顔１８をミラー
２に写るように近づけ、顔の目２１の位置を位置指示部
４である線１９、２０の間に入るようにする（ステップ
２０１）。その後、個人認識装置１３の起動スイッチ１
６を押し（ステップ２０２）、ステップ２０３にてミラ
ー２の裏側にある画像入力手段１で顔１８の画像を入力
し画像メモリ部６に記憶する。ステップ２０４では画像
メモリ部６に記憶された画像から位置指示部４内に入っ
た画像から目の位置を捜す為に水平走査を行い位置指示
部４内の２値化された輝度レベル１の分布を輝度分布検
出部７で検出する。ステップ２０５では求められた輝度
分布から顔の部分の一つである目の判定を部分判定部８
で行う。この目の分布のそれぞれの中心を位置特定部９
で演算し、目２１の位置を求める。ここでも登録時と同
様に目２１の間隔をａ、顔の幅をｂとする。

【００２５】次にステップ２０６で位置特定部９にて目
２１の位置から垂直方向の長さをｃとして鼻２２の位置
を求め、また、ステップ２０７で口２３の上部のまでの
長さｄを同じく位置特定部９で求める。ステップ２０８
では位置検出手段５により先ほど求めた長さａ、ｂ、
ｃ、ｄを用い特徴抽出手段１０にてｃ／ａ、ｄ／ａを求
めその人の顔の特徴として演算する。次に、ステップ２
０９で顔判定手段１２にて登録時にｃ／ａを７段階、ｄ
／ａを７段階に分類しておき７＊７のマトリックスの配
置上の当てはめてある位置に一致するかどうかを判定す
る。今、入室しようとしている人が２−４という番地に
検出されれば即ち、登録したデータと一致すればステッ
プ２１０へ行きドア１６を開け、確認ランプ１５もオン
する（ステップ２１１）。もし、例えば検出したデータ
が３−２という番地であれば、即ち登録したデータと一
致しなければドア１６を開けず入室可能でない人として
室内のセキュリティを確保する。そして、ステップ２１
１へ行き認識完了の確認ランプ１５がオンする。

【００２６】なお、顔の各部分の位置検出の方法は多値
の画像から直接輝度分布を求めてそのパターンから位置
を決めることも可能である。

【００２７】以上のように顔の認識は画像入力するとき
の環境条件、例えば、照明の仕方などが良い場合には入
力した画像からほぼ一定の顔の特定部分位置を検出で
き、上述したように７＊７のマトリックスの１領域内に
入っているか否かを判定するだけで良い。

【００２８】次に、入出時の環境が変動する可能性があ
る場合についてファジー推論により認識の誤りを少なく
する方法について説明する。

【００２９】顔判定手段１２は特徴登録手段１１からの
データから確からしさの関数を記憶する制御規則記憶部
２４と特徴抽出手段１０からの出力と制御規則記憶部２
４からの出力によりファジー推論を行うファジー推論部
２５とからなっている。

【００３０】制御規則記憶部２４に登録する制御規則は
上述した例の同じ登録番地で登録されているとすると、
登録番地２−４（三重丸）が最も認識の一致率が高いと
ころとし、認識率１とする（確からしさが１）。そし
て、その周辺の二重丸で示した１−３、２−３、３−
３、１−４、３−４、１−５、２−５、３−５の認識率
を０．８とする（確からしさが０．８）。更にその周辺
の一重丸で示した１−２、２−２、３−２、４−２、４
−３、４−４、４−５、４−６、３−６、３−７、２−
６、１−６ならば０．５とする。

【００３１】また、図４（Ａ）において求めたｂという
目２１の両側の顔の端部間の距離情報を用い、ｂ／ａの
取り得る値を１から７まで分割する。ここでｂ／ａを顔
輪郭と呼ぶこととする。顔輪郭ｂ／ａの登録した値（こ
こでは４とする）であれば顔輪郭の認識率は０．９、そ
の両隣の値（３及び５）の場合ならば認識率０．７、更
に離れている場合（２及び６）は０．３とする。

【００３２】次に、ファジー推論部２５において２次元
軸ｃ／ａ、とｄ／ａの確からしさと、１次元軸ｂ／ａの
確からしさとからファジー推論を行う。今ここでは２次
元の場合の判断条件から得られる確からしさと１次元の
場合の判断条件から得られる確からしさのファジー論理
積を求め、その値が０．５以上、即ち半分以上の確から
しさがある場合には顔判定で登録された人として認識が
され、０．５以下であれば、即ち半分以下の確からしさ
しかない場合には登録された人でない認識する。

【００３３】例えば、２次元軸で検出された位置が１−
３であれば認識率０．８、そのときの顔輪郭の番地が５
であれば認識率が０．７となり、ファジー論理積は０．
５６で検出された人は登録された人であると判断され
る。従って、今までは７＊７のマトリックスの１領域以
外は誤りと判断していたのをその周辺のを確からしさの
条件を入れることによって環境変化があった場合にも誤
認識を防ぐことができる。

【００３４】上記動作は画像入力手段により顔の画像を
取り込み、取り込まれるべき画像を確認するためにミラ
ーを用いて説明したが、入力した画像を液晶表示装置の
ようなもので確認することも、もちろん可能である。

【００３５】また、ミラー上に位置指示部を設けた例で
説明したが、他の方法、例えば、照射角度の狭い二つの
発光素子を離して設置し、その両方が見える位置に顔を
持っていくことにより目の位置を位置指示部内に入れる
ことができる。

【００３６】図７は二つの発光素子２６、２７が取り付
け台２８に取り付けられ仕切板２９で仕切られてある。
発光素子２６は光路３０、３１のように広がり発光素子
２７は光路３２、３３のように広がる。目の位置を斜線
内３４に置くことにより左目は左の発光素子２６のみか
ら、右目は右の発光素子２７のみから照射され、その光
を見ることができる。この様にすることにより顔の位置
合わせが簡単にできると共に、この方法を知らない人は
登録されていないことになり、画像による識別以前に排
除することができる。なお、発光素子を二つにした理由
は両目で見た場合にそれぞれの目が対応する発光素子を
見るため、左右の位置ズレが少なくなるからである。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の個人認識装
置は、位置指示部内に特定部分が入るように画像入力手
段を設定し、得られた画像から顔の特定部分の位置を検
出し、検出した部分から他の顔の部分までの特徴を比較
することにより次の効果が得られる。

【００３８】（１）顔全体のマッチングを行わないため
に計算容量が小さくなり、メモリも小さくて済む。

【００３９】（２）位置指示部内に入った顔の特定部分
の概略の位置が予めわかっているため顔の特定部分判定
が簡単になる。従って、各特定部分間の特徴を簡単に抽
出できる。

【００４０】（３）特徴の組み合わせの数を多くすれば
多くの人の識別ができ、少なくすれば家族程度の識別が
できる等の自由度があるシステムを作ることができる。
特に、家庭用として安価なシステムがつくることができ
る。

【００４１】また、検出する特徴の数を増して行くと１
つのデータの違いでも一致しない場合はたとえＯＫの人
であっても違うという判断がされるが各データの確から
しさからファジー推論を行うことによりが誤認識が少な
くなる。そして、画像入力するときの環境変化（照明の
変化など）に対しても誤認識が少なくなる。

【００４２】さらに、画像入力手段に顔の画像を入力す
るために画像入力手段の前面にミラーを設けてあるため
ミラーを見て自分の顔が入るようにするだけで適切な画
像を取り込むことができる。

【００４３】そして、ミラー上に位置指示部を書いてお
くことにより自分の目を位置指示部に合わせるようにミ
ラーを見るだけで目の位置の検出が簡単になる。

【００４４】位置指示部を二つの発光素子を左右の目が
それぞれを見るような構成により目の位置を簡単に特定
させることができ、使用方法のわからない人は事前には
ねることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における動体認識装置の構成
を示すブロック図

【図２】同装置のドア近傍に配置した概略図

【図３】同装置の特徴登録時のフローチャート

【図４】同装置の顔画像と顔の特定部分データを示す説
明図

【図５】同装置のデータのマトリックス配置図

【図６】同装置の認識時のフローチャート

【図７】同装置の位置指示部の一実施例における構成図

【符号の説明】

１画像入力手段５位置検出手段１０特徴検出手段１１特徴記憶手段１２顔判定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主として顔を撮像する画像入力手段と、顔
の特定部分を前記画像入力手段の所定の枠内に入れるた
めの位置指示部と、前記位置指示部内に収まった顔画像
から顔の各部分の位置を検出する位置検出手段と、前記
位置検出手段で検出した顔の部分の位置から顔の他の部
分の位置までの特徴を抽出する特徴抽出手段と、前記特
徴抽出手段から得られた特徴を予め登録しておく特徴登
録手段と、前記特徴抽出手段で抽出した特徴と特徴登録
手段で記憶してある特徴とを比較判定する顔判定手段と
からなる個人認識装置。
【請求項２】画像入力手段はミラーの後方にあり、かつ
前記ミラーを透過して主として顔を撮像するようにした
請求項１記載の個人認識装置。
【請求項３】位置指示部はミラー上に写し出される顔の
特定部分を所定の枠内に合わせるために前記ミラーに設
けてある請求項２記載の個人認識装置。
【請求項４】位置指示部は二つの発光素子を左右の目に
対応して入射するように配してなる請求項１記載の個人
認識装置。
【請求項５】顔判定手段は特徴登録手段で求めた特徴の
確からしさを記憶する制御規則記憶部と、特徴抽出手段
で抽出されたデータと前記制御規則記憶部の確からしさ
の関数とからファジー推論するファジー推論部とからな
る請求項１〜４のいずれかに記載の個人認識装置。