JPS61175509A - 顔形の識別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は人間の顔に代表されるような縦軸に対しては
ぼ対称な外観を呈するもの（以下「顔形」と呼ぶ）に固
有の特徴点を抽出し、特定の外形金もつものを選出した
り、他と識別したシするための技術に関する。顔形（カ
オガタ）はもとより顔貌（カオカタテ）ではなく、技術
的には全く新しい概念と言うことができる。

〔従来の技術〕

この発明は同一出願人の出願になる特願昭５８−１９１
６９１号相関装置（発明者・宮城幸一部は本願発明者と
同一人）の使用中に発見した事実に基礎をおく。また、
この発明は同一出願人の出願になる特願昭５９−９０４
４号表面の規則性検査装置（発明者・宮城幸一部は本願
発明者と同一人）と近い技術思想を用いている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

人間の顔の特徴は同一性の判断、性格の判定など多くの
判断の基礎となるが、なかなか計数的にあるいは機械的
に判断しにくいものとされていた。

−口に人相が悪いと言うが、その科学的計数評価は行逐
われた類例がないから、たとえばロボットに人相の悪い
人を選別させることはできない。また、車の車種、航空
機の機影から機種を判断するといった作業についても同
じである。かつて独乙の刑法学者が凶悪犯罪人の陰毛の
生え方の形状に共通性があることを見出しているが、そ
の特徴を科学的に表現できずにいた例を知る。

このように、およそ外観のもつ特徴を計数的にあるいは
科学的に記述できる形態でとらえることは多く望まれて
きたところである。外観といっても形は多種多様である
が、この発明は、簡単のために、一つの軸に対して、は
ぼ対称な形状の外観を呈するものについての特徴を抽出
する方法と、その利用法（同一性の判定・識別）を提供
し、産業上の利用の道を開こうと意図している。

代表的な応用例として顔の特徴を抽出することとする。

顔は縦の中心軸に関して、はぼ左右対称の外観を呈する
。人間の姿勢も、前記陰毛も、また自動車、航空機、戦
車等の正面（背面）影も、また多くの動物の正面（背面
）影も、−軸を対称の中心とした左右対称図形となる。

このような外観を呈するものを、ここでは「顔形」と呼
んだ。

もとよシ、対称軸が二本以上存在する図形であっても差
支えないことは、以下の説明から理解されよう。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明では顔とか顔写真などをテレビジョン撮像装置
のように横方向に走査して映像信号を得る装置でとらえ
、この映像信号を相関器（望ましくはリアルタイム相関
器）に加えて水平走査方向をもつ自己相関画像を作り、
顔の相関画像がもつ特徴点として、特徴点の位置および
画像の輝度を検出し、必要とあればそれを記録すること
とした。

顔のように、縦軸を対称軸として、はぼ左右に対称々形
は、水平走査方向をもつ自己相関画像を得ることによシ
、必ず中心を軸にもち、周期間隔できまる位置に輝点を
もつ像が形成されるから、もとの顔とは違った特徴点が
強調された儂が得られるという事実（発明者が発見した
事実）があるから、従来技術にない特徴抽出ができる。

従って参照用の顔に係る特徴点の位置及び輝式と、識別
すべき顔に係る特徴点の位置及び輝度とを比較照合して
同一性の判定をすることが可能となる。

〔実施例〕

第１図によって本発明の構成の要部である顔形の特徴を
抽出する方法について説明する。顔形の例として人間の
顔をとシ、テレビジ１ン撮像装置で映像信号を得るとす
る。第１図（ωはテレビジ嘗ン画面上に映った顔である
。中央にＸＹ座標軸を示すカーソルと、上下に高さをめ
−られすカーソルを示した。顔長の正規化に使用できよ
う。顔の中心軸が中央のＹ軸と一致していない点に注目
されたい。第１図（ｂ）は第１図（ａ）の画像を示す映
像信号を水平方向走査線毎に相関装置（加えて、自己相
関画像信号を得て、それを画像光示したもの、っまシ第
１図（ａ）の画像の水平走査方向自己相関画像である。

自己相関画像の特徴として、入力画像の顔形がテレビジ
ョン画面内で左右に片寄っていても（さらに左右方向に
移動中であっても）相関画像は出力テレビジョン画面の
中央に左右対称形に現われる。この画像の持つ意味は、
入力画像に含まれている空間周期のスペクトル、すなわ
ち１．顛形内の目、耳、鼻２口等の横方向の相対位置情
報である。

また、自己相関画像は入力画像の！度（濃淡）がアナロ
グ的である場合はもちろん、白黒２値の場合でも濃淡画
像として現れ、その輝度がスペクトルの強度を表す。よ
って適当な輝度の値に閾値を定めたスレッシホールド回
路を用いることにより、第１図（ｃ）に示すような相関
画像の高ｊ１４度部分￥ｔ−燐出することができる。供
の画像はそ９１１人力画像の水平方向の周期的特徴を表
わしているが、左右対称形であるため画像の手間のみで
十分周期情報を得ることができる。さらに、英数的に入
力画像の特徴として有効な部分は、島状に分布している
輝点及び画像の周縁部であることが判明している。より
て同図に示したような黒丸印９点を信号の存在点、白丸
印を無信号点とした特徴データによ少入力画像の特徴を
把掴することができる。前記したように相関画像はテレ
ビジョン画面上の中央に固定されている画面であるため
、前記白丸。

黒丸の位置は容易に定まる。第１図（ｄ）は、これら特
徴点を（ａｘｂ）のアドレス空間に投影したもので、デ
ータとしてメモリされるものである。こうして入力画像
の顔形の特徴が抽出される。

第１図（ａ）から（ｄ）に至る信号処理は、前掲の相関
装置（特願昭５８−１９１６９１号）を用いるなどすれ
ば、すべてリアルタイム（実時間）処理が可能であるか
ら、画素分割、ビクセル処理、美大なディジタル情報処
理の必要はなく、工程のオンライン化も容易にできる。

第２図にリアルタイムで動作する顔形の識別装置の実施
例の構成を示す。この発明ではまず顔形の特徴点を抽出
する。つぎにこうして抽出された特徴点を用いて顔形の
識別をおこなうようＫしている。リアルタイムで動作さ
せるために音響光学的相関器１を用いている。音響光学
的相関器１に入力すべき顔形の映像信号は信号入力系２
よシ得ている。信号源としては図示のように、人間の顔
の実物２１．顔写真２２などをテレビ（ＴＶ）カメラ２
３．２４　（数は任意）で撮影した映像信号、ビデオテ
ープ等に記録された映像信号（図示せず）、またはファ
クシミリなどを通じて伝送２イン２５上を伝送されてき
たライン信号等が考えられる。これらのテレビ９１７画
像等の映像信号を前記音響光学的相関器１で相関演算処
理し、自己相関画像の映像信号３を得る。自己相関映像
信号は特徴検出器４に送られる。ここにはテレビジ１ン
のモニタがあシ（図示せず）、第３図（後に詳記）に示
したような特色のある画像が写し出される。また、この
特徴検出器４において、前述の方法で、自己相関画像の
特徴点の情報が検出される。この情報は主として、自己
相関画像内の位置及び輝度（振幅値）の組合せによるも
のであシ、入力画像が新規に登録されるものであれば、
メモリ（データベース）５に送られて参照用の顔形の特
徴が得られたことになる。また、メモリ５内の既登録デ
ータより検索できるものであれば、そのデータが抽出さ
れて、比較器６に送られる。この比較器６では、入力情
報、すなわち識別もしくは照合しようとする顔形の特徴
点を示すデータと、メモリ内の情報すなわち、参照すぺ
ｔ！顔形の特徴点を示すデータとの位置及び振幅値の比
較が行なわれる。比較器の構成は比較すべき２信号の同
期を保つ回路と、　　。

高速アナログ　コンパレータ等の組合せで容易に実現で
きるほか、前記相関器ｌを相互相関演算器として使用し
てもよい。比較結果は判定器７に送られ、実験的に定め
られた外部の判定基準に従い、照合の合否、同一性の判
定などがおこなわれる。

この結果は表示器８により表示される。

この実施例では参照用の顔形の特徴をメモリに収容した
データベースを用意したが、参照用か識別用もしくは照
合用かは相対的な概念にすぎないから、識別用もしくは
照合用の顔形の特徴をメモリに収容しておいてもよい。

また、データベースを用意しないで、二つの自己相関画
像信号の特徴検出をした後に同時に比較器に加える方式
でもよい。

また、映像信号の自己相関といっても、必ずしもモノク
ロ（白黒）映像信号には限らず、たとえば、カラー映像
信号の三原色（Ｒ，Ｇ、Ｂ）信号のうちの一つ、もしく
は、ＲとＧあるいはＧとＢといった信号間の相関を取っ
ても良い。この場合には正確には相互相関処理と考えら
れるが、もとの映像信号が同一であるから、定性的には
自己相関に近い効果が得られる。

〔作　用〕

顔形の自己相関画像は、左右一対の眉、眼、鼻孔、耳の
相対位置の関連、及び、顔形の中央に位置する鼻２口の
形状の特徴を示す。これらは、顔形の縦方向長さを正規
化することにより、顔の縦の長さに対する相対比を示す
ものであり、個々の顔形の固有パターンとして指紋の形
状などと共に人物の識別に使用できるものである。

第３図は、３人の人物の顔を入力画像とし、リアルタイ
ム相関器を用いた第２図の構成の装置で得た水平走査方
向の自己相関画像と前記３人の人物の顔を撮影した参考
写真である。テレビジ璽ン画像の自己相関画像は、相関
処理の特質によシ、入力対象が入力用テレビジ１ンカメ
ラの画角内に存在すれば、すべて出力画面上の中央を境
に左右対称形で表われる。よって、この画像の特徴点の
位置と輝度を検出することは、入力画面の特徴点を検出
する場合に比べ、画像の位置を設定する手間が省け、非
常に簡単になる。この画像の位置設定が不要となる利点
は、現在デジタル画像処理などで、画像の中心軸を検出
して画面の中心線上にシフトする前処理操作に多くの時
間を費し、画像のリアルタイム処理を不可能にさせてい
る現状を考えれば、高速画像処理には欠かせ表い重要な
ものであるといえる。さらに、自己相関画像は、入力画
像の周期スペクトルであるため、周期的なもしくは間隔
の％童がより強調された画像であり、実験的に少数の特
徴点で多数の顔形の特徴判定が可能であることが確かめ
られている。これら自己相関画像の出現位置とその形状
の特異性は第３図によって明らかであシ、特に第３図（
−と同図（ｂ）では顔形外形と目、鼻１口などの配置位
置による差異が相関画像の形状に強く現われ、また同図
（ａ）と同図（ｃ）とでは前例と異なシ眉、鼻、耳２口
などの個々の形状による差異が、細かな輝度パターンの
違いとなって現われている。

〔発明の効果〕 以上詳述したように、この発明では、顔形の特徴を抽出
するのに、水平走査方向の自己相関画像を用いることと
したから、 （１）　　自己相関の特色を利用した顔形の特徴点が、
元の画像からはとうてい得られないような特徴点となっ
て明確に現われるようになった。

（２）　　顔形の特徴点が、位置と輝度とによシ、計数
的に表示可能となＱ、科学的、工業的に使用し易い形態
となった。

（３）　　顔形の特徴点をデータベースとして記録保存
し易くなりたし、そのデータベースの精密度が高くでき
る。

（４）　　顔形の特徴点として記録すべきデータ数が削
減できた。

（５）相関器としてリアルタイム作動できる音響光学的
相関器を用いると、高速で顔形の照合、識別ができる。

（６）　　あたかも指紋が個人識別に極めて特色あるの
と同様に顔形の自己相関画像が、今後多様な特徴抽出手
段として活用される期待が大きい。

など産業上の利用効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の顔形の識別方法に用いる自己相関画像
よりＩ￥ｆ徴データを抽出する方法を示す図。 第２図は本発明の実施例における構成を示す図。 第３図は本発明の実施例によりて得られた顔形の自己相
関画像例を示す参考写真である。 図中、１は音響光学的相関器、２は信号入力系３は映像
信号、４は特徴検出器、５はメモリ（データベース）、
６は比較器、７は判定器、８は狭示器を示す。 特許出願人　　　安立電気株式会社 代理人　　弁理士　小　池　龍太部 手続補正書く方式） 昭和６０年　６月２θ日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 参照すべき顔形を横方向に走査して得られる映像信号を
   相関器に入力し、参照用自己相関信号を得て、参照すべ
   き顔形の自己相関画像を形成する段階と；該自己相関画
   像の各位置における輝度に従って参照すべき顔形の特徴
   点を得る段階と；識別しようとする顔形を横方向に走査
   して得られる映像信号を相関器に入力して識別用自己相
   関信号を得て識別用自己相関画像を得る段階と；該識別
   用自己相関画像の各位置における輝度に従って識別しよ
   うとする顔形の特徴点を得る段階と；この識別しようと
   する顔形の特徴点の位置と前記参照すべき顔形の特徴点
   の位置とを比較することにより識別しようとする顔形と
   参照すべき顔形との同一性を識別する段階とから成る顔
   形の識別方法。