JP5514599B2 - 2D / 3D combined verification device - Google Patents
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Description
この発明は、2次元の照合(2D照合)と3次元の照合(3D照合)とを複合して対象物の照合を行う2D・3D複合照合装置に関するものである。 The present invention relates to a 2D / 3D combined verification apparatus that combines a two-dimensional verification (2D verification) and a three-dimensional verification (3D verification) to verify an object.
近年、コンピュータ室や重要機械室への入退室管理、コンピュータ端末や銀行の金融端末へのアクセス管理などの個人認証を必要とする分野において、これまでの暗証番号やIDカードに代わって、生体情報に基づいて個人の認証を行うシステムが開発されている。 In recent years, in the fields that require personal authentication, such as access control to computer rooms and important machine rooms, and access control to computer terminals and bank financial terminals, biometric information has been used instead of conventional PINs and ID cards. A system for personal authentication based on the above has been developed.
生体情報を用いた個人認証システムは、記憶や所持を必要としないこと、盗難の危険性が低いことから注目されている。生体情報による個人認証では、指紋・虹彩・顔・掌紋・筆跡などが利用されるが、その中でも顔を用いた個人認証は、利便性と受容性が高いことから注目されている。 Personal authentication systems using biometric information are attracting attention because they do not require memory or possession and have a low risk of theft. In personal authentication using biometric information, fingerprints, irises, faces, palm prints, handwriting, and the like are used. Among them, personal authentication using a face is attracting attention because of its high convenience and acceptability.
例えば、入退室管理などに利用される顔認証方法として、カメラ等で撮影した2次元の画像(2D顔画像)を用いる2D顔認証と、3Dスキャナやステレオビジョン等で取得した3次元の画像(3D顔画像)を用いる3D顔認証がある。2D顔認証の場合、明るさ・顔の向きの変化により認証性能が低下するが、表情やメガネなどの部分的な変化に対してロバストな認証が可能である。一方、3D顔認証の場合は、表情変化により認証性能が低下するが、明るさ・顔の向きの変化にロバストな認証が可能である。このように、2D顔認証と3D顔認証とには、それぞれ一長一短がある。 For example, as a face authentication method used for entrance / exit management or the like, 2D face authentication using a 2D image (2D face image) taken with a camera or the like, and a 3D image (using a 3D scanner, stereo vision, etc.) 3D face authentication using (3D face image). In the case of 2D face authentication, the authentication performance decreases due to changes in brightness and face orientation, but robust authentication is possible against partial changes in facial expressions and glasses. On the other hand, in the case of 3D face authentication, although the authentication performance deteriorates due to a change in facial expression, authentication that is robust to changes in brightness and face orientation is possible. As described above, 2D face authentication and 3D face authentication each have advantages and disadvantages.
そこで、例えば特許文献1に、2D顔認証と3D顔認証とを複合して認証を行う2D・3D複合認証装置が提案されている。この2D・3D複合認証装置では、認証対象物の2次元情報(2D顔画像)と3次元情報(3D顔画像)の両方を取得し、両者の重みを調整して認証を行う。具体的には、認証対象物(照合対象物)の3次元情報と比較対象物(登録対象物)の3次元情報との類似度を第1の類似度として算出し、認証対象物の2次元情報と比較対象物の2次元情報との類似度を第2の類似度として算出し、調整された重み係数を用いて第1の類似度と第2の類似度とを合成し、認証対象物と比較対象物との総合類似度を算出し、この算出した総合類似度に基づいて認証判定を行う。これにより、2D顔認証と3D顔認証とが複合され、認証性能が向上する。
Therefore, for example,
しかしながら、上述した従来の2D・3D複合認証装置では、2次元情報の類似度と3次元情報の類似度を常に求める必要があり、特に3次元情報の類似度を求めるための処理量が多く、認証に時間を要するという問題があった。すなわち、従来の2D・3D複合認証装置では、実質的に2D顔画像の照合と3D顔画像の照合の両方を常時行うようにしているために、2D顔画像の照合のための演算処理量に3D顔画像の照合のための演算処理量が加わり、照合スピードを高速化することができないという問題があった。 However, in the above-described conventional 2D / 3D composite authentication device, it is necessary to always obtain the similarity between the two-dimensional information and the similarity between the three-dimensional information, and particularly, the processing amount for obtaining the similarity of the three-dimensional information is large. There was a problem that authentication took time. That is, in the conventional 2D / 3D composite authentication apparatus, both the 2D face image matching and the 3D face image matching are substantially always performed, so that the calculation processing amount for the 2D face image matching is increased. There is a problem in that the amount of calculation processing for collating 3D face images is added and the collating speed cannot be increased.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、2D照合と3D照合との複合による照合性能の向上と照合スピードの高速化とを両立させることができる2D・3D照合装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such problems. The object of the present invention is to achieve both improvement in collation performance and increase in collation speed by combining 2D collation and 3D collation. An object of the present invention is to provide a 2D / 3D collation device that can be used.
このような目的を達成するために本発明は、照合対象物を第1の方向から撮像した画像および第2の方向から撮像した画像の少なくとも一方から照合対象となる領域を抽出し、この照合対象領域における照合対象物の3次元画像を3D照合画像として作成する3D照合画像作成手段と、照合対象領域における照合対象物の2次元画像を2D照合画像として作成する2D照合画像作成手段と、この2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像と予め2D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の2次元画像とを各個に照合する2次元照合手段と、この2次元照合手段による2D照合画像と2D登録画像との照合結果が全て不一致であった場合、3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像と予め3D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の3次元画像とを各個に照合する3次元照合手段と、3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像が正面を向いているか否かを判定し、正面を向いていないと判定した場合、3次元照合手段による3D照合画像と3D登録画像との照合を直ちに実行させる正面判定手段とを設けたものである。 In order to achieve such an object, the present invention extracts a region to be collated from at least one of an image captured from the first direction and an image captured from the second direction. 3D collation image creating means for creating a 3D image of a collation object in the region as a 3D collation image, 2D collation image creating means for creating a 2D image of the collation object in the collation target region as a 2D collation image, and the 2D 2D collation means for collating the 2D collation image created by the collation image creation means with two-dimensional images of a plurality of registration objects stored in advance as 2D registration images, and 2D collation by the two-dimensional collation means When all the matching results between the image and the 2D registered image are not consistent, the 3D matching image created by the 3D matching image creating unit is preliminarily set as the 3D registered image. And a three-dimensional collating means for collating the 3-dimensional images of a plurality of registered objects stored in each individual, 3D match image created by the 3D match image creation means is operable to determine whether or not facing forward, front When it is determined that it is not facing, a front determination unit that immediately executes a comparison between the 3D verification image and the 3D registered image by the three-dimensional verification unit is provided.
この発明によれば、3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像が正面を向いているか否かが判定され、正面を向いていないと判定されなかった場合、すなわち正面を向いていると判定された場合、2D照合画像と2D登録画像との照合(2D照合)が行われる。この2D照合によって、2D照合画像と一致する2D登録画像が見つかれば、その時点で「一致」した旨の照合結果が得られる。2D照合画像と一致する2D登録画像が見つからなければ、2D照合では判定できなかったものとして、3D照合画像と3D登録画像との照合(3D照合)が行われる。これに対し、正面を向いていないと判定された場合、3D照合画像と3D登録画像との照合(3D照合)が直ちに行われる。 According to the present invention, it is determined whether or not the 3D collation image created by the 3D collation image creating unit is facing the front. If it is not determined that the 3D collation image is not facing the front, that is, it is determined that the front is facing the front. In the case where it is done, the 2D collation image and the 2D registered image are collated (2D collation). If a 2D registered image that matches the 2D collation image is found by this 2D collation, a collation result indicating “match” is obtained at that time. If the 2D registered image that matches the 2D collated image is not found, the 3D collated image and the 3D registered image are collated (3D collation) assuming that the 2D collation cannot be performed. On the other hand, when it is determined that it is not facing the front, the 3D collation image and the 3D registered image are collated immediately (3D collation).
本発明において、2D照合画像は、3D照合画像(照合対象領域における照合対象物の3次元画像)を正面から見た2次元画像として作成するようにしてもよいし、照合対象物を第1の方向から撮像した画像や第2の方向から撮像した画像から抽出された照合対象領域における照合対象物の2次元画像として作成するようにしてもよい。 In the present invention, the 2D collation image may be created as a two-dimensional image when the 3D collation image (a three-dimensional image of the collation target object in the collation target region) is viewed from the front. You may make it produce as a two-dimensional image of the collation target object in the collation target area | region extracted from the image imaged from the direction and the image imaged from the 2nd direction.
また、本発明において、3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像より得られる照合対象物の特徴を示す情報又は2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像より得られる照合対象物の特徴を示す情報に基づいて、記憶されている複数の登録対象物の3次元画像の中から3D登録画像として使用する3次元画像を絞り込むようにしたり、3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像より得られる照合対象物の特徴を示す情報又は2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像より得られる照合対象物の特徴を示す情報に基づいて、記憶されている複数の登録対象物の2次元画像の中から2D登録画像として使用する2次元画像を絞り込むようにしたりしてもよい。 Also, in the present invention, information indicating the characteristics of the verification target obtained from the 3D verification image created by the 3D verification image creation means or the characteristics of the verification target obtained from the 2D verification image created by the 2D verification image creation means 3D collation images created by 3D collation image creation means, such as narrowing down a 3D image to be used as a 3D registration image from a plurality of stored three-dimensional images of registration objects based on information indicating Based on the information indicating the characteristics of the verification target obtained from the information or the information indicating the characteristics of the verification target obtained from the 2D verification image created by the 2D verification image creation means, A two-dimensional image to be used as a 2D registered image may be narrowed down from the two-dimensional images.
また、本発明において、3D照合画像作成手段において得られる照合対象領域の実際の大きさを規定する情報(例えば、カメラから顔までの距離)を規定情報として取得するようにし、この取得された規定情報に基づいて2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像の画像サイズを正規化するようにしてもよい。この場合、2次元照合手段は、正規化手段によって正規化された2D照合画像と2D登録画像との照合を行う。 In the present invention, information (for example, the distance from the camera to the face) that defines the actual size of the comparison target area obtained by the 3D collation image creating means is obtained as the regulation information, and the obtained regulation is obtained. You may make it normalize the image size of the 2D collation image created by the 2D collation image creation means based on the information. In this case, the two-dimensional collation unit collates the 2D collation image normalized by the normalization unit with the 2D registered image.
本発明によれば、3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像が正面を向いているか否かを判定し、正面を向いていないと判定した場合、3次元照合手段による3D照合画像と3D登録画像との照合を直ちに実行させるようにする一方、正面を向いていないと判定されなかった場合(正面を向いていると判定された場合)、2D照合画像と複数の2D登録画像との照合を行を行うようにし、2D照合画像と2D登録画像との照合結果が全て不一致であった場合、3D照合画像と複数の3D登録画像との照合を行わせるようにしたので、2D照合で判定できればすぐに照合結果が得られ、3D照合画像が正面を向いていないと判定された場合や2D照合によって判定できなかった場合にのみ3D照合が行われるものとなり、2D照合と3D照合との複合による照合性能の向上と照合スピードの高速化とを両立させることができるようになる。 According to the present invention, it is determined whether or not the 3D collation image created by the 3D collation image creating unit is facing the front. When it is determined that the 3D collation image is not facing the front, While checking with a registered image is performed immediately, when it is not determined that it is not facing the front (when it is determined that it is facing the front), a matching between a 2D matching image and a plurality of 2D registered images In the case where all the matching results between the 2D matching image and the 2D registered image do not match, the 3D matching image and the plurality of 3D registered images are checked. immediately verification result is obtained if, 3D collation image is assumed that only 3D verification if it is unable to determine the case and 2D collation is determined not facing the front is performed, 2D irradiation And it is possible to achieve both faster improvement and matching the speed of the matching performance due to complex with 3D matching.
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明の権利範囲に含まれないものも実施の形態として記載されているが、ここでは全て実施の形態として説明する。図1は本発明に係る2D・3D複合照合装置の一実施の形態を示すブロック構成図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the following description, what is not included in the scope of the right of the present invention is described as an embodiment, but here, it will be described as an embodiment. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a 2D / 3D combined verification apparatus according to the present invention.
図1において、10は第1のCCDカメラ、11は第2のCCDカメラ、12は液晶表示装置(LCD)、20は処理部であり、処理部20は、CPUを有する制御部20−1と、ROM20−2と、RAM20−3と、ハードディスク(HD)20−4と、フレームメモリ(FM)20−5と、外部接続部(I/F)20−6と、フーリエ変換部(FFT)20−7とを備えており、ROM20−2には本実施の形態特有のプログラムとして2D・3D複合照合プログラムが格納されている。また、HD20−4には、複数の登録対象物(人間の顔)の2次元画像および3次元画像が2D登録顔画像および3D登録顔画像として格納されている。この2D登録顔画像および3D登録顔画像については後述する。
In FIG. 1, 10 is a first CCD camera, 11 is a second CCD camera, 12 is a liquid crystal display (LCD), 20 is a processing unit, and the
また、この2D・3D複合照合装置において、CCDカメラ10,11は、所定の距離L1を隔てて設置されている。すなわち、CCDカメラ10,11は、そのレンズ10−1,11−1間の距離をL1として、横方向に並んで配置されている。図では分かり易いように、2D・3D複合照合装置は上方向から見た図とし、対象物(人間の顔)は横方向から見た図としている。
In the 2D / 3D combined verification apparatus, the
〔対象物の照合:実施の形態1〕
この2D・3D複合照合装置において、照合対象物を人間の顔M1とした場合、この顔M1の照合は次のようにして行われる。図2〜図4に制御部20−1がROM20−2に格納されている2D・3D複合照合プログラムに従って実行する照合処理の第1例(実施の形態1)のフローチャートを示す。
[Verification of object: Embodiment 1]
In this 2D / 3D combined verification apparatus, when the verification target is a human face M1, the verification of the face M1 is performed as follows. 2 to 4 show flowcharts of a first example (embodiment 1) of collation processing executed by the control unit 20-1 in accordance with the 2D / 3D composite collation program stored in the ROM 20-2.
〔画像キャプチャ〕
利用者は、CCDカメラ10,11の前に立つ。すると、制御部20−1は、CCDカメラ10,11の撮像領域に顔M1が入ったことを認識し、フレームメモリ20−5を介して、CCDカメラ10からの顔M1を捉えた画像S1(図5(a):第1の方向から撮像した画像)を左カメラの画像として取り込み、CCDカメラ11からの顔M1を捉えた画像S2(図5(b):第2の方向から撮像した画像)を右カメラの画像として取り込む(図2:ステップS101)。
[Image capture]
The user stands in front of the
〔顔検出、瞳検出〕
そして、制御部20−1は、取り込んだ左カメラの画像S1に対して、分離度フィルタなどの画像処理にて顔検出と瞳検出を行い、顔領域の座標と左右の瞳の座標(2D瞳座標)を求める(ステップS102)。図6(a)にこの時の顔領域の座標(顔領域(左上)、顔領域(右下))の例を示す。図6(b)にこの時の左右の瞳の座標(2D瞳座標(左)、2D瞳座標(右))の例を示す。なお、この例では、左カメラの画像S1に対して顔検出および瞳検出を行っているが、右カメラの画像S2に対して顔検出および瞳検出を行うようにしてもよい。
[Face detection, pupil detection]
Then, the control unit 20-1 performs face detection and pupil detection by image processing such as a separability filter on the captured image S1 of the left camera, and coordinates of the face region and left and right pupil coordinates (2D pupil). Coordinates) is obtained (step S102). FIG. 6A shows an example of the coordinates of the face area (face area (upper left), face area (lower right)) at this time. FIG. 6B shows an example of the left and right pupil coordinates (2D pupil coordinates (left), 2D pupil coordinates (right)) at this time. In this example, face detection and pupil detection are performed on the left camera image S1, but face detection and pupil detection may be performed on the right camera image S2.
〔3D照合顔画像の作成〕
次に、制御部20−1は、ステップS102で求めた顔領域を照合対象領域AR1とし、左カメラの画像S1と右カメラの画像S2より照合対象領域AR1における顔M1の3次元画像を3D照合顔画像S3(図5(c))として作成する(ステップS103)。なお、この3D照合顔画像S3の作成は、本出願人が既に特許を取得している特許文献2に示された方式(三角測量の原理に基づく方式)によって行う。この方式では、ステレオ画像の対応付けに位相限定相関法を利用しており、高精度に顔の3Dデータ(実測値)を取得することが可能である。
[Create 3D verification face image]
Next, the control unit 20-1 sets the face area obtained in step S102 as the verification target area AR1, and performs 3D verification on the three-dimensional image of the face M1 in the verification target area AR1 from the left camera image S1 and the right camera image S2. A face image S3 (FIG. 5C) is created (step S103). The 3D collation face image S3 is created by a method (a method based on the principle of triangulation) shown in
〔3D瞳座標の取得〕
そして、制御部20−1は、ステップS102で求めた2D瞳座標から、3D照合顔画像S3における左右の瞳の座標を3D瞳座標として求める(ステップS104)。図6(c)にこの時の左右の瞳の座標(3D瞳座標(左)、3D瞳座標(右))の例を示す。なお、この3D瞳座標は、3D照合顔画像S3を得る前に、2D瞳座標から3D計測によって即座に求めるようにしてもよい。
[Acquire 3D pupil coordinates]
And the control part 20-1 calculates | requires the coordinate of the right and left pupil in 3D collation face image S3 as 3D pupil coordinate from the 2D pupil coordinate calculated | required by step S102 (step S104). FIG. 6C shows an example of the left and right pupil coordinates (3D pupil coordinates (left), 3D pupil coordinates (right)) at this time. In addition, you may make it obtain | require this 3D pupil coordinate immediately by 3D measurement from 2D pupil coordinate, before obtaining 3D collation face image S3.
〔3D位置合わせ(瞳ICP)〕
そして、制御部20−1は、注目部分の3次元パターンとして標準的な人の瞳の位置および姿勢を基準として配置した基準テンプレートを用い(例えば、特許文献3参照)、ICP(Iterative Closest Point )アルゴリズム(例えば、特許文献4参照)によって、3D照合顔画像S3の位置合わせを行う(ステップS105)。この基準テンプレートの0瞳の位置を基準とした位置合わせを瞳ICPと呼ぶ。
[3D alignment (pupil ICP)]
And the control part 20-1 uses the reference | standard template arrange | positioned on the basis of the position and attitude | position of a standard human pupil as a three-dimensional pattern of an attention part (for example, refer patent document 3), ICP (Iterative Closest Point) The 3D matching face image S3 is aligned by an algorithm (for example, see Patent Document 4) (step S105). The alignment based on the position of the 0 pupil of the reference template is referred to as a pupil ICP.
なお、ICPアルゴリズムでは、基準テンプレートのデータをM、3D照合顔画像S3のデータをM’とした場合、3D照合顔画像S3の位置および姿勢は次の(1)〜(4)のようにして基準テンプレートと合わせられる。 In the ICP algorithm, when the data of the reference template is M and the data of the 3D matching face image S3 is M ′, the position and orientation of the 3D matching face image S3 are as follows (1) to (4). Matched with reference template.
(1)Mに含まれる全ての点miについて、最も近い点mi’をM’の中から探し、得られたmiとmi’の組を対応点の組とする。
(2)現在の対応関係を基にして、2つの3次元パターンのデータM,M’間の最適な運動パターン(回転R,並進t)を推定する。具体的には、並進tを瞳の3D座標によって求める。また、回転Rに関しては最小二乗法により推定する。
(3)上記(2)で得られたRとtを用いて、M’を座標変換する。
(4)Mと座標変換後のM’に対して、Rとtの変化が十分に小さくなり、収束するまで、上記(1)〜(3)を繰り返す。
(1) For all the points mi included in M, the closest point mi ′ is searched from M ′, and the set of obtained mi and mi ′ is set as a set of corresponding points.
(2) Based on the current correspondence relationship, the optimum motion pattern (rotation R, translation t) between the two M-dimensional pattern data M and M ′ is estimated. Specifically, the translation t is obtained from the 3D coordinates of the pupil. The rotation R is estimated by the least square method.
(3) M ′ is coordinate-transformed using R and t obtained in (2) above.
(4) The above (1) to (3) are repeated until the change in R and t becomes sufficiently small and converges with respect to M and M ′ after coordinate transformation.
制御部20−1は、このようにして3D照合顔画像S3の位置合わせを瞳ICPによって行った後、この位置合わせされた3D照合顔画像S3を3D照合顔画像3G0(図5(d))としてHD20−4に保存する(ステップS106)。また、この3D照合顔画像3G0を正面から見た2次元顔画像を2D照合顔画像2G0(図5(e))として取得し、HD20−4に保存する(ステップS107)。 The controller 20-1 aligns the 3D matching face image S3 with the pupil ICP in this manner, and then uses the 3D matching face image S3 that has been aligned as a 3D matching face image 3G0 (FIG. 5 (d)). Are stored in the HD 20-4 (step S106). Further, a two-dimensional face image obtained by viewing the 3D collation face image 3G0 from the front is acquired as a 2D collation face image 2G0 (FIG. 5E) and stored in the HD 20-4 (step S107).
なお、この例では、3D照合顔画像3G0を正面から見た2次元顔画像を2D照合顔画像2G0として取得するものとしたが、図7に示すように、左カメラの画像S1の照合対象領域AR1における顔M1の2次元画像を2D照合顔画像2G0として取得するようにしてもよい。また、右カメラの画像S2から照合対象領域AR1を抽出するようにし、この右カメラの画像S2から抽出した照合対象領域AR1における顔M1の2次元画像を2D照合顔画像2G0として取得するようにしてもよい。 In this example, the 2D face image obtained by viewing the 3D matching face image 3G0 from the front is acquired as the 2D matching face image 2G0. However, as shown in FIG. 7, the matching target area of the image S1 of the left camera A two-dimensional image of the face M1 in AR1 may be acquired as the 2D collation face image 2G0. In addition, the verification target area AR1 is extracted from the image S2 of the right camera, and the two-dimensional image of the face M1 in the verification target area AR1 extracted from the image S2 of the right camera is acquired as the 2D verification face image 2G0. Also good.
〔2D照合〕
次に、制御部20−1は、HD20−4に格納されている2D登録顔画像の数をN1maxとして取得し(図3:ステップS108)、N1(初期値0)をN1=N1+1とし(ステップS109)、N1≦N1maxであること確認のうえ(ステップS110のYES)、HD20−4からN1番目の2D登録顔画像を読み込む(ステップS111)。この場合、HD20−4に格納されている2D登録顔画像を2G1〜2GN1maxとすれば、N1=1番目の2D登録顔画像2G1が読み込まれる。
[2D verification]
Next, the control unit 20-1 acquires the number of 2D registered face images stored in the HD 20-4 as N1max (FIG. 3: Step S108), and sets N1 (initial value 0) to N1 = N1 + 1 (Step S108). S109) After confirming that N1 ≦ N1max (YES in step S110), the N1th 2D registered face image is read from the HD 20-4 (step S111). In this case, if the 2D registered face images stored in the HD 20-4 are 2G1 to 2GN1max, N1 = 1st 2D registered face image 2G1 is read.
なお、この時のHD20−4に格納されている2D登録顔画像2G1〜2GN1maxは、2D照合顔画像2G0と同様にして得られた登録時の2次元顔画像である。但し、この2D登録顔画像2G1〜2GN1maxの作成に際しては、カメラ10,11からの距離を規定の距離として、姿勢を正した状態で登録対象物(人間の顔)M1を撮像する。この例において、2D登録顔画像2G1〜2GN1maxは、後述する3D登録顔画像3G1〜3GN1maxを正面から見た2次元顔画像として得られている。
Note that the 2D registered face images 2G1 to 2GN1max stored in the HD 20-4 at this time are two-dimensional face images at the time of registration obtained in the same manner as the 2D collation face image 2G0. However, when creating the 2D registered face images 2G1 to 2GN1max, the registered object (human face) M1 is imaged with the posture corrected with the distance from the
そして、制御部20−1は、HD20−4に格納されている2D照合顔画像2G0を読み出し(ステップS112)、この読み出した2D照合顔画像2G0とステップS111で読み込んだ2D登録顔画像2G1とを照合する(ステップS113)。この2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2G1との照合は、2D照合顔画像2G0を局所領域に分割し、この分割した局所領域毎に、2D登録顔画像2G1における対応する局所領域との照合を位相限定相関法(POC)によって行うことによって実施する。 Then, the control unit 20-1 reads the 2D matching face image 2G0 stored in the HD 20-4 (step S112), and reads the read 2D matching face image 2G0 and the 2D registered face image 2G1 read in step S111. Collation is performed (step S113). The collation between the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face image 2G1 is performed by dividing the 2D collation face image 2G0 into local regions, and collating the corresponding local regions in the 2D registered face image 2G1 for each of the divided local regions. Is performed by the phase-only correlation method (POC).
〔位相限定相関法による2D照合顔画像と2D登録顔画像との照合(2D照合)〕
ステップS113での2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2G1との照合は次のようにして行う。制御部20−1は、2D照合顔画像2G0(図8(a))をm×n個の局所領域2G0(i,j)に分割する(図8(b))。そして、i=1,j=1とし、2D照合顔画像2G0の局所領域2G0(1,1)の画像データをフーリエ変換部20−7へ送り、2次元離散的フーリエ変換を施す。これにより、局所領域2G0(1,1)の画像データは、フーリエ画像データ2F0(1,1)となる。なお、2次元離散的フーリエ変換については、例えば非特許文献1等に説明されているので、ここでの詳しい説明は省略する。
[Verification of 2D verification face image and 2D registered face image by phase only correlation method (2D verification)]
The collation between the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face image 2G1 in step S113 is performed as follows. The control unit 20-1 divides the 2D verification face image 2G0 (FIG. 8A) into m × n local regions 2G0 (i, j) (FIG. 8B). Then, i = 1 and j = 1, and the image data of the local region 2G0 (1,1) of the 2D matching face image 2G0 is sent to the Fourier transform unit 20-7 to perform two-dimensional discrete Fourier transform. Thereby, the image data of the local region 2G0 (1,1) becomes Fourier image data 2F0 (1,1). The two-dimensional discrete Fourier transform is described in, for example,
次に、制御部20−1は、2D登録顔画像2G1(図8(b))をm×n個の局所領域2G1(i,j)に分割する(図8(d))。そして、i=1,j=1とし、2D登録顔画像2G1の局所領域2G1(1,1)の画像データをフーリエ変換部20−7へ送り、2次元離散的フーリエ変換を施す。これにより、局所領域2G1(1,1)の画像データは、フーリエ画像データ2F1(1,1)となる。 Next, the control unit 20-1 divides the 2D registered face image 2G1 (FIG. 8B) into m × n local regions 2G1 (i, j) (FIG. 8D). Then, i = 1 and j = 1, and the image data of the local region 2G1 (1,1) of the 2D registered face image 2G1 is sent to the Fourier transform unit 20-7 to perform two-dimensional discrete Fourier transform. Thereby, the image data of the local region 2G1 (1, 1) becomes Fourier image data 2F1 (1, 1).
そして、制御部20−1は、フーリエ画像データ2F0(1,1)とフーリエ画像データ2F1(1,1)とを合成し、合成フーリエ画像データを得る。 And the control part 20-1 synthesize | combines Fourier image data 2F0 (1, 1) and Fourier image data 2F1 (1, 1), and obtains synthetic Fourier image data.
ここで、合成フーリエ画像データは、フーリエ画像データ2F0をA・exp(jθ)とし、フーリエ画像データ2F1をB・exp(jφ)とした場合、フーリエ画像データ2F0にフーリエ画像データ2F1の複素共役を乗じることによって得られるA・B・exp(j(θ−φ))で表される。但し、A,B,θ,φとも空間周波数(フーリエ)空間(u,v)の関数とする。 Here, when the Fourier image data 2F0 is set to A · exp (jθ) and the Fourier image data 2F1 is set to B · exp (jφ), the composite Fourier image data has a complex conjugate of the Fourier image data 2F1 to the Fourier image data 2F0. It is expressed by A · B · exp (j (θ−φ)) obtained by multiplication. However, A, B, θ, and φ are functions of the spatial frequency (Fourier) space (u, v).
そして、A・B・exp(j(θ−φ))は、
A・B・exp(j(θ−φ))=A・B・cos(θ−φ)+j・A・B・sin(θ−φ) ・・・(1)
として表され、A・exp(jθ)=α1 +jβ1 、B・exp(jφ)=α2 +jβ2 とすると、A=(α1 2+β1 2)1/2,B=(α2 2+β2 2)1/2,θ=tan-1(β1 /α1 ),φ=tan-1(β2 /α2 )となる。この(1)式を計算することにより合成フーリエ画像データを得る。
And A · B · exp (j (θ−φ)) is
A · B · exp (j (θ−φ)) = A · B · cos (θ−φ) + j · A · B · sin (θ−φ) (1)
As A · exp (jθ) = α 1 + jβ 1 and B · exp (jφ) = α 2 + jβ 2 , A = (α 1 2 + β 1 2 ) 1/2 , B = (α 2 2 + Β 2 2 ) 1/2 , θ = tan −1 (β 1 / α 1 ), φ = tan −1 (β 2 / α 2 ). By calculating the equation (1), synthesized Fourier image data is obtained.
なお、A・B・exp(j(θ−φ))=A・B・exp(jθ)・exp(−jφ)=A・exp(jθ)・B・exp(−jφ)=(α1 +jβ1 )・(α2 −jβ2 )=(α1 ・α2 +β1 ・β2 )+j(α2 ・β1 −α1 ・β2 )として、合成フーリエ画像データを求めるようにしてもよい。 A · B · exp (j (θ−φ)) = A · B · exp (jθ) · exp (−jφ) = A · exp (jθ) · B · exp (−jφ) = (α 1 + jβ 1 ) · (α 2 −jβ 2 ) = (α 1 · α 2 + β 1 · β 2 ) + j (α 2 · β 1 −α 1 · β 2 ) .
そして、制御部20−1は、このようにして合成フーリエ画像データを得た後、振幅抑制処理を行う。この実施の形態では、振幅抑制処理として、全ての振幅を1にする。すなわち、前述した合成フーリエ画像データの演算式であるA・B・exp(j(θ−φ))の振幅A・Bを1とし、位相のみとする。なお、振幅抑制処理として、log処理や√処理を行うようにしてもよい。位相のみにすると、log処理や√処理等に比べ、計算量を減らすことができるという利点とデータが少なくなるという利点がある。 And the control part 20-1 performs an amplitude suppression process, after acquiring synthetic | combination Fourier image data in this way. In this embodiment, all amplitudes are set to 1 as amplitude suppression processing. That is, the amplitude A · B of A · B · exp (j (θ−φ)), which is the arithmetic expression of the synthesized Fourier image data, is set to 1, and only the phase is set. Note that log processing or √ processing may be performed as the amplitude suppression processing. If only the phase is used, there are the advantage that the amount of calculation can be reduced and the data can be reduced as compared with the log processing and the √ processing.
次に、制御部20−1は、位相のみとした合成フーリエ画像データをフーリエ変換部20−7へ送り、もう一度、2次元離散的フーリエ変換を施す。この2次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データは、周波数空間における振幅が1とされているが、基本的には2D照合顔画像2G0の局所領域2G0(1,1)の画像と2D登録顔画像2G1の局所領域2G1(1,1)の画像とを畳み込んだ画像データと考えることができ、2D照合顔画像2G0の局所領域2G0(1,1)の画像と2D登録顔画像2G1の局所領域2G1(1,1)の画像との相関を表すものである。 Next, the control unit 20-1 sends the combined Fourier image data having only the phase to the Fourier transform unit 20-7, and again performs two-dimensional discrete Fourier transform. The synthesized Fourier image data subjected to the two-dimensional discrete Fourier transform has an amplitude of 1 in the frequency space, but basically, the image of the local region 2G0 (1,1) of the 2D matching face image 2G0 The image of the local area 2G1 (1,1) of the 2D registered face image 2G1 can be considered as convolved image data, and the image of the local area 2G0 (1,1) of the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face image. It represents the correlation with the image of the local region 2G1 (1, 1) of 2G1.
そして、制御部20−1は、この2次元離散的フーリエ変換が施された合成フーリエ画像データを取り込み、この合成フーリエ画像データより所定の相関成分エリア(この実施の形態では全エリア)の各画素の強度(振幅)をスキャンし、最もその強度が高いものを相関ピークPa1として抽出する(図8(e))。 Then, the control unit 20-1 takes in the synthesized Fourier image data subjected to the two-dimensional discrete Fourier transform, and each pixel in a predetermined correlation component area (all areas in this embodiment) from the synthesized Fourier image data. Is scanned as the correlation peak Pa1 (FIG. 8 (e)).
この場合、2D照合顔画像2G0の局所領域2G0(1,1)の画像中に2D登録顔画像2G1の局所領域2G1(1,1)の画像と一致する画像データがないので、あるいは一致する画像データがあったとしてもそれは背景であるので、相関ピークPa1は小さいものとして現れる。 In this case, there is no image data that matches the image of the local region 2G1 (1,1) of the 2D registered face image 2G1 in the image of the local region 2G0 (1,1) of the 2D verification face image 2G0, or a matching image. Even if there is data, it is a background, so the correlation peak Pa1 appears as a small one.
次に、i=2,j=1とし、2D照合顔画像2G0の局所領域2G0(1,2)および2D登録顔画像2G1の局所領域2G1(1,2)での相関ピークPa1を抽出し、同様の処理をi=n,j=mとなるまで繰り返す。そして、制御部20−1は、このようにして得た各局所領域での相関ピークPa1を平均して照合スコアとし、この照合スコアと予め定められている閾値とを比較し、照合スコアが閾値以上であれば「一致」という照合結果を出し、照合スコアが閾値に満たなければ「不一致」という照合結果を出す。 Next, i = 2, j = 1, and the correlation peak Pa1 in the local region 2G0 (1,2) of the 2D matching face image 2G0 and the local region 2G1 (1,2) of the 2D registered face image 2G1 is extracted. Similar processing is repeated until i = n and j = m. And the control part 20-1 averages correlation peak Pa1 in each local area | region obtained in this way to make a collation score, compares this collation score with a predetermined threshold value, and a collation score is a threshold value. If it is above, the collation result “match” is output, and if the collation score does not satisfy the threshold, the collation result “mismatch” is output.
ここで、「一致」という照合結果が出されれば(ステップS114のYES)、制御部20−1は「認証OK」とする(ステップS115)。この認証結果は液晶表示装置12に表示される。また、外部接続部20−6を介して、解錠指令などとして出力される。
If a collation result “match” is output (YES in step S114), the control unit 20-1 sets “authentication OK” (step S115). This authentication result is displayed on the liquid
これに対し、「不一致」という照合結果が出されれば(ステップS114のNO)、制御部20−1は、N1=N1+1=2とし(ステップS109)、上述と同様にして、2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2G2(2GN1)との照合を行う(ステップS110〜S113)。この2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2GN1との照合は、「一致」という照合結果が得られるまで、N1を1ずつアップしながら繰り返される。 On the other hand, if a collation result of “mismatch” is output (NO in step S114), the control unit 20-1 sets N1 = N1 + 1 = 2 (step S109), and performs the 2D collation face image in the same manner as described above. 2G0 and 2D registered face image 2G2 (2GN1) are collated (steps S110 to S113). This collation between the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face image 2GN1 is repeated while increasing N1 by 1 until a collation result of “match” is obtained.
制御部20−1は、2D登録顔画像2G1〜2GN1maxの全てについて「不一致」という照合結果が得られると、ステップS109でカウントアップされるN1がN1>N1maxとなるため(ステップS110のNO)、ステップS109〜S114の処理ループを抜けて、ステップS116(図4)へ進む。すなわち、2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2G1〜2GN1maxとの照合結果が全て不一致であった場合、制御部20−1は、2D照合では判定できなかったと判断し、ステップS116以降の処理として次に説明する3D照合へ進む。 Since the control unit 20-1 obtains a collation result of “mismatch” for all of the 2D registered face images 2G1 to 2GN1max, N1 counted up in step S109 becomes N1> N1max (NO in step S110). After exiting the processing loop of steps S109 to S114, the process proceeds to step S116 (FIG. 4). That is, when the collation results of the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face images 2G1 to 2GN1max are all inconsistent, the control unit 20-1 determines that the 2D collation cannot be performed, and the processing after step S116 is performed. Next, the process proceeds to 3D verification described below.
なお、この例では、ステップS113における2D照合において、2D照合顔画像2G0を局所領域に分割し、この分割した局所領域毎に、2D登録顔画像2G1における対応する局所領域との照合を行うようにしたが、図9に示すように、2D登録顔画像2G1を水平方向に分割し、これにより得られる各分割領域2G1(j)と局所領域2G0(i,j)とを照合して行くようにしてもよい。また、水平方向ではなく、垂直方向に分割し、同様にして各分割領域との照合を行って行くようにしてもよい。また、この例では、2D照合顔画像2G0からオーバラップすることなく局所領域2G0(i,j)を切り出したが、少しずつ画像をずらしながら切り出すようにしてもよい。 In this example, in the 2D collation in step S113, the 2D collation face image 2G0 is divided into local regions, and each of the divided local regions is collated with the corresponding local region in the 2D registered face image 2G1. However, as shown in FIG. 9, the 2D registered face image 2G1 is divided in the horizontal direction, and the respective divided regions 2G1 (j) and local regions 2G0 (i, j) obtained thereby are collated. May be. Further, it may be divided in the vertical direction instead of in the horizontal direction, and collation with each divided area may be performed in the same manner. In this example, the local region 2G0 (i, j) is cut out from the 2D matching face image 2G0 without overlapping, but may be cut out while shifting the image little by little.
〔3D照合〕
制御部20−1は、ステップS116において、HD20−4に格納されている3D登録顔画像の数をN2maxとして取得する。そして、N2(初期値0)をN2=N2+1とし(ステップS117)、N2≦N2maxであること確認のうえ(ステップS118のYES)、HD20−4からN2番目の3D登録顔画像を読み込む(ステップS119)。この場合、HD20−4に格納されている3D登録顔画像を3G1〜3GN2maxとすれば、N2=1番目の3D登録顔画像3G1を読み込む。
[3D verification]
In step S116, the control unit 20-1 acquires the number of 3D registered face images stored in the HD 20-4 as N2max. Then, N2 (initial value 0) is set to N2 = N2 + 1 (step S117). After confirming that N2 ≦ N2max (YES in step S118), the N2th 3D registered face image is read from the HD 20-4 (step S119). ). In this case, assuming that the 3D registered face image stored in the HD 20-4 is 3G1 to 3GN2max, N2 = 1st 3D registered face image 3G1 is read.
なお、この時のHD20−4に格納されている3D登録顔画像3G1〜3GN1maxは、3D照合顔画像3G0と同様にして得られた登録時の3次元顔画像である。但し、この3D登録顔画像3G1〜3GN1maxの作成に際しては、カメラ10,11からの距離を規定の距離として、姿勢を正した状態で登録対象物(人間の顔)M1を撮像する。前述した2D登録顔画像2G1〜2GN1maxは、この3D登録顔画像3G1〜3GN1maxを正面から見た2次元顔画像として得られる。
Note that the 3D registered face images 3G1 to GN1max stored in the HD 20-4 at this time are three-dimensional face images at the time of registration obtained in the same manner as the 3D matching face image 3G0. However, when the 3D registered face images 3G1 to GN1max are created, the registered object (human face) M1 is imaged with the posture corrected with the distance from the
そして、制御部20−1は、HD20−4に格納されている3D照合顔画像3G0を読み出し(ステップS120)、この読み出した3D照合顔画像3G0とステップS119で読み込んだ3D登録顔画像3G1とを照合する(ステップS121)。この3D照合顔画像3G0と3D登録顔画像3G1との照合はICPアルゴリズムを用いて行う。ICPアルゴリズムを用いての3次元の照合については、例えば非特許文献2、3等に説明されているのでここでの詳しい説明は省略するが、このICPアルゴリズムによる位置合わせを行い、結果的に2つのデータ間の距離が十分に小さくなれば、認証成功とみなす。
Then, the control unit 20-1 reads the 3D matching face image 3G0 stored in the HD 20-4 (step S120), and reads the read 3D matching face image 3G0 and the 3D registered face image 3G1 read in step S119. Collation is performed (step S121). The 3D collation face image 3G0 and the 3D registered face image 3G1 are collated using an ICP algorithm. The three-dimensional matching using the ICP algorithm is described in, for example,
ここで、「一致」という照合結果が出されれば(ステップS122のYES)、制御部20−1は「認証OK」とする(ステップS123)。この認証結果は液晶表示装置12に表示される。また、外部接続部20−6を介して、解錠指令などとして出力される。
Here, if the collation result “match” is output (YES in step S122), the control unit 20-1 sets “authentication OK” (step S123). This authentication result is displayed on the liquid
これに対し、「不一致」という照合結果が出されれば(ステップS122のNO)、制御部20−1は、N2=N2+1=2とし(ステップS117)、上述と同様にして、3D照合顔画像3G0と3D登録顔画像3G2(3GN2)との照合を行う(ステップS118〜S122)。この3D照合顔画像3G0と3D登録顔画像3GN2との照合は、「一致」という照合結果が得られるまで、N2を1ずつアップしながら繰り返される。 On the other hand, if a collation result of “mismatch” is output (NO in step S122), the control unit 20-1 sets N2 = N2 + 1 = 2 (step S117), and performs the 3D collation face image in the same manner as described above. 3G0 and 3D registered face image 3G2 (3GN2) are collated (steps S118 to S122). The collation between the 3D collation face image 3G0 and the 3D registered face image 3GN2 is repeated while increasing N2 by one until a collation result of “match” is obtained.
制御部20−1は、3D登録顔画像3G1〜3GN2maxの全てについて「不一致」という照合結果が得られると、ステップS117でカウントアップされるN2がN2>N2maxとなるため(ステップS118のNO)、ステップS117〜S122の処理ループを抜けて、「認証NG」とする(ステップS124)。この認証結果は液晶表示装置12に表示される。そして、制御部20−1は、ステップS101へ戻り、再度画像キャプチャから2D・3Dの照合処理を再開する。
Since the control unit 20-1 obtains a collation result of “mismatch” for all of the 3D registered face images 3G1 to GN2max, N2 counted up in step S117 becomes N2> N2max (NO in step S118). Through the processing loop of steps S117 to S122, “authentication NG” is set (step S124). This authentication result is displayed on the liquid
この実施の形態1では、先ず、2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2GN1との照合(2D照合)が行われ、この2D照合によって2D照合顔画像2G0と一致する2D登録顔画像2GN1が見つかれば、その時点で「認証OK」という結果が得られる。これにより、照合スピードの高速化が図られる。また、2D照合顔画像2G0と一致する2D登録顔画像2GN1が見つからなければ、2D照合では判定できなかったものとして、3D照合顔画像3G0と3D登録顔画像2GN2との照合(3D照合)が行われる。これにより、照合性能の向上が確保される。 In the first embodiment, the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face image 2GN1 are collated (2D collation), and a 2D registered face image 2GN1 that matches the 2D collation face image 2G0 is found by the 2D collation. For example, a result of “authentication OK” is obtained at that time. Thereby, the collation speed can be increased. If the 2D registered face image 2GN1 that matches the 2D verified face image 2G0 is not found, the 3D verified face image 3G0 and the 3D registered face image 2GN2 are verified (3D verified) as those that cannot be determined by the 2D verification. Is called. Thereby, the improvement of collation performance is ensured.
このようにして、実施の形態1では、2D照合と3D照合との複合による照合性能の向上と照合スピードの高速化との両立が図られる。例えば、本実施の形態の場合、画像キャプチャから認証OK結果出力までの処理時間として、2D照合OKの場合、約0.7秒、3D照合OKの場合、約1.2秒という実用的な処理速度を実現することが可能である。 In this way, in the first embodiment, it is possible to achieve both improvement in collation performance and increase in collation speed by combining 2D collation and 3D collation. For example, in the case of this embodiment, the processing time from image capture to authentication OK result output is about 0.7 seconds for 2D verification OK and about 1.2 seconds for 3D verification OK. It is possible to achieve speed.
また、この実施の形態では、位相限定相関法に基づく高精度ステレオビジョンによって高精度な3D照合顔画像3G0を取得しているため、3D照合に際してICPアルゴリズムによって単純に位置合わせを行うだけで十分な認証性能が得られる。しかし、ICPアルゴリズムは、3Dデータ間の最近傍点の対応付けを繰り返すことで位置合わせを行う手法であり、高密度な3Dデータであれば最近傍検索に過大な処理を必要とするため1対N認証には向かない。そこで、この実施の形態では、通常の顔認証システムにおいては、利用者がカメラに対して正対する場合がほとんどであることに着目し、先ず比較的処理量の少ない2D照合を行い、2D照合で判定できなかった場合にのみ3D照合を行うようにしている。これにより、大量の演算処理を必要とする3D照合が行われる機会が少なくなり、2D・3D複合照合装置全体としてみた場合の照合スピードがアップする。 Further, in this embodiment, since high-precision 3D matching face image 3G0 is acquired by high-precision stereo vision based on the phase-only correlation method, it is sufficient to simply perform alignment by the ICP algorithm at the time of 3D matching. Authentication performance is obtained. However, the ICP algorithm is a method of performing registration by repeatedly associating the nearest neighbors between 3D data. For high-density 3D data, excessive processing is required for nearest neighbor search, so 1 to N Not suitable for authentication. Therefore, in this embodiment, attention is paid to the fact that, in a normal face authentication system, the user faces the camera in most cases. First, 2D matching with a relatively small processing amount is performed, and 2D matching is performed. Only when the determination cannot be made, 3D verification is performed. As a result, the chance of 3D collation requiring a large amount of arithmetic processing is reduced, and the collation speed when viewed as a 2D / 3D combined collation apparatus as a whole is increased.
図10に実施の形態1の機能ブロック図を示す。同図において、31は3D照合顔画像作成部、32は2D照合顔画像作成部、33は2次元照合部、34は3次元照合部、35は2D登録顔画像記憶部、36は3D登録顔画像記憶部である。 FIG. 10 shows a functional block diagram of the first embodiment. In the figure, 31 is a 3D collation face image creation unit, 32 is a 2D collation face image creation unit, 33 is a two-dimensional collation unit, 34 is a three-dimensional collation unit, 35 is a 2D registration face image storage unit, and 36 is a 3D registration face. An image storage unit.
この機能ブロック図において、3D照合顔画像作成部31は、照合対象物(人間の顔)M1を撮像したカメラの左画像S1および右画像S2の少なくとも一方から照合対象領域AR1を抽出し、この照合対象領域AR1における照合対象物M1の3次元画像を3D照合顔画像として作成する。2D照合顔画像作成部32は、3D照合顔画像作成部31によって作成された3D照合顔画像を正面から見た2次元画像を2D照合顔画像として作成する。
In this functional block diagram, the 3D verification face
2次元照合部33は、2D照合顔画像作成部32によって作成された2D照合顔画像と2D登録顔画像記憶部35に記憶されている複数の2D登録顔画像とを各個に照合し、2D照合顔画像と一致する2D登録顔画像があれば、すぐに「認証OK」という結果を出す。また、2次元照合部33は、2D照合顔画像と2D登録顔画像との照合結果が全て不一致であった場合、3D照合の開始指令を3次元照合部34へ送る。
The two-
3次元照合部34は、2次元照合部33からの3D照合の開始指令を受けて、3D照合顔画像作成部31によって作成された3D照合顔画像と3D登録顔画像記憶部36に記憶されている複数の3D登録顔画像とを各個に照合し、「認証OK」/「認証NG」の結果を出す。
Upon receiving a 3D matching start command from the two-
図11に実施の形態1において、左カメラの画像S1から2D照合顔画像2G0を作成するようにした場合の機能ブロック図を示す。この場合、2D照合顔画像作成部32は、左カメラの画像S1の照合対象領域AR1における顔M1の2次元画像から2D照合顔画像を作成し、2次元照合部33へ送る。2D登録顔画像記憶部35には2D照合顔画像作成部32が作成する2D照合顔画像と同様にして作成された登録時の2D登録顔画像が記憶されている。
FIG. 11 shows a functional block diagram in the case where the 2D verification face image 2G0 is created from the image S1 of the left camera in the first embodiment. In this case, the 2D matching face
〔対象物の照合:実施の形態2〕
図12〜図14に制御部20−1がROM20−2に格納されている2D・3D複合照合プログラムに従って実行する照合処理の第2例(実施の形態2)のフローチャートを示す。
[Verification of object: Embodiment 2]
FIGS. 12 to 14 show flowcharts of a second example (embodiment 2) of collation processing executed by the control unit 20-1 in accordance with the 2D / 3D composite collation program stored in the ROM 20-2.
この実施の形態2でも、制御部20−1は、実施の形態1と同様にして、CCDカメラ10,11から左右のカメラの画像S1,S2(図5(a),(b))を取り込み(図12:ステップS201)、左カメラの画像S1に対して顔検出、瞳検出を行うことによって顔領域の座標と左右の瞳の座標(2D瞳座標)を求め(ステップS202)、左右のカメラの画像S1,S2より照合対象領域(顔領域)の3D照合顔画像S3(図5(c))を作成し(ステップS203)、2D瞳座標から3D瞳座標を求め(ステップS204)、瞳ICPによって3D照合顔画像S3の位置合わせを行い(ステップS205)、位置合わせされた3D照合顔画像S3を3D照合顔画像3G0(図5(d))としてHD20−4に保存する(ステップS206)。
Also in the second embodiment, the control unit 20-1 takes in the images S1 and S2 of the left and right cameras (FIGS. 5A and 5B) from the
〔3D登録顔画像の絞り込み〕
この実施の形態2において、制御部20−1は、3D照合顔画像3G0を作成すると、この作成した3D照合顔画像3G0より、瞳間距離、顔長さ、瞳サイズ、カメラから顔までの距離(図1に示すL2(実測値))を求める(ステップS207)。なお、この場合のカメラから顔までの距離L2は、3D瞳座標より計算する。
[Refinement of 3D registered face images]
In the second embodiment, when the control unit 20-1 creates the 3D matching face image 3G0, the pupil distance, face length, pupil size, and distance from the camera to the face from the created 3D matching face image 3G0. (L2 (actual measurement value) shown in FIG. 1) is obtained (step S207). In this case, the distance L2 from the camera to the face is calculated from the 3D pupil coordinates.
そして、制御部20−1は、ステップS207で求めた瞳間距離、顔長さ、瞳サイズに基づいて、HD20−4に格納されている3D登録顔画像を分類し、3D照合顔画像3G0に類似する顔画像群として、HD20−4内の3D登録顔画像を10個程度に絞り込む(ステップS208)。ここで、絞り込まれた3D登録顔画像が1つもない場合には(ステップS209のNO)、直ちに「認証NG」とする(ステップS210)。絞り込まれた3D登録顔画像があれば(ステップS209のYES)、3D照合顔画像3G0に対して正面判定を行う(ステップS211)。 Then, the control unit 20-1 classifies the 3D registered face images stored in the HD 20-4 based on the inter-pupil distance, the face length, and the pupil size obtained in step S207, and generates a 3D matching face image 3G0. As similar face image groups, the 3D registered face images in the HD 20-4 are narrowed down to about 10 (step S208). If there is no narrowed-down 3D registered face image (NO in step S209), “authentication NG” is immediately set (step S210). If there is a narrowed 3D registered face image (YES in step S209), the front determination is performed on the 3D matching face image 3G0 (step S211).
なお、この例では、3D照合顔画像3G0中の瞳間距離、顔長さ、瞳サイズを使用して3D照合に際して使用する3D登録顔画像を絞り込むようにしたが、すなわち3D照合顔画像3G0より得られる顔M1の特徴に基づいて3D照合に際して使用する3D登録顔画像を絞り込むようにしたが、後述するように、2D照合顔画像2G0から顔M1の特徴を示す情報を求め、この顔M1の特徴を示す情報から3D照合に際して使用する3D登録顔画像を絞り込むようにしてもよい。 In this example, the inter-pupil distance, face length, and pupil size in the 3D matching face image 3G0 are used to narrow down the 3D registered face image used for 3D matching. That is, from the 3D matching face image 3G0. The 3D registered face image used for 3D matching is narrowed down based on the characteristics of the obtained face M1, but as will be described later, information indicating the characteristics of the face M1 is obtained from the 2D matching face image 2G0. You may make it narrow down the 3D registration face image used in the case of 3D collation from the information which shows the characteristic.
〔正面判定〕
ステップS211での正面判定は次のようにして行われる。制御部20−1は、絞り込まれた3D登録顔画像の中から最も近い3D登録顔画像を抽出し、この3D登録顔画像と3D照合顔画像3G0との間のX,Y,Z軸方向の姿勢の差Δθ,Δρ,Δψを求め、この姿勢の差Δθ,Δρ,Δψを所定値と比較する。
[Front Judgment]
The front determination in step S211 is performed as follows. The control unit 20-1 extracts the closest 3D registered face image from the narrowed down 3D registered face images, and in the X, Y, and Z axis directions between the 3D registered face image and the 3D matching face image 3G0. Posture differences Δθ, Δρ, Δψ are obtained, and the posture differences Δθ, Δρ, Δψ are compared with predetermined values.
この場合、姿勢の差Δθ,Δρ,Δψが全て所定値よりも小さければ、3D照合顔画像3G0が正面を向いているものと判定する。姿勢の差Δθ,Δρ,Δψが1つでも所定値よりも大きければ、3D照合顔画像3G0が正面を向いていないものと判定する。 In this case, if the posture differences Δθ, Δρ, and Δψ are all smaller than the predetermined value, it is determined that the 3D matching face image 3G0 faces the front. If any one of the posture differences Δθ, Δρ, Δψ is larger than the predetermined value, it is determined that the 3D matching face image 3G0 is not facing the front.
なお、この例では、ステップS211での正面判定において、絞り込まれた3D登録顔画像の中から最も近い3D登録顔画像を抽出し、この3D登録顔画像と3D照合顔画像3G0との間のX,Y,Z軸方向の姿勢の差Δθ,Δρ,Δψを求めるようにしたが、3D照合顔画像3G0のX,Y,Z軸方向の傾きθ,ρ,ψを基準姿勢との差として求め、この姿勢の差θ,ρ,ψに基づいて正面判定を行うようにしてもよい。 In this example, in the front determination in step S211, the closest 3D registered face image is extracted from the narrowed 3D registered face images, and the X between the 3D registered face image and the 3D matching face image 3G0 is extracted. , Y, and Z-axis orientation differences Δθ, Δρ, and Δψ are obtained, but the X, Y, and Z-axis inclinations θ, ρ, and ψ of the 3D verification face image 3G0 are obtained as differences from the reference orientation. The front determination may be performed based on the posture differences θ, ρ, and ψ.
制御部20−1は、3D照合顔画像3G0が正面を向いていると判定すると(ステップS211のYES)、3D照合顔画像3G0が2D照合に適している画像であると判断し、ステップS212(図13)以降の処理として次に説明する2D照合へ進む。これに対し、3D照合顔画像3G0が正面を向いていないと判定すると(ステップS211のNO)、3D照合顔画像3G0が2D照合に適していない画像であると判断し、ステップS226(図14)以降の処理として次に説明する3D照合へ進む。 If the control unit 20-1 determines that the 3D matching face image 3G0 is facing the front (YES in step S211), the control unit 20-1 determines that the 3D matching face image 3G0 is an image suitable for 2D matching, and step S212 ( FIG. 13) As the subsequent processing, the process proceeds to 2D verification described below. On the other hand, if it is determined that the 3D verification face image 3G0 is not facing the front (NO in step S211), it is determined that the 3D verification face image 3G0 is an image that is not suitable for 2D verification, and step S226 (FIG. 14). As a subsequent process, the process proceeds to 3D verification described below.
〔2D照合〕
〔画像サイズの正規化〕
制御部20−1は、ステップS212において、HD20−4から3D照合顔画像3G0を読み出し、この読み出した3D照合顔画像3G0を正面から見た2次元顔画像を2D照合顔画像2G0(図5(e))として取得する。そして、ステップS207で求めたカメラから顔までの距離L2に基づき、2D照合顔画像2G0の画像サイズ(顔画像サイズ)を正規化する(ステップS213)。
[2D verification]
[Image size normalization]
In step S212, the control unit 20-1 reads the 3D matching face image 3G0 from the HD 20-4, and converts the two-dimensional face image obtained by viewing the read 3D matching face image 3G0 from the front to the 2D matching face image 2G0 (FIG. 5 ( e)). Then, the image size (face image size) of the 2D matching face image 2G0 is normalized based on the distance L2 from the camera to the face obtained in step S207 (step S213).
すなわち、ステップS207で求めたカメラから顔までの実際の距離L2(照合対象領域AR1の実際の大きさを規定する情報)と登録時のカメラから顔までの規定の距離L2との比率に基づいて、2D照合顔画像2G0の顔画像サイズを2D登録顔画像の顔画像サイズに合わせる。この場合、カメラから顔までの実際の距離L2が長ければ、顔画像サイズが大きくされ、カメラから顔までの実際の距離L2が短ければ、顔画像サイズが小さくされる。 That is, based on the ratio between the actual distance L2 from the camera to the face obtained in step S207 (information defining the actual size of the verification target area AR1) and the specified distance L2 from the camera to the face at the time of registration. The face image size of the 2D verification face image 2G0 is matched with the face image size of the 2D registered face image. In this case, the face image size is increased if the actual distance L2 from the camera to the face is long, and the face image size is decreased if the actual distance L2 from the camera to the face is short.
〔2D登録顔画像の絞り込み〕
次に、制御部20−1は、正規化された2D照合顔画像2G0中の瞳間距離、顔長さ、瞳サイズを求め(ステップS214)、この求めた瞳間距離、顔長さ、瞳サイズに基づいて、HD20−4に格納されている2D登録顔画像を分類し、2D照合顔画像2G0に類似する顔画像群として、HD20−4内の2D登録顔画像を10個程度に絞り込む(ステップS215)。ここで、絞り込まれた2D登録顔画像が1つもない場合には(ステップS216のNO)、直ちに「認証NG」とする(ステップS217)。絞り込まれた2D登録顔画像があれば(ステップS216のYES)、ステップS218へ進む。
[Refine 2D registered face image]
Next, the control unit 20-1 obtains the inter-pupil distance, face length, and pupil size in the normalized 2D matching face image 2G0 (step S214), and the obtained inter-pupil distance, face length, pupil Based on the size, the 2D registered face images stored in the HD 20-4 are classified, and the 2D registered face images in the HD 20-4 are narrowed down to about 10 as a face image group similar to the 2D matching face image 2G0 ( Step S215). If there is no narrowed-down 2D registered face image (NO in step S216), “authentication NG” is immediately set (step S217). If there is a narrowed 2D registered face image (YES in step S216), the process proceeds to step S218.
なお、この例では、正規化された2D照合顔画像2G0中の瞳間距離、顔長さ、瞳サイズを使用して2D照合に際して使用する2D登録顔画像を絞り込むようにしたが、すなわち2D照合顔画像2G0より得られる顔M1の特徴に基づいて2D照合に際して使用する2D登録顔画像を絞り込むようにしたが、3D照合顔画像3G0から顔M1の特徴を示す情報を求め、この顔M1の特徴を示す情報から2D照合に際して使用する2D登録顔画像を絞り込むようにしてもよい。 In this example, the 2D collation face image used in 2D collation is narrowed down using the inter-pupil distance, face length, and pupil size in the normalized 2D collation face image 2G0. The 2D registered face image used for 2D matching is narrowed down based on the feature of the face M1 obtained from the face image 2G0. Information indicating the feature of the face M1 is obtained from the 3D matching face image 3G0, and the feature of the face M1 is obtained. The 2D registered face image to be used for the 2D collation may be narrowed down from the information indicating.
また、この例では、カメラから顔までの実際の距離(カメラから3D瞳座標までの距離)に基づいて2D照合顔画像2G0の顔画像サイズを正規化するようにしたが、3D照合顔画像3G0における顔の重心の座標を顔の重心3D座標として求め、カメラから重心3D座標までの距離に基づいて2D照合顔画像2G0の顔画像サイズを正規化するようにしてもよい。また、3D照合顔画像3G0から得られる瞳間距離、顔長さ、瞳サイズなどの実測値に基づいて、2D照合顔画像2G0の顔画像サイズを正規化するようにしてもよい。 In this example, the face image size of the 2D matching face image 2G0 is normalized based on the actual distance from the camera to the face (distance from the camera to the 3D pupil coordinates), but the 3D matching face image 3G0 is used. The coordinates of the center of gravity of the face in the image may be obtained as the center of gravity 3D coordinates of the face, and the face image size of the 2D matching face image 2G0 may be normalized based on the distance from the camera to the center of gravity 3D coordinates. Further, the face image size of the 2D matching face image 2G0 may be normalized based on measured values such as the inter-pupil distance, face length, and pupil size obtained from the 3D matching face image 3G0.
〔絞り込まれた2D登録顔画像との照合〕
制御部20−1は、ステップS218において、ステップS215で絞り込まれた2D登録顔画像の数をN1maxとして取得する。そして、N1(初期値0)をN1=N1+1とし(ステップS219)、N1≦N1maxであること確認のうえ(ステップS220のYES)、HD20−4からN1番目の絞り込まれた2D登録顔画像を読み込む(ステップS221)。この場合、HD20−4に格納されている絞り込まれた2D登録顔画像を2G1〜2GN1maxとすれば、N1=1番目の2D登録顔画像2G1が読み込まれる。
[Verification with narrowed 2D registered face image]
In step S218, the control unit 20-1 acquires the number of 2D registered face images narrowed down in step S215 as N1max. Then, N1 (initial value 0) is set to N1 = N1 + 1 (step S219), and after confirming that N1 ≦ N1max (YES in step S220), the N1th narrowed 2D registered face image is read from the HD 20-4. (Step S221). In this case, if the narrowed 2D registered face images stored in the HD 20-4 are 2G1 to 2GN1max, N1 = 1st 2D registered face image 2G1 is read.
そして、制御部20−1は、HD20−4に格納されている2D照合顔画像2G0を読み出し(ステップS221)、この読み出した2D照合顔画像2G0とステップS221で読み込んだ2D登録顔画像2G1とを照合する(ステップS223)。この2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2G1との照合は、実施の形態1と同様にして、2D照合顔画像2G0を局所領域に分割し、この分割した局所領域毎に、2D登録顔画像2G1における対応する局所領域との照合を位相限定相関法(POC)によって行うことによって実施する。 Then, the control unit 20-1 reads the 2D matching face image 2G0 stored in the HD 20-4 (step S221), and reads the read 2D matching face image 2G0 and the 2D registered face image 2G1 read in step S221. Collation is performed (step S223). The collation between the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face image 2G1 is performed by dividing the 2D collation face image 2G0 into local regions in the same manner as in the first embodiment, and for each divided local region, the 2D registered face image The matching with the corresponding local region in 2G1 is performed by performing phase-only correlation (POC).
ここで、「一致」という照合結果が出されれば(ステップS224のYES)、制御部20−1は「認証OK」とする(ステップS225)。この認証結果は液晶表示装置12に表示される。また、外部接続部20−6を介して、解錠指令などとして出力される。
If a collation result “match” is output (YES in step S224), the control unit 20-1 sets “authentication OK” (step S225). This authentication result is displayed on the liquid
これに対し、「不一致」という照合結果が出されれば(ステップS224のNO)、制御部20−1は、N1=N1+1=2とし(ステップS219)、上述と同様にして、2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2G2(2GN1)との照合を行う(ステップS220〜S223)。この2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2GN1との照合は、「一致」という照合結果が得られるまで、N1を1ずつアップしながら繰り返される。 On the other hand, if a collation result of “mismatch” is output (NO in step S224), the control unit 20-1 sets N1 = N1 + 1 = 2 (step S219), and performs the 2D collation face image in the same manner as described above. 2G0 and 2D registered face image 2G2 (2GN1) are collated (steps S220 to S223). This collation between the 2D collation face image 2G0 and the 2D registered face image 2GN1 is repeated while increasing N1 by 1 until a collation result of “match” is obtained.
制御部20−1は、絞り込まれた2D登録顔画像2G1〜2GN1maxの全てについて「不一致」という照合結果が得られると、ステップS219でカウントアップされるN1がN1>N1maxとなるため(ステップS220のNO)、ステップS219〜S224の処理ループを抜けて、ステップS226(図14)へ進む。すなわち、2D照合顔画像2G0と絞り込まれた2D登録顔画像2G1〜2GN1maxとの照合結果が全て不一致であった場合、制御部20−1は、2D照合では判定できなかったと判断し、ステップS226以降の処理として次に説明する3D照合へ進む。 When the collation result “mismatch” is obtained for all of the narrowed-down 2D registered face images 2G1 to 2GN1max, the control unit 20-1 obtains N1> N1max counted up in step S219 (in step S220). NO), exits the processing loop of steps S219 to S224, and proceeds to step S226 (FIG. 14). That is, when all the matching results of the 2D matching face image 2G0 and the narrowed 2D registered face images 2G1 to 2GN1max do not match, the control unit 20-1 determines that it cannot be determined by the 2D matching, and after step S226 The process proceeds to the 3D verification described below.
〔3D照合〕
〔姿勢合わせ〕
制御部20−1は、ステップS226において、HD20−4に格納されている3D照合顔画像3G0を読み出し、この読み出した3D照合顔画像3G0の姿勢合わせを行う。
[3D verification]
[Attitude adjustment]
In step S226, the control unit 20-1 reads the 3D verification face image 3G0 stored in the HD 20-4, and performs posture alignment of the read 3D verification face image 3G0.
この例では、ステップS208で絞り込まれた3D登録顔画像の中から最も近い3D登録顔画像を抽出し、この3D登録顔画像と3D照合顔画像3G0との間のX,Y,Z軸方向の姿勢の差Δθ,Δρ,Δψを求め、この差Δθ,Δρ,Δψが何れも0となるように3D照合顔画像3G0の姿勢を修正する。 In this example, the closest 3D registered face image is extracted from the 3D registered face images narrowed down in step S208, and the X, Y, and Z axis directions between the 3D registered face image and the 3D matching face image 3G0 are extracted. Posture differences Δθ, Δρ, and Δψ are obtained, and the posture of the 3D verification face image 3G0 is corrected so that the differences Δθ, Δρ, and Δψ are all zero.
なお、3D照合顔画像3G0のX,Y,Z軸方向の傾きθ,ρ,ψを基準姿勢との差として求め、この姿勢の差θ,ρ,ψが何れも0となるように3D照合顔画像3G0の姿勢を修正するようにしてもよい。 Note that the inclinations θ, ρ, and ψ in the X, Y, and Z-axis directions of the 3D matching face image 3G0 are obtained as differences from the reference posture, and the three-dimensional matching is performed so that the posture differences θ, ρ, and ψ are all zero. The posture of the face image 3G0 may be corrected.
〔絞り込まれた3D登録顔画像との照合〕
次に、制御部20−1は、ステップS208で絞り込まれた3D登録顔画像の数をN2maxとして取得する(ステップS227)。そして、N2(初期値0)をN2=N2+1とし(ステップS228)、N2≦N2maxであること確認のうえ(ステップS229のYES)、HD20−4からN2番目の絞り込まれた3D登録顔画像を読み込む(ステップS230)。この場合、HD20−4に格納されている絞り込まれた3D登録顔画像を3G1〜3GN2maxとすれば、N2=1番目の3D登録顔画像3G1が読み込まれる。
[Verification with narrowed 3D registered face image]
Next, the control unit 20-1 acquires the number of 3D registered face images narrowed down in step S208 as N2max (step S227). Then, N2 (initial value 0) is set to N2 = N2 + 1 (step S228), and after confirming that N2 ≦ N2max (YES in step S229), the N2th narrowed 3D registered face image is read from the HD 20-4. (Step S230). In this case, if the narrowed-down 3D registered face images stored in the HD 20-4 are 3G1 to GN2max, N2 = 1st 3D registered face image 3G1 is read.
そして、制御部20−1は、HD20−4に格納されている3D照合顔画像3G0を読み出し(ステップS231)、この読み出した3D照合顔画像3G0とステップS230で読み込んだ3D登録顔画像3G1とを照合する(ステップS232)。この3D照合顔画像3G0と3D登録顔画像3G1との照合はICPアルゴリズムを用いて行う。 Then, the control unit 20-1 reads the 3D matching face image 3G0 stored in the HD 20-4 (step S231), and reads the read 3D matching face image 3G0 and the 3D registered face image 3G1 read in step S230. Collation is performed (step S232). The 3D collation face image 3G0 and the 3D registered face image 3G1 are collated using an ICP algorithm.
ここで、「一致」という照合結果が出されれば(ステップS233のYES)、制御部20−1は「認証OK」とする(ステップS234)。この認証結果は液晶表示装置12に表示される。また、外部接続部20−6を介して、解錠指令などとして出力される。
Here, if the collation result “match” is output (YES in step S233), the control unit 20-1 sets “authentication OK” (step S234). This authentication result is displayed on the liquid
これに対し、「不一致」という照合結果が出されれば(ステップS233のNO)、制御部20−1は、N2=N2+1=2とし(ステップS228)、上述と同様にして、3D照合顔画像3G0と3D登録顔画像3G2(3GN2)との照合を行う(ステップS229〜S232)。この3D照合顔画像3G0と3D登録顔画像3GN2との照合は、「一致」という照合結果が得られるまで、N2を1ずつアップしながら繰り返される。 On the other hand, if a collation result of “mismatch” is output (NO in step S233), the control unit 20-1 sets N2 = N2 + 1 = 2 (step S228), and performs the 3D collation face image in the same manner as described above. 3G0 and 3D registered face image 3G2 (3GN2) are collated (steps S229 to S232). The collation between the 3D collation face image 3G0 and the 3D registered face image 3GN2 is repeated while increasing N2 by one until a collation result of “match” is obtained.
制御部20−1は、絞り込まれた3D登録顔画像3G1〜3GN2maxの全てについて「不一致」という照合結果が得られると、ステップS228でカウントアップされるN2がN2>N2maxとなるため(ステップS229のNO)、ステップS228〜S233の処理ループを抜けて、「認証NG」とする(ステップS235)。この認証結果は液晶表示装置12に表示される。そして、制御部20−1は、ステップS201へ戻り、再度画像キャプチャから2D・3Dの照合処理を再開する。
When the collation result “mismatch” is obtained for all of the narrowed down 3D registered face images 3G1 to GN2max, the control unit 20-1 obtains N2> N2max counted up in step S228 (in step S229). NO), the process loop of steps S228 to S233 is exited and “authentication NG” is set (step S235). This authentication result is displayed on the liquid
この実施の形態2では、ステップS215で2D照合に際して使用する2D登録顔画像を絞り込むようにしているので、またステップS208で3D照合に際して使用する3D登録顔画像を絞り込むようにしているので、絞り込まれた登録顔画像との間でのみ2D照合や3D照合が行われるものとなり、照合スピードがアップする。 In the second embodiment, since the 2D registered face image used for 2D collation is narrowed down in step S215, and the 3D registered face image used for 3D collation is narrowed down in step S208, it is narrowed down. 2D matching or 3D matching is performed only with the registered face image, and the matching speed is increased.
また、この実施の形態2では、ステップS213において、2D照合顔画像2G0の顔画像サイズをカメラから顔までの実際の距離に基づいて正規化しているので、登録時と照合時のカメラから顔M1までの位置がずれていても、2D照合顔画像2G0と2D登録顔画像2GN1との顔画像サイズが一致するものとなり、2D照合の照合精度がアップする。 In the second embodiment, since the face image size of the 2D matching face image 2G0 is normalized based on the actual distance from the camera to the face in step S213, the face M1 from the camera at the time of registration and matching is used. The face image sizes of the 2D matching face image 2G0 and the 2D registered face image 2GN1 match even if the positions up to are shifted, and the matching accuracy of 2D matching is improved.
また、この実施の形態2では、ステップS211において3D照合顔画像3G0に対して正面判定を行い、3D照合顔画像3G0が正面を向いている場合にのみ2D照合を行うようにしているので、2D照合で「認証OK」となる確率が高くなり、照合スピードがアップする。また、この2D照合で全て不一致と判断されると、3D照合が行われるので、照合性能の向上が確保される。これにより、実施の形態1と同様、2D照合と3D照合との複合による照合性能の向上と照合スピードの高速化との両立が図られる。 In the second embodiment, the front determination is performed on the 3D matching face image 3G0 in step S211, and the 2D matching is performed only when the 3D matching face image 3G0 faces the front. The probability of “authentication OK” in the verification increases, and the verification speed increases. Also, if it is determined that all of the 2D verifications are mismatched, 3D verification is performed, so that the verification performance is improved. As a result, as in the first embodiment, it is possible to achieve both improvement in collation performance and increase in collation speed by combining 2D collation and 3D collation.
また、この実施の形態2では、3D照合顔画像3G0が正面を向いていない場合には2D照合が行われず、直ちに3D照合が行われる。これにより、「認証NG」となる可能性が高い2D照合で無駄に処理時間が費やされることがなく、「認証OK」となる可能性が高い3D照合が即座に行われて、照合スピードがアップする。 In the second embodiment, when the 3D verification face image 3G0 is not facing the front, 2D verification is not performed and 3D verification is performed immediately. As a result, 2D verification that is likely to be “authentication NG” does not waste processing time, and 3D verification that is likely to be “authentication OK” is immediately performed, thereby increasing the verification speed. To do.
なお、この実施の形態2では、2D照合で全て不一致と判断された場合、3D照合へ進むようにしているが、3D照合へは進まず、即座に「認証NG」とするようにしてもよい。すなわち、3D照合顔画像3G0に対して正面判定を行い、正面を向いていれば2D照合のみを行い、正面を向いていなければ3D照合のみを行うという方式としてもよい。 In the second embodiment, when it is determined that all are inconsistent in 2D collation, the process proceeds to 3D collation. However, the process may not be proceeded to 3D collation and may be immediately set as “authentication NG”. That is, a method may be used in which a front determination is performed on the 3D verification face image 3G0, and only 2D verification is performed if facing the front, and only 3D verification is performed if not facing the front.
図15に実施の形態2の機能ブロック図を示す。同図において、41は3D照合顔画像作成部、42は正面判定部、43は2D照合顔画像作成部、44は正規化部、45は2D登録顔画像絞込部、46は2次元照合部、47は3D登録顔画像絞込部、48は3次元照合部、49は2D登録顔画像記憶部、50は3D登録顔画像記憶部、51は規定情報取得部である。 FIG. 15 shows a functional block diagram of the second embodiment. In the figure, 41 is a 3D matching face image creation unit, 42 is a front determination unit, 43 is a 2D matching face image creation unit, 44 is a normalization unit, 45 is a 2D registered face image narrowing unit, and 46 is a two-dimensional matching unit. 47 is a 3D registered face image narrowing unit, 48 is a three-dimensional matching unit, 49 is a 2D registered face image storage unit, 50 is a 3D registered face image storage unit, and 51 is a regulation information acquisition unit.
この機能ブロック図において、3D照合顔画像作成部41は、照合対象物(人間の顔)M1を撮像したカメラの左画像S1および右画像S2の少なくとも一方から照合対象領域AR1を抽出し、この照合対象領域AR1における照合対象物M1の3次元画像を3D照合顔画像として作成する。
In this functional block diagram, the 3D verification face
3D登録顔画像絞込部47は、この3D照合顔画像作成部41によって作成された3D照合顔画像より得られる照合対象物M1の特徴を示す情報に基づいて、3D登録顔画像記憶部50に記憶されている複数の3D登録顔画像の中から3D照合に際して使用する3D登録顔画像を絞り込む。
The 3D registered face image narrowing-down
正面判定部42は、3D照合顔画像作成部41によって作成された3D照合顔画像が正面を向いているか否かを判定し、3D照合顔画像が正面を向いていれば2D照合顔画像作成部43に3D照合顔画像を送り、3D照合顔画像が正面を向いていなければ3次元照合部48へ3D照合の開始指令を送る。
The
2D照合顔画像作成部43は、正面判定部42より3D照合顔画像が送られてくると、この3D照合顔画像を正面から見た2次元画像を2D照合顔画像として作成する。規定情報取得部51は、3D照合顔画像作成部41で得られる照合対象領域の実際の大きさを規定する情報(この例では、カメラから顔までの実際の距離)を規定情報として取得する。正規化部44は、規定情報取得部51によって取得された規定情報に基づいて、2D照合顔画像作成部43によって作成された2D照合顔画像の画像サイズ(顔画像サイズ)を正規化する。
When the 3D collation face image is sent from the
2D登録顔画像絞込部45は、正規化部44によって正規化された2D照合顔画像より得られる照合対象物M1の特徴を示す情報に基づいて、2D登録顔画像記憶部49に記憶されている複数の2D登録顔画像の中から2D照合に際して使用する2D登録顔画像を絞り込む。
The 2D registered face
2次元照合部46は、正規化部44によって正規化された2D照合顔画像と2D登録顔画像記憶部49に記憶されている2D登録顔画像絞込部45によって絞り込まれた2D登録顔画像とを各個に照合し、2D照合顔画像と一致する2D登録顔画像があれば、すぐに「認証OK」という結果を出す。また、2次元照合部46は、2D照合顔画像と2D登録顔画像との照合結果が全て不一致であった場合、3D照合の開始指令を3次元照合部48へ送る。
The two-
3次元照合部48は、2次元照合部46あるいは正面判定部42からの3D照合の開始指令を受けて、3D照合顔画像作成部41によって作成された3D照合顔画像と3D登録顔画像記憶部50に記憶されている3D登録顔画像絞込部50によって絞り込まれた3D登録顔画像とを各個に照合し、「認証OK」/「認証NG」の結果を出す。
The
図16に実施の形態2において、左カメラの画像S1から2D照合顔画像2G0を作成するようにした場合の機能ブロック図を示す。この場合、正面判定部42は、3D照合顔画像作成部41によって作成された3D照合顔画像が正面を向いているか否かを判定し、3D照合顔画像が正面を向いていれば2D照合顔画像作成部43に2D照合顔画像の作成指令を送る。この作成指令を受けて、2D照合顔画像作成部43は、左カメラの画像S1の照合対象領域AR1における顔M1の2次元画像から2D照合顔画像を作成し、正規化部44へ送る。2D登録顔画像記憶部35には2D照合顔画像作成部32が作成する2D照合顔画像と同様にして作成された登録時の2D登録顔画像が記憶されている。
FIG. 16 shows a functional block diagram when a 2D collation face image 2G0 is created from the left camera image S1 in the second embodiment. In this case, the
本発明の2D・3D複合照合装置は、入退室を管理するシステムに限らず、各種の対象物を認証するシステム(例えば、印刷などの画像チェック、半田基板チェックなど)において利用することが可能である。 The 2D / 3D combined verification apparatus of the present invention is not limited to a system for managing entrance / exit, but can be used in a system for authenticating various objects (for example, image check such as printing, solder board check, etc.). is there.
10,11…CCDカメラ、12…液晶表示装置(LCD)、20…処理部、20−1…制御部、20−2…ROM、20−3…RAM、20−4…ハードディスク(HD)、20−5…フレームメモリ(FM)、20−6…外部接続部(I/F)、20−7…フーリエ変換部(FFT)、10−1,11−1…レンズ、31…3D照合顔画像作成部、32…2D照合顔画像作成部、33…2次元照合部、34…3次元照合部、35…2D登録顔画像記憶部、36…3D登録顔画像記憶部、41…3D照合顔画像作成部、42…正面判定部、43…2D照合顔画像作成部、44…正規化部、45…2D登録顔画像絞込部、46…2次元照合部、47…3D登録顔画像絞込部、48…3次元照合部、49…2D登録顔画像記憶部、50…3D登録顔画像記憶部、51…規定情報取得部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記照合対象領域における前記照合対象物の2次元画像を2D照合画像として作成する2D照合画像作成手段と、
この2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像と予め2D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の2次元画像とを各個に照合する2次元照合手段と、
この2次元照合手段による2D照合画像と2D登録画像との照合結果が全て不一致であった場合、前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像と予め3D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の3次元画像とを各個に照合する3次元照合手段と、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像が正面を向いているか否かを判定し、正面を向いていないと判定した場合、前記3次元照合手段による3D照合画像と3D登録画像との照合を直ちに実行させる正面判定手段と
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 A region to be verified is extracted from at least one of an image captured from the first direction and an image captured from the second direction, and a 3D image of the verification target in the verification target region is extracted. 3D verification image creation means for creating an image;
2D collation image creating means for creating a 2D image of the collation object in the collation target region as a 2D collation image;
2D collation means for collating each 2D collation image created by the 2D collation image creation means and 2D images of a plurality of registration objects stored in advance as 2D registration images;
When the collation result between the 2D collation image and the 2D registration image by the two-dimensional collation unit does not match, the 3D collation image created by the 3D collation image creation unit and a plurality of 3D registration images stored in advance are stored. Three-dimensional matching means for matching a three-dimensional image of a registration object with each other ;
It is determined whether or not the 3D collation image created by the 3D collation image creating unit is facing the front. If it is determined that the 3D collation image is not facing the front, A 2D / 3D combined verification apparatus, comprising: a front determination unit that immediately executes verification.
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示す情報又は前記2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示す情報に基づいて、前記記憶されている複数の登録対象物の3次元画像の中から前記3D登録画像として使用する3次元画像を絞り込む3D登録画像絞込手段
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 In the 2D / 3D combined verification apparatus according to claim 1,
Information indicating the characteristics of the verification target obtained from the 3D verification image created by the 3D verification image creation means or the characteristics of the verification target obtained from the 2D verification image created by the 2D verification image creation means 3D registered image narrowing means for narrowing down a 3D image to be used as the 3D registered image from among the stored 3D images of a plurality of registered objects based on information Compound verification device.
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示す情報又は前記2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像より得られる前記照合対象物の特徴を示す情報に基づいて、前記記憶されている複数の登録対象物の2次元画像の中から前記2D登録画像として使用する2次元画像を絞り込む2D登録画像絞込手段
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 In the 2D / 3D combined verification apparatus according to any one of claims 1 and 2,
Information indicating the characteristics of the verification target obtained from the 3D verification image created by the 3D verification image creation means or the characteristics of the verification target obtained from the 2D verification image created by the 2D verification image creation means 2D / 3D characterized by comprising 2D / 3D image narrowing means for narrowing down a 2D image to be used as the 2D registered image from the stored two-dimensional images of the plurality of registered objects based on the information Compound verification device.
前記3D照合画像作成手段において得られる前記照合対象領域の実際の大きさを規定する情報を規定情報として取得する規定情報取得手段と、
この規定情報取得手段によって取得された規定情報に基づいて前記2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像の画像サイズを正規化する正規化手段とを備え、
前記2次元照合手段は、
前記正規化手段によって正規化された2D照合画像と2D登録画像との照合を行う
ことを特徴とする2D・3D複合照合装置。 The 2D / 3D combined verification apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Regulation information acquisition means for acquiring, as regulation information, information that defines the actual size of the collation target area obtained by the 3D collation image creation means;
Normalizing means for normalizing the image size of the 2D collation image created by the 2D collation image creation means based on the regulation information acquired by the regulation information acquisition means;
The two-dimensional matching means includes
A 2D / 3D combined collation apparatus that collates a 2D collation image normalized by the normalization unit and a 2D registered image .
前記照合対象領域における前記照合対象物の2次元画像を2D照合画像として作成する2D照合画像作成手段と、
この2D照合画像作成手段によって作成された2D照合画像と予め2D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の2次元画像とを各個に照合する2次元照合手段と、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像と予め3D登録画像として記憶されている複数の登録対象物の3次元画像とを各個に照合する3次元照合手段と、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像が正面を向いているか否かを判定し、正面を向いていると判定した場合、前記2次元照合手段による2D照合画像と2D登録画像との照合を実行させ、正面を向いていないと判定した場合、前記3次元照合手段による3D照合画像と3D登録画像との照合を実行させる正面判定手段と
を備えることを特徴とする2D・3D複合照合装置。 A region to be verified is extracted from at least one of an image captured from the first direction and an image captured from the second direction, and a 3D image of the verification target in the verification target region is extracted. 3D verification image creation means for creating an image;
2D collation image creating means for creating a 2D image of the collation object in the collation target region as a 2D collation image;
2D collation means for collating each 2D collation image created by the 2D collation image creation means and 2D images of a plurality of registration objects stored in advance as 2D registration images;
3D collating means for collating the 3D collated image created by the 3D collated image creating means with the 3D images of a plurality of registration objects stored in advance as 3D registered images;
It is determined whether or not the 3D collation image created by the 3D collation image creating unit is facing the front. When it is determined that the 3D collation image is facing the front, the 2D collation image and the 2D registered image by the two-dimensional collation unit are determined. A front determination unit that executes collation, and determines that the 3D collation unit performs collation between the 3D collation image and the 3D registration image when it is determined that it is not facing the front;
2D · 3D composite collating apparatus comprising: a.
前記2D照合画像作成手段は、
前記3D照合画像作成手段によって作成された3D照合画像を正面から見た2次元画像を2D照合画像として作成する
ことを特徴とする2D・3D複合照合装置。 In the 2D / 3D combined verification apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The 2D collation image creating means includes:
A 2D / 3D combined collation apparatus, wherein a 2D image obtained by viewing the 3D collation image created by the 3D collation image creating means from the front is created as a 2D collation image .
前記2D照合画像作成手段は、
前記照合対象物を第1の方向から撮像した画像および第2の方向から撮像した画像の少なくとも一方から抽出された照合対象領域における照合対象物の2次元画像を2D照合画像として作成する
ことを特徴とする2D・3D複合照合装置。 In the 2D / 3D combined verification apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
The 2D collation image creating means includes:
A two-dimensional image of the verification target in a verification target region extracted from at least one of an image captured from the first direction and an image captured from the second direction is created as a 2D verification image. 2D / 3D combined verification device.
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