JP2007122400A - 認証装置、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】顔等の認証対象物を認証する際に、実物と写真や模型を区別し、不正利用できないような認証装置を実現する。
【解決手段】本発明の認証装置は、同一の認証対象者を少なくとも異なる２方向に向かせるための誘導用の信号を発生する認証信号発生機７１ａと、発生した信号により誘導される種々の方向に向いている認証対象者の顔画像情報それぞれから、該認証対象者を特定するための特徴量を抽出する静的顔特徴抽出エンジン７４と、抽出された複数の特徴量と、予め登録された人物を特定するための複数の特徴量とを比較した結果に基づいて、上記認証対象者が登録されている人物であるか否かを判定する認証部７１ｄとを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、個人を認証するための認証装置に関するものである。

近年、暗証番号やパスワードなどに比べ、原理的に極めて「なりすまし」しにくい認証方式であるバイオメトリックス認証への関心が高まっている。中でも、指紋、声紋、虹彩など他のバイオメトリクス認証技術と比較して、ユーザの顔をカメラで撮影するだけでよく、体の接触や特別な動作を必要とせず認証が行われるため、効率的で心理的負担が少ないという理由から、顔認識技術を用いて個人を認証する顔認証が注目されている。

顔認証は、人の顔の画像データから特徴を抽出し、あらかじめ保存されたデータと照合することで個人を特定する認証方式である。具体的には、撮影した顔の画像から、傾きや位置を検出して補正し、特徴点(眼の中心、唇の端など)の位置や点同士の距離などを計測する。こうした特徴データを照合して個人を特定する。

ところで、一般的な顔認証では、認証対象者の顔の正面の映像（平面画像）から目鼻口などの位置や形などで特徴量を抽出し、抽出した特徴量と予め登録した特徴量とを比較することで行っているので、写真を使用することで他人になりすますことが可能である。

そこで、認証対象者を立体的に撮影し、二次元的な写真による他人へのなりすましを防止する技術が提案されている。なお、認証対象者を三次元的にとらえるには、複数台のカメラを用いて複数の角度から認証対象者を撮影する必要があるので、コストがかかるという問題が生じる。

そこで、コストアップを抑えるために、例えば、特許文献１に記載には、１台のカメラで複数視点パターンを用いた相互部分空間方で認証対象者を立体的（三次元的）に捉える方法が開示されている。
特開２００４−１１８６２７（２００４年４月１５日公開）

しかしながら、認証対象者を立体的に捉えた場合であっても、立体模型に写真をプリントすることで、他人になりすますことができ、不正な認証が行われるという問題が生じる。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、顔等の認証対象物を認証する際に、実物と写真や模型を区別し、不正利用できないような認証装置を提供することにある。

本発明に係る認証装置は、上記課題を解決するために、同一の認証対象者を少なくとも異なる２方向に向かせるための誘導用の信号を発生する信号発生手段と、発生した信号により誘導される種々の方向に向いている認証対象者の画像情報それぞれから、該認証対象者を特定するための特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、抽出された複数の特徴量と、予め登録された人物を特定するための複数の特徴量とを比較した結果に基づいて、上記認証対象者が登録されている人物であるか否かを判定する認証判定手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、認証時に、同一の認証対象者に対して少なくとも異なる２方向に誘導して得られた画像情報それぞれから抽出した特徴量と、予め登録された人物の特徴量と比較して、人物の認証を行うようになっている。つまり、認証時に使用する特徴量は、同一の認証対象者から得られる少なくとも異なる２方向に向いた状態で得られた画像情報から抽出されているので、実物と写真や模型を区別することが可能となる。

これにより、他人によるなりすましを防止することが可能となり、認証の必要な装置に対する不正利用を防止することができる。

認証判定手段による認証対象者が登録されている人物であるか否かを判定するための具体的な方法は、例えば、上記特徴量抽出手段によって抽出された複数の特徴量と、予め登録された人物を特定するための複数の特徴量との一致数を求め、一致数が既定数以上であるか否かを判定する一致数判定手段と、一致数判定手段の判定結果に基づいて、上記認証対象者が登録されている人物であるか否かを判定することが考えられる。この場合、一致数が既定回数を超えているときに、認証対象者が登録されている人物であると認証する。

上記画像情報は、認証対象者の顔を示す顔画像情報であってもよい。

この場合、顔画像情報により認証が行われるので、登録されている人物の特定を容易にできるという効果を奏する。

また、認証対象者を撮影する撮影手段を備え、上記撮影手段は、誘導により認証対象者の向く方向が変更される度に、該認証対象者を同一方向から撮影するようにしてもよい。

この場合、撮影した画像は、認証対象者が誘導され向きを変える毎に異なるようになるので、実物と写真や模型を区別することが可能となる。

さらに、上記信号発生手段により発生された信号に基づいて、予め設定されたシンボルを表示する表示手段を備え、上記撮影手段による撮影方向と、上記表示手段の上記シンボルを表示する表示面とが同じ向きに設定されていてもよい。

この場合、認証対象者は、表示手段の表示画面に表示されるシンボルを見る行為だけで、該認証対象者の認証用のデータが抽出されることになる。これにより、認証対象者は、意識することなく認証を行うことになる。

また、認証対象者を異なる方向に向くように誘導するための信号は、発生時間間隔がランダムであってもよい。

これにより、精度の高い認証を行うことができる。

本発明に係る認証装置は、以上のように、同一の認証対象者を少なくとも異なる２方向に向かせるための誘導用の信号を発生する信号発生手段と、発生した信号により誘導される種々の方向に向いている認証対象者の画像情報それぞれから、該認証対象者を特定するための特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、抽出された複数の特徴量と、予め登録された人物を特定するための複数の特徴量とを比較した結果に基づいて、上記認証対象者が登録されている人物であるか否かを判定する認証判定手段とを備えていることで、認証時に、同一の認証対象者に対して少なくとも異なる２方向に誘導して得られた画像情報それぞれから抽出した特徴量と、予め登録された人物の特徴量と比較して、人物の認証を行うようになっている。つまり、認証時に使用する特徴量は、同一の認証対象者から得られる少なくとも異なる２方向に向いた状態で得られた画像情報から抽出されているので、実物と写真や模型を区別することが可能となる。

これにより、他人によるなりすましを防止することが可能となり、認証の必要な装置に対する不正利用を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図９に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、本実施形態に係る制御システムは、制御用表示装置を使用する際に、使用者の顔で認証可能な認証装置を含んだ制御システムである。以下では、顔認証の構成について説明する前に、制御システム全体の概略構成および動作について説明する。

すなわち、本実施形態に係る制御システム１は、図２に示すように、ターゲットシステム２のデバイス２ａを制御するためのシステムであって、例えば、ベルトコンベアー式の自動組付機などのデバイス２ａの制御に好適に用いられている。

上記制御システム１には、上記デバイス２ａを制御する制御装置としてのＰＬＣ１１と、多くの場合、制御対象近傍に配されると共に、制御システム１のＨＭＩとして、デバイス２ａの状態を表示し、オペレータによるデバイス２ａへの操作を受け付けるプログラマブル表示器（制御用表示装置）１３とを備えている。

本実施形態に係る制御システム１では、各プログラマブル表示器１３は、イーサネット（登録商標）などのＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）１５によって互いに接続されている。さらに、上記ＬＡＮ１５には、多くの場合、プログラマブル表示器１３よりも離れた場所から、制御システム１全体を管理する制御用ホストコンピュータ１７が接続され、さらに、プログラマブル表示器１３の使用者の認証用に使用される撮影用カメラ１６が接続されている。

また、上記各プログラマブル表示器１３は、シリアルケーブルなどの通信路を介して、それぞれに対応するＰＬＣ１１と接続されている。なお、図２では、説明の便宜上、ＬＡＮ１５にプログラマブル表示器１３が２台接続されると共に、各プログラマブル表示器１３に１台ずつのＰＬＣ１１、各ＰＬＣ１１に１台ずつのデバイス２ａがそれぞれ接続され、且つ１台の撮影用カメラ１６が接続されている場合を例示しているが、当然ながら、それぞれの接続台数は任意に設定できる。

また、デバイスは、デバイスアドレスにより特定可能で、しかも、状態を取得したり、制御（変更）できたりするものであれば、例えば、デバイス２ａ自体であってもよいし、例えば、ＰＬＣ１１やプログラマブル表示器１３の記憶装置など、制御システム１に設けられた記憶装置の一領域を示していてもよい。

ここで、上記制御システム１では、制御システム１に必須の構成であり、しかも、ＨＭＩとして動作するため、演算能力に余力のあるプログラマブル表示器１３が通信の大半を処理するように構成されている。さらに、各プログラマブル表示器１３は、自らに接続されているＰＬＣ１１の機種に固有の専用プロトコルと、ＬＡＮ１５での共通プロトコルとを変換して、他のプログラマブル表示器１３や制御用ホストコンピュータ１７と、ＰＬＣ１１との通信を中継する。なお、共通プロトコルと専用プロトコルとの間のプロトコル変換には、同じ指示に同じコードが割り当てられるように予め定められた共通のコマンドと上記共通のコマンドに対応するＰＬＣ１１固有のコマンドとの間の変換や、データやアドレスの表現方法の変換、デバイスアドレスと、当該デバイスアドレスに対応し、しかも、デバイスアドレスとは異なる値に設定可能な変数や変数の名称（変数名）との変換なども含まれる。

これにより、プログラマブル表示器１３および制御用ホストコンピュータ１７は、他のプログラマブル表示器１３に接続されているＰＬＣ１１の機種に拘らず、ＬＡＮ１５を介して共通のプロトコルで通信できる。この結果、互いに異なる機種のＰＬＣ１１の混在する制御システム１が比較的容易に実現されている。

上記プログラマブル表示器１３は、後述する画面データに基づいて、デバイスの状態を画面表示する際の動作や、画面への操作に応じてデバイスの状態を制御する際の動作を特定するものであって、ＰＬＣ１１と通信するＰＬＣ・ＩＦ部３１と、上記ＬＡＮ１５に接続するためのＬＡＮ・ＩＦ部３２と、例えば、液晶表示装置などからなるディスプレイ３３と、ディスプレイ３３の画面上に配されたタッチパネルなどからなる入力装置３４と、上記各部材３１〜３４を制御するＨＭＩ処理部（制御手段、格納手段）３５と、当該ＨＭＩ処理部３５によって参照され、上記画面データおよび上記変数が格納される記憶部（記憶手段）３６と、プログラマブル表示器１３の使用者の認証を行うための認証処理部３７と、該認証処理部３７における認証処理に使用する認証用データ（顔特徴データ）が複数登録された顔特徴ＤＢ（データベース）３８とを備えている。

なお、上記各部材３１〜３８、並びに、後述の各部材９１〜９３は、ＣＰＵなどの演算手段が、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶手段に格納されたプログラムを実行し、タッチパネルや液晶表示装置などの入出力手段、あるいは、インターフェース回路などの通信回路を制御することによって実現される機能ブロックである。なお、これらの部材のうち、各記憶部３６・３８・９２・９１ａは、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置自体であってもよい。

したがって、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなど）を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本実施形態に係るプログラマブル表示器１３、制御用ホストコンピュータ１７、あるいは、後述する作画エディタ装置１９を実現できる。なお、例えば、ＬＡＮ１５、あるいは、他の通信路を介してプログラムをダウンロードするためのプログラムが、上記コンピュータに予めインストールされていれば、これらの通信路を介して、上記コンピュータへ上記プログラムを配付することもできる。

上記画面データは、上記プログラマブル表示器１３の上記各動作を規定するデータであれば、例えば、画面上の領域およびデバイスを特定するための属性を有し、当該領域への表示や入力に対応するオブジェクトを生成するためのデータなどから構成されていてもよいが、本実施形態に係る画面データは、画面上の領域と、当該領域への表示や入力に対応するデバイスとの対応関係を示すタグを組み合わせて構成されている。本実施形態では、ＨＭＩ処理部３５が複数の単位画面（ベース画面）を切り換え表示可能であり、上記タグは、当該タグが有効となる単位画面を示すファイル番号と、単位画面上で実行すべき動作内容を特定する事象名と、各事象毎に参照される参照情報とを含んでいる。

例えば、上記タグが所定の画面領域（表示座標範囲）へ所定のデバイスの状態に応じた部品図形を表示する表示タグの場合、上記参照情報には、表示座標範囲と、デバイスを特定可能な変数と、例えば、部品図形がスイッチの場合、ＯＮを示す図形のファイルおよびＯＦＦを示す図形のファイルなど、表示時に参照するファイル番号とが含まれる。さらに、タグが入力タグの場合、参照情報として、有効入力座標範囲と、入力結果が書き込まれるデバイスの変数とが含まれる。

また、記憶部３６には、各変数について、変数の名称（変数名）と、変数に対応するデバイス２ａまたは内部メモリを特定するための情報（例えば、アドレスなど）と、変数の内容との組み合わせが記憶されている。なお、本実施形態では、変数に対応するデバイス２ａの機種に拘わらず、変数の内容を格納する際の表現方法（例えば、ワード長や符号の有無、あるいは、ＢＣＤ／２進表記など）が予め定められた表現方法に統一されており、変数が実在のデバイス２ａに対応する場合、記憶部３６には、実際の機種での表現方法も格納されている。この場合、ＨＭＩ処理部３５は、ＰＬＣ・ＩＦ部３１を介してデバイス２ａの状態を取得あるいは制御する際、表現方法を形式変換して、格納時の表現方法を統一する。

一方、上記ＨＭＩ処理部３５は、所定の時間間隔で、記憶部３６に格納された画面データから、ベース画面のファイル番号が、現在表示中のベース画面である表示タグを抽出する。さらに、ＨＭＩ処理部３５は、記憶部３６に格納された変数を参照して、タグに対応する変数の内容を読み出し、内容に応じた部品図形をディスプレイ３３に表示する。ここで、ＰＬＣ・ＩＦ部３１に接続されたＰＬＣ１１により制御されるデバイス２ａに、上記変数が対応している場合、ＨＭＩ処理部３５は、ＰＬＣ・ＩＦ部３１によるＰＬＣ１１との通信によって、デバイス２ａの状態を取得し、上記変数の内容を当該状態に応じて更新している。これにより、ディスプレイ３３には、デバイス２ａの状態を示す操作画面が表示される。

なお、変数が他のプログラマブル表示器１３に接続されたＰＬＣ１１によって制御されるデバイス２ａの場合、ＨＭＩ処理部３５は、ＬＡＮ・ＩＦ部３２、ＬＡＮ１５および他のプログラマブル表示器１３を介して当該ＰＬＣ１１と通信するなどして、デバイスの状態を取得し、それに応じて変数の内容を更新する。

また、入力装置３４への押し操作など、オペレータの入力操作を受け付けると、ＨＭＩ処理部３５は、上記画面データから、現在表示中のベース画面に対応し、当該入力操作にマッチする入力タグを検索すると共に、入力結果に応じて、タグに対応する変数の内容を更新する。さらに、ＨＭＩ処理部３５は、デバイス２ａの状態を取得する場合と略同様に、ＰＬＣ１１やプログラマブル表示器１３と通信するなどして、上記変数の内容に応じて、デバイス２ａの状態を制御させる。ここで、入力操作の後も、ＨＭＩ処理部３５は、デバイス２ａの状態を画面表示するので、操作結果が画面表示に反映される。

なお、ＨＭＩ処理部３５は、例えば、他のプログラマブル表示器１３や制御用ホストコンピュータ１７など、ＬＡＮ１５に接続された機器から自らに接続されたＰＬＣ１１のデバイス２ａへの制御指示を受け取った場合や、これとは逆に、上記機器へ報告すべきデバイス２ａの状態を自らのＰＬＣ１１から受け取った場合には、上述したプロトコル変換によって、ＬＡＮ１５での通信とＰＬＣ１１相手の通信との間を中継できる。

ここで、上記画面データをプログラマブル表示器１３に格納する際には、例えば、上記制御用ホストコンピュータ１７など、プログラマブル表示器１３と常時通信可能な装置が作画エディタ装置の機能を兼ね備え、例えば、ＬＡＮ１５などを介して、画面データをプログラマブル表示器１３にダウンロードしてもよいが、本実施形態に係る制御システム１では、図２に示すように、作画エディタ装置１９が別途設けられている。また、画面データをプログラマブル表示器１３に格納する場合は、例えば、プログラマブル表示器１３に作画エディタ装置１９を一時的に接続して画面データを転送したり、作画エディタ装置１９の生成した画面データを記録媒体（例えば、コンパクトフラッシュ（登録商標）など）に格納し、当該記録媒体の内容をプログラマブル表示器１３に読み取らせたりして、画面データをプログラマブル表示器１３に格納できる。

より詳細には、作画エディタ装置１９は、図３に示すように、ユーザの操作に応じて、予め格納された画面データを修正したり、新規作成したりして、表示画面を設計し、新たな画面データを生成する作画処理部９１と、上記作画処理部９１の生成した画面データを格納する記憶部９２とを備えている。また、図２に示す作画エディタ装置１９は、一例として、プログラマブル表示器１３と通信して画面データを伝送する構成であり、記憶部９２に格納された画面データをプログラマブル表示器１３へ通信する通信処理部９３が設けられている。なお、記録媒体経由で画面データを格納する場合は、通信処理部９３に代えて／加えて記録媒体に記憶部９２に格納された画面データを書き込む記録装置を設ければよい。

上記作画処理部９１は、画面データに対応する情報が一時的に格納される作業用の記憶部９１ａと、ユーザの指示を受け付けて、当該記憶部９１ａの内容を書き換える編集処理部９１ｂと、編集処理部９１ｂによって編集される記憶部９１ａの内容を図示しないディスプレイに表示させる表示処理部９１ｃと、上記記憶部９２に格納された画面データを当該記憶部９１ａに展開したり、編集後の記憶部９１ａの内容に応じた画面データを記憶部９２へ書き込んだりしたりするデータ入出力処理部９１ｄとを備えている。

ここで、上記画面データは、上述したように、画面上の領域と、当該領域への表示や入力に対応するデバイスを特定可能なアドレスとの対応関係を示すタグを組み合わせて構成されており、作画処理部９１の編集処理部９１ｂは、例えば、配置可能なタグの種類を示すパレットを表示し、パレット中のタグの種類を選択して画面上に所望の種類のタグを配置するようにユーザへ促す。また、編集処理部９１ｂは、ユーザによるタグの配置操作を受け付けると、当該操作に応じて、編集中の画面データが上記配置されたタグのデータを含むように、記憶部９１ａの内容を変更し、表示処理部９１ｃは、記憶部９１ａの内容に基づいて、当該タグを指定された座標に表示する。また、編集処理部９１ｂは、ユーザのドラッグ＆ドロップなどの操作に応じて記憶部９１ａの内容を変更して、当該タグの表示座標範囲の値を調整し、表示処理部９１ｃは、変更後の位置にタグを表示する。また、編集処理部９１ｂは、タグに関連するデバイスを特定するための情報としてアドレスや変数を入力するようにユーザへ促すと共に、入力されたアドレスや変数が当該タグに関連するように、記憶部９１ａの内容（より詳細には、タグのデバイスの変数の値）を変更し、表示処理部９１ｃは、ユーザの指示に応じて、各タグに関連つけられているアドレスや変数を表示する。さらに、編集処理部９１ｂは、変数に対するデバイスアドレスの入力操作を受け付け、入力されたアドレスを示すように、記憶部９１ａの内容（より詳細には、当該変数に関連付けて記憶されるデバイスアドレスの値）を変更し、表示処理部９１ｃは、ユーザの指示に応じて、各変数に関連付けられているアドレスを表示できる。

また、本実施形態に係る編集処理部９１ｂは、上述したように、タグの表示座標範囲の値として、タグを配置可能な領域の範囲を示す値を設定する操作を受け付けると共に、当該操作に応じて、記憶部９１ａの内容（より詳細には、タグの表示座標範囲の値）を変更できる。

なお、本実施形態に係るプログラマブル表示器１３は、複数の画面（操作画面）を切り換えて表示可能であり、上記編集処理部９１ｂは、操作画面の追加操作や、それぞれの操作画面に対する編集操作を受け付けると共に、例えば、タグのファイル番号の値を当該タグが配置された単位画面を示すように変更するなどして、各操作画面に関連付けて当該操作画面に配置された各タグのデータを、記憶部９１ａに格納できる。

一方、編集終了指示を受け付けると、データ入出力処理部９１ｄは、記憶部９１ａの内容に応じた画面データを生成して、記憶部９２に書き込む。これにより、編集されたタグを含む画面データを生成できる。

これらの結果、設計者は、作画エディタ装置１９を操作して、画面上の所望の位置にタグを配置すると共に、各タグと変数とを対応付け、変数とデバイスのアドレスとを対応付けるだけで、画面データを作成できる。したがって、プログラマブル表示器１３の表示プログラムを修正する場合に比べて容易に、各プログラマブル表示器１３の表示や操作を決定（変更）でき、制御システム１のユーザ（作画エディタ装置１９を操作する設計者）は、ターゲットシステム２の実情や、プログラマブル表示器１３のオペレータの習熟度、あるいは、ユーザの好みや判断基準に合わせることができる。この結果、プログラマブル表示器１３のオペレータは、当該画面データに基づいて表示された画面（操作画面）を確認することによって、デバイス２ａの状態を的確に把握して、デバイス２ａの状態変更の要否を判断できると共に、当該操作画面を操作することによって、デバイス２ａの状態変更指示を的確に入力することができる。

ところで、上記プログラマブル表示器１３を使用する際に、セキュリティを確保するために、使用者（認証対象者）を認証する必要がある。本実施の形態では、使用者の顔の特徴量を予めデータベース化して持っておき、認証の際に、使用者の顔の特徴量を抽出し、抽出した特徴量をデータベースの中の特徴量と比較して認証を行う顔認証システムについて説明する。

この顔認証システムは、静的顔認証エンジン、カメラ、信号発生装置、動的顔認証処理部、動的顔登録処理部からなっている。具体的には、図４に示すように、信号発生装置としてのプログラマブル表示器１３と、認証対象者である使用者Ｘを撮影するための撮影用カメラ１６とを備えた構成となっている。

すなわち、図４に示す顔認証システムの例では、認証時に、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３の画面に中央、上下、左右等にランプやボタン等の絵（シンボル）を信号としてランダムに表示させ、使用者Ｘがディスプレイ３３の画面に表示された絵を見る度に向きが変わる顔を撮影用カメラ１６で撮影する。この撮影データ（顔画像情報）を用いて顔認証を行うようになっている。

この撮影データを用いた顔認証処理は、プログラマブル表示器１３内に設けられた認証処理部３７で行われる。

上記認証処理部３７は、図１に示すように、使用者の顔認証を行うための動的顔認証処理部７１と、使用者の顔登録を行うための動的顔登録処理部７２とを備え、さらに、顔検出エンジン７３、静的顔特徴抽出エンジン７４、静的顔認証エンジン７５を備えている。

上記顔検出エンジン７３は、撮影画像から顔の部分を検出処理する処理部である。

上記静的顔特徴抽出エンジン７４は、顔検出エンジン７３にて検出された顔画像から特徴量を抽出する処理部（特徴量抽出手段）である。

上記静的顔認証エンジン７５は、静的顔特徴抽出エンジン７４にて抽出された特徴量から顔の認証処理を行う処理部である。

なお、上記顔検出エンジン７３、静的顔特徴抽出エンジン７４、静的顔認証エンジン７５は、既存の技術によって実現する。

本願発明の特徴部分である動的顔認証処理部７１、動的顔登録処理部７２は、上述の各エンジンによる処理結果を用いて実現している。ここで、動的な処理とは、処理対象となる情報が複数種類ある場合の処理を示し、一方、静的な処理とは、処理対象となる情報が一種類の場合の処理を示すものとする。以下、本願発明では、このような意味で動的な処理、静的な処理を使用する。

上記動的顔認証処理部７１は、認証時に、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３に上述した絵をランダムに表示させるための認証用信号を発生する認証用信号発生部７１ａと、認証用信号発生部７１ａによって発生された認証用信号毎に、上記顔検出エンジン７３、静的顔特徴抽出エンジン７４、静的顔認証エンジン７５によって顔の特徴量が登録済の顔の特徴量に一致する回数が既定回数を越えたか否かを判定する一致回数判定部７１ｂと、上記認証用信号発生部７１ｃによる認証用信号の発生回数が既定回数を越えたか否かを判定する信号発生回数判定部７１ｃと、上記一致回数判定部７１ｂと信号発生回数判定部７１ｃからの判定結果から認証結果を導き出す認証部（認証判定手段）７１ｄとを備えた構成となっている。

上記認証部７１ｄによる認証結果は、ＨＭＩ処理部３５を介して、ディスプレイ３３に送られると共に、制御用ホストコンピュータ１７にも送られる。

一方、上記動的顔登録処理部７２は、認証用データの登録時に、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３に上述した絵を予め定めた規則にて絵を順次表示させるたえの登録用信号を発生する登録用信号発生部７２ａと、登録用信号発生部７２ａによって発生された登録用信号毎に、上記顔検出エンジン７３、静的顔特徴抽出エンジン７４によって顔の特徴量を関連付ける特徴データ関連付け部７２ｂと、特徴データ関連付け部７２ｂによって登録用信号と関連付けられた特徴データを顔特徴ＤＢ３８に登録させるための特徴データ登録部７２ｃとを備えた構成となっている。

上記顔特徴ＤＢ３８では、抽出した特徴量と、抽出時の登録用信号とが対応付けて一つのレコードとし、複数のレコードによって個人を特定するための認証用データとして登録される。顔特徴ＤＢ３８に登録されている認証用データとして、例えば図５に示すように、登録用の信号条件（ｋ）と、該信号条件（ｋ）により得られた特徴データ（ｋ）とを対応付けて一つのレコードとし、ｎ個のレコードを持って一個人の特徴データ（認証用データ）として登録されている。ここで、ｋ＝１、２、３、…、ｎとする。

上記顔特徴ＤＢ３８からは、認証時に、認証に使用した信号条件（ｋ）と同じ信号条件（ｋ）を含むレコードの特徴データ（ｋ）が読み出され、特徴データ同士の一致度を判定する。

プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３に表示される登録用の絵あるいは認証用の絵の表示例について、図６および図７を参照しながら以下に説明する。

登録時には、登録用の絵として「☆」Ａを、先ず、図６（ａ）に示すように、ディスプレイ３３の表示画面中央に表示し、そして、図６（ｂ）〜図６（ｅ）に示すように、ディスプレイ３３の表示画面の左上から、左下、右下、右上に表示する。

ここで、ディスプレイ３３の表示画面上の「☆」Ａの表示位置を、上述した信号条件とする。このとき、図５に示す顔特徴ＤＢ３８では、ｎ＝５となり、信号条件（１）が図６（ａ）に示す「☆」Ａの表示位置を示し、信号条件（１）が図６（ａ）に示す「☆」Ａの表示位置を示し、信号条件（２）が図６（ｂ）に示す「☆」Ａの表示位置を示し、信号条件（３）が図６（ｃ）に示す「☆」Ａの表示位置を示し、信号条件（４）が図６（ｄ）に示す「☆」Ａの表示位置を示し、信号条件（５）が図６（ｅ）に示す「☆」Ａの表示位置を示すことになる。

このように、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３の表示画面上で、「☆」Ａの表示位置を変更させることで、使用者Ｘの顔と撮影用カメラ１６の位置関係が変更されることになる。つまり、「☆」Ａの表示位置（信号条件）によって、使用者Ｘの顔を撮影する角度を異ならせることができるので、同一人物の顔の特徴量を多面的に抽出することが可能となる。

具体的には、信号条件（ｋ）と、該信号条件（ｋ）に基づいた表示位置に表示されている「☆」Ａを見ている使用者Ｘの顔を撮影用カメラ１６で撮影して得られた画像情報から抽出された特徴量を特徴データ（ｋ）として関連付けて、顔特徴ＤＢ３８に登録している。

認証時には、認証用の絵として「☆」Ｂを、先ず、図７（ａ）に示すように、ディスプレイ３３の表示画面の右下に表示し、そして、図７（ｂ）〜図７（ｅ）に示すように、ディスプレイ３３の表画面の中央、左下、右上、左上に表示する。

このように、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３の表示画面上で、「☆」Ｂの表示位置を変更させることで、使用者Ｘの顔と撮影用カメラ１６の位置関係が変更されることになる。つまり、「☆」Ｂの表示位置（信号条件）によって、使用者Ｘの顔を撮影する角度を異ならせることができるので、同一人物の顔の特徴量を多面的に抽出することが可能となる。

従って、認証時においては、ある信号条件と、その信号条件に基づいた表示位置に表示されている「☆」Ｂを見ている使用者Ｘの顔を撮影用カメラ１６で撮影して得られた画像情報から抽出された特徴量を特徴データとして関連付けておき、この特徴データと、顔特徴ＤＢ３８に登録されている同じ信号条件に関連付けられた特徴データとが一致するか否かを判断している。

上記構成の認証装置において、個人の登録は、予め決められた信号を一つ二つ発生させて行く、その一つの信号に対して静的（平面や立体等）な特徴を上記エンジン（顔検出エンジン７３等）で抽出する。この抽出されたデータを抽出時の信号条件と関連付けて個人の一部分の特徴とする。この作業を既定の信号分繰り返して１個人の認証用データとして顔特徴ＤＢ３８に登録する。

具体的な、個人の登録処理の流れについて図１、図２および図８を参照に説明する。

まず、登録用信号発生部７２ａにより、登録用信号を発生する（ステップＳ１１）。この登録用信号の発生により、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３では、該登録用信号により規定された表示位置に絵、例えば「☆」を表示させ、登録対象者である個人の顔を撮影用カメラ１６で撮影する。

次に、顔検出エンジン７３により、撮影された個人の顔画像から顔の部分を検出する（ステップＳ１２）。

続いて、静的顔特徴抽出エンジン７４により、検出された顔画像の特徴量（特徴データ）を抽出する（ステップＳ１３）。

次いで、特徴データ関連付け部７２ｂにより、特徴量を抽出した際の信号条件と、該特徴量とを関連付けて１レコードとして、顔特徴ＤＢ３８に登録する（ステップＳ１４）。

そして、ステップＳ１５において、特徴データ登録部７２ｃにより、ステップＳ１４までの処理が既定回数完了したか否かを判定し、否の場合にステップＳ１１に移行し、レコードの登録処理を続行する。

一方、ステップＳ１５において、特徴データ登録部７２ｃにより、ステップＳ１４までの処理が既定回数完了したか否かを判定し、完了した場合には、関連付け特徴データの集合を個人の認証用データとして登録する（ステップＳ１６）。

次に、上記構成の認証装置において、個人の認証は、既定の信号条件をランダム関数などをもとに無作為に発生させる。認証対象者は、この信号によって登録時と同じ反応をするように促す。そして、信号毎に得られた特徴量を顔特徴ＤＢ３８に登録されている特徴量と一致しているか否かを判定する。この一連の操作を所定回数繰り返し、既定回数以上一致していれば、認証成功とする。

具体的な個人の認証処理の流れについて、図１、図２および図９を参照しながら以下に説明する。

まず、認証用信号発生部７１ａにより、認証用信号を発生する（ステップＳ２１）。この認証用信号の発生により、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３では、該認証用信号により規定された表示位置に絵、例えば「☆」を表示させ、認証対象者である個人の顔を撮影用カメラ１６で撮影する。

次に、顔検出エンジン７３により、撮影された個人の顔画像から顔の部分を検出する（ステップＳ２２）。

続いて、静的顔特徴抽出エンジン７４により、検出された顔画像の特徴量（特徴データ）を抽出する（ステップＳ２３）。

次いで、静的顔認証エンジン７５により、抽出された特徴データと、顔特徴ＤＢ３８に予め登録された特徴データとで静的顔認証を行い（ステップＳ２４）、抽出された特徴データに関連付けられた信号条件に一致する、顔特徴ＤＢ３８に登録されているレコード内の信号条件に対応付けられた特徴データと、抽出された特徴データとが一致しているか否かを判定する（ステップＳ２５）。

ここで、特徴が一致していると判定されれば、一致回数判定部７１ｂにより、既定回数一致したか否かを判定する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６において、既定回数一致していないと判定されれば、ステップＳ２１に移行し、Ｓ２２〜Ｓ２５までの処理を続行する。

一方、ステップＳ２６において、既定回数一致していると判定されれば、認証部７１ｄにより、個人の認証が完了、すなわち本人であると断定する（ステップＳ２７）。

また、ステップＳ２５において、特徴が一致していないと判定されれば、信号発生回数判定部７１ｃにより、既定回数の信号発生が行われたか否かを判定する（ステップＳ２８）。

ステップＳ２８において、既定回数の信号発生が行われていれば、認証部７１ｄにより、不一致、すなわち本人でないと断定する（ステップＳ２９）。

なお、上記の特徴量の一致は、静的顔認証エンジンで行うが、一致度を調整し、通常の静的顔認証より厳しい値にしておくことでより認証精度の向上を図ることが可能となる。また、精度の調整範囲として登録信号条件数や一致回数を増減させることや、信号の発生タイミングの速遅によっても変えることができ、これにより、写真や模型による不正を防ぐことが可能となる。

以上のように、上記構成の認証装置では、同一認証対象者自身の向きを変えるように誘導しているので、撮影用カメラを移動させる必要も、あるいは複数の撮影用カメラを使用する必要もなく、１台の撮影用カメラで認証対象者を多面的に撮影することができる。

これにより、認証装置を含んだ顔認証システムを安価に実現できる。

また、上記構成の認証装置では、動画で認証するのではなく、毎回変わる画像で認識するようになっているので、動画であっても、静止画であってもどちらも認証に使用することが可能となる。

なお、本実施の形態のように、認証に、静止画を採用することで、プログラムに組み込む場合、該プログラムがコンパクトになるというメリットを有する。

さらに、上記構成の認証装置では、認証対象者の向きを誘導する誘導方法について、プログラマブル表示器１３のディスプレイ３３に表示されるシンボルの表示位置を変更することで行っているが、これに限定されるものではない。例えば、音を発生させて、認証対象者の向きを変えてもよい。この場合、音を発生する位置をランダムに変えることで、認証対象者の向きを変えるようにすればよい。

なお、認証対象者が自然な状態で認証できるものとしては、実際に認証装置が組み込まれているプログラマブル表示器１３のディスプレイ３３を見ながら行うことである。

いずれにしても、認証時には、絵の表示位置、あるいは音の発生位置をランダムに変更することで、認証対象者は絵や音に反応しなければならないので、静止状態での認証とは異なり不正を行い難い。

また、上記では、画面データがタグから構成されている場合を例にして説明したが、これに限るものではない。デバイスの状態を取得して表示する動作、および、受け付けた操作に応じてデバイスの状態を制御する動作の少なくとも一方を規定するものであれば、画面データは、例えば、これらの動作を行うオブジェクトを、ＨＭＩとしてのグラフィック操作パネルに生成するためのデータであってもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

最後に、認証装置の各ブロック、特に認証処理部３７は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、認証装置は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである認証装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記認証装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、認証装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は、プログラマブル表示器等の制御用表示装置を使用する際の認証を不正無く行うことができる認証装置に好適に使用できる。

本発明の実施形態を示すものであり、認証処理部の要部構成を示すブロック図である。 図１に示す認証処理部を備えた制御システムの要部構成を示すブロック図である。 図２に示す制御システムに含まれる作画エディタ装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の顔認証システムの概略を示す図である。 顔特徴ＤＢの個人の認証用データの登録例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は、顔認証における認証用データの登録時のディスプレイの表示例を示す図である。 （ａ）〜（ｅ）は、顔認証における認証時のディスプレイの表示例を示す図である。 動的顔登録処理の流れを示すフローチャートである。 動的顔認証処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御システム
２ ターゲットシステム
２ａ デバイス
１１ ＰＬＣ
１３ プログラマブル表示器
１５ ＬＡＮ
１６ 撮影用カメラ（撮影手段）
１７ 制御用ホストコンピュータ
１９ 作画エディタ装置
３１ ＰＬＣ・ＩＦ部
３２ ＬＡＮ・ＩＦ部
３３ ディスプレイ（表示手段）
３４ 入力装置
３５ ＨＭＩ処理部
３６ 記憶部
３７ 認証処理部
３８ 顔特徴ＤＢ
７１ 動的顔認証処理部
７１ａ 認証用信号発生部（信号発生手段）
７１ｂ 一致回数判定部
７１ｃ 信号発生回数判定部
７１ｄ 認証部
７２ 動的顔登録処理部
７２ａ 登録用信号発生部（信号発生手段）
７２ｂ 特徴データ関連付け部
７２ｃ 特徴データ登録部
７３ 顔検出エンジン
７４ 静的顔特徴抽出エンジン（特徴量抽出手段）
７５ 静的顔認証エンジン
９１ 作画処理部
９１ａ 記憶部
９１ｂ 編集処理部
９１ｃ 表示処理部
９１ｄ データ入出力処理部
９２ 記憶部
９３ 通信処理部

Claims (8)

1. 同一の認証対象者を少なくとも異なる２方向に向かせるための誘導用の信号を発生する信号発生手段と、
   発生した信号により誘導される種々の方向に向いている認証対象者の画像情報それぞれから、該認証対象者を特定するための特徴量を抽出する特徴量抽出手段と、
   抽出された複数の特徴量と、予め登録された人物を特定するための複数の特徴量とを比較した結果に基づいて、上記認証対象者が登録されている人物であるか否かを判定する認証判定手段とを備えていることを特徴とする認証装置。
2. 上記画像情報は、認証対象者の顔を示す顔画像情報であることを特徴とする請求項１に記載の認証装置。
3. 認証対象者を同一方向から撮影する撮影手段を備え、
   上記撮影手段は、
   誘導により認証対象者の向く方向が変更される度に、該認証対象者を撮影することを特徴とする請求項１または２に記載の認証装置。
4. 誘導により認証対象者の向く方向および／または向く順番が認証毎にランダムになるように、上記信号発生手段を制御する信号発生制御手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の認証装置。
5. 上記信号発生手段により発生された信号に基づいて、予め設定されたシンボルを表示する表示手段を備え、
   上記撮影手段による撮影方向と、上記表示手段の表示面におけるシンボルの表示方向とが同じ向きに設定されていることを特徴とする請求項３に記載の認証装置。
6. 上記信号発生手段は、
   信号発生の時間間隔がランダムであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の認証装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の各手段として、コンピュータを動作させることを特徴とするプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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