生物体核对装置、系统、方法及登录数据的更新方法

专利名称：生物体核对装置、系统、方法及登录数据的更新方法
技术领域：
本发明涉及一种对作为个人特有的面部图像的生物体图像进行核对确认的生物体核对装置，具体的是，关于具备自动更新核对个人所使用的个人登录数据的最佳数据更新机能的生物体核对装置、生物体核对系统、生物体核对方法及登录数据的更新方法。
在这种场合，由于随着年龄增长的变化或因被核对对象的姿势、表情、照明环境等的改变使数据发生变化，因此必须对应这些变化对被核对对象的登录数据进行更新，通过不断地更新登录数据来维持、提高核对性能。
因此，目前的方法是根据管理登录数据的核对管理者的判断，来选择需要更新登录数据的更新对象，从其历史数据中选择出被认为是恰当的用于更新设定的数据，并且从现存的登录数据中选择出被认为是适当的可更新废弃的数据，通过进行数据的取舍来实施数据的更新。
但是，像这样地由核对管理者进行更新操作，由于其判断基准不明确，所以即费时又费力。
例如，由于关于判断(1)更新对象的人物(2)适合用于进行更新的数据(3)应从现存数据中删除的数据的判断基准的非定量化，所以核对管理者不能容易地进行判断。
而且，为了维持核对性能的稳定，要求管理者必须非常有经验，如果管理者的经验不足，则将会发生因不注意，在进行更新时使用了不恰当的数据，或对不需要更新的数据进行了更新，从而使核对系统的性能下降的问题。
因此，本发明的目的是通过在进行数据的更新时，自动地选取出最佳的更新信息，提高更新处理的自动化，以提供一种不增加管理者的负担，且具有高核对性能及安全性的生物体核对装置、生物体核对系统、生物体核对方法及登录数据的更新方法。
即，一般是把用于更新登录数据的候补数据预先存储在最佳登录数据库中，按照更新指令进行登录数据与最佳候补数据的比较，此时从优先顺序高的数据依次地作为新登录数据进行登录，由此实现登录数据的自动化更新。从而可使管理登录数据更新的核对管理者免去可靠系数低的费时费力的更新操作。
结果是，在进行登录数据的更新时，由于是自动地收集准备对该登录数据的更新所使用的各个人的数据，所以不必由核对管理者进行选择便可在短时间内正确恰当地更新数据。而且，在需要通过登录数据来区别有无眼镜的场合下，在对该数据进行更新时可作为属性信息进行附加处理。这样，由于可使核对管理者容易地判断出应被更新登录数据的对象，所以可进行合理的更新管理，避免不必要的更新操作，构成具有高核对性能及高安全性的核对系统。
这里所说的生物体信息是指核对对象的面部信息，此外，也可以使用指纹信息、声纹信息等的能够进行个人识别的个人特有信息。
图2是面部图像核对系统的控制电路的方框图。
图3是说明中心装置的控制动作的说明图。
图4是表示选取更新对象的选取机能的选取说明图。
图5是表示选取更新对象的选取处理动作的流程图。
图6是表示一例选取更新对象的选取画面。
图7是表示最佳候补数据的初始登录状态的选取说明图。
图8是表示最佳候补数据的选取登录状态的选取说明图。
图9是表示对不恰当图像的目视确认及属性信息的附加机能的说明图。


图10是表示选取删除数据的选取机能的说明图。
图11是最佳候补数据文件的更新处理图。符号说明11-面部图像核对装置，13-照相机，21-中心装置，31-图像获取部，32-核对部，36-最佳候补选取部，37-最佳运算部。
图1表示面部图像核对装置，被配置在对人的面部进行拍摄、核对的面部图像核对系统中的图像获取部侧，在图1中，这个面部图像核对装置11例如是作为一种用于进行进出房间的门禁管理，对被核对者进行认证的装置，具有获取核对数据的机能和获取认证数据的机能，通常被设置在与人的面部同等高度的门面上，在上部具有用于照明面部的照明装置12，在中间部设有照相机13、人检测传感器14、核对结果显示LED15、核对开始按键16、注视标记17，在下部配置有密码键(数字键盘)18。
照明装置12是由多个排列设置的照明用LED构成，照亮面部高度前方的部位。以此照亮靠近照相机13的人的面部凹凸状态，从而提高照相机13的面部图像获取性能。
所述照相机13是CCD照相机等，用其拍摄面部图像，只要人靠近这个照相机13的前面，则反射型红外线传感器等的人检测传感器14便可检测到人已接近的状态，然后当核对开始按键16被按下后，则判断为有核对对象的核对请求，随即开始照相机13的拍摄，根据获取的图像开始进行核对。这时，将核对对象的一致或不一致的核对结果输出并显示在核对结果显示LED15上。这个核对结果显示LED15分别用点亮不同颜色的兰色和红色的2个LED之一来表示判断结果，可一目了然地判断出核对结果。
在应用上述的核对时不限于使用核对开始按键16，也可以使用密码键18或两者并用地进行认证。
由此获取的核对数据通过连接电缆或以无线通信的形式被传送到认证监视侧的后述的中心装置21，在这里判断核对数据的恰当与否。
而且，也可以不采用21作为中心装置，而构成以设置在面部图像核对装置11附近的、作为面部图像核对装置11的控制单元。
而且，也可以对中心装置21连接多个面部图像核对装置11。
图2表示面部图像核对系统的控制电路方框图，由控制被设置在面部图像核对装置11中的各个机器的中心装置21进行控制管理。
这个中心装置21的CPU22按照被存储的程序的处理顺序对各个电路装置进行控制，其控制数据被存储在存储器23中。
图像获取部24获取用照相机13拍摄的图像，把其保存在存储器23中。而且，被获取的图像通过显示控制部25被显示在监视用的显示器26上。
第1输入输出控制部27用于控制面部图像核对装置11中的照明装置12、人检测传感器14、核对结果显示LED15、核对开始按键16的各个输入输出数据，第2输入输出控制部28用于控制认证监视用的键盘29的输入。
RS232C通信部30具有将从密码键18输入的数据传送至CPU22的通信连接机能。
登录文件DB被设置为进行面部图像登录时的数据库文件，其中保存有各个登录者的面部图像特征数据。
而且，CPU22通过根据预先登录的登录信息核对用照相机13拍摄的核对对象的面部图像信息，根据核对后的判断结果来进行进出房间的允许或拒绝的管理。
下面，就针对每个核对对象所设定的登录数据的更新处理进行说明。
图3表示中心装置21的数据处理动作，首先，通过图像获取部31获取图像。此时的被面部图像获取部31获取的面部图像(获取数据)在核对部32中与预先记录在登录数据文件38中的面部认证用的登录数据(登录者ID+(面部图像+特征量)×n)进行核对，用历史数据管理部33管理其认证结果及图像的历史数据，最终将其中1份的历史数据(获取日时间+面部图像+特征量+核对结果ID)保存在历史数据文件34中。
这时，对于每次的通过一次选取数据的核对，都从最佳候补选取部35获取的历史数据中选取数据更新用的最佳候补数据，并保存在最佳候补数据文件36中。
然后，在到达更新时期或有更新请求时，最佳化运算部37从最佳候补数据文件36求出最佳候补数据(登录者ID+(面部图像+特征量×m)，而且从登录数据文件38中读出被保存的登录数据，把其中优先顺序高的数据作为新登录数据，把该被求出的新登录数据作为被最佳化后的新作成的登录数据，保存在登录数据文件38中。
这样地把在进行核对时获取的作为更新数据的最佳数据积蓄在最佳候补数据文件36中，在进行更新时根据最佳候补数据和已登录数据作成新的登录数据，再重新登录到登录数据文件38中。
下面，参照图4的选取说明图来说明选取更新对象的选取机能。
识别核对对象的识别装置通常必须使用证明卡和ID编号。因此，是在相信实际识别性能的基础上，根据形成最高核对值TOP1的识别(高核对值)信息，来确定该本人，计算核对数据的错误发生率。而且，作为核对错误的条件，即使是获取了高核对值，能够确定该本人，但由于作为该错误判断基准的confidence值(核对可靠系数)低，所以几乎全被拒绝。
因此，通过设定考虑到低于实际识别判断基准的第1阀值L1区域的第2阀值L2，计算错误发生率。在核对可靠系数比该第2阀值L2还低的情况下，由于可靠系数低，所以判断为是未登录者，不作为错误发生率的计算对象。
高于第1阀值L1的上部区域A1为核对可靠系数高的识别成功的区域。
位于第1阀值L1与第2阀值L2之间的中间区域A2是判断为核对对象面向侧面或弯腰等的微妙变化的区域，虽然可大致识别出该本人，但由于此时的核对可靠系数是在难于进行确定的中间区域的核对可靠系数，所以是在计算错误发生率时被判断为NG的区域。
位于第2阀值L2以下的下部区域A3是表示明显地判断为他人、是核对要素非常低的场合、在计算错误发生率时判断为是未登录者、在识别时判断为NG的区域。
对于上述的计算错误发生率时的阀值需要考虑到FAR(FalseAcceptance Rate他人受理率)和FRR(False Rejection Rate本人拒否率的关系来决定。
FAR是错误地受理了他人的错误发生率，FRR是错误地拒绝了已登录的个人的错误发生率。因此，由于具有如提高了一方则降低了另一方的正相反的关系，所以需要根据各安全系统的要求进行调整。
下面，参照图5的流程图对更新对象的选取处理动作进行说明。
当有人来到面部图像核对装置11的前面按下核对开始按键16时，CPU22通过照相机13获取刚刚被按下核对开始按键16之后的核对对象的面部图像，CPU22根据这个获取的面部图像数据检索出面部的位置，截取出具有近似面部图像的部分，提取出作为该核对特征的眼、鼻、口等的面部特征量，进行核对对象的识别处理(步骤n1)。
选取并确定此时的核对近似率最高的核对对象(例如是A氏)(步骤n2)。
此时，判断核对可靠系数，如果是位于第1阀值L1以上的上部区域A1，则判断为识别成功，即判断为其本人(步骤n3)。
而，当判断为核对可靠系数位于第2阀值L2以下的场合(步骤n4)，由于形成明显的不一致，所以判断为未登录者(步骤n5)。
而且，如果是位于第1阀值L1与第2阀值L2之间的中间区域A2，由于是因为在拍摄时的微小变化而导致被判断为核对错误的区域，所以核对可靠系数被视为中间区域的核对错误进行处理，并对该错误发生次数进行计数。而且，在进行登录数据的更新时除了图像数据以外，在更新数据中还使用包含错误发生次数、日期、有无眼镜等的数据。
如图6所示，对于这样地被选取出的更新对象，将错误率高的人作为登录图像的最佳更换候补者进行列表。
例如，在图6中，表示有标有更新标记61的2名。所以在进行登录数据更新时核对管理者只要按照参考错误率而求出的更新标记61的顺序依次更新候补者便可。
下面，参照图7的选取说明图对最佳候补数据的选取机能进行说明。
面部图像核对装置11根据在日常的存取时所获取的历史数据作成最佳候补数据文件36。这个最佳候补数据文件36保持有预先规定好的规定页数，该文件的作成，使核对管理者在需要进行登录数据更新的更新请求时可随时进行更新。
使用对如图4所示的上部区域A1和中间区域A2的更新有效的数据作为向最佳候补数据文件36中追加的数据。使用中间区域A2数据的理由是这个中间区域A2的数据主要包含表示与通常的存取状态不同的具有变化要素状态(姿势、表情)的数据。
通过在登录数据中使用这样的数据，可增加登录数据的多样性，可提高性能。
例如，在最佳候补数据文件36的规定页数为8页时，在使用初期呈空管理页的状态(图7的左侧)，由此可进行直到达到规定页数顺序的追加，在图7的右侧表示设定了登录2页的情况。
而如图8所示，在登录数据文件38中达到饱和时，进行确定从高至低的优先顺序的最佳化处理，根据这个最佳化处理进行登录数据文件38的更新。在图8中，表示替换2页的情况。
下面，参照图9的说明图对不恰当图像的目视确认及属性信息的附加机能进行说明。
在上述的被自动选择的登录数据文件38中，有可能混有人物以外的图像等不恰当的图像，或他人的图像。
所以，必须通过目视确认这些数据，并须在更新之前删除。而且，还能够在此时附加关于有无眼镜的信息等的在核对时不能识别的信息等。
例如，在图9(A)中的上下平行排列的4列8幅图像中的右上角有一幅没有拍摄到面部的不恰当的图像91的场合，或在该图的左下角的倒数第2列位置的拍摄了他人图像的不恰当的图像92的场合，如图9(B)所示的那样，将这些删除，变成6幅登录图像，供进行下面的更新处理。
下面，参照图10的说明图来说明删除数据选出机能。
在进行这个删除数据的选取时，首先根据现存登录图像的获取日期及核对使用频率来确定需删除的数据。这里所谓使用频率是指在核对时作为核对对象用的登录图像被使用的频率，是通过累加每次的存取而计算出的数据。作为删除的对象是按照使用频率低的顺序，而在使用频率相同的情况下是按照获取日期早的顺序进行删除。
而且，也可以使用上述的属性信息限定删除的条件。例如，如图10(A)所示，具有8张规定张数的现存登录图像101表示提取出获取日期、使用频率和有无眼镜的登录数据。在这个图像中，核对管理者可通过目视确认，进行图像的删除，图10(B)表示删除掉一部分的图像结果(删除图像)102。
然后，图10(C)表示使用有无眼镜的信息对有无眼镜的数据进行均等更新后的更新图像103。
由于眼镜的有无，在图像处理上有很大的区别，所以为了对使用眼镜的核对对象不管是佩带着眼镜与否都能进行恰当的处理，理想的是对配带眼镜的核对对象同时预备配带眼镜的图像和未配带眼镜的图像的登录数据。
在这种情况下，对于使用眼镜的核对对象，同时预先登录同一配带眼镜者的摘下眼镜的状态，可提高对配带眼镜者的核对性能。由此可实现针对眼镜的最新登录数据的管理。
图11表示最佳候补数据文件36的更新处理图，如图11(A)所示，这个最佳候补数据文件36的更新处理图，例如对合计10张的获取数据进行所有组合的核对，作成核对可靠系数的矩阵。
然后，从中计算出每个核对数据的核对可靠系数的平均值。这个平均值数据的值越高则表示在最佳候补数据文件36中的类似图像就越多。即，平均值高的数据意味着出现频率最高，而平均值低的数据意味着出现频率低。
所以，通过把这个从出现频率高的到出现频率低的所有数据全部登录为登录图像，可提高识别性能。但实际上不可能登录所有获取的数据，因受系统的制约(存储器、磁盘容量等)只能登录若干个。
因此，根据按核对可靠系数的平均值顺序检索的列表(参照图11(B))，通过不仅选取出核对可靠系数高的数据，还从包括核对可靠系数从高至低的数据中均等地选取出数据，可简易地确保出现数据的多样性。
另外，虽然从表面上看只选取核对可靠系数高的数据可提高核对精度，但实际上不见得正确。
这是因为由于同是核对可靠系数高的数据相互之间非常相似，所以从确保多样性的角度上看是不理想的。
因此，通过选取核对可靠系数低的数据，可确保最佳候补数据文件36及登录数据文件38的多样性。
如上所述，把更新登录数据的候补数据预先积蓄在最佳登录数据库中，按照更新指令把登录数据与最佳候补数据进行比较，作为新登录数据从优先顺序高的数据进行依次地登录，可促进登录数据的自动化更新，可避免核对管理者进行可靠性低的费时费力的更新操作。
这个发明的构成与上述实施例的构成相对应，其中这个发明的生物体核对装置与实施例的面部图像核对装置11相对应，以下同样地，生物体信息与面部图像相对应，生物体信息获取装置与照相机13及面部图像获取部31相对应，登录数据记忆装置与登录文件DB及登录数据文件38相对应，核对机构与核对部32相对应，最佳候补数据选取机构及登录数据更新对象选取机构与最佳候补选出部35相对应，最佳候补数据记忆装置及登录候补数据记忆装置与最佳候补数据文件36相对应，更新记忆装置、错误发生率计算机构及登录数据更新对象输出机构与CPU22、最佳运算部37及登录数据文件38相对应，这个发明可根据权利要求所述的技术构思进行应用，不限于上述实施例的构成。
例如，在上述的实施例中是分别构成获取面部图像数据和认证数据的一侧和对这些进行认证的中心装置21的一侧，但不限于此，也可以构成一体的独自具备核对及认证机能的数据获取侧。另外，这里是以面部图像为例对生物体信息进行了说明，也可以通过指纹信息或声纹信息对核对对象进行识别。
依照这个发明，由于构成可自动地收集准备用于进行登录数据更新的各个数据，所以不需要由核对管理者进行选择，可在短时间内正确地进行数据的更新。因此，不需要由核对管理者选择在更新时需要删除的图像，可自动地选择最佳的数据，可避免对不恰当数据的更新和对不需要更新的数据进行不必要的更新。这样的结果可构成具有高核对性能及高安全性的核对系统。
权利要求
1.一种生物体核对装置，是一种包括获取生物体信息的生物体信息获取装置、存储登录数据的登录数据存储装置、将所述获取的生物体信息与所述登录数据进行核对的核对机构的生物体核对装置，其特征在于具有从所述获取的生物体信息中选出数据更新用的最佳候补数据的最佳候补数据选出机构、存储由所述最佳候补数据选出机构选出的最佳候补数据的最佳候补数据存储装置、从被存储在所述最佳候补数据存储装置中的最佳候补数据和被存储在登录数据存储装置中的登录数据中，把优先顺序高的数据作为新的登录数据进行保存的更新存储装置。
2.一种生物体核对装置，是一种包括获取生物体信息的生物体信息获取装置、存储登录数据的登录数据存储装置、将所述获取的生物体信息与所述登录数据进行核对的核对机构的生物体核对装置，其特征在于具有对应所述核对机构的核对不良次数输出需要更新的登录数据的登录数据更新对象输出机构。
3.一种生物体核对装置，是一种包括获取生物体信息的生物体信息获取装置、存储登录数据的登录数据存储装置、将所述获取的生物体信息与所述登录数据进行核对的核对机构的生物体核对装置，其特征在于具有存储不能用于进行核对的登录候补数据的登录候补数据存储装置、和用所述登录候补数据来更新被存储在所述登录候补数据存储装置中的登录数据的更新存储装置。
4.根据权利要求1、2或3所述的生物体核对装置，其特征在于具有计算出核对数据的错误发生率的错误发生率计算机构，根据所述错误发生率计算机构算出的错误发生率选出需要更新的登录数据的登录数据更新对象选出机构。
5.根据权利要求4所述的生物体核对装置，其特征在于所述错误发生率计算机构具有用于进行核对的第1阀值和被设定为低于该第1阀值的第2阀值，对于错误发生率的计算，不参照低于第2阀值的错误。
6.根据权利要求1、2或3所述的生物体核对装置，其特征在于所述登录数据具有属性信息，用所述更新存储装置使用所述属性信息进行更新。
7.根据权利要求6所述的生物体核对装置，其特征在于所述属性信息是日期数据或是被用于进行核对的次数，或者是包括其双方的信息。
8.根据权利要求6或7所述的生物体核对装置，其特征在于所述属性信息包含有无眼镜的信息。
9.根据权利要求1、2或3所述的生物体核对装置，其特征在于所述登录数据具有规定数量的图像数据，所述更新存储装置更新规定数量的图像数据中的规定数量。
10.根据权利要求1、2或3所述的生物体核对装置，其特征在于所述最佳候补数据选出机构在每次进行核对时进行数据的选取。
11.根据权利要求1、2或3所述的生物体核对装置，其特征在于所述最佳候补数据选取机构选取出核对可靠系数低的图像数据。
12.根据权利要求1、2或3所述的生物体核对装置，其特征在于所述最佳候补数据选取机构还选取出核对不良的图像数据。
13.一种生物体核对系统，其特征在于在中心装置内具有存储由所述最佳候补数据选出机构选出的最佳候补数据的最佳候补数据存储装置、从被存储在所述最佳候补数据存储装置中的最佳候补数据和被存储在登录数据存储装置中的登录数据中，把优先顺序高的数据作为新登录数据进行存储的更新存储装置。
14.一种生物体核对方法，是一种获取作为生物体信息的图像，把该获取的图像与预先存储在存储装置中的登录数据进行比较的生物体核对方法，其特征在于从所述已获取的作为生物体信息的历史数据中选出数据更新用的最佳候补数据，在该被选出的最佳候补数据和所述登录数据中，把优先顺序高的数据更新为登录数据。
15.一种生物体核对装置及系统的登录数据的更新方法，其特征在于具有从历史数据中选出登录候补数据的步骤、存储被选出的登录候补数据的步骤、和使用登录候补数据更新核对用的登录数据的步骤。
全文摘要
本发明的特征是,具有从获取的生物体信息的历史数据中选出数据更新用的最佳候补数据的最佳候补数据选出机构35、存储由所述最佳候补数据选出机构35选出的最佳候补数据的最佳候补数据存储装置36、从被存储在所述最佳候补数据存储装置36中的最佳候补数据和被存储在登录数据存储装置中的登录数据中,把优先顺序高的数据作为登录数据进行存储的更新存储装置37。本发明的目的是,通过在进行登录数据更新时构成自动地选取更新内容,促进更新处理的自动化,来实现一种可避免被核对管理者使用不恰当的数据进行更新和进行不必要的更新,解除核对管理者的负担,具备高核对性能及安全性的生物体核对装置、生物体核对系统及生物体核对方法。
文档编号G06K9/00GK1374617SQ02106739
公开日2002年10月16日 申请日期2002年3月5日 优先权日2001年3月5日
发明者黑田卓也, 高桥美帆子, 樱木美春, 岩尾博之 申请人:欧姆龙株式会社