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JP2006277730A - 個人識別装置 - Google Patents

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JP2006277730A JP2006052176A JP2006052176A JP2006277730A JP 2006277730 A JP2006277730 A JP 2006277730A JP 2006052176 A JP2006052176 A JP 2006052176A JP 2006052176 A JP2006052176 A JP 2006052176A JP 2006277730 A JP2006277730 A JP 2006277730A
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Koji Kobayashi
孝次 小林
Atsushi Katsumata
敦 勝亦
Kosaku Toda
耕作 遠田
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Abstract

【課題】被識別者が被撮像部位である顔面または顔の一部を撮像手段の合焦範囲内に容易にかつ確実に誘導することができる個人識別装置を提供する。
【解決手段】眼の虹彩が撮像手段の合焦範囲内に位置するか否かを被識別者に認識させる認識手段25を設ける。認識手段25は、点光源27と、この点光源27と被識別者との間に位置し、被識別者の両眼が撮像手段の合焦範囲内に位置(Y位置)するときにのみ被識別者から点光源27を目視不能にし、それ以外の位置X,Zでは目視可能にする2つの遮光部28,28とで構成されている。R1 は点光源27の照明領域、R2 は点光源27の非照明領域、Wは適正虹彩領域である。
【選択図】 図6

Description

本発明は、被識別者の顔面または顔の一部を利用して被識別者を識別する個人識別装置に関するものである。
近年、個人の識別を行うに当たって被識別者の指紋以外に、顔面や網膜あるいは虹彩(アイリス)の画像パターンを利用して識別する個人識別装置が各種開発されている(例えば、特許文献1〜4参照)。特に、人間の眼の虹彩は瞳孔の開き具合を調整する筋肉部分であり、その模様は指紋と同様に個々人固有のパターンをもっているために、偽造が事実上不可能であり、指紋よりも認識精度が高く、しかも非接触で識別することができるなどの利点を有していることから、最近では虹彩による個人識別装置が実用化されている。
このような虹彩を利用した個人識別装置においては、虹彩を撮像してその画像データを入力する撮像手段(例えば、カメラ、ビデオカメラ)と、撮像手段からの出力を処理する照合判定手段とを備えている。照合判定手段は、登録時に撮像手段によって撮影した登録パターン(基準パターン)と照合時に撮像手段によって撮影した照合パターン(入力パターン)とを所定の照合アルゴリズムに基づいて照合し、その結果を出力する。
個人識別装置の照合精度を高めるためには、撮像手段によって登録パターンと照合パターンとを同じ条件で撮影することが重要である。そのためには、被識別者が撮像手段に対して登録時と照合時と同じ位置にいることが理想である。
このため、前記特許文献1に記載された個人識別装置では、ズーム機構に連動して被識別者とビデオカメラとの間の距離を算出し、その距離に対応した強度の光を被識別者の眼に照射し、ビデオカメラで虹彩を撮像するようにしている。
前記特許文献2に記載された虹彩画像入力装置は、被識別者の虹彩を最適位置に誘導するための手段として、三次元画像を表示する立体視ディスプレイと、三次元オブジェクト生成手段とを設け、この三次元オブジェクト生成手段によって背景オブジェクトおよび最適位置オブジェクトを生成表示するとともに、被識別者の眼位置に基づいて眼位置オブジェクトを生成し、前記立体視ディスプレイに表示するようにしている。
虹彩の最適位置への誘導は、被識別者が自身の眼球を動かして立体視ディスプレイの表示画面に表示された眼位置オブジェクトが最適位置オブジェクトの中心と一致するように移動させることにより行われる。眼位置オブジェクトが最適位置オブジェクトと一致しているか否かは判断手段によってチェックされる。判断手段は眼位置オブジェクトと最適位置オブジェクトが一致しているときに抽出指示信号を送出し、この抽出指示信号に基づいて虹彩パターン抽出手段が両眼の虹彩パターンの抽出を行うようにしている。
特開平10−137220号公報 特開2001−215109号公報 特公平5−84166号公報 特開平7−115572号公報
しかしながら、上記した特許文献1に開示された個人識別装置は、被識別者とビデオカメラとの距離を算出する距離算出部やズーム機構等を必要とするため装置自体が高価になるという問題があった。
特許文献2に開示された虹彩画像入力装置においても、三次元画像を表示する立体視ディスプレイや三次元オブジェクト生成手段を必要とするため、同じく装置自体が高価で大型化するという問題があった。
本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは簡単な構造で安価な認識手段を用いることにより、被識別者が被撮像部位である顔面あるいは顔の一部を撮像手段の合焦範囲内に容易にかつ確実に誘導することができるようにした個人識別装置を提供することにある。
上記目的を達成するために第1の発明は、被識別者の顔面または顔の一部を撮像手段によって撮像し、その画像情報と予め登録された人物の顔面または顔の一部の画像情報とを照合判定手段によって照合することにより、前記被識別者が前記人物であるか否かを識別する個人識別装置において、前記顔面または顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置することを被識別者に視認させる認識手段を備え、前記認識手段は、点光源と、この点光源と被識別者との間に配置され、前記顔面または顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときにのみ被識別者から前記点光源を目視不能または目視可能とし、それ以外の位置では反対に目視可能または目視不能とする遮光部材とで構成されているものである。
第2の発明は、前記遮光部材が、顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときにのみ被識別者から前記点光源を目視不能とし、それ以外の位置では反対に目視可能とする2つの遮光部を有するものである。
第3の発明は、前記遮光部材が、顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときにのみ被識別者から前記点光源を目視可能とし、それ以外の位置では反対に目視不能とする2つの透光部を有するものである。
第4の発明は、本体ケースと、この本体ケースの上部に前後方向に角度調整可能に設けられた可動ケースとを備え、この可動ケース内に前記撮像手段、前記点光源および前記遮光部材が組み込まれているものである。
第5の発明は、被識別者の両眼を写すミラーを備えているものである。
第6の発明は、被識別者の顔の少なくとも一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときに、前記被識別者によって操作される取込みボタンをさらに備え、前記取込みボタンが操作されたときに、前記撮像手段によって前記被識別者の顔の一部が撮像されるものである。
第1の発明においては、遮光部材が被識別者の位置によって点光源が見えたり見えなくする。
2つの遮光部を有する遮光部材を備えた第2の発明においては、被識別者が点光源を正視した状態で顔を前後に移動させて点光源が遮光部の後に隠れて見えなくなったとき、撮像手段に対して顔面または顔の一部が合焦範囲内に位置したことを被識別者に認識させることができる。
一方、被識別者の顔面または顔の一部が合焦範囲より遠方にあるときは、2つの遮光部の間に点光源が見え、点光源に近づき過ぎると遮光部の外側に点光源が見えるので、合焦範囲から外れていることを被識別者に認識させることができる。
2つの透光部を有する遮光部材を備えた第3の発明においては、被識別者が点光源を正視した状態で顔を前後に移動させて点光源が透光部を通して見えるようになったとき、撮像手段に対して顔面または顔の一部が合焦範囲内に位置したことを被識別者に認識させることができる。
一方、被識別者の顔面または顔の一部が合焦範囲より遠方にあるときは、点光源が2つの透光部間の遮光部分に隠れて見ることができず、点光源に近づき過ぎると2つの透光部より外側の遮光部分に点光源が隠れて見ることができなくなるので、合焦範囲から外れていることを被識別者に認識させることができる。
第4の発明においては、可動ケースを前後方向に回動させることにより被識別者の顔に対して撮像手段を正対させることができる。
第5の発明においては、ミラーにより被識別者の両眼が最適位置に写っているか否かを認識させる。被識別者はミラーに両眼が適正に写るように顔を上下左右方向に動かし、適正に写ると上下左右方向の位置調整が適切に行われたことを認識する。ミラーとしては、全反射ミラー、ハーフミラーのいずれであってもよい。
第6の発明においては、取込みボタンを操作すると、撮像手段が被識別者の顔の一部を撮像する。
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態を示す個人識別装置の分解斜視図、図2は同装置の正面図、図3は同装置の側面図、図4は透明板の背面図、図5は被識別者の撮像時の状態を説明する図、図6は遮光部による点光源の見え方の違いを説明する図、図7は合焦範囲と適正虹彩領域との関係を示す図、図8は個人識別装置の要部のブロック図である。本実施の形態においては、照合対象として、被識別者の眼の虹彩を撮像してその虹彩パターンと予め登録されている登録者の虹彩パターンとを照合して識別する個人識別装置に適用した例を示す。
図1〜図4において、全体を符号1で示す個人識別装置は、本装置を壁面に取付けて使用されることを前提として製作されており、高さ方向に配設された2つのケース、すなわち本体ケース2と、この本体ケース2の上に設けられた可動ケース3と、この可動ケース3の前面を覆い一部分を遮光することにより遮光部材として用いられる透明板4等を備えている。
前記本体ケース2は、縦長の薄箱型に形成されて内部には回路基板5と、虹彩照合時のモード状態を音声ガイドするスピーカ6、後述するCPU等が収納されている。前記回路基板5には、登録時に撮った登録パターンと照合時に撮像手段によって撮像された被識別者の虹彩パターンとを所定の照合アルゴリズムに基づいて照合し、その結果を出力する公知の照合判定手段(照合判定回路)が形成されている。
本体ケース2の上面板8は、前端側が後端側より低くなるように半径Rで凹状に湾曲しており、この上面板8の上方に前記可動ケース3を前後方向に回動可能に軸支する左右一対の支持部7,7の上端部が突出し、前記可動ケース3内に差し込まれている。前記支持部7は、図3に示すように脚部7Aと、この脚部7Aの上端に一体に設けた円板部7Bとで構成されている。
さらに、前記本体ケース2の一側面には、取込みボタン10が設けられている。この取込みボタン10は、被識別者の顔が適正虹彩領域W内に位置すると被識別者によって操作されるもので、被識別者が顔を動かすことなく操作できる範囲および位置に設けられている。被操作者が取込みボタン10を操作すると、前記撮像手段12は被識別者の顔の一部を撮像する。
前記可動ケース3は、側面視形状がD字型をなす左右方向に長いケースを構成している。このため、可動ケース3の前面は略垂直で、背面は前記本体ケース2の上面板8の曲率半径と略等しい半径で凸状に湾曲している。可動ケース3の内部には、被識別者の虹彩を撮像する2つの撮像手段12,12およびその照明用光源13と、虹彩照合時のモード状態を色表示するモード表示用光源14および回路基板15等が組み込まれている。
前記可動ケース3の左右両側板の内面には、図3に示すように前記支持部7の脚部7Aが挿入される扇形の溝16と、前記円板部7Bが摺動可能に嵌め込まれる円形の凹陥部17が形成されており、この凹陥部17と円板部7Bとの間の摩擦力によって可動ケース3を任意の角度位置に係止し得るようにしている。可動ケース3の回動角度は、前面板3Aが垂直な状態から後方側に例えば30°、前方側に10°程度に設定されている。
前記撮像手段12としては、CMOS型イメージセンサやCCDを受像素子として用いたデジタルカメラが用いられ、前記回路基板15上に搭載されている。また、この撮像手段12は、被識別者の眼の虹彩の撮像を可能にするために可動ケース3の前面板3Aに形成した左右一対のカメラ用収納孔19内にそれぞれ収納されており、その前面側にはフィルター20が配設されている。図7において、撮像手段12の合焦範囲は、3〜4cm程度である。
前記撮像手段12の照明用光源13としては、例えば近赤外LEDが用いられる。照明用光源13の数は任意であるが、本実施の形態においては1つの撮像手段12に対して4個ずつとし、各カメラ用収納孔19の周りに形成した4個の照明光源用孔21にそれぞれ収納した例を示している。
前記モード表示用光源14としては、発光色を7色に切り替えることが可能なLEDが用いられ、前記回路基板15に実装されている。また、このモード表示用光源14は、可動ケース3の前面板3Aに形成したモード表示用孔23内に前方から視認可能に収納されている。モード表示用孔23は、前記前面板3Aの左右方向中央でかつ上部に形成されている。
さらに、前記可動ケース3には、被識別者の眼の虹彩が撮像手段12の合焦範囲内に存在するか否かを被識別者に認識させる認識手段25とミラー26が設けられている。
前記認識手段25は、図6に示すように、点光源27と、この点光源27の前方でその両側に位置する2つの遮光部28,28とで構成されている。点光源27としては大きさが1mm程度のLEDが用いられ、前記回路基板15に実装されている。また、この点光源27は、前記可動ケース3の前面板3Aに形成した点光源用孔29内に配置されることにより、前記透明板4を通して前方からの視認が可能とされている。点光源用孔29は、左右方向に長い長孔からなり、前記モード表示用孔23の下方に形成されている。
前記ミラー26は、被識別者の両眼の上下、左右方向の位置ずれを被識別者自身に認識させ、顔面を適正な位置に誘導するために用いられるものである。このため、ミラー26は、被識別者の両眼が前記撮像手段12の合焦範囲内にあるとき両眼が写る長さを有し、前記可動ケース3の前面板3Aの中央に形成した左右方向に長いミラー用凹部32に嵌め込み固定されている。ミラー用凹部32は、前記点光源用孔29の下方で、かつ2つのカメラ用収納孔19,19間に位置するように形成されている。
図4において、前記透明板4はアクリル樹脂等によって前記可動ケース3の前面と略同一の大きさに形成されており、遮光塗料33の塗布によって遮光部34が形成され、それ以外の部分が遮光処理されず透光部分A1 〜A5 をそれぞれ形成している。これらの透光部分A1 〜A5 は、可動ケース3の前面に形成されているカメラ用収納孔19、照明光源用孔21、モード表示用孔23、点光源用孔29およびミラー用凹部32に対応する部分であり、それ以外の部分(斜線を施した部分)が遮光部34である。遮光材料33は透明板4の裏面側に限らず、表面側に塗布されるものであってもよい。
また、透明板4の点光源用孔29に対応する透光部分A4 については、前記2つの遮光部28,28が縦断して形成されている。これらの遮光部28,28は、被識別者の両眼を撮像手段12の合焦範囲内で、かつ図6の位置Yで図7において斜線で示す領域(適正虹彩領域)Wに被識別者を誘導するためのものである。これをさらに詳述すると、点光源27と被識別者の顔との間に2つの遮光部28,28を配置した状態で、被識別者が点光源27を両眼で正視して顔を前後方向に移動させたとき、点光源27と遮光部28との距離Dp、遮光部28の幅および2つの遮光部28,28の間隔により、図6の位置Xに示すように被識別者が点光源27に対して遠いときは点光源27の照明領域R1 内に両眼が位置するため点光源27を視認することができる。
一方、図6の位置Yに示すように、被識別者が位置Xから点光源27に対して一定距離近づくと、両眼が非照明領域R2 ,R2 内に移動するため点光源27を視認することができなくなる。さらに、図6の位置Zに示すように、被識別者が位置Yから点光源27にさらに近づくと両眼が非照明領域R2 ,R2 の外側に移動するため、点光源27を視認することができるようになる。このような光学特性を利用して、撮像手段12の焦点距離f、合焦範囲に応じて遮光部28自体の幅、2つの遮光部28,28の間隔、点光源27から遮光部28までの距離等を決定し、点光源27が見えなくなる適正虹彩領域Wを図7に示すように撮像手段12の合焦範囲内になるように設定する。
このようにしておくと、図6の位置Yに示すように、被識別者の両眼が合焦範囲内に移動して点光源27が見えなくなると、両眼が撮像手段12に対して適正虹彩領域Wに誘導されたことを被識別者に認識させることができる。これに対して、被識別者の両眼が図6の位置Xに示す位置、すなわち合焦範囲内より遠方に移動したときには、2つの遮光部28,28の間に点光源27が見えるようになる。一方、両眼が図6の位置Zに示す点光源27に近づき過ぎたときには、遮光部28の外側に点光源27が見えるようになるので、このときは両眼が撮像手段12に対して適正虹彩領域Wからずれていることを被識別者自身に認識させることができる。なお、図7において、Dは遮光部28から合焦範囲の中心までの距離である。
次に、このような構造からなる個人識別装置1による被識別者の識別動作について説明する。
識別に際して、被識別者は個人識別装置1の前に立って顔を可動ケース3に正対させ、点光源27と被識別者の眼の高さを一致させる。このとき、可動ケース3が前方または後方に傾いていて顔と可動ケース3が正対しないときは、顔を上または下に向けて正対させるかまたは可動ケース3を手で前後方向に回動させて正対させる。
顔と可動ケース3が正対したか否か、上下、左右方向にずれているか否かは、両眼でミラー26を見ることにより確認することができる。すなわち、両眼でミラー26を見たとき、両眼がミラー26の適正な位置に写っていれば、顔が可動ケース3に対して正対しており、上下、左右方向に位置ずれしていないことがわかる。一方、両眼が適正な位置に写っていないときは、適正に写るように顔を移動させるかまたは可動ケース3を回動させればよい。
次に、顔と可動ケース3が正対した状態を保ちつつ顔を前後に移動させることにより両眼を適正虹彩領域W内に位置するように移動させる。両眼が適正虹彩領域W内に移動すると、点光源27が遮光部28の影になって視認できなくなる。これによって被識別者は両眼が適正虹彩領域W内に移動したことを認識することができる。そして、両眼が適正虹彩領域W内に位置していることを確認すると、取込みボタン10を手で操作する。
図8において、CPU50は、取込みボタン10が操作されたことを検知すると、駆動信号を撮像手段12に送出する。撮像手段12は、CPU50からの駆動信号によって被識別者の虹彩を撮影し、その画像パターンを回路基板5上の照合判定回路に送出する。照合判定回路は、虹彩の画像パターンを受け取ると、予め登録してある登録パターンと所定の照合アルゴリズムに基づいて照合して被識別者の認証を行う。
ここで、本実施の形態においては、CPU50とは別に、回路基板5上に形成した照合判定回路で照合判定動作を行うようにしたが、図8に示すように、CPU50が照合判定回路51の機能を備えるようにしてもよい。この場合、CPU50の照合判定回路51は、メモリ52に格納された判定プログラムと登録パターンにしたがって判定動作を行い、その結果を出力する。
このように、本発明においては認識手段25を点光源27と、2つの遮光部28,28とで構成したので、顔を前後に移動させて点光源27が見えなくなると虹彩が適正虹彩領域W内に誘導されたことを被識別者に認識させることができる。このため、高価な回路や電子部品、ディスプレイ等を用いる必要がなく安価に製作することができる。また、点光源27としてはLEDを用いればよいので、1mm角程度の小さいものとすることができ、また2つの遮光部28も塗装膜、フィルム等によって形成することができるため、格別なスペースを必要とせず、装置が大型化することもない。
また、被識別者はミラー26を見ることにより両眼が適正に写っているか否かを知ることができるため、ミラー26を見ながら顔を動かして上下、左右方向の位置ずれを補正することができる。
図9は本発明の第2の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、点光源27と、2つの透光部40,40を有する遮光部材41とで認識手段42を構成した点が上記した第1の実施の形態における認識手段25と異なっている。2つの透光部40は、前記認識手段25の2つの遮光部28の代わりに設けられるもので、この透光部40以外の部分が遮光部を形成している。遮光部材41としては、不透明な部材に限らず透明な部材に遮光膜を形成したものであってもよい。
透光部40は、遮光部材41自体が不透明な材質の場合、孔(開口)によって形成される。一方、遮光部材41が透明な材質の場合は、透光部40となる部分を残し、それ以外の部分に遮光膜を形成すればよい。
被識別者の照合判定に際して、点光源27と被識別者の顔との間に両眼の間隔よりも狭い2つの透光部40,40を有する遮光部材41を配置して点光源27を両眼で正視すると、透光部40の幅、点光源27と透光部40との距離、透光部40,40の間隔によっては点光源27が透光部40を通して見えたり、見えなくなったりする。すなわち、図9の位置Xに示すように点光源27から両眼が遠く離れているときには、点光源27の照射領域Q1 ,Q2 より内側に位置するため、点光源27が遮光部材41の影となって見ることができなくなる。図9の位置Yに示すように点光源27に両眼を近づけて点光源27の照射領域Q1 ,Q2 内に移動すると、点光源27を透光部40,40を通して視認することができる。そして、図9の位置Zに示すように両眼をさらに点光源27に近づけると両眼が点光源27の照射領域Q1 ,Q2 の外側に移動するため、点光源27が遮光部材41の影になって視認することができなくなる。そこで、点光源27が視認できる適正虹彩領域W1 を撮像手段12の合焦範囲内となるように透光部40の幅、間隔、点光源27からの距離等を決定する。これにより、上記した第1の実施の形態における認識手段25と同様に被識別者の虹彩を適正虹彩領域W1 に誘導することができる。
このような認識手段42においても、点光源27と遮光部材41を用いるだけでよいので、上記した第1の実施の形態と同様な効果が得られることは明らかであろう。
なお、本発明は上記した第1、第2の実施の形態に限定されることなく種々の変形、変更が可能である。例えば、撮像手段12は2つに限らず1つであってもよい。この場合は、ミラー26をハーフミラーとし、その背面側に撮像手段12を配置すればよい。
また、遮光部材の遮光部28は半透明なものであったり、適宜な色に着色されているものであったり、あるいは帯状以外の形状、例えば矩形や円形のものであってもよい。
また、点光源27は常時点灯するものに限らず点滅するものであってもよい。
本発明は個人識別装置として、虹彩のパターンを利用して識別する装置に適用したが、これに限らず顔面の形状や網膜のパターンによって識別する装置にもそのまま適用することが可能である。
本発明の第1の実施の形態による個人識別装置の分解斜視図である。 同装置の正面図である。 同装置の側面図である。 透明板の背面図である。 被識別者の撮像状態を説明する図である。 遮光部による点光源の見え方の違いを説明する図である。 合焦範囲と適正虹彩領域との関係を示す図である。 個人識別装置の要部のブロック図である。 本発明の第2の実施の形態を示す図である。
符号の説明
1…個人識別装置、2…本体ケース、3…可動ケース、4…透明板、10…取込みボタン、12…撮像手段、25…認識手段、26…ミラー、27…点光源、28…遮光部、40…透光部、41…遮光部材、42…認識手段、W、W1 …適正虹彩領域。

Claims (6)

  1. 被識別者の顔面または顔の一部を撮像手段によって撮像し、その画像情報と予め登録された人物の顔面または顔の一部の画像情報とを照合判定手段によって照合することにより、前記被識別者が前記人物であるか否かを識別する個人識別装置において、
    前記顔面または顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置することを被識別者に視認させる認識手段を備え、
    前記認識手段は、点光源と、この点光源と被識別者との間に配置され、前記顔面または顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときにのみ被識別者から前記点光源を目視不能または目視可能とし、それ以外の位置では反対に目視可能または目視不能とする遮光部材とで構成されていることを特徴とする個人識別装置。
  2. 前記遮光部材は、顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときにのみ被識別者から前記点光源を目視不能とし、それ以外の位置では反対に目視可能とする2つの遮光部を有することを特徴とする請求項1記載の個人識別装置。
  3. 前記遮光部材は、顔の一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときにのみ被識別者から前記点光源を目視可能とし、それ以外の位置では反対に目視不能とする2つの透光部を有することを特徴とする請求項1記載の個人識別装置。
  4. 本体ケースと、この本体ケースの上部に前後方向に角度調整可能に設けられた可動ケースとを備え、この可動ケース内に前記撮像手段、前記点光源および前記遮光部材が組み込まれていることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の個人識別装置。
  5. 被識別者の両眼を写すミラーを備えていることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の個人識別装置。
  6. 被識別者の顔の少なくとも一部が前記撮像手段の合焦範囲内に位置するときに、前記被識別者によって操作される取込みボタンをさらに備え、
    前記取込みボタンが操作されたときに、前記撮像手段によって前記被識別者の顔の一部が撮像されることを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載の個人識別装置。
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Cited By (4)

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