способ и устройство распознавания рельефности изображения лица

Формула изобретения

1. Способ распознавания рельефности изображения лица, заключающийся в формировании двух изображений объекта, одно изображение формируют при включенной подсветке, а второе - при выключенной, на каждом из двух изображений объекта определяют координаты областей, содержащих лица, согласно этим координатам вырезают области исходных изображений объекта и определяют координаты характерных совпадающих точек, анализируют изменения интенсивностей совпадающих областей и по ним принимают решение о рельефности лица, отличающийся тем, что в нем дополнительно генерируют последовательность «действий», единиц и нулей, затем формируют ряд изображений объекта, согласно сгенерированной последовательности «действий», при цифре в последовательности «1» - формируют изображение при включенной подсветке, при «0» - при выключенной подсветке, на каждом изображении объекта определяют координаты глаз, выделяют области, содержащие глаза, проводят анализ яркости областей объекта и принимают решение о наличии отражения падающего света на роговице глаза, и далее формируют последовательность «контроля действий», равную совокупности решений о наличии отражения падающего света на поверхности роговицы глаз, производят сравнение последовательности «действий» и «контроль» и принимают решение о распознавании рельефности лица.

2. Устройство формирования рельефности изображения лица, состоящее из блока принятия решения, блока подсветки и последовательно соединенных между собой блоков регистрации входных двухмерных изображений, захвата изображений и выделения областей лица, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок формирования последовательности «действий», выход которого соединен с блоком подсветки и блоком регистрации двухмерных изображений, а также дополнительно введены и последовательно соединены между собой блоки поиска и выделения областей глаз, анализа освещенности глаза, формирования последовательности «контроль» и блок сравнения последовательностей, второй вход которого соединен с блоком формирования последовательности «действия», а выход - с блоком принятия решения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области распознавания образов, а именно к способам и устройствам распознавания рельефности двухмерного изображения, и может быть использовано в биометрических системах идентификации личности в качестве дополнительного средства выявления различных попыток обмана системы посредством предоставления ей фотографии или видеозаписи человека, зарегистрированного в системе.

Известны способы распознавания рельефности лица, в которых выполняется восстановление 3D-модели лица путем определения несоответствий конфигураций характерных областей лица человека и характеристик их движения в речи человека, содержащихся в цифровых сигналах, соответствующих видео- и аудиоинформации (Патенты US № 6,002,782 «System and methods for recognizing a 3-D object by generating a 2-D image of the object from a transformed 3-D model», опубл. 14.12.1999 г. и RU № 2245580, опубл. 27.06.2003 г., «Способ представления человека»).

Недостатками способов являются трудоемкий и технический процесс распознавания рельефности лица.

Известны способы распознавания рельефности лица, в которых измеряются динамические характеристики человеческого лица, такие как частота морганий, траектории движения зрачков (Патенты US № 5,517,021 «Apparatus and method for eye tracking», опубл. 14.05.1996 г. и RU № 2249514, опубл. 27.12.2012 г., «Система комплексной безопасности транспортного средства»).

Недостатком способов является низкая достоверность распознавания, ввиду возможности предъявления подставной видеозаписи лиц зарегистрированных людей.

Известен способ распознавания рельефности лица, предоставляемого системе на основе анализа его изображений, полученных при его освещении. При этом формируют два изображения объекта, одно из изображений формируют при включенной подсветке, а второе - при выключенной подсветке. На основе сформированных областей проводят анализ изменения интенсивностей сопоставляемых областей и принимают решение о рельефности представленного на изображениях лица (Патент RU № 2431190, МПК: G06K 9/00, опубл. 27.10.2010 г., БИ № 36, авторы Ирматов А.А. и др., «Способ и устройство распознавания рельефности лица»).

Известно устройство распознавания рельефности лица, реализованное по вышеописанному способу, состоящее из:

- лампы подсветки;

- блока формирования изображений объекта;

- блока обнаружения областей, содержащих лица, выполненное с возможностью определения координат областей, содержащих лицо;

- блока сопоставления обнаруженных областей, выполненного с возможностью формирования сопоставленных обнаруженных областей посредством вырезания найденных областей из исходных изображений, нормализации, определения характерных точек лица и выравнивания областей относительно друг друга по координатам соответствующих характерных точек;

- блока проведения анализа изменения интенсивности пикселов сопоставленных областей сформированных изображений, выполненное с возможностью построения карт распределения интенсивностей;

- блока формирования решения о рельефности представленного на изображениях лица (Патент RU № 2431190, МПК: G06K 9/00, опубл. 27.10.2010 г., БИ № 36, авторы Ирматов А.А. и др., «Способ и устройство распознавания рельефности лица»).

Недостатком данного способа и устройства является низкая достоверность распознавания рельефности лица, ввиду возможности предъявления подставной видеозаписи лиц зарегистрированных людей.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Техническим результатом является повышение достоверности распознавания рельефности лица.

Технический результат достигается тем, что в способе распознавания рельефности изображения лица, заключающемся в формировании двух изображений объекта, одно изображение формируют при включенной подсветке, а второе - при выключенной, на каждом из двух изображений объекта определяют координаты областей, содержащих лицо, согласно этих координат вырезают области исходных изображений объекта и определяют координаты характерных совпадающих точек, анализируют изменения интенсивностей совпадающих областей и по ним принимают решение о рельефности лица, дополнительно генерируют последовательность «действий», единиц и нулей, затем формируют ряд изображений объекта, согласно сгенерированной последовательности «действий», при цифре в последовательности «1» - формируют изображение при включенной подсветке, при «0» - при выключенной подсветке, на каждом изображении объекта выделяют область, содержащую глаза, и определяют их координаты, проводят анализ яркости областей объекта и принимают решение о наличии отражения падающего света на роговице глаза, а далее формируют последовательность «контроль», равную совокупности решений о наличии отражения падающего света на поверхности роговицы глаз, производят сравнение последовательностей «действий» и «контроль» и принимают решение о распознавании рельефности лица.

Создание дополнительных действий в известном способе как:

- генерация последовательности «действий», а именно единиц и

нулей;

- формирование ряда изображений объекта, при этом если цифра в последовательности «1», то формируют изображение при включенной подсветке, а если «0», то при выключенной;

- на каждом изображении объекта обнаруживают область, содержащую глаза, при этом определяют координаты областей, содержащих глаза;

- анализируют обнаруженные области, при этом вырезают области исходных изображений в соответствии с координатами областей, содержащих глаза;

- анализируют яркость областей объекта;

- формируют решение о наличии отражения падающего света на поверхности роговицы глаза, анализируют область, если принято, что область сформирована с включенной подсветкой - «1», а если с выключенной - «0»;

- формируют последовательность «контроль», равную совокупности решений о наличии отражения падающего света на поверхности роговицы глаз;

- проводят сравнительный анализ последовательностей «действия» и контроль»;

- формируют решение о распознавании рельефности лица.

Для функционирования способа важно, чтобы находили, по меньшей мере, координаты одного глаза.

Технический результат достигается также тем, что в устройство распознавания рельефности изображения лица, состоящее из блока принятия решения, блока подсветки и последовательно соединенных между собой блоков регистрации входных двухмерных изображений, захвата изображений и выделения областей лица, дополнительно введены

блок формирования последовательности «действий», выход которого соединен с блоком подсветки и блоком регистрации двухмерных изображений, а также дополнительно введены и последовательно соединены между собой блоки поиска и выделения областей глаз, анализа освещенности глаза, формирования последовательности «контроль» и блок сравнения последовательностей, второй вход которого соединен с блоком формирования последовательности «действия», а выход - с блоком принятия решения.

Введение в устройство распознавания рельефности изображения лица дополнительных блоков:

- формирования последовательности «действия»;

- поиска и выделения областей глаз;

- анализа освещенности глаза;

- формирования последовательности «контроль»;

- сравнения последовательностей

позволяет повысить достоверность распознавания рельефности лица.

На фиг.1 представлен алгоритм распознавания рельефности изображения лица; на фиг.2 - пример сформированных изображений объекта и промежуточные результаты работы устройства, реализованного по предлагаемому способу для фотографии человека; на фиг.3 - пример сформированных изображений объекта и промежуточных результатов работы устройства и способа для объемного лица человека.

Устройство распознавания рельефности изображения лица состоит из блока формирования последовательности «действия» 1, блока подсветки 2, блока регистрации входных двухмерных изображений 3, блока захвата изображений 4, блока выделения областей лица 5, блока поиска и выделения областей глаз 6, блока анализа освещенности глаза 7, блока формирования последовательности «контроль» 8, блока сравнения последовательностей 9, блока принятия решения 10.

Устройство распознавания рельефности изображения лица работает следующим образом.

Блок формирования последовательности «действия» 1 генерирует последовательность единиц и нулей и передает сгенерированную последовательность на вход блоков подсветки 2, регистрации входных двухмерных изображений 3 и сравнения последовательностей 9. Блок подсветки 2 подсвечивает объект согласно полученной последовательности от блока формирования последовательности «действия» 1. Блок захвата изображения 4 получает на вход изображения от блока регистрации входных двухмерных изображений 3, количество которых равно количеству цифр в последовательности «действия». Блок поиска и выделения областей лица 5 получает на вход изображения объекта, полученные от блока захвата изображений 4, и после обработки передает их на вход блока поиска и выделения областей глаз 6, где выделяется область глаз из общего изображения лица и данная информация передается блоку анализа освещенности глаза 7, где выявляется наличие отражения падающего света на поверхности роговицы глаза. Информация с выхода блока анализа освещенности глаза 7 передается на вход блока формирования последовательности «контроль» 8. Сформированная последовательность «контроль» поступает на вход блока сравнения последовательностей 9, куда также поступает сгенерированная последовательность «действия» из блока формирования последовательности «действия» 1. Последовательности сравниваются и формируется решение о рельефности представленного на изображениях лица, которая в виде вектора совпадений и ошибок последовательностей поступает на блок принятия решения 10. Результат работы блока может быть сформирован путем сравнения вычисленной оценки рельефности с предварительно заданным пороговым значением.

В качестве блока подсветки 2 может быть использована, например, лампа накаливания, компьютерный монитор или инфракрасный осветитель.

Заявленное устройство может быть реализовано в виде платы с блоками, в состав которой входят видеокамера, блок подсветки и, по меньшей мере, один сигнальный процессор.

Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен для иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

Предлагаемое техническое решение повышает достоверность и точность распознавания образов личности по глазам, позволяет исключить распознавание по подставным лицам, фотографиям, видеозаписям и т.д.