Способ распознавания лица человека по видеоизображению

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах искусственного интеллекта: системах контроля доступа, робототехнических системах, взаимодействующих с человеком-оператором в условиях производства и других системах. Технический результат изобретения заключается в повышении точности распознавания лица человека по видеоизображению. Указанный результат достигается за счет того, что изображение лица масштабируется до заданного размера, производится выравнивание яркости и цветности изображения с получением первого изображения лица, указанное изображение сравнивается в цифровой поочередно со всеми вторыми изображениями лиц, хранящимися в базе данных, для чего вторые изображения разбиваются на блоки размера меньшего, чем размер первого изображения, и на первом изображении ищутся путем сравнения наиболее похожие блоки, из которых создается третье изображение лица. Вычисляется разница между вторым и третьим изображениями, которая сравнивается с заранее установленным пороговым значением, и если разница не превышает порогового значения, лицо считается распознанным. 1 ил.

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах искусственного интеллекта: системах контроля доступа, робототехнических системах, взаимодействующих с человеком-оператором в условиях производства и других системах.

Известен способ распознавания объектов, например, лица человека, на основе анализа структуры его лица по видеоизображению, основанный на выделении и анализе характерных черт лица - глаз, бровей, носа, рта и т.п. (US, патент №5710833 от 20.01.1998).

Недостатками этого способа являются большие временные и вычислительные затраты на идентификацию, а также высокая стоимость оборудования, необходимого для реализации способа, а также высокие требования к оптическому датчику, равномерности и монохромности освещения объекта идентификации.

Известны также применяемые в системах автоматического компьютерного проектирования методы приведения изображения распознаваемого объекта к нормальному, стандартному для данного метода виду - изменение масштаба, поворот в требуемое положение, например расположение наибольшего длиннового размера по оси, расположенной вдоль горизонтальной стороны экрана монитора, центрирование изображения по центру экрана монитора, вписание в прямоугольник требуемого размера ("Компьютер обретает разум", перевод с английского, изд-во "Мир", 1990 г., стр.28).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ компьютерного распознавания объектов, предусматривающий предварительное приведение изображения распознаваемого объекта, вводимого в компьютер, к нормальному, стандартному для данного способа виду - изменение масштаба, поворот в требуемое положение, центрирование, вписание изображения распознаваемого объекта в прямоугольник и последующее поочередное наложение на изображение распознаваемого объекта изображений шаблонов, хранящихся в памяти компьютера, что позволяет увидеть и зафиксировать как распознанное изображение объекта, в случае тождественных, а значит и имеющих одинаковый контур изображений распознаваемого объекта и шаблона (патент РФ №2191431 от 3.12.1999 г., опубл. 27.09.2001 г.).

Недостатком данного способа является недостаточно высокая точность распознавания.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности распознавания лица человека по видеоизображению.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ распознавания лица человека по видеоизображению, заключающийся в том, что в каждом кадре производится поиск лица человека и, если лицо обнаружено, формируются координаты прямоугольника, в котором находится лицо, выделенное изображение лица масштабируется до заданного размера и производится выравнивание яркости и цветности изображения с получением первого изображения лица, по которому происходит идентификация, заключающаяся в сравнении первого изображения лица в цифровой форме поочередно со всеми вторыми изображениями лиц, хранящихся в базе данных для определения наиболее похожего второго изображения лица, для чего вторые изображения лиц разбиваются на блоки размера меньшего, чем размер первого изображения лица, при этом блоки могут перекрываться, и на первом изображении лица ищутся путем сравнения наиболее похожие блоки, из которых создается третье изображение лица, которое попиксельно сравнивается со вторым изображением лица, и вычисляется разница между данными изображениями, которая сравнивается с заранее установленным пороговым значением, и если разница не превышает порогового значения, лицо считается распознанным.

На чертеже представлена структурная схема (алгоритм) способа распознавания лица человека по видеоизображению.

Рассмотрим более детально способ распознавания лица человека по видеоизображению.

Видео поступает с видеокамеры в компьютер.

На каждом кадре ищется лицо человека, если лицо обнаружено, алгоритм выдает координаты прямоугольника, в котором находится лицо. Этот прямоугольник с изображением лица передается для дальнейшей обработки, где он масштабируется до определенного размера (например, 120×120 точек). После масштабирования происходит выравнивание яркости и цветности изображения. В результате получаем первое изображение лица (назовем его Р1) заданного размера с нужной яркостью и цветностью, по которой и происходит идентификация.

В процессе ручного или автоматического обучения программы заполняется база данных, содержащая набор вторых изображений лиц Р2 (сделанных по тому же принципу, что и Р1). При идентификации текущее первое изображение лица Р1 сравнивается поочередно со всеми вторыми изображениями лиц Р2 для определения наиболее похожей, при этом каждое второе изображение лица Р2 разбивается на блоки заданного размера (например, 8×8 точек) и на первом изображении лица Р1 ищутся наиболее похожие блоки. Из найденных блоков первого изображения лица Р1 создается третье изображение лица Р3, которое попиксельно сравнивается со вторым изображением лица Р2, и вычисляется разница между изображениями. Эта разница сравнивается с заранее установленным пороговым значением, и если разница не превышает порогового значения, лицо считается распознанным.

Каждый кадр сравнивается с имеющимися в базе данных вторыми изображениями лица, и если несколько кадров подряд имеют коэффициент похожести выше порогового, пользователь считается идентифицированным и получает доступ.

Кроме того, для каждого второго изображения лица из базы Р2 считается количество идентификаций, поэтому каждое второе изображение лица Р2 имеет свой рейтинг. Это позволяет сократить время распознавания и место в базе данных (вторые изображения лица с низким рейтингом при необходимости можно удалять, не использовать для распознавания или использовать в последнюю очередь).

Способ распознавания лица человека по видеоизображению, заключающийся в том, что в каждом кадре производят поиск лица человека и если лицо обнаружено, формируют координаты прямоугольника, в котором находится лицо, выделенное изображение лица масштабируют до заданного размера и производят выравнивание яркости и цветности изображения с получением первого изображения лица, по которому осуществляют идентификацию, заключающуюся в сравнении первого изображения лица в цифровой форме поочередно со всеми вторыми изображениями лиц, хранящимися в базе данных для определения наиболее похожего второго изображения лица, для чего вторые изображения лиц разбивают на блоки размера меньшего, чем размер первого изображения лица, при этом блоки могут перекрываться и на первом изображении лица ищут путем сравнения наиболее похожие блоки для каждого второго изображения, из которых создают третье изображение лица, которое попиксельно сравнивают с соответствующим вторым изображением лица и вычисляют разницу между данными изображениями, которую сравнивают с заранее установленным пороговым значением, и если разница не превышает порогового значения, лицо считают распознанным.