CN104956377B - 用于采集专人数据的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采集人员(316)的专人数据的装置(100)，其中该专人数据包括该人员(316)的脸孔图像，该装置(100)具有用于拍摄该人员(316)的脸孔图像的照相机(302)、照明装置(306)和半透明反射镜(120)，其中该半透明反射镜(120)布置在人员(316)和所述照相机(302)之间，其中该半透明反射镜(120)如此取向，即在该半透明反射镜(120)的朝向人员(316)的一侧，入射至该半透明反射镜(120)的光的光路平行于由该半透明反射镜(120)反射的部分光的光路，其中该照明装置(306)被构造用于在前方照亮人员(316)，其中该装置(100)还具有控制单元(320)用于执行图像采集，做法是：通过该照明装置(306)产生光以照亮人员(316)的脸孔并且在照亮时通过所述照相机(302)采集人员(316)的脸孔的第一图像(328)；在不产生光的情况下通过所述照相机(302)采集人员(316)的脸孔的第二图像；形成所述第一图像(328)和所述第二图像的第一差异图像(334)，其中在所述第一差异图像中人员(316)的脸孔(332)是脱离背景(330)的，其中该专人数据包含所述第一差异图像(334)作为该脸孔图像。

Description

用于采集专人数据的装置

技术领域

本发明涉及用于采集人员的专人数据的装置、采集人员的专人数据的方法和计算机程序产品。

背景技术

证明文件例如像个人身份证必须是个人化的。个人化所需要的数据(如配发有证件的人员的姓名和通信地址)须由相应的官方工作人员人工采集。另外，请求该证件的人员通常可以在摄影师处制作证件所需的护照图像并将该图像移交给签发该证件的官方或证件办理处。证明文件的签发此时对于证件接收方和证件签发方来说都很复杂且费用高昂。

例如EP 1 563 452 B1公开了一种用于身份证或类似物的制造方法以及一种用于制造这样的卡的装置。

发明内容

本发明任务在于提供采集专人数据的装置、采集专人数据的方法以及计算机程序产品。

本发明所基于的任务将通过独立权利要求的特征来完成。在从属权利要求中给出了本发明的优选实施方式。

提出一种用于采集人员的专人数据的优选独立的装置，其中，该专人数据包括人员脸孔图像，在这里，该装置具有用于拍摄人员脸孔图像的照相机、照明装置和半透明反射镜。该半透明反射镜布置在人员和照相机之间，其中，该半透明反射镜如此取向，即在该半透明反射镜的朝向人员的一侧，入射至该半透明反射镜的光的光路平行于由该半透明反射镜反射回来的部分光的光路。另外，该照明装置用于人员的前方照亮，即照亮人员的朝向该照相机的部分。该装置还具有用于执行图像采集的控制单元，包括以下步骤：

-通过该照明装置产生光以照亮人员的脸孔，并且在照亮时通过该照相机采集人员的脸孔的第一图像，

-在没有产生光的情况下，通过该照相机采集人员的脸孔的第二图像，

-形成第一图像与第二图像的第一差异图像，其中，在第一差异图像中人员的脸孔是脱离背景的，其中，该专人数据包含第一差异图像作为脸孔图像。

本发明的实施方式可以有以下优点：通过该装置，与其设立位置、所用图像背景无关且无需专业摄影师就能采集人员的脸孔图像，该脸孔图像不包含衬以拍摄图像的背景。显示人员脸孔且抠除背景的脸孔图像可以具有以下优点：尤其在制作证明文件时位于证明文件上的安全特征可以被直接转移至人员脸孔的轮廓。即，如果证明文件带有连同背景的脸孔图像，则相应的安全特征无法被如此紧密移近至真正的人员脸孔。即，在此情况下，连同或许也是单色背景或中性背景在内的整个图像用作“图像”，在这里，根据脸孔形状，该背景可能或大或小。

现在，如果要自动将安全特征一同加入证明文件中，则只能很困难地自动将安全特征移近至脸孔轮廓，这是因为总是有以下危险，即该安全特征随即遮住脸孔的一部分，因而使得脸孔面目全非。而根据上述图像采集，全自动地得到了不带背景的人员脸孔，其能以自动化方式被进一步处理。即，在制作证明文件时，一开始就知道脸孔轮廓在哪个部位开始并且直到哪个部位可将该安全特征移近至脸孔轮廓。

在图像采集时，不仅在采集第一图像时，也在采集第二图像时，所述背景具有相同的或近似相同的照明情况。即，被用于采集第一图像的脸孔照明仅被设计成脸孔被最佳照亮。任何存在的背景由此未受影响。就是说，在第一图像和第二图像之间有显著差异，一次是人员脸孔被照亮且因而清晰可辨，一次是人员脸孔看上去黯淡，这是因为脸孔未被照亮。但在这两者情况下，所述背景的亮度是相同的或近似相同的。这种差异允许在形成第一差异图像时删除该背景，进而使人员的完整脸孔从所述背景脱离出来。

按照上述方式在人员和照相机之间采用半透明反射镜可以有以下优点，自动得到了对生物识别图像最佳的、待采集的人员脸孔与照相机的取向。人员按照“生物识别的正确方式”自动注视于照相机，因为人本身看上去是半透明反射镜内的镜像。另外，由此一来，人自动调整头部向左、向右或向上、向下的倾斜，从而得到自然看向照相机。

根据本发明的一个实施方式，所产生的光是白光，其中该控制单元还被构造用于：

-控制该照明装置以通过该照明装置产生彩色光或红外光来照亮人脸孔，并控制该照相机以便在照亮时通过该照相机采集人员脸孔的第三图像，

-在没有产生光的情况下，通过该照相机采集人员脸孔的第四图像，

-形成所述第三图像与所述第四图像的第二差异图像，其中，在所述第二差异图像中人员脸孔从背景脱离出来，并且根据所述第二差异图像计算出脸孔的外轮廓，

-用从所述第二差异图像中计算出的外轮廓来修正所述第一差异图像。

在此要注意的是，第四图像和第二图像可以是相同的，即在此情况下在没有产生光的情况下只一次性通过照相机采集人员脸孔的第二图像，该第二图像随后在形成第二差异图像时被引用为第四图像。

使用彩色光来计算脸孔外轮廓可能有以下优点，即因为使用了颜色例如黄色、蓝色或红色，实现了以该颜色所照亮的脸孔相对于环境即背景的很强烈的差异。虽然例如在灰色景下在采用白色照明时灰发显示出相当弱的对比，但通过使用颜色如黄色就可以在这种情况下也给包括头发在内的脸部提供明显凸显于背景的配色。这种配色随后可以通过照相机来采集并且被用于准确确定脸孔的外轮廓(即包括头发在内的皮肤部分)。

在此要注意，可针对用以照亮人员脸孔的不同彩色光多次执行外轮廓计算。就是说，完全可以用不同颜色先后照亮人员脸孔并接着在采用其中一个如此采集的彩色图像或所有采集的彩色图像情况下执行外轮廓计算。最好，人员脸孔的第三图像的采集根据彩色光或红外光的使用被相应过滤地进行。

红外光的产生和随后在红外范围内优选采集人员脸孔的第三图像可以有以下优点：由此可以加强形式看到脸孔对比度。这以优化方式支持脸孔外轮廓的计算。

根据本发明的一个实施方式，为了形成差异图像而采用了被用来形成差异图像的像素的亮度差，在这里，其亮度差小于预定阈值的所有像素被归为背景。即，第一差异图像的情况下涉及到在第一和第二图像的相同位置上的像素的亮度差，而在第二差异图像中涉及到在第三和第四图像的相同位置上的所用像素的亮度差。如上所述，可以认为在脸孔的照亮和未照亮状态下所述背景具有几乎相同的亮度，因而在背景处看不到第一图像和第二图像之间的亮度差。其亮度差小于预定的最大阈值的所有区域随后可以作为第一差异图像的背景被除去。

根据本发明的一个实施方式，该照相机具有物镜，其中该物镜被构造用于只锐利采集人员脸孔并且不锐利地采集背景，其中该控制单元还被构造用于从人员脸孔和背景的锐度差异中计算脸孔外轮廓并用算出的外轮廓来修正第一差异图像。

例如可以规定，如此选择该物镜的景深，即只有人员脸孔示出细节，而从焦点起比在照相机和照相机焦点之间的距离远1/3的所有其它物体可称为明显不锐利。因此，在照相机和焦点之间距离的所述1/3的距离内的可分辨的线条对的数量应该最多是可由照相机在焦点处分辨的每厘米线条对的数量的20％，最好是10％。

通过从人员脸孔和背景的清晰度差异中计算脸孔外轮廓，提供以下替代方式或附加可能性，即尽量准确地完成利用计算出的外轮廓来修正第一差异图像。

根据本发明的另一个实施方式，该照明装置被构造用于以偏振光照亮人员，其中该照相机具有偏光滤镜，偏振光的偏振方向和经过偏光滤镜射入照相机的光的偏振方向彼此旋转相差90°。

这可能有以下优点，例如在被照亮的人员的眼镜片中的不希望有的反射被显著减小。由此能以自动化方式实现采集人员的高质量的脸孔图像，该脸孔图像也还满足生物识别图像的标准。

根据本发明的一个实施方式，该控制单元还被构造用于分析人员的脸孔图像，在此，所述分析包括确定头部姿势和/或眼睛姿势，其中该控制单元还被构造用于在其头部姿势和/或眼睛姿势未达到预定标准情况下自动舍弃人员的脸孔图像。

最好该照相机被构造用于在视频流中先后采集多个图像，在这里，该控制单元还被构造用于在形成第一差异图像和/或第二差异图像时只采用该视频流的达到预定质量标准的图像。该质量标准例如可以包括人员的眼睛部分的预定空间位置和/或人员的最大允许颤动模糊和/或在图像中的人员脸孔的预定大小。

视频流的使用可能有以下优点，可在最短时间里采集许多图像。为此，可以可观地提高至少其中一个在短时间内采集的图像具有高质量以便最终被考虑用于形成第一差异图像的概率。另外，通过照相机采集的人不用承受长时间连续注视照相机的负担，这通常可能导致扭曲而不自然的面部表情。

另外，视频流的使用可以有以下优点，在人员活动情况下可能等候这样的瞬间，此时人员的脸孔最佳对准该照相机。如果人员的活动此时足够漫长，则现有的颤动模糊是可忽略的或它或许根本就没有。因为人也可能移向照相机或离开照相机，因而人脸孔的预定大小或许相关，因为在这里也可能等候达到人脸孔和照相机之间的最佳距离，从而所用的照明装置能均匀照亮人脸孔。

根据本发明的一个实施方式，该照相机可通过驱动单元来升降调节，其中该控制单元还被构造成

-检测人员的眼睛部分的相对于照相机位置的空间位置，和

-在该眼睛部分的空间位置未位于相对于照相机位置的预定范围内的情况下，控制该驱动单元以通过该驱动单元自动调整照相机高度，从而该眼睛部分的空间位置处于相对于照相机位置的预定范围内。

由此可保证总是以最佳方式使人脸孔对准照相机。即，人从没有从上方或从下方注目于照相机，而是照相机总是被自动布置在关于人眼睛部分的尤其对采集生物识别图像来说是正确的高度上。这也可注定了采用独立自主形式的装置，尤其不需要相应的操作人员。该装置能以最佳方式自动拍摄图像。

根据本发明的一个实施方式，眼睛部分的空间位置的检测和通过驱动单元的照相机调整移动单元连续进行。由此也可以通过驱动单元抵消掉沿竖向看的人员的活动。

根据本发明的一个实施方式，该照相机还被构造用于采集红外光，在这里，该控制单元还被构造用于在没有通过照明装置照亮人脸孔的情况下通过该照相机采集人脸孔的第五图像，其中第五图像的采集在红外波长范围内进行。另外，该控制单元被构造用于执行从第五图像中计算脸孔外轮廓并且用从第五图像中算出的外轮廓来修正第一差异图像。

在采集人脸孔的第五图像时使用红外波长可能有以下优点，在这里，可以非常清楚地检测到人员的散发红外线的暖热身体部分和与之相比较冷的周围背景区域间的差异。这允许非常准确地计算出脸孔外轮廓并进而相应准确地利用从第五图像中计算出的外轮廓来修正所述第一差异图像。

根据本发明的一个实施方式，该装置具有用于人员的证明文件的读取装置，其中该读取装置被构造用于在启用状态下从证件中读取人员的个人化信息，其中该专人数据包含所述个人化信息。

例如所述的证明文件可以是带有所谓eID功能的证件。证件的eID功能容许解锁并传输由该装置通过读取装置从证明文件中请求的具有个人隐秘的个人识别码的个人化信息。因为带有eID功能的相应证件且尤其是个人身份证由中央联邦机构发出，另外所述装置或读取装置也由该中央联邦机构配备电子授权证书，故所述装置可以有把握使用该证明文件的人实际上也就是应当交付的人。另外，使用证明文件的人可以有把握：从证明文件中仅可读取这样的数据：所述数据专门针对所述装置被该中央联邦机构认为是对此所必需的。

根据本发明的一个实施方式，该装置还包括指纹传感器，其中，该指纹传感器被构造用于在启用状态采集人员的指纹，其中该专人数据包含所采集的指纹。

根据本发明的一个实施方式，该装置还包括操控台，该操控台被构造用于在启用状态下采集人员的字母数字的数据输入和/或人员的签名的输入，在这里，该专人数据包含所采集的数据输入和/或签名。例如所采集的数据输入是人员的姓名、通信地址和出生日期。

通过提供关于专人数据的其它内容，可以利用同一终端来执行所有相关专人数据的充分采集，这些专人数据是制作证明文件所必需的。但最好如此构成该控制单元，即仅当且最多在通过照相机采集人员的脸孔图像期间，才将所述读取装置和/或指纹传感器和/或操控台置于启用状态。由此可以防止不同的人参与到数据输入，结果或许人员的脸孔图像不匹配于所采集的指纹或该人员的所采集的其它输入(包括人员的签名)。就是说，最好连续检查人员是否站在该装置前或者使用该装置的人是否在中途以任何方式换了。

根据本发明的一个实施方式，该装置还包括网络接口，其中，该装置被构造用于将专人数据传输给用于由专人数据自动生成证明文件的机构或用于鉴定专人数据的机构。用于自动生成证明文件的机构例如可以是证明文件印刷机构。在此情况下，制作证明文件的官方工作人员或公司员工只能还在最后步骤中抽样检查证明文件所含的内容如指纹、脸孔图像、姓名等是否也对应于针对其生成证明文件的人员。

在专人数据被传输给专人数据鉴定机构的情况下，它在此例如可以是官方机构的计算机。在这里，要求证明文件的人员前往该官方机构。在官方机构处，在生成相应的证明文件前抽样检查该专人数据所含的内容是否对所述人员来说是正确的。

根据本发明的一个实施方式，所述装置是独立的自动装置，其中，该自动装置最好没有从照相机看过去布置在待采集的人员的脸孔后面的后壁。例如，它在此是具有支脚和操作终端的落地装置，其中，该装置可以随意自由设立在一个空间内。使用者走近该装置，此时无需进入相应的小房间或类似结构。但还可行的是，利用所述装置来采集高质量的且尤其也是满足生物识别标准的人员脸孔图像。

根据本发明的一个实施方式，该照明装置布置在半透明反射镜周围。这能够保证非常均匀地照亮人员的脸孔。

在另一方面，本发明涉及一种通过装置采集人员的专人数据的方法，其中，该专人数据包括该人员的脸孔图像，所述装置具有用于拍摄该人员的脸孔图像的照相机、照明装置和半透明反射镜，其中，该半透明反射镜布置在人员和照相机之间，并且该半透明反射镜如此取向，即在该半透明反射镜的朝向该人员的一侧，入射到该半透明反射镜的光的光路平行于由该半透明反射镜反射回的部分光的光路，其中，该照明装置被构造用于在前方照亮人员，其中该方法包括：

-通过该照明装置产生光以照亮人脸孔并且在照亮过程中通过该照相机采集人员脸孔的第一图像，

-在没有产生光的情况下通过该照相机采集人员脸孔的第二图像，

-形成第一图像和第二图像的第一差异图像，其中，在第一差异图像中人员脸孔从背景脱离出来，其中，所述专人数据包含第一差异图像作为脸孔图像。

在另一方面，本发明涉及一种计算机程序产品，其具有可由处理器执行的用于执行上述方法步骤的指令。

在另一方面，本发明涉及信号序列，其在存储于计算机内的情况下表示一连串指令，所述一连串指令在计算机上运行的情况下执行上述的方法。

注意，本发明的上述实施方式能以任何方式相互组合，只要这些组合实施方式不相互排斥。

附图说明

以下，结合附图来详述本发明的优选实施方式，其中：

图1是用于采集人员的专人数据的装置的前视图，

图2是图1的装置的侧视图，

图3是用于采集人员的专人数据的装置的另一视图，

图4是用于采集人员的脸孔图像的方法的流程图，

图5是图像采集方法的流程图。

具体实施方式

以下，彼此相似的零部件用相同的附图标记标示。

附图示出了用于采集人员的专人数据的独立的装置100的示意图。专人数据此时可以包含人员的脸孔图像，其中，该装置具有用于拍摄人员的脸孔图像的照相机。该照相机在图1中按照未示出的方式位于半透明反射镜120后面，该半透明反射镜安置在所述人员的头部高度。围绕该半透明反射镜设有照明装置118，它用于照亮人员的脸孔。半透明反射镜118的区域(照相机设置在其后面)以及照明装置118以下被称为该装置100的头部116。

除了头部116，装置100还具有带有触敏屏112的操控台110。指纹传感器114布置在操控台110上，使用者可通过该指纹传感器将其指纹传输给装置100。

在操控台110上也设有读取装置108，其被构造用于从人员的证明文件中读取人员的个人化信息。例如读取装置108可以通过近场通信接口与该证明文件通信。另外，通过读取装置108的键板，证明文件的使用者还能够输入PIN至装置100中，以利用证明文件的eID功能。

头部116连同操控台110和设于那里的操作件一起可通过举升柱104沿竖向106移动。举升柱104本身又安置在支脚102上。

在图2中以侧视图再次示出了装置100，在这里能看到操控台110朝向使用者略微倾斜，例如倾斜20°，以便于使用者相应地输入和阅读或许显示在触敏屏112上的信息。触敏屏112此时被如此装入，即，其表面与操控台表面平齐对接并由此得到连贯表面。

图1还示出了在头部116上设有扬声器122。扬声器122和触敏屏112都可被用于通知装置100的使用者利用所需指令。这例如可以包括使用者的问候以及使用者的菜单引导直至要求将食指放到指纹传感器114和/或将证明文件送至读取装置108。另外，也可以在有待通过设于半透明反射镜120之后的照相机来完成脸孔图像采集时，要求使用者将其头以尤其有利于生物识别图像采集的方式对准照相机。所有这些完全自动化进行，从而在这里在使用该装置100时绝不需要其它操作人员或辅助人员。

头部116被箱状塑料壳体包围，其朝向使用者的一侧包括该半透明反射镜120。此时，半透明反射镜120是如此之大，以至于站在操控台110之前的当阅读触敏屏120时其自然所处的位置上的使用者10在看向反射镜120时大致看到待拍摄的肖像图像。

图3以横剖视图具体示出了头部116。现在看到了设置在头部116内的照相机302。半透明反射镜120布置在人员316和照相机302之间，在这里，半透明反射镜120如此取向，即照相机的光轴垂直于反射镜120的表面。换言之，半透明反射镜120如此取向，即在反射镜的朝向人员316的一侧，入射至该半透明反射镜的光的光路平行于由该半透明反射镜反射回来的部分光的光路。

头部116通过举升柱104和配属于举升柱104的驱动装置300可以在竖向106上调整移动。在方向106上的高度调整用于相对于人员316眼睛314高度来自动调整照相机302的竖向位置。虽然最好该装置100在基础状态下(即尚在相使用者走向该装置之前)大致具有成年人身高，在人走近之后可以通过驱动装置300自动将该装置100调节至人员的实际齐眉高度。用附图标记112标示的水平线此时对应于照相机302的光轴，其与眼睛314的齐眉高度重合。

反射镜120鼓励人员316注目反射镜，从而人员自动处于看上去对他有益的头部姿势。

为了现在采取对装置100的控制，装置100通过数据线310与控制单元320相连。此时，该控制单元可以是该装置100的一部分。控制单元320具有处理器322和存储器326。存储器326可包含有用于控制该装置100的若干组成部件的指令。将控制单元320连接至数据线310是通过接口324实现的。

以下将结合图3并在图4和图5的流程图辅助下示例性描述如何能借助该装置100来采集人员316的专人数据：

该方法以步骤500开始并借助照相机302来采集图像。一旦该照相机采集人员316的脸孔图像(步骤502)，则通过包含在控制单元320的存储器326内的相应程序启动该装置100与人员316的通信。当照相机302采集人员316的脸孔图像时，该装置本身可以确信：“现在一个人位于该装置100的头部116前面”。通过扬声器122(对照图1)，现在可以由装置100对人员进行问候。另外，可以通过扬声器自动解释：以下将如何进行人员316的专人数据采集。

作为该装置100与人员316通过扬声器进行通信的替代或补充，也可以通过触敏显示器112与人员316进行通信。例如可以在触敏显示器112上显示相应的操作指示。

当在步骤502没有采集脸孔图像时，该系统100转至循环模式，在该循环模式中总是检查现在是否恰好有人员316在照相机302前面。

假定现在探测到有人员316在照相机302前面并且已经由装置100对人员316进行了相应问候和指令，可以在步骤504中通过该装置发出要求人员将食指搁在指纹传感器114上的请求。随后，也可以在步骤504中通过传感器114自动采集人员316的指纹。

在此期间该照相机302最好持续检查使用者是否还在照相机302前面。即，如果使用者应该在途中离开照相机，则有以下可能，即另一个人来到装置100前面并且取而代之地将其食指放在指纹传感器114上。因此缘故，控制单元320被如此配置，即一旦人员316按照某种方式离开照相机302，则指纹采集被中断。借此预防相应的误使用。

在步骤540的指纹采集之后，在步骤506中进行输出，借此请求人员316提供个人化信息。为此有许多可能性。一方面，使用者可以通过触敏显示器112来手动输入其个人化信息。他例如可以输入其姓名、其出生日期和其通信地址。所述输入此时通过在触敏显示器112的轻击或采用相应的笔来进行，可以借助所述笔在显示器112上书写。

作为替代或补充而可行的是，通过读取装置108从该人员的现有证明文件中读取个人化信息的一部分或甚至全部个人化信息。该证件具备所谓的eID功能，因此请求使用者尤其是将相应的PIN输入读取装置以准许个人化信息的读取。在成功检查PIN之后，个人化信息可以直接从证明文件被读入存储器326中。

在此要注意，该方法尤其适合下述情况：当具有eID功能的个人身份证的拥有者想要用另一个新的个人身份证替代“旧”身份证时。例如这可能是需要的：因为人搬家而人员的地址已经改变。在此情况下，通过读取装置108从旧证件中读取所有相关的个人化信息并且除了制作新证件外还通过照相机302拍摄脸孔图像就够了。另外，可选地或附加地，可以如上所述采集指纹数据。所收集的信息(专人数据)随后被传输给官方工作人员的计算机，官方工作人员可再次抽样检查：通过装置100提供给他的专人数据是否也实际属于正坐在他面前的且已经申请新的个人身份证的人员。

但也可行的是，读取装置108还具备一个照相机并且可以将印刷在旧证件上的脸孔图像与现在由照相机302提供的脸孔图像相比较。如果这两张脸孔图像相同，则装置100可以确信：在照相机302前面的人员316也有权申请新的证件。

在步骤506中输入个人化信息之后，在步骤508中发出指示用于现在后续的脸孔拍摄。该指示例如可以要求人员316通过反射镜120本身注视眼睛，同时不要微笑，以满足对生物识别护照照片的要求。接着，在步骤510中借助照相机302进行脸孔图像拍摄。在结束所有步骤后，可以在步骤512中将在步骤504至510中采集到的专人数据传输给相应的机构318以便通过数据线310和接口324处理数据。

以下将详细说明脸孔图像拍摄步骤510，尤其与图4的流程图相关地来详述。因此，为了拍摄脸孔图像，首先在步骤400中进行该照相机最好在竖直的方向106上相对于人员316眼睛314的齐眉高度的优化定位。此时如此选择和调节照相机302的物镜，即，可采集的照相机图像显著大于人员316的待制作的脸孔图像的相片。即，换言之，照相机302所看到的并不仅仅是人员316的脸孔316。即，如果因为人员身高很大而照相机302低于眼睛314高度，则控制单元320在分析了由照相机302拍摄的实际图像后确定它并通过接口324和数据线310向驱动装置300发出使头部116进一步向上移动的命令。利用步骤400的照相机优化定位至少一直进行，直到照相机302在方向312上处于人员316的眼睛314的高度。

人员316可以处于包含任何背景元素330的任何背景前面，以便随后拍摄脸孔图像。尤其是对此不需要采用例如以墙壁形式设立在人员316后面的中性背景。这通过以下的脸孔图像拍摄步骤实现：

在步骤402中，首先通过拥有白色的照明装置118来接通照明。所述照明用于在前方(即在方向312上)照亮人员316的脸孔。对此，照明装置118具有相应的发光机构306例如LED。

在步骤404中拍摄被如此照亮的人员脸孔并且作为人员316脸孔的第一图像328存在存储器326。第一图像328此时首先不仅示出人员316的脸孔332，也示出背景330(人员316处于其前)。

在步骤406中断开所述照明并且在步骤408中进行借助照相机302的第二图像采集。因为照明断开，故在第二图像中人员316的脸孔332看上去明显更暗，而背景330几乎不变。原因在于，之前通过照明装置306执行的脸孔332照亮只是被设计用于照亮所述脸孔，而不是还要照亮背景330。

在步骤410中，完成第一图像328(即用白光照明的图像)和第二图像(即未被照明的图像)的差异图像334。在形成差异图像334时，使用了图像像素的亮度差，在这里，现在把所有亮度差小于预定阈值的像素归为背景。即，通过形成差异，计算出几乎没有亮度差的图像特征。这涉及到所述背景330，从而在步骤410中产生的背景330差异图像被去除。即，人员的脸孔332在差异图像334中从背景脱离出来。

为了进一步优化所述背景脱离过程，可以在步骤412中重新接通照明，在这里选择一种彩色照明。例如现在可以用黄色照亮脸孔332。黄色此时相比背景的自然配色明显得以突显，因而在步骤414中的相应图像采集之后，可以在步骤416中从如此采集到的图像中计算出脸孔连同头发的轮廓。利用如此算出的脸孔外轮廓，随后可以优化并修正在步骤410中确定的差异图像。

所述优化和修正此时可以通过许多方式进行。例如可以在采用尚位于存储器326内的第一和第二图像进行新的差异生成，在这里，在采用外轮廓情况下对亮度差采取了相应的权重。替代地或补充地，可以事后从差异图像中去除因该外轮廓而必然归于背景的部分，或者如此做，即事后将第一图像的必然归于真正的人员脸孔的元素再次加入该差异图像。

在步骤418中的差异图像修正之后，在步骤420中检查被如此确定的脸孔图像330的质量是否达到预定标准。这些标准例如可以包含满足在脸孔图像采集中预定的生物识别规定。

当质量足够高时，人员316的如此制作的脸孔图像可以通过触敏显示器112被显示。当使用者也满意图像质量时，他可以通过相应输入来允许将呈专人数据形式的脸孔图像传输给该机构318。

在此要注意的是，例如在每次采集一张图像之后，也可以实现如下的质量检查，即检查图像是否满足各种质量标准。例如每次可以检查图像上的使用者是否睁着眼或闭了眼，从而一开始就舍弃掉不可用的脸孔图像并且根本就不会先把其分配给进一步的数据处理。

为了现在进一步提高所提供的脸孔图像的质量，头部116在发光机构306前面和在照相机302前面都具有偏光滤镜。在发光机构306前面的偏光滤镜308和照相机302前面的偏光滤镜304此时以90°相对旋转错开。通过采用所述偏光滤镜，有效抑制了来自反光表面如眼镜片或眼镜架的反光并且脸孔332的经再偏振的部分可被看得更清楚。通过使用两个偏光滤镜308和304，该效果与在照相机302前面采用单个偏光滤镜304相比得到进一步加强。

另外，照相机302能够拍摄人员316的红外图像。一方面，这导致了具有很高锐度的图像，因而可以明确地基于所述图像来识别在背景330前面的人员316。另一方面，由此保证了没有：例如将人员的相片定位在照相机302前面，以代替真实活人316。即，相片无法在红外范围内提供表征活人的红外辐射，因而在此情况下该照相机302无法提供可用的红外信息。装置100于是知道了有人正在尝试伪造。该装置在此情况下将中断专人数据采集。

发光机构306可以包括多个LED条形光源，其能以不同的颜色发光。该照明装置本身以最好不同于图3的示例性视图的方式设置在头部116内并且由半透明材料即透光但不透明的材料制造。由此产生漫射光，其适于照亮人员但没有投下强反差阴影。半透明材料如塑料在壳体内整面地配设有偏光滤镜308，可借此如上所述地避免在人员316的眼镜中的反射。照明装置118完全包围反射镜120，从而可以保证均匀照亮人员316的脸孔332。照明装置118的LED条形光源例如构成四周环抱半透反射镜120的矩形。

照明装置118还可以被构造用于：在步骤510中的脸孔图像采集之前也完成紧邻照相机302前方的环境的照明。这在较暗空间内是有利的，因为可以由此比较简单地探测到有人走到照相机前。对此，也可以采用两个不同的照明装置，它们可以布置在头部116之内或之处，在这里，其中一个照明装置设置用于最佳照亮人员，另一个照明装置设置用于产生亮度差。

以下，再次概括且示例性地描述在装置100投入运行后发生的各不同步骤。在装置100接通且控制单元启动后，执行所有零部件的控制、计算和与使用者通信的程序被自动启动。

所用的控制程序首先将头部移入基础状态。为此，它如此控制举升柱104，即它使照相机移动到大约1700mm高度。这个高度对应于人员的平均身高。接着，该控制单元的程序启动照相机302的连续图像采入。

随后，控制单元320的软件启动运动识别功能(其是始终工作的)。为此，该控制单元的程序对每个由照相机采入的图像执行图像处理算法，借助它们，从一连串采入图像中探测到由照相机成像的对象的运动。在此状态下，该装置保持不变，直到人员走近它。

当人员走近该装置100时，人员通过照相机图像被采集并且在程序内工作的运动识别功能提供一个信号。随后，该装置通过由扬声器122发声而发出问候的套话“欢迎光临”。

在该触敏屏上，现在用标记“开始”显示出操作件“按钮”。当人以食指按压该按钮时，程序进入到控制所有专人数据记录的过程。该程序从现在起对由照相机采入的每张图像执行图像处理算法，借此来确定一双眼睛的像素坐标。

当成功确定了一双眼睛的像素坐标时，在下一个步骤中检查与人员身高相关的照相机高度并且或许加以修正。为此，在竖向上确定该像素坐标相对于预定值的差值。当该差值超过一个阈值时，由该程序产生用于该举升柱的控制信号并且发送给控制电路。该控制信号造成“该举升柱的包括操控台110和头部116连同位于其内的照相机302在内的整个结构”升降一个高度值，该高度值以在竖向上的所述像素差来修正在照相机图像中成像的人员的眼睛位置。该过程可以持续重复，直到进行专人数据的采集。

在进一步的技术实施方式中，也可以进行在水平方向上的眼睛位置的检查和修正。为此，由眼睛位置的像素坐标求出其在水平方向上的位置。如果在待拍摄图像中的使用者在水平方向上应居中，则作为用于眼睛位置的像素坐标的预定值确定了一半图像宽度。也可以确定其它的预定值。随后，根据水平方向上的眼睛位置像素坐标和所确定的预定值来求出差额。当该差额超过预定阈值时，由该程序利用发声来请求人员相应调整自身位置。例如可以通过发声向使用者发出“请您向右移动5厘米”的话语。该过程一直重复，直到在水平方向上的像素坐标差值小于所述阈值。

现在，使用者的影像位于照相机图像内最佳位置上。现在，开始拍摄多张抠像图像。为此，由照相机按照合适的时间间隔例如1秒采拍图像，这些图像是交替地分别为有照明和无照明的。由该程序例如如下组织图像的采拍：

1.秒1.采拍无照明的图像并且接通照明装置

2.秒1.采拍有照明的图像

3.秒2.采拍有照明的图像并且关掉照明装置

4.秒2.采拍无照明的图像

5.秒3.采拍无照明的图像并接通照明装置

6.秒3.采拍有照明的图像并关掉照明装置

现在有三对图像，它们分别由照明接通时的一张人图像和照明关掉时的一张人图像构成。该程序现在针对三对图像中的每一对产生对应的差异图像。根据各自的差异图像和所确定的阈值，制作出对应的抠像人物肖像。

在产生差异图像时，差异图像的每个像素在下列情况下被指定为0值：“在差异图像内的具有相同坐标的像素小于预定阈值时”。否则，给该像素指定来自有照明的图像(包含为拍摄肖像而被照亮的人员)的具有相同坐标的像素的值。

最好该照相机配备有物镜，借此可以在照相机的数字图像中实现小景深。利用具有小景深的物镜制作的图像有以下性能，其背景有少量棱边，而在前景内可以看到许多棱边。如上所述，这可以通过许多可分辨的线条对/mm以数学方式来描述。尤其是通过这样的物镜凭借清晰的棱边将位于前景内的对象与背景分开。棱边识别可被用于优化上述的抠像方法。

以下将描述优化的抠像的过程：首先，针对其中一张被照明的人员图像来进行棱边识别，接着将结果存在例如二进制图像中。

随后利用已知的图像处理算法从具有棱边的二进制图像中求出外轮廓。由此得到的结果存在另一个例如二进制图像中，在这里，位于轮廓线段上的所有像素被分配1值，所有其他像素分配0值。

该轮廓现在以闭合多边形存在(例如作为数据阵列)。接着，对于每个图像点确定它是在多边形内，还是在多边形外。为此，例如执行适当的点在多边形内测试。点在多边形内测试是已知的算法。

现在，之前所产生的差异图像被修正或优化。为此存在许多可能性。其一，差异图像的每个像素在该像素位于多边形外时又可以被分配0值，或是在该像素位于多边形内时其保持该像素的值。

其二可能的是，通过在形成差异图像时执行加权而优化该差异图像：对于形成差异，在多边形内的图像点获得的较小阈值，而在多边形外的图像点获得较大阈值。

在其它的技术实施方式中，也可以采用其它方法用于优化人物肖像的抠像。可以想到例如运动识别法用于将照相机图像中的前景和背景相互分开。

三张抠像图像被显示在触屏上。还有，对使用者发出挑选其中一张抠像图像的请求。所选的图像被存储起来。如果使用者不满意这些抠像图像，则整个过程可以从头开始。

随后，该程序允许使用者输入所有其它专人数据。为此，在触屏上显示一连串输入输入窗口。由使用者输入的数据与抠像图像一起被存储起来。

这些数据也能通过证件读取器(读取装置)从已有证件读入。至于选择哪种输入形式，留给例如使用者来决定。

指纹记录也可能属于待记录数据。对此，指纹读取器被集成到该自动装置中。

作为最终输入，该程序索求使用者的签名。签名以输入笔或手指来进行，其适用于操作内装式触屏。

接着，所有采集数据被自动传输给中央数据采集处。在那里，接着或许在进一步检查后启动相应证件的印刷。

所有输入由此完成并且自动装置向使用者告别。为此，该程序产生相应的发声。例如可以发出以下发声话语“十分感谢输入您的数据，请您移步至发证处。您的证件已在那备好。”。

在进一步的技术实施方式中，该程序开始生物识别脸孔识别以及使用者操作启动钮。首先存储该使用者的比较模版。在使用者的整个上述输入过程中定期(例如每隔5秒)或在规定的触发输入后，执行生物识别的脸孔识别。由此可以保证全部输入是由同一个人执行的。由此使得该装置的误用变得困难。

附图标记列表

100 装置

102 支脚

104 举升柱

106 方向

108 读取装置

110 操控台

112 触敏屏

114 指纹传感器

116 头部

118 照明装置

120 反射镜

122 扬声器

300 驱动装置

302 照相机

304 偏光滤镜

306 发光机构

308 偏光滤镜

310 数据线

312 方向

314 眼睛

316 人员

318 机构

320 控制装置

322 处理器

324 接口

326 存储器

328 脸孔图像

330 背景

332 脸孔

334 脸孔图像

Claims (20)

1.一种用于采集人员(316)的专人数据的装置(100)，其中，该专人数据包括该人员(316)的脸孔图像，其中，该装置(100)具有用于拍摄该人员(316)的脸孔图像的照相机(302)、照明装置(306)和半透明反射镜(120)，其中，该半透明反射镜(120)布置在所述人员(316)和所述照相机(302)之间，其中，该半透明反射镜(120)如此取向，即在该半透明反射镜(120)的朝向人员(316)的一侧，入射至该半透明反射镜(120)的光的光路平行于由该半透明反射镜(120)反射回来的部分光的光路，其中，该照明装置(306)被构造用于在前方照亮所述人员(316)，其中，该装置(100)还具有控制单元(320)用于按下述方式执行图像采集：

-通过该照明装置(306)产生白光以照亮所述人员(316)的脸孔，并且在照亮时通过所述照相机(302)采集所述人员(316)的脸孔的第一图像(328)，

-在不产生白光的情况下，通过所述照相机(302)采集所述人员(316)的脸孔的第二图像，

-形成所述第一图像(328)与所述第二图像的第一差异图像(334)，其中，在所述第一差异图像中，所述人员(316)的脸孔(332)是脱离背景(330)的，其中，该专人数据包含所述第一差异图像(334)作为该脸孔图像，

其中，该控制单元(320)还被构造用于：

-控制该照明装置(306)以通过该照明装置(306)产生彩色光或红外光来照亮所述人员(316)的脸孔，并且控制所述照相机(302)以便在照亮时通过该照相机(302)采集所述人员(316)的脸孔的第三图像，

-在不产生彩色光或红外光的情况下，通过所述照相机(302)采集所述人员(316)的脸孔的第四图像，

-形成所述第三图像与所述第四图像的第二差异图像，其中，在所述第二差异图像中，所述人员(316)的脸孔(332)是脱离背景(330)的，并且从所述第二差异图像中计算出所述脸孔的外轮廓，

-利用从所述第二差异图像中算出的该外轮廓来修正所述第一差异图像(334)。

2.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，被用于形成差异图像的像素的亮度差被用来形成该差异图像，其中，其亮度差小于预定阈值的所有像素被归为所述背景(330)。

3.根据前述权利要求1或2所述的装置(100)，其中，所述照相机(302)具有物镜，其中，该物镜被构造用于只锐利地采集人员(316)的脸孔(332)并且不锐利地采集背景(330)，其中，该控制单元(320)还被构造用于：

-根据人员(316)的脸孔和背景(330)的清晰度差异来计算出所述脸孔的外轮廓，

-利用所算出的外轮廓来修正所述第一差异图像(334)。

4.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，该照明装置(306)被构造用于以偏振光来照亮人员(316)，其中，该照相机(302)具有偏光滤镜(304)，其中，该偏振光的偏振方向和经该偏光滤镜(304)射入该照相机(302)中的光的偏振方向相对旋转错开90度。

5.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，该控制单元(320)还被构造用于分析人员(316)的脸孔图像，其中，所述分析包括确定头部姿势和/或眼睛姿势，其中，所述控制单元(320)还被构造用于在头部姿势和/或眼睛姿势未达到预定标准时自动舍弃人员(316)的脸孔图像。

6.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，所述照相机(302)被构造用于在视频流中先后采集多个图像，其中，所述控制单元(320)还被构造成在形成所述第一差异图像(334)和/或第二差异图像时只采用该视频流的达到预定质量标准的图像。

7.根据权利要求6所述的装置(100)，其中，该质量标准包括人员(316)的眼睛部分的预定空间位置和/或最大容许颤动模糊和/或在该图像上的人员(316)脸孔的预定大小。

8.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，所述照相机(302)能通过驱动单元来升降调节，其中，所述控制单元(320)还被构造用于

-检测该人员(316)的眼睛部分(314)相对于该照相机(302)位置的空间位置，和

-在该眼睛部分(314)的空间位置未处于相对于该照相机(302)位置的预定范围内的情况下，控制该驱动单元以通过该驱动单元自动调整照相机(302)的高度，从而该眼睛部分的空间位置处于相对于该照相机(302)位置的预定范围内。

9.根据权利要求8所述的装置(100)，其中，该眼睛部分的空间位置的检测和通过驱动单元的照相机(302)的调整移动是连续进行的。

10.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，所述照相机(302)被构造用于采集红外光，其中，该控制单元(320)还被构造用于

-在没有通过照明装置(306)照亮人员(316)脸孔的情况下，通过照相机(302)采集人员(316)脸孔的第五图像，其中，所述第五图像的采集是在红外波长范围内进行的，

-根据所述第五图像计算出所述脸孔的外轮廓，

-利用从所述第五图像中算出的外轮廓来修正所述第一差异图像(334)。

11.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，所述装置(100)具有用于人员(316)的证明文件的读取装置(108)，其中，该读取装置(108)被构造用于在启用状态下从该证明文件中读取人员(316)的个人化信息，其中，该专人数据包含所述个人化信息。

12.根据前述权利要求1所述的装置(100)，还具有指纹传感器(114)，其中，该指纹传感器(114)被构造用于在启用状态下采集人员(316)的指纹，其中，该专人数据包含所采集的指纹。

13.根据前述权利要求1所述的装置(100)，还具有操控台(110)，其中，该操控台(110)被构造用于在启用状态下采集人员(316)的字母数字数据输入和/或人员(316)的签名的输入，其中，该专人数据包含所采集的数据输入和/或签名。

14.根据权利要求11、12或13所述的装置(100)，其中，该控制单元(320)还被构造成，仅在且最长仅在通过照相机(302)采集人员(316)的脸孔图像时，设置该启用状态。

15.根据前述权利要求1所述的装置(100)，还具有网络接口，其中，该装置(100)被构造用于：将所述专人数据传输给用于由所述专人数据自动化生成证明文件的机构或者用于鉴定所述专人数据的机构。

16.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，该装置(100)是独立的自动装置，其中，该自动装置没有后壁，所述后壁是从所述照相机(302)出发观察设置于待采集的人员(316)的脸孔(332)之后的。

17.根据前述权利要求1所述的装置(100)，其中，所述照明装置(306)围绕所述半透明反射镜(120)布置。

18.一种用于通过装置(100)采集人员(316)的专人数据的方法，其中，所述专人数据包括人员(316)的脸孔图像，其中，所述装置(100)具有用于拍摄人员(316)的脸孔图像的照相机(302)、照明装置(306)和半透明反射镜(120)，其中，该半透明反射镜(120)布置在人员(316)和照相机(302)之间，其中，该半透明反射镜(120)如此取向，即在该半透明反射镜(120)的朝向人员(316)的一侧，入射到该半透明反射镜(120)的光的光路平行于由该半透明反射镜(120)反射回来的部分光的光路，其中，该照明装置(306)被构造用于在前方照亮人员(316)，其中，该方法包括：

-通过该照明装置(306)产生白光以照亮人员(316)的脸孔，并且在照亮过程中通过照相机(302)采集人员(316)脸孔的第一图像(328)，

-在没有产生白光的情况下，通过照相机(302)采集人员(316)脸孔的第二图像，

-形成所述第一图像(328)与所述第二图像的第一差异图像(334)，其中，在所述第一差异图像中，人员(316)的脸孔(332)是脱离背景(330)的，其中，该专人数据包含所述第一差异图像(334)作为脸孔图像，

-控制该照明装置(306)以通过该照明装置(306)产生彩色光或红外光来照亮所述人员(316)的脸孔，并且控制所述照相机(302)以便在照亮时通过该照相机(302)采集所述人员(316)的脸孔的第三图像，

-在不产生彩色光或红外光的情况下，通过所述照相机(302)采集所述人员(316)的脸孔的第四图像，

-形成所述第三图像与所述第四图像的第二差异图像，其中，在所述第二差异图像中，所述人员(316)的脸孔(332)是脱离背景(330)的，并且从所述第二差异图像中计算出所述脸孔的外轮廓，

-利用从所述第二差异图像中算出的该外轮廓来修正所述第一差异图像(334)。

19.一种计算机可读存储介质，其记录有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求18所述的方法。

20.一种存储方法，该存储方法包括将信号序列存储于计算机内，该信号序列在存储于计算机内时表现为一连串指令，所述一连串指令在该计算机上运行时执行权利要求18所述的方法。