DE102006045752B4

DE102006045752B4 - Vorrichtung zur Gesichtsbildauthentifizierung

Info

Publication number: DE102006045752B4
Application number: DE102006045752A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kariya Komura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: KR100826309B1; KR20070035989A; JP2007094637A; JP4553138B2; DE102006045752A1

Abstract

Vorrichtung zur Authentifizierung eines Gesichtsbildes, mit:
– einem Kameramittel (40) zum Aufnehmen eines Gesichtsbildes einer Person;
– einem Speichermittel (14) zum Speichern eines Merkmalsindexes des von dem Kameramittel aufgenommenen Gesichtsbildes zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen, die eine Gesichtsausrichtung und eine Beleuchtungsstärke umfassen;
– einem Anfangsregistrierungsmittel (S101–S112) zum anfänglichen Registrieren einer Person, deren Gesichtsbildmerkmalsindex zusammen mit der Kombination aus Bildaufnahmezuständen gespeichert wird, als Registrierungsperson;
– einem Zusatzregistrierungsmittel (S201–S227) zum zusätzlichen Speichern des Gesichtsbildmerkmalsindexes als das Gesichtsbild der Registrierungsperson zusammen mit der Kombination aus Bildaufnahmezuständen, unter denen das Gesichtsbild zusätzlich aufgenommen wird, wenn der Merkmalsindex des zusätzlich aufgenommenen Gesichtsbildes eine bestimmte Ähnlichkeit mit dem Gesichtsbildmerkmalsindex der Registrierungsperson aufweist, die anfänglich registriert wurde; und
– einem Authentifizierungsmittel (S220–S222) zum Authentifizieren einer Person als die Registrierungsperson, wenn der Merkmalsindex des Gesichtsbildes der Person eine bestimmte Ähnlichkeit mit einem der Merkmalsindizes der in dem Speichermittel gespeicherten Gesichtsbilder aufweist, wobei...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Authentifizierung eines Gesichtsbildes einer Person, wie beispielsweise eines Fahrzeugführers.
Es sind viele Fahrzeugsicherheitssysteme bekannt, bei denen ein Gesichtsbild eines Fahrzeugführers verwendet wird. Ferner sind verschiedene Bürosicherheitssysteme mit einer Technologie zur Gesichtserkennung bekannt, wie beispielsweise die in der JP-A-2005-115481 und in der JP-A-2004-157602 offenbarten Systeme.
Bei vielen dieser herkömmlichen Authentifizierungstechnologien werden Merkmale eines Gesichts, wie beispielsweise Schatten auf einem Gesichtsbild, als Gesichtsbild einer Registrierungsperson in einem Speicher gespeichert und Merkmale eines Gesichtsbildes einer Person, die noch nicht identifiziert ist, mit den registrierten Merkmalen verglichen. Wenn die Ähnlichkeit zwischen beiden Gesichtsbildern hoch ist, wird die Person als die Registrierungsperson authentifiziert. Die Gesichtsbildmerkmale ändern sich jedoch in Übereinstimmung mit Zuständen, wie beispielsweise einer Beleuchtungsstärke oder einer Ausrichtung eines Gesichts, unter denen das Gesichtsbild aufgenommen wird. Es soll beispielsweise angenommen werden, dass das registrierte Gesichtsbild aufgenommen wird, wenn das Gesicht einer betreffenden Person nach oben ausgerichtet ist, und dass das Gesichtsbild zu einem späteren Zeitpunkt aufgenommen wird, wenn das Gesicht der betreffenden Person nach unten ausgerichtet ist. In diesem Fall wird mit hoher Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass das zu dem späteren Zeitpunkt aufgenommene Gesichtsbild nicht mit dem registrierten Gesichtsbild übereinstimmt. Dies führt dazu, dass die Authentifizierung der Person als die Registrierungsperson selbst dann versagt bleibt, wenn die Person tatsächlich die Registrierungsperson ist.
Das obige Problem kann insbesondere dann als störend empfunden werden, wenn das Gesichtsbildauthentifizierungssystem in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
D. h., die rechte Seite des Gesichts eines Fahrzeugführers ist gewöhnlich heller als die linke Seite, wenn der Fahrzeugführer in einem Fahrzeug sitzt, bei dem das Lenkrad auf der rechten Seite angeordnet ist. Demgegenüber ist die linke Seite heller, wenn der Fahrzeugführer in einem Fahrzeug sitzt, bei dem das Lenkrad auf der linken Seite angeordnet ist. Ferner können sich die Gesichtsbildmerkmale in Übereinstimmung mit einer auf den Fahrzeugführer einfallenden Lichtmenge ändern. Folglich wird ein Fahrzeugführer mit hoher Wahrscheinlichkeit selbst dann nicht als die Registrierungsperson erkannt bzw. authentifiziert, wenn er/sie eine tatsächliche Registrierungsperson ist. Dieses Problem kann gemindert werden, wenn eine Mehrzahl von Gesichtsbildern zusammen mit Bildaufnahmezuständen registriert werden, wenn ein Fahrzeugführer das erste Mal als Registrierungsperson registriert wird. Es ist jedoch schwer, verschiedene Beleuchtungsstärkezustände und Gesichtsausrichtungszustände vorzusehen, wenn ein Fahrzeugführer als Registrierungsperson registriert wird. Ferner kann der Fahrzeugführer den Prozess, bei dem er im Voraus eine Mehrzahl von Gesichtsbildern registrieren muss, als störend empfinden.
Aus der EP 1 291 807 A2 ist ferner eine Vorrichtung zur Gesichtsbildauthentifizierung bekannt. Die US 6 181 805 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Berechnung der Gesichtsbildausrichtung. In der US 2003/0138134 A1 wird ein System zur Speicherung und Analyse von Bilddaten für biometrische Anwendungen beschrieben. Vorrichtungen, die das Update biometrischer Merkmale betreffen, sind ferner aus der EP 1 416 427 A2 und der US 6 697 505 B2 bekannt.
Es ist angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Gesichtsbildauthentifizierungsvorrichtung bereitzustellen, bei der Gesichtsbildmerkmale unter verschiedenen Zuständen automatisch in einem Speicher registriert werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Authentifizierung eines Gesichtsbildes nach dem Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Untersprüche.
Die Vorrichtung zur Authentifizierung eines Gesichtsbildes gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft in einem Authentifizierungssystem eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Die Authentifizierungsvorrichtung weist eine Kamera zum Aufnehmen eines Gesichtbildes einer Person (Fahrzeugführer), eine Beleuchtungsvorrichtung, wie beispielsweise eine LED, und eine Bildverarbeitungsvorrichtung auf. Der Betrieb der Authentifizierungsvorrichtung umfasst einen Anfangsregistrierungsprozess und einen Zusatzregistrierungsprozess.
Der Anfangsregistrierungsprozess wird nach Eingabe eines Startsignals gestartet. Ein Gesichtsbild einer Person wird von der Kamera aufgenommen. Ein Gesichtsbildmerkmalsindex, eine Gesichtsausrichtung und ein Beleuchtungsstärkezustand zur Zeit der Bildaufnahme werden auf der Grundlage des von der Kamera aufgenommenen Gesichtsbildes berechnet. Das Gesichtsbildmerkmal wird zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen, welche die Gesichtsausrichtung und den Beleuchtungsstärkezustand umfassen, in einem nichtflüchtigen Speicher registriert. Auf diese Weise wird eine Person (Fahrzeugführer) als Registrierungsperson registriert.
Wenn eine Person (gleichgültig ob es sich um die registrierte oder um eine nicht registrierte Person handelt) auf dem Sitz des Fahrzeugführers sitzt, wird automatisch ein Zusatzregistrierungsprozess gestartet. Zunächst wird überprüft, ob das Gesichtsbild der Person anfangs registriert wurde oder nicht. Ist keine Anfangsregistrierung vorhanden, endet der Prozess. Ist die Anfangsregistrierung in dem nichtflüchtigen Speicher vorhanden, wird die Anfangsregistrierung, welche den Gesichtsbildmerkmalsindex, die Gesichtsausrichtung und den Beleuchtungsstärkezustand umfasst, aus dem nichtflüchtigen Speicher gelesen. Anschließend wird ein Gesichtsbild der Person von der Kamera aufgenommen und temporär in einem RAM gespeichert. Der Gesichtsbildmerkmalsindex wird auf der Grundlage des temporär gespeicherten Gesichtsbildes berechnet.
Anschließend wird ein Ähnlichkeitswert zwischen dem berechneten Gesichtsbildmerkmalsindex und dem im dem nichtflüchtigen Speicher registrierten Gesichtsbildmerkmalsindex berechnet. Wenn der Ähnlichkeitswert über einem ersten Ähnlichkeitsschwellenwert liegt, werden die Gesichtsausrichtung und der Beleuchtungsstärkezustand zur Zeit der Bildaufnahme berechnet. Anschließend wird der Gesichtsbildmerkmalsindex zusätzlich zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen, welche die Gesichtsausrichtung und den Beleuchtungsstärkezustand umfassen, in dem nichtflüchtigen Speicher registriert, wenn solch ein Bildaufnahmezustandspaar noch nicht registriert worden sind. Anschließend wird der Ähnlichkeitswert mit einem zweiten Ähnlichkeitsschwellenwert verglichen. Wenn der Ähnlichkeitswert über dem zweiten Ähnlichkeitsschwellenwert liegt, wird die Person als die Registrierungsperson authentifiziert. Wenn die als die Registrierungsperson authentifizierte Person weiter auf dem Fahrersitz sitzt, wird der Zusatzregistrierungsprozess wiederholt, um die Zusatzregistrierung des Gesichtsbildes der Registrierungsperson weiter hinzuzufügen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die unter verschiedenen Zuständen aufgenommenen Gesichtsbilder der Registrierungsperson registriert und wird ein Gesichtsbild einer Person (Fahrzeugführer) mit den registrierten Gesichtsbildern verglichen. Die Person wird als die Registrierungsperson authentifiziert, wenn eine hohe Ähnlichkeit zwischen dem Gesichtsbild der Person und einem der registrierten Gesichtsbilder besteht. Folglich wird die Wahrscheinlichkeit, mit der eine tatsächlich registrierte Person nicht als die registrierte Person bzw. Registrierungsperson authentifiziert wird, verringert. Ferner wird die Zusatzregistrierung des Gesichtsbildes der Registrierungsperson automatisch ausgeführt, ohne dass sich die Registrierungsperson darum kümmern muss.
Weitere Aufgaben und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Authentifizierung eines Gesichtsbildes eines Fahrzeugführers gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm mit Komponenten, welche die Gesichtsbildauthentifizierungsvorrichtung bilden;
3 ein Blockdiagramm eines Programms zur Verarbeitung eines in einem ROM gespeicherten Gesichtsbilds;
4 ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zur anfänglichen Registrierung eines Gesichtsbildes;
5 ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zur zusätzlichen Registrierung eines Gesichtsbildes; und
6 Beispiele von Bildaufnahmezuständen, die Beleuchtungsstärkezustände und Gesichtsausrichtungen umfassen.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. 1 zeigt die Gesichtsbildauthentifizierungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeug angebracht. Die Vorrichtung weist eine Bildverarbeitungsvorrichtung 10, eine LED-Beleuchtungsvorrichtung 30, einen LED-Stromregler 20, der eine Menge des der LED-Beleuchtungsvorrichtung 30 (nachstehend als LED 30 bezeichnet) zugeführten Stroms regelt, und eine aus einem ladungsgekoppelten Bauelement (CCD) aufgebaute Kamera 40 zum Aufnehmen eines Gesichtsbildes eines auf dem Fahrersitz sitzenden Fahrzeugführers. Diese die Authentifizierungsvorrichtung bildenden Komponenten sind in einem zu dem Fahrzeugführer ausgerichteten Armaturenbrett enthalten.
2 zeigt die Komponenten der Gesichtsbildauthentifizierungsvorrichtung. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 10 weist eine CPU 11, ein ROM 12 zum Speichern eines Programms 100 zur Verarbeitung eines Gesichtsbildes, ein RAM 13 zur temporären Speicherung von Gesichtsbilddaten, einen nichtflüchtigen Speicher 14 zur Registrierung von Gesichtsbildmerkmalsindizes und Gesichtsbildaufnahmezuständen, die eine Beleuchtungsstärke und Gesichtsausrichtungen umfassen, auf. Der nichtflüchtige Speicher 14 kann aus einem EEPROM aufgebaut sein. Der LED-Stromregler 20 und die Kamera 40 sind mit der Bildverarbeitungsvorrichtung 10 verbunden, und die LED 30 ist mit dem LED-Stromregler 20 verbunden.
3 zeigt das Programm zur Verarbeitung von Gesichtsbildern. Das Programm 100 ist in dem ROM 12 beinhaltet und weist die folgenden Mittel auf: 101 zum Starten der Vorrichtung, 102 zum Eingeben eines Signals zum Beenden einer Registrierung, 103 zum Starten einer Bildaufnahme durch die Kamera, 104 zum Auslesen von Bildaufnahmezuständen, 105 zum Kommunizieren mit anderen Vorrichtungen, 106 zur Bildeingabe, 107 zur Berechnung von Merkmalsindizes aus Gesichtsbildern, 108 zum Vergleichen von Gesichtsbildähnlichkeitswerten, 109 zum Speichern eines ersten vorbestimmten Ähnlichkeitswerts Th1, 110 zum Speichern eines zweiten vorbestimmten Ähnlichkeitswerts Th2, 111 zum Berechnen einer Gesichtsausrichtung, 112 zum Berechnen von Beleuchtungsstärkezuständen, 113 zum Speichern der Gesichtsbildmerkmalsindizes zusammen mit einem Satz aus Bildaufnahmezuständen, die eine Beleuchtungsstärke und die Gesichtsausrichtung umfassen, und 114 zum Vergleichen von Ähnlichkeitswerten.
Nachstehend wird ein Anfangsregistrierungsprozess unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Zunächst muss eine Person (in den meisten Fällen der Fahrzeugführer) als Registrierungsperson in der Vorrichtung registriert werden. Um registriert zu werden, muss ein Gesichtsbild der Person zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen, die eine Beleuchtungsstärke und eine Gesichtsausrichtung umfassen, registriert werden. In Schritt S101 drückt eine auf dem Fahrersitz sitzende Person eine Taste, um den Anfangsregistrierungsprozess zu starten. Vorzugsweise wird zu diesem Zeitpunkt eine Kennnummer des Benutzers oder dergleichen eingegeben. In Schritt S102 wird ein Bildverarbeitungsprozess initiiert. Anschließend wird in Schritt S103 der LED-Stromregler 20 aktiviert, um die LED 30 mit Strom zu versorgen. Im Schritt S104 wird die Kamera 40 betriebsbereit.
Anschließend gibt der Benutzer in Schritt S105 einen Auslöseimpuls ein, um die Kamera 40 zu betreiben und Licht von der LED 30 auszusenden. Im Schritt S106 wird ein Gesichtsbild des Fahrzeugführers aufgenommen und das Gesichtsbild temporär in dem RAM 13 gespeichert. In Schritt S107 wird ein Merkmalsindex des Gesichtsbildes aus dem in dem RAM 13 gespeicherten Gesichtbild berechnet. Genauer gesagt, das RAM 13 wird nach dem Gesichtsbild des Fahrzeugführers durchsucht. Beispielsweise wird eine vorher vorbereitete Vorlage bzw. Maske über die in dem RAM 13 gespeicherten Bilder bewegt und eine Position mit der höchsten Korrelation bezüglich der Vorlage als ein Bereich des Gesichtsbildes des Fahrzeugführers bestimmt. Alternativ kann ein bestimmtes Raumverfahren oder Teilraumverfahren zum Abstrahieren des Gesichtsbilds des Fahrzeugführers verwendet werden. Anschließend werden die Positionen von Gesichtskomponenten, wie beispielsweise der Augen, der Nase und des Mundes, erfasst. Bei dieser Erfassung wird ein in der folgenden Veröffentlichung beschriebenes Verfahren verwendet: „Abstraction of face characteristics by means of combination of shape abstraction and Pattern comparison” (Autor: Kazuhiro Fukui und Osamu Yamaguchi, Veröffentlichungen (D) der Society of Electronics and Information Technology, vol. J80-D-II, Nr. 8, Seiten 2170–2177, 1997). Anschließend wird der Gesichtsbildbereich auf der Grundlage der Positionen der Gesichtskomponenten auf eine bestimmte Größe und Form ausgeschnitten und Informationen bezüglich des Helligkeitsgrads (Daten über dunkle und helle Abschnitte) in dem Gesichtsbild als Merkmalsindex des Gesichtsbildes verwendet. Beispielsweise kann ein Helligkeitsgrad von (m × n) Pixeln in dem Gesichtsbildbereich der Merkmalsindex verwendet werden.
Anschließend wird in Schritt S108 eine Gesichtsausrichtung auf der Grundlage von relativen Positionen der Gesichtskomponenten in dem Gesichtsbereich aus dem in dem RAM 13 gespeicherten Gesichtsbild berechnet. Anschließend wird in Schritt S109 der Beleuchtungsstärkezustand aus dem in dem RAM 13 gespeicherten Gesichtsbild berechnet. Beispielsweise wird der Gesichtsbereich in vier Abschnitte unterteilt, und zwar einen linken oberen Abschnitt, einen linken unteren Abschnitt, einen rechten oberen Abschnitt und einen rechten unteren Abschnitt, und eine Durchschnittshelligkeit jedes Abschnitts miteinander verglichen. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieses Vergleichs wird der Beleuchtungsstärkezustand zur Zeit der Bildaufnahme als ein Zustand der folgenden vier Zustände bestimmt: gleichmäßige Beleuchtung, auf der rechten Seite hell, auf der linken Seite hell und in der unteren Hälfte hell.
6 zeigt Beispiele von Bildaufnahmezuständen. Die Beleuchtungsstärkezustände (gleichmäßige Beleuchtung, auf der rechten Seite hell, auf der linken Seite hell und in der unteren Hälfte hell) sind auf jeweiligen Tafeln gezeigt. Auf jeder Tafel ist die Gesichtsausrichtung in der aufwärts-abwärts Richtung in gleichmäßigem Intervall von 10° von –30° bis +30° auf der Ordinate und in der rechts-links Richtung in gleichmäßigem Intervall von 10° von –30° bis +30° auf der Abszisse gezeigt. Bei den in der 6 gezeigten Beispielen der Bildaufnahmezustände sind die Gesichtsausrichtungen in der Nähe der Ecken, bei (–30°, –30°), (–30°, +30°), (+30°, +30°), (+30°, –30°), bei jedem Beleuchtungsstärkezustand (gleichmäßig, auf der rechten Seite hell, auf der linken Seite hell, in der unteren Hälfte hell) ausgelassen, um die in dem nichtflüchtigen Speicher 14 zu registrierende Informationsmenge zu verringern.
In Schritt S110 wird das berechnete Gesichtsbildmerkmalsindex zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen, welche die Gesichtsausrichtung und den Beleuchtungsstärkezustand umfassen, als das Gesichtsbild der Registrierungsperson in dem nichtflüchtigen Speicher 14 registriert. Eine Kombination der Bildaufnahmezustände, die am dichtesten an den berechneten Zuständen liegt, wird unter den in der 6 als die Kombinationen der in dem nichtflüchtigen Speicher 14 zu registrierenden Bildaufnahmezustände gezeigten Kombinationen gewählt.
In Schritt S111 wird der Fahrzeugführer gefragt, ob er/sie die Anfangsregistrierung abgeschlossen hat oder nicht. Wenn wenigstens eine Registrierung abgeschlossen ist, drückt die Registrierungsperson (Fahrzeugführer) eine Beendigungstaste, um den Prozess dadurch zu dem nächsten Schritt S112 zu leiten. In Schritt S112 endet der Anfangsregistrierungsprozess. Wenn der Benutzer die Beendigungstaste in Schritt S111 nicht drückt, kehrt der Prozess zu Schritt S105 zurück, um die Schritte S105 bis S111 zu wiederholen.
Nachstehend wird ein Zusatzregistrierungsprozess unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben. In Schritt S201 wird mit Hilfe eines in dem Sitz installierten Lastsensors erfasst, ob eine Person (da die Person in den meisten Fällen der Fahrzeugführer ist, wird die Person als Fahrzeugführer bezeichnet) auf dem Fahrersitz sitzt oder nicht. Alternativ zur Erfassung des Fahrzeugführers auf dem Sitz kann ein Öffnungsvorgang einer Tür erfasst werden. Wenn der Fahrzeugführer auf dem Sitz sitzt oder die Türöffnung erfasst wird, wird der Zusatzregistrierungsprozess automatisch in Schritt S202 gestartet. Dieses automatische Starten des Zusatzregistrierungsprozesses ist eine der wichtigsten Eigenschaften der vorliegenden Erfindung.
In Schritt S203 werden Kombinationen an Bildaufnahmezuständen, unter denen der Gesichtsbildmerkmalsindex nicht registriert worden ist, aus dem nichtflüchtigen Speicher 14 gelesen. Anschließend wird in Schritt S204 die Anzahl an Kombinationen von Bildaufnahmezuständen, unter denen der Gesichtsbildmerkmalsindex bereits registriert ist, berechnet. In Schritt S205 wird bestimmt, ob wenigstens eine Kombination der Bildaufnahmezustände, unter denen das Bild aufgenommen wurde, registriert ist. Wenn keine Kombination von Bildaufnahmezuständen registriert worden ist, schreitet der Prozess zu Schritt S226 voran, bei welchem dem Fahrzeugführer gemeldet wird, dass keine Registrierung ausgeführt worden ist (beispielsweise durch Anzeigen auf einem Anzeigefeld), und wird diese Meldung an andere Vorrichtungen wie beispielsweise Messvorrichtungen, ein Fahrzeugnavigationssystem und ein Mobiltelefon, übertragen. Anschließend endet der Prozess in Schritt S227.
Wenn wenigstens eine Kombination von Bildaufnahmezuständen zusammen mit dem Gesichtsbildmerkmalsindex registriert ist (Schritt S205), schreitet der Prozess zu Schritt S206 voran. In Schritt S206 werden der registrierte Gesichtsbildmerkmalsindex und die Kombination von Bildaufnahmezuständen aus dem nichtflüchtigen Speicher 14 gelesen. Anschließend wird in Schritt S207 ein maximaler Ähnlichkeitswert P_max bei der derzeitigen Gesichtsbildauthentifizierung auf Null gesetzt. Anschließend wird in Schritt S208 der LED-Stromregler 20 aktiviert, um die LED 30 zur Lichtaussendung vorzubereiten. In Schritt S209 wird die Kamera 40 in einen betriebsbereiten Zustand versetzt. Anschließend wird in Schritt S210 die Kamera 40 betrieben und gleichzeitig Licht von der LED 30 ausgesendet, um dadurch ein Gesichtsbild des Fahrzeugführers aufzunehmen. Das Gesichtsbild wird temporär in dem RAM 13 gespeichert. Anschließend wird in Schritt S211 der Gesichtsbildmerkmalsindex aus dem in dem RAM 13 gespeicherten Gesichtsbild berechnet. Die Berechnung wird auf die gleiche Weise wie in Schritt S107 der 4 ausgeführt.
Anschließend wird in Schritt S212 ein Ähnlichkeitswert P zwischen dem in Schritt S211 berechneten Merkmalsindex und dem in dem nichtflüchtigen Speicher 14 registrierten Anfangsmerkmalsindex berechnet. Der Ähnlichkeitswert kann mit Hilfe eines Teilraumverfahrens (partial space method), eines Körperähnlichkeitsverfahrens (compound similarity method) oder dergleichen berechnet werden. Beispielsweise kann ein Verfahren zur Berechnung eines relativen Teilraums, das in der Veröffentlichung „A Pattern matching method to which a local partial method is introduced” beschrieben wird, verwendet werden. Diese Veröffentlichung stammt von Mr. Kenichi Maeda und Teiich Watanabe, vol. J68-D, Nr. 3, Seiten 345–352 (1985), Society of Electronics and Information Technology. Bei diesem Verfahren werden sowohl die anfangs registrierten als auch die in Schritt S211 berechneten Gesichtsbildmerkmalsindizes als Teilräume beschrieben und ist ein Ähnlichkeitswert P von beiden Indizes als Winkel zwischen zwei Teilräumen definiert. Alternativ kann der Ähnlichkeitswert als relativer Wert oder Euklid'scher Abstand definiert sein.
Anschließend wird der berechnete Ähnlichkeitswert P in Schritt S213 mit dem maximalen Ähnlichkeitswert Pmax verglichen. Wenn der berechnete Ähnlichkeitswert P über dem maximalen Ähnlichkeitswert Pmax liegt, wird der berechnete Ähnlichkeitswert in Schritt S214 auf Pmax gesetzt. Wenn der berechnete Ähnlichkeitswert P unter dem maximalen Ähnlichkeitswert Pmax liegt, schreitet der Prozess zu Schritt S215 voran, wobei er Schritt S214 überspringt. Anschließend wird Pmax in Schritt S215 mit einem ersten Schwellenwert Th1 verglichen, der in dem Speicher 109 gespeichert ist (3). Wenn Pmax über Th1 liegt, schreitet der Prozess zu Schritt S216 voran, bei dem die Gesichtsausrichtung des Fahrzeugführers dann, wenn das Gesichtsbild aufgenommen wird, aus dem temporär in dem RAM 13 gespeicherten Gesichtsbild berechnet wird. In Schritt S217 wird der Beleuchtungsstärkezustand, bei dem das Gesichtsbild des Fahrzeugführers aufgenommen wurde, berechnet.
Anschließend wird in Schritt S219 bestimmt, ob eine Kombination der Gesichtsausrichtung und des Beleuchtungsstärkezustands, die in den Schritten S216 und S217 berechnet wurden, bereits registriert worden ist oder nicht. Wenn diese Kombination der Bildaufnahmezustände noch nicht registriert worden ist, schreitet der Prozess zu Schritt S219 voran, bei dem der Merkmalsindex zusammen mit den entsprechenden Bildaufnahmezuständen, welche die Gesichtsausrichtung und die Beleuchtungsstärke umfassen, in dem nichtflüchtigen Speicher 14 registriert wird. Anschließend schreitet der Prozess zu Schritt S220 voran. Wenn diese Kombination registriert ist, schreitet der Prozess zu Schritt S220 voran, ohne den Merkmalsindex zusätzlich zu registrieren. Wenn demgegenüber in Schritt S215 bestimmt wird, dass Pmax unter Th1 liegt, schreitet der Prozess direkt zu Schritt S220 voran, wobei er die Schritte S216 bis S219 auslässt.
In Schritt S220 wird der maximale Ähnlichkeitswert P_max mit einem in dem Speicher 110 (3) gespeicherten zweiten Ähnlichkeitsschwellenwert Th2 verglichen. Wenn P_max über Th2 liegt, schreitet der Prozess zu Schritt S221 voran, bei dem der Fahrzeugführer als die Registrierungsperson authentifiziert wird. Wenn P_max unter Th2 liegt, schreitet der Prozess zu Schritt S222 voran, bei dem Fahrzeugführer nicht als die Registrierungsperson authentifiziert wird. In Schritt S223 wird die Authentifizierung oder die Versagung der Authentifizierung der vorherigen Schritte an weitere Vorrichtungen übermittelt. Anschließend wird in Schritt S224 überprüft, ob P_max über Th2 liegt und der gleiche Fahrzeugführer weiter auf dem Fahrersitz sitzt. Wird dies positiv bestätigt, schreitet der Prozess zu Schritt S225 voran, bei dem ein Intervall zum Aufnehmen von Gesichtsbildern berechnet wird, woraufhin der Prozess zu Schritt S210 zurückkehrt, um die Schritte S210 bis S224 zu wiederholen und nacheinander eine Mehrzahl von zusätzlichen Gesichtsbildern zu registrieren. Wenn die Antwort in S224 negativ ist, endet der Prozess (Schritt S227) und endet ferner der Zusatzregistrierungsprozess.
Wenn die Ähnlichkeit zwischen dem anfangs registrierten Gesichtsbild und dem zusätzlich zu registrierenden Gesichtsbild über dem ersten Ähnlichkeitsschwellenwert Th1 liegt, wird, wie vorstehend beschrieben, die Zusatzregistrierung ermöglicht. Wenn der Ähnlichkeitswert über dem zweiten Ähnlichkeitsschwellenwert Th2 liegt, wird der Fahrzeugführer (Prüfling) als die Registrierungsperson authentifiziert. Th1 ist auf einen höheren Wert als Th2 eingestellt. Beispielsweise können Th1 und Th2 auf derartige Werte gesetzt sein, dass 0,5% der Registrierungspersonen nicht als die Registrierungspersonen authentifiziert werden, wenn Th1 als Schwellenwert verwendet wird, während 2% der Registrierungspersonen nicht authentifiziert werden, wenn Th2 verwendet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gesichtsbildmerkmalsindex automatisch zu den registrierten Daten der Registrierungsperson hinzugefügt, und zwar zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen. Folglich kann ein Gesichtsbild eines Fahrzeugführers (Prüfling) mit einer Mehrzahl von Gesichtsbildern der Registrierungsperson verglichen werden. Folglich wird die Wahrscheinlichkeit, mit der ein tatsächlich registrierter Fahrzeugführer nicht als die Registrierungsperson authentifiziert wird, verringert.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Systeme angewandt werden. Beispielsweise kann die Authentifizierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Identifizierung oder Authentifizierung von Personen, die eine Bücherei, ein Labor, ein Museum oder dergleichen, betreten, verwendet werden. Ferner kann die Vorrichtung als Vorrichtung zur Authentifizierung einer Person in einem eine Kamera aufweisenden Mobiltelefon verwendet werden.

Claims

Vorrichtung zur Authentifizierung eines Gesichtsbildes, mit: – einem Kameramittel (40) zum Aufnehmen eines Gesichtsbildes einer Person; – einem Speichermittel (14) zum Speichern eines Merkmalsindexes des von dem Kameramittel aufgenommenen Gesichtsbildes zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen, die eine Gesichtsausrichtung und eine Beleuchtungsstärke umfassen; – einem Anfangsregistrierungsmittel (S101–S112) zum anfänglichen Registrieren einer Person, deren Gesichtsbildmerkmalsindex zusammen mit der Kombination aus Bildaufnahmezuständen gespeichert wird, als Registrierungsperson; – einem Zusatzregistrierungsmittel (S201–S227) zum zusätzlichen Speichern des Gesichtsbildmerkmalsindexes als das Gesichtsbild der Registrierungsperson zusammen mit der Kombination aus Bildaufnahmezuständen, unter denen das Gesichtsbild zusätzlich aufgenommen wird, wenn der Merkmalsindex des zusätzlich aufgenommenen Gesichtsbildes eine bestimmte Ähnlichkeit mit dem Gesichtsbildmerkmalsindex der Registrierungsperson aufweist, die anfänglich registriert wurde; und – einem Authentifizierungsmittel (S220–S222) zum Authentifizieren einer Person als die Registrierungsperson, wenn der Merkmalsindex des Gesichtsbildes der Person eine bestimmte Ähnlichkeit mit einem der Merkmalsindizes der in dem Speichermittel gespeicherten Gesichtsbilder aufweist, wobei das Zusatzregistrierungsmittel aufweist: – ein Mittel (S211) zum Berechnen des Merkmalsindexes des Gesichtsbildes einer Person; – ein Mittel (S212) zum Vergleichen des berechneten Merkmalsindexes des Gesichtsbildes der Person mit dem gespeicherten Merkmalsindex des Gesichtsbildes der Registrierungsperson und zum Berechnen eines Ähnlichkeitswerts zwischen beiden Gesichtsbildmerkmalsindizes; – ein Mittel (S214) zum Einstellen eines Ähnlichkeitswerts zwischen beiden Gesichtsbildmerkmalsindizes auf einen maximalen Ähnlichkeitswert (P_max), wenn der berechnete Ähnlichkeitswert über dem maximalen Ähnlichkeitswert liegt; – ein Mittel (S216, S217) zum Berechnen der Gesichtsausrichtung und des Beleuchtungsstärkezustands aus dem Gesichtsbild der Person, wenn der von dem Einstellmittel eingestellte maximale Ähnlichkeitswert (P_max) über einem ersten vorbestimmten Ähnlichkeitswert (Th1) liegt; – ein Mittel (S219) zum Registrieren des Gesichtsbildmerkmalsindexes der Person zusammen mit einer Kombination aus Bildaufnahmezuständen, welche die Gesichtsausrichtung und die Beleuchtungsstärke umfassen, wenn der dieser Kombination aus den Bildaufnahmezuständen entsprechende Gesichtsbildmerkmalsindex nicht registriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfangsregistrierungsmittel aufweist: – ein Mittel (S107) zum Berechnen des Merkmalsindexes des Gesichtsbildes einer Person; – ein Mittel (S108) zum Berechnen der Gesichtsausrichtung der Person aus dem Gesichtsbild; und – ein Mittel (S109) zum Berechnen eines Beleuchtungsstärkezustands zur Zeit der Aufnahme des Gesichtsbildes.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Person als die Registrierungsperson authentifiziert wird, wenn der von dem Einstellmittel eingestellte maximale Ähnlichkeitswert (P_max) über einem zweiten vorbestimmten Ähnlichkeitswert (Th2) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Mittel (20, 30) zum Beleuchten einer Person zur Zeit der Bildaufnahme aufweist.