DE102008031697B4

DE102008031697B4 - Device and method for object identification

Info

Publication number: DE102008031697B4
Application number: DE102008031697.0A
Authority: DE
Inventors: Carsten Koch; Steffen Klein; Stefan Weidhaas
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2023-08-24
Anticipated expiration: 2028-07-05
Also published as: DE102008031697A1

Abstract

Vorrichtung zur Objektidentifikation, insbesondere zur biometrischen Identifikation, welche eine Bilderfassungseinheit (2) zur Erfassung eines Bereichs, in dem sich das zu identifizierende Objekt (O) befindet und eine Auswerteeinheit (4) zur Verarbeitung der von der Bilderfassungseinheit (2) bereitgestellten Bilddaten umfasst, wobei die Vorrichtung in einem ersten Betriebsmodus derart steuerbar ist, dass die der Auswerteeinheit (4) bereitgestellten Bilddaten in einem ersten Bildbereich (BB1) und in einem zweiten Bildbereich (BB2) jeweils einen geringen Kontrastunterschied aufweisen und der erste und der zweite Bildbereich einen großen Kontrastunterschied zueinander aufweisen, wodurch sich der erste Bildbereich (BB1) unter Ausbildung einer Kontur (K) von dem zweiten Bildbereich (BB2) abhebt, und wobei die Auswerteeinheit (4) in dem ersten Betriebsmodus dazu eingerichtet ist, die Kontur (K) zu analysieren und anhand deren Verlaufs auf das Vorhandensein des erwarteten Objekts (O) oder auf das Vorhandensein eines Abbilds des Objekts (O) zu schließen, wobei eine Leuchte (5) zur Ausleuchtung des zu identifizierenden Objekts (O) vorgesehen ist,dadurch gekennzeichnet, dasswährend der aktiven Beleuchtung eine Bildsteuerung, die ein kontrastreiches Bild zum Ziel hat, ausgesetzt wird, undin einem zweiten Betriebsmodus die Intensität der Leuchte (5) derart variiert wird, bis durch die Auswerteeinheit (4) ausschließlich eine charakteristische Reflektion des Objekts (O) detektierbar ist, wenn sich tatsächlich das Objekt (O) im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit (2) befindet.Device for object identification, in particular for biometric identification, which comprises an image capture unit (2) for capturing an area in which the object (O) to be identified is located and an evaluation unit (4) for processing the image data provided by the image capture unit (2), wherein the device can be controlled in a first operating mode in such a way that the image data provided to the evaluation unit (4) have a small contrast difference in a first image area (BB1) and in a second image area (BB2) and the first and second image areas have a large contrast difference to each other, as a result of which the first image area (BB1) stands out from the second image area (BB2) with the formation of a contour (K), and wherein the evaluation unit (4) is set up in the first operating mode to analyze the contour (K) and based on the course of the presence of the expected object (O) or the presence of an image of the object (O), wherein a lamp (5) for illuminating the object to be identified (O) is provided, characterized in that during the active Illumination is exposed to an image control that aims for a high-contrast image, and in a second operating mode the intensity of the lamp (5) is varied in such a way that the evaluation unit (4) can only detect a characteristic reflection of the object (O) when the object (O) is actually in the detection range of the image detection unit (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Objektidentifikation, insbesondere zur biometrischen Identifikation einer Person in einem Kraftfahrzeug, welche eine Bilderfassungseinheit zur Erfassung eines Bereichs, in dem sich das zu identifizierende Objekt befindet, und eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der von der Bilderfassungseinheit bereitgestellten Bilddaten umfasst. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Identifikation eines Objekts, insbesondere im Rahmen einer biometrischen Identifikation einer Person in einem Kraftfahrzeug. Bei diesem Verfahren erfasst eine Bilderfassungseinheit einen Bereich, in dem sich das zu identifizierende Objekt befindet und stellt einer Auswerteeinheit Bilddaten zur Verarbeitung bereit. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.The invention relates to a device for object identification, in particular for biometric identification of a person in a motor vehicle, which includes an image acquisition unit for acquiring an area in which the object to be identified is located, and an evaluation unit for processing the image data provided by the image acquisition unit. The invention further relates to a method for identifying an object, in particular as part of a biometric identification of a person in a motor vehicle. In this method, an image capture unit captures an area in which the object to be identified is located and provides an evaluation unit with image data for processing. Finally, the invention relates to a computer program product.

Die nachfolgende Beschreibung erfolgt im Wesentlichen unter Bezugnahme auf eine Anwendung in einem Kraftfahrzeug. Dies ist lediglich beispielhaft und nicht als einschränkend zu verstehen. Die Erfindung könnte ebenso im Umfeld von Rechnern (z.B. PCs), Bankautomaten oder Personenzugangssystemen Anwendung finden.The following description is essentially made with reference to an application in a motor vehicle. This is exemplary only and should not be construed as limiting. The invention could also be used in the environment of computers (e.g. PCs), ATMs or personal access systems.

Im Umfeld von Kraftfahrzeugen existieren vielfältige Anwendungen, welche auf einen visiobasierten Sensor als Bilderfassungseinheit zurückgreifen. Dies sind beispielsweise Sitzbelegungserkennung, Insassenklassifikation, Out-of-Position (OOP)-Detektion, automatische Adaption von Sitz, Kopfstütze, Lenksäule und Außenspiegeln, Blickrichtungserkennung und Personenidentifikation. Allgemein können Bilderfassungseinheiten dazu verwendet werden, Komfort- und/oder Sicherheitsfunktionen in einem Kraftfahrzeug zu realisieren oder unterstützen.In the motor vehicle environment, there are many applications that use a vision-based sensor as an image acquisition unit. These are, for example, seat occupancy detection, occupant classification, out-of-position (OOP) detection, automatic adaptation of the seat, headrest, steering column and exterior mirrors, line of sight detection and person identification. In general, image acquisition units can be used to implement or support comfort and/or safety functions in a motor vehicle.

Personengebundene Fahrzeugeinstellungen, in der Regel komfortbezogene Funktionen, und Informationen werden bislang typischerweise über den Schlüssel oder eine Schlüsselkarte des Kraftfahrzeugs realisiert. Um personengebundene Fahrzeugeinstellungen und Informationen schlüsselunabhängig bereitstellen zu können, wird eine biometrische Identifikation (eines oder mehrerer Fahrzeuginsassen, insbesondere des Fahrers) benötigt. Eine biometrische Fahreridentifikation (FID) kann z.B. zur Realisierung folgender Applikationen verwendet werden: Bereitstellung fahrzeugspezifischer Komforteinstellungen (Einstellungen von Fahrersitz, Lenksäule, Außenspiegeln) sowie von Einstellungen, welche mit Hilfe eines Mensch/Maschine-Interfaces (MMI) getätigt werden können, wie z.B. Radio, Klimaanlage usw.; persönliches Adressbuch bzw. Navigationsziele; Telekommunikationseinstellungen (z.B. eine PIN eines Mobilfunktelefons); Zugangsdaten zum Internet; personenbezogenes Fahrtenbuch; Zugangsberechtigung für Einfahrten zu Grundstücken, Tiefgaragen usw.Personal vehicle settings, usually comfort-related functions, and information have so far typically been realized via the key or a key card of the motor vehicle. Biometric identification (of one or more vehicle occupants, in particular the driver) is required in order to be able to provide personal vehicle settings and information independently of a key. A biometric driver identification (FID) can be used, for example, to implement the following applications: Provision of vehicle-specific comfort settings (driver's seat, steering column, exterior mirror settings) and settings that can be made using a man/machine interface (MMI), such as the radio , air conditioning, etc.; personal address book or navigation destinations; telecommunications settings (e.g. a PIN of a mobile phone); access data to the Internet; personal logbook; Access authorization for driveways to properties, underground car parks, etc.

Die schlüsselunabhängige, biometrische Fahreridentifikation weist nicht nur den Vorteil auf, dass die Anzahl der Nutzerprofile in einem Kraftfahrzeug nicht auf die Anzahl der codierten Schlüssel begrenzt ist, sondern erlaubt darüber hinaus auch den Zugriff auf persönliche Nutzerdaten. Derartige Daten sollen üblicherweise nicht auf einen Schlüssel codiert werden, da dieser weitergegeben, vergessen oder verloren gehen kann. In diesem Fall könnte ein unberechtigter Besitzer des Schlüssels Zugang zu diesen sensiblen Daten erhalten. Hierdurch besteht die Gefahr eines Missbrauchs.The key-independent, biometric driver identification not only has the advantage that the number of user profiles in a motor vehicle is not limited to the number of encoded keys, but also allows access to personal user data. Such data should not usually be encoded on a key, since this can be passed on, forgotten or lost. In this case, an unauthorized owner of the key could gain access to this sensitive data. This creates the risk of misuse.

Sollen sensible Daten durch eine biometrische Fahreridentifikation in einem Kraftfahrzeug freigeschaltet werden, so ist eine Kontrolle notwendig, ob sich wirklich eine reale Person im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit befindet oder ob versucht wird, die Vorrichtung mit z.B. einer Fotographie zu täuschen, um sich unberechtigterweise Zugang zu den oben genannten Daten zu verschaffen. Diese Prüfung wird auch als „Liveness-Detection“ bezeichnet. Darüber hinaus ist sicherzustellen, dass nicht ein aufgezeichnetes Videosignal einer berechtigten Person unbefugt in ein Datensystem des Kraftfahrzeugs eingespeist wird und die tatsächliche Anwesenheit der zu identifizierenden, berechtigten Person vortäuscht. Diese Art der Überprüfung wird auch als „Live-Bild-Detektion“ bezeichnet.If sensitive data is to be unlocked in a motor vehicle by means of biometric driver identification, it is necessary to check whether there is really a real person in the detection area of the image capture unit or whether an attempt is being made to deceive the device with a photograph, for example, in order to gain unauthorized access to the vehicle to provide the above data. This test is also referred to as "liveness detection". In addition, it must be ensured that a recorded video signal of an authorized person is not fed into a data system of the motor vehicle without authorization and simulates the actual presence of the authorized person to be identified. This type of verification is also referred to as "live image detection".

Zur Überprüfung, ob sich tatsächlich eine reale Person im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit befindet, sind Algorithmen bekannt, die auf der Analyse von Bewegungsmustern in den von der Bilderfassungseinheit bereitgestellten Bilddaten basieren. Beispielsweise können die Bewegungen von Kopf, Augen, Mund und Nase analysiert werden. Derartige Verfahren sind auf qualitativ hochwertige Bilddaten und eine Bewegungshistorie angewiesen. Dies bedeutet, eine eindeutige Aussage zur Echtheit des detektierten Gesichts ist erst nach eine gewissen Zeitspanne mit Bewegung des eindeutig sichtbaren Gesichts im erfassten Bild möglich. Eine solche „Initialisierungsphase“ kann mehrere Sekunden dauern, was bei Anwendungen in einem Kraftfahrzeug jedoch nicht tolerabel ist. Eine zeitversetzte Freischaltung von angeforderten Daten und Systeme würde als störende Beeinträchtigung angesehen werden. Darüber hinaus stellt diese Realisierung eine hohe Anforderung an die Rechenleistung und den Arbeitsspeicher der in dem Kraftfahrzeug vorgesehenen Vorrichtung zur Objektidentifikation. Eine Realisierung ist deshalb nur mit hohen Systemkosten möglich.Algorithms based on the analysis of movement patterns in the image data provided by the image capture unit are known for checking whether a real person is actually located in the capture area of the image capture unit. For example, the movements of the head, eyes, mouth and nose can be analyzed. Such methods depend on high-quality image data and a movement history. This means that a clear statement on the authenticity of the detected face is only possible after a certain period of time with movement of the clearly visible face in the captured image. Such an "initialization phase" can last several seconds, but this is not tolerable for applications in a motor vehicle. A time-delayed activation of requested data and systems would be regarded as a disruptive impairment. In addition, this implementation places high demands on the computing power and the main memory of the device for object identification provided in the motor vehicle. A realization is therefore only possible with high system costs.

Die WO 94/26 057 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Objektidentifikation. Die Vorrichtung umfasst dabei eine Kamera zur Erfassung eines Bereichs, in dem sich das zu identifizierende Objekt, eine Person, befindet. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der erfassten Bilddaten. Mittels der Bilderfassungseinheit werden Bilddaten erfasst, wobei die Bilddaten einen Bildvordergrund und einen Bildhintergrund umfassen. Die Bilddaten des Bildvordergrunds bzw. des Bildhintergrunds weisen jeweils für sich einen geringen Kontrastunterschied auf. Der Bildvordergrund weist einen großen Kontrastunterschied zum Bildhintergrund auf.The WO 94/26057 A1 discloses a method and apparatus for object identification. The The device includes a camera for capturing an area in which the object to be identified, a person, is located. The device also includes an evaluation unit for processing the captured image data. Image data is captured by the image capture unit, the image data including an image foreground and an image background. The image data of the image foreground and the image background each have a slight difference in contrast. The foreground of the picture shows a large difference in contrast to the background of the picture.

Die DE 10 2007 015 495 A1 offenbart eine Objekterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Bedienobjekts. Diese umfasst einen Bildaufnahmeabschnitt zum Aufnehmen des Bedienobjekts und einen Bildprozessor zum Extrahierendes Bedienobjekts, wobei das Bedienobjekt eine erste Fläche, auf die von außerhalb auf die Bedienvorrichtung fallendes Außenlicht fällt, und eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche aufweist, und der Bildaufnahmeabschnitt die zweite Fläche des Bedienobjekts aufnimmt.The DE 10 2007 015 495 A1 discloses an object detection device for detecting an operating object. This comprises an image capturing section for capturing the operating object and an image processor for extracting the operating object, wherein the operating object has a first surface onto which external light falling on the operating device from outside falls, and a second surface opposite the first surface, and the image capturing section has the second surface of the Control object picks up.

Die EP 1 879 130 A2 offenbart ein Gestenerkennungs-Schnittstellensystem, das eine erste Kamera und eine zweite Kamera umfasst. An jede der ersten Kamera und der zweiten Kamera ist eine erste IR-Lichtquelle und eine zweite IR-Lichtquelle gekoppelt. Die erste IR-Lichtquelle und die zweite IR-Lichtquelle beleuchten jeweils einen retroreflektierenden Schirm. Ein Objekt, das sich oberhalb des retroreflektierenden Schirms befindet, reflektiert eine geringere Menge an IR-Licht zurück zur ersten Kamera bzw. zur zweiten Kamera. Daher erscheint ein solches Objekt sowohl der ersten Kamera als auch der zweiten Kamera als Silhouettenbild, so dass es als ein wesentlich dunkleres Objekt im Vordergrund einer stark beleuchteten Hintergrundfläche erscheinen kann.The EP 1 879 130 A2 discloses a gesture recognition interface system that includes a first camera and a second camera. A first IR light source and a second IR light source are coupled to each of the first camera and the second camera. The first IR light source and the second IR light source each illuminate a retroreflective screen. An object located above the retroreflective screen reflects a lesser amount of IR light back toward the first camera or the second camera. Therefore, such an object appears as a silhouette image to both the first camera and the second camera, so that it can appear as a much darker object in the foreground of a strongly lit background surface.

Die US 5 103 488 A offenbart ein Verfahren zur Erkennung der Kontur eines bewegten Bildes mittels des Sobel-Algorithmus.The U.S. 5,103,488 A discloses a method for detecting the contour of a moving image using the Sobel algorithm.

Die US 2005 / 0 068 185 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung der Betriebsbedingung eines Fahrzeugs, bei dem ein Gesicht des Fahrers basierend auf einer Silhouette erkannt wird. Im Anschluss folgt eine Pupillenerkennung.The U.S. 2005/0 068 185 A1 discloses a method for monitoring the operating condition of a vehicle, in which a driver's face is recognized based on a silhouette. This is followed by pupil recognition.

Die US 6 095 650 A und die EP 1 376 216 A2 offenbaren Verfahren zur Bildanalyse von Bilddaten.The U.S. 6,095,650A and the EP 1 376 216 A2 disclose methods for image analysis of image data.

Aus der Publikation WHEELER, F. W., et al.: Stand-off iris recognition system. In: 2008 IEEE Second International Conference on Biometrics: Theory, Applications and Systems. IEEE, 2008. S. 1-7 ist eine Vorrichtung zur Objektidentifikation bekannt, welche eine Bilderfassungseinheit zur Erfassung eines Bereichs, in dem sich das zu identifizierende Objekt befindet, und eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der von der Bilderfassungseinheit bereitgestellten Bilddaten umfasst, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, das Vorhandensein eines erwarteten Objekts zu detektieren und eine Iriserkennung durchzuführen.From the publication WHEELER, F.W., et al.: Stand-off iris recognition system. In: 2008 IEEE Second International Conference on Biometrics: Theory, Applications and Systems. IEEE, 2008. S. 1-7 a device for object identification is known, which comprises an image acquisition unit for acquiring an area in which the object to be identified is located, and an evaluation unit for processing the image data provided by the image acquisition unit, the evaluation unit for this purpose is set up to detect the presence of an expected object and to perform iris recognition.

Aus der Publikation WANG, J.-G., et al.: Real-time stereo face recognition by fusing appearance and depth fisherfaces. In: The Journal of VLSI Signal Processing Systems for Signal, Image, and Video Technology, 2007, 49. Jg., Nr. 3, S. 409-423 ist eine Vorrichtung bekannt, mit welcher eine Gesichtserkennung basierend auf einem Disparitätshistogramm erfolgt.From the publication WANG, J.-G., et al.: Real-time stereo face recognition by fusing appearance and depth fisherfaces. In: The Journal of VLSI Signal Processing Systems for Signal, Image, and Video Technology, 2007, vol. 49, no. 3, pp. 409-423 a device is known with which face recognition takes place based on a disparity histogram.

Aus der Publikation CZAJKA, A., STRZELCZYK, P., PACUT, A.: Making iris recognition more reliable and spoof resistant. In: SPIE The International Society for Optical Engineering. 2007 ist ein Verfahren zur Aliveness-Detektion bekannt, das auf einer kontrollierten Lichtreflexion des Auges basiert.From the publication CZAJKA, A., STRZELCZYK, P., PACUT, A.: Making iris recognition more reliable and spoof resistant. In: SPIE The International Society for Optical Engineering. In 2007, a method for detecting aliveness was known, which is based on controlled light reflection from the eye.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Objektidentifikation, insbesondere zur biometrischen Identifikation einer Person anzugeben, welche mit hoher Sicherheit eine einfachere und kostengünstigere Identifikation des Objekts erlauben. Ferner soll ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden.It is therefore the object of the present invention to specify a device and a method for object identification, in particular for biometric identification of a person, which allow simpler and more cost-effective identification of the object with a high degree of certainty. Furthermore, a computer program product is to be provided.

Diese Aufgaben werden mit einer Vorrichtung zur Objektidentifikation gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, einem Verfahren zur Identifikation eines Objekts gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 12 und einem Computerprogrammprodukt gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Patentansprüchen.These objects are achieved with a device for object identification according to the features of patent claim 1, a method for identifying an object according to the features of patent claim 12 and a computer program product according to the features of patent claim 19. Advantageous configurations result from the dependent patent claims.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Objektidentifikation, insbesondere zur biometrischen Identifikation, welche eine Bilderfassungseinheit zur Erfassung eines Bereichs, in dem sich das zu identifizierende Objekt befindet, und eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der von der Bilderfassungseinheit bereitgestellten Bilddaten umfasst. Die Vorrichtung ist in einem ersten Betriebsmodus derart steuerbar, dass die der Auswerteeinheit bereitgestellten Bilddaten in einem ersten Bildbereich und in einem zweiten Bildbereich jeweils einen geringen Kontrastunterschied aufweisen und der erste und der zweite Bildbereich einen großen Kontrastunterschied zueinander aufweisen. Hierdurch hebt sich der erste Bildbereich unter Ausbildung einer Kontur von dem zweiten Bildbereich ab. Die Auswerteeinheit ist in dem ersten Betriebsmodus dazu eingerichtet, die Kontur zu analysieren und anhand deren Verlaufs auf das Vorhandensein des erwarteten Objekts oder auf das Vorhandensein eines Abbilds des Objekts zu schließen, wobei eine Leuchte zur Ausleuchtung des zu identifizierenden Objekts vorgesehen ist: Sie zeichnet sich dadurch aus, dass in einem zweiten Betriebsmodus die Intensität der Leuchte derart variierbar ist, bis durch die Auswerteeinheit ausschließlich eine charakteristische Reflektion des Objekts detektierbar ist, wenn sich tatsächlich das Objekt im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit befindet.The invention creates a device for object identification, in particular for biometric identification, which comprises an image acquisition unit for acquiring an area in which the object to be identified is located, and an evaluation unit for processing the image data provided by the image acquisition unit. In a first operating mode, the device can be controlled in such a way that the image data provided to the evaluation unit have a small contrast difference in a first image area and in a second image area and the first and second image areas have a large contrast difference to one another. As a result, the first image area stands out from the second image area, forming a contour. In the first operating mode, the evaluation unit is set up to To analyze the contour and, based on its course, to deduce the presence of the expected object or the presence of an image of the object, with a lamp being provided for illuminating the object to be identified: It is characterized in that in a second operating mode the intensity of the Luminaire can be varied in such a way that only a characteristic reflection of the object can be detected by the evaluation unit when the object is actually in the detection range of the image detection unit.

Die Überprüfung, ob es sich um ein reales Objekt im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit oder eine Täuschung handelt, lässt sich mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Initialisierungsphase und ohne notwendige Bewegungshistorie durchführen. Hierdurch lässt sich die Überprüfung im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen mit höherer Geschwindigkeit durchführen. Da bereits vorhandene Hardware-Ressourcen verwendet werden können, lässt sich die Vorrichtung kostengünstig realisieren. Insbesondere müssen im Gegensatz zu einem rein algorithmusbasierten Ansatz keine zusätzliche Rechenleistung und kein zusätzlicher Arbeitsspeicher zur Verfügung gestellt werden.A device according to the invention can be used to check whether it is a real object in the detection range of the image detection unit or whether it is a deception without an initialization phase and without the need for a movement history. As a result, the check can be carried out at a higher speed compared to known devices. Since hardware resources that are already available can be used, the device can be implemented inexpensively. In particular, in contrast to a purely algorithm-based approach, no additional computing power and no additional main memory need to be made available.

Die Erfindung basiert darauf, dass ein erster Bildbereich, in dem sich beispielsweise das Objekt oder die Täuschung befindet, übersteuert, während ein zweiter Bildbereich, der beispielsweise den Hintergrund darstellt, diese Übersteuerung nicht aufweist. Hierdurch zeichnet sich in den Bilddaten der Umriss des Objekts oder der Täuschung ab, so dass die jeweilige Kontur durch die Auswerteeinheit erkennbar und analysierbar ist. Im Rahmen der Auswertung wird überprüft, ob die ermittelte Kontur der erwarteten Kontur des Objekts entspricht oder nicht. Im letzteren Fall wird von einem Täuschungsversuch, z.B. mittels einer Fotographie, ausgegangen.The invention is based on the fact that a first image area, in which the object or the deception is located, for example, is overdriven, while a second image area, which represents the background, for example, does not have this overdrive. As a result, the outline of the object or the deception stands out in the image data, so that the respective outline can be recognized and analyzed by the evaluation unit. As part of the evaluation, it is checked whether the determined contour corresponds to the expected contour of the object or not. In the latter case, an attempt to deceive, e.g. by means of a photograph, is assumed.

Als Bilderfassungseinheit kann eine herkömmliche Kamera, z.B. eine CCD-Kamera, eine sog. 3D-Time of Flight-Kamera oder eine PMD (Photonic Mixer Device)-Kamera eingesetzt werden. Bei beiden letzteren erfolgt neben der Bestimmung der Helligkeit auch eine Bestimmung der Entfernung des zu identifizierenden Objekts, wobei diese Daten ebenfalls zur Prüfung herangezogen werden können, ob die durch die Auswerteeinheit detektierte Kontur einem realen Objekt oder einer Täuschung entspricht.A conventional camera, e.g. a CCD camera, a so-called 3D time-of-flight camera or a PMD (photonic mixer device) camera can be used as the image acquisition unit. In both of the latter, in addition to determining the brightness, the distance of the object to be identified is also determined, and this data can also be used to check whether the contour detected by the evaluation unit corresponds to a real object or an illusion.

Insbesondere enthalten die Bilddaten in dem ersten oder in dem zweiten Bildbereich das zu identifizierende Objekt und die Bilddaten in dem anderen Bildbereich einen Hintergrund, vor dem sich das zu identifizierende Objekt befindet. Aufgrund des Distanzunterschieds zwischen dem zu identifizierenden Objekt und der Bilderfassungseinheit sowie dem Hintergrund und der Bilderfassungseinheit lassen sich Bildbereiche mit großen Kontrastunterschieden erzeugen.In particular, the image data in the first or in the second image area contains the object to be identified and the image data in the other image area contains a background in front of which the object to be identified is located. Due to the difference in distance between the object to be identified and the image capturing unit and the background and the image capturing unit, image areas with large contrast differences can be generated.

Insbesondere handelt es sich bei dem zu identifizierenden Objekt um eine Person, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.In particular, the object to be identified is a person, in particular in a motor vehicle.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist eine Steuerungseinheit zur Steuerung von die Bildqualität beeinflussenden Parametern der Bilderfassungseinheit vorgesehen. Hierbei ist der hohe Kontrastunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Bildbereich durch die Wahl eines oder mehrerer Parameter der Bilderfassungseinheit herstellbar. Durch die Steuerungseinheit beeinflussbare Parameter können beispielsweise eine Integrationszeit der Belichtung der Bildpunkte der Bilderfassungseinheit, eine Helligkeit, ein Kontrast oder ein Rauschen sein. Aufgrund des im Vergleich zu dem Hintergrund näher an der Bilderfassungseinheit angeordnetem zu identifizierenden Objekt wird dieses sehr hell (bzw. dunkel) durch die Auswerteeinheit wahrgenommen werden, während der weiter entfernte Hintergrund als dunkel (bzw. hell) wahrgenommen wird. Dieser starke Kontrast führt zu der detektierbaren und analysierbaren Kontur.According to an expedient refinement, a control unit is provided for controlling parameters of the image acquisition unit that influence the image quality. In this case, the high contrast difference between the first and the second image area can be produced by selecting one or more parameters of the image acquisition unit. Parameters that can be influenced by the control unit can be, for example, an integration time of the exposure of the pixels of the image acquisition unit, brightness, contrast or noise. Due to the object to be identified being arranged closer to the image acquisition unit than the background, this will be perceived by the evaluation unit as very bright (or dark), while the background that is further away is perceived as dark (or bright). This strong contrast leads to the detectable and analyzable contour.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist zur Herstellung eines hohen Kontrastunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Bildbereich eine durch die Steuerungseinheit steuerbare Leuchte zur Ausleuchtung des zu identifizierenden Objekts vorgesehen. Durch die Positionierung, den Öffnungswinkel und die Lichtleistung der Leuchte kann festgelegt werden, welche Bereiche im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit ausgeleuchtet werden. Typischerweise wird die Leuchte derart ausgebildet, dass das zu identifizierende Objekt gut ausgeleuchtet wird, während die weiter entfernt liegenden Bereiche durch die Leuchte nicht mehr erfasst werden. Hierdurch wird in den Bilddaten das zu identifizierende Objekt wesentlich z.B. heller als der Hintergrund wahrgenommen. Es bildet sich ebenfalls die durch die Auswerteeinheit detektierbare Kontur aus. Während der aktiven Beleuchtung wird zweckmäßigerweise eine übliche Bildsteuerung, die ein möglichst kontrastreiches Bild zum Ziel hat, ausgesetzt, um eine räumliche Information bzw. den Umriss des Objekts in unmittelbarer Nähe der Bilderfassungseinheit zu erhalten. Die Leuchte kann wahlweise zur Ausstrahlung von Licht im sichtbaren Bereich oder zur Ausstrahlung von kurzwelliger Infrarot (IR)-Strahlung im unsichtbaren Bereich ausgebildet sein.According to a further expedient refinement, a lamp, which can be controlled by the control unit, is provided for illuminating the object to be identified in order to produce a high contrast difference between the first and the second image area. The positioning, the opening angle and the light output of the lamp can be used to determine which areas in the detection area of the image detection unit are to be illuminated. The lamp is typically designed in such a way that the object to be identified is well illuminated, while the areas lying further away are no longer covered by the lamp. As a result, the object to be identified is perceived in the image data as significantly lighter than the background, for example. The contour that can be detected by the evaluation unit is also formed. During the active illumination, conventional image control, which aims at an image that is as high-contrast as possible, is expediently suspended in order to obtain spatial information or the outline of the object in the immediate vicinity of the image acquisition unit. The lamp can be designed either to emit light in the visible range or to emit short-wave infrared (IR) radiation in the invisible range.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind in einem zweiten Betriebsmodus die die Bildqualität beeinflussenden Parameter der Bilderfassungseinheit derart variierbar, dass durch die Auswerteeinheit eine charakteristische Reflexion des Objekts, insbesondere der Retina im Auge der zu identifizierenden Person, detektierbar ist, wenn sich tatsächlich das Objekt, insbesondere die Person, im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit befindet. Hierbei kann beispielsweise die Steuerung der Beleuchtung derart in der Intensität variiert werden bis ausschließlich die charakteristischen Reflexionen der Retina im Auge und der zu identifizierenden Person detektiert werden. Sind diese nicht detektierbar, so ist von der Aufzeichnung eines Fotos oder der Einspeisung eines nicht aktuellen Videosignals in die Vorrichtung auszugehen. Die Leuchte kann beispielsweise derart angesteuert werden, dass diese eine oder mehrere Blitzimpulse abgibt.According to a further expedient refinement, in a second operating mode, the parameters of the bil the detection unit can be varied in such a way that a characteristic reflection of the object, in particular the retina in the eye of the person to be identified, can be detected by the evaluation unit when the object, in particular the person, is actually in the detection range of the image detection unit. In this case, for example, the intensity of the control of the illumination can be varied in such a way that only the characteristic reflections of the retina in the eye and of the person to be identified are detected. If these cannot be detected, it can be assumed that a photo has been taken or that an outdated video signal has been fed into the device. For example, the lamp can be controlled in such a way that it emits one or more flash pulses.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, eine zufällige Modulation der die Bildqualität beeinflussenden Parameter der Bilderfassungseinheit und/oder eine zufällige Modulation der Intensität der Leuchte vorzunehmen. Ferner ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die zufällige Modulation mit den ihr bereitgestellten Bilddaten zu korrelieren. Gemäß dieser Ausgestaltung erfolgt eine Detektion, ob die an die Auswerteeinheit übertragenen Bilddaten zu Täuschungszwecken in die Objektidentifikationsvorrichtung eingespeist wurden. Gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltungsform wird die zufällige Modulation der Steuerung der Bilderfassungseinheit und/oder der Beleuchtung ausgenutzt, welche sich dann in den Bilddaten wiederfinden muss. Die Modulation der Steuerung der die Bildqualität beeinflussenden Parameter der Bilderfassungseinheit und/oder die Modulation der Intensität der Leuchte wird der Auswerteeinheit bekannt gemacht, so dass diese die empfangenen Bilddaten mit den zu erwartenden Variationen korrelieren kann. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Bilddaten ein tatsächliches Eingangssignal der aktuellen Szene sind. Das Prinzip zur Realisierung der Live-Bild-Detektion basiert somit darauf, die von der Bildverarbeitungseinheit an die Auswerteeinheit übermittelten Bilddaten mit einem gezielten Störsignal zur Echtheitsqualifizierung zu beaufschlagen.According to a further advantageous embodiment, the device is set up to randomly modulate the parameters of the image capture unit that affect the image quality and/or randomly modulate the intensity of the lamp. Furthermore, the evaluation unit is designed to correlate the random modulation with the image data provided to it. According to this refinement, a detection takes place as to whether the image data transmitted to the evaluation unit were fed into the object identification device for deception purposes. According to this preferred embodiment, the random modulation of the control of the image acquisition unit and/or the lighting is used, which then has to be reflected in the image data. The modulation of the control of the parameters of the image capturing unit influencing the image quality and/or the modulation of the intensity of the lamp is made known to the evaluation unit so that it can correlate the received image data with the variations to be expected. This can ensure that the image data is an actual input signal of the current scene. The principle for realizing the live image detection is thus based on applying a targeted interference signal to the image data transmitted from the image processing unit to the evaluation unit for authenticity qualification.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorrichtung in einem dritten Betriebsmodus dazu eingerichtet, die Bilderfassungseinheit derart zu steuern, dass die der Auswerteeinheit bereitgestellten Bilddaten in dem ersten Bildbereich oder in dem zweiten Bildbereich jeweils einen hohen Kontrast aufweisen, wobei die Auswerteeinheit in dem dritten Betriebsmodus dazu eingerichtet ist, den ersten oder den zweiten Bildbereich zu analysieren zur Detektion eines oder mehrerer charakteristischer Merkmale des Objekts. Dieser dritte Betriebsmodus entspricht damit dem üblichen Betrieb der Bilderfassungseinheit, bei dem ein möglichst kontrastreiches Bild in dem Erfassungsbereich gewünscht wird. Aufgrund dessen ist die Auswerteeinheit in der Lage, charakteristische Merkmale des Objekts zu identifizieren, um letztendlich die „Echtheitsprüfung“ des Objekts, insbesondere der Person, vorzunehmen. Handelt es sich bei dem zu identifizierenden Objekt um eine Person, so können charakteristische Gesichtsmerkmale identifiziert werden, wie dies von biometrischen Systemen her bestens bekannt ist.According to a further configuration, the device is set up in a third operating mode to control the image acquisition unit in such a way that the image data provided to the evaluation unit has a high contrast in the first image area or in the second image area, with the evaluation unit being set up for this in the third operating mode is to analyze the first or the second image area to detect one or more characteristic features of the object. This third operating mode thus corresponds to the usual operation of the image acquisition unit, in which an image with as high a contrast as possible is desired in the acquisition area. Because of this, the evaluation unit is able to identify characteristic features of the object in order to ultimately carry out the "authenticity check" of the object, in particular the person. If the object to be identified is a person, characteristic facial features can be identified, as is well known from biometric systems.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, einem Rechner, einem Bankautomat oder einem Personenzugangssystem vorgesehen sein.The device according to the invention can be provided, for example, in a motor vehicle, a computer, an ATM or a personal access system.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Identifikation eines Objekts, insbesondere im Rahmen einer biometrischen Identifikation. Bei diesem Verfahren erfasst eine Bilderfassungseinheit einen Bereich, in dem sich das zu identifizierende Objekt befindet und stellt einer Auswerteeinheit Bilddaten zur Verarbeitung bereit. In einem ersten Betriebsmodus wird die Bilderfassungseinheit derart gesteuert, dass die der Auswerteeinheit bereitgestellten Bilddaten in einem ersten Bildbereich und in einem zweiten Bildbereich jeweils einen geringen Kontrastunterschied aufweisen und der erste und der zweite Bildbereich einen großen Kontrastunterschied zueinander aufweisen, wodurch sich der erste Bildbereich unter Ausbildung einer Kontur von dem zweiten Bildbereich abhebt. Die Auswerteeinheit analysiert in dem ersten Betriebsmodus die Kontur und schließt anhand deren Verlaufs auf das Vorhandensein des erwarteten Objekts oder auf das Vorhandensein eines Abbilds des Objekts. Eine Leuchte leuchtet das zu identifizierende Objekts aus und variiert in einem zweiten Betriebsmodus die Intensität der Leuchte derart, dass durch die Auswerteeinheit eine charakteristische Reflektion des Objekts detektierbar ist, wenn sich tatsächlich das Objekt im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit befindet.The invention also creates a method for identifying an object, in particular as part of a biometric identification. In this method, an image capture unit captures an area in which the object to be identified is located and provides an evaluation unit with image data for processing. In a first operating mode, the image acquisition unit is controlled in such a way that the image data provided to the evaluation unit have a small contrast difference in a first image area and in a second image area, and the first and second image areas have a large contrast difference with respect to one another, as a result of which the first image area under formation a contour stands out from the second image area. In the first operating mode, the evaluation unit analyzes the contour and, based on its course, concludes that the expected object is present or that an image of the object is present. A lamp illuminates the object to be identified and, in a second operating mode, varies the intensity of the lamp such that the evaluation unit can detect a characteristic reflection of the object when the object is actually in the detection range of the image detection unit.

Die Bilddaten enthalten in dem ersten oder in dem zweiten Bildbereich das zu identifizierende Objekt und in dem anderen Bildbereich einen Hintergrund, vor dem sich das zu identifizierende Objekt befindet. Das erfindungsgemäße Verfahren weist die gleichen Vorteile auf, wie sie vorstehend in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden.The image data contain the object to be identified in the first or in the second image area and a background in the other image area, in front of which the object to be identified is located. The method according to the invention has the same advantages as were described above in connection with the device according to the invention.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird der hohe Kontrastunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Bildbereich durch die Wahl eines oder mehrerer Parameter der Bilderfassungseinheit hergestellt. Als Parameter können beispielsweise die Integrationszeit der Belichtung der Bildpunkte der Bilderfassungseinheit, Helligkeit, Kontrast oder Rauschen herangezogen werden.According to an expedient embodiment, the high contrast difference between the first and the second image area is produced by selecting one or more parameters of the image acquisition unit. For example, the integration time of the exposure of the pixels of the image acquisition unit, brightness, contrast or noise can be used as parameters.

In einer weiteren Ausgestaltung wird zur Herstellung eines hohen Kontrastunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Bildbereich das zu identifizierende Objekt mittels einer steuerbaren Leuchte beleuchtet. Hierdurch kann in dem ersten oder dem zweiten Bildbereich ein kontrastarmes Bild erzeugt werden, so dass die zur Auswertung notwendige Kontur bereitgestellt wird.In a further embodiment, the object to be identified is illuminated by means of a controllable lamp in order to produce a high contrast difference between the first and the second image area. As a result, a low-contrast image can be generated in the first or the second image area, so that the contour required for the evaluation is provided.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden in einem zweiten Betriebsmodus die die Bildqualität beeinflussenden Parameter der Bilderfassungseinheit derart in der Intensität variiert, um mit der Auswerteeinheit eine charakteristische Reflexion des Objekts, insbesondere der Retina im Auge der zu identifizierenden Person, zu detektieren, wenn sich tatsächlich das Objekt, insbesondere die Person, im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheit befindet.According to a further configuration, in a second operating mode, the intensity of the parameters of the image acquisition unit that influence the image quality is varied in such a way that the evaluation unit can detect a characteristic reflection of the object, in particular of the retina in the eye of the person to be identified, when the object is actually , in particular the person, is located in the detection area of the image detection unit.

In einer weiteren Ausgestaltung wird eine zufällige Modulation der die Bildqualität beeinflussenden Parameter der Bilderfassungseinheit und/oder eine zufällige Modulation der Intensität der Leuchte vorgenommen, wobei die Auswerteeinheit die zufällige Modulation mit den ihr bereitgestellten Bilddaten korreliert. Wie bereits erläutert, dient diese Einspeisung eines Störsignals und Auswertung durch die Auswerteeinheit dazu, festzustellen, ob der Auswerteeinheit tatsächlich die Bilddaten der Bilderfassungseinheit oder eines eingespeisten Videosignals zur Verfügung gestellt werden.In a further embodiment, the parameters of the image acquisition unit influencing the image quality are randomly modulated and/or the intensity of the lamp is randomly modulated, with the evaluation unit correlating the random modulation with the image data made available to it. As already explained, this feeding of an interference signal and evaluation by the evaluation unit serves to determine whether the evaluation unit is actually provided with the image data of the image acquisition unit or of a video signal that has been fed in.

Als die Bildqualität beeinflussende Parameter der Bilderfassungseinheit werden eine oder mehrere der folgenden Parameter berücksichtigt: eine Integrationszeit der Belichtung der Bildpunkte der Bilderfassungseinheit; ein Bildausschnitt; eine Helligkeit; ein Kontrast; ein Signalrauschen; eine Bildrate.One or more of the following parameters are taken into account as parameters of the image capture unit that influence the image quality: an integration time of the exposure of the pixels of the image capture unit; an image section; a brightness; a contrast; a signal noise; a frame rate.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die Konturanalyse einmalig oder zyklisch in vorgegebenen Zeitabständen vorgenommen. Im konkreten Anwendungsfall eines Kraftfahrzeugs kann hierbei z.B. bei einem abgestellten (d.h. parkenden) Kraftfahrzeug überprüft werden, ob tatsächlich ein berechtigter Nutzer Zugriff auf personenspezifische Daten zugreift oder nicht.According to a further refinement, the contour analysis is carried out once or cyclically at predetermined time intervals. In the specific application of a motor vehicle, for example, when a motor vehicle is parked (i.e. parked), it can be checked whether an authorized user is actually accessing personal data or not.

Von der Erfindung ist ferner ein Computerprogrammprodukt umfasst, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Rechners geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einem Rechner läuft. Das Computerprogrammprodukt kann in Form einer CD, DVD, Diskette oder auch in Form eines über ein Netzwerk übertragenen Signals verkörpert sein.Also encompassed by the invention is a computer program product which can be loaded directly into the internal memory of a digital computer and which comprises software code sections which, when the product is run on a computer, carry out the steps of the method described above. The computer program product can be embodied in the form of a CD, DVD, diskette or in the form of a signal transmitted over a network.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Objektidentifikation,
2 das von einer Bilderfassungseinrichtung in einem Bilderfassungsbereich aufgezeichnete Bild einer Person ohne spezielle Ansteuerung,
3 das in 2 gezeigte Bild in einem ersten Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
4 ein in dem ersten Betriebsmodus durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erzeugtes Bild, bei dem im Erfassungsbereich ein Täuschungsobjekt vorgesehen ist.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in the drawing. Show it:

1 a schematic representation of a device according to the invention for object identification,
2 the image of a person recorded by an image capturing device in an image capturing area without special control,
3 this in 2 shown image in a first operating mode of the device according to the invention, and
4 an image generated by the device according to the invention in the first operating mode, in which a decoy object is provided in the detection area.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Objektidentifikation. Insbesondere kann es sich bei der Vorrichtung 1 um eine Vorrichtung zur biometrischen Identifikation einer Person handeln. Diese kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Ebenso kann die Vorrichtung einem Rechner, einem Bankautomat, einem Personenzugangssystem oder einem anderen System zugeordnet sein. 1 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for object identification. In particular, the device 1 can be a device for the biometric identification of a person. This can be arranged, for example, in a motor vehicle. The device can also be assigned to a computer, an ATM, a personal access system or another system.

Die Vorrichtung 1 zur Objektidentifikation umfasst eine Bilderfassungseinheit 2. Die Bilderfassungseinheit 2 kann eine herkömmliche Kamera, z.B. eine CCD-Kamera, oder eine Kamera zur Bestimmung der Helligkeit und der Entfernung (z.B. eine 3D-Time of Flight-Kamera oder eine PMD-Kamera) sein. Die Bilderfassungseinheit 2 ist mit einer Steuerungseinheit 3 verbunden. Die Steuerungseinheit 3 dient zur Steuerung von die Bildqualität beeinflussenden Parametern der Bilderfassungseinheit 2. Bei diesen Parametern kann es sich beispielsweise um die Integrationszeit der Belichtung der Bildpunkte der Bilderfassungseinheit, der Helligkeit, des Kontrasts, des Rauschens, aber auch eines Bildausschnitts oder einer Bildrate handeln. Die Bilderfassungseinheit 2 ist ferner mit einer Auswerteeinheit 4 gekoppelt. Die Bilderfassungseinheit 2 stellt der Auswerteeinheit 4 Bilddaten ihres Erfassungsbereichs EB bereit, in dem sich das zu identifizierende Objekt O, im Ausführungsbeispiel eine Person, befindet. Mit der Steuerungseinheit 3 ist ferner eine Leuchte 5 verbunden, deren Intensität (an/aus; Helligkeit; Blitzlicht; Frequenz von Lichtblitzen usw.) durch die Steuerungseinheit 3 steuerbar ist. Die Leuchte 5 ist hinsichtlich ihrer Positionierung zu Bilderfassungseinheit 2 und Objekt 5, ihres Öffnungswinkels und ihrer Lichtleistung derart ausgestaltet, dass diese das zu identifizierende Objekt O gut ausleuchtet, während der weiter von der Leuchte 5 und der Bilderfassungseinheit 2 entfernte Hintergrund H nicht oder nicht stark ausgeleuchtet wird. Dies dient dazu, um es der Vorrichtung 1 je nach Betriebsmodus zu ermöglichen, das Objekt O kontrastreich oder kontrastarm aufzunehmen und die entsprechenden Bilddaten zur weiteren Auswertung und Analyse der Auswerteeinheit 4 zur Verfügung zu stellen. Die Steuerungseinheit 3 und die Auswerteeinheit 4 können voneinander getrennte Recheneinheiten sein. Diese können jedoch auch in einer gemeinsamen Recheneinheit 6 ausgebildet sein, wie dies durch die mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnete, unterbrochene Line dargestellt ist.The device 1 for object identification comprises an image acquisition unit 2. The image acquisition unit 2 can be a conventional camera, e.g. a CCD camera, or a camera for determining the brightness and the distance (e.g. a 3D time of flight camera or a PMD camera). be. The image acquisition unit 2 is connected to a control unit 3 . The control unit 3 is used to control parameters of the image capture unit 2 that affect the image quality. These parameters can be, for example, the integration time of the exposure of the pixels of the image capture unit, the brightness, the contrast, the noise, but also an image section or a frame rate. The image acquisition unit 2 is also coupled to an evaluation unit 4 . The image acquisition unit 2 provides the evaluation unit 4 with image data of its acquisition area EB, in which the object O to be identified, a person in the exemplary embodiment, is located. Also connected to the control unit 3 is a light 5 whose intensity (on/off; brightness; flashing light; frequency of light flashes, etc.) can be controlled by the control unit 3 . With regard to its positioning in relation to the image capturing unit 2 and the object 5, its opening angle and its light output, the lamp 5 is designed in such a way that it illuminates the object O to be identified well, while the background H, which is further away from the lamp 5 and the image capturing unit 2, is not or is not strongly illuminated. This serves to enable the device 1, depending on the operating mode, to record the object O with high or low contrast and to make the corresponding image data available to the evaluation unit 4 for further evaluation and analysis. The control unit 3 and the evaluation unit 4 can be separate computing units. However, these can also be embodied in a common computing unit 6 , as illustrated by the broken line identified by the reference number 6 .

Von der Steuerungseinheit 3 an die Bilderfassungseinheit 2 übertragene Steuerdaten sind in 2 mit Sig1 gekennzeichnet. Die von der Bilderfassungseinheit 2 an die Auswerteeinheit 4 übertragenen Bilddaten sind mit Sig3 gekennzeichnet. Von der Steuerungseinheit 3 an die Leuchte 5 übertragene Steuerdaten sind mit Sig2 gekennzeichnet. Zwischen der Steuerungseinheit 3 und der Auswerteeinheit 4 ausgetauschte Daten sind mit Sig4 gekennzeichnet.Control data transmitted from the control unit 3 to the image acquisition unit 2 are in 2 marked with Sig1. The image data transmitted from the image acquisition unit 2 to the evaluation unit 4 are marked with Sig3. Control data transmitted from the control unit 3 to the lamp 5 are marked with Sig2. Data exchanged between the control unit 3 and the evaluation unit 4 are marked with Sig4.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Objektidentifikation wird nachfolgend anhand der biometrischen Identifikation einer Person erläutert. Bevor die biometrische Identifikation, z.B. eines Fahrers in einem Kraftfahrzeug, erfolgen kann, muss sichergestellt sein, dass sich die im Erfassungsbereich EB der Bilderfassungseinheit 2 befindliche Person real ist oder ob versucht wird, die Vorrichtung 1 z.B. mittels einer Fotographie zu täuschen (Liveness-Detektion). Ferner muss überprüft werden, ob der Auswerteeinheit nicht ein aufgezeichnetes Videosignal zur Verfügung gestellt wird, welches absichtlich, jedoch unbefugt in die Vorrichtung 1 eingespeist wird (Live-Bild-Detektion).The functioning of the device according to the invention for object identification is explained below using the biometric identification of a person. Before the biometric identification, e.g ). Furthermore, it must be checked whether the evaluation unit is not being provided with a recorded video signal which is fed into the device 1 intentionally but without authorization (live image detection).

In 2 sind die von der Bilderfassungseinheit 2 in einem Erfassungsbereich EB an die Auswerteeinheit 4 übermittelten Bilddaten dargestellt. Als Objekt O ist hierbei eine Person erkennbar, welche sich vor einem Hintergrund H befindet. Die Darstellung in 2 und in den weiteren 3 und 4 ist lediglich schematischer Natur, wobei insbesondere die Größenverhältnisse zwischen Objekt O und Hintergrund H willkürlich dargestellt sind.In 2 the image data transmitted from the image acquisition unit 2 to the evaluation unit 4 in an acquisition area EB is shown. A person who is located in front of a background H can be recognized as the object O here. The representation in 2 and in the others 3 and 4 is only of a schematic nature, with the proportions between the object O and the background H in particular being shown arbitrarily.

Zur Überprüfung, ob sich wirklich eine reale Person in dem Erfassungsbereich EB der Bilderfassungseinheit 2 befindet, wird die Vorrichtung 1 in einen ersten Betriebsmodus versetzt und derart gesteuert, dass die der Auswerteeinheit 4 bereitgestellten Bilddaten in einem ersten Bildbereich BB1 und in einem zweiten Bildbereich BB2 jeweils einen geringen Kontrast aufweisen. Der erste Bildbereich BB1 ist hierbei durch die zu identifizierende Person gebildet. Der zweite Bildbereich BB2 ist durch den Hintergrund H gebildet, vor dem sich die zu identifizierende Person befindet. Die Aufteilung in den ersten und den zweiten Bildbereich BB1 und BB2 ergibt sich entweder durch eine entsprechende Ansteuerung der Bilderfassungseinheit, insbesondere hinsichtlich der Integrationszeit der Belichtung der Bildpunkte der Bilderfassungseinheit, oder durch entsprechende Ansteuerung der Leuchte 5 zur Ausleuchtung der Person, oder einer Kombination der beiden Möglichkeiten.To check whether a real person is actually in the detection area EB of the image detection unit 2, the device 1 is put into a first operating mode and controlled in such a way that the image data provided to the evaluation unit 4 is in a first image area BB1 and in a second image area BB2 have low contrast. The first image area BB1 is formed here by the person to be identified. The second image area BB2 is formed by the background H, in front of which the person to be identified is located. The division into the first and second image areas BB1 and BB2 results either from a corresponding control of the image capture unit, in particular with regard to the integration time of the exposure of the pixels of the image capture unit, or from a corresponding control of the lamp 5 for illuminating the person, or a combination of the two Possibilities.

Es wird z.B. der erste Bildbereich BB1 des Erfassungsbereichs EB übersteuert, während in dem zweiten Bildbereich BB2 enthaltene Bildpunkte diese Übersteuerung nicht aufweisen. Aufgrund des großen Kontrastunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Bildbereich BB1, BB2 ergibt sich eine Kontur K, wodurch sich der erste Bildbereich BB1 von dem zweiten Bildbereich BB2 abhebt. Dies ist schematisch in 3 bzw. 4 dargestellt. Lediglich beispielhaft ist der erste Bildbereich BB1 in 3 dunkel, während der zweite Bildbereich BB2 hell dargestellt ist. Umgekehrt verhält es sich in 4. Welcher der Bildbereiche BB1, BB2 hell oder dunkel ist, hängt von der Betriebsweise und technischen Realisierung der Vorrichtung ab und beeinflusst die von der Auswerteeinheit vorgenommene Auswertung nicht.For example, the first image area BB1 of the detection area EB is overdriven, while pixels contained in the second image area BB2 do not have this overdrive. Due to the large difference in contrast between the first and the second image area BB1, BB2, a contour K results, as a result of which the first image area BB1 stands out from the second image area BB2. This is schematic in 3 or. 4 shown. The first image area BB1 in is merely an example 3 dark, while the second image area BB2 is shown bright. The opposite is the case in 4 . Which of the image areas BB1, BB2 is light or dark depends on the mode of operation and technical realization of the device and does not influence the evaluation carried out by the evaluation unit.

Die Auswerteeinheit 4 ist dazu eingerichtet, die Kontur K zu analysieren und anhand deren Verlaufs auf das Vorhandensein zunächst lediglich einer (unbestimmten) Person ( 3) oder auf das Vorhandensein eines Abbilds des Objekts zu schließen. Letzteres ist in 4 dargestellt, wobei das Objekt O, z.B. eine Fotographie der zu identifizierenden Person, sich in Form einer rechteckigen Kontur K von dem zweiten Bildbereich BB2 abhebt. Im Gegensatz dazu ergibt sich in 3 aufgrund der realen in dem Erfassungsbereich EB befindlichen Person eine Kontur K, die dem Kopf und einem Teil des Rumpfes eines Menschen entspricht. Die Detektion der in 3 gezeigten Kontur wird deshalb auf das Vorhandensein einer realen Person im Erfassungsbereich EB interpretiert. Im Gegensatz dazu wird die rechteckige Kontur K nicht als Person und damit als Fälschungsversuch durch die Auswerteeinheit 4 interpretiert.The evaluation unit 4 is set up to analyze the contour K and, based on its course, to check for the presence of only one (unspecified) person ( 3 ) or to infer the existence of an image of the object. The latter is in 4 shown, the object O, for example a photograph of the person to be identified, stands out in the form of a rectangular contour K from the second image area BB2. In contrast, in 3 based on the real person located in the detection area EB, a contour K that corresponds to the head and a part of the torso of a human being. The detection of the in 3 The contour shown is therefore interpreted as the presence of a real person in the detection area EB. In contrast to this, the rectangular contour K is not interpreted by the evaluation unit 4 as a person and thus as an attempt at forgery.

Das der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zu Grunde liegende Prinzip besteht somit darin, die nahe der Bilderfassungseinheit 2 befindlichen Bildinformationen in einem starken Kontrast zu den weit entfernt zu der Bilderfassungseinheit 2 befindlichen Bildinformationen zu setzen, so dass sich eine identifizierbare und analysierbare Kontur ergibt. Wie bereits erläutert, kann dieser große Kontrast durch entsprechende Steuerung der Bildverarbeitungseinheit 2 und/oder durch entsprechende Beleuchtungssteuerung der Leuchte 5 erfolgen. Hierdurch ist es möglich, eine Gruppe räumlicher Informationen bzw. den Umriss des Objekts in unmittelbarer Nähe der Bilderfassungseinheit 2 zu erhalten.The principle on which the device 1 according to the invention is based is therefore to set the image information located near the image acquisition unit 2 in a strong contrast to the image information located far away from the image acquisition unit 2, so that an identifiable and analyzable contour results. As already explained, this high contrast can be achieved by appropriate control of the image processing unit 2 and/or by appropriate lighting control of the lamp 5. This makes it possible to group spatial information or to obtain the outline of the object in the immediate vicinity of the image capturing unit 2.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die räumliche Information auch mit zu erwarteten Reflexionen verknüpft werden. Bei der im Ausführungsbeispiel zu identifizierenden und detektierenden Person können insbesondere Reflexionen der Retina herangezogen werden. Hierbei wird die Leuchte 5 derart in der Intensität variiert, bis ausschließlich die charakteristischen Reflexionen der Retina im Auge detektiert werden. Sind diese Reflexionen nicht detektierbar, so ist von dem Vorhandensein eines Fotos oder der Einspeisung eines nicht aktuellen Videosignals in die Auswerteeinheit 4 auszugehen.In an alternative embodiment, the spatial information can also be linked to reflections that are to be expected. In the case of the person to be identified and detected in the exemplary embodiment, reflections of the retina can be used in particular. In this case, the lamp 5 is varied in intensity until only the characteristic reflections of the retina in the eye are detected. If these reflections cannot be detected, it can be assumed that a photo is present or that an outdated video signal is being fed into the evaluation unit 4 .

Diese eingangs als Liveness-Detektion bezeichnete Analyse muss nicht zwingend in einem engen Zeitfenster durchgeführt werden. Es ist vielmehr vorstellbar, dass diese Detektion zyklisch in einem größeren Zeitfenster durchgeführt wird. Vorstellbar ist ebenfalls, dass das genannte Verfahren einmalig pro Personenidentifikation oder einmalig beim Systemstart, z.B. des Kraftfahrzeugs, durchgeführt wird.This analysis, initially referred to as liveness detection, does not necessarily have to be carried out within a narrow time window. Rather, it is conceivable that this detection is carried out cyclically in a larger time window. It is also conceivable that the mentioned method is carried out once per person identification or once at the start of the system, e.g. of the motor vehicle.

Zur Verifikation, ob die der Auswerteeinheit 4 zur Verfügung gestellten Bilddaten ein aufgezeichnetes Videosignal sind oder tatsächlich von der Bildverarbeitungseinheit 2 stammen, können die Bilderfassungseinheit 2 und/oder die Leuchte 5 zu einer (zufälligen) Modulation hinsichtlich der die Bildqualität beeinflussenden Parameter und/oder der Intensität der Beleuchtung angesteuert werden. Da die durch die Steuerungseinheit 3 vorgenommene Modulation, welche sich in den Steuerdaten Sig1 und Sig2 wiederfindet, auf der Auswerteeinheit 4 zur Verfügung gestellt wird, kann letztere eine Korrelation der empfangenen Bilddaten mit der von der Steuerungseinheit 3 vorgenommenen Modulation erfolgen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das aufgenommene Videosignal ein tatsächliches Signal der Bildverarbeitungseinheit 2 und damit der aktuellen Szene in dem Erfassungsbereich EB ist.To verify whether the image data made available to the evaluation unit 4 is a recorded video signal or actually originates from the image processing unit 2, the image acquisition unit 2 and/or the lamp 5 can carry out a (random) modulation with regard to the parameters influencing the image quality and/or the Intensity of the lighting can be controlled. Since the modulation performed by the control unit 3, which is reflected in the control data Sig1 and Sig2, is made available on the evaluation unit 4, the latter can correlate the received image data with the modulation performed by the control unit 3. In this way it can be ensured that the recorded video signal is an actual signal from the image processing unit 2 and thus from the current scene in the detection area EB.

Diese Überlagerung der Bilderfassungseinheit mit einem gewollten Störsignal zur Echtheitsqualifizierung ist für eine Vielzahl von Kameraanwendungen, z.B. für Gebäudeüberwachungen, einsetzbar.This overlaying of the image acquisition unit with a desired interference signal for authenticity qualification can be used for a variety of camera applications, e.g. for building surveillance.

In einer weiteren, alternativen Ausgestaltung kann das durch die Steuerungseinheit 3 hervorgerufene Störsignal derart ausgebildet werden, dass dieses zum einen zur Erkennung einer fremden Videoeinspeisung genutzt werden kann und zum anderen den eingangs beschriebenen hohen Kontrast zwischen dem ersten und zweiten Bildbereich BB1, BB2 hervorruft.In a further, alternative embodiment, the interference signal caused by the control unit 3 can be designed in such a way that it can be used to detect an external video feed and also causes the high contrast described above between the first and second image areas BB1, BB2.

Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit, welche eine Liveness-Detektion ohne Initialisierungsphase und ohne notwendige Bewegungshistorie eines detektierten Objekts ermöglichen. Hierdurch entsteht ein signifikanter Geschwindigkeits- und Sicherheitsvorteil gegenüber Ansätzen, die auf reinen Algorithmen beruhen.The invention provides a method and a device that enable liveness detection without an initialization phase and without the need for a movement history of a detected object. This results in a significant speed and security advantage over approaches based purely on algorithms.

Ferner ergibt sich durch die Nutzung von bereits vorhandenen Hardware-Ressourcen, wie z.B. einer Bilderfassungseinheit sowie einer Beleuchtung, eine kostengünstige Realisierung. Im Gegensatz zu einer auf Algorithmen basierten Lösung werden keine hohe Rechenleistung und kein großer Arbeitsspeicher benötigt.Furthermore, the use of existing hardware resources, such as an image acquisition unit and lighting, results in a cost-effective implementation. In contrast to a solution based on algorithms, no high computing power and no large main memory are required.

Die Erfindung ermöglicht neben einer Liveness-Detektion die zeitgleiche Realisierung einer Live-Bild-Detektion zur Absicherung der authentischen Bilddaten zwischen Bilderfassungseinheit und Auswerteeinheit (Bildverarbeitungseinheit).In addition to liveness detection, the invention enables live image detection to be implemented at the same time in order to safeguard the authentic image data between the image acquisition unit and the evaluation unit (image processing unit).

Der Einsatz der Erfindung ist bei Bedarf auf verschiedene Anwendungen in einem Kraftfahrzeug oder allgemein für Überwachungsanwendungen auch außerhalb eines Kraftfahrzeugs ausweitbar.If necessary, the use of the invention can be extended to various applications in a motor vehicle or generally for monitoring applications outside of a motor vehicle.

Claims

Device for object identification, in particular for biometric identification, which comprises an image capture unit (2) for capturing an area in which the object (O) to be identified is located and an evaluation unit (4) for processing the image data provided by the image capture unit (2), wherein the device can be controlled in a first operating mode in such a way that the image data provided to the evaluation unit (4) have a small contrast difference in a first image area (BB1) and in a second image area (BB2) and the first and second image areas have a large contrast difference to each other, as a result of which the first image area (BB1) stands out from the second image area (BB2) with the formation of a contour (K), and wherein the evaluation unit (4) is set up in the first operating mode to analyze the contour (K) and based on the course of the presence of the expected object (O) or the presence of an image of the object (O), wherein a lamp (5) is provided to illuminate the object to be identified (O), characterized in that during the active lighting an image control, which has a high-contrast image as a goal, is exposed, and in a second operating mode, the intensity of the lamp (5) is varied in such a way until the evaluation unit (4) only a characteristic cal reflection of the object (O) can be detected when the object (O) is actually in the detection range of the image detection unit (2).

device after claim 1 , in which the image data in the first or in the second image area (BB2) contains the object (O) to be identified and the image data in the other image area contains a background in front of which the object (O) to be identified is located.

device after claim 1 or 2 , in which the object to be identified (O) is a person, in particular in a motor vehicle.

Device according to one of the preceding claims, in which a control unit (3) for controlling parameters of the image acquisition unit (2) influencing the image quality is provided.

device after claim 4 , in which the high contrast difference between the first and the second image area (BB2) can be produced by the choice of one or more parameters of the image acquisition unit (2).

Device according to one of the preceding claims, in which a lamp (5) controllable by the control unit (3) for illuminating the object (O) to be identified is provided to produce a high contrast difference between the first and the second image area (BB2).

device after claim 5 , in which the lamp (5) is designed to emit light in the visible range or to emit short-wave IR radiation in the invisible range.

Device according to one of Claims 4 until 7 , in which, in a second operating mode, the parameters of the image acquisition unit (2) influencing the image quality can be varied in such a way that a characteristic reflection of the object (O), in particular the retina in the eye of the person to be identified, can be detected by the evaluation unit (4), if the object (O), in particular the person, is actually in the detection area of the image detection unit (2).

Device according to one of Claims 4 until 8th , in which this is set up to carry out a random modulation of the parameters of the image acquisition unit (2) that affect the image quality and/or a random modulation of the intensity of the lamp (5) and in which the evaluation unit (4) is designed to carry out the random modulation to correlate with the image data provided to it.

Device according to one of the preceding claims, in which it is set up in a third operating mode to control the image acquisition unit (2) in such a way that the image data provided to the evaluation unit (4) is in the first image area (BB1) or in the second image area (BB2 ) each have a high contrast, the evaluation unit (4) being set up in the third operating mode to analyze the first or the second image area (BB2) to detect one or more characteristic features of the object (O).

Device according to one of the preceding claims, in which it is provided in a motor vehicle, a computer, an ATM or a personal access system.

Method for identifying an object (O), in particular as part of biometric identification, in which: - An image capture unit (2) captures an area in which the object (O) to be identified is located and provides image data to an evaluation unit (4) for processing; - in a first operating mode, the image acquisition unit (2) is controlled in such a way that the image data provided to the evaluation unit (4) have a slight contrast difference in a first image area (BB1) and in a second image area (BB2) and the first and the second image area have a large difference in contrast to one another, as a result of which the first image area (BB1) stands out from the second image area (BB2) with the formation of a contour (K); - The evaluation unit (4) analyzes the contour (K) in the first operating mode and uses its course to conclude that the expected object (O) is present or that an image of the object (O) is present; - A lamp (5) illuminates the object (O) to be identified and, in a second operating mode, the intensity of the lamp (5) varies in such a way that the evaluation unit (4) can only detect a characteristic reflection of the object (O) when the object (O) is actually in the detection range of the image detection unit (2), - whereby during the active illumination an image control, which aims at a high-contrast image, is suspended.

procedure after claim 12 , in which the high contrast difference between the first and the second image area (BB2) is produced by the selection of one or more parameters of the image acquisition unit (2).

procedure after claim 12 or 13 , in which to produce a high contrast sub between the first and the second image area (BB2), the object (O) to be identified is illuminated by means of a controllable lamp (5).

Procedure according to one of Claims 12 until 14 , in which, in a second operating mode, the parameters of the image acquisition unit (2) influencing the image quality are varied in intensity in order to use the evaluation unit (4) to obtain a characteristic reflection of the object (O), in particular the retina in the eye of the person to be identified, to detect when the object (O), in particular the person, is actually in the detection range of the image detection unit (2).

Procedure according to one of Claims 12 until 15 , in which a random modulation of the image quality-influencing parameters of the image acquisition unit (2) and/or a random modulation of the intensity of the lamp (5) is carried out, the evaluation unit (4) correlating the random modulation with the image data provided to it.

procedure after Claim 16 , in which one or more of the following parameters are taken into account as the image quality influencing parameters of the image acquisition unit (2): - an integration time of the exposure of the pixels of the image acquisition unit (2); - a section of the image; - a brightness; - a contrast; - a signal noise; - a frame rate.

procedure after Claim 16 or 17 , in which the contour analysis is carried out once or cyclically at specified time intervals.

Computer program product, loadable directly into the internal memory of a digital computer, comprising software code sections, with which the steps according to one of Claims 12 until 18 run when the product is running on the machine.