DE102011119070A1

DE102011119070A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zugangskontrolle und /oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen

Info

Publication number: DE102011119070A1
Application number: DE102011119070A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-05-23

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen mit folgenden Schritten vorgeschlagen: Aufnahme einer Farbbildsequenz von einem Zugang begehrenden Subjekt (7); Durchführung einer Bestimmung von Auswertebereichen (13, 13', 13'', 13''') in Einzelbildern der Bildsequenz; Durchführung einer Lebenserkennung, wobei die Lebenserkennung anhand von Variationen in räumlich über die einzelnen Auswertebereiche (13, 13', 13'', 13''') gemittelten Zeitspuren (r(t), g(t), b(t)) von Farbkanälen der Bildsequenz durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung für eine Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 13.
Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art sind bekannt. Üblicherweise basiert eine Zugangskontrolle auf einer Identifikation und/oder Verifikation der Identität eines Zugang begehrenden Subjekts. Typischerweise kommen hierbei biometrische Merkmale zum Einsatz. Soll ein Zugang begehrendes Subjekt identifiziert werden, wird dessen Identität typischerweise durch eine Datenbanksuche anhand biometrischer Merkmale und/oder eine Bilderkennung durchgeführt. Soll eine Verifikation der Identität erfolgen, wird geprüft, ob das Zugang begehrende Subjekt tatsächlich mit demjenigen übereinstimmt, welches es zu sein vorgibt. Auch hierbei erfolgt typischerweise ein Rückgriff auf Datenbanken. Um das Verfahren nicht unnötig zu verzögern, ist demnach eine schnelle Datenverbindung zu externen beziehungsweise zentralen Servern nötig, auf denen biometrische Profile und/oder Bilder der zugangsberechtigten Subjekte gespeichert sind. Insgesamt ist eine vergleichsweise komplexe Infrastruktur vorzuhalten. Hinzu kommt, dass die Datenbankrecherchen relativ viel Zeit benötigen, so dass Möglichkeiten für eine Verkürzung der für die Zugangskontrolle benötigten Zeit limitiert sind. Aus den genannten Gründen, insbesondere wegen der kostspieligen und aufwendigen Infrastrukturmaßnahmen, welche die bekannten Lösungen mit sich bringen, werden diese beispielsweise nicht im Bereich von Geldautomaten eingesetzt. Der durch Missbrauch und Betrug in Zusammenhang mit Geldautomaten entstehende finanzielle Schaden ist für Banken zu gering, um solch aufwendige Lösungen zu rechtfertigen. Gleichwohl besteht ein Bedarf, Missbrauch und/oder Betrug gerade auch an Geldautomaten zu erschweren oder zu verhindern. Ein weiteres Problem der bekannten Zugangskontrollmöglichkeiten besteht darin, dass sie – soweit eine Bilderkennung durchgeführt wird – durch Gesichtsmasken, die selbst Gesichter darstellen, oder durch Vorhalten von Fotografien getäuscht beziehungsweise umgangen werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die genannten Probleme nicht aufweisen, und welche insbesondere eine günstige, sichere, schwer zu umgehende oder zu täuschende Zugangskontrolle ermöglichen, welche auf komplizierte und teure Infrastruktur verzichtet. Insbesondere sollen das Verfahren und die Vorrichtung auf eine bestehende Infrastruktur, beispielsweise im Bereich von Geldautomaten, aufgesetzt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit dem Merkmal des Anspruchs 1 geschaffen wird. Das Verfahren zur Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen umfasst folgende Schritte: Es wird eine Farbbildsequenz von einem Zugang begehrenden Subjekt aufgenommen. In Einzelbildern der Bildsequenz werden Auswertebereiche beziehungsweise sogenannte interessierende Bereiche (ROI – Regions of Interest) bestimmt. Es wird eine Lebenserkennung durchgeführt, wobei dieser Variationen in Zeitspuren von Farbkanälen der Bildsequenz zugrunde gelegt werden. Die einzelnen Punkte der Zeitspuren der Farbkanäle sind vorzugsweise Mittelwerte, die sich durch räumliche Mittelung über die einzelnen Auswertebereiche ergeben.
Bevorzugt werden die Auswertebereiche durch eine Gesichtserkennung, insbesondere mit Hilfe eines Gesichtserkennungsalgorithmus bestimmt. Es ist möglich, in jedem Einzelbild der Farbbildsequenz, welches in die Auswertung einbezogen werden soll, eine Gesichtserkennung durchzuführen und so einen Auswertebereich zu bestimmen. Es ist jedoch auch möglich, nur in einem Einzelbild einen Auswertebereich mittels Gesichtserkennung zu bestimmen, und Auswertebereiche in darauffolgenden Einzelbildern mit Hilfe eines Verfolgungs-Algorithmus, insbesondere eines Tracking-Verfahrens zu bestimmen, wobei die Bewegung des einmal erkannten Gesichts in den Einzelbildern nachvollzogen wird. Um dieses Verfahren stabiler zu gestalten ist es möglich, nach einer vorzugsweise vorherbestimmten Anzahl von Einzelbildern erneut eine Gesichtserkennung in einem der Einzelbilder durchzuführen, wodurch quasi Stützpunkte für das Tracking-Verfahren erhalten werden, beziehungsweise wodurch eine Korrektur desselben möglich ist, falls mit Hilfe des Tracking-Verfahrens ermittelte Auswertebereiche nicht mehr mit den eigentlich interessierenden Bereichen, welche im Wesentlichen das Gesicht des Subjekts 7 darstellen, übereinstimmen. Schließlich ist es auch möglich, auf eine Gesichtserkennung ganz zu verzichten, wobei Auswertebereiche durch eine Art Hauterkennung, insbesondere einen Hauterkennungsalgorithmus bestimmt werden. Dieser prüft vorzugsweise, ob einzelne, zusammenhängende Bildpunkte einer vorherbestimmten Form und/oder Größe farbliche Merkmale von Haut haben. Diese Bildpunkte werden dann als Auswertebereiche in das Verfahren einbezogen. Es ist dabei möglich, mehr als einen Auswertebereich pro Einzelbild festzulegen. Auch wenn mehrere Zugang begehrende Subjekte auf den Einzelbildern erkennbar sind, ist es möglich mindestens zwei Auswertebereiche, vorzugsweise für jedes Zugang begehrende Subjekt einen Auswertebereich in den Einzelbildern festzulegen, wobei das Verfahren vorzugsweise für jeden Auswertebereich und besonders bevorzugt für jedes Zugang begehrende Subjekt durchgeführt wird. Schließlich ist es auch möglich, die Auswertebereiche so zu bestimmen, dass quasi das gesamte Einzelbild als Auswertebereich definiert wird. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn ein Gesicht des Zugang begehrenden Subjekts nahezu das gesamte Einzelbild ausfüllt. Auch wenn der Hintergrund deutlich zurücktritt oder sich für das Verfahren als irrelevant erweist, ist es möglich, die Auswertebereiche entsprechend groß festzulegen.
Die Lebenserkennung wird vorzugsweise ausschließlich anhand von Daten durchgeführt, welche der aufgenommenen Farbbildsequenz entstammen. Auf eine Identifikation oder Verifikation der Identität des Zugang begehrenden Subjekts wird verzichtet. Hierdurch ist es nicht nötig, auf zentral gespeicherte Informationen zurückzugreifen oder eine Datenbankrecherche durchzuführen. Es muss demnach keine teure und komplexe Infrastruktur bereitgestellt werden. Aufgrund der Lebenserkennung ist es nicht möglich, die Zugangskontrolle durch das Tragen einer gesichtsförmigen Maske oder das Vorhalten eines Bildes, insbesondere einer Fotografie, zu täuschen oder zu umgehen. Die Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung erfolgt vorzugsweise lokal und damit sehr schnell. Es ist möglich, das Verfahren in eine bestehende Infrastruktur, beispielsweise einer Bank im Bereich von Geldautomaten, zu integrieren beziehungsweise darauf aufzusetzen.
Unter „Zugangskontrolle” wird hier allgemein verstanden, dass der Zugang zu einem sensiblen, vorzugsweise geschützten Bereich oder zu einer geschützten Handlung kontrolliert beziehungsweise beschränkt werden soll. Umfasst sind beispielsweise der Eintritt in geschlossene Bereiche, aber auch Tätigkeiten wie beispielsweise das Abheben von Geld an einem Geldautomaten. „Sensible Bereiche” sind alle Bereiche, die durch eine Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung geschützt werden können und/oder sollen. Dies kann beispielsweise ein Geldautomat oder auch der Raum sein, indem sich ein Geldautomat befindet. Es kann auch eine Sicherheitszone sein, oder es handelt sich um Bereiche, die besonders anfällig sind für Überfälle oder Betrugsversuche, beispielsweise Schalterhallen von Banken, aber auch Tankstellen, Apotheken, Haltestellen öffentlicher Verkehrsmittel, insbesondere U-Bahn-Haltestellen oder Zugangsbereiche von Tresoren. Auch Gefängnisse, insbesondere deren Zugangsbereiche, kommen hier in Betracht. Mit „Fehlverhalten” ist insbesondere angesprochen, dass ein Zugang begehrendes Subjekt versucht, seine Identität zu verschleiern, indem es beispielsweise eine Maske, insbesondere eine gesichtsförmige Maske trägt oder sich eine Fotografie vorhält. Auch angesprochen sind Manipulationsversuche, beispielsweise im Rahmen des sogenannten Skimmings, bei welchem Geldautomaten so manipuliert werden, dass anschließend Geheimnummern von zugangsberechtigten Personen ausgespäht werden können. Auch Gewalt-, Betrugs- und Raubszenarien, Schlägereien sowie Ein- und/oder Ausbrüche sind umfasst.
Besonders bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem geprüft wird, ob ein Herzschlag des Subjekts feststellbar ist. Die Lebenserkennung leitet dabei aus den Variationen in den Zeitspuren der Farbkanäle Informationen darüber ab, ob in den Auswertebereichen ein Herzschlag des Subjekts feststellbar ist. Trägt beispielsweise ein Zugang begehrendes Subjekt eine Maske, die wie ein Gesicht aussieht, kann diese zwar möglicherweise eine Gesichtserkennung täuschen, es ist dann jedoch in den Auswertebereichen kein Herzschlag festzustellen, weil die Maske keine diesem entsprechende zeitliche Variation zeigt. Die Lebenserkennung gibt dann ein negatives Ergebnis zurück.
Das Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass eine durch den Herzschlag verursachte Druckvariation in Blutgefäßen im Gesicht des Subjekts 7 dazu führt, dass sich dessen optische Eigenschaften periodisch ändern. Diese Änderungen sind in der aufgenommenen Bildsequenz feststellbar. Letztlich basiert das Verfahren vorzugsweise auf den Erkenntnissen, welche in dem Artikel „Non-contact, automated cardiac pulse measurements using video imaging and blind source separation" von Ming-Zher Poh, Daniel J. McDuff, and Rosalind W. Picard, OPTICS EXPRESS 2010, Vol. 18, No. 10, S. 10762 ff., dargestellt sind, wobei dieser Beitrag in die vorliegende Anmeldung per Verweis einbezogen ist.
Es ist möglich, die Herzschlagerkennung im Frequenzbereich durchzuführen. Es ist jedoch bevorzugt auch möglich, im Zeitbereich eine Herzschlagerkennung durchzuführen, beispielsweise indem wenigstens eine Zeitspur eines Farbkanals einem Korrelationsverfahren unterzogen wird. Dies kann beispielsweise eine Autokorrelation sein. Es ist auch möglich, verschiedene Zeitspuren verschiedener Farbkanäle miteinander zu korrelieren.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem wenigstens eine Zeitspur eines Farbkanals einer Fouriertransformation unterzogen wird. Aus dem so erhaltenen Frequenzspektrum ist die Herzschlagfrequenz des Zugang begehrenden Subjekts ablesbar, wenn dessen Gesicht in den Auswertebereichen erfasst ist.
Bevorzugt wird auch ein Verfahren, bei dem wenigstens drei Zeitspuren von Farbkanälen einer Analyse unabhängiger Komponenten (Independent Component Analysis – ICA) unterzogen werden, wodurch Signale von wenigstens drei unabhängigen Quellen erhalten werden. Zeitliche Variationen, welche beispielsweise auf einer Bewegung des Subjekts oder auf Veränderungen der Beleuchtungsintensität, beispielsweise des Umgebungslichts, beruhen, können so von den Veränderungen separiert werden, welche aus dem Herzschlag des Subjekts resultieren. Dies steigert die Genauigkeit der Herzschlagerkennung.
Dabei wird bevorzugt, dass wenigstens ein Signal einer unabhängigen Quelle einer Fouriertransformation unterzogen wird. Hierzu wird vorzugsweise ein Signal ausgewählt, welches zumindest mit hoher Wahrscheinlichkeit eine ausgeprägte zeitliche Variation aufgrund des Herzschlags des Subjekts umfasst. Indem aus der Fouriertransformation resultierenden Spektrum ist dann eine entsprechende Frequenz feststellbar.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, bei welchem eine Stereokamera verwendet wird. Auf diese Weise sind Bilder mit Tiefeninformationen aufnehmbar.
Bevorzugt wird ein Verfahren, bei welchem eine Verhaltensanalyse durchgeführt wird. Diese basiert vorzugsweise darauf, dass in bestimmten sensiblen Bereichen bestimmte Handlungen durchgeführt werden, beispielsweise das Einführen einer Karte in einen Geldautomaten und das Eingeben einer Geheimnummer. Ein in der Farbbildsequenz feststellbares Abweichen von typischen Verhaltensmustern kann daher festgestellt und als Fehlverhalten erkannt werden. Es ist auch möglich, dass bestimmte Fehlverhaltensmuster gezielt erkannt werden. Beispielsweise kann das Verfahren es als Fehlverhalten erkennen, wenn ein Subjekt sich übermäßig lange an einem Schlitz zum Einführen einer Karte in einen Geldautomaten beschäftigt. Ein solches Verhalten kann auf einen Manipulationsversuch hindeuten, dass nämlich beispielsweise ein Lesegerät zum illegalen Auslesen der Karten vor dem eigentlichen Einführungsschlitz montiert werden soll. Es ist möglich, dem Verfahren solche Fehlverhaltensmuster vorzugeben, die dann entsprechend in der aufgenommenen Bildsequenz erkannt werden. Insgesamt ist es also möglich, Abweichungen von einem normierten Verhalten festzustellen und/oder vorherbestimmte Fehlverhaltensweisen zu erkennen. Die Verhaltensanalyse wird durch die Verwendung einer Stereokamera verbessert. In diesem Fall kann nicht nur erkannt werden, dass ein Subjekt eine bestimmte Bewegung ausführt, sondern auch, in welche Richtung diese Bewegung weist. So kann beispielsweise sehr genau festgestellt werden, ob sich das Subjekt längere Zeit an einem Einführungsschlitz eines Geldautomaten beschäftigt.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, bei welchem zumindest die Auswertebereiche darauf geprüft werden, ob Tiefeninformationen vorhanden sind. Hierdurch ist es möglich, mit Sicherheit auszuschließen, dass die Zugangskontrolle durch eine vorgehaltene Fotografie getäuscht oder umgangen wird. Ein reales Gesicht weist nämliche eine dreidimensionale Struktur auf, welche in der zweidimensionalen Fotografie nicht vorhanden ist. Darüber hinaus kann das System nicht durch Videos hintergangen werden, die beispielsweise von einem tragbaren Computer oder einem Handy abgespielt werden. In diesem Fall wäre zwar möglicherweise ein Herzschlag aus der aufgenommen Farbbildsequenz ableitbar, jedoch würde in den Auswertebereichen jegliche Tiefeninformation fehlen.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, dass eine Bewegungserkennung in einem Zugangsbereich durchgeführt wird. Die Aufnahme der Farbbildsequenz wird dann bevorzugt erst gestartet, wenn eine relevante Bewegung erkannt wurde. Vorzugsweise wird die Bewegungserkennung mit einer reduzierten Bildrate durchgeführt. Die Bewegungserkennung soll sicherstellen, dass nicht jede kleine Bewegung, beispielsweise eines sich in dem Zugangsbereich aufhaltenden Tieres, den gesamten Verfahrensablauf in Gang setzt. Hierdurch ist das Verfahren ressourcenschonend durchführbar. Die eigentliche Zugangskontrolle, insbesondere die Aufnahme der Farbbildsequenz mit ausreichender Bildrate, wird erst gestartet, wenn mit hinreichender Sicherheit die Bewegung eines Zugang begehrenden Subjekts in dem Zugangsbereich erkannt wurde, welche hier als „relevante Bewegung” bezeichnet wird. Es ist möglich, zur Erkennung der relevanten Bewegung oder zum Ausschluss irrelevanter Bewegungen die Größe des sich bewegenden Objekts festzustellen. Beispielsweise kann vorgegeben werden, dass Objekte von der Größe eines Hundes, einer Katze oder eines Vogels keine relevanten Bewegungen vollführen. Es ist auch möglich, eine relevante Bewegung anhand vorgegebener Bewegungsmuster zu erkennen. Dabei ist es auch möglich, vorgegebene Bewegungsmuster als irrelevant auszuschließen, beispielsweise eine typische Gangart eines Vierbeiners oder das Umherschwirren eines Vogels.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, bei welchem mindestens ein hochauflösendes Bild des Zugang begehrenden Subjekts aufgenommen wird, wenn die Lebenserkennung ein negative Ergebnis zurückgibt und/oder anhand der Verhaltensanalyse und/oder fehlender Tiefeninformationen in den Auswertebereichen ein Fehlverhalten festgestellt wird. Besonders bevorzugt werden in vorzugsweise vorherbestimmten zeitlichen Abständen hochauflösende Bilder des Subjekts zusätzlich zu der Farbbildsequenz aufgenommen. Hierdurch ist es möglich, wertvolles Beweismaterial sicherzustellen, weil das Zugang begehrende Subjekt auf den hochauflösenden Bildern besser zu erkennen ist als auf den Bildern der Farbbildsequenz. Selbstverständlich ist es auch möglich, die gesamte Farbbildsequenz hochauflösend aufzunehmen.
Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, bei welchem ein Signal ausgegeben wird, wenn die Lebenserkennung ein negatives Ergebnis zurückgibt und/oder anhand der Verhaltensanalyse und/oder fehlender Tiefeninformationen in den Auswertebereichen ein Fehlverhalten festgestellt wird. Vorzugsweise wird dann ein Zugang verhindert und/oder ein Alarm ausgelöst. Das Signal kann ein akustisches, optisches oder elektrisches Signal sein. Es ist möglich, das Signal in eine ohnehin bestehende Alarmstruktur zu implementieren. Es ist auch möglich, das Signal so zu implementieren, dass beispielsweise ein Geldautomat für einen weiteren Zugang gesperrt wird, wenn beispielsweise eine Manipulation des Karteneinführungsschlitzes als Fehlverhalten erkannt wurde. Bankkunden, die nach dem manipulativen Akt Zugang zu dem Geldautomaten begehren, können dann beispielsweise ihre Karte nicht mehr einführen oder werden in anderer Weise an einer Benutzung des Geldautomaten gehindert. Für einen Betrüger ist es in diesem Fall nicht möglich, die Karten der ehrlichen Kunden auszulesen. Das „Verhindern eines Zugangs” spricht also nicht nur an, dass einem nicht zugangsberechtigten oder betrügerischen Subjekt der Zugang verwehrt wird, sondern es kann auch umfassen, dass schutzbedürftigen, zugangsberechtigten nachfolgenden Subjekten ein Zugang verwehrt wird, um diese zu schützen.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 geschaffen wird. Diese umfasst eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Farbbildern in einen Zugangsbereich und eine Auswerteeinrichtung. Durch die Aufnahmeeinrichtung ist eine Aufnahme einer Farbbildsequenz von einem Zugang begehrenden Subjekt aufnehmbar. Die Auswerteeinrichtung ist so ausgebildet, dass durch sie eine Bestimmung von Auswertebereichen in Einzelbildern der Farbbildsequenz durchführbar ist, wobei des Weiteren eine Lebenserkennung durchführbar ist. Diese ist dabei anhand von Variationen in räumlich über die einzelnen Auswertebereiche gemittelten Zeitspuren von Farbkanälen der Bildsequenz durchführbar. Dabei ist insbesondere prüfbar, ob ein Herzschlag eines Subjekts feststellbar ist.
Insgesamt ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass wenigstens eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens mit ihr durchführbar ist.
Es wird eine Vorrichtung bevorzugt, bei der die Aufnahmeeinrichtung als Kamera, vorzugsweise als Stereokamera ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Kamera bevorzugt mindestens einen Aufnahmesensor, der vorzugsweise als Handy-Kamerachip, als CMOS-Sensor oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, die Aufnahmeeinrichtung besonders kostengünstig und einfach auszuführen. Eine Stereokamera umfasst bevorzugt mindestens zwei Aufnahmesensoren.
Es wird auch eine Vorrichtung bevorzugt, bei welcher die Aufnahmeeinrichtung und die Auswerteeinrichtung integriert ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass beide Elemente bevorzugt zu einer Baugruppe, beispielsweise einem Kameramodul, zusammengefasst sind, beziehungsweise dass die Auswerteeinrichtung bevorzugt in die Aufnahmeeinrichtung, beispielsweise eine Kamera oder Stereokamera, integriert ist. Es ist dann besonders einfach möglich, die Vorrichtung auf eine bestehende Infrastruktur aufzusetzen, indem eine entsprechend ausgestattete Kamera in einem sensiblen Bereich angebracht wird. Insbesondere ist es in diesem Fall nicht nötig, die Aufnahmeeinrichtung mit einer von dieser getrennt aufgestellten Auswerteeinrichtung, beispielsweise einem Rechner zu verbinden, ganz besonders nicht mit einem zentralen Server.
Besonders bevorzugt wird eine Vorrichtung, welche einen Speicher zur Zwischenspeicherung aufgenommener Bilder umfasst. Im Rahmen des Verfahrens wird dann bevorzugt zunächst die Farbbildsequenz aufgenommen, und die Bilder werden in dem Speicher zwischengespeichert. Danach oder parallel hierzu erfolgt eine Auswertung mittels der Auswerteeinrichtung. Es werden dann bevorzugt nur in dem Fall Bilder an ein zentrales Überwachungssystem übermittelt, wenn ein Fehlverhalten, zum Beispiel ein Betrugsversuch, eine fehlgeschlagene Lebenserkennung oder eine andere Unregelmäßigkeit feststellbar ist. Hierdurch ist es möglich, zentrale Speicherkapazität einzusparen. Werden also üblicherweise Überwachungsvideos des sensiblen Bereichs aufgenommen, ist es nun möglich, nur solche Sequenzen tatsächlich an das zentrale Speicherungssystem zu übermitteln, wenn ein Fehlverhalten vorliegt.
Dabei ist es nicht unbedingt nötig, dass die Bilder tatsächlich an ein zentrales System übermittelt werden. Es ist ebenso möglich, dass die Vorrichtung auch einen Speicher umfasst, in welchem relevante Bilder, die aufgehoben werden sollen, gespeichert werden. Dabei bezeichnet der Begriff „relevante Bilder” solche Bilder, in welchen ein Fehlverhalten, fehlende Tiefeninformationen und/oder eine fehlgeschlagene Lebenserkennung festgestellt wurde. Die übrigen Bilder, welche beispielsweise zugangsberechtigte Personen zeigen, werden auch als „irrelevante Bilder” bezeichnet. Die irrelevanten Bilder im Zwischenspeicher können verworfen werden, um keinen Speicherplatz zu vergeuden. Der Speicher, in welchem relevante Bilder gespeichert werden, kann in bestimmten Zeitintervallen extern ausgelesen oder ausgetauscht werden. Jedenfalls werden die Bilder bevorzugt gemäß ihrer Relevanz bewertet, wobei nur die relevanten Bilder dauerhaft gespeichert werden.
Es wird eine Vorrichtung bevorzugt, die durch eine Schnittstelle zur Übermittlung aufgenommener Bilder gekennzeichnet ist. Bevorzugt werden über die Schnittstelle nur relevante Bilder übermittelt. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, alle aufgenommenen Bilder über die Schnittstelle zu übermitteln. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung auch eine Schnittstelle zur Übermittelung und/oder Ausgabe eines vorzugsweise akustischen, optischen oder elektrischen Signals, wenn eine fehlgeschlagene Lebenserkennung und/oder ein Fehlverhalten und/oder fehlende Tiefeninformationen vorliegt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Schnittstelle zur Übermittlung der Bilder und die Schnittstelle zur Übermittlung des Signals identisch. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Schnittstellen, wobei eine erste der Übermittlung von Bildern und eine zweite der Übermittlung des Signals dient. Insbesondere mit der Schnittstelle zur Übermittlung des Signals aber auch mit der Schnittstelle zur Übermittlung der Bilder ist es möglich, die Vorrichtung in eine bestehende Sicherheitsinfrastruktur einzubetten, um bestehende Alarmierungsmöglichkeiten zu nutzen beziehungsweise bestehende Möglichkeiten zur Aufnahme und Weiterverarbeitung von Überwachungsvideos auch im Rahmen des Verfahrens zu verwenden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung für eine Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen;
2 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen;
3 eine schematische Darstellung weiterer Verfahrensschritte in einer ersten Ausführungsform des Verfahrens, und
4 eine schematische Darstellung weiterer Verfahrensschritte in einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1, die einer Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen dient. Sie umfasst eine Aufnahmeeinrichtung 3, die so ausgebildet ist, dass Farbbilder durch sie aufnehmbar sind.
Insbesondere sind Sequenzen von Farbbildern, besonders bevorzugt Farbvideos durch die Aufnahmeeinrichtung 3 aufnehmbar. Sie ist bevorzugt so ausgebildet und/oder angeordnet, dass ein hier schematisch angedeuteter Zugangsbereich 5 durch sie beobachtbar ist. Insbesondere nimmt die Aufnahmeeinrichtung 3 Bilder eines Subjekts 7 auf, welches Zugang zu oder in dem Zugangsbereich 5 begehrt.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Auswerteeinrichtung 9, welche so ausgebildet ist, dass durch sie bevorzugt eine Gesichtserkennung in Einzelbildern der von der Aufnahmeeinrichtung 3 aufgenommenen Bildsequenz zur Ermittlung von Auswertebereichen durchführbar ist.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist durch die Auswerteeinrichtung 9 nur in einem Einzelbild eine Gesichtserkennung durchführbar, während Auswertebereiche in weiteren Einzelbildern durch einen Verfolgungs-Algorithmus, insbesondere ein Tracking-Verfahren, bestimmt werden. Dabei ist es möglich, dass in vorherbestimmten zeitlichen Abständen oder nach einer vorherbestimmten Zahl von Einzelbildern wiederum eine Gesichtserkennung in einem Einzelbild durchgeführt wird. Auf diese Weise können quasi Stützwerte für das Tracking-Verfahren gewonnen werden, beziehungsweise es ist eine Korrektur möglich, wenn die mit Hilfe des Tracking-Verfahrens ermittelten Auswertebereiche nicht mehr mit den tatsächlich interessierenden Bereichen übereinstimmen. Es ist auch möglich, dass die Auswerteeinrichtung 9 Auswertebereiche auf der Grundlage einer Hauterkennung bestimmt, also einzelne, zusammenhängende Bildpunkte eines Einzelbildes, welche eine vorherbestimmte Form und/oder Größe aufweisen, bezüglich ihrer farblichen Merkmale daraufhin prüfen, ob es sich um Haut handeln kann. Die so erkannten Hautbereiche können dann als Auswertebereiche festgelegt werden. Schließlich ist es gegebenenfalls auch möglich, der nachfolgenden Auswertung vollständige Einzelbilder zugrunde zu legen oder die Auswertebereiche so groß zu bestimmen, dass sie nahezu vollständige Einzelbilder umfassen. Diese Vorgehensweise führt allerdings gegebenenfalls zu einer verminderten Zuverlässigkeit der Lebenserkennung.
Durch die Auswerteeinrichtung 9 ist eine Lebenserkennung durchführbar, wobei Variationen in räumlich über die einzelnen Auswertebereiche gemittelten Zeitspuren von Farbkanälen der Bildsequenz herangezogen werden. Bevorzugt ist/sind durch die Auswerteeinrichtung 9 auch eine Verhaltensanalyse und/oder eine Bestimmung von Tiefeninformationen durchführbar.
Schließlich umfasst die Vorrichtung 1 bevorzugt eine Schnittstelle 11, über die von der Aufnahmeeinrichtung 3 aufgenommene Bilder und/oder Signale, insbesondere ein Signal, welches eine fehlgeschlagene Lebenserkennung und/oder ein Fehlverhalten und/oder fehlende Tiefeninformationen anzeigt, an eine mit der Vorrichtung 1 verbundene Infrastruktur übermittelt werden können.
Die Auswerteeinrichtung 9 ist bevorzugt in die Aufnahmeeinrichtung 3 integriert. Diese ist besonders bevorzugt als Kamera, insbesondere als Stereokamera ausgebildet.
2 zeigt eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen. In Einzelbildern der von dem Zugang begehrenden Subjekt 7 aufgenommenen Bildsequenz werden vorzugsweise mittels einer Gesichtserkennung Auswertebereiche 13, 13', 13'', 13''' ermittelt. Die Auswertebereiche 13, 13', 13'', 13''' sind hier rein schematisch dargestellt. Es ist möglich, dass die Gesichtserkennung einen deutlich kleineren Bereich eines Gesichts des Subjekts 7 als Auswertebereich festlegt. Hierbei können insbesondere Haare, Ohren und ein Hals des Subjekts 7 von dem Auswertebereich ausgeschlossen sein, so dass dieser im Wesentlichen Stirn, Augen, Nase, Mund und Kinn des Subjekts 7 wiedergibt.
Es ist möglich, in allen Farbbildern einer aufgenommenen Bildsequenz Auswertebereiche 13, 13', 13'', 13''' zu bestimmen. Bei einer anderen Ausführungsform wird nur in manchen der aufgenommenen Bilder ein Auswertebereich 13, 13', 13'', 13''' bestimmt.
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform wird der Auswertebereich 13' in einem Bild bestimmt welches zu einem Zeitpunkt t₁ aufgenommen wurde. Der Auswertebereich 13'' wird in einem Bild bestimmt, welches zu einem Zeitpunkt t₂ aufgenommen wurde. Schließlich wird der Aufnahmebereich 13''' in einem Bild bestimmt, welches zu einem Zeitpunkt t_n aufgenommen wurde.
Um einen Herzschlag des Subjekts 7 detektieren zu können, muss gemäß dem Nyquist-Theorem die Abtastrate, hier also der Kehrwert des zeitlichen Abstands zwischen den Bildern, aus denen die Auswertebereiche 13', 13'', 13''' ermittelt wurden, mindestens doppelt so groß sein wie eine zu ermittelnde Herzschlagsfrequenz. Vorzugsweise wird für den Kehrwert des zeitlichen Abstands der Auswertebereiche 13', 13'', 13''' voneinander eine Rate von mindestens ungefähr 6,7 Hz gewählt. Werden alle Bilder zur Ermittlung von Auswertebereichen herangezogen, entspricht dies auch der bevorzugten Mindest-Aufnahmerate für die Bildsequenz durch die Aufnahmeeinrichtung 3. Es ist jedoch bevorzugt möglich, die Bildsequenz mit einer höheren Rate aufzunehmen. Gegebenenfalls werden dann nur ausgewählte Bilder zur Bestimmung von Auswertebereichen 13, 13', 13'', 13''' herangezogen.
Bevorzugt weist die Aufnahmeinrichtung 3 drei Farbkanäle auf, insbesondere einen roten, einen grünen und einen blauen Farbkanal (RGB). Die Intensitäten in den drei Farbkanälen werden bevorzugt räumlich über die Auswertebereiche 13', 13'', 13''' gemittelt, so dass man für den roten Farbkanal in dem Auswertebereich 13' einen Mittelwert r(t₁) zum Zeitpunkt t₁ erhält. Entsprechend erhält man für den Auswertebereich 13'' einen Mittelwert r(t₂) und für den Auswertebereich 13''' einen Mittelwert r(t_n). Entsprechend werden räumliche Mittelwerte g(t₁), g(t₂), g(t_n) für den grünen und b(t₁), b(t₂), b(t_n) für den blauen Farbkanal gebildet.
Aus den so erhaltenen Mittelwerten resultieren Zeitspuren für die Intensitäten einzelner Farbkanäle, die in 2 diagrammatisch gegen die Zeit t aufgetragen als r(t), g(t) und b(t) dargestellt sind.
3 zeigt weitere Schritte des Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform desselben. In einem oberen Bereich sind wiederum die Zeitspuren r(t), g(t), b(t) gegen die Zeit t aufgetragen dargestellt. Wenigstens eine dieser Zeitspuren wird in einem Verfahrensschritt A durch die Auswerteeinrichtung 9 einer Fouriertransformation unterzogen. Daraus resultiert wenigstens ein Fourierspektrum der Zeitspur eines Farbkanals. In der dargestellten Ausführungsform werden alle drei Zeitspuren r(t), g(t), b(t) einer Fouriertransformation unterzogen, so dass drei Fourierspektren F[r], F[g], F[b] resultieren, welche im unteren Bereich von 3 dargestellte sind.
Das wenigstens eine Fourierspektrum wird in einem relevanten Frequenzbereich Δf auf die Anwesenheit einer Herzschlagfrequenz f_HS geprüft. Der relevante Frequenzbereich Δf reicht bevorzugt von ungefähr 0,8 Hz bis ungefähr 3,3 Hz. Eine Rate von 0,8 Hz entspricht einer Herzfrequenz von ungefähr 50 Schlägen pro Minute. Dies ist ein sinnvoller Wert für eine Untergrenze des auszuwertenden Bereichs. Eine Auswertung der letztlich erhaltenen Frequenzspektren braucht nur bis zu ungefähr 3,3 Hz zu reichen, weil dies einer Herzfrequenz von 200 Schlägen pro Minute entspricht. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass der tatsächliche Herzschlag des Subjekts 7 eine höhere Frequenz aufweist. Wird in dem Bereich Δf ein lokales Maximum (Peek) des Fourierspektrums festgestellt, wird davon ausgegangen, dass eine Herzschlagfrequenz f_HS des Subjekts 7 festellbar ist. In diesem Fall gibt die Lebenserkennung ein positives Ergebnis zurück.
Es ist auch möglich, den Herzschlag des Subjekts 7 vollständig im Zeitbereich zu ermitteln und auf eine Fouriertransformation der Farbkanäle r(t), g(t), b(t) zu verzichten. Vorzugsweise ist es möglich, mindestens einen Farbkanal r(t), g(t), b(t) einem Korrelationsverfahren, vorzugsweise einer Autokorrelation zu unterwerfen. Insbesondere aus einer Autokorrelationsfunktion des mindestens einen Farbkanals r(t), g(t), b(t) ist der Herzschlag des Subjekts 7 ableitbar. Es ist auch möglich, verschiedene Farbkanäle r(t), g(t), b(t) miteinander zu korrelieren und aus einer resultierenden Korrelationsfunktion den Herzschlag des Subjekts 7 abzuleiten.
Den Herzschlag f_HS unmittelbar aus wenigstens einem der Farbkanäle zu ermitteln ist eine sehr einfache, aber auch recht grobe und gegebenenfalls fehlerbehaftete Vorgehensweise. Neben der zeitlichen Variation durch den Herzschlag variieren nämlich die Zeitspuren der Farbkanäle auch aufgrund anderer Ursachen, beispielsweise einer Bewegung des Subjekts 7 und/oder sich zeitlich ändernder Beleuchtungsbedingungen. Auch andere Störquellen sind möglich.
Um den Herzschlag f_HS sicherer und genauer detektieren zu können, wird daher vorzugsweise so vorgegangen, wie es in 4 schematisch dargestellt ist:
Wenigstens drei Zeitspuren von Farbkanälen, hier die Zeitspuren r(t), g(t), b(t) werden durch die Auswerteeinrichtung 9 einer Analyse unabhängiger Komponenten (Independent Component Analysis – ICA) in einem mit B gekennzeichneten Verfahrensschritt unterzogen. Die Analyse unabhängiger Komponenten basiert auf der Annahme, dass eine Superposition von Signalen unabhängiger Quellen, hier also zeitlicher Variationen in den Kanalintensitäten aufgrund von beispielsweise Herzschlag, Beleuchtungsveränderungen und/oder Bewegung, eine Verteilung aufweist, die eher einer Gaussverteilung gleicht, als dies für die ursprünglichen, nicht überlagerten Signale der einzelnen Quellen der Fall ist. Bei der Analyse werden daher in einem iterativen Verfahren Zeitspuren aufgesucht, deren Verteilungen maximal von einer Gaussverteilung abweichen. Diese Vorgehensweise ist im Detail dem Artikel von Poh, McDuff und Picard, OPTICS EXPRESS 2010, Vol. 18, No. 10, S. 10762 ff. ausgeführt, wobei dieser Artikel per Verweis hier einbezogen ist.
Aus der Analyse unabhängiger Komponenten resultieren drei Zeitspuren für einen ersten Quellkanal Q1, einen zweiten Quellkanal Q2 und einen dritten Quellkanal Q3. Es wird angenommen, dass einer der Quellkanäle jedenfalls hauptsächlich den Herzschlag des Subjekts 7 wiedergibt.
Es ist möglich, diesen im Zeitbereich aus mindestens einem der Quellkanäle Q1, Q2, Q3 zu ermitteln. Hierzu kommen bereits beschriebene Korrelationsverfahren in Frage. Insbesondere ist eine Autokorrelation mindestens eines Quellkanals Q1, Q2, Q3 möglich. Es können auch verschiedene Quellkanäle Q1, Q2, Q3 miteinander korreliert werden.
In einem mit C gekennzeichneten Verfahrensschritt wird allerdings bevorzugt wenigstens einer der Quellkanäle Q1, Q2, Q3 einer Fouriertransformation unterzogen. Ist bekannt oder wird vermutet, dass der Herzschlag des Subjekts 7 stets in einem bestimmten Quellkanal Q1, Q2, Q3 auffindbar ist, ist es hinreichend, diesen Quellkanal einer Fouriertransformation zu unterziehen. Es ist aber möglich, alle Quellkanäle Q1, Q2, Q3 einer Fouriertransformation zu unterziehen. In 4 sind im unteren Bereich drei Fouriertransformierte F[Q1], F[Q2] und F[Q3] in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen. Diese entsprechen den Frequenzspektren der Quellkanäle Q1, Q2, Q3.
Die mindestens eine Fouriertransformierte wird einer Prüfung daraufhin unterzogen, ob in einem interessierenden Frequenzbereich Δf ein lokales Maximum feststellbar ist, welches den Herzschlag f_HS des Subjekts 7 darstellt. Dabei wird vorzugsweise der weiteren Auswertung durch die Auswerteeinrichtung 9 das Frequenzspektrum zugrunde gelegt, welches in dem interessierenden Frequenzbereich Δf das größte lokale Maximum aufweist. Dies ist in dem dargestellten Beispiel das Frequenzspektrum F[Q2], welches hier ein Maximum bei der Frequenz fQ2₁ aufweist. Diese Frequenz entspricht dem Herzschlag des Subjekts 7.
Der interessierende Frequenzbereich wird wie bereits ausgeführt vorzugsweise zwischen ungefähr 0,8 Hz und ungefähr 3,3 Hz festgelegt.
Trägt das Zugang begehrende Subjekt 7 eine das Gesicht verhüllende Maske, beispielsweise eine Skimaske oder eine Motorradmaske, einen Motorradhelm oder sonst eine das Gesicht verhüllende Kopfbedeckung oder Kleidung, ist bereits keine Gesichtserkennung in den Einzelbildern der Bildsequenz möglich. Demzufolge ist bereits mangels erfolgreicher Ermittlung von Auswertebereichen kein Herzschlag des Subjekts 7 feststellbar, und es wird ein negatives Ergebnis zurückgegeben.
Vorzugsweise wird die Lebenserkennung nicht durchgeführt, wenn bereits keine Auswertebereiche ermittelt werden konnten. Es wird dann bevorzugt unmittelbar ein negatives Ergebnis zurückgegeben, ohne dass zuvor versucht wird, einen Herzschlag des Subjekts 7 aus den hierfür untauglichen Bildern zu ermitteln.
Trägt das Subjekt 7 dagegen eine gesichtsförmige Maske, können insbesondere mit Hilfe der Gesichtserkennung und/oder der Hauterkennung erfolgreich Auswertebereiche ermittelt werden. Da die Maske jedoch wesentliche Teile des Gesichts bedeckt und selbst keine zeitliche Variation aufgrund eines Pulses aufweist, ist durch die Lebenserkennung kein Herzschlag des Subjekts 7 feststellbar. Auch in diesem Fall wird eine negatives Ergebnis zurückgegeben.
Das gleiche gilt, wenn das Subjekt 7 der Aufnahmeeinrichtung 3 eine Fotografie vorhält, die beispielsweise ein Gesicht zeigt. Auch in diesem Fall ist kein Herzschlag ermittelbar.
Eine Verhaltensanalyse wird bevorzugt auch oder sogar gerade dann durchgeführt, wenn keine Auswertebereiche in der aufgenommenen Bildsequenz ermittelbar sind und/oder wenn trotz erfolgreicher Ermittlung von Auswertebereichen kein Herzschlag des Zugang begehrenden Subjekts feststellbar ist. Da in einem solchen Fall ein Fehlverhalten sehr wahrscheinlich ist, ist es möglich, über die Verhaltensanalyse weitere Erkenntnisse über das Vorliegen und insbesondere auch die Art des Fehlverhaltens festzustellen. Auch eine Ermittlung, ob Tiefeninformationen in gegebenenfalls ermittelten Auswertebereichen feststellbar sind, wird bevorzugt durchgeführt.
Wenn das Subjekt 7 eine Videosequenz beispielsweise des Gesichts einer zugangsberechtigten Person oder überhaupt einer lebenden Person der Aufnahmeeinrichtung 3 vorhält, ist in dieser Videosequenz gegebenenfalls ein Herzschlag der dargestellten Person detektierbar.
Um eine Umgehung der Zugangskontrolle beziehungsweise eine Täuschung des Systems auszuschließen, ist die Aufnahmeeinrichtung 3 bevorzugt als Stereokamera ausgebildet. Es ist dann möglich, die aufgenommenen Bilder insbesondere in den Auswertebereichen daraufhin zu prüfen, ob hier Tiefeninformationen vorhanden sind.
Wird eine Fotografie oder eine Videosequenz der Aufnahmeeinrichtung 3 vorgehalten, sind in den Auswertebereichen keine Tiefeninformationen feststellbar, weil es sich um zweidimensionale Darstellungen handelt.
Eine als Stereokamera ausgebildete Aufnahmeeinrichtung 3 ist auch vorteilhaft, um eine Verhaltensanalyse des Subjekts 7 durchzuführen. Es kann dann beurteilt werden, in welche Richtung beispielsweise das Subjekt 7 greift, wodurch sicherer als aus zweidimensionalen Aufnahmen auf deren tatsächliches Verhalten in dem sensiblen Bereich beziehungsweise in dem Zugangsbereich 5 geschlossen werden kann.
Um das Verfahren ressourcenschonend insbesondere in Hinblick auf Speicherplatzbedarf und/oder Energieverbrauch einsetzen und die Vorrichtung 1 ressourcenschonend nutzen zu können, ist vorzugsweise eine Bewegungserkennung implementiert, welche relevante von irrelevanten Bewegungen unterscheidet. Vorzugsweise beobachtet die Aufnahmeinrichtung 3 den Zugangsbereich 5 mit reduzierter Bildrate, solange keine relevante Bewegung feststellbar ist. Dabei werden die aufgenommenen Bilder mit Mittelwerten von vergangenen Bildern verglichen, um eine Bewegung festzustellen. Es wird bevorzugt ein Schwellenwert für die Intensität der Bewegung oder die Größe des sich bewegenden Objekts festgesetzt, oder es wird ein Muster für eine relevante Bewegung definiert, wobei eine solche erkannt wird, wenn der Schwellenwert überschritten wird, oder wenn das beobachtete Verhaltensmuster dem vorherbestimmten Muster entspricht. Es ist auch möglich, Verhaltensmuster als irrelevant vorzugeben, so dass eine Aufnahme der Farbbildsequenz mit höherer Bildrate nicht gestartet wird, wenn entsprechende irrelevante Bewegungen festgestellt werden. Diese können beispielsweise Bewegungen von Tieren, also zum Beispiel Hunden, Katzen, Vögeln oder anderen Tieren sein. Vorzugsweise wird die Auswerteeinrichtung 9 kalibriert, um relevante von irrelevanten Bewegungen unterscheiden zu können. Eine relevante Bewegung wird bevorzugt dann zuverlässig festgestellt, wenn tatsächlich ein Subjekt 7 Zugang in oder zu dem Bereich 5 begehrt.
Liefert die Lebenserkennung ein negatives Ergebnis zurück und/oder wird aufgrund der Verhaltensanalyse ein Fehlverhalten festgestellt und/oder fehlt es an Tiefeninformationen in den Auswertebereichen 13, 13', 13'', 13''', nimmt die Aufnahmeinrichtung 3 vorzugsweise in vorherbestimmten Abständen von beispielsweise 10 Sekunden zusätzlich zu der Farbbildsequenz auch hochauflösende Bilder des Subjekts 7 auf. Diese werden vorzugsweise gespeichert und/oder an ein externes Alarmsystem weitergeleitet. Dies hat den Vorteil, dass das Subjekt 7 auf den hochauflösenden Bildern besser erkennbar ist als auf den Bildern der Farbbildsequenz. Die hochauflösende Bilder können beispielsweise mit einem zeitlichen Abstand von ungefähr 10 Sekunden aufgenommen werden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung 1 eine Einrichtung zum Nachführen der Aufnahmeeinrichtung 3, durch welche das Subjekt 7 und insbesondere dessen Gesicht mithilfe der Aufnahmeeinrichtung 3 verfolgbar ist, so dass dieses stets möglichst zuverlässig auf den aufgenommenen Bildern erkennbar ist. Entsprechend wird im Rahmen des Verfahrens bevorzugt die Aufnahmeeinrichtung 3 nachgeführt, um möglichst ohne Unterbrechung Bilder des Zugang begehrenden Subjekts 7 beziehungsweise von dessen Gesicht aufzunehmen.
Bilder einer Farbbildsequenz, in welcher die Lebenserkennung ein positives Ergebnis zurückgab und/oder in denen kein Fehlverhalten beziehungsweise in denen Tiefeninformation feststellbar war, werden bevorzugt nur temporär zum Zweck der Auswertung gespeichert und anschließend verworfen. Nur Farbbildsequenzen, für die die Lebenserkennung ein negatives Ergebnis zurückgibt und/oder in denen ein Fehlverhalten erkennbar ist und/oder in denen Tiefeninformationen fehlen, werden vorzugsweise gespeichert und/oder an ein externes Alarmsystem weitergeleitet. Auf diese Weise kann Speicherplatz eingespart werden.
Gibt die Lebenserkennung ein negatives Signal zurück und/oder wird ein Fehlverhalten erkannt und/oder fehlende Tiefeninformationen, gibt die Vorrichtung 1 vorzugsweise über die Schnittstelle 11 ein bevorzugt optisch, akustisches oder elektronisches Signal aus, welches einen Alarm darstellt oder auslöst und/oder dazu führt, dass ein Zugang zu dem Zugangsbereich 5 verhindert wird. Dies schließt ein, dass das Zugang begehrende Subjekt 7 selbst keinen Zugang zu einem sensiblen Bereich mehr erhält. Es ist aber auch möglich, den sensiblen Bereich, beispielsweise einen Geldautomaten, für nachfolgende Zugänge zu sperren, so dass berechtigte Personen vor einem Missbrauch geschützt sind, der sich beispielsweise aus einer Manipulation des Geldautomaten ergibt. Die Vorrichtung 1 kann bevorzugt auch einen Lautsprecher umfassen, wobei dann das Signal als akustisches Signal über den Lautsprecher ausgegeben wird. Ebenso ist es möglich, dass die Vorrichtung 1 ein Blitzlicht oder Blinklicht umfasst, welches das Signal darstellt oder durch dieses aktiviert wird. Auch Flutlicht oder ein anderes, kontinuierlich leuchtendes Licht ist möglich. Schließlich ist es möglich, dass die Schnittstelle 11 als Infrarotschnittstelle ausgebildet ist, wobei dann ebenfalls ein optisches Signal übermittelt wird.
Besonders bevorzugt ist die Vorrichtung insbesondere mit Hilfe des Signals in ein bestehendes Sicherheitssystem eingebunden. Das Signal kann vorzugsweise dem bestehenden Sicherheitssystem ein Problem melden und entsprechende Reaktionen des Sicherheitssystems auslösen. Beispielsweise kann das Sicherheitssystem dann eine Meldung an eine Alarmzentrale abgeben, einen Alarm auslösen, ein Zugang sperren oder in anderer geeigneter und vorzugsweise bereits implementierter Weise reagieren.
Schließlich ist es bevorzugt auch möglich, die Vorrichtung 1 und/oder das Verfahren einem komplexeren, auf Biometrie basierenden System vorzuschalten. Das Verfahren dient dann einer ersten Plausibilitätsprüfung, wobei das nachgeschaltete biometrische System erst aktiv wird, wenn die Plausibilitätsprüfung ein positives Ergebnis zurückgibt. Liefert dagegen die Lebenserkennung ein negatives Ergebnis zurück und/oder wird mittels der Verhaltensanalyse ein Fehlverhalten erkannt und/oder fehlen Tiefeninformationen in den Auswertebereichen, können direkt Abwehrmaßnahmen ergriffen werden, ohne dass das biometrische System aktiviert werden muss. Das nachgeschaltete biometrische System kann eine Erkennung biometrischer Merkmale im Gesicht, eine Iriserkennung, eine Fingerabdruckerkennung und/oder andere geeignete biometrische Auswertungen umfassen. Insbesondere wenn die Vorrichtung 1 als integrierte Vorrichtung, bevorzugt als Kameramodul mit integrierter Auswerteeinrichtung 9 ausgebildet ist, ist es möglich, sie einfach und schnell einem bestehenden biometrischen oder anders ausgebildeten, komplexen Erkennungssystem, vorzuschalten, so dass eine erste Plausibilitätsprüfung möglich ist.
Als Fehlverhalten kann auch ein Überfall qualifiziert werden. Das Verfahren und die Vorrichtung 1 können demnach auch in den Schalterräumen von Banken, in Tankstellen, Apotheken oder in anderen gefährdeten Bereichen eingesetzt werden, um Gesichtsverhüllungen und/oder Fehlverhalten festzustellen und entsprechend Alarm auszulösen, beziehungsweise Bilder der Subjekte 7 zu erfassen, welche ihre Gesichter verhüllen und/oder sich Fehlverhalten zuschulden kommen lassen.
Insgesamt zeigt sich, dass das Verfahren und die Vorrichtung 1 eine sehr einfache Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung ermöglichen, wobei sie insbesondere auf eine bestehende Infrastruktur aufsetzen können und keinen Zugang zu externen, gegebenenfalls zentralen Datenbanken benötigen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Non-contact, automated cardiac pulse measurements using video imaging and blind source separation” von Ming-Zher Poh, Daniel J. McDuff, and Rosalind W. Picard, OPTICS EXPRESS 2010, Vol. 18, No. 10, S. 10762 ff. [0009]
Artikel von Poh, McDuff und Picard, OPTICS EXPRESS 2010, Vol. 18, No. 10, S. 10762 ff. [0049]

Claims

Verfahren zur Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen, mit folgenden Schritten: – Aufnahme einer Farbbildsequenz von einem Zugang begehrenden Subjekt (7); – Durchführung einer Bestimmung von Auswertebereichen (13, 13', 13'', 13''') in Einzelbildern der Bildsequenz; – Durchführung einer Lebenserkennung, wobei – die Lebenserkennung anhand von Variationen in räumlich über die einzelnen Auswertebereiche (13, 13', 13'', 13''') gemittelten Zeitspuren (r(t), g(t), b(t)) von Farbkanälen der Bildsequenz durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass geprüft wird, ob ein Herzschlag (f_HS) des Subjekts (7) feststellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zeitspur (r(t), g(t), b(t)) eines Farbkanals einer Fouriertransformation unterzogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Zeitspuren (r(t), g(t), b(t)) von Farbkanälen einer Analyse unabhängiger Komponenten (ICA) unterzogen werden, wodurch Signale (Q1, Q2, Q3) von wenigstens drei unabhängigen Quellen erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Signal (Q1, Q2, Q3) einer unabhängigen Quelle einer Fouriertransformation unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein aus der Fouriertransformation resultierendes Frequenzspektrum (F[r], F[g], F[b]; F[Q1], F[Q2], F[Q3]) auf die Anwesenheit einer Herzschlagfrequenz (f_HS) geprüft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stereokamera verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verhaltensanalyse durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Auswertebereiche (13, 13',13'', 13''') darauf geprüft werden, ob Tiefeninformationen vorhanden sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – vorzugsweise mit reduzierter Bildrate – eine Bewegungserkennung in einem Zugangsbereich (5) durchgeführt wird, wobei die Aufnahme der Farbbildsequenz erst gestartet wird, wenn eine relevante Bewegung erkannt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein hochauflösendes Bild des Zugang begehrenden Subjekts (7) aufgenommen wird, wenn die Lebenserkennung ein negatives Ergebnis zurückgibt und/oder anhand der Verhaltensanalyse und/oder fehlender Tiefeninformationen in den Auswertebereichen (13, 13', 13'', 13''') ein Fehlverhalten festgestellt wird, wobei vorzugsweise in vorherbestimmten Abständen hochauflösende Bilder von dem Subjekt (7) zusätzlich zu der Farbbildsequenz aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal ausgegeben wird, wenn die Lebenserkennung ein negatives Ergebnis zurückgibt und/oder anhand der Verhaltensanalyse und/oder fehlender Tiefeninformationen in den Auswertebereichen (13, 13', 13'', 13''') ein Fehlverhalten festgestellt wird, wobei vorzugsweise ein Zugang verhindert und/oder ein Alarm ausgelöst wird, wenn das Signal ausgegeben wird.
Vorrichtung für eine Zugangskontrolle und/oder Fehlverhaltenserkennung in sensiblen Bereichen, mit – eine Aufnahmeeinrichtung (3) zur Aufnahme von Farbbildern in einem Zugangsbereich (5), und – einer Auswerteeinrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung (1) so ausgebildet ist, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (3) als Kamera, vorzugsweise als Stereokamera ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (3) und die Auswerteeinrichtung (9) integriert ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Speicher zur Zwischenspeicherung aufgenommener Bilder.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (11) zur Übermittlung aufgenommener Bilder sowie vorzugsweise eines Signals, welches von der Vorrichtung ausgebbar ist, wenn eine fehlgeschlagene Lebenserkennung und/oder fehlende Tiefeninformationen und/oder ein Fehlverhalten vorliegt/vorliegen.