DE102013105457A1

DE102013105457A1 - Verfahren zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes

Info

Publication number: DE102013105457A1
Application number: DE102013105457.9A
Authority: DE
Inventors: Detlef Schmidt
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-04
Also published as: EP3005225A1; WO2014191290A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes, mit: Extrahieren (101) eines ersten Bildbereichs des Bildes; Extrahieren (103) eines zweiten Bildbereichs des Bildes; Bestimmen (105) eines ersten Tonwertumfangs des ersten Bildbereichs; Bestimmen (107) eines zweiten Tonwertumfangs des zweiten Bildbereichs; und Bestimmen (109) eines Unterschiedes zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang, um die Bildqualität zu bewerten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Bewertung der Bildqualität eines Bildes.
Für die Ausstellung eines Identifikationsdokumentes wird üblicherweise ein Bild einer zu identifizierenden Person benötigt, das eine spätere Identifikation der Person ermöglichen soll. Hierzu ist die Bildqualität des Bildes von entscheidender Bedeutung. Die Bewertung der Bildqualität eines Bildes erfolgt üblicherweise durch eine Person, welche das Bild sichtet und beurteilt.
Mit zunehmender automatischer Bilderfassung für Identifizierungszwecke ist es jedoch wünschenswert, auch die Bewertung der Bildqualität eines Bildes automatisch durchzuführen.
Hierzu schlägt die Druckschrift WO 2007/090727 ein Verfahren zur automatischen Bewertung der Bildqualität eines Bildes vor, bei dem eine Bewertungsdatei ausgewertet wird. Dieses Verfahren ermöglicht bereits eine schnelle und automatisierte Bewertung der Bildqualität eines Bildes insbesondere im Kontext einer automatisierten Bilderfassung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein anderes Konzept zur automatisierten Bewertung einer Bildqualität eines Bildes zu schaffen.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die obige Aufgabe auf der Basis von in einem Bild auftretenden Unterschieden im Tonwertumfang gelöst werden kann. Bei einem geringen Unterschied im Tonwertumfang zwischen Bildbereichen kann daher von einer geringeren Bildqualität eines Bildes ausgegangen werden als bei einem großen Tonwertunterschied. Ist ein Unterschied zwischen beispielsweise einer Abbildung eines Gesichts und einem Bildhintergrund in einem Bild gering, so hebt sich die Abbildung des Gesichts gegebenenfalls nicht deutlich genug von dem Bildhintergrund ab, was eine automatische Bilderfassung bzw. Bildanalyse erschwert.
Der Tonwertumfang gibt die Anzahl der Farbinformationen bzw. Tonwertstufen in einem Bild oder in einem Bildbereich an. Der Tonwertumfang wird üblicherweise in Bit angegeben. Im Falle eines RGB-Bildes mit den drei Farbkanälen R (rot), G (gelb), B (blau) kann der Tonwertumfang für jeden Farbkanal bestimmt bzw. verglichen werden. Bei RGB-Bildern kann der Tonwertumfang bzw. der Unterschied insbesondere pro Farbkanal bestimmt werden.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes, insbesondere eines Bildes einer Person oder eines optischen Sicherheitsmerkmals, mit: Extrahieren eines ersten Bildbereichs des Bildes; Extrahieren eines zweiten Bildbereichs des Bildes; Bestimmen eines ersten Tonwertumfangs des ersten Bildbereichs; Bestimmen eines zweiten Tonwertumfangs des zweiten Bildbereichs; und Bestimmen eines Unterschiedes zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang, um die Bildqualität zu bewerten.
Das Bild kann in digitaler Form als eine Bilddatei vorliegen. Die Extraktion des jeweiligen Bildbereichs kann beispielsweise durch eine Mustererkennung oder durch eine Kantenerkennung erfolgen. Handelt es sich bei dem ersten Bildbereich beispielsweise um ein Gesicht einer Person, so können zum Bestimmen des ersten Bildbereichs auch Gesichtserkennungsverfahren herangezogen werden.
Dem Schritt des Bestimmens des jeweiligen Tonwertumfangs kann der Schritt des Bestimmens eines Farbraums, welcher dem Bild zugrunde liegt, vorangehen. Handelt es sich bei dem verwendeten Farbraum beispielswiese um einen RGB-Farbraum, so können zur Bestimmung des Unterschiedes zwischen den Tonwertumfängen Tonwertumfänge des jeweiligen R-, G- oder B-Farbkanals bestimmt und miteinander verglichen werden. Handelt es sich bei dem Farbraum nicht um einen RGB-Farbraum, so können die Tonwertumfänge des jeweiligen Farbkanals bestimmt und miteinander verglichen werden. Dabei kann es sich beispielsweise um einen CMYK-Farbraum mit Farbkanälen für Cyan (C), Magenta (M), Gelb (Yellow, Y) und Schwarzanteil (Key, K) oder um einen durch die Internationale Beleuchtungskommission (Commission Internationale de l'Éclairage, CIE) standardisierten Farbraum handeln. Handelt es sich bei dem Bild um ein Graustufenbild, so können die Tonwertumfänge insgesamt bestimmt und verglichen werden.
Gemäß einer Ausführungsform liefert die Höhe des Unterschieds bereits die Bewertung der Bildqualität.
Gemäß einer Ausführungsform kann die ermittelte Bewertung der Bildqualität mit einer Referenzbewertung einer Referenzbildqualität verglichen werden.
Gemäß einer Ausführungsform können zur Bewertung der Bildqualität die Bildbereiche zusätzlich mit Referenzbildbereichen verglichen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Bild ein Bild einer Person.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Bild ein Bild eines optischen Sicherheitsmerkmals. Das Bild kann jedoch ein beliebiges Objekt darstellen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste Bildbereich eine Abbildung des Gesichts einer Person oder eines Gesichtsbereichs einer Person. Bei dem Gesichtsbereich kann es sich um eine Augenpartie, Mundpartie, Stirnpartie oder Kinnpartie handeln.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der zweite Bildbereich eine der folgenden Abbildungen: weiterer Gesichtsbereich der Person, Bildhintergrund, Haare der Person, Hals der Person, Torso der Person. Betrifft der erste Bildbereich beispielsweise einen Gesichtsbereich, beispielsweise eine Augenpartie, so kann der zweite Bildbereich beispielsweise einen anderen Gesichtsbereich betreffen, beispielsweise eine Stirnpartie. Auf diese Weise kann der Unterschied in Tonwertumfang für verschiedene Bereiche des Gesichts zur Bewertung der Bildqualität des Bildes herangezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste Bildbereich eine Abbildung eines ersten Teilbereichs und der zweite Bildbereich eine Abbildung eines zweiten Teilbereichs eines optischen Sicherheitsmerkmals.
Das optische Sicherheitsmerkmal kann optische Merkmale, beispielsweise optisch variable Merkmale, umfassen und beispielsweise durch ein Hologramm oder Kinegramm gebildet sein. Das optische Sicherheitsmerkmal kann darüber hinaus optische Druckfarben, beispielsweise optisch variable Druckfarben (OVD), umfassen und beispielsweise durch einen Farbauftrag oder einen farblich changierenden Farbauftrag gebildet sein.
Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich des optischen Sicherheitsmerkmals können durch jeweils unterschiedliche optische Eigenschaften charakterisiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische Sicherheitsmerkmal wellenlängenabhängige Eigenschaften oder blickwinkelabhängige Eigenschaften auf. Dadurch wird erreicht, dass eine Bewertung der Herstellungsqualität des Sicherheitsmerkmals auch für optische Sicherheitsmerkmale mit wellenlängenabhängigen Eigenschaften oder blickwinkelabhängigen Eigenschaften durchgeführt werden kann.
Die wellenlängenabhängigen Eigenschaften oder blickwinkelabhängigen Eigenschaften können auf einer Reflektion, Emission, Re-emission oder Transmission von Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung basieren.
Die wellenlängenabhängigen Eigenschaften können beispielsweise durch eine Beleuchtung des optischen Sicherheitsmerkmals mit Weißlicht, Ultraviolett-Licht oder Infrarot-Licht sichtbar werden.
Die blickwinkelabhängigen Eigenschaften können beispielsweise durch eine Veränderung des Blickwinkels bezüglich der Normalen eines ebenen Sicherheitsmerkmals sichtbar werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird im Schritt des Extrahierens des ersten Bildbereichs und/oder des zweiten Bildbereichs eine Kantenerkennung, insbesondere mittels einer Hochpassfilterung, durchgeführt, um ein Kantenbild zu erhalten. Die Hochpass-Filterung kann beispielswiese durch eine Faltung mit einer Filterimpulsantwort durchgeführt werden. Die Filterimpulsantwort kann beispielsweise in der Gestalt einer Matrix vorliegen. Die Hochpassfilterung kann jedoch auch in einem transformierten Bereich durchgeführt werden, wobei hier beispielsweise die Laplace-Transformation oder die FourierTransformation Anwendung finden können. Im Fall der Laplace-Transformation kann die Faltung mittels eines Laplace-Operators realisiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird im Schritt des Extrahierens eine Tonwertspreizung des Kantenbildes durchgeführt. Dadurch werden etwaige Unregelmäßigkeiten bzw. Kanten noch stärker betont, wodurch die Kanten hervorgehoben werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden Schritt des Bestimmens des Unterschiedes eine Höhe des ersten Tonwertumfangs und/oder eine Höhe des zweiten Tonwertumfangs bestimmt und/oder verglichen. Der Vergleich kann gemäß einer Ausführungsform pro Farbkanal durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform werden im Schritt des Bestimmens des Unterschiedes zumindest ein Tonwertumfang eines Farbkanals des ersten Bildes und ein Tonwertumfang eines Farbkanals des zweiten Bildes bestimmt und verglichen. Die Farbkanäle sind denselben Farben zugeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform wird zur Bewertung der Bildqualität ein erster Farbkanal des ersten Bildbereichs oder ein zweiter Farbkanal des zweiten Bildbereichs bestimmt. Hierdurch kann beispielsweise eine Farbcharakteristik des jeweiligen Bereichs erfasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der jeweilige Farbkanal für die Bewertung mit einer Farbtontabelle verglichen. Die Farbtabelle kann beispielsweise unterschiedliche Farben umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform wird zur Bewertung der Bildqualität ferner ein Hauttonwert des ersten Bildbereichs und/oder des zweiten Bildbereichs mit einer Hauttontabelle verglichen. Die Hauttontabelle ist eine Ausführungsform der vorgenannten Farbtontabelle.
Gemäß einer Ausführungsform wird zur Bewertung der Bildqualität ferner eine Gleichmäßigkeit des Bildhintergrundes und/oder zumindest ein Helligkeitsunterschied in dem jeweiligen Bildbereich oder eine Schärfe des jeweiligen Bildbereichs, und/oder ein Farbraum des jeweiligen Bildbereichs oder eine Dateikompression und/oder eine Auflösung des jeweiligen Bildbereichs bestimmt und/oder bewertet. Auf diese Weise können mehrere Parameter zur Beurteilung der Bildqualität des Bildes herangezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird zur Bewertung der Bildqualität ferner ein Überlappungsbereich zwischen Farbtönen des ersten Bildbereichs und Farbtönen des zweiten Bildbereichs bestimmt. Die Höhe des Überlappungsbereichs gibt an, inwiefern sich die Farbspektren des ersten und zweiten Bereichs voneinander unterscheiden.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Bild durch eine digitale Bilddatei bereitgestellt. Die digitale Bilddatei kann beispielsweise mittels eines Bilddetektors, beispielsweise mittels einer digitalen Bildkamera oder eines Bildsensors, stammen.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes, mit: einem Speicher zum Bereitstellen einer digitalen Bilddatei, welche das Bild repräsentiert; und einem Prozessor, welcher ausgebildet ist,

– einen ersten Bildbereich des Bildes zu extrahieren,
– einen zweiten Bildbereich des Bildes zu extrahieren,
– einen ersten Tonwertumfang des ersten Bildbereichs zu bestimmen,
– einen zweiten Tonwertumfang des zweiten Bildbereichs zu bestimmen, und
– einen Unterschied zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang zu bestimmen, um die Bildqualität zu bewerten.

Der Speicher kann ausgebildet sein, die digitale Bilddatei über eine Kommunikationsschnittstelle zu empfangen, welche mit einem Bilddetektor, beispielsweise einer digitalen Kamera oder einem Bildsensor, und/oder mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunizieren kann.
Weitere funktionale Merkmale der Vorrichtung und/oder des Prozessors ergeben sich unmittelbar aus den Merkmalen des Verfahrens zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Identifikationsdokumentes, mit: Bereitstellen eines Körpers des Identifikationsdokumentes; Aufbringen eines optisch erfassbaren Sicherheitsmerkmals auf den Körper; Erfassen eines Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals; und Ausführen des Verfahrens zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes zum Bewerten der Bildqualität des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals.
Das Identifikationsdokument kann eines der folgenden Identifikationsdokumente sein: Identitätsdokument, wie Personalausweis, Reisepass, Zugangskontrollausweis, Berechtigungsausweis, Unternehmensausweis, Steuerzeichen oder Ticket, Geburtsurkunde, Führerschein oder Kraftfahrzeugausweis, Zahlungsmittel, beispielsweise eine Bankkarte oder Kreditkarte. Das Identifikationsdokument kann ferner einen elektronisch auslesbaren Schaltkreis, beispielsweise einen RFID-Chip umfassen. Das Identifikationsdokument kann ein- oder mehrlagig bzw. papier- und/oder kunststoffbasiert sein.
Das Identifikationsdokument kann aus kunststoffbasierten Folien aufgebaut sein, welche zu einem Körper mittels Verkleben und/oder Laminieren zusammengefügt werden, wobei die Folien bevorzugt ähnliche stoffliche Eigenschaften aufweisen. Der Körper des Identifikationsdokumentes kann als Träger und/oder Substrat für ein optisches Sicherheitsmerkmal verwendet werden.
Das Bereitstellen des Körpers des Identifikationsdokumentes kann beispielsweise die Produktion des Körpers des Identifikationsdokumentes mittels Verkleben und/oder Laminieren umfassen.
Das Aufbringen des optisch erfassbaren Sicherheitsmerkmals auf den Körper des Identifikationsdokumentes kann beispielsweise durch Druckverfahren, Prägeverfahren, Hochdruckverfahren Tiefdruckverfahren, Flachdruckverfahren oder Durchdruckverfahren erfolgen.
Das Erfassen des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals kann beispielsweise mittels eines Bilddetektors, beispielsweise einer optischen Bildaufnahmekamera oder eines Bildsensors, realisiert werden. Das Erfassen des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals kann eine Extraktion des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals aus einem Bild des Identifikationsdokumentes umfassen.
Das Ausführen des Verfahrens zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes kann ein Bewerten der Bildqualität des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals ermöglichen. Durch das Bewerten der Bildqualität des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals kann beispielsweise ein Bewerten der Herstellungsqualität des Identifikationsdokumentes erfolgen.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes einer Person;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes einer Person;
3 eine schematische Darstellung freigestellter Bildbereiche eines Bildes eines Personenportraits;
4 eine schematische Darstellung freigestellter Bildbereiche eines Bildes eines optischen Sicherheitsmerkmals; und
5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Identifikationsdokumentes.
1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes. Das Verfahren 100 umfasst ein Extrahieren 101 eines ersten Bildbereichs des Bildes, ein Extrahieren 103 eines zweiten Bildbereichs des Bildes, ein Bestimmen 105 eines ersten Tonwertumfangs des ersten Bildbereichs, ein Bestimmen 107 eines zweiten Tonwertumfangs des zweiten Bildbereichs, und ein Bestimmen 109 eines Unterschiedes zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang, um die Bildqualität zu bewerten.
Die Schritte des Extrahierens 101, 103 können parallel oder nacheinander ausgeführt werden. Analog können die Schritte des Bestimmens 105, 107 parallel oder nacheinander ausgeführt werden. Die Bildbereiche können unterschiedliche Bereiche eines Objektes, beispielsweise eines Gesichts einer Person, wie etwa Augenpartie, Kinnpartie, Stirnpartie, umfassen. Die Bildbereiche können jedoch unterschiedliche Objekte eines Bildes, wie beispielsweise ein Gesicht einer Person, Haarpartie der Person, Torso der Person oder einen Bildhintergrund umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform wird zur Verarbeitung des Darstellungsinhaltes des Bildes die Bilddatei, welche das Bild repräsentiert, zunächst fotografisch vorbereitet. Dies kann beispielsweise durch eine Bildaufbereitung oder Bildoptimierung erfolgen, bei der das Bild insgesamt beispielsweise gefiltert wird, um Bildrauschen zu eliminieren.
Gemäß einer Ausführungsform wird für die Verarbeitung der Farbraum festgelegt. Es ist beispielswiese der Farbraum zu wählen, der später in einem der nachfolgenden Schritte einer Messung oder Bestimmung von Farbtönen verwendet wird. Der Farbraum kann beispielsweise ein RGB-Farbraum sein.
Die Schritte des Extrahierens 101, 103 können eine Mustererkennung oder eine Kantenerkennung umfassen. Die Kantenerkennung kann durchgeführt werden, um Umrisse von Objekten, beispielsweise einen Umriss eines Gesichts sowie dessen Partien wie etwa Nase oder Augen, hervorzuheben. Hierbei kann eine Tonwertspreizung ausgeführt werden. Diese bewirkt die Nutzung des gesamten Tonwertspektrums von beispielsweise 256 Helligkeitsstufen. Die beobachtbare Veränderung liegt in der Kontraststeigerung des Bildes, welche die Kantenerkennung begünstigt.
Die vorgenannte Bildverarbeitung kann gemäß einer Ausführungsform dazu beitragen, die Bildqualität des Bildes bzw. dessen Bildbereiche zumindest partiell für unterschiedliche Bildbereiche zu bewerten, und/oder die Bildqualität beispielsweise mit einer externen Bildqualität bzw. Referenzbildqualität zu vergleichen.
Zur Extraktion 101, 103 der Bildbereiche kann der erwartete Bildinhalt, beispielsweise bei einem Bild einer Person, oder die erwartete Bildszene herangezogen werden. Wird beispielsweise eine Bildszene erwartet, wie dies beispielswiese bei einem Passbild der Fall ist, so sind die Bildbestandteile und somit die Bildbereiche bereits bekannt. Diese sind beispielsweise das Gesicht und benachbarte Regionen ersten und zweiten Grades, beispielswiese Haare, Hals, Torso, Kleidung, Körper- bzw. Bildhintergrund wie etwa eine Leinwand.
Zur Extraktion 101, 103 der Bildbereiche kann auch eine Kantenerkennung und Freistellung von Bildbereichen eingesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Kantenerkennung auf Grundlage einer mathematischen Funktion, beispielsweise einer Faltung. Die Faltung kann beispielsweise mittels einer Matrix mit m mal n Elementen durchgeführt werden. Als Faltungsoperator kann beispielsweise ein Laplace Operator eingesetzt werden, welcher als Hochpassfilter wirkt und Kanten hervorhebt. Gemäß einer Ausführungsform löscht dieser Filter Bildbereiche gleicher Tonwert- und/oder Helligkeitsstufen. Inhomogene Bildbereiche, wie beispielsweise Randbereiche oder Kantenbereiche können dadurch verstärkt werden. Somit kann ein mehrfarbiges und/oder detailreiches Quellbild in ein Kantenbild gewandelt werden. Das Kantenbild kann anschließend optimiert werden. Beispielsweise können Kantenstörungen durch Erosion und Dilatation ausgeglichen werden.
Die Kantenerkennung ist beispielhaft auf Basis einer Faltung erläutert. Neben dem Laplace Operator können beispielsweise auch ein Sobel Operator, ein Scharr Operator, ein Prewitt Operator, ein Roberts Operator, ein Kirsch Operator und/oder ein Marr-Hildreth Operator eingesetzt werden.
Zur Kantenerkennung können auch weitere mathematische Verfahren, beispielsweise Canny-Algorithmen, Verfahren zur Kontrastverstärkung und/oder Verfahren zur aktiven Kantensuche eingesetzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Freistellung von Bildbereichen auf Grundlage einer Zuordnung der durch Kanten beschriebenen Bildbereiche. Hierfür können Vorkenntnisse bezüglich der geometrischen Konformität des Quellbildes hinsichtlich biometrischer Merkmale herangezogen werden. Die geometrische Konformität des Quellbildes kann sich beispielsweise auf die Richtlinien der International Civil Aviation Organization (ICAO) beziehen.
Zur Freistellung der Bildbereiche kann zunächst die geometrische Bildmitte berechnet werden. Bei Portraitfotos mit einer typischen Höhe von 531 Pixel und Breite von 413 Pixel liegt die Bildmitte beispielsweise auf der Pixelkoordinate mit einer Höhe von 266 Pixel und Breite von 207 Pixel. Gemäß einer Ausführungsform befindet sich die Bildmitte im Bereich des Gesichtes einer Person. Dabei kann eine Toleranz von 20 Pixeln in Höhe und Breite des Quellbildes berücksichtigt werden.
Anschließend kann eine Freistellung des Gesichtsbereichs von angrenzenden Bildbereichen durchgeführt werden. Dafür können verschieden Verfahren kombiniert oder separat angewendet werden. Die folgenden Verfahren können auf das Quellbild, d.h. vor der Anwendung der Kantenerkennung oder der Faltungsmatrix auf das Quellbild, angewendet werden.
Das erste Verfahren bewertet, basierend auf Farbdaten von Hauttontabellen, den Umgebungsbereich um die Bildmitte, beispielsweise den Hautbereich, und erfasst somit die entsprechenden Bildbereiche.
Ein weiteres Verfahren erfasst alle Pixel mit Farbwerten innerhalb einer festgelegten Toleranz zum Farbwert der Bildmitte. Gemäß einer Ausführungsform wird damit trotz eventuell vorhandenem Farbstich ein von Hauttönen abweichender, aber dem Gesicht zugehöriger Farbwert auch dem Gesicht zugeordnet.
Ein weiteres Verfahren erfasst das Augenpaar, die Nase und den Mund auf Basis eines jeweils vorgegebenen geometrischen Musters. Die aufgeführten Gesichtsmerkmale können dabei ein sogenanntes goldenes Dreieck bilden. Anhand der bekannten Achsengeometrie kann eine ovale oder runde Kantenlinie ermittelt werden, die der erwarteten Gesichtsform entsprechen kann. Durch eine Angabe, ob es sich bei der Person um ein Kind oder um einen Erwachsenen handelt, kann die Wahl der Kantenlinie zuverlässiger und/oder schneller durchgeführt werden. Eine Brille kann aus der Erfassung ausgeschlossen und als nicht zugehörig deklariert werden.
Das folgende Verfahren kann auf das Quellbild, d.h. vor der Anwendung der Kantenerkennung oder der Faltungsmatrix auf das Quellbild, in Kombination mit dem Kantenbild, d.h. nach der Anwendung der Kantenerkennung oder der Faltungsmatrix auf das Quellbild, angewendet werden.
Dieses Verfahren ermittelt einen Überschneidungsbereich zwischen dem Gesichtsbereich, welcher auf Grundlage der Kantenerkennung ermittelt wird, und dem Gesichtsbereich, welcher auf Grundlage der Farbtöne der Hautbereiche ermittelt wird, und erzeugt somit die endgültigen Kantenlinien des Gesichtsbereichs.
Nach der Freistellung des Gesichtsbereiches können angrenzende personenbezogene Bereiche separiert werden. Dazu können beispielsweise die Bereiche Haare und Hals zählen. Die beschriebenen Verfahren können beispielsweise durch Verfahren ergänzt werden, welche eine Beschreibung der Bildszene bzw. eine Vorkenntnis über die Bildszene, beispielsweise hinsichtlich der Position von Hals und Haaren, nutzen.
Bei einem ersten ergänzenden Verfahren wird beispielsweise der Hals unterhalb des Kinns gesucht bzw. ermittelt.
Bei einem zweiten ergänzenden Verfahren beginnt die Ermittlung der Haare zunächst im Bereich der Stirn und läuft dann weiter entlang der Gesichtskanten in Richtung Kinn aus. Mögliche Störeinflüsse für die Ermittlung der Haare, wie beispielsweise keine Haare, Kopftücher, Stirnbänder oder Kopfschmuck können als Muster abgelegt sein. Bei Haarlosigkeit kann die Ermittlung der Haare beispielsweise abgebrochen werden.
Kopftücher, Stirnbänder oder Kopfschmuck können als zum Haarbereich zugehörig definiert sein.
Abschließend können der Torso, soweit vorhanden, mit Kleidung und der Hintergrund der Person als Bildbereiche freigestellt werden. Zur Ermittlung der entsprechenden Bildbereiche können die beschriebenen Verfahren zur Kantenermittlung, zur Ermittlung der Bildszene und/oder zur Ermittlung benachbarter Farbtöne verwendet werden.
Somit können alle großen Bildbereiche separiert werden und zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stehen.
Das Bestimmen 105, 107 eines Tonwertumfangs kann anschließend für jeden der ermittelten Bildbereiche separat durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Tonwertumfang durch einen Wert aus einem normierten Wertebereich, beispielsweise dem normierten Wertebereich von 0 bis 255, repräsentiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Tonwertumfang in Bereiche eingeteilt. Ein geringer Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang einen ersten vorbestimmten Schwellwert und einen zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Ein mittlerer Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet und den zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Ein hoher Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang den ersten vorbestimmten Schwellwert und den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei einer Normierung des Tonwertumfangs beispielsweise auf einen Wertebereich von 0 bis 255 kann der erste vorbestimmte Schwellwert beispielsweise einen Wert von 33 und der zweite vorbestimmte Schwellwert einen Wert von 66 aufweisen. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 12 auf, so liegt beispielsweise ein geringer Tonwertumfang vor. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 45 auf, so liegt beispielsweise ein mittlerer Tonwertumfang vor. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 80 auf, so liegt beispielsweise ein hoher Tonwertumfang vor.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 105, 107 des Tonwertumfangs ein Bestimmen einer Spreizung oder einer Streuung eines Tonwerthistogramms.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 105, 107 des Tonwertumfangs ein Bestimmen einer Spreizung oder einer Streuung eines Tonwerthistogramms separat für jeden Farbkanal.
Die Spreizung kann beispielsweise durch Bilden einer Differenz eines höchsten Tonwertes und eines niedrigsten Tonwertes eines Tonwerthistogramms bestimmt werden.
Die Streuung kann beispielsweise durch Bestimmen einer Varianz oder einer Standardabweichung eines Tonwerthistogramms bestimmt werden.
Das Bestimmen 109 eines Unterschiedes zwischen den Tonwertumfängen umfasst beispielsweise die Auswertung der ermittelten Bildbereiche. Dabei kann ein Vergleich aller Bildbereiche zueinander hinsichtlich des jeweiligen Tonwertumfangs erfolgen. Sowohl die Höhe des Tonwertumfanges, als auch die Ausprägung des jeweiligen Farbkanals können als Bewertungsgrundlage verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes durch einen Wert aus einem normierten Wertebereich, beispielsweise dem normierten Wertebereich von 0 bis 255, repräsentiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes in Bereiche eingeteilt. Eine geringe Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität einen ersten vorbestimmten Schwellwert und einen zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Eine mittlere Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet und den zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Eine hohe Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität den ersten vorbestimmten Schwellwert und den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei einer Normierung der Bildqualität beispielsweise auf einen Wertebereich von 0 bis 255 kann der erste vorbestimmte Schwellwert beispielsweise einen Wert von 33 und der zweite vorbestimmte Schwellwert einen Wert von 66 aufweisen. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 12 auf, so liegt beispielsweise eine geringe Bildqualität vor. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 45 auf, so liegt beispielsweise eine mittlere Bildqualität vor. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 80 auf, so liegt beispielsweise eine hohe Bildqualität vor.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 109 eines Unterschieds zwischen den Tonwertumfängen ein Bilden eines Mittelwertes aller Tonwertumfänge der freigestellten Bildbereiche, um ein Maß zum Bewerten der Bildqualität zu erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 109 eines Unterschieds zwischen den Tonwertumfängen ein Anwenden einer mathematischen Abbildung von den Tonwertumfängen der freigestellten Bildbereiche auf ein Maß zum Bewerten der Bildqualität.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes als hoch bewertet, wenn alle Bildbereiche jeweils einen hohen Tonwertumfang aufweisen.
Im Folgenden werden beispielhaft mehrere Bewertungsmodelle näher erläutert. Die Modelle können erweitert und an die beschriebenen Verfahren angepasst werden.
Das erste Modell ist dadurch charakterisiert, dass alle Bildbereiche einen geringen Tonwertumfang, d.h. keine tiefen und mittleren Werte, aufweisen. Dies kann darauf hindeuten, dass ein geringer Kontrast bzw. ein flaues Bild vorliegt und sich das Portrait vom Printmedium nicht kontrastreich abheben kann.
Das zweite Modell ist dadurch charakterisiert, dass der Bildbereich der Haare einen geringen Tonwertumfang aufweist, die Bildbereiche um das Gesicht, den Hals und den Torso jedoch einen hohen oder guten Tonwertumfang aufweisen. Dies kann darauf hindeuten, dass die Person in dem Printmedium haarlos erscheint, da der geringe Tonwertumfang im Bildhintergrund des Printmediums kaum sichtbar ist.
Das dritte Modell ist dadurch charakterisiert, dass alle Bildbereiche einen geringen Tonwertumfang, d.h. keine mittleren und hellen Werte, aufweisen. Dies kann darauf hindeuten, dass das Gesamtbild auf dem Printmedium zu dunkel erscheint und das Portrait durch den geringen Tonwertumfang auf dem Printmedium dunkel und detailarm wirkt.
Das vierte Modell ist dadurch charakterisiert, dass die Bildbereiche der Haare, des Halses und des Gesichts einen geringen Tonwertumfang, d.h. keine mittleren und hellen Werte, aufweisen und die Bildbereiche des Hintergrunds und des Torsos einen geringen Tonwertumfang, d.h. keine mittleren und tiefen Werte, aufweisen. Dies kann darauf hindeuten, dass die Person auf dem Printmedium zu dunkel und detailarm erscheint.
Die beschriebenen vier Modelle können sich auf Standardmodelle für Bildaufnahmen für Identifikationsdokumente beziehen.
Abschließend können einzelne Bildbereiche separat analysiert bzw. bewertet werden. Dabei können beispielsweise ein Farbstich und/oder ein Erreichen von Hauttonwerten untersucht werden.
Die Untersuchung des Farbstichs kann beispielsweise mittels einer Messung der Farbwerte der jeweiligen Farbkanäle durchgeführt werden und kann eine entsprechende positive oder negative Bewertung hinsichtlich der Einzelbereiche ermöglichen. Dabei können Abweichungen vom Farbnormal bzw. Fehlwerte detailliert aufgeführt werden.
Die Untersuchung der Hauttöne kann beispielsweise durch einen Abgleich der Farbtöne der Bildbereiche von Gesicht und Hals mit einer Hauttontabelle durchgeführt werden. Dabei können Abweichungen von den Farben der Hauttontabelle in der Auswertung als Abweichungen vom Farbnormal bzw. Fehlwerte dargestellt werden.
Darüber hinaus können weitere Kriterien wie beispielsweise die Gleichmäßigkeit des Hintergrunds, Hot Spots inklusive Brillenreflektion, die Schärfe, der Farbraum, die Dateikompression und/oder die Auflösung des Bildes analysiert werden. Das Verfahren 100 kann sowohl für das Bewerten einer Bildqualität eines Bildes einer Person, beispielsweise eines Portraitbildes, als auch für das Bewerten einer Bildqualität eines Bildes eines optischen Sicherheitsmerkmals eingesetzt werden.
Das Extrahieren 101 eines ersten Bildbereichs des Bildes, das Extrahieren 103 eines zweiten Bildbereichs des Bildes, das Bestimmen 105 eines ersten Tonwertumfangs des ersten Bildbereichs, das Bestimmen 107 eines zweiten Tonwertumfangs des zweiten Bildbereichs, und das Bestimmen 109 eines Unterschiedes zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang können entsprechend für das Bewerten einer Bildqualität eines Bildes eines optischen Sicherheitsmerkmals verwendet werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 200 zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes. Die Vorrichtung 200 umfasst einen Speicher 201, einen Prozessor 203 und eine Kommunikationsschnittstelle 205.
Der Speicher 201 ist zum Bereitstellen einer digitalen Bilddatei, welche das Bild repräsentiert, vorgesehen.
Der Prozessor 203 ist ausgebildet, einen ersten Bildbereich des Bildes zu extrahieren, einen zweiten Bildbereich des Bildes zu extrahieren, einen ersten Tonwertumfang des ersten Bildbereichs zu bestimmen, einen zweiten Tonwertumfang des zweiten Bildbereichs zu bestimmen, und einen Unterschied zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang zu bestimmen, um die Bildqualität zu bewerten.
Der Speicher 201 ist ausgebildet, eine digitale Bilddatei über die Kommunikationsschnittstelle 205 zu empfangen, welche mit einem Bilddetektor, beispielsweise einer digitalen Kamera oder einem Bildsensor, und/oder mit einem Kommunikationsnetzwerk kommunizieren kann.
Die Kommunikationsschnittstelle 205 ist ausgebildet, mit einer digitalen Kamera und/oder mit einem Kommunikationsnetzwerk zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle 205 ist ferner mit dem Speicher 201 und/oder dem Prozessor 203 verbunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung 200 ausgebildet, das Verfahren 100 zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes auszuführen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessor 203 ausgebildet, ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens 100 auszuführen.
Weitere funktionale Merkmale der Vorrichtung 200 und/oder des Prozessors 203 ergeben sich unmittelbar aus den Merkmalen des Verfahrens 100 zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes.
3 zeigt eine schematische Darstellung freigestellter Bildbereiche eines Bildes eines Personenportraits. In 3a) ist beispielhaft ein freigestellter Gesichtsbereich 301 der Person dargestellt. In 3b) ist beispielhaft ein freigestellter Torsobereich 303 der Person dargestellt. In 3c) ist beispielhaft ein freigestellter Haarbereich 305 der Person dargestellt. In 3d) ist beispielhaft ein freigestellter Hintergrund 307 dargestellt.
Die freigestellten Bereiche 301, 303, 305, 307 können beispielsweise durch das Extrahieren 101, 103 der Bildbereiche bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird zum Extrahieren 101, 103 der Bildbereiche eine Kantenerkennung, beispielsweise mittels einer Hochpassfilterung, durchgeführt, um ein Kantenbild zu erhalten. Die Bereitstellung der freigestellten Bereiche 301, 303, 305, 307 kann dann auf Basis des erhaltenen Kantenbilds erfolgen.
Für die freigestellten Bereiche 301, 303, 305, 307 kann beispielsweise jeweils ein Bestimmen 105, 107 eines Tonwertumfangs durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Tonwertumfang durch einen Wert aus einem normierten Wertebereich, beispielsweise dem normierten Wertebereich von 0 bis 255, repräsentiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Tonwertumfang in Bereiche eingeteilt. Ein geringer Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang einen ersten vorbestimmten Schwellwert und einen zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Ein mittlerer Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet und den zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Ein hoher Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang den ersten vorbestimmten Schwellwert und den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei einer Normierung des Tonwertumfangs beispielsweise auf einen Wertebereich von 0 bis 255 kann der erste vorbestimmte Schwellwert beispielsweise einen Wert von 33 und der zweite vorbestimmte Schwellwert einen Wert von 66 aufweisen. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 12 auf, so liegt beispielsweise ein geringer Tonwertumfang vor. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 45 auf, so liegt beispielsweise ein mittlerer Tonwertumfang vor. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 80 auf, so liegt beispielsweise ein hoher Tonwertumfang vor.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 105, 107 des Tonwertumfangs ein Bestimmen einer Spreizung oder einer Streuung eines Tonwerthistogramms.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 105, 107 des Tonwertumfangs ein Bestimmen einer Spreizung oder einer Streuung eines Tonwerthistogramms separat für jeden Farbkanal.
Die Spreizung kann beispielsweise durch Bilden einer Differenz eines höchsten Tonwertes und eines niedrigsten Tonwertes eines Tonwerthistogramms bestimmt werden.
Die Streuung kann beispielsweise durch Bestimmen einer Varianz oder einer Standardabweichung eines Tonwerthistogramms bestimmt werden.
Für die freigestellten Bereiche 301, 303, 305, 307 kann ein Bestimmen 109 eines Unterschiedes zwischen den jeweiligen Tonwertumfängen durchgeführt werden, um die Bildqualität zu bewerten.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes durch einen Wert aus einem normierten Wertebereich, beispielsweise dem normierten Wertebereich von 0 bis 255, repräsentiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes in Bereiche eingeteilt. Eine geringe Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität einen ersten vorbestimmten Schwellwert und einen zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Eine mittlere Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet und den zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Eine hohe Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität den ersten vorbestimmten Schwellwert und den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei einer Normierung der Bildqualität beispielsweise auf einen Wertebereich von 0 bis 255 kann der erste vorbestimmte Schwellwert beispielsweise einen Wert von 33 und der zweite vorbestimmte Schwellwert einen Wert von 66 aufweisen. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 12 auf, so liegt beispielsweise eine geringe Bildqualität vor. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 45 auf, so liegt beispielsweise eine mittlere Bildqualität vor. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 80 auf, so liegt beispielsweise eine hohe Bildqualität vor.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 109 eines Unterschieds zwischen den Tonwertumfängen ein Bilden eines Mittelwertes aller Tonwertumfänge der freigestellten Bildbereiche 301, 303, 305, 307, um ein Maß zum Bewerten der Bildqualität zu erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 109 eines Unterschieds zwischen den Tonwertumfängen ein Anwenden einer mathematischen Abbildung von den Tonwertumfängen der freigestellten Bildbereiche 301, 303, 305, 307 auf ein Maß zum Bewerten der Bildqualität. Ist beispielsweise der Tonwertumfang für den Bereich 301 hoch, den Bereich 303 mittel, den Bereich 305 hoch und den Bereich 307 gering, so kann beispielsweise die Bildqualität als hoch bewertet werden. Ist beispielsweise der Tonwertumfang für den Bereich 301 mittel, den Bereich 303 hoch, den Bereich 305 gering und den Bereich 307 mittel, so kann beispielsweise die Bildqualität als mittel bewertet werden. Ist beispielsweise der Tonwertumfang für den Bereich 301 gering, den Bereich 303 mittel, den Bereich 305 hoch und den Bereich 307 gering, so kann beispielsweise die Bildqualität als gering bewertet werden. Dadurch wird erreicht, dass einzelnen Bildbereichen eine unterschiedliche Gewichtung bei der Bewertung der Bildqualität zukommen kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes als hoch bewertet, wenn alle Bildbereiche 301, 303, 305, 307 jeweils einen hohen Tonwertumfang aufweisen.
4 zeigt eine schematische Darstellung freigestellter Bildbereiche eines Bildes eines optischen Sicherheitsmerkmals 400. Ein erster freigestellter Bildbereich 401 und ein zweiter freigestellter Bildbereich 403 sind beispielhaft dargestellt.
Die freigestellten Bereiche 401, 403 können beispielsweise durch das Extrahieren 101, 103 der Bildbereiche bereitgestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird zum Extrahieren 101, 103 der Bildbereiche eine Kantenerkennung, beispielsweise mittels einer Hochpassfilterung, durchgeführt, um ein Kantenbild zu erhalten. Die Bereitstellung der freigestellten Bereiche 401, 403 kann dann auf Basis des erhaltenen Kantenbilds erfolgen.
Für die freigestellten Bereiche 401, 403 kann beispielsweise jeweils ein Bestimmen 105, 107 eines Tonwertumfangs durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Tonwertumfang durch einen Wert aus einem normierten Wertebereich, beispielsweise dem normierten Wertebereich von 0 bis 255, repräsentiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Tonwertumfang in Bereiche eingeteilt. Ein geringer Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang einen ersten vorbestimmten Schwellwert und einen zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Ein mittlerer Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet und den zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Ein hoher Tonwertumfang kann beispielsweise dann vorliegen, wenn der Tonwertumfang den ersten vorbestimmten Schwellwert und den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei einer Normierung des Tonwertumfangs beispielsweise auf einen Wertebereich von 0 bis 255 kann der erste vorbestimmte Schwellwert beispielsweise einen Wert von 33 und der zweite vorbestimmte Schwellwert einen Wert von 66 aufweisen. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 12 auf, so liegt beispielsweise ein geringer Tonwertumfang vor. Weist der
Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 45 auf, so liegt beispielsweise ein mittlerer Tonwertumfang vor. Weist der Tonwertumfang beispielsweise einen Wert von 80 auf, so liegt beispielsweise ein hoher Tonwertumfang vor.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 105, 107 des Tonwertumfangs ein Bestimmen einer Spreizung oder einer Streuung eines Tonwerthistogramms.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 105, 107 des Tonwertumfangs ein Bestimmen einer Spreizung oder einer Streuung eines Tonwerthistogramms separat für jeden Farbkanal.
Die Spreizung kann beispielsweise durch Bilden einer Differenz eines höchsten Tonwertes und eines niedrigsten Tonwertes eines Tonwerthistogramms bestimmt werden.
Die Streuung kann beispielsweise durch Bestimmen einer Varianz oder einer Standardabweichung eines Tonwerthistogramms bestimmt werden.
Für die freigestellten Bereiche 401, 403 kann ein Bestimmen 109 eines Unterschiedes zwischen den jeweiligen Tonwertumfängen durchgeführt werden, um die Bildqualität zu bewerten.
Gemäß einer Ausführungsform können die Tonwerte der separierten Bildbereiche und/oder kann ein Vergleich der Tonwerte auf der Basis eines oder mehrerer Histogramme durchgeführt werden. Hierbei kann optional die Auswertung des jeweiligen Histogramms beispielsweise hinsichtlich einer Fehlerausprägung auf zwei Plattformen aufgeteilt werden.
Gemäß einer ausführungsform nimmt mit einer Abnahme des Tonwertumfangs im Bild bzw. im Bildbereich auch dessen Kontrast ab. Angewendet bzw. erweitert auf den Vergleich der separierten Bildbereiche führt eine Abnahme des Tonwertumfangs der Separationsbereiche im Bild somit auch zur Kontrastverringerung zwischen den Bildbereichen.
Gemäß einer ausführungsform, kann mittels der Position der Tonwerte der einzelnen Farbkanäle pro Bild bzw. pro Bildbereich zueinander eine Aussage hinsichtlich der Bildsättigung macht werden. Je stärker sich die Farbkanäle überlappen, desto stärker entsättigt ist das Bild/der Bildbereich. Je weiter sich die Farbkanäle voneinander entfernen, desto stärker wandert die Bildqualität in Richtung Farbstich aus. Dabei kann die subjektive Wahrnehmung von „Farblos-grau“(entsättigt) bis „Farbstich-bunt“(gesättigt) reichen. Bezogen auf den Vergleich der separierten Bildbereiche führt ein Auseinanderdriften des Tonwertumfangs zur besseren Kontrastierung der separierten Bildbereiche zueinander.
Gemäß einer ausführungsform, je geringer der Tonwertumfang eines separierten Bildbereiches ist, desto ungünstiger wirken sich identische Tonwertpositionen der angrenzenden Bildbereiche auf das Kontrastverhalten aus. Der Abstand zwischen den Tonwertpositionen der Farbkanäle der einzelnen Bildbereiche bestimmt das subjektive Kontrastempfinden. Im ungünstigsten Fall ist der TWU aller Bildbereiche sehr klein und ihre Position und/oder Koordinaten im Histogramm überlagern sich. In der Konsequenz dessen ist der Kontrast der Bereiche untereinander kaum noch wahrnehmbar.
Gemäß einer Ausführungsform, der Farbstich kann sehr gut über die Streuung der Farbkanäle analysiert werden. Ein Beispiel dafür befindet sich im Anhang. Ein qualitativ hochwertiges Passbild hat eine gleichmäßige Überlagerung der Fuß-und Mittelbereiche der Farbkanäle im Histogramm. Entfernen sich die Farbkanäle im Histogramm voneinander, kommt es zum Farbstich. Überlappen sich die Kanäle nahezu vollständig, entsättigt sich das Bild. Schwellwerte dafür sind praktikabel definierbar. Die jeweils fehlerhafte Farbausprägung (z.B. „Rotstich“) kann mittels Histogramm bestimmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes durch einen Wert aus einem normierten Wertebereich, beispielsweise dem normierten Wertebereich von 0 bis 255, repräsentiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes in Bereiche eingeteilt. Eine geringe Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität einen ersten vorbestimmten Schwellwert und einen zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Eine mittlere Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die
Bildqualität den ersten vorbestimmten Schwellwert überschreitet und den zweiten vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. Eine hohe Bildqualität kann beispielsweise dann vorliegen, wenn die Bildqualität den ersten vorbestimmten Schwellwert und den zweiten vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei einer Normierung der Bildqualität beispielsweise auf einen Wertebereich von 0 bis 255 kann der erste vorbestimmte Schwellwert beispielsweise einen Wert von 33 und der zweite vorbestimmte Schwellwert einen Wert von 66 aufweisen. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 12 auf, so liegt beispielsweise eine geringe Bildqualität vor. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 45 auf, so liegt beispielsweise eine mittlere Bildqualität vor. Weist die Bildqualität beispielsweise einen Wert von 80 auf, so liegt beispielsweise eine hohe Bildqualität vor.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 109 eines Unterschieds zwischen den Tonwertumfängen ein Bilden eines Mittelwertes aller Tonwertumfänge der freigestellten Bildbereiche 401, 403, um ein Maß zum Bewerten der Bildqualität zu erhalten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bestimmen 109 eines Unterschieds zwischen den Tonwertumfängen ein Anwenden einer mathematischen Abbildung von den Tonwertumfängen der freigestellten Bildbereiche 401, 403 auf ein Maß zum Bewerten der Bildqualität. Ist beispielsweise der Tonwertumfang für den Bereich 401 hoch und den Bereich 403 mittel, so kann beispielsweise die Bildqualität als hoch bewertet werden. Ist beispielsweise der Tonwertumfang für den Bereich 401 mittel und den Bereich 403 hoch, so kann beispielsweise die Bildqualität als mittel bewertet werden. Ist beispielsweise der Tonwertumfang für den Bereich 401 mittel und den Bereich 403 gering, so kann beispielsweise die Bildqualität als gering bewertet werden. Dadurch wird erreicht, dass einzelnen Bildbereichen eine unterschiedliche Gewichtung bei der Bewertung der Bildqualität zukommen kann.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Bildqualität des Bildes als hoch bewertet, wenn alle Bildbereiche 401, 403 jeweils einen hohen Tonwertumfang aufweisen.
5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Herstellen eines Identifikationsdokumentes. Das Verfahren 500 umfasst ein Bereitstellen 501 eines Körpers des Identifikationsdokumentes, ein Aufbringen 503 eines optisch erfassbaren Sicherheitsmerkmals 400 auf den Körper, ein Erfassen 505 eines Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals 400, und ein Ausführen 507 des Verfahrens 100 zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes zum Bewerten der Bildqualität des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals 400.
Das Bereitstellen 501 des Körpers des Identifikationsdokumentes kann beispielsweise die Produktion des Körpers des Identifikationsdokumentes mittels Verkleben und/oder Laminieren umfassen.
Das Aufbringen 503 des optisch erfassbaren Sicherheitsmerkmals 400 auf den Körper des Identifikationsdokumentes kann beispielsweise durch Druckverfahren, Prägeverfahren, Hochdruckverfahren Tiefdruckverfahren, Flachdruckverfahren oder Durchdruckverfahren erfolgen.
Das Erfassen 505 des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals 400 kann mittels eines Bilddetektors, beispielsweise einer digitalen Bildaufnahmekamera oder eines Bildsensors, realisiert werden. Das Erfassen 505 des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals 400 kann eine Extraktion des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals 400 aus einem Bild des Identifikationsdokumentes umfassen.
Das Ausführen 507 des Verfahrens 100 zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes kann ein Bewerten der Bildqualität des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals ermöglichen. Durch das Bewerten der Bildqualität des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals kann beispielsweise ein Bewerten der Herstellungsqualität des Identifikationsdokumentes erfolgen.
Bezugszeichenliste

100: Verfahren zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes
101: Extrahieren eines ersten Bildbereichs
103: Extrahieren eines zweiten Bildbereichs
105: Bestimmen eines ersten Tonwertumfangs
107: Bestimmen eines zweiten Tonwertumfangs
109: Bestimmen eines Unterschiedes
200: Vorrichtung zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes
201: Speicher
203: Prozessor
205: Kommunikationsschnittstelle
301: Freigestellter Gesichtsbereich einer Person
303: Freigestellter Torsobereich einer Person
305: Freigestellter Haarbereich einer Person
307: Freigestellter Hintergrund
400: Optisches Sicherheitsmerkmal
401: Erste freigestellter Bildbereich
403: Zweiter freigestellter Bildbereich
500: Verfahren zum Herstellen eines Identifikationsdokumentes
501: Bereitstellen eines Körpers des Identifikationsdokumentes
503: Aufbringen eines optisch erfassbaren Sicherheitsmerkmals
505: Erfassen eines Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals
507: Ausführen des Verfahrens zum Bewerten der Bildqualität des Bildes

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 Patentliteratur

WO 2007/090727 [0004]

Claims

Verfahren (100) zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes, mit: Extrahieren (101) eines ersten Bildbereichs des Bildes; Extrahieren (103) eines zweiten Bildbereichs des Bildes; Bestimmen (105) eines ersten Tonwertumfangs des ersten Bildbereichs; Bestimmen (107) eines zweiten Tonwertumfangs des zweiten Bildbereichs; und Bestimmen (109) eines Unterschiedes zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang, um die Bildqualität zu bewerten.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Bildbereich eine Abbildung des Gesichts einer Person oder eines Gesichtsbereichs einer Person umfasst.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Bildbereich eine der folgenden Abbildungen umfasst: Gesichtsbereich einer Person, Bildhintergrund, Haare einer Person, Hals einer Person, Torso einer Person.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei der erste Bildbereich eine Abbildung eines ersten Teilbereichs und der zweite Bildbereich eine Abbildung eines zweiten Teilbereichs eines optischen Sicherheitsmerkmals umfasst.
Verfahren (100) nach Anspruch 4, wobei das optische Sicherheitsmerkmal wellenlängenabhängige Eigenschaften oder blickwinkelabhängige Eigenschaften aufweist.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Schritt des Extrahierens (101, 103) des ersten Bildbereichs oder des zweiten Bildbereichs eine Kantenerkennung, insbesondere mittels einer Hochpassfilterung, durchgeführt wird, um ein Kantenbild zu erhalten.
Verfahren (100) nach Anspruch 6, wobei im Schritt des Extrahierens (101, 103) eine Tonwertspreizung des Kantenbildes durchgeführt wird.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Schritt des Bestimmens (109) des Unterschiedes eine Höhe des ersten Tonwertumfangs und eine Höhe des zweiten Tonwertumfangs bestimmt und verglichen werden.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Schritt des Bestimmens (109) des Unterschiedes zumindest ein Tonwertumfang eines Farbkanals des ersten Bildes und ein Tonwertumfang eines Farbkanals des zweiten Bildes bestimmt und verglichen werden.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Bewertung der Bildqualität ein erster Farbkanal des ersten Bildbereichs oder ein zweiter Farbkanal des zweiten Bildbereichs bestimmt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 10, wobei der jeweilige Farbkanal für die Bewertung mit einer Farbtontabelle verglichen wird.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Bewertung der Bildqualität ferner eine Gleichmäßigkeit des Bildhintergrundes oder zumindest ein Helligkeitsunterschied in dem jeweiligen Bildbereich oder eine Schärfe des jeweiligen Bildbereichs, oder ein Farbraum des jeweiligen Bildbereichs oder eine Dateikompression oder eine Auflösung des jeweiligen Bildbereichs bestimmt oder bewertet wird.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zur Bewertung der Bildqualität ferner ein Überlappungsbereich zwischen Farbtönen des ersten Bildbereichs und Farbtönen des zweiten Bildbereichs bestimmt wird.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bild durch eine digitale Bilddatei bereitgestellt wird.
Vorrichtung (200) zum Bewerten einer Bildqualität eines Bildes, mit: einem Speicher (201) zum Bereitstellen einer digitalen Bilddatei, welche das Bild repräsentiert; und einem Prozessor (203), welcher ausgebildet ist, – einen ersten Bildbereich des Bildes zu extrahieren, – einen zweiten Bildbereich des Bildes zu extrahieren, – einen ersten Tonwertumfang des ersten Bildbereichs zu bestimmen, – einen zweiten Tonwertumfang des zweiten Bildbereichs zu bestimmen, und – einen Unterschied zwischen dem ersten Tonwertumfang mit dem zweiten Tonwertumfang zu bestimmen, um die Bildqualität zu bewerten.
Vorrichtung (200) nach Anspruch 15, welche ausgebildet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.
Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.
Verfahren (500) zum Herstellen eines Identifikationsdokumentes, mit: Bereitstellen (501) eines Körpers des Identifikationsdokumentes; Aufbringen (503) eines optisch erfassbaren Sicherheitsmerkmals (400) auf den Körper; Erfassen (505) eines Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals (400); und Ausführen (507) des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Bewerten der Bildqualität des Bildes des optischen Sicherheitsmerkmals (400).