DE102016009619A1 - Method for detecting the spatial extent of a camera object as part of a living recognition for devices for recording person-specific data - Google Patents
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- G06V10/14—Optical characteristics of the device performing the acquisition or on the illumination arrangements
- G06V10/147—Details of sensors, e.g. sensor lenses
Abstract
Für eine ”Vorrichtung zur Erfassung personenspezifischer Daten” wird vorgeschlagen, Betrugsversuche mit flachen Abbildungen wie ausgedruckten Bildern oder abgespielten Videos dadurch zu verhindern oder wenigstens zu erschweren, dass die fehlende räumliche Ausdehnung von ausgedruckten Bildern oder Videos als ein Ausschlusskriterium angewendet wird. Dazu wird das Prinzip der ”unechten” Stereoskopie angewendet. Die überprüfung, ob das Kameraobjekt eine räumliche Ausdehnung aufweist, ist auf die im Folgenden beschriebene Weise vorzunehmen: 1. Die Kamera (6) wird in der für die Aufnahme des Gesichtsbildes optimalen Höhe positioniert. 2. Mit der Kamera (6) wird ein erstes Bild (13) von der Person (1) aufgenommen. 3. Die Position der Kamera (6) wird in vertikaler Richtung um einen festgesetzten Betrag verändert. Es werden 6 cm als Maß für die Höhenänderung (16) der Kamera (6) vorgeschlagen. Das entspricht etwa dem Augenabstand einer Person (1). 4. Mit der Kamera (6) wird ein zweites Bild (14) von der Person (1) aufgenommen. 5. Es wird eine Korrespondenzanalyse in vertikaler Richtung durchgeführt, die das erste Bild (13) mit dem zweiten Bild (14) vergleicht. Durch die Korrespondenzanalyse werden Disparitäten (20) ermittelt und in einer Ergebnismatrix gespeichert. Dabei ist jede Position der Matrix einem Pixel des ersten Bildes (13) oder zweiten Bildes (14) zugeordnet. 5. Aus der Ergebnismatrix wird die Entscheidung abgeleitet, ob das vor der Kamera (6) befindliche Objekt, von dem die Bilder aufgenommen wurden, eine räumliche Ausdehnung hat. Dazu wird die Ergebnismatrix mit mathematischen Methoden bewertet.For a "personal data collection device", it is proposed to prevent or at least complicate fraud with flat images, such as printed images or video, by using the lack of spatial extent of printed images or videos as an exclusion criterion. For this purpose, the principle of "spurious" stereoscopy is used. Checking whether the camera object has a spatial extension is carried out in the manner described below: 1. The camera (6) is positioned at the optimum height for taking the facial image. 2. A first image (13) of the person (1) is taken with the camera (6). 3. The position of the camera (6) is changed in the vertical direction by a set amount. There are proposed 6 cm as a measure of the change in height (16) of the camera (6). This corresponds approximately to the distance between the eyes of a person (1). 4. With the camera (6), a second image (14) of the person (1) is recorded. 5. A correspondence analysis in the vertical direction is performed, comparing the first image (13) with the second image (14). The correspondence analysis determines disparities (20) and stores them in a result matrix. Each position of the matrix is associated with a pixel of the first image (13) or second image (14). 5. From the result matrix, the decision is made as to whether the object in front of the camera (6) from which the images were taken has a spatial extent. For this purpose, the result matrix is evaluated using mathematical methods.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis der räumlichen Ausdehnung eines Kameraobjektes als Bestandteil einer Lebenderkennung für Vorrichtungen zur Erfassung personenspezifischer Daten.The invention relates to a method for detecting the spatial extent of a camera object as part of a living recognition for devices for recording person-specific data.
Bekannter Stand der TechnikKnown state of the art
Diese Erfindung bezieht sich beispielsweise auf die ”Vorrichtung zur Erfassung personenspezifischer Daten”, die in der Offenlegungsschrift
Wesentliche Aussagen zum Stand der Technik der Lebenderkennung bei Aufnahmen von Gesichtsbildern mit Kameras kann dem Schreiben
”Unter Lebenderkennung wird die Überprüfung verstanden, ob die jeweiligen biometrischen Merkmale von einem lebenden Organismus und nicht von einer künstlichen Fälschung erzeugt wurden.” "Living detection is understood as the verification of whether the biometric features were generated by a living organism rather than an artificial counterfeit."
”Beispielsweise macht die zunehmende Verbreitung von teilweise auch immer kleiner werdenden Digitalkameras (Bsp. Handykamera) es heutzutage zum Kinderspiel, mehrere Fotos von einer Person unbemerkt aufzunehmen und für die Zwecke einer Verifikation mittels Gesichtserkennung zu missbrauchen.” ”Aktuelle Verfahren zur Lebenderkennung machen sich gewisse Eigenschaften der Haut, sowie Bewegungen beispielsweise in Gesicht und Auge zu nutze. Zu den typischen Hauteigenschaften gehören Farbe, elektrische Leitfähigkeit, Reflexionsverhalten und Wärmeabstrahlung. Die Überprüfung auf elektrische Leitfähigkeit lässt sich gut in Fingerabdrucksensoren oder Handgeometriesscannern integrieren; Hautreflexion und Farbe sind auch ohne weiteres bei Gesichtserkennungssystemen realisierbar. Die Temperaturunterschiede der Haut können mit Hilfe einfacher Infrarotabtastung analysiert werden. Die Tatsache, dass wir unser biometrisches Merkmal nie in vollständige Ruhe versetzen können, macht es der Lebenderkennung möglich, kleinste Bewegungen zu registrieren, die auf einen lebenden Organismus schließen lassen. So können Bewegungen von Lippen, Augenlidern und Kopf hilfreich beim Unterscheiden von lebenden Personen und Gesichtsattrappen sein. Bei der Iriserkennung ist bekannt, dass sich durch Helligkeitseinfluss die Pupille erweitert. Dieser Effekt und andere Eigenschaften wie die Wölbung der Augen sind hilfreiche Indizien, um künstliche Augen von echten zu differenzieren.”"For example, the increasing prevalence of digital cameras, some of which are becoming ever smaller (eg a mobile phone camera) makes it child's play to take several photos unnoticed by a person and misuse them for the purposes of verification by means of facial recognition." "Current methods of detecting a person's life are certain Properties of the skin, as well as movements, for example, in the face and eye to use. Typical skin properties include color, electrical conductivity, reflection behavior and heat radiation. The electrical conductivity check integrates well with fingerprint or hand geometry scanners; Skin reflection and color are also easily implemented in facial recognition systems. The temperature differences of the skin can be analyzed by simple infrared scanning. The fact that we can never put our biometric feature to complete rest makes it possible for live recognition to register minute movements that suggest a living organism. Thus, movements of the lips, eyelids and head can be helpful in distinguishing living persons and facial dummies. In the case of iris recognition, it is known that the pupil widens due to the influence of brightness. This effect and other features such as the curvature of the eyes are helpful indicators to differentiate artificial eyes from real ones. "
Zur Bewertung der Wirksamkeit einer Lebenderkennung kann der Internetseite
Es sind Stereokameras bekannt, die 2 Kameras (
Schon vor der Erfindung der Stereokameras war die sogenannte ”unechte” Stereoskopie bekannt, bei der mit einer Kamera (
Bekannt ist auch die Erstellung eines 3D-Bildes mittels Projektion von erkennbaren Mustern, beispielsweise farbigen Linien, in das Gesicht der abzubildenden Person (
Es ist Stand der Technik, dass Systeme, die mit nur einer Kamera (
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem The problem underlying the invention
Die Aufnahme von Personendaten, inklusive Gesichtsbilder, wird heute oft automatisiert vorgenommen. Das gilt insbesondere auch für die ”Vorrichtung zur Erfassung personenspezifischer Daten”, die in der Offenlegungsschrift
Die ErfindungThe invention
Es wird vorgeschlagen, die Betrugsversuche mit ausgedruckten Bildern oder abgespielten Videos dadurch zu verhindern oder wenigstens zu erschweren, dass die fehlende räumliche Ausdehnung von ausgedruckten Bildern oder Videos als ein Ausschlusskriterium angewendet wird. Dazu wird das Prinzip der ”unechten” Stereoskopie angewendet.It is proposed to prevent, or at least to complicate, fraudulent attempts at printed images or video clips by using the lack of spatial extent of printed images or videos as an exclusion criterion. For this purpose, the principle of "spurious" stereoscopy is used.
Für eine ”Vorrichtung zur Erfassung personenspezifischer Daten”, die in der Offenlegungsschrift
- 1. Die Kamera (
6 ) wird in der für die Aufnahme des Gesichtsbildes optimalen Höhe positioniert. Dieser Vorgang wird gemäßAnspruch 9 der OffenlegungsschriftDE 10 2013 203 433 A1 - 2. Mit der Kamera (
6 ) wird ein erstes Bild (13 ) von der Person (1 ) auf genommen. - 3. Die Position der Kamera (
6 ) wird in vertikaler Richtung um einen festgesetzten Betrag verändert. Es werden 6 cm als Maß für die Höhenänderung (16 ) der Kamera (6 ) vorgeschlagen. Das entspricht etwa dem Augenabstand einer Person (1 ). - 4. Mit der Kamera (
6 ) wird ein zweites Bild (14 ) von der Person (1 ) aufgenommen. - 5. Es wird eine Korrespondenzanalyse in vertikaler Richtung durchgeführt, die das erste Bild (
13 ) mit dem zweiten Bild (14 ) vergleicht. Durch die Korrespondenzanalyse werden Disparitäten (20 ) ermittelt und in einer Ergebnismatrix speichert. Dabei ist jede Position der Matrix einem Pixel des ersten Bildes (13 ) oder zweiten Bildes (14 ) zugeordnet. - 5. Aus der Ergebnismatrix wird die Entscheidung abgeleitet, ob das vor der Kamera (
6 ) befindliche Objekt, von dem die Bilder aufgenommen wurden, eine räumliche Ausdehnung hat. Dazu wird die Ergebnismatrix mit mathematischen Methoden bewertet.
- 1. The camera (
6 ) is positioned at the optimum height for taking the facial image. This process is according toclaim 9 of the publishedpatent application DE carried out.10 2013 203 433 A1 - 2. With the camera (
6 ), a first picture (13 ) of the person (1 ). - 3. The position of the camera (
6 ) is changed in the vertical direction by a set amount. It will be 6 cm as a measure of the height change (16 ) the camera (6 ) proposed. This corresponds approximately to the eye relief of a person (1 ). - 4. With the camera (
6 ), a second picture (14 ) of the person (1 ). - 5. A correspondence analysis is carried out in the vertical direction, showing the first image (
13 ) with the second image (14 ) compares. The correspondence analysis analyzes disparities (20 ) and stored in a result matrix. Each position of the matrix is a pixel of the first image (13 ) or second image (14 ). - 5. From the results matrix, the decision is made whether this is in front of the camera (
6 ), from which the images were taken, has a spatial extent. For this purpose, the result matrix is evaluated using mathematical methods.
Durch die erfindungsgemäße Anwendung des Verfahrens weist die Vorrichtung zur Erfassung des Gesichtsbildes die Eigenschaften der bevorzugten Standard-Stereogeometrie auf. Die Standardstereogeometrie wird üblicherweise auf zwei Kameras (
- – Die Bildebenen sind identisch, sie entsprechen also lediglich zwei unterschiedlichen Ausschnitten derselben Ebene.
- – Die Zeilen der beiden Stereobilder liegen parallel zur Verbindungsgeraden zwischen den optischen Zentren. Diese Verbindungsgerade wird auch Basislinie genannt.
- – Die Bildkoordinaten der beiden Kameras (
6 ) werden so definiert, dass zueinander kollineare Bildzeilen der Stereobilder die gleiche Zeilenkoordinate besitzen.
- - The image planes are identical, so they only correspond to two different sections of the same plane.
- - The lines of the two stereo images are parallel to the connecting line between the optical centers. This connecting line is also called the baseline.
- - The image coordinates of the two cameras (
6 ) are defined such that mutually collinear image lines of the stereo images have the same line coordinate.
Die Anwendung der Standardstereogeometrie ist für die Gewinnung von Tiefeninformation von Vorteil, weil sowohl die Korrespondenzanalyse als auch die Triangulation vereinfacht werden.The application of standard stereo geometry is advantageous for obtaining depth information because both correspondence analysis and triangulation are simplified.
Bei den in der Praxis üblichen Stereo-Verfahren zur Gewinnung von Tiefeninformation werden die Kameras (
Bei der erfindungsgemäßen Anwendung wird aber die Kameraposition in vertikaler Richtung verändert. Die Stereogeometrie ist also entsprechend zu verändern und weist nun die folgenden Eigenschaften auf:
- – Die beiden Bildebenen sind ebenfalls identisch, sie entsprechen also lediglich zwei unterschiedlichen Ausschnitten derselben Ebene.
- – Anstatt der Zeilen liegen die Spalten der beiden Stereobilder parallel zur Basislinie.
- – Die Bildkoordinaten der beiden Kameras werden so definiert, dass zueinander kollineare Bildspalten (
17 ) der Stereobilder die gleiche Spaltenkoordinate besitzen.
- - The two image planes are also identical, so they only correspond to two different sections of the same plane.
- - Instead of the rows, the columns of the two stereo images are parallel to the baseline.
- The image coordinates of the two cameras are defined in such a way that collinear image columns (
17 ) of the stereo images have the same column coordinate.
Erfindungsgemäß werden bei der Triangulation die x-Achse und y-Achse vertauscht.According to the x-axis and y-axis are reversed in the triangulation.
Als Korrespondenzanalyse kann beispielsweise das Block-Matching-Verfahren angewendet werden. Durch die Korrespondenzanalyse werden Punkte des ersten Bildes (
Die Ergebnisse eines durchgeführten Block-Matching-Verfahrens hängen wesentlich von der angewendeten Größe des Blockes (
Für eine weitere Variante der Auswertung muss das Block-Matching-Verfahren so eingestellt werden, dass es die Disparitäten (
Als weitere technische Ausgestaltung kann eine merkmalbasierte Korrespondenzanalyse angewendet werden. Dazu werden im ersten Bild (
In einer weiterführenden technischen Ausgestaltung werden von der Person (
In einer weiterführenden technischen Ausführung wird mittels Streifenlichtscanning ein dreidimensionales Modell vom Gesicht der Person (
In einer weiterführenden technischen Ausgestaltung kann das dreidimensionale Modell vom Gesicht der aufzunehmen Person (
Es wird vorgeschlagen, ein Gerät nach
Ausführungsbeispielembodiment
Beispielhaft wird eine technische Ausgestaltung der Erfindung erläutert, die auf eine ”Vorrichtung zur Erfassung personenspezifischer Daten” angewendet wird, so wie sie in der Offenlegungsschrift
Gemäß dieser Erfindung wird der in der Offenlegungsschrift
Dann bestimmt das Programm die Anzahl der Disparitäten (
In einer weiterführenden technischen Ausgestaltung werden in regelmäßiger Folge bereits Bilder aufgenommen, während die Kamera (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Personperson
- 22
- Steuerungseinheitcontrol unit
- 33
- SpeicherStorage
- 44
- Prozessorprocessor
- 55
- Schnittstelleinterface
- 66
- Kameracamera
- 77
- Beleuchtungseinrichtunglighting device
- 88th
- Semitransparenter SpiegelSemitransparent mirror
- 99
- Displaydisplay
- 1010
- Antriebseinheitdrive unit
- 1111
- EinrichtungFacility
- 1212
- Datenleitungdata line
- 1313
- Erstes BildFirst picture
- 1414
- Zweites BildSecond picture
- 1515
- Optische AchseOptical axis
- 1616
- Höhenänderungaltitude change
- 1717
- Kollineare BildspalteCollinear image column
- 18 18
- Blockblock
- 1919
- Korrespondierender PunktCorresponding point
- 2020
- Disparitätdisparity
- 2121
- Korrespondierender markanter PunktCorresponding distinctive point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013203433 A1 [0002, 0011, 0013, 0013, 0026, 0027, 0027, 0027, 0028] DE 102013203433 A1 [0002, 0011, 0013, 0013, 0026, 0027, 0027, 0027, 0028]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- ”Überwindungsszenarien für biometrische Systeme” von Stefan Hein und Markus Mahrla, vom 18. Oktober 2004 [0003] "Overcoming Scenarios for Biometric Systems" by Stefan Hein and Markus Mahrla, October 18, 2004 [0003]
- ”http://www.secupedia.info/wiki/Lebenderkennung” (28.07.2016) [0006] "Http://www.secupedia.info/wiki/Learning_recognition" (28/07/2016) [0006]
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DE102016009619.5A DE102016009619A1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Method for detecting the spatial extent of a camera object as part of a living recognition for devices for recording person-specific data |
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- 2016-07-29 DE DE102016009619.5A patent/DE102016009619A1/en not_active Ceased
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