DE3610074C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Erkennungs- und Unterscheidungssystem für persönliche Merkmale nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der DE-OS 27 49 018 bekannten, gattungsgemäßen Erkennungs- und Unterscheidungssystem für persönliche Merkmale wird die Echtheitt eines mit einem Bild versehenen Ausweises anhand von Bilddaten überprüft, die auf demselben Ausweis aufgezeichnet sind und durch Abtastung des Ausweisbildes erhalten wurden. Ein solches System setzt voraus, daß Lichttbildausweise benutzt werden. Die Verwendung von Lichtbildausweisen kommt aber bei zahlreichen Systemen wie Scheck- oder Kreditkartensystemen nicht in Betracht. Systeme, die auf der Verwendung von Lichtbildausweisen beruhen, ermöglichen eine hohe Sicherheit gegen Mißbrauch. Auch bei Kartensystemen wird aber eine hohe Sicherheit gegen Mißbrauch angestrebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Erkennungs- und Unterscheidungssystem für persönliche Merkmale zur Verfügung zu stellen, das eine zuverlässige Identifikation eines Karteninhabers anhand von auf der Karte gespeicherten Bilddaten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Erkennungs- und Unterscheidungssystem für persönliche Merkmale erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Erkennungs- und Unterscheidungssystem wird eine Karte mit einem elektronischen Lichtbild eines Inhabers versehen. Für eine vollständige Darstellung eines Lichtbildes ist aber eine große Bilddatenmenge erforderlich. Diese Bilddatenmenge wäre auf einer gewöhnlichen Karte schwer unterzubringen, zumal auf der Karte noch zahlreiche weitere Informationen abzuspeichern sind. Durch die bei dem erfindungsgemäßen System angewendete Bilddaten-Kompressionsmethode wird der Bildhintergrund aus dem Lichtbild entfernt, indem die Bilddaten mit Bildhintergrunddaten verglichen werden und nur die gegenüber den Bildhintergrunddaten veränderten Daten, also die eigentlichen Bilddaten, auf der Karte gespeichert werden. Diese Bilddaten werden dann ausgelesen und auf einem Bildschirmgerät angezeigt, um das angezeigte Bild mit dem Karteninhaber zu vergleichen.

Aus der US-PS 38 05 238 ist an sich bereits die Verwendung von Lichtbildausweisen bekannt, auf denen Bilddaten aufgezeichnet werden, welche eine charakteristische Kurve des Lichtbildes wiedergeben, insbesondere die Kontur eines Gesichtszuges. Die charakteristische Kurve wird in das Lichtbild manuell eingezeichnet. Eine solche Kurve kann aber nur als recht grobes Kriterium für die Echtheit eines Lichtbildausweises angesehen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Erkennungs- und Unterscheidungssystems für persönliche Merkmale nach einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild einer Schaltung zur Herauslösung von persönlichen Gesichtsbilddaten und einer Kompressions- und Codierschaltung für die Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform, die für eine Fernabfrage ausgelegt ist.

In Fig. 1 umfaßt ein Erkennungs- und Unterscheidungssystem 10 für persönliche Merkmale einen Bildaufbereitungsabschnitt 11, dem Bildsignale von einer Fernsehkamera 12 zugeführt werden. Diese Anordnung überwacht einen Benützer eines Systems zum Feststellen der Identität jedes Benützers durch den Gebrauch einer Karte wie beispielsweise einer Kreditkarte, einer Bankomatkarte oder einer Durchlaßkarte für ein Sperrgebiet. Der Bildaufbereitungsabschnitt 11 umfaßt einen A/D-Wandler 13, der die Bildsignale direkt von der Fernsehkamera 12 erhält und die Signale in Digitalsignale von beispielsweise 6 bis 8 Bit entsprechend der Helligkeit der Bildelemente, also der Helligkeitsinformation des überwachten Bilds, umwandelt. Die Digitalsignale des Bilds werden in einem Rasterspeicher 14 gespeichert, der an den A/D-Wandler 13 angeschlossen ist.

Die digitalen Bildsignale, die im Rasterspeicher 14 gespeichert sind, werden in einer Schaltung 15 zum Herauslösen von persönlichen Gesichtsbilddaten mit Hintergrundbildsignalen aus einem Hintergrundbildrasterspeicher 16 verglichen. Damit werden nur solche Signale herausgelöst, die für einen Teil des Benützers, insbesondere für sein Gesicht, kennzeichnend sind. Die Bildsignalauszüge werden zu einer Kompressions- und Codierschaltung 1 geführt, wo die Bildsignalauszüge beispielsweise - wie weiter unten beschrieben - zweidimensional komprimiert werden, und zwar gemäß einem Kompressionsparameter aus einem Parametereinstellkreis 18. Die so komprimierten Bildsignalauszüge werden dann von der Schaltung 17 einer Schreibvorrichtung 19 zugeführt. Wenn eine Karte 20 wie beispielsweise eine Kreditkarte oder eine Bankomatkarte in die Schreibvorrichtung 19 eingeschoben wird, werden die komprimierten Signale der betreffenden Person, also des Kartenbenutzers, auf der Karte 20 als Bilddaten des rechtmäßigen Kartenbenutzers gespeichert. Die Karte 20 sollte gemäß dem üblichen Standard hergestellt werden und kann einen Schaltkreis mit Speicherchips umfassen.

Beim Gebrauch der Karte 20 schiebt der Benützer die in eine Karten-Leseeinrichtung 21, welche die auf der Karte komprimiert gespeicherten Bilddaten liest und sie an einen Expandier-/Dekodier-Kreis 22 zum Expandieren und Dekodieren weiterleitet. Der Expandier-/Dekodier-Kreis 22 umfaßt einen nicht gezeigten D/A-Wandler, der die digitalen Bilddaten in Analogsignale umwandelt und sie an ein Bildschirmgerät 23 schickt. Dadurch werden die Bilddaten des rechtmäßigen Kartenbenützers auf dem Bildschirmgerät 23 sichtbar gemacht. Ein Prüfer vergleicht normalerweise dieses Überwachungsbild direkt mit dem Gesicht des Benützers, wie er es mit seinen Augen sieht. Selbst wenn das Gesicht des Benützers gefühlsbedingt oder absichtlich verändert ist, kann die Identität zuverlässig überprüft werden.

Die oben erwähnten Schaltungen, nämlich die Schaltung 15 zum Herauslösen persöhnlicher Gesichtsmerkmale und die Kompressions- und Codierschaltung 17, werden am besten wie in Fig. 2 ausgebildet. Die Schaltung 15 umfaßt einen Ausscheidekreis 151 zum Herauslösen veränderter Bildelemente und erhält ihre Signale direkt vom Rasterspeicher 14 und dem Hintergrund-Rasterspeicher 16. Im Ausscheidekreis 151 für veränderte Bildelemente wird das digitale Bildsignal des Benützers, das durch einen vorher festgelegten Signalvorrat für die Speicherung überwacht wird und aus dem Rasterspeicher 14 zugeführt wird, bezüglich jedes Bildelements mit den Vorratsbildsignalen des gesamten vorgegebenen Signalvorrats, der zuvor im Hintergrundbildspeicher 16 gespeichert wurde, verglichen, um die Bildsignale in den dem Benutzer zugeordneten digitalen Bildsignalen, die gegenüber einem dem Ausscheidekreis 151 vorgegebenen Wert verändert sind oder stark davon abweichen, auszuscheiden. Nur die Bildsignale für das Gesicht des Benutzers werden im allgemeinen herausgelöst.

Die so herausgelösten Bildsignale werden an einen Unterdrückungskreis 152 für Einzelpunkte geleitet, um die Einzelpunkte zu entfernen, die wahrscheinlich an der Grenze einer kleinen Änderung zwischen der Erscheinung des Benützers und dem Bildhintergrund innerhalb von beispielsweise durch die Lage in den Bildsignalen oder anderweitig veränderten Bildelementen der Gestalt des Benützers liegen. Nach einer solchen Unterdrückung von Einzelpunkten werden die Bildsignale einem Binär- Kodier-Kreis 153 zugeführt, der binärkodierte Bildsignale ausgibt, die einem Konturauszugskreis 154 zum Ermitteln der Kontur der Gestalt des Benützers z. B. mittels Umwandlung in einen Kettencode zugeführt werden. Die so für die Kontur ermittelten binärkodierten Bildsignale werden zu einem Kopfteil-Ausscheide-Schaltkreis 155 zum Ausscheiden eines Bilds geleitet, das dem Kopfbereich des Benützers, das durch den schmalen Halsbereich abgegrenzt ist, entspricht, so daß nur der Gesichtsteil des Benutzerbilds aus veränderten Bildelementen gewonnen wird.

In der Schaltung 15 zum Herauslösen persönlicher Gesichtsmerkmale nach Fig. 1 können weiterhin die Bildsignale vom Unterdrückungskreis 152 für Einzelpunkte an einen Bildabschneidekreis 156 geschickt werden, der das Gesichtsteilbild auf eine solche Länge abschneidet, daß es für das Ausscheiden des Bildsignals am Ausscheidekreis 151 für die veränderten Bildelemente ausreicht. Die Anordnung kann auch so ausgebildet sein, daß die Bildsignale aus dem Unterdrückungskreis 152 für Einzelpunkte in einem Differenzierkreis 150 differenziert und in einem Binär-Codier-Kreis 158 in binäre Bildsignale binärcodiert werden. Diese binärcodierten Bildsignale werden einem Zeilengenerator 159 zugeführt, um die Bildsignale richtig in Bereiche aufzuteilen, die ein persönlich kennzeichnendes Teil wie beispeilsweise das Auge oder den Mund umfassen. Die Signale werden dann sowohl zu dem Kopfteil- Ausscheidekreis 155 als auch zu einem Bildabschneidekreis 156 geschickt, um das Gesichts-Teilbild und insbesondere ein entsprechend einem der Bereiche, die das persönlich kennzeichnende Teil enthalten, abgeschnittenes Bild zu erhalten.

Andererseits umfaßt die Kompressions- und Codierschaltung 17 einen Quantisierkreis 171, der die Signale des abgeschnittenen Bilds aus dem Bildabschneidekreis 156 erhält. Vor dem Quantisierkreis 171 ist ein Zwischenzeilen- Vordecodierkreis 172 und ein Zeilen-Vordecodierkreis 173 eingefügt. Die Ausgangssignale dieser Kreise werden dem Bildabschneidekreis 156 zugeführt. Im Quantisierkreis 171 und in den Zwischenzeilen- und Zeilen-Vordecodierkreisen 172 und 173 werden Bildelemente, die von den veränderten Bildelementen wie denen des Gesichts-Teilbilds verschieden sind, als "Nullbildelemente" decodiert, indem sie auf den Bilddatenwert Null gesetzt werden. Dieses Decodieren erfolgt zu Beginn der veränderten Bildelemente jeder Zeile, wobei als Vordecodierwert ein Zwischenzeilen-Vordecodierwert für entsprechende Bildelemente der vorhergehenden Zeile verwendet wird, und am Ende der veränderten Bildelemente der Zeile, wobei jedes "Nullbildelement" vorzugsweise auf einen negativen Wert übersteuert wird. "Nullbildelemente" und Nullcodierungen in der Helligkeit des damit erhaltenen Gesichtsbilds oder - in anderen Worten - seine Helligkeitsinformation werden auf der Basis ihrer Signallänge in einem Nullcodier-/Nullzeilen-Komprimierkreis 174, der mit dem Quantisierkreis 171 verbunden ist, komprimiert. Man sieht, daß die Bilddaten auf ein stark reduziertes Codevolumen nur des Bereichs, den die veränderten Bildelemente überdecken, komprimiert werden können. Hierbei kann der in Fig. 1 gezeigte Parametereinstellkreis 18 beispielsweise in den Komprimierkreis 174 eingefügt werden. Für den Fall, daß das Datenvolumen in der Karte reduziert werden soll, kann der Kompressionsgrad für nur einen Teil des Gesichts größer als für andere Teile sein. Als Eingangssignale für den Zwischenzeilen-Vordecodierkreis 172 und den Zeilen- Vordecodierkreis 173 werden vorzugsweise Vorgabewerte für eine Vor-Persönlichkeitsmerkmals- Unterscheidung verwendet. Die entsprechenden Quantisierungskennwerte sind beispielshalber in den folgenden Tabellen gezeigt:

Die zweidimensionale Komprimierung wird beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel auf der Vorwert-Vorhersagebasis ausgeführt. Die Komprimierung kann aber auch mit Hilfe einer sogenannten Codierung mit variabler Abtastrate durchgeführt werden. Weiter kann statt einer zweidimensionalen Komprimierung wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel eine nur eindimensionale Komprimierung verwendet werden. Hierbei können die Quantisierungsmerkmale gleich sein wie beispielsweise in den oben angegebenen Tabellen. Da die eindimensionale Komprimierung weder eine Zwischenzeilenvorcodierung noch eine Decodierung umfaßt, wird der Anfangswert der Vorbildelemente auf der gleichen Zeile, also der Vordecodierwert für die Zeile, als Anfangswert der veränderten Bildelemente des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels benutzt. Falls die veränderten Bildelemente zu "Nullbildelementen" werden, sollte die Anordnung einen Komprimierungscode "E", der stets die Übersteuerung bewirkt, für die Bildelemente umfassen, so daß Sie auf Null oder auf negative Werte gesetzt werden und negative Werte auf Null gesetzt werden. Hierbei können Nullwerte als "Nullbildelemente" behandelt werden. Von Null verschiedene Werte können als veränderte Bildelemente behandelt werden. "Nullbildelemente" können komprimiert werden.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 wird die Signalaufbereitung hinsichtlich der Helligkeit der Bilddaten, also der Helligkeitsinformation, durchgeführt. Eine zusätzliche Signalverarbeitung in bezug auf eine Farbinformation für die Bildelemente kann es aber erlauben, die persönlichen Merkmale mit höherer Genauigkeit zu bestimmen. Bei einer lediglich in der gleichen Weise wie auf Grund der Helligkeitsinformation beim vorangehenden Ausführungsbeispiel bewirkten Komprimierung kann die Gefahr bestehen, daß wegen eines Vorfehlers oder eines Quantisierungsfehlers Farben verlaufen oder streuen. Da Farben im Verhältnis ihrer R-, G- und B-Anteile angegeben werden, kann die Farbinformation durch zwei oder drei Bit für die Anteile R, G und B wiedergegeben werden. Die Anteile werden quantisiert und komprimiert und auf der Karte zusammen mit der Helligkeitsinformation gespeichert, so daß sie zum Lesen expandiert und dekodiert werden können.

Gemäß einer zweiten in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform erfolgt eine Fernabfrage für die Unterscheidung und Erkennung der persönlichen Merkmale durch einen visuellen Vergleich auf zwei Bildschirmen. In Fig. 3 sind die gleichen Bauteile wie in Fig. 1 mit gleichen aber um 200 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet. Die auf einer Karte 220 gespeicherten Bilddaten werden auf einem Bildschirmgerät 223 über einen Kartenleser 221 und einen Expandier-/Decodier- Kreis 222 sichtbar gemacht. Der Benützer der Karte 220 wird über eine Abfrage-Fernsehkamera 212 überprüft und auf einem Bildschirmgerät 223 a über einen Bildübertragungsabschnitt 212 a sichtbar gemacht. Dadurch kann die Überprüfung an eine weit von der Stelle des Kartenlesers, in die der Benützer die Karte einscheibt, entfernte Abfragestelle verlegt werden. Ein visueller Vergleich der zwei Bilder erfolgt auf den beiden Bildschirmgeräten 223 und 223 a an der Fernabfragestelle.

Gemäß dem oben genannten Merkmal kann das System auch so ausgebildet sein, daß eine Betriebseinheit, die mit dem System und mit einer automatischen Übertragungseinheit eines Übertragungssystems einschließlich der Kreditkarte oder der Bankomatkarte in Verbindung steht, an der Fernabfragestelle vorgesehen ist. Dadurch kann die automatische Übertragungseinheit durch die Betriebseinheit nur dann aktiviert werden, wenn der Prüfer oder eine Bedienungsperson des Gesamtsystems die persönlichen Merkmale des Kartenbenützers durch den visuellen Vergleich der Bildschirmbilder überprüft.

Es ist auch möglich, das Erkennungs- und Unterscheidungssystem für persönliche Merkmale gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem bestehenden System mit bekannten Kennkarten zu benützen, auf denen ein spezifischer Code wie die Personenkennummer durch magnetische Verfahren gespeichert ist. Das erfindungsgemäße Erkennungs- und Unterscheidungssystem für persönliche Merkmale, das auf der Überprüfung durch einen visuellen Vergleich beruht, kann weiter zusammen mit jedem bekannten automatischen Bilddatenvergleichs- und Erkennungssystem benutzt werden, so daß, wenn irgendein Fehler oder eine falsche Erkennung in einem solchen bekannten System vorkommt, das System der vorliegenden Erfindung die individuelle Erkennung als ein Ergänzungssystem für eine doppelte Überprüfung durchführen kann. Bei der Überprüfung durch einen visuellen Vergleich nach Fig. 3 können die Bilddaten des Benützers der veränderten Bildelemente anstelle eines Teils oder innerhalb eines Standardbilds oder eines vorgegebenen Vorratsbilds, das vorher im Expandier-/Decodier-Kreis gespeichert wurde, nach einer Expandierung und einer Decodierung der veränderten Bildelemente, die das Bild des Benutzers bilden, gezeigt werden.

Die Ausbildung der Karte mit einer derartigen Sammlung komprimierter Bilddaten verhindert wirksam eine Fälschung der Karte.

Claims (5)

1. Erkennungs- und Unterscheidungssystem für persönliche Merkmale, worin ein analoges Bild einer einzelnen Person erzeugt und entsprechend den Bildhelligkeitswerten in digitale Bilddaten umgesetzt wird und eine Schreibeinrichtung die digitalen Bilddaten auf einer Karte aufzeichnet, wobei die auf die Karte aufgezeichneten Bilddaten von dieser Karte durch eine Karten-Leseeinrichtung ausgelesen werden, wenn die Karte benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Bilddaten an eine Schaltung (15) zur Herauslösung von persönlichen Gesichtsbilddaten angelegt sind, welche die digitalen Bilddaten mit vorbestimmten Bildhintergrunddaten eines in den Bilddaten gleichfalls enthaltenen Bildhintergrundes vergleicht und die herausgelösten Gesichtsbilddaten an eine Kompression- und Codierschaltung (17) anlegt, worin die Gesichtsbilddaten komprimiert und zur Aufzeichnung auf der Karte codiert werden, wobei alle von den Gesichtsbilddaten verschiedenen Bilddaten auf den Bilddatenwert Null gesetzt werden, und daß die Karten-Leseeinrichtung (21) die von der Karte (20) ausgelesenen komprimierten digitalen Bilddaten expandiert und zu einem analogen Bild rückwandelt, das auf einem Bildschrimgerät (23; 230) angezeigt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kompressions- und Codierschaltung (17) ein Teil der herausgelösten Gesichtsbilddaten mit einer Kompressionsrate komprimiert wird, die höher als die für die anderen Gesichtsbildteile ist.

3. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich zu dem Bildschrimgerät (223) für die aus der Karte (220) gelesenen Bilddaten ein weiteres Bildschirmgerät (223 a) zum Sichtbarmachen der direkt beim Gebrauch der Karte überwachten Person umfaßt und beide Bildschrimgeräte (223, 223 a) ab vom Bereich, in dem die Karte (220) gebraucht wird, angeordnet sind, so daß beide Bildschirmgeräte (223, 223 a) zur Merkmalsunterscheidung an dieser fernab liegenden Stelle miteinander visuell verglichen werden können.

4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine bei dem die Bilddaten auslesenden Bildschirmgerät (223) angeordnete und mit einer Automateneinheit eines unter Verwendung von Karten zu bedienenden Automatensystems verbundene Betriebseinrichtung zum Betrieb dieser Automateneinheit umfaßt, wobei diese Betriebseinrichtung durch eine Bedienungsperson zur Aktivierung der Automateneinheit betrieben wird, die visuell die Identität der Person, die die Karte benutzt hat, mit den Bilddaten, die durch das Bildschrimgerät (223) zum Auslesen der Daten sichtbar gemacht werden, erkannt hat.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusammen mit einem automatischen Bilderkennungs- und Unterscheidungssystem benützt wird, um die Erkennung individueller Merkmale doppelt durchzuführen.