[1]Область техники, к которой относится полезная модель
[2]Полезная модель относится к области распознавания биометрических шаблонов, относящихся к человеку, в изображениях или видеоданных, в частности, к распознаванию лица.
[4]Известно устройство для распознавания лица (US 20190286798A1, 2019-09-19), в котором осуществляется захват изображения лица пользователя с помощью модуля камеры, идентификация множества фигур на основе положений глаза, носа, рта или уха изображения лица и идентификация пользователя на основе множества фигур.
[5]Однако в данном решении не раскрывается возможности достаточно надежной идентификации пользователя.
[6]Известно выбранное в качестве прототипа устройство для распознавания лица (CN 113553878A, 2021-10-26), которое характеризуется тем, что реализована функция проверки живого тела (проверка на витальность). Эта проверка включает в себя следующие этапы: слияние биологических характеристик распознавание биологических характеристик; калибровку и отправку инструкции по регулировке фокусного расстояния до лица и глаз путем измерения расстояния до лица; получение результатов распознавания радужной оболочки глаза и лица и информации о температуре лица; отправку инструкции по проверке витальности блоку тестирования и получение расстояния до ладони; получение результата распознавания вен ладони и информации о температуре ладони путем повторной фокусировки. С учетом результата распознавания биологических характеристик и двукратной проверки температуры тела, выводят результат идентификации и его достоверность.
[7]Однако в данном решении не раскрывается возможности достаточно надежной проверки на витальность и идентификации пользователя.
[8]Раскрытие полезной модели
[9]В одном аспекте предложенного решения раскрыт биометрический терминал распознавания лиц, содержащий корпус с установленными в нем и связанными проводными линиями связи блоком освещения, блоком приема изображения, блоком управления и обработки, характеризующийся тем, что:
[10]блок освещения выполнен с возможностью освещать лицо видимым светом, инфракрасным светом, структурированным светом,
[11]блок приема изображения выполнен с возможностью приема изображения лица в видимом свете, в инфракрасном свете и структурированном свете,
[12]блок управления и обработки выполнен с возможностью командовать блоку освещения освещать лицо видимым светом, инфракрасным светом и структурированным светом, с возможностью проверки витальности распознаваемого лица на основании изображения, полученного от блока приема изображения в видимом свете, инфракрасном свете, структурированном свете,
[13]блок управления и обработки выполнен с возможностью определять распознаваемое лицо как принадлежащее живому человеку, если проверка витальности показала, что лицо принадлежит живому человеку с вероятностью выше второго заданного порога;
[14]дополнительно содержится считыватель RFID-карт, выполненный с возможностью обеспечения проверки личности пользователя на основании считывания его RFID-карты, в случае если проверка витальности показала, что распознаваемое лицо принадлежит живому человеку с вероятностью выше первого заданного порога, но ниже второго заданного порога,
[15]блок управления и обработки выполнен с возможностью определять распознаваемое лицо как не принадлежащее живому человеку, если проверка витальности показала, что лицо принадлежит живому человеку с вероятностью ниже первого заданного порога;
[16]блок управления и обработки выполнен с возможностью распознания лица, после того как проверка витальности показала, что распознаваемое лицо принадлежит живому человеку.
[17]В дополнительных аспектах раскрыто, что блок освещения выполнен с возможностью освещать лицо структурированным светом, представляющем собой сетку, блок управления и обработки выполнен с возможностью определения трехмерной формы лица по искривлению линий сетки; блок освещения выполнен с возможностью освещать лицо структурированным светом, представляющем собой набор точек, блок управления и обработки выполнен с возможностью определения трехмерной формы лица по расстоянию между точками.
[18]Основной задачей, решаемой заявленным решением, является повышение надежности при распознании лица за счет повышения надежности определения витальности пользователя.
[19]Сущность заявленного решения заключается в том, что во избежание распознания муляжей как лица живого человека при распознании лица осуществляется несколько проверок, в частности, проверка по изображению с камеры видимого света, с камеры инфракрасного (ИК) света, камеры структурированного света, при необходимости проверка с помощью RFID-карты.
[20]Технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в повышении надежности распознания лица.
[21]Краткое описание чертежей
[22]Фиг.1 показывает внешний вид заявленного биометрического терминала.
[23]Фиг.2 показывает блок-схему заявленного биометрического терминала.
[24]Осуществление полезной модели
[25]Предложенное решение представляет собой конструктивно и функционально единое устройство. Все элементы устройства расположены в одном корпусе и связаны друг с другом непосредственно или опосредовано посредством функциональной связи. Единственной функцией заявленного устройства является распознание лица.
[26]Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.
[27]Предложенное решение относится к решениям в области информационных технологий, оно характеризуется наличием программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, способного выполнять множественные вычислительно-логические операции на основе заданной программы и информации (в данном решении это по меньшей мере микроконтроллер, контроллер, микропроцессор, процессор или специализированная интегральная схема или их комбинация); наличием устройств ввода (в данном решении это по меньшей мере блоки приема сигналов, датчики или их комбинация), вывода (в данном решении это по микроконтроллер, контроллер, микропроцессор, процессор, специализированная интегральная схема, блок вывода сигналов или их комбинация), хранения информации (машиночитаемые носители), исполнительных механизмов (в данном решении это по меньшей мере приводы замков и дверей);
[28]наличием вычислительно-логических операций, выполняемых над информацией программируемым (настраиваемым) многофункциональным средством (заявленные функции блока управления осуществляются посредством выполнения вычислительно-логических операций (программных кодов));
[29]наличием машиночитаемого носителя информации, содержащего программное обеспечение, которое обеспечивает выполнение программируемым (настраиваемым) многофункциональным средством определенных вычислительно-логических операций (в заявленном решении машиночитаемый носитель представляет собой жесткий диск, флеш-память, постоянную память, оперативную память, энергонезависимую память, энергозависимую память или их комбинацию, причем этот носитель хранит команды, которые при исполнении программируемым средством приводят к реализации описанных в заявке функций);
[30]наличием машиночитаемого носителя информации, содержащего данные, форма представления которых (структура или формат) или содержание которых обеспечивает управление работой программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, обрабатывающего информацию (в заявленном решении машиночитаемый носитель хранит по меньшей мере часть из следующего: данные о требуемом режиме работы (варианты), различные константы и т.д.).
[31]Заявленный биометрический терминал распознавания лиц направлен на предотвращение несанкционированного доступа с помощью объектов, имитирующих лицо: фотографий на дисплее, распечаток, макетов и т.п.
[32]Решающий эту задачу биометрический терминал показан на фиг.1, на которой:
[34]101 – источник видимого света,
[35]102 – источник инфракрасного (ИК) света,
[36]103 – источник структурированного света,
[37]111 – приемник видимого света,
[38]112 – приемник ИК-света,
[39]113 – приемник структурированного света,
[40]120 – считыватель RFID-карт.
[41]Корпус 100 может иметь любой подходящий размер, в зависимости от места установки терминала – на стене, на полу, на турникете и т.д. В корпусе 100 установлены источники 101, 102, 103 света, приемники 111-113 света и считыватель 120 RFID-карт, связанные проводными линиями связи с блоком управления и обработки (не показан на фиг.1).
[42]Источники 101-103 света конструктивно могут быть выполнены в виде трех отдельных источников или быть по меньшей мере частично совмещены в одной аппаратной базе. В качестве источников 101, 102 предпочтительно использовать светодиоды соответствующей длины волны. В качестве источника 103 используют лазер или проектор.
[43]Приемники 111-113 конструктивно могут быть выполнены в виде трех отдельных устройств или быть по меньшей мере частично совмещены в одной аппаратной базе. Приемником 111 видимого света может быть обычная камера, приемником 112 ИК-света может быть ИК-камера, приемником 113 структурированного света может быть как камера видимого света, так и ИК-камера.
[44]Считывателем 120 RFID-карт может быть любой известный считыватель.
[45]На фиг.1 не показан блок управления и обработки, а также блок памяти на связи с ним, решение реализовано с их помощью, но его сущность не касается их напрямую, поэтому эти блоки описаны в том объеме, который достаточен для специалиста в данной области техники, который захочет осуществить заявленное решение.
[46]На фиг.2 показана блок-схема заявленного устройства, на которой:
[47]201 – блок освещения,
[48]202 – блок приема изображения,
[49]203 – считыватель RFID-карт,
[50]204 – блок управления и обработки.
[51]Блок 201 освещения выполнен с возможностью по команде блока 204 управления и обработки освещать лицо видимым светом, ИК-светом и структурированным светом, причем предпочтительно структурированный свет подается после освещения видимым и ИК-светом, чтобы не создавать шумов при обработке изображений, что повышает надежность распознавания лица.
[52]Блок 202 приема изображения принимает изображения в видимом спектре, ИК-спектре и изображение в структурированном свете, далее направляет эти изображения блоку 204 управления и обработки. Блок 202 приема изображения может содержать три камеры и три соответствующих полосовых фильтра на каждой камере, чтобы отфильтровывать ненужный спектр излучения, что позволяет повышать точность распознания лица.
[53]Блок 204 управления и обработки представляет собой микропроцессор, процессор, микроконтроллер, контроллер, специализированную интегральную схему с периферийными элементами, необходимыми для их работы. Блок 204 выполнен с возможностью проверки витальности распознаваемого лица на основании изображения, полученного с помощью видимого света, ИК-света, структурированного света. Проверка в видимом свете заключается в выявлении лица живого человека в кадре (выявлении фотографий, экранных изображений и т.д.), проверка в ИК-свете заключается в выявлении лица живого человека и определении температуры лица в кадре и опционально паттерну температуры в области лица, проверка в структурированном свете заключается в определении формы лица в кадре и соответствии этой формы требуемым параметрам (должна быть получена объемная фигура, соответствующая части головы).
[54]Каждая проверка дает на выходе число, которое соответствует вероятности того, что лицо принадлежит живому человеку. Например, при анализе изображения в видимом свете может быть определено, что в кадре с вероятностью 90% живое лицо, то есть с вероятностью 10% ненастоящее лицо (например, распечатка изображения с лицом или совершенно иной объект). Для такого анализа целесообразно использовать нейронные сети, которые в настоящее время очень точно выявляют лица в кадрах. Таким образом, на выходе этого этапа проверки появляется первая вероятность, что лицо в кадре принадлежит живому человеку.
[55]При анализе изображения в ИК-спектре с помощью предварительно обученной нейронной сети проверяется соответствие изображения и температуры лица в кадре лицу живого человека. На выходе этого этапа проверки появляется вторая вероятность, что лицо в кадре принадлежит живому человеку. Например, вероятность этого может быть 95%.
[56]При анализе изображения в структурированном свете определяется форма объекта в кадре и соответствие этой формы лицу живого человека. На выходе этого этапа проверки появляется третья вероятность, что лицо в кадре принадлежит живому человеку. Например, вероятностью этого может быть 85%.
[57]Произведение трех упомянутых вероятностей дает итоговую вероятность (0,9*0,95*0,85 = 0,72675) того, что лицо принадлежит живому человеку, если эта итоговая вероятность выше первого предварительно заданного порога, например, 85%, 90%, 95% или 99%, то блок 204 управления и обработки начинает процесс распознавания лица. Если итоговая вероятность ниже второго предварительно заданного порога, например, 60%, 70% или 75%, то блок 204 управления и обработки делает вывод, что лицо не принадлежит живому человеку, распознание не следует проводить, а в доступе должно быть отказано. Если вероятность оказалась ниже первого заданного порога, но выше второго заданного порога, то возникает неопределенность, которую можно уменьшить, предложив пользователю поднести его персональную RFID-карту, на которой записана информация, идентифицирующая пользователя, к считывателю 203. Если RFID-карта будет найдена в базе карт, то изображение пользователя направляется на распознание, если нет, то пользователю отказывается в доступе.
[58]Такое решение позволяет повысить надежность распознавания за счет уменьшения вероятности обмана биометрического терминала с помощью муляжей.
[59]Описание работы полезной модели
[60]Когда пользователь подходит к биометрическому терминалу и попадает в область захвата изображения камерами, автоматически начинается проверка витальности (проверка того, что в камере живой человек), такой проверкой может быть простое обнаружение лица в разных источниках света. Если проверка витальности прошла успешно (вероятность того, что в кадре живой человек, выше первого порога), то распознается лицо, далее пользователь идентифицируется и ему предоставляется доступ в соответствии с заранее сохраненными его правами доступа. Если проверка витальности не успешна (вероятность того, что в кадре живой человек, ниже второго порога), то доступ запрещается. Если проверка витальности не дала достоверного результата (вероятность того, что в кадре живой человек, ниже первого порога, но выше второго порога), то пользователю предлагается поднести его RFID-карту, а затем происходит распознавание лица и идентификация пользователя.
[61]Вариант 1 осуществления
[62]В одном из вариантов осуществления блок 201 освещения выполнен с возможностью освещать лицо структурированным светом, представляющем собой сетку, а блок 204 управления и обработки выполнен с возможностью определения трехмерной формы лица по искривлению линий сетки. Подходы к восстановлению формы по искривлению сетки известны для специалиста в данной области техники.
[63]Вариант 2 осуществления
[64]В одном из вариантов осуществления блок 201 освещения выполнен с возможностью освещать лицо структурированным светом, представляющем собой набор равномерно расположенных точек, блок 204 управления и обработки выполнен с возможностью определения трехмерной формы лица по расстоянию между точками. Подходы к восстановлению формы по изменению расстояния между точками известны для специалиста в данной области техники.
[65]Вариант 3 осуществления
[66]В одном из вариантов осуществления проверка витальности осуществляется только при условии, что обнаруженное лицо занимает от 40% до 90% площади кадра. Если лицо занимает меньшую площадь, возрастает вероятность ошибок и снижается точность распознания лица.
[67]Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления, не выходящие за пределы сущности и объема данного решения.
[68]Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
[69]Способы, раскрытые здесь, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы полезной модели. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы полезной модели.
[70]В заявке не указано конкретное программное и аппаратное обеспечение для реализации элементов на чертежах, но специалисту в области техники должно быть понятно, что сущность полезной модели не ограничена конкретной программной или аппаратной реализацией, и поэтому для осуществления полезной модели могут быть использованы любые программные и аппаратные средства, известные в уровне техники. Так аппаратные средства могут быть реализованы в одной или нескольких специализированных интегральных схемах, цифровых сигнальных процессорах, устройствах цифровой обработки сигналов, программируемых логических устройствах, программируемых пользователем вентильных матрицах, процессорах, контроллерах, микроконтроллерах, микропроцессорах, электронных устройствах, других электронных модулях, выполненных с возможностью осуществлять описанные в данном документе функции, компьютер либо комбинации вышеозначенного.
[71]Несмотря на то что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезную модель, и что данное решение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
[72]Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.
