專利名稱：用于檢測面部的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢查和測量面部的方法和系統(tǒng)，更具體地， 涉及一種用于從實時輸入的移動圖像屏幕檢查和測量面部的方法和系 統(tǒng)。面部識別(其是生物識別方法中的一種)是一種不用不情愿地接 觸機器就可獲取數據的簡易方法。用于檢查和測量面部的程序從輸入 的靜止或移動圖像識別和數字化面部的特征位置、尺寸等。這種技術 識別面部的整體、表情等來檢測和識別特定的人，因此能夠被應用于 阻止犯罪、人與機器人之間的交互等。
背景技術：
本發(fā)明涉及一種用于檢測面部的裝置和方法，更具體地，涉及一種配置有紅外發(fā)光二極管(LED)以及紅外虹膜來穩(wěn)定地獲取面部圖係_ 而不受不均勻亮度分布或不一致外部光源環(huán)境影響的面部檢測裝置， 以及涉及一種使用面部檢測裝置來檢測面部的方法，其中在基于多步 分類方法的檢測面部信息的方法中，能夠實時地從實時輸入的外部面 部圖像快速且準確地檢測面部圖像的值。人臉是用于從視覺上區(qū)分和識別人的重要因素，并且識別臉部和 解釋面部表情的分析一直受到廣泛研究。最近，已經提出了從圖像流 中搜索面部和識別人的技術。具體地，這種面部識別技術是一種用于 使用一給定的面部數據庫從一個或多個出現于靜止或移動圖像中的人 識別人的技術。不像其他諸如指紋識別等的生物識別技術，這種面部 識別技術可以不用將人體的 一部分接觸到識別裝置就能夠獲取生物信 息，并且不用憑借強制措施來獲取信息。然而，由于面部本身易于根 據照明和姿勢的變化而被不同地顯示并且對周圍環(huán)境特別敏感，因此 面部識別技術的缺陷在于識別面部的能力低于其他生物識別技術的 能力。另外，面部識別要經歷對自光源輸入的靜止或移動圖像中的面部 圖像的面部特征位置、尺寸等進行識別和數字化這一過程。該技術識別面部的整體、表情等，因而能夠被應用于阻止犯罪、人與機器人之 間的交互等。面部識別的重要性不在于輸入圖像而在于識別輸入的圖像。通常， 將直接的識別方法和統(tǒng)計的識別方法用作從輸入的圖 <象識別面部的方 法。在直接的識別方法中，使用顯示在屏幕上的面部圖像的諸如輪廓、 膚色以及面部圖像組成部分的尺寸、各部分之間的距離等物理特征建 立規(guī)則，并且基于該規(guī)則測量、檢測和比較這些物理特征。雖然基于 這種規(guī)則來掌握面部圖像的方法有利地保證了高識別速度，但是該方 法對外部環(huán)境的改變缺乏適應性，因此識別誤差是嚴重的。識別面部的其他方法是使用統(tǒng)計表達的方法，其中所輸入的面部 圖像的獨特特征被轉換成數據并且通過與已準備的大容量(臉形以及 其他對象)的數據庫的比較被加以分析。即使在不穩(wěn)定的外部環(huán)境中，這種方法也能準確地識別面部。但是，這種方法存在這樣一個問題 實時識別面部花費的計算時間太長并且需要大量的數據。另外，當采集圖像時，傳統(tǒng)上商業(yè)化的面部識別方法使用自然光 或照明光。但是，在這些方法中，識別面部的性能受光線變化的影響 很大，具體地，當外部光線變化時，所要形成的面部圖像上的亮度分 布會存在很大的差別。另外，即使當外部光線不變時，如果在照亮的 面部上出現諸如順光、背光、偏光等其他因素，那么面部識別受到這 些因素的影響很大，所引起的嚴重問題是不能實現所希望的高質量 視頻圖像。發(fā)明內容構思本發(fā)明來解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供 一 種面部檢測 裝置，在所述面部檢測裝置中將特定人的面部圖像(FI)轉換成面部 特征碼(FC)，應用該面部特征碼來從數字視頻錄像機(DVR)實時輸 入的圖像或錄制圖像的屏幕識別和檢測特定人或者僅搜索特定人，因 此使用人的面部圖像方便了記錄、搜索以及回放。本發(fā)明的另一個目的是提供一種檢測面部的方法，在所述方法中 配置了紅外LED和紅外虹膜來接收外部^L頻圖像，以此來穩(wěn)定地獲取面部圖像而不受不均勻亮度分布或不一致的外部光源環(huán)境影響，并且 當檢測面部圖像時，通過基于多步分類方法來檢測面部信息的方法， 能夠實時地從實時輸入的外部面部圖像快速并準確地檢測面部圖像的 值。本發(fā)明提供了一種面部檢測裝置，所述面部檢測裝置包括面部 檢測和識別(FDR)單元，用于通過內部操作過程將面部圖像(FI )編 碼成面部特征碼(FC)，其中在從所輸入的圖像材料提取面部圖像的 面部檢測(FD)步驟中提取所述面部圖像，并且以數據庫的形式存儲 所述面部特征碼；以及面部檢測服務器(FS)，用于通過網絡傳輸面 部特征碼(FC)，將被傳輸的面部特征碼(FC)與先前存儲在數據庫中 的面部特征碼進行比較以確定面部特征是否匹配，以及向所述面部檢 測和識別單元傳輸面部識別結果，以及管理面部識別結果，因而識別 和選擇要檢測的目標。具體地，在由于傳輸線的原因而使傳輸速度低或者在有限空間中 使用面部檢測裝置的情況下，將替代面部檢測服務器(FS)的外置型 面部識別(FR)才莫塊直接連接到所述面部檢測和識別(FDR)單元，以 消除面部檢測裝置安裝位置上的限制，并提高面部識別功能的速度方 面的效率。也就是說，將能夠執(zhí)行面部檢測服務器(FS)功能的模塊 型裝置外部連接至或嵌入FDR單元，使得即使在不能使用網絡等的封 閉環(huán)境中也允許進4亍面部檢測和識別。


圖1是示出了根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的概念圖； 圖2是示出了本發(fā)明的另一個實施方案的概念圖； 圖3是示出了本發(fā)明的面部檢測裝置的運行狀態(tài)的圖； 圖4是示出了本發(fā)明的又一個實施方案的概念圖；以及 圖5是示出了根據本發(fā)明檢測面部圖像的步驟的圖。
具體實施方式
根據本發(fā)明的面部檢測裝置包括面部檢測和識別(FDR)單元， 用于通過內部操作過程將面部圖像(FI)編碼成面部特征碼(FC)并且以數據庫的形式存儲該面部特征碼，其中在從所輸入的圖像材料提取面部圖像的面部檢測(FD)步驟中提取所述面部圖像；以及面部檢 測服務器(FS)，用于通過網絡傳輸所述面部特征碼(FC),將所傳輸 的面部特征碼(FC)與先前存儲在數據庫中的面部特征碼進行比較以 確定面部特征是否匹配，并且向所述面部檢測和識別單元傳輸面部識 別結果。根據這種構造，本發(fā)明具有的優(yōu)點在于將特定人的面部圖像(FI ) 轉換成面部特征碼(FC)，由此可以應用該面部特征碼(FC)來從DVR 實時輸入圖像或者所錄制圖像的屏幕識別和檢測特定人或者僅搜索特 定人。另外，在接收人的外部圖像中提供紅外LED和紅外虹膜，因此 能夠穩(wěn)定地獲取面部圖像而不受不均勻亮度分布或不一致外部光源環(huán) 境影響。被構思為解決上述問題的本發(fā)明提供了一種面部檢測裝置。該面 部檢測裝置包括面部檢測和識別(FDR)單元，用于通過內部操作過 程將面部圖像(FI )編碼成面部特征碼(FC),其中在從所輸入的圖像 材料提取面部圖像的面部檢測(FD)步驟中提取所述面部圖像，并且 以數據庫的形式存儲所述面部特征碼；以及面部檢測服務器(FS),用 于通過網絡傳輸面部特征碼(FC)，將所傳輸的面部特征碼(FC)與先 前存儲在數據庫中的面部特征碼進行比較以確定面部特征是否匹配， 并且向所述面部檢測和識別單元傳輸面部識別結果。因此，本發(fā)明能 夠將特定人的面部編碼成面部特征碼以及高效地識別所輸入的面部信 息。另外，面部檢測服務器(FS)可將從面部檢測和識別(FDR)單元 傳輸的面部特征碼(FC)存儲在自己的數據庫中，接收關于由面部檢 測和識別(FDR)單元所提取的面部圖像(FI)的信息，并且以數據庫 的形式分別存儲所述信息，因此逐漸提高了數據的準確性和可靠性以 及允許更多的客戶連接和使用該面部檢測裝置。另外，根據本發(fā)明，面部檢測服務器(FS)配置有下面的功能 能夠從附加安裝的并且連接到面部檢測服務器(FS)的照相機或者從 形成為文件的圖片接收圖像而不使用FDR裝置，能夠本身執(zhí)行面部檢 測(FD)操作，以及將通過面部檢測(FD)操作獲取的面部圖像(FI )編碼成面部特征碼(FC)，以及增加、加強和管理數據庫，因此能夠提 高面部檢測服務器(FS)的效率。另外，面部檢測和識別(FDR)單元還可以包括數字視頻錄傳4幾 (DVR),用于在面部檢測和識別中將圖像數據轉換成數字信號，因此 能夠對由面部檢測和識別(FDR)單元的DVR提供的實時圖像或者對記 錄或存儲在DVR中的圖像執(zhí)行面部檢測操作。另外，可通過用于利用來自光源的光照射物體的紅外光發(fā)射單元 和用于獲取紅外光的照相機可以獲取所輸入的圖像，所述的被照相機 獲取的紅外光是從紅外光發(fā)射單元發(fā)射，從物體反射并且入射到該照相機上，因此能夠穩(wěn)定地獲取面部圖像而不受外部光源影響。另外，照相機還可以包括附在照相機前面以過濾除紅外光以外的 光束的紅外虹膜，因此能夠選擇對于獲取視頻圖像來說更高效且穩(wěn)定 的紅外光波長。另外，紅外虹膜可被配置，以選擇性地過濾除紅外光以外的光束， 以及選擇性地濾出中心波長在800至IOOO納米的光束，因此能夠獲取 更準確的面部圖#_。另外，紅外虹膜的直徑可在10和40納米之間，并且紅外光發(fā)射 單元可以是直徑在10至40納米的紅外LED，其中紅外光的中心波長 可在800和1000納米之間，因此能夠具有高效獲取面部圖像的結構。根據本發(fā)明，提供了一種面部檢測裝置，所述面部檢測裝置包括 面部檢測和識別(FDR)單元，用于通過內部操作過程將面部圖4象(FI ) 編碼成面部特征碼(FC ),其中在從輸入的圖像材料提取面部圖像的面 部檢測(FD)步驟中提取面部圖像，并且以數據庫的形式存儲面部特 征碼；以及面部識別才莫塊，其通過USB直接安裝在面部檢測和識別 (FDR)單元的外部，因而將從面部檢測和識別(FDR)單元傳輸的面 部特征碼(FC)與先前存儲在自身中的面部特征碼進行比較以確定面 部特征是否匹配，并且向所述面部檢測和識別單元傳輸面部識別結果。 因此，在由于傳輸線中的延誤而導致傳輸速度低或者面部檢測裝置僅 使用在有限區(qū)域的情況下，本發(fā)明通過將面部識別模塊通過USB直接 以外置方式直接安裝連接到面部檢測和識別(FDR)單元，能夠實現更 快的搜索速度。通過引入這種快速搜索系統(tǒng)，與如虹膜識別、指紋識別、掌紋識別等的傳統(tǒng)人體識別系統(tǒng)相比，減少了使用者的不情愿， 并且大大提高了識別速度，因此，面部檢測裝置可以被廣泛地應用于 入口控制系統(tǒng)。另外，本發(fā)明能夠提供一種檢查面部的方法，其中面部識別模塊可以安裝在面部檢測和識別(FDR)單元的內部。而且，根據本發(fā)明，提供一種檢測面部的方法，所述方法包括的 步驟有(1)使用來自紅外光源的紅外光照射目標；(2 )使得紅外光從目標反射并且將反射的紅外光作為視頻圖像輸入到照相機中； (3)在面部檢測和識別(FDR)單元中，從所輸入的視頻圖1象提 取面部圖像(FI )并且通過內部操作過程將所提取的面部 圖4象(FI)編碼成面部特征碼(FC);以及 (4 ) 通過網絡向面部檢測服務器(FS )傳輸面部特征碼(FC ), 將所傳輸的面部特征碼(FC)與存儲在面部檢測服務器中 的面部特征碼進行比較來確定面部特征是否匹配，并且向 面部檢測和識別單元傳輸面部識別結果。 另外，根據本發(fā)明，步驟(1)可通過紅外LED執(zhí)行，因此提高獲 取面部圖像的效率。另外，步驟(2)中的視頻圖像是經安裝在照相機前面的紅外虹膜 過濾后的照射紅外光的視頻圖像，所述紅外光的中心波長為800至 1000納米，因此提高了視頻圖像的準確性。另外，在步驟(3)中，通過實時搜索和測量有關正面的信息，可 以將所輸入的視頻圖像轉換成數據，所述實時搜索和測量可以在多步 分類器中利用Ada Boost計算方法來執(zhí)行。因此，本發(fā)明能夠在搜索 實時輸入的面部圖像時通過執(zhí)行統(tǒng)計、分類圖像以及逐步劃分圖像的 方法來提高測量的速度和準確性。另外，將所輸入的視頻圖像轉換成數據的過程可包括的步驟有 (1) 從實時輸入的視頻圖像提取面部屏幕； (2 )通過使用Ada Boost方法對面部屏幕重復進行粗略和精細 的檢查，從所提取的面部屏幕取得數值；(3) 向識別位置傳輸步驟(2)中所取得的數值； (4 ) 基于所傳輸的數值確定面部特征；(5 ) 為已確定的面部特征確定面部各個部分的幾4可位置以及 通過均衡面部左右側之間的亮度變化得到最終的面部屏 幕；以及(6)通過旋轉、放大以及縮小步驟(5)中得到的面部屏幕， 得到與標準面部屏幕匹配的圖像。 在下文，將參考附圖詳細說明本發(fā)明的構造和操作。 參見圖l，根據本發(fā)明的面部檢測裝置包括面部檢測和識別(FDR) 單元20，用于通過內部操作過程將面部圖像(FI )編碼成面部特征碼 (FC)并以數據庫的形式存儲面部特征碼，其中在從所輸入的圖像材 料1Q提取面部圖像的面部檢測(FD)步驟中提取面部圖像；以及面部 檢測服務器(FS)30，用于通過網絡傳輸面部特征碼(FC),將所傳輸 的面部特征碼(FC)與先前存儲在數據庫中的面部特征碼進行比較以 確定面部特征是否匹配，以及向所述面部檢測和識別單元傳輸面部識 別結果(FRR)。優(yōu)選地，面部檢測和識別(FDR)單元20包括面部檢測(FD)單 元21，用于執(zhí)行內部操作過程以將面部圖像(FI)(即，從外部輸入 圖像基本檢測得來的人面部圖像)轉換成面部特征碼(FC);數據庫 DB1,用于存儲面部特征碼；以及中央處理單元(CPU) 22，用于控制一系列基本操作。通過網絡(即因特網或局域網)連接到面部檢測和識別單元20的 面部檢測服務器(FS) 30從面部檢測和識別單元20接收編碼過的輸 入圖像的面部特征碼(FC )，將所接收的面部特征碼與先前存儲在內部 數據庫DB2中的面部特征碼進行比較以確定是否存在與所接收的面部 特征碼相匹配的面部特征碼，并且向面部檢測和識別單元20傳輸比較 結果。如果外部輸入圖像的面部特征碼與先前存儲的面部特征碼相匹 配，那么向面部檢測和識別單元2 0傳輸表示它們匹配的面部識別結果 (FRR)的值。另外，內部數據庫如上所述地被獨立構建在面部檢測服務器30 中，并且另外，優(yōu)選地，將所輸入的新面部特征碼(FC)存儲在該數據庫中以利用該新信息更新該數據庫。前述的面部檢測服務器30用于接收面部特征碼(FC)(即由面部 檢測和識別單元20編碼過的面部圖像(FI))，將所接收的面部特征碼 與先前存儲的面部特征碼進行比較，并且傳輸面部識別結果。另外， 優(yōu)選地，面部檢測力l務器(FS) 30本身通過面部檢測操作也將面部圖 像(FI)轉換成面部特征碼(FC)。通過將能夠接收外部圖像的照相機(例如，用于PC的USB照相機) 或者圖像捕捉裝置連接到面部檢測服務器(FS)以及直接接收從照相 機或者圖像捕捉裝置輸入的圖像或者從以文件形式存儲的圖片接收圖 像，然后通過以軟件程序的形式嵌入在面部檢測服務器(FS)中的面 部檢測裝置對所接收的包含面部的圖像執(zhí)行面部檢測(FD)過程，能 夠實現面部檢測服務器(FS)本身所包含的這種功能。與面部檢測和識別(FDR)單元中提取的面部圖像(FI ) —樣，通 過面部檢測服務器(FS)中的面部檢測(FD)過程提取的面部圖像(FI ) 可以無限制地用于面部檢測服務器(FS)。也就是說，通過面部檢測服 務器本身中的面部檢測(FD )過程可以提取面部圖像(FI ),使得通過 使用未借助于外部面部檢測裝置所獲取的面部圖像，而使面部檢測服 務器(FS)能夠最大化增加、增強以及管理其自己的數據庫的效率。優(yōu)選地，面部檢測和識別(FDR)單元20還包括數字視頻錄^象機 (DVR)，用于將圖像信號轉換成數字信號。在這種情況下，如果如圖 1中所示存在外部圖像輸入10,則通過DVRll將外部圖像轉換成數字 信號。優(yōu)選地，面部檢測和識別(FDR)單元被制成從DVR提供的圖像 提取面部圖像。這是能夠利用根據本發(fā)明的面部檢測裝置通過面部特 征碼來搜索和識別特定人的基礎，下面會對此進行說明。參見圖2,在本發(fā)明中，優(yōu)選地，面部檢測和識別(FDR)單元20 被制成通過USB等連接到獨立的外置型面部識別(FR)模塊來本身而 不用使用面部檢測服務器(FS)檢測和識別面部。當由于傳輸線的故 障而導致傳輸速度存在問題時，或者當在有限空間中使用時等，或者 當使用中存在限制時，此處所提供的具有圖l所示的面部檢測服務器 (FS)的功能的外置面部識別模塊40起以外部可分離形式提供的替代 型面部檢測服務器(FS)的作用。雖然外置面部識別模塊40可以被提供為可拆卸型，但是它可被形成為嵌入在面部檢測和識別(FDR)單元 20中的內置型。另外，優(yōu)選地，當具有面部檢測和識別(FDR)單元的客戶通過因 特網或局域網被連接時，面部檢測服務器(FS)和外置面部識別模塊 40兩者都同時被用來處理大量客戶(圖2 (b))。這種外置面部識別(FR )模塊被廣泛使用，使得外置面部識別(FR ) 模塊能被應用于門控系統(tǒng)、IP照相機用的TX和RX、門鎖、車輛鑰匙 鎖等，因此由于消除了當事人的不情愿并大大提高了識別速度，使得 能夠替代傳統(tǒng)的虹膜識別、指紋識別、掌紋識別。圖3是示出了具有面部檢測和識別(FDR)單元的外部客戶利用面 部檢測操作的實例的概念圖。參見圖3，多個客戶提供有面部檢測和識別(FDR)單元20,所述 單元連接到存儲關于面部特征碼(FC)的信息的面部檢測服務器30, 所述面部特征碼如上所述地被構建成數據庫DB2;并且客戶向面部檢 測服務器(FS) 30傳輸面部特征碼(FC)來確認和搜索特定的人，其 中面部特征碼對應于圖像信號中期望被確認的個人信息，所述圖像信 號通過他們自己的圖像輸入裝置被輸入到面部檢測和識別(FDR )單元 20中，所述圖像輸入裝置如提供在面部檢測和識別(FDR)單元20中 的DVR、外部監(jiān)視照相機等。顯而易見，如果如圖2所示，外置面部識別(FR)模塊與面部檢 測月l務器(FS) —起連接到面部檢測和識別(FDR)單元，那么系統(tǒng)的 總處理能力和搜索速度會大大提高。在接收外部圖像的裝置中，將參照圖4詳細說明使用照相機拍攝 外部圖像、將外部圖像輸入到根據本發(fā)明的面部檢測和識別(FDR)單 元2 0中并4企測面部的系統(tǒng)。用于接收外部圖像的單元最基本包括照相機50、紅外虹膜60以 及紅外光發(fā)射單元70三個部分。對于紅外光發(fā)射單元，優(yōu)選地使用紅 外LED。紅外虹膜60過濾掉自然光并且優(yōu)選地;陂形成為要固定到照相 機50棱鏡前方的結構。具體地，紅外虹膜60優(yōu)選地被形成為中心波長在800至1000納 米以及直徑是40納米。另外，紅外LED 70優(yōu)選地被選擇為中心波長在800至1000納米以及直徑在40納米。將說明構成組件的操作。首先，紅外LED70的光源照射目標或面 部。然后，光束反射并且通過放置在照相機50前方的紅外虹膜60被 過濾。特別地，除了紅外光的光源頻率外，紅外虹膜60將自然光、外 部光源等的頻率光束過濾掉。最后，經過濾的光被投射到照相機50中， 使得獲得面部的視頻圖像。顯而易見，所獲得的視頻圖像需要被傳遞 到適于視頻圖像的電子處理設備并且被處理以識別面部圖像。通常， 由于考慮到紅外LED的能力，諸如背光、偏光等的外部自然光的干擾 是極其小的，因此自然光的干擾可以被認為是幾乎不存在，并且因此， 面部圖像的獲取完全依賴于紅外LED的運行。面部檢測和識別(FDR )單元20通過從自照相機50輸入的圖像信號中提取與人臉相應的部分來形成面部圖像，并且通過內部操作過程 提取面部特征碼(FC)。如圖1中所示，面部檢測和識別(FDR)單元 包括面部檢測(FD)單元、數據庫、中央處理單元等。具體地，為了 FD的運行效率，面部檢測(FD)單元優(yōu)選地使用專門為數字信號處理 (DSP)或者FD功能設計的集成電路(IC)。在下文，通過使用根據本發(fā)明的面部檢測裝置的方法的實施方案 詳細描述應用本發(fā)明的方法。1、 應用于防盜功能在根據本發(fā)明的面部檢測裝置中，才艮據面部特征碼分類面部圖像 的功能可用于常見目的。例如，如果進入照相機的人臉上帶面具或者 用物遮面，則將不提取面部特征碼(FC)。因此，能夠解決通過傳感器 具有簡單記錄功能的傳統(tǒng)DVR的問題。例如，可以預防這樣的情形大部分假定為嫌疑人的人帶面具或 者遮面，當事后對安裝在自動取款機(ATM)中的DVR的圖像材料進行 搜索時不能對其進行識別。如果戴面具的人試圖從ATM取款并且面部 特征碼(FC )沒有被面部檢測和識別(FDR )單元提取，那么加強ATM 的功能以使不允許取款，因此能夠防止偷盜和犯罪。2、 僅記錄特定的人具體地，如果用戶設置特定人或者多個特定人群的面部特征碼(FC)，那么可能優(yōu)點在于通過僅僅記錄從中提取所設置的面部特征 碼(FC)的圖像，DVR的記錄時間與傳統(tǒng)的DVR相比可能被大大延長。 也就是說，本發(fā)明提供了一種使用面部檢測裝置的方法，在所述方法 中僅當基于特定人的面部特征碼的面部檢測裝置識別出其面部特征碼 與特定人的面部特征碼相匹配的人的面部時才記錄圖l象。當有必要l吏 用該方法記錄特定人的外貌等以阻止犯罪時，連接諸如DVR等的具有 記錄功能的介質，并且僅當與特定人的面部特征碼(FC)相匹配的人 出現時，才運行該記錄功能來記錄面部，因此實現其應用的一般化。3、 從所紀錄的圖像僅搜索特定的人使用根據本發(fā)明的面部檢測裝置，從記錄的圖像僅搜索特定的人。 例如，通過面部檢測方法從包含在存儲于DVR中的連續(xù)圖像材料 中的多個人的面部信息中檢測所期望的特定人的面部，并且將作為面 部檢測(FD )的結果檢測出的面部圖像(FI )編碼成面部特征碼(FC )。 通過面部特征碼分類面部信息，并且僅僅搜索特定人出現的圖像材料 部分，并且可以選擇性地顯示或者獨立存儲所搜索的部分。因此，可 以利用面部特征碼(FC)作為搜索索引，所述搜索索引用于移動到在 存儲在DVR中的不同人群中出現特定人的部分，或者用于僅選擇與特 定人相關的圖像部分，因此提供了一種用于搜索特定人的新應用。特別地，在傳統(tǒng)方法中為了從大量的記錄圖像材料查看期望的場 景，圖像材料應被倒回到所期望的記錄時刻的場景，并且顯示此時間 點記錄的圖^f象。但是，如果使用本發(fā)明的方法，使用具有出現在所記錄圖像材料 中的面部圖像的特定人的面部特征碼(FC )，直接搜索和顯示在相應圖 像材料中出現人群中的僅僅出現具有該面部特征碼(FC)的特定人的 圖像部分。在這種情況下，顯而易見，待搜索的記錄材料可以被記錄在凈皮配 置在根據本發(fā)明的面部檢測和識別(FDR)單元中的DVR中或者可從外 置圖像裝置接收。
4 、 從人群中提取特定人物根據本發(fā)明，如果安裝在擠滿了大量人的體育館、許多人進出的 便利店等中的監(jiān)視照相機被連接到本發(fā)明的面部檢測和識別(FDR )單 元以及面部檢測服務器(FS )，并且通過照相機記錄或者接收人的圖像， 那么通過分析人群的圖像信號以及編碼各個人的面部特征，能夠搜索 期望的人物。因此，例如，如果本發(fā)明被用來檢測犯罪嫌疑人的面部，則將所 期望的嫌疑人的面部特征碼(FC)和圖像中捕獲的特定人的面部特征 碼(FC)在面部檢測和識別(FDR)單元或者面部檢測月l務器(FS)的 數據庫中進行比較。然后，當前輸入的面部特征碼(FC)與嫌疑人(之 前被記錄在數據庫中的人)的特征碼(FC)的FC匹配率(百分比)與 嫌疑人的常規(guī)記錄一起被顯示在顯示器上，使得可以向裝置管理者或 監(jiān)督者提供或顯示與當前輸入圖像中所捕捉的人有關的附加信息或者 具有比所顯示的FC匹配率高的FC匹配率的人。在下文，將說明在前述的本發(fā)明的面部檢測裝置中檢測面部圖像 (FI )的方法。這是才艮據實時輸入的圖4象檢查和測量面部的方法，以下面描述的 順序執(zhí)4于所述方法。輸入外部圖像之后，使用檢查和測量面部的方法從所輸入的圖像 檢查和測量面部。顯而易見，外部圖像的輸入是通過記錄在DVR中的圖像信號實現的或者包括如上所述地通過紅外光源的照相機的視頻圖 像輸入。通過Ada Boost統(tǒng)計分類器的檢查和測量面部的方法，實時地檢 查和測量正面。執(zhí)行檢查和測量臉部的方法的特定步驟如下 (a )使用從所輸入的移動圖像檢查和測量面部的方法，從屏幕檢 查和測量面部，并且再一次檢查和測量該面部。(b) 通過Ada Boost算法的多步分類器實現步驟(a)中所述的從移動圖^f象的屏幕檢查和測量面部的方法。(c) 步驟(b)中所述的從移動圖像的屏幕檢查和測量面部的方法的特征在于下面的順序。i)接收移動圖像，ii)提取面部，iii)確認所提取的面部 的特征，iv)幾何數字化面部，以及v)在屏幕上旋轉、縮小以及 ;改大面部。(d) 獲取標準的面部屏幕，以檢查和測量面部。(e) 步驟(c)中所述的從移動圖像的屏幕檢查和測量面部的方 法的特征在于從所輸入的面部屏幕上去除面部左右側之間的亮度變化 之后檢查和測量面部。(f )在對顯示了步驟(c)所述的從移動圖像的屏幕檢查和測量 的面部的實時面部屏幕進行縮小和放大的步驟中，計算、分類和確定 面部圖像的精細特征。通過對數字化的面部值進行積分以及二次積分 獲取面部的重要位置、距離和精細特征。(g) 步驟(a)中所述的從移動圖像屏幕檢查和測量面部的方法 包括兩個步驟粗略的檢查和測量以及精細的檢查和測量。在這種情 況下，精細的檢查和測量中的檢查密度高于粗略的檢查和測量中的檢 查密度。(h) 在上述的粗略的檢查和測量方法中，面部屏幕被提取、放大 以及縮小，并且從預備的數據庫提取滿足一定條件的數據。然后，通 過使用亮度的幾何平方差計算方法來緩和所輸入的面部屏幕的亮度變 化，所述算法基于Ada Boost從給定屏幕計算外貌的精細特征，并且 面部屏幕同時被發(fā)送到分類部分以待確定。下一步將確定的結果傳送 到CPU ARM。(i) 在屏幕上顯示步驟(h)中所述的檢查和測量移動圖像方法 的結果。參見圖5,圖5簡要地顯示了圖像屏幕的輸入以及根據AdaBoost 方法在多步分類器中實現的檢查和測量的流程。根據本發(fā)明的優(yōu)選實 施方案的基于Ada Boost執(zhí)行統(tǒng)計、分類圖像以及逐步劃分圖像的方 法的優(yōu)點在于由于檢查和測量的速度高，因此容易檢查和測量實時 輸入的移動圖像。而且，通過去除在面部左右側之間的亮度變化，可 以防止由于不平衡的照明導致出現的誤差。如此提取的面部圖像(FI)通過內部操作過程被轉換成面部特征碼(FC)并且然后被存儲在數據庫中。雖然在大部分前述過程中描述 了將面部特征碼(FC)用作面部識別數據的典型實例，但是顯而易見， 在面部特征編碼步驟之前的步驟中提取的面部圖像(FI)可以用作面 部識別數據。根據本發(fā)明，將特定人的面部圖像(FI )轉換成面部特征碼(FC)， 由此面部特征碼(FC)可以被用于從DVR圖像屏幕來識別和檢測特定 人或者僅搜索特定人，以容易地檢測和搜索人的面部圖4象。如果應用 該方法，那么在自動取款機、公共場所、機場等可以容易地搜索特定 人，使得能夠高效地執(zhí)行安全操作和搜索人。根據本發(fā)明，其具有的優(yōu)點在于將特定人的面部圖像(FI)轉 換成面部特征碼(FC)，由此面部特征碼(FC)能夠被用于從DVR圖像 屏幕識別和檢測特定人或者僅搜索特定人，以容易地檢測和搜索人的 面部圖4象。另外，根據本發(fā)明，在接收人的外部圖像中提供紅外LED和紅外 虹膜，因此能夠穩(wěn)定地獲取面部圖像而不受不均勻亮度分布或者不一 致外部光源環(huán)境影響。具體地，根據本發(fā)明，當檢測面部圖像時，通過基于多布分類方 法來檢測面部信息的方法，能能夠實時地從實時輸入的外部面部圖4象 快速且準確地檢測面部圖像的值。
權利要求
1.一種面部檢測裝置，包括面部檢測和識別(FDR)單元，用于通過內部操作過程將面部圖像(FI)編碼成面部特征碼(FC)的，在從所輸入的圖像材料提取面部圖像的面部檢測(FD)步驟中提取所述面部圖像，以數據庫的形式存儲所述面部特征碼；以及面部檢測服務器(FS)，用于通過網絡傳輸所述面部特征碼(FC)，將所傳輸的面部特征碼(FC)與先前存儲在數據庫中的面部特征碼進行比較以確定特征是否匹配，并且向所述面部檢測和識別單元傳輸面部識別結果。
2. 如權利要求1所述的裝置，其中所述面部檢測服務器(FS)將 從所述面部檢測和識別(FDR)單元傳輸的面部特征碼(FC)存儲在其 自己的數據庫內，接收關于由所述面部檢測和識別(FDR)單元所提取 的面部圖像(FI)的信息，并且以數據庫的形式獨立存儲所述信息。
3. 如權利要求1所述的裝置，其中所述面部檢測服務器(FS)本 身執(zhí)行面部檢測(FD)操作，將通過所述面部檢測(FD)操作獲取的 面部圖像(FI )編碼成面部特征碼(FC )，并且以數據庫的形式存儲所 述面部特征碼。
4. 如權利要求1所述的裝置，其中所述面部檢測和識別(FDR) 單元還包括數字視頻錄像機(DVR),用于在面部檢測和識別中將圖像 數據轉換成數字信號。
5. 如權利要求4所述的裝置，其中通過用于使用來自光源的光照 射物體的紅外光發(fā)射單元和用于獲取紅外光的照相機，獲取所輸入的 圖像，所述紅外光是從紅外光發(fā)射單元發(fā)射的，從物體反射并且入射 到該照相機上。
6. 如權利要求5所述的裝置，其中所述照相機還包括附在照相機 前面以過濾除紅外光以外的光束的紅外虹膜。
7. 如權利要求6所述的裝置，其中所述紅外虹膜可被構造，以選 擇地過濾除紅外光以外的光束，并且選擇地濾出中心波長為800至 1000納米的光束。
8. 如權利要求7所述的裝置，其中所述紅外虹膜的直徑在10和40納米之間，并且所述紅外光發(fā)射單元是直徑在10至40納米的紅外 LED,所述紅外光的中心波長在800和1000納米之間。
9. 一種面部檢測裝置，其包括面部檢測和識別(FDR)單元，用于通過內部操作過程將面部圖寸象 (FI )編碼成面部特征碼(FC )，在從所輸入的圖像材料提取面部圖像 的面部檢測(FD)步驟中提取所述面部圖像，以數據庫的形式存儲所 述面部特征碼；以及面部識別模塊，其通過USB直接安裝在所述面部檢測和識別(FDR ) 單元的外部，因而將從所述面部檢測和識別(FDR)單元傳輸的面部特 征碼(FC)與先前存儲在自身內的面部特征碼進行比較以確定面部特 征是否匹配，并且向所述面部檢測和識別單元傳輸面部識別結果。
10. 如權利要求9所述的裝置，其中所述的面部識別模塊被安裝 在所述面部檢測和識別(FDR)單元的內部。
11. 一種檢測面部的方法，包括步驟(1 )使用來自紅外光源的紅外光照射目標；(2 )使得紅外光從目標反射并且將所反射的紅外光作為視頻圖像 輸入照相機中；(3) 在面部檢測和識別(FDR)單元中，從所輸入的^L頻圖4象提 取面部圖像(FI)并且通過內部操作過程將所提取的面部圖像(FI) 編碼成面部特征碼(FC);以及(4) 通過網絡向面部檢測服務器(FS)傳輸面部特征碼(FC)， 將所傳輸的面部特征碼(FC)與存儲在面部檢測服務器中的面部特征 碼進行比較來確定面部特征是否匹配，并且向所述面部檢測和識別單 元傳輸面部識別結果。
12. 如權利要求11所述的方法，其中步驟(1)是通過紅外發(fā)光 二極管(LED)執(zhí)行的。
13. 如權利要求11所述的方法，其中步驟(2)中的視頻圖像是 經安裝在照相機前面的紅外虹膜過濾后的紅外光的視頻圖像，所述紅 外光具有800至1000納米的中心波長。
14. 如權利要求11所述的方法，其中在步驟(3)中，通過實時 搜索和測量關于正面的信息，將所輸入的視頻圖像轉換成數據，這是利用Ada Boost計算方法在多步分類器中執(zhí)行的。
15.如權利要求14所述的方法，其中將所輸入的視頻圖像轉換成 數據的過程包括步驟(1 )從實時輸入的視頻圖像提取面部屏幕；(2 )通過使用Ada Boost方法對所述面部屏幕重復進4亍粗略和精 細檢查，從所提取的面部屏幕取得數值；(3)向識別位置傳輸步驟(2)中所取得的數值； (4 )基于所傳輸的數值確定面部特征；(5 )對所確定的面部特征確定面部各個部分的幾何位置以及通過 均衡面部左右側之間的亮度變化取得最終的面部屏幕；以及(6)通過旋轉、放大以及縮小步驟(5)中取得的面部屏幕，取 得匹配標準面部屏幕的圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測面部的裝置和方法。根據本發(fā)明的面部檢測裝置包括面部檢測和識別(FDR)單元，用于通過內部操作過程將面部圖像(FI)編碼成面部特征碼(FC)并以數據庫的形式存儲該面部特征碼，其中在從輸入的圖像材料提取面部圖像的面部檢測(FD)步驟中提取所述面部圖像；以及面部檢測服務器(FS)，用于通過網絡傳輸面部特征碼(FC)，將所傳輸的面部特征碼(FC)與先前存儲在數據庫中的面部特征碼進行比較以確定面部特征是否匹配，并且向面部檢測和識別單元傳輸面部識別結果。根據本發(fā)明，將特定人的面部圖像(FI)轉換成面部特征碼(FC)，因此面部特征碼能被用來從DVR實時輸入圖像或記錄圖像的屏幕識別和檢測特定人或者僅搜索特定人。另外，在接收人的外部圖像中提供了紅外LED和紅外虹膜，以此來穩(wěn)定地獲取面部圖像而不受不均勻亮度分布或不一致的外部光源環(huán)境影響。
文檔編號G06K9/00GK101271519SQ200810085788
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月24日 優(yōu)先權日2007年3月22日
發(fā)明者禹正秀 申請人:阿特尼克斯有限公司