伪装检测系统,伪装检测方法以及伪装检测程序的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  12

专利名称:伪装检测系统,伪装检测方法以及伪装检测程序的制作方法
技术领域
本发明涉及伪装检测系统,伪装检测方法以及伪装检测程序,能够使用登记者的照片或在监视器上显示的面部图像来识别人,特别是在执行个人识别时。
背景技术
伪装检测系统是在例如基于面部或头部进行认证时使用登记者的照片或在监视器上显示的面部图像来执行个人识别的系统。这种伪装检测系统和伪装检测方法公开在例如专利文献1中。该文献第W015]段公开了通过使用照明灯来改变照明环境,以及可以基于在不同照明环境中获得的面部图像之间的相似性程度,来去除伪装。该文献第W061]段公开了预先获得从多个方向获取的多个面部图像,以及将从一定方向获取的面部图像登记为“认证字典”。专利文献2的第
-W021]段公开了使用用户图像和相应的图像获取角度, 来产生关于用户的三维信息,并将该三维信息与预先存储的个人的面部三维形状相比较。 这样,避免了使用照片的伪装。应该注意,专利文献3、非专利文献1、非专利文献2和非专利文献3将在稍后说明。相关现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开专利公开No. 2003-178306专利文献2 日本特开专利公开No. 2004-362079专利文献3 日本特开专利公开No. 2006-338092非专利文献非专利文献 1 Kanazawa 禾口 Kanatani, "Detection of Feature Points for Computer Vision,,,The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. 87, No.12,2004非专利文献 2 :T. K. Leung, Μ. C. Burl 禾口 P. Perona,"Finding Faces in Cluttered Scenes using Random Labeled Graph Matching,,,Fifth International Conference on Computer Vision, pp.637-644,1995非专利文 M 3 :R. Sukthankar, R. G. Stockton, Μ. D. Mull in, "Smarter presentations :Exploiting Homography in Camera-Projector Systems", Proceedings of International Conference on Computer Vision, Vol. 1, pp. 247-253, July 200
发明内容
然后,上述文献中公开的相关现有技术在以下方面还有待改进。首先,为了检测伪装,必需准备成像设备之外的附加设备,以用于认证。例如,可控的外部照明是为创建多种照明环境而所需的,专用的距离检测设备是为测量距离而所需的。此外,需要复杂的处理装置来获得关于个人的三维信息。
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其次,由于认证时照明环境的改变,疏忽地接受使用照片的伪装的可能性较高。例如,通过利用主分量分析的技术,基于对象的亮度变化来检测伪装。然而,随着认证期间照明环境显著改变,对象的亮度的变化更大。结果,疏忽地接受照片作为真实对象的可能性变大。鉴于以上情况,提出了本发明。本发明的目的是提供伪装检测系统,伪装检测方法以及伪装检测程序,能够基于获得的图像来准确地检测伪装,而不需要除成像设备之外的任何附加设备。本发明的另一目的是提供一种对抗照明环境的改变的伪装确定系统。根据本发明,提供了一种伪装检测系统,包括成像单元,通过从第一角度对检查对象进行成像,来获得第一图像,并且通过从不同于第一角度的第二角度对检查对象进行成像,来获得第二图像;计算单元,从第一图像检测第一特征点,获得对检测到的第一特征点的位置进行表示的第一特征点坐标,并且从第二图像检测第二特征点,获得对检测到的第二特征点的位置进行表示的第二特征点坐标;特征点关联单元,将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换单元,通过执行第二特征点坐标从第二图像到第一图像的平面投影变换,来获得变换后坐标;以及相似性确定单元,当变换后坐标与对应的第一特征点坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。根据本发明,提供了一种伪装检测方法,包括通过从第一角度对检查对象进行成像来获得第一图像的步骤;从第一图像计算第一特征点坐标的步骤;通过从第二角度对检查对象进行成像来获得第二图像的步骤;从第二图像计算第二特征点坐标的步骤;特征点关联步骤,将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换步骤,通过执行第二特征点坐标从第二图像到第一图像的平面投影变换,来获得变换后坐标;以及相似性确定步骤,当变换后坐标与对应的第一特征点坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。根据本发明,提供了一种伪装检测程序,用于使计算机执行特征点坐标计算处理,用于从检查对象的第一图像获得对第一特征点的位置进行表示的第一特征点坐标,所述第一图像是从第一角度获得的,并且用于从检查对象的第二图像获得对第二特征点的位置进行表示的第二特征点坐标,所述第二图像是从不同于第一角度的第二角度获得的;特征点关联处理,用于将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换处理,用于通过执行第二特征点坐标从第二图像到第一图像的平面投影变换,来获得变换后坐标,所述第二特征点是使用第一特征点和第二特征点来关联的;以及相似性确定处理,用于当变换后坐标与第一特征点的坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。采用上述结构,本发明能够提供伪装检测系统,伪装检测方法以及伪装检测程序, 能够通过确定输入图像彼此之间是否具有平面关系,来以高精度检测伪装,而不需要除成像设备之外的任何附加设备。根据本发明,仅根据关于检查对象的图像信息来执行确定,因此,在提供伪装检测系统,伪装检测方法以及伪装检测程序时不需要除成像设备之外的任何附加设备。此外,由于不是基于检查对象的亮度变化,而是基于特征点位置的移动,来执行确定,所以能够提供对抗照明环境的改变的伪装检测系统,伪装检测方法以及伪装检测程序。


从以下结合附图的优选实施例描述中,本发明的上述和其他目的、特征和优点将
7更加明显。图1是根据第一示例实施例的伪装检测系统的功能框图。图2是根据第一示例实施例的操作的流程图。图3是第一示例实施例的具体示例的功能框图。图4是第一示例实施例的具体示例的图。图5是根据第二示例实施例的伪装检测系统的功能框图。
具体实施例方式下面参照附图描述本发明的示例实施例。应该注意,在所有附图中,相似部件由相似附图标记表示,并且不再重复对其的说明。(第一示例实施例)图1是示出了伪装检测系统的示例结构的图。该示例实施例提供了一种伪装检测系统,包括成像单元2,通过从第一角度对检查对象进行成像,来获得第一图像,并且通过从不同于第一角度的第二角度对检查对象进行成像,来获得第二图像;特征点坐标计算单元101,从第一图像检测第一特征点,获得对检测到的第一特征点的位置进行表示的第一特征点坐标,并且从第二图像检测第二特征点,获得对检测到的第二特征点的位置进行表示的第二特征点坐标;特征点关联单元102,将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换单元104,通过执行第二特征点坐标从第二图像到第二图像的平面投影变换,来获得变换后坐标;以及相似性确定单元105,当变换后坐标与对应的第一特征点坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。在相对于检查对象,成像单元2的第一角度和第二角度所形成的角度可以固定的情况下,预先计算稍后描述的变换矩阵,并且图1的平面变换矩阵估计单元103可以不执行任何操作。在第一角度和第二角度所形成的角度发生改变的情况下,每次角度改变时,使用平面变换矩阵估计单元103来计算变换矩阵,之后执行相似性确定处理。如图1所示,该伪装检测系统包括在程序控制下进行操作的数据处理设备1、以及对检查对象进行成像的成像单元2。这里,数据处理设备1包括上述特征点坐标计算单元101、特征点关联单元102、平面变换矩阵估计单元103、特征变换单元104和相似性确定单元105。成像单元2是数码相机、数字视频摄像机、或CCD摄像机模块等。成像单元2具有对检查对象进行成像的功能、以及将获得的图像数据输出至数据处理设备1的功能。根据成像单元2从第一角度获得的检查对象的图像(以下该图像被称为第一图像)、以及从第二角度获得的检查对象的图像(以下该图像被称为第二图像),特征点坐标计算单元101获取对第一特征点的位置进行表示的第一特征点坐标以及对第二特征点的位置进行表示的第二特征点坐标。这里,“特征点”是指当从一定角度观看时看起来始终相同的点。特征点可以是如下区域其中存在可与周围相区分的模式,例如眼睛、嘴的边缘、痣、鼻尖、颧骨的最高点、胡子的一部分、发际线、眼镜框的边角等位置。这些特征点是可以通过Harris算子和KLT技术(非专利文献1)检测的部分,通过Harris算子和KLT技术,可以从图像中提取具有较大浓淡变化的点。或者这些特征点是可以通过如下技术检测的部分通过预先登记要检测的指定模式,并执行模板匹配,来检测所需部分(非专利文献2)。通常,模板匹配是如下方法通过比较所获得的图像与预先登记的指定模式(模板图像),来从所获得的图像中搜索与指定模式相似的图像区域。在该示例实施例中,预先准备对例如面部特征和背景的多个特征点进行指示的指定模式。通过将第一图像与指定模式相比较,来提取第一特征点,并且通过将第二图像与指定模式相比较,来提取第二特征点。指定模式与被确定为对应于该指定模式的区域的图像区域之间的相关程度被称作“置信度”。当可信度提高时,可以判断对应的图像区域与指定模式更加相似。虽然描述了特征点是面部特征点上的一部分,但是获得的特征点可以是从背景获得的特征点,或者是从面部或头部之前放置的隐蔽对象获得的特征点。照片中背景或隐蔽对象中的特征点像面部一样平面地移动,并且可以预期该特征点具有与真实面部的角度变化不同的变化。特征点关联单元102将第一特征点与第二特征点相关联。即,由特征点坐标计算单元101计算的第一特征点坐标与也由特征点坐标计算单元101计算的第二特征点坐标相关联。基于第一特征点和第二特征点周围的亮度模式,获得由特征点关联单元102彼此关联的第一特征点与第二特征点之间的对应关系。具体而言,该对应关系在第一特征点与第二特征点之间将特征点彼此关联,其中特征点具有围绕特征点的相似亮度模式、相似频率、相似边缘分量等。备选地,通过模板匹配将检测到的特征点彼此关联。可以通过计算表示第一特征点的图像区域与表示第二特征点的图像区域之间的相关程度,并且提供具有高相关程度的对(第一和第二特征点形成对),来执行关联处理。此后,将第一特征点和第二特征点的组合称为关联点。平面变换矩阵估计单元103使用由特征点关联单元102关联的特征点中的一些, 确定变换矩阵,以将第二图像平面变换到第一图像。为计算用于平面变换的变换矩阵,例如可以使用非专利文献3中公开的方法。非专利文献3公开了一种计算变换矩阵的方法,称为“单应性矩阵”。单应性矩阵H由如下公式(1)表示(公式1)
权利要求
1.一种伪装检测系统,包括成像单元,通过从第一角度对检查对象进行成像,来获得第一图像,并且通过从不同于第一角度的第二角度对检查对象进行成像,来获得第二图像;特征点坐标计算单元,从第一图像检测第一特征点,获得对检测到的第一特征点的位置进行表示的第一特征点坐标,并且从第二图像检测第二特征点,获得对检测到的第二特征点的位置进行表示的第二特征点坐标;特征点关联单元,将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换单元,通过执行第二特征点坐标从第二图像到第一图像的平面投影变换,来获得变换后坐标;以及相似性确定单元,当变换后坐标与第一特征点坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。
2.根据权利要求1所述的伪装检测系统,其中第一特征点和第二特征点是图像中浓淡变化较大的点。
3.根据权利要求1所述的伪装检测系统,其中第一特征点和第二特征点是与预先登记的部分对应的点。
4.根据权利要求1到3之一所述的伪装检测系统,其中第一特征点和第二特征点包括检查对象的特征点、以及除检查对象之外的其他对象的特征点。
5.根据权利要求1到4之一所述的伪装检测系统,还包括平面变换矩阵估计单元,使用第一特征点坐标和第二特征点坐标,来确定从第二图像到第一图像的变换矩阵,其中,所述特征变换单元使用变换矩阵来执行投影变换。
6.根据权利要求5所述的伪装检测系统,其中,基于第一特征点和第二特征点周围的亮度模式,来获得由所述特征点关联单元彼此关联的第一特征点和第二特征点之间的对应关系。
7.根据权利要求5或6所述的伪装检测系统,其中,所述平面变换矩阵估计单元产生多个组,每个组包括由所述特征点关联单元彼此关联的第一特征点和第二特征点之中关联的一些关联特征点对中的四个对,所述平面变换矩阵估计单元计算关于所述多个组的多个临时变换矩阵,通过使用临时变换矩阵执行第二特征点的投影变换来获得临时变换后坐标, 计算临时变换后坐标与表示对应第一特征点的坐标之间的差,并从所述多个临时变换矩阵之中选择具有最小差的临时变换矩阵,作为所述变换矩阵。
8.根据权利要求5或6所述的伪装检测系统,其中,所述平面变换矩阵估计单元使用由所述特征点关联单元彼此关联的第一特征点和第二特征点,来确定所述变换矩阵,以使变换后坐标与对应的第一特征点坐标之间的差最小。
9.根据权利要求5到8之一所述的伪装检测系统,其中,所述变换矩阵是单应性矩阵。
10.根据权利要求5所述的伪装检测系统,其中,第一角度和第二角度是预先确定的, 并且从第二图像到第一图像的变换矩阵是预先准备的。
11.根据权利要求1到10之一所述的伪装检测系统,还包括登记特征存储单元,其中预先登记检查对象的特征;个人识别单元,在从第一角度对检查对象成像的所述成像单元所获得的第一图像与所述登记特征存储单元中登记的特征之间,执行模式验证;以及扬声器,当通过所述模式验证的比较结果,确定检查对象是对象本人时,发出用于改变要对检查对象进行成像的角度的指令。
12.根据权利要求1到11之一所述的伪装检测系统,其中,所述伪装检测系统结合到通信装置中,所述伪装检测系统包括锁定解除单元,当所述相似性确定单元确定无伪装时解除所述通信装置的安全锁定,而当所述相似性确定单元确定有伪装时不解除所述通信装置的安全锁定。
13.根据权利要求1到12之一所述的伪装检测系统,其中,所述成像单元包括获得第一图像的第一成像单元、以及获得第二图像的第二成像单元。
14.一种伪装检测方法,包括通过从第一角度对检查对象进行成像来获得第一图像的步骤;从第一图像检测第一特征点并且计算对检测到的特征点的位置进行表示的第一特征点坐标的步骤;通过从第二角度对检查对象进行成像来获得第二图像的步骤;从第二图像检测第二特征点并且计算对检测到的特征点的位置进行表示的第二特征点坐标的步骤;特征点关联步骤,将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换步骤,通过执行第二特征点坐标从第二图像到第一图像的平面投影变换,来获得变换后坐标;以及相似性确定步骤,当变换后坐标与第一特征点坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。
15.根据权利要求14所述的伪装检测方法,其中第一特征点和第二特征点是图像中浓淡变化较大的点。
16.根据权利要求14所述的伪装检测方法,其中第一特征点和第二特征点是与预先登记的部分对应的点。
17.根据权利要求14到16之一所述的伪装检测方法,其中第一特征点和第二特征点包括检查对象的特征点、以及除检查对象之外的其他对象的特征点。
18.根据权利要求14到17之一所述的伪装检测方法,还包括平面变换矩阵估计步骤,使用第一特征点坐标和第二特征点坐标,来确定从第二图像到第一图像的变换矩阵,其中,所述特征变换步骤使用变换矩阵来执行投影变换。
19.根据权利要求18所述的伪装检测方法,其中,基于第一特征点和第二特征点周围的亮度模式,来获得由所述特征点关联单元彼此关联的第一特征点和第二特征点之间的对应关系。
20.根据权利要求18或19所述的伪装检测方法,其中,所述平面变换矩阵估计步骤包括如下步骤产生多个组,每个组包括由所述特征点关联单元彼此关联的第一特征点和第二特征点之中关联的一些关联特征点对中的四个对,并且计算关于所述多个组的多个临时变换矩阵;通过使用临时变换矩阵执行第二特征点的投影变换来获得临时变换后坐标,并计算临时变换后坐标与表示对应第一特征点的坐标之间的差;以及从所述多个临时变换矩阵之中选择具有最小差的临时变换矩阵,作为所述变换矩阵。
21.根据权利要求18或19所述的伪装检测方法,其中,所述平面变换矩阵估计步骤使用彼此关联的第一特征点和第二特征点,来确定所述变换矩阵,以使变换后坐标与对应的第一特征点坐标之间的差最小。
22.根据权利要求18到21之一所述的伪装检测方法,其中,所述变换矩阵是单应性矩阵。
23.根据权利要求18所述的伪装检测方法,其中,第一角度和第二角度是预先确定的, 并且从第二图像到第一图像的变换矩阵是预先准备的。
24.一种伪装检测程序,用于使计算机执行特征点坐标计算处理,用于从检查对象的第一图像获得对第一特征点的位置进行表示的第一特征点坐标,所述第一图像是从第一角度获得的,并且用于从检查对象的第二图像获得对第二特征点的位置进行表示的第二特征点坐标,所述第二图像是从不同于第一角度的第二角度获得的;特征点关联处理,用于将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换处理,用于通过执行第二特征点坐标从第二图像到第一图像的平面投影变换,来获得变换后坐标,所述第二特征点是使用第一特征点和第二特征点来关联的;以及相似性确定处理,用于当变换后坐标与第一特征点的第一坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。
25.根据权利要求M所述的伪装检测程序,其中第一特征点和第二特征点是图像中浓淡变化较大的点。
26.根据权利要求M所述的伪装检测程序,其中第一特征点和第二特征点是与预先登记的部分对应的点。
27.根据权利要求M到沈之一所述的伪装检测程序,其中第一特征点和第二特征点包括检查对象的特征点、以及除检查对象之外的其他对象的特征点。
28.根据权利要求M到27之一所述的伪装检测程序,使计算机进一步执行平面变换矩阵估计处理,使用第一特征点坐标和第二特征点坐标,来确定从第二图像到第一图像的变换矩阵,其中,所述特征变换处理是使用变换矩阵的投影变换。
29.根据权利要求观所述的伪装检测程序,其中,基于第一特征点和第二特征点周围的亮度模式,来获得由所述特征点关联单元彼此关联的第一特征点和第二特征点之间的对应关系。
30.根据权利要求观或四所述的伪装检测程序,其中,所述平面变换矩阵估计处理包括如下处理产生多个组,每个组包括由所述特征点关联单元彼此关联的第一特征点和第二特征点之中关联的一些关联特征点对中的四个对,并且计算关于所述多个组的多个临时变换矩阵;通过使用临时变换矩阵执行第二特征点的投影变换来获得临时变换后坐标,并计算临时变换后坐标与表示对应第一特征点的坐标之间的差;以及从所述多个临时变换矩阵之中选择具有最小差的临时变换矩阵,作为所述变换矩阵。
31.根据权利要求观或四所述的伪装检测程序,其中,所述平面变换矩阵估计处理使用由所述特征点关联处理彼此关联的第一特征点和第二特征点,来确定所述变换矩阵,以使变换后坐标与对应的第一特征点坐标之间的差最小。
32.根据权利要求观到31之一所述的伪装检测程序,其中,所述变换矩阵是单应性矩阵。
33.根据权利要求观所述的伪装检测程序,其中,第一角度和第二角度是预先确定的, 并且从第二图像到第一图像的变换矩阵是预先准备的。
全文摘要
一种伪装检测系统,包括成像单元(2),通过从第一角度对检查对象(12)进行成像,来获得第一图像,并且通过从不同于第一角度的第二角度对检查对象进行成像,来获得第二图像;特征点坐标计算单元(101),从第一图像检测第一特征点,获得对检测到的第一特征点的位置进行表示的第一特征点坐标,并且从第二图像检测第二特征点,获得对检测到的第二特征点的位置进行表示的第二特征点坐标;特征点关联单元(102),将第一特征点与第二特征点相关联;特征变换单元(104),通过执行第二特征点坐标从第二图像到第一图像的平面投影变换,来获得变换后坐标;以及相似性确定单元(105),当变换后坐标与第一特征点坐标之间的差等于或小于预定值时,确定试图进行伪装。
文档编号G06T7/00GK102197412SQ20098014295
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者铃木哲明 申请人:日本电气株式会社

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