用于检测面部的装置和方法

专利名称：用于检测面部的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检查和测量面部的方法和系统，更具体地， 涉及一种用于从实时输入的移动图像屏幕检查和测量面部的方法和系 统。面部识别(其是生物识别方法中的一种)是一种不用不情愿地接 触机器就可获取数据的简易方法。用于检查和测量面部的程序从输入 的静止或移动图像识别和数字化面部的特征位置、尺寸等。这种技术 识别面部的整体、表情等来检测和识别特定的人，因此能够被应用于 阻止犯罪、人与机器人之间的交互等。
背景技术：
本发明涉及一种用于检测面部的装置和方法，更具体地，涉及一种配置有红外发光二极管(LED)以及红外虹膜来稳定地获取面部图係_ 而不受不均匀亮度分布或不一致外部光源环境影响的面部检测装置， 以及涉及一种使用面部检测装置来检测面部的方法，其中在基于多步 分类方法的检测面部信息的方法中，能够实时地从实时输入的外部面 部图像快速且准确地检测面部图像的值。人脸是用于从视觉上区分和识别人的重要因素，并且识别脸部和 解释面部表情的分析一直受到广泛研究。最近，已经提出了从图像流 中搜索面部和识别人的技术。具体地，这种面部识别技术是一种用于 使用一给定的面部数据库从一个或多个出现于静止或移动图像中的人 识别人的技术。不像其他诸如指紋识别等的生物识别技术，这种面部 识别技术可以不用将人体的 一部分接触到识别装置就能够获取生物信 息，并且不用凭借强制措施来获取信息。然而，由于面部本身易于根 据照明和姿势的变化而被不同地显示并且对周围环境特别敏感，因此 面部识别技术的缺陷在于识别面部的能力低于其他生物识别技术的 能力。另外，面部识别要经历对自光源输入的静止或移动图像中的面部 图像的面部特征位置、尺寸等进行识别和数字化这一过程。该技术识别面部的整体、表情等，因而能够被应用于阻止犯罪、人与机器人之 间的交互等。面部识别的重要性不在于输入图像而在于识别输入的图像。通常， 将直接的识别方法和统计的识别方法用作从输入的图 <象识别面部的方 法。在直接的识别方法中，使用显示在屏幕上的面部图像的诸如轮廓、 肤色以及面部图像组成部分的尺寸、各部分之间的距离等物理特征建 立规则，并且基于该规则测量、检测和比较这些物理特征。虽然基于 这种规则来掌握面部图像的方法有利地保证了高识别速度，但是该方 法对外部环境的改变缺乏适应性，因此识别误差是严重的。识别面部的其他方法是使用统计表达的方法，其中所输入的面部 图像的独特特征被转换成数据并且通过与已准备的大容量(脸形以及 其他对象)的数据库的比较被加以分析。即使在不稳定的外部环境中，这种方法也能准确地识别面部。但是，这种方法存在这样一个问题 实时识别面部花费的计算时间太长并且需要大量的数据。另外，当采集图像时，传统上商业化的面部识别方法使用自然光 或照明光。但是，在这些方法中，识别面部的性能受光线变化的影响 很大，具体地，当外部光线变化时，所要形成的面部图像上的亮度分 布会存在很大的差别。另外，即使当外部光线不变时，如果在照亮的 面部上出现诸如顺光、背光、偏光等其他因素，那么面部识别受到这 些因素的影响很大，所引起的严重问题是不能实现所希望的高质量 视频图像。发明内容构思本发明来解决上述问题。本发明的目的是提供 一 种面部检测 装置，在所述面部检测装置中将特定人的面部图像(FI)转换成面部 特征码(FC)，应用该面部特征码来从数字视频录像机(DVR)实时输 入的图像或录制图像的屏幕识别和检测特定人或者仅搜索特定人，因 此使用人的面部图像方便了记录、搜索以及回放。本发明的另一个目的是提供一种检测面部的方法，在所述方法中 配置了红外LED和红外虹膜来接收外部^L频图像，以此来稳定地获取面部图像而不受不均匀亮度分布或不一致的外部光源环境影响，并且 当检测面部图像时，通过基于多步分类方法来检测面部信息的方法， 能够实时地从实时输入的外部面部图像快速并准确地检测面部图像的 值。本发明提供了一种面部检测装置，所述面部检测装置包括面部 检测和识别(FDR)单元，用于通过内部操作过程将面部图像(FI )编 码成面部特征码(FC)，其中在从所输入的图像材料提取面部图像的 面部检测(FD)步骤中提取所述面部图像，并且以数据库的形式存储 所述面部特征码；以及面部检测服务器(FS)，用于通过网络传输面 部特征码(FC)，将被传输的面部特征码(FC)与先前存储在数据库中 的面部特征码进行比较以确定面部特征是否匹配，以及向所述面部检 测和识别单元传输面部识别结果，以及管理面部识别结果，因而识别 和选择要检测的目标。具体地，在由于传输线的原因而使传输速度低或者在有限空间中 使用面部检测装置的情况下，将替代面部检测服务器(FS)的外置型 面部识别(FR)才莫块直接连接到所述面部检测和识别(FDR)单元，以 消除面部检测装置安装位置上的限制，并提高面部识别功能的速度方 面的效率。也就是说，将能够执行面部检测服务器(FS)功能的模块 型装置外部连接至或嵌入FDR单元，使得即使在不能使用网络等的封 闭环境中也允许进4亍面部检测和识别。


图1是示出了根据本发明的优选实施方案的概念图； 图2是示出了本发明的另一个实施方案的概念图； 图3是示出了本发明的面部检测装置的运行状态的图； 图4是示出了本发明的又一个实施方案的概念图；以及 图5是示出了根据本发明检测面部图像的步骤的图。
具体实施方式
根据本发明的面部检测装置包括面部检测和识别(FDR)单元， 用于通过内部操作过程将面部图像(FI)编码成面部特征码(FC)并且以数据库的形式存储该面部特征码，其中在从所输入的图像材料提取面部图像的面部检测(FD)步骤中提取所述面部图像；以及面部检 测服务器(FS)，用于通过网络传输所述面部特征码(FC),将所传输 的面部特征码(FC)与先前存储在数据库中的面部特征码进行比较以 确定面部特征是否匹配，并且向所述面部检测和识别单元传输面部识 别结果。根据这种构造，本发明具有的优点在于将特定人的面部图像(FI ) 转换成面部特征码(FC)，由此可以应用该面部特征码(FC)来从DVR 实时输入图像或者所录制图像的屏幕识别和检测特定人或者仅搜索特 定人。另外，在接收人的外部图像中提供红外LED和红外虹膜，因此 能够稳定地获取面部图像而不受不均匀亮度分布或不一致外部光源环 境影响。被构思为解决上述问题的本发明提供了一种面部检测装置。该面 部检测装置包括面部检测和识别(FDR)单元，用于通过内部操作过 程将面部图像(FI )编码成面部特征码(FC),其中在从所输入的图像 材料提取面部图像的面部检测(FD)步骤中提取所述面部图像，并且 以数据库的形式存储所述面部特征码；以及面部检测服务器(FS),用 于通过网络传输面部特征码(FC)，将所传输的面部特征码(FC)与先 前存储在数据库中的面部特征码进行比较以确定面部特征是否匹配， 并且向所述面部检测和识别单元传输面部识别结果。因此，本发明能 够将特定人的面部编码成面部特征码以及高效地识别所输入的面部信 息。另外，面部检测服务器(FS)可将从面部检测和识别(FDR)单元 传输的面部特征码(FC)存储在自己的数据库中，接收关于由面部检 测和识别(FDR)单元所提取的面部图像(FI)的信息，并且以数据库 的形式分别存储所述信息，因此逐渐提高了数据的准确性和可靠性以 及允许更多的客户连接和使用该面部检测装置。另外，根据本发明，面部检测服务器(FS)配置有下面的功能 能够从附加安装的并且连接到面部检测服务器(FS)的照相机或者从 形成为文件的图片接收图像而不使用FDR装置，能够本身执行面部检 测(FD)操作，以及将通过面部检测(FD)操作获取的面部图像(FI )编码成面部特征码(FC)，以及增加、加强和管理数据库，因此能够提 高面部检测服务器(FS)的效率。另外，面部检测和识别(FDR)单元还可以包括数字视频录傳4几 (DVR),用于在面部检测和识别中将图像数据转换成数字信号，因此 能够对由面部检测和识别(FDR)单元的DVR提供的实时图像或者对记 录或存储在DVR中的图像执行面部检测操作。另外，可通过用于利用来自光源的光照射物体的红外光发射单元 和用于获取红外光的照相机可以获取所输入的图像，所述的被照相机 获取的红外光是从红外光发射单元发射，从物体反射并且入射到该照相机上，因此能够稳定地获取面部图像而不受外部光源影响。另外，照相机还可以包括附在照相机前面以过滤除红外光以外的 光束的红外虹膜，因此能够选择对于获取视频图像来说更高效且稳定 的红外光波长。另外，红外虹膜可被配置，以选择性地过滤除红外光以外的光束， 以及选择性地滤出中心波长在800至IOOO纳米的光束，因此能够获取 更准确的面部图#_。另外，红外虹膜的直径可在10和40纳米之间，并且红外光发射 单元可以是直径在10至40纳米的红外LED，其中红外光的中心波长 可在800和1000纳米之间，因此能够具有高效获取面部图像的结构。根据本发明，提供了一种面部检测装置，所述面部检测装置包括 面部检测和识别(FDR)单元，用于通过内部操作过程将面部图4象(FI ) 编码成面部特征码(FC ),其中在从输入的图像材料提取面部图像的面 部检测(FD)步骤中提取面部图像，并且以数据库的形式存储面部特 征码；以及面部识别才莫块，其通过USB直接安装在面部检测和识别 (FDR)单元的外部，因而将从面部检测和识别(FDR)单元传输的面 部特征码(FC)与先前存储在自身中的面部特征码进行比较以确定面 部特征是否匹配，并且向所述面部检测和识别单元传输面部识别结果。 因此，在由于传输线中的延误而导致传输速度低或者面部检测装置仅 使用在有限区域的情况下，本发明通过将面部识别模块通过USB直接 以外置方式直接安装连接到面部检测和识别(FDR)单元，能够实现更 快的搜索速度。通过引入这种快速搜索系统，与如虹膜识别、指紋识别、掌紋识别等的传统人体识别系统相比，减少了使用者的不情愿， 并且大大提高了识别速度，因此，面部检测装置可以被广泛地应用于 入口控制系统。另外，本发明能够提供一种检查面部的方法，其中面部识别模块可以安装在面部检测和识别(FDR)单元的内部。而且，根据本发明，提供一种检测面部的方法，所述方法包括的 步骤有(1)使用来自红外光源的红外光照射目标；(2 )使得红外光从目标反射并且将反射的红外光作为视频图像输入到照相机中； (3)在面部检测和识别(FDR)单元中，从所输入的视频图1象提 取面部图像(FI )并且通过内部操作过程将所提取的面部 图4象(FI)编码成面部特征码(FC);以及 (4 ) 通过网络向面部检测服务器(FS )传输面部特征码(FC ), 将所传输的面部特征码(FC)与存储在面部检测服务器中 的面部特征码进行比较来确定面部特征是否匹配，并且向 面部检测和识别单元传输面部识别结果。 另外，根据本发明，步骤(1)可通过红外LED执行，因此提高获 取面部图像的效率。另外，步骤(2)中的视频图像是经安装在照相机前面的红外虹膜 过滤后的照射红外光的视频图像，所述红外光的中心波长为800至 1000纳米，因此提高了视频图像的准确性。另外，在步骤(3)中，通过实时搜索和测量有关正面的信息，可 以将所输入的视频图像转换成数据，所述实时搜索和测量可以在多步 分类器中利用Ada Boost计算方法来执行。因此，本发明能够在搜索 实时输入的面部图像时通过执行统计、分类图像以及逐步划分图像的 方法来提高测量的速度和准确性。另外，将所输入的视频图像转换成数据的过程可包括的步骤有 (1) 从实时输入的视频图像提取面部屏幕； (2 )通过使用Ada Boost方法对面部屏幕重复进行粗略和精细 的检查，从所提取的面部屏幕取得数值；(3) 向识别位置传输步骤(2)中所取得的数值； (4 ) 基于所传输的数值确定面部特征；(5 ) 为已确定的面部特征确定面部各个部分的几4可位置以及 通过均衡面部左右侧之间的亮度变化得到最终的面部屏 幕；以及(6)通过旋转、放大以及缩小步骤(5)中得到的面部屏幕， 得到与标准面部屏幕匹配的图像。 在下文，将参考附图详细说明本发明的构造和操作。 参见图l，根据本发明的面部检测装置包括面部检测和识别(FDR) 单元20，用于通过内部操作过程将面部图像(FI )编码成面部特征码 (FC)并以数据库的形式存储面部特征码，其中在从所输入的图像材 料1Q提取面部图像的面部检测(FD)步骤中提取面部图像；以及面部 检测服务器(FS)30，用于通过网络传输面部特征码(FC),将所传输 的面部特征码(FC)与先前存储在数据库中的面部特征码进行比较以 确定面部特征是否匹配，以及向所述面部检测和识别单元传输面部识 别结果(FRR)。优选地，面部检测和识别(FDR)单元20包括面部检测(FD)单 元21，用于执行内部操作过程以将面部图像(FI)(即，从外部输入 图像基本检测得来的人面部图像)转换成面部特征码(FC);数据库 DB1,用于存储面部特征码；以及中央处理单元(CPU) 22，用于控制一系列基本操作。通过网络(即因特网或局域网)连接到面部检测和识别单元20的 面部检测服务器(FS) 30从面部检测和识别单元20接收编码过的输 入图像的面部特征码(FC )，将所接收的面部特征码与先前存储在内部 数据库DB2中的面部特征码进行比较以确定是否存在与所接收的面部 特征码相匹配的面部特征码，并且向面部检测和识别单元20传输比较 结果。如果外部输入图像的面部特征码与先前存储的面部特征码相匹 配，那么向面部检测和识别单元2 0传输表示它们匹配的面部识别结果 (FRR)的值。另外，内部数据库如上所述地被独立构建在面部检测服务器30 中，并且另外，优选地，将所输入的新面部特征码(FC)存储在该数据库中以利用该新信息更新该数据库。前述的面部检测服务器30用于接收面部特征码(FC)(即由面部 检测和识别单元20编码过的面部图像(FI))，将所接收的面部特征码 与先前存储的面部特征码进行比较，并且传输面部识别结果。另外， 优选地，面部检测力l务器(FS) 30本身通过面部检测操作也将面部图 像(FI)转换成面部特征码(FC)。通过将能够接收外部图像的照相机(例如，用于PC的USB照相机) 或者图像捕捉装置连接到面部检测服务器(FS)以及直接接收从照相 机或者图像捕捉装置输入的图像或者从以文件形式存储的图片接收图 像，然后通过以软件程序的形式嵌入在面部检测服务器(FS)中的面 部检测装置对所接收的包含面部的图像执行面部检测(FD)过程，能 够实现面部检测服务器(FS)本身所包含的这种功能。与面部检测和识别(FDR)单元中提取的面部图像(FI ) —样，通 过面部检测服务器(FS)中的面部检测(FD)过程提取的面部图像(FI ) 可以无限制地用于面部检测服务器(FS)。也就是说，通过面部检测服 务器本身中的面部检测(FD )过程可以提取面部图像(FI ),使得通过 使用未借助于外部面部检测装置所获取的面部图像，而使面部检测服 务器(FS)能够最大化增加、增强以及管理其自己的数据库的效率。优选地，面部检测和识别(FDR)单元20还包括数字视频录^象机 (DVR)，用于将图像信号转换成数字信号。在这种情况下，如果如图 1中所示存在外部图像输入10,则通过DVRll将外部图像转换成数字 信号。优选地，面部检测和识别(FDR)单元被制成从DVR提供的图像 提取面部图像。这是能够利用根据本发明的面部检测装置通过面部特 征码来搜索和识别特定人的基础，下面会对此进行说明。参见图2,在本发明中，优选地，面部检测和识别(FDR)单元20 被制成通过USB等连接到独立的外置型面部识别(FR)模块来本身而 不用使用面部检测服务器(FS)检测和识别面部。当由于传输线的故 障而导致传输速度存在问题时，或者当在有限空间中使用时等，或者 当使用中存在限制时，此处所提供的具有图l所示的面部检测服务器 (FS)的功能的外置面部识别模块40起以外部可分离形式提供的替代 型面部检测服务器(FS)的作用。虽然外置面部识别模块40可以被提供为可拆卸型，但是它可被形成为嵌入在面部检测和识别(FDR)单元 20中的内置型。另外，优选地，当具有面部检测和识别(FDR)单元的客户通过因 特网或局域网被连接时，面部检测服务器(FS)和外置面部识别模块 40两者都同时被用来处理大量客户(图2 (b))。这种外置面部识别(FR )模块被广泛使用，使得外置面部识别(FR ) 模块能被应用于门控系统、IP照相机用的TX和RX、门锁、车辆钥匙 锁等，因此由于消除了当事人的不情愿并大大提高了识别速度，使得 能够替代传统的虹膜识别、指紋识别、掌紋识别。图3是示出了具有面部检测和识别(FDR)单元的外部客户利用面 部检测操作的实例的概念图。参见图3，多个客户提供有面部检测和识别(FDR)单元20,所述 单元连接到存储关于面部特征码(FC)的信息的面部检测服务器30, 所述面部特征码如上所述地被构建成数据库DB2;并且客户向面部检 测服务器(FS) 30传输面部特征码(FC)来确认和搜索特定的人，其 中面部特征码对应于图像信号中期望被确认的个人信息，所述图像信 号通过他们自己的图像输入装置被输入到面部检测和识别(FDR )单元 20中，所述图像输入装置如提供在面部检测和识别(FDR)单元20中 的DVR、外部监视照相机等。显而易见，如果如图2所示，外置面部识别(FR)模块与面部检 测月l务器(FS) —起连接到面部检测和识别(FDR)单元，那么系统的 总处理能力和搜索速度会大大提高。在接收外部图像的装置中，将参照图4详细说明使用照相机拍摄 外部图像、将外部图像输入到根据本发明的面部检测和识别(FDR)单 元2 0中并4企测面部的系统。用于接收外部图像的单元最基本包括照相机50、红外虹膜60以 及红外光发射单元70三个部分。对于红外光发射单元，优选地使用红 外LED。红外虹膜60过滤掉自然光并且优选地;陂形成为要固定到照相 机50棱镜前方的结构。具体地，红外虹膜60优选地被形成为中心波长在800至1000纳 米以及直径是40纳米。另外，红外LED 70优选地被选择为中心波长在800至1000纳米以及直径在40纳米。将说明构成组件的操作。首先，红外LED70的光源照射目标或面 部。然后，光束反射并且通过放置在照相机50前方的红外虹膜60被 过滤。特别地，除了红外光的光源频率外，红外虹膜60将自然光、外 部光源等的频率光束过滤掉。最后，经过滤的光被投射到照相机50中， 使得获得面部的视频图像。显而易见，所获得的视频图像需要被传递 到适于视频图像的电子处理设备并且被处理以识别面部图像。通常， 由于考虑到红外LED的能力，诸如背光、偏光等的外部自然光的干扰 是极其小的，因此自然光的干扰可以被认为是几乎不存在，并且因此， 面部图像的获取完全依赖于红外LED的运行。面部检测和识别(FDR )单元20通过从自照相机50输入的图像信号中提取与人脸相应的部分来形成面部图像，并且通过内部操作过程 提取面部特征码(FC)。如图1中所示，面部检测和识别(FDR)单元 包括面部检测(FD)单元、数据库、中央处理单元等。具体地，为了 FD的运行效率，面部检测(FD)单元优选地使用专门为数字信号处理 (DSP)或者FD功能设计的集成电路(IC)。在下文，通过使用根据本发明的面部检测装置的方法的实施方案 详细描述应用本发明的方法。1、 应用于防盗功能在根据本发明的面部检测装置中，才艮据面部特征码分类面部图像 的功能可用于常见目的。例如，如果进入照相机的人脸上带面具或者 用物遮面，则将不提取面部特征码(FC)。因此，能够解决通过传感器 具有简单记录功能的传统DVR的问题。例如，可以预防这样的情形大部分假定为嫌疑人的人带面具或 者遮面，当事后对安装在自动取款机(ATM)中的DVR的图像材料进行 搜索时不能对其进行识别。如果戴面具的人试图从ATM取款并且面部 特征码(FC )没有被面部检测和识别(FDR )单元提取，那么加强ATM 的功能以使不允许取款，因此能够防止偷盗和犯罪。2、 仅记录特定的人具体地，如果用户设置特定人或者多个特定人群的面部特征码(FC)，那么可能优点在于通过仅仅记录从中提取所设置的面部特征 码(FC)的图像，DVR的记录时间与传统的DVR相比可能被大大延长。 也就是说，本发明提供了一种使用面部检测装置的方法，在所述方法 中仅当基于特定人的面部特征码的面部检测装置识别出其面部特征码 与特定人的面部特征码相匹配的人的面部时才记录图l象。当有必要l吏 用该方法记录特定人的外貌等以阻止犯罪时，连接诸如DVR等的具有 记录功能的介质，并且仅当与特定人的面部特征码(FC)相匹配的人 出现时，才运行该记录功能来记录面部，因此实现其应用的一般化。3、 从所纪录的图像仅搜索特定的人使用根据本发明的面部检测装置，从记录的图像仅搜索特定的人。 例如，通过面部检测方法从包含在存储于DVR中的连续图像材料 中的多个人的面部信息中检测所期望的特定人的面部，并且将作为面 部检测(FD )的结果检测出的面部图像(FI )编码成面部特征码(FC )。 通过面部特征码分类面部信息，并且仅仅搜索特定人出现的图像材料 部分，并且可以选择性地显示或者独立存储所搜索的部分。因此，可 以利用面部特征码(FC)作为搜索索引，所述搜索索引用于移动到在 存储在DVR中的不同人群中出现特定人的部分，或者用于仅选择与特 定人相关的图像部分，因此提供了一种用于搜索特定人的新应用。特别地，在传统方法中为了从大量的记录图像材料查看期望的场 景，图像材料应被倒回到所期望的记录时刻的场景，并且显示此时间 点记录的图^f象。但是，如果使用本发明的方法，使用具有出现在所记录图像材料 中的面部图像的特定人的面部特征码(FC )，直接搜索和显示在相应图 像材料中出现人群中的仅仅出现具有该面部特征码(FC)的特定人的 图像部分。在这种情况下，显而易见，待搜索的记录材料可以被记录在净皮配 置在根据本发明的面部检测和识别(FDR)单元中的DVR中或者可从外 置图像装置接收。
4 、 从人群中提取特定人物根据本发明，如果安装在挤满了大量人的体育馆、许多人进出的 便利店等中的监视照相机被连接到本发明的面部检测和识别(FDR )单 元以及面部检测服务器(FS )，并且通过照相机记录或者接收人的图像， 那么通过分析人群的图像信号以及编码各个人的面部特征，能够搜索 期望的人物。因此，例如，如果本发明被用来检测犯罪嫌疑人的面部，则将所 期望的嫌疑人的面部特征码(FC)和图像中捕获的特定人的面部特征 码(FC)在面部检测和识别(FDR)单元或者面部检测月l务器(FS)的 数据库中进行比较。然后，当前输入的面部特征码(FC)与嫌疑人(之 前被记录在数据库中的人)的特征码(FC)的FC匹配率(百分比)与 嫌疑人的常规记录一起被显示在显示器上，使得可以向装置管理者或 监督者提供或显示与当前输入图像中所捕捉的人有关的附加信息或者 具有比所显示的FC匹配率高的FC匹配率的人。在下文，将说明在前述的本发明的面部检测装置中检测面部图像 (FI )的方法。这是才艮据实时输入的图4象检查和测量面部的方法，以下面描述的 顺序执4于所述方法。输入外部图像之后，使用检查和测量面部的方法从所输入的图像 检查和测量面部。显而易见，外部图像的输入是通过记录在DVR中的图像信号实现的或者包括如上所述地通过红外光源的照相机的视频图 像输入。通过Ada Boost统计分类器的检查和测量面部的方法，实时地检 查和测量正面。执行检查和测量脸部的方法的特定步骤如下 (a )使用从所输入的移动图像检查和测量面部的方法，从屏幕检 查和测量面部，并且再一次检查和测量该面部。(b) 通过Ada Boost算法的多步分类器实现步骤(a)中所述的从移动图^f象的屏幕检查和测量面部的方法。(c) 步骤(b)中所述的从移动图像的屏幕检查和测量面部的方法的特征在于下面的顺序。i)接收移动图像，ii)提取面部，iii)确认所提取的面部 的特征，iv)几何数字化面部，以及v)在屏幕上旋转、缩小以及 ;改大面部。(d) 获取标准的面部屏幕，以检查和测量面部。(e) 步骤(c)中所述的从移动图像的屏幕检查和测量面部的方 法的特征在于从所输入的面部屏幕上去除面部左右侧之间的亮度变化 之后检查和测量面部。(f )在对显示了步骤(c)所述的从移动图像的屏幕检查和测量 的面部的实时面部屏幕进行缩小和放大的步骤中，计算、分类和确定 面部图像的精细特征。通过对数字化的面部值进行积分以及二次积分 获取面部的重要位置、距离和精细特征。(g) 步骤(a)中所述的从移动图像屏幕检查和测量面部的方法 包括两个步骤粗略的检查和测量以及精细的检查和测量。在这种情 况下，精细的检查和测量中的检查密度高于粗略的检查和测量中的检 查密度。(h) 在上述的粗略的检查和测量方法中，面部屏幕被提取、放大 以及缩小，并且从预备的数据库提取满足一定条件的数据。然后，通 过使用亮度的几何平方差计算方法来緩和所输入的面部屏幕的亮度变 化，所述算法基于Ada Boost从给定屏幕计算外貌的精细特征，并且 面部屏幕同时被发送到分类部分以待确定。下一步将确定的结果传送 到CPU ARM。(i) 在屏幕上显示步骤(h)中所述的检查和测量移动图像方法 的结果。参见图5,图5简要地显示了图像屏幕的输入以及根据AdaBoost 方法在多步分类器中实现的检查和测量的流程。根据本发明的优选实 施方案的基于Ada Boost执行统计、分类图像以及逐步划分图像的方 法的优点在于由于检查和测量的速度高，因此容易检查和测量实时 输入的移动图像。而且，通过去除在面部左右侧之间的亮度变化，可 以防止由于不平衡的照明导致出现的误差。如此提取的面部图像(FI)通过内部操作过程被转换成面部特征码(FC)并且然后被存储在数据库中。虽然在大部分前述过程中描述 了将面部特征码(FC)用作面部识别数据的典型实例，但是显而易见， 在面部特征编码步骤之前的步骤中提取的面部图像(FI)可以用作面 部识别数据。根据本发明，将特定人的面部图像(FI )转换成面部特征码(FC)， 由此面部特征码(FC)可以被用于从DVR图像屏幕来识别和检测特定 人或者仅搜索特定人，以容易地检测和搜索人的面部图4象。如果应用 该方法，那么在自动取款机、公共场所、机场等可以容易地搜索特定 人，使得能够高效地执行安全操作和搜索人。根据本发明，其具有的优点在于将特定人的面部图像(FI)转 换成面部特征码(FC)，由此面部特征码(FC)能够被用于从DVR图像 屏幕识别和检测特定人或者仅搜索特定人，以容易地检测和搜索人的 面部图4象。另外，根据本发明，在接收人的外部图像中提供红外LED和红外 虹膜，因此能够稳定地获取面部图像而不受不均匀亮度分布或者不一 致外部光源环境影响。具体地，根据本发明，当检测面部图像时，通过基于多布分类方 法来检测面部信息的方法，能能够实时地从实时输入的外部面部图4象 快速且准确地检测面部图像的值。
权利要求
1.一种面部检测装置，包括面部检测和识别(FDR)单元，用于通过内部操作过程将面部图像(FI)编码成面部特征码(FC)的，在从所输入的图像材料提取面部图像的面部检测(FD)步骤中提取所述面部图像，以数据库的形式存储所述面部特征码；以及面部检测服务器(FS)，用于通过网络传输所述面部特征码(FC)，将所传输的面部特征码(FC)与先前存储在数据库中的面部特征码进行比较以确定特征是否匹配，并且向所述面部检测和识别单元传输面部识别结果。
2. 如权利要求1所述的装置，其中所述面部检测服务器(FS)将 从所述面部检测和识别(FDR)单元传输的面部特征码(FC)存储在其 自己的数据库内，接收关于由所述面部检测和识别(FDR)单元所提取 的面部图像(FI)的信息，并且以数据库的形式独立存储所述信息。
3. 如权利要求1所述的装置，其中所述面部检测服务器(FS)本 身执行面部检测(FD)操作，将通过所述面部检测(FD)操作获取的 面部图像(FI )编码成面部特征码(FC )，并且以数据库的形式存储所 述面部特征码。
4. 如权利要求1所述的装置，其中所述面部检测和识别(FDR) 单元还包括数字视频录像机(DVR),用于在面部检测和识别中将图像 数据转换成数字信号。
5. 如权利要求4所述的装置，其中通过用于使用来自光源的光照 射物体的红外光发射单元和用于获取红外光的照相机，获取所输入的 图像，所述红外光是从红外光发射单元发射的，从物体反射并且入射 到该照相机上。
6. 如权利要求5所述的装置，其中所述照相机还包括附在照相机 前面以过滤除红外光以外的光束的红外虹膜。
7. 如权利要求6所述的装置，其中所述红外虹膜可被构造，以选 择地过滤除红外光以外的光束，并且选择地滤出中心波长为800至 1000纳米的光束。
8. 如权利要求7所述的装置，其中所述红外虹膜的直径在10和40纳米之间，并且所述红外光发射单元是直径在10至40纳米的红外 LED,所述红外光的中心波长在800和1000纳米之间。
9. 一种面部检测装置，其包括面部检测和识别(FDR)单元，用于通过内部操作过程将面部图寸象 (FI )编码成面部特征码(FC )，在从所输入的图像材料提取面部图像 的面部检测(FD)步骤中提取所述面部图像，以数据库的形式存储所 述面部特征码；以及面部识别模块，其通过USB直接安装在所述面部检测和识别(FDR ) 单元的外部，因而将从所述面部检测和识别(FDR)单元传输的面部特 征码(FC)与先前存储在自身内的面部特征码进行比较以确定面部特 征是否匹配，并且向所述面部检测和识别单元传输面部识别结果。
10. 如权利要求9所述的装置，其中所述的面部识别模块被安装 在所述面部检测和识别(FDR)单元的内部。
11. 一种检测面部的方法，包括步骤(1 )使用来自红外光源的红外光照射目标；(2 )使得红外光从目标反射并且将所反射的红外光作为视频图像 输入照相机中；(3) 在面部检测和识别(FDR)单元中，从所输入的^L频图4象提 取面部图像(FI)并且通过内部操作过程将所提取的面部图像(FI) 编码成面部特征码(FC);以及(4) 通过网络向面部检测服务器(FS)传输面部特征码(FC)， 将所传输的面部特征码(FC)与存储在面部检测服务器中的面部特征 码进行比较来确定面部特征是否匹配，并且向所述面部检测和识别单 元传输面部识别结果。
12. 如权利要求11所述的方法，其中步骤(1)是通过红外发光 二极管(LED)执行的。
13. 如权利要求11所述的方法，其中步骤(2)中的视频图像是 经安装在照相机前面的红外虹膜过滤后的红外光的视频图像，所述红 外光具有800至1000纳米的中心波长。
14. 如权利要求11所述的方法，其中在步骤(3)中，通过实时 搜索和测量关于正面的信息，将所输入的视频图像转换成数据，这是利用Ada Boost计算方法在多步分类器中执行的。
15.如权利要求14所述的方法，其中将所输入的视频图像转换成 数据的过程包括步骤(1 )从实时输入的视频图像提取面部屏幕；(2 )通过使用Ada Boost方法对所述面部屏幕重复进4亍粗略和精 细检查，从所提取的面部屏幕取得数值；(3)向识别位置传输步骤(2)中所取得的数值； (4 )基于所传输的数值确定面部特征；(5 )对所确定的面部特征确定面部各个部分的几何位置以及通过 均衡面部左右侧之间的亮度变化取得最终的面部屏幕；以及(6)通过旋转、放大以及缩小步骤(5)中取得的面部屏幕，取 得匹配标准面部屏幕的图像。
全文摘要
本发明涉及用于检测面部的装置和方法。根据本发明的面部检测装置包括面部检测和识别(FDR)单元，用于通过内部操作过程将面部图像(FI)编码成面部特征码(FC)并以数据库的形式存储该面部特征码，其中在从输入的图像材料提取面部图像的面部检测(FD)步骤中提取所述面部图像；以及面部检测服务器(FS)，用于通过网络传输面部特征码(FC)，将所传输的面部特征码(FC)与先前存储在数据库中的面部特征码进行比较以确定面部特征是否匹配，并且向面部检测和识别单元传输面部识别结果。根据本发明，将特定人的面部图像(FI)转换成面部特征码(FC)，因此面部特征码能被用来从DVR实时输入图像或记录图像的屏幕识别和检测特定人或者仅搜索特定人。另外，在接收人的外部图像中提供了红外LED和红外虹膜，以此来稳定地获取面部图像而不受不均匀亮度分布或不一致的外部光源环境影响。
文档编号G06K9/00GK101271519SQ200810085788
公开日2008年9月24日 申请日期2008年3月24日 优先权日2007年3月22日
发明者禹正秀 申请人:阿特尼克斯有限公司