专利名称：人脸特征信息码及其编码方法
技术领域：
属于应用计算机存储和检索人脸容貌特征数据，编码技术领域。
背景技术：
当今世界每个国家都以每个公民人脸的照相片，再加上人的姓名、身高，年龄，出生地等资料形成记录和区别公民的身份标志，并建立了庞大的身份数据库。但是如果只凭鉴别对象的照片，能不能经过计算机和身份数据库进行比对，很快检索到对象的身份呢？目前看来很难实现，关键在于至今还没有解决使用计算机对人脸的特征进行编码的问题。
发明内容
本发明就是提供一种人脸特征信息码及其编码方法，解决了对人脸照片进行编码的关键，使每个公民在制作身份照片的同时，拥有一个人脸特征信息码。每当需要单凭一张人脸相片来查寻其真实身份时，只要对该人脸按照本发明的方法进行编码，再经过计算机在同样按照本发明的方法进行过人脸特征信息编码的身份数据库里搜索，即可获得相同或相近的比对人的相片及其身份资料。
本发明是这样实现的以人脸的平面像片，经放大或数码处理后为编码对象，用字母和数字分别表示人脸的脸部器官、脸部特征标记的名称、长度及相关数据，脸部器官特征检测点的名称和之间的长度及相关数据，并按规则和顺序进行编码，形成人脸特征信息码数据字符串。处理人脸相片进行编码时可以输入计算机，经过计算机处理成为数码影象后经过计算机软件进行编码，也可以在手工条件下，放大照片后依照编码方法，进行人工编码后获得该照片的人脸特征信息码。
本发明对于人脸器官长度的获得设置二种方法在拍摄人像时在人脸旁设置标准长度量具，以获得量化人脸部器官的长度、脸部特征标记的长度、及脸部器官特征检测点之间的标准长度单位，编码的长度单位及标记为cm，或英寸等；在照片无标准长度单位比对参照时，以该编码相片上人脸的某特定器官的长度为计量基础长度单位。因为大量的身份照片都没有设置长度比照，而需要检索的相片，也很难要求设置长度比照，采用相片上人脸的某特定器官的长度为计量基础长度单位，这样虽然形成各人的脸盘、器官的具体长度单位不同，但是编码是获得长度比例系数，对于同一张脸来说，只要输入的编码和检索的编码数据库采用相同的长度单位，(它的系数之间的比例关系是相同的)，那就不会产生引导错误，如果以后获得编码照片某器官的标准长度，那也不难进行数据换算，而如果根据这些数据进行人像模拟复原，那他仍然能够提供原人像相同比例和特征的模拟人像。
本发明设定人脸正面相片编码时，是以该编码人脸的眼瞳的直径长度为计量基础长度单位，一般取右眼眼瞳，编码长度区别标记ym，人脸侧面相片编码的长度单位，是以该编码人脸的人中的长度为计量基础长度单位，编码长度区别标记rm。在人脸上只有眼球上的瞳的直径，是一个最具有稳定性的数字，而且跟1cm比较接近，也较容易获得。但是在人脸侧面相片上，人中的长度比较明显，也很清晰，而在正面照片上，有时并不具有清晰的界限，所以正面和侧面采用不同的长度计量单位，具有不同的长度系数，但不影响编码和检索，它们之间参照譬如下巴或唇的数据，是可以转换的。
本发明在照片编码时添加辅助线条，来获取脸部对称器官的特征点在脸部相对位置的尺寸差异数据。在照片添加辅助线条的形式很多，本发明在照片编码时添加辅助坐标线X轴和Y轴，采用坐标相关数据来定位和反映人脸器官特征点和特征标记在脸部相对位置的数据。
上述X、Y轴的设立在人脸正面照片上添加以两内眼角连线的中点和过人中中点的延长线为Y轴，以过左眼内角顶点的垂直于Y轴的延长线为横座标X轴。在人脸侧面相片添加以额和人中与鼻的交点连线的延长线为Y轴，以过眼外角上下眼皮交点的Y轴垂直线为X轴。用坐标数据来定位和反映人脸部器官特征点和特征标记在脸部相对位置的数据，真实反映人脸总体及器官的对称程度。事实上人脸并不是完全对称的，而这种非完全对称特性基于头部骨骼的对称差异，极具个性和稳定性。
本发明在编码时增加根据人脸的脸部器官、或脸部特征标记设立形状码，对于形状极不规则的脸部特征标记，如疤痕等的定位，依据X轴Y轴采用网格方法。脸部特征如传统的络腮胡，地包天等，它是人脸上的比较明显的特征，但是由于分型有时往往界限不是很清楚的，一般可以勿略不计。对于发型等变数比较大的脸部特征，可以不于考虑。发际线和鬓看情况决定。因为某些器官的界限测量时界限模糊，有些数字可以加＞大于号或＜小于号。以求比较客观的反映真实状况。
本发明提供一种利用计算机强大技术能力，解决了为需要精确核对和检索的人象照片，提供可以比对的人脸特征信息码及其编码方法。以编码相片上人脸的某特定器官的长度譬如眼瞳的直径为计量基础长度单位，是本发明的最具创造性的部分，因为该方法解决了在照片上取得量化数据的基础，不仅在处理2D人脸图象的编码上获得突破性的进展，它的原理也适合在处理3D人脸图象进行编码时的量化问题。相信随着计算机技术的发展和人脸特征信息码及其编码方法的进一步的完善配合，完全可以创造出一种个人身份快速识别系统，为维护世界和各个国家的和平事业，维护人类的文明进步，作出贡献。
下面根据附图和具体实施例做进一步详细说明。
图1左边是某人在30岁时的黑白相片。编码照片经数码处理为Jpeg1136×1486象素的黑白图象，编码时添加X、Y轴后的情况示意图。
图2左边是同一人45岁时的彩色照片(处理后去色)。编码照片经数码处理为Jpeg1433×1899象素的彩色图象。编码时添加X、Y轴后的情况示意图。
具体实施例方式根据上述一种人脸特征信息码及其编码方法所设计的，一种正面照片编码A方案编码标记器官类一大写英文字母(单或双)，型一小写英文字母，坐标--()及+-数字，脸部特征一双大写英文字母。
编码长度计量设置ym，右眼瞳＝10点。
具体特征和字母对应表记编码内容、表示顺序和方式性别—XB男1，女0。
脸-L，分二大型圆型y和长型c，皮肤分粗皮z和一般y，尺寸长度c眉心坐标Y轴0点至下巴线的点数，加＞大于号或＜小于号(因为测量时界限模糊)，宽k先左后右耳根到Y轴的点数。
码型示例Lcyc＞97k＞56+＜56。
眼-Y，分型大d，中z，小x，不明显的都入z。眼皮p分形平p和凹a，单1，双2，先左后右；眼外角至Y轴的长度c先左后右，中间加-号；眼外角至X轴的垂直距离h分正负(+-)，先左后右，中间加、号；右眼内角rn在Y轴上的值分正负(+-)；上下眼睑yj在Y轴的水平数值先左后右，先上后下，中间加+号，左右之间加、号；左右内眼角距离nj左右内眼角长度；两瞳外缘距tj左右两瞳外缘至Y轴的垂直距离中间加-号，先左后右。
码形示例Yzpa22c＞40、＞39h0、1rn+1yj7+1、8+Onj27.4tj31.5-31.5鼻-B，鼻长c(以Y轴的0点至鼻与人中交界的垂直距离值)；鼻宽k，鼻翼外沿先左后右X轴上的水平距离值中间+号；鼻孔o，先左后右，X轴上的水平最大距离值和Y轴上的垂直最大距离值，中间加×号；左右之间加、号。
码形示例Bc39k16+17o6×6、6×6嘴-Z，分形蛤蟆h，大d，中z，小x，嘴长c，测嘴角，先左后右X轴上的水平距离值中间+号，测量时界限模糊，加＞大于号或＜小于号。
码形示例Zzc＞20+＞20唇-C，分形普通p，特形t，唇厚h，分二部分，上唇中点，上唇最厚处，之间加、号，下唇xY轴上的垂直距离值。
码形示例Cph4、7.5×7.5耳-ER，分形普通p，招风q，耳长c，Y轴上的垂直距离值，分二部分，先上后下中间加+号，以X轴为界；先左后右，中间加、号。
码形示例ERpc7+44、6.5+43.5
眉-M，分型剑j扫s普通p，纹v；状长c中z短d；弯w平p；浓n适中s淡t，眉高h先左后右，Y轴上的至X轴的垂直距离值。
码形示例Mpzpsh31、31人中-RZ，分形有沟y，无沟w，长c(以Y轴的鼻与人中交界点至人中中点与唇的交点值)，宽k先左后右。
码形示例RZyc17k5+5下巴-XB，分形宽k中z小x，下巴长c，以Y轴的鼻与人中交界点至下巴的下缘，再分左1，右r，在Y轴上的垂直距离值。
码形示例Xzc57158r57颊-J，分形普通p，宽k，颊宽k，颊的最宽处，先左后右，X轴上的水平距离值，中间加-号，如果数值小于或等于左右两耳垂和脸的交接点，可以不计。
码形示例Jpk59-58额-E，高g低d宽k窄I。
码形示例Egk颧-Q，高g平p。
码形示例Qp特征痣-ZI，分形圆o，长形g，多边形w，大小圆形测量直径，长形以长×宽，多边形以面积，性状黑色b，红r，位置以X轴和Y轴交点为界，左1右r上u下d，测量中点先X后Y，中间加、号。
码形示例Zio6brd8、48胎记-TJ，性状黑色b，红r；定位X、Y轴以眼瞳距为节点，从O点起X轴向右节点间线段标记为大写A B C D E F G H，向左节点标记为小写abcdefgh；Y轴从O点起，向上节点间线段标记为一二三四五六七，向下节点间线段标记为1 2 3 4 5 6 7；码形示例Tjr(D三、E三、E四)疤痕-BH，定位同胎记。
码形示例BH，参考胎记，胡须-HX，分形八字ba，络腮1s。
码形示例Hxba采用上述编码A方案，和照片处理设备48-bit扫描仪，P4 1.5G电脑。处理图象程序、软件Windows画图，photoshop7。
见图1右边的数据是其照片编码后获得的人脸特征信息码RLTZMzmymA0001XB1Lcyc＞97k＞56+＜55Yzpa22c40-39h0、2.5rn+1yj6.4+1.5、8+Onj27.4tj32-31.5Bc39k16+16.4o6×4.6、6×4.2Zzc20+23；Cph4.5-6×8；ERpc？+42、？+40.5；Mpzpsh27、29；RZyc17k4+4；XBzc57158r57；HXba图2右边的数据是其照片编码后获得的人脸特征信息码RLTZMzmymA0002XB1Lcyc＞97k56+56Yzpa22c40-39h0、2rn+1yj6.5+1.5、8+Onj27.5tj31.5-31Bc39k16+16o6×4.5、6×4Zzcc21+19；Cph4-6×8；ERpc7.5+44、5.5+44；Mpzpsh26、28Rzyc17k4+4；XBc57158r57；Hxba；编号说明RLTZM-是人脸特征码的拼音大写字母的缩写，zm-正面，ym--编码长度区别标记，A-编码方案名，最后是码序列。
上述二张照片的拍摄时差相差15年，拍摄时的角度也有一定的差距，两组数据的对比如下上述编码数据共52项，完全重合的有32项重合＞60％，大致相近误差＜5％的12项，占总数＞23％，两项合计＞83％；数字项共37项，完全重合的有21项占比例＞56％。分析编码数据还有许多信息数据可以提取，如照片人的左右两耳确有大于2mm的差异。说明本发明完全具有实用性，能客观反映人脸部器官的某些特征。而人脸部器官某些特征即便经过时光的考验，它的变数还是很小的，遴选和掌握这些数据进行编码和检索时着重倾斜，可以缩小编码中的无效数据部分，缩短码位的数量，减少工作量。本发明完全能够完成所提出的发明目的。
权利要求
1.人脸特征信息码及其编码方法，以人脸的平面像片经放大或数码处理后为编码对象，其特征在于用字母和数字分别表示人脸的脸部器官、脸部特征标记的名称、长度及相关数据，脸部器官特征点的名称和之间的长度及相关数据，并按规则和顺序进行编码，形成人脸特征信息码。
2.根据权利要求(1)所述的人脸特征信息码及其编码方法，其特征在于在拍摄人像平面像片时，在人脸旁设置标准长度量具，以获得照片编码时量化人脸部器官的长度、脸部特征标记的长度、及脸部器官特征点之间的标准长度单位，编码的长度单位及标记为cm，或英寸等。
3.根据权利要求(1)所述的人脸特征信息码及其编码方法，其特征在于在照片无标准长度单位比对参照时，以该编码相片上人脸的某特定器官的长度为计量基础长度单位。
4.根据权利要求(3)所述的人脸特征信息码及其编码方法，其特征在于人脸正面相片编码时，以编码相片上人脸眼瞳的直径长度为计量基础长度单位，编码长度标记ym；人脸侧面相片编码的长度单位，是以该编码人脸的人中的长度为计量基础长度单位，编码长度标记rm。
5.根据权利要求(2)或(4)所述的人脸特征信息码及其编码方法，其特征在于在照片编码时添加辅助线条，来获取脸部对称器官的特征点在脸部相对位置的尺寸差异数据。
6.根据权利要求(5)所述的人脸特征信息码及其编码方法，其特征在于在照片编码时添加辅助坐标线X轴和Y轴，采用坐标相关数据来定位和反映人脸器官特征点和特征标记在脸部相对位置的数据。
7.根据权利要求(6)所述的人脸特征信息码及其编码方法，其特征在于在人脸正面照片上添加以两内眼角连线的中点和过人中中点的延长线为Y轴，以过左眼内角顶点的垂直于Y轴的延长线为横座标X轴。在人脸侧面象添加以额和人中与鼻的交点连线的延长线为Y轴，以过眼外角上下眼皮交点的Y轴垂直线为X轴。
8.根据权利要求(7)所述的人脸特征信息码及其编码方法，其特征在于编码增加根据人脸的脸部器官、或脸部特征标记设立形状码，脸部特征标记的定位依据X轴Y轴，采用网格方式。
9.根据权利要求(6)所述的人脸特征信息码方法，其特征在于因为测量时界限模糊，在数字前面可以加大于号＞或小于号＜。
全文摘要
人脸特征信息码及其编码方法，属于人脸特征信息数据编码技术领域。解决了对人脸照片进行编码的关键。本发明以人脸的平面像片经放大或数码处理后为编码对象，经过计算机和相关软件处理，用字母和数字分门别类表示人脸的脸部器官、脸部特征标记等的长度、坐标及相关数据，并按规则和顺序进行编码，形成人脸特征信息码。通过建立人脸特征信息码数据库，就可以对需要检索和比对的人或照片进行编码后进行检索，了解其真实身份。主要用于维护社会治安和国家安全的需要。
文档编号G06K9/36GK1870002SQ20051002619
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月26日 优先权日2005年5月26日
发明者陶正钰 申请人:陶正钰