УСТРОЙСТВО 3Д РЕГИСТРАЦИИ И РАСПОЗНАВАНИЯ ЛИЦА ЧЕЛОВЕКА

Заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использовано для визуализации профилей трехмерных объектов методом “структурированной подсветки”, а также для решения задачи распознавания объектов за счет трехмерной регистрации их изображения.
Известны способы и устройства, реализующие принцип “структурированной подсветки”, которые используются в трехмерной компьютерной анимации и некоторых других приложениях для регистрации формы поверхности.
Известен способ и устройство, его реализующее для бесконтактного контроля линейных размеров трехмерных объектов. Способ заключается в том, что последовательно сканируют отдельные контуры поверхности светящейся полосой, реализующей структурированную подсветку, и судят о контролируемых размерах по степени искажения изображения полосы и местоположению полосы в декартовой системе координат. Устройство, реализующее способ, содержит лазер, сканер, объектив, фоторегистратор, и блок обработки информации (WO 98/27514).
Недостатком известного устройства является низкая точность и длительное время контроля, связанные с наличием операции и блока сканирования.
Известно устройство для бесконтактного контроля и распознавания поверхностей трехмерных объектов методом структурированной подсветки, содержащее источник оптического излучения и последовательно установленные по ходу излучения транспарант, выполненный с возможностью формирования апериодической линейчатой структуры полос, афокальную оптическую систему для проецирования изображения транспаранта на контролируемую поверхность, приемный объектив, формирующий изображение картины линейчатой структуры, возникающей на поверхности контролируемого объекта, искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта, фоторегистратор, преобразующий сформированное приемным объективом изображение в цифровое, вычислительный цифровой электронный блок, пересчитывающий фиксируемые фоторегистратором цифровые изображения в величины координат контролируемой поверхности по формуле
Z=Δy/tgα, где Z - значение высоты профиля поверхности контролируемого объекта в точке с координатами X, Y, пересекаемой какой-либо полосой линейчатой структуры; Y - величина искривления полосы в этой точке; α - угол между направлением излучения от источника оптического изображения и оптической осью объектива, электронный блок сложения цифровых изображений, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными N-1 источниками излучения, каждый из которых отличен по спектральному диапазону излучения от остальных, N-1 транспарантами, каждый из которых отличается от остальных хотя бы на одну полосу, N-1 объективами, установленными за транспарантами, N-1 зеркалами, установленными под углом 45° к оптической оси каждого из N-1 объектива перед второй компонентой афокальной оптической системы, вторыми N-1 зеркалами, установленными за приемным объективом под углом 45°. к оптической оси приемного объектива, N-1 вторичными приемными объективами, каждый из которых установлен за каждым из вторых N-1 зеркал и формирует совместно с приемным объективом изображение картин линейчатой структуры, возникающей на поверхности контролируемого объекта, искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта, N-1 фоторегистраторами, каждый из которых имеет область спектральной чувствительности, совпадающую со спектральным диапазоном излучения одного из N-1 источников излучения, N-1 вычислительными цифровыми электронными блоками, электронный блок сложения изображений выполнен с числом входов, равным числу вычислительных цифровых электронных блоков, каждый из входов электронного блока сложения изображений соединен с выходом каждого вычислительного цифрового электронного блока, а число N определяется по формуле N=Log2(L), где L - число пар элементов пространственного разрешения фоторегистратора (RU 2199718).
Наиболее близким к заявляемому является устройство, содержащее источник оптического излучения, модулятор, объектив, фоторегистратор, установленный в плоскости изображения объектива, цифровой электронный блок, блок индикации регистрируемого изображения. Вход цифрового электронного блока соединен с выходом фоторегистратора, а выход соединен с управляющим входом модулятора. Данное устройство реализует способ бесконтактного контроля линейных размеров трехмерных объектов, заключающийся в формировании на поверхности контролируемого объекта зондирующей структурированной подсветки путем освещения поверхности контролируемого объекта пучком оптического излучения, пространственно модулированного по интенсивности, регистрации изображения искаженной рельефом поверхности контролируемого объекта структуры зондирующей подсветки и определении высоты рельефа поверхности контролируемого объекта по степени искажения изображения структуры зондирующей подсветки, двух других координат - по положению искажений структуры подсветки в зарегистрированном изображении, управляют модуляцией пучка оптического излучения по двум координатам и спектру, создавая на поверхности контролируемого объекта изображение структурированной подсветки в виде совокупности зон, каждая из которых отлична от остальных (RU 2199716 прототип).
Недостатками известного решения является сложность формирования зон структурированной подсветки, пригодной для мелких элементов объекта, тем более, подвижного, низкая точность получаемого изображения из-за неэффективного кодирования изображения и неоптимального взаимного расположения источника излучения и фоторегистратора.
Технической задачей заявленной полезной модели является создание эффективного устройства 3Д измерений для идентификации объекта, а также расширение арсенала устройств идентификации объекта и распознавания лица человека.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в упрощении формирования и возможности нахождения зон структурированной подсветки, выполняемой в виде чередующихся геометрических элементов и образуемых из них фрагментов и столбцов с легко выбираемым количеством элементов, пригодной для измерений мелких деталей объекта - преимущественно лица человека, в том числе, подвижного, повышение точности получаемого изображения благодаря оптимальному кодированию изображения для структурированной подсветки с помощью двух однозначно визуально отличимых друг от друга видов геометрических элементов и фрагментов, и оптимального взаимного расположения источника излучения и фоторегистратора. При этом обеспечивается возможность одновременного распознавания двух лиц и распознавание лица движущегося человека.
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство для выполнения 3Д измерений объекта по вышеизложенному способу содержит проектор с транспарантом изображений и источником света для проецирования на исследуемый объект изображения транспаранта, выполненного в виде совокупности геометрических элементов,, и камеру для регистрации изображения на объекте, размещенную относительно проектора с образованием триангуляционного угла между центральным лучом проектора и центральным лучом камеры, подключенную к ЭВМ, снабженной средствами хранения проецируемого изображения, записи и анализа искаженного рельефом поверхности контролируемого объекта проецируемого изображения и определения координат, а также монитор для формирования 3Д изображения объекта, отличающееся тем, что проектор выполнен с транспарантом изображения виде ортогональных рядов контрастно выделенных друг от друга двухмерных элементов, выполненных каждый в виде, по меньшей мере, одной из двух разных геометрических форм, причем каждый ряд отличается от любого соседнего ряда порядком расположения, по меньшей мере, одного из упомянутых элементов.
Предпочтительно, элементы имеют постоянную оптическую плотность по всей их площади, элементы на транспаранте расположены вертикальными и горизонтальными взаимно перпендикулярными рядами, каждый ряд элементов по вертикали и по горизонтали выполнен с одинаковым количеством элементов, элементы имеют форму из группы круг, овал, эллипс элементы имеют форму многоугольников из группы квадрат, треугольник, прямоугольник, трапеция
Предпочтительно, половина элементов выполнена в геометрической форме квадрата, а остальные - в геометрической форме прямоугольника, причем элементы в геометрической форме прямоугольника выполнены с длиной, равной стороне элементов в геометрической форме квадрата.
Предпочтительно, процессор ЭВМ выполнен с возможностью визуального выделения и индивидуального анализа столбцов из равного количества элементов каждого ряда проецируемого изображения, а также процессор ЭВМ выполнен с возможностью визуального выделения и индивидуального анализа фрагментов проецируемого изображения, каждый из которых включает несколько строк в одном столбце.
В частных случаях реализации проектор и камера выполнены с длиннофокусными объективами или проектор и камера выполнены с широкоугольными объективами
Предпочтительно, проектор, камера, ЭВМ и монитор размещены в общем корпусе, а расстояние между камерой и проектором выбирается как произведение расстояния от проектора до точки пересечения центральных лучей проектора и камеры на тангенс триангуляционного угла между центральным лучом проектора и центральным лучом камеры. При этом проектор содержит источник излучения, объектив, транспарант с проецируемым изображением геометрических элементов и объектив для проецирования изображения с транспаранта на исследуемый объект, а камера содержит матрицу приемника камеры и объектив, установленный с возможностью проецирования изображения объекта исследования на матрицу приемника камеры.
Устройство снабжено модулем беспроводных средств связи из группы: Bluetooth, WiFi, NFC для беспроводной передачи данных на другие устройства коммуникации, и разъемом для подключения внешних съемных накопителей для сохранения и передачи данных на другой компьютер (ЭВМ)., а также батареей для питания ЭВМ, 17, оно снабжено также контроллером для синхронизации источников света излучателя проектора.
Предпочтительно, устройство выполнено в виде моноблочного мобильного 3Д сканера, при этом его оборудование, в том числе, проектор, камера, ЭВМ и монитор, размещены в общем корпусе, снабженном ручкой.
На чертеже фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для 3Д регистрации и распознавания лица человека, на фиг. 2 - вариант кодирования изображения слайда (транспаранта), на фиг. 3 и 4 - частные случаи реализации устройства по фиг. 1, на фиг. 5 - экран индикации положения человека перед устройством, на фиг. 6 и фиг. 7 - частные случаи формы используемых для кодирования геометрических элементов, проецируемых изображений транспаранта (слайда).
Устройство для выполнения 3Д измерений объекта конструктивно выполнено в виде моноблочного мобильного программируемого компьютерного устройства и содержит размещенные в общем корпусе 13 проектор 5 с объективом 4, транспарантом (слайд, матрица, трафарет) 3 изображений и источником 1 излучения (света) для проецирования на исследуемый объект 9 (и/или 16, 17) заранее известного изображения 10 транспаранта 3, выполненного в виде совокупности геометрических элементов, и камеру 6 с таким же объективом 4 для регистрации изображения 10 на объекте 9 (и/или 16, 17), размещенную относительно проектора с образованием триангуляционного угла α между центральным лучом 18 проектора 5 и центральным лучом 19 камеры 6. Камера 6 подключена к вычислительному модулю 7 ЭВМ, снабженной средствами (базой данных) 8 хранения исходного проецируемого изображения 10, записи и анализа принятого камерой 6 искаженного рельефом поверхности контролируемого объекта 9 (и/или 16, 17) изображения и определения координат, а также монитор (экран или дисплей) 26 для формирования 3Д изображения объекта, в частности, демонстрации лица человека. Проектор 5 выполнен с транспарантом (слайдом, трафаретом, или иным модулирующим средством) 3 изображения 10 в виде ортогональных (т.е. взаимно перпендикулярных на плоскости транспаранта 3) вертикальных и горизонтальных (по чертежу) рядов контрастно выделенных друг от друга двухмерных элементов 11, 12. Каждый из элементов 11, 12 выполнен в виде, по меньшей мере, одной из двух разных геометрических форм. Каждый из вертикальных и горизонтальных рядов элементов 11, 12 отличается от любого соседнего ряда порядком расположения, по меньшей мере, одного из упомянутых элементов 11, 12. Объект 9 это высокий человек в рабочей зоне устройства, объект 17 это человек высокого роста, который находится на удаленном расстоянии от устройства и обозначен на фиг. 1 силуэтом лица, объект 16 это человек низкого роста.
Элементы 11, 12 имеют постоянную оптическую плотность (т.е. равномерную окраску или прозрачность) по всей их площади.
Каждый вертикальный и каждый горизонтальный ряд элементов 11, 12 (по вертикали и по горизонтали) выполнен с одинаковым количеством элементов 11, 12.
Элементы могут иметь форму из группы круг, овал, эллипс, в других случаях элементы 11, 12 имеют форму многоугольников из группы квадрат, треугольник, прямоугольник, трапеция. Элементы 11, 12 также могут иметь форму комбинации из нескольких геометрических фигур.
В случае, изображенном на фиг. 2, половина элементов, например, элементы 12 выполнены в геометрической форме квадрата, а остальные элементы 11 - в геометрической форме прямоугольника.
При этом элементы 11 в геометрической форме прямоугольника выполнены, предпочтительно, с длиной, равной стороне элементов 12 в геометрической форме квадрата.
Вычислительный модуль 7 ЭВМ выполнен с возможностью визуального выделения и индивидуального анализа сплошных вертикальных столбцов 29 из равного количества элементов 11, 12 каждого ряда проецируемого изображения 10. Кроме того, вычислительный модуль 7 (процессор) ЭВМ выполнен с возможностью визуального выделения и индивидуального анализа кодированных фрагментов 27 проецируемого изображения 10, каждый из которых включает несколько строк 28 с элементами 11, 12 из одного вертикального столбца 29. Кодированные фрагменты 27 на фиг. 2 имеют по три горизонтальных строки 28 и по четыре вертикальных ряда (3×4) элементов 11, 12.
Проектор 5 и камера 6 могут быть выполнены с длиннофокусными объективами, согласно фиг. 3, в других случаях реализации устройства проектор 5 и камера 6 выполнены с широкоугольными объективами согласно фиг. 4.
Проектор 5, камера 6, вычислительный модуль 7 (процессор) ЭВМ и монитор 23 размещены в общем корпусе 13, а расстояние между камерой 6 и проектором 4 выбирается как произведение расстояния от проектора 5 до точки пересечения центральных лучей 18, 19 проектора 5 и камеры 6 на тангенс триангуляционного угла α между центральным лучом 18 проектора 5 и центральным лучом 19 камеры 6.
Проектор 5 включает в себя источник 1 излучения, линзу 2 конденсора, транспарант (слайд, матрица, трафарет) 3 с проецируемым изображением 10 из геометрических элементов 11, 12 и объектив 4 для проецирования изображения 10 с транспаранта 3 на исследуемый объект.
Камера 6 включает в себя матрицу приемника (не изображена) и объектив 4, установленный с возможностью проецирования изображения объекта 9 (16, 17) в виде изображений 14, 15 кодированных фрагментов 27, искаженных рельефом поверхности контролируемого объекта 9 (16, 17), принятых на матрицу приемника камеры 6.
Проектор 5 устройства 13, как правило, расположен в рабочем помещении на заданной высоте от пола. Центральный луч 18 проектора 5 расположен горизонтально, т.е. параллельно полу. Высота расположения центрального луча 18 проектора 5 относительно пола определяется средним ростом людей, которые будут регистрироваться и распознаваться. На фиг. 3, 4 обозначены S - глубина рабочей зоны, h - высота расположения центрального луча 18 проектора 5 по отношению к полу.
Высота “h” рассчитывается как средний рост минус 15 см. В таком случае центральный луч 18 проектора 5 должен попадать в середину лица человека среднего роста и одновременно в середину всего диапазона ростов людей, которые будут пользоваться данным устройством. Объектив 4 для проектора 5 и камеры 6 выбирается исходя из расстояния, на котором будут распознаваться люди - объекты 9 (16, 17). Устройство может быть снабжено экраном 26 индикации положения человека перед устройством с делениями 25 для позиционирования объекта (человека) 9 (16, 17) и выполнено с подвижным стилизованным силуэтом 24, показывающим текущее положение человека относительно делений 25.
Устройство 13 снабжено модулем (не изображен) беспроводных средств связи из группы: Bluetooth, WiFi, NFC для беспроводной передачи данных на другие устройства коммуникации, и разъемом для подключения внешних съемных накопителей для сохранения и передачи данных на другой компьютер (ЭВМ), а также батареей (не изображены) для питания ЭВМ, а также средствами (не изображены) дистанционного управления турникетом 21 и/или дверью 22.
Устройство снабжено контроллером (не изображен) для синхронизации источников света излучателя проектора.
Оборудование устройства, в том числе, проектор 5, камера 6, вычислительный модуль 7 ЭВМ, база 8 данных и монитор 23, размещены в общем корпусе 13, снабженном ручкой (не изображена). Камера 6 и проектор 5 подключены к вычислительному модулю 7, который подключен к базе 8 данных (памяти) и к монитору 23.
Устройство 3д регистрации и распознавания лица человека функционирует следующим образом.
Устройство выполняет, преимущественно, построение трехмерной модели лица человека. Устройство сохраняет трехмерные измерения лица в память ЭВМ или базу 8 данных. На лицо (исследуемый объект) 9 (16, 17) с помощью проектора 5 проецируется изображение 10.
При этом с помощью проектора 5 проецируют на исследуемый объект 9 (16, 17) заранее известное структурированное изображение 10, регистрируют отраженный объектом 9 (16, 17) свет проектора 5 с помощью камеры 6, размещенной с образованием триангуляционного угла α между центральным лучом 18 проектора 5 и центральным лучом 19 камеры 6 и производят с ее помощью регистрацию изображений 14, 15 искаженных рельефом поверхности контролируемого объекта 9 (16, 17) фрагментов 27, с определением высоты рельефа поверхности контролируемого объекта 9 (16, 17) по степени искажения структуры изображения 14, 15, а двух других координат - по положению искажений структуры подсветки в зарегистрированном изображении 14, 15. При этом триангуляционный угол α между центральным лучом 18 проектора 5 и центральным лучом 19 камеры 6 выбирают равным арктангенсу отношения расстояния между камерой 6 и проектором 5 к расстоянию от проектора 5 до точки пересечения центральных лучей 18, 19 проектора 5 и камеры 6.
Расстояние между камерой 6 и проектором 5 выбирается как произведение расстояния от проектора 5 до точки пересечения центральных лучей 18, 19 проектора 5 и камеры 6 на тангенс триангуляционного угла α между центральным лучом 18 проектора 5 и центральным лучом 19 камеры 6.
На изображении 14, 15 камеры 6 определяют продольные координаты центров изображений 14, 15 и вертикальные координаты, как частное от деления продольной координаты на тангенс триангуляционного угла α между центральным лучом 18 проектора 5 и центральными лучом 19 камеры 6.
При этом проецируют изображение 19 виде ортогональных (взаимно перпендикулярных) вертикальных и горизонтальных (по фиг. 1, 6, 7) рядов контрастно выделенных друг от друга двухмерных элементов 11, 12, выполненных каждый в виде, по меньшей мере, одной из двух разных геометрических форм. Каждый ряд элементов 11, 12 отличается от любого соседнего ряда порядком расположения, по меньшей мере, одного из упомянутых элементов 11, 12. Структурирование изображения 10 выполняют путем визуального выделения и индивидуального анализа (сплошных по высоте изображения 10) вертикальных столбцов 29, состоящих из равного количества горизонтальных строк 28 элементов 11, 12, включающих равное количество последовательно расположенных элементов 11 или 12 из каждого ряда проецируемого изображения 10, а также виртуального оптического выделения и индивидуального анализа фрагментов 27 проецируемого изображения 10, каждый из которых включает несколько строк 28 элементов 11, 12 из одного столбца 29. Элементы 11, 12 проецируемого изображения 10 имеют постоянную оптическую плотность по всей их площади, т.е. окрашены или прозрачны одинаково.
Каждый ряд элементов 11, 12 проецируемого изображения 10 по вертикали и по горизонтали выполнен с одинаковым количеством элементов 11, 12.
Элементы 11, 12 проецируемого изображения 10 могут иметь геометрическую форму из группы круг, овал, эллипс и/или форму многоугольников из группы квадрат, треугольник, прямоугольник, трапеция или комбинированную форму.
Предпочтительно половина элементов 10 проецируемого изображения выполнена в геометрической форме квадрата, а остальные элементы 11 - в геометрической форме прямоугольника.
Элементы 11 проецируемого изображения 10 в геометрической форме прямоугольника выполнены с длиной, равной стороне элементов 12 в геометрической форме квадрата.
Измерения и распознавание лица человека 9 (16, 17) производят с помощью вычислительного модуля 7 ЭВМ, при этом 3Д изображение формируют на мониторе 23 ЭВМ.
Каждый кодированный фрагмент 27 изображения 10 состоит из элементов 11, 12, которые в целях цифровой обработки принятого камерой 6 изображения структурированной подсветки рассматриваются как “0” и “1”, соответственно. Элемент “0” это прямоугольный элемент 11, у которого длинна в 2 раза больше чем толщина. Элемент “1” имеет ширину в три раза большую, чем у элемента “0” и длину в 2 раза большую, чем ширина элемента “0”. На фиг. 2 изображение слайда 3 представлено в виде негатива с черными элементами 11, 12, на реальном слайде - это прозрачные участки через которые проходит свет от источника 1 света.
Таким образом, каждый фрагмент 27 (фиг. 2) на изображении 10 состоит из четырех элементов “0” и “1” расположенных справа налево по горизонтали и трех элементов “0” и “1” расположенных сверху вниз по вертикали. Т.е. каждый фрагмент 27 изображения 10 состоит из четырех вертикальных рядов и трех горизонтальных строк 28. В каждой строке 28 и в каждом вертикальном ряду находятся кодированные элементы “0” и “1”. Т.е каждый кодированный фрагмент 27 изображения 10 состоит из двенадцати элементов “0” или “1”. Изображение виртуально делится на вертикальные столбцы 29 из фрагментов 27. Через каждые четыре столбца фрагментов 27 по горизонтали фрагмент 27 изображения 10 повторяется. По вертикали каждого столбца 29, если на изображении 10 сдвигаться на строчку вниз, каждый фрагмент 27 уникален и не повторяется в своем столбце. Фрагменты 27 изображения 10 образуют последовательность, таким образом, что две строчки 28 каждого следующего в столбце 29 по вертикали фрагмента 27 изображения 10 являются частью предыдущего фрагмента 27. Это целесообразно для более точной расшифровки изображения, принятого камерой 6, потому что часть фрагмента 27 проецируемого изображения 10 может искажаться геометрией объекта 9 (16, 17), от которого отражается спроецированное изображение 10, и на изображении камеры 6 некоторые части фрагментов 27 изображения 10 могут пропадать. При расшифровке удается определенно идентифицировать хотя бы один фрагмент 27 изображения 10, благодаря тому, что фрагменты 27 изображения 10 образуют столбцы 29, в которой две горизонтальные строчки 28 каждого следующего фрагмента 27 являются частью предыдущего фрагмента 27 изображения 10 В результате можно оценить какой именно фрагмент 27 будет расположен сверху или снизу от найденного фрагмента 27 на изображении принятом камерой 6.
В соответствии с числом возможных сочетаний составляется 216 вариантов фрагментов 27 по четыре элемента 11, 12 в каждой горизонтальной строке (ряду) и по три элемента 11, 12 в каждой вертикальной строке, что образует уникальный, т.е. не разу не повторяющийся фрагмент 27 изображения 10 в столбце 29 из фрагментов 27. Из таких столбцов 29 составлено изображение 10 слайда 3, которое проецируется на объект 9 (16, 17) с помощью проектора 5. В каждом столбце 29 изображения 10 имеются 216 фрагментов 27 и через каждые четыре столбца 29 последовательность из 216 фрагментов 27 повторяется.
Уникальные кодированные фрагменты 27 изображения 10 расположены по вертикали друг над другом потому, что из за параллакса между камерой 6 и проектором 5 в вертикальной плоскости фрагмент 27 изображения 10 находятся в разных местах на изображении, полученном с камеры 6 в зависимости от того на каком расстоянии от устройства 13 находится объект 9 (16, 17).
Если объект 17 находится дальше от устройства 13, то кодированные фрагменты 27 на смещаются вниз на изображении камеры 6, а если объект находится ближе, то кодированные фрагменты 27 смещаются вверх на изображении, которое принимается камерой 6. Например, если кодированный фрагмент 27 изображения 10 спроецирован на объект 17, то на изображении, полученном с камеры 6, этот кодированный фрагмент 27 проецируется в нижнюю часть изображения камеры 6, на фиг. 1 это можно наблюдать как позицию 15. Если кодированный фрагмент 27 изображения 10 спроецирован на объект 9, а это тот же человек что и объект 17, который подошел ближе к устройству 13, то на изображении камеры 6 мы будем наблюдать его в верхней части изображения на фиг. 1, это можно наблюдать как позицию 14 изображения камеры 6.
Таким образом, из соотношения z=y∗tgα можно определять на каком расстоянии находится человек и его лицо, а также части лица человека, т.е. получать 3д изображение лица человека. При расчете 3д изображения вычислительным модулем 7 учитываются также перспективные искажения и дисторсия линз объектива 4.
По горизонтали кодированные фрагменты 27 изображения 10 практически не смещаются, так как отсутствует параллакс между камерой 6 и проектором 5 в горизонтальной плоскости.
На изображении, принимаемом камерой 6, границы элементов 11, 12 и фрагментов 27 физически определяются как пиксели, яркость в которых выше заданного порога. Так как на камере 5 и на проекторе 5 стоят одинаковые объективы 4, то лучи на камере 6 и на проекторе 5 расходятся одинаково, т.е. любой элемент слайда 3 проектора 5, спроецированный на объект 9 (16, 17), занимает одинаковое кол-во пикселей на матрице камеры 6 вне зависимости от расстояния между камерой 6 и объектом 9 (16, 17). Таким образом, элементы 11, 12 (т.е. “0” или “1”) можно различать между собой по количеству рядом стоящих пикселей с яркостью выше пороговой. Например, если толщина элемента “0” занимает на матрице камеры 6 три пикселя, а длинна, соответственно, шесть пикселей, то если наблюдается восемнадцать рядом стоящих пикселей, яркость которых выше пороговой, значит в эту область матрицы камеры 6 спроецирован фрагмент “0”. Соответственно толщина и длина элемента “1” составляют, например (фиг. 2), шесть на шесть пикселей, то 36 рядом стоящих ярких пикселя означают, что это элемент “1”. Также можно определить границы фрагмента 27 как границы ярких пикселей с яркостью выше пороговой, которые расположены рядом с темными пикселями, яркость которых ниже пороговой.
Для увеличения плотности слайда 3 темные промежутки между вертикальными рядами элементов 11, 12 могут быть заполнены элементами “0” как изображено на фиг. 6. В этом случае сначала находят элементы “1”, которые на фиг. 6 состоят из девяти ярких пикселей по вертикали и шести ярких пикселей по горизонтали (54 ярких пикселя, означающих элемент “1”), все остальные яркие группы ярких пикселей считаются элементами “0”.
В частных случаях реализации, приведенных на фиг. 3, 4, устройство используется для контроля доступа в помещение или учета времени пребывания человека в помещении - например, для учета рабочего времени сотрудника
В устройстве по фиг. 3 используются длиннофокусные объективы 4 проектора 5 и камеры 6 с таким апертурным углом β (апертурный угол - угол между крайним лучом конического светового пучка на входе (выходе из) оптической системы и ее оптической осью), чтобы на расстоянии от В равном 80 см до A равном 160 см лица людей с ростом от 150 см до 200 см попадали в поле зрения камеры 6. Устройство в корпусе 13 стоит на определенной высоте h, либо на специальной подставке или на турникете и покрывает своим полем зрения весь проход в котором могут находится люди, когда они проходят через проходную в которой организован проход, например, через турникеты 21, автоматические калитки, вертушки или другие ограничивающие проход средства. В этом случае лицо человека 9 (16, 17) может распознаваться комфортно в достаточно большом диапазоне расстояний от устройства и он может идти не останавливаясь перед устройством, потому что за тот период времени что человек 9 (16, 17) находится в рабочей зоне 20 устройства, камера 6 успеет снять и вычислительный модуль 7 обработать несколько кадров которых будет достаточно для распознавания. Например, человек 9 (16, 17) движется со скоростью 5 км в час, т.е. 1,38 метров в секунду этот человек 9 (16, 17) находится в рабочей зоне 20 камеры 6 в течение 0.58 секунды. За это время обычная камера 6, которая работает со скоростью 25 кадров в секунду успевает получить около 13 кадров в которых присутствует изображение человека 9 (16, 17), проходящего через турникет 21, этого достаточно для уверенного распознавания.
В устройстве по фиг. 4 используются широкоугольные объективы 4 проектора 5 и камеры 6, что оптимально для распознавания на небольшом расстоянии от устройства на B расстоянии не дальше вытянутой руки, около 40 см. Это целесообразно в ограниченном пространстве, где проход специально не оборудован. Такое устройство предпочтительно снабжено экраном 26 индикации с делениями 25 для позиционирования объекта (человека) 9 (16, 17) и выполнено с подвижным стилизованным силуэтом 24, показывающим текущее положение человека относительно делений 25.
Корпус 13 устройства может в этом случае висеть рядом с дверью 22 помещения, в которое осуществляется доступ. Рабочая зона устройства в этом случае не велика и для того чтобы человек 9 (16, 17) понимал на правильном расстоянии от устройства он расположен или нет используется экран 26 индикации положения человека перед устройством, с индикацией в с помощью делений 25 шкалы расстояний от устройства и символического силуэта 24 (фиг. 5), который располагается в разных частях шкалы в зависимости от того на каком расстоянии человек стоит от устройства. Если человек близко стоит перед устройством то символический силуэт располагается в верхней части шкалы, если человек отходит далеко от устройства, то силуэт смещается вниз шкалы. Делениями 25 обозначена рабочая зона 20. В этой зоне происходит устойчивое распознавание лица человека.
Соответствие отсканированной и распознанной трехмерной модели лица производится визуально или машинным способом с предварительно сохраненной трехмерной моделью в базе 8 данных. В том случае, если распознанное лицо имеет право доступа в помещение или на объект, ЭВМ дает команду на освобождение турникета 21 или двери 22 для открывания. В случае, если обнаруженное лицо не имеет право доступа в помещение, ЭВМ блокирует открывание турникета 21 или двери 22, и может формировать сигнал на включение дополнительных сигнализирующих устройств и/или на срабатывание средств сигнализации и/или дополнительных исполнительных механизмов.
Одновременно осуществляют передачу результатов измерений и распознавания с помощью дополнительно установленных беспроводных средств связи из группы: Bluetooth, WiFi, NFC (не изображено).
За счет настоящего технического решения достигается упрощение формирования и распознавания зон структурированной подсветки, повышение точности получаемого изображения, распознавание двух лиц и лица движущегося человека.