Изобретение относится к способу распознавания личности и соответствующей системе для его осуществления. Это изобретение может использоваться, в частности, при создании систем предотвращения несанкционированного доступа и может быть применено для повышения степени защищенности помещений вычислительных центров, банков и других охраняемых объектов.
Известна система распознавания личности, входящая в систему охранной сигнализации для предотвращения несанкционированного доступа к ЭВМ и ВЦ, основанная на принципе дактилоскопии [1] Эта система, хотя и позволяет получить высокое качество распознавания, требует непосредственного контакта с объектом, крайне неудобна для проверяемых, а также может быть обманута с помощью, например, пленки с нанесенным на нее соответствующим рельефом.
Известна система распознавания, основанная на проверке подлинности удостоверения личности, которая включает в себя устройство считывания кода, устройство считывания изображения, клавиатуру, микропроцессор и блок управления [2] Недостаток этой системы состоит в том, что проверяется подлинность лишь удостоверения личности, что может быть использовано для обмана системы злоумышленником, предъявляющим подлинное чужое удостоверение.
Известна также система идентификации, содержащая считыватель идентификационной карточки, неподвижную телекамеру, планшет для ввода подписи, устройство снятия отпечатка пальца и компьютер [3] Недостатком этой системы является некоторая возможность обмануть ее (имитацией подписи, пленкой с отпечатком пальца, гримом), так как в ней не проверяются, например, речевые данные, которые очень трудно сымитировать.
Все вышеуказанные системы реализуют в процессе своей работы соответствующие способы распознавания, которым присущи те же самые недостатки.
Наиболее близким к заявленному способу является способ распознавания личности, заключающийся в том, что в систему распознавания вводят персональный код распознаваемой личности и по меньшей мере одну из ее физиологических характеристик и сравнивают их с заранее запомненным персональным кодом и соответствующей по меньшей мере одной физиологической характеристикой упомянутой распознаваемой личности, осуществляют считывание изображения лица упомянутой распознаваемой личности с помощью по меньшей мере одного оптического считывания упомянутой системы распознавания, сравнивают считанное изображение лица с заранее запомненным изображением лица упомянутой распознаваемой личности, при совпадении сравниваемых изображений лица принимают решение о распознании распознаваемой личности [4] Этот способ осуществляется с помощью соответствующей системы, содержащей устройство ввода персонального кода, устройство ввода речевых данных, выход которого соединен со входом анализатора речи, устройство считывания изображения лица, выход которого соединен со входом анализатора изображения, устройство обработки данных и запоминающее устройство.
В указанной системе микрофон устройства ввода речевых данных установлен рядом с клавиатурой устройства ввода персонального кода, перед которой распознаваемая личность должна сесть на специальное сидение, чтобы ее лицо попало в поле зрения неподвижно установленной телевизионной камеры устройства считывания изображения лица. Таким образом, в известном способе распознавания личности, реализуемом в известной системе для распознавания личности, ограничивается оперативность распознавания и надежность распознавания остается недостаточно высокой вследствие того, что при распознавании не используется такая важная физиологическая характеристика личности, как ее рост. Кроме того, даже у сидящего, а не стоящего человека лицо может находиться на разной высоте, что при считывании его неподвижно установленной телекамерой может привести к ракурсным ошибкам, также снижающим надежность распознавания.
Поэтому задачей изобретения является преодоление указанных недостатков и повышение оперативности, а главное надежности распознавания личности.
Для этого в способе распознавания личности, заключающемся в том, что в систему распознавания вводят персональный код распознаваемой личности и по меньшей мере одну из ее физиологических характеристик и сравнивают их с заранее запомненным персональным кодом и соответствующей по меньшей мере одной физиологической характеристикой упомянутой распознаваемой личности, осуществляют считывание изображения лица упомянутой распознаваемой личности с помощью по меньшей мере одного оптического считывателя упомянутой системы распознавания, сравнивают считанное изображение лица с заранее запомненным изображением лица упомянутой распознаваемой личности, отличающийся тем, что при несовпадении введенных персонального кода, или по меньшей мере одной физиологической характеристики распознаваемой личности, или обоих этих признаков с заранее запомненными соответствующими данными принимают решение о распознании распознаваемой личности, при несовпадении введенных персонального кода и/или по меньшей мере одной физиологической характеристики распознаваемой личности с соответствующими заранее запомненными данными устанавливают высоту упомянутого по меньшей мере одного оптического считывателя в соответствии с ростом распознаваемой личности, персональный код и по меньшей мере одна физиологическая характеристика которой были введены в упомянутую систему распознавания, после чего и считывают изображение лица распознаваемой личности, при несовпадении сравниваемых изображений лица принимают второе решение о нераспознании распознаваемой личности.
При этом в случае принятия первого решения о нераспознании распознаваемой личности запрещают функционирование упомянутой системы распознавания на заранее заданный интервал времени.
Либо в этом же случае повторно вводят персональный код распознаваемой личности и по меньшей мере одну физиологическую характеристику, если число принятых подряд первых решений о нераспознании не превышает заранее заданного порога, в противном случае принимают третье решение о нераспознании распознаваемой личности.
Независимо от вида первого решения в случае принятия второго или третьего решения о нераспознании распознаваемой личности запрещают функционирование упомянутой системы распознавания на заранее заданный интервал времени.
Особенность рассматриваемого способа состоит в том, что изображение лица распознаваемой личности считывают одновременно с помощью по меньшей мере двух оптических считывателей, расположенных в различных позициях относительно упомянутого лица распознаваемой личности, и восстанавливают его рельеф по полученным изображениям этого лица.
Персональный код распознаваемой личности может либо вводиться с клавиатуры, либо считываться с идентификационного документа соответствующим считывателем.
В качестве физиологической характеристики распознаваемой личности могут вводится ее речевые данные, выделяемые из слов произносимых распознаваемой личностью непосредственно в процессе распознавания, либо отпечаток ее пальца, снимаемый непосредственно в процессе распознавания, либо ее вес, измеренный непосредственно в процессе распознавания.
Для достижения того же технического результата в системе для распознавания личности, содержащей устройство ввода персонального кода, устройство ввода речевых данных, выход которого соединен со входом анализатора речи, устройство считывания изображения лица, выход которого соединен со входом анализатора изображения, устройство обработки данных и запоминающее устройство, введены соединенные последовательно блок управления высотой и привод, механически связанный с устройством считывания изображения лица, установленным с возможностью перемещения по вертикали, выходы устройства ввода персонального кода и анализатора речи соединены с соответствующими входами устройства обработки данных, соединенного шиной обмена с запоминающим устройством, первый и второй выходы устройства обработки данных соединены соответственно с разрешающим и информационным входами блока управления высотой, выход анализатора изображения подключен к соответствующему входу устройства обработки данных, третий выход которого является выходом системы.
В систему могут быть дополнительно введены устройство ввода отпечатка пальца и/или установленный перед устройством считывания изображения лица датчик веса, выходы которых соединены с соответствующими входами устройства обработки данных.
Особенность системы для распознавания личности состоит в том, что устройство считывания изображения лица содержит направленные в одну сторону осветитель и по меньшей мере один оптический считыватель, выход которого является выходом устройства считывания изображения лица.
Устройство ввода персонального кода может быть клавиатурой или считывателем идентификационного документа.
Из существующего уровня техники неизвестны объекты с изложенными совокупностями существенных признаков, что позволяет считать заявленные способ и систему соответствующими условию патентоспособности "новизна".
В существующем уровне техники известны способы и системы для распознавания личности на основе комбинированной проверки различных характеристик распознаваемой личности. Так в патенте Великобритании N 2181582 (кл. G 07 F 7/08, 1987) описана система, проверяющая подпись, отпечаток пальца, голос распознаваемой личности и ее персональный код и считывающая изображение ее лица. В патент ЕВП N 0081433 (кл. G 07 F 7/10, 1983) описана система, в которой в момент ввода распознаваемой личностью идентификационной карточки измеряется вес этой личности и выполняется фотоснимок ее лица через полупрозрачное зеркало, с обратной стороны которого нанесена ростовая шкала. Однако в существующем уровне техники неизвестны объекты, содержащие вышеуказанные совокупности отличительных признаков, в частности управление высотой установки оптических считывателей в зависимости от данных, определяемых по введенному персональному коду. Это позволяет считать заявленную группу изобретений соответствующей условию патентоспособности "изобретательский уровень".
На фиг. 1 представлена блок-схема системы для распознавания личности в соответствии с изобретением; на фиг. 2 возможное выполнение устройства для считывания изображения лица.
Система для распознавания личности содержит устройство 1 ввода персонального кода, устройство 2 ввода речевых данных, устройство 3 считывания изображения лица, анализатор 4 речи, анализатор 5 изображения, устройство 6 обработки данных, запоминающее устройство 7, блок 8 управления высотой и привод 9. Выходы устройства 1 ввода персонального кода непосредственно, а выходы устройства 2 ввода речевых данных и устройства 3 считывания изображения лица через соответственно анализатор 5 изображения подключены к соответствующим входам устройства 6 обработки данных, соединенного шиной 10 обмена с запоминающим устройством 7. Первый и второй выходы устройства 6 обработки данных соединены соответственно с разрешающим и информационным входами блока 8 управления высотой, выход которого подключен ко входу привода 9. Третий выход устройства 6 обработки данных является выходом системы. Привод 9 механически связан с устройством 3 считывания изображения лица.
В систему для распознавания личности могут также входить устройство 11 для ввода отпечатка пальца и/или датчик 12 веса, выходы которых соединены с соответствующими входами устройства 6 обработки данных.
Устройство 1 ввода персонального кода может представлять собой клавиатуру 13 или/и считыватель 14 идентификационного документа. В зависимости от вида последнего и способа занесения на него персонального кода считыватель 14 может быть магнитным, оптическим, контактным и т.п.
Устройство 2 ввода речевых данных в общем случае содержит микрофон 15, подключенный к блоку 16 согласования, который усиливает входной сигнал и преобразует его в цифровую форму.
Анализатор 4 речи и анализатор 5 изображения являются каждый специализированным компьютером и могут быть выполнены как и соответствующие компьютеры вышеуказанного прототипа. При необходимости оба анализатора 4 и 5 могут быть снабжены блоками буферной памяти для промежуточного хранения речевых и изобразительных данных перед их сравнением в устройстве 6 с данными, заранее заполненными в устройстве 7.
Устройство 6 обработки данных является компьютером, который осуществляет сравнение данных, поступающих от устройств 1,2(4), 3(5), 11, 12 с соответствующими выбираемыми из запоминающего устройства 7 данными, принятие решений согласно результатам этих сравнений и выдачу соответствующих сигналов и выбранных из устройства 7 данных в блок 8 управления высотой. Это устройство 6 обработки данных также может быть выполнено как соответствующий компьютер выбранного прототипа.
Кроме того, анализаторы 4 и 5 и устройство 6 обработки данных могут быть объединены в общий компьютер.
Запоминающее устройство 7 является устройством долговременной памяти и может быть выполнено в виде ППЗУ или устройства памяти на магнитном диске.
Выполнение блока 8 управления высотой в значительной степени зависит от вида привода 9. Если привод 9 представляет собой обычный электродвигатель с редуктором и/или червячной передачей, то блок 8 может представлять собой, например, преобразователь кода во временной интервал (ПКВИ) и ключ, управляющий вход которого является входом разрешения блока 8. Вход ПКВИ является информационным входом блока 8, а выход соединен с информационным входом ключа, выход которого является выходом блока 8.
Блок 8 управления высотой может также быть частью устройства 6 обработки данных, выдающей на выходе сигнал, длительность которого пропорциональна коду, соответствующему росту распознаваемой личности.
Устройство 11 ввода отпечатка пальца и датчик 12 веса могут быть любого известного типа, позволяющего получить на их выходе кодовые сигналы, соответствующие измеряемым этими устройствами параметрам.
Устройство 3 считывания изображения лица содержит (фиг.2) осветитель 17 и по меньшей мере один оптический считыватель 18, установленные на юстировочном столике 29, на котором при необходимости устанавливается также и другой оптический считыватель 19. Число оптических считывателей может не ограничиваться двумя, а диапазон воспринимаемых ими сигналов не обязательно целиком лежит в видимой области частот электромагнитного спектра.
Привод 9 включает в себя юстировочный столик 20, укрепленный на верхнем конце вертикально расположенной несущей колонны 21, на нижнем конце которой закреплена каретка 22, имеющая возможность перемещаться вдоль направляющей колонны 23.
Последняя установлена на корпусе электродвигателя 24, вал которого, выполненный в виде высокоточного винта 25, вращается внутри направляющей колонны 23. Винт 25 имеет прямоугольный профиль резьбы и поддерживается на своем верхнем конце в подшипнике 26, установленном на верхнем конце направляющей колонны 23. Винт 25 может быть связан с выходным валом электродвигателя 24 через редуктор (не показано). На винте 25 надета высокоточная гайка 27 со шпильками, пропущенными через продольные прорези в направляющей колонне 23. Концы шпилек закреплены в нижнем конце несущей колонны 21. Электродвигатель 24 установлен на массивном основании 28.
Механическая часть (элементы 21-27) может иметь и иное выполнение. В частности, привод 9 может быть гидравлическим, при этом юстировочный столик 20 будет укреплен на верхнем конце поршня гидроцилиндра. Блок 8 управления высотой, выполнение которого может остаться в виде соединения ПКВИ и ключа, будет при этом выдавать сигнал на насос гидропривода.
Рассматриваемый способ реализуется в представленной системе следующим образом.
Посетитель, желающий получить доступ к охраняемому объекту (сейфу в банке, базе данных в ЭВМ, проходу в режимное помещение и т.п.), предъявляет свой персональный код устройству 1 ввода персонального кода. Введение персонального кода может выполняться путем его набора на клавиатуре 13 либо путем предъявления идентификационного документа (например, карточки) специальному считывателю 14. Тип и конструкция этого считывателя 14 определяются типом идентификационного документа и видом содержащихся в нем кодовых данных (магнитные метки, оптический штриховой код и т.п.). Введенный персональный код с устройства 1 поступает в устройство 6 обработки данных.
Одновременно с вводом персонального кода или вслед за ним посетитель произносит пароль перед микрофоном 15 устройства 2 ввода речевых данных. Дискретизированные и оцифрованные в блоке 15 согласования данные поступают в анализатор 4 речи, где производится их спектральный (формантный) анализ, выделение основного тона и т.п. обработка. Сигналы с выхода анализатора 4 речи также поступают в устройство 6 обработки данных.
По поступившему от устройства 1 персональному коду устройство 6 обработки данных выбирает в запоминающем устройстве ячейки, в которых хранятся относящиеся к введенному персональному коду сведения о посетителе (распознаваемой личности), которому был присвоен данный персональный код. Часть этих данных, относящаяся к паролю, а также к голосовым характеристикам посетителя, сравнивается устройством 6 обработки данных с данными, поступившими от анализатора 4 речи.
В том случае, если введенный персональный код отсутствует в запоминающем устройстве 7 или речевые данные (пароль и/или характеристики голоса посетителя) с выхода анализатора 4 речи не совпадают с соответствующими запомненными в устройстве 7 данными, устройство 6 обработки данных выдает на выход системы сигнал о принятии первого решения о нераспознании распознаваемой личности. В зависимости от степени конфиденциальности охраняемого объекта это может быть сигналом тревоги, по которому доступ к охраняемому объекту блокируется, а рассматриваемая система распознавания отключает свои устройства ввода (по крайней мере устройство 1 ввода персонального кода), либо этот сигнал может вызвать передачу посетителю сообщения (на экране дисплея, от синтезатора речи или просто высвечиванием транспаранта с надписью), предлагающего повторить ввод персонального кода и пароля. При этом устройство 6 обработки данных может очищаться от ранее введенных данных или сохранять (протоколировать) их в своей оперативной памяти.
Число повторных попыток ввода персонального кода желательно ограничить (как правило, допускается повторять набор кода на клавиатуре 13 один-два раза). В том случае, когда все попытки ввода персонального кода не приведут к успеху, на выход системы может быть выдан сигнал о принятии третьего решения о нераспознании распознаваемой личности. Этот сигнал может быть сигналом тревоги, предложением посетителю обратиться к администратору и т.п. При этом также может отключаться устройство 1 ввода на заранее заданный интервал времени, предупреждая возможность еще одной попытки обращения к системе.
В случае, когда введенный персональный код имеется в запоминающем устройстве 7, и выбранные по нему речевые данные совпали с данными от анализатора 4 речи, устройство 6 обработки данных выдает на своей первый выход сигнал разрешения работы блока 8 управления высотой, а на второй выход - данные о высоте установки юстировочного столика 20 привода 9 с устройством 3 считывания изображения лица. По этим сигналам блок 8 управления высотой выдает на привод 9 (электродвигатель 24) сигнал, длительность которого, определяемая данными на втором выходе устройства 6 обработки данных, определяется ростом посетителя, которому присвоен введенный персональный код. Вал электродвигателя 24 приводит во вращение высокоточный винт 25, в результате чего надетая на него высокоточная гайка 27 начинает перемещаться в нужном направлении, увлекая за собой каретку 22. В итоге прикрепленный несущей колонной 21 к каретке 11 юстировочный столик 20 устанавливается на требуемую высоту, так что объективы телекамер 18 и 19 оказываются направленными туда, где предположительно находится лицо посетителя.
Далее осуществляется процесс считывания изображения лица посетителя которое может при необходимости освещаться осветителем 17. Данные изображения лица поступают в анализатор 5 изображения, где осуществляется как анализ двумерных изображений, то есть графического рисунка основных черт лица (расстояние между зрачками, высота носа и т.п.), так и восстановление трехмерного рельефа лица по стереопарам изображения, полученным одновременно с оптических считывателей 18 и 19, для чего определяются основные черты лица и горизонтальные смещения этих черт на стереопарах методом корреляционного анализа. Измеренные двумерные и трехмерные характеристики лица из анализатора 5 изображений сравниваются в устройстве 6 обработки данных с соответствующими данными из запоминающего устройства 7.
В случае несовпадения этих данных устройство 6 обработки выдает на выход системы сигнал о принятии второго решения о нераспознании распознаваемой личности, возможный вид которого указан выше. При совпадении указанных данных устройство 6 обработки выдает на выход системы сигнал о распознавании распознаваемой личности, по которому может открыться дверь охраняемого помещения или сняться запрет с доступа к базе данных и т.п.
Вышеизложенный сценарий с возможностью ограниченного числа повторных вводов персонального кода и пароля объясняется следующими причинами. Посетитель (распознаваемая личность), особенно при вводе персонального кода с клавиатуры 13, может ошибиться, сам того не заметив, поскольку персональный код вводится, как правило, без высвечивания на дисплее для предотвращения его узнавания другими лицами. При этом по неверно набранному коду устройство 6 обработки данных выберет в запоминающем устройстве 7 данные, относящиеся не к тому посетителю (если такой персональный код вообще существует). В этом случае произнесение даже правильного пароля вызовет несовпадение соответствующих данных. К этому же результату может привести произнесение по рассеянности не того пароля правильным голосом (в том случае, если пароли часто меняются). Именно в расчете на такие случаи и следует предусмотреть возможность повторения ввода персонального кода и пароля.
Вследствие того, что речевые данные (особенно характеристики голоса) являются наиболее трудными для фальсификации, степень доверия к ним достаточно высока. Поэтому в случае несовпадения данных об изображении лица, как вследствие отличия в чертах лица, так и из-за несовпадения в росте, делается вывод о нераспознании распознаваемой личности.
Степень надежности системы распознавания можно повысить еще больше, если вслед за произнесением пароля, или одновременно с ним, или раньше потребовать, чтобы посетитель приложил палец к дополнительно установленному устройству 11 ввода отпечатка пальца, а также встал на специальный датчик 12 веса. Данные с указанных устройств (см. пунктир на фиг.1) также подаются в устройство 6 обработки данных и сравниваются с соответствующими данными, выбранными по введенному персональному коду из запоминающего устройства 7. Помимо указанных физиологических характеристик распознаваемой личности может осуществляться проверка подписи, электропроводности кожи, размеров кисти руки и т. п. Кроме того, принятие системой решения о распознавании распознаваемой личности не исключает необходимости отпирания механического замка обычным ключом или набора номера автоматического замка.
Предложенный способ и реализующая его система вследствие адаптации устройства считывания изображения лица по росту распознаваемой личности обеспечивают повышенную достоверность распознавания (практически 100%). Кроме того, поскольку конфигурация системы не требует, чтобы посетитель садился перед клавиатурой, оперативность работы системы повышается. В варианте минимальной конфигурации (в отсутствие блоков, показанных пунктиром на фиг.1) время полной идентификаии личности не превышает полминуты для компьютера без распараллеливания вычислительных операций.
Изобретение может использоваться при создании систем предотвращения несанкционированного доступа в помещения банков, к базам данных ЭВМ и т.п. Существо изобретения состоит в двухэтапном распознавании. Сначала по совпадению персонального кода распознаваемой личности и произносимого вслух пароля с соответствующими заранее запомненными данными устанавливают устройство считывания изображения лица по росту распознаваемой личности, которой присвоен данный персональный код, а затем считывают изображение лица и сравнивают с запомненными данными. Это позволяет повысить надежность распознания личности. Для достижения этого технического результата в систему для распознавания личности, содержащую устройство 1 ввода персонального кода, устройство 2 ввода речевых данных, устройство 3 считывания изображения лица, анализатор 4 речи, анализатор 5 изображения, устройство 6 обработки данных и запоминающее устройство 7, введен блок 8 управления высотой и привод 9 для перемещения устройства 3 по вертикали. 2 с. и 14 з.п.ф-лы, 2 ил.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Computerworld, 1990, v | |||
Пишущая машина для тюркско-арабского шрифта | 1922 |
|
SU24A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
FR, заявка, 2370328, кл | |||
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
DE, заявка, 4311295, кл | |||
Приспособление для точного наложения листов бумаги при снятии оттисков | 1922 |
|
SU6A1 |
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
EP, заявка, 0101772, кл | |||
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
Авторы
Даты
1997-10-20—Публикация
1995-09-08—Подача