Способ определения цветности фотографии владельца документа по изображению документа Российский патент 2024 года по МПК G06T7/90 

Заявленное техническое решение относится к области проверки подлинности изображений документов различных видов.

Одним из распространенных способов подделки документов, удостоверяющих личность, является замена фотоснимка (переклейка фотографии). Документ, удостоверяющий личность, относится к документам, заполнение которых строго регламентировано. Одним из таких требований является требование к цветному или черно-белому исполнению личной фотографии владельца. Так, например, до 01.03.2007 фотография владельца внутреннего паспорта гражданина РФ могла быть только черно-белой. Таким образом, выявляя несоответствия в заполнении документа правилам заполнения можно выявить факт фабрикации документа. Таким образом, техническая ценность определения цветности фотографии владельца документа возникает, например, в следующих задачах:

- проверка подлинности документа;

- проверка предъявления оригинального документа вместо ч/б копии.

Из уровня техники известны различные способы определения цветности изображения. Например, из патента US 6351550 В1 (опублик. 26.02.2002) известно устройство проверки отпечатка печати, позволяющее выполнять работу по проверке отпечатка печати более качественно, чем раньше. Когда данные изображения поверхности отпечатка печати банкноты и т.д. получаются устройством считывания изображений, ЦП извлекает из данных изображения поверхности отпечатка печати только данные изображения цвета отпечатка печати и извлекает данные изображения целевого отпечатка печати из результата извлечения. После этого ЦП сравнивает данные изображения эталонного отпечатка печати и данные изображения целевого отпечатка печати и тем самым определяет, согласуются ли оба данных изображения друг с другом. Из патента US 8374425 В2 (опублик. 12.02.2013) известен способ обработки цифровых изображений путем преобразования набора пикселей из трехмерного пространства в нормализованное двумерное пространство, определения класса принадлежности и уровня класса принадлежности каждого пикселя в наборе пикселей и выборочного изменения цветов пикселей в набор пикселей на основе определенных классов членства и уровней классов членства.

Из источника информации JP 2005192158 А (опублик. 14.07.2005) известен способ обработки изображения для применения регулировки баланса серого в более оптимизированных условиях для каждой сцены фотографирования, а также устройство обработки изображения и устройство записи изображения, использующее этот способ. Раскрытое здесь устройство 1 записи изображения получает значение оттенка и значение насыщенности входных данных изображения, генерирует двумерную гистограмму, обозначающую накопленное частотное распределение пикселей в координатной плоскости, где ось X представляет собой оттенок значение (Н), а ось Y - значение насыщенности (S), делит двумерную гистограмму на заданные области оттенка, вычисляет долю (коэффициент занятости) пикселей каждой области во всех входных данных изображения по каждому разделенному оттенку область, вычисляет пороговое значение низкой насыщенности для каждой области оттенка на основе вычисленной степени занятости и извлекает пиксели с низкой насыщенностью, используемые для вычисления условия регулировки баланса серого, на основе порогового значения низкой насыщенности. Затем устройство 1 записи изображения вычисляет условие регулировки баланса серого, используя извлеченное пороговое значение низкой насыщенности, и применяет регулировку баланса серого к входным данным изображения в соответствии с вычисленным условием.

Однако, известные из уровня техники решения обладают рядом недостатков, таких как отсутствие возможности работать при различном освещении, отсутствие устойчивости работы при регистрации анализируемого изображения с помощью различных устройств захвата (сканер, веб-камера, камера мобильного аппарата и т.п.), отсутствие устойчивости работы при ошибках цветовой калибровки устройства захвата изображения и тд.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники. Технический результат заключается в обеспечении способа определения цветности фотографии владельца документа по изображению документа, который позволяет обеспечить устойчивость работы при различном освещении, устойчивость работы при регистрации анализируемого изображения с помощью различных устройств захвата (сканер, веб-камера, камера мобильного аппарата и т.п.), устойчивость работы при ошибках цветовой калибровки устройства захвата изображения.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается посредством заявленного способа определения цветности фотографии владельца документа по изображению документа.

Заявленный способ определения цветности фотографии владельца документа по изображению документа заключается в получении в неконтролируемых условиях съемки цветного изображения страницы документа в модели RGB, при этом на изображении присутствует ровно одна страница документа, на которой присутствует фотография владельца и включает этапы: цветовой нормализации изображения страницы документа, построения маски цветных пикселей лица, анализа маски цветных пикселей лица, при этом нормализация изображения документа состоит из двух этапов: стабилизация диапазона значений пикселей изображения документа и компенсация цвета источника освещения, для получения маски цветных пикселей лица строятся две вспомогательные маски: маска лица относительно фона и маска насыщенных пикселей, для принятия итогового решения относительно цветности изображения лица считается отношение площади, которую занимают пиксели, входящие в маску цветных пикселей лица, к площади зоны фотографии, причем если это отношение больше заданного порога, то изображение лица считается цветным, иначе серым.

На фигурах представлены:

Фиг. 1: Шаги работы алгоритма определения цветности лица.

Фиг. 2: Пример работы алгоритма на изображении с цветной фотографией владельца, а) Входное изображение, зона фотографии выделена голубым прямоугольником. b) Контрастированное изображение, с) Результат применения компенсации цвета источника освещения, d) Вырезанная зона фотографии, е) Карта яркости, f) Карта границ, g) Маска границ, h) Маска лица, i) Красный канал, j) Усреднение зеленого и синего каналов, k) Разность i и j. l) Маска насыщенных пикселей, m) Маска цветных пикселей лица.

Фиг. 3: Пример работы алгоритма на изображении с серой фотографией владельца, а) Входное изображение, зона фотографии выделена голубым прямоугольником. b) Контрастированное изображение, с) Результат применения компенсации цвета источника освещения, d) Вырезанная зона фотографии, е) Карта яркости, f) Карта границ, g) Маска границ, h) Маска лица, i) Красный канал, j) Усреднение зеленого и синего каналов, k) Разность i и j. l) Маска насыщенных пикселей, m) Маска цветных пикселей лица.

Рассмотрим цветное изображение страницы документа в модели RGB, такое что на изображении присутствует ровно одна страница документа, на которой присутствует фотография владельца. Считаем, что изображение было получено в неконтролируемых условиях съемки. Также полагаем, что проективные искажения документа отсутствуют (т.е. окаймляющий страницу документа прямоугольник является ортотропным), а сама страница занимает всю площадь входного изображения. Еще одним предположением является то, что нам известен прямоугольник, задающий область на изображении документа, которая содержит фотографию владельца. Пример входного изображения на Фиг. 2, 3(a).

Предлагаемый метод состоит из следующих последовательных этапов: цветовая нормализация изображения страницы документа; построение маски цветных пикселей лица; анализ маски цветных пикселей лица. Последовательность шагов алгоритма представлена на Фиг. 1.

Далее рассмотрим каждый из этапов подробнее.

Цветовая нормализация

Нормализация изображения документа состоит из двух этапов: стабилизация диапазона значений пикселей изображения документа (Фиг. 2, 3(b)) и компенсация цвета источника освещения (Фиг. 2, 3(c)).

Стабилизация диапазона значений осуществляется за счет преобразования гистограммы значений пикселей в каждом канале независимо путем переноса определенных квантилей яркости в максимальное (255) и минимальное (0) значения. Для компенсации цвета источника используется цветовая нормализация в модели "серого мира", заключающаяся в подсчете средних значений в каналах и нормализации значения в каждом пикселе Из нормализованного изображения страницы документа берется область фотографии владельца (Фиг. 2, 3(d)). Далее происходит обработка только области фотографии.

Построение маски цветных пикселей лица

Для получения маски цветных пикселей лица строятся две вспомогательные маски: маска лица относительно фона (Фиг. 2, 3(h)) и маска насыщенных пикселей (Фиг. 2, 3(l)). Для построения маски лица относительно фона считается изображение яркости (Фиг. 2, 3(e)) путем взятия максимального значения в пикселе среди компонент цвета. Далее на полученном изображении выделяются границы с помощью операции морфологического градиента (Фиг. 2, 3(f)). Затем выполняется пороговая бинаризация полученного изображения границ (Фиг. 2, 3(g)), с последующим применением морфологической операции замыкание для соединения возможных разорванных границ. Далее, начиная с двух верхних точек изображения фотографии, происходит рекурсивный этап отделения фона от лица, следующий образом: если пиксель не принадлежит маске границ и при этом имеет соседа, который уже определен как фон, то и сам пиксель принадлежит фону (Фиг. 2, 3(h)).

Для построения маски насыщенных пикселей из красного канала (Фиг. 2, 3(i)) вычитается среднее синего и зеленого каналов (Фиг. 2, 3(j)), далее применяется морфологическая операция размыкание для подавления возможных небольших цветных артефактов и затем бинаризация по порогу (Фиг. 2, 3(l)). Итоговая маска строится как пересечение двух полученных масок (Фиг. 2, 3(m)).

Анализ маски цветных пикселей лица

Для принятия итогового решения относительно цветности изображения лица считается отношение площади, которую занимают пиксели, входящие в маску цветных пикселей лица, к площади зоны фотографии. Если это отношение больше заданного порога, то изображение лица считается цветным, иначе серым.

Предложенный алгоритм может был реализован на языке программирования С++. Далее приведены части кода, соответствующие частям алгоритма, описанным в пункте 2 настоящего патента.

Компенсация цвета источника

Построение маски лица относительно фона

Построение маски насыщенных пикселей

Анализ маски лица

Заявленное техническое решение относится к области проверки подлинности изображений документов. Технический результат заключается в определении цветности фотографии владельца документа по изображению документа, обеспечении устойчивости работы при различном освещении, устойчивости работы при регистрации анализируемого изображения с помощью различных устройств захвата и при ошибках их цветовой калибровки. Технический результат достигается тем, что в заявленном решении получают в неконтролируемых условиях съемки цветное изображение страницы документа в модели RGB и выполняют этапы: цветовой нормализации изображения страницы документа, построения маски цветных пикселей лица, анализа маски цветных пикселей лица, при этом нормализация изображения документа состоит из двух этапов: стабилизация диапазона значений пикселей изображения документа и компенсация цвета источника освещения, для получения маски цветных пикселей лица строятся две вспомогательные маски: маска лица относительно фона и маска насыщенных пикселей, для принятия итогового решения относительно цветности изображения лица считается отношение площади, которую занимают пиксели, входящие в маску цветных пикселей лица, к площади зоны фотографии, причем если это отношение больше заданного порога, то изображение лица считается цветным, иначе серым. 3 ил.

Способ определения цветности фотографии владельца документа по изображению документа, заключающийся в получении в неконтролируемых условиях съемки цветного изображения страницы документа в модели RGB, при этом на изображении присутствует ровно одна страница документа, на которой присутствует фотография владельца, и включающий этапы: цветовой нормализации изображения страницы документа, построения маски цветных пикселей лица, анализа маски цветных пикселей лица, при этом нормализация изображения документа состоит из двух этапов: стабилизация диапазона значений пикселей изображения документа и компенсация цвета источника освещения, для получения маски цветных пикселей лица строятся две вспомогательные маски: маска лица относительно фона и маска насыщенных пикселей, для принятия итогового решения относительно цветности изображения лица считается отношение площади, которую занимают пиксели, входящие в маску цветных пикселей лица, к площади зоны фотографии, причем если это отношение больше заданного порога, то изображение лица считается цветным, иначе серым.