Система идентификации личности по изображению лица, сформированного сверточной искусственной нейронной сетью Российский патент 2024 года по МПК G06F21/32 G06V40/16 G06N3/464 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности, к системе идентификации личности человека по изображению лица, сформированного сверточной искусственной нейронной сетью.

Известны подобные технические решения поставленной задачи [1, 2].

Первое из известных технических решений содержит видео- и вычислительную аппаратуру, которая содержит соединенные между собой каналами связи блоки захвата изображений; предварительной обработки входного изображения; определения местоположения лица; выделения полосы, содержащей глаза; построения эталонов; сравнения эталонов; обучения системы; базы данных; принятия решений, при этом блок построения эталонов состоит из блоков построения эталонов для предварительного поиска и распознавания; построения эталонов для операций детального распознавания; построения дополнительных эталонов для окончательного распознавания, блок определения местоположения лица состоит из блоков трансформации размера входного изображения; фильтрации горизонтальных объектов; фильтрации по значениям ширины и высоты; предварительного выделения пар точек; проверки значений параметров; оценки пар точек, устранения пространственно перекрывающихся вариантов найденных лиц; оповещения «лицо не найдено», уточнения положения глаз, при этом система реализована в клиент-серверной архитектуре и все блоки соединены между собой стандартизированными каналами связи [1].

Недостаток данного технического решения заключается в ограниченных функциональных возможностях, не позволяющих реализовать подтверждение подлинности идентификации личности человека по лицу, представленному сверточной искусственной нейронной сетью.

Известно и другое техническое решение, содержащее: исполнительные аппаратные средства, в том числе как минимум одно ядро процессора, хранилище данных и средства ввода/вывода, при этом исполнительные аппаратные средства выполнены с возможностью реализации сверточной нейронной сети, содержащей: первую группу слоев, выполненную с возможностью приема, в качестве ввода, изображения, содержащего лицо, при этом изображение имеет множество исходных каналов и множество исходных пикселей, отличающейся тем, что первая группа содержит первый сверточный слой, первый слой максимального группирования и первую параметрическую линейную функцию активации элементов, причем первая группа выполнена с возможностью выдачи результата с первым заранее заданным количеством каналов, превышающим множество исходных каналов на коэффициент не менее 80, и с количеством пикселей, более чем в 4.2 раза меньшим количества исходных пикселей; вторую группу слоев, выполненную с возможностью приема, в качестве ввода, результата первой группы слоев, при этом вторая группа содержит второй сверточный слой, второй слой максимального группирования и вторую параметрическую линейную функцию активации элементов, причем вторая группа выполнена с возможностью выдачи результата со вторым заранее заданным количеством каналов, превышающим первое заранее заданное количество каналов на коэффициент не менее 3, и с количеством пикселей, более чем в 4.2 раза меньше количества пикселей результата первой группы слоев; третью группу слоев, выполненную с возможностью приема, в качестве ввода, результата второй группы слоев, при этом третья группа содержит третий сверточный слой, третий слой максимального группирования и третью параметрическую линейную функцию активации элементов, причем третья группа выполнена с возможностью выдачи результата с третьим заранее заданным количеством каналов, превышающим второе заранее заданное количество каналов на коэффициент не менее 2, и с количеством пикселей, более чем в 3.5 раза меньшим количества пикселей результата второй группы слоев; и четвертую группу слоев, выполненную с возможностью приема, в качестве ввода, результата третьей группы слоев, при этом четвертая группа содержит четвертый сверточный слой и четвертую параметрическую линейную функцию активации элементов, причем четвертая группа выполнена с возможностью выдачи результата с четвертым заранее заданным количеством каналов, превышающим третье заранее заданное количество каналов на коэффициент не менее 2, и с количеством пикселей, более чем в 1.1 раза меньшим количества пикселей результата третьей группы; и пятую группу слоев, содержащую полно связный слой, выдающий результат, содержащий вектор признаков, характеризующий изображение, наличие базы данных, содержащей указанный вектор признаков, вместе с множеством других векторов признаков, характеризующих другие изображения, содержащие лица, механизм поиска в указанной базе данных и устройство сравнения, которое определяет меру сходства между вектором признаков субъекта и как минимум одним опорным вектором признаков и сопоставляет указанную меру сходства с критерием сходства, причем соответствие критерию сходства указывает на то, что лицо распознано [2].

Последнее из перечисленных выше технических решений наиболее близко к заявленному объекту. Его недостаток заключается в ограниченном арсенале технических средств, используемых для проверки идентификации личности человека по изображению лица, сформированного сверточной искусственной нейронной сетью.

Цель изобретения состоит в расширении арсенала технических средств для реализации процедуры идентификации личности человека по изображению лица, сформированного сверточной искусственной нейронной сетью.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую модуль приема цифрового описания изображения лица человека, информационный вход которого соединен с информационным выходом цифровой видеокамеры, а синхронизирующий вход модуля приема цифрового описания изображения лица человека подключен к синхронизирующему выходу цифровой видеокамеры, модуль синхронизации работы системы, первый синхронизирующий вход которого является синхронизирующим входом системы, модуль верификации данных, один информационный вход которого соединен с информационным выходом модуля приема цифрового описания изображения лица человека, и сервер базы данных, один информационный выход которого соединен с информационным входом регистра, информационный выход которого соединен с другим информационным входом модуля верификации данных, введены счетчик адресов считываемых данных, счетный вход которого соединен с первым синхронизирующим выходом модуля синхронизации работы системы, компаратор, один информационный вход которого соединен с информационным выходом счетчика адресов считываемых данных, другой информационный вход компаратора подключен к информационному выходу модуля синхронизации работы системы, а синхронизирующий вход компаратора соединен с вторым синхронизирующим выходом модуля синхронизации работы системы, при этом первый синхронизирующий выход компаратора подключен к синхронизирующему входу сервера базы данных, а второй синхронизирующий выход компаратора подключен к установочному входу счетчика адресов считываемых данных и является сигнальным выходом системы, и модуль выдачи документальных данных, информационный вход которого соединен с вторым информационным выходом сервера базы данных, первый синхронизирующий вход модуля выдачи документальных данных подключен к третьему синхронизирующему выходу модуля синхронизации работы системы, второй синхронизирующий вход соединен с вторым синхронизирующим выходом модуля верификации данных, а информационный выход модуля выдачи документальных данных является информационным выходом системы, при этом синхронизирующий вход модуля верификации данных соединен с четвертым синхронизирующим выходом модуля синхронизации работы системы, а первый синхронизирующий выход модуля верификации данных соединен с вторым синхронизирующим входом модуля синхронизации работы системы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема системы, на фиг. 2 - структурная схема модуля селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы, на фиг. 3 - структурная схема модуля сравнения данных, на фиг. 4 - структурная схема модуля выдачи документальных данных личности.

Система (фиг. 1) содержит модуль 1 приема цифрового описания изображения лица личности с информационного выхода сверточной искусственной нейронной сети, модуль 2 селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы, модуль 3 памяти, модуль 4 приема адресов считывания данных, модуль 5 сравнения данных, модуль 6 приема идентификационных данных из сервера базы данных, модуль 7 выдачи документальных данных личности, и сервер 8 базы данных системы. На фиг. 1 показаны информационный 10 и синхронизирующий 11 входы системы, а также сигнальный 12 и информационный 13 выходы системы.

Модуль 1 (фиг. 1) приема цифрового описания изображения лица человека с информационного выхода сверточной искусственной нейронной сети выполнен в виде регистра, и имеет информационный 10, синхронизирующий 11, и установочный 14 входы, а также информационный выход 15.

Модуль 2 (фиг. 2) селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы содержит дешифратор 47, элементы 48-50 И, элементы 51-53 задержки. На чертеже также показаны информационный 45 и синхронизирующий 46 входы модуля 2, а также выходы 16-18 сигналов считывания, первый 19 и второй 20 синхронизирующие выходы.

Модуль 3 (фиг. 1) памяти выполнен в виде постоянного запоминающего устройства, имеющего входы 21-23 считывания данных, а также информационный 24 выход.

Модуль 4 (фиг. 1) приема адресов считывания данных выполнен в виде регистра, имеющего информационный 25 и синхронизирующий 26 входы, а также информационный 27 выход.

Модуль 5 (фиг. 3) сравнения данных содержит компаратор 56 и элемент 57 задержки. На чертеже показаны первый 31 и второй 32 информационные входы, синхронизирующий 33 вход, а также первый 34 и второй 35 синхронизирующие выходы.

Модуль 6 приема идентификационных данных из сервера базы данных выполнен в виде регистра, имеющего информационный 36, синхронизирующий 37, и установочный 38 входы, и также первый 39 и второй 40 информационные выходы.

Модуль 7 (фиг. 4) выдачи документальных данных личности содержит триггер 58, элементы 59И группы, и элемент 60 задержки. На чертеже показаны информационный 41 и синхронизирующий 42 входы модуля 7, а также его информационный 43 и синхронизирующий 44 выходы.

Сервер 8 базы данных (фиг. 1) имеет информационный 9 и 28 входы, а также информационный 29 и синхронизирующий 30 выходы.

Система работает следующим образом.

Для идентификации личности по цифровому изображению ее лица, сформированного сверточной искусственной нейронной сетью, подробно описанной в патенте (2), код цифрового описания лица личности поступает на информационный 10 вход модуля 1 и заносится в него синхронизирующим импульсом, поступающим на синхронизирующий 11 вход модуля 1.

С информационного 15 выхода модуля 1 код цифрового описания лица личности поступает как на информационный 45 вход модуля 2, так и на информационный 31 вход модуля 5. Параллельно с этим, синхронизирующий импульс с входа 11 модуля 1 поступает на синхронизирующий 46 вход модуля 2.

С информационного 45 входа модуля 2 код цифрового описания лица личности расшифровывается дешифратором 47, который на одном из своих выходов формирует высокий потенциал. Допустим, что такой потенциал сформирован на одном входе элемента 48 И.

В таком случае синхронизирующий импульс с входа 46 модуля 2 задерживается элементом 51 задержки на время срабатывания дешифратора 47 и проходит через элемент 48 И на выход 16 модуля 2 и далее поступает на вход 21 считывания постоянного запоминающего устройства 3, в ячейках памяти которого хранятся адреса учетных записей всех личностей в базе данных сервера системы, и считывает соответствующий адрес на информационный 24 выход постоянного запоминающего устройства 3.

Считанный адрес поступает на информационный 25 вход регистра 4, и заносится в него синхронизирующим импульсом, поступающим с выхода 19 модуля 2.

С информационного 27 выхода регистра 4 адрес учетной записи выдается на адресный вход сервера 8 базы данных, а на вход 28 считывания сервера 8 базы данных поступает импульс с выхода 20 модуля 2. В результате с информационного 29 выхода сервера 8 базы данных на информационный 36 вход модуля 6 на вход регистра 6 поступает кодограмма следующего вида.

Эта кодограмма импульсом, поступающим с выхода 30 сервера 8 базы данных на синхронизирующий 37 вход регистра 6, заносится в регистр 6. С информационного 39 выхода регистра 6 код цифрового описания изображения лица личности поступает на информационный вход 32 модуля 5, на другой информационный 31 вход которого с информационного 15 выхода уже подан код цифрового описания изображения лица личности, подлежащий идентификации.

По синхронизирующему импульсу с выхода 30 сервера 8 базы данных, поступающему на синхронизирующий 33 вход модуля 5 и задержанному элементом 57 задержки на время занесения кодограммы из сервера 8 базы данных в регистр 6, компаратор 56 модуля 5 сравнивает коды цифрового описания изображения лица личности.

Если компаратор 56 не зафиксирует равенство кодов цифрового описания изображения лица личности на входах 31 и 32, то на его выходе 34 формируется сигнал, свидетельствующий об отсутствии идентичности входных кодов, который выдается на сигнальный 12 выход системы.

Если же компаратор 56 модуля 5 зафиксирует равенство кодов цифрового описания изображения лица личности на входах 31 и 32, то на его выходе 35 формируется сигнал, свидетельствующий об идентичности кодов цифрового описания изображения лица личности, который поступает на управляющий 42 вход модуля 7 и далее на прямой вход триггера 58, устанавливая его в единичное состояние, при котором триггер 58 высоким потенциалом открывает элементы 58 И группы, к другим входах которых подключен информационный выход 40 модуля 6 через информационный вход 41 модуля 7. В результате на выход 13 системы будут выданы документальные данные, подтверждающие идентичность личности по коду цифрового описания изображения лица личности.

Сигнал с управляющего входа 42 модуля 7 задерживается элементом 60 задержки на время выдачи документальных данных личности, и далее поступает как на установочный вход триггера 58, возвращая его в исходное состояние, так и через установочный 44 выход модуля 7 на установочный 14 вход модуля 1, и на установочный 38 вход модуля 6, возвращая указанные модули в исходное состояние.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания заявки:

1. Патент № 2 382408 (13.09.2007).

2. Патент № 2 718222 (21.09.2017) – прототип.

Изобретение относится к системе идентификации личности по изображению лица, сформированного сверточной искусственной нейронной сетью. Техническим результатом является обеспечение идентификации личности по изображению лица. Система содержит модуль приема цифрового описания изображения лица личности с информационного выхода сверточной искусственной нейронной сети, модуль селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы, модуль памяти, модуль приема адресов считывания данных, модуль сравнения данных, модуль приема идентификационных данных из сервера базы данных, модуль выдачи документальных данных личности и сервер базы данных. 4 ил.

Система идентификации личности по изображению лица, сформированного сверточной искусственной нейронной сетью, содержащая модуль приема цифрового описания изображения лица личности с информационного выхода сверточной искусственной нейронной сети, информационный и синхронизирующий входы которого являются информационным и синхронизирующим входами системы соответственно, модуль приема адресов считывания данных, информационный выход которого соединен с информационным входом сервера базы данных, информационный выход которого подключен к информационному входу модуля приема идентификационных данных из сервера базы данных, а синхронизирующий выход сервера базы данных соединен с синхронизирующим входом модуля приема идентификационных данных из сервера базы данных, модуль выдачи документальных данных личности, информационный выход которого является информационным выходом системы, а установочный выход модуля выдачи документальных данных личности подключен к установочным входам модуля приема цифрового описания изображения лица личности с информационного выхода сверточной искусственной нейронной сети и модуля приема идентификационных данных из сервера базы данных соответственно, отличающаяся тем, что система содержит модуль селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы, информационный вход которого соединен с информационным выходом модуля приема цифрового описания изображения лица личности с информационного выхода сверточной искусственной нейронной сети, а синхронизирующий вход модуля селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы подключен к синхронизирующему входу системы, модуль памяти, входы считывания данных которого соединены с соответствующими выходами считывания модуля селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы, а информационный выход модуля памяти подключен к информационному входу модуля приема адресов считывания данных, синхронизирующий вход которого соединен с первым синхронизирующим выходом модуля селекции адресов записей идентификационных данных личностей в базе данных сервера системы, второй синхронизирующий выход которого подключен к синхронизирующему входу сервера базы данных, и модуль сравнения данных, первый информационный вход которого соединен с информационным выходом модуля приема цифрового описания изображения лица личности с информационного выхода сверточной искусственной нейронной сети, второй информационный вход подключен к первому информационному выходу модуля приема идентификационных данных из сервера базы данных, а синхронизирующий вход модуля сравнения данных соединен с синхронизирующим выходом сервера базы данных, при этом первый является сигнальным выходом системы, а второй выход модуля сравнения данных соединен с управляющим входом модуля выдачи документальных данных личности, информационный вход которого подключен к второму информационному выходу модуля приема идентификационных данных из сервера базы данных.