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CCD 攝影機結合非接觸式智慧 IC 卡在

人臉特徵的擷取與辨識上之應用

指導教授：林春宏 教授學 生：曾敬文 洪孟智Speaker ：曾敬文

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Outline 研究動機與目的 RFID 簡介 系統架構與流程 人臉辨識

膚色偵測人臉定位特徵定位特徵比對

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研究動機 社會上充斥著不安全的認證方式

多重認證方式

RFID 結合個人獨特生物特徵的「 生理密碼 」具有難以複製或遭竊的特性

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研究目的

主要係以現有的非接觸式智慧 IC卡 (contactless smart IC card) ，在系統身分確認時的資料，結合已觸發後的攝影之使用者臉部影像，做為此使用者相對應的臉部特徵。在人們對於安全的需求與日俱增之時，對於需要作身份指認、門禁或進出需高度安全的環境，提供了最佳的解決方案。

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RFID 簡介 RFID （ Radio Frequency Identification ，無線射頻識別）被列為 21世紀十大重要技術項目之一，應用領域廣泛

非接觸式智慧卡是使用 RF（無線射頻）技術的智慧卡，而智慧卡即晶片卡，是一項結合 RFID 與智慧卡的科技產品

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RFID 簡介 一套完整的 RFID 系統

是由讀卡機 (Reader) 電子標籤 (TAG) 應用程式資料庫電腦系統

工作原理為： 由 Reader 發射特定頻率之無線電波

能量給 TAG 驅動 TAG 電路將內部之 ID Code 送出 Reader 便依序接收解讀此 ID Code 傳送到應用程式資料庫系統做應用。

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系統架構

訓練 (training) 合法使用者影像資料庫之系統架構

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系統架構

結合非接觸智慧卡與人臉辨識的門禁系統架構

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系統流程彩色影像

ID

RGB 轉 YCbCr

膚色偵測

物件切割

人臉定位

人臉特徵定位

人臉特徵計算

彩色影像

人臉特徵資料庫

個人人臉特徵資料

比對不符合

丟棄

符合

系統流程圖

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膚色偵測 複雜的背景中分辨出膚色區域

減少運算的範圍增加運算速度

人臉膚色之色彩空間RGB 色彩空間：易受到光線的強弱影響YCbCr色彩空間：

• 亮度與彩度分離• 膚色範圍較集中

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步驟一膚色樣本

步驟二YCbCr色彩統計

人臉膚色的統計樣本

人臉膚色樣本在彩度的空間分佈圖

膚色偵測– ( 原始資料庫訓練 )

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膚色偵測 -(原始資料庫訓練 )

步驟三：以最小平方法求解，分別求得上、下界之三次式方程式，當作膚色條件之一，其表示如圖：

步驟四：分別找出 R 、 G 、 B 的最大值和最小值，交集上述 膚色條件，定義出原始資料庫的膚色範圍 。

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10

20

30

40

50

-50 -40 -30 -20 -10 0 10

Cb

Cr

0

10

20

30

40

50

-60 -40 -20 0 20

Cb

Cr

膚色之 Cb 、 Cr值上下界多項式

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原始圖片 Wang and

Chang [2] 歐俊岳 [3] 黃泰祥 [4] 本報告方法

(原始資料庫 )

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膚色偵測– (實驗結論 )

其他文獻所提供數據並不完全適用於本實驗

原始資料庫是來源複雜

對原始資料庫作訓練，可以更精確找出膚色區域。

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人臉定位 -( 物件切割 )

物件切割 (object segment) 技術

定位後的人臉 物件切割的結果 膚色偵測的結果

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特徵定位 - ( 眼球定位 )

眼睛附近有 Cb 值比較大而 Cr值比較小眼睛是由較暗的眼球和較亮的眼白所組成

圓形邊緣偵測找眼球中心 (sobel)

Cb>Cr 遮罩結果 圓形邊緣偵測結果

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特徵定位 - ( 眼角定位 )

眼角 Cb 值較高

邊緣偵測 (Sobel)

兩結果的交集

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特徵定位 -( 嘴角定位 )

嘴角 Cr值較高邊緣偵測 (Sobel)兩結果的交集

Cb 取一門檻值結果 Sobel 邊緣偵測結果 (a) 與 (b) 的交集

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特徵定位

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特徵定位

系統採用的特徵向量長度

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特徵比對

正規化特徵向量長度歐氏距離

計算兩特徵向量之間的差異量，計算結果，所得到的距離愈小表示兩組數據愈接近。

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實驗結論

定位人臉成功率 (95%)眼球成功率 (82%)眉心成功率 (81%)眼角成功率 (46%)嘴角成功率 (53%)鼻角成功率 (66%)

比對辦識成功率 (41%)比對速度慢特徵值權重

[1]http://www.eedesign.com.tw/article/Design/circuit_design/circuit_design14.htm

[2] Wang. H. Wang and S.-F. Chang, “A highly efficient system for automatic face region detection in MPGE video,” IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol. 7, no. 4, pp. 615-628, 1997.

[3] 歐俊岳 , 一個以人臉影像為基礎的影像搜尋系統 (A Human Face-based Image Search System), 2003, 國立台灣大學資訊工程研究所碩士論文

[4] 黃泰祥 , 具備人臉追蹤與辨識功能的一個智慧型數位監視系統(A Smart Digital Surveillance System with Face Tracking and Recognition Capability), 2004, 中原大學電子工程學系碩士論文。

[5] 施柏樑 ,運用特徵向量技術於手機取像之人臉辨識系統 (Feature-Vector Based Face Recognition System for Mobile Photos),2003, 國立中正大學電機工程研究所

[6] 沈韋穎 , 即時人臉偵測系統 (A Real-time Face Detection System),2003, 國立台灣大學資訊工程研究所碩士論文

參考文獻

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謝謝！