SISTEMA Y PROCEDIMIENTO DE BIOMETRIA FACIAL CON ACCESO DE ALTA SEGURIDAD EN UN EQUIPO DE GRABACION DIGITAL.

Sistema y procedimiento de biometría facial con acceso de alta seguridad en un equipo de grabación digital,

que es un sistema de video inteligente que integra diferentes posibilidades de gestionar la detección de rostros añadiendo infinidad de posibilidades a través de un formulario de configuración; recoge una serie de instantáneas del rostro eliminando el fondo que se modifica dependiendo de su histograma, brillo y contraste; es clasificada para obtener los resultados y hacer uso de estos mediante el procesamiento digital de las imágenes para detectar caras, reconocer sus estados de ánimo, el sexo de la persona y reconocer el rostro en una base de datos creada en la central receptora de alarmas mediante un algoritmo de clasificación de patrones.

SISTEMA Y PROCEDIMIENTO DE BIOMETRÍA FACIAL CON ACCESO DE ALTA SEGURIDAD EN UN EQUIPO DE GRABACIÓN DIGITAL

OBJETO DE LA INVENCIÓN:

El reconocimiento biométrico consiste en un sistema y procedimiento basado en la inteligencia artificial y en el reconocimiento de patrones, que permite la identificación y/o verificación de la identidad de personas a partir de características morfológicas o de comportamiento de un individuo, a éstas características se las conocen como autentificadores. Son ejemplos de autentificadores la huella dactilar, la geometría de la mano, la cara, el iris, la voz, la escritura, y otros.

Este tipo de reconocimiento se ha convertido en una herramienta muy útil en los sistemas de seguridad y en sistemas empleados por las fuerzas y cuerpos de seguridad, posibilitando la detección de delincuentes, aunque también se emplea en aplicaciones específicas como el control de acceso a espacios protegidos, a datos protegidos y otros.

Este sistema tiene como cometido el análisis de las imágenes recibidas a través de cámaras analógicas o digitales con el fin de localizar rostros y reconocerlos. El sistema incorpora un aprendizaje automático para la clasificación de los rostros detectados lo cual nos proporciona un sencillo funcionamiento para gestionar la información almacenada. En la realización del aprendizaje automático el sistema va almacenando las últimas imágenes en las que aparece el rostro reconocido. Con estas imágenes se van a crear un conjunto de fotogramas en los que aparecerá este rostro en distintas posiciones, esto se logra evaluando la inclinación del rostro y el giro. De todos los fotogramas obtenidos dejamos un conjunto con distintas perspectivas de la cara reconocida. Con estos fotogramas se crea un nuevo patrón y se generará un nuevo modelo que sirve de punto de partida para realizar las comparaciones en ocasiones sucesivas. De esta forma se consigue que el sistema de reconocimiento siempre esté actualizado en lo que a los cambios físicos de las personas se refiere.

Con este sistema podemos crear múltiples aplicaciones relacionadas con el marketing, la publicidad, o similares Este análisis nos proporciona localización, costumbres, estados de ánimo de personas que son recogidas dentro del ángulo de visión de la cámara. Entre las aplicaciones que se crean cabe destacar las siguientes:

Saber el número aproximado de personas que acuden a un lugar determinado. Esto se realiza utilizando el reconocimiento facial. Cuando se detecta una cara el sistema almacena el patrón obtenido a partir de la misma y le asigna un identificador, si esta cara vuelve a aparecer en la escena se reconocerá y no se añadirá ningún registro nuevo puesto que ya está dado de alta, en caso contrario, cuando la cara del individuo no haya sido reconocida se dará de alta un nuevo registro. De esta forma se sabe la afluencia a un lugar determinado.

Realizar una diferenciación por sexo. El sistema a la vez que va detectando los rostros dentro de una imagen es capaz de saber si éste pertenece a un hombre o a una mujer. Con esta herramienta se conoce el número de personas por sexo que acuden a un lugar determinado y,

Conocer el estado de ánimo y emocional de la persona. A la vez que el sistema hace una diferenciación por sexos, detecta el grado de felicidad, enfado, tristeza o sorpresa que refleja el

rostro de la persona. Con esto se consigue realizar estadísticas en las que aparezcan estos valores.

Una vez realizado el análisis, se almacena la información computada por el algoritmo de clasificación, eliminando la imagen obtenida. Esto nos permite ahorrar tiempo durante el proceso puesto que tenemos la información necesaria ya preparada.

Este sistema se encuentra integrado en un equipo de grabación de imágenes digitales añadiendo un valor funcional al equipo que permite facilitar la búsqueda de eventos. Ante cualquier incidencia definida se produce un aviso inmediatamente que es mostrado y almacenado para su supervisión.

El sistema en cuestión, con el que se realiza el reconocimiento facial y se hace el estudio de la imagen para obtener los valores del estado emocional de la persona, se integra en un equipo de grabación digital desarrollado específicamente. Así se consigue tener en un mismo dispositivo dos aplicaciones distintas, por un lado la grabación de las imágenes en formato digital y por otro hacer un estudio de las imágenes obtenidas en tiempo real para el reconocimiento facial y obtener el estado emocional de la persona. El modo de grabación mencionado está basado en PC para cargar la aplicación, realizar el reconocimiento y el estudio del estado emocional.

Utilizando la integración de las dos aplicaciones antes mencionadas (la que permite obtener la imágenes y almacenarlas en el disco duro, y la que nos permite reconocer y evaluar el estado emocional de un rostro) , se realiza continuamente un estudio de lo que acontece y que está siendo recogido por las cámaras. De esta forma se programan escenas ante las cuales queremos que se alerte. Esto se consigue definiendo patrones como pueden ser el que se reconozca a alguna persona en concreto, o que se detecte un rostro cuyo nivel de enfado esté por encima de un umbral, o que se detecte a una persona cuyo rostro no se puede evaluar, en estos casos el equipo emite una señal de alarma que es recogida en un punto remoto. Esta señal de alarma consiste en un mensaje que se envía a través de la red de datos utilizando el protocolo TCP/IP y aparejado a este mensaje se envía la imagen que ha hecho saltar la alarma para que sea objeto de estudio por parte de los operadores encargados de gestionar las mismas.

Al integrar la tecnología biométrica y, en concreto, la detección facial dentro del equipo de grabación (como hemos visto anteriormente las dos aplicaciones se pueden poner en funcionamiento a la vez) se realizan las siguientes funciones sin efectuar modificaciones: apertura automática de puertas, envío de señales, control de acceso permitiendo el paso a personas ya autorizadas, seguimiento de personas con cámaras DOMO PTZ, (Pan, Tilt, Zoom- Movimiento horizontal-Movimiento vertical- acercamiento) estudios estadísticos de afluencia de personas según edad, sexo, estados de ánimo y otros.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

En el estado de la técnica más próximo al estado de la técnica del objeto de la patente podemos citar las patentes:

DE 10224916 (A1) 04/06/2002 de BALTUS RENÉ (DE) por: “MULTIMODE BIOMETRIC IDENTIFICATION SYSTEM FOR RECOGNITION OF PERSON BASED ON TWO OR MORE BIOMETRIC PROPERTIES, SPECIALLY FOR IDENTIFICATION BASED ON COMBINED RECOGNITION OF WALKING BEHAVIOR AND FACIAL CHARACTERISTIC” que resumidamente comprende un racional sistema de identificación biométrico con varios modos de funcionamiento libre de la distorsión en la cual una combinación del dato biométrico de dos métodos de identificación utilizados. La invención relaciona particularmente el reconocimiento del comportamiento de la forma de caminar de una persona y de la cara de la persona.

Comentario: el sistema claramente relaciona dos solos parámetros de comparación, la forma de andar y la cara del individuo.

US 2007/0252001 A1 25/04/2007 de Kail et al. por “ACCESS CONTROL SYSTEM WITH RFID AND BIOMETRIC FACIAL RECOGNITION”, que comprende una sistema de identificación biométrico que usa una etiqueta de frecuencia ultraelevada de la identificación de radiofrecuencia (RFDI) que almacena un primer conjunto de la información biométrica especificada en una tarjeta de identidad que apoya una imagen facial del vehículo en la tarjeta. Un sistema de identificación comprendiendo una antena usando señales de radiofrecuencia y un lector es utilizado leyendo el primer conjunto de la información biométrica especificada en la etiqueta cuando la tarjeta identificadora esta dentro del detector en el intervalo del sistema de identificación. Las capturas de las cámaras numeran las características faciales del vehículo de la tarjeta cuando las aproximaciones del vehículo de la tarjeta al área designada y transmiten estos datos digitales a un ordenador que compara el primer conjunto de la información obtenida biométrica especificada por el lector de la tarjeta de identidad y el segundo conjunto de la información biométrica almacenada para determinar si los dos conjuntos del dato biométrico de la información coinciden.

Comentario:...

1. Procedimiento de biometría facial con acceso de alta seguridad en un equipo de grabación digital, que tiene como cometido el análisis de las imágenes recibidas a través de cámaras analógicas o digitales a fin de localizar rostros y reconocerlos que se CARACTERIZA porque el reconocimiento biométrico consta de las siguientes etapas:

a) una primera etapa de adquisición de imágenes (1) del rostro, por medio de un sistema de video inteligente que integra la posibilidad de gestionar la detección de rostros a través de formularios de configuración;

b) etapa de análisis facial, en la que esa instantánea (1) se le puede eliminar el fondo a la vez que se puede modificar el histograma, brillo y contraste;

c) etapa de clasificación de resultados mediante un procesamiento digital, de detección (2) y codificación (3) , de las imágenes (1) con el fin de detectar caras, reconocer sus estados de ánimo, el sexo de la persona y reconocer el rostro mediante un reconocimiento o comprobación (4) en una base de datos o modelo (8) creado mediante un algoritmo de clasificación de patrones;

d) etapa de presentación de resultados en la que si la comprobación es correcta se procede a la realización o permiso (6) y en el caso de que la comprobación sea incorrecta muestra la acción no reconocida (5) ;

e) finalizando con que la base de datos o modelo (8) puede regenerarse (9) por medio de las fases de entrenamiento y la de reentrenamiento.

2. Procedimiento de biometría facial con acceso de alta seguridad en un equipo de grabación digital de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la fase de entrenamiento se CARACTERIZA porque inicialmente se recogen una serie de muestras, imágenes (1) con su detección (2) y codificación (3) , de diferentes personas generándose un modelo (8) y a medida que el sistema detecta nuevos rostros desconocidos (10) realiza un proceso de transformación para incorporarlos de forma ajena al usuario regenerándose (9) el modelo (8) .

3. Procedimiento de biometría facial con acceso de alta seguridad en un equipo de grabación digital de acuerdo con la reivindicación 1, en la que en la fase de rentrenamiento se CARACTERIZA porque se toma la imagen codificada ya comprobada (7) de los rostros definidos y es añadida para actualizar o regenerar (9) el modelo generado con el fin de detectar cambios en los rostros y regenerar el modelo actual (8) .

4. Procedimiento de biometría facial con acceso de alta seguridad en un equipo de grabación digital de acuerdo con la reivindicación 1 porque el reconocimiento biométrico se CARACTERIZA porque analiza y valora los siguientes parámetros estándares:

Falsos positivos (FAR) :

Falsos negativos (FRR) :

Ratio de éxito (SR) :

Ratio de error (ERR) :

5. Procedimiento de biometría facial con acceso de alta seguridad en un equipo de grabación digital de acuerdo con la reivindicación 1 y anterior, en la que la realización del reconocimiento biométrico se CARACTERIZA porque se utiliza como base el algoritmo (SVM) , máquinas de vectores de soporte o hiperplano óptimo de decisión, siendo las muestras más próximas al hiperplano óptimo de separación, las muestras críticas o vectores soporte y siendo una SMV, no lineal, la de mejores resultados.

6. Procedimiento de biometría facial con acceso de alta seguridad en un equipo de grabación digital de acuerdo con la reivindicación anterior que se CARACTERIZA porque se emplea un tipo de “kernel” especifico para encontrar el mejor valor de los hiperparámetros que definen el SVM.

7. Sistema de grabación digital de biometría facial que se

CARACTERIZA porque las imágenes (1) son capturadas por medio de

cámaras (18.1) , (19) y (20) , conectadas a un ordenador (17) mediante

una tarjeta capturadora (18) si es una cámara analógica (18.1) o una conexión directa si la cámara es USB o IP (19) y (20) respectivamente, enviándose esta información a un servidor u ordenador central (21) donde esta información es almacenada en una base de datos (8) , creada mediante un algoritmo de clasificación de patrones, junto con la fecha y

hora producidas además de un fichero binario obtenido a partir de la imagen (1) donde se almacenan los rasgos característicos del rostro que son utilizados posteriormente para nuevos análisis, reconocer los rostros

o realizar una actualización del modelo utilizado; pudiendo ser enviada

esta información a ordenadores locales (22) donde mostrar los resultados 20 (5 y 6) o realizar las operaciones en el mismo equipo central (21) .