DE19516662A1

DE19516662A1 - Identification method for three-dimensional objects

Info

Publication number: DE19516662A1
Application number: DE19516662A
Authority: DE
Inventors: Robert Frischholz; Thomas Wagner; Norbert Bauer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1995-05-05
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 1996-11-14

Abstract

The method uses several devices for receiving optical data from the object or object part. The input data is processed using an electronic preprocessing device. The preprocessed information is stored together with a name for the object or object part. If necessary the previous steps are repeated with further objects or parts of objects. The information concerning the object is compared with the information about the three- dimensional form of an object already stored under another name to identify the object.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Darstellung und Identifizierung dreidimensionaler Objekte und insbesondere das der Personenidentifikation.The present invention relates to the field of illustration and identification of three-dimensional objects and in particular that of personal identification.

Sichere Personenidentifikation stellt technisch nach wie vor ein ungelöstes Problem dar. Die Erfassung von gängigen biometrischen Merkmalen wie Gesichtsbild, Fingerabdrücken, Augenhintergrund oder dergleichen ist entweder technisch unzulänglich oder aber mit Akzeptanzproblemen verbunden, weil die Datenaufnahme unangenehm ist oder negative Assoziationen (Fingerabdruck = Verbrecher) weckt. Vor diesem Hintergrund besteht Bedarf an praktisch gut verwertbaren biometrischen Merkmalen mit gleichzeitig hoher Benutzerakzeptanz.Technically, secure personal identification still applies represents unsolved problem. The capture of common biometric Features such as facial image, fingerprints, fundus or the like is either technically inadequate or associated with acceptance problems because of the data acquisition is uncomfortable or negative associations (Fingerprint = criminal) awakens. With this in mind there is a need for practically usable biometric Features with high user acceptance at the same time.

Überraschenderweise konnte nun ein Verfahren gefunden werden, welches die vorstehenden Nachteile nicht aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt das mehrfache Aufnehmen von Bildern des Objektes oder Objektteiles, das Berechnen der Information über die dreidimensionale Gestalt dieses Objektes oder Objektteiles aus den Daten der Aufnahmen mit Hilfe elektronischer Datenvorverarbeitung sowie das Abspeichern dieser Information in Verbindung mit einer Benennung des Objektes oder Objektteiles.Surprisingly, a method has now been found which does not have the above disadvantages. The The method according to the invention comprises the multiple recording of Images of the object or part of the object, the calculation of the Information about the three-dimensional shape of this object or object part from the data of the recordings with the help electronic data preprocessing and storage Information in connection with a name of the object or Object part.

Ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt.A diagram of the method according to the invention is shown in FIG. 1.

Das Verfahren ist zum Erfassen der Körper von toten Gegenständen geeignet, wie es beispielsweise für die Identifizierung von Objekten bei industriellen Inspektionsaufgaben (Identifikation, Lagebestimmung, Vollständigkeitsprüfung oder dergleichen) benötigt wird oder von Vorteil ist. Insbesondere aber eignet sich dieses Verfahren zum Erfassen und Identifizieren von menschlichen Personen. Die dreidimensionale Form des Kopfes, eines Körperteiles oder des gesamten Körpers stellt nämlich ein zuverlässiges Identifikationsmerkmal dar, das sich nicht fälschen läßt. Gleichzeitig hat es eine hohe Benutzerakzeptanz, weil sich die Aufnahme der Daten gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren für den Benutzer unkompliziert gestaltet.The procedure is to grasp the bodies of dead objects suitable, such as for the identification of Objects for industrial inspection tasks (identification, Position determination, completeness check or the like) is needed or is an advantage. But especially suitable this procedure for capturing and identifying human persons. The three-dimensional shape of the head, of a part of the body or of the whole body sets reliable identification feature that is not can fake. At the same time, it has a high level of user acceptance, because the recording of the data according to the invention Procedure designed for the user in an uncomplicated manner.

Das mehrfache Aufnehmen optischer Daten, also Aufnehmen von Bildern des Objekts oder Objektteiles gemäß der Erfindung erfolgt mit einer Datenaufnahmeeinheit. Diese kann aus einer oder mehreren Kameras bestehen. Dabei können entweder gleichzeitig mehrere Bilder aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen werden oder Bildfolgen mit einer oder mehreren Kameras aufgenommen werden. Die Anordnung hierfür ist in Fig. 2 beispielhaft veranschaulicht.The multiple acquisition of optical data, that is, the acquisition of images of the object or part of the object according to the invention, is carried out with a data acquisition unit. This can consist of one or more cameras. Several images can be taken simultaneously from different angles or image sequences can be taken with one or more cameras. The arrangement for this is illustrated by way of example in FIG. 2.

Das Objekt oder der Objektteil kann mit einer oder aber auch mehreren Lichtquellen angeleuchtet werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vor der bzw. den Lichtquelle(n) ein mit einem Muster versehenes, ansonsten lichtdurchlässiges Flächengebilde, beispielsweise eine Folie oder eine Glasplatte, angeordnet. Das Muster kann aus zufällig verteilten und/oder unterschiedlich großen, gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Flecken (schwarz oder farbig) bestehen. Dieses Muster ist bei der Datenaufnahme auf dem Körper sichtbar und erleichtert die anschließende Berechnung der dreidimensionalen Form des Objekts. Wird das Objekt mit einem Blitzlicht oder einer Infrarotlichtquelle beleuchtet, ist das Muster ("Random-Dot- Muster") für den Menschen unsichtbar.The object or part of the object can be with one or else several light sources are illuminated. In one particularly preferred embodiment is in front of the light source (s) a patterned, otherwise translucent Flat structures, for example a film or a glass plate, arranged. The pattern can be randomly distributed and / or of different sizes, even or uneven There are stains (black or colored). This pattern is on the data acquisition visible on the body and facilitates the then calculate the three-dimensional shape of the object. If the object with a flash or a Illuminated infrared light source is the pattern ("Random Dot Pattern ") invisible to humans.

Die Daten der aufgenommenen Bilder ("Rohdaten") werden sodann der Datenvorverarbeitung zugeleitet. Diese berechnet daraus die Information über die dreidimensionale Gestalt des Objektes oder Objektteiles und stellt diese Information der Datenauswertungseinheit zur Verfügung. Zur Berechnung wird üblicherweise auf bekannte Verfahren wie z. B. das Block- Matching-Verfahren zurückgegriffen. Die Auswertungsalgorithmen dieser Technik basieren im Prinzip darauf, daß Bildbereiche aus einem Teilbild in dem oder den anderen Teilbildern wiedergefunden werden. Falls die Kameras eine Folge von Bildern liefern, kann auch aus aufeinanderfolgenden Einzelbildern mit bekannten Verfahren (z. B. der optischen Flußberechnung) dreidimensionale Information erhalten werden.The data of the captured images ("raw data") are then forwarded to data preprocessing. This calculates the Information about the three-dimensional shape of the object or Object part and provides this information to the Data evaluation unit available. For calculation usually based on known methods such. B. the block Matching method used. The evaluation algorithms This technique is based in principle on the fact that image areas are made up of a drawing file in the other drawing file or pictures be found again. If the cameras have a sequence of pictures can also deliver from consecutive single images known methods (e.g. optical flow calculation) three-dimensional information can be obtained.

Die Datenauswertung stützt sich auf die in der Datenvorverarbeitung gewonnene dreidimensionale Forminformation. Dabei wird die Forminformation zusammen mit einer Benennung für das entsprechende Objekt abgespeichert.The data evaluation is based on that in the Three-dimensional shape information obtained from data preprocessing. The form information along with a designation for the corresponding object is saved.

Das Identifizieren von Objekten oder Objektteilen sei nachfolgend beispielhaft anhand der obengenannten Personenidentifikation erläutert. Zuerst werden die zu einer bestimmten Person gewonnenen Informationen zusammen mit einer Benennung für diese Person abgespeichert. Dies ist die sogenannte "Einlernphase" der Datenauswertung. Soll eine unbekannte Person identifiziert werden, wird die zu dieser gehörige dreidimensionale Information gewonnen und der Datenauswertung zugeführt. Dort wird diese Information mit der Information über die dreidimensionale Form bereits unter anderer Benennung abgespeicherter Personen verglichen ("Erkennungsphase"). Dabei wird von der Auswertungseinheit selbständig entschieden, ob Identität mit einer bereits "eingelernten" Person, also Person, unter deren Benennung dreidimensionale Information abgespeichert ist, besteht. Falls Daten einer Person zum Vergleich stehen, die dem System bisher nicht bekannt sind, stellt das System mangelnde Übereinstimmung mit den Daten der bereits "eingelernten" Personen fest. Wahlweise kann dann diese unbekannte Person von der Datenauswertung zurückgewiesen werden, oder aber die entsprechenden Daten werden mit einer Kennung oder Benennung ebenfalls abgespeichert.The identification of objects or parts of objects in the following by way of example using the above Personal identification explained. First they become one information obtained with a specific person together with a Name saved for this person. this is the so-called "learning phase" of data evaluation. Should one unknown person will be identified who becomes this appropriate three-dimensional information and the Data evaluation fed. This information is there with the Information about the three-dimensional shape already among others Named saved people compared ("Detection phase"). The evaluation unit independently decided whether identity with an already "trained" person, i.e. person, with their name three-dimensional information is stored. If Data of a person are available for comparison, the system so far are not known, the system represents mismatch with the data of the "trained" people. This unknown person can then optionally be removed from the Data evaluation are rejected, or the corresponding data is provided with an identifier or designation also saved.

Für das Identifizieren mittels Einlern- und Erkennungsphase kann ein synergetischer Computer verwendet werden. Für die Identifizierung lassen sich ferner bekannte Identifikationsverfahren wie Nächster-Nachbar, Minimum-Abstands- Klassifikator oder dergleichen oder Neuronale Netze einsetzen.For identification by means of the learning and recognition phase a synergetic computer can be used. For the Identification can also be known Identification procedures such as nearest neighbor, minimum distance Use classifier or the like or neural networks.

Claims

1. A method for detecting and / or identifying three-dimensional objects or object parts, comprising

(a) multiple recording of optical data of the object or part of the object,
(b) calculating the information about the three-dimensional shape of this object or part of the object from the recording data with the aid of electronic data preprocessing, and
(c) storing this information in connection with a designation for the object or the object part, where appropriate
(d) the above steps (a) to (c) are repeated with further objects / object parts, and / or
(e) the information about the object or the object part is compared with the information about the three-dimensional shape of objects or object parts already stored under a different name and the object or the object part is identified if necessary.

2. The method according to claim 1, characterized, that the multiple recording of optical data of the object or object part with the help of several cameras different angles and / or with the help successive frames of the moving Object / part of the object takes place.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized, that in stage (a) with a translucent sheet randomly distributed and / or different sizes, even or uneven spots in front of the Light source is attached.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the light source flash, visible monochromatic or polychromatic light or radiation in the Emits infrared range.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that computing information about the three-dimensional Shape of the object or part of the object using the block Matching procedure takes place.

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein consecutive frames are taken and that Calculate the information about the three-dimensional shape of the object or part of the object using the optical Flow calculation is done.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the object or part of the object is a human person or is the head of such a person.