А. М. АЛЮШИН
Научный руководитель – Н. М. ЛЕОНОВА, д. т.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
УПРАВЛЕНИЕ СМАРТФОНОМ
С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ АЙТРЕКИНГА
Данная работа посвящена разработке программно-аппаратного комплекса для мобильного устройства, который позволяет решать следующие задачи: распознавание лица человека на основании разработанного алгоритма сверяемых компонент и метода автоматической настройки контраста изображения при различной освещенности; выделение глаз на лице человека; фиксирование процесса моргания левого и правого глаза. Проведен ряд тестов, которые подтвердили правильность разработанных алгоритмов и их реализацию в мобильном устройстве.
В настоящее время существует ряд важных задач, связанных с технологией айтрекинга и идентификацией лица человека (причем первое неразрывно связано со вторым) [1, 2, 3], а именно выделение на лице глаз, рта, носа, и других основных характеристических черт. Данная задача находит огромное применение в различных областях науки и техники: в системах охраны (вход в защищенное помещение через распознавание лица), в медицине, в системах контроля за человеком (определение активности человека), управление персональным компьютером и т. п.
Существуют множество различных методов распознавания лица: LBP-метод, метод главных компонент, анализ “отличительных черт”, анализ на основе нейронных сетей, метод Виолы-Джонса. У каждого метода есть свои плюсы и недостатки. Что касается решения задачи айтрекинга, то, по сути, − это решение задачи распознавания глаз человека по информации с нескольких камер, направленных под различными углами к лицу человека. Большинство методов работают с бинарным изображением, и для качественной работы им нужна точная картинка, равномерно освещенная со всех сторон, что, в принципе, достаточно тяжело получить, поэтому требуются определенные алгоритмы, предназначенные для автоматического изменения контрастности изображения с целью наиболее полного анализа.
Именно поэтому в данной работе решались следующие задачи:
− разработка алгоритмов распознавания лица и глаз человека на основании алгоритмов, основанных на сверяемых компонентах [2];
− разработка методов автоматической настройки контраста изображения при различной освещенности;
− реализация начального этапа технологии айтрекинга, а именно, фиксация моргания глазами;
− разработка программно-аппаратного комплекса для работы на мобильном устройстве на операционной системе android, позволяющего распознавать глаза на лице человека, используя переднюю камеру небольшой разрешающей способности.
Основными достоинствами данного подхода являются: низкие требования к вычислительным ресурсам, использование всего одной камеры, что позволит работать данной программе на мобильных устройствах, и как следствие, − возможность широкого внедрения программы.
Таким образом, основными результатами проведенных исследований на данном этапе являются:
1) на основе созданной математической модели разработан алгоритм, лежащий в основе подготовленного программного обеспечения, которое позволяет распознавать глаза на лице человека, а также процесс моргания с различной освещенностью, что, в свою очередь, достигается использованием адаптивно подбираемым порогом бинаризации изображения;
2) разработано программное обеспечение для мобильного телефона с небольшой разрешающей способностью (от 0.3 до 1.2 Мп) и невысокопроизводительным процессором, которое дает возможность распознавать лица, в частности, глаза на лице, и анализировать изменение этих глаз (на первом этапе анализировался процесс моргания);
3) проведены эксперименты, показавшие достаточно высокую производительность программы.
Список литературы
1. Safonov, I. Gartseev, J. Seppanen, O. Tishutin, M. Pikhletsky and M. J.A. Bailey “An approach for benchmarking of activity recognition”, Proc. of 11th Int. conf. “Pattern Recognition and Image Analysis: new information technologies”, Vol. 2, pp. 457-460, 2013.
2. Zhao, W., and R. Chellappa. “Image-based Face Recognition: Issues and Methods”, 2002
3. Reconciling steady-state Kalman and alpha-beta filter design, by Painter, J. H.; Kerstetter, D.; Jowers, S. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Volume 26, Issue 6, Nov 1990
