Universidad Nueva Esparta Ingenieria Electronica Catedra: complementaria 1

Sistema de reconocimiento facial para la UNE

INTEGRANTES. Luis Guardia Kevin Perez

Caracas 27 de Abril de 2015Introduccion

Para el siguiente proyecto se plantea solucionar los problemas de seguridad que presentan los estudiante, docentes y personal administrativo de la universidad nueva esparta (UNE) . Para ello se propone la conexin de multiples camaras inalambras conectados en puntos espacificos de la universisdad, para esto se colecar un servidor ya sea remoto. (en una localidad desconosidad para almasenar la informacion ) o en la misma universidad para la administracion de la informacion optenida por las camaras de reconocimiento facial . En el siquente proyecto se presenta maneras de implementacion de tecnologia de ultia generacion para la autentificacion de los rostros que pertenecen al personal de la UNE como de los estudiante y cuerpo dosente que alli se desenvuelve su dia a dia.

Ademas se hablara de la ventajas a corto y largo plazo que la aplicaion en practica representa para los estudiante de la universidad . todo esto con la finalidad de renar los altos niveles de inseguriada que se han presentado en la zonas aledaas a la universidad y dentro y fuera de las instalaciones de la misma.

Qu es la BIOMETRA?

En trminos de avance tecnolgico, la biometra es una de las innovaciones ms creativas, inspiradas en la naturaleza.

La identificacin biomtrica elimina la necesidad de transportar elementos accesorios como llaves, tarjetas y contraseas que puedan ser fcilmente duplicadas, decodificadas o descifradas. Este nuevo sistema nos permite utilizar factores de reconocimiento NICOS e IRREPETIBLES como la cara, las huellas digitales, los tonos de voz y las palmas de las manos.

De esta manera se pueden generar mtodos completamente automatizados que combinan seguridad y control informtico en forma eficaz.

Reconocimiento facial

El sistema de reconocimiento facial es una aplicacin dirigida por ordenador que identifica automticamente a una persona en una imagen digital. Esto es posible mediante un anlisis de las caractersticas faciales del sujeto extradas de la imagen o de un fotograma clave de una fuente de video, y comparndolas con una base de datos.

El reconocimiento facial se ha convertido en los ltimos aos en una rea de investigacin activa que abarca diversas disciplinas, como procesado de imgenes, reconocimiento de patrones, visin por ordenador y redes neuronales. Involucra tanto a investigadores del rea de informtica como a neurocientficos y psiclogos. Se podra considerar tambin dentro del campo de reconocimiento de objetos, donde la cara es un objeto tridimensional sujeto a variaciones de iluminacin, pose entre otro, y ha de ser identificada basada en su proyeccin 2D

En esta imagen se muestar un diagrama de como funcionria el programa de reconocimiento facial

El proceso consta de cuatro mdulos principales:

1. Deteccin de la cara: detecta que hay una cara en la imagen, sin identificarla. Si se trata de un video, tambin podemos hacer un seguimiento de la cara. Proporciona la localizacin y la escala a la que encontramos la cara.2. Alineacin de la cara: localiza las componentes de la cara y, mediante transformaciones geomtricas, la normaliza respecto propiedades geomtricas, como el tamao y la pose, y fotometricas, como la iluminacin. Para normalizar las imgenes de caras, se pueden seguir diferentes reglas, como la distancia entre las pupilas, la posicin de la nariz, o la distancia entre las comisuras de los labios. Tambin se debe definir el tamao de las imgenes y la gama de colores. Normalmente, para disminuir la carga computacional del sistema, se acostumbra a utilizar imgenes pequeas en escala de grises. A veces tambin se realiza una ecualizacin del histograma.3. Extraccin de caractersticas: proporciona informacin para distinguir entre las caras de diferentes personas segn variaciones geomtricas o fotomtricas.4. Reconocimiento: el vector de caractersticas extrado se compara con los vectores de caractersticas extrados de las caras de la base de datos. Si encuentra uno con un porcentaje elevado de similitud, nos devuelve la identidad de la cara; si no, nos indica que es una cara desconocida.Tcnicas 3D Esta tcnica utiliza sensores en 3D para captar informacin sobre la forma de la cara. Esta informacin se utiliza posteriormente para identificar rasgos caractersticos del rostro como por ejemplo la barbilla, el contorno de los ojos, la nariz o los pmulos, y reteniendo informacin espacial, a parte de la textura y la profundidad. Una ventaja del reconocimiento facial en 3D es que no les afectan los cambios de iluminacin, como pasa en el caso de otras tcnicas. Adems, otro punto a favor es que pueden reconocer una cara en diferentes ngulos, incluso de perfil. El problema es que es difcil obtener imgenes 3D fidedignas en la fase de reconocimiento, ya que los sensores 3D tienen que estar muy bien calibrados y sincronizados para adquirir la informacin correctamenteEs por eso que se utiliza el mtodo de Anlisi de Components Principals Parcial (P2CA - Partial Principal Component Analysis), derivado del PCA, donde se utilizan imgenes en 3D en la fase de entrenamiento y en la base de datos, pero en la fase de test puede utilizar tanto imgenes en 2D como en 3D. La tcnica intenta reconstruir modelos faciales en 3D a partir de mltiples imgenes de la misma persona adquiridas mediante un sistema multicmara o a partir de aparatos 3D. Las imgenes 3D son imgenes de 180 en coordenadas cilndricas. Otros ejemplos de tcnicas 3D son 3-D Morphable Model i 3-D Face Recognition.

Para el reconocimiento de los sospechosos es decir. Aquellas personas que pasan por los alrededores de la universidad nueva esparta sin formar para de la misma, este sistema empleara el reconocimiento facial de tecnologas LOTUS.

Como se muestra en su pgina http://www.lotustec.net/en/digital-video-lotus-technologies/reconocimiento-facial-video-analitico.html Nuestra solucin de reconocimiento facial posee un excelente grado de certitud y rapidez en la identificacin de sospechosos, y adicionalmente permite integrar esta solucin con sistemas de alerta temprana a los vigilantes con envo de imgenes y localizacin, sistemas de control de accesos, sistemas de reconocimiento de patentes, seguimiento de objetos y deteccin de cambio de escena.El mdulo de video analtico de Reconocimiento Facial posibilita la captura de rostros y el reconocimiento en tiempo real desde una base de datos histrica. Es una herramienta efectiva activa y pasiva para el reconocimiento de rostros, ya que permite identificar en tiempo real a sospechosos sin que estos tengan que detenerse en frente de una cmara. El sistema puede ser utilizado en forma aislada para esta funcionalidad o bien puede ser integrado con sistemas de control de acceso, alertas en tiempo real por radio, as como otros mdulos que permitan dar escalabilidad al funcionamiento.

El sistema tiene una certeza de ms del 95% en condiciones ptimas y por tal motivo es uno de los sistemas de reconocimiento facial mejor posicionados en el mundo.Funcionalidades de los sistemas de reconocimiento facial lotus Puede ser utilizado con cmaras analgicas de alta definicin o cmaras mega pixel IP. Se pueden programar reacciones ante la aparicin de una identificacin Positiva (Desde una alerta visual hasta el envo de una imagen y aviso al guardia ms cercano a dicha puerta contando con el modulo opcional de mensajera y localizacin por RF ) Detecciones faciales mltiplesFace Recognition For Casinos Captura facial incluso cuando las personas se mueven rpidamente Acceso a los videos historiales asociados con las caras capturadas mediante un solo click Bsqueda y captura del rea controlada Entorno de mltiples cmaras Consulta remota a la base de datos, visualizacin en tiempo real y acceso historial Integracin con otros sistemas de control de acceso y de terceros. Alta Velocidad en la identificacin Notificaciones automticas (telfono, e-mail, sms, salidas digitales)Uno de los objetivos a alcanzar en la realizacin de este proyecto, es la proyeccin y culminacin de estos sistemas de seguridad de manera inalmbrica. Sin tener que hacer gastos para las remodelaciones a la hora de colocar conexiones de los cableados de los sistemas de seguridad a implementar. Para ello se pretende utilizar cmaras de reconocimiento racial IP, las cuales tiene las siguientes caractersticas.

Una cmara de red incorpora su propio miniordenador, lo que le permite emitir vdeo por s misma.Adems de comprimir el vdeo y enviarlo, puede tener una gran variedad de funciones:

Envo de correos electrnicos con imgenes. Activacin mediante movimiento de la imagen. Activacin mediante movimiento de slo una parte de la imagen. Creacin una mscara en la imagen, para ocultar parte de ella o colocar un logo. O simplemente por adornar. Activacin a travs de otros sensores. Control remoto para mover la cmara y apuntar a una zona. Programacin de una secuencia de movimientos en la propia cmara. Posibilidad de guardar y emitir los momentos anteriores a un evento. Utilizacin de diferente cantidad de fotogramas segn la importancia de la secuencia. Para conservar ancho de banda. Actualizacin de las funciones por software. Las cmaras IP permiten ver en tiempo real qu est pasando en un lugar, aunque est a miles de kilmetros de distancia. Son cmaras de vdeo de gran calidad que tienen incluido un ordenador a travs del que se conectan directamente a Internet.

Una cmara IP (o una cmara de red) es un dispositivo que contiene:

Una cmara de vdeo de gran calidad, que capta las imgenesUn chip de compresin que prepara las imgenes para ser transmitidas por Internet, yUn ordenador que se conecta por s mismo a Internet. Cmaras IP LOTUS TECNOLOGIES S.A Colocacin de las cmaras de reconocimiento facial IP

En estas imgenes se muestra la colocacin de las cmaras de deteccin de rostros en la universidad nueva Esparta. Como se puede observar la colocacin de las cmaras se realizaran de manera estratgica para que cualquier persona que pase por las zonas aledaas a la universidad o al entrar a la misma que de detectado en el sistema de seguridad. La zona roja es el rea de entrada a la universidad y las flechas verdes con negro son las cmaras y la direccin en la que miran.

La distancia entre cmaras es muy corta, Esto minimiza la perdida al momento de la deteccin de algn rostro sospechoso. Claro est que aparte de tener el servidor remoto o dentro de la universidad, se puede hacer un convenio entre la universidad y la polica de Baruta. Para que al momento que se detecte que una de las persona. Sea sospechoso de un crimen o sea buscado por la polica, el mismo sistema envi una alerta ya sea por correo electrnico, mensaje pregrabado, tanto en la universidad como a los mdulos ms cercanos de la polica de Baruta.

En cuanto al servidor de la universidad o el servidor que se utilizara. Es recomendable que este sea de la mejor calidad y que estn configurados para el trabajo simultaneo tanto el personal calificado de la universidad, como el de la polica.

Para esto se prev que el servidor seas de tipo groupware. Los cuales poseen unsoftware diseado para permitir colaborar a los usuarios, sin importar la localizacin, vaInterneto va Intranet corporativo y trabajar juntos en una atmsfera virtual.

Estas cmaras cuentan con la funcin de deteccin de movimiento que analiza continuamente la imagen capturada para identificar la presencia de objetos y rostros en movimiento con sus respectivas posiciones. Esta funcin permite vigilancia automtica con registro de los datos obtenidos, que podrn ser utilizados para inscribirlos en el sistema de reconocimiento facial.

Sistema de ndice de Rendimiento: TFR, TFA y TIE:

La precisin del sistema de reconocimiento facial se define en funcin de dos parmetros: la Tasa de Falso Rechazo (TFR) y la Tasa de Falsa Aceptacin (TFA).

La TFR mide cun a menudo un usuario con ingreso autorizado no es reconocido, mientras que la TFA mide cun a menudo un usuario con ingreso no autorizado es falsamente reconocido.

El control TFR y TFA define, a travs del ajuste del umbral, la precisin del sistema de reconocimiento facial. Cuando el umbral de reconocimiento se incrementa, la TFA disminuye, contrariamente a la TFR que aumenta. Por ejemplo, cuando el umbral de reconocimiento se fije en 100%, la TFR aumentar a su mximo nivel.

De acuerdo con el siguiente grfico, las curvas de TFA y TFR se intersectan en un punto llamado Tasa de Igual Error (TIE) que resulta de la combinacin de los mnimos niveles de error de TFA y TFR. Programando el umbral de reconocimiento en dichos niveles, se lograr la mayor precisin del sistema.

De todas maneras se debe tener en cuenta el entorno en que se utilizaran las cmaras, ya que para ambientes altamente controlados la TFA se debe establecer en el valor ms bajo posible para que haya menor riesgo de intrusin de usuarios no autorizados. Por otro lado, los usuarios habilitados pueden tener un mayor nivel de las tasas de rechazo (resultado de una mayor TFR).

Conclusin

La realizacion de este proyecto se planteo solucionar los problemas de seguridad que presentan los estudiante, docentes y personal de la universidad nueva esparta (UNE). Todo esto llevado acabo mediante la implementacion de camaras de seguridad que permitan la deteccion de rostros o reconocimento facial.

Una de las condiciones que se establecieron para la realizacion de este proyecto es que el sisteman de seguridad inplementado, tiene que ser inalambrico. Para cumplir con este requisito estblecido, se procede a la colocaciond e camaras inalmbricas IP las cuales permiten que los encargados de este sistema de seguriada uedan opservar lo que ocurre mediante internet. Ademas las camaras se situaran en sitios especificos de la entrada que posee la universidad nueva esparta y el cual es donde se han presentado la mayoria de los incidentes de inseguridad de la universidad.

Se tomaron en cuenta multiples aspectos como la distancia entre las camaras, para minimizar la perdida de reconocimento de datos. Ademas se presenta la iniciativa de trabajar en conjunto con la policia de la localidad (polibaruta) para brindar a su ver un sistema de alerta temprana de sospechosos. Con la base de datos de los sospechosos de la localidad, la camara de reconocimento facial de LOTUS TECNOLOGIES S.A detectara la presencia de alguna sospechoso o persona solicitada por la policia y inmediatamente se enviara una alerta a las centrales policiales para que envien su personal a la captura de dicho individuo.