具有活體檢測功能的人臉指紋門禁的製作方法

2023-04-23 13:44:26 1

專利名稱：具有活體檢測功能的人臉指紋門禁的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於生物特徵識別技術，尤其涉及帶活體檢測的人臉指紋門禁。
背景技術：
身份識別在現代社會變得越來越重要，它是一種保護信息安全、財產安全、人身安 全等的重要防護措施，幾乎涉及每個人的日常生活。隨著科學技術的發展，特別是計算機、 通訊技術的快速發展，越來越多的可靠性高、識別便利、功能複雜的身份識別技術相繼湧 現。從傳統的機械式鑰匙、密碼口令，到生物特徵識別，身份識別技術發展迅速，安全性、可 操作性、智能性都有很大的提高，但同時也存在著諸多應用的局限。存在諸如身份認證丟 失、被盜、遺忘等情況，對於合法身份用戶造成不能正常認證識別，對於非法持有人盲目識 別通過，帶來安全威脅。傳統身份識別方式加生物特徵識別技術的應用為身份識別具有一定的優勢，互補 了傳統和現代技術的優勢，但是每種識別方式還固有缺陷，因此仍然存在著一些不足。如指 紋加密碼的技術已經無法滿足資訊時代的要求，在現實生活中，密碼記憶問題是一個很多 的負擔，密碼往往成為信息安全中最薄弱的環節。應用生物特徵識別技術，解決忘記記憶密 碼或者避免攜帶鑰匙的問題，同時也要滿足生物特徵識別容易的問題，發揮生物特徵識別 技術唯一性、高效、安全性的優勢，避免各種生物特徵識別應用局限，是生物特徵識別技術 的發展趨勢，也是身份識別技術的發展方向。特別地，在一些特別場所，如銀行金庫、監獄、保密機構等場所，安全防護要求極 高，進入上述場所的重要區域需要經過嚴格的身份識別、認證。傳統的機械式鑰匙，口令密 碼方式已經不能滿足這些場合的安防要求，採用生物特徵識別是解決該問題的重要途徑。現有的生物識別技術如指紋、人臉等，有較高的精確度，且在一定程度上能夠避免 身份被盜用的情況發生。但是，犯罪份子仍然有空子可鑽。比如，通過盜用合法用戶的照片 以通過人臉識別技術的驗證，或者用暴力手段(如砍手等)獲取合法用戶的指紋以通過指 紋識別技術的驗證，這些潛在的危險嚴重威脅著諸如銀行金庫、保密機構等場所的安全，現 有的普通的生物特徵識別產品已不能滿足這些場合的需求。
發明內容針對上述問題，本實用新型提供一種帶活體檢測的人臉指紋門禁，避免使用盜用 生物特徵驗證信息通行情況的發生，提高門禁的安全性。為實現上述目的，本實用新型採取的技術方案是一種帶活體檢測的人臉指紋門 禁，包括圖像獲取模塊、人像活體檢測模塊、指紋採集模塊、指紋活體檢測模塊、模板存儲單 元、特徵比對單元、門禁控制單元、存儲模塊、顯示模塊、擴展單元。圖像獲取模塊，主要針對的對象為人臉圖像，它是獲取與人臉圖像以及與人臉圖 像相關的圖像信息單元，採用攝像頭對通過門禁的受監控對象進行拍攝。人像活體檢測模塊，包括人臉面部物理運動檢測子模塊、人臉面部生理運動檢測子模塊。人臉面部物理運動檢測子模塊、人臉面部生理運動檢測子模塊檢測過程簡述為鎖 定攝像視角內人臉，確定人的運動區域和運動方向；判斷鎖定人臉區域內是否存在有效的 人臉面部物理運動；判斷人臉面部運動是否為生理運動。指紋採集模塊，針對的對象為指紋，採集指紋信息。指紋活體檢測模塊，指紋的活體檢測是除採集指紋圖像外，多次使被測指紋發生 形變，記錄形變結果的檢測模。模板存儲單元，是指存儲建立的指紋活體檢測模型的單元。所謂指紋活體檢測模 型是指，指紋變形前後依據指紋序列進行配準，選取對應特徵點作為參考模型的基準點對， 採用改進模型描述指紋的變形，計算指紋變形在各個方向的變形能量，構建指紋變形空間 彎曲能量向量，在真假指紋庫上進行訓練，得到彎曲能量向量空間分布，從而形成指紋活體 檢測的最終參考模型。帶檢測指紋進入活體檢測階段時，與參考模型進行比對，計算待測目 標形變時空間能量向量，比對設定的參考閾值，從而確定待測目標是否為活體受檢目標。特徵比對單元，是將採集到的生物特徵信息，包括人臉、指紋信息與資料庫中的已 存儲數據進行比對，按設定的符合閾值標準，確定比對結果是否符合。特別地，對於人像信 息比對，需要同時滿足人像特徵比對符合，和人像活體特徵檢測符合兩個結果，視為人像比 對符合；對於指紋檢測比對同理，需要同時滿足指紋圖像特徵比對符合和指紋活體特徵檢 測符合，視為指紋比對符合；作為同一被檢測對象，須同時滿足人像比對和指紋比對符合， 視為檢測對象身份合法，運行通過門禁。對於人像、指紋若有任意圖像比對或者活體特徵比 對不符情況出現，將視為非法對象，禁止通過門禁，防止危險進一步擴大。門禁控制單元，控制被檢測對象通過的單元，其工作過程是，根據特徵比對單元的 比對結果，被檢測對象為合法時，允許通過，被檢測對象為非法時，禁止通行。存儲模塊，存儲使用人員的人臉、指紋信息，存儲有大量的人臉圖像數據和指紋圖 像數據，並且與模板存儲單元相互聯繫，共享模板存儲單元中指紋活體檢測模型。顯示模塊，採用液晶顯示屏幕，用於顯示採集被檢測對象人臉、指紋信息，活體檢 測信息，檢測結果，以及警示信息的顯示。擴展單元，包括支持標準RS232，RS485串口電路，支持標準TCP/IP協議的網絡接 口電路，其他擴展電路。所述的模板存儲單元存儲有指紋活體檢測模型和人像活體檢測模型。所述的指紋活體檢測模塊包括指紋物理運動檢測子模塊、指紋形變檢測子模塊。本實用新型的有益效果是不僅可以識別待檢測生物特徵信息的合法性，同時還具有生物特徵活體檢測功 能。有效避免了偽造、盜用人臉、指紋認證信息試圖通過門禁的現象的發生，保證了門禁的
安全性、可靠性。

圖1為一種帶活體檢測的人臉指紋門禁示意圖。圖2為活體檢測工作流程圖。其中，1、一種帶活體檢測的人臉指紋門禁，1001、圖像獲取模塊，[0026]1002、人像活體檢測模塊，1003、指紋採集模塊，1004、指紋活體檢測模塊，1005、模板存儲單元，1006、特徵比對單元，1007、門禁控制單元，1008、存儲模塊，1009、顯示模塊，1010、擴展單元。
具體實施方式
實施例一結合附圖1至2對本實用新型進一步描述。附圖1所示，一種帶活體檢測的人臉指紋門禁示意圖。一種帶活體檢測的人臉指 紋門禁(1)包括圖像獲取模塊(1001)、人像活體檢測模塊(1002)、指紋採集模塊(1003)、 指紋活體檢測模塊(1004)、模板存儲單元(1005)、特徵比對單元(1006)、門禁控制單元 (1007)、存儲模塊(1008)、顯示模塊(1009)、擴展單元(1010)。圖像獲取模塊(1001)，採用攝像頭，朝向被監測目標方向，採集被檢測目標人臉圖 像，同時也採集與人物同步的場景信息。人臉圖像的獲取還包含記錄存儲等功能，供回顯 過程中人臉圖像的抓取等。人像活體檢測模塊(1002)，包括人臉面部物理運動檢測子模塊、人臉面部生理運 動檢測子模塊。人臉面部物理運動檢測子模塊是採集人臉圖像後，確定人臉框，針對眼睛 部位進行定位，定位眼睛中心位置，在攝錄的人臉圖像多幅畫面中，以人眼睛定位中心為基 準，判斷圖像中人眼眨動的情況，從物理運動上判斷出被檢測人臉運動狀況。人臉面部生理 運動檢測子模塊，是判斷人臉面部運動的檢測模塊，選定人臉框，定位人臉特徵點，記錄人 臉運動中特徵點位置變化，統計人臉特徵點運動方向，判斷運動方向和預定值間關係，如果 存在一致性運動，認為是發生了人臉生理性運動。指紋採集模塊(1003)，針對對象為指紋，採集指紋信息。採集完整的指紋信息，有 時需要採集多次指紋；此外，活體檢測需要採集變形指紋信息，因此需要對指紋進行適度擠 壓，前後、左右等使指紋序列發生形變，並進行形變後的指紋圖像採集。指紋活體檢測模塊(1004)，指紋的活體檢測是除採集指紋圖像外，多次使被測指 紋發生形變，記錄形變結果的檢測模，指紋的變形情況，依據選取指紋上的定位點確定變形 量，變形量帶入指紋活體檢測參考模型中進行訓練，得到訓練結果，即是指紋形變空間能 量，將其與設定能量閾值比較，從而確定指紋是否為活體指紋。模板存儲單元(100 ，是指存儲建立的指紋活體檢測模型的單元。所謂指紋活體 檢測模型是指，指紋變形前後依據指紋序列進行配準，選取對應特徵點作為參考模型的基 準點對，採用改進模型描述指紋的變形，計算指紋變形在各個方向的變形能量，構建指紋變 形空間彎曲能量向量，在真假指紋庫上進行訓練，得到彎曲能量向量空間分布，從而形成指 紋活體檢測的最終參考模型。帶檢測指紋進入活體檢測階段時，與參考模型進行比對，計算待測目標形變時空間能量向量，比對設定的參考閾值，從而確定待測目標是否為活體受 檢目標。特徵比對單元(1006)，是將採集到的生物特徵信息，包括人臉、指紋信息與資料庫 中的已存儲數據進行比對，按設定的符合閾值標準，確定比對結果是否符合。特別地，對於 人像信息比對，需要同時滿足人像特徵比對符合，和人像活體特徵檢測符合兩個結果，視為 人像比對符合；對於指紋檢測比對同理，需要同時滿足指紋圖像特徵比對符合和指紋活體 特徵檢測符合，視為指紋比對符合；作為同一被檢測對象，須同時滿足人像比對和指紋比對 符合，視為檢測對象身份合法，運行通過門禁。對於人像、指紋若有任意圖像比對或者活體 特徵比對不符情況出現，將視為非法對象，禁止通過門禁，防止危險進一步擴大。門禁控制單元(1007)，控制被檢測對象通過的單元，其工作過程是，根據特徵比 對單元(1006)的比對結果，被檢測對象為合法時，允許通過，被檢測對象為非法時，禁止通 行。存儲模塊(1008)，存儲使用人員的人臉、指紋信息，存儲有大量的人臉圖像數據和 指紋圖像數據，並且與模板存儲單元(100 相互聯繫，共享模板存儲單元(100 中指紋活 體檢測模型。顯示模塊(1009)，採用液晶顯示屏幕，用於顯示採集被檢測對象人臉、指紋信息， 活體檢測信息，檢測結果，以及警示信息的顯示。擴展單元(1010)，包括支持標準RS232，RS485串口電路，支持標準TCP/IP協議的 網絡接口電路，其他擴展電路。附圖2所示，活體檢測工作流程圖。一種帶活體檢測的人臉指紋門禁其工作過程 可以描述為帶活體檢測的人臉指紋門禁對欲經過的對象進行特徵採集，包括人臉圖像採 集，具體指通過攝像頭對人臉圖像進行拍攝，對盤隨人臉的場景圖像進行拍攝記錄，特別 地，多次採集人臉圖像，記錄人臉定位區域的面部運動情況，即人臉運動的採集。對指紋圖 像進行採集，記錄，進行多次指紋採集，對指紋進行變形情況下的採集記錄。前述過程完成 了欲通過門禁的對象人臉、指紋生物特徵的採集，然後進行相應的檢測比對工作，即將採集 的人臉圖像與存儲模塊(1008)中的人臉圖像數據進行比對，按照設定的吻合閾值判斷是 否符合；對採集的人臉運動信息進行分析，以眼睛中心為基準，分析人眼睛眨眼情況，以人 臉定位點為基準，判斷人臉面部定向移動，根據參考一致性運動你哦個標準判斷人臉生物 運動性，從而判斷人臉是否為活體受檢目標；對於採集的指紋信息，同存儲模塊(1008)中 的指紋數據進行比對，根據設定的吻合標準，判斷指紋是否符合，定位指紋特徵點，將指紋 變形後狀況移植到指紋活體檢測參考模型中訓練，計算得出指紋運動能量空間，根據設定 的參考閾值，判斷指紋是否為活體受檢目標。綜合上述四個比對、分析結果，具體分析方法 是，滿足人臉圖像、指紋採集特徵比對相符且人臉和指紋都為活體情況下，視為合法目標， 該情況下進行檢測結果的顯示，並控制門禁動作，運行目標通過；入股四個比對、分析結果 中，只要出現人臉、指紋採集特徵比對不符或活體檢測不符情況，視為非法目標，將該結果 進行顯示，並發出報警信息，控制門禁禁止目標通行。
權利要求1.一種帶活體檢測的人臉指紋門禁，其特徵在於所述帶活體檢測的人臉指紋門禁包 括圖像獲取模塊、人像活體檢測模塊、指紋採集模塊、指紋活體檢測模塊、模板存儲單元、特 徵比對單元、門禁控制單元、存儲模塊、顯示模塊、擴展單元。
2.根據權利要求1所述的一種帶活體檢測的人臉指紋門禁，其特徵在於所述的人像 活體檢測模塊包括人臉面部物理運動檢測子模塊、人臉面部生理運動檢測子模塊。
3.根據權利要求1所述的一種帶活體檢測的人臉指紋門禁，其特徵在於所述的顯示 模塊採用液晶顯示屏幕。
4.根據權利要求1所述的一種帶活體檢測的人臉指紋門禁，其特徵在於所述的擴展 單元包括支持標準RS232，RS485串口電路，支持標準TCP/IP協議的網絡接口電路。
5.根據權利要求1所述的一種帶活體檢測的人臉指紋門禁，其特徵在於所述的指紋 活體檢測模塊包括指紋物理運動檢測子模塊、指紋形變檢測子模塊。
專利摘要一種帶活體檢測的人臉指紋門禁包括圖像獲取模塊、人像活體檢測模塊、指紋採集模塊、指紋活體檢測模塊、模板存儲單元、特徵比對單元、門禁控制單元、存儲模塊、顯示模塊、擴展單元。所述帶活體檢測的人臉指紋門禁可以檢測人臉、指紋，還具有人臉、指紋的活體檢測功能，避免了盜用人臉、指紋信息非法通過門禁的情況發生，增強了門禁的安全性。
文檔編號G07C9/00GK201845368SQ20102053845
公開日2011年5月25日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者張天帥, 肖林興 申請人:北京海鑫智聖技術有限公司