一種用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置的製作方法

2023-11-10 09:14:02

專利名稱：一種用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置，特別涉及一種通過結構光照明來鑑別真人和照片的活體人臉鑑別裝置，屬於人臉識別技術領域。
背景技術：
人臉識別技術通過分析比較人臉生物特徵信息，對人的身份進行鑑別。與其它生物特徵鑑別技術相比，人臉識別是一種更直接、更方便、更友好、更容易被人們接受的非侵犯性身份識別技術。隨著人臉識別身份鑑定系統的廣泛應用，出現了非法使用合法用戶照片以通過身份認證的安全事件。為了辨識真人和照片，一些人臉識別系統增加了活體人臉鑑別功能，通過被鑑別人的臉部表情變化(眨眼或微笑)來確定被鑑別對象為活體真人，這種活體人臉鑑別方法存在如下缺陷需要被鑑別人臉部做大量的表情配合動作，人機互動方式不友好，易使用戶產生厭倦感，而且算法複雜，降低人臉識別的速度；而且，若利用平板電腦或筆記本電腦，播放合法用戶的視頻圖像時，仍然能夠通過身份認證，導致安全事故。

發明內容
本發明的目的是提出一種用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置，識別過程中，被鑑別人不需要做表情變化來配合識別，同時能對用戶視頻播放設備的合法性進行鑑別。本發明提出的用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置，包括光源，用於發出穩定的光能量，對幻燈片進行照明，光源置於聚光鏡的後方；聚光鏡，用於將光源發出的光線會聚並均勻地照射在幻燈片上；幻燈片，採用曝光成像方法在幻燈片上形成平行等間距線條，幻燈片置於聚光鏡的前方；投影物鏡，用於將幻燈片上的平行等間距線條圖形投影到被鑑別物體的表面，投影物鏡置於幻燈片與被鑑別物體之間；攝像機，用於拍攝表面帶有等間距條紋的被鑑別物體的圖像，並將拍攝的圖像轉換為數字圖像，將數字圖像輸出給計算機；計算機，控制光源的開啟，採集攝像機輸出的數字圖像，對數字圖像中的等間距條紋進行判斷，若等間距條紋為平行等間距直線條紋，則判斷被鑑別物體為非活體人臉；若等間距條紋為彎曲等間距條紋，則判斷被鑑別物體為活體人臉。本發明提出的用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置，利用真人臉部表面形狀的高度變化，將投射到被鑑別人臉上的直條紋調製為隨人臉三維輪廓變化的彎曲條紋，通過判斷投射到被鑑別人臉上的直條紋是否發生彎曲變形，以及人臉輪廓之外線條是否突然斷裂消失，來鑑別活體人臉和平面照片及平面屏幕，鑑別的準確率很高。與現有技術相比，不需要被鑑別人做表情變化來配合識別，而且解決了現有技術只能鑑別靜態照片、不能鑑別屏幕動態圖像的缺陷，極大的提高了人臉識別系統的安全性和方便性。同時，本發明的人臉鑑別裝置，系統結構簡單可靠，判別速度很快，且易於實施。


圖1是本發明提供的人臉鑑別裝置結構框圖。圖2是幻燈片圖形。圖3是人臉識別系統採集到的活體人臉鑑別圖像，其中(a)為將幻燈片直線條紋圖形投射到照片上時的圖像，(b)為將幻燈片直線條紋圖形投射到活體人臉上時的圖像。圖1中，I是計算機，2是攝像機，3是被鑑別人，4是投影物鏡，5是幻燈片，6是聚光鏡，7是光源。
具體實施例方式本發明提出的用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置，其結構框圖如圖1所示，包括光源7，用於發出穩定的光能量，對幻燈片進行照明，光源置於聚光鏡的後方；聚光鏡6，用於將光源發出的光線會聚並均勻地照射在幻燈片上；幻燈片5，採用曝光成像方法在幻燈片上形成平行等間距線條，如圖2中所示，幻燈片置於聚光鏡的前方；投影物鏡，用於將幻燈片上的平行等間距線條圖形投影到被鑑別物體的表面，該被鑑別物體可能是被鑑別人臉，也可能是照片、平板電腦屏幕或筆記本電腦屏幕等等，投影物鏡置於幻燈片與被鑑別物體3之間；攝像機2，用於拍攝表面帶有等間距條紋的被鑑別物體的圖像，並將拍攝的圖像轉換為數字圖像，將數字圖像輸出給計算機；計算機1，控制光源的開啟，採集攝像機輸出的數字圖像，對數字圖像中的等間距條紋進行判斷，若等間距條紋為平行等間距直線條紋，則判斷被鑑別物體為非活體人臉；若等間距條紋為彎曲等間距條紋，則判斷被鑑別物體為活體人臉。本發明活體人臉鑑別裝置中的計算機，用於從攝像機採集被鑑別物體圖像，並進行活體人臉鑑別和人臉識別。首先控制光源發光，採集被鑑別物體圖像，如果平行等間距線條圖形在視場內沒有發生畸變，則判斷被鑑別物體為非活體人臉；如果平行等間距線條圖形在視場內發生畸變(人臉輪廓內發生彎曲變形，人臉輪廓外線條消失)，則判斷被鑑別物體為活體人臉；然後關閉光源，重新採集被鑑別人臉圖像開始人臉識別。本發明的活體人臉鑑別裝置的一個實施例中，光源7採用歐司朗3W大功率白光LED (Light Emitting Diode)發光二極體，聚光鏡6採用焦距為IOmm的雙凸透鏡，幻燈片5採用黑白正片膠片，聚光鏡4採用焦距為20mm的雙凸透鏡，攝像機2採用CXD數字攝像，計算機I採用通用PC機。本發明的活體人臉鑑別裝置，其工作原理是計算機I首先控制光源7發光，聚光鏡6將光源7發出的光線會聚並均勻地照射在幻燈片5上，投影物4鏡將幻燈片5上的平行等間距線條圖形投影到被鑑別物體(被鑑別人臉、照片、平板電腦屏幕或筆記本電腦屏幕)上，攝像機2將被鑑別物體的光學圖像轉換為數字圖像，並將數字圖像輸出給計算機I。
若被鑑別物體表面為平面，如照片、平板電腦屏幕和筆記本電腦屏幕，投影到被鑑別物體上的條紋仍然是平行直線，而且在人臉輪廓以外的背景上仍然能看到平行直線條紋，如圖3 Ca)中所示，則計算機I判定被鑑別物體不是真人活體。若被鑑別物體為活體真人，由於人臉表面上各處的高度不同，使投影到被鑑別人臉表面上的直線條紋發生彎曲變形，而且投射到人臉輪廓以外的光線被周圍環境吸收，無法被反射回攝像機2，如圖3 (b)中所示，使投射到人臉輪廓以外的幻燈片線條突然消失，則計算機I判定被鑑別物體為活體真人。計算機I關閉光源7，採集攝像機2輸出的被鑑別人臉圖像，提取被鑑別人面部器官特徵及它們之間的相對位置，再將其與人臉資料庫中的人臉進行比對，最後得出身份的識別結果。本發明的活體人臉鑑別裝置利用投射出去的平行直線圖形來鑑別活體人臉和平面照片及平面屏幕，鑑別的準確率很高，與現有技術相比，不需要被鑑別人做表情變化來配合識別，而且解決了現有技術只能鑑別靜態照片、不能鑑別屏幕動態圖像的缺陷，極大的提高了人臉識別系統的安全性和方便性。同時，採用本發明的技術方案，系統結構簡單可靠，判別速度很快，且易於實施。
權利要求
1.一種用於人臉識別系統的活體人臉鑑別裝置，其特徵在於該活體人臉鑑別裝置包括 光源，用於發出穩定的光能量，對幻燈片進行照明，光源置於聚光鏡的後方； 聚光鏡，用於將光源發出的光線會聚並均勻地照射在幻燈片上； 幻燈片，採用曝光成像方法在幻燈片上形成平行等間距線條，幻燈片置於聚光鏡的前方； 投影物鏡，用於將幻燈片上的平行等間距線條圖形投影到被鑑別物體的表面，投影物鏡置於幻燈片與被鑑別物體之間； 攝像機，用於拍攝表面帶有等間距條紋的被鑑別物體的圖像，並將拍攝的圖像轉換為數字圖像，將數字圖像輸出給計算機； 計算機，控制光源的開啟，採集攝像機輸出的數字圖像，對數字圖像中的等間距條紋進行判斷，若等間距條紋為平行等間距直線條紋，則判斷被鑑別物體為非活體人臉；若等間距條紋為彎曲等間距條紋，則判斷被鑑別物體為活體人臉。
全文摘要
本發明涉及一種用於人臉識別的活體人臉鑑別裝置，屬於人臉識別技術領域。包括光源、聚光鏡、幻燈片、投影物鏡、攝像機和計算機。計算機分別與攝像機和光源相連接，光源發射的光束經過聚光鏡後照射在幻燈片上，投影物鏡將幻燈片的像投影到被鑑別物體上。本發明的活體人臉鑑別裝置利用投射出去的平行直線圖形來鑑別活體人臉、靜止平面照片及動態屏幕圖像，鑑別的準確率很高，與現有技術相比，本發明裝置不需要被鑑別人做表情變化來配合識別，而且解決了現有技術只能鑑別靜態照片、不能鑑別屏幕動態圖像的缺陷，極大的提高了人臉識別系統的安全性和方便性。而且裝置的結構簡單，工作可靠，判別速度很快，易於實施。
文檔編號G06K9/00GK103020600SQ20121053514
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者高宏, 王慶 申請人:紫光股份有限公司