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【 中文摘要 】本发明属于人脸识别技术领域,公开了一种基于红外线的人脸识别反欺骗方法、系统及终端,采用近红外线照相机获取用户的近红外线人脸图像;对采集到的近红外线人脸图像进行图像增强;构建基于卷积神经网络的人脸真实性分类器;构建近红外线下的真实与伪造人脸数据集,并使用该近红外线人脸数据集训练基于卷积神经网络的人脸真实性分类器;对用户输入人脸进行反欺骗测试,如果系统输出为真实人脸,判断用户属于真实身份,并允许接入后续的人脸识别过程。如果分类器输出为伪造人脸,判断用户属于欺骗攻击,禁止其接入后续人脸识别过程,并做报警处理。本发明解决了传统人脸识别技术安全性差或反欺骗能力不足的缺点,相比其他反欺骗方法具有更高精度与更强鲁棒性。
【 英文摘要 】The present invention belongs to the field of face recognition technology, and discloses an infrared-based face recognition anti-fraud method, system and terminal. A near-infrared camera is adopted to acquire a near-infrared face image of a user; Enhancing the collected near-infrared face image; Constructing face authenticity classifier based on convolutional neural network; Constructing real and fake human face data sets under near-infrared rays, and training the human face authenticity classifier based on the convolutional neural network using the near-infrared-ray human face data set; An anti-spoofing test is performed on the human face input by the user, if the system output is a real human face, the user is judged to belong to the real identity, and the subsequent human face recognition process is allowed to be accessed. The method comprises the following steps of : performing an anti-spoofing test on the human face input by the user; and if the system output is the real human face, judging that the user belongs to the real identity, and allowing access to the subsequent human face recognition process. If the output of the classifier is a fake face, the user is judged to belong to a spoofing attack, the user is forbidden to access to the subsequent face recognition process, and alarm processing is performed. According to the face recognition method, the defects of poor safety or insufficient anti-spoofing capability of the traditional face recognition technology are overcome, and compared with other anti-spoofing methods, the face recognition method has higher precision and stronger robustness.
| 技术功效句 | 从而弥补了传统基于可见光的人脸反欺骗通用性不高、鲁棒性不强等技术缺陷; 解决了现有不少人脸识别技术的安全性低、容易被攻击、无法满足实际商用等问题; 实现人脸真实性分类器 |
| 技术功效短语 | 弥补技术缺陷; 满足实际商用; 攻击; 实现真实性分类器; 技术安全性高 |
| 技术功效1级 | 补充; 商用; 攻击; 分类器; 安全 |
| 技术功效2级 | 补充; 商用; 攻击; 分类器; 安全提高 |
| 技术功效3级 | 技术缺陷补充; 满足实际商用; 攻击; 实现真实性分类器; 技术安全提高 |
| 技术功效TRIZ参数 | 30-作用于物体的有害因素; |
| 主分类号 |
|
| IPC分类号 | |
| CPC分类号 | G06N3/08; G06V40/166; G06V40/168; G06V40/172; G06V40/45; G06N3/045; |
2020-04-23
申请日
CN202010328435.4(当前专利)
申请号
2020-09-22
首次公开日
CN111695406A
首次公开号
2023-04-07
授权公告日
CN111695406B(当前专利)
授权公告号
2040-04-23
预估到期日
计算因素
| 代理机构 | 西安长和专利代理有限公司 61227 |
| 代理人 | 李霞 |
| 申请语言 | 汉语 |
| 审查员 | 刘义乐 |
1.一种基于红外线的人脸识别反欺骗方法,其特征在于,所述基于红外线的人脸识别反欺骗方法包括:
第一步,使用近红外线照相机采集用户的近红外线人脸图像;
第二步,对采集到的近红外线人脸图像进行相应的图像预处理与图像增强;其中使用级联图像增强的方法,即先使用BM3D算法进行降噪,再使用拉普拉斯算子进行锐化;
第三步,使用深度学习理论构建基于卷积神经网络的近红外线人脸真实性分类器;
第四步,构建近红外线下的真实与伪造人脸数据集,并使用该近红外线人脸训练集来训练基于卷积神经网络的人脸真实性分类器;
第五步,对用户输入人脸进行反欺骗测试,如果系统输出为真实人脸,判断用户属于真实身份,并允许接入后续的人脸识别过程;如果分类器输出为假人脸,判断用户属于欺骗攻击,禁止其接入后续人脸识别过程,并做报警处理。
2.如权利要求1所述的基于红外线的人脸识别反欺骗方法,其特征在于,所述第一步使用近红外照相机来采集用户的人脸图像,所用近红外照相机波段为950nm‑3000nm。
3.如权利要求1所述的基于红外线的人脸识别反欺骗方法,其特征在于,所述第二步包括:
(1)先使用BM3D去噪的方法对红外人脸图像去噪,对给定图像的二维片段,将相似的图像邻域叠加在一起,构建三维数组;采用块匹配方法实现分组任务,块匹配方法在视频压缩中广泛应用于运动估计;协作过滤,给定一组n个图像块,将生成总共n个估计值,每组片段一个估计值,实现一个有效的协同过滤的收缩变换域;
(2)再使用拉普拉斯锐化的方法对图像进行锐化处理,重新恢复需要的边界信息,拉普拉斯锐化过程为:首先用拉普拉斯算子求二阶导数:
其中,x和y方向分量为:
其中I(x,y)为输入图片,和
分别是沿x轴和y轴的方向导数;
最后得到锐化图像,将经过Laplacian算子处理后的输出添加到原始输入图像中:
Ish(x,y)为锐化输出图像,c为调整所需锐化程度的权重。
4.如权利要求1所述的基于红外线的人脸识别反欺骗方法,其特征在于,所述第三步采用多尺度卷积神经网络(CNN)构建人脸真实性分类器,首先对送入网络的图像进行3个不同尺度的卷积,卷积核分别为1×1、3×3和5×5,卷积核数量分别为6、5和5,步长为1;紧接着将得到的不同尺度下的特征图进行多尺度拼接,得到多尺度红外人脸特征;然后再经过重复5次的基本卷积模块,该基本卷积模块包含若干次密集卷积运算和一次池化运算;最后经过两个全连接层以得到二分类的真实性分类器;
其中基本卷积模块的密集卷积层数为可变的,由具体应用和数据集而定;卷积核大小为3×3,步长为1,卷积核数量为16;池化层的池化核大小为2×2,步长为2,池化模式为最大值下采样。
5.如权利要求1所述的基于红外线的人脸识别反欺骗方法,其特征在于,所述第四步使用近红外线相机翻拍活体下的真实人脸图像,得到非活体下的伪造近红外线人脸图像;使用采集到的图像构建近红外线下的真实与伪造人脸对数据集,并使用该近红外线下的真实与伪造人脸对数据集来训练基于卷积神经网络的人脸真实性分类器。
6.一种实施权利要求1~5任意一项所述基于红外线的人脸识别反欺骗方法的基于红外线的人脸识别反欺骗系统,其特征在于,所述基于红外线的人脸识别反欺骗系统软件部分包括:
红外线采集模块,用于采用近红外线照相机获取用户的近红外线人脸图像;
图像预处理模块,对采集到的近红外线人脸图像裁剪,缩放和灰度化;
图像增强模块,用于对预处理后的近红外线人脸图像进行图像增强;
人脸真实性分类器构建模块,用于构建基于卷积神经网络的人脸真实性分类器;
真实与伪造人脸数据集构建模块,用于构建红外线下的真实与伪造人脸数据集,并使用该红外线下的真实与伪造人脸数据集训练基于卷积神经网络的人脸真实性分类器;
人脸真实性判断模块,用于对人脸图像的真实性进行判断,其中模块包含了已达到最优的人脸真实性分类器。
7.如权利要求6所述的基于红外线的人脸识别反欺骗系统,其特征在于,所述基于红外线的人脸识别反欺骗系统的硬件部分包括:红外图像采集器、显示器、处理器、存储器、警报器、通信接口和通信总线;其中近红外线图像采集器、显示器、处理器、存储器、警报器和通信接口通过通信总线进行连接,完成相互间的数据传输;
红外线图像采集器:用于用户的近红外线人脸图像采集;
显示器:显示通过图像采集器采集的用户数据;
存储器:存放人脸反欺骗的计算机程序;
警报器:警示系统遭受欺骗攻击;
处理器:执行存储器上所存放的人脸反欺骗计算机程序,并按照以下步骤执行:
步骤一、控制近红外线图像采集器对用户进行人脸检测并进行近红外线人脸图像采集,然后通过显示器将采集到的人脸图像显示出来;
步骤二、对采集到的近红外线人脸图像进行预处理,使之满足人脸反欺骗程序的要求;
步骤三、人脸真实性分类器构建与训练模块:构建人脸真实性分类器并用红外数据集训练该分类器;
步骤四、控制人脸反欺骗程序对预处理后的近红外线人脸图像进行人脸反欺骗,并将判断结果输出在显示器上对应的人脸处;
步骤五、当发现判断结果为真时,输出“真实”结论;当发现判断结果为假时,输出“伪造”结论,并通过警报器报警示意。
8.一种执行权利要求7所述计算机程序的计算机可读存储介质,其特征在于,人脸识别反欺骗程序被处理器执行时实现以下步骤:
步骤一、调用近红外线摄像头获取近红外线人脸图像,并显示在电脑显示屏幕上;
步骤二、对获取到的近红外线人脸图像进行预处理,然后在进行图像增强;对图像的预处理包括:对近红外线人脸图像进行裁剪、缩放为程序所需要的分辨率和图像灰度处理;图像增强为级联图像增强的方法,使用BM3D算法进行降噪,使用拉普拉斯进行锐化;
步骤三、将步骤二中增强后的图像,送入人脸识别反欺骗程序中的人脸真实性分类器中,进行人脸真实性判断;
步骤四、将步骤三中得到的真实性结果进行输出,并显示在电脑显示器屏幕上的人脸区域,直观的看到对应的人脸的真实性判断结果。
9.一种搭载权利要求7所述基于红外线的人脸识别反欺骗系统的人脸识别反欺骗的终端,其特征在于,所述脸识别反欺骗终端包括近红外线摄像头、显示屏、存储器、处理器、外围设备和通信总线,其中近红外线摄像头、显示屏、存储器和处理器通过通信总线进行连接,完成相互间的数据传输;激活终端,处理器调用近红外线摄像头获取近红外线人脸图像,并将图像显示在显示屏上;处理器调用存储器里存储的红外线人脸真实性判断程序对近红外线摄像头获取到的近红外线人脸图像进行预处理、增强和真实性判断;处理器将人脸真实性判断的结果输出,显示到显示屏上,并与检测的人脸相对应;外围设备接收处理器人脸真实性判断结果,并在人脸真实性判断结果基础上进行其他更高层的应用和操作;
近红外线摄像头:获取近红外线人脸图像信息;
显示屏:显示通过近红外线摄像头获取到的人脸图像;
存储器:存储红外线人脸反欺骗计算机程序;
处理器:执行红外线人脸反欺骗计算机程序;
外围设备:接收人脸反欺骗结果、并在此基础上进行其他更高层的应用和操作。
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