本發(fā)明涉及人臉識別技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著安防的技術(shù)不斷更新，人臉識別技術(shù)應(yīng)用在生活中也越來越廣泛。尤其在政府部門、邊關(guān)和金融行業(yè)，對安全防護(hù)有著不可替代的智能安全監(jiān)控的作用。人臉識別技術(shù)日趨成熟，商業(yè)化應(yīng)用愈加廣泛、但是，人臉極易用照片、視頻等方式進(jìn)行復(fù)制，因此對合法用戶人臉的假冒，是人臉識別，尤其是活體人臉識別認(rèn)證系統(tǒng)構(gòu)成重要的威脅。這些年來，活體人臉檢測技術(shù)取得了一些進(jìn)展，但在實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)有的方法的安全可靠性、以及成本性不能得到很高的平衡。

然而，現(xiàn)有的活體人臉識別技術(shù)，主要通過一個(gè)普通的攝像頭檢測是否滿足人臉特征，仍容易被假冒的塑膠等實(shí)體頭像騙過。還有的是通過專業(yè)級的紅外輻射熱成像鏡頭，通過掃描活體人體臉部的細(xì)微生物特征，甚至細(xì)微到能看到活體臉部內(nèi)部的血管分布。但這種設(shè)備非常昂貴，這就造成了只能適合某些特定的場合，而不能得到廣泛的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中鑒別人臉對象是否為活體的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法，包括：

利用雙目攝像機(jī)采集對象在可見光與紅外光下分別對應(yīng)的人臉圖像；

提取兩種光頻率下人臉圖像中各自對應(yīng)的人臉關(guān)鍵點(diǎn)；

獲取目標(biāo)對象反射在所述雙目攝像機(jī)中人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量；

根據(jù)人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量進(jìn)行測距，計(jì)算人臉圖像到攝像機(jī)的距離；

在同一頻率且同一距離的光源下，計(jì)算人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量的光強(qiáng)度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷提供人臉的對象是否為活體。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的裝置，包括：

采集模塊，利用雙目攝像機(jī)采集對象在可見光與紅外光下分別對應(yīng)的人臉圖像；

提取模塊，用于提取兩種光頻率下人臉圖像中各自對應(yīng)的人臉關(guān)鍵點(diǎn)；

獲取模塊，用于獲取目標(biāo)對象反射在所述雙目攝像機(jī)中人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量進(jìn)行測距，計(jì)算人臉圖像到攝像機(jī)的距離；

處理模塊，在同一頻率且同一距離的光源下，計(jì)算人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量的光強(qiáng)度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷提供人臉的對象是否為活體。

如上所述，本發(fā)明的基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法及裝置，具有以下有益效果：

本發(fā)明通過使用雙目攝像機(jī)采集對象的人臉圖像，獲取對象反射在雙目攝像機(jī)的人臉圖像內(nèi)的人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量，通過人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量計(jì)算目標(biāo)對象到雙目攝像機(jī)的距離，在獲取該光源頻率的情況下，根據(jù)不同材質(zhì)在同一距離下反射的光強(qiáng)度判別該對象是否為活體，從而不需要額外的購買其它設(shè)備，如：多頻率光源、多頻率接收器，節(jié)省了制作成本。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明提供的一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法流程圖；

圖2顯示為本發(fā)明提供的一種基于雙目攝像機(jī)測距原理圖；

圖3顯示為圖1內(nèi)的一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法中步驟s5流程圖；

圖4-a、4-b顯示為皮膚與紙張材質(zhì)的人臉對象分別在1450nm光源與850nm的光源各自在不同距離對應(yīng)的反射光強(qiáng)關(guān)系圖；

圖5顯示為本發(fā)明提供的一種1450nm光源與850nm的光源各自在不同距離對應(yīng)的反射光強(qiáng)關(guān)系圖；

圖6顯示為本發(fā)明提供的一種于雙目攝像機(jī)活體識別的裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖7顯示為本發(fā)明提供的一種基于雙目攝像機(jī)測距的裝置中處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

元件標(biāo)號說明：

1采集模塊

2提取模塊

3獲取模塊

4計(jì)算模塊

5處理模塊

51處理單元

52判斷單元

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

請參閱圖1，顯示為本發(fā)明提供的一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法流程圖，包括：

步驟s1，利用雙目攝像機(jī)采集對象在可見光與紅外光下分別對應(yīng)的人臉圖像；

其中，所述雙目攝像機(jī)其中一個(gè)為可見光攝像機(jī)，另一個(gè)為紅外攝像機(jī)，針對同一對象分別錄制視頻信息，檢測所述視頻信息的人臉區(qū)域生成對應(yīng)的人臉圖像。

步驟s2，提取兩種光頻率下人臉圖像中各自對應(yīng)的人臉關(guān)鍵點(diǎn)；

其中，基于幾何特征的識別方法，根據(jù)人臉圖象的灰度特性用投影圖和特征描述相匹配的算法初步確定了人臉各部分的位置。然后，利用投影法和模板匹配法準(zhǔn)確地確定了瞳孔的位置及其它面部特征，從而達(dá)到提取人臉關(guān)鍵點(diǎn)的目的。

步驟s3，獲取目標(biāo)對象反射在所述雙目攝像機(jī)中人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量；

其中，根據(jù)選中對象分別對應(yīng)雙目攝像機(jī)在可見光與紅外光下分別對應(yīng)的人臉圖像，確定其對應(yīng)在各個(gè)人臉圖像中的人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量。

步驟s4，根據(jù)人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量進(jìn)行測距，計(jì)算人臉圖像到攝像機(jī)的距離；

其中，將雙目攝像頭所對應(yīng)的人臉圖像的同一人臉關(guān)鍵特征點(diǎn)，基于雙目立體視覺測距，計(jì)算人臉圖像到攝像機(jī)的距離。

步驟s5，在同一頻率且同一距離的光源下，計(jì)算人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量的光強(qiáng)度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷提供人臉的對象是否為活體。

本發(fā)明通過使用雙目攝像機(jī)采集對象的人臉圖像，獲取對象反射在雙目攝像機(jī)的人臉圖像內(nèi)的人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量，通過人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量計(jì)算目標(biāo)對象到雙目攝像機(jī)的距離，在獲取該光源頻率的情況下，根據(jù)不同材質(zhì)在同一距離下反射的光強(qiáng)度判別該對象是否為活體，從而不需要額外的購買其它設(shè)備，如：多頻率光源、多頻率接收器，節(jié)省了制作成本。

在本實(shí)施例中，在步驟s4之前還包括：采用幀平均的方式對同一人臉的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量進(jìn)行平均，計(jì)算得到每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的平均坐標(biāo)值。相對于傳統(tǒng)的雙目攝像機(jī)的兩個(gè)攝像機(jī)檢測到的人臉直接提取人臉關(guān)鍵點(diǎn)得到其對應(yīng)在圖像上的坐標(biāo)，避免了因?yàn)殡p目攝像機(jī)視角不同、光照影響與紅外/可見光的差異會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵點(diǎn)檢測不準(zhǔn)，再或者，雙目攝像機(jī)針對于同一關(guān)鍵點(diǎn)的檢測結(jié)果會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)像素的偏差，在攝像機(jī)焦距與基線固定的轉(zhuǎn)況下，極容易影響測距結(jié)果。而采用幀平均的方式，連續(xù)3或5幀等圖像，針對同一人臉的關(guān)鍵點(diǎn)向量坐標(biāo)進(jìn)行平均，計(jì)算每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的平均坐標(biāo)值，從而較好的穩(wěn)定關(guān)鍵點(diǎn)，有效的減小了關(guān)鍵點(diǎn)誤差而引起的距離浮動(dòng)。

在本實(shí)施例中，如圖2所示，為本發(fā)明提供的一種基于雙目攝像機(jī)測距原理圖，包括一套完美標(biāo)準(zhǔn)雙目攝像機(jī)的數(shù)學(xué)模型，x(left)和x(right)分別表示同一點(diǎn)在左右攝像機(jī)畫面上的水平位置，為兩個(gè)參數(shù)相同的平行放置的攝像機(jī)，其中，一個(gè)為紅外線，另一個(gè)為可見光，p點(diǎn)為真實(shí)對象的坐標(biāo)，基線距b兩端對應(yīng)左右圖像中分別為焦點(diǎn)，它們與p點(diǎn)之間對應(yīng)在左、右圖的成像點(diǎn)，深度與視差成反比關(guān)系。f為雙目攝像機(jī)的焦距,t為雙目攝像機(jī)的基線距。視差定義為d＝x(right)-x(left)。利用相似三角形可以推導(dǎo)出深度z值

其中，雙目攝像機(jī)的基線距對測距的影響較大，基線距越大，測距精度越高。

如圖3所示，顯示為圖1內(nèi)的一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的方法中步驟s5流程圖，包括：

步驟s5.1，在同一頻率同一距離下，根據(jù)不同材質(zhì)所對應(yīng)的人臉圖像接收的光強(qiáng)度不同；采用lambertian反射模型計(jì)算人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量的光強(qiáng)度；

其中，所述同一頻率的光源可同時(shí)采用波段為1450nm和850nm的光源，獲取對象點(diǎn)(x，y)處的反射光強(qiáng)度可表示：

i(x,y)＝a0(x,y)*r(x,y)*cosθ(x,y)(1)

a0(x,y)表示在點(diǎn)(x,y)處接收到的光強(qiáng)度，r(x,y)表示點(diǎn)(x,y)處的材質(zhì)反射率，θ(x,y)表示人臉點(diǎn)(x,y)處的法向量和接收器之間夾角，其中，光強(qiáng)度衰減可表示為a0＝aθ^-cd，其中，a是光源光強(qiáng)，c是空氣中的衰減因子，d是光源和接收器之間的距離，我們可以把這個(gè)公式簡化為d(d)，它是一個(gè)關(guān)于光源和接收器之間距離的單調(diào)減函數(shù)，將其改寫成公式(2)：

i(x,y)＝a(x,y)*r(x,y)*cosθ(x,y)*d(d)(2)

在一個(gè)指定范圍內(nèi)的接收到的光強(qiáng)度可以通過以下方式得到，其中，ave為方差值：

表示在在同一光源下，接收到的光強(qiáng)度和材質(zhì)反射率和距離有關(guān)，在同一距離同一材質(zhì)下，接收到的不同頻率的光強(qiáng)度是不同的，而在同一頻率同一距離下，接收到的不同材質(zhì)的光強(qiáng)度是不同的，如圖4‐a、4‐b分別顯示為皮膚與紙張材質(zhì)的人臉對象分別在1450nm光源與850nm的光源各自在不同距離對應(yīng)的反射光強(qiáng)關(guān)系圖，其中，圖4-a為皮膚與紙張材質(zhì)的人臉對象分別在1450nm光源下在不同距離接收的光強(qiáng)，圖4-b為皮膚與紙張材質(zhì)的人臉對象分別在850nm光源下在不同距離接收的光強(qiáng)，在同等距離非皮膚材質(zhì)人臉(紙質(zhì)照片)明顯反射的光強(qiáng)高于皮膚材質(zhì)的人臉。圖5為本發(fā)明提供的一種1450nm光源與850nm的光源各自在不同距離對應(yīng)的反射光強(qiáng)關(guān)系圖，其中，有高質(zhì)量的照片、質(zhì)量一般的照片、以及皮膚下真實(shí)人臉分別在不同光源下的反射光強(qiáng)，通過在距離為20至40cm這個(gè)范圍值內(nèi)，可清晰的辨別皮膚材質(zhì)與紙質(zhì)材質(zhì)的人臉面孔，即區(qū)分提供人臉的對象是否為活體。

上述方法不僅僅需要兩種額外的非可見光光源，還需要對應(yīng)的接收器，產(chǎn)品設(shè)計(jì)麻煩。而且無法在目前用戶已有的設(shè)備上進(jìn)行運(yùn)作。本申請中優(yōu)選lambertian反射模型，針對于同一區(qū)域接收到的光強(qiáng)度不僅是和材質(zhì)折射率有關(guān)，同時(shí)，也是關(guān)于距離的單調(diào)減函數(shù)，因此，一個(gè)可見光和一個(gè)紅外攝像機(jī)組成的雙目攝像機(jī)系統(tǒng)，利用850nm下的紅外攝像機(jī)采集此頻率下的人臉或者紙片人臉反射光強(qiáng)度(灰度值)，同時(shí)，利用雙目攝像機(jī)估計(jì)人臉到攝像機(jī)的距離，利用了幀平均的策略盡可能的穩(wěn)定關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，通過穩(wěn)定關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)就穩(wěn)定了人臉到攝像機(jī)的距離。通過得到的光強(qiáng)度(灰度值)和此時(shí)的距離，將采集的數(shù)據(jù)做一個(gè)劃分判斷。

步驟s5.2，判斷所述光強(qiáng)度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如果是，則提供所述人臉的對象為活體；如果不是，則提供人臉的對象不為活體。

在本實(shí)施例中，選擇同一頻率的光源，根據(jù)不同頻率的光源在不同距離下反射的灰度值，可明顯的區(qū)分像素點(diǎn)，達(dá)到鑒別對象是否為活體的目的。如果光強(qiáng)度(灰度值)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則判斷該對象為活體，如果光強(qiáng)度(灰度值)不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則判斷該對象不為活體。

具體地，在本實(shí)施例中，利用分類器，如svm進(jìn)行訓(xùn)練，即可區(qū)分是否為活體，一般的有效距離在34～90cm之間。在本申請中選擇的反射光強(qiáng)圖像是基于雙目攝像機(jī)的基線距為17mm時(shí)所獲取，而一般采用基線距100mm或者更大基線距雙目攝像系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高判別人臉是否為活體的精確度。

如圖6所示，為本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于雙目攝像機(jī)活體識別的裝置，包括：

采集模塊1，利用雙目攝像機(jī)采集對象在可見光與紅外光下分別對應(yīng)的人臉圖像；

提取模塊2，用于提取兩種光線下人臉圖像中各自對應(yīng)的人臉關(guān)鍵點(diǎn)；

獲取模塊3，用于獲取目標(biāo)對象反射在所述雙目攝像機(jī)中人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量；

計(jì)算模塊4，用于根據(jù)人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量進(jìn)行測距，計(jì)算人臉圖像到攝像機(jī)的距離；

處理模塊5，在同一頻率且同一距離的光源下，計(jì)算人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量的光強(qiáng)度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷提供人臉的對象是否為活體。

如圖7所示，為本發(fā)明提供的一種基于雙目攝像機(jī)測距的裝置中處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖，包括：

處理單元51，用于在同一頻率同一距離下，根據(jù)不同材質(zhì)所對應(yīng)的人臉圖像接收的光強(qiáng)度不同；采用lambertian反射模型計(jì)算人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量的光強(qiáng)度；

判斷單元52，用于判斷所述光強(qiáng)度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如果是，則提供所述人臉的對象為活體；如果不是，則提供人臉的對象不為活體。

綜上所述，本發(fā)明通過使用雙目攝像機(jī)采集對象的人臉圖像，獲取對象反射在雙目攝像機(jī)的人臉圖像內(nèi)的人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量，通過人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)向量計(jì)算目標(biāo)對象到雙目攝像機(jī)的距離，在獲取該光源頻率的情況下，根據(jù)不同材質(zhì)在同一距離下反射的光強(qiáng)度判別該對象是否為活體，從而不需要額外的購買其它設(shè)備，如：多頻率光源、多頻率接收器，節(jié)省了制作成本。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。