CN100419779C - 面部活跃度评定系统 - Google Patents
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Abstract
描述用于评定对象面部是否为真实面部的系统。在不同的照明条件下照明对象面部，并对每种不同的照明条件获取对象的图像。在不同照明条件下获取的图像之间的差异可用来确定对象面部是否为真人面部。
Description
技术领域
本发明涉及用于评定对象的面部是否为真(有性命的)人面部的系统和方法。
背景技术
用于面部识别系统的先有技术系统有时易于被冒名顶替者假冒滥用。当冒名顶替者向系统显示真正客户的相片或录像企图欺骗系统时就会发生这种情况。在一些先有技术系统中，冒名顶替者用这种方式接入系统的企图可能成功，冒名顶替者就可以接入真正客户的系统。显然需要改进系统的安全性，以避免这类冒名顶替者的攻击。
发明内容
本发明提供一种用于评定对象面部是否为真人面部的系统，所述系统包括：控制装置，用于控制入射到对象面部的光辐射；检测装置，用于检测对象面部反射的光辐射；以及处理装置，它对控制装置作出响应，用于分析检测装置所检测的反射光辐射，以评定对象的面部是否为真人面部。
在优选实施例中，控制装置包括可控光辐射源(工作在电磁频谱的可见光或红外区域内)，它设置成在不同的照明条件下顺序地将光辐射投射到对象面部。
在这种结构中，每当对象面部的照明条件改变时检测装置就检测对象面部反射的光辐射。
可以通过下方式改变照明条件：改变可控光辐射源的位置；使用可控光辐射照射对象面部的不同部位；改变光辐射源发射的辐射波长或强度。
在优选实施例中，处理装置通过观看检测装置在不同照明条件下所检测的光辐射之间的差异来确定对象面部是否真实。在另一个实施例中，控制装置包括用于照明对象面部的光辐射源以及用于当对象面部被照明时将对象的视线引导到不同方向的装置。所述引导装置最好包括：用于移动设置在对象视线上的显示屏上的目标的装置；以及检测装置，用于每当对象的视线追随所述引导装置而对象面部的位置发生改变时检测对象面部所反射的光辐射。
在此实施例中，处理装置通过观看当对象的视线追随所述引导装置时对于对象面部的每个不同位置检测装置检测到的光辐射之间的差异来确定对象面部是否真实。
本发明还提供用于评定对象面部是否为真人面部的方法，所述方法包括：提供入射到对象面部的光辐射；检测对象面部反射的光辐射；以及分析所述检测的光辐射，以评定对象的面部是否为真人面部。
附图说明
图1是按照本发明的面部活跃度评定系统示意图。
具体实施方式
现仅以举例的方式参阅单一的附图对本发明加以说明。
由图可见，系统通常包括监控器(11)、摄像机(10)、光辐射源(15)和计算机(20)。计算机(20)包括处理装置(12)和控制装置(13)。要测试其真实性的对象面部(1)位于摄像机(10)的前面。
对象(1)经受”有源照明”过程，使摄像机(10)在不同的照明条件下顺序地捕获对象面部的两个图像。
在本发明的一个实施例中，设定第一照明条件。在第一照明条件中，将系统的光辐射源(15)配置成提供受控的照明条件。在这种情况下，源(15)是个光源，而对象(1)的面部既受光源(15)的照射，也受已有的环境照明条件的照射。光源(15)的具体照明条件(例如其强度)可由控制装置来控制。由摄像机(10)捕获在此第一照明条件下照明的对象面部的图像，供处理装置(12)随后进行分析。然后设定第二照明条件。在此实施例中，第二照明条件就是去掉由光源(15)提供的照明，并捕获完全由环境照明所照明的对象面部图像。摄像机(10)捕获在此环境照明条件下的对象面部图像，供处理装置(12)随后进行分析。
处理装置(12)计算在两个不同照明条件下摄像机(10)所获得的图像之间的差异。一般来说，这样控制照明条件，使得背景中的物体不被照明，仅仅使前景中的面部被照明。使用标准的运动估算技术就可以校正在图像捕获之间头部的轻微移动。
如果对象面部是真人面部，用这种方式获得的”差异图像”就会呈现某些特征，表明所述面部是真人面部。相反，如果对象面部不是真人面部，而是例如由相片或录像提供，则”差异图像”就不会呈现表示真人面部的特征，就能检测出冒名顶替者的攻击或其它非真人面部。
在上述实施例中，受控照明由光源(15)(例如专用灯具)提供。照明或者可由任何其它发光装置提供，例如计算机显示屏，例如监控器(11)。由光源(15)或其它装置提供的光辐射可以在可见光区域内，或在红外区域内。
如上所述，在第一实施例中中，只要断开在第一照明条件中使用的光源(15)，照明条件就改变。或者，可以用以下方式来改变照明条件：改变光源(15)发射的光辐射强度，或者改变光辐射源(15)相对于对象面部的位置，或者改变光辐射源(15)发射的光辐射波长。
而且，如果光辐射是由发光装置例如计算机屏幕(11)提供，那么可以以特定图案的形式提供所述光辐射，所述图案以不同方式照明对象面部的不同部位。可以使用控制装置(13)来改变此图案，这样在第一照明条件下用第一图案照明对象面部，在第二照明条件下用第二个不同的图案照明对象面部。
为照明对象面部而提供的图案也可以是移动图案。每当图案移动时，对象面部的照明条件就改变，这样对象面部的不同部位就被照明。每当图案移动因而改变照明条件时，摄像机(10)就拍摄对象面部的图像。
在上述实施例中，对象面部在第一和第二不同的照明条件下顺序地被照明。完全可以在一系列不同的照明条件下照明面部并获取数个”差异图像”，所述数个”差异图像”用来确定对象面部是否为真人面部。
在本发明的另一个不同实施例中，在显示屏或监控器(11)上提供引导图标(14)。当显示屏上引导图标(14)的位置改变时，由光辐射源(15)(或监控器(11))提供的照明条件保持恒定不变。指示对象(1)移动他们的视线(方向)，使其跟随引导图标(14)在监控器(11)各处的移动。每当引导图标(14)的位置改变并因此对象面部位置改变时，摄像机(10)就拍摄对象面部的图像。处理装置(12)接收每个图像并分析图像之间的差异。图像之间的差异可以用来确定对象面部是否为真人面部，如上述。
在所有本文所述的实施例中，处理装置分析在不同照明条件下对象面部反射的辐射，以产生”差异图像”。分析”差异图像”以确定对象面部是否为真人面部。也有可能光辐射在对象面部被反射并被检测，但不产生”差异图像”。代之以，处理装置用另一种方式(例如数字式)来分析所反射的光辐射，以确定对象面部是否为真人面部。
一旦系统已确定对象面部是否为真人面部，就可通过例如在PCT公开WO 01/91041中所描述的面部验证系统来验证对象的身份。
在面部验证系统中，一般有数个处理步骤。首先，例如用摄像机”抓拍”客户的图像。然后面部在图像中的位置需要加以识别和局限化。一旦面部已局限化，图像需归一化，用作照明和几何变换。这样就使面部能有适合的显示来进行计算，然后最终验证面部的身份。
在获取对象面部的特定图像时，所有这些不同的步骤对照明条件都非常敏感。在一些情况下，由于照明条件微小的未被控制的变化，对象被错误拒绝或冒名顶替者被错误接受等情况也是常见的。
如果照明条件在所有时间均为已知，则系统的整体性能就会改善，并且在获取图像时对面部的照明可以仔细加以控制。参阅附图所描述的系统可以用来提供这种受控照明条件，用于面部验证系统。
Claims (29)
1. 一种用于评定对象面部是否为实际出现的真人面部的面部活跃度评定系统，所述系统包括：
光辐射源(15)，用于照射对象面部；
控制装置(13)，用于顺序地控制所述对象面部的照明条件，据此，在使用时，在第一照明条件下照射所述对象面部，随后在第二照明条件下照射所述对象面部，所述第二照明条件不同于所述第一照明条件；
检测装置(10)，用于检测所述第一照明条件下和所述第二照明条件下在所述对象面部处反射的光辐射，以便分别形成所述对象面部的第一图像和第二图像；以及
处理装置(12)，它对所述控制装置作出响应，用于分析所述第一图像和第二图像之间的差异，以便评定所述对象面部是否为实际出现的真人面部。
2. 如权利要求1所述的系统，其中所述光辐射源(15)是可控光辐射源，并且所述控制装置(13)被设置成控制所述可控光辐射源以便提供所述第一照明条件和第二照明条件。
3. 如权利要求2所述的系统，其中控制所述可控光辐射源相对于所述对象面部的位置以便提供所述第一照明条件和第二照明条件。
4. 如权利要求2所述的系统，其中控制所述可控光辐射源以便将光辐射顺序地引导到所述对象面部的不同部位从而提供所述第一照明条件和第二照明条件。
5. 如权利要求2所述的系统，其中控制由所述可控光辐射源发射的光辐射强度以便提供所述第一照明条件和第二照明条件。
6. 如权利要求2所述的系统，其中控制由所述可控光辐射源发射的光辐射波长以便提供所述第一照明条件和第二照明条件。
7. 如权利要求1所述的系统，其中所述控制装置(13)还包括：当所述对象面部被所述光辐射源(15)照明时将所述对象的视线引导到不同方向的装置。
8. 如权利要求7所述的系统，其中所述引导装置包括移动设置在所述对象视线内的显示屏(11)上的目标的装置。
9. 如权利要求7所述的系统，其中每当所述对象的视线追随所述引导装置而所述对象面部的位置发生改变时，所述检测装置检测所述对象面部处反射的光辐射。
10. 如权利要求9所述的系统，其中所述处理装置(12)通过分析当所述对象的视线追随所述引导装置时所述检测装置(10)对所述对象面部的每个不同位置所检测的反射光辐射之间的差异来确定所述对象面部是否为实际出现的真人面部。
11. 如上述权利要求中任何一个所述的系统，其中所述光辐射源(15)工作在可见光区域。
12. 如权利要求1到10中任何一个所述的系统，其中所述光辐射源(15)工作在红外区域。
13. 如权利要求1到10中任何一个所述的系统，其中所述光辐射源(15)是专用光源。
14. 如权利要求1到10中任何一个所述的系统，其中所述光辐射源(15)是发光显示装置。
15. 如权利要求14所述的系统，其中所述发光显示装置是计算机监视器。
16. 如权利要求1到10中任何一个所述的系统，其中所述检测装置(10)是摄像机。
17. 一种面部验证系统，它包括按照上述权利要求中任何一个所述的用于评定对象面部是否为真人面部的面部活跃度评定系统。
18. 一种用于评定对象面部是否为实际出现的真人面部的面部活跃度评定方法，所述方法包括：
用光辐射照射对象面部；
顺序地控制所述对象面部的照明条件，据此，在使用时，在第一照明条件下照射所述对象面部，随后在第二照明条件下照射所述对象面部，所述第二照明条件不同于所述第一照明条件；
检测所述第一照明条件下和所述第二照明条件下在所述对象面部处反射的光辐射，以便分别形成所述对象面部的第一图像和第二图像；以及
分析所述第一图像和第二图像之间的差异，以便评定所述对象面部是否为实际出现的真人面部。
19. 如权利要求18所述的方法，其中顺序地控制所述对象面部的照明条件的步骤包括控制可控光辐射源。
20. 如权利要求19所述的方法，其中控制所述可控光辐射源相对于所述对象面部的位置以便提供所述第一照明条件和第二照明条件。
21. 如权利要求19所述的方法，其中控制所述可控光辐射源以便将光辐射顺序地引导到所述对象面部的不同部位从而提供所述第一照明条件和第二照明条件。
22. 如权利要求19所述的方法，其中控制由所述可控光辐射源发射的所述光辐射强度以便提供所述第一照明条件和第二照明条件。
23. 如权利要求19所述的方法，其中控制由所述可控光辐射源发射的所述光辐射波长以便提供所述第一照明条件和第二照明条件。
24. 如权利要求18所述的方法，其中所述控制步骤包括：当所述对象面部被所述光辐射照明时将所述对象的视线引导到不同方向。
25. 如权利要求24所述的方法，其中通过移动设置在所述对象视线内的显示屏上的目标(14)来完成所述引导所述对象视线的步骤。
26. 如权利要求24所述的方法，其中每当所述对象的视线被引导到不同方向而所述对象面部的位置发生改变时，检测所述对象面部处反射的所述光辐射。
27. 如权利要求26所述的方法，其中包括以下步骤：通过分析当所述对象的视线被引导到不同方向时针对所述对象面部的每个不同位置检测的所述反射光辐射之间的差异来确定所述对象面部是否为实际出现的真人面部。
28. 如权利要求18到27中任何一项所述的方法，其中照射到所述对象面部的所述光辐射处在可见光区域内。
29. 如权利要求18到27中任何一项所述的方法，其中照射到所述对象面部上的所述光辐射处在红外区域内。
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