CN103020600B - 一种用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于人脸识别的活体人脸鉴别装置，属于人脸识别技术领域。包括光源、聚光镜、幻灯片、投影物镜、摄像机和计算机。计算机分别与摄像机和光源相连接，光源发射的光束经过聚光镜后照射在幻灯片上，投影物镜将幻灯片的像投影到被鉴别物体上。本发明的活体人脸鉴别装置利用投射出去的平行直线图形来鉴别活体人脸、静止平面照片及动态屏幕图像，鉴别的准确率很高，与现有技术相比，本发明装置不需要被鉴别人做表情变化来配合识别，而且解决了现有技术只能鉴别静态照片、不能鉴别屏幕动态图像的缺陷，极大的提高了人脸识别系统的安全性和方便性。而且装置的结构简单，工作可靠，判别速度很快，易于实施。

Description

一种用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置

技术领域

本发明涉及一种用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置，特别涉及一种通过结构光照明来鉴别真人和照片的活体人脸鉴别装置，属于人脸识别技术领域。

背景技术

人脸识别技术通过分析比较人脸生物特征信息，对人的身份进行鉴别。与其它生物特征鉴别技术相比，人脸识别是一种更直接、更方便、更友好、更容易被人们接受的非侵犯性身份识别技术。随着人脸识别身份鉴定系统的广泛应用，出现了非法使用合法用户照片以通过身份认证的安全事件。

为了辨识真人和照片，一些人脸识别系统增加了活体人脸鉴别功能，通过被鉴别人的脸部表情变化（眨眼或微笑）来确定被鉴别对象为活体真人，这种活体人脸鉴别方法存在如下缺陷：需要被鉴别人脸部做大量的表情配合动作，人机交互方式不友好，易使用户产生厌倦感，而且算法复杂，降低人脸识别的速度；而且，若利用平板电脑或笔记本电脑，播放合法用户的视频图像时，仍然能够通过身份认证，导致安全事故。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置，识别过程中，被鉴别人不需要做表情变化来配合识别，同时能对用户视频播放设备的合法性进行鉴别。

本发明提出的用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置，包括：

光源，用于发出稳定的光能量，对幻灯片进行照明，光源置于聚光镜的后方；

聚光镜，用于将光源发出的光线会聚并均匀地照射在幻灯片上；

幻灯片，采用曝光成像方法在幻灯片上形成平行等间距线条，幻灯片置于聚光镜的前方；

投影物镜，用于将幻灯片上的平行等间距线条图形投影到被鉴别物体的表面，投影物镜置于幻灯片与被鉴别物体之间；

摄像机，用于拍摄表面带有等间距条纹的被鉴别物体的图像，并将拍摄的图像转换为数字图像，将数字图像输出给计算机；

计算机，控制光源的开启，采集摄像机输出的数字图像，对数字图像中的等间距条纹进行判断，若等间距条纹为平行等间距直线条纹，则判断被鉴别物体为非活体人脸；若等间距条纹为弯曲等间距条纹，则判断被鉴别物体为活体人脸。

本发明提出的用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置，利用真人脸部表面形状的高度变化，将投射到被鉴别人脸上的直条纹调制为随人脸三维轮廓变化的弯曲条纹，通过判断投射到被鉴别人脸上的直条纹是否发生弯曲变形，以及人脸轮廓之外线条是否突然断裂消失，来鉴别活体人脸和平面照片及平面屏幕，鉴别的准确率很高。与现有技术相比，不需要被鉴别人做表情变化来配合识别，而且解决了现有技术只能鉴别静态照片、不能鉴别屏幕动态图像的缺陷，极大的提高了人脸识别系统的安全性和方便性。同时，本发明的人脸鉴别装置，系统结构简单可靠，判别速度很快，且易于实施。

附图说明

图1是本发明提供的人脸鉴别装置结构框图。

图2是幻灯片图形。

图3是人脸识别系统采集到的活体人脸鉴别图像，其中（a）为将幻灯片直线条纹图形投射到照片上时的图像，（b）为将幻灯片直线条纹图形投射到活体人脸上时的图像。

图1中，1是计算机，2是摄像机，3是被鉴别人，4是投影物镜，5是幻灯片，6是聚光镜，7是光源。

具体实施方式

本发明提出的用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置，其结构框图如图1所示，包括：

光源7，用于发出稳定的光能量，对幻灯片进行照明，光源置于聚光镜的后方；

聚光镜6，用于将光源发出的光线会聚并均匀地照射在幻灯片上；

幻灯片5，采用曝光成像方法在幻灯片上形成平行等间距线条，如图2中所示，幻灯片置于聚光镜的前方；

投影物镜，用于将幻灯片上的平行等间距线条图形投影到被鉴别物体的表面，该被鉴别物体可能是被鉴别人脸，也可能是照片、平板电脑屏幕或笔记本电脑屏幕等等，投影物镜置于幻灯片与被鉴别物体3之间；

摄像机2，用于拍摄表面带有等间距条纹的被鉴别物体的图像，并将拍摄的图像转换为数字图像，将数字图像输出给计算机；

计算机1，控制光源的开启，采集摄像机输出的数字图像，对数字图像中的等间距条纹进行判断，若等间距条纹为平行等间距直线条纹，则判断被鉴别物体为非活体人脸；若等间距条纹为弯曲等间距条纹，则判断被鉴别物体为活体人脸。

本发明活体人脸鉴别装置中的计算机，用于从摄像机采集被鉴别物体图像，并进行活体人脸鉴别和人脸识别。首先控制光源发光，采集被鉴别物体图像，如果平行等间距线条图形在视场内没有发生畸变，则判断被鉴别物体为非活体人脸；如果平行等间距线条图形在视场内发生畸变（人脸轮廓内发生弯曲变形，人脸轮廓外线条消失），则判断被鉴别物体为活体人脸；然后关闭光源，重新采集被鉴别人脸图像开始人脸识别。

本发明的活体人脸鉴别装置的一个实施例中，光源7采用欧司朗3W大功率白光LED（Light Emitting Diode）发光二极管，聚光镜6采用焦距为10mm的双凸透镜，幻灯片5采用黑白正片胶片，聚光镜4采用焦距为20mm的双凸透镜，摄像机2采用CCD数字摄像，计算机1采用通用PC机。

本发明的活体人脸鉴别装置，其工作原理是：

计算机1首先控制光源7发光，聚光镜6将光源7发出的光线会聚并均匀地照射在幻灯片5上，投影物4镜将幻灯片5上的平行等间距线条图形投影到被鉴别物体（被鉴别人脸、照片、平板电脑屏幕或笔记本电脑屏幕）上，摄像机2将被鉴别物体的光学图像转换为数字图像，并将数字图像输出给计算机1。

若被鉴别物体表面为平面，如照片、平板电脑屏幕和笔记本电脑屏幕，投影到被鉴别物体上的条纹仍然是平行直线，而且在人脸轮廓以外的背景上仍然能看到平行直线条纹，如图3（a）中所示，则计算机1判定被鉴别物体不是真人活体。

若被鉴别物体为活体真人，由于人脸表面上各处的高度不同，使投影到被鉴别人脸表面上的直线条纹发生弯曲变形，而且投射到人脸轮廓以外的光线被周围环境吸收，无法被反射回摄像机2，如图3（b）中所示，使投射到人脸轮廓以外的幻灯片线条突然消失，则计算机1判定被鉴别物体为活体真人。计算机1关闭光源7，采集摄像机2输出的被鉴别人脸图像，提取被鉴别人面部器官特征及它们之间的相对位置，再将其与人脸数据库中的人脸进行比对，最后得出身份的识别结果。

本发明的活体人脸鉴别装置利用投射出去的平行直线图形来鉴别活体人脸和平面照片及平面屏幕，鉴别的准确率很高，与现有技术相比，不需要被鉴别人做表情变化来配合识别，而且解决了现有技术只能鉴别静态照片、不能鉴别屏幕动态图像的缺陷，极大的提高了人脸识别系统的安全性和方便性。同时，采用本发明的技术方案，系统结构简单可靠，判别速度很快，且易于实施。

Claims (1)

1.一种用于人脸识别系统的活体人脸鉴别装置，利用真人脸部表面形状的高度变化，将投射到被鉴别人脸上的直条纹调制为随人脸三维轮廓变化的弯曲条纹，通过判断投射到被鉴别人脸上的直条纹是否发生弯曲变形，以及人脸轮廓之外线条是否突然断裂消失，来鉴别活体人脸和平面照片及平面屏幕，其特征在于该活体人脸鉴别装置包括：

光源，用于发出稳定的光能量，对幻灯片进行照明，光源置于聚光镜的后方；

聚光镜，用于将光源发出的光线会聚并均匀地照射在幻灯片上；

幻灯片，采用曝光成像方法在幻灯片上形成平行等间距线条，幻灯片置于聚光镜的前方；

投影物镜，用于将幻灯片上的平行等间距线条图形投影到被鉴别物体的表面，投影物镜置于幻灯片与被鉴别物体之间；

摄像机，用于拍摄表面带有等间距条纹的被鉴别物体的图像，并将拍摄的图像转换为数字图像，将数字图像输出给计算机；

计算机，控制光源的开启，采集摄像机输出的数字图像，对数字图像中的等间距条纹进行判断，若等间距条纹为平行等间距直线条纹，则判断被鉴别物体为非活体人脸；若等间距条纹为弯曲等间距条纹，则判断被鉴别物体为活体人脸。