CN104644187B - 一种基于红外热像仪的测谎方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于红外热像仪的测谎方法和装置，该测谎方法包括：用红外热像仪获得测谎对象的面部的红外图像；根据红外图像检测面部升温时间与受刺激时间之间的关联性，获得第一关联系数；根据红外图像检测瞳孔的大小变化，获得第二关联系数；根据第一和第二关联系数获得第三关联系数；根据第三关联系数确定测谎对象是否说谎。本发明的实施例的测谎系统和方法中，测谎对象的细微的面部温差变化信息在红外图像中很容易识别，从而提高了测谎的准确率；并进一步通过瞳孔定位算法准确的定位瞳孔位置，判别瞳孔的大小变化，两者结合来判定被测试者是否说谎，进一步提高了测谎的准确率和可靠性。

Description

一种基于红外热像仪的测谎方法和系统

技术领域

本发明涉及测谎技术领域，尤其是涉及一种基于红外热像仪的测谎方法和系统。

背景技术

1921年，美国心理学家和警官Larson和Keeler研制出了第一台心理测试仪(polygraph),这是一台记录多项生理指标的仪器。主要测量汗腺分泌、血压、呼吸，由于能记录被测试者的生理状况，进而能判断被测试者在测试过程中的心理状况，得出被测试者在测试过程中是否说了谎。

经过大半个世纪的发展，测谎技术已在以美国为首的西方国家中的侦查、安全和机要部门中被广泛使用。

现有的现代测谎仪通常由传感器、主机和微机组成。传感器与人的体表连接，采集人体生理参量的变化信息；主机是电子部件，将传感器所采集的模拟信号经过处理转换成数字信号；微机将输入的数字信号进行存储、分析，得出测谎结果。测谎技术是一种心理测试技术。所谓的心理测试技术，是以生物电子学和心理学相结合，借助计算机手段完成的对人物心理的分析过程。按照心理学的理论，每个人在经历了某个特殊事件后，都会毫无例外地在心理上留下无法磨灭的印记。作案人在作案后随着时间的延续，心里会反复重现作案时的各种情景，琢磨自己可能留下的痕迹，甚至想不琢磨都无法克制。每当被别人提及发案现场的一些细节时，作案人的这种烙印就会受到震撼，从而引起生理上一系列异常的反应，如体温微升、出汗、呼吸速率加快、瞳孔放大、血压升高、心率增加等。这些反应会随着情绪、行为的变化而变化。这种细微的反应被测试仪器记录下来后，便汇集形成或者知情、或者参与的结论。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种测谎方法和系统，该测谎方法和系统测谎准确率高、测谎可靠性好。

本发明公开的技术方案包括：

提供了一种基于红外热像仪的测谎方法，其特征在于，包括：用红外热像仪对测谎对象的面部进行红外成像，获得所述测谎对象的面部的红外图像；根据所述红外图像检测所述测谎对象的面部升温时间与所述测谎对象受刺激时间之间的关联性，获得第一关联系数；根据所述红外图像，确定所述测谎对象的瞳孔位置，并检测所述瞳孔的大小变化，获得第二关联系数；根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数；比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎。

本发明的一个实施例中，根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数包括：加权所述第一关联系数和所述第二关联系数，获得所述第三关联系数。

本发明的一个实施例中，比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎包括：比较所述第三关联系数和所述基准值，当所述第三关联系数大于所述基准值时，判定所述测谎对象说了谎。

本发明的一个实施例中，还包括：当判定所述测谎对象说了谎时，输出报警信号。

本发明的实施例中还提供了一种基于红外热像仪的测谎系统，其特征在于，包括：红外热像仪，所述红外热像仪用于对测谎对象的面部进行红外成像，获得所述测谎对象的面部的红外图像；数据处理单元，所述数据处理单元接收所述红外图像，并且：根据所述红外图像检测所述测谎对象的面部升温时间与所述测谎对象受刺激时间的关联性，获得第一关联系数；根据所述红外图像，确定所述测谎对象的瞳孔位置，并检测所述瞳孔的大小变化，获得第二关联系数；根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数；比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎。

本发明的一个实施例中，根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数包括：加权所述第一关联系数和所述第二关联系数，获得所述第三关联系数。

本发明的一个实施例中，比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎包括：比较所述第三关联系数和所述基准值，当所述第三关联系数大于所述基准值时，判定所述测谎对象说了谎。

本发明的一个实施例中，还包括：报警单元，所述报警单元用于当所述数据处理单元判定所述测谎对象说了谎时，输出报警信号。

本发明的一个实施例中，所述红外热像仪包括：红外光学组件，所述红外光学组件包括红外光学镜头和红外探测器阵列，所述红外探测器阵列通过所述红外光学镜头接收所述测谎对象的面部的红外辐射并输出代表所述红外辐射的电信号；机芯组件，所述机芯组件连接到所述红外探测器阵列、从所述机芯组件接收所述电信号并根据所述电信号形成所述红外图像。

本发明的实施例中提供的基于红外热像仪的测谎系统和方法中，使用红外热像仪获得测谎对象的面部的红外图像，测谎对象的细微的面部温差变化信息在红外图像中很容易识别，从而提高了测谎的准确率。

此外，本发明的实施例中提供的基于红外热像仪的测谎系统和方法中，利用被测试者面部红外热图像与所受刺激时间的关联性，分析面部升温的时间；并通过瞳孔定位算法准确的定位瞳孔位置，判别瞳孔的大小变化，两者结合来判定被测试者是否说谎，进一步提高了测谎的准确率和可靠性。

附图说明

图1是本发明一个实施例的基于红外热像仪的测谎方法的流程示意图。

图2是本发明一个实施例的基于红外热像仪的测谎系统中的红外热像仪的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的实施例的基于红外热像仪的测谎方法和系统。

所有物体均发射与其温度和物质特性相关的热辐射，环境温度附近物体的热辐射大多位于红外波段，波长为1μm到24μm左右。红外辐射提供了客观世界的丰富信息，本发明的实施例中，既使用了这种红外辐射来帮助进行测谎。

研究人员认为鼻尖温度的上升是由说谎所产生的焦虑感所引发。当人们撒谎时，大脑中的岛叶皮质(一种脑素)会被激活。而研究发现，岛叶皮质活性增强后，体温就会升高。此外，真实情况下，人们眼睛内部的眶肌温度也会升高。另外，人们从事脑力劳动时，脸部温度会下降，而当人们感到焦虑时，脸部温度则会上升。人体某些特定区域的温度会随情绪变化而改变。处于高度焦虑状态时，面部温度会上升。当一个人说谎的时候，他的内心难免会情绪波动，这时交感神经就会起作用，使瞳孔散大、心跳加快、冠状动脉扩张、血压上升等，所有的这一切变化都是人的主观意志无法控制的。

通过热分析检测，研究人员发现了一种“匹诺曹效应”，就是当人说谎的时候，鼻子和内眼肌肉部位的温度会升高。并且人的主观意识无法控制瞳孔的大小变化，说谎者的瞳孔会扩张。虽然高级神经中枢对于自主神经系统这种低级中枢具有一定的调节功能，但往往无法对其实现完全的控制。因此，可以通过红外热像仪可以检测这种异常情绪引起的某些生理参数的微弱热变化，从而判断受测者是否说谎。

因此，本发明的一个实施例中，一种基于红外热像仪的测谎系统可以包括红外热像仪和数据处理单元。相应地，使用这种基于红外热像仪的测谎系统的基于红外热像仪的测谎方法的流程示意图如图1所示。

在测谎过程中，通常由测试人员向测谎对象提问，在这个过程中检测测谎对象的各种生理参数。在图1的实施例中，在步骤10，可以首先在对测谎对象提问时，用测谎系统中的红外热像仪对测谎对象的面部进行红外成像，获得测谎对象的面部的红外图像。

例如，一个实施例中，如图2所示，红外热像仪可以包括红外光学组件、机芯组件(其中可以集成了DSP处理单元)和显示器。红外光学组件可以包括红外光学镜头、红外探测器阵列和快门。机芯组件和红外探测器阵列可以收容在机壳中。机芯组件通过视频采集或输出接口与显示器连接。一个实施例中，红外探测器阵列大小例如可以为320×240，噪声等效温差例如可以小于80mK。

在测试过程中将红外热像仪的红外光学镜头聚焦于被测试者的脸部，测试人员向被测试者提问，被测试者由于剧烈的心理活动，会导致面部温度发生变化、瞳孔的大小变化，面部向外辐射出的红外能量经由大气传输被红外光学镜头接收并聚焦在红外探测器的焦平面上。红外探测器的红外光敏材料与内部读出电路共同进行光电转换，最后红外探测器输出代表面部红外辐射的电信号。电信号经A/D转换器转换成数字信号，送给后端机芯组件中的数据处理模块，并进行校正、拉伸、细节增强等红外图像处理，这样，获得测谎对象的面部的红外图像。获得的红外图像还可以编码成相应的视频输出格式送入视频显示终端进行实时显示。

在用测谎系统中的红外热像仪获得测谎对象的面部的红外图像之后，在步骤12中，测谎系统中的数据处理单元可以从红外热像仪接收所获得的测谎对象的面部的红外图像，并对这些红外图像进行处理分析，根据这些红外图像检测测谎对象的面部升温时间与测谎对象受刺激(即受由测试人员提出的问题的刺激)的时间之间的关联性，从而获得第一关联系数，这个第一关联系数可以作为判断测谎对象的情绪波动的一个依据。

本发明的实施例中，采集的是红外图像，红外图像采集到的是目标的温度信息，因此测谎对象的面部温度的变化信息在图像中很容易识别，从而通过人脸识别算法可以很容易获得测谎对象面部升温时间与所受刺激时间的关联性。

例如，一个实施例中，得到被测者接受刺激的时间(例如提问开始到提问完毕后10秒钟)里其面部温度上升的平均值(在一种方式中，可以做出例如提问开始到提问完毕后10秒钟内面部温度变化曲线，按照模拟的方法得到从提问开始到提问完毕后10秒钟面部温度的平均值，减去提问开始时面部的温度，就得到其面部温度上升的平均值；在另一种方式中，可以在从提问开始到提问完毕后10秒钟的时间段内取若干时间点，把每一时间点的面部温度较之于提问开始时的面部温度的升温求出来，将这若干时间点的升温求平均值，就认为是从提问开始到提问完毕后10秒钟的时间段内面部温度上升的平均值。时间段取得越多，平均值越准确)。当平均值大于0时，将第一关联系数置为1，否则置为0。后续可调节其在第三关联系数中的权重值。

此外，在步骤14中，数据处理单元还可以根据从红外热像仪获得的测谎对象的面部的这些红外图像确定测谎对象的瞳孔位置，进行数字处理分析，得到瞳孔的直径变化信息，从而获得第二关联系数。

人的主观意识无法控制瞳孔的大小变化，说谎者的瞳孔会扩张。由于红外图像采集到的是被测试者面部信息，眼睛大约位于面部上方1/3处，瞳孔定位识别算法包括瞳孔区域的定位和瞳孔直径计算，通过瞳孔定位识别算法准确的定位瞳孔位置，并判别瞳孔的大小变化，可以作为判断测谎对象是否说谎的一个依据。

例如，一个实施例中，第二关联系数可定义为被测者的瞳孔直径变化前后的比值，即数据处理模块记录下被测者接受测谎开始前的瞳孔直径数据和测试过程中的瞳孔直径数据，第二关联系数为变化后的瞳孔直径数据除以初始状态时的瞳孔数据(例如，从提问开始到提问完毕后10秒钟的时间段内取若干时间点，把每一时间点被测者的瞳孔直径记录下来，最后求平均值，将该平均值除以提问开始时被测者的瞳孔直径。时间点取得越多则最后测量结果越准确)。当比值大于1时，则被测者撒谎的可能性很大，再结合第一关联系数，可以更精确的判断出被测者是否撒谎。

虽然图1中显示先执行步骤12再执行步骤14，但是本发明的实施例中，步骤12和步骤14执行的顺序没有限制于此，相反，二者可以任一个先执行或者同时执行。

获得了第一关联系数和第二关联系数之后，在步骤16中，测谎系统的数据处理单元可以根据该第一关联系数和第二关联系数获得第三关联系数。

例如，一个实施例中，数据处理单元可以加权求和该第一关联系数和第二关联系数，从而获得第三关联系数。

然后，在步骤18中，数据处理单元可以比较该第三关联系数和预先确定的基准值，以确定测谎对象是否说谎。

例如，一个实施例中，数据处理单元可以比较该第三关联系数和预先确定的基准值，当第三关联系数大于该基准值时，判定测谎对象说了谎。

本发明的一个实施例中，前述的基于红外热像仪的测谎系统还可以包括报警单元。当数据处理单元判定测谎对象说了谎时，该报警单元可以输出报警信号，提示测谎系统判定测谎对象说了谎。

本发明的实施例中，这里的报警信号可以是任何适合类型的报警信号，例如，可以是声音、闪烁的灯光、显示器上突出显示的文字、显示器上跳出显示的对话框等等。

本发明的实施例中，前述的测谎系统中的数据处理单元可以是与红外热像仪分离的单元，也可以是集成在红外热像仪中，例如，被实现在红外热像仪的数据处理模块中。

本发明的实施例中提供的基于红外热像仪的测谎系统和方法中，使用红外热像仪获得测谎对象的面部的红外图像，测谎对象的细微的面部温差变化信息在红外图像中很容易识别，从而提高了测谎的准确率。

此外，本发明的实施例中提供的基于红外热像仪的测谎系统和方法中，利用被测试者面部红外热图像与所受刺激时间的关联性，分析面部升温的时间；并通过瞳孔定位算法准确的定位瞳孔位置，判别瞳孔的大小变化，两者结合来判定被测试者是否说谎，进一步提高了测谎的准确率和可靠性。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (9)

1.一种基于红外热像仪的测谎方法，其特征在于，包括：

用红外热像仪对测谎对象的面部进行红外成像，获得所述测谎对象的面部的红外图像；

根据所述红外图像检测所述测谎对象的面部升温时间与所述测谎对象受刺激时间之间的关联性，获得第一关联系数；

根据所述红外图像，确定所述测谎对象的瞳孔位置，并检测所述瞳孔的大小变化，获得第二关联系数；

根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数；

比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎。

2.如权利要求1所述的测谎方法，其特征在于，根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数包括：加权所述第一关联系数和所述第二关联系数，获得所述第三关联系数。

3.如权利要求1所述的测谎方法，其特征在于，比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎包括：比较所述第三关联系数和所述基准值，当所述第三关联系数大于所述基准值时，判定所述测谎对象说了谎。

4.如权利要求3所述的测谎方法，其特征在于，还包括：当判定所述测谎对象说了谎时，输出报警信号。

5.一种基于红外热像仪的测谎系统，其特征在于，包括

红外热像仪，所述红外热像仪用于对测谎对象的面部进行红外成像，获得所述测谎对象的面部的红外图像；

数据处理单元，所述数据处理单元接收所述红外图像，并且：

根据所述红外图像检测所述测谎对象的面部升温时间与所述测谎对象受刺激时间的关联性，获得第一关联系数；

根据所述红外图像，确定所述测谎对象的瞳孔位置，并检测所述瞳孔的大小变化，获得第二关联系数；

根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数；

比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎。

6.如权利要求5所述的测谎系统，其特征在于，根据所述第一关联系数和所述第二关联系数获得第三关联系数包括：加权所述第一关联系数和所述第二关联系数，获得所述第三关联系数。

7.如权利要求5所述的测谎系统，其特征在于，比较所述第三关联系数和预先确定的基准值以确定所述测谎对象是否说谎包括：比较所述第三关联系数和所述基准值，当所述第三关联系数大于所述基准值时，判定所述测谎对象说了谎。

8.如权利要求5所述的测谎系统，其特征在于，还包括：报警单元，所述报警单元用于当所述数据处理单元判定所述测谎对象说了谎时，输出报警信号。

9.如权利要求5至8中任一项所述的测谎系统，其特征在于，所述红外热像仪包括：

红外光学组件，所述红外光学组件包括红外光学镜头和红外探测器阵列，所述红外探测器阵列通过所述红外光学镜头接收所述测谎对象的面部的红外辐射并输出代表所述红外辐射的电信号；

机芯组件，所述机芯组件连接到所述红外探测器阵列、从所述机芯组件接收所述电信号并根据所述电信号形成所述红外图像。