CN106778607A - 一种基于人脸识别的人与身份证同一性认证装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法及装置。包括步骤：采集人脸图像；根据所述人脸图像，检测人脸位置并提取特征向量；确认用户是否为活体，若不是，则返回重新采集人脸图像；若是，采集身份证信息；将提取的所述特征向量和所述身份证信息传送到后台进行身份验证；后台返回身份验证结果，对用户进行提示。若认证通过，则更新本地及远端数据库。本发明提高了“人证同一”的认证效率，便于其在各种场合大规模应用，并且可以解决由于人脸随时间推移产生微小变化导致的认证不准确以及对未携带证件人员难以认证等技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及身份识别技术领域，具体涉及一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置及方法。
背景技术
目前中国社会，从欠发达地区到发达地区，从农村到城市，公民的流动性是非常频繁巨大的，对于社会的安防冲击压力也是巨大的。人们在生活、旅游、工作等各种场景中，经常需要出示和核查身份证件，如：银行业务办理、入住酒店、乘坐高铁、搭乘飞机、出入境通关、领取社保养老保险、办理工商税务社保等各种公司业务、买车买房、进入网吧上网、工厂企业招工招聘等。在验证核查个人资料信息过程中，一般需要进行核对、复印证件留档等动作，以确保持证人和证件之间的一致性、合法性。
另外，由于身份证有效期限是10年或更长，随着人脸逐年的微小变化，与身份证上面的图像会有差别，如何确定本人与身份证是同一人就很重要。
然而，现有的验证核查方法一般是将身份证件在公安互联网的数据库中进行核查，再通过人工将持证人与身份证件上的信息对比，身份证件上的信息包括证件照片、性别、年龄等信息；这种验证核查方式识别准确度低、识别效率低，不利于大规模验证核查。有些时候，人们并没有将身份证随身携带，这使得人工验证核查工作无法开展。
鉴于此，需要一种新的“人证同一”认证方法及相应装置，用于准确高效地在上述各种场合大规模地进行“人证同一”的认证，并且可以解决由于人脸随时间推移产生微小变化导致的认证不准确以及对未携带证件人员难以认证等技术问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而提出的技术方案如下：
本发明提出了一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法，包括步骤：
采集人脸图像；
根据人脸图像，检测人脸位置并提取特征向量；
确认用户是否为活体，若不是，则返回重新采集人脸图像；
若是，采集身份证信息；
将所述提取的人脸图像特征向量和所述身份证信息传送到后台进行身份验证；
后台返回身份验证结果，对用户进行提示。
进一步地，其中采用单镜头双光路摄像头采集人脸可见光图像和红外图像。
进一步地，实时处理摄像头传入的人脸可见光图像及红外图像，用训练好的卷积神经网络算法检测图像中人脸位置，并提取人脸特征向量。
进一步地，确认用户是否为活体具体包括：在同一时刻分别获取人脸的可见光图像和红外图像，提取其中相同部位的人脸部分图像特征向量，如果均检测出人脸，则计算上述两特征向量的距离，若小于阈值，则活体检测成功，进入下一步，否则活体检测失败，提示用户重新获取人脸图像。
进一步地，采集身份证信息包括使用身份证读卡器读出身份证号或用户输入身份证号及姓名。
进一步地，用于身份验证的人脸图像为人脸可见光图像。
进一步地，后台进行身份验证具体包括：身份验证时，首先查询本地数据库，如果已有用户数据，则根据保存的用户脸部特征向量信息，和输入的最新人脸图像特征向量进行比对，如果相似度高于阈值则认证通过；如果本地无用户信息，则将用户的姓名、身份证号和人脸图像特征向量传送至远端认证平台认证；远端认证平台根据姓名和身份证号检索存档证件照，和用户人脸图像特征向量比对，若相似度大于阈值则认证通过，提示用户身份认证成功；否则提示用户身份认证失败。
进一步地，若收到认证通过结果，则将用户姓名、身份证号以及当前提取的用户脸部图像进行存档，更新本地及远端数据库。
进一步地，提示用户身份认证成功或失败具体为：通过提示音或提示界面的方式来提示用户。
本发明提出了一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置,用于执行上述方法：该装置包括：
人脸图像采集单元，用于采集人脸图像；
图像处理单元，用于实时处理采集的人脸图像，提取人脸图像特征向量；
身份证件信息获取单元，用于采集身份证信息；
活体检测单元，用于确认用户是否为活体；
人脸识别单元，用于接收人脸图像特征向量及身份证信息，与已存用户人脸特征向量进行比对，对用户进行身份验证；
结果提示单元，用于根据人脸识别单元的识别结果对用户进行提示；
数据库更新单元，用于用户身份认证通过后，对数据库中的人脸图像进行更新。
进一步地，人脸图像采集单元为单镜头双光路摄像头，分别采集人脸的可见光图像和红外图像。
进一步地，图像处理单元采用训练好的卷积神经网络算法检测人脸图像采集单元采集的人脸图像中人脸位置，并提取人脸特征向量。
进一步地，身份证件信息获取单元为二代身份证读卡器或键盘。
进一步地，活体检测单元包括特征向量对比模块和特征向量距离计算模块；特征向量对比模块获取由图像处理单元提取的可见光和红外图像的特征向量，提取其中相同部位的人脸部分图像特征向量，如果均检测出人脸，则特征向量距离计算模块计算上述两特征向量的距离，并将计算结果与预先设定的阈值进行比较，若小于阈值，则活体检测成功，进入下一步，否则活体检测失败。
进一步地，人脸识别单元包括本地数据库及远端认证平台，身份验证时，首先查询本地数据库，如果已有用户数据，则根据保存的用户脸部特征向量信息，和输入的最新人脸图像特征向量进行比对，如果相似度高于阈值则认证通过；如果本地无用户信息，则将用户的姓名、身份证号和人脸图像特征向量传送至远端认证平台认证；远端认证平台根据姓名和身份证号检索存档证件照，和用户人脸图像特征向量比对，若相似度大于阈值则认证通过，否则认证失败；并将认证结果发送给结果提示单元。
进一步地，结果提示单元为扬声器或显示屏。
本发明的优点在于：本发明通过现场抓拍照片和身份证内照片比对，完成“人证同一”认证；通过对历史比对成功的最新照片和现场抓拍照片比对，提高“人证同一”认证效率；现场抓拍照片和公安部人口库照片比对，确认客户身份，实现无证身份确认。本发明规避了居民身份证冒用风险、有效缓解了因客户身份证年限跨度大导致证件照片与实际人脸差距大的问题、解决了暂时缺失身份证的客户业务办理问题、提高了验证核查的准确度和效率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
附图1示出了根据本发明实施方式的认证方法流程图。
附图2示出了根据本发明实施方式的单光源双光路摄像头结构图。
附图3示出了根据本发明实施方式的卷积神经网络算法结构图。
附图4示出了根据本发明实施方式的认证装置结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，如图1所示，提出一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法，包括步骤：
采用单镜头双光路摄像头结构分别采集用户的可见光图像和红外图像，其中，单镜头双光路摄像头结构如图2所示，在成像透镜后方设置半透光反射镜，入射光路一部分经过该透镜的折射，进入可见光传感器，生成用户人脸的可见光图像；另一部分经半透光反射镜反射后，经红外滤光镜过滤后，进入红外传感器，生成用户人脸的红外光图像。
根据采集到的人脸图像，检测人脸位置并提取特征向量。本申请采用采用训练好的卷积神经网络算法，可以更容易的处理图像等多维数据，在本申请的算法中，其主要包含卷积层、归一化层、pooling层。如图3所示，f1,f2,f3为前一层的特征图，h1,h2为下一层输出的特征图，图像像素相邻位置具有很强的相关性，对这些位置提取的特征表达性更强，卷积神经网络使用卷积层实现这一功能。卷积层包含一组卷积核，每个卷积核作用于前一层的特征图上，上一层特征图的加权和得到下一层的特征图，卷积核类似滤波操作。卷积层是一种局部连接，大大减少了全连接(fully connected)层的参数数目。利用修正线性单元(ReLU)作为激活函数，则卷积层特征图输出为：hi＝max(0,∑kfk*wi)，其中wi为当前层第i个卷积核，fk为前一层第k个特征图，hi为当前层第i个特征图输出。归一化层往往接在卷积层后，是对卷积层得到的特征图的归一化，去除光照、线性噪声等外界因素的影响，增强特征表达的适应性。Pooling层是为了让卷积层提取的特征更加鲁棒。该层计算特征图局部最小邻域的最大值(max-pooling)或者平均值(avg-pooling)，一方面对卷积层得到的特征进行了降维，另一方面减少了噪声干扰，使得特征更加突出。
确认用户是否为活体，活体检测时，提取同一时刻的可见光和红外图像，提取其中相同部位的人脸部分图像的特征向量，如果均检测出人脸，计算特征向量的距离，若小于阈值，则活体检测成功，进入下一步，否则认为活体检测失败，提示用户重新开始采集用户人脸图像。
活体检测成功后，采集用户的身份证信息，若用户携带了二代身份证，则采用身份证读卡器读取用户的身份证信息；若用户未携带身份证，则接收用户通过键盘输入的身份证号及姓名等信息。
将所述提取的人脸图像特征向量和所述身份证信息传送到后台进行身份验证，身份验证时，首先查询本地数据库，如果已有用户数据，则根据保存的用户脸部特征向量信息，和输入的最新人脸图像特征向量进行比对，如果相似度高于阈值则认证通过；如果本地无用户信息，则将用户的姓名、身份证号和人脸图像特征向量传送至远端认证平台认证；远端认证平台根据姓名和身份证号检索存档证件照，和用户人脸图像特征向量比对，若相似度大于阈值则认证通过，提示用户身份认证成功；否则提示用户身份认证失败。
后台返回身份验证结果，通过提示音或提示界面的方式来提示用户。如当认证成功时，扬声器播报认证成功，或播放悠扬的音乐；认证失败时，扬声器播报认证失败，或播放低沉的音乐。或显示屏上显示认证成功或认证失败字样。
认证成功后，将用户姓名、身份证号以及当前提取的用户脸部图像进行存档，更新本地及远端数据库。通过使用用户近照来更新本地及远端数据库，有效缓解了因客户身份证年限跨度大导致证件照片与实际人脸差距大的问题。
根据本发明的实施方式，如图4所示，还提出一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置，包括：
人脸图像采集单元，采集单元可以是单镜头双光路摄像头，用于采集人脸图像；
图像处理单元，用于实时处理采集的人脸图像，并采用训练好的卷积神经网络算法检测人脸位置并提取人脸图像特征向量；
身份证件信息获取单元，用于采集身份证信息；身份证件信息获取单元可以是身份证读卡器，用于直接读取二代身份证内的用户的身份证信息；也可以是键盘或触摸屏，用于接收用户通过输入的身份证号及姓名等信息；
活体检测单元，用于确认用户是否为活体；活体检测单元包括特征向量对比模块和特征向量距离计算模块；特征向量对比模块获取由图像处理单元提取的可见光和红外图像的特征向量，提取其中相同部位的人脸部分图像特征向量，如果均检测出人脸，则特征向量距离计算模块计算上述两特征向量的距离，并将计算结果与预先设定的阈值进行比较，若小于阈值，则活体检测成功，进入下一步，否则活体检测失败。
人脸识别单元，用于接收人脸图像特征向量及身份证信息，与已存用户人脸特征向量进行比对，对用户进行身份验证。人脸识别单元包括本地数据库及远端认证平台，身份验证时，首先查询本地数据库，如果已有用户数据，则根据保存的用户脸部特征向量信息，和输入的最新人脸图像特征向量进行比对，如果相似度高于阈值则认证通过；如果本地无用户信息，则将用户的姓名、身份证号和人脸图像特征向量传送至远端认证平台认证；远端认证平台根据姓名和身份证号检索存档证件照，和用户人脸图像特征向量比对，若相似度大于阈值则认证通过，否则认证失败；并将认证结果发送给结果提示单元。
结果提示单元，用于根据人脸识别单元的识别结果对用户进行提示。结果提示单元为扬声器或显示屏，分别通过提示音或提示界面的方式来提示用户，告知用户认证结果。
数据库更新单元，用于用户身份认证通过后，对数据库中的人脸图像进行更新。认证成功后，将用户姓名、身份证号以及当前提取的用户脸部图像进行存档，更新本地及远端数据库。通过使用用户近照来更新本地及远端数据库，有效缓解了因客户身份证年限跨度大导致证件照片与实际人脸差距大的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法，其特征在于：包括步骤：
采集人脸图像；
根据所述人脸图像，检测人脸位置并提取特征向量；
确认用户是否为活体，若不是，则返回重新采集人脸图像；
若是，采集身份证信息；
将提取的所述特征向量和所述身份证信息传送到后台进行身份验证；
后台返回身份验证结果，对用户进行提示。
2.如权利要求1所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法，其特征在于：其中，采用单镜头双光路摄像头采集人脸可见光图像和红外图像。
3.如权利要求2所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法，其特征在于：所述根据所述人脸图像，检测人脸位置并提取特征向量具体为：实时处理摄像头传入的人脸可见光图像及红外图像，用训练好的卷积神经网络算法检测图像中人脸位置，并提取人脸特征向量。
4.如权利要求3所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法，其特征在于：所述确认用户是否为活体具体包括：在同一时刻分别获取人脸的可见光图像和红外图像，提取其中相同部位的人脸部分图像特征向量，如果均检测出人脸，则计算上述两特征向量的距离，若小于阈值，则活体检测成功，进入下一步，否则活体检测失败，提示用户重新采集人脸图像。
5.如权利要求1所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证方法，其特征在于：采集身份证信息包括使用身份证读卡器读出身份证号或接收用户输入的身份证号及姓名。
6.一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置,其用于执行权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于：包括：
人脸图像采集单元，用于采集人脸图像；
图像处理单元，用于实时处理采集的人脸图像，提取人脸图像特征向量；
身份证信息获取单元，用于采集身份证信息；
活体检测单元，用于确认用户是否为活体；
人脸识别单元，用于接收人脸图像特征向量及身份证信息，与已存用户人脸特征向量进行比对，对用户进行身份验证；
结果提示单元，用于根据人脸识别单元的识别结果对用户进行提示；以及
数据库更新单元，用于用户身份认证通过后，对数据库中的人脸图像进行更新。
7.如权利要求6所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置，其特征在于：所述人脸图像采集单元为单镜头双光路摄像头，分别采集人脸的可见光图像和红外图像。
8.如权利要求6或7所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置，其特征在于：所述图像处理单元采用训练好的卷积神经网络算法检测人脸图像采集单元采集的人脸图像中人脸位置，并提取人脸特征向量。
9.如权利要求6所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置，其特征在于：所述身份证件信息获取单元为二代身份证读卡器或键盘。
10.如权利要求6所述的一种基于人脸识别的人与身份证同一性验证装置，其特征在于：所述结果提示单元为扬声器或显示屏。
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