CN107622227B - 一种3d人脸识别的方法、终端设备及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D人脸识别方法、终端设备，及可读存储介质，所述方法包括：终端设备采集待验证的当前人脸图像；根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸；将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别。本发明只需拍摄两张照片即可实现人脸建模，匹配数据将会更加丰富，待验证的用户在0度到45度之间任何角度拍摄自己的人脸照片时都可以识别成功，提高了识别人脸的广度和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及人脸识别技术领域，尤其涉及一种3D人脸识别方法、终端设备，及可读存储介质。
背景技术
目前常规的人脸识别解锁是用终端设备(以手机为例)拍5张照片甚至更多张保存到数据库，做人脸特征检测和训练，生成训练集。然后用户打开手机，摄像头录像，检测到人脸便拍摄一张照片，和数据库的人脸照片进行比对，选取相似度最高的结果来判断是否识别成功；然而数据库中存储的照片有限，如果用户解锁时拍摄的照片角度刚好和数据库的照片的角度有差距，就会导致识别的相似度很低从而导致识别解锁失败。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种3D人脸识别方法、终端设备，及可读存储介质，旨在解决目前终端设备预存的用户照片有限，如果用户验证时拍摄的照片角度和预存的照片的角度有差距，就会导致识别的相似度很低从而导致识别解锁失败的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种3D人脸识别方法，所述方法包括以下步骤:
终端设备采集待验证的当前人脸图像；
根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸；
将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别，所述预存3D人脸由所述预存正脸照片生成。
优选地，所述终端设备采集用户的当前人脸图像之前，所述方法还包括：
终端设备预先采集用户的正脸图像和侧脸图像，将所述正脸图像作为预存正脸照片保存到人脸特征库中；
根据所述侧脸图像和所述预存正脸照片生成所述用户的预存3D人脸，将所述预存3D人脸保存到所述人脸特征库中。
优选地，所述将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别，具体包括：
将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，在所述当前3D人脸与所述预存3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
可选地，所述人脸特征库存储于本地。
优选地，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功之后，所述终端设备由锁定状态转化为解锁状态。
优选地，所述人脸特征库中具有不同用户的预存3D人脸；
相应地，所述根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸之前，所述方法还包括：
根据所述当前人脸图像从所述人脸特征库中查找待选3D人脸，所述待选3D人脸为所述人脸特征库中与所述当前人脸图像匹配度最高的预存3D人脸；
根据所述待选3D人脸获取与所述待选3D人脸对应的待选正脸照片，所述待选3D人脸由所述待选正脸照片生成；
相应地，所述根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸，具体包括：
根据所述当前人脸图像和所述待选正脸照片生成当前3D人脸；
相应地，所述将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别，具体包括：
将所述当前3D人脸与所述待选3D人脸进行比对，当所述当前3D人脸与所述待选3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
优选地，所述根据所述当前人脸图像从所述人脸特征库中查找待选3D人脸，具体包括：
将所述人脸特征库中的各预存3D人脸分别与所述当前人脸图像进行特征点匹配，选取与所述当前人脸图像匹配度最高的3D人脸作为待选3D人脸。
可选地，所述人脸特征库存储于服务器。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种终端设备，所述终端设备包括：摄像头、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的3D人脸识别程序，所述3D人脸识别程序配置为实现如上文所述3D人脸识别方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有3D人脸识别程序，所述3D人脸识别程序被处理器执行时实现如上文所述3D人脸识别方法的步骤。
本发明通过终端设备采集待验证的当前人脸图像；根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸；将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别。使得待验证的用户在0度到45度之间任何角度拍摄自己的人脸照片时都可以识别成功，提高了识别人脸的广度和准确性，进一步地解决了目前终端设备预存的用户照片有限时，用户验证时拍摄的照片角度和预存的照片的角度有差距，就会导致识别的相似度很低从而导致识别解锁失败的问题。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端设备的结构示意图；
图2为本发明一种3D人脸识别方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明一种3D人脸识别方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明一种3D人脸识别方法一实施例的流程示意图；
图5为本发明一种3D人脸识别方法第三实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端设备结构示意图。
如图1所示，该终端设备可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005，摄像头1006。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端设备结构并不构成对本发明所述的终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及3D人脸识别程序。
本发明所述终端设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的3D人脸识别程序，并执行以下操作：
终端设备采集待验证的当前人脸图像；
根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸；
将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别，所述预存3D人脸由所述预存正脸照片生成。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的3D人脸识别程序，还执行以下操作：
终端设备预先采集用户的正脸图像和侧脸图像，将所述正脸图像作为预存正脸照片保存到人脸特征库中；
根据所述侧脸图像和所述预存正脸照片生成所述用户的预存3D人脸，将所述预存3D人脸保存到所述人脸特征库中。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的3D人脸识别程序，还执行以下操作：
将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，在所述当前3D人脸与所述预存3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的3D人脸识别程序，还执行以下操作：
所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功之后，所述终端设备由锁定状态转化为解锁状态。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的3D人脸识别程序，还执行以下操作：
所述根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸之前，所述方法还包括：
根据所述当前人脸图像从所述人脸特征库中查找待选3D人脸，所述待选3D人脸为所述人脸特征库中与所述当前人脸图像匹配度最高的预存3D人脸；
根据所述待选3D人脸获取与所述待选3D人脸对应的待选正脸照片，所述待选3D人脸由所述待选正脸照片生成；
根据所述当前人脸图像和所述待选正脸照片生成当前3D人脸；
将所述当前3D人脸与所述待选3D人脸进行比对，当所述当前3D人脸与所述待选3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的3D人脸识别程序，还执行以下操作：
将所述人脸特征库中的各预存3D人脸分别与所述当前人脸图像进行特征点匹配，选取与所述当前人脸图像匹配度最高的3D人脸作为待选3D人脸。
本实施例的解决方案主要是：将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别。只需拍摄两张照片即可实现人脸建模，匹配数据将会更加丰富，待验证的用户在0度到45度之间任何角度拍摄自己的人脸照片时都可以识别成功，提高了识别人脸的广度和准确性。
基于上述硬件结构，提出本发明一种3D人脸识别方法实施例。
参照图2，图2为本发明一种3D人脸识别方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述方法包括以下步骤：
S10：终端设备采集待验证的当前人脸图像；
需要说明的是，所述当前人脸图像为包含用户人脸部分的一张图像b。
S20：根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸；
S30：将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别，所述预存3D人脸由所述预存正脸照片生成。
需要说明的是，终端设备最初会录入对应用户的人脸特征信息到人脸特征库，所述人脸特征信息仅需一张用户的0度角正脸照片a1、一张用户的45度角侧脸照片a2以及一个用户的预存3D人脸模型A；其中，所述预存3D人脸A由正脸照片a1和侧脸照片a2建模生成；本实施例中所提到的上述0度角人脸照片是指摄像头视线和所拍人物的正面夹角为0度，即摄像头正对着人脸拍摄，上述45度角侧脸照片为摄像头视线和所拍人物的正面夹角45度的照片。
在具体实现中，当录入信息到该终端设备的用户或者没有录入信息到该终端设备的用户进行人脸识别解锁操作时，终端设备将采集到的待验证的当前人脸图像b与预存正脸照片a1建模生成所述当前3D人脸模型B。
将当前模型B与所述人脸特征库中预存的模型A进行比对，当模型B与模型A的子集相似度达到预设值(假设为相似度达到80％)，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功，否则识别失败。
值得一提的是，由于本实施例是3D模型与3D模型直接的比对，不同于现有技术中二维图片与二维图片的比对，或者现有技术中二维图片与二维图片的比对，识别人脸的广度和准确性会大大提高。即使用户当前人脸图像b的表情变化较大，通过模型B与模型A的跟特征点的精准匹配，最终匹配结果会显示相似度达到预设值，这样也能成功识别；又或者待验证的用户为认证用户的孪生兄弟，通过模型B与模型A的跟特征点的精准匹配，最终匹配结果会显示相似度未达到预设值，使得认证用户的孪生兄弟人脸识别认证失败。而且所述当前人脸图像b即使是待验证的用户在0度到45度之间任何角度拍摄自己的人脸照片，也能精确可靠地对其成功识别。
需要说明的是，通常人拍摄的照片都会与摄像头形成一定的角度，故而所述当前人脸图像b出现为0度角完全正脸的情况为万分之一，当然出现这种极端情况时，预存正脸照片a1和当前人脸图像b生成的当前3D人脸(即两张正脸照片生成的3D模型)只包括人正脸部分的三维模型，此时模型B与模型A的子集相似度达到最高值(即为相似度达到100％)。
本实施例根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸，然后将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别，进而使得待验证的用户在0度到45度之间任何角度拍摄自己的人脸照片时都可以识别成功，提高了识别人脸的广度和准确性。
参照图3，图3为本发明一种3D人脸识别方法第二实施例的流程示意图，基于上述图2所示的实施例，提出本发明一种3D人脸识别方法的第二实施例。
本实施例中，所述终端设备采集用户的当前人脸图像之前，所述方法还包括：
S01：终端设备预先采集用户的正脸图像和侧脸图像，将所述正脸图像作为预存正脸照片保存到人脸特征库中；
S02：根据所述侧脸图像和所述预存正脸照片生成所述用户的预存3D人脸，将所述预存3D人脸保存到所述人脸特征库中。
需要说明的是，本实施例，终端设备以手机为例，所述人脸特征库存储于手机中，一个手机至少对应一个用户，即一个手机的人脸特征库对应存储至少一个用户的预存正脸照片和预存3D人脸。
可理解的是，由于目前用手机等移动终端的人脸解锁功能都是拍5张照片保存到数据库，做人脸特征检测和训练，生成训练集。然后用户打开手机，摄像头拍照或摄像，检测到人脸便拍摄一张照片，和数据库的人脸照片进行比对，选取相似度最高的结果来判断是否解锁。但是该方案会出现数据库中拍摄的照片有限，如果用户解锁时拍摄的照片角度刚好和数据库的照片的角度有差距，就会导致识别的相似度很低从而导致解锁失败。
在具体实现中，在用户最初录入信息到手机时，用户使用手机摄像头拍摄一张用户自己的正脸照片a1和一张45度角侧脸照片a2，见图4，并存储到手机本地人脸特征库中；同时，正脸照片a1和侧脸照片a2建模生成所述预存3D人脸模型A；
当手机用户或者非手机用户再次打开手机并进行人脸识别解锁时，手机将采集到的待验证的当前人脸图像b与预存正脸照片a1建模生成所述当前3D人脸模型B；将当前模型B与所述人脸特征库中预存的模型A进行比对，当模型B与模型A的子集相似度达到预设吻合值(假设为相似度达到80％)，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功，所述终端设备由锁定状态转化为解锁状态，否则就解锁失败并提示用户重新进行人脸识别。
本实施例用户只需拍摄两张照片即可实现人脸建模，匹配数据将会更加丰富，解决目前终端设备预存的用户照片有限，如果用户验证时拍摄的照片角度和预存的照片的角度有差距，就会导致识别的相似度很低从而导致识别解锁失败的问题，同时还能够达到节约终端设备本地存储空间的效果。
参照图5，图5为本发明一种3D人脸识别方法第三实施例的流程示意图，基于上述图2所示的实施例，提出本发明一种3D人脸识别方法的第三实施例。
本实施例中，所述人脸特征库中具有不同用户的预存3D人脸；
相应地，所述S20之前，所述方法还包括：
S101：根据所述当前人脸图像从所述人脸特征库中查找待选3D人脸，所述待选3D人脸为所述人脸特征库中与所述当前人脸图像匹配度最高的预存3D人脸；
需要说明的是，本实施例中，人脸特征库可以是存储于本地，当然也可以是存储于远程服务器，通过联网远程服务器使得人脸特征库更加强大，能够存储更多用户的人脸特征信息，适用于大型的场所的人脸解锁终端，如某重大会议只支持符合一定级别条件的人员参加会议，终端设备会预先录入符合该级别的人员的人脸特征信息，当会议即将开始时，终端设备所属大门会禁止验证失败的其他不够级别的人员参加会议，而够级别的人员则准确地验证成功。
在具体实现中，本实施例将所述人脸特征库中的各预存3D人脸分别与所述当前人脸图像b进行特征点匹配，选取与所述当前人脸图像匹配度最高的3D人脸作为待选3D人脸。
S102：根据所述待选3D人脸获取与所述待选3D人脸对应的待选正脸照片，所述待选3D人脸由所述待选正脸照片生成；
可理解的是，所述待选正脸照片相当于本发明第一实施例中预存正脸照片a1，所述待选3D人脸相当于本发明第一实施例中预存3D人脸模型模型A。
相应地，所述步骤S20具体包括：
S201：根据所述当前人脸图像和所述待选正脸照片生成当前3D人脸；
相应地，所述S30具体包括：
S301：将所述当前3D人脸与所述待选3D人脸进行比对，当所述当前3D人脸与所述待选3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
可理解的是，本实施例是3D模型与3D模型直接的比对，识别人脸的广度和准确性会大大提高。即便待验证的用户为认证用户的孪生兄弟，通过模型B与模型A的跟特征点的精准匹配，最终匹配结果会显示相似度未达到预设值，使得认证用户的孪生兄弟人脸识别认证失败。
本实施例将该3D人脸识别方法应用到大型的场所，能够进一步确保终端设备人脸识别的准确性和温度性，保证大型的场所的验证的安全性和可靠性。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有3D人脸识别程序，所述3D人脸识别程序被处理器执行时实现如下操作：
终端设备采集待验证的当前人脸图像；
根据所述当前人脸图像和人脸特征库中预存正脸照片生成当前3D人脸；
将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别，所述预存3D人脸由所述预存正脸照片生成。
进一步地，所述3D人脸识别程序被处理器执行时还实现如下操作：
终端设备预先采集用户的正脸图像和侧脸图像，将所述正脸图像作为预存正脸照片保存到人脸特征库中；
根据所述侧脸图像和所述预存正脸照片生成所述用户的预存3D人脸，将所述预存3D人脸保存到所述人脸特征库中。
进一步地，所述3D人脸识别程序被处理器执行时还实现如下操作：
将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，在所述当前3D人脸与所述预存3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
进一步地，所述3D人脸识别程序被处理器执行时还实现如下操作：
所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功之后，所述终端设备由锁定状态转化为解锁状态。
进一步地，所述3D人脸识别程序被处理器执行时还实现如下操作：
根据所述当前人脸图像从所述人脸特征库中查找待选3D人脸，所述待选3D人脸为所述人脸特征库中与所述当前人脸图像匹配度最高的预存3D人脸；
根据所述待选3D人脸获取与所述待选3D人脸对应的待选正脸照片，所述待选3D人脸由所述待选正脸照片生成；
根据所述当前人脸图像和所述待选正脸照片生成当前3D人脸；
将所述当前3D人脸与所述待选3D人脸进行比对，当所述当前3D人脸与所述待选3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
进一步地，所述3D人脸识别程序被处理器执行时还实现如下操作：
将所述人脸特征库中的各预存3D人脸分别与所述当前人脸图像进行特征点匹配，选取与所述当前人脸图像匹配度最高的3D人脸作为待选3D人脸。
本实施例的解决方案主要是：将所述当前3D人脸与所述人脸特征库中预存3D人脸进行比对，根据比对结果来实现待验证的人脸识别。只需拍摄两张照片即可实现人脸建模，匹配数据将会更加丰富，待验证的用户在0度到45度之间任何角度拍摄自己的人脸照片时都可以识别成功，提高了识别人脸的广度和准确性。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种3D人脸识别方法，其特征在于，所述方法包括：
终端设备采集待验证的当前人脸图像；
将人脸特征库中的各预存3D人脸分别与所述当前人脸图像进行特征点匹配，选取与所述当前人脸图像匹配度最高的3D人脸作为待选3D人脸，所述待选3D人脸为所述人脸特征库中与所述当前人脸图像匹配度最高的预存3D人脸；
根据所述待选3D人脸获取与所述待选3D人脸对应的待选正脸照片，所述待选3D人脸由所述待选正脸照片生成；
根据所述当前人脸图像和所述待选正脸照片生成当前3D人脸；
将所述当前3D人脸与所述待选3D人脸进行比对，当所述当前3D人脸与所述待选3D人脸的相似度大于预设值时，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述终端设备采集用户的当前人脸图像之前，所述方法还包括：
终端设备预先采集用户的正脸图像和侧脸图像，将所述正脸图像作为预存正脸照片保存到人脸特征库中；
根据所述侧脸图像和所述预存正脸照片生成所述用户的预存3D人脸，将所述预存3D人脸保存到所述人脸特征库中。
3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述人脸特征库存储于本地。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述终端设备对所述待验证的当前人脸图像识别成功之后，所述终端设备由锁定状态转化为解锁状态。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述人脸特征库存储于服务器。
6.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：摄像头、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的3D人脸识别程序，所述3D人脸识别程序配置为实现如权利要求1至5中任一项所述3D人脸识别方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有3D人脸识别程序，所述3D人脸识别程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述3D人脸识别方法的步骤。
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