CN107977559A - 一种身份认证方法、装置、设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种身份认证方法、装置、设备和计算机可读存储介质。该方法通过获取合法用户的用户相关模型；根据所述用户相关模型对所述合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令；根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份，实现防止不法人员欺骗人脸识别验证的有效技术效果。

Description

一种身份认证方法、装置、设备和计算机可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及安全技术，尤其涉及一种身份认证方法、装置、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

随着信息社会的高速发展，人们的生活方式正在发生巨大的变化，个人身份的隐藏化和数字化逐渐成为网络时代的主要特征。如何有效准确地确定每个人的身份，保护信息安全，在当今社会变得日益重要。传统身份认证方法的不足日益突出，比如通过口令、密码、证件或钥匙来确定人的身份，存在着口令、密码容易被遗忘，钥匙和证件容易丢失或盗取的弊端。为了弥补上述弊端，具有稳定性、唯一性和方便性的生物特征在安全、认证等身份认证领域逐步得到应用和发展，如人脸识别、指纹识别、静脉识别、虹膜识别、步态识别等。其中，人脸识别技术由于具有方便快捷、不易丢失和盗取，对用户友好等优点，被广泛地用在门禁、安检、银行、案件侦破等领域。但是随着技术的发展，不法分子开始研究攻击它的方法，现有的人脸识别身份认证系统的弊端也逐渐暴露出来，如使用他人的照片或者视频可以轻易地通过身份认证。因此在人脸识别的同时，进行活体检测，防止恶意者伪造和窃取他人的生物特征用于身份认证，在人脸识别身份认证系统中显得尤为重要。在现实场景中，目前人脸活体检测面临的主要攻击手段有以下三种：

a)照片攻击。获取合法人员的假冒照片欺骗人脸识别系统。欺骗者将照片放在图像采集设备前去欺骗人脸识别系统，甚至通过弯曲、旋转照片的方法来模拟真实场景。照片攻击是代价最小、最简单的攻击方法。

b)视频攻击。非法获取合法用户的脸部视频来欺骗人脸识别身份认证系统。这种手段包含真实人脸的很多特征，比如头部运动、表情变化、眼部运动和嘴部运动等，相比照片攻击，视频攻击的欺骗性更强。

c)三维模型攻击。使用伪造合法人员的三维模型，通过模仿典型的张嘴、眨眼等头部运动来欺骗身份认证系统。这种方法相比照片和视频的攻击方法来说，攻击性更强，欺骗性更大，但是三维模型的建模技术要求目前还比较高，有一定的难度，现实中这种欺骗手段并不常见。

由于攻击方式的多样性，目前的活体检测方法大部分是针对以上不同的攻击方式而设计的特定方法。常见的人脸活体检测方法根据其技术手段可以主要分为以下三类:基于图像微纹理的方法、基于多光谱技术的方法、基于运动信息的方法。

基于图像微纹理的方法主要认为假人脸经过二次采集或者多次采集之后，在纹理细节上与真人脸之间存在差异。于是Li等人提出了傅里叶频谱分析法，他们利用频率动态描述子来进行真假人脸的判别。在2011年国际生物特征识别联合会议(IJCB)上Maatta等人也提出了基于LBP的微纹理分析方法。其提取图像的多尺度和多区域LBP特征后配合SVM进行分类。该类方法提取的特征维数大，计算复杂度大，对视频攻击效果不是很理想，而且容易受到图像采集设备分辨率的影响，对采集设备要求高。

基于多光谱技术的方法主要依据是真假人脸材质上的差异对应于成像系统反射率的差异。Li等人提出了基于近红外成像的人脸识别方法。Youngshin等人采用685nm和850nm的两个波段近红外光采集人脸数据并将皮肤强度数据投影到二维空间利用LDA进行区分。虽然效果较好，但是其要求两次采集目标与采集设备间的距离不能改变且不能有面部遮挡，用户体验差，而且需要特殊的采集设备。

基于运动信息的活体检测方法主要是通过检测人脸特定区域的运动来实现的。Kollreider等人认为真实的人脸具有三维立体结构，图像或视频人脸是二维平面的，而三维结构会在图像平面上形成二维运动模式，其中一个显著的特点就是人脸中部的运动幅度要比周围大。因此，在用户有头部动作的情况下，该方法首先定位人脸周边区域，然后使用光流法来估计中心区域和周边区域的运动模式来区分真假人脸。Choudhary等人认为在人脸运动中，活体人脸不同特征点的深度坐标变化不相同，而伪造的照片或视频则基本一致。这类方法容易受到光照和噪声的影响，而且当照片剧烈抖动或者弯曲的情况下，计算出的深度坐标也会有较大变化，很容易欺骗成功。除此之外，也有系统要求用户随机做张嘴、眨眼、摇头和点头等一系列动作，这种方法存在本身部分动作检测不太准确，而且随机种类小，很容易攻破的缺点。

发明内容

本发明提供一种身份认证方法、装置、设备和计算机可读存储介质，以实现使用唇语识别技术来验证嘴部唇动是否与口令密码相吻合，从而能够有效防止不法人员欺骗人脸识别验证。

第一方面，本发明实施例提供了身份认证方法，该方法包括：

获取合法用户的用户相关模型；

根据所述用户相关模型对所述合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令；

根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份。

可选的，在获取合法用户的用户相关模型之前，还包括：

通过人脸识别确定合法用户。

可选的，在获取合法用户的用户相关模型之前，还包括：

使用用户注册视频对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型。

可选的，在根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份之时，包括：

将所述口令与所述合法用户预设口令密码相比较，得到比较结果；

若所述比较结果低于预设错误率，则确定用户身份真实。

第二方面，本发明实施例还提供了身份认证装置，该装置包括：

用户相关模型获取模块，用于获取合法用户的用户相关模型；

口令识别模块，用于根据所述用户相关模型对所述合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令；

用户身份确定模块，用于根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份。

可选的，该装置还包括：合法用户确定模块，用于通过人脸识别确定合法用户。

可选的，该装置还包括：用户相关模型调整模块，用于使用用户注册视频对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型。

可选的，所述用户身份确定模块，包括：

口令比较单元，用于将所述口令与所述合法用户预设口令密码相比较，得到比较结果；

用户身份确定单元，用于若所述比较结果低于预设错误率，则确定用户身份真实。

第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

摄像头，用于获取合法用户的脸部视频数据；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面中任一所述的身份认证方法。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如第一方面中任一所述的身份认证方法

本发明通过将人脸识别和口令密码两种认证方式相融合，并用唇语识别技术来验证口令密码，在进行口令密码身份认证的同时完成了活体检测，解决了准确率低、误判严重、无法同时防止照片视频攻击、需要特殊设备和用户体验差的问题，能够有效防止不法人员欺骗人脸识别认证。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种身份认证方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种身份认证方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的一种身份认证装置的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种身份认证方法的流程图，本实施例可适用于安全认证中的活体检测认证情况，该方法可以由身份认证装置或系统来执行，具体包括如下步骤：

步骤110、获取合法用户的用户相关模型。

其中，合法用户为已注册用户，用户相关模型是已训练的数学模型，用于进行唇语识别，与一个或一类已注册用户一一对应。

可选的，在获取合法用户模型之前，包括：

通过人脸识别确定合法用户。

其中，人脸识别可以初步确定用户是否为合法用户，即是否是已注册用户。

可选的，在获取合法用户模型之前，包括：

通过输入的用户名或邮箱等标识确定对应用户是否为合法用户，即是否是已注册用户。

步骤120、根据用户相关模型对合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令。

具体的，可以通过摄像头实时获取合法用户的脸部视频数据，并对该合法用户的脸部视频数据进行嘴部检测、嘴部图像分割对齐和特征提取，并将提取的特征输入用户相关模型，进而输出的到唇语识别结果，若干个识别结果有序组合成口令。口令可以是数字或字母。嘴唇分割的目的是为了从视频的各帧图像中提取出嘴唇的区域，嘴唇对齐则是为了消除不同帧图像中嘴唇的位置、角度和尺度的不一致。这样既能保持说话时嘴的相对变化信息，又能对不同人不同嘴作归一化，减少嘴的位置、角度和尺度的不一致性对唇语识别的影响。基于人脸检测技术和关键点提取技术，能够很好地实现对人脸嘴唇的定位。嘴部可以分布若干个关键点，嘴角的两个点属于角点，相对于其他关键点来说准确性更高，故采用嘴角的两个关键点计算出相对于标准嘴的平移和旋转因子。嘴唇的对齐困难之处就在于如何保留帧间的相对变化，又将不同帧的嘴归一化到相同的尺度下。为了解决这个问题，研究发现，不同人的嘴唇厚度和宽度差异较大，但是眼间距却差异较小。因此，可以使用眼间距作为基准来将不同人的嘴唇变换到相同的尺度。得到了仿射变换的平移、旋转和尺度参数后对人脸图像进行上述基于关键点的嘴唇分割和仿射变换后便得到对齐的嘴唇图像序列。特征提取是为了提取出唇动视觉特征。这一阶段的任务是从上一步中得到的嘴唇区域图像序列中计算出表示单帧或多帧图像的特征向量。这一步是唇语识别技术的关键所在，好的特征应该具有类内一致性和类间区分性，使后续的识别任务变得容易。传统的唇动视觉特征包括:由关键点的位置及其差分向量构成的特征，方向梯度直方图(Histogram oforiented gradient，HOG)、尺度不变特征变化(Scale-invariant feature transform，SIFT)等图像统计特征等。由于唇语视频同时包含图像和运动信息，所以一个特征向量从多帧连续图像形成的子图像序列中提取，为了确保特征包含尽量多的有用信息，子图像序列之间有一定帧数的重叠，这与语音信号的特征提取有相似之处。堆叠卷积独立子空间分析(In-dependent Subspace Analysis，ISA))网络是一种深度学习算法。目前的深度学习算法大多用于提取图像特征，堆叠卷积ISA网络则是为提取视频特征而设计的，它的优点包括:a)提取的特征同时包含图像和运动信息，适用于嘴唇动作的识别；b)非线性单元简单，运算速度快，适用于从视频高维大数据中提取特征；c)网络结构简单清晰，易于实现；d)训练方式是无监督的，无须人工标注大量数据，非常方便。

步骤130、根据口令与合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份。

其中，合法用户预设口令密码为合法用户在注册是预设的口令密码，该口令密码可以是包含数字和/或字母。

具体的，将通过唇语识别获得的口令与合法用户预设口令密码进行比较，如果二者位数相同且每一位都相同的情况下，即可确定用户的身份真实。

本实施例的技术方案，通过将人脸识别和口令密码两种认证方式相融合，并用唇语识别技术来验证口令密码，在进行口令密码身份认证的同时完成了活体检测，解决了准确率低、误判严重、无法同时防止照片视频攻击、需要特殊设备和用户体验差的问题，实现能够有效防止不法人员欺骗人脸识别认证的有效技术效果。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种身份认证方法的流程图，本实施例在实施例一的技术方案的基础上进一步细化，如图2所示，本实施例提供的一种身份认证方法，包括如下步骤：

步骤210、使用用户注册视频对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型。

具体的，首先是使用基本训练数据经过嘴部检测及特征提取之后训练得到基础通用模型，，然后使用用户注册视频，在得到用户唇语特征后对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型，最后使用调整后的用户相关模型进行在线唇语识别。由于不同人的口音和发声习惯各有差异，唇语训练数据和测试数据分布会有差异，对通用模型进行自适应调整有利于提高识别正确率。用户注册时需要设置唇语密码，即预设口令密码。在获取该用户的若干唇语样本后，将该样本加入训练数据，使用迁移学习算法训练出该特定人的唇语识别模型。实际应用中，一般很难获取特定人的大量训练样本，迁移学习算法可以使用非特定人数据中同分布的样本来辅助训练特定人模型，大大地提高了数据利用率，训练得到的特定人模型性能远优于非特定人模型。

步骤220、获取合法用户的用户相关模型。

步骤230、根据用户相关模型对合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令。

步骤240、将口令与合法用户预设口令密码相比较，得到比较结果。

步骤250、若比较结果低于预设错误率，则确定用户身份真实。

示例性的，当用户设置了6位数字串密码，攻击者不知道密码的情况下，猜对其中4位密码的概率是很低的，所以若比较结果低于预设错误率，则确定用户身份真实。

本实施例的技术方案，通过对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型，用于将人脸识别和口令密码两种认证方式相融合，并用唇语识别技术来验证口令密码，在进行口令密码身份认证的同时完成了活体检测，解决了准确率低、误判严重、无法同时防止照片视频攻击、需要特殊设备和用户体验差的问题，实现能够有效防止不法人员欺骗人脸识别认证的有效技术效果。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种身份认证装置的结构示意图，本实施例可适用于安全认证中的活体检测认证情况，该装置可以由硬件和/或软件实现。本发明实施例所提供的一种身份认证装置可以执行本发明上述任一实施例所提供的身份认证装置方法。如图3所示，本实施例提供的身份认证装置具体结构如下：用户相关模型获取模块310、口令识别模块320和用户身份确定模块330。

用户相关模型获取模块310，用于获取合法用户的用户相关模型；

口令识别模块320，用于根据所述用户相关模型对所述合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令；

用户身份确定模块330，用于根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份。

可选的，该身份认证装置还包括：合法用户确定模块和用户相关模型调整模块。

合法用户确定模块，用于通过人脸识别确定合法用户。

用户相关模型调整模块，用于使用用户注册视频对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型。

可选的，用户身份确定模块，包括：口令比较单元和用户身份确定单元。

口令比较单元，用于将所述口令与所述合法用户预设口令密码相比较，得到比较结果；

用户身份确定单元，用于若所述比较结果低于预设错误率，则确定用户身份真实。

上述实施例中提供的身份认证装置可执行本发明任意实施例所提供的身份认证方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的身份认证方法。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图，如图4所示，该设备包括处理器40、存储器41和摄像头42；设备中处理器40的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器40为例；设备中的处理器40、存储器41和摄像头42可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

存储器41作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的身份认证对应的程序指令/模块(例如，用户相关模型获取模块310、口令识别模块320和用户身份确定模块330。)。处理器40通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的身份认证方法。

存储器41可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器41可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器41可进一步包括相对于处理器40远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

摄像头42用于获取合法用户的脸部视频数据。

实施例五

本发明实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种身份认证方法，该方法包括：

获取合法用户的用户相关模型；

根据所述用户相关模型对所述合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令；

根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的身份认证方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述身份认证装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种身份认证方法，其特征在于，包括：

获取合法用户的用户相关模型；

根据所述用户相关模型对所述合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令；

根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份。

2.根据权利要求1所述的身份认证方法，其特征在于，在获取合法用户的用户相关模型之前，还包括：

通过人脸识别确定合法用户。

3.根据权利要求1所述的身份认证方法，其特征在于，在获取合法用户的用户相关模型之前，还包括：

使用用户注册视频对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型。

4.根据权利要求1所述的身份认证方法，其特征在于，在根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份之时，包括：

将所述口令与所述合法用户预设口令密码相比较，得到比较结果；

若所述比较结果低于预设错误率，则确定用户身份真实。

5.一种身份认证装置，其特征在于，包括：

用户相关模型获取模块，用于获取合法用户的用户相关模型；

口令识别模块，用于根据所述用户相关模型对所述合法用户的脸部视频数据进行唇语识别，得到口令；

用户身份确定模块，用于根据所述口令与所述合法用户预设口令密码的比较结果，确定用户身份。

6.根据权利要求5所述的身份认证装置，其特征在于，还包括：

合法用户确定模块，用于通过人脸识别确定合法用户。

7.根据权利要求5所述的身份认证装置，其特征在于，还包括：

用户相关模型调整模块，用于使用用户注册视频对通用模型进行自适应调整得到用户相关模型。

8.根据权利要求5所述的身份认证装置，其特征在于，所述用户身份确定模块，包括：

口令比较单元，用于将所述口令与所述合法用户预设口令密码相比较，得到比较结果；

用户身份确定单元，用于若所述比较结果低于预设错误率，则确定用户身份真实。

9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

摄像头，用于获取合法用户的脸部视频数据；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的身份认证方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的身份认证方法。