CN109165614A - 基于3d摄像头的人脸识别系统 - Google Patents

基于3d摄像头的人脸识别系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的基于3D摄像头的人脸识别系统，3D摄像头实时获得人脸3D图像；显示终端当接收到用户的注册指令时，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，存入人脸头像数据库中，还用于与该标准头像对应的用户身份信息进行绑定；显示终端当接收到待测的人脸3D图像，且人脸头像数据库中存在与待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；显示终端当接收到待测的人脸3D图像，但人脸头像数据库中不存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提示用户识别失败。该系统获取用户的人脸3D图像，利用3D图像对用户进行人脸识别，在传统的二维图像识别的基础上，引入了深度信息，提高人脸识别的准确度。

Description

基于3D摄像头的人脸识别系统
技术领域
本发明属于人脸识别技术领域，具体涉及基于3D摄像头的人脸识别系统。
背景技术
现有的人脸识别系统主要通过识别人脸的二维图像。二维图像是平面图像，没有深度信息。由于二维图像缺失了深度信息，使得各种欺骗人脸识别的合成图像或视频有了可趁之机，例如：PS换脸、屏幕翻拍、戴面具、建模驱动等。现有的人脸识别系统在遇到上述不法行为时，会存在误判行为，不能够进行准确的识别。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供基于3D摄像头的人脸识别系统，通过识别人脸的3D图像，提高人脸识别的准确度。
一种基于3D摄像头的人脸识别系统，包括3D摄像头和显示终端；所述显示终端上设有裸眼3D显示屏；
所述3D摄像头用于实时获得人脸3D图像，并传输给所述显示终端；
所述显示终端当接收到用户的注册指令时，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，存入人脸头像数据库中，还用于与该标准头像对应的用户身份信息进行绑定；
所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，且人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，但人脸头像数据库中不存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提示用户识别失败。
优选地，所述显示终端当接收到用户的注册指令时，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，存入人脸头像数据库中具体包括：
显示终端当接收到用户的注册指令时，通过裸眼3D显示屏显示接收到的人脸3D图像；
显示终端对人脸3D图像进行处理，提取人脸3D图像中人脸轮廓，定义人脸轮廓内的区域为人脸区域；
显示终端当接收到表情采集指令时，在所述人脸区域内生成采集窗口；还用于接收用户的拖动指令，在所述人脸轮廓内拖动移动；
显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，将标准头像与对应的标准表情进行关联，存入人脸头像数据库中。
优选地，所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，且人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息具体包括：
显示终端当接收到待测的人脸3D图像，提取人脸3D图像的表情信息；
当人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，判断人脸头像数据库中该标准头像关联的标准表情是否与待测的人脸3D图像中表情信息相同；
如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
如果不相同，提示用户识别失败。
优选地，所述显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情具体包括：
显示终端当接收到停止采集指令时，判断采集窗口是否包含整个眼睛、眉毛、鼻子或嘴巴；
如果包含，将采集窗口内的图像定义为标准表情；
如果不包含，提示表情采集失败。
优选地，所述表情信息包括眼睛表情信息、眉毛表情信息、鼻子表情信息和嘴巴表情信息。
优选地，所述显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情具体包括：
显示终端当接收到停止采集指令时，提取所述采集窗口内图像的特征信息；
根据所述特征信息生成表情标签；
定义采集窗口内的图像为标准表情，并将表情标签增加至标准表情中。
优选地，所述表情标签包括闭眼、瞪眼、歪嘴、抬眉毛或扩大鼻孔。
优选地，所述显示终端判断人脸头像数据库中该标准头像关联的标准表情是否与待测的人脸3D图像中表情信息相同，如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；如果不相同，提示用户识别失败具体包括：
显示终端提取所述待测的人脸3D图像的特征信息，分析得到待测的人脸3D图像中的表情；
显示终端判断人脸头像数据库中对应的标准表情的表情标签是否与待测的人脸3D图像中的表情相同；
如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
如果不相同，提示用户识别失败。
优选地，所述显示终端还用于接收用户的缩放指令，对所述采集窗口进行缩小或放大。
由上述技术方案可知，本发明提供的基于3D摄像头的人脸识别系统，获取用户的人脸3D图像，利用3D图像对用户进行人脸识别，在传统的二维图像识别的基础上，引入了深度信息，提高人脸识别的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为实施例一种人脸识别系统的框架图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一：
一种基于3D摄像头的人脸识别系统，如图1所示，包括3D摄像头和显示终端；所述显示终端上设有裸眼3D显示屏；
所述3D摄像头用于实时获得人脸3D图像，并传输给所述显示终端；
具体地，人脸3D图像在传统的平面二维信息的基础上，增加了深度信息，使得采集到的人脸图像信息更多，人脸识别更准确。
所述显示终端当接收到用户的注册指令时，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，存入人脸头像数据库中，还用于与该标准头像对应的用户身份信息进行绑定；
具体地，首次使用时，需要进行注册，录入用户的头像信息和身份信息。注册指令可由用户操作显示终端得到，例如，通过显示终端登录注册界面，通过鼠标点击注册界面中注册按键进行注册。注册指令也可由后台管理服务器发出，采集用户的头像信息。显示终端当接收到注册指令时，保存接收的人脸3D图像，用于后期人脸识别时进行对比。同时录入人脸3D图像的用户身份信息，这样当识别出来访人员的人脸图像时，就能第一时间知道用户身份信息。
所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，且人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
具体地，在人脸识别时，将采集到的待测的人脸3D图像与人脸头像数据库进行对比，如果人脸头像数据库中存在相同的标准头像，则提取用户身份信息，用户识别成功。
所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，但人脸头像数据库中不存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提示用户识别失败。
具体地，在人脸识别时，如果人脸头像数据库中不存在与待测的人脸3D图像相同的标准头像时，说明来访用户不是授权用户，用户识别失败。
该系统获取用户的人脸3D图像，利用3D图像对用户进行人脸识别，在传统的二维图像识别的基础上，引入了深度信息，提高人脸识别的准确度。
实施例二：
实施例二在其他实施例的基础上，增加了表情识别功能。所述显示终端当接收到用户的注册指令时，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，存入人脸头像数据库中具体包括：
显示终端当接收到用户的注册指令时，通过裸眼3D显示屏显示接收到的人脸3D图像；
显示终端对人脸3D图像进行处理，提取人脸3D图像中人脸轮廓，定义人脸轮廓内的区域为人脸区域；
具体地，由于需要在用户的人脸区域内提取表情，所以为了后续更准确地提取出用户的表情，需要先划出人脸3D图像中人脸轮廓。
显示终端当接收到表情采集指令时，在所述人脸区域内生成采集窗口；还用于接收用户的拖动指令，在所述人脸轮廓内拖动移动；
显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，将标准头像与对应的标准表情进行关联，存入人脸头像数据库中。
具体地，通过采集窗口采集用户的表情。这样，用户可以在人脸识别的基础上增加表情识别，则当识别出用户的人脸后，还需要识别是否与用户注册时的表情一致，例如：再识别出用户的人脸后，还需要识别用户是否眨眼、吐舌头、瞪眼或歪嘴等。这样提高了人脸识别的准确性，即便有不法分子伪造用户的人脸，也不能伪造出用户指定的表情，不能通过人脸识别。
用户使用时，将采集窗口拖动至需要采集的五官位置，例如：用户指定的表情是眨眼，则需要将采集窗口拖动至眼部，覆盖整个眼部，采集眼部表情。用户指定的表情是吐舌头，则需要将采集窗口拖动至口部，覆盖整个口部，采集口部动作。当采集结束后，提取采集窗口内的图像，即为用户指定的表情。将用户指定的表情与人脸信息绑定。
优选地，本实施例还提供上述表情识别的方法。所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，且人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息具体包括：
显示终端当接收到待测的人脸3D图像，提取人脸3D图像的表情信息；
当人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，判断人脸头像数据库中该标准头像关联的标准表情是否与待测的人脸3D图像中表情信息相同；
如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
如果不相同，提示用户识别失败。
具体地，显示终端当采集到待测的人脸3D图像时，首先判断人脸头像数据库中是否存在相同的标准头像；如果不存在，用户识别失败，即人脸头像数据库中没有这个人。如果存在，还需要识别待测的人脸3D图像中指定部位的表情是否与标准头像对应的标准表情一致；如果不一致，说明人脸头像数据库中没有这个人；如果一致，用户识别成功。
例如：检测到待测的人脸3D图像时，分别提取用户五官的表情，即眼睛、眼睛、眉毛、鼻子和嘴巴。如果标准表情是眼部表情，则判断待测的人脸3D图像中眼睛的表情是否与标准表情一致。一致，才说明用户识别成功。
优选地，本实施例还提供上述表情采集的方法。所述显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情具体包括：
显示终端当接收到停止采集指令时，判断采集窗口是否包含整个眼睛、眉毛、鼻子或嘴巴；
如果包含，将采集窗口内的图像定义为标准表情；
如果不包含，提示表情采集失败。
具体地，在采集表情的时候，需要采集窗口全部覆盖待采集的五官，这样才能保证采集到整个五官的表情。所以当停止采集时，首先判断采集窗口是否包含整个眼睛、眉毛、鼻子或嘴巴；如果不是，认为本次采集为无效采集，需要重新采集。
所述表情信息包括眼睛表情信息、眉毛表情信息、鼻子表情信息和嘴巴表情信息。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例三：
实施例二在其他实施例的基础上，增加了表情标签功能。所述显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情具体包括：
显示终端当接收到停止采集指令时，提取所述采集窗口内图像的特征信息；
根据所述特征信息生成表情标签；
具体地，表情标签可以为用户的表情，例如：眨眼、嘟嘴、歪嘴、瞪眼等。例如：如果采集窗口中的图像是眼部图像，通过识别该眼部图像，得到用户的表情是眨眼，则生成“眨眼”的表情标签。
定义采集窗口内的图像为标准表情，并将表情标签增加至标准表情中。
具体地，将表情标签与标准表情进行绑定。
所述表情标签包括闭眼、瞪眼、歪嘴、抬眉毛或扩大鼻孔等等。
优选地，本实施例还提供上述表情标签的识别方法。所述显示终端判断人脸头像数据库中该标准头像关联的标准表情是否与待测的人脸3D图像中表情信息相同，如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；如果不相同，提示用户识别失败具体包括：
显示终端提取所述待测的人脸3D图像的特征信息，分析得到待测的人脸3D图像中的表情；
显示终端判断人脸头像数据库中对应的标准表情的表情标签是否与待测的人脸3D图像中的表情相同；
如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
如果不相同，提示用户识别失败。
具体地，该方法简化了待测的人脸3D图像中表情信息与标准表情对比的方法。显示终端首先识别待测的人脸3D图像中的表情，再判断是否是用户指定的表情时，只要判断待测的人脸3D图像中表情是否与表情标签相符，相符即用户识别成功。例如：用户A的表情标签是眨眼，当用户A待测的人脸3D图像中眼部的表情是瞪眼时，与表情标签不符，则用户识别失败。如果用户A待测的人脸3D图像中眼部的表情也是眨眼，则用户识别成功。
引入表情标签进行表情识别，一方面，降低了计算量。另一方面，提高了用户识别的容错性。即便是同一个用户做同一个表情时，经常会由于用力程度不同，形成的表情图像不同。所以直接判断待测的人脸3D图像中表情是否与表情标签相符，提高了系统的容错性。例如：用户指定的表情是眨眼，则在人脸识别时，只要用户做眨眼的动作即可以识别成功，而不要求眨眼的力度相同。
所述显示终端还用于接收用户的缩放指令，对所述采集窗口进行缩小或放大。
具体地，缩放指令可以由用户操作显示终端上的操作系统得到，例如：利用鼠标直接拖拉采集窗口的边沿，即可对采集窗口进行缩小或放大。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，包括3D摄像头和显示终端；所述显示终端上设有裸眼3D显示屏；
所述3D摄像头用于实时获得人脸3D图像，并传输给所述显示终端；
所述显示终端当接收到用户的注册指令时，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，存入人脸头像数据库中，还用于与该标准头像对应的用户身份信息进行绑定；
所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，且人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，但人脸头像数据库中不存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提示用户识别失败。
2.根据权利要求1所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，所述显示终端当接收到用户的注册指令时，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，存入人脸头像数据库中具体包括：
显示终端当接收到用户的注册指令时，通过裸眼3D显示屏显示接收到的人脸3D图像；
显示终端对人脸3D图像进行处理，提取人脸3D图像中人脸轮廓，定义人脸轮廓内的区域为人脸区域；
显示终端当接收到表情采集指令时，在所述人脸区域内生成采集窗口；还用于接收用户的拖动指令，在所述人脸轮廓内拖动移动；
显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情，将接收到的人脸3D图像定义为标准头像，将标准头像与对应的标准表情进行关联，存入人脸头像数据库中。
3.根据权利要求2所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，所述显示终端当接收到待测的人脸3D图像，且人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息具体包括：
显示终端当接收到待测的人脸3D图像，提取人脸3D图像的表情信息；
当人脸头像数据库中存在与所述待测的人脸3D图像相同的标准头像时，判断人脸头像数据库中该标准头像关联的标准表情是否与待测的人脸3D图像中表情信息相同；
如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
如果不相同，提示用户识别失败。
4.根据权利要求2所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，所述显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情具体包括：
显示终端当接收到停止采集指令时，判断采集窗口是否包含整个眼睛、眉毛、鼻子或嘴巴；
如果包含，将采集窗口内的图像定义为标准表情；
如果不包含，提示表情采集失败。
5.根据权利要求4所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，
所述表情信息包括眼睛表情信息、眉毛表情信息、鼻子表情信息和嘴巴表情信息。
6.根据权利要求5所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，所述显示终端当接收到停止采集指令时，将采集窗口内的图像定义为标准表情具体包括：
显示终端当接收到停止采集指令时，提取所述采集窗口内图像的特征信息；
根据所述特征信息生成表情标签；
定义采集窗口内的图像为标准表情，并将表情标签增加至标准表情中。
7.根据权利要求6所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，
所述表情标签包括闭眼、瞪眼、歪嘴、抬眉毛或扩大鼻孔。
8.根据权利要求5所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，所述显示终端判断人脸头像数据库中该标准头像关联的标准表情是否与待测的人脸3D图像中表情信息相同，如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；如果不相同，提示用户识别失败具体包括：
显示终端提取所述待测的人脸3D图像的特征信息，分析得到待测的人脸3D图像中的表情；
显示终端判断人脸头像数据库中对应的标准表情的表情标签是否与待测的人脸3D图像中的表情相同；
如果相同，提取并显示该标准头像对应的用户身份信息；
如果不相同，提示用户识别失败。
9.根据权利要求2所述基于3D摄像头的人脸识别系统，其特征在于，
所述显示终端还用于接收用户的缩放指令，对所述采集窗口进行缩小或放大。
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