CN110298295A - 基于人脸识别的移动端在线学习监督方法 - Google Patents

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仲国强
范振琳
高丙云
李莉
刘杰
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    • G06V40/45Detection of the body part being alive

Abstract

本发明公开了基于人脸识别的移动端在线学习监督方法,采集学生身份证照片及现场录制视频,进行视频认证,将视频认证中采集的活体人脸的照片输入已经设计好的卷积自编码器,提取出重要特征进行检测,通过后学生即可开始学习,当学习到监督点时,本发明启动视频认证,通过后可以继续学习,不通过或者学生已经离开状态,监督第一次失败,L分钟之内启动第二次监督,仍然无法通过,再次等待L分钟启动第三次监督,仍然无法通过,认证失败,学时将不再保留。本发明的有益效果是只通过一个自编码器分别提取活体人脸和伪造人脸的特征,再加上一个判别器判别输入人脸的特征与哪种特征接近即可。

Description

基于人脸识别的移动端在线学习监督方法
技术领域
本发明属于深度学习技术领域,涉及一种基于人脸识别的移动端在线学习监督方法。
背景技术
在人脸识别过程中,为了防止学生用伪造的人脸来逃避学习监督(如:彩色纸张打印人脸图,电子设备屏幕中的人脸图像以及面具等),对监督系统采用了人脸活体检测方法。从2015年开始,已经有人陆陆续续用深度学习来做活体检测。最开始,人们通过结合卷积神经网络和长短时记忆网络(CNN-LSTM)的模型来模拟传统方法三个正交平面的局部二值模式(LBP-TOP),但是性能堪忧;后来又使用单帧方法,通过人脸分块,预训练网络,然后再在整个人脸图微调,但是效果并不好。在去年,又有一种新的方法出现,性能终于超越了传统方法。这个方法采用自编码器得到人脸的欺骗噪声(spoof noise),然后用这个噪声模式特征(noise pattern feature)去分类决策。但是,该方法存在一个问题,就是数据集没有像素级别一一对应的真值(groundtruth),也没有欺骗噪声(spoofnoise)模型的先验知识,所以需要设计后续网络去保证重构出来的分布接近活体人脸(live face),比较繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供基于人脸识别的移动端在线学习监督方法,本发明的有益效果是不需要为了得到像素级别一一对应的groundtruth去设计后续网络来训练,而是只通过一个自编码器分别提取活体人脸和伪造人脸的特征,再加上一个判别器判别输入人脸的特征与哪种特征接近即可。
本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行:
1)在线课程单元的基本单位可以按照节来对待,每一节是一个独立的视频文件,监督方法需要获取每一节的视频时长;
2)为了保证是本人,学生第一次现场报到时,学校通过系统采集学生身份证照片导入系统;
3)系统登陆及维护,当学生第一次登陆系统时,需要做的工作是进行人脸信息采集,人脸信息采集将学生照片与之前录入的身份证照片进行比对,比对成功,将学生的人脸信息存到系统中,作为下次人脸识别的对象,为了更加真实的获取学生信息,采集过程中需要学生眨眼,左、右转,人脸识别支持活体检测;
4)学生登陆系统后,首先记录登陆时间t0,选择A课程某章节进行学习,监督方法需要随机做几件事情,第一获取该节视频时长S,第二对该节视频进行随机分段,除分段中的最后一段外,要求每段视频不小于m分钟不大于n分钟,若整个视频小于m分钟,那么就按照1段处理,第三根据第二随机分段来标记分段点,开始为s0,结束点为sn+1,中间点为sn(n>=1),下一步监督方法将在每一个时间分段标记点启动人脸识别监督;
5)根据分段标记点,学生在学习视频时候启动视频认证,当登陆时间t0时,打开一段视频进行学习,并持续启动学习记录计时,第一个分段点不启动监督,当学生学习到第二个监督时,系统启动监督方法,人脸识别认证,通过后可以继续学习,不通过或者学生已经离开状态,监督第一次失败,L分钟之内启动第二次监督,仍然无法通过,再次等待L分钟启动第三次监督,仍然无法通过,认证失败,学时将不再保留。
本发明设计了一个人脸活体检测算法:把采集的一组活体人脸的照片放缩(resize)成224×224的大小,输入已经设计好的卷积自编码器,提取出重要特征。然后把一组伪人脸图片经上述过程也输入到卷积自编码器,提取出重要特征。因为活体人脸和伪造的人脸在深度、表情等方面都存在不同,因此特征信息也不同。因此,根据两者的特征信息不同建立了一个判别器,特征越接近活体人脸,输出越接近1,特征越接近伪造人脸,输出越接近0。最后,随机输入一张照片,根据提取的特征,看它的输出是接近1还是0即可判别该人脸图像是活体人脸还是伪造人脸。至此,该人脸活体检测算法完成。
在该算法中,卷积自编码器是由一个卷积层+一个批规范化(BN)层+一个整流线性单元(ReLu)激活层+一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层+最大池化层+一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层+最大池化层共11层组成,第一层卷积的卷积核大小为4×4,后两层的卷积核大小为3×3,步长都为1,BN层的目的是通过一定的规范化手段,把每层神经网络输入值的分布强行拉回到均值为0方差为1的标准正态分布,ReLu层的目的是将矩阵中大于0的数保持不变,小于0的数置为0;解码器是由五个反卷积层构成,每个反卷积层后接一个BN层和一个ReLu激活层,最后再加一个卷积核为2×2步长为1的卷积层,共16层网络,通过编码器对输入进行编码,提取输入的重要特征,然后通过解码器对输入进行重构,使得输出的图像尽可能与输入接近,从而使潜变量尽可能描述输入的特征。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明方法如下步骤:
1)在线课程单元的基本单位可以按照节来对待,每一节是一个独立的视频文件,监督方法需要获取每一节的视频时长。
2)为了保证是本人,学生第一次现场报到时,学校通过系统采集学生身份证照片导入系统。
3)系统登陆及维护,当学生第一次登陆系统时,需要做的工作是进行人脸信息采集,人脸信息采集将学生照片与之前录入的身份证照片进行比对,比对成功,将学生的人脸信息存到系统中,作为下次人脸识别的对象。为了更加真实的获取学生信息,采集过程中需要学生眨眼,左、右转,人脸识别支持活体检测。
4)学生登陆系统后,首先记录登陆时间t0,选择A课程某章节进行学习,监督方法需要随机做几件事情,第一获取该节视频时长S,第二对该节视频进行随机分段,除分段中的最后一段外,要求每段视频不小于m分钟(m建议大于等于5分钟)不大于n分钟(n<=8分钟),若整个视频小于m分钟,那么就按照1段处理。第三根据第二随机分段来标记分段点,开始为s0,结束点为sn+1,中间点为sn(n>=1),下一步监督方法将在每一个时间分段标记点启动人脸识别监督。
5)根据分段标记点,学生在学习视频时候启动视频认证,当登陆时间t0时,打开一段视频进行学习,并持续启动学习记录计时,第一个分段点不启动监督,当学生学习到第二个监督时,系统启动监督方法,人脸识别认证,通过后可以继续学习,不通过或者学生已经离开状态,监督第一次失败,L(建议小于1分钟)分钟之内启动第二次监督,仍然无法通过,再次等待L分钟启动第三次监督,仍然无法通过,认证失败,学时将不再保留。
为了达到上述要求,本发明设计了一个人脸活体检测算法,把采集的一组活体人脸的照片resize成224×224的大小,输入已经设计好的卷积自编码器,提取出重要特征。然后把一组伪人脸图片经上述过程也输入到卷积自编码器,提取出重要特征。因为活体人脸和伪造的人脸在深度、表情等方面都存在不同,因此特征信息也不同。因此,根据两者的特征信息不同建立了一个判别器,特征越接近活体人脸,输出越接近1,特征越接近伪造人脸,输出越接近0。最后,随机输入一张照片,根据提取的特征,看它的输出是接近1还是0即可判别该人脸图像是活体人脸还是伪造人脸。至此,该人脸活体检测算法完成。
本发明使用卷积自编码器的中间层去提取人脸的特征。卷积自编码器是由一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层,一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层+最大池化层,一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层+最大池化层共11层组成,第一层卷积的卷积核大小为4×4,后两层的卷积核大小为3×3,步长都为1,BN层的目的是通过一定的规范化手段,把每层神经网络输入值的分布强行拉回到均值为0方差为1的标准正态分布,ReLu层的目的是将矩阵中大于0的数保持不变,小于0的数置为0;解码器是由五个反卷积层构成,每个反卷积层后接一个BN层和一个ReLu激活层,最后再加一个卷积核为2×2步长为1的卷积层,共16层网络。通过编码器对输入进行编码,提取输入的重要特征,然后通过解码器对输入进行重构,使得输出的图像尽可能与输入接近,从而使潜变量尽可能描述输入的特征。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.基于人脸识别的移动端在线学习监督方法,其特征在于按照以下步骤进行:
1)在线课程单元的基本单位可以按照节来对待,每一节是一个独立的视频文件,监督方法需要获取每一节的视频时长;
2)为了保证是本人,学生第一次现场报到时,学校通过系统采集学生身份证照片导入系统;
3)系统登陆及维护,当学生第一次登陆系统时,需要做的工作是进行人脸信息采集,人脸信息采集将学生照片与之前录入的身份证照片进行比对,比对成功,将学生的人脸信息存到系统中,作为下次人脸识别的对象,为了更加真实的获取学生信息,采集过程中需要学生眨眼,左、右转,人脸识别支持活体检测;
4)学生登陆系统后,首先记录登陆时间t0,选择A课程某章节进行学习,监督方法需要随机做几件事情,第一获取该节视频时长S,第二对该节视频进行随机分段,除分段中的最后一段外,要求每段视频不小于m分钟不大于n分钟,若整个视频小于m分钟,那么就按照1段处理,第三根据第二随机分段来标记分段点,开始为s0,结束点为sn+1,中间点为sn(n>=1),下一步监督方法将在每一个时间分段标记点启动人脸识别监督;
5)根据分段标记点,学生在学习视频时候启动视频认证,当登陆时间t0时,打开一段视频进行学习,并持续启动学习记录计时,第一个分段点不启动监督,当学生学习到第二个监督时,系统启动监督方法,人脸识别认证,通过后可以继续学习,不通过或者学生已经离开状态,监督第一次失败,L分钟之内启动第二次监督,仍然无法通过,再次等待L分钟启动第三次监督,仍然无法通过,认证失败,学时将不再保留。
2.按照权利要求1所述基于人脸识别的移动端在线学习监督方法,其特征在于:本发明把采集的一组活体人脸的照片resize成224×224的大小,输入已经设计好的卷积自编码器,提取出重要特征。然后把一组伪人脸图片经上述过程也输入到卷积自编码器,提取出重要特征。因为活体人脸和伪造的人脸在深度、表情等方面都存在不同,因此特征信息也不同。因此,根据两者的特征信息不同建立了一个判别器,特征越接近活体人脸,输出越接近1,特征越接近伪造人脸,输出越接近0。最后,随机输入一张照片,根据提取的特征,看它的输出是接近1还是0即可判别该人脸图像是活体人脸还是伪造人脸。至此,该人脸活体检测算法完成。
3.按照权利要求1所述基于人脸识别的移动端在线学习监督方法,其特征在于:所述卷积自编码器是由一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层,一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层+最大池化层,一个卷积层+一个BN层+一个ReLu激活层+最大池化层共11层组成,第一层卷积的卷积核大小为4×4,后两层的卷积核大小为3×3,步长都为1,BN层的目的是通过一定的规范化手段,把每层神经网络输入值的分布强行拉回到均值为0方差为1的标准正态分布,ReLu层的目的是将矩阵中大于0的数保持不变,小于0的数置为0;解码器是由五个反卷积层构成,每个反卷积层后接一个BN层和一个ReLu激活层,最后再加一个卷积核为2×2步长为1的卷积层,共16层网络,通过编码器对输入进行编码,提取输入的重要特征,然后通过解码器对输入进行重构,使得输出的图像尽可能与输入接近,从而使潜变量尽可能描述输入的特征。
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