CN208819221U - 一种人脸活体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人脸活体检测装置，人脸活体检测装置包括：单透镜成像模组；分光模组，分光模组位于单透镜成像模组的成像光路后端；可见光成像模组，可见光成像模组位于分光模组形成的可见光分支光路中；近红外光成像模组，近红外光成像模组位于分光模组形成的近红外光分支光路中；处理器，处理器对可见光成像模组形成的可见光人脸图像、以及近红外光成像光模组形成的近红外光人脸图像进行图像合成；偏光模组，偏光模组布置在近红外光分支光路中、并位于分光模组和近红外光成像模组之间。该人脸活体检测装置能够有效提升近红外光人脸图像的成像效果，产生算法所需的最佳图像，降低算法难度，有效防止假脸攻击。

Description

一种人脸活体检测装置

技术领域

本实用新型涉及人脸图像采集技术，特别涉及一种人脸活体检测装置。

背景技术

随着智能技术领域的发展，对人脸识别技术要求越来越高。现有技术中，人脸识别设备普遍基于可见光或红外光进行成像，此种设备成像容易被照片和视频中的人脸攻破，无法有效地防备作假图像的识别，其安全性低。现有技术中有很多人脸活体检测技术但存在很多缺点，例如通过交互式动作(例如用户配合指令完成相应的微笑、朗读和点头等动作)进行人脸活体检测，这种方式用户体验差难以防备视频针对性的录制攻击；还有通过3D成像(多目成像和结构光成像等)，3D成像方式的设备要求精度稿，并且实现效果差；还有通过热红外进行人脸活体检测，这种方式的仪器成本贵且易受到温度影响；还有检测虹膜、嘴唇、微表情和红外成像以及机器学习(SVM、深度学习等)的方法，但是这类方法不仅对硬件要求较高，并且算法相对负责，例如机器学习对样本库极度依赖，准确度难以保证。

由此可鉴，对于本领域技术人员而言，如何提升近红外光人脸图像的成像效果，以产生算法所需的最佳图像，降低算法难度，有效防止假脸的攻击是亟待解决的问题之一。

实用新型内容

本实用新型提供一种人脸活体检测装置，该人脸活体检测装置能够有效提升近红外光人脸图像的成像效果，产生算法所需的最佳图像，降低算法难度，有效防止假脸攻击。

本实用新型的一个实施例提供了一种人脸活体检测装置，所述人脸活体检测装置包括：

单透镜成像模组；

分光模组，所述分光模组位于所述单透镜成像模组的成像光路后端；

可见光成像模组，所述可见光成像模组位于所述分光模组形成的可见光分支光路中；

近红外光成像模组，所述近红外光成像模组位于所述分光模组形成的近红外光分支光路中；

处理器，所述处理器对所述可见光成像模组形成的可见光人脸图像、以及所述近红外光成像光模组形成的近红外光人脸图像进行图像合成；

偏光模组，所述偏光模组布置在所述近红外光分支光路中、并位于所述分光模组和所述近红外光成像模组之间。

可选地，所述偏光模组包括光学偏振片，所述近红外光分支光路穿透所述光学偏振片形成预设近红外光分支光路。

可选地，所述人脸活体检测装置进一步包括：

补光模组，所述补光模组被布置为光照范围覆盖所述单透镜成像模组的前端成像区域，并且所述补光模组电连接所述处理器。

可选地，所述补光模组包括可见光光源部和近红外光光源部。

可选地，多个所述近红外光光源部均布在所述单透镜成像模组的周围、形成与所述单透镜成像模组的透射镜主光轴同轴设置的补光区域。

可选地，所述近红外光光源部的发光端倾向所述透射镜主光轴、并与所述透射镜主光轴呈预定夹角设置。

可选地，所述补光区域呈方形圈设置或圆形圈设置。

可选地，所述可见光成像模组和所述近红外光成像模组均与所述处理器电连接。

可选地，所述分光模组包括分光镜或分光棱镜，所述分光镜或所述分光棱镜与所述成像光路呈预定角度倾斜设置。

可选地，所述可见光分支光路和所述近红外光分支光路的其中之一沿所述成像光路的后端延伸，所述可见光分支光路和所述近红外光分支光路的另一个设置为垂直于所述成像光路。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例中人脸活体检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种具体实施例中近红外光光源部与单透镜的布置结构示意图；

图3为本实用新型另一种具体实施例中近红外光光源部与单透镜的布置结构示意图；

图4为图2和图3中近红外光光源与透射镜主轴之间的关系示意图。

附图标记：

10 单透镜成像模组；

20 分光模组；

30 可见光成像模组；

40 近红外光成像模组；

50 处理器；

60 偏光模组；

70 补光模组；

71 近红外光光源部；

1L 成像光路；

2L 可见光分支光路；

3L 近红外光分支光路；

4L 预设近红外光分支光路；

1S 透射镜主光轴。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

为了详细说明本实用新型提供的一种人脸活体检测装置，本实用新型结合附图1至图4对人脸活体检测装置的结构及工作原理进行详细说明。

如图1所示，图1为本实用新型具体实施例中人脸活体检测装置的结构示意图。

在一种具体实施例中，本实用新型提供一种人脸活体检测装置，该人脸活体检测装置包括单透镜成像模组10、分光模组20、可见光成像模组30、近红外光成像模组40、处理器50和偏光模组60。其中，分光模组20位于单透镜成像模组10的成像光路1L后端，用于从单透镜成像模组10透射来的成像光路1L筛选出可见光和近红外光，从而分支形成可见光分支光路2L和近红外光分支光路3L。而可见光成像模组30位于分光模组20形成的可见光分支光路2L中，利用接收到的可见光形成可见光人脸图像，偏光模组60布置在近红外光分支光路3L中、并位于分光模组20和近红外光成像模组40之间，近红外光成像模组40位于分光模组20形成的近红外光分支光路3L中，利用接收到的近红外光形成近红外光人脸图像。而处理器50对可见光人脸图像以及近红外光人脸图像进行图像合成。

真人人脸的皮肤，对某些特定波段的光的反射呈现出显著且稳定的统计特性，近红外光便属于这类特定光波段。在本实用新型中，通过真人的人脸反射透入单透镜成像模组10的透射镜后具有近红外光，由近红外光成像模组40获取近红外光、并形成近红外光人脸图像，该近红外光人脸图像为单色分量人脸灰度图，其图中灰度值分布具有均匀性和连续性，灰度值不存在剧烈的变化。而对于照片或视频等假人脸的灰度图像的灰度值分布不均匀、不连续，具有剧烈的变化，通过利用近红外人脸图像的灰度梯度作为特征值能够很好的区分真假人脸。

在上述具体实施例中，人脸活体检测装置中设置了偏光模组60，该偏光模组60用于对来自分光模组20的近红外光进行筛选，从而选择特定方向和深度反射的光波透过该偏振光模组60，进而进入近红外光成像模组40以形成近红外光人脸图像。如此设置，通过偏光模组60能够筛选满足算法需要的形成最佳的近红外人脸图像的近红外光，有效提升了近红外光人脸图像的效果，降低算法难度。

具体地，偏光模组60包括光学偏振片，光学偏振片设置在分光模组20和近红外光成像模组40之间的一个合理位置，近红外光分支光路3L穿透该光学偏振片，从而通过该光学偏振片选择特定方向和深度反射的光波，产生算法所需要的最佳预设的近红外光人脸图像的预设近红外光分支光路4L。

可见光人脸图像具有明显的色彩信息，可以区分真人的人脸肤色和黑白图像中的人脸。

如图1所示，人脸活体检测装置进一步还包括补光模组70，补光模组70被布置为光照范围覆盖单透镜成像模组10的前端成像区域，并且，补光系统电连接处理器50。通过处理器50控制补光系统对人脸光线的补充。

具体地，补光系统包括可见光光源部和近红外光光源部71，其中，可见光光源部用于补充可见光，具体可采用白光补光灯，从而为可见光成像模组30提供补光照明。近红外光光源部71用于补充近红外光，采用波长780nm～1200nm波长的近红外光为近红外光成像模组40补光。

在具体实施例中，可见光光源部由处理器50控制，当光照存在不足时处理器50控制器开启，而近红外光光源部71为常开态。

如图2和图3所示，多个近红外光光源部71均布在单透镜成像模组10的周围、形成与单透镜成像模组10的透镜主光轴同轴设置的补光区域。也就是说，多个近红外光光源部71环绕在单透镜成像模组10的外周，从而为前端成像区域补光。

并且，该补光区域可呈方形圈，如图2所示；该补光区域还可呈圆形圈设置，如图3所示。

对于近红外光光源部71的安装还需要满足发光端倾向透射镜主光轴1S、并与透射镜主光轴1S呈预定夹角设置。近红外光光源的发光端倾向透射镜主光轴1S、并且倾斜角小于5°，具体可参见图4所示，在具体实施例中，倾斜角可设置为4°。

其中，近红外光光源部71可采用LED(Light Emitting Diode)灯珠还可采用VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)灯。

在本实用新型中采用的是单透镜成像模组10，也就是说从结构上看为单目结构，其外观结构简单、镜头占用空间小，以貌似采集一张图像的形式具有迷惑性，提升其防假的安全性。

同时，可见光成像模组30形成的可见光人脸图像和近红外光成像模组40形成的近红外光人脸图像的形成来自于同一成像光路1L，从而为对人脸同一时刻同一位置同一波段进行的图像捕捉，如此，能够更加容易的合成一个图像，大大降低了实现的算法。

其中，图像合成技术可通过本领域技术人员所知晓的方式实现。

进一步地，可见光成像模组30和近红外光成像模组40均与处理器50电连接，处理器50控制可见光成像模组30和近红外光成像模组40以固定的帧率采集图像并存储下来。

在可见光人脸图像中检测到人脸后，将人脸部分数据裁剪出来，同时在近红外光人脸图像中检测到人脸后，将人脸部分数据裁剪出来，两者作为算法的输入提供给算法进行活体检测判断。

具体地，可见光成像模组30中具有可见光传感器，近红外光成像模组40中具有近红外光传感器，两者传感器可采用不同类型，从而增强各波段的成像效果。其中，可见光传感器可选用CFA型的彩色CCD或CMOS，还可采用Foveon X3，该Foveon X3传感器的RGB各通道数据未经过插值处理，更加真实。而近红外光传感器可以采用单色的CCD或CMOS，或者近红外增强型的图像传感器。

分光模组20包括分光镜或分光棱镜，分光镜或分光棱镜与成像光路1L呈预定角度倾斜设置。如图1所示，在具体实施例中，该预定角度大致为45°，并且，分光镜或分光棱镜具有镀膜，例如，分光镜的表面镀膜、分光棱镜的内部分光面镀膜，用于可使得可见光穿过分光镜或分光棱镜，而使得近红外光反射。

进而，可见光分支光路2L沿成像光路1L的后端延伸，近红外光分支光路3L设置为垂直于成像光路1L。

而当分光镜的表面镀膜、分光棱镜的内部分光面镀膜，为可使得近红外光穿过分光镜或分光棱镜，而使得可见光反射。

通过分光模组20后可见光分支光路2L在可见光成像模组30形成的可见光人脸图像在可见光传感器的位置坐标、与近红外光分支光路3L在近红外光成像模组40形成的近红外光人脸图像的位置坐标一致，并不存在位置偏移，因此，可以只在可见光传感器或近红外光传感器中的一者上进行一次人脸检测，从而即可获取在另一者上人脸图像的坐标，大大减少了人脸检测的时间。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种人脸活体检测装置，其特征在于，所述人脸活体检测装置包括：

单透镜成像模组(10)；

分光模组(20)，所述分光模组(20)位于所述单透镜成像模组(10)的成像光路(1L)后端；

可见光成像模组(30)，所述可见光成像模组(30)位于所述分光模组(20)形成的可见光分支光路(2L)中；

近红外光成像模组(40)，所述近红外光成像模组(40)位于所述分光模组(20)形成的近红外光分支光路(3L)中；

处理器(50)，所述处理器(50)对所述可见光成像模组(30)形成的可见光人脸图像、以及所述近红外光成像光模组形成的近红外光人脸图像进行图像合成；

偏光模组(60)，所述偏光模组(60)布置在所述近红外光分支光路(3L)中、并位于所述分光模组(20)和所述近红外光成像模组(40)之间。

2.根据权利要求1所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述偏光模组(60)包括光学偏振片，所述近红外光分支光路(3L)穿透所述光学偏振片形成预设近红外光分支光路(4L)。

3.根据权利要求1或2所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述人脸活体检测装置进一步包括：

补光模组(70)，所述补光模组(70)被布置为光照范围覆盖所述单透镜成像模组(10)的前端成像区域，并且所述补光模组电连接所述处理器(50)。

4.根据权利要求3所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述补光模组(70)包括可见光光源部和近红外光光源部。

5.根据权利要求4所述的人脸活体检测装置，其特征在于，多个所述近红外光光源部均布在所述单透镜成像模组(10)的周围、形成与所述单透镜成像模组(10)的透射镜主光轴(1S)同轴设置的补光区域。

6.根据权利要求5所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述近红外光光源部的发光端倾向所述透射镜主光轴(1S)、并与所述透射镜主光轴(1S)呈预定夹角设置。

7.根据权利要求5所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述补光区域呈方形圈设置或圆形圈设置。

8.根据权利要求1所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述可见光成像模组(30)和所述近红外光成像模组(40)均与所述处理器(50)电连接。

9.根据权利要求1所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述分光模组(20)包括分光镜或分光棱镜，所述分光镜或所述分光棱镜与所述成像光路(1L)呈预定角度倾斜设置。

10.根据权利要求1所述的人脸活体检测装置，其特征在于，所述可见光分支光路(2L)和所述近红外光分支光路(3L)的其中之一沿所述成像光路(1L)的后端延伸，所述可见光分支光路(2L)和所述近红外光分支光路(3L)的另一个设置为垂直于所述成像光路(1L)。