KR102674496B1 - Method and Apparatus for Detecting Fake Faces Using Remote Photoplethysmography Signals - Google Patents

Method and Apparatus for Detecting Fake Faces Using Remote Photoplethysmography Signals Download PDF

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Abstract

얼굴 이미지를 획득하는 단계; 상기 얼굴 이미지를 이용하여 원격 광용적맥파신호(remote PPG signal)를 산출하는 단계; 상기 산출된 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출하는 단계; 및 사람의 얼굴을 포함하는 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 제1 인공지능 모델을 이용하여, 위조 이미지의 특징과 상기 원격 광용적맥파신호의 특징을 비교함으로써, 상기 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는, 위조 얼굴 판별 방법.Obtaining a face image; calculating a remote photoplethysmographic signal (remote PPG signal) using the facial image; extracting features of the calculated remote photoplethysmographic signal; and whether the face image is a forged image by comparing the features of the forged image and the features of the remote photoplethysmographic signal using a first artificial intelligence model learned using an image containing a human face as learning data. A method for determining a counterfeit face, comprising: determining.

Description

원격 광용적맥파신호를 이용한 위조 얼굴 판별 방법 및 장치{Method and Apparatus for Detecting Fake Faces Using Remote Photoplethysmography Signals}Method and device for detecting fake faces using remote photoplethysmography signals {Method and Apparatus for Detecting Fake Faces Using Remote Photoplethysmography Signals}

본 개시는 원격 광용적맥파신호를 이용한 위조 얼굴 판별 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 기 학습된 인공지능 모델을 이용하여 위조 이미지의 특징과 원격 광용적맥파신호의 특징을 비교함으로써, 위조 얼굴을 판별하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method and device for identifying fake faces using a remote photoplethysmographic signal. More specifically, it relates to a method and device for identifying a fake face by comparing the characteristics of a fake image with the characteristics of a remote photoplethysmographic signal using a previously learned artificial intelligence model.

기술의 발달로 얼굴 인식을 포함한 생체 정보 기반 보안 시스템이 상용화되고 있고, 이에 따라 생체 정보 기반 보안 시스템을 공격하기 위해 얼굴을 포함하는 생체 정보를 위조하는 시도가 늘어나고 있다.With the development of technology, security systems based on biometric information, including facial recognition, are being commercialized, and accordingly, attempts to forge biometric information, including the face, to attack biometric information-based security systems are increasing.

얼굴 위조 판별은 위조된 얼굴로 얼굴 인식 시스템을 공격하는 등의 경우에, 위조된 얼굴의 특징을 식별하여 이를 방어하기 위해 사용된다. 하지만 종래의 일반적인 판별 기술에 의할 경우 고가의 카메라 장비가 필요하거나, 사용자에게 특정 제스처를 요구하는 등 사용자의 불편이 존재하였다.Face forgery detection is used to identify and defend against the features of a forged face, such as when a face recognition system is attacked with a forged face. However, when using conventional general identification technology, there were inconveniences to users, such as requiring expensive camera equipment or requiring specific gestures from the user.

이에 사용자에게 특정 행동을 요구하지 않고, 고가의 장비를 필요로 하지 않으면서도 위조된 얼굴을 판별하는 방법이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a method to identify fake faces without requiring specific actions from the user or requiring expensive equipment.

본 개시는 원격 광용적맥파신호를 이용한 위조 얼굴 판별 방법 및 장치를 제공한다. 본 개시가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 개시의 실시 예에 의해보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 개시가 해결하고자 하는 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.The present disclosure provides a method and device for identifying fake faces using a remote photoplethysmographic signal. The problem to be solved by the present disclosure is not limited to the problems mentioned above, and other problems and advantages of the present disclosure that are not mentioned can be understood through the following description and can be understood more clearly through the examples of the present disclosure. It will be. In addition, it will be appreciated that the problems and advantages to be solved by the present disclosure can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 얼굴 이미지를 획득하는 단계; 상기 얼굴 이미지를 이용하여 원격 광용적맥파신호(remote PPG signal)를 산출하는 단계; 상기 산출된 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출하는 단계; 및 사람의 얼굴을 포함하는 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 제1 인공지능 모델을 이용하여, 위조 이미지의 특징과 상기 원격 광용적맥파신호의 특징을 비교함으로써, 상기 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는, 위조 얼굴 판별 방법을 제공할 수 있다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, a first aspect of the present disclosure includes acquiring a face image; calculating a remote photoplethysmographic signal (remote PPG signal) using the facial image; extracting features of the calculated remote photoplethysmographic signal; and whether the face image is a forged image by comparing the features of the forged image and the features of the remote photoplethysmographic signal using a first artificial intelligence model learned using an image containing a human face as learning data. A method for determining a counterfeit face may be provided, including the step of determining.

본 개시의 제2 측면은, 적어도 하나의 프로그램이 저장된 메모리; 및 상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써 동작하는 프로세서;를 포함하고, 상기 프로세서는, 얼굴 이미지를 획득하고, 상기 얼굴 이미지를 이용하여 원격 광용적맥파신호(remote PPG signal)를 산출하고, 상기 산출된 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출하고, 사람의 얼굴을 포함하는 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 제1 인공지능 모델을 이용하여, 위조 이미지의 특징과 상기 원격 광용적맥파신호의 특징을 비교함으로써, 상기 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단하는, 위조 얼굴 판별 장치를 제공할 수 있다.A second aspect of the present disclosure includes a memory storing at least one program; and a processor operating by executing the at least one program, wherein the processor acquires a facial image, calculates a remote PPG signal using the facial image, and calculates a remote PPG signal using the facial image. By extracting the features of the remote photoplethysmographic signal and comparing the features of the forged image with the features of the remote photoplethysmographic signal using the first artificial intelligence model learned using images containing human faces as learning data. , it is possible to provide a fake face determination device that determines whether the face image is a fake image.

본 개시의 제3 측면은, 본 개시의 제1 측면의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.A third aspect of the present disclosure may provide a computer-readable recording medium on which a program for executing the method of the first aspect of the present disclosure on a computer is recorded.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages in addition to those described above will become apparent from the following drawings, claims and detailed description of the invention.

전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 혈류 변화를 광학 센서를 이용하여 측정한 광용적맥파(Photoplethysmography; PPG)를 이용함으로써, 고가의 장비 없이 얼굴 위변조 여부를 판별할 수 있다.According to the above-described means for solving the problem of the present disclosure, it is possible to determine whether or not the face has been forged without expensive equipment by using photoplethysmography (PPG), which measures changes in blood flow using an optical sensor.

또한, 본 개시의 다른 과제 해결 수단에 의하면, 사용자에게 별도의 행동을 요구하지 않고, 원격 광용적맥파신호(remote PPG signal)를 이용함으로써, 사용자에게 편의를 제공할 수 있다.In addition, according to another problem-solving method of the present disclosure, convenience can be provided to the user by using a remote photoplethysmography signal (remote PPG signal) without requiring any separate action from the user.

또한, 본 개시의 다른 과제 해결 수단에 의하면, 높은 정확성을 유지함과 동시에, 특징 추출 전 단계에서 디스플레이, 사진의 특징 및 BPM 특징을 이용하여 미리 판별 과정을 수행함으로써 높은 처리 속도를 제공할 수 있다.In addition, according to another problem-solving method of the present disclosure, high processing speed can be provided by maintaining high accuracy and at the same time performing a discrimination process in advance using display and photo characteristics and BPM characteristics in the stage before feature extraction.

도 1은 위조 얼굴 판별 장치를 이용하여 위조된 얼굴을 판별하는 서비스를 제공하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2은 위조 얼굴 판별 장치의 블록도이다.
도 3은 원격 광용적맥파신호를 이용한 위조 얼굴 판별 방법의 흐름도이다.
도 4는 얼굴 영역 및 피부 영역을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 얼굴 이미지에서 사진 또는 디스플레이에서 발견되는 특징을 검출하고 이를 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출하기 전, 디스플레이 및 사진의 특징을 이용한 판별 과정을 수행하고, BPM 추정을 이용한 판별 과정을 수행하는 일례를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 원격 광용적맥파신호 및 원격 광용적맥파신호로부터 추출된 주파수 영역을 이용하여 특징을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 주성분 분석을 통해 산출된 주파수 영역 및 시간 영역의 주성분 값에 대한 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 일 실시예에 따른 원격 광용적맥파신호의 특징을 이용하여 위조 얼굴을 판별하는 인공지능 모델의 학습데이터에 대한 위조 얼굴 판별 확률분포를 나타낸 그래프이다.
1 is a diagram illustrating an example of a method of providing a service for determining a forged face using a counterfeit face identification device.
Figure 2 is a block diagram of a counterfeit face recognition device.
Figure 3 is a flowchart of a method for determining a fake face using a remote photoplethysmographic signal.
Figure 4 is a diagram for explaining a method of extracting a face area and a skin area.
Figure 5 is a diagram to explain a method of detecting and using features found in a photo or display in a face image.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of performing a discrimination process using the characteristics of a display and a photo and performing a discrimination process using BPM estimation before extracting the characteristics of the remote photoplethysmographic signal.
Figure 7 is a diagram for explaining a method of extracting features using a remote photoplethysmographic signal and a frequency domain extracted from the remote photoplethysmographic signal.
Figure 8 is a graph to explain the distribution of main component values in the frequency domain and time domain calculated through principal component analysis.
Figure 9 is a graph showing the probability distribution of fake face discrimination for learning data of an artificial intelligence model that determines fake faces using the characteristics of a remote photoplethysmographic signal according to an embodiment.

본 개시는 다양하게 변환하여 실시할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 기재한다. 본 개시의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조해 명확해질 것이다. The present disclosure can be implemented in various ways and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in the detailed description. The effects and features of the present disclosure, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described in detail below along with the drawings.

그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 예컨대, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 먼저 서술한 제1 구성요소는 그 뒤에 제2 구성요소로 서술되는 경우가 있을 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 서술될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms. In the following embodiments, terms such as first and second are used not in a limiting sense but for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present disclosure, a first element described first may be later described as a second element, and similarly, the second element may also be described as a first element. . Additionally, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as include or have mean that the features or components described in the specification exist, and do not preclude the possibility of adding one or more other features or components.

또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 편의를 위하여 임의로 나타낸 것으로, 본 개시는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.Additionally, in the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are shown arbitrarily for convenience, and the present disclosure is not necessarily limited to what is shown.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. When describing with reference to the drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. do.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 위조 얼굴 판별 장치를 이용하여 위조된 얼굴을 판별하는 서비스를 제공하는 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a method of providing a service for determining a forged face using a counterfeit face identification device.

도 1을 참조하면, 위조 얼굴 판별 장치를 이용하여 위조된 얼굴을 판별하는 서비스를 제공하는 경우에, 촬영 장치(110)가 피사체(120)를 촬영하여 생성한 얼굴 이미지가 위조된 것인지 판별하는 서비스를 제공할 수 있음을 확인할 수 있다. 위조 얼굴 판별 장치는 얼굴이 포함된 사진, 얼굴이 포함된 디스플레이 및 마스크를 위조 얼굴로 판별할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 1, when providing a service for determining a forged face using a counterfeit face determination device, the service determines whether the facial image generated by photographing the subject 120 by the photographing device 110 is counterfeit. It can be confirmed that it can be provided. The counterfeit face identification device can identify photos containing a face, displays containing a face, and masks as counterfeit faces, but is not limited to this.

위조 얼굴 판별 장치는 촬영 장치(110)가 피사체(120)를 촬영하여 생성한 얼굴 이미지를 획득할 수 있다.The fake face determination device may acquire a face image generated by the photographing device 110 photographing the subject 120.

본 개시의 이미지(image)는 정지 이미지(still image) 및 동적 이미지(moving image)를 포함한다. 한편, 시간에 대하여 변화하는 신호, 예를 들어, 원격 광용적맥파신호를 산출하는데 필수적으로 이용되는 이미지는, 동적 이미지인 것으로 이해될 수 있다. 또한 당해 기술분야의 통상의 기술자는 이를 알 수 있다.Images of the present disclosure include still images and moving images. Meanwhile, an image that is essentially used to calculate a signal that changes with respect to time, for example, a remote photoplethysmographic signal, may be understood as a dynamic image. Additionally, a person skilled in the art can know this.

촬영 장치(110)는 위조 얼굴 판별 장치(200)의 일부 구성일 수 있으며, 또는 위조 얼굴 판별 장치(200)의 외부에서 피사체(120)를 촬영하여 얼굴 이미지를 생성하고, 이를 네트워크를 이용하여 위조 얼굴 판별 장치(200)에 제공하는 장치일 수 있다. 촬영 장치(110)는 피사체(120)의 정면 또는 측면에 위치하여 피사체(120)를 촬영함으로써 얼굴 이미지를 생성할 수 있다.The photographing device 110 may be a part of the counterfeit face recognition device 200, or may capture a subject 120 outside the counterfeit face recognition device 200 to generate a face image and forge it using a network. It may be a device provided to the face discrimination device 200. The photographing device 110 may be positioned in front or on the side of the subject 120 and generate a face image by photographing the subject 120 .

촬영 장치(110)는 피사체(120)에 반사되는 가시광선을 이용하여 얼굴 이미지를 생성할 수 있다. 촬영 장치(110)는 피사체(120)에 반사되는 가시광선을 이용하여 이미지를 생성하는 모든 장치를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The photographing device 110 may generate a face image using visible light reflected by the subject 120. The photographing device 110 may include, but is not limited to, any device that generates an image using visible light reflected by the subject 120.

촬영 장치(110)는 세밀한 프레임 간격으로 연속 촬영이 가능한 초고속 카메라를 포함할 수 있으며, 세밀한 프레임 간격으로 촬영할 때 얼굴의 RGB성분 변화 정도를 확인할 수 있을 정도의 고해상도 카메라를 포함할 수 있다.The photographing device 110 may include a high-speed camera capable of continuous photographing at precise frame intervals, and may include a high-resolution camera capable of confirming the degree of change in RGB components of the face when photographing at precise frame intervals.

도 2은 위조 얼굴 판별 장치의 블록도이다.Figure 2 is a block diagram of a counterfeit face recognition device.

도 2를 참조하면, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 프로세서(210) 및 메모리(220)를 포함할 수 있다. 도 2의 위조 얼굴 판별 장치(200)에는 실시예와 관련된 구성요소들 만이 도시되어 있으므로, 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.Referring to FIG. 2, the fake face determination device 200 may include a processor 210 and a memory 220. Since only components related to the embodiment are shown in the counterfeit face recognition device 200 in FIG. 2, it will be understood by those skilled in the art that other general-purpose components may be included in addition to the components shown in FIG. 2. If so, I can understand.

위조 얼굴 판별 장치(200)는, 스마트폰, 태블릿 PC, PC, 스마트 TV, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱, 미디어 플레이어, 마이크로 서버, GPS(global positioning system) 장치, 디지털방송용 단말기, 네비게이션, 키오스크, MP3 플레이어, 가전기기, 카메라가 탑재된 디바이스 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있다. 또한, 위조 얼굴 판별 장치(200)은 데이터 프로세싱 기능을 구비한 시계, 안경, 헤어 밴드 및 반지 등의 웨어러블 디바이스일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. The counterfeit face recognition device 200 is applicable to smartphones, tablet PCs, PCs, smart TVs, mobile phones, personal digital assistants (PDAs), laptops, media players, micro servers, global positioning system (GPS) devices, digital broadcasting terminals, and navigation devices. , kiosks, MP3 players, home appliances, devices with cameras, and other mobile or non-mobile computing devices. Additionally, the counterfeit face determination device 200 may be a wearable device such as a watch, glasses, hair band, or ring equipped with a data processing function. However, it is not limited to this.

프로세서(210)는 위조 얼굴 판별 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 입력부(미도시), 디스플레이(미도시), 메모리(220), 통신 모듈(미도시), 카메라(미도시), 시간 영역 특징 추출부(미도시), 주파수 영역 특징 추출부(미도시) 등을 전반적으로 제어할 수 있고, 위조 얼굴 판별 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(210)는 도 1 내지 도 9에서 설명되는 위조 얼굴 판별 장치(200)의 동작 중 적어도 일부를 제어할 수 있다.The processor 210 controls the overall operation of the counterfeit face determination device 200. For example, the processor 210 executes programs stored in the memory 220, such as an input unit (not shown), a display (not shown), a memory 220, a communication module (not shown), a camera (not shown), The time domain feature extraction unit (not shown), the frequency domain feature extraction unit (not shown), etc. can be generally controlled, and the operation of the counterfeit face determination device 200 can be controlled. The processor 210 may control at least some of the operations of the counterfeit face determination device 200 described in FIGS. 1 to 9 .

프로세서(210)는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.The processor 210 includes application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), controllers, and microcontrollers. It may be implemented using at least one of micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing functions.

메모리(220)는 위조 얼굴 판별 장치(200) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 프로세서(210)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있다. The memory 220 is hardware that stores various data processed within the counterfeit face recognition device 200, and can store programs for processing and control of the processor 210.

메모리(220)는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다.The memory 220 includes random access memory (RAM) such as dynamic random access memory (DRAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), CD- It may include ROM, Blu-ray or other optical disk storage, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), or flash memory.

또한, 본 개시에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.Additionally, embodiments according to the present disclosure may be implemented in the form of a computer program that can be executed on a computer through various components, and such a computer program may be recorded on a computer-readable medium. At this time, the media includes magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and ROM. , RAM, flash memory, etc., may include hardware devices specifically configured to store and execute program instructions.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present disclosure, or may be known and usable by those skilled in the computer software field. Examples of computer programs may include not only machine language code such as that created by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

일 실시예에 따르면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.According to one embodiment, methods according to various embodiments of the present disclosure may be included and provided in a computer program product. Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers. The computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store (e.g. Play StoreTM) or between two user devices. It may be distributed in person or online (e.g., downloaded or uploaded). In the case of online distribution, at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.

도 3은 원격 광용적맥파신호를 이용한 위조 얼굴 판별 방법의 흐름도이다.Figure 3 is a flowchart of a method for determining a fake face using a remote photoplethysmographic signal.

도 3을 참조하면, 단계 310에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 이미지를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 3, in step 310, the fake face determination device 200 may acquire a face image.

단계 320에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 이미지를 이용하여 원격 광용적맥파신호(remote PPG signal)를 산출할 수 있다.In step 320, the fake face determination device 200 may calculate a remote photoplethysmography signal (remote PPG signal) using the face image.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 이미지의 특징을 추출할 수 있다.The fake face determination device 200 can extract features of a face image.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴이 포함된 사진(photo)을 촬영한 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 제2 인공지능 모델을 이용하여, 사진의 특징과 얼굴 이미지의 특징을 비교함으로써, 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.The fake face recognition device 200 uses a second artificial intelligence model learned using images taken of photos containing faces as learning data, and compares the features of the photo with the features of the face image to determine the face image. It is possible to determine whether is a forged image.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴이 포함된 디스플레이를 촬영한 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 제3 인공지능 모델을 이용하여, 디스플레이의 특징과 얼굴 이미지의 특징을 비교함으로써, 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.The counterfeit face recognition device 200 compares the features of the display and the features of the face image using a third artificial intelligence model learned using images taken of a display containing a face as learning data, thereby detecting if the face image is forged. You can determine whether it is an image or not.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 이미지에 포함된 얼굴 영역을 추출할 수 있다.The fake face determination device 200 can extract the face area included in the face image.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 영역에 포함된 피부 영역을 추출할 수 있다.The fake face determination device 200 can extract the skin area included in the face area.

추출된 얼굴 영역 및 추출된 피부 영역은, 딥러닝 및 색상 임계치 기반 기법 중 적어도 하나를 이용하여 추출되는 영역일 수 있다.The extracted face area and the extracted skin area may be areas extracted using at least one of deep learning and color threshold-based techniques.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 피부 영역에 기초하여 원격 광용적맥파신호를 산출할 수 있다.The fake face determination device 200 can calculate a remote photoplethysmographic signal based on the skin area.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 피부 영역에서 RGB 성분을 추출할 수 있다.The counterfeit face recognition device 200 can extract RGB components from the skin area.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 RGB 성분에 대응하는 RGB 행렬을 생성하고, RGB 행렬을 QR 분해할 수 있다.The counterfeit face determination device 200 may generate an RGB matrix corresponding to RGB components and QR decompose the RGB matrix.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 QR 분해된 행렬 및 최소제곱법을 이용하여 원격 광용적맥파신호를 산출할 수 있다.The counterfeit face determination device 200 can calculate a remote photoplethysmographic signal using a QR decomposition matrix and the least squares method.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 원격 광용적맥파신호를 이용하여 분당심장박동수를 추정할 수 있다.The counterfeit face recognition device 200 can estimate heart beats per minute using a remote photoplethysmographic signal.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 원격 광용적맥파신호를 푸리에 변환으로 처리하여, 변환 신호를 생성할 수 있다.The counterfeit face recognition device 200 may process a remote photoplethysmographic signal using Fourier transform to generate a transformed signal.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 변환 신호를 바탕으로, 원격 광용적맥파신호에서 크기가 가장 큰 주파수를 분당심장박동수로 추정할 수 있다.Based on the converted signal, the counterfeit face recognition device 200 can estimate the frequency with the largest amplitude in the remote photoplethysmographic signal as heart beats per minute.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 분당심장박동수 및 기 설정된 오차범위에 기초하여 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다. The fake face determination device 200 can determine whether the face image is a fake image based on the heart rate per minute and a preset error range.

단계 330에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 산출된 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출할 수 있다.In step 330, the counterfeit face recognition device 200 may extract features of the calculated remote photoplethysmographic signal.

단계 340에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 사람의 얼굴을 포함하는 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 제1 인공지능 모델을 이용하여, 위조 이미지의 특징과 원격 광용적맥파신호의 특징을 비교함으로써, 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.In step 340, the fake face determination device 200 compares the characteristics of the fake image and the characteristics of the remote photoplethysmographic signal using a first artificial intelligence model learned using an image containing a human face as learning data. , it is possible to determine whether the face image is a forged image.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 위조 이미지의 특징 및 원격 광용적맥파신호의 특징을 비교하여, 이미지들의 시간 영역에서의 제1 유사 스코어를 계산하고, 주파수 영역에서의 제2 유사 스코어를 계산할 수 있다.The fake face determination device 200 may compare the features of the fake image and the features of the remote photoplethysmography signal to calculate a first similarity score in the time domain of the images and a second similarity score in the frequency domain. .

위조 얼굴 판별 장치(200)는 제1 유사 스코어, 제2 유사 스코어 및 기 설정된 임계값에 기초하여 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.The fake face determination device 200 may determine whether the face image is a fake image based on the first similarity score, the second similarity score, and a preset threshold.

위조 얼굴 판별 장치(200)는, 또한, 원격 광용적맥파신호의 시간 영역에서의 특징과 주파수 영역에서의 특징을 결합하여 최종 특징을 획득할 수 있고, 위조 이미지의 특징 및 최종 특징을 비교하여, 이미지들의 제3 유사 스코어를 계산할 수 있다.The fake face determination device 200 can also obtain the final features by combining the features in the time domain and the features in the frequency domain of the remote photoplethysmographic signal, and compare the features of the fake image and the final features, A third similarity score of the images may be calculated.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 제3 유사 스코어 및 기 설정된 임계값에 기초하여 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.The fake face determination device 200 may determine whether the face image is a fake image based on the third similarity score and a preset threshold.

도 4는 얼굴 영역 및 피부 영역을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 4 is a diagram for explaining a method of extracting a face area and a skin area.

도 4를 참조하면, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 사람의 얼굴이 포함된 이미지(410)에서 얼굴 영역(411)을 추출하고, 추출된 얼굴 영역(411)에서 피부 영역(420)을 추출할 수 있다.Referring to FIG. 4, the counterfeit face determination device 200 extracts a face area 411 from an image 410 containing a human face and extracts a skin area 420 from the extracted face area 411. You can.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 이미지(410)에서 사람의 얼굴을 색깔, 위치, 신체구조상의 특징을 기초로 하여 판별하고, 판별된 얼굴의 크기를 기초로 얼굴 영역(411)의 크기를 설정하여 추출할 수 있다. 또한 위조 얼굴 판별 장치(200)는 OpenCV(Open-source Computer Vision library)를 이용하여 이미지(410)에서 사람의 얼굴을 즉시 검출하고, 검출된 얼굴 영역(411)과 얼굴의 피부 영역(420)을 구분할 수도 있다.The fake face recognition device 200 determines the human face in the image 410 based on color, location, and body structure characteristics, and sets the size of the face area 411 based on the size of the determined face. It can be extracted. In addition, the counterfeit face recognition device 200 immediately detects a human face in the image 410 using OpenCV (Open-source Computer Vision library) and divides the detected face area 411 and the facial skin area 420 into You can also differentiate.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 사람의 얼굴이 포함된 이미지(410)에서 얼굴 영역(411)을 딥러닝 기반 기법으로 추출할 수 있고, 얼굴 영역(411)에 포함되는 피부 영역(420)을 딥러닝 기반 기법으로 추출할 수 있다. 이하 딥러닝 기반 기법을 이용하는 일 실시예가 개시된다. The counterfeit face recognition device 200 can extract the face area 411 from the image 410 containing a human face using a deep learning-based technique, and the skin area 420 included in the face area 411 can be extracted using a deep learning-based technique. It can be extracted using learning-based techniques. Below, an embodiment using a deep learning-based technique is disclosed.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 이미지(410)에서 사람의 형상, 사람의 얼굴, 사람의 얼굴 피부, 사람의 자세 등을 학습하여 판별할 수 있는 인공지능 모델을 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 모델 내부에 설정되어 있는 기계학습 알고리즘을 통해, 학습을 반복하고 이미지에 포함되어 있는 사람, 사람의 얼굴 및 사람의 피부를 구분할 수 있다. 인공지능 모델은 ANN(Artificial Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), DNN(Deep Neural Network), 오토인코더(Autoencoder) 등과 같은 알고리즘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The counterfeit face determination device 200 may include an artificial intelligence model that can learn and distinguish the human shape, human face, human facial skin, human posture, etc. from the image 410. The artificial intelligence model can repeat learning and distinguish between people, human faces, and human skin included in images through the machine learning algorithm set inside the model. Artificial intelligence models may include, but are not limited to, algorithms such as ANN (Artificial Neural Network), CNN (Convolutional Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), DNN (Deep Neural Network), Autoencoder, etc. .

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 영역(411)에 포함되는 피부 영역(420)을 색상 임계치 기법에 기반하여 추출할 수 있다. 이하 색상 임계치 기법을 이용하는 일 실시예가 개시된다. The fake face determination device 200 may extract the skin area 420 included in the face area 411 based on a color threshold technique. Below, an embodiment using a color threshold technique is disclosed.

획득된 이미지(410)는 RGB채널의 이미지일 수 있다. 위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 영역(411)을 YCbCr 색공간으로 변환하는 단계, 변환된 픽셀 중 Y, Cb, Cr 값이 기 설정된 임계값 범위인 픽셀을 피부로 판단함으로써 피부 영역(420)을 추출하는 단계를 수행할 수 있다. 예를 들어, Y 값이 235 이하이고, Cb 값이 133 이상 173 이하이고, Cr 값이 77 이상 127 이하인 경우, 해당 픽셀을 피부로 판단하여 피부 영역(420)을 추출할 수 있다.The acquired image 410 may be an RGB channel image. The fake face determination device 200 converts the face area 411 into the YCbCr color space, and determines that pixels with Y, Cb, and Cr values within a preset threshold range among the converted pixels are skin, thereby creating the skin area 420. The steps to extract can be performed. For example, if the Y value is 235 or less, the Cb value is 133 or more and 173 or less, and the Cr value is 77 or more and 127 or less, the corresponding pixel may be determined to be skin and the skin area 420 may be extracted.

도 5는 얼굴 이미지에서 사진 또는 디스플레이에서 발견되는 특징을 검출하고 이를 이용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 5 is a diagram to explain a method of detecting and using features found in a photo or display in a face image.

도 5를 참조하면, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 이미지로부터 원격 광용적맥파신호를 산출하기 전에, 획득된 얼굴 이미지의 일부 특징을 먼저 추출할 수 있다. 얼굴 이미지에서 추출한 특징이 사진 또는 디스플레이에서 필연적으로 나타나는 특징인 경우, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 위조 얼굴을 판별할 수 있다.Referring to FIG. 5, the fake face determination device 200 may first extract some features of the acquired face image before calculating a remote photoplethysmographic signal from the face image. If the features extracted from the face image are features that inevitably appear in photos or displays, the fake face determination device 200 can determine the fake face.

위조 얼굴 판별 장치(200)은 추출된 얼굴 이미지의 특징과 불연속성 등 사진 또는 디스플레이의 특징을 비교함으로써, 사전에 위조 얼굴을 판단하는 전처리 단계를 수행할 수 있다.The fake face determination device 200 may perform a preprocessing step to determine a fake face in advance by comparing the features of the extracted face image and the features of the photo or display, such as discontinuity.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴이 포함된 사진을 촬영한 이미지에서 불연속성이 나타나는 점과 선의 위치 및 배치를 학습하여 판별할 수 있는 인공지능 모델을 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 모델 내부에 설정되어 있는 기계학습 알고리즘을 통해, 학습을 반복하고 이미지에 포함되어 있는 불연속 특징을 추출할 수 있다. The fake face determination device 200 may include an artificial intelligence model that can learn and determine the location and arrangement of points and lines where discontinuities appear in images taken of photos containing faces. The artificial intelligence model can repeat learning and extract discontinuous features included in the image through the machine learning algorithm set inside the model.

또한, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴이 포함된 디스플레이를 촬영한 이미지에서 불연속성이 나타나는 점과 선의 위치 및 배치를 학습하여 판별할 수 있는 인공지능 모델을 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 모델 내부에 설정되어 있는 기계학습 알고리즘을 통해, 학습을 반복하고 이미지에 포함되어 있는 불연속 특징을 추출할 수 있다.Additionally, the fake face determination device 200 may include an artificial intelligence model that can learn and determine the location and arrangement of points and lines where discontinuities appear in an image taken of a display containing a face. The artificial intelligence model can repeat learning and extract discontinuous features included in the image through the machine learning algorithm set inside the model.

한편, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 원격 광용적맥파신호를 산출한 후, 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출하기 전에, 산출한 원격 광용적맥파신호를 이용하여 분당심장박동수를 추정할 수 있다. 이에 관한 구체적인 실시예는 하기 도 6에 관한 설명에서 상세히 설명한다.Meanwhile, the counterfeit face determination device 200 can estimate the heart rate per minute using the calculated remote photoplethysmographic signal after calculating the remote photoplethysmographic signal and before extracting the features of the remote photoplethysmographic signal. . Specific embodiments of this will be described in detail in the description of FIG. 6 below.

도 6은 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출하기 전, 디스플레이 및 사진의 특징을 이용한 판별 과정을 수행하고, BPM 추정을 이용한 판별 과정을 수행하는 일례를 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of performing a discrimination process using the characteristics of a display and a photo and performing a discrimination process using BPM estimation before extracting the characteristics of the remote photoplethysmographic signal.

도 6을 참조하면, 단계 610에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 획득한 얼굴 이미지에서 사진 또는 디스플레이의 특징이 검출되었는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 특징이 검출된 경우, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 획득한 얼굴 이미지를 위조된 이미지로 판별할 수 있다.Referring to FIG. 6, in step 610, the fake face determination device 200 may determine whether a photo or display feature is detected in the acquired face image. When the above feature is detected, the fake face determination device 200 can determine that the acquired face image is a fake image.

단계 620에서, 상기 특징이 검출되지 않은 경우, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 이미지를 이용하여 원격 광용적맥파신호를 산출할 수 있다.In step 620, if the feature is not detected, the fake face determination device 200 may calculate a remote photoplethysmographic signal using the face image.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴 이미지에서 얼굴 영역을 추출하고, 얼굴 영역에 포함되는 피부 영역을 추출할 수 있다. 위조 얼굴 판별 장치(200)는 피부 영역에 대해서 원격 광용적맥파신호를 산출할 수 있다. 이때, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 추출된 피부영역 및 OMIT(Orthogonal Matrix Image Transformation) 방법을 이용하여 원격 광용적맥파신호를 산출할 수 있다. The fake face determination device 200 may extract a face area from a face image and extract a skin area included in the face area. The counterfeit face determination device 200 can calculate a remote photoplethysmographic signal for the skin area. At this time, the fake face determination device 200 can calculate a remote photoplethysmographic signal using the extracted skin area and the OMIT (Orthogonal Matrix Image Transformation) method.

OMIT 방법을 이용하는 일 실시예에 따르면, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 피부 영역에서 RGB 성분을 추출하고, RGB 성분에 대응하는 RGB 행렬을 생성하고, RGB 행렬을 QR 분해하며, QR 분해된 행렬 및 최소제곱법을 이용하여 원격 광용적맥파신호를 산출할 수 있다.According to one embodiment using the OMIT method, the counterfeit face recognition device 200 extracts RGB components from the skin area, generates an RGB matrix corresponding to the RGB components, QR decomposes the RGB matrix, and provides a QR decomposed matrix and A remote photoplethysmographic signal can be calculated using the least squares method.

또는, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 피부 영역에 대해서 원격 광용적맥파신호를 산출할 때, 종래의 방법을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-2225557호에는 얼굴 이미지에서 원격 광용적맥파신호를 추출하는 기술이 개시된 바 있다. Alternatively, the fake face determination device 200 may use a conventional method when calculating a remote photoplethysmographic signal for the skin area. For example, Republic of Korea Patent No. 10-2225557 discloses a technology for extracting remote photoplethysmographic signals from facial images.

단계 630에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 산출된 원격 광용적맥파신호를 이용하여 분당심장박동수를 추정할 수 있다.In step 630, the fake face recognition device 200 may estimate the heart rate per minute using the calculated remote photoplethysmographic signal.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 산출한 원격 광용적맥파신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)으로 처리하여 변환 신호를 생성하고, 변환 신호에서 가장 큰 값을 갖는 주파수를 찾음으로써, 원격 광용적맥파신호에서 크기가 가장 큰 주파수를 분당심장박동수로 추정할 수 있다.The counterfeit face recognition device 200 generates a converted signal by processing the calculated remote photoplethysmographic signal with Fourier Transform, and finds the frequency with the largest value in the converted signal, thereby The frequency with the largest magnitude can be estimated as heart beats per minute.

단계 640에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 추정된 분당심장박동수가 기 설정된 오차범위를 벗어나는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 오차범위를 벗어나는 경우, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 획득한 얼굴 이미지를 위조된 이미지로 판별할 수 있다. In step 640, the fake face determination device 200 may determine whether the estimated heart rate per minute is outside a preset error range. If it is outside the error range, the counterfeit face determination device 200 can determine that the acquired face image is a counterfeit image.

한편, 상기 오차범위는 사람의 평균 분당심장박동수를 기준으로 설정된 오차범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 오차범위는 60bpm이상 200bpm이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the error range may be an error range set based on a person's average heart rate per minute. For example, the error range may be 60bpm or more and 200bpm or less, but is not limited thereto.

상기 오차범위는 나이 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 위조 얼굴 판별 장치(200)는 얼굴이 포함된 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 인공지능 모델을 이용하여, 이미지에서 인식된 피사체의 나이대를 추정하고, 추정 나이대에 따라 달리 설정된 오차범위를 이용할 수 있다.The error range can be set in various ways depending on age, etc. The fake face determination device 200 uses an artificial intelligence model learned using an image containing a face as learning data to estimate the age range of a subject recognized in the image, and can use an error range set differently depending on the estimated age range. .

단계 650에서, 상기 오차범위를 벗어나지 않은 경우, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 산출된 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출할 수 있다. 위조 얼굴 판별 장치(200)가 산출된 원격 광용적맥파신호의 특징을 추출하는 방법에 관하여는 하기 도 7에 관한 설명에서 상세히 설명한다.In step 650, if the error range is not exceeded, the fake face determination device 200 may extract features of the calculated remote photoplethysmographic signal. The method of extracting features of the remote photoplethysmographic signal generated by the fake face determination device 200 will be described in detail in the description of FIG. 7 below.

단계 660에서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 기 학습된 제1 인공지능 모델을 이용하여, 위조 이미지의 특징과 원격 광용적맥파신호의 특징을 비교함으로써, 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.In step 660, the fake face determination device 200 determines whether the face image is a fake image by comparing the characteristics of the fake image and the characteristics of the remote photoplethysmographic signal using a previously learned first artificial intelligence model. can do.

도 7은 원격 광용적맥파신호 및 원격 광용적맥파신호로부터 추출된 주파수 영역을 이용하여 특징을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 7 is a diagram for explaining a method of extracting features using a remote photoplethysmographic signal and a frequency domain extracted from the remote photoplethysmographic signal.

도 7을 참조하면, 산출되는 원격 광용적맥파신호(710)는 시간 성분을 나타내는 신호로서 산출된다. 위조 얼굴 판별 장치(200)는 획득한 얼굴 이미지에서 산출된 원격 광용적맥파신호(710)를 푸리에 변환으로 처리함으로써 주파수 성분을 나타내는 상기 신호의 주파수 영역(720)을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 7, the calculated remote photoplethysmographic signal 710 is calculated as a signal representing the time component. The fake face determination device 200 processes the remote photoplethysmographic signal 710 calculated from the acquired face image by Fourier transform to obtain the frequency domain 720 of the signal representing the frequency component.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 시간 성분을 나타내는 원격 광용적맥파신호(710)를 시간 영역 특징 추출부(730)에 입력하여 시간 영역의 특징을 추출할 수 있다. 또한, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 주파수 성분을 나타내는 원격 광용적맥파신호(710)의 주파수 영역(720)을 주파수 영역 특징 추출부(740)에 입력하여 주파수 영역의 특징을 추출할 수 있다.The counterfeit face recognition device 200 can extract features in the time domain by inputting the remote photoplethysmographic signal 710 representing the time component to the time domain feature extractor 730. Additionally, the counterfeit face recognition device 200 may input the frequency domain 720 of the remote photoplethysmographic signal 710, which represents the frequency component, to the frequency domain feature extractor 740 to extract features of the frequency domain.

시간 영역 특징 추출부(730) 및 주파수 영역 특징 추출부(740)는 도 3에서 설명되는 사람의 얼굴을 포함하는 이미지를 학습데이터로 하여 학습된 제1 인공지능 모델에 포함될 수 있다. 또한 시간 영역 특징 추출부(730) 및 주파수 영역 특징 추출부(740)는 사람의 얼굴을 포함하는 이미지로부터 산출한 시간 영역의 광용적맥파신호(710) 및 광용적맥파신호의 주파수 영역(720)을 학습데이터로 학습된 인공지능 모델을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 인공지능 모델은 SVM(Support Vector Machine), DNN(Deep Neural Network)를 포함할 수 있다.The time domain feature extractor 730 and the frequency domain feature extractor 740 may be included in the first artificial intelligence model learned using the image including the human face described in FIG. 3 as learning data. In addition, the time-domain feature extraction unit 730 and the frequency-domain feature extraction unit 740 extract the time-domain photoplethysmographic signal 710 and the frequency domain of the photoplethysmographic signal 720 calculated from an image containing a human face. It may include an artificial intelligence model learned with learning data. The artificial intelligence model according to one embodiment may include Support Vector Machine (SVM) and Deep Neural Network (DNN).

시간 영역 특징 추출부(730) 및 주파수 영역 특징 추출부(740)는 위조 얼굴 판별 장치(200)의 일부 구성일 수 있으며, 또는, 위조 얼굴 판별 장치(200)의 외부에 존재하며 위조 얼굴 판별 장치(200)와 네트워크를 통한 통신으로 신호(710, 720) 및 추출된 특징 등을 주고받을 수 있다.The time-domain feature extraction unit 730 and the frequency-domain feature extraction unit 740 may be part of the counterfeit face determination device 200, or may exist outside the counterfeit face recognition device 200 and may be used as a counterfeit face recognition device. Signals 710 and 720 and extracted features can be exchanged through communication with 200 through a network.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 시간 영역 특징 추출부(730) 또는 주파수 영역 특징 추출부(740)의 주성분분석(PCA) 알고리즘을 통해 산출한 신호(710)의 시간 영역 및 주파수 영역의 특징을 추출하고, 학습데이터의 시간 영역 및 주파수 영역 특징과 비교함으로써, 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다. 주성분분석 알고리즘은 입력된 신호의 특징이 가장 두드러지게 표현되는 공분산 행렬의 고유벡터를 구하여, 고차원 벡터를 저차원 벡터로 표현하는 알고리즘이다.The counterfeit face recognition device 200 extracts time-domain and frequency-domain features of the signal 710 calculated through the principal component analysis (PCA) algorithm of the time-domain feature extractor 730 or the frequency-domain feature extractor 740. And, by comparing it with the time domain and frequency domain features of the learning data, it can be determined whether the face image is a fake image. The principal component analysis algorithm is an algorithm that obtains the eigenvectors of the covariance matrix in which the characteristics of the input signal are most prominently expressed, and expresses the high-dimensional vector as a low-dimensional vector.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 원격 광용적맥파신호(710)의 시간 영역의 특징과 주파수 영역의 특징을 결합하여 최종 특징(750)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 벡터로 표현된 시간 영역의 특징 및 주파수 영역의 특징에 있어서, 두 벡터를 하나로 이어 붙여 최종 특징(750)을 획득할 수 있다. 위조 얼굴 판별 장치(200)는 획득한 최종 특징(750)과 위조 이미지를 포함하는 학습데이터의 시간 영역의 특징과 주파수 영역의 특징을 결합한 최종 특징을 비교함으로써, 계산된 유사 스코어가 기 설정된 임계값보다 큰 값인지 판단하고, 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.The counterfeit face recognition device 200 may obtain the final feature 750 by combining the time domain features and frequency domain features of the remote photoplethysmographic signal 710. For example, the fake face determination device 200 may obtain the final feature 750 by concatenating the two vectors into one for time domain features and frequency domain features expressed as vectors. The fake face recognition device 200 compares the obtained final features 750 with the final features combining the time domain features and frequency domain features of the learning data including the fake image, so that the calculated similarity score is set to a preset threshold. It is possible to determine whether the value is greater than the value and determine whether the face image is a forged image.

또는, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 학습데이터의 시간 영역 특징 및 원격 광용적맥파신호(710)의 특징을 비교하여, 이미지들의 시간 영역에서의 제1 유사 스코어를 계산할 수 있다. 또한 위조 얼굴 판별 장치(200)는 학습데이터의 주파수 영역 특징 및 원격 광용적맥파신호의 주파수 영역(720)에서의 특징을 비교하여, 이미지들의 주파수 영역에서의 제2 유사 스코어를 계산할 수 있다.Alternatively, the fake face determination device 200 may compare the time domain features of the learning data and the features of the remote photoplethysmography signal 710 to calculate a first similarity score in the time domain of the images. Additionally, the fake face determination device 200 may compare the frequency domain features of the learning data and the features in the frequency domain 720 of the remote photoplethysmography signal to calculate a second similarity score in the frequency domain of the images.

위조 얼굴 판별 장치(200)는 제1 유사 스코어, 제2 유사 스코어 및 기 설정된 임계값에 기초하여 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 제1 유사 스코어 및 제2 유사 스코어의 합이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 판단할 수 있다.The fake face determination device 200 may determine whether the face image is a fake image based on the first similarity score, the second similarity score, and a preset threshold. For example, the fake face determination device 200 may determine whether the face image is a fake image if the sum of the first similarity score and the second similarity score exceeds a preset threshold.

도 8은 주성분 분석을 통해 산출된 주파수 영역 및 시간 영역의 주성분 값에 대한 분포를 설명하기 위한 그래프이다.Figure 8 is a graph to explain the distribution of main component values in the frequency domain and time domain calculated through principal component analysis.

도 8을 참조하면, 도 7에 이어서, 위조 얼굴 판별 장치(200)는 획득한 얼굴 이미지에서 산출된 신호 및 학습데이터에서 산출된 신호를 특징 추출부(730, 740)에 입력하여 주파수 주성분 분석 결과(810) 및 시간 주성분 분석 결과(820)를 획득할 수 있다. 또한 위조 얼굴 판별 장치(200)는 획득한 분석 결과들을 결합하여 최종 주성분 분석 결과(830)를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 8, following FIG. 7, the fake face determination device 200 inputs the signal calculated from the acquired face image and the signal calculated from the learning data to the feature extraction units 730 and 740 to obtain a frequency principal component analysis result. (810) and time principal component analysis results (820) can be obtained. Additionally, the counterfeit face recognition device 200 may obtain a final principal component analysis result 830 by combining the obtained analysis results.

도 9는 일 실시예에 따른 원격 광용적맥파신호의 특징을 이용하여 위조 얼굴을 판별하는 인공지능 모델의 학습데이터에 대한 위조 얼굴 판별 확률분포를 나타낸 그래프이다.Figure 9 is a graph showing the probability distribution of fake face discrimination for learning data of an artificial intelligence model that determines fake faces using the characteristics of a remote photoplethysmographic signal according to an embodiment.

도 9를 참조하면, 가로축은 표본이 실제 얼굴일 확률 값, 세로축은 해당 확률 값을 가지는 표본의 개수인 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 9, it can be seen that the horizontal axis represents the probability that a sample is a real face, and the vertical axis represents the number of samples with that probability value.

일 실시예에 따른 위조 얼굴 표본의 확률분포(910)는 위조 얼굴 판별 장치(200)가 이용하는 상기 인공지능 모델이 특정 위조 얼굴 표본을 실제 얼굴로 판단할 확률 및 그러한 확률을 가지는 위조 얼굴 표본의 개수를 나타낸다.The probability distribution 910 of a fake face sample according to an embodiment is the probability that the artificial intelligence model used by the fake face determination device 200 determines a specific fake face sample to be a real face and the number of fake face samples with such probability. represents.

일 실시예에 따른 실제 얼굴 표본의 확률분포(920)는 위조 얼굴 판별 장치(200)가 이용하는 상기 인공지능 모델이 특정 실제 얼굴 표본을 실제 얼굴로 판단할 확률 및 그러한 확률을 가지는 실제 얼굴 표본의 개수를 나타낸다.The probability distribution 920 of a real face sample according to an embodiment is the probability that the artificial intelligence model used by the counterfeit face determination device 200 determines a specific real face sample to be a real face and the number of real face samples with such probability. represents.

한편, 본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.Meanwhile, unless the order of the steps constituting the method according to the present disclosure is clearly stated or there is no description to the contrary, the steps may be performed in an appropriate order. The present disclosure is not necessarily limited by the order of description of the steps above. The use of any examples or illustrative terms (e.g., etc.) in the present disclosure is merely to describe the present disclosure in detail, and unless limited by the claims, the scope of the present disclosure is limited by the examples or illustrative terms. It doesn't work. Additionally, those skilled in the art will recognize that various modifications, combinations and changes may be made depending on design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.

따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present disclosure should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all scopes equivalent to or equivalently changed from the claims are within the scope of the spirit of the present disclosure. It will be said to belong to

Claims (12)

얼굴 이미지를 획득하는 단계;
상기 얼굴 이미지를 제1 인공지능 모델에 입력하고, 상기 제1 인공지능 모델의 출력에 기초하여 상기 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 1차 판단하는 단계;
상기 1차 판단의 결과가 상기 얼굴 이미지가 위조임을 나타내지 않는 경우, 상기 얼굴 이미지를 이용하여 원격 광용적맥파신호(remote PPG signal)를 산출하는 단계;
상기 원격 광용적맥파신호의 시간 영역에서의 특징 및 주파수 영역에서의 특징을 추출하는 단계;
상기 시간 영역에서의 특징 및 상기 주파수 영역에서의 특징을 결합하여 최종 특징을 획득하는 단계; 및
상기 최종 특징을 제2 인공지능 모델에 입력하고, 상기 제2 인공지능 모델의 출력에 기초하여 상기 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 최종 판단하는 단계;
를 포함하되,
상기 제1 인공지능 모델은, 이미지를 입력으로 하고, 위조 얼굴 판별 결과를 출력으로 하며, 얼굴이 포함된 사진(photo)을 촬영한 이미지 및 얼굴이 포함된 디스플레이를 촬영한 이미지 중 적어도 하나를 포함하는 이미지를 제1 학습데이터로 하고, 상기 제1 학습데이터 각각이 사진 또는 디스플레이가 촬영된 이미지로서 위조된 이미지인지 여부를 판별하도록 학습된 모델을 포함하고,
상기 제2 인공지능 모델은, 원격 광용적맥파신호의 시간 영역에서의 특징 및 주파수 영역에서의 특징이 결합된 최종 특징을 입력으로 하고, 위조 얼굴 판별 결과를 출력으로 하며, 사람의 얼굴을 포함하는 이미지로부터 산출된 원격 광용적맥파신호의 시간 영역에서의 특징 및 주파수 영역에서의 특징이 결합된 최종 특징을 제2 학습데이터로 하되, 상기 제2 학습데이터를 이용하여 상기 사람의 얼굴을 포함하는 이미지 각각이 위조된 이미지인지 여부를 판별하도록 학습된 모델을 포함하는, 위조 얼굴 판별 방법.
Obtaining a face image;
Inputting the face image into a first artificial intelligence model and first determining whether the face image is a forged image based on the output of the first artificial intelligence model;
If the result of the first determination does not indicate that the facial image is fake, calculating a remote photoplethysmography signal (remote PPG signal) using the facial image;
extracting features in the time domain and features in the frequency domain of the remote photoplethysmographic signal;
Obtaining final features by combining features in the time domain and features in the frequency domain; and
Inputting the final features into a second artificial intelligence model and making a final determination as to whether the face image is a forged image based on the output of the second artificial intelligence model;
Including,
The first artificial intelligence model takes an image as an input, outputs a fake face determination result, and includes at least one of an image taken from a photo containing a face and an image taken from a display containing a face. The image is set as first learning data, and each of the first learning data includes a model learned to determine whether or not the first learning data is a forged image as a photo or display image taken,
The second artificial intelligence model takes as input the final features combining the features in the time domain and the features in the frequency domain of the remote photoplethysmographic signal, and outputs the result of determining a fake face, including a human face. The final features combining the features in the time domain and the features in the frequency domain of the remote photoplethysmographic signal calculated from the image are used as second learning data, and an image including the face of the person is created using the second learning data. A method for determining fake faces, including a model trained to determine whether each image is fake.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 원격 광용적맥파신호를 산출하는 단계는,
상기 얼굴 이미지에 포함된 얼굴 영역을 추출하는 단계;
상기 얼굴 영역에 포함된 피부 영역을 추출하는 단계; 및
상기 피부 영역에 기초하여 상기 원격 광용적맥파신호를 산출하는 단계;
를 포함하는, 방법.
According to claim 1,
The step of calculating the remote photoplethysmographic signal is,
extracting a facial area included in the facial image;
extracting a skin area included in the face area; and
calculating the remote photoplethysmographic signal based on the skin area;
Method, including.
제 4 항에 있어서,
상기 추출된 얼굴 영역 및 상기 추출된 피부 영역은, 딥러닝 및 색상 임계치 기반 기법 중 적어도 하나를 이용하여 추출되는 영역인, 방법.
According to claim 4,
The method wherein the extracted face area and the extracted skin area are areas extracted using at least one of deep learning and color threshold-based techniques.
제 4 항에 있어서,
상기 원격 광용적맥파신호를 산출하는 단계는,
상기 피부 영역에서 RGB 성분을 추출하는 단계;
상기 RGB 성분에 대응하는 RGB 행렬을 생성하고, 상기 RGB 행렬을 QR 분해하는 단계; 및
상기 QR 분해된 행렬 및 최소제곱법을 이용하여 원격 광용적맥파신호를 산출하는 단계;
를 포함하는, 방법.
According to claim 4,
The step of calculating the remote photoplethysmographic signal is,
Extracting RGB components from the skin area;
generating an RGB matrix corresponding to the RGB components and QR decomposing the RGB matrix; and
Calculating a remote photoplethysmographic signal using the QR decomposed matrix and the least squares method;
Method, including.
제 1 항에 있어서,
상기 시간 영역에서의 특징 및 상기 주파수 영역에서의 특징을 추출하는 단계는,
상기 원격 광용적맥파신호를 이용하여 분당심장박동수를 추정하는 단계;
상기 분당심장박동수 및 기 설정된 오차범위에 기초하여 상기 얼굴 이미지가 상기 위조된 이미지인지 여부를 2차 판단하는 단계; 및
상기 2차 판단의 결과가 상기 얼굴 이미지가 위조임을 나타내지 않는 경우, 상기 원격 광용적맥파신호의 상기 시간 영역에서의 특징 및 상기 주파수 영역에서의 특징을 추출하는 단계;
를 포함하는, 방법.
According to claim 1,
The step of extracting features in the time domain and features in the frequency domain includes:
estimating heart beats per minute using the remote photoplethysmographic signal;
Second determining whether the face image is the forged image based on the heart rate per minute and a preset error range; and
If the result of the secondary determination does not indicate that the facial image is fake, extracting features in the time domain and features in the frequency domain of the remote photoplethysmography signal;
Method, including.
제 7 항에 있어서,
상기 분당심장박동수를 추정하는 단계는,
상기 원격 광용적맥파신호를 푸리에 변환으로 처리하여, 변환 신호를 생성하는 단계; 및
상기 변환 신호를 바탕으로, 상기 원격 광용적맥파신호에서 크기가 가장 큰 주파수를 상기 분당심장박동수로 추정하는 단계;
를 포함하는, 방법.
According to claim 7,
The step of estimating the heart rate per minute is,
Processing the remote photoplethysmographic signal through Fourier transform to generate a transformed signal; and
Based on the converted signal, estimating the frequency with the largest magnitude in the remote photoplethysmographic signal as the heart beats per minute;
Method, including.
삭제delete 삭제delete 적어도 하나의 프로그램이 저장된 메모리; 및
상기 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써 동작하는 프로세서;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
얼굴 이미지를 획득하고,
상기 얼굴 이미지를 제1 인공지능 모델에 입력하고, 상기 제1 인공지능 모델의 출력에 기초하여 상기 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 1차 판단하고,
상기 1차 판단의 결과가 상기 얼굴 이미지가 위조임을 나타내지 않는 경우, 상기 얼굴 이미지를 이용하여 원격 광용적맥파신호(remote PPG signal)를 산출하고,
상기 원격 광용적맥파신호의 시간 영역에서의 특징 및 주파수 영역에서의 특징을 추출하고,
상기 시간 영역에서의 특징 및 상기 주파수 영역에서의 특징을 결합하여 최종 특징을 획득하고,
상기 최종 특징을 제2 인공지능 모델에 입력하고, 상기 제2 인공지능 모델의 출력에 기초하여 상기 얼굴 이미지가 위조된 이미지인지 여부를 최종 판단하되,
상기 제1 인공지능 모델은, 이미지를 입력으로 하고, 위조 얼굴 판별 결과를 출력으로 하며, 얼굴이 포함된 사진(photo)을 촬영한 이미지 및 얼굴이 포함된 디스플레이를 촬영한 이미지 중 적어도 하나를 포함하는 이미지를 제1 학습데이터로 하고, 상기 제1 학습데이터 각각이 사진 또는 디스플레이가 촬영된 이미지로서 위조된 이미지인지 여부를 판별하도록 학습된 모델을 포함하고,
상기 제2 인공지능 모델은, 원격 광용적맥파신호의 시간 영역에서의 특징 및 주파수 영역에서의 특징이 결합된 최종 특징을 입력으로 하고, 위조 얼굴 판별 결과를 출력으로 하며, 사람의 얼굴을 포함하는 이미지로부터 산출된 원격 광용적맥파신호의 시간 영역에서의 특징 및 주파수 영역에서의 특징이 결합된 최종 특징을 제2 학습데이터로 하되, 상기 제2 학습데이터를 이용하여 상기 사람의 얼굴을 포함하는 이미지 각각이 위조된 이미지인지 여부를 판별하도록 학습된 모델을 포함하는, 위조 얼굴 판별 장치.
a memory in which at least one program is stored; and
a processor that operates by executing the at least one program;
Including,
The processor,
Obtain a face image,
Input the face image into a first artificial intelligence model, and first determine whether the face image is a forged image based on the output of the first artificial intelligence model,
If the result of the first judgment does not indicate that the face image is a fake, calculating a remote photoplethysmography signal (remote PPG signal) using the face image,
Extracting features in the time domain and features in the frequency domain of the remote photoplethysmographic signal,
Obtaining final features by combining the features in the time domain and the features in the frequency domain,
Input the final features into a second artificial intelligence model, and finally determine whether the face image is a forged image based on the output of the second artificial intelligence model,
The first artificial intelligence model takes an image as an input, outputs a fake face determination result, and includes at least one of an image taken from a photo containing a face and an image taken from a display containing a face. The image is set as first learning data, and each of the first learning data includes a model learned to determine whether or not the first learning data is a forged image as a photo or display image taken,
The second artificial intelligence model takes as input the final features combining the features in the time domain and the features in the frequency domain of the remote photoplethysmographic signal, and outputs the result of determining a fake face, including a human face. The final features combining the features in the time domain and the features in the frequency domain of the remote photoplethysmographic signal calculated from the image are used as second learning data, and an image including the face of the person is created using the second learning data. A counterfeit face recognition device, comprising a model learned to determine whether each is a counterfeit image.
제 1 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing the method of claim 1 on a computer.
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