TWI755907B

TWI755907B - 人臉影像真偽辨識系統及其方法

Info

Publication number: TWI755907B
Application number: TW109136969A
Authority: TW
Inventors: 施松村; 鐘國家; 謝凱生; 王智昊; 亨德里克
Original assignee: 正修學校財團法人正修科技大學
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-02-21
Also published as: TW202217643A

Abstract

一種人臉影像真偽辨識方法包含：於一待辨識人臉上攝取至少一人臉紅外線影像；於該待辨識人臉上攝取至少一人臉影像；於該人臉紅外線影像尋找至少一溫度分佈特徵；於該人臉影像尋找至少一人臉區塊及取樣至少一人臉辨識特徵；將該溫度分佈特徵與一人臉區塊溫度參數進行真偽比對，以便產生一人臉真偽比對結果；及利用該人臉辨識特徵進行一人臉辨識作業，以獲得一人臉辨識結果。

Description

人臉影像真偽辨識系統及其方法

本發明係關於一種人臉影像〔facial-image〕真偽辨識〔identification〕系統及其方法；特別是關於一種人臉影像紅外線輔助〔infrared auxiliary〕真偽辨識系統及其方法；更特別是關於一種人臉溫度影像進行真偽辨識系統及其方法。

舉例而言，習用人臉影像辨識之相關技術，例如：中華民國專利公開第200707310號之〝以人臉五官辨識為基礎之人臉辨識方法〞發明專利申請案，其揭示一種人臉辨識方法。該人臉辨識方法包含：利用一人臉偵測單元以影像處理技術偵測一人臉位置及其數個人臉五官位置；接著，將數個人臉五官分成數個類別，並將該人臉五官進行描述為一人臉樣本影像及其數個人臉樣本五官影像，以建立一人臉五官資料庫；之後，再輸入一人臉影像，並利用該人臉偵測單元以影像處理技術擷取該人臉影像之一人臉影像及其數個五官影像；最後，將該人臉影像及該數個五官影像與該人臉樣本影像及該數個人臉樣本五官影像進行比對及辨識。

另一習用人臉影像辨識之相關技術，例如：中華民國專利公開第200915216號之〝以適應性資料高斯核心為基礎進行臉部特徵擷取的人臉辨識特徵擷取方法〞發明專利申請案，其揭示一種人臉辨識特徵擷取方法。該人臉辨識特徵擷取方法包含：一、計算一輸入影像X與一資料庫影像Y之間的一高斯核心矩陣；二、計算一誤差量矩陣；三、計算類別間發散矩陣的數個跡數及類別內發散矩陣的數個跡數；四、利用拉格朗日方法配合拉格朗日參數，求取與可適性輸入資料的一距離最大值；五、求出步驟四中的一最佳擴展係數矩陣；六、將步驟五求出的該最佳擴展係數矩陣代入步驟一的適應性資料高斯核心，以便進行臉部特徵擷取。

另一習用人臉影像辨識之相關技術，例如：中華民國專利公告第I318108號之〝適用於複雜背景的即時人臉偵測方法〞發明專利，其揭示一種適用於複雜背景的即時人臉偵測方法。該適用於複雜背景的即時人臉偵測方法包含：動態實況測試：於一人臉影像上利用一膚色線索快速尋找可能的一人臉區域；小波表示法：在動態實況測試時，僅轉換一人臉候選區塊的一部份成為小波係數，並在靜態測試時，則轉換整張該人臉影像成為小波係數；搜尋人臉候選區塊：以不同尺寸之特徵視窗搜尋符合人臉器官對光線明暗不同反應的一候選區塊。

另一習用人臉影像辨識之相關技術，例如：中華民國專利公告第I318756號之〝三維人臉辨識系統及其方法〞發明專利，其揭示一種三維人臉辨識系統包含一第一資料儲存模組、一輸入單元、一訊號轉換模組、一第二資料儲存模組、一微處理模組、一比對模組及一輸出單元。該第一資料儲存模組用以儲存數個三維人臉模型資料及數個二維人臉影像資料。該輸入單元用以輸入一三維人臉模型資料及一二維人臉影像資料。該訊號轉換模組用以將該輸入單元所輸入之三維人臉模型資料及二維人臉影像資料之類比影像資料轉換成數位格式。該第二資料儲存模組用以儲存該訊號轉換模組轉換後之三維人臉模型資料及二維人臉影像之數位資料。該微處理模組用以分析該第一資料儲存模組及第二資料儲存模組所儲存之三維人臉模型資料之各區域中點群的各點之幾何特性，以標示出三維人臉模型資料之各特徵點，並以二維人臉影像資料用以輔助確認該三維人臉模型資料之各特徵點，以選出各區域中最具特徵之特徵點，且針對不同特徵點給予不同之權重比例。該比對模組將該微處理模組分析之第一資料儲存模組與第二資料儲存模組所儲存之三維人臉的特徵點進行比對，且於比對之過程中針對二者特徵點之不同的幾何特性，給予不同之權重比例，計算兩者之相關性，以得出一比對結果。該輸出單元用以輸出依該比對模組所比對之結果。

另一習用人臉影像辨識之相關技術，例如：中華民國專利公告第I419060號之〝採用金字塔取樣演算法之人臉辨識方法〞發明專利，其揭示一種二維人臉辨識方法。該採用金字塔取樣演算法之人臉辨識方法包含步驟：提供一人臉影像座標；利用一第一陣列取樣組進行取樣數個第一取樣影像；利用一第二陣列取樣組進行取樣數個第二取樣影像；利用該第一取樣影像及第二取樣影像依序組成一金字塔取樣影像。

另一習用人臉影像辨識之相關技術，例如：中華民國專利公告第I344110號之〝結合投影與主成分分析之二維人臉辨識方法〞發明專利，其揭示一種二維人臉辨識方法。該二維人臉辨識方法包含：一、建立一投影聯合影像；二、進行二維主成分分析計算；三、以最接近鄰居方法，建立組合矩陣距離分類器。當所有的測試特徵矩陣均計算其組合矩陣距離之後，最小值即為其最接近鄰居，亦即所求得之解。

另一習用人臉影像辨識之相關技術，例如：中華民國專利公告第I628601號之〝人臉影像處理方法及其系統〞發明專利，其揭示一種人臉影像處理方法。該人臉影像處理方法包含：於一模板將一人臉影像以2D傅利葉轉換進行處理，以便獲得數個通道影像2D傅利葉轉換及一模板2D傅利葉轉換，且計算數個通道光強度及一模板光強度；於每個光通道再計算一光強度均值及一光強度最大值；將數個該通道光強度及模板光強度以奇異值分解進行處理，以便數個通道光強度頻譜SVD矩陣及一模板SVD矩陣；利用該光強度均值、光強度最大值及數個SVD矩陣最大值計算一光補償權重係數；利用該光補償權重係數調整該人臉影像之光強度，以獲得一已補償人臉影像，以便降低側光影響人臉影像辨識。

然而，前述第200707310號、第200915216號、第I318108號、第I318756號、第I419060號、第I344110號及第I628601號人臉影像辨識之相關技術仍存在進一步改良之需求，例如：習用人臉影像辨識之相關技術無法辨識人臉影像是否為真實人體〔活體〕的人臉影像或偽造影像或照片的人臉影像，即無法分辨人臉影像的實際真偽。前述中華民國專利及專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種人臉影像真偽辨識系統及其方法，其於一待辨識人臉上攝取至少一人臉紅外線影像及至少一人臉影像，並於該人臉紅外線影像尋找至少一溫度分佈特徵，且於該人臉影像尋找至少一人臉區塊及取樣至少一人臉辨識特徵，且將該溫度分佈特徵與一人臉區塊溫度參數進行真偽比對，以便產生一人臉真偽比對結果，且利用該人臉辨識特徵進行一人臉辨識作業，以獲得一人臉辨識結果，以便大幅提升人臉影像真偽辨識準確性及辨識可靠度。

本發明較佳實施例之主要目的係提供一種人臉影像真偽辨識系統及其方法，其於一待辨識人臉上攝取至少一人臉紅外線影像及至少一人臉影像，並於該人臉紅外線影像尋找至少一溫度分佈特徵，且於該人臉影像尋找至少一人臉區塊及取樣至少一人臉辨識特徵，且將該溫度分佈特徵與一人臉區塊溫度參數進行真偽比對，以便產生一人臉真偽比對結果，且利用該人臉辨識特徵進行一人臉辨識作業，以獲得一人臉辨識結果，以達成提升人臉影像真偽辨識及人臉影像辨識可靠度之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法包含：

於一待辨識人臉上攝取至少一人臉紅外線影像；

於該待辨識人臉上攝取至少一人臉影像；

於該人臉紅外線影像尋找至少一溫度分佈特徵；

於該人臉影像尋找至少一人臉區塊及取樣至少一人臉辨識特徵；

將該溫度分佈特徵與一人臉區塊溫度參數進行真偽比對，以便產生一人臉真偽比對結果；及

利用該人臉辨識特徵進行一人臉辨識作業，以獲得一人臉辨識結果。

本發明較佳實施例之該溫度分佈特徵包含一人臉分佈溫度、一人體輪廓分佈溫度及一背景環境分佈溫度。

本發明較佳實施例之該溫度分佈特徵用以辨識一發燒體溫特徵或一高體溫特徵。

本發明較佳實施例之該人臉區塊溫度參數介於一最低人體溫度及一最高人體溫度之間。

本發明較佳實施例之該人臉區塊溫度參數結合一環境溫度參數。

本發明較佳實施例之該人臉影像依一環境溫度產生一已補償人臉影像。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統包含：

一影像攝取單元，其於一待辨識人臉上攝取至少一人臉紅外線影像及至少一人臉影像；

一演算及處理單元，其連接至該影像攝取單元，並於該人臉紅外線影像尋找至少一溫度分佈特徵，且於該人臉影像尋找至少一人臉區塊及取樣至少一人臉辨識特徵；

一溫度比對單元，其連接至該演算及處理單元，且將該溫度分佈特徵與一人臉區塊溫度參數進行真偽比對，以便產生一人臉真偽比對結果；及

一人臉辨識單元，其連接至該演算及處理單元，且利用該人臉辨識特徵進行一人臉辨識作業，以獲得一人臉辨識結果。

本發明較佳實施例之該溫度比對單元或人臉辨識單元連接一輸出單元，以便輸出該人臉真偽比對結果或人臉辨識結果。

本發明較佳實施例之該輸出單元連接一醫療管理中心，以便輸出一發燒體溫特徵或一高體溫特徵至該醫療管理中心。

本發明較佳實施例之該輸出單元連接操作一待機裝置，以便輸出該人臉真偽比對結果或人臉辨識結果至該待機裝置。

本發明較佳實施例之該溫度分佈特徵與一偽造人臉影像溫度特徵進行真偽比對。

本發明較佳實施例之該溫度分佈特徵與一環境溫度特徵進行真偽比對。

1:人臉影像真偽辨識系統

100:醫療管理中心

1A:人臉紅外線影像

1B:複製人臉影像圖片

10:影像攝取單元

2:溫度偵測單元

20:演算及處理單元

21:溫度比對單元

30:人臉辨識單元

31:人臉特徵資料庫

40:輸出單元

51:待機電腦裝置

52:待機行動通訊裝置

A:人臉分佈溫度

B:人體輪廓分佈溫度

C:背景環境分佈溫度

第1圖：本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法之流程示意圖。

第2圖：本發明第一較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統之架構示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統採用人臉紅外線影像之示意圖。

第4圖：本發明第二較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統之架構示意圖。

第5圖：本發明第三較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統之架構示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統及其方法為人臉影像辨識作業之前處理，其適用於各種人臉影像真偽辨識裝置及其相關應用設備，例如：各類型電腦系統、家電產品控制系統〔如物聯網〕、自動化控制系統、醫療照護系統、門禁系統或保全系統，但其並非用以限定本發明之應用範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法之流程示意圖；第2圖揭示本發明第一較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統之架構示意圖，其對應於第1圖。請參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明第一較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統1包含一影像攝取單元10、一演算及處理單元20、一溫度比對單元21、一人臉辨識單元30及一輸出單元40，且可依不同需求省略該輸出單元40或增加其它周邊設備。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該演算及處理單元20以適當技術手段連接至該影像攝取單元10，且該溫度比對單元21及人臉辨識單元30以適當技術手段連接至該演算及處理單元20，且該輸出單元40以適當技術手段連接至該溫度比對單元21及人臉辨識單元30。另外，該輸出單元40為一顯示單元或其類似功能之單元，或該輸出單元40以適當技術手段連接至一顯示單元或其類似功能之單元。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該影像攝取單元10為一攝影單元〔camera unit〕或一影像攝取單元〔image capturing unit〕，而該影像攝取單元10用以輸入或攝取至少一個或數個〔一系列〕人臉影像，且該人臉影像包含單一個人臉影像或不同人之數個人臉影像〔m×n〕或影像方塊。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法包含步驟S1A：首先，舉例而言，利用該影像攝取單元10於至少一待辨識人臉〔或數個待辨識人臉〕上攝取至少一個或數個〔一系列〕人臉紅外線影像1A，以避免利用一複製人臉影像圖片1B進行一人臉影像辨識作業。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法包含步驟S1B：接著，舉例而言，在一預定時間內〔例如：0.1秒或其它時間〕利用該影像攝取單元10於該待辨識人臉〔或數個待辨識人臉〕上攝取至少一個或數個人臉影像〔例如：影像之像素座標為(x,y)〕，以確保該人臉影像對應於該人臉紅外線影像1A，否則判定該人臉影像辨識作業為失敗或重啟。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法包含步驟S2A：接著，舉例而言，利用該演算及處理單元20於該人臉紅外線影像1A計算尋找至少一溫度分佈特徵〔thermal feature distribution〕及其它特徵，例如：體表溫度〔約36.5℃〕。

第3圖揭示本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統採用人臉紅外線影像之示意圖。請參照第1、2及3圖所示，舉例而言，該溫度分佈特徵包含一人臉分佈溫度A、一人體輪廓分佈溫度B及一背景環境分佈溫度C，且該人體輪廓分佈溫度B可用以定義一人體頭部輪廓形狀，以便利用該人體輪廓分佈溫度B之人體頭部輪廓形狀確認是否為一真實人頭部。

請再參照第1、2及3圖所示，舉例而言，本發明另一較佳實施例之該溫度分佈特徵用以辨識一發燒體溫特徵〔例如：37℃至38℃之間為低度發燒或38℃以上〕或一高體溫特徵〔例如：39℃至40℃之間為高度發燒或40℃以上〕。本發明另一較佳實施例之該溫度分佈特徵與一偽造人臉影像溫度特徵〔例如：未達體表溫度或非活體人臉〕進行真偽比對。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法包含步驟S2B：接著，舉例而言，利用該演算及處理單元20於該人臉影像尋找至少一人臉區塊〔facial block，像塊之尺寸為w×h〕及取樣至少一人臉辨識特徵〔facial recognizable feature〕，例如：T字部位。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法包含步驟S3：接著，舉例而言，利用該溫度比對單元21將該溫度分佈特徵與一人臉區塊溫度參數進行真偽比對，以便產生一人臉真偽比對結果，而該人臉區塊溫度參數可選擇介於一最低人體溫度及一最高人體溫度之間或其它適當範圍，且該人臉區塊溫度參數結合一環境溫度參數，例如：夏天環境溫度、冬天環境溫度、嚴寒環境溫度、白天環境溫度、夜晚環境溫度、高溫工作環境溫度、低溫工作環境溫度或其它環境溫度。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明另一較佳實施例之該人臉影像依一環境溫度〔例如：夏天、冬天、嚴寒、白天、夜晚、高溫或低溫工作環境〕產生一已補償人臉影像，以達成提升人臉影像真偽辨識及人臉影像辨識可靠度。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之人臉影像真偽辨識方法包含步驟S4：接著，舉例而言，利用該人臉辨識單元30將該人臉辨識特徵進行一人臉辨識作業，以獲得一人臉辨識結果；倘若該人臉真偽比對結果為〝非真實人臉〞時，選擇立即終止該人臉辨識作業，並記錄該人臉影像及其人臉辨識特徵於系統。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，由於該溫度比對單元21或人臉辨識單元30連接該輸出單元40，因此將該人臉真偽比對結果或人臉辨識結果經由該輸出單元40進行輸出，亦可選擇輸出辨識失敗的該人臉影像及其人臉辨識特徵。

第4圖揭示本發明第二較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統之架構示意圖。請參照第4圖所示，相對於第一實施例，本發明第二較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統1結合一人臉特徵資料庫31，且該人臉特徵資料庫31可選擇為一雲端人臉特徵資料庫。

第5圖揭示本發明第三較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統之架構示意圖。請參照第5圖所示，相對於第一實施例，本發明第三較佳實施例之人臉影像真偽辨識系統1連接一醫療管理中心100，以便輸出一發燒體溫特徵或一高體溫特徵〔或體溫特徵記錄資料，data profile〕至該醫療管理中心100，且該醫療管理中心100選自一雲端醫療管理中心或一雲端防疫管理中心〔例如：Covid 19防疫〕，且另結合產生一接觸史或活動軌跡，例如：手機訊號軌跡、內部或外部移動軌跡、行駛軌跡或其任意組合。

請再參照第5圖所示，舉例而言，該人臉影像真偽辨識系統1連接一溫度偵測單元2，以便利用該溫度偵測單元2偵測該環境溫度，並經由該演算及處理單元20計算產生該環境溫度參數，且將該溫度分佈特徵與一環境溫度特徵進行真偽比對。

請再參照第5圖所示，舉例而言，該人臉影像真偽辨識系統1連接操作一待機裝置，以便輸出該人臉真偽比對結果或人臉辨識結果至該待機裝置，而該待機裝置包含一待機電腦裝置51、一待機行動通訊裝置52或其它待機裝置，例如：待機門鎖裝置或待機電器裝置，且該待機電腦裝置51或待機行動通訊裝置52可選擇連接通訊於該醫療管理中心100。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。