[发明专利]一种在人脸识别中应用的活体检测方法

说明书

技术领域

本发明属于模式识别领域，具体涉及一种在人脸识别中应用的基于误导性提示信息和光流场的活体检测方法。

背景技术

随着生物识别技术的发展，人脸识别技术已趋于成熟，在良好的光照条件和姿态下，人脸识别系统已经可以较好的进行人脸检测与识别，但是，对于一些诸如门禁、登录等系统的人脸识别技术而言，用户可以凭借照片等非法手段欺骗系统。对于这类系统，识别率越高，安全隐患越大。因此，活体检测成为这类系统应用人脸识别技术的瓶颈。

传统的人脸识别系统中的活体检测大致可分为用户配合和盲检测两种方法。用户配合的方法要求用户按照系统的提示做一些特定的动作，例如嘴型变化、头部转动、表情变化等。系统比较用户的反应是否与预期相符合，若符合则判断为活体，否则判断为照片。用户配合的检测方法的优点是确保活体，缺点是暴露了系统活体检测的判断依据。另外，用户配合的检测方法要求用户按照提示做一系列的动作，容易使用户产生厌烦情绪，降低了系统的友好性。盲检测的方法不需要用户配合，是在用户不知情的状态下进行活体检测。盲检测方法的优点是隐蔽性强，安全性高，缺点是可以稳定有效利用的活体特征较少。例如，眼睛眨动是盲检测方法常用的活体特征，但据统计，人平均2至4秒才眨动一次眼睛，这个时间太长了，况且长时间不眨眼的人也不少。

本发明提出一种介于用户配合方法和盲检测方法之间的人脸活体检测方法。目前，许多人脸识别系统为了提高识别率，往往会提示用户正面面对摄像头。本发明提出的活体检测方法是在用户已经正面面对摄像头的情况下，仍然不断提示用户正面面对摄像头，从而引起用户困惑而下意识地调整自己的姿态。就正常的用户来说，这些调整的动作是可以预期的。本发明提出的活体检测方法通过检测这些动作判断活体。

1981年，Horn和Schunck(参考文献[1]：B.K.P.Horn，B.G.Schunck，DeterminingOptical Flow，Artificial Intelligence 17，1981，pp.185-203)最早研究光流场的计算。光流指图像中灰度模式运动速度。物体在光源照射下，其表面的灰度呈现一定的空间分布，称之为灰度模式。当人的眼睛观察运动物体时，物体的景象在人眼的视网膜上形成一系列连续变化的图像，这一系列连续变化的信息不断“流过”视网膜(即图像平面)，好像是一种光的“流”，故称之为光流。当物体运动时，在图像上对应物体的亮度模式也在运动。光流是指图像亮度模式的表观(或视在)运动(apparent motion)。光流表达图像的变化，包含目标运动的信息，可用来确定目标的运动。定义光流以点为基础。具体来说，设(u，v)为图像点(x，y)的光流，则把(x，y，u，v)成为光流点。所有光流点的集合称为光流场。本发明利用光流场计算统一检测眼眶内眼睛眨动和眼球转动的动作。

发明内容

本发明提出一种基于误导信息和光流场的人脸识别活体检测方法，具体内容如下：

(1)系统给出误导性提示信息

目前，许多人脸识别系统为了提高识别率，都会提示用户正面面对摄像头。本发明提出的活体检测方法是在用户已经正面面对摄像头的情况下依然不断提示“正面面向摄像头”的信息，从而使用户产生困惑并下意识调整自己的姿态。系统通过检测这些姿态进行活体判断。这样做有三个目的：

·保证活体检测的隐蔽性。本发明的提示信息都是许多人脸识别系统在“用户配合的应用”中经常使用的、正常的提示信息，如“请正面面对摄像头”、“现场光线过暗”、“请摘除眼镜”等等。这些信息原本不是为了活体检测，而是为了提高识别率。这些信息在“用户配合的应用”中已经广泛使用和广为熟悉。用户看到这些信息不会生疑，不会知道系统正在进行活体检测，从而保证了活体检测的隐蔽性。

·诱使用户产生活体动作。本发明是在用户已经满足提示信息的前提下仍然不断地显示提示信息。例如，在用户已经正面面对摄像头的情况下，仍然提示用户正面面对摄像头。在本发明中，我们把这些信息称为误导信息。误导信息的目的是诱发用户产生困惑，从而下意识地调整自己的姿态。不同的用户可能会有不同的姿态调整动作。例如，有的用户会左右摆动自己的头部，有的用户会上下摆动自己的头部，等等。但是，在“正面面对摄像头”的强烈心理暗示下，用户在调整自己姿态的时侯，眼睛会一直盯住显示屏。这是因为用户的视频和系统的提示信息都实时显示在显示屏上，用户需要通过观察显示屏上的图像和信息实时掌握自己姿态调整的效果。这意味着用户的眼球在其眼眶的相对位置会在用户姿态调整时会发生变化。本发明通过检测眼球相对于眼眶的位置变化判断活体。