[发明专利]一种基于热成像效应的双摄像头人脸活体检测方法

权利要求书

1.一种基于热成像效应的双摄像头人脸活体检测方法，其特征在于：以热成像效应作为人脸活体特征，通过三个判据进行判定，若同时满足这三个判据则判定为活体人脸，否则判定为照片或者视频中的人脸；具体步骤如下：

1)可见光摄像头采集图像，进行人脸检测；

2)可见光摄像头采集图像进行人脸检测得到人脸位置定位到热成像摄像头采集图片中人脸位置；

3)热成像摄像头采集图片定位到的人脸区域位置进行图像形态学开运算、闭运算及凸包检测预处理后，再进行热成像效应三个判据判定是否为活体人脸；

所述的热成像效应的三个判据具体为：

1)计算类椭圆检测热成像图片中人脸区域外轮廓周长与面积比是否在给定范围内；

2)计算热成像图片人脸区域二值化图像与人脸外轮廓模板的相关系数是否在给定范围内；

3)计算热成像图像人脸区域温度平均值与非人脸区域温度平均值比值是否在给定范围内。

2.根据权利要求1所述的一种基于热成像效应的双摄像头人脸活体检测方法，其特征在于所述判据1的具体实现骤如下：

热成像图片人脸区域经过凸包检测可获得人脸外轮廓被一个不规则多边形包裹，定义该不规则多边形周长与面积的比值为变量α₁，其计算公式如下：

式中

c为不规则多边形的周长(即人脸外轮廓近似周长)，l_i为相邻角点之间的距离，s为不规则多边形面积即人脸外轮廓近似面积，计算方法为将多边形分解为多个三角形后采用海伦公式求解，a_i、b_i、c_i分别为三角形的三条边线； 当计算得到的比值在设定范围之内，即可以说明检测的图像类似椭圆，外轮廓线与人脸外轮廓相似，计算的比值超出设定范围时，说明外轮廓形状与人脸外轮廓不同，即检测图像为非活体图像。

3.根据权利要求1所述的一种基于热成像效应的双摄像头人脸活体检测方法，其特征在于所述判据2具体实现步骤如下：

提前采集并训练已有活体人脸区域制作人脸热成像效应图像模板，判定相关系数α₂是否大于设定的阈值，计算待检测图像与模板的相关系数α₂，相关系数α₂的计算公式如下：

以人脸区域的左上角点为起始点，水平向右为x轴正方向，垂直向下为y轴正方向建立坐标系，不妨设人脸区域灰度图像与模板的相关系数为α₂，I(i,j)是热成像效应检测图像中坐标(i,j)的灰度值，T(i,j)是热成像效应模板图像中坐标(i,j)的灰度值，m和n分别是图像的水平宽度和垂直高度；

根据上式求得的检测图像与热成像效应特征模板相关系数α₂越大说明匹配程度越高，当相关系数大于一设定值时，可以认为检测图像与模板是一样的，即所获取的人脸存在热成像效应,若检测图像与特征模板的相关系数α₂小于设定值，则认为所获取的人脸不存在热成像效应，不是活体图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于热成像效应的双摄像头人脸活体检测方法，其特征在于所述判据3具体实现步骤如下：

热成像摄像头能获取到每一个像素点的温度，不妨设热成像图像中人脸区域的平均温度与非人脸区域的平均温度的比值为α₃，其计算公式如下：

s_xy、s_xy′分别为热成像图片人脸区域进行凸包检测连接的不规则多边形的面积和热成像图像除去该不规则多边形面积的差值，∑T为s_xy对应像素点离散温度和，∑T′为s_xy′对应像素点离散温度和；

α₃的大小体现了人脸区域与非人脸区域在温度上的差别，比值越大说明温度区分都越大，当比值大于一定值时，可以认为检测处的人脸为活体人脸，反之认为不是照片或者视频中的人脸。