活体检测的方法及装置与流程

本发明涉及人脸识别领域，更具体地涉及一种活体检测的方法及装置。

背景技术：

人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。人脸识别综合运用了数字图像、视频处理、模式识别、计算机视觉等多种技术。当前，人脸识别系统越来越多的应用于安防、金融、社保等需要身份验证的领域中的场景，如银行远程开户、线上交易操作验证、无人值守的门禁系统、线上社保办理和领取、远程医保办理等等。

在这些高安全级别的应用领域，除了需确保被验证者的人脸相似度符合数据库中存储的底库，首先需要验证被试者是一个合法的生物活体。也就是说，人脸识别系统需要能够防范攻击者使用照片、视频、3D人脸模型、或者面具等方式进行攻击。因此，急需一种进行活体检测的技术。

技术实现要素：

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种活体检测的方法，能够判断待检测的人脸是否为活体人脸，从而防止攻击者使用非活体的攻击。

根据本发明的第一方面，提供了一种活体检测的方法，包括：

获取待检测对象的脸部图像；

获取所述待检测对象的脸部热图；

根据所述待检测对象的脸部图像，确定所述待检测对象的脸部期望热图；以及

根据所述脸部热图和所述脸部期望热图，判断所述待检测对象是否为活体。

示例性地，所述根据所述待检测对象的脸部图像，确定所述待检测对象的脸部期望热图，包括：

根据所述待检测对象的脸部的温度分布，确定所述待检测对象的所述脸部期望热图。

示例性地，所述根据所述脸部热图和所述脸部期望热图，判断所述待检测对象是否为活体，包括：

将所述脸部热图与所述脸部期望热图进行比对，判断所述待检测对象是否为活体。

示例性地，所述将所述脸部热图与所述脸部期望热图进行比对，判断所述待检测对象是否为活体，包括：

计算所述脸部热图中的每个特征点的值与所述脸部期望热图中的对应的特征点的值的差值；

在所计算的所有差值中，如果小于或等于对应的预设阈值的差值的数量满足预设条件，则确定所述待检测对象为活体。

示例性地，所述获取待检测对象的脸部图像，包括：

获取由可见光图像传感器采集的所述待检测对象的脸部图像。

示例性地，所述获取所述待检测对象的脸部热图，包括：

获取由中波红外热成像传感器采集的所述待检测对象的脸部热图。

根据本发明的第二方面，提供了一种活体检测的装置，包括：

第一获取模块，用于获取待检测对象的脸部图像；

第二获取模块，用于获取所述待检测对象的脸部热图；

确定模块，用于根据所述第一获取模块获取的所述待检测对象的脸部图像，确定所述待检测对象的脸部期望热图；以及

判断模块，用于根据所述第二获取模块获取的所述脸部热图和所述确定模块确定的所述脸部期望热图，判断所述待检测对象是否为活体。

示例性地，所述确定模块，用于：

根据所述待检测对象的脸部的温度分布，确定所述待检测对象的所述脸部期望热图。

示例性地，所述判断模块包括计算单元和活体确定单元，

所述计算单元用于：计算所述脸部热图中的每个特征点的值与所述脸部期望热图中的对应的特征点的值的差值；

所述活体确定单元用于：在所计算的所有差值中，如果小于或等于对应的预设阈值的差值的数量满足预设条件，则确定所述待检测对象为活体。

示例性地，所述第一获取模块，用于：

获取由可见光图像传感器采集的所述待检测对象的脸部图像。

示例性地，所述第二获取模块，用于：

获取由中波红外热成像传感器采集的所述待检测对象的脸部热图。

第二方面所述的该装置能够用于实现前述第一方面的活体检测的方法。

根据本发明的第三方面，提供了一种计算机芯片，该计算机芯片包括处理器和存储器。所述存储器存储有指令代码，所述处理器用于执行所述指令代码，且当所述处理器执行指令代码时，能够实现前述第一方面所述的活体检测的方法。

本发明实施例可以根据采集到的脸部热图以及脸部期望热图的比较，确定待检测对象是否为活体。该方法不仅操作简单，而且能够防范照片、面具或三维脸模型等各种伪装的攻击。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是本发明实施例的电子设备的一个示意性框图；

图2是本发明实施例的活体检测的方法的一个示意性流程图；

图3是本发明实施例的脸部图像与脸部热图的一个示意图；

图4是本发明实施例的活体检测的方法的另一个示意性流程图；

图5是本发明实施例的活体检测的装置的一个示意性框图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

本发明实施例可以应用于电子设备，图1所示为本发明实施例的电子设备的一个示意性框图。图1所示的电子设备10包括一个或多个处理器102、一个或多个存储装置104、输入装置106、输出装置108、图像传感器110以及一个或多个非图像传感器114，这些组件通过总线系统112和/或其它形式互连。应当注意，图1所示的电子设备10的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，所述电子设备也可以具有其他组件和结构。

所述处理器102可以包括CPU 1021和GPU 1022或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制所述电子设备10中的其它组件以执行期望的功能。

所述存储装置104可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器1041和/或非易失性存储器1042。所述易失性存储器1041例如可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器1042例如可以包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器102可以运行所述程序指令，以实现各种期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。

所述输入装置106可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。

所述输出装置108可以向外部(例如用户)输出各种信息(例如图像或声音)，并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。

所述图像传感器110可以拍摄用户期望的图像(例如照片、视频等)，并且将所拍摄的图像存储在所述存储装置104中以供其它组件使用。

示例性地，图像传感器110可以包括可见光图像传感器和中波红外热成像传感器。其中，可见光图像传感器可用于采集人脸图像(可见光图像)，中波红外热成像传感器可用于采集人脸热图。

示例性地，该电子设备10可以被实现为诸如智能终端、门禁系统等。

现有的一种活体检测的方法是采用可见光图像传感器进行人脸图片采集及运算识别。然而，该方法需要被检测者进行一定的配合，做出固定的动作后才能确认活体身份。不仅操作复杂，会降低整体的识别效率，还会使被检测者产生不良的情绪发生不配合检测的行为。而且，这种方法只能防御照片、视频等平面物体，对于具有一定三维形状的人脸模型等无法做出防御。

图2是本发明实施例的活体检测的方法的一个示意性流程图，图2所示的方法包括：

S101，获取待检测对象的脸部图像。

示例性地，可以获取由可见光图像传感器采集的所述待检测对象的脸部图像。

也就是说，可以由可见光图像传感器采集待检测对象的脸部图像。其中，脸部图像即可见光图像。

以待检测对象是人为例，待检测对象的脸部图像为人脸图像。作为一个示例，图3(a)为人脸图像的一例。

S102，获取所述待检测对象的脸部热图。

示例性地，可以获取由中波红外热成像传感器采集的所述待检测对象的脸部热图。

也就是说，可以由中波红外热成像传感器采集待检测对象的脸部热图。其中，脸部热图是脸部按空间分布不同位置散发的温度数据，温度越高采集图像会越暖亮，反之温度越低采集图像会越冷暗。示例性地，可以通过不同的灰度或者不同的颜色表示温度的高低。

以待检测对象是人为例，待检测对象的脸部热图为人脸热图。作为一个示例，图3(b)为人脸图像的一例。图3(b)中，人脸的额头、脸颊及脖颈等部位会最为暖亮，而肩部因为隔层衣服的原因加上衣服材质造成的吸波原因会稍暗并呈现出衣服的纹理，墙壁，装饰等外部环境的温度更低(即室温)而在画面中会呈现冷暗色调。

应注意，S102与S101可以同时执行，或者，S102可以在S103之后执行，本发明对此不限定。如图4所示，S101、S103和S102是可以同时地或并行地执行的。

S103，根据所述待检测对象的脸部图像，确定所述待检测对象的脸部期望热图。

示例性地，可以根据所述待检测对象的脸部的温度分布，确定所述待检测对象的所述脸部期望热图。

以待检测对象是人为例，可以根据可见光图像情况(即图片中人脸的不同区位的温度情况)构建脸部期望热图。具体地，可以根据待检测对象的脸部图像，识别脸部图像的不同区位，根据脸部不同区位的温度，确定所述待检测对象的脸部期望热图。

例如，正常人体温度为36℃～37℃，而人脸不同区位的温度也会有所差异，如额头偏高，鼻梁偏低，毛发遮盖的区域更低，基于此理论，可以得到脸部期望热图。因此在S103中，可以根据待检测对象的脸部图像，识别人脸的不同区位并按区位的温度特性赋予一定的温度值(如额头37℃，鼻梁36℃，毛发遮掩位置35℃等)，从而实现了脸部期望热图的构建。

S104，根据所述脸部热图和所述脸部期望热图，判断所述待检测对象是否为活体。

示例性地，可将所述脸部热图与所述脸部期望热图进行比对，判断所述待检测对象是否为活体。

示例性地，可以计算所述脸部热图中的每个特征点的值与所述脸部期望热图中的对应的特征点的值的差值；在所计算的所有差值中，如果小于或等于对应的预设阈值的差值的数量满足预设条件，则确定所述待检测对象为活体。如果小于或等于对应的预设阈值的差值的数量不满足预设条件，则确定所述待检测对象为非活体。

可理解，特征点的数量可以为多个，且可以在脸部的不同区位分别提取一个或者多个特征点。例如，在额头取3个特征点，在鼻梁取2个特征点，在唇部取1个特征点…等等。所述特征点的值可以表示所述特征点处的温度值。另外，根据不同的特征点计算得到的差值对应的预设阈值可以相等或不等。例如，根据特征点计算得到的所有差值对应的预设阈值都等于2℃，或者，根据额头处的特征点计算得到的差值对应的预设阈值等于1℃，根据鼻梁处的特征点计算得到的差值对应的预设阈值等于0.8℃，等等。

所述预设条件可以为小于或等于对应的预设阈值的差值的数量大于或等于预设数量。所述预设条件可以为小于或等于对应的预设阈值的差值的数量与特征点的数量之比大于或等于预设百分比。应该理解的是，可以根据具体的应用条件设置所述预设数量和/或预设百分比。

由此可见，当出现使用照片、视频、面具或三维人脸等非活体伪装时，在S102中所获取的热图与S103所得到的期望热图会有较大的差别，因而可以确定为非活体伪装。例如，若使用照片、视频等，这些非活体的脸部温度均衡，不会像活体人脸一样根据区位进行温度分布，因此在S104中很容易确定为非活体。若使用面具、三维人脸等，这些非活体由于其自身材质的原因，对红外中波有一定的吸波作用，因此，尽管S102所获取的热图会有一定的温度分布，但热图中的特征点的值与S103所确定的期望热图中对应的特征点的值之间的差值会处于对应的预设阈值范围之外，从而也可以在S104中容易地确定为非活体。可见，本发明实施例的方法能够防范攻击者使用照片、视频、面具、或者三维人脸模型等各种情况。

示例性地，在图2所示的方法之前，可以先确定活体的脸部的温度分布以及预设阈值。

以待检测对象是人为例，可以通过以下方法确定活体的脸部的温度分布以及预设阈值。采集多个受试者的人脸热图，根据多个人脸热图确定人脸的温度分布以及预设阈值。例如，可以通过几何平均或算数平均等方法根据多个人脸热图确定人脸的温度分布。可以根据多个受试者之间的热图差异，确定预设阈值。

举例来说，在额头的眉心位置取特征点，若多个受试者的该特征点处的温度范围为36.5℃～37.5℃，则可以确定该特征点处的温度值为(37.5+36.5)/2＝37℃，确定根据该特征点计算得到的差值对应的预设阈值为(37.5-37)×β。其中，β可以是设定的大于或等于1的数，例如，β＝1。考虑到人的体温与性别、年龄、身体状况、一天中的时间等有关，且多个受试者的局限性，可以取β为大于1的数，例如，β＝1.5或β＝2等等。应注意，该示例仅是示意性的，不能将该示例认为是对本发明实施例的限定。

因此，本发明实施例可以根据采集到的脸部热图以及脸部期望热图的比较，确定待检测对象是否为活体。该方法不仅操作简单，而且能够防范照片、面具或三维脸模型等各种伪装的攻击。

图5是本发明实施例的。图5所示的装置50包括：第一获取模块501、第二获取模块502、确定模块503和判断模块504。

第一获取模块501，用于获取待检测对象的脸部图像；

第二获取模块502，用于获取所述待检测对象的脸部热图；

确定模块503，用于根据所述第一获取模块501获取的所述待检测对象的脸部图像，确定所述待检测对象的脸部期望热图；以及

判断模块504，用于根据所述第二获取模块502获取的所述脸部热图和所述确定模块503确定的所述脸部期望热图，判断所述待检测对象是否为活体。

示例性地，确定模块503可以用于：根据所述待检测对象的脸部的温度分布，确定所述待检测对象的所述脸部期望热图。

示例性地，判断模块504可以用于：将所述脸部热图与所述脸部期望热图进行比对，判断所述待检测对象是否为活体。

示例性地，判断模块504可以包括计算单元和活体确定单元，所述计算单元用于计算所述脸部热图中的每个特征点的值与所述脸部期望热图中的对应的特征点的值的差值；所述活体确定单元用于：在所计算的所有差值中，如果小于或等于对应的预设阈值的差值的数量满足预设条件，则确定所述待检测对象为活体。

示例性地，第一获取模块501可以用于：获取由可见光图像传感器采集的所述待检测对象的脸部图像。

可选地，装置50可以包括可见光图像传感器，该可见光图像传感器用于采集所述待检测对象的脸部图像。第一获取模块501可以用于从可见光图像传感器获取该待检测对象的脸部图像。

示例性地，第二获取模块502可以用于：获取由中波红外热成像传感器采集的所述待检测对象的脸部热图。

可选地，装置50可以包括中波红外热成像传感器，该中波红外热成像传感器用于采集所述待检测对象的脸部热图。第二获取模块502可以用于从中波红外热成像传感器获取该待检测对象的脸部热图。

图5所示的装置50能够用于实现前述图2或图4所示的活体检测的方法。

另外，本发明实施例还提供了另一种活体检测的装置，该装置可以包括处理器和存储器，其中，存储器用于存储指令代码，处理器执行该指令代码时，可以实现前述图2或图4所示的活体检测的方法。

另外，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以包括图5所示的装置50。

本发明实施例可以根据采集到的脸部热图以及脸部期望热图的比较，确定待检测对象是否为活体。该方法不仅操作简单，而且能够防范照片、面具或三维脸模型等各种伪装的攻击。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的物品分析设备中的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。