一种基于眼球上光斑的人脸活体检测方法及检测装置与流程

本发明涉及图像识别领域，具体涉及一种基于眼球上光斑的人脸活体检测方法及检测装置。

二、

背景技术：

人脸识别技术在近年得到了广泛应用、发展迅速，人脸识别的安全性和防伪手段也变得更加的重要。现有的一些防伪手段有检测用户有没有脸部表情动作来做活体检测，例如是否有眨眼、摇头、说话等动作，但是这种活体检测也可以通过一段脸部图像视频来进行欺骗，而且需要用户配合做出一系列规定动作才能通过活体检测，用户体验差。也有基于人脸温度、反光率等生物信息作为人脸的活体特征的防伪方法，但距离应用要求有不足之处，如以人脸温度为特征的算法需要昂贵的热红外成像设备，以人脸反光率为特征的算法则要求用户把头部固定在规定位置。另外还有采用3d结构光或者tof技术的检测人脸是否有3维特征来做活体检测依据，但是采用3d结构光或者tof技术的模块也非常昂贵。所以寻找到有效可行的人脸活体特征，并且该特征的检测无需限制用户的行动，而且成本低廉，会促进人脸识别技术的应用和普及。

三、

技术实现要素：

本发明提供了一种基于眼球上光斑的人脸活体检测方法及检测装置，实施简单，使用友好，用时短，效率高。

本发明的一个实施例提供了一种基于眼球上光斑的人脸活体检测方法，包括以下步骤：

设置一组或多组红外照明光源或可见光照明光源对被检测目标的脸部区域进行照明，照明光源形成的光斑落在被检测目标眼部的瞳孔区域或虹膜区域；

点亮所述光源，并获取被检测目标的图像；

在所述图像中检测出眼部的瞳孔区域或虹膜区域，检测所述瞳孔区域或虹膜区域是否有所述光源形成的光斑，如果有，判断所述检测目标为真的活体；否则，判断所述检测目标为假的活体。

本发明的一个实施例还提供了一种基于眼球上光斑的人脸活体检测装置，包括人脸采集摄像模组，人脸采集摄像模组连接处理器，处理器电连接一组或多组红外照明光源或可见光照明光源，照明光源对被检测目标的脸部区域进行照明，照明光源形成的光斑落在被检测目标眼部的瞳孔区域或虹膜区域；人脸采集模组包括人脸采集摄像头，人脸采集摄像头连接图像传感器，图像传感器电连接处理器，处理器检测所述摄像头采集的图像、检测出眼部的瞳孔区域或虹膜区域，再检测所述瞳孔区域或虹膜区域是否有所述光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断所述检测目标为假的活体。

本发明提供的基于眼球上光斑的人脸活体检测方法及检测装置，具有如下有益技术效果：

1、根据透镜成像原理，瞳孔视界范围内的光源通过瞳孔和晶状体在视网膜成像，这个明亮的像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中就会呈现出光斑；另外虹膜区域对光源有反射，虹膜相当于一个反射镜，如果光源落在在该区域内会形成镜像，这个镜像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中也会呈现出光斑。同时，不同位置和数量的光源在瞳孔区域或者虹膜区域范围内时就会产生相应位置和数量的光斑。根据这个特点，在人脸检测装置中设置有一组以上的主动光源，通过程序控制这些主动光源的亮灭、变化，那么在瞳孔区域或虹膜区域内的光斑就会呈现相应的变化；光斑呈现相应的变化的那么就是真实的人脸，没有光斑或者光斑不呈现相应的变化那么就是伪造的人脸。因此，这种检测方法和检测装置实施简单，使用友好，用时短，效率高。

2.通过程序控制主动光源按不同的方式变动，同时检测相应的光斑的变动规律是否和主动光源变动的规律是否匹配。变动规律匹配的就是真实的人脸，变动规律不匹配的就是伪造的人脸。因为伪造者事先并不知道程序指令主动光源按何种方式变动，更加难以伪造。

附图说明

图1所示为照明光源在人眼区域形成光斑的示意图。

图2所示为照明光源在人眼的瞳孔区域成像成光斑的成像原理的示意图。

图3所示为本发明的基于眼球上光斑的人脸活体检测方法的一个实施例的流程图。

图4所示为本发明的基于眼球上光斑的人脸活体检测方法的一个实施例的流程图。

图5所示为本发明的基于眼球上光斑的人脸活体检测装置的一个实施例的示意图。

图6所示为本发明的基于眼球上光斑的人脸活体检测装置的一个实施例的示意图。

其中，1.人脸采集摄像头，2.照明光源，4.瞳孔，5.虹膜，6.晶状体，7.视网膜，8.眼球，9.光源在视网膜上的成像

具体实施方式

下面将结合本发明实施例附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考图1～图2，本发明是基于眼球对照明光源会产生光斑提出的人脸活体检测方法及相关产品。其中人眼中的虹膜区域或瞳孔区域对照明光源会产生明显光斑。由于人眼就是一个精细的光学成像系统。我们可以把眼睛抽象成一个简单的光学模型：瞳孔4是一个允许光线进入眼球的通道，瞳孔4后的晶状体6类似于透镜，而视网膜7是成像的光屏。根据透镜成像原理,瞳孔4视界范围内的光源通过瞳孔4和晶状体6在视网膜7成像，这个明亮的像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中就会呈现出光斑，也就是照明光源在视网膜上的成像9。

另外虹膜区域对光源有反射，虹膜相当于一个反射镜，如果光源落在在该区域内会形成镜像，这个镜像被摄像头接收到，那么摄像头拍摄到的图像中也会呈现出光斑。

眼白部分(即巩膜区域)对照明光源也会产生反射，但是眼白区域是白色的，即使形成光斑也和眼白区域颜色差不多，可以忽略。

参考图3，在本发明的一个实施例中，基于眼球上光斑的人脸活体检测方法，包括以下步骤：

设置一组或多组红外照明光源或可见光照明光源对被检测目标的眼部区域进行照明，照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域或虹膜区域；

点亮所述光源，并获取被检测目标的图像；

在所述图像中检测出眼部的瞳孔区域或虹膜区域，检测所述瞳孔区域或虹膜区域是否有所述光源形成的光斑，如果有，判断所述检测目标为真的活体；否则，判断所述检测目标为假的活体。

进一步的，本发明的基于眼球上光斑的人脸活体检测方法，还可以包括如下步骤：

控制照明光源交替点亮或熄灭，并获取被检测目标的图像，得到一幅或多幅点亮图像，以及一幅或多幅熄灭图像；

检测点亮图像眼部的瞳孔区域或虹膜区域是否有照明光源形成的光斑，同时，检测熄灭图像眼部的瞳孔区域或虹膜区域是否没有照明光源形成的光斑；如果有，则判断检测目标为真的活体；否则，则判断检测目标为假的活体。

进一步的，本发明的基于眼球上光斑的人脸活体检测方法，还可以包括如下步骤：

控制照明光源随机点亮或熄灭，并获取被检测目标的图像，得到多幅点亮图像，以及多幅熄灭图像；

检测点亮图像眼部的瞳孔区域或虹膜区域是否有照明光源形成的光斑，检测熄灭图像是否没有照明光源形成的光斑，同时，按光斑形成的时间顺序检测点亮图像和熄灭图像是否与照明光源的变化同步；如果是，则判断检测目标为真的活体；否则，则判断检测目标为假的活体。

进一步的，本发明的基于眼球上光斑的人脸活体检测方法，还可以包括如下步骤：

寻找所述主动光源熄灭状态下图像眼部的瞳孔区域或虹膜区域，判断瞳孔区域或虹膜区域是否有光斑，如有，则将光斑定位，以排除环境光源对检测判断的影响。

依次点亮每一组照明光源，同时采集被检测目标物体的图像；

寻找图像中位于瞳孔区域或虹膜区域的光斑，并对光斑进行定位和标记，记录照明光源与照明光源产生的光斑的对应关系。

参考图4，在本发明的一个实施例中，基于眼球上光斑的人脸活体检测方法，可以包括如下步骤：

设置一组或多组红外照明光源或可见光照明光源对被检测目标的脸部区域进行照明，照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域或虹膜区域；

点亮照明光源，并获取被检测目标的图像；

寻找图像的瞳孔区域或虹膜区域；

熄灭照明光源，采集被检测目标的图像；

检测图像瞳孔区域或虹膜区域是否有光斑，如有将其定位；

依次点亮每一组照明光源，同时采集被检测目标物体的图像；

寻找图像中位于瞳孔区域或虹膜区域的光斑，并对光斑进行定位和标记，记录光源与其产生的光斑的对应关系；

控制照明光源按一定方式亮灭、变化，同时采集每次光源变化时被检测目标的图像，产生一系列变化的图像；

检测图像瞳孔区域或虹膜区域的光斑并定位；

检测光斑的变动规律和照明光源的变动规律是否匹配，如果对应，则认为被检测目标为真实的人脸；否则为假的人脸。因为伪造者事先并不知道程序指令红外照明光源按何种方式变动，更加难以伪造。

常用的瞳孔检测方法有投影函数法、模板匹配法、霍夫变换法、基于gabor变换的方法和基于神经网络的方法等。因为人的虹膜区域直径大约是1厘米，虹膜区域的检测方法可以是在检测出瞳孔后以瞳孔中心为圆心画一个直径为1厘米的圆来粗略确定虹膜区域。简单的光斑检测方法有阈值法：光斑通常灰度值都比较高，远高于周边区域的像素，可以根据下面的式子判断是否属于光斑：

i(x,y)>k

i是像素的灰度值,其中(x,y)为像素值的坐标值；如果图像中像素点的灰度值i大于预制的阈值k，k值的范围可以为170-255，则认为该点是光斑点。

也可以采用其他一些光斑检测算法，例如2dgabor滤波器等方法。

参考图5，在本发明的一个实施例中，基于眼球上光斑的人脸活体检测装置包括人脸采集摄像模组，人脸采集摄像模组连接处理器，处理器连接一组或多组红外照明光源或可见光照明光源，照明光源对被检测目标的脸部区域进行照明，照明光源形成的光斑落在被检测目标的瞳孔区域或虹膜区域；人脸采集模组包括人脸采集摄像头，人脸采集摄像头连接图像传感器，图像传感器电连接处理器，处理器检测摄像头采集的图像中瞳孔区域或虹膜区域是否有照明光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断检测目标为假的活体。

处理器可以连接存储器，存储器上设有控制程序，控制程序控制照明光源交替点亮或熄灭，或者控制照明光源随机点亮或熄灭。

参考图6,在本发明的一个实施例中，基于眼球上光斑的人脸活体检测装置包括人脸采集摄像模组，模组连接dsp(digitalsignalprocessor)，dsp连接一组或多组红外照明光源或可见光照明光源，光源对被检测目标的脸部区域进行照明，光源形成的光斑落在被检测目标眼部的瞳孔区域或虹膜区域；人脸采集模组包括人脸采集摄像头，摄像头连接图像传感器，图像传感器电连接dsp，dsp连接智能终端。

智能终端检测摄像头采集的图像的眼部的瞳孔区域或虹膜区域是否有光源形成的光斑，如果有，判断检测目标为真的活体；否则，判断检测目标为假的活体。

智能终端设有控制程序，能够自动控制红外照明光源点亮或熄灭，或者人工控制红外照明光源点亮或熄灭。智能终端可以是计算机、手机、平板电脑、pda、pos、车载电脑、智能电视、广告机。

智能终端处理和存储dsp发送过来的虹膜图像和其他信息；智能设备通过dsp操作人脸采集模组和照明光源。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。