专利名称：具有活体检测功能的人脸指纹门禁的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物特征识别技术，尤其涉及带活体检测的人脸指纹门禁。
背景技术：
身份识别在现代社会变得越来越重要，它是一种保护信息安全、财产安全、人身安 全等的重要防护措施，几乎涉及每个人的日常生活。随着科学技术的发展，特别是计算机、 通讯技术的快速发展，越来越多的可靠性高、识别便利、功能复杂的身份识别技术相继涌 现。从传统的机械式钥匙、密码口令，到生物特征识别，身份识别技术发展迅速，安全性、可 操作性、智能性都有很大的提高，但同时也存在着诸多应用的局限。存在诸如身份认证丢 失、被盗、遗忘等情况，对于合法身份用户造成不能正常认证识别，对于非法持有人盲目识 别通过，带来安全威胁。传统身份识别方式加生物特征识别技术的应用为身份识别具有一定的优势，互补 了传统和现代技术的优势，但是每种识别方式还固有缺陷，因此仍然存在着一些不足。如指 纹加密码的技术已经无法满足信息时代的要求，在现实生活中，密码记忆问题是一个很多 的负担，密码往往成为信息安全中最薄弱的环节。应用生物特征识别技术，解决忘记记忆密 码或者避免携带钥匙的问题，同时也要满足生物特征识别容易的问题，发挥生物特征识别 技术唯一性、高效、安全性的优势，避免各种生物特征识别应用局限，是生物特征识别技术 的发展趋势，也是身份识别技术的发展方向。特别地，在一些特别场所，如银行金库、监狱、保密机构等场所，安全防护要求极 高，进入上述场所的重要区域需要经过严格的身份识别、认证。传统的机械式钥匙，口令密 码方式已经不能满足这些场合的安防要求，采用生物特征识别是解决该问题的重要途径。现有的生物识别技术如指纹、人脸等，有较高的精确度，且在一定程度上能够避免 身份被盗用的情况发生。但是，犯罪份子仍然有空子可钻。比如，通过盗用合法用户的照片 以通过人脸识别技术的验证，或者用暴力手段(如砍手等)获取合法用户的指纹以通过指 纹识别技术的验证，这些潜在的危险严重威胁着诸如银行金库、保密机构等场所的安全，现 有的普通的生物特征识别产品已不能满足这些场合的需求。
发明内容针对上述问题，本实用新型提供一种带活体检测的人脸指纹门禁，避免使用盗用 生物特征验证信息通行情况的发生，提高门禁的安全性。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种带活体检测的人脸指纹门 禁，包括图像获取模块、人像活体检测模块、指纹采集模块、指纹活体检测模块、模板存储单 元、特征比对单元、门禁控制单元、存储模块、显示模块、扩展单元。图像获取模块，主要针对的对象为人脸图像，它是获取与人脸图像以及与人脸图 像相关的图像信息单元，采用摄像头对通过门禁的受监控对象进行拍摄。人像活体检测模块，包括人脸面部物理运动检测子模块、人脸面部生理运动检测子模块。人脸面部物理运动检测子模块、人脸面部生理运动检测子模块检测过程简述为锁 定摄像视角内人脸，确定人的运动区域和运动方向；判断锁定人脸区域内是否存在有效的 人脸面部物理运动；判断人脸面部运动是否为生理运动。指纹采集模块，针对的对象为指纹，采集指纹信息。指纹活体检测模块，指纹的活体检测是除采集指纹图像外，多次使被测指纹发生 形变，记录形变结果的检测模。模板存储单元，是指存储建立的指纹活体检测模型的单元。所谓指纹活体检测模 型是指，指纹变形前后依据指纹序列进行配准，选取对应特征点作为参考模型的基准点对， 采用改进模型描述指纹的变形，计算指纹变形在各个方向的变形能量，构建指纹变形空间 弯曲能量向量，在真假指纹库上进行训练，得到弯曲能量向量空间分布，从而形成指纹活体 检测的最终参考模型。带检测指纹进入活体检测阶段时，与参考模型进行比对，计算待测目 标形变时空间能量向量，比对设定的参考阈值，从而确定待测目标是否为活体受检目标。特征比对单元，是将采集到的生物特征信息，包括人脸、指纹信息与数据库中的已 存储数据进行比对，按设定的符合阈值标准，确定比对结果是否符合。特别地，对于人像信 息比对，需要同时满足人像特征比对符合，和人像活体特征检测符合两个结果，视为人像比 对符合；对于指纹检测比对同理，需要同时满足指纹图像特征比对符合和指纹活体特征检 测符合，视为指纹比对符合；作为同一被检测对象，须同时满足人像比对和指纹比对符合， 视为检测对象身份合法，运行通过门禁。对于人像、指纹若有任意图像比对或者活体特征比 对不符情况出现，将视为非法对象，禁止通过门禁，防止危险进一步扩大。门禁控制单元，控制被检测对象通过的单元，其工作过程是，根据特征比对单元的 比对结果，被检测对象为合法时，允许通过，被检测对象为非法时，禁止通行。存储模块，存储使用人员的人脸、指纹信息，存储有大量的人脸图像数据和指纹图 像数据，并且与模板存储单元相互联系，共享模板存储单元中指纹活体检测模型。显示模块，采用液晶显示屏幕，用于显示采集被检测对象人脸、指纹信息，活体检 测信息，检测结果，以及警示信息的显示。扩展单元，包括支持标准RS232，RS485串口电路，支持标准TCP/IP协议的网络接 口电路，其他扩展电路。所述的模板存储单元存储有指纹活体检测模型和人像活体检测模型。所述的指纹活体检测模块包括指纹物理运动检测子模块、指纹形变检测子模块。本实用新型的有益效果是不仅可以识别待检测生物特征信息的合法性，同时还具有生物特征活体检测功 能。有效避免了伪造、盗用人脸、指纹认证信息试图通过门禁的现象的发生，保证了门禁的
安全性、可靠性。
图1为一种带活体检测的人脸指纹门禁示意图。图2为活体检测工作流程图。其中，1、一种带活体检测的人脸指纹门禁，1001、图像获取模块，[0026]1002、人像活体检测模块，1003、指纹采集模块，1004、指纹活体检测模块，1005、模板存储单元，1006、特征比对单元，1007、门禁控制单元，1008、存储模块，1009、显示模块，1010、扩展单元。
具体实施方式
实施例一结合附图1至2对本实用新型进一步描述。附图1所示，一种带活体检测的人脸指纹门禁示意图。一种带活体检测的人脸指 纹门禁(1)包括图像获取模块(1001)、人像活体检测模块(1002)、指纹采集模块(1003)、 指纹活体检测模块(1004)、模板存储单元(1005)、特征比对单元(1006)、门禁控制单元 (1007)、存储模块(1008)、显示模块(1009)、扩展单元(1010)。图像获取模块(1001)，采用摄像头，朝向被监测目标方向，采集被检测目标人脸图 像，同时也采集与人物同步的场景信息。人脸图像的获取还包含记录存储等功能，供回显 过程中人脸图像的抓取等。人像活体检测模块(1002)，包括人脸面部物理运动检测子模块、人脸面部生理运 动检测子模块。人脸面部物理运动检测子模块是采集人脸图像后，确定人脸框，针对眼睛 部位进行定位，定位眼睛中心位置，在摄录的人脸图像多幅画面中，以人眼睛定位中心为基 准，判断图像中人眼眨动的情况，从物理运动上判断出被检测人脸运动状况。人脸面部生理 运动检测子模块，是判断人脸面部运动的检测模块，选定人脸框，定位人脸特征点，记录人 脸运动中特征点位置变化，统计人脸特征点运动方向，判断运动方向和预定值间关系，如果 存在一致性运动，认为是发生了人脸生理性运动。指纹采集模块(1003)，针对对象为指纹，采集指纹信息。采集完整的指纹信息，有 时需要采集多次指纹；此外，活体检测需要采集变形指纹信息，因此需要对指纹进行适度挤 压，前后、左右等使指纹序列发生形变，并进行形变后的指纹图像采集。指纹活体检测模块(1004)，指纹的活体检测是除采集指纹图像外，多次使被测指 纹发生形变，记录形变结果的检测模，指纹的变形情况，依据选取指纹上的定位点确定变形 量，变形量带入指纹活体检测参考模型中进行训练，得到训练结果，即是指纹形变空间能 量，将其与设定能量阈值比较，从而确定指纹是否为活体指纹。模板存储单元(100 ，是指存储建立的指纹活体检测模型的单元。所谓指纹活体 检测模型是指，指纹变形前后依据指纹序列进行配准，选取对应特征点作为参考模型的基 准点对，采用改进模型描述指纹的变形，计算指纹变形在各个方向的变形能量，构建指纹变 形空间弯曲能量向量，在真假指纹库上进行训练，得到弯曲能量向量空间分布，从而形成指 纹活体检测的最终参考模型。带检测指纹进入活体检测阶段时，与参考模型进行比对，计算待测目标形变时空间能量向量，比对设定的参考阈值，从而确定待测目标是否为活体受 检目标。特征比对单元(1006)，是将采集到的生物特征信息，包括人脸、指纹信息与数据库 中的已存储数据进行比对，按设定的符合阈值标准，确定比对结果是否符合。特别地，对于 人像信息比对，需要同时满足人像特征比对符合，和人像活体特征检测符合两个结果，视为 人像比对符合；对于指纹检测比对同理，需要同时满足指纹图像特征比对符合和指纹活体 特征检测符合，视为指纹比对符合；作为同一被检测对象，须同时满足人像比对和指纹比对 符合，视为检测对象身份合法，运行通过门禁。对于人像、指纹若有任意图像比对或者活体 特征比对不符情况出现，将视为非法对象，禁止通过门禁，防止危险进一步扩大。门禁控制单元(1007)，控制被检测对象通过的单元，其工作过程是，根据特征比 对单元(1006)的比对结果，被检测对象为合法时，允许通过，被检测对象为非法时，禁止通 行。存储模块(1008)，存储使用人员的人脸、指纹信息，存储有大量的人脸图像数据和 指纹图像数据，并且与模板存储单元(100 相互联系，共享模板存储单元(100 中指纹活 体检测模型。显示模块(1009)，采用液晶显示屏幕，用于显示采集被检测对象人脸、指纹信息， 活体检测信息，检测结果，以及警示信息的显示。扩展单元(1010)，包括支持标准RS232，RS485串口电路，支持标准TCP/IP协议的 网络接口电路，其他扩展电路。附图2所示，活体检测工作流程图。一种带活体检测的人脸指纹门禁其工作过程 可以描述为带活体检测的人脸指纹门禁对欲经过的对象进行特征采集，包括人脸图像采 集，具体指通过摄像头对人脸图像进行拍摄，对盘随人脸的场景图像进行拍摄记录，特别 地，多次采集人脸图像，记录人脸定位区域的面部运动情况，即人脸运动的采集。对指纹图 像进行采集，记录，进行多次指纹采集，对指纹进行变形情况下的采集记录。前述过程完成 了欲通过门禁的对象人脸、指纹生物特征的采集，然后进行相应的检测比对工作，即将采集 的人脸图像与存储模块(1008)中的人脸图像数据进行比对，按照设定的吻合阈值判断是 否符合；对采集的人脸运动信息进行分析，以眼睛中心为基准，分析人眼睛眨眼情况，以人 脸定位点为基准，判断人脸面部定向移动，根据参考一致性运动你哦个标准判断人脸生物 运动性，从而判断人脸是否为活体受检目标；对于采集的指纹信息，同存储模块(1008)中 的指纹数据进行比对，根据设定的吻合标准，判断指纹是否符合，定位指纹特征点，将指纹 变形后状况移植到指纹活体检测参考模型中训练，计算得出指纹运动能量空间，根据设定 的参考阈值，判断指纹是否为活体受检目标。综合上述四个比对、分析结果，具体分析方法 是，满足人脸图像、指纹采集特征比对相符且人脸和指纹都为活体情况下，视为合法目标， 该情况下进行检测结果的显示，并控制门禁动作，运行目标通过；入股四个比对、分析结果 中，只要出现人脸、指纹采集特征比对不符或活体检测不符情况，视为非法目标，将该结果 进行显示，并发出报警信息，控制门禁禁止目标通行。
权利要求1.一种带活体检测的人脸指纹门禁，其特征在于所述带活体检测的人脸指纹门禁包 括图像获取模块、人像活体检测模块、指纹采集模块、指纹活体检测模块、模板存储单元、特 征比对单元、门禁控制单元、存储模块、显示模块、扩展单元。
2.根据权利要求1所述的一种带活体检测的人脸指纹门禁，其特征在于所述的人像 活体检测模块包括人脸面部物理运动检测子模块、人脸面部生理运动检测子模块。
3.根据权利要求1所述的一种带活体检测的人脸指纹门禁，其特征在于所述的显示 模块采用液晶显示屏幕。
4.根据权利要求1所述的一种带活体检测的人脸指纹门禁，其特征在于所述的扩展 单元包括支持标准RS232，RS485串口电路，支持标准TCP/IP协议的网络接口电路。
5.根据权利要求1所述的一种带活体检测的人脸指纹门禁，其特征在于所述的指纹 活体检测模块包括指纹物理运动检测子模块、指纹形变检测子模块。
专利摘要一种带活体检测的人脸指纹门禁包括图像获取模块、人像活体检测模块、指纹采集模块、指纹活体检测模块、模板存储单元、特征比对单元、门禁控制单元、存储模块、显示模块、扩展单元。所述带活体检测的人脸指纹门禁可以检测人脸、指纹，还具有人脸、指纹的活体检测功能，避免了盗用人脸、指纹信息非法通过门禁的情况发生，增强了门禁的安全性。
文档编号G07C9/00GK201845368SQ20102053845
公开日2011年5月25日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者张天帅, 肖林兴 申请人:北京海鑫智圣技术有限公司