应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法
【专利摘要】本发明是一种应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，是应用于人脸识别通关管制系统，所述方法是撷取复数个外界人脸影像，再从外界人脸影像产生正规化乱度值，当所述正规化乱度值符合活体辨识门坎值时，即认定为是活体，且当外界人脸影像的特征值符合内建人脸影像特征值时，外界人脸影像即通过人脸识别通关管制系统的人脸识别。如此即可解决人脸识别通关管制系统被人脸照片所欺骗的问题，而达到仅能以活体通过人脸识别通关管制系统。
【专利说明】应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及活体侦测方法领域，特别涉及一种应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法。
【背景技术】
[0002]近年来，人们对于人员管制的作法，从传统的门厅警卫人员管制，逐渐进步到指纹辨识管制系统、静脉辨识管制系统及人脸辨识管制系统等。其中人脸辨识管制系统属于非接触式的生物特征辨识技术，而指纹辨识管制系统、静脉辨识管制系统等则属于接触式生物特征辨识技术。
[0003]而以人脸辨识管制系统而言，是先撷取外界影像，并从外界影像找出的人脸位置，以撷取外界人脸影像，并进行脸部特征的分析，再将外界人脸影像的脸部特征与内建人脸影像的脸部特征进行比对，若两者相符则可通过人脸辨识管制系统。但若有人以内建人脸影像相同的照片给人脸辨识管制系统依循上述的过程进行人脸辨识，亦将有可能通过人脸辨识管制系统。
[0004]基于前述以照片通过人脸辨识管制系统的问题，而有若干业者或研究人员即针对此一问题，进行研究开发出各种有关活体侦测方法，例如台湾发明专利公开第200741559号，是一种采用背景比对的活体识别方法，通过确定没有人员存在的基准影像，亦即空背景，而比较出是否有不应该存在的背景画面，亦即照片中的背景，进而辨识出待测影像中待测人脸是否为相片还是活体。
[0005]又，有台湾发明专利公开第201033907号，是一种活体辨识系统与方法以及身份认证装置与方法，所述活体辨识系统与方法是先预存行为特性参数或/及物理特性参数以及与所述行为特性参数或/及物理特性参数对应的活体判断标准，接续撷取该待测体的特定或行为动作的影像，再判断暂存至该数据库中的该待测体的特定或行为动作的影像是否符合该数据库中所储存的活体判断标准，若是，则判断该待测体为活体，若否，则判断该待测体为非活体，而该身份认证装置与方法即运用该活体辨识系统与方法搭配判断该待测体的特定或行为动作的影像是否符合预存的合法用户的脸部影像特征，藉以确认该待测体是否为合法使用者。
[0006]以台湾发明专利公开第200741559号而言，若在基准影像的相同背景上拍摄的照片，并以此相同背景照片进行辨识，仍有可能会被认为是活体，而发生误判的问题，又以台湾发明专利公开第201033907号而言，需要待测体的做出特定的动作，将造成使用上的不便。故如何提供一种能够正确判断被辨识者是否为活体，且不需要额外的特定动作，即可完成活体辨识，实是目前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0007]有鉴于先前技术所提的问题，本发明即是开发出能在不需要额外地行为，即能准确地判断出活体的方法，并能将所述方法被应用在人脸识别通关管制系统中。[0008]根据本发明的一目的，提供一种应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其是从外界撷取复数个外界影像，并从各外界影像中的人脸位置撷取外界人脸影像，且从各外界人脸影像中产生正规化乱度值，当比较出正规化乱度值符合与所述人脸识别通关管制系统的活体辨识门坎值时，即认定外界影像中具有活体，再针对所述外界人脸影像的特征值与所述人脸识别通关管制系统的数据库中的复数个内建人脸影像特征值进行比对，当所述外界人脸影像的特征值符合其中一个所述内建人脸影像特征值时，所述外界人脸影像即通过所述人脸识别通关管制系统的人脸识别。
[0009]其中，完成获取复数个外界影像中的人脸位置的外界人脸影像的步骤包括使用人脸识别通关管制系统所设的影像捕获设备拍摄外界影像，再由人脸识别通关管制系统的侦测模块，从外界影像中进行人脸侦测，以取得外界影像中的人脸位置，侦测模块从预设时间内的复数个外界影像中，分别获取外界人脸影像。
[0010]其中，人脸识别通关管制系统以其所设的影像色彩分离模块对各外界人脸影像进行色彩讯号分离，以取得复数个原始色彩讯号。
[0011]其中，从各所述原始色彩讯号产生所述正规化乱度值的步骤包括，使用人脸识别通关管制系统所设的噪声分离模块，分离出各原始色彩讯号中的噪声，以分别产生色彩主讯号，使用人脸识别通关管制系统所设的转换模块将各色彩主讯号分别转换成频率信息，再由人脸识别通关管制系统所设的分析模块，分别分析出各频率信息的频率乱度值，且使用人脸识别通关管制系统所设的正规化处理模块，从至少一个讯号频率乱度值中产生正规化乱度值。
[0012]其中，转换模块是将各色彩主讯号以傅立叶变换成各频率信息。
[0013]其中，分析模块是以下列公式从各频率信息计算出各频率乱度值:
[0014]E = -SiPiIn Pi
[0015]其中E为频率乱度值，Pi为每个频率信息的强度值。
[0016]其中，正规化处理模块是以下列公式从所有的讯号频率乱度值中产生所述正规化乱度值:
[0017]En= (max E-min E) /max E
[0018]其中EN表示所述正规化乱度值;max E表示各所述频率乱度值中的最大值，min E表示各所述频率乱度值中的最小值。
[0019]其中，人脸识别通关管制系统以其所设的比较模块，将正规化乱度值与活体辨识门坎值比较，并以正规化乱度值符合活体辨识门坎值者认定为是活体。
[0020]其中，人脸识别通关管制系统以其所设的鉴别模块鉴别外界人脸影像的特征值与各内建人脸影像特征值。
[0021]其中，各原始色彩讯号是从各外界人脸影像中的分离出红色、绿色、蓝色信息所形成的。
[0022]其中，活体辨识门坎值是依循从外界人脸影像产出正规化乱度值的过程，分别产生出复数个活体人脸影像的活体正规化乱度值，以及复数个照片人脸影像的照片正规化乱度值，并从各活体正规化乱度值及各照片正规化乱度值而订定的。
[0023]综上所述，本发明是以外界人脸影像产生的正规化乱度值符合活体辨识门坎值，即可认定为外界人脸影像来自活体，其主要的原因是活体于脉搏的跳动过程中，被撷取的外界人脸影像在影像的色彩上有些微的变化，此种变化并非人眼可以辨识出来的，但从外界影像进行撷取转换后，将可以辨别出此种变化，而此种变化以正规化乱度值表示，再与预先建立的活体辨识门坎值进行比对，即可轻易地被辨识为是否为活体，而于确认活体后，再进行外界人脸影像的特征值与内建人脸影像特征值的比对，本发明的活体判断方式并不需要额外的特定行为，也不会有以相同背景照片进行辨识的误判问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明的应用于人脸识别通关管制系统的方法实施例的流程示意图；
[0025]图2是本发明的人脸识别通关管制系统实施例的示意图；
[0026]图3是本发明完成获取复数个外界影像中的人脸位置的外界人脸影像实施例的流程示意图；
[0027]图4是本发明从原始色彩讯号产生正规化乱度值实施例的流程示意图；
[0028]图5是本发明原始色彩讯号、色彩主讯号各频率信息实施例的示意图。
[0029]附图标记说明
[0030]1:人脸识别通关管制系统
[0031]10:影像捕获设备
[0032]11:侦测模块
[0033]12:影像色彩分离模块
[0034]13:噪声分离模块
[0035]14:转换模块
[0036]15:分析模块
[0037]16:正规化处理模块
[0038]17:比较模块
[0039]18:鉴别模块
[0040]SlO?S16:流程步骤
[0041]S30?S32:流程步骤
[0042]S40?S43:流程步骤
【具体实施方式】
[0043]为利贵审查员了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
[0044]本发明是一种应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，请参阅图1所示，所述方法是应用于人脸识别通关管制系统，其包括下列步骤:
[0045]SlO:从外界撷取复数个外界影像；
[0046]Sll:从各外界影像中的人脸位置撷取外界人脸影像；
[0047]S12:从各外界人脸影像中产生正规化乱度值；
[0048]S13:比较出正规化乱度值是否符合所述人脸识别通关管制系统的活体辨识门坎值，若是进行下列步骤(S14)，否则进行步骤(S16)；
[0049]S14:当正规化乱度值符合活体辨识门坎值，即认定外界影像中具有活体，再鉴别所述外界人脸影像的特征值与所述人脸识别通关管制系统的数据库中的复数个内建人脸影像特征值，若外界人脸影像的特征值符合其中一个所述内建人脸影像特征值则进行下列步骤(S15)，否则进行步骤(S16)；
[0050]S15:当所述外界人脸影像的特征值符合其中一个所述内建人脸影像特征值时，所述外界人脸影像即通过所述人脸识别通关管制系统的人脸识别；
[0051]S16:所述外界人脸影像无法通过所述人脸识别通关管制系统的人脸识别。
[0052]请参阅图2及图3所示，在本发明中，人脸识别通关管制系统I包括影像捕获设备
10、侦测模块11、影像色彩分离模块12、噪声分离模块13、转换模块14、分析模块15、正规化处理模块16、比较模块17及鉴别模块18，而本发明进一步获取复数个外界影像中的人脸位置的外界人脸影像的步骤包括:
[0053]S30:使用影像捕获设备10拍摄外界影像；
[0054]S31:由侦测模块11从外界影像中进行人脸侦测，以取得外界影像中的人脸位置:
[0055]S32:侦测模块11从预设时间内的复数个外界影像中，分别获取外界人脸影像。
[0056]在本发明中，请参阅图4及图5所示，影像色彩分离模块12对各外界人脸影像进行色彩讯号分离，以取得复数个原始色彩讯号(如图5所示)，例如:各原始色彩讯号是从各外界人脸影像中的分离出红色、绿色、蓝色信息所形成的，如图5的第一?三原始色彩讯号。而从各原始色彩讯号产生所述正规化乱度值的步骤包括:
[0057]S40:使用噪声分离模块13分离出各原始色彩讯号中的噪声，以分别产生色彩主讯号，如图5的第一?三主讯号；
[0058]S41:使用转换模块14将各色彩主讯号分别转换成各频率信息，其中转换模块14是将各色彩主讯号以傅立叶变换成各频率信息，各频率信息如图5的第一?三频率信息；
[0059]S42:使用分析模块15分别分析出各频率信息的频率乱度值；
[0060]S43:使用正规化处理模块16，从至少一个讯号频率乱度值中产生正规化乱度值。
[0061]在本发明中，分析模块15是以下列公式从各频率信息计算出各频率乱度值:
[0062]E = -SiPiIn Pi
[0063]其中E为频率乱度值，Pi为每个频率信息的强度值。
[0064]在本发明中，正规化处理模块16是以下列公式从所有的讯号频率乱度值中产生所述正规化乱度值:
[0065]En= (max E-min E) /max E
[0066]其中En表示所述正规化乱度值，max E表示各所述频率乱度值中的最大值，min E表示各所述频率乱度值中的最小值。举例而言，活体及照片第一?三色彩主讯号转换成的各频率乱度值，及经计算后的正规化乱度值，如表I所示:
[0067]表I活体和照片相应的频率乱度值及正规化乱度值
【权利要求】
1.一种应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，是应用于人脸识别通关管制系统，其特征在于，所述方法包括下列步骤: 撷取复数个外界影像中的人脸位置的外界人脸影像； 转换各所述外界人脸影像以产生复数个原始色彩讯号； 转换各所述原始色彩讯号以产生正规化乱度值； 比较所述正规化乱度值与所述人脸识别通关管制系统的活体辨识门坎值，且以所述正规化乱度值符合所述活体辨识门坎值者认定为是活体； 鉴别所述外界人脸影像的特征值与所述人脸识别通关管制系统的数据库中的复数个内建人脸影像特征值；以及 当所述外界人脸影像的特征值符合其中一个所述内建人脸影像特征值时，所述外界人脸影像即通过所述人脸识别通关管制系统的人脸识别。
2.根据权利要求1所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，是以下列步骤完成撷取复数个外界影像中的人脸位置的外界人脸影像: 使用所述人脸识别通关管制系统所设的影像捕获设备撷取各所述外界影像； 所述人脸识别通关管制系统的侦测模块，从各所述外界影像中进行人脸侦测，以取得各所述外界影像中的人脸位置 ；以及 所述侦测模块从预设时间内的复数个外界影像中，撷取到各所述外界人脸影像。
3.根据权利要求1所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，所述人脸识别通关管制系统以其所设的影像色彩分离模块对各所述外界人脸影像进行色彩讯号分离，以取得各所述原始色彩讯号。
4.根据权利要求1所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，从各所述原始色彩讯号产生所述正规化乱度值的步骤包括: 使用所述人脸识别通关管制系统所设的噪声分离模块，分离出各所述原始色彩讯号中的噪声，以分别产生色彩主讯号； 使用所述人脸识别通关管制系统所设的转换模块，将各所述色彩主讯号分别转换成频率信息； 使用所述人脸识别通关管制系统所设的分析模块，分别分析出各所述频率信息的频率乱度值；以及 使用所述人脸识别通关管制系统所设的正规化处理模块，从各讯号频率乱度值中产生正规化乱度值。
5.根据权利要求4所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，所述转换模块是将各所述色彩主讯号以傅立叶变换成各所述频率信息。
6.根据权利要求5所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，所述分析模块是以下列公式从各所述频率信息计算出各所述频率乱度值:
E = -Σ?Ρ?1η Pi 其中E为频率乱度值，Pi为每个频率信息的强度值。
7.根据权利要求6所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，所述正规化处理模块是以下列公式从各讯号频率乱度值中产生所述正规化乱度值:
En = (max E-min E)/max E其中En表示所述正规化乱度值，max E表示各所述频率乱度值中的最大值，min E表示各所述频率乱度值中的最小值。
8.根据权利要求1所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，所述人脸识别通关管制系统以其所设的比较模块，将所述正规化乱度值与所述活体辨识门坎值比较，并以所述正规化乱度值符合所述活体辨识门坎值者认定为是所述活体。
9.根据权利要求1所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，所述人脸识别通关管制系统以其所设的鉴别模块鉴别所述外界人脸影像的特征值与各所述内建人脸影像特征值。
10.根据权利要求1所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，各所述原始色彩讯号是从各所述外界人脸影像中的分离出红色、绿色、蓝色信息所形成的。
11.根据权利要求1所述的应用于人脸识别通关管制系统的活体侦测方法，其特征在于，所述活体辨识门坎值是依循从所述外界人脸影像产出所述正规化乱度值的过程，分别产生出复数个活体人脸影像的活体正规化乱度值，以及复数个照片人脸影像的照片正规化乱度值，并从各所述活体正规化乱度值`及各所述照片正规化乱度值而订定的。
【文档编号】G06K9/64GK103729627SQ201410003384
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】李亭纬, 吴玉善, 柳恒崧, 朱国华 申请人:中华电信股份有限公司