人脸解锁方法及装置与流程

本公开涉及人脸识别技术领域，尤其涉及一种人脸解锁方法及装置。

背景技术：

随着智能设备的普及，以及科学技术的高速发展，对于智能设备的功能实用以及便捷性带来了更大的挑战以及可能性。例如，对于智能设备解锁模块，更是出现了各种解锁方法，如指纹解锁、虹膜解锁与人脸解锁等。然而，对于红外人脸解锁，可能会受到温度、光线等环境因素的影响。因此，如何避免解锁时环境因素的影响是需要解决的一个技术问题。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本公开实施例提供一种人脸解锁方法及装置，用以避免人脸解锁时环境因素的影响，进而提高解锁速度。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种人脸解锁方法，包括：

在终端设备处于锁定状态时，通过超声波传感器获取超声波的回波信息；所述回波信息中携带所述超声波遇到的障碍物的几何信息；

根据所述几何信息进行人脸验证；

在人脸验证通过后，执行解锁操作。

在一个实施例中，所述方法，还可包括：

在通过加速度传感器检测到所述终端设备的姿态变化信息符合所述超声波传感器的开启条件后，生成所述超声波传感器的开启指令，所述开启指令用于启动所述超声波传感器工作。

在一个实施例中，所述根据所述几何信息进行人脸验证，包括：

将所述几何信息与预设的3d人脸数据库进行比较；

几何信息与预设的人脸特征信息进行比对，进行人脸验证。

在一个实施例中，所述3d人脸数据库可包括3d人脸模型，所述3d人脸模型可包含人脸形态特征点；所述几何信息可包含所述障碍物的表面形态数据点。

在一个实施例中，所述将所述几何信息与预设的3d人脸数据库进行比较，可包括：

比较所述表面形态数据点与所述人脸形态特征点；

在根据比较结果确定所述表面形态数据点包含所述人脸形态特征点后，确定所述几何信息中包含人脸形态特征。

在一个实施例中，所述3d人脸数据库可包括第一数目的3d人脸样本数据；所述第一数目的3d人脸样本数据各自包括对应的人脸形态特征点；所述几何信息可包含所述障碍物的表面形态数据点。

在一个实施例中，所述将所述几何信息与预设的3d人脸数据库进行比较，可包括：

将所述表面形态数据点与所述第一数目的3d人脸样本数据各自对应的人脸形态特征点分别进行比较；

在根据比较结果确定所述表面形态数据点与第二数目的3d人脸样本数据分别具备同一局部人脸形态的特征点后，确定所述几何信息中包含人脸形态特征，所述第二数目小于所述第一数目。

在一个实施例中，所述通过将所述几何信息与预设的人脸特征信息进行比对，进行人脸验证，可包括：

获取所述几何信息与预设的人脸特征信息之间的第一差值；

在所述第一差值符合预设条件时，确定人脸验证通过。

在一个实施例中，所述方法，还可包括：

获取目标人脸的第一3d人脸特征信息；所述第一3d人脸特征信息包括处于无表情状态的目标人脸在相对于所述终端设备不同角度时各自对应的3d人脸特征信息；

获取目标人脸的第二3d人脸特征信息；所述第二3d人脸特征信息包括目标人脸分别处于至少一个预设表情状态时各自对应的3d人脸特征信息；

根据所述第一3d人脸特征信息与所述第二3d人脸特征信息之间的第二差值确定所述预设的人脸特征信息。

在一个实施例中，所述方法，还可包括：

在根据所述比较结果确定所述几何信息中不包含人脸形态特征时，关闭所述超声波传感器。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端设备，包括处理器和存储器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，实现上述的方法。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在终端设备处于锁定状态时，通过超声波传感器获取超声波的回波信息，其中该回波信息中携带有超声波遇到的障碍物的几何信息，然后根据几何信息进行人脸验证，在人脸验证通过后，执行解锁操作。由于通过超声波传感器检测障碍物的几何信息，可以避免温度、光线等环境因素的影响，因此，可以避免人脸解锁时环境因素的影响，进而提高解锁速度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的人脸解锁方法的流程图。

图2是根据另一示例性实施例示出的人脸解锁方法的流程图。

图3是根据另一示例性实施例示出的人脸解锁方法的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种人脸解锁装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的人脸解锁方法的流程图。该人脸解锁方法可以应用于终端设备，例如智能手机、平板电脑、数字个人助理等。如图1所示，该人脸解锁方法可以包括以下步骤s101～s103：

在步骤s101中，在终端设备处于锁定状态时，通过超声波传感器获取超声波的回波信息；所述回波信息中携带所述超声波遇到的障碍物的几何信息。

在一个实施例中，终端设备中配置有超声波传感器。该超声波传感器可以包括两部分：超声波发生器以及超声波接收器。其中，超声波发生器用于发射超声波，超声波在遇到障碍物时会被反射回来，超声波接收器用于接收超声波遇到障碍物时被反射回来的回波。超声波传感器可以根据发射超声波的发射时间与接收回波的接收时间之间的时间差以及超声波的传播速度计算得到障碍物与终端设备之间的距离信息。

在一个实施例中，超声波接收器可以包括多个超声波接收器组成的接收阵列，这样，超声波传感器可以实现检测障碍物表面多个点的位置到终端设备之间的距离。当超声波接收器中的超声波接收器的数目很大时，可以对障碍物的表面的几何信息进行检测。如果障碍物中包括三维人脸，则几何信息中携带三维人脸的几何信息，因此，基于几何信息可以实现三维人脸识别，进而可以实现人脸解锁功能。

在一个实施例中，在终端设备处于锁定状态时，可以通过超声波传感器获取超声波的回波信息。其中，所述回波信息可以包括回波的接收时间，也可以包括回波时间与超声波的发射时间之间的时间差，也可以包括根据所述时间差以及超声波的传播速度计算得到的障碍物上多个点与终端设备之间的距离。因此，回波信息中携带了所述超声波遇到的障碍物的几何信息。

在一个实施例中，在终端设备处于锁定状态时，超声波传感器可以处于关闭状态。终端设备可以在接收到超声波传感器的开启指令后，启动所述超声波传感器工作。这样，可以避免终端设备处于锁定状态时超声波传感器一直处于工作状态，可以节约功耗。

在一个示例性实施例中，终端设备生成超声波传感器的开启指令的方式包括但不限于如下方式：(1)终端设备在处于锁定状态时，通过加速度传感器检测到所述终端设备的姿态变化信息符合所述超声波传感器的开启条件后，生成所述超声波传感器的开启指令，开启指令用于启动超声波传感器工作。例如，超声波传感器的开启条件可以是终端设备处于有角度翻转状态且翻转至竖直状态。当终端设备的系统根据加速度传感器检测到的数据判定终端设备处于有角度翻转状态且翻转至竖直状态时，可以生成超声波传感器的开启指令，终端设备根据该开启指令启动超声波传感器工作。(2)终端设备在灭屏状态且处于锁定状态时，检测到施加在预设物理按键上的按压操作后，生成所述开启指令。例如，终端设备在在灭屏状态且处于锁定状态时，检测到用户施加在电源键上的按压操作时，生成超声波传感器的开启指令，终端设备根据该开启指令启动超声波传感器工作。

利用超声波传感器检测三维人脸的几何信息，不同于传统的可见光、红外线等三维人脸的几何信息的检测方式，也不同于指纹的检测方式，具有不受温度、可见光明暗程度、手指干湿度等影响，用户只需要手拿终端设备对着脸部即可完成采集人脸的几何信息，极大方便用户使用，具有便利性。

在步骤s102中，根据所述几何信息进行人脸验证。

在一个示例性实施中，可以根据上述的几何信息先确定障碍物中是否包含三维人脸，在确定障碍物中包含三维人脸时，再根据几何信息与预设的人脸特征信息进行比对，进行人脸验证。具体地，如图2所示，本步骤可包括如下步骤s201～s202：

在步骤s201中，将所述几何信息与预设的3d人脸数据库进行比较。

在一个示例性实施例中，终端设备中预先建立有3d人脸数据库。该3d人脸数据库包括第一数目的3d人脸样本数据，例如，该3d人脸数据库可包括10万个3d人脸样本数据。该3d人脸样本数据中可以预先录入不同人群的人脸的3d人脸数据，具体地，可以预先录入不同性别、不同地区、不同表情神态的人脸的3d人脸数据。终端设备可以从上述的数据库中读取人脸样本各自的3d人脸数据。在一个示例性实施例中，每一个三维人脸的3d人脸数据可以是一个数组或者矩阵。其中，每个3d人脸样本数据各自包括对应的人脸形态特征点。上述的几何信息可包含障碍物的表面形态数据点。

在一个示例性实施例中，可按照如下方法将所述几何信息与预设的3d人脸数据库进行比较：首先，将所述表面形态数据点与所述第一数目的3d人脸样本数据各自对应的人脸形态特征点分别进行比较。接着，在根据比较结果确定所述表面形态数据点与第二数目的3d人脸样本数据分别具备同一局部人脸形态的特征点后，确定所述几何信息中包含人脸形态特征，所述第二数目小于所述第一数目。这样，可以减少数据处理量，提高人脸解锁速度。

继续上述的示例性实施例，障碍物的表面形态数据点为多个点的集合，将该集合记为为f，f可以为一个数组或者矩阵。3d人脸数据库中的每个3d人脸样本数据相应地也为多个点的集合，可记为ri，其中，i表示第i个3d人脸样本数据，相应地，ri也可以为一个数组或者矩阵。在本示例性实施例中，可以将f与r1进行比较，并根据比较结果判断f与r1是否具备同一局部人脸形态的特征点，例如，判断f与r1是否分别具备鼻子的特征点，若是，则将f与r2进行比较，并根据比较结果判断f与r2是否具备同一局部人脸形态的特征点，直至f与第二数目的ri具备同一局部人脸形态的特征点。至此，可以确定所述几何信息中包含人脸形态特征。

在另一个示例性实施例中，所述3d人脸数据库包括3d人脸模型，所述3d人脸模型包含人脸形态特征点；所述几何信息包含所述障碍物的表面形态数据点。具体地，终端设备中预先建立有上述的3d人脸数据库。在本示例性实施例中，首先，可以对全部3d人脸样本数据进行两两比对，提取出全部3d人脸样本数据的共同特征，得到人脸形态特征。其中，人脸形态特征可以是人脸表情必须具备的生物特征。接着，可以根据人脸形态特征建立3d人脸模型。然后，可以按照人脸的面部区域对所述3d人脸模型进行区块划分，得到多个区块，每个区块携带人脸的局部特征信息。当对所述3d人脸模型进行区块划分，得到大量区块时，相当于对所述3d人脸模型进行无限区块划分，类似于将3d人脸模型进行微分，可以得到人脸形态特征点。

在继续上述的示例性实施例，可按照如下方法将所述几何信息与预设的3d人脸数据库进行比较：首先，比较所述表面形态数据点与所述人脸形态特征点。接着，在根据比较结果确定所述表面形态数据点包含所述人脸形态特征点后，确定所述几何信息中包含人脸形态特征。在本示例性实施例中，只要确定表面形态数据点包含所述人脸形态特征点，即可确定所述几何信息中包含人脸形态特征，也就是，障碍物中包括3d人脸。

在步骤s202中，在根据比较结果确定所述几何信息中包含人脸形态特征时，通过将所述几何信息与预设的人脸特征信息进行比对，进行人脸验证。

在一个实施例中，如图3所示，步骤s202中可以包括以下步骤s301～s302：

在步骤s301中，获取所述几何信息与预设的人脸特征信息之间的第一差值。

在步骤s302中，在所述第一差值符合预设条件时，确定人脸验证通过。

在一个实施例中，终端设备中预先存储有用户的人脸特征信息。人脸特征信息可以是一个数组或矩阵。在一个示例性实施例中，人脸特征信息可以是矩阵mjk，j、k为自然数，几何信息可以是矩阵f。在根据上述的比较结果确定几何信息中包含人脸形态特征后，可以获取几何信息与预设的人脸特征信息之间的第一差值。在所述第一差值符合预设条件时，确定人脸验证通过。

在一个实施例中，可以通过几何信息与人脸特征信息之间的第一差值与零之间的关系来比对几何信息与人脸特征信息。理论上，当第一差值为零时，二者相同，当第一差值不为零时，二者不同。但是，在实际应用中，可以在第一差值不为零但符合预设条件时确定二者相同。例如，在limj，k→∞mjk-f＝0时，确定人脸验证通过。也就是，几何信息与预设的人脸特征信息之间的区别较小时，可以确定人脸验证通过。

在一个实施例中，终端设备可以通过如下方式预先录入所述预设的人脸特征信息mjk：首先，获取目标人脸的第一3d人脸特征信息mjk1；所述第一3d人脸特征信息mjk1包括处于无表情状态的目标人脸在相对于所述终端设备不同角度时各自对应的3d人脸特征信息，每行矩阵元与每个角度的目标人脸处于无表情状态的3d人脸信息一一对应。接着，获取目标人脸的第二3d人脸特征信息mjk2；所述第二3d人脸特征信息mjk2包括目标人脸分别处于至少一个预设表情状态时各自对应的3d人脸特征信息。例如，第二3d人脸特征信息mjk2包括眨眼、微笑时各自对应的3d人脸特征信息。其中，mjk2可以携带唇态、眼神以及下颌形态等人脸上的关键生物特征。接着，根据所述第一3d人脸特征信息mjk1与所述第二3d人脸特征信息mjk2之间的第二差值确定所述预设的人脸特征信息。也就是，预设的人脸特征信息mjk携带了相对于终端设备不同角度的目标人脸处于不同神态表情下的3d人脸特征信息。这样，可以保证在进行人脸识别时对相对于终端设备不同角度的用户人脸都可以实现精准的人脸识别。

在一个示例性实施例中，采用超声波发生器与超声波接收器检测三维人脸的几何信息，由于超声波速度很快，人脸各区域的几何信息差异较小，可以根据3d人脸数据库中的数据可以剔除回波的接收时间较大的数据，即可以根据剔除获取的几何信息中的非人脸区域的几何信息，保留人脸区域的几何信息，减少人脸识别的数据处理量，进而可以提高人脸识别的速度，降低终端设备的功耗。

本公开实施例中，在终端设备中预先存储有3d人脸数据库，因此，可以根据3d人脸数据库的数据剔除获取的几何信息中的非人脸区域的几何信息，保留人脸区域的几何信息，减少人脸识别的数据处理量，进而可以提高人脸识别的速度，降低终端设备的功耗。

在一个实施例中，在根据所述比较结果确定所述几何信息中不包含人脸形态特征时，可以关闭所述超声波传感器。也就是，在根据所述比较结果确定障碍物不包含三维人脸时，可以关闭所述超声波传感器，节约功耗。这样，一方面可以防止误操作解锁终端设备，降低终端设备的功耗，另一方面，可以防止利用照片等二维图像等作弊手段解锁终端设备，提高终端设备解锁的安全性。

在步骤s103中，在人脸验证通过后，执行解锁操作。

在一个实施例中，在人脸验证通过后，终端设备可以执行解锁操作。

在本实施例中，在终端设备处于锁定状态时，通过超声波传感器获取超声波的回波信息，其中该回波信息中携带有超声波遇到的障碍物的几何信息，然后根据几何信息进行人脸验证，在人脸验证通过后，执行解锁操作。由于通过超声波传感器检测障碍物的几何信息，可以避免温度、光线等环境因素的影响，因此，可以避免人脸解锁时环境因素的影响，进而提高解锁速度。

图4是根据一示例性实施例示出的一种人脸解锁装置的框图。例如，装置1000可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图4，装置1000可以包括以下一个或多个组件：处理组件1002，存储器1004，电源组件1006，多媒体组件1008，音频组件1010，输入/输出(i/o)的接口1012，传感器组件1014，以及通信组件1016。

处理组件1002通常控制装置1000的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理元件1002可以包括一个或多个处理器1020来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件1002可以包括一个或多个模块，便于处理组件1002和其他组件之间的交互。例如，处理部件1002可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件1008和处理组件1002之间的交互。

存储器1004被配置为存储各种类型的数据以支持在设备1000的操作。这些数据的示例包括用于在装置1000上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器1004可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电力组件1006为装置1000的各种组件提供电力。电力组件1006可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置1000生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件1008包括在所述装置1000和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(lcd)和触摸面板(tp)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件1008包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当设备1000处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件1010被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件1010包括一个麦克风(mic)，当装置1000处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器1004或经由通信组件1016发送。在一些实施例中，音频组件1010还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

i/o接口1012为处理组件1002和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件1014包括一个或多个传感器，用于为装置1000提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件1014可以检测到设备1000的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为装置1000的显示器和小键盘，传感器组件1014还可以检测装置1000或装置1000一个组件的位置改变，用户与装置1000接触的存在或不存在，装置1000方位或加速/减速和装置1000的温度变化。传感器组件1014可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件1014还可以包括光传感器，如cmos或ccd图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件1014还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件1016被配置为便于装置1000和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置1000可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信部件1016经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信部件1016还包括近场通信(nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(rfid)技术，红外数据协会(irda)技术，超宽带(uwb)技术，蓝牙(bt)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置1000可以被一个或多个应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器1004，上述指令可由装置1000的处理器1020执行以完成上述方法。例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。