[發明專利]生物數據采集過程中區別真實臉部和二維臉部圖像的方法

有效

• 申請號: 201210570230.2
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN103294989B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: R·弗里希霍爾茲;P·斯特羅姆
• 申請（專利權）人: 比奧ID股份公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種在生物數據采集過程中區別真實臉部和二維臉部圖像的方法，以及一種對使用所述區別方法的人進行身份識別的方法。

背景技術

基于臉部識別的生物身份識別早已為人所知。例如可以將臉部的數字記錄與例如根據ICAO(Internationale Zivilluftfahrt-Organisation，國際民航組織)規定按照生物識別標準ICAO 9303(Photograph Guideline，照片指南)拍攝的臉部參考照片進行比較。比較數字記錄和照片是許多邊境檢查站的例行工作。也可以將某個人的數字記錄與保存在數據庫中此人的記錄進行比較，以便允許此人訪問設備、計算機、互聯網應用等等。例如德國專利DE 19847261就描述了一種生物身份識別方法。

生物身份識別方法特別可靠，因為這些方法均使用人特有的特征。然而生物身份識別并不能完全防止造假，例如當識別臉部時，如果在檢查過程中沒有監管的檢查人員在場，就存在某人并非示以自己的真實臉部、而是利用他人照片驗證身份的危險。例如某人可能會在諸如云計算環境或者經過臉部識別才能使用互聯網應用的分布式IT基礎架構中驗證身份，以便獲得訪問特定的系統或者應用的權限。此人通常可以從任意地點、也可以從家中執行該操作。對于此類情況必須能夠杜絕某人以照片代替其真實臉部進行身份驗證。

通過分析幾何特征來區別照片的二維平面和臉部的三維結構，從而可以區別真實臉部和其圖像。按照現有技術，已知利用體視技術根據至少兩個記錄得出這些幾何特征，其中借助經過校準的攝像頭來確定三維結構。體視技術的原理類似于人眼，可同時從兩個視角觀察/記錄某個物體。然后在兩個圖像中確定默認的典型臉部特征(例如嘴角，鼻尖等等)的位置，并且根據差別確定深度信息。這樣就能區別三維臉部和二維照片。然而該方法要求使用特殊攝像頭，因此對于許多應用而言并不實用。

在臉部識別領域已知也可以例如對某個人進行多次拍照，然后以比較這些拍照記錄的方式確定是否在臉部范圍內存在內在的運動，從而防止使用照片。US 2009/0135188A1描述了一種用于生物識別和驗證人體特征、并且通過在線檢測臉部生理運動來區別真實人臉與臉部照片的系統。定位眼睛和嘴之類的特征區域，并且計算臉部中心與例如眼睛和嘴的坐標之間的距離，即可確定臉部運動。如果沒有檢測到臉部運動，則認為是一張照片。此外還確定臉部區域之外的周圍環境是否也在運動，如果是，則認為是臉部的一張照片。該方法要求定位諸如眼睛和嘴之類的臉部特征區域，總體看來并不十分可靠。

EP 1434163B1描述了利用同樣也基于臉部特征定位的生物識別法來檢測和驗證臉部的一種方法。根據若干檢測數據計算不同臉部姿態的形態，以便創建每一個人的字典“Dictionary”，該字典包含例如眼睛之間或者眼睛與鼻尖之間隨不同臉部姿態變化的距離差異。該方法看起來非常耗費運算資源和內存，并且適用于封閉的系統，但是并不適用于分布式IT架構，如限制用戶可傳輸的數據量和可利用的運算性能的云計算環境。

對于此類環境而言，理想的情況是能夠根據很少的數據記錄，例如根據兩個到五個或者根據最多十個圖像實現身份識別。應當能夠以很少的計算開銷并且盡可能只根據一個比較圖像進行識別和驗證，以便經濟合理地利用系統的內存和運算資源。

Chia-Ming Wang等人于2009年在IEEE International Symposium on Circuits(國際電路與系統研討會)上發表的“Distinguishing Falsification of Human Faces from True Faces based on Optical Flow Information”(根據光流信息識別偽造的人臉與真實的臉部)一文中描述了一種根據運動模型區別真實臉部與二維臉部圖像(即照片)的系統。利用光流法根據至少五個順序圖像創建運動模型，其中，真實臉部和照片圖像的運動模型有差異，并且能夠分析這些差異，從而區別真實臉部和照片。使用基于LDA(Lineare Diskriminanzanalyse，線形判別分析)的學習方法和貝葉斯分類器來區別真實臉部的運動場和照片的運動場。該方法能獲得良好的結果，但是如果要在分布式IT環境中使用，仍然需要很多的運算和內存資源以及很高的數據傳輸性能。此外在準備使用之前還需要根據不同的測試面孔進行高成本的訓練過程。