[發(fā)明專利]一種基于皮下血流探測(cè)的人體生物活體檢測(cè)方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410039663.4
• 申請(qǐng)日: 2014-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103793690B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建征;楊巨成;熊聰聰;陳亞瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06K9/66
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12209
• 代理人: 王來(lái)佳

1.一種基于皮下血流的生物識(shí)別活體檢測(cè)方法，其特征在于：以普通視頻采集設(shè)備采集的正常光照條件下皮膚區(qū)域的彩色視頻為原始信號(hào)，以原始信號(hào)中含有的血液流動(dòng)信號(hào)為活體依據(jù)，并使用由RBM構(gòu)成的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸入信號(hào)加以分類識(shí)別；

具體步驟如下：

⑴從彩色視頻信號(hào)中獲取可分類信號(hào)，獲取步驟依次如下：

a.使用可見(jiàn)光頻段的彩色視頻采集設(shè)備采集皮膚區(qū)域的彩色視頻或連貫圖像畫面，采樣頻率高于8fps以上；

b.從視頻或連貫圖像中截取出一定時(shí)長(zhǎng)的序列；

c.以圖像中包含皮膚的區(qū)域作為ROI，以ROI區(qū)域，提取ROI區(qū)域的紅、綠、藍(lán)三通道像素灰度平均值，組成3×N的向量作為原始數(shù)據(jù)；其中，N為視頻的幀數(shù)，大于50；

d.對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行消除趨勢(shì)波動(dòng)處理，得到可分類信號(hào)；

⑵對(duì)步驟中⑴所述的可分類信號(hào)使用深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類判別，類別步驟依次如下：

a.深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練：

①使用步驟中⑴所述的可分類信號(hào)的獲取方法，從人體活體上采集信號(hào)作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的正樣本；

②使用步驟中⑴所述的可分類信號(hào)的獲取方法，從非人體活體或假體上采集信號(hào)作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的負(fù)樣本；

③對(duì)網(wǎng)絡(luò)的每一層RBM進(jìn)行無(wú)監(jiān)督的預(yù)訓(xùn)練；

④使用梯度下降算法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸入加標(biāo)簽的正樣本、負(fù)樣本進(jìn)行訓(xùn)練；

b.使用深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行活體檢測(cè)：

①使用步驟中⑴所述的可分類信號(hào)的獲取方法，在檢測(cè)樣本上采集可分類信號(hào)；

②使用步驟中⑵中a深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練對(duì)可分類信號(hào)進(jìn)行判別分類，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本是否為活體的判別，如果深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最終輸出為正樣本，即最終輸出為一個(gè)大于0的正數(shù)，則認(rèn)為可分類信號(hào)是從人體活體樣本上采集的；如果深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最終輸出為負(fù)樣本，即最終輸出為一個(gè)小于0的負(fù)數(shù)，則認(rèn)為可分類信號(hào)樣本為非人體活體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于皮下血流的生物識(shí)別活體檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟⑴a中彩色視頻采集設(shè)備為普通攝像機(jī)、攝像頭或工業(yè)攝像機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于皮下血流的生物識(shí)別活體檢測(cè)方法，其特征在于：所述步 驟⑴b中序列的時(shí)長(zhǎng)為3-5秒。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于皮下血流的生物識(shí)別活體檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟⑴d中對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行消除趨勢(shì)波動(dòng)處理使用SPA方法進(jìn)行去趨勢(shì)波動(dòng)處理，步驟如下：

設(shè)原始數(shù)據(jù)為X，去趨勢(shì)化后數(shù)據(jù)為Y，使用公式：

其中，I為N階單位矩陣，D2為N-2×N階矩陣，具體形式如下：

N為信號(hào)長(zhǎng)度，其取值范圍為大于50；λ可以控制去趨勢(shì)化的截?cái)囝l率，λ的取值范圍為10～20。