[發明專利]應用雙分支三維卷積模型的人臉活體檢測系統、終端及存儲介質

有效

• 申請號: 202010534822.3
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111814574B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 沈海斌;歐陽文漢
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06V40/40
• 分類號: G06V40/40;G06V10/26;G06V10/44;G06V10/82;G06N3/0464;G06N3/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種應用雙分支三維卷積模型的人臉活體檢測系統，其特征在于，包括：

人臉視頻采集模塊：用于采集用戶的人臉視頻；

人臉視頻預處理模塊：讀取采集到的人臉視頻，以n幀為一個單位進行分割處理，獲得活體識別樣本；

活體標注模塊：用于對已知活體或非活體的訓練樣本進行標注，所述的活體標注模塊在檢測系統處于訓練模式時開啟，在檢測系統處于識別模式時關閉；

活體運動放大模塊：根據檢測系統的運行模式，對帶標簽的訓練樣本或者不帶標簽的待檢測樣本進行活體運動信息放大處理，獲得運動放大的活體識別樣本；

雙分支三維卷積模型訓練模塊：配置有雙分支三維卷積模型，包括靜態紋理信息子模塊、動態運動線索子模塊、融合子模塊和分類子模塊；

當檢測系統處于訓練模式時，所述活體運動放大模塊的輸出作為動態運動線索子模塊的輸入，人臉視頻預處理模塊的輸出作為靜態紋理信息子模塊的輸入，靜態紋理信息子模塊和動態運動線索子模塊的輸出經融合子模塊進行池化、匯總、融合，再經分類子模塊輸出檢測結果；

所述靜態紋理信息子模塊包括輸入層、時域步長為k且空間域步長為1*1的預處理抽幀層、通道數為8m的初始塊層、以及p個卷積塊層；所述動態運動線索子模塊包括輸入層、通道數為m的初始塊層、以及p個卷積塊層；

所述靜態紋理信息子模塊的初始塊層的輸出與動態運動線索子模塊的初始塊層的輸出進行合并后，作為靜態紋理信息子模塊第1個卷積塊層的輸入；靜態紋理信息子模塊第i個卷積塊層的輸出與動態運動線索子模塊第i個卷積塊層的輸出進行合并后，作為靜態紋理信息子模塊第i+1個卷積塊層的輸入；所述靜態紋理信息子模塊的卷積塊層和動態運動線索子模塊的卷積塊層均包括若干個由多層卷積層構成的卷積子模塊，每一個卷積子模塊的輸出卷積層通道數大于輸入卷積層通道數；其中m、p和k為大于0的整數，2≤k≤5，1≤i≤p-1；

活體判斷模塊：當檢測系統處于識別模式時，用于加載雙分支三維卷積模型訓練模塊輸出的模型文件，得到訓練好的雙分支三維卷積模型，并將人臉視頻預處理模塊輸出的不帶標簽的待檢測活體識別樣本作為靜態紋理信息子模塊的輸入，將活體運動放大模塊輸出的經運動放大處理后的不帶標簽的待檢測活體識別樣本作為動態運動線索子模塊的輸入，輸出識別結果。

2.如權利要求1所述的一種應用雙分支三維卷積模型的人臉活體檢測系統，其特征在于，所述的活體運動放大模塊具體為：

2.1)通過傅里葉級數的分解，將每一幀中的人臉圖像f(x+δ(t))分解為一系列正弦函數之和：

其中，f(x+δ(t))表示時域中的人臉活體樣本圖像，即初始時的圖像為I(x，0)＝f(x)，δ(t)為人臉的運動信息函數，Aω為轉化到頻域空間后信號的振幅；i代表復頻域內圖像所對應的虛部；每個單獨的頻率ω對應一種帶寬，對于特定頻率ω的帶寬是復數的正弦信號：

S_ω(x，t)＝A_ωe^iω(x+δ(t))

其中，人臉微小運動的頻率ω的范圍設定為0.3-3Hz，以提取人臉微小運動；S_ω為一條正弦曲線，其相位ω(x+δ(t))包含有原圖像的運動信息；通過調節相位來調整運動的幅度；

2.2)對上式中的ω(x+δ(t))通過直流互補濾波器進行過濾，得到濾波后的帶通相位，表示如下：

B_ω(x，t)＝ωδ(t)

將帶通相位B_ω(x，t)與α相乘，其中α為運動放大系數，并加上子帶S_ω(x，t)的相位，從而獲取運動放大后的子帶表示為：

其中是一條復數的正弦曲線，且正好為輸入正弦曲線的(1+α)倍；

2.3)根據步驟2.2)中的運動放大后的子帶獲得運動放大后的視頻序列f(x+(1+α)δ(t))，最后將其轉換回時域即為放大后的結果。

3.如權利要求1所述的一種應用雙分支三維卷積模型的人臉活體檢測系統，其特征在于，所述的初始塊層包括初始化卷積層和初始化池化層；靜態紋理信息子模塊的初始化卷積層中的卷積核為1*5*5，初始化池化層的卷積核為1*3*3；動態運動線索子模塊的初始化卷積層中的卷積核為3*5*5，初始化池化層的卷積核為1*3*3。