[發(fā)明專利]一種基于人臉識別和人眼光斑活體檢測裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010625586.6
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111985303A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李火亮;熊乃學(xué);張立強
• 申請（專利權(quán)）人: 江西拓世智能科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06K9/46;G06K9/40
• 代理公司: 武漢維創(chuàng)品智專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42239
• 代理人: 余麗霞

1.一種基于人臉識別和人眼光斑活體檢測裝置和方法，其特征在于：包括外殼、液晶顯示屏、紅外光源陣、可調(diào)攝像頭、圖像采集卡、DSP處理板、OBD接口、廣角攝像頭，液晶顯示屏鑲嵌在外殼的下表面，用于顯示用戶的人臉圖像，且用戶可以在液晶顯示屏上錄入賬戶信息，紅外光源陣、可調(diào)攝像頭、廣角攝像頭、OBD接口鑲嵌在外殼的上表面，圖像采集卡、DSP處理板安裝在外殼內(nèi)，其中采用兩個相同的廣角攝像頭對用戶的人臉圖像進行采集，兩個廣角攝像頭采集到的圖像均傳輸?shù)綀D像采集卡中進行處理后再發(fā)送給給DSP處理板，在DSP處理板中進行圖像處理，融合兩個相同的廣角攝像頭采集到的圖像，達到雙目立體視覺采集圖像的效果，并在DSP處理板中計算出眼睛所在的三維空間位置坐標，由紅外光源陣向人眼發(fā)射紅外光束，并在眼球上產(chǎn)生光斑，DSP處理板根據(jù)人眼所在的位置坐標調(diào)節(jié)可調(diào)攝像頭的位置，使高清攝像頭對準人眼位置，進而采集眼球上的光斑圖像，并將采集到的圖像信息傳輸給圖像采集卡，再傳輸至DSP處理板，在DSP處理板中進行光斑圖像識別，由DSP處理板將識別后的人臉圖像信息和光斑圖像信息發(fā)送至OBD接口處，并將采集到的人臉圖像發(fā)送至液晶顯示屏上進行顯示，用戶可在OBD接口處接收用戶注冊信息及其對應(yīng)的人臉圖像、光斑圖像信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別和人眼光斑活體檢測裝置和方法，其特征在于：通過人臉識別和人眼光斑活體檢測的方法流程為：先通過兩個相同的廣角攝像頭對用戶人臉進行圖像采集，并將采集到的圖像發(fā)送至DSP處理板中進行人臉識別，由于采用的是兩個廣角攝像頭同時對人臉進行采集，所以需要在DSP處理板中將兩個廣角攝像頭采集到的圖像進行融合，并在識別出來的人臉圖像中提取出人眼區(qū)域，并在DSP處理板中計算出人眼的位置坐標，DSP處理板根據(jù)人眼的位置坐標調(diào)節(jié)可調(diào)攝像頭的旋轉(zhuǎn)角度，使可調(diào)攝像頭對準人眼的眼球進行圖像采集，再由DSP處理板控制紅外光源陣發(fā)射紅外光的光束數(shù)量，紅外光源陣發(fā)出的紅外光束照射到眼球上產(chǎn)生光斑，對準眼睛的可調(diào)攝像頭對眼球上的光斑圖像進行采集，并發(fā)送至DSP處理板進行光斑圖像識別，并計算出眼球上的光斑數(shù)量，當在DSP處理板中識別出的光斑圖像個數(shù)與紅外光源陣發(fā)出的紅外光束數(shù)量相同時，即可判斷用戶當前的人臉屬于活體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別和人眼光斑活體檢測裝置和方法，其特征在于：所述DSP處理板對廣角攝像頭采集到的人臉圖像進行灰度處理，降低計算復(fù)雜度，接著采用二維中值濾波算法對圖像進行降噪處理，剔除噪聲對圖像質(zhì)量的影響，并通過圖像配準和V系統(tǒng)圖像融合技術(shù)來建立多幅圖像與單幅圖像之間的關(guān)系，通過亞像素卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到最終的超分辨率圖像，即在采集到的低分辨率人臉圖像中重建高分辨率圖像，在眼動跟蹤的過程中，要求眼睛和相機之間的距離不能太遠，否則會降低眼睛部分的像素值，影響眼睛關(guān)鍵點特征的提取，所以采用超分辨技術(shù)對采集到的圖像進行預(yù)處理，并通過雙目立體視覺技術(shù)獲取人臉三維幾何信息，以便于計算出人眼的三維空間坐標，由于人眼區(qū)域和其他五官區(qū)域的顏色幾何特征等存在很大的差別，所以通過像素積分投影法提取人眼，即采用灰度曲線的分布情況對人眼灰度圖像進行提取，再對人眼區(qū)域進行定位，人眼定位計算方法為：

設(shè)有一張像素為M×N的人臉圖片，從中對人眼區(qū)域進行定位，I(x,y)代表圖像點(x,y)處的像素值，x₁，x₂為水平方向上的取值，定義在[x₁,x₂]上的積分投影函數(shù)H[x₁,x₂]，其中x₁,x₂∈[0,M]，

同理定義y₁，y₂為豎直方向上的取值，在[y₁,y₂]上的積分投影函數(shù)V[y₁,y₂]，其中y₁,y₂∈[0,N]，

通過式(1)、式(2)可以得出積分投影法是將對應(yīng)的元素值簡單的相加得來，并在垂直和水平方向上，利用上半部分的人臉圖像的邊緣投影的最大值確定人眼的橫縱坐標位置，以此來定位人眼位置，并利用小區(qū)域內(nèi)每個像素點鄰域的像素值的均值來代替該像素點的實際像素值，然后在進行積分運算，從而能夠有效的克服噪聲的影響。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人臉識別和人眼光斑活體檢測裝置和方法，其特征在于：實現(xiàn)對人眼光斑活體檢測的方案為：由DSP處理板控制紅外光源陣發(fā)射紅外光的光束數(shù)量，發(fā)射出來的紅外光照射到人眼的眼球上，在眼球上形成光斑，光斑的數(shù)量即為照射到眼球上的紅外光束數(shù)量，DSP處理板根據(jù)識別到的人眼位置坐標調(diào)節(jié)可調(diào)攝像頭的轉(zhuǎn)角，使它對準人眼進行拍攝，并將采集到的光斑圖像發(fā)送至DSP處理板中進行光斑圖像識別，先進行光斑圖像的灰度化處理，使它轉(zhuǎn)換成灰度圖，減少系統(tǒng)計算量，接著采用二維中值濾波算法對灰度圖像進行濾波處理，接著采用霍夫變換來檢測人眼光斑，將直角坐標系變換到參數(shù)空間，為了找出直角坐標平面中的一條直線，需要確定有多少個共線的坐標，如果共線的坐標個數(shù)超過閾值則可以判斷找到了某一條直線，接著確定共線坐標的個數(shù)，首先需要將極坐標空間(ρ,θ)劃分為一定數(shù)量計數(shù)格，該計數(shù)格內(nèi)存放一個計數(shù)變量，通過遍歷直角坐標平面上的每一個點(x,y)，將其旋轉(zhuǎn)一周計算θ，將所以計算出來相同ρ的點(x,y)值放入經(jīng)過可以計數(shù)的格子內(nèi)，那么該計數(shù)格便增長一位，當完成了所有點(x,y)的遍歷后，對極坐標空間(ρ,θ)所有計數(shù)格中的計數(shù)器由大到小進行排序，最大的計數(shù)格里便是極坐標空間(ρ,θ)共線點，最后將其在映射回直角坐標平面中，這時便完成了一條直線的檢測過程，在平面直角坐標系中，圓的方程為(x-a)²+(y-b)²＝r²，根據(jù)直線方程的變換，可以將圓的(X,Y)空間轉(zhuǎn)化到參數(shù)空間(r,θ)，于是直角坐標系方程可以變?yōu)椋?/p>

x＝a+rcos(θ) (3)

y＝b+rsin(θ) (4)

于是，在對于被檢測圖像上的任意一點，設(shè)為圓心為(a_i,b_i)，那么在半徑r己知的情況下，旋轉(zhuǎn)2π，則得到該圓上的每一點坐標(x_i,y_i)，同理當知道圓上的每一點的情況下反推圓心坐標，當遍歷每一點的的情況下，圓心點(a,b)得到的計數(shù)變量值最大，進而識別出光斑圖像及個數(shù)，當識別后的光斑數(shù)量與紅外光源陣發(fā)射紅外光的光束數(shù)量相同時，則判斷人眼光斑為活體，反之為假體。