[發明專利]一種基于rPPG的人臉活體檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202310737596.2
• 申請日: 2023-06-21
• 公開（公告）號: CN116524612B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 隋雅茹;嵇曉強;孫運杰;饒治;郝顥;陶雪;馬艷蓉;曹國華;馬麗華
• 申請（專利權）人: 長春理工大學;長春市高斯視覺科技有限公司
• 主分類號: G06V40/40
• 分類號: G06V40/40;G06N3/0464;G06N3/048;G06N3/084;G06N20/10;G06V10/25;G06V10/44;G06V10/764;G06V10/82;G06V40/16;A61B5/1171;A61B5/00;A61B5/02
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 李帥

本發明公開了一種基于rPPG的人臉活體檢測系統及方法，屬于生物識別技術領域。本發明包括：S10：獲取面部感興趣區域幀序列；S20：基于面部感興趣區域幀序列，通過時空卷積網絡模型預測人體面部脈搏波信號；S30：對預測的人體面部脈搏波信號進行頻域轉換并提取多尺度長期頻譜統計特征；S40：通過支持向量機模型分辨目標人臉的真偽。本發明設計了一種輕量級的時空卷積網絡，并設計一種新的學習方式來訓練模型，設計并改進一種蘊含豐富生理信息的頻譜特征，大大提高了活體檢測的準確率和檢測速率，本發明在面對打印、視頻、面具等多種欺詐攻擊時，只需普通攝像頭采集的RGB視頻就能夠高效、快速地區分人臉的真偽。

技術領域

本發明涉及生物識別技術領域，具體為一種基于rPPG的人臉活體檢測系統及方法。

背景技術

如今，人臉識別技術在人們的日常生活中得到了廣泛的應用，如手機解鎖、賬戶驗證、門禁系統、金融支付和公安追逃等。然而，現有的人臉識別系統仍存在諸多安全隱患。由于人臉信息的易獲取性,冒名頂替者可以偽裝合法用戶來期騙人臉識別系統,該行為稱為人臉欺詐攻擊或者人臉偽裝。如何區分真實人臉與偽造人臉，稱為人臉活體檢測，又稱為人臉反欺詐。人臉活體檢測作為人臉識別系統的前置環節，不僅能夠保護用戶的財產和隱私，還可以維護公共安全，已經成為人臉識別系統不可缺少的一部分。

在日常生活中，人臉識別系統往往面臨多種攻擊手段卻只能采集RGB視頻實現活體檢測。目前傳統的人臉活體檢測方法可以有效地針對平面照片、重播視頻攻擊，不能有效地針對彎曲照片攻擊、剪裁照片攻擊、3D面具攻擊以及虛擬視頻攻擊等。遠程光體積描記術（remote?photo?plethysmography，rPPG）是一種新的生物醫學技術，可以通過普通?RGB?攝像機遠程測量人類的心跳，進而通過模擬心跳引起的膚色變化來測量人體的血液脈搏流量。將測量的信號作為區分真實人臉和偽造人臉的依據，能夠有效地應對彎曲照片攻擊、剪裁照片攻擊、3D面具攻擊以及虛擬視頻攻擊等。這是由于偽造人臉的材料具有低透射率的特性，rPPG信號只能從真實人臉上檢測到。現有的基于rPPG的活體檢測方法存在以下兩點不足，從而影響檢測的效率和準確度。在提取rPPG信號方面，傳統算法提取的信號對光照條件的魯棒性不強且目前使用的網絡模型的參數量大導致檢測的效率低。在提取區別真實人臉和偽造人臉的特征方面，提取的頻譜特征單一且蘊含的生理信息不豐富。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于rPPG的人臉活體檢測系統及方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種基于rPPG的人臉活體檢測方法，所述方法包括：

S10：對普通攝像頭采集的人臉視頻進行預處理，獲取面部感興趣區域幀序列；

S20：基于S10中獲取的面部感興趣區域幀序列，結合時空卷積網絡模型對人體面部脈搏波信號進行預測；

S30：對S20中預測的人體面部脈搏波信號進行頻域轉換并提取多尺度長期頻譜統計特征；

S40：基于S30中提取的多尺度長期頻譜統計特征，通過支持向量機模型分辨目標人物的真偽。

進一步的，所述S10包括：

S101：使用多任務卷積神經網絡對RGB視頻進行處理，在處理過程中，對RGB視頻中的人臉進行檢測，根據檢測結果獲取人臉幀序列，多任務卷積神經網絡算法可以同時完成人臉檢測和人臉對齊的任務，相比于傳統的算法，性能更好，檢測速度更快；

S102：采用人臉對齊網絡，對S101中獲取的人臉圖像中二維面部的68個特征點進行檢測，并選取人臉鼻子和左右臉頰作為感興趣區域，獲取感興趣區域幀序列，人臉對齊網絡算法可以?精準地檢測二維和三維面部坐標點。

進一步的，所述S20包括：