高光譜人臉識別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物特征識別領域，設及一種高光譜人臉識別方法。
【背景技術】
[0002] 基于視頻數(shù)據(jù)的人臉識別與身份驗證技術在公共安全、智能監(jiān)控、視頻會議、用戶 訪問控制、多媒體和數(shù)字娛樂等領域有著廣闊的應用前景。普通人臉識別利用彩色空間信 息進行人臉識別技術易受照片、視頻中人臉攻擊，干擾識別，進而引發(fā)一系列安全問題。近 年來隨著高仿真面具的出現(xiàn)，犯罪分子通過逼真的偽裝進行一系列犯罪活動，也可對普通 人臉識別系統(tǒng)造成攻擊。由此，人臉防偽技術的出現(xiàn)引發(fā)了關注，通過雙驗證方法來實現(xiàn)人 臉防偽技術也被提出，利用人臉識別技術和多光譜技術進行活體檢測的雙路驗證方法是目 前有效快速的方法。
[0003]多光譜成像技術已經(jīng)被廣泛的研究和應用，它不同于傳統(tǒng)的單一寬波段成像技 術，而是將成像技術和光譜測量技術相結合，獲得的信息不僅包括二維信息，還包括隨波長 分布的光譜福射信息，豐富的目標光譜信息能夠極大提高目標探測的準確性。在視頻人臉 識別的基礎上加入光譜成像技術能提供光譜信息，根據(jù)人臉皮膚具有的獨特的反射光譜信 息，輔助人臉識別，能夠彌補一般人臉識別中難于識別照片、視頻和偽裝攻擊的不足。

【發(fā)明內容】

[0004]技術問題：本發(fā)明提供一種能夠排除照片、視頻、模型及面具偽裝對人臉識別系統(tǒng) 的攻擊，人機交互體驗好，更加簡單有效的高光譜人臉識別方法。
[0005]技術方案：本發(fā)明的高光譜人臉識別方法，步驟如下：
[0006] 步驟1;利用彩色CCD相機捕獲具有人臉空間信息的彩色人臉視頻，利用高光譜成 像裝置同步捕獲經(jīng)過下采樣的人臉光譜視頻；
[0007] 步驟2;對所述彩色人臉視頻進行人臉檢測、追蹤，然后選取一帖彩色圖像與數(shù)據(jù) 庫中存儲的人臉信息進行匹配識別，一旦找到與該帖彩色圖像人臉特征匹配的人臉信息， 則轉入步驟3 ;
[000引步驟3 ;利用捕獲得到的人臉光譜信息進行光譜活體檢測，判斷是否為自然皮膚， 如是，則被識別的對象為真實人物，將步驟2確定的匹配人員作為識別結果，否則，被識別 的對象為可疑人員。
[0009] 進一步的，所述步驟3中，根據(jù)545-575nm波段內人臉真實皮膚光譜反射率曲線的 特有特征進行光譜活體檢測，具體包括W下步驟：
[0010] 步驟301 ;將所述步驟2選取的彩色圖像與該彩色圖像所同步對應的光譜圖像通 過光譜傳播算法進行融合，得到完整的高空間高光譜分辨圖像；
[0011] 步驟302 ;從所述高空間高光譜分辨圖像中選取額頭，鼻子，左臉頰，右臉頰和下 己五個區(qū)域，獲取每個區(qū)域上546. 5nm、559. 7nm和565. 4nmS個波段上的像素強度信息，即 I日46. 5、I日日目.7和I日6日.4;
[0012] 步驟3〇3;分別利用AIi=I日陽廣I日地.日和AI2=I日的.廣I甜日.4計算每個區(qū)域在 559. 7皿波段上的強度信息與其在546. 5皿和565. 4皿上強度信息的差值，當人臉每個區(qū) 域均滿足AIi> 0和AI2>0時，目標為自然皮膚，其中I546.e為人臉區(qū)域圖像在546. 5nm 波段上的強度信息，1^9.7為人臉區(qū)域圖像在559. 7nm波段上的強度信息，Isee.4為人臉區(qū)域 圖像在565. 4皿波段上的強度信息，AIi為人臉區(qū)域圖像在559. 7皿與546. 5皿波段上的 強度信息差值，A12為人臉區(qū)域圖像在559. 7nm與565. 4nm波段上的強度差值。
[0013] 本發(fā)明方法所采用的裝置包括兩路光路，一路為沿水平方向依次設置的第一透 鏡、掩膜板、第二透鏡、阿米西棱鏡和灰度相機，一路為彩色相機?；叶认鄼C用于捕獲人臉高 光譜信息，彩色相機用于捕獲人臉彩色空間信息。
[0014] 本發(fā)明方法利用高光譜成像裝置，同時捕獲人臉高光譜信息和彩色空間信息。首 先利用彩色視頻進行人臉識別，若找到一個數(shù)據(jù)庫中存儲的人臉信息與該帖彩色圖像匹 配，進行高光譜活體檢測進一步鑒定是否是真實人臉皮膚。
[0015] 有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點：
[0016] 在普通人臉識別的基礎上加入高光譜活體檢測技術，排除照片、視頻、模型及面具 偽裝對人臉識別系統(tǒng)的攻擊，使用高光譜成像裝置同時實現(xiàn)人臉識別和高光譜活體檢測， 可W改善目前多光譜人臉檢測存在的人機交互體驗差的問題。
[0017] 使用的高光譜成像裝置利用阿米西棱鏡分光，可一次性采集可見光波段人臉多波 段光譜圖像和視頻，與現(xiàn)有多光譜人臉識別裝置中采用濾光片分光獲取光譜信息相比更加 簡單成本更低。該裝置同時捕獲人臉彩色視頻與高光譜視頻，人臉彩色視頻用于人臉識別， 高光譜視頻結合彩色視頻用于進一步驗證目標是否為自然皮膚。如果人臉信息與數(shù)據(jù)庫中 信息成功匹配后，同時檢測到目標是自然皮膚，則身份鑒定成功。若人臉匹配成功后，檢測 到不是自然皮膚，則目標為可疑人物。高光譜活體檢測利用人臉真實皮膚光譜"W"型穩(wěn)定 特征進行檢測，與現(xiàn)有多光譜人臉識別方法更加簡便。分別利用AIi=Iwg.,-lMe.e和AI, =I日日9.廣I日e日.4計算每個區(qū)域在559. 7皿波段上的強度信息與其在546. 5皿和565. 4皿上強 度信息的差值，當人臉每個區(qū)域均滿足AIi>〇和Al2>〇時，目標為自然皮膚。
【附圖說明】
[001引圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
[0019] 圖2為高光譜人臉識別的裝置圖。
[0020] 圖中有：第一透鏡1、掩膜板2、第二透鏡3、阿米西棱鏡4、灰度相機5、彩色相機6。
[0021] 圖3為由高光譜人臉識別裝置所獲得的人臉光譜特征曲線和高仿真面具的光譜 特征曲線。
[0022] 圖4為由高光譜人臉識別裝置所獲得的人臉光譜特征曲線和高仿真面具的光譜 特征曲線圖。
【具體實施方式】 下面結合實施例和說明書附圖對發(fā)明的技術方案進行詳細說明：
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明的高光譜人臉識別方法，通過雙路驗證進行人臉驗證，一路利 用彩色相機捕獲得到的RGB視頻帖進行人臉識別，一路利用灰度相機捕獲得到的光譜視頻 帖進行活體檢測。如果人臉信息與數(shù)據(jù)庫中信息成功匹配后，同時檢測到目標是活體，則身 份鑒定成功。若人臉匹配成功后，檢測到不是活體，則目標為可疑人物。
[0024] 實施例中，采用的高光譜采集裝置，如圖2所示。系統(tǒng)主要分為兩路，一路為沿水 平方向依次設置的場景7、第一透鏡1、掩膜板2、第二透鏡3、阿米西棱鏡4和灰度相機5, 一 路為水平放置的彩色相機6.掩膜板2放在第一透鏡1的成像面上，場