使用渐进式眼睑跟踪的生命活性检测制造技术

公开了用于使用渐进式眼睑跟踪的生命活性检测的技术。由照相机捕获用户的一系列帧。在多个所捕获的帧的每个所捕获的帧内检测到包括一双眼睛和眼睑的用户的面部。从多个相应的所捕获的帧内的每个所捕获的帧中提取相应的一对感兴趣区域，每个相应的感兴趣区域包括检测到的相应的一双眼睛的相应眼睛以及对应于相应眼睛的相应眼睑。针对每个感兴趣区域计算与相应眼睛未被相应眼睑遮挡的百分比相对应的相应分数。由分析一系列相应分数对以用于异常眼睑运动序列的模式识别器来生成生命活性指示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用渐进式眼睑跟踪的生命活性检测优先权要求本专利申请要求于2015年6月24日提交的题为“LIVENESSDETECTIONUSINGPROGRESSIVEEYELIDTRACKING”的序号为14/749,193的美国申请的优先权的权益，该申请要求于2014年11月13日提交的题为“LIVENESSDETECTIONINFACIALRECOGNITIONWITHSPOOF-RESISTANTPROGRESSIVEEYELIDTRACKING”的序号为62/079,011的美国临时专利申请的优先权的权益，所有这些申请的全部内容通过引用特此并入本文。
本文所描述的实施例总体上涉及生物计量计算机认证，以及更具体地涉及使用防假冒的渐进式眼睑跟踪的面部识别中的生命活性检测。
技术介绍
出于认证目的的面部识别允许用户使用她的面部来向计算机系统进行认证。一般地，对用户的面部进行捕获和分析以产生并存储特征集，以在建立过程期间唯一地识别用户。当用户希望在将来的认证尝试中使用其面部时，照相机将捕获用户的面部的表示并对其进行分析，以确定其是否足够地匹配所存储的特征集。当用户的面部的当前图像捕获与所存储的特征集之间得以足够匹配时，用户认证到计算机系统。附图说明在附图中，不一定按比例绘制，同样的数字在不同的视图中可以描述类似的组件。具有不同字母后缀的同样的数字可以表示类似组件的不同实例。附图作为示例而非作为限制，总体地示出了本文档中所讨论的各种实施例或示例。图1是根据实施例的用于使用渐进式眼睑跟踪的生命活性检测的系统的示例的框图。图2是根据实施例的眨眼中的眼睑运动的序列的示例。图3是根据实施例的跟踪眼睛的眨眼特性的帧序列。图4是示出根据实施例的典型人类眨眼模式中的眼睑序列的图表。图5示出了根据实施例的在基于图像操纵的动画的生命活性假冒攻击期间所观察到的示例异常眨眼模式。图6是示出根据实施例的用于使用渐进式眼睑跟踪的生命活性检测的方法的流程图。图7是示出可以在其上实现一个或多个实施例的机器的示例的框图。具体实施方式生命活性检测是指对呈现给生物计量设备的、具有破坏识别系统的意图的人造对象进行检测的过程。例如，采用面部识别作为认证手段的系统可以使用生命活性检测来确定正在被认证的用户的面部是否是“有生命的”(例如，物理存在的)，而不仅仅是用户的面部的图像或视频。面部识别中的当前生命活性检测技术的缺陷正在阻止采用面部识别作为安全认证机制。当前的生命活性检测手段(例如，眨眼检测和头部运动跟踪)可能不足够安全，或者可能无法提供积极的用户体验。没有可靠、一致且用户友好的手段来阻止假冒尝试，面部识别将不被接受为对基于密码的认证的主流替代。本文所公开的实施例通过使用对人类眼睑运动进行用户友好且鲁棒的检测而解决假冒漏洞来加强面部识别。所公开的实施例通过渐进式地跟踪用户的眼睑的运动来抵抗假冒攻击(例如，图像操纵的动画)，同时需要最少的用户交互，由此产生更加用户友好的认证过程。用于生命活性检测的现有解决方案可以使用眨眼或头部运动跟踪作为区分真实人类与假冒人类的手段。市售的一些当前面部识别产品中部署的眨眼检测解决方案使用二进制眼睛状态——“眼睛张开”和“眼睛闭合”——并通过计算这两种状态之间的差异来检测眨眼。这些现有解决方案具有若干缺点。首先，因为如果用户正在行走或以其它方式运动(例如，在车辆里或在车辆上)，则错误眨眼检测趋于增加，所以这些现有的解决方案通常需要用户在面部捕获期间保持静止，以设法防止错误眨眼检测。第二，这些现有的解决方案通常需要非常好的照明条件。第三，这些现有的解决方案通常需要具有优良的信噪比(“SNR”)的非常好的照相机。第四，这些现有的解决方案通常需要用户的眼睛张大；这些现有的解决方案通常对于较小的眼睛或对于在远处的面部还不起作用。最后，这些现有的解决方案趋于容易被图像操纵的动画假冒。相比之下，本文所描述的实施例使用几乎任何数字照相机(包括当前市售的大多数低成本笔记本电脑中所包括的低质量的、嵌入式照相机)而成功地执行。在示例中，数字照相机的SNR并不重要，因为跟踪了眼睛运动的序列；序列中存在的任何噪声(即使显著)可能存在于序列的每个帧中，并且算法析出该噪声。当眼睑从闭合位置运动到张开位置和/或从张开位置运动到闭合位置时，跟踪用户的眼睑的运动。将张开到闭合和/或闭合到张开的运动与自然人类眼睑运动的模型进行比较。运动的比较产生双眼是否已经眨动的确定。在示例中，此确定仅发生在用户的眼睑的运动与眨眼模型足够匹配时，由此抵抗假冒攻击。一些可观察条件(例如，生命活性检测期间的突然的头部运动、移动或挥动图像，和/或照明变化)可能导致检测到错误眨眼。在示例中，使用一个或多个算法来减轻这些可观察条件中的一个或多个可观察条件的影响。图1是根据实施例的用于图像生物计量的系统105的示例的框图和基于图像操纵的动画100的眨眼假冒攻击的图示。在基于图像操纵的动画100的眨眼假冒攻击中，对面部的第一图像102的副本104进行操纵以使得副本104中的面部看起来具有与第一图像102中的面部相反的眨眼状态。例如，如果在面部的第一图像102中眼睛张开，则将对面部的图像的副本104进行操纵以使得眼睛看起来闭合。然后，两个图像102、104将被组合成动画100，其在两个图像102、104之间循环106、108。不复杂的假冒攻击可能涉及将动画修改为以相同的速率在两个图像之间转变。更复杂的假冒攻击可能涉及将动画修改为以对于眼睑转变来说典型的速率在两个图像之间转变。人类眨眼之间的典型间隔为两至十秒，并且眨眼的典型周期为100至400毫秒(ms)。由此，在更复杂的攻击中，从眼睛张开的图像到眼睛闭合的图像的转变可以定时为每两至十秒发生，而从眼睛闭合的图像到眼睛张开的图像的转变可以定时为在50ms与200ms之间(例如，正常眨眼周期的大约一半)发生。本文所公开的实施例能够抵抗这些生命活性假冒攻击二者以及其它。系统105可以包括传感器120(例如，数字照相机或录像机、不可见光检测器等)、可选地包括显示器145(例如，屏幕、监视器、可见光发射器等)、可选地包括附加的发射器150(例如，红外(IR)或其它不可见或可见光谱发射器)、感兴趣区域检测器130、同步性检测器135、以及生命活性指示控制器140。系统105可以还包括用于实际执行用户115的认证的认证控制器(未示出)。如下文关于图7所描述的，这些组件中的每个组件在诸如电路组的计算机硬件中实现。如本文所使用的，术语“可见光”表示对于对象(例如，用户)可见的光。术语“红-绿-蓝”在本文中用作“可见光”的同义词，而不是指示特定的颜色模型。由此，可以以RGB颜色模型或CMYK颜色模型以及其它来表示“红-绿-蓝”光。系统105可以从传感器120获得图像序列。图像序列包括第一多个图像(例如，帧、图片等)，其包括用户的面部的表示。如本文所使用的，身体部位的表示是实际部位的传感器表示。由此，用户的面部的数字图像是面部的表示。如所示出的，传感器120是具有包围图像操纵的动画100的视场110的照相机。在示例中，可以对所获得的图像序列进行处理以减少噪声(例如，应用滤波器)。在示例中，可以对所获得的图像序列进行处理以减少颜色信息。在示例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使用渐进式眼睑跟踪的生命活性检测的系统，所述系统包括：照相机，其用于捕获可见光谱中的一系列帧；面部检测器，其用于在多个所捕获的帧中的每个帧内检测包括一双眼睛的用户的面部；感兴趣区域提取器，其用于从多个相应的所捕获的帧内的每个所捕获的帧中提取相应的一对感兴趣区域，每个相应的感兴趣区域包括检测到的相应一双眼睛的相应眼睛以及对应于相应眼睛的相应眼睑；眼睛遮挡检测器，其用于针对每个感兴趣区域计算与所述相应眼睛未被所述相应眼睑遮挡的百分比相对应的相应分数；以及生命活性指示器，其用于通过在机器上执行的模式识别器来指示生命活性，所述模式识别器分析一系列相应分数对以用于异常眼睑运动序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.13 US 62/079,011;2015.06.24 US 14/749,1931.一种用于使用渐进式眼睑跟踪的生命活性检测的系统，所述系统包括：照相机，其用于捕获可见光谱中的一系列帧；面部检测器，其用于在多个所捕获的帧中的每个帧内检测包括一双眼睛的用户的面部；感兴趣区域提取器，其用于从多个相应的所捕获的帧内的每个所捕获的帧中提取相应的一对感兴趣区域，每个相应的感兴趣区域包括检测到的相应一双眼睛的相应眼睛以及对应于相应眼睛的相应眼睑；眼睛遮挡检测器，其用于针对每个感兴趣区域计算与所述相应眼睛未被所述相应眼睑遮挡的百分比相对应的相应分数；以及生命活性指示器，其用于通过在机器上执行的模式识别器来指示生命活性，所述模式识别器分析一系列相应分数对以用于异常眼睑运动序列。2.根据权利要求1所述的系统，其中，指示生命活性包括：在所述模式识别器已经发现了异常眼睑序列时，所述生命活性指示器断定在所捕获的一系列帧内检测到的所述用户的面部在所述捕获期间不是有生命的。3.根据权利要求1所述的系统，还包括：在所述模式识别器还未发现异常眼睑序列时，第二模式识别器在第二机器上执行，所述第二模式识别器分析所述一系列相应分数对以用于有效眼睑运动序列。4.根据权利要求3所述的系统，其中，指示生命活性包括：在所述第二模式识别器已经发现了有效眼睑运动时，所述生命活性指示器断定在所捕获的一系列帧内检测到的所述用户的面部在所述捕获期间是有生命的。5.根据权利要求1所述的系统，其中，每个相应的感兴趣区域对包括：与检测到的所述一双眼睛中的左眼和左眼睑相对应的相应的左侧感兴趣区域；与检测到的所述一双眼睛中的右眼和右眼睑相对应的相应的右侧感兴趣区域；并且其中，所述异常眼睑序列对应于在相反方向上运动的所述左眼睑和所述右眼睑。6.根据权利要求1所述的系统，还包括：红外传感器，其用于获得所述用户的面部的红外图像；并且其中，所述生命活性检测包括使用所述用户的面部的所述红外图像。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述一系列帧是红-绿-蓝图像，并且其中，使用所述用户的面部的所述红外图像包括将来自所述一系列帧的帧与所述用户的面部的所述红外图像进行组合。8.根据权利要求6所述的系统，还包括：红外发射器，其用于照亮所述用户的面部的一部分；以及从面部反射的红外光的红外反射模型。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述红外图像是热图像。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述红外反射模型是根据所反射的红外光计算的红外深度图像。11.根据权利要求1所述的系统，还包括：降噪模块，其用于降低来自所述一系列帧的所捕获的帧内的图像噪声。12.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·高希，A·内吉，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US