用于假冒检测及活跃度分析的系统及方法技术方案

在具有摄像机、音频输出组件(例如耳机)及音频输入组件(例如麦克风)的用户装置(例如智能电话)上使用基于软件的解决方案来执行假冒检测及活跃度分析。一或多个音频信号从所述用户装置的所述音频输出组件发射、由目标反射且由所述装置的所述音频输入组件接收。基于所述反射而确定所述目标是否由三维脸形结构及/或脸形组织组成。至少使用此确定来发现所述目标是否可能是伪装的，而非为合法活人。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于假冒检测及活跃度分析的系统及方法相关申请案的交叉参考本申请案主张2015年6月16日申请且题为“使用重要器官检测的活跃度分析(LivenessAnalysisUsingVitalsDetection)”的第62/180,481号美国临时专利申请案的优先权及权益，所述美国专利申请案以全文引用方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及图像、声波信号及振动信号分析，且特定来说，本专利技术涉及用于检测图像中所描绘的主体是否活跃的图像及信号处理技术。
技术介绍
通常可期望限制特定个体存取属性或资源。生物辨识系统可用于认证个体的身分以准许或拒绝存取资源。举例来说，虹膜扫描仪可由生物辨识安全系统使用以基于个体虹膜中的独特结构而识别个体。然而，如果冒名顶替者呈现经授权个体的脸的预记录图像或视频供扫描，那么此系统会错误地授权所述冒名顶替者。此假图像或视频可以保持于用于扫描的摄像机前面的光面照片等等的形式显示于例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)屏幕的监视器上。其它假冒技术包含使用合法用户的脸的照相般逼真的三维面具。一个类别的现有防假冒措施主要聚焦于静态成像(例如，基于照片)攻击。这些措施假定：静态假冒攻击无法再现图像的不同部分(大部分在脸内)的自然发生且相异的移动。所述措施还假定：活体扫描中的上述运动中的每一者就相关联肌群的自然敏捷度及频率来说以不同尺度发生。然而，这些措施仅可检测静态(例如，基于图片)假冒攻击，且需要观测的某一时间窗以足以能够将上述运动向量分辨成其所需速度及频率分布(如果存在)的高帧速率观察。所述措施也会错误地拒绝在扫描期间完全保持静止的活体或错误地接受(例如)因以某些方式弯曲及晃动假冒照片而具有附加运动的静态复制。第二类别的现有防假冒措施假定：生物辨识样本的照片或视频复制的质量不佳且图像纹理分析方法可因此给出假冒者的身份。然而，可辨别的低质量假冒复制的假定是不可靠的，尤其当出现甚至可在现代智能电话及平板计算机中发现的先进高质量且极其普通的高清晰度记录及显示技术时。不出意料地，通过依靠特定及技术相依的伪造复制假影，此类技术已被表现为具数据集相依性且已表现出低于标准的泛化能力。与第二类别相关的另一类别的防假冒措施(其是基于参考或非参考图像质量度量)存在相同缺点。
技术实现思路
在本文所描述的各种实施方案中，检测指示存在活人的物理属性用于区分活人真脸与图像/视频、受胁迫的验证及其它伪装及诈欺认证方法及/或用于(例如)通过检测用于重放合法用户的记录图像/视频/其它物理重建以欺骗生物辨识系统的装置的存在而识别假冒者。这通过(a)检测假冒者的特征且(b)使用三维人脸检测及双因子脉冲识别来验证个体的活跃度及物理存在而部分实现。相应地，在一个方面中，一种计算机实施方法包含以下步骤：使用用户装置的音频输出组件来发射一或多个音频信号；使用所述用户装置的音频输入组件来接收所述音频信号从目标的一或多个反射；基于所述一或多个反射而确定所述目标是否包括脸形结构及脸形组织的至少一者；及至少部分基于所述目标是否包括脸形结构及脸形组织的至少一者的确定而确定所述目标是否为假冒者。所述用户装置可为(例如)包含智能电话、平板计算机或膝上型计算机的移动装置。所述一或多个音频信号可包含短编码脉冲音源、短期连续变频信号或CTFM音源。可使所述一或多个音频信号的一或多个特性随机化。在一个实施方案中，所述方法进一步包含以下步骤：训练分类器来识别所述目标的物理特征；及提供基于所述音频信号从所述目标的所述一或多个反射的信息作为到所述分类器的输入，其中确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于响应于所提供的输入而接收的所述分类器的输出。在另一实施方案中，所述方法进一步包含以下步骤：接收所述目标的多个图像；及基于所述图像中的检测光反射而确定所述目标是否包括三维脸形结构。在另一实施方案中，所述方法进一步包含以下步骤：接收所述目标的多个图像；及基于所述图像而识别所述目标是否具有第一脉冲，其中确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于所述目标是否具有脉冲的所述识别。可使用远程光学体积描记术来识别所述第一脉冲。在又一实施方案中，通过与所述目标的物理接触而识别所述目标的第二脉冲，其中确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于所述第二脉冲的测量。可确定所述第二脉冲是否与所述第一脉冲相关，其中确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于所述相关性。测量所述第二脉冲可包含：从所述用户装置或另一手持式或穿戴式装置接收与所述第二脉冲相关联的信息。与所述第二脉冲相关联的所述信息可包含心冲击描记信号。在附图及以下描述中陈述本说明书中所描述的标的物的一或多个实施例的细节。将自所述描述、图式及权利要求书明白标的物的其它特征、方面及优点。附图说明图1A到1C描绘防假冒及活跃度检测的各种使用情况。图2描绘根据实施方案的用于防假冒及活跃度检测的方法。图3描绘电话耳机与麦克风之间的声波探测脉冲的实例直接及间接声波路径。图4及5描绘分别展现监视器屏幕及真实人脸的反射的实例匹配滤波器的解调制回波。图6及7分别描绘来自人脸及监视器屏幕的不同小面的反射。各种图式中的相同元件符号及名称指示相同元件。具体实施方式本文的各种实施方案中描述用于提供基于软件的多级防假冒及“活跃度”检测技术的系统及所附方法，所述技术将使用人脸调制声音反射的声波三维(3D)“人脸真实性”感测与多源/多路径生命检测组合。如本文中所使用，“活跃度”是指趋向于指示存在活人(不是活人的假冒者或模仿者，例如眼睛或脸的图像或预录视频、三维模型头等等)的特性。此类特性可包含(例如)可辨识物理属性，例如脸、脉冲、呼吸型态等等。“人脸真实性”是指趋向于指示存在真实人脸的特性，例如真实(非复制)存在布置成可辨识型态眼睛、鼻子、嘴、下巴及/或其它面部特征及组织。可通过包含真实人脸(非假冒人脸)的无源或有源声波、感光及/或电磁特征而扩大此人脸真实性定义。本专利技术提供基于物理学的新解决方案，其可完全实施于软件中且尤其检测假冒屏幕重放(不管其质量如何)。其通过评估将真实3D人脸呈现给用户装置的可能性(通过检查所述真实3D人脸的声波(及/或光度)特征)而克服基于视觉的现有防假冒解决方案的缺点，以上均以对用户透明的方式进行。有利地，此技术仅使用各种日常环境中的典型移动电话耳机/声音换能器及麦克风来针对生物辨识认证检测假冒者。使用移动装置的现有硬件来得到的声波特征是较弱的且面临所描述的方法需克服的多重混杂因子的挑战。上述不佳声波信噪比的成因包含无用回波以及声波路径非线性度及带宽限制(其包含换能器的声波路径非线性度及带宽限制)、麦克风/耳机定向性及灵敏度及装置的内部混响。此外，由于所利用的音频频带的波长较长，所以空间分辨率比现有超声波声纳系统减小且大部分目标反射替代地经由散射而消散，从而提供嵌入声波特征的间接检测，如本文所详述。在一个实施方案中，防假冒及活跃度检测技术包含：验证三维脸形结构的存在；及使用多个源来测量目标的脉冲。可使用人脸调制声音反射(例如，来自由电话耳机或其它声音换能器(类似于声纳)发射的编码高音调探测信号，以及从电话麦克风接收的信号的反射或其它音频输入)及/或结构化光度立体视觉(例如，来自电话屏幕的快速图案化照明)来执行三维人脸感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机实施方法，其包括：使用用户装置的音频输出组件来发射一或多个音频信号；使用所述用户装置的音频输入组件来接收所述音频信号从目标的一或多个反射；基于所述一或多个反射而确定所述目标是否包括脸形结构及脸形组织的至少一者；及至少部分基于所述目标是否包括脸形结构及脸形组织的至少一者的所述确定而确定所述目标是否为假冒者。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.16 US 62/180,4811.一种计算机实施方法，其包括：使用用户装置的音频输出组件来发射一或多个音频信号；使用所述用户装置的音频输入组件来接收所述音频信号从目标的一或多个反射；基于所述一或多个反射而确定所述目标是否包括脸形结构及脸形组织的至少一者；及至少部分基于所述目标是否包括脸形结构及脸形组织的至少一者的所述确定而确定所述目标是否为假冒者。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述用户装置是包括智能电话、平板计算机或膝上型计算机的移动装置。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一或多个音频信号包括短编码脉冲音源、短期连续变频信号或CTFM音源。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：训练分类器来识别所述目标的物理特征；及提供基于所述音频信号从所述目标的所述一或多个反射的信息作为到所述分类器的输入，其中所述确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于响应于所述提供输入而接收的所述分类器的输出。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：使所述一或多个音频信号的一或多个特性随机化。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：接收所述目标的多个图像；及基于所述图像中的检测到的光反射而确定所述目标是否包括三维脸形结构。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：接收所述目标的多个图像；及基于所述图像而识别所述目标是否具有第一脉冲，其中所述确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于所述目标是否具有脉冲的所述识别。8.根据权利要求7所述的方法，其中使用远程光学体积描记术来识别所述第一脉冲。9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：通过与所述目标的物理接触而测量所述目标的第二脉冲，其中确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于所述第二脉冲的所述测量。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：确定所述第二脉冲是否与所述第一脉冲相关，其中确定所述目标是否为假冒者是进一步至少部分基于所述相关性。11.根据权利要求9所述的方法，其中测量所述第二脉冲包括：从所述用户装置或另一手持式或穿戴式装置接收与所述第二脉冲相关联的信息。12.根据权利要求11所述的方法，其中与所述第二脉冲相关联的所述信息包括心冲击描记信号。13.一种系统，其包括：至少一个存储器，其用于存储计算机可执行指令；至少一个处理单元，其用于执行存储于所述存储器上的所述指令，其中执行所述指令编程所述至少一个处理单元以执行包括以下各者的操作：使用用户装置的音频输出组件来发射一或多个音频信号；使用所述用户装置的音频输入组件来接收所述音频信...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·R·德拉赫沙尼，J·特普利，
申请(专利权)人：眼验股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US