CN113609950A - 一种双目摄像头的活体检测方法、***及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物识别的技术领域，尤其是涉及一种双目摄像头的活体检测方法、***及计算机存储介质，所述方法包括：获取拍摄区域内的红外视频信息；获取人脸模板图像；截取所述红外视频信息的视频帧，如果视频帧包含人脸图像则输出设备开启信号；基于所述设备开启信号获取拍摄区域内的可见光视频信息；获取所述可见光视频信息中的人脸图像；对所述可见光视频信息中的人脸图像进行活体检测。红外拍摄设备一直工作，可见光拍摄设备处于待机状态，当红外视频信息的视频帧包含人脸图像时，再开启可见光拍摄设备，拍摄可见光视频信息；如果红外视频信息的视频帧不包含人脸图像，则可见光拍摄设备保持待机状态，起到了节约用电的效果。
Description
技术领域
本发明涉及生物识别的技术领域，尤其是涉及一种双目摄像头的活体检测方法、***及计算机存储介质。
背景技术
目前在门禁解锁、移动支付或手机解锁等方面，人脸识别应用十分广泛，但是总有不法分子试图使用“假脸”去解锁，因此人脸识别需要具备活体检测功能，常用的活体检测功能通过双目摄像头实现，双目摄像头包括两组拍摄设备，当两组拍摄设备均检测到活体人脸时，活体检测通过。
针对上述中的相关技术，不管拍摄区域内是否有人，双目摄像头的两组拍摄设备均一直处于工作状态，容易造成电力的浪费。
发明内容
本发明的目的一是提供一种基于可见光和红外双目摄像头的活体检测方法，具有节约电力的特点。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种双目摄像头的活体检测方法，所述方法包括：
获取拍摄区域内的红外视频信息；
获取人脸模板图像；
截取所述红外视频信息的视频帧，将所述视频帧与所述人脸模板图像进行比较，如果所述视频帧与人脸模板图像的匹配程度大于匹配阈值，则所述视频帧包含人脸图像，并输出设备开启信号；
基于所述设备开启信号获取拍摄区域内的可见光视频信息；
对所述可见光视频信息进行人脸识别，获取所述可见光视频信息中的人脸图像；
对所述可见光视频信息中的人脸图像进行活体检测。
通过采用上述技术方案，双目摄像头可以获取红外视频信息和可见光视频信息，红外拍摄设备一直工作，可见光拍摄设备处于待机状态，当红外视频信息的视频帧包含人脸图像时，说明此时红外拍摄设备拍摄到了人脸，此时开启可见光拍摄设备，拍摄可见光视频信息；如果红外视频信息的视频帧不包含人脸图像，那么可见光拍摄设备保持待机状态，起到了节约用电的效果。
可选的，输出设备开启信号的具体步骤还包括：
按照时间顺序依次截取所述红外视频信息的视频帧；
获取包含人脸图像的所述视频帧的数量；
获取包含对应人脸图像的所述视频帧的时间；以及，
基于所述视频帧的数量和时间输出所述设备开启信号。
通过采用上述技术方案，由于红外拍摄设备一直处于工作状态，有时拍到的人脸图像只是经过该设备，不需要进行活体检测，如果此时开启可见光拍摄设备会导致电力的浪费，因此在输出设备开启信号之前还需要获取包含同一人脸图像的视频帧的数量和时间，如果在连续时间内的视频帧均包含同一个人脸图像，说明此人停留在设备前，需要进行活体检测。该方法减少了红外拍摄设备出现误判的现象。
可选的，对所述可见光视频信息中的第二人脸图像进行活体检测之前的步骤包括：
获取所述红外视频信息中的人脸图像并标记为a1；
获取所述可见光视频信息中的人脸图像并标记为a2；
将所述人脸图像a1与所述人脸图像a2相比较，如果人脸图像a1与人脸图像a2相匹配，则人脸图像a1和人脸图像a2对应的人员为同一人，并输出检测开始信号；如果人脸图像a1与人脸图像a2不匹配，则人脸图像a1和人脸图像a2对应的人员为不同的人，并输出设备关闭信号；以及，
基于所述检测开始信号对人脸图像a2进行活体检测，基于所述设备关闭信号停止可见光视频信息的获取。
通过采用上述技术方案，红外拍摄设备根据红外线的反射成像，屏幕中的照片或视频无法成像，但是人脸模型能够成像。基于设备开启信号获取拍摄区域内的可见光视频信息后，红外拍摄设备仍然获取拍摄区域内的视频信息，但是不再判断信息帧中是否包含人脸图像，具有节约用电的效果。为了有人利用人脸模型欺骗红外拍摄设备的现象，截取红外视频信息中包含人脸图像的视频帧，并将对应的人脸图像标记为a1，截取可见光视频信息中包含人脸图像的视频帧，并将对应的人脸图像标记为a2。对人脸图像a1和人脸图像a2进行对比，如果两组人脸图像为同一个人，则可以进行活体检测；如果不是同一个人，则无法进行活体检测，并且停止可见光视频信息的获取。
可选的，对所述可见光视频信息中的第二人脸图像进行活体检测具体步骤包括：
获取可见光视频信息中时间间隔为t的视频帧b1和视频帧b2，其中，所述视频帧b1和视频帧b2均包含人脸图像；
获取视频帧b1的像素点信息，所述像素点信息包括像素点对应的颜色和坐标；
获取视频帧b2的像素点信息，所述像素点信息包括像素点对应的颜色和坐标；
将所述视频帧b1的像素点信息与所述视频帧b2的像素点信息进行比较，获取相同颜色像素点的坐标变化值；
基于所述坐标变化值判断可见光视频信息中的人脸图像是否为活体。
通过采用上述技术方案，图像放大后会有一个个的点阵，每一个点就是一个像素点，人脸图像中不同位置处的像素点颜色是不同的，因为真实的人脸不是绝对静止的，人在静默状态下仍然会有呼吸、眨眼、眼球转动等细微的动作，这些动作会带动鼻部、眼部的部分肌肉产生位移，使得部分相同颜色的像素点的坐标发生细微的变化，而面具或人脸模型只能绝对静止或整体运动，因此根据像素点的坐标变化值能够判断人脸图像是否为活体，减少了被面具或人脸模型欺骗的现象。
可选的，基于所述设备开启信号开始计时，经过时间间隔t2后控制所述可见光拍摄设备处于待机状态，其中所述时间间隔t2大于所述时间间隔t1。
通过采用上述技术方案，经过时间间隔t2后控制可见光拍摄设备处于待机状态，由于时间间隔t2大于时间间隔t1，经过时间间隔t2已经获取到视频帧b1和视频帧b2，后续的计算步骤不再需要可见光视频信息，因此可以将可见光拍摄设备恢复至待机状态，起到节约用电的效果。
可选的，基于所述设备开启信号获取拍摄区域内的可见光视频信息之前步骤还包括：
获取拍摄区域内的光照强度；
比较所述光照强度与光照阈值的大小，如果所述光照强度小于所述光照强度阈值，则输出光照偏弱信号；
基于所述光照偏弱信号开启补光装置。
通过采用上述技术方案，可见光拍摄设备在光线较差的情况下拍摄的图像较为模糊，影响活体检测的准确性，对拍摄区域内的光照强度进行检测，如果光照强度偏低则开启补光装置进行补光，使得可见光摄像头拍摄到的图像更加清晰，提高活体检测的准确性；并且补光装置在红外拍摄设备拍摄到人脸图像时再开启，其余时间处于待机状态，具有节约用电的效果。
本发明的上述目的二时提供一种双目摄像头的活体检测***。
本发明的上述目的二时通过以下技术方案得以实现的：
一种双目摄像头的活体检测***，其特征在于，包括：
红外视频信息获取模块，用于获取拍摄区域内的红外视频信息；
人脸模板图像获取模块，用于获取人脸模板图像；
设备开启信号输出模块，分别与所述红外视频信息获取模块和所述人脸模板图像获取模块连接，用于截取所述红外视频信息中的视频帧，将视频帧与人脸模板图像进行比较，如果视频帧与人脸模板图像的匹配程度大于匹配阈值，则视频帧包含人脸图像，并输出设备开启信号；
可见光视频信息获取模块，与所述设备开启信号输出模块连接，用于接收所述设备开启信号，基于所述设备开启信号控制可见光拍摄设备获取拍摄区域内的可见光视频信息；
人脸图像获取模块，与所述可见光视频信息获取模块连接，用于接收所述可见光视频信息，对所述可见光视频信息进行人脸识别，获取可见光视频信息中的人脸图像；
活体检测模块，与所述人脸图像获取模块连接，用于接收所述人脸图像，对所述可见光视频信息中的所述人脸图像进行活体检测。
通过采用上述技术方案，将红外视频信息中的视频帧与人脸模板图像进行比较，如果视频帧与人脸模板图像的匹配程度大于匹配阈值，则视频帧包含人脸图像，并输出设备开启信号，基于设备开启信号控制可见光拍摄设备获取拍摄区域内的可见光视频信息，对所述可见光视频信息进行人脸识别，获取可见光视频信息中的人脸图像进行活体检测。如果视频帧中不包含人脸图像，那么不需要获取可见光视频信息，具有节约用电的效果。
本发明目的三是提供一种计算机设备。
本发明的上述发明目的三是通过以下技术方案得以实现的：
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如上述双目摄像头活体检测方法中任一种步骤的计算机程序。
本发明目的四是提供一种计算机可读存储介质。
本发明的上述发明目的四是通过以下技术方案得以实现的：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被加载并执行如上述双目摄像头活体检测方法中任一种步骤的计算机程序。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
如果红外视频信息的视频帧中包含人脸图像，则开启可见光拍摄设备，拍摄可见光视频信息；如果红外视频信息的视频帧不包含人脸图像，那么可见光拍摄设备保持待机状态，起到了节约用电的效果。
附图说明
图1是本申请其中一实施例提供的一种双目摄像头活体检测设备的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性共享的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
参照图1，本发明实施例提供一种双目摄像头的活体检测设备，包括红外拍摄设备、可见光拍摄设备和后台服务器，其中后台服务器分别与红外拍摄设备和可见光拍摄设备连接，自然状态下红外拍摄设备一直处于工作状态，可见光拍摄设备处于待机状态。红外拍摄设备获取拍摄区域内的红外视频信息并上传至后台服务器，当后台服务器检测到红外视频信息中存在人脸图像时，输出设备开启信号，使得可见光拍摄设备开启，可见光拍摄设备获取拍摄区域内的可见光视频信息并上传至后台服务器；如果后台服务器检测不到人脸图像，那么可见光拍摄设备仍然保持待机状态，具有节约用电的效果。
为了减少光线较弱情况下拍摄不清楚的现象，该设备还具有补光装置，后台服务器检测到拍摄区域内的光照强度小于光照阈值时，输出光照偏弱信号，使得开启补光开启，增加拍摄区域的光照强度。本申请实施例中，红外拍摄设备为红外摄像头，可见光拍摄设备为可见光摄像头，补光装置为日光灯，该设备可以用于门禁解锁、移动支付等方面。
本申请实施例的另一实施方式提供一种双目摄像头的活体检测方法，具体包括以下步骤：
步骤S100，获取拍摄区域内的红外视频信息；
其具体实施方式为，红外摄像头对拍摄区域进行实时拍摄，获取红外视频信息，并上传至后台服务器。
步骤S200，判断红外视频信息是否包含人脸图像；
其具体实施方式为，获取人脸模板图像，将人脸模板图像存储在后台服务器中，后台服务器接收到红外视频信息后按照时间顺序对视频帧进行截取，然后依次将视频帧和人脸模板图像进行比较，如果一个视频帧和人脸模板图像的重合率高于匹配阈值，说明在该视频帧对应的时刻红外拍摄设备获取到了人脸图像，将该视频帧标记为P。继续按照时间顺序将视频帧与人脸模板图像进行比较，如果仍然包含人脸图像，则将其与视频帧P进行比较，如果两视频帧的人脸图像相匹配，说明为同一人脸图像。记录包含同一人脸图像的视频帧的数量和时间，如果包含同一人脸图像的视频帧的数量和时间均大于预设值，说明此人在双目摄像头前停留，需要进行活体检测，后台服务器输出设备开启信号。
步骤S300，基于设备开启信号控制可见光拍摄设备获取拍摄区域内的可见光视频信息；
其具体实施方式为，后台服务器基于设备开启信号控制可见光拍摄设备工作，可见光摄像头获取到拍摄区域内的可见光视频信息后上传至后台服务器；如果没有接收到设备开启信号，则可见光摄像头保持待机状态。
为了减少光线过暗导致的可见光摄像头拍摄不清楚的现象，接收到设备开启信号后还需要对拍摄区域的光照强度进行检测，如果光照强度小于光照强度阈值，则输出光照偏弱信号，基于光照偏弱信号开启补光装置，增大拍摄区域的光照强度，使得拍摄到的可见光视频信息更清晰。
步骤S400，获取可见光视频中的人脸图像；
其具体实施方式为，后台服务器接收到可见光视频信息后，对视频帧进行截取，将视频帧依次与人脸模板图像对比，将与人脸模板图像的重合率高于匹配阈值的视频帧提取出来，得到可见光视频信息中的人脸图像。
在本申请实施方式中，为了进一步加强节约用电的效果，可见光摄像头基于设备开启信号进行工作时，红外摄像头仅拍摄红外视频信息，不再判断红外视频信息的视频帧中是否包含人脸图像。为了减少有人利用面具或人脸模型欺骗红外摄像头的现象，还需要分别获取红外视频信息中的人脸图像a1和可见光视频信息中的人脸图像a2，将人脸图像a1与人脸图像a2相比较，如果后台服务器检测到人脸图像a1与人脸图像a2相匹配，说明人脸图像a1和人脸图像a2对应的人员为同一人，输出检测开始信号；否则说明人脸图像a1和人脸图像a2对应的人员为不同的人，输出设备关闭信号。后台服务器基于检测开始信号进行后续步骤，基于设备关闭信号停止可见光视频信息的获取。
步骤S500，对可见光视频信息中的人脸图像进行活体检测；其具体步骤包括：
步骤S501，获取视频帧b1和视频帧b2；
其具体实施方式为，后台服务器接收到可见光视频信息后按照时间顺序对视频帧进行截取，并且将视频帧依次与人脸模板图像进行比较，得到包含人脸图像的视频帧，然后从包含人脸图像的视频帧中选取视频帧b1和视频帧b2，视频帧b1和视频帧b2之间的时间间隔为t，在本申请实施方式中时间间隔t可以为0.5到1秒，与人眨眼需要的时间相近，因此在该可见光摄像头能较容易的拍摄到人眨眼的动作。
步骤S502，获取视频帧b1的像素点信息；
其具体实施方式为，后台服务器选取视频帧b1后对视频帧b1的像素点的坐标和颜色进行读取。
视频帧b1是二维图像，图像是由多个像素点组成的，每个像素点在图像上均匀排列，坐标值（x,y）是该像素点在图像上的行数和列数，并且每个像素点的坐标值是唯一的。图像不同位置处的像素点颜色也是不完全相同的，在彩色图像中每个像素点的颜色均是RGB三原色按比例混合而成的，例如人脸图像中巩膜为白色，该处的像素点颜色为（255,255,255），头发为黑色，该处的像素点颜色为（0,0,0）。
步骤S503，获取视频帧b2的像素点信息；
其具体实施方式与步骤S502获取视频帧b1的像素点信息的方法一致。
步骤S504，获取相同颜色像素点的坐标变化值；
其具体实施方式为，视频帧b1和视频帧b2是拍摄的用一个人的人脸图像，人脸的同一部位在二维图像中的颜色是相同的，即同一部位处对应的像素点RGB三原色比例相同，分别比较视频帧b1和视频帧b2中颜色相同的像素点的坐标值，如果两视频帧中颜色相同的像素点坐标值不同，则将两坐标值进行作差，得到像素点的坐标变化值。
步骤S505，基于坐标变化值判断可见光视频信息中的人脸图像是否为活体；
其具体实施方式，真实的人脸不能在静默状态下仍然有细微的动作，面具或人脸模型能够保持静止。后台服务器计算出像素点的坐标变化值后，如果坐标发生变化的像素点数量在数量阈值范围内，并且像素点的坐标变化值小于变化阈值，说明视频帧b1和视频帧b2中的人脸图像只有局部发生了细微变化。例如站在双目摄像头前的人在时间间隔t内有眨眼的动作，人脸图像中眼皮处的像素点坐标值会发生变化，其余位置的坐标值不变；站在双目摄像头前的人在时间间隔t内嘴角有上扬的动作，人脸图像中嘴唇处的像素的坐标值会发生变化，其余位置的坐标值不变。此时后台服务器会判断为真实的人脸，活体检测通过。
如果坐标发生变化的像素点数量比数量阈值范围小，说明双目摄像头前的人脸处于绝对静止状态，后台服务器会判断为面具或人脸模型，活体检测不通过；如果坐标发生变化的像素点数量比数量阈值范围大，并且坐标变化值大于变化阈值，说明双目摄像头前的人脸在整体运动，可能是面具或人脸模型在发生晃动，后台服务器会判断活体检测不通过。
为了进一步起到节约用电的效果，基于设备开启信号开始计时，经过时间间隔t2后控制可见光摄像头恢复待机状态。
上述方法中步骤S502和步骤S503顺序可调换。
本申请实施例的另一实施方式公开了一种双目摄像头的活体检测***，包括以下模块：
红外视频信息获取模块，用于获取拍摄区域内的红外视频信息；
人脸模板图像获取模块，用于获取人脸模板图像；
设备开启信号输出模块，分别与红外视频信息获取模块和人脸模板图像获取模块连接，用于截取红外视频信息中的视频帧，将视频帧与人脸模板图像进行比较，如果视频帧与人脸模板图像的匹配程度大于匹配阈值，则视频帧包含人脸图像，并输出设备开启信号；
可见光视频信息获取模块，与设备开启信号输出模块连接，用于接收设备开启信号，基于设备开启信号控制可见光拍摄设备获取拍摄区域内的可见光视频信息；
人脸图像获取模块，与可见光视频信息获取模块连接，用于接收可见光视频信息，对可见光视频信息进行人脸识别，获取可见光视频信息中的人脸图像；
活体检测模块，与人脸图像获取模块连接，用于接收人脸图像，对可见光视频信息中的人脸图像进行活体检测。
本申请实施例的另一实施方式公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有上述能够被处理器加载并执行双目摄像头的活体检测方法中任一步骤的计算机程序。
本申请实施例的另一实施方式公开了一种计算机可读存储介质，存储有能够被加载并执行上述双目摄像头的活体检测方法中任一步骤的计算机程序。
Claims (9)
1.一种双目摄像头的活体检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取拍摄区域内的红外视频信息；
获取人脸模板图像；
截取所述红外视频信息的视频帧，将所述视频帧与所述人脸模板图像进行比较，如果所述视频帧与人脸模板图像的匹配程度大于匹配阈值，则所述视频帧包含人脸图像，并输出设备开启信号；
基于所述设备开启信号获取拍摄区域内的可见光视频信息；
对所述可见光视频信息进行人脸识别，获取所述可见光视频信息中的人脸图像；
对所述可见光视频信息中的人脸图像进行活体检测。
2.根据权利要求1所述的一种双目摄像头的活体检测方法，其特征在于，输出设备开启信号的具体步骤还包括：
按照时间顺序依次截取所述红外视频信息的视频帧；
获取包含人脸图像的所述视频帧的数量；
获取包含对应人脸图像的所述视频帧的时间；以及，
基于所述视频帧的数量和时间输出所述设备开启信号。
3.根据权利要求2所述的一种双目摄像头的活体检测方法，其特征在于，对所述可见光视频信息中的第二人脸图像进行活体检测之前的步骤包括：
获取所述红外视频信息中的人脸图像并标记为a1；
获取所述可见光视频信息中的人脸图像并标记为a2；
将所述人脸图像a1与所述人脸图像a2相比较，如果人脸图像a1与人脸图像a2相匹配，则人脸图像a1和人脸图像a2对应的人员为同一人，并输出检测开始信号；如果人脸图像a1与人脸图像a2不匹配，则人脸图像a1和人脸图像a2对应的人员为不同的人，并输出设备关闭信号；以及，
基于所述检测开始信号对人脸图像a2进行活体检测，基于所述设备关闭信号停止可见光视频信息的获取。
4.根据权利要求3所述的一种双目摄像头的活体检测方法，其特征在于，对所述可见光视频信息中的人脸图像进行活体检测具体步骤包括：
获取可见光视频信息中时间间隔为t1的视频帧b1和视频帧b2，其中，所述视频帧b1和视频帧b2均包含人脸图像；
获取视频帧b1的像素点信息，所述像素点信息包括像素点对应的颜色和坐标；
获取视频帧b2的像素点信息，所述像素点信息包括像素点对应的颜色和坐标；
将所述视频帧b1的像素点信息与所述视频帧b2的像素点信息进行比较，获取相同颜色像素点的坐标变化值；
基于所述坐标变化值判断可见光视频信息中的人脸图像是否为活体。
5.根据权利要求4所述的一种双目摄像头的活体检测方法，其特征在于，基于所述设备开启信号开始计时，经过时间间隔t2后控制所述可见光拍摄设备处于待机状态，其中所述时间间隔t2大于所述时间间隔t1。
6.根据权利要求5所述的一种双目摄像头的活体检测方法，其特征在于，基于所述开启信号控制所述第二拍摄设备获取拍摄区域内的可见光视频信息之前步骤还包括：
获取拍摄区域内的光照强度；
比较所述光照强度与光照阈值的大小，如果所述光照强度小于所述光照强度阈值，则输出光照偏弱信号；
基于所述光照偏弱信号开启补光装置。
7.一种双目摄像头的活体检测***，其特征在于，包括：
红外视频信息获取模块，用于获取拍摄区域内的红外视频信息；
人脸模板图像获取模块，用于获取人脸模板图像；
设备开启信号输出模块，分别与所述红外视频信息获取模块和所述人脸模板图像获取模块连接，用于截取所述红外视频信息中的视频帧，将视频帧与人脸模板图像进行比较，如果视频帧与人脸模板图像的匹配程度大于匹配阈值，则视频帧包含人脸图像，并输出设备开启信号；
可见光视频信息获取模块，与所述设备开启信号输出模块连接，用于接收所述设备开启信号，基于所述设备开启信号控制可见光拍摄设备获取拍摄区域内的可见光视频信息；
人脸图像获取模块，与所述可见光视频信息获取模块连接，用于接收所述可见光视频信息，对所述可见光视频信息进行人脸识别，获取可见光视频信息中的人脸图像；
活体检测模块，与所述人脸图像获取模块连接，用于接收所述人脸图像，对所述可见光视频信息中的所述人脸图像进行活体检测。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至6中任一种步骤的计算机程序。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被加载并执行如权利要求1至6中任一种步骤的计算机程序。
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