[发明专利]基于灰度变化的生物识别视频回放攻击检测方法

说明书

本发明涉及一种基于灰度变化的生物识别视频回放攻击检测方法，其主要技术特点是：通过视频采集设备采集包含人脸区域的视频信号，对所识别出的人脸区域施加额外光线照射，从视频信号中获取人脸区域平均灰度的变化情况作为识别依据；根据人脸区域平均灰度变化情况与场景的平均灰度值的比值作为衡量标准参数，命名其为灰度变化因子并设定一个阈值，根据灰度变化因子是否超过所设定阈值进行分类判别，判断是活体人脸还是视频回放。本发明基于人脸区域在变化光照条件下平均灰度的变化情况来检测，可靠性高；使用普通的视频采集设备即可实现检测功能，具有成本低廉且算法简单易于实现的特点，能够满足不同场合的实际要求。

技术领域

本发明属于生物识别技术领域，涉及人脸识别中的视频回放攻击检测，尤其是一种基于灰度变化的生物识别视频回放攻击检测方法。

背景技术

随着科技的发展和近几年生物识别技术领域内一些技术的逐渐成熟，生物识别(认证)技术逐渐被广泛应用。生物识别技术是指基于人体的一些生物特征，包括生理特征和行为特征来识别、判别个体身份的一种技术。目前该技术在应用方面主要依靠识别生理特征，通常包括人脸识别、指(掌)纹识别、虹膜识别等。生物特征的独特性早在唐代就已经被中国学者发现，近代西方学者对此也早有大量的研究。而真正将生物特征用于身份识别的系统出现于上世纪70年代早期。近年来，随着生物特征采集设备价格的下降和各种识别方法的日益成熟，生物识别(认证)技术逐渐融入了我们的日常生活中，在诸多领域，如系统登录、海关安检等领域有大量应用，例如我国已经启动了将公民指纹采集存储在二代身份证中的工作。

生物识别具有有效性及便利性的优势，然而假冒攻击一直是生物识别系统的一个重大威胁。例如，对于人脸识别系统，攻击者可以使用人脸照片来进行身份仿冒；而指纹、掌纹识别系统也可能使用硅胶或类似材质制作的胶模骗过系统。对此类的仿冒攻击，国外有很多学者进行过研究，也发表过一些文献资料，证明使用这些仿冒手段的确可以在一定程度上实现对系统的攻击。

随着生物识别技术的应用愈加广泛，系统安全性问题也日益凸显出来，越来越被研究人员广泛关注。其中，一种解决此问题的思路是在获取人体生物样本的时候，同时要对生物样本进行活体检测。活体检测可以保证生物信息的获取对象是生物活体，从而可以抵御各种复制生物样本，例如照片、塑胶指模等对认证系统的攻击。对于活体检测技术的研究已经成为了生物识别领域中的一个重要方向，近年来，国内外在此领域有大量的研究工作和一些重要的学术会议，并且在一些相关领域的权威会议上都有相关的工作和论文发表。目前一些常用的技术包括基于活体的生理行为(例如识别人脸的眨眼动作)、活体的环境特征以及活体的生理信号(诸如皮肤汗液，EEG电平，热红外特性等)。然而这些方法又各有缺陷，有些需要通过大量复杂的运算，有些需要特殊设备支持，还有些方法用户体验不好，难以满足各种复杂场合的实际应用要求，易用性和可靠性方面有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、安全性可靠性高且能够满足各种复杂场合需要的基于灰度变化的生物识别视频回放攻击检测方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于灰度变化的生物识别视频回放攻击检测方法，包括以下步骤：

步骤1、通过视频采集设备采集包含人脸区域的视频信号，对所识别出的人脸区域施加额外光线照射，从视频信号中获取人脸区域平均灰度的变化情况作为识别依据；

步骤2、根据人脸区域平均灰度变化情况与场景的平均灰度值的比值作为衡量标准参数，命名其为灰度变化因子并设定一个阈值，根据灰度变化因子是否超过所设定阈值进行分类判别，判断是活体人脸还是视频回放。

进一步，所述步骤1获取人脸区域平均灰度的变化情况的方法包括以下步骤：

⑴使用视频采集设备采集视频或连贯图像画面序列，采样频率高于4fps；

⑵从视频或图像序列中识别人脸区域；