基于深度和几何信息的多帧人脸识别反欺骗算法

发布时间：2021-04-25 17:32

　　随着互联网技术的广泛应用和计算机视觉的深入发展,人脸识别技术的可靠性和高效性得到了极大的提升并在身份认证系统中占有举足轻重的地位。诸如安防、金融、网络安全、以及考勤等领域都离不开人脸识别技术。但与此同时,针对人脸身份认证系统的攻击手段也层出不穷,常见的攻击手段如手持合法人的照片或重放录制合法人的视频。随着3D打印技术的飞速发展,3D打印面具的威胁更是超越了传统二维攻击,这些人脸识别系统的安全性构成了极大的挑战。本文重点研究了时序下的深度信息对二维平面载体攻击的检测和在瓶颈特征上融合几何信息的针对3D打印面具活体检测算法。主要工作如下:通过对图像深度信息的像素级监督学习,实现比传统二值分类更好的精度和泛化。以往研究的基于深度信息监督方法只将深度视为单帧中的辅助监督,而没有考虑到时间信息在深度信息重建中的重要性。由此提出了一种综合时间和空间信息的深度特征回归人脸反欺骗模型。利用多帧之间的时间信息对人脸深度信息恢复进行改进,从而提取出更具鲁棒性、更具识别性的特征,对活体人脸和欺骗人脸进行分类。通过实验表明,本章提出的方法能够有效地区分真实人脸和基于照片以及视频展现的人脸。随着3D打印技术的不... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 二维平面载体攻击
        1.2.2 3D打印面具攻击
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本文结构
第2章 基于时间和深度信息的多帧人脸反欺骗算法
    2.1 单帧深度信息处理
        2.1.1 人脸和头部的微动变化
        2.1.2 3D人脸模型介绍
        2.1.3 3D点云的UV图表示
        2.1.4 深度图生成
        2.1.5 网络结构设计
    2.2 多帧时序深度信息处理
        2.2.1 短时运动特征
        2.2.2 长时运动特征
        2.2.3 多帧损失函数设定
    2.3 实验步骤与性能评估
        2.3.1 实验数据库
        2.3.2 评价指标
        2.3.3 训练过程
        2.3.4 性能测试
        2.3.5 超参数设置
        2.3.6 数据库内部测试
        2.3.7 交叉测试
        2.3.8 模型对比测试
        2.3.9 定性分析
    2.4 本章小结
第3章 基于剪切波和几何特征融合的3D打印面具攻击检测
    3.1 剪切波构造
    3.2 三维人脸点云主曲率
    3.3 多特征融合的反面具攻击算法
        3.3.1 整体框架
        3.3.2 三维人脸表面特征点检测
        3.3.3 生成3D关键点特征描述子
        3.3.4 剪切波变换纹理特征提取
        3.3.5 特征融合
    3.4 实验设计与分析
        3.4.1 实验数据集
        3.4.2 实验设置及评价标准
        3.4.3 实验结果与分析
        3.4.4 多特征融合算法性能对比
    3.5 本章小结
第4章 活体检测系统实现和测试
    4.1 系统总体概述
    4.2 需求分析与模块设计
    4.3 活体人脸数据库的采集
    4.4 系统实现
    4.5 系统性能测试
        4.5.1 真实人脸识别测试
        4.5.2 手机屏幕翻拍人脸识别测试
        4.5.3 3D打印面具人脸识别测试
        4.5.4 A4 纸张打印照片人脸识别测试
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于梯度方向直方图的人脸活体检测方法[J]. 孔月萍,刘霞,谢心谦,李凤洁.  激光与光电子学进展. 2018(03)
[2]三维点云中关键点误匹配剔除方法[J]. 熊风光,霍旺,韩燮,况立群.  光学学报. 2018(02)
[3]基于面部生命特征的3D假面欺骗攻击检测方法[J]. 谷小婧,付传卿,顾幸生.  系统仿真学报. 2016(02)
[4]生物特征识别及研究现状[J]. 张敏贵,周德龙,潘泉,张洪才,张绍武.  生物物理学报. 2002(02)



本文编号：3159799