[发明专利]一种基于MEMs红外阵列传感器的人脸活体检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于MEMs红外阵列传感器的人脸活体检测装置，其特征在于：包括数据采集端和处理端，所述数据采集端包括红外阵列传感器单元和摄像头单元，所述处理端包括数据接收单元、轮廓提取单元和活体分析单元，所述红外阵列传感器单元、摄像头单元分别与数据接收单元相连，数据接收单元分别与轮廓提取单元、活体分析单元相连，轮廓提取单元与活体分析单元相连；

轮廓提取单元：对摄像头单元获取的图像进行头部轮廓提取；

活体分析单元：根据红外阵列传感器单元的温度信息和摄像头单元的图像信息，结合头部轮廓信息获取头部和背景区块的温度数据，根据头部区块温度数据进行第一次活体判断，在通过第一次活体判断后结合头部区块和背景区块温度数据进行第二次活体判断；

获取头部区块和背景区块的温度数据，包括：

将采集的图像根据分辨率进行分块；

标记图像中头部轮廓所包括的图像子块，作为头部区块，标记图像中头部轮廓外的图像子块，作为背景区块；

找出头部区块所在的子块对应的红外阵列温度分布中的位置，获得头部区块各子块温度数据作为头部区块的温度数据，找出背景区块所在的子块对应的红外阵列温度分布中的位置，获得背景区块各子块温度数据作为背景区块的温度数据；

第一次活体判断包括计算头部区块温度数据的归一化温度和温度分布直方图熵，将归一化温度和温度分布直方图熵分别与各对应的设定阈值比较，满足阈值范围通过第一次活体判断；

第二次活体判断包括计算头部区块温度数据的归一化温度和背景区块温度数据的归一化温度，计算头部区块温度数据的归一化温度和背景区块温度数据的归一化温度的比值，将比值与对应的设定阈值比较，满足阈值范围判断为活体人脸。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMs红外阵列传感器的人脸活体检测装置，其特征是还包括人脸识别单元，所述数据接收单元与人脸识别单元相连，人脸识别单元与轮廓提取单元相连。

3.一种基于MEMs红外阵列传感器的人脸活体检测方法，其特征是包括以下步骤：

S1.同步采集人脸区域的图像信息和红外阵列温度分布图信息；

S2.根据图像信息进行人脸识别检测；

S3.通过人脸识别检测后进行头部轮廓提取；

S4.获取头部区块和背景区块的温度数据，过程包括：

S41.将采集的图像根据分辨率进行分块；

S42.标记图像中头部轮廓所包括的图像子块，作为头部区块，标记图像中头部轮廓外的图像子块，作为背景区块；

S43.找出头部区块所在的子块对应的红外阵列温度分布中的位置，获得头部区块各子块温度数据作为头部区块的温度数据，找出背景区块所在的子块对应的红外阵列温度分布中的位置，获得背景区块各子块温度数据作为背景区块的温度数据；

S5.根据头部区块温度数据进行第一次活体判断；过程包括：

S51.根据头部区块的温度数据，采用归一化方法计算头部区块各子块的归一化温度，计算各子块归一化温度的平均值作为头部区块的归一化温度；

S52.根据头部区块的温度数据，获得温度分布直方图，计算直方图熵；

S53.判断头部区块的归一化温度是否在设定的人脸温度阈值范围内，且直方图熵是否在设定的熵阈值范围内，若是进入第二次活体判断，若否结束检测；

S6.在通过第一次活体判断后结合头部区块和背景区块温度数据进行第二次活体判断，过程包括：

S61.根据背景区块的温度数据，采用归一化方法计算背景区块各子块的归一化温度，计算各子块归一化温度的平均值作为背景区块的归一化温度；

S62.计算头部区块的归一化温度和背景区块的归一化温度的比值；

S63.判断比值是否超出设定的比值阈值，若是表示图像人脸区域为真人人脸区域，若否结束检测。

4.根据权利要求3所述的一种基于MEMs红外阵列传感器的人脸活体检测方法，其特征是步骤S2中根据图像信息进行人脸识别检测的过程包括：

S21.根据图像信息对人脸特征进行提取，获得当前人脸特征数据；

S22.读取已存储的各人脸特征数据；

S23.将获得的当前人脸特征数据与各人脸特征数据进行比较，若比较无匹配数据，结束检测，若比较具有匹配数据，进入步骤S3。

5.根据权利要求3所述的一种基于MEMs红外阵列传感器的人脸活体检测方法，其特征是在步骤S4之前还具有对采集的图像和红外阵列温度分布进行插值的步骤，其过程包括：

a.判断图像的分辨率是否低于设定图像分辨率范围，若是对图像进行插值获得高分辨率的图像，若否进入下步骤；

b.判断红外阵列温度分布图的分辨率是否低于设定温度分布分辨率范围，若是对红外阵列温度分布图进行插值获得高分辨率红外阵列温度分布图，进入下步骤，若否进入步骤S4；

c.同时对图像进行插值获得高分辨率的图像，且插值后图像的分辨率与插值后红外阵列温度分布图的分辨率相同。