[发明专利]一种基于纹理分析的活体人脸检测系统及方法

说明书

本发明公开一种基于纹理分析的活体人脸检测系统，原始图像ROM模块预存原始图像，产生从0开始依次累加的地址数据，生成原始图像的像素流；颜色空间转换模块将RGB图像分别转换成Y、Cb、Cr和H、S、V六种像素流；LBP值计算模块每接收一个像素数据后计算对应的LBP值并输出该LBP值；直方图统计模块依次接收LBP值，进行直方图统计并生成相应的LBP直方图，该直方图为人脸图片的特征向量；SVM模块计算特征向量与外部输入的所有训练图片的支持向量的距离，根据计算结果标记出真假人脸的识别标签。此种系统的硬件实现采用FPGA作为主要的运算器件，以实现在大数目的人脸训练图片条件下提高活体人脸检测速度。本发明还公开一种基于纹理分析的活体人脸检测方法。

技术领域

本发明属于电子信息和数字图像处理领域，特别涉及一种基于纹理分析的活体人脸检测硬件架构及检测方法。

背景技术

近年来，生物特征识别技术取得飞速发展，指纹识别、人脸识别、虹膜识别等身份识别技术得到非常广泛的应用。其中，人脸特征由于其具有不容易丢失、窃取、对用户友好等优点受到了广泛的欢迎。但是，生物特征信息的获取和伪造随着生物技术的发展也变得更加简单快捷，N.MDuc等人仅仅使用一张打印的人脸照片成功地通过了认证系统，同时各种极具欺骗的假冒技术不断出现，这给身份认证技术的应用带来了极大的挑战。因此，为了更安全地进行身份认证和检测身份来源的真实性，检测被识别的对象是否是活体显得尤为重要。假冒人脸攻击中的检测技术成为研究的重点。

近十年来，国际国内发表的关于人脸认证抗欺骗技术的论文越来越多，在计算机视觉、图像处理、模式识别领域比较权威的会议论坛或期刊中不时有新的活体检测技术出现，科研人员与学者纷纷提出自己的方法来对可能的伪造攻击进行分析。然而目前的活体检测系统局限在软件平台：市场上的小型产品用嵌入式系统搭建，学术机构的活体人脸检测用CPU来实现。与嵌入式系统相比，FPGA采用并行处理结构，在相同的时钟周期中有着更快的运算速度，可以更好的满足图像实时处理的要求，能够很大程度提升检测速度；与CPU相比，FPGA具有较低的成本，方便携带，并可以为以后的ASIC开发，协处理器设计打下基础。

而近年来基于FPGA高层综合工具的研发，给FPGA设计带来很大便利，高层综合工具在不影响性能的情况下大幅度地降低了研发周期。FPGA作为适用不同功能的可编程标准器件，没有高额的研发成本，并且具有一定的灵活性。另外FPGA具有功耗低、并行性等优点，因此将FPGA应用于移动工作平台来实现活体人脸检测是有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于纹理分析的活体人脸检测系统及方法，硬件实现采用FPGA作为主要的运算器件，以实现在大数目的人脸训练图片条件下提高活体人脸检测速度。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于纹理分析的活体人脸检测系统，包括：

原始图像ROM模块，预存原始图像，产生从0开始依次累加的地址数据，生成原始图像的像素流；

与所述原始图像ROM模块连接的颜色空间转换模块，其将原始图像ROM模块输出的RGB图像分别转换成Y、Cb、Cr和H、S、V六种像素流；

与所述颜色空间转换模块连接的LBP值计算模块，其依次接收颜色空间转换模块输出的像素数据，每接收一个像素数据后计算该像素数据对应的LBP值并输出该LBP值；

与所述LBP值计算模块连接的直方图统计模块，依次接收所述LBP值计算模块输出的LBP值，进行直方图统计并生成相应的LBP直方图，该直方图为人脸图片的特征向量，存储在一个RAM中；以及，

与所述直方图统计模块连接的SVM模块，计算从所述直方图统计模块读出的特征向量与外部输入的所有训练图片的支持向量的距离，根据计算结果标记出真假人脸的识别标签。