[发明专利]一种嵌入式活体人脸跟踪系统

摘要

本发明公开了一种嵌入式活体人脸跟踪系统，该方法依靠嵌入式人脸跟踪系统来实现，包括人脸活体纹理特征识别、支持向量机训练和人脸活体检测单元，基于对采集到的人脸活体纹理特征，结合支持向量机给出当前人脸的真伪性判断，从嵌入式人脸跟踪系统的摄像头获取一张当前图片，判断当前图片上每个人脸是否已经被活体或者伪体跟踪模块跟踪，若未被跟踪，则利用上述纹理特征提取方法提取当前人脸的纹理特征，输入训练好的支持向量机进行活体预测，判断为活体，则加入活体检测跟踪模块，否则加入伪体跟踪模块；若所有的人脸均已被跟踪，则不采取动作。本发明针对单帧图像中的人脸进行图像分析，无需连续的多帧，判断时间降低，提高了系统的实时性。

主权项

1.一种嵌入式活体人脸跟踪系统，该方法依靠嵌入式人脸跟踪系统来实现，嵌入式人脸跟踪系统包括摄像头模块、显示模块、处理器模块以及通信模块，摄像头模块通过GPIO接口与处理器模块连接，显示模块通过LCD显示器接口与处理器模块连接，通信模块通过串口与处理器模块连接，其特征在于：它包括人脸活体纹理特征识别、支持向量机训练和人脸活体检测单元，包括以下步骤：A、人脸活体纹理特征识别单元：获取裁剪好的人脸图像，在一个以中心像素为圆心，半径大于一个像素的圆上均匀取点，选定一个阈值TH，将像素取值范围等分为三部分，将取样点的像素值与中心像素值进行比较，根据阈值的选取将比较结果记为1，0或‑1，如果取样点的像素值大于中心像素值与TH的和，则结果记为1；如果取样点的像素值小于中心像素值与TH的差，则结果记为‑1，否则结果记为0；以顺时针或逆时针将所有邻域的比较结果排成一个伪二进制数a，并将二进制数a转为标准十进制数作为中心像素点的特征数s；对于图像某一通道中所有具有该邻域的像素点提取上述特征数，并将伪二进制数相邻两位之间跳变次数T大于阈值的特征数归一化为该类中最小的正数9，即将T大于9的像素对应像素值设定为9，跳变次数的计算方法为：                   （1）其中不等号为逻辑计算符号，若两边的值相等则计算结果为0，否则为1；对该通道中所有特征数的出现频率进行统计，统计结果作为区分真伪人脸的特征向量，统计归一化后矩阵中各数值出现的次数，除以矩阵中元素的总数（64×64）即为其出现的频率，所有的频率按矩阵中数值从小到大的顺序排成一列，即为最终人脸图像纹理特征的特征向量；B、支持向量机训练单元：利用上述纹理特征提取方法提取红色通道与绿色的纹理特征，将红色通道的提取结果以及两通道提取结果的差作为特征向量，得到的特征向量放入一个特征矩阵中，使得矩阵的每一列为一个特征向量；创建另一个标签矩阵，标签矩阵与特征矩阵的列数相同，行数为1，其中的元素有0和1两种，0代表特征矩阵中对应列的人脸为伪体，1代表特征矩阵中对应列的人脸为活体；将结果矩阵和特征矩阵作为输入放入线性支持向量机中进行训练，得到一个XML文件作为训练结果；C、人脸活体检测单元：从嵌入式人脸跟踪系统的摄像头获取一张当前图片，对当前图片进行人脸检测，判断每个人脸是否已经被活体或者伪体跟踪模块跟踪，若未被跟踪，则利用上述纹理特征提取方法提取当前人脸的纹理特征，输入训练好的支持向量机进行活体预测，输出结果有0和1两种，0表示判断为伪体，1表示判断为活体；若判断为活体，则加入活体检测跟踪模块，否则加入伪体跟踪模块，并通过蜂鸣器提醒安防人员；若所有的人脸均已被跟踪，则不采取动作。