人脸活体检测综述

人脸识别系统往往面临着各类人脸欺诈攻击,如打印相片、屏幕播放和3维面具等。如何区分真实人脸与虚假人脸,亦称人脸活体检测,对于人脸识别系统的安全具有十分重要的意义。近年来,已有大量人脸活体检测方法相继提出,部分已经成功获得实际应用。本文对人脸活体检测技术进行了全面的梳理回顾,包括硬件方案、算法、数据集、技术标准以及业界实际应用情况。最后,进行了总结与展望。整体而言,基于多模态数据,采取先验知识启发的深度学习方法目前能获得占优的人脸活体验证精度。随着人脸欺诈攻击方式的不断升级变更,面向未知类型攻击的人脸活体检测研究愈加重要,此外,新型的传感硬件方案也值得鼓励探讨。     

物理域中针对人脸识别系统的对抗样本攻击方法

对抗样本攻击揭示了人脸识别系统可能存在不安全性和被攻击的方式。现有针对人脸识别系统的对抗样本攻击大多在数字域进行,然而从最近文献检索的结果来看,越来越多的研究开始关注如何能把带有对抗扰动的实物添加到人脸及其周边区域上,如眼镜、贴纸、帽子等,以实现物理域的对抗攻击。这类新型的对抗样本攻击能够轻易突破市面上现有绝大部分人脸活体检测方法的拦截,直接影响人脸识别系统的结果。尽管已有不少文献提出数字域的对抗攻击方法,但在物理域中复现对抗样本的生成并不容易且成本高昂。本文提出一种可从数字域方便地推广到物理域的对抗样本生成方法,通过在原始人脸样本中添加特定形状的对抗扰动来攻击人脸识别系统,达到误导或扮演攻击的目的。主要贡献包括:利用人脸关键点根据脸型构建特定形状掩膜来生成对抗扰动;设计对抗损失函数,通过训练生成器实现在数字域的对抗样本生成;设计打印分数损失函数,减小打印色差,在物理域复现对抗样本的生成,并通过模拟眼镜佩戴、真实场景光照变化等方式增强样本,改善质量。实验结果表明,所生成的对抗样本不仅能在数字域以高成功率攻破典型人脸识别系统VGGFace10,且可方便、大量地在物理域复现。本文方法揭示了人脸识别系统的潜在安全风险,为设计人脸识别系统的防御体系提供了很好的帮助。     

基于人脸的活体检测系统

人脸识别技术由于其成本低、用户友好、效率高等特点被广泛应用,同时也出现了针对人脸识别的身份伪造攻击,主要包括照片人脸攻击、视频人脸攻击、三维人脸模型攻击等方式,对于这些攻击方式的防范方法都是围绕着基于人脸的活体检测这个中点进行展开. 本文着重研究的活体检测方法为眨眼检测与背景分析算法,通过区域增长算法进行人眼定位、形态学操作进行人眼张合判断、感知Hash 算法进行背景差异对比,构造出一个复合的活体检测系统. 基于复合的眨眼检测与背景分析算法,本文设计了一个包含眨眼检测模块与背景分析模块的活体检测系统,使用OpenCV2.4.9 与vs2012 的MFC 架构实现了一个可以抵御照片攻击与视频攻击的活体检测系统,并对系统进行实验与评估,在与其它同类型的系统进行比较的结果来看,本文实现的系统性能表现优异.     

虚假数字人脸内容生成与检测技术

近年来,以深度学习算法为代表的人工智能技术在安防视频监控、个人隐私保护、自动驾驶等领域广泛应用.尤其在人脸识别等领域,深度学习方法显示出超越人类感知及辨别的能力,为人类的日常生活带来了诸多便利.然而,利用人工智能生成、对抗、伪造等技术产生的虚假数字人脸给个人隐私安全、社会安全乃至国家安全等方面带来了诸多风险和挑战.本文通过回顾虚假数字人脸内容生成与检测的相关研究工作,揭示其对国民、国家安全造成的潜在威胁.具体来说,本文首先介绍虚假数字人脸内容的攻击对象及攻击类型,从两种攻击对象—人工智能系统及人类感知系统,两大攻击类型—人脸对抗样本及人脸深度篡改,归纳、分析相应的生成、攻击及检测、防御技术.最后,本文讨论和展望虚假数字人脸内容生成与检测技术未来的研究方向和发展趋势.     

一种基于多特征融合的二维人脸欺诈检测方法

针对当前人脸识别系统易受欺诈攻击的问题,提出一种基于图像分析的人脸欺诈检测方法。该方法融合了LBP、Gabor小波及像素特征,通过非线性SVM分类器区分人脸和欺诈图像。相较于现有人脸欺诈检测方法,该方法无需用户配合,具有很强的实用性。此外,提出的融合纹理特征也适用于人脸识别,为处理人脸欺诈检测和人脸识别提供了一个独特的特征空间。实验结果表明,该方法优于现有的人脸欺诈检测方法,具有更高的识别准确率。     

人脸识别智能终端的安全实现及验证

通过分析人脸识别智能终端的特点和构成，将其可能面临的攻击手段按照攻击目标进行分类，分为：硬件层攻击、系统层攻击、应用层攻击和通信层攻击。针对系统层和通信层面临的安全风险提出设计方案，对设备的安全性进行了提升和加强，以确保人脸数据在采集、使用、传输等的过程中的安全性，并完成了针对性的测试，测试结果达到预期。即该安全防护方案，对于增强人脸识别终端中人脸数据的安全性是切实有效的。     

基于注意力的热点块和显著像素卷积神经网络的人脸防伪方法

人脸防伪用于验证被测试者是否为真实活体,是计算机视觉领域的一个研究热点。攻击手段的多样性以及人脸识别主要在嵌入式、移动式等不具备高计算能力的设备上应用,使得快速有效的人脸防伪计算成为具有挑战性的任务。针对该问题,文中提出了一种基于注意力的热点块和显著像素卷积神经网络的方法。其中,热点块机制以对5个热点块的判别来取代对整张人脸的判别,显著降低了计算量,迫使网络模型集中关注更具有鉴别信息的热点块,提高了网络模型的准确率;显著像素方法对输入的人脸图像进行显著像素预测,通过判断显著预测图是否符合人脸的深度特性来鉴别活体与攻击。该方法将热点块与显著像素的结果进行融合,充分发挥了局部特征和全局特征的作用,进一步提升了人脸防伪的效果。与现有方法相比,所提方法在CASIA-MFSD、Replay-Attack以及SiW数据集上都达到了很好的效果。     

基于改进脉冲耦合神经网络的动态人脸识别

动态人脸识别在实时监控和人员追踪等领域具有广泛应用前景,是目前人脸识别技术的研究热点之一.针对传统人脸识别技术在动态人脸识别应用中识别率不高的问题,提出一种基于背景差分法的改进脉冲耦合神经网络的动态人脸识别方法.利用脉冲耦合神经网络时空总和特性,将脉冲耦合神经网络神经元与人脸图像像素对应,使对不同人脸图像像素产生不同点火序列,通过对图像像素点火序列分析,可以进行不同人脸的区分.对500组动态人脸图像的随机抽取实验表明,改进脉冲神经网络对实际场景中的动态人脸识别性较好,可以较好地对不同人物进行区分,具有稳定鲁棒性.     

基于表情图像变形的动态口令认证系统

为解决当前身份认证系统存在的安全性问题,分析和比较了传统身份认证和一次性口令的相关技术,指出其在开发式网间进行传输时,容易受到截取和重放攻击以及伪造服务器的恶意欺骗.在分析了人脸表情变形技术特点的基础上,针对现有OTP系统对智能硬件过于依赖以及无法有效防伪服务器恶意欺骗等不安全因素,结合人脸表情变形的特点,提出将变形图像及其隐含的变形参数序列作为可变因子,取代现有OTP口令系统中的传统可变因子,以解决现有OTP系统在传输安全及服务器恶意欺骗防伪等方面的不足.最后设计完成了一个可实用化的基于人脸表情图像变形技术的一次性口令认证系统原型.     

基于C＋＋和OpenCV的人脸识别系统的设计与实现

人脸识别是通过对人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术.研究现实基于人脸识别的身份验证系统具有重要意义.提出一种基于C＋＋和OpenCV的人脸识别系统的设计与实现方法.系统实现的功能模块包括人脸图像采集、图像预处理、人脸检测与定位、人脸特征提取与识别、人脸数据库管理等.系统中人脸检测采用基于Haar-like特征的Haar 分类器,人脸识别采用Eigenfacae算法.系统经过运行测试,结果表明该系统能够满足一般的基于人脸识别的身份验证需求.     

人脸识别活体检测研究方法综述

人脸识别具有广泛的应用,但容易受到伪造的欺骗人脸攻击而影响安全性,设计检测准确率高、泛化能力强、满足实时性需求的活体检测方法是目前的研究重点。将现有的人脸活体检测研究方法分为基于手工设计特征表达、基于深度学习和基于融合策略的方法,介绍每类方法所包含的典型算法的基本思想、实现步骤及优缺点。最后对已公开的人脸活体检测数据库进行整理说明,对人脸活体检测的发展趋势以及还需要进一步解决的问题进行综述,为今后人脸活体检测的研究提供参考和借鉴。     

人脸反欺诈活体检测综述

活体检测技术被广泛应用于信息安全、金融服务、文体娱乐、智慧城市、传媒社交等领域,通常与人脸识别技术结合使用,组成一个完整的系统部署到真实场景中。随着信息技术的推广,电子安全问题受到越来越多的关注,作为身份授权步骤的人脸识别的前置环节,活体检测扮演着重要角色。本文针对近年来提出的人脸反欺诈活体检测技术进行了分类及归纳,通过介绍、分析这些活体检测算法来进一步拓展活体检测的研究思路,最后给出其未来可能的发展趋势及总结。     

CAS-PEAL大规模中国人脸图像数据库及其基本评测介绍

人脸图像数据库是人脸识别算法研究、开发、评测的基础,具有重要的意义．介绍了自行创建并已经部分共享的CAS-PEAL大规模中国人脸图像数据库及其基准测试结果．CAS-PEAL人脸图像数据库中包含了1040名中国人共99450幅头肩部图像．所有图像在专门的采集环境中采集,涵盖了姿态、表情、饰物和光照4种主要变化条件,部分人脸图像具有背景、距离和时间跨度的变化．目前该人脸图像数据库的标准训练、测试子库已经公开发布．与其他已经公开发布的人脸图像数据库相比,CAS-PEAL人脸图像数据库在人数、图像变化条件等方面具有综合优势,将对人脸识别算法的研究、评测产生积极的影响．同时,作为以东方人为主的人脸图像数据库,CAS-PEAL人脸图像数据库也使人脸识别算法在不同人种之间的比较成为可能,利于人脸识别算法在国内的实用化．还给出了两种基准人脸识别算法(Eigenface和Correlation)和两个著名商业系统在该人脸图像数据库上的测试结果,定量分析了该人脸图像数据库对于人脸识别算法的难易程度和人脸识别算法的发展现状．     

低分辨人脸识别综述

全面综述了低分辨（Low-Resolution,LR）人脸识别技术的研究进展,并对相关亟需解决的关键问题进行了讨论。对LR人脸识别系统的概念、待解决问题、系统结构、已有不同识别方法进行了分类阐述。根据高、低分辨率人脸图像空间特征维度的不匹配问题,分别对基于重构超分辨（Super-Resolution,SR）图像和基于公共特征子空间两类LR人脸识别方法进行了详细介绍。对每类方法按照不同的实现过程,进一步划分为三种不同的类型分别介绍,并对每类方法模型的主要思想和核心问题进行了分析和讨论。简单介绍了九种标准人脸数据库,从识别性能、平均运行时间和多人脸库实验结果比较等方面对每类代表性方法进行了分析。对LR人脸识别技术在未来发展中需要解决的难点问题给予了展望。     

人脸活体检测综述

人脸活体检测是为了提高人脸识别系统安全性而需要重点研究的问题.本文首先从人脸活体检测的问题出发, 分个体、类内、类间三个层面对人脸活体检测存在的困难与挑战进行了阐述分析.接下来, 本文以算法使用的分类线索为主线, 分类别对人脸活体检测算法及其优缺点进行了梳理和总结.之后, 本文就常用人脸活体检测数据集的特点、数据量、数据多样性等方面进行了对比分析, 对算法评估常用的性能评价指标进行了阐述, 总结分析了代表性人脸活体检测方法在照片视频类数据集CASIA-MFSD、Replay-Attack、Oulu-NPU、SiW以及面具类数据集3DMAD、SMAD、HKBU-MARsV2上的实验性能.最后本文对人脸活体检测未来可能的发展方向进行了思考和探讨.     

基于计算机视觉的人脸检测与识别综述

人脸检测与识别是当前图像处理、模式识别和计算机视觉领域内的一个热门研究课题,在回顾人脸检测与识别技术发展历程的基础上,对人脸检测与识别的多种相关技术作了介绍与评论,着重讨论了检测定位方法与识别算法,比较了各种方法的优缺点,最后介绍了此技术的发展趋势。     

应用深度光学应变特征图的人脸活体检测

目的 随着人脸识别系统应用的日益广泛,提高身份认证的安全性,提升人脸活体检测的有效性已经成为迫切需要解决的问题。针对活体检测中真实用户的照片存在的人脸欺骗问题,提出一种新的解决照片攻击的人脸活体检测算法。方法 利用局部二值模式LBP（local binary pattern）、TV-L1（total variation regularization and the robust L1 norm）光流法、光学应变和深度网络实现的人脸活体检测方法。对原始数据进行预处理得到LBP特征图;对LBP特征图提取光流信息,提高对噪声适应的鲁棒性;计算光流的导数得到图像的光学应变图,以表征相邻两帧之间的微纹理性质的微小移动量;通过卷积神经网络模型（CNN）将每个应变图编码成特征向量,最终将特征向量传递给长短期记忆LSTM（long short term memory）模型进行分类,实现真假人脸的判别。结果 实验在两个公开的人脸活体检测数据库上进行,并将本文算法与具有代表性的活体检测算法进行对比。在南京航空航天大学（NUAA）人脸活体检测数据库中,算法精度达到99.79%;在Replay-attack数据库中,算法精度达到98.2%,对比实验的结果证明本文算法对照片攻击的识别更加准确。结论 本文提出的针对照片攻击的人脸活体检测算法,融合光学应变图像和深度学习模型的优点,使得人脸活体检测更加准确。     

人脸识别技术的研究

对人脸识别的几个关键技术进行了深入研究，提出了一种快速的基于眼睛像素特征的人脸检测方法：一种有效的基于SVD分解的特征提取方法和一种基于特征差别的SVM人脸识别方法．改进的基于SVD分解的特征提取方法能在一定程度上削弱光照和表情的影响，从而更好地抽取人脸的差别特征．基于特征差别的SVM方法将人脸识别这一典型的多分类问题构造成适合SVM处理的二分类问题，克服了传统SVM方法在解决多分类问题上的缺陷．实验表明该人脸检测方法有较高的正确检测率，提出的特征提取方法能有效地减弱光照和表情对人脸特征的负面影响，使得识别率有较大提高，基于特征差别的SVM方法有更好的概括能力和更高的正确识别率．     

有遮挡人脸识别进展综述

人脸识别技术水平不断提升,在身份认证、人机交互等应用上得到了较为理想的识别率,市场规模不断增长。然而真实场景下的遮挡问题并没有被彻底解决,如何抑制或消除遮挡对人脸关键性特征的负面影响是当前人脸识别领域的热点之一。针对遮挡导致的人脸结构信息缺失问题,对有遮挡人脸识别数据集和有遮挡人脸识别方法进行综述,首先介绍分析了一些重要的新型有遮挡人脸识别数据集;其次,归纳分析了用于解决遮挡问题的传统方法和深度学习方法,重点介绍了基于深度学习的特征鲁棒性提取方法和遮挡部位信息恢复方法;最后,总结分析了相关方法的优缺点,指出有遮挡人脸识别研究存在的问题和挑战,对未来研究方向进行了展望。     

基于Cost-Sensitive主成分分析的人脸识别

目前现有的人脸识别算法寻求最高的正确识别率,且假设所有的错误分类具有相同的错分代价,但此假设在现实的人脸识别系统中往往不成立。为此,提出一种基于代价敏感（Cost-Sensitive）主成分分析的人脸识别方法,该方法在主成分分析理论中引入一个代价敏感函数,将不同错误识别所造成的损失进行分类划分,以确定不同的损失代价,实现更精确的人脸识别。在AR、FERET和UMIST人脸数据集上的实验结果表明,与经典的基于子空间的人脸识别方法相比,提出的方法以最少的代价达到了较高的k最近邻分类识别精度。