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。     

基于条件对抗域泛化的人脸活体检测方法

针对现存的跨场景人脸活体检测模型泛化性能差、类间重叠等问题,提出了一种基于条件对抗域泛化的人脸活体检测方法。首先,该方法使用嵌入注意力机制的U-Net网络和ResNet-18编码器提取多个源域的特征,然后将提取的特征送入辅助分类器,并将特征编码器的输出和分类器预测的结果通过多线性映射的方法进行融合,再输入到域判别器中进行对抗训练,以实现特征和类层面对齐多个源域。其次,为了减少预测不准确的难迁移样本对域泛化造成的影响,采用了熵函数来控制样本的优先级,以提高域泛化的性能。此外,通过添加人脸深度图以进一步抓取活体与假体的区别特征,通过非对称三元组损失约束作为辅助监督,进一步提高类内紧凑性和类间区分性。在公开活体检测数据集上的对比实验验证了所提方法的有效性。     

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。     

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.     

基于深度特征增广的跨域小样本人脸欺诈检测算法

随着人脸识别技术的发展,人脸欺诈攻击已经成为一项实际的安全问题,人脸欺诈检测算法用于及早发现该类攻击,保护系统安全.文中将一种经典域自适应算法扩展到深度神经网络中,首先定义了基于深度特征增广的域自适应层,提出了一种基于深度特征增广的跨域小样本人脸欺诈检测算法.该算法在已有的基于全卷积神经网络的人脸欺诈检测深度神经网络的中部嵌入域自适应层将卷积特征图增广,来适配源域和目标域的差异,随后根据增广后的特征图进行像素级分类,最后将像素级概率图从空间上融合为帧级决策.文中在CASIA-FASD,Replay-Attack和OULU-NPU 3个数据集和6个常见测评协议(2个CASIA-FASD与Replay-Attack跨库协议和4个OULU-NPU标准协议)下进行实验,验证了算法在不同背景、不同攻击设备、不同相机等跨域情况下的性能.实验表明,基准FCN人脸欺诈检测算法已经能够达到较好的性能,在此基础上,借助小样本目标域数据学习域自适应模型,可进一步显著提升性能,将错误率减半(CASIA-FASD训练+Replay-Attack测试的HTER指标从27.31％降至11.23％,Replay-Attack训练+CASIA-FASD测试的HTER指标从37.33％降至21.83％,OULU-NPU标准协议IV的ACER指标从9.45％降至5.56％),实验结果验证了基于深度特征增广的跨域小样本人脸欺诈检测算法的有效性.     

基于深度特征增广的跨域小样本人脸欺诈检测算法

随着人脸识别技术的发展,人脸欺诈攻击已经成为一项实际的安全问题,人脸欺诈检测算法用于及早发现该类攻击,保护系统安全.文中将一种经典域自适应算法扩展到深度神经网络中,首先定义了基于深度特征增广的域自适应层,提出了一种基于深度特征增广的跨域小样本人脸欺诈检测算法.该算法在已有的基于全卷积神经网络的人脸欺诈检测深度神经网络的中部嵌入域自适应层将卷积特征图增广,来适配源域和目标域的差异,随后根据增广后的特征图进行像素级分类,最后将像素级概率图从空间上融合为帧级决策.文中在CASIA-FASD,Replay-Attack和OULU-NPU 3个数据集和6个常见测评协议(2个CASIA-FASD与Replay-Attack跨库协议和4个OULU-NPU标准协议)下进行实验,验证了算法在不同背景、不同攻击设备、不同相机等跨域情况下的性能.实验表明,基准FCN人脸欺诈检测算法已经能够达到较好的性能,在此基础上,借助小样本目标域数据学习域自适应模型,可进一步显著提升性能,将错误率减半(CASIA-FASD训练+Replay-Attack测试的HTER指标从27.31％降至11.23％,Replay-Attack训练+CASIA-FASD测试的HTER指标从37.33％降至21.83％,OULU-NPU标准协议IV的ACER指标从9.45％降至5.56％),实验结果验证了基于深度特征增广的跨域小样本人脸欺诈检测算法的有效性.     

基于图像扩散速度模型和纹理信息的人脸活体检测

为了解决人脸身份认证中的欺诈问题,提出了一种基于图像扩散速度模型和纹理信息的人脸活体检测算法。真实人脸和虚假人脸图像的空间结构不同,为了提取这种差异特征,该方法使用各向异性扩散增强图像的边缘信息。然后,将原始图像与扩散后图像的差值作为图像的扩散速度,并构建扩散速度模型。接着使用局部二值算法提取图像扩散速度特征并训练分类器。真实人脸图像和虚假人脸图像之间存在很多差异特征,为了进一步提高人脸活体检测算法的泛化能力,该方法同时提取人脸图像的模糊程度特征和色彩纹理特征,通过特征矩阵级联的方法将两种特征进行融合,并训练另一个分类器。最后根据分类器输出概率加权融合的结果做出判决。实验结果表明,该算法能够快速有效地检测出虚假的人脸图像。     

光流与纹理特征融合的人脸活体检测算法

针对照片与视频重放这一常见人脸识别欺诈手段,利用人脸攻击图像的语义信息提出一种基于光流与纹理特征融合的人脸活体检测算法:采集连续两帧待检测人脸图像,通过光流法及人脸检测方法生成人脸区域光流场变化图,将其与原始RGB图像输入至2通道卷积神经网络提取并融合得到人脸动-静态特征,基于融合特征实现真实人脸与欺诈人脸分类.此外,...     

基于多光谱和面部多区域联合的人脸活体检测算法

在常见的人脸活体检测应用场景中,绝大多数相关技术聚焦于RGB图像或IR图像,但是这些图像缺乏足够的生物特征,容易受到层出不穷的假体人脸攻击。该文提出了一种基于面部多区域联合的Transformer模型,并将多光谱成像技术引入人脸活体检测任务,旨在获取人脸的独特生物特征,增加与假体的可区分性,进而提高活体检测准确率。多光谱图像拓宽了光谱范围,可获取物体更为丰富的反射特性,通过逐像元进行光谱归一化操作,可降低光照强度变化带来的影响,增强人脸反射特征区域的一致性。该文提出的算法选取多个人脸核心区域(如眼睛、鼻子、嘴巴、脸颊等)作为深度学习模型输入,构建了基于Transformer的神经网络模型,同时获取人脸局部区域特征和区域间关联特征,整合成完备的人脸生物特征。在自建的多光谱人脸数据集上,该文提出的方法获得了95.72%的活体检测准确率及5.10%的活体检测错分率,优于常用的人脸活体检测模型。     

二次解耦与活体特征渐进式对齐的域自适应人脸反欺诈

现有的人脸反欺诈（face anti-spoofing,FAS）方法虽然在域内测试表现良好，但在跨域场景下性能会大幅度下降.当前基于域对抗对齐的跨域人脸反欺诈方法，因其对齐网络和分类网络彼此独立，无法保证对齐任务直接服务于分类任务.提出了一种基于二次解耦与活体特征课程学习渐进式对抗对齐的域自适应人脸反欺诈（domain adaptation for face anti-spoofing based on dual disentanglement and liveness feature curriculum learning progressive adversarial alignment,DDCL）方法，首先将源域特征启发式解耦为域相关特征和域无关特征，之后使用分类器的梯度信息将域无关特征中的活体相关和无关特征进行第2次解耦.在训练过程中为减轻优化难度，通过课程学习的方式对目标域特征与活体相关、无关特征的组合进行渐进式对抗对齐，逐步提高活体相关特征的比重，增强目标域特征与活体检测任务的相关性，从因果角度给出活体对齐域自适应的解释.在CASIA-MFSD,Idiap Replay-A...