融合多尺度特征的多监督人脸活体检测算法

目前的多数活体检测算法忽略了特征挖掘,导致判别性信息提取不足。提出一种融合梯度纹理和群感受野的活体检测算法。使用中心差分卷积计算感受野周围点与中心点的差值,提取图像的梯度纹理特征,设计群感受野模块,采用不同尺寸的卷积核结合空洞卷积组成多分支结构,在使用较少参数量的情况下获得更大的感受野和多尺度特征,并将两种特征融合输入到残差结构中。此外,在使用深度图进行监督的同时,增加二值掩模进行辅助监督,使得网络将学习的中心放到人脸部位,进一步提升模型的鲁棒性。在此基础上,综合深度图生成器和掩模生成器的输出结果,计算预测得分,实现端到端的活体检测。实验结果表明,该算法在公开数据集OULU-NPU 4个协议上的平均分类错误率分别为0.9%、1.9%、1.6%±2.0%和2.7%±1.8%,在数据集CASIA-MFSD和Replay-Attack上可实现无误差活体检测,并且模型参数量仅为1.1 MB,与Auxiliary和STASN等活体检测算法相比,检测精度更高,具有更好的鲁棒性。     

基于多对抗性鉴别网络的人脸活体检测

人脸活体检测是人脸识别系统安全性保证的关键，其中，解纠缠学习方法可以有效解决人脸活体检测中泛化数据集的问题，但是现有的解纠缠学习方法往往将整幅人脸图像作为输入，解析出伪造痕迹元素，会忽略伪造痕迹的局部细节问题。针对这一问题，改进现有的伪造痕迹解纠缠网络，提出多对抗性鉴别网络模型，在鉴别器中设计主鉴别器和区域鉴别器，引入人脸遮罩模块，生成人脸皮肤、五官遮罩蒙版，整合人脸局部信息，使生成器拟合的图像更接近数据集中人脸图像的分布，同时解离出加强版的伪造痕迹。提出的多对抗性鉴别网络有效地增强了伪造人脸图像的伪造痕迹信息并提高了人脸活体检测的准确率。具体来说，该网络模型在OULU-NPU数据集的2个实验中的检测错误率仅为0.8%和1.4%,相比STDN错误率显著降低，同时在Idiap Replay-Attack数据集上也达到了较好的检测效果。为了验证该网络模型的可迁移性，在NUAA数据集和Idiap Replay-Attack数据集上进行跨域实验，达到了不错的效果。     

融合DQ_CoALBP和LPQ算子的人脸活体检测

面向图片与视频攻击下的人脸活体检测任务，提出了一种差分量化相邻局部二值模式（DQ_CoALBP）算子，综合不同方向上的图像局部中心点与周围点之间的差值，同时为了更加充分地描述人脸的彩色纹理信息，在颜色空间通道上将该算子与局部相位量化（LPQ）直方图特征相融合，并利用支持向量机（SVM）分类器实现人脸反欺诈判别。在公开CASIA-FASD与Replay-Attack数据集上的实验结果表明，DQ_CoALBP算子的表现均优于LBP、LPQ、CoALBP与DQ_LBP四种算子。采用YCbCr颜色空间在融合DQ_CoALBP与LPQ算子时，CASIA-FASD数据集上的等错误率（EER）和半错误率（HTER）分别降至2.5%和3.7%，Replay-Attack数据集上实现了无差错检测，优于一些深度卷积神经网络模型。     

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.     

结合反射图像的双流多层次融合人脸活体检测

针对从RGB图像提取到的特征对光照敏感，导致人脸活体检测模型泛化性能较差的问题，提出一种结合反射图像的双流多层次融合检测（face anti-spoofing using dual-stream multi-level fusion and reflection images,DMF-RI）算法。对RGB图像进行带色彩恢复的多尺度Retinex增强，获得反射图，并分别提取原图和反射图的低、中、高多层次深度特征；通过双流多层次特征融合模块（dual multi-level feature fusion,DMFF）实现不同层次不同特征的有效融合；联合基于二值掩码的像素级监督和基于二值标签的二分类监督训练网络模型。在CASIA-FASD、Replay-Attack、MSU-MFSD、OULU-NPU和SiW这5个人脸活体检测数据集上的多组实验表明，所提算法通过多层次融合RGB图像和MSRCR图像的深度特征，能提取人脸中更为本质的特征信息，在复杂背景条件下表现出较强的鲁棒性和泛化能力。     

结合混合池化的双流人脸活体检测网络

目的 人脸识别技术在很多领域起着重要作用,但大量的欺诈攻击对人脸识别产生了威胁,比如打印攻击和重放攻击。传统的活体检测方法是以手工方式提取特征且缺乏对时间维度的考虑,导致检测效果不佳。针对以上问题,提出一种结合混合池化的双流活体检测网络。方法 对数据集提取光流图像并进行面部检测,得到双流网络的两个输入;在双流网络末端加入空间金字塔和全局平均混合池化,利用全连接层对池化后的特征进行分类并进行分数层面的融合;对空间流网络和时间流网络进行融合得到一个最优结果,同时考虑了不同颜色空间对检测性能的影响。结果 在CASIA-FASD （CASIA face anti-spoofing database）和replay-attack两个数据集上做了多组对比实验,在CASIA-FASD数据集上,等错误率（equal error rate,EER）为1.701%;在replay-attack数据集上,等错误率和半错误率（half total error rate,HTER）分别为0.091%和0.082%。结论 结合混合池化的双流活体检测网络充分考虑时间维度,提出的空间金字塔和全局平均混合池化策略能有效地利用特征。针对包含多种攻击类型、图像质量差异较大的数据集,本文提出的网络模型均能取得较低的错误率。     

基于活体检测和身份认证的人脸识别安防系统

人脸识别由于其便捷性和实用性而被广泛应用于各种门禁等场合,但容易受到多种形式的欺骗攻击（如照片攻击和视频攻击）。基于深度卷积神经网络（CNN）的活体检测虽然能够解决以上问题,但是却存在计算量大、对用户不友好以及难以部署于嵌入式系统等缺点,因此提出了一种实时的轻量级的人脸识别安全分类方法。通过将基于色彩纹理分析的人脸活体检测算法与人脸认证算法相融合,提出了一种在无需用户配合的单目摄像头场景下进行人脸活体检测和人脸验证的人脸识别算法。该算法支持实时人脸识别,具有更高的活体检测识别率与鲁棒性。为了验证该算法的性能,以CASIA-FASD和Replay-Attack作为实验的基准数据集,结果表明在活体检测中该算法的半错误率（HTER）为9.7%,等错误率（EER）为5.5%,而且在整个流程中处理1帧图像所需时间为0.12 s,验证了该算法的可行性和有效性。     

基于内容风格增强和特征嵌入优化的人脸活体检测方法

针对现有人脸活体检测算法的特征表示不佳,以及在跨数据集上泛化性能较差等问题,提出了一种基于内容风格增强和特征嵌入优化的人脸活体检测方法。首先,使用ResNet-18编码器提取来自多个源域的通用特征,并经过不同注意力机制的两个自适应模块进行分离,增强全局内容特征与局部风格特征表征;其次,基于AdaIN算法将内容特征与风格特征进行有机融合,进一步提升特征表示,并将融合后的特征输入到特定的分类器和域判别器进行对抗训练;最后,采用平均负样本的半难样本三元组挖掘优化特征嵌入,可以兼顾类内聚集和类间排斥,更好地捕捉真实和伪造类别之间的界限。所提方法在四个基准数据集CASIA-FASD、REPLAY-ATTACK、MSU-MFSD 和 OULU-NPU上进行训练测试,分别达到了6.33%、12.05%、8.38%、10.59%的准确率,优于现有算法,表明所提方法能够显著提升人脸活体检测模型在跨数据集测试中的泛化性能。     

联合多通道特征与最小二乘决策的人脸反欺诈方法

为了应对大量的欺诈攻击,如照片攻击和视频攻击,提出了一种基于多通道特征与最小二乘法决策的人脸反欺诈方法。一方面,将人脸在不同颜色空间分量上的梯度特征进行加权融合。另一方面,为了提高实验的鲁棒性,引入BSIF纹理特征与CNN的卷积特征,并用最小二乘法对分类的结果进行最优的决策判断。实验在replay-attack和CASIA两个数据集上进行测试,其中在replay-attack数据集上的EER和HTER分别降低到了3.52%与4.63%,在CASIA数据集上的EER和HTER分别降低到了6.02%和6.45%,与目前最优的算法有一定的竞争力,表明该方法对不同方式的欺诈攻击有较好的检测效果。     

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。     

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。     

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。     

基于活体检测和身份认证的人脸识别安防系统

人脸识别由于其便捷性和实用性而被广泛应用于各种门禁等场合，但容易受到多种形式的欺骗攻击（如照片攻击和视频攻击）。基于深度卷积神经网络（CNN）的活体检测虽然能够解决以上问题，但是却存在计算量大、对用户不友好以及难以部署于嵌入式系统等缺点，因此提出了一种实时的轻量级的人脸识别安全分类方法。通过将基于色彩纹理分析的人脸活体检测算法与人脸认证算法相融合，提出了一种在无需用户配合的单目摄像头场景下进行人脸活体检测和人脸验证的人脸识别算法。该算法支持实时人脸识别，具有更高的活体检测识别率与鲁棒性。为了验证该算法的性能，以CASIA-FASD和Replay-Attack作为实验的基准数据集，结果表明在活体检测中该算法的半错误率（HTER）为9.7%，等错误率（EER）为5.5%，而且在整个流程中处理1帧图像所需时间为0.12 s，验证了该算法的可行性和有效性。