基于失真度分析的人脸活体检测

摘要

人脸识别技术已被广泛应用于身份认证场景之中。然而，由于信息技术的迅猛发展，人们可以轻易地从在线社交网络中获取目标人的面部图像或视频。一旦这些泄露的面部信息被不法分子滥用，就可能对人脸识别系统发起呈现攻击（又名欺骗攻击）并达到非法入侵系统的目的。
　　针对以上问题，本文对人脸识别中的照片人脸攻击和视频回放攻击的防范问题进行了研究。通过分析常见人脸欺骗攻击的处理过程及其对人脸图像内容的影响，阐述了人脸活体检测中的失真度分析方法，并根据真实人脸与伪造人脸在失真度方面的差异对欺骗攻击进行检测。本文主要内容如下：
　　（1）为了削弱噪声分量对原始人脸图像纹理的影响，本文利用导向滤波构造导向尺度空间，在抑制噪声的同时保留有效的人脸边缘信息。在此基础上，提出了基于导向尺度的局部二值模式和局部导向二值模式两种导向尺度纹理算子用于特征提取，并构造了一种基于导向尺度纹理的人脸活体检测方案。实验结果表明，本文提出的方法能够有效检测照片攻击和视频回放攻击，提升人脸识别系统的安全性。
　　（2）针对已有彩色纹理方法中颜色信息选取范围有限的问题，本文提出了彩色共生局部二值模式用于提取人脸图像的互通道信息，并构造了一种基于颜色失真分析的人脸活体检测方案。借助多通道纹理特征和彩色共生局部二值模式间的互补性，对真实人脸与伪造人脸在颜色失真和纹理特性方面的差异进行表征。实验结果表明，该方法能够有效检测照片攻击和视频回放攻击，且在数据集交叉测试中展现出了较好的通用性。
　　（3）设计和实现了一个人脸活体检测仿真系统，为相关研究工作提供了一个基本的仿真平台。
　　本文提出的方法简单快速且不需用户额外配合，在提升人脸识别系统安全性方面展现出了较好的应用前景。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2人脸活体检测研究现状

1.3 本文主要内容及结构

第2章 人脸活体检测相关知识与分析

2.1 常见人脸欺骗攻击方式

2.2 人脸活体检测基准数据集

2.3 人脸活体检测性能评价标准

2.4 本文工作动机

2.5 小结

第3章 基于导向尺度纹理的人脸活体检测

3.1 引言

3.2 基于导向尺度空间的人脸表征

3.3 提出的检测方案

3.4 实验结果与分析

3.5 小结

第4章 基于颜色失真分析的人脸活体检测

4.1 引言

4.2 彩色共生局部二值模式

4.3 提出的检测方案

4.4 实验结果与分析

4.5 小结

第5章 人脸活体检测仿真系统的设计与实现

5.1 引言

5.2 需求分析与模块设计

5.3 系统实现

5.4 基本功能测试

5.5 小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所获得的研究成果

附录B 攻读学位期间所参与的研究项目

致谢