基于深度信息辅助监督的活体人脸检测算法研究与应用

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近年来,随着人脸识别技术的广泛应用,一些存在于人脸识别技术本身的问题也开始受到了人们的关注。相较于指纹、虹膜等获取成本较高的生物特征,人脸信息由于其易获取的特性,使得打印攻击、重放攻击、面具攻击等攻击方式对用户的隐私和财产安全都造成了极大的威胁,因此在人脸识别的基础上对用户是否是本人进行验证,对人脸识别系统的现实应用具有极为重要的意义和价值,也是人脸识别技术真正得到广泛应用的重要前提和保障。人脸欺骗攻击检测,又被称为人脸反欺骗(face anti-spoofing),就是这样一种验证用户是否为本人的方法。本文围绕人脸反欺骗课题,以将先验知识与深度学习相结合的辅助监督方法为核心,针对基于图像重建方法的人脸反欺骗解决方案进行了研究,主要从以下几个方面开展工作:(1)提出了一种基于SA-UNET(Spatial Attention U-Net)的辅助监督人脸反欺骗算法,通过利用PRNET生成的人脸深度标签和基于空间自注意力机制的SA-UNET模型对人脸图像进行深度重建,以捕捉真实人脸与欺骗人脸在深度信息上存在的差异,从而引导神经网络的特征学习方向,同时采用了对比深度损失提升模型的图像重建能力,并提出了一种基于背景元素占比的评分方式对重建图像进行评分,进而实现了分类精度的提升。(2)提出了一种融合深度信息和像素级标签的Dual-head监督人脸反欺骗算法,在深度信息辅助监督的基础上添加了像素级标签作为第二种辅助监督信息,通过学习两种不同的监督信息在特征表示上的差异性和一致性,从而提升了模型在应对多种条件下的不同攻击方式的能力,同时引入了小波变换以关注图像的频域特征,并针对该模型提出了一种联合评分方式以实现更好地评分,最终全面提升了模型的分类准确率。(3)设计了一个面向复杂场景的活体人脸检测平台,该平台的主要功能是通过选择多种不同的算法对多种形式的人脸样本进行人脸区域裁剪和欺骗攻击检测,并可以根据实际需求对模型参数进行微调,可应用在门禁、签到、快递取货等应用场景。
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