一种基于二代身份证和人脸特征识别的身份验证系统及其工作方法

摘要

本发明涉及一种基于二代身份证和人脸特征识别的身份验证系统，包括硬件和验证软件，所述的硬件包括摄像机、计算机主机和身份证读卡器；所述的计算机主机内装载有验证软件，验证软件包括摄像单元、人脸检测定位单元、图像标准化单元，小波变换单元、特征向量提取单元和支持向量机单元。本发明的优点在于，实现了二代证验证和人脸特征比对识别的双重身份核验；利用人脸特征进行身份识别，无需任何其它形式的密码，所以，利用人脸识别技术进行身份认定，更加安全、可靠、方便；对硬件要求低，没有过多的复杂运算和大量的数据存储；对比速度快，可以在绝大多数嵌入式设备上使用；识别率高，在一定的环境下识别率可达到90％以上。

主权项

1.一种基于二代身份证和人脸特征识别的身份验证系统，其特征在于，包括硬件，所述的硬件包括摄像机、计算机主机和身份证读卡器；所述的计算机主机内装载有摄像单元、人脸检测定位单元、图像标准化单元，小波变换单元、特征向量提取单元和支持向量机单元；所述摄像单元，向摄影机发送控制命令，控制摄影机抓取持证人现场照片并保存；所述人脸检测定位单元，分别从身份证照片和现场照片中检测、定位人脸区域；图像标准化单元，对人脸区域中双眼瞳孔进行定位，将人脸区域中双眼瞳孔之间的距离设定为64像素，分别在身份证照片和现场照片中以双眼瞳孔连线中心为图像中心，分别截取240×320像素的人脸照片，得身份证的标准化人脸照片、现场照片的标准化人脸照片；小波变换单元，对标准化人脸照片进行二维离散小波变换：标准化人脸照片被小波分解为四个子频带，得到第一层小波分解频带图，LL子频带是低频子带，它是标准化的人脸照片的低维近似；LH描述了标准化的人脸照片的水平方向高频特性；HL子带描述了标准化的人脸照片的竖直方向高频特性；HH子带描述了标准化的人脸照片对角线方向的特性；其中低频子带LL继续被小波分解为四个子频带，得到第二层小波分解频带图；特征向量提取单元，用于提取标准化人脸照片的特征向量；对于240×320像素的标准化人脸照片2次小波分解后，每一频带大小为240/2^k×320/2^k，用m×m的网格区分割每个子频带为多个子块，然后计算每个子块的6个特征向量，即为标准化人脸照片的特征向量：水平方向变量：$V_h=1/m(m-1)\underset{x=2}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{y=1}{\overset{m}{\Sigma }}{(\mathrm{coef}(x,y)-\mathrm{coef}(x-1,y))}^2$竖直方向变量：$V_v=1/m(m-1)\underset{x-1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{y=2}{\overset{m}{\Sigma }}{(\mathrm{coef}(x,y)-\mathrm{coef}(x,y-1))}^2$45°方向变量：$V_{45}=1/(m-1)(m-1)\underset{x=2}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{y=2}{\overset{m}{\Sigma }}{(\mathrm{coef}(x-1,y)-\mathrm{coef}(x,y-1))}^2$135°方向变量：$V_{135}=1/(m-1)(m-1)\underset{x=2}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{y=2}{\overset{m}{\Sigma }}{(\mathrm{coef}(x,y)-\mathrm{coef}(x-1,y-1))}^2$每个子块的方差：$V_b=1/m\times m\underset{x=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{y=1}{\overset{m}{\Sigma }}{(\mathrm{coef}(x,y)-E\left(A\right))}^2$每个子块与其转置的平均值：V_r=1/m×m(E(AA^T))其中，coef(x,y)是在每个子块(x,y)位置的小波系数，A表示子块小波系数矩阵，m是网格的大小，其中m=5，V_h、V_v、V₄₅、V₁₃₅分别为水平、竖直、45°、135°的方向向量，V_b为方差，V_r为A与A的转置乘积的平均值，总的特征向量维数为6/m²×240/2^k×320/2^k支持向量机单元，将身份证照片的特征向量作为正样本，将现场照片的特征向量作为待测样本，在支持向量机单元中储存有负样本，支持向量机单元根据正样本和负样本自动寻找分类超平面，当现场照片的特征向量处于分类超平面负样本侧时，则判断持证人身份与身份证信息不一致；当现场照片的特征向量处于分类超平面正样本侧时，则判断持证人身份与身份证信息一致。