一种基于编码掩模成像技术的门禁系统及控制方法

1.本发明涉及人脸识别门禁系统，具体涉及一种基于编码掩模成像技术的门禁系统及控制方法。


背景技术：

2.门禁系统又称出入管理控制系统，是一种管理人员进出的智能化管理系统。常见的门禁系统包括密码门禁系统，卡片识别门禁系统、生物识别门禁系统，其中生物识别门禁系统中的人脸识别被广泛应用于管理系统中，其通过使用人脸特征信息来进行识别，具有更高的可接受度。
3.近年来，图像与视频合成技术得到了广泛和深度的研究，作为该技术的一个应用分支，深度伪造也迅速兴起。根据伪造方式、内容和使用技术的不同，现有的人脸编辑深度伪造方法可以分为基于人脸重演的深度伪造、基于人脸交换的深度伪造和基于人脸属性编辑的深度伪造，其使得生物特征和识别结果“不可信”，导致人脸识别的性能急剧下降。


技术实现要素：

4.本发明的目的是解决现有人脸识别门禁系统由于人脸编辑深度伪造方法使得生物特征和识别结果“不可信”，导致性能急剧下降的不足之处，而提供一种基于编码掩模成像技术的门禁系统及控制方法。
5.为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：
6.一种基于编码掩模成像技术的门禁系统，其特殊之处在于：包括人脸图像信息采集模块、人脸图像信息识别模块、门禁控制模块及信息存储模块；
7.所述人脸图像信息采集模块包括密钥卡、卡槽和图像传感器，所述密钥卡用于插入卡槽，包括透光卡片和设置在透光卡片上的编码掩模图案，所述卡槽用于实时检测密钥卡是否插入卡槽，以及验证所插入的密钥卡的编码掩模图案是否存储于信息储存模块，所述图像传感器与密钥卡构成相机结构，用于将采集的人脸图像信息通过编码掩模图案编码为无镜头图像后输入人脸图像信息识别模块；
8.所述人脸图像信息识别模块包括无镜头图像重建模块和人脸信息识别模块，所述无镜头图像重建模块用于将人脸图像信息采集模块输入的无镜头图像通过特定算法重建为包含人脸特征信息的解码图像，所述人脸信息识别模块用于将解码图像中提取的人脸特征信息与信息储存模块中的人脸特征信息进行比对，并将比对结果输入门禁控制模块；
9.所述门禁控制模块包括控制器，用于根据人脸信息识别模块输入的比对结果执行相应操作；
10.所述信息储存模块用于储存编码掩模图案，以及该编码掩模图案对应的人脸特征信息。
11.进一步地，所述信息储存模块还储存有非法信息和控制器所执行操作信息。
12.进一步地，所述信息储存模块储存的编码掩模图案与人脸特征信息一一对应，每
个人脸特征信息对应控制器不同权限操作。
13.进一步地，所述信息储存模块储存的人脸特征信息分为多组，每组人脸特征信息对应一个编码掩模图案，每组人脸特征信息对应控制器不同权限操作。
14.进一步地，所述特定算法为tikhonov-tsvd算法或基于cnn的重建算法。
15.进一步地，所述编码掩模图案基于m序列(maximum-length sequence，最长线性移位寄存器序列)生成。
16.同时，本发明还提供一种基于编码掩模成像技术的门禁控制方法，其特殊之处在于，采用上述基于编码掩模成像技术的门禁系统，包括如下步骤：
17.步骤(1)、插入密钥卡；
18.门禁开启后，若卡槽检测密钥卡插入卡槽，则执行步骤(2)，否则判定为非法信息，并存储于信息储存模块，随后结束流程；
19.步骤(2)、验证密钥卡；
20.若验证所插入的密钥卡的编码掩模图案存储于信息储存模块，则执行步骤(3)，否则判定为非法信息，并存储于信息储存模块，随后结束流程；
21.步骤(3)、采集人脸图像信息；
22.密钥卡和图像传感器采集人脸图像信息，并编码得到的无镜头图像输入人脸图像信息识别模块；
23.步骤(4)、重建无镜头图像；
24.无镜头图像重建模块将人脸图像信息采集模块输入的无镜头图像通过特定算法重建为包含人脸特征信息的解码图像；
25.步骤(5)、提取人脸特征信息；
26.人脸信息识别模块将解码图像中提取的人脸特征信息与信息储存模块中的人脸特征信息进行比对，并将比对结果输入门禁控制模块；
27.步骤(6)、门禁控制模块执行相应操作；
28.若比对结果为合格，则控制器根据步骤(5)所提取的人脸特征信息执行对应权限操作，并将控制器所执行操作存储于信息储存模块；若比对结果为不合格，则判定为非法信息，并存储于信息储存模块；随后结束流程。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.(1)本发明公开一种基于编码掩模成像技术的门禁系统，其采用编码掩模图案与图像传感器构成相机结构对人脸图像信息进行采集，本发明门禁系统需要同时验证密钥卡、密钥卡上的编码掩模图案以及用户的人脸特征信息，提高了人脸识别的安全性和保密性，解决了现有人脸识别门禁系统由于人脸编辑深度伪造方法导致性能急剧下降的问题。
31.(2)本发明门禁系统中的编码掩模图案具有天然的保密性，难以伪造，使得本发明具有高保密性。
32.(3)采用上述基于编码掩模成像技术的门禁系统，本发明公开一种基于编码掩模成像技术的控制方法，采用编码掩模图案与图像传感器构成相机结构将采集到的人脸图像信息加密为无镜头图像，再由特定算法重建为包含人脸特征信息的解码图像，本发明控制方法设计有密钥卡、密钥卡上的编码掩模图案以及用户的人脸特征信息的三重验证，保证了人脸识别的安全性，避免了受到深度伪造攻击造成的可信度降低。
附图说明
33.图1为本发明一种基于编码掩模成像技术的门禁系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例中人脸图像信息采集模块的结构示意图；
35.图3为本发明实施例中人脸图像信息识别模块的结构示意图；
36.图4为本发明一种基于编码掩模成像技术的门禁控制方法的流程图。
具体实施方式
37.下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。
38.无镜头成像技术是一种新型成像技术，其采用空间光调制器、衍射元件、编码掩模等替代传统成像技术中的物理镜头完成光线传输和场景聚焦的功能，其中编码掩模成像技术的原理是对场景信息进行调制编码后由算法再重建原始场景信息，相较于其他衍射光学器件，编码掩模成像技术具有结构简单、制作容易且成本低等特点，并且编码掩模图案的独特性使得其难以通过技术手段伪造，由编码掩模图案结合图像传感器对人脸图像信息进行采集可解决现有人脸识别在受到深度伪造攻击时，其生物特征和识别结果可信度下降的问题。
39.参照图1，一种基于编码掩模成像技术的门禁系统，包括人脸图像信息采集模块、人脸图像信息识别模块、门禁控制模块及信息存储模块。
40.参照图2，人脸图像信息采集模块包括密钥卡、卡槽和图像传感器，所述密钥卡用于插入卡槽，包括透光卡片和设置在透光卡片上的编码掩模图案，所述编码掩模图案基于m序列(maximum-length sequence，最长线性移位寄存器序列)生成；所述卡槽用于实时检测密钥卡是否插入卡槽，以及验证所插入的密钥卡的编码掩模图案是否存储于信息储存模块；所述图像传感器与密钥卡构成相机结构，用于将采集的人脸图像信息通过编码掩模图案编码为无镜头图像后输入人脸图像信息识别模块。
41.参照图3，人脸图像信息识别模块包括无镜头图像重建模块和人脸信息识别模块，所述无镜头图像重建模块用于将人脸图像信息采集模块输入的无镜头图像通过tikhonov-tsvd算法重建为包含人脸特征信息的解码图像，所述人脸信息识别模块用于将解码图像中提取的人脸特征信息与信息储存模块中的人脸特征信息进行比对，并将比对结果输入门禁控制模块。
42.门禁控制模块包括控制器，用于根据人脸信息识别模块输入的比对结果执行相应操作；
43.信息储存模块用于储存编码掩模图案、该编码掩模图案对应的人脸特征信息、非法信息和控制器所执行操作信息。
44.本实施例中，所述信息储存模块储存的人脸特征信息分为多组，每组人脸特征信息对应一个编码掩模图案，每组人脸特征信息对应控制器不同权限操作。
45.根据上述基于编码掩模成像技术的门禁系统，本发明提供一种基于编码掩模成像技术的门禁控制方法，如图4所示，包括如下步骤：
46.步骤(1)、插入密钥卡；
47.门禁开启后，若卡槽检测密钥卡插入卡槽，则执行步骤(2)，否则判定为非法信息，并存储于信息储存模块，随后结束流程；
48.步骤(2)、验证密钥卡；
49.若验证所插入的密钥卡的编码掩模图案存储于信息储存模块，则执行步骤(3)，否则判定为非法信息，并存储于信息储存模块，随后结束流程；
50.步骤(3)、采集人脸图像信息；
51.密钥卡和图像传感器采集人脸图像信息，并编码得到的无镜头图像输入人脸图像信息识别模块；
52.步骤(4)、重建无镜头图像；
53.无镜头图像重建模块将人脸图像信息采集模块输入的无镜头图像通过特定算法重建为包含人脸特征信息的解码图像；
54.步骤(5)、提取人脸特征信息；
55.人脸信息识别模块将解码图像中提取的人脸特征信息与信息储存模块中的人脸特征信息进行比对，并将比对结果输入门禁控制模块；
56.步骤(6)、门禁控制模块执行相应操作；
57.若比对结果为合格，则控制器根据步骤(5)所提取的人脸特征信息执行对应权限操作，并将控制器所执行操作存储于信息储存模块；若比对结果为不合格，则判定为非法信息，并存储于信息储存模块；随后结束流程。
58.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。