[0001] 本发明属于量子精密测量、模式识别、图像处理和信息安全的交叉学科，具体是指一种基于纠缠关联测量反演目标立体图像、根据三维特征进行模式识别、实现重点区域人脸识别门禁功能的方法，尤其涉及一种基于纠缠关联成像的人脸识别方法。

[0002] 量子信息技术主要基于量子叠加、量子纠缠、物质波干涉、能级跃迁等量子力学基本原理，可对现有通信、测量、计算机软硬件体系产生颠覆性影响。其中，量子精密测量技术主要运用量子纠缠关联等各种量子力学基本特性，拓展物理场获取的信息维度，同时基于量子噪声低于经典散粒噪声极限的物理属性，实现对电场、磁场、重力场、光场等各种物理量的高灵敏度测量感知。

[0003] 量子纠缠特性通常存在于两种不同的粒子之间，最典型的量子纠缠信号源是量子纠缠光源。通过二阶非线性晶体中的自发频率下转换或三阶非线性介质中的自发四波混频效应，可以成对产生纠缠光子，基于能量守恒定律和相位匹配条件可精确控制光量子的各种物理特性，实现频率纠缠、模式纠缠、偏振纠缠等各种非定域协同效果。量子纠缠关联特性既可用于量子通信，通过酉变换实现信息的高效传输、通过符合测量实现高精度量子安全时间同步，也可用于进行空间目标测量，获取物体表面的相位信息，提升物理的测量精度，后者在量子纠缠关联成像中具有重要的应用前景。需要注意的是，受限于纠缠光子湮灭即不可再生的物理属性，纠缠关联成像传输距离拓展存在技术瓶颈。另一方面，随着AI换脸技术的不断发展，基于二维平面图像的人脸识别方法面临破解风险，给信息安全领域带来了全新挑战。

[0033] 下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

[0034] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0035] 本发明提供了一种基于纠缠关联成像的人脸识别方法的实施例，基于自发频率下转换或自发四波混频效应产生多波长纠缠光子，通过波分复用系统实现不同照射角度的纠缠关联测量，根据纠缠关联测量结果重构空间目标特征，基于模式识别算法对待识别目标进行匹配识别，最终完成身份认定等门禁功能。本发明有效结合了多波长纠缠光源、纠缠关联成像和三维人脸识别技术，能够有效应对AI技术对现有信息安全防护体系的冲击，为各种重要目标周界安全提供了全新的手段参考。

[0036] 在一些实施例中，多波长纠缠光子利用二阶非线性介质微腔内的自发频率下转换效应或者利用三阶非线性介质微腔内的自发四波混频效应实现，输出光子需具有较高的光谱亮度、在频域呈梳状分布、在时域具有一定的可预测性，非线性介质包括但不限于铌酸锂、绝缘体上硅、氮化硅、碳化硅，微腔结构包括但不限于微环腔、微碟腔、微法帕腔等。不限定微腔的结构参数、多波长纠缠光子自由光谱范围以及噪声滤波实现方案等。

[0037] 在一些实施例中，纠缠关联中两个光子同时产生并在某些光学自由度具备一定的关联性，关联性符合非定域协同判定标准，关联性来自于能量守恒定律和自发非线性效应的相位匹配条件。纠缠关联测量主要通过单光子探测器、光学计数器和关联分析仪，根据纠缠关联特征能够判断出其中一路光子传播过程中产生的偏振、光程、模场变化。

[0038] 在一些实施例中，匹配识别是利用多波长纠缠关联成像系统对待检测目标进行初步成像，获取其三维分布特征、相位起伏特征以及多光谱成像特征，对这些数据进行多次采集和存储分析，当待检测目标再次出现时，根据先验存储的数据进行匹配分析，确定待检测目标是否与已经标记的数据具备强相关性，通过上述过程完成物品特征分析、人脸识别门禁等功能，同时能够有效防止基于二维图像特征的、基于单一波长成像结果的、基于光强变化特征等传统成像信息并通过AI技术实现的身份仿冒等信息安全问题。

[0039] 本发明提供一种基于纠缠关联成像的人脸识别方法的实施例，

[0040] 如图1所示，本发明提供了一种基于纠缠关联成像的人脸识别方法的实施例，包括：

[0041] S101、多波长纠缠光子产生，基于二阶非线性晶体中的自发频率下转换或三阶非线性介质中的自发四波混频效应产生多波长纠缠光子；

[0042] S102、纠缠关联成像，将两个不同波长纠缠光子中的一个按照不同方向照射到待检测目标上，经过反射后通过单光子探测器探测，纠缠光子中的另一个也通过单光子探测器探测，对结果进行纠缠关联分析，通过图像重建还原高精度的目标三维形貌；

[0043] S103、基于模式匹配算法的人脸识别，基于目标先验数据和模式匹配对待检测目标进行身份识别认证，完成更高准确度的目标三维身份认证。

[0044] 在一些实施例中，对待检测目标进行身份识别认证通过目标先验数据和模式匹配算法完成。

[0045] 在一些实施例中，多波长纠缠光子利用二阶非线性介质微腔内的自发频率下转换效应或者利用三阶非线性介质微腔内的自发四波混频效应实现。

[0046] 如图2所示，本实施例还提供一种基于纠缠关联成像的人脸识别方法，具体包括：

[0047] 1.基于二阶非线性晶体中的自发频率下转换或基于三阶非线性介质中的自发四波混频效应构建多波长纠缠光源，成对产生纠缠光子，以图中为例，Ch3‑Ch4、Ch2‑Ch5、Ch1‑Ch6各自保持纠缠关联；

[0048] 2.利用波分复用器将多波长纠缠光子中的一组光子提取出来，以图中为例，将Ch1、Ch2、Ch3三个波长通道内的光子提取出来，另一组光子直接使用单光子探测器进行探测，以图中为例即Ch4、Ch5、Ch6三个波长通道内的光子；

[0049] 3.利用光学光栅等光学器件，将Ch1、Ch2、Ch3三个波长通道内的光子按照不同的发射角度发射出去，照射到待检测目标(人脸)后反射，通过光学口径接收后通过单光子探测器进行探测；

[0050] 4.利用关联分析仪分析Ch3‑Ch4、Ch2‑Ch5、Ch1‑Ch6的纠缠关联特性，即可形成光学延迟、相位延迟等精细光学参数；

[0051] 5.通过不断摆扫多波长纠缠光源的照射方向，即可形成三维空间分布信息，利用重构算法即可还原出高精度的三维立体人脸图像，需要注意的是，此时人脸图像除具备三维信息外，还有纠缠关联测量获取的高精度相位分布和基于多波长探测获取的频谱信息；

[0052] 6.利用先期采集的三维图像信息和模式匹配算法，对待检测目标进行身份认定，即可完成人脸识别等门禁功能。

[0053] 如图3所示，本实施例还提供一种基于纠缠关联成像的人脸识别方法，具体实施步骤包括：

[0054] S201、基于二阶非线性晶体中的自发频率下转换或基于三阶非线性介质中的自发四波混频效应构建多波长纠缠光源，成对产生纠缠光子；

[0055] S202、利用波分复用器提取多波长纠缠光子中的第一组光子，剩下的第二组光子直接使用单光子探测器进行探测；

[0056] S203、利用光学光栅，将实施S202提取出的第一组光子按照不同的发射角度发射出去，照射到待检测目标后反射，通过光学口径接收后通过单光子探测器进行探测；

[0057] S204、利用关联分析仪分析第一组和第二组光子匹配成对的纠缠关联特性，形成光学参数；

[0058] S205、通过不断摆扫多波长纠缠光源的照射方向，形成三维空间分布信息，重构还原出高精度的三维立体人脸图像；

[0059] S206、利用先期采集的三维图像信息和模式匹配算法，对待检测目标进行身份认定，完成信息验证。

[0060] 在一些实施例中，S203中检测目标为人脸。

[0061] 在一些实施例中，S204中光学参数包括光学延迟和相位延迟。

[0062] 在一些实施例中，S205中此时人脸图像除具备三维信息外，还有纠缠关联测量获取的高精度相位分布和基于多波长探测获取的频谱信息。

[0063] 在一些实施例中，S206中信息验证包括人脸识别等各种门禁功能。

[0064] 与现有技术相比，本发明具有以下优势：

[0065] (1)本发明提出一种基于纠缠关联测量的人脸识别方法，具备高精度三维图像信息特征，能够有效规避AI换脸技术引发的身份误判问题；

[0066] (2)本发明创新地提出了多光谱纠缠关联成像方法，即通过不同波长分布特征提取进一步拓宽模式识别匹配的信息量，降低仿冒风险；

[0067] (3)本发明提出的基于纠缠关联的人脸识别方法还可用于各种本地物品的快速识别，能够通过特征信息的大幅拓展，为物品自动识别等典型应用提供手段支撑。

[0068] 为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

[0069] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

[0070] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

[0071] 本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

[0072] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

[0073] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

[0074] 在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

[0075] 内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

[0076] 计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD‑ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

[0077] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0078] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

[0079] 以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。