淺析人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與前景展望

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人臉識(shí)別作為生物識(shí)別領(lǐng)域中最自然、最可靠的技術(shù)，在中國(guó)這樣一個(gè)具有世界第一龐大人口基數(shù)的發(fā)展中國(guó)家擁有特別的地位。人臉識(shí)別應(yīng)用的發(fā)展?jié)摿υ诂F(xiàn)階段的中國(guó)體現(xiàn)得尤其重要，巨大的人口基數(shù)，以及越來(lái)越頻繁的流動(dòng)性，14億人口的管理，如何充分利用信息技術(shù)進(jìn)行有效的身份認(rèn)證，一直是業(yè)內(nèi)持續(xù)關(guān)注的焦點(diǎn)。

人臉識(shí)別具有自然性和不被察覺(jué)性的雙重優(yōu)點(diǎn)。自然性是指該識(shí)別方式同人類（甚至其他生物）進(jìn)行個(gè)體識(shí)別時(shí)所利用的生物特征相同。具體而言，人臉識(shí)別是通過(guò)觀察比較人臉來(lái)區(qū)分和確認(rèn)身份的，另外具有自然性的識(shí)別還有語(yǔ)音識(shí)別、體形識(shí)別等，而指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別等都不具有自然性，因?yàn)槿祟惢蛘咂渌锊⒉煌ㄟ^(guò)此類生物特征區(qū)別個(gè)體。

不被察覺(jué)的特點(diǎn)對(duì)于一種識(shí)別方法也很重要，這會(huì)使該識(shí)別方法不令人反感，并且因?yàn)椴蝗菀滓鹑说淖⒁舛蝗菀妆黄垓_。人臉識(shí)別便具有這方面的特點(diǎn)，它完全利用可見(jiàn)光獲取人臉圖像信息，而不同于指紋識(shí)別或者虹膜識(shí)別，需要利用電子壓力傳感器采集指紋，或者利用紅外線采集虹膜圖像，這些特殊的采集方式很容易被人察覺(jué)，從而更有可能被偽裝欺騙。

技術(shù)瓶頸     

人臉識(shí)別被認(rèn)為是生物特征識(shí)別領(lǐng)域甚至人工智能領(lǐng)域最困難的研究課題之一。而人臉識(shí)別技術(shù)的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在人臉作為生物特征的一些特點(diǎn)上。

首先，就人的臉部特征而言，不同個(gè)體之間的區(qū)別并不是很明顯，因?yàn)槊總€(gè)人的臉部結(jié)構(gòu)都是相似的，甚至是人們臉部器官的分布、結(jié)構(gòu)和外形，這對(duì)于利用人臉進(jìn)行定位是有利的，但是對(duì)于利用人臉區(qū)分人類個(gè)體是不利的。其次，人臉的外形很不穩(wěn)定，人們可以通過(guò)臉部肌肉的變化產(chǎn)生很多不同的表情，而在不同的角度進(jìn)行觀察，人臉的視覺(jué)圖像也相差很大，這對(duì)于利用人臉識(shí)別效果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性也帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。再次，人臉識(shí)別還受光照條件（例如白天和夜晚，室內(nèi)和室外等）、人臉的很多遮蓋物（例如口罩、墨鏡、頭發(fā)、胡須等）、年齡等多方面因素的影響。如何規(guī)避這些外因?qū)τ谌四樧R(shí)別速度以及人臉識(shí)別效果的影響，一直是科研的重點(diǎn)方向。

因此，在人臉識(shí)別中，第一類的變化，即人臉外形的變化，是應(yīng)該放大而作為區(qū)分個(gè)體標(biāo)準(zhǔn)的，而第二類的變化，即外界條件對(duì)于人臉識(shí)別的影響，應(yīng)該消除，因?yàn)樗鼈兛梢源硗粋€(gè)個(gè)體。通常稱第一類變化為類間變化（inter-classdifference），而稱第二類變化為類內(nèi)變化（intra-classdifference）。對(duì)于人臉，類內(nèi)變化往往大于類間變化，從而使在受類內(nèi)變化干擾的情況下利用類間變化區(qū)分個(gè)體變得異常困難。     

研發(fā)新思路     

隨著技術(shù)的發(fā)展與人臉識(shí)別市場(chǎng)應(yīng)用日漸廣泛，針對(duì)人臉識(shí)別的難題和困境，一些創(chuàng)見(jiàn)性的解決問(wèn)題方案也相繼提出。在實(shí)際操作過(guò)程中，雙攝像頭識(shí)別法不失為一種新穎的解決方案：右側(cè)攝像頭的圖片進(jìn)行人臉定位和眼睛定位，同時(shí)，左側(cè)攝像頭與右側(cè)攝像頭的圖片進(jìn)行立體融合，恢復(fù)出三維人臉模型，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行特征提取和比對(duì)，實(shí)現(xiàn)模板錄入和識(shí)別等功能。這樣的優(yōu)勢(shì)在于其自然性和不被被測(cè)個(gè)體察覺(jué)的特點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)在于以下幾點(diǎn)：     

1.人臉檢測(cè)     

人臉檢測(cè)部分有兩個(gè)功能：一是判斷圖像中是否存在人臉，二是如果存在人臉，確定人臉的確切位置。人臉檢測(cè)中如采用級(jí)聯(lián)的Adaboost以及Harr特征進(jìn)行人臉定位，正確率更高，速度更快。

2.人眼定位     

眼睛是人臉中最關(guān)鍵的一個(gè)部分，也是區(qū)分不同人臉的最重要的一個(gè)區(qū)域，同時(shí)通過(guò)眼睛位置的精確定位后，可以更好對(duì)齊人臉上的其它各個(gè)器官，所以對(duì)眼睛進(jìn)行精確定位極其重要。采用極小值區(qū)域(MER)原理以及多層結(jié)構(gòu)的方法，便能夠很好的解決眼睛定位的問(wèn)題。二維人臉圖像缺乏三維的信息，容易受到光照、姿態(tài)、表情等的影響，鑒于此，采用雙攝像頭并進(jìn)行立體融合，恢復(fù)出三維人臉模型。三維信息可以用于姿態(tài)，光照，眼鏡等模型變換和生成。