淺談人臉識別技術

倪苒巖 四川大學

引言：如今科技發(fā)展迅速，“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念越來越深入人心，各種改善生活品質的軟件層出不窮，人臉識別技術也被廣泛應用于其中。

1.基本概念

人臉識別技術（Face Recognition Technology）是指利用分析比較的計算機技術識別人臉，是一塊熱門的計算機技術研究領域，其中包括人臉追蹤偵測，自動調整影像放大，夜間紅外線偵測，自動調整曝光強度等技術。

2.人臉識別的技術實現(xiàn)及相關算法

人臉識別技術實現(xiàn)的關鍵環(huán)節(jié)分為以下幾點：

2.1 人臉圖像的預處理

圖像處理即通過改變圖像的像素值以達到我們想要的目標，例如使圖像更清晰，或從圖像中提取某些特定的信息等。我們所獲取的人臉圖像由于一些外界因素的干擾，也許無法達到人臉識別對圖像的要求，因此事先對人臉圖像進行預處理是必須的步驟，對于圖片位置不夠理想的圖像，我們可以對圖像進行幾何平移；對于含有噪聲的圖像，必須要除去其噪聲的干擾，同時我們在這個過程還必須對圖像實現(xiàn)灰度化，以方便后續(xù)的檢測和識別步驟。由此可見，圖像的預處理過程就是為了達到改善圖像的質量，將圖像變換成便于人們觀察、適于機器識別的目的。

2.2 人臉的檢測和配準

人臉檢測就是在圖像中判斷人臉是否存在并將其分離出來。其方法多種多樣，一般包括基于結構特征的方法、基于模板的方法和基于機器學習的方法?；诮Y構特征的方法即利用從人臉的典型特征總結出來的先驗知識，使用規(guī)則來描述人臉的幾何分布、膚色、紋理、輪廓等特征，從而作為人臉檢測和識別的依據(jù)；基于模板的方法即通過對于大量的“人臉”圖像和“非人臉”圖像的搜集構成人臉正負樣本庫，然后計算樣本模板和圖像之間的相關性來實現(xiàn)識別功能。常見的算法有AdaBoost和Cascade算法、二進小波轉換、基于直方圖粗分割和奇異值特征的算法。

在以上介紹的兩種方法中，人臉的特征都是預先定義好的。但在基于機器學習的方法中，人臉特征是利用統(tǒng)計分析和機器學習的技術從樣本中學習來的。學習所得的人臉特征或類別存在于由各種算法所保證的分布規(guī)律、模型和判別函數(shù)中，并被用于人臉的檢測和識別中。

人臉配準即在人臉檢測完成后，確定頭部的位置和大小、姿勢，根據(jù)預先設定的數(shù)值，通過深度學習框架定位五官的關鍵點。每張臉都有可以用于區(qū)分的特征，像地球表面的地標一樣構成臉部特征的不同高峰和低谷，被稱為節(jié)點。大多數(shù)的人臉識別軟件主要測量的特征為兩眼的間距、鼻子的長度和寬度、下頜線的長度等等。測量完這些節(jié)點后，系統(tǒng)以精確到亞毫米甚至微波級別的精度測試面部曲線，創(chuàng)建模板，最終存儲為面部印記，為數(shù)據(jù)庫中的人臉創(chuàng)建特征。

2.3 驗證與鑒定

驗證與鑒定即將目標圖像與數(shù)據(jù)庫中的人臉圖像進行匹配。用于驗證的圖像只需與數(shù)據(jù)庫中的一個圖像匹配來確認身份，而用于鑒定的圖像需要與數(shù)據(jù)庫中所有圖像進行比較。

3.人臉識別技術的應用

關于人臉識別技術的研究已經(jīng)有近五十年的歷史，但是其大規(guī)模的商業(yè)化卻在近幾年才出現(xiàn)。人臉識別技術具有快速方便、無感、兼容性強的特點，是最為直接和便利的生物識別手段，受到眾多行業(yè)的關注。

生活中隨處可見人臉識別技術的影子。比如有強烈的安防需求的機場。

通過人臉識別系統(tǒng)，提高了機場的安全系數(shù)，增強了機場的事前預防技術，人證合一檢測系統(tǒng)也可以有效地防止不法分子企圖通過冒用證件、偽造證件等途徑混入機場的違法行為，也避免了諸如乘客上錯飛機等類似事件的發(fā)生。總的來看，對于機場、火車站、地鐵站等人流量較大的公共場所來說，人臉識別技術的應用和普及為群眾提供了可靠的安全保障。

將范圍縮的更小一些，人臉識別技術在各種APP中也得到了廣泛的運用。如今各種美顏相機的智能美顏系統(tǒng)便是典型的例子。如Faceu、B612等熱門的智能美顏相機，可以準確地識別、定位五官的位置并加以美化，增加自拍照的美感，因此在年輕人群尤其是少女人群中反響熱烈，市場前景十分可觀。在學校舉辦的大學生創(chuàng)新項目中，我曾與同學合作參與開發(fā)過一款通過檢測個人膚質初步分析膚質狀況并給出護膚建議的APP，其核心技術也運用了人臉識別。

著眼于我們身邊的事物，也不難發(fā)現(xiàn)人臉識別的應用?！八⒛槨币呀?jīng)滲透到我們生活中的方方面面。我們的手機比如iphoneX可以通過刷臉解鎖；我們的學校如今也在引進“刷臉”進宿舍樓大門的技術；我們的支付也可以通過“刷臉”完成……在最近大熱的電影《尋夢環(huán)游記》中，亡靈們也需要借助人臉識別和生前的照片進行匹配，才有機會走過花瓣橋與現(xiàn)實中的親人們相見。通過人臉識別技術，我們的生活變得更加便利，生活質量也大大提高。

4.感想

人臉識別技術發(fā)展到今日已經(jīng)十分成熟，并且仍在不斷精進，其帶給我們的優(yōu)點不計其數(shù)，大大提高了我們生活的安全度和便利性。但任何事情都有雙面性，隨之而來的問題是我們的隱私是否能得到保障。因此，在人臉識別技術不斷發(fā)展完善和廣泛應用的今天，保護用戶的隱私不被泄漏也是我們需要關注和重視的問題。