关于人脸识别技术的发展研究

人脸识别技术优势

863计划、国家科技支撑计划、自然科学基金都拨出专款资助人脸识别的相关研究。国家“十一五”科技发展规划中也将人脸识别技术的研究与发展列入其中[4]，明确指出：“要在生物特征识别技术领域缩小与世界先进水平的差距，开展生物特征识别应用技术研究，人脸识别具有高安全性、低误报率的出入口控制新产品。”在这种环境下，国内一些科研院所和院校在人脸识别技术方面取得了很大进展。如中科院自动化所，清华大学，中科院计算所自主开发的人脸识别技术已经达到了国际先进的水平。人脸识别作为一种新兴的生物特征识别技术(Biometrics)，与虹膜识别、指纹扫描、掌形扫描等技术相比，人脸识别技术在应用方面具有独到的优势：

1.人脸识别使用方便，用户接受度高。人脸识别技术使用通用的摄像机作为识别信息获取装置，以非接触的方式在识别对象未察觉的情况下完成识别过程。

2.直观性突出。人脸识别技术所使用的依据是人的面部图像，而人脸无疑是肉眼能够判别的最直观的信息源，方便人工确认、审计，“以貌取人”符合人的认知规律。

3.识别精确度高，速度快。与其它生物识别技术相比，人脸识别技术的识别精度处于较高的水平，误识率、拒认率较低。

4.不易仿冒。在安全性要求高的应用场合，人脸识别技术要求识别对象必须亲临识别现场，他人难以仿冒。人脸识别技术所独具的活性判别能力保证了他人无法以非活性的照片、木偶、蜡像来欺骗识别系统。这是指纹等生物特征识别技术所很难做到的。举例来说，用合法用户的断指即可仿冒合法用户的身份而使识别系统无从觉察。

5.使用通用性设备。人脸识别技术所使用的设备为一般的PC、摄像机等常规设备，由于目前计算机、闭路电视监控系统等已经得到了广泛的应用，因此对于多数用户而言使用人脸识别技术无需添置大量专用设备，从而既保护了用户的原有投资又扩展了用户已有设备的功能，满足了用户安全防范的需求。

6.基础资料易于获得。人脸识别技术所采用的依据是人脸照片或实时摄取的人脸图像，因而无疑是最容易获得的。

7.成本较低，易于推广使用。由于人脸识别技术所使用的是常规通用设备，价格均在一般用户可接受的范围之内，与其它生物识别技术相比，人脸识别产品具有很高的性能价格比。

概括地说，人脸识别技术是一种高精度、易于使用、稳定性高、难仿冒、性价比高的生物特征识别技术，具有极其广阔的市场应用前景。

我将人脸识别的一些应用列举出来，希望抛转引玉，大家不断完善，开拓更多的应用领域。

1）监控布控

实时实现多路摄像机对数十万布控对象的现场识别和报警提示，广泛用于机场、火车站、银行等场所，实现对特定人群的布控,

2）公安照片搜索系统

公安系统目前面临的一个难题是无法充分利用手头上现成的（身份证、暂住证等）数以百万计的照片资源，在查案过程中拿到一张照片却无法有效的定位其身份，人工的逐张进行照片对比几乎是不可能完成的工作，只能花费大量的警力和时间进行排查。采用人脸识别实现快速人脸检索查找，充分体现科技强警的威力。

3）门禁出入

人脸识别的另一主流应用方向，其优势在于非接触操作而且直观方便便于事后查验。

4）身份识别

应用有考场考生身份识别系统，公安局罪犯积分系统等

人脸识别技术的研究范围

人脸识别的研究范围大致可以分为如下几个方面:

1.人脸识别（Face Identification）：即将已检测到的待识别的人脸与数据库中的已知人脸进行比较匹配，得出相关信息，这一过程的核心是选择适当的人脸的表征方式与匹配策略，系统的构造与人脸的表征方式密切相关。通常或是选择全局的方法或是选择基于特征的方法进行匹配。显然，基于侧面像所选择的特征和基于正面像的特征是有很大的区别的。

2.人脸检测（Face Detection）：即从各种不同的场景中检测出人脸的存在并确定其位置。在大多数的场合中由于场景较复杂，人脸的位置是预先不知道的，因而首先必须确定场景中是否存在人脸，如果存在人脸，再确定图像中人脸的位置。脸部毛发、化妆品、光照、噪声、面部倾斜和人脸大小变化以及各种各样遮挡等因素都会使人脸检测问题变得更为复杂。人脸检测的主要目的是在输入的整幅图像上寻找人脸区域，把图像分割成两个部分－人脸区域和非人脸区域，从而为后续的应用作准备。

3.人脸表征（Face Representation）：即采取某种表示方式表示检测出的人脸和数据库中的已知人脸。通常的表示法包括几何特征（如欧氏距离、曲率、角度）、代数特征（如矩阵特征矢量）、固定特征模板、特征脸、云纹图等。

4.表情分析（Expression Analysis）：即对待识别人脸的表情信息（快乐、悲伤、恐惧、惊奇等）进行分析，并对其加以归类。

5.生理分类（Physical Classification）：即对待识别人脸的生理特征进行分析，得出其种族、年龄、性别、职业等相关信息。显然，完成这一操作需要大量的知识并且通常是非常困难和复杂的。

人脸识别技术在相关场所的重要性

维护国家和公共的安全

1.如何在机场、车站、码头、宾馆、商场等口岸或公共场所的人群中发现特定的目标。安全部门、公安部门以往的做法只能是靠人工布控、蹲守。这种方式除了耗费大量的警力以外，还往往因为有关人员的疏忽而造成特定目标漏网

2.犯罪嫌疑人在被控制以后，不愿意透露自己的真实身份，而且身上没有任何可以证明身份的线索。公安人员往往因为无从确认其身份而不得不将其释放。在受害人身份确认方面同样也存在类似的难题；

3.在出入境管理方面，常常有受控人员使用假的身份证件而成功逃脱有关部门的监控。

而基于视频的实时人脸识别系统，使用视频图像的比对，已经能够较好地满足安全、公安部门的需求。人脸识别系统所具备的高速自动识别能力很大程度上可以将公安、安全部门从以往的“人海战术”中解脱了出来，大大提升了整个国家、社会的安全防范水平，从而达到威慑犯罪、惩治罪犯、维护社会稳定、保障国家安全的目的。

对门禁/出入控制系统的完善

门禁及出入控制系统的核心在于人的身份鉴别与核查，从而确保合法用户能够顺畅地进入受控区域，使非法用户被拒之门外。

传统的身份鉴别技术主要有如下几种类型：

1.个人识别码及密码，或两者组合使用

这种方式的关键是用户要牢记识别码、密码，若识别码被他人获悉，则可轻易假冒而进入受控区域。

2.IC/ID卡，

这种方式显然有了明显进步，合法用户只需持卡即可进入受控区，但这一身份鉴别技术的问题在于：

a 卡证遗失会给合法持卡人带来极大的不便。

b 存在被伪造的可能；

c 无法确保持卡人就是合法人，易被他人借用或冒用；

d 人工查验存在有出错或徇私舞弊的可能，使持卡人有可能进入非授权区。

3.指纹、掌形、虹膜等生物特征识别技术

与前两种识别技术相比，基于人体生物特征识别技术的安全性显然要高得多。

基于指纹识别技术的系统从实际应用来看，还存在着如下几个方面的问题：

a 实验表明，指纹存在着被他人复制的可能，这无疑降低了系统的安全性。

b 要求用户配合程度高，在指纹采集过程中需要直接接触指纹采集仪，易产生被侵犯的感觉，导致用户对指纹识别技术的接受度降低；

c 部分用户的指纹难以采集，存在着较高的系统拒绝录入率问题；

基于掌形、虹膜识别技术的识别精度比指纹识别技术要高，但仍存在着要求用户配合的问题，要使用专用设备、价格昂贵等缺点，难以成为市场主流产品。

4.人脸识别技术

在不同的生物特征识别方法中，人脸识别有其自身特殊的优势，因而在生物识别中有着重要的地位。在典型应用环境下，人脸识别技术的识别精度可以达到与指纹识别技术相当的程度，而其用户友好性明显要高于其它的几种生物特征识别技术。其价格适中和优越的性能更能获得用户的认可。同时，人脸识别技术可以实现与数字监控系统的无缝集成，从而为门禁/出入控制系统提供了良好的审计、核查机制，大大地提高了系统的安全性和易用性。

结语

综上所述，人脸识别技术对于维护国家安全和社会稳定、打击各类犯罪活动具有十分重大的意义。在新兴的信息安全应用领域，人脸识别技术提供了一种更为安全可靠易用的身份鉴别手段，从而提升了整个网络信息系统的安全性能，有效地遏止各类网络违法犯罪活动。同时，人脸识别技术在传统的安防领域可以便捷的与原有技术实现紧密的结合，大大提升原有系统的智能化程度、安全性及易用性，拓展了原有系统的应用领域，从而促进了传统产业的技术升级。人脸识别技术虽然离我们的目标仍然有一定的差距，但是随着科学技术的发展及各种技术手段的综合应用，一定会推动人脸识别技术不断向前发展。