在茫茫人海的火車站走來(lái)走去,只要一眨眼的功夫已經(jīng)被認(rèn)出,隨即被特工盯梢;迎面相逢的美女是致命殺手,手機(jī)發(fā)出嘀嘀的報(bào)警聲,上面已經(jīng)顯示美女的姓名和信息……是的,這就是人臉識(shí)別的神奇之處。在最新上映的電影《碟中諜4》中,這些場(chǎng)景令人炫目。我們不禁要問(wèn):這是真的嗎?這種科技什么時(shí)候才能用到我們身上?事實(shí)上,這些情景不僅僅是電影特技,人臉識(shí)別已經(jīng)讓科幻成為現(xiàn)實(shí)。在我們的生活中,很多地方都有它的影子。
—— 識(shí) 別 ——
人臉檢測(cè) 面部特征定位 與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行人臉比對(duì)
人臉識(shí)別技術(shù)是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流,并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉,進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行臉部的一系列相關(guān)技術(shù),包括人臉圖像采集、人臉定位、人臉識(shí)別預(yù)處理、記憶存儲(chǔ)和比對(duì)辨識(shí),達(dá)到識(shí)別不同人身份的目的。
人臉識(shí)別的過(guò)程其實(shí)并不復(fù)雜。首先是人臉檢測(cè),即判斷輸入圖像中是否存在人臉,如果有,便給出每個(gè)人臉的位置、大小。其次是面部特征定位,即對(duì)找到的每個(gè)人臉,檢測(cè)其主要器官的位置和形狀等信息;最后進(jìn)行人臉比對(duì),根據(jù)面部特征定位的結(jié)果,與庫(kù)中人臉對(duì)比,判斷該人臉的身份信息。
在安全性方面,人臉識(shí)別系統(tǒng)信息存儲(chǔ)仍是以計(jì)算機(jī)能識(shí)別的語(yǔ)言為主,即數(shù)字或者特定代碼。這也就是說(shuō),它同樣會(huì)面臨黑客的攻擊。但若是對(duì)已存儲(chǔ)的人臉信息進(jìn)行加密,即便黑客偷走了“人臉”,也沒(méi)辦法識(shí)別或者打開。
與傳統(tǒng)的身份鑒定方式相比,人臉識(shí)別的最大特點(diǎn)就是更具安全、保密和方便性。人臉識(shí)別獨(dú)具的活性判別能力,保證了他人無(wú)法以非活性的照片、木偶、蠟像乃至人頭欺騙識(shí)別系統(tǒng),無(wú)法仿冒。此外,人臉識(shí)別速度快,不易被察覺(jué)。與其他生物識(shí)別技術(shù)相比,人臉識(shí)別屬于一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù),一秒時(shí)間內(nèi)可以識(shí)別好幾次。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_。
—— 原 理 ——
基于面部特征信息進(jìn)行計(jì)算與轉(zhuǎn)換
在茫茫人海中找到你想要的那個(gè)人,這樣的場(chǎng)景很多人都想象過(guò),可是這樣的技術(shù)應(yīng)用也許還需要時(shí)日?,F(xiàn)在,人臉識(shí)別大多用于門禁識(shí)別或公安機(jī)關(guān)追蹤等,拍張照片,隨后與人臉庫(kù)進(jìn)行比對(duì)。這個(gè)過(guò)程實(shí)際上并不簡(jiǎn)單,其對(duì)比的背后是一系列的計(jì)算與轉(zhuǎn)換。
人臉圖像采集、人臉定位、人臉識(shí)別預(yù)處理、身份確認(rèn)以及身份查找,這一系列的計(jì)算與轉(zhuǎn)換都是人臉識(shí)別的關(guān)鍵內(nèi)容。據(jù)介紹,人臉識(shí)別技術(shù)核心稱為實(shí)時(shí)面部特征匹配(RFFM),其識(shí)別特征數(shù)據(jù)緊湊,特征算法準(zhǔn)確高效,是一種獨(dú)創(chuàng)的識(shí)別技術(shù)。人臉識(shí)別的具體方法有多種,比如幾何特征的人臉識(shí)別方法。幾何特征可以是眼、鼻、嘴等的形狀和他們之間的幾何關(guān)系(如相互之間的距離),目前采用測(cè)量?jī)裳壑g距離的較多。這些算法識(shí)別速度快、需要的內(nèi)存小,但識(shí)別率較低。除此之外還有基于特征臉的人臉識(shí)別方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別方法、彈性圖匹配的人臉識(shí)別方法等。
人的容貌會(huì)變,表情會(huì)變,胖瘦會(huì)變,拍攝環(huán)境會(huì)變,在這么多的變數(shù)中,人臉識(shí)別能準(zhǔn)確嗎?國(guó)家863人臉識(shí)別項(xiàng)目研發(fā)清華大學(xué)教授蘇光大曾撰文介紹,一個(gè)人臉識(shí)別系統(tǒng)的性能考察,主要有識(shí)別率和識(shí)別速度兩方面。人臉識(shí)別的識(shí)別率是針對(duì)確定的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)的,很難有一個(gè)絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)介紹,在國(guó)際上已有的一些人臉數(shù)據(jù)庫(kù):美國(guó)的YALE人臉庫(kù),英國(guó)ORL人臉庫(kù);美國(guó)FERET人臉庫(kù)等等。而識(shí)別速度則有兩種,一種是基于文件的,即把特征存成文件,在文件級(jí)進(jìn)行比對(duì);另一種是基于數(shù)據(jù)庫(kù)的,如在oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比對(duì),在數(shù)據(jù)庫(kù)中存有詳細(xì)的人員檔案由此可以進(jìn)行圖文混合查詢,而借助圖文混合查詢,可以提高查中率。這兩種方式各有特點(diǎn),目前的研究是將兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起,以實(shí)現(xiàn)高速、高識(shí)別率的人臉識(shí)別。
—— 應(yīng) 用 ——
特別適合安全防范 未來(lái)將廣泛用于日常生活
南京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授譚曉陽(yáng)長(zhǎng)期從事人臉識(shí)別的研究。在接受媒體采訪時(shí),譚曉陽(yáng)稱,從應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō),人臉識(shí)別包括人臉身份識(shí)別,即根據(jù)人臉圖像識(shí)別出人物的身份,解決是誰(shuí)的問(wèn)題。另外,還包括人臉身份確認(rèn)、驗(yàn)證,即判斷圖像中的人臉是否為指定的人,即解決是不是某人的問(wèn)題。
蘇光大介紹,人臉識(shí)別經(jīng)過(guò)40年左右的發(fā)展,技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到了一定的成熟度。與其他生物特征識(shí)別技術(shù)相比,人臉識(shí)別在實(shí)用性方面具有獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
蘇光大說(shuō),人臉識(shí)別不需要使用者配合的生物識(shí)別方法,因而操作隱蔽性強(qiáng),特別適合于安全防范、罪犯監(jiān)控、罪犯抓捕。同時(shí),它采用非接觸式采集,沒(méi)有侵犯性,容易被接受。而指紋采集,掌紋識(shí)別通常給人造成不適的感覺(jué)。其中,人臉識(shí)別最大的優(yōu)點(diǎn)在于,更符合人類的識(shí)別習(xí)慣,有點(diǎn)類似人機(jī)互動(dòng)。因而,人們對(duì)該技術(shù)寄予厚望,期望能夠滿足從國(guó)家公共安全、社會(huì)安全到金融安全以及人機(jī)交互等各類應(yīng)用的需要。
據(jù)趨勢(shì)科技謝旭東介紹,人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在全球有了不少應(yīng)用,并且取得了不錯(cuò)的效果。研究報(bào)告顯示,從2002年至2006年僅僅5年間,全世界人臉識(shí)別技術(shù)的市場(chǎng)價(jià)值就從3290萬(wàn)美元升至2.427億美元。
如今,人臉識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用范圍已經(jīng)相當(dāng)廣泛,可用于公安、機(jī)場(chǎng)、邊防口岸、安防等多個(gè)重要行業(yè)及領(lǐng)域,以及智能門禁、門鎖、考勤等民用市場(chǎng)。也許你仍然覺(jué)得這些都離我們太遙遠(yuǎn)了,最新的消息是,我們常常使用的郵箱也有可能使用人臉識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。
網(wǎng)易在去年底宣布,人臉識(shí)別系統(tǒng)的核心技術(shù)上已經(jīng)取得突破,今年上半年有望率先在網(wǎng)易免費(fèi)郵箱登錄安全上應(yīng)用。
—— 缺 點(diǎn) ——
人臉識(shí)別率 受多種因素影響
“現(xiàn)有的人臉識(shí)別系統(tǒng)在用戶配合、采集條件比較理想的情況下可以取得令人滿意的結(jié)果。但是,在用戶不配合、采集條件不理想的情況下,現(xiàn)有系統(tǒng)的識(shí)別率將陡然下降。人臉識(shí)別技術(shù)遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用水平,還存在著諸多的挑戰(zhàn)性問(wèn)題需要解決?!痹诮邮鼙本┣嗄陥?bào)采訪時(shí),譚曉陽(yáng)這樣介紹。
比如,人臉比對(duì)時(shí),與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的人臉有出入,例如剃了胡子、換了發(fā)型、多了眼鏡、變了表情都有可能引起比對(duì)失敗。也就是說(shuō),人如果發(fā)生微小變化,系統(tǒng)可能就會(huì)認(rèn)證失敗。如今,保守估計(jì),人臉識(shí)別技術(shù)準(zhǔn)確率能達(dá)到95%,但沒(méi)有達(dá)到100%。同時(shí),對(duì)于雙胞胎,由于相似特征太多,人臉識(shí)別基本不可能完成。
中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所博士張小博也認(rèn)為,光照、姿態(tài)、裝飾等,對(duì)機(jī)器識(shí)別人臉都有影響。目前在美國(guó)有全世界最先進(jìn)的人臉識(shí)別系統(tǒng),其在做測(cè)試的時(shí)候,識(shí)別誤讀率也有1%。
蘇光大稱,如今,對(duì)于非配合情況下的人臉圖像采集,遮擋問(wèn)題非常嚴(yán)重。特別是在監(jiān)控環(huán)境下,被監(jiān)控對(duì)象可能會(huì)戴著眼鏡、帽子等飾物,使得被采集的人臉圖像有可能不完整,從而影響了后面的特征提取與識(shí)別,甚至?xí)?dǎo)致人臉檢測(cè)算法的失效。如何有效地去除遮擋物的影響,是非常緊迫的研究課題。
同時(shí),隨著年齡的變化,面部外觀也會(huì)變化,特別是對(duì)于青少年,這種變化更加明顯。對(duì)于不同的年齡段,人臉識(shí)別算法的識(shí)別率也不同。年齡變化對(duì)人臉識(shí)別算法的影響也必須得到解決。
此外,雖然隨著人臉數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模的增長(zhǎng),人臉識(shí)別算法的性能將呈現(xiàn)下降,如何維持或提高大規(guī)模應(yīng)用環(huán)境下的人臉識(shí)別算法的識(shí)別率,同樣是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
—— 擔(dān) 憂 ——
隱私何在?人臉識(shí)別會(huì)不會(huì)引發(fā)隱私泄露
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,頂級(jí)社交網(wǎng)絡(luò)公司 Facebook在去年已悄悄推出自動(dòng)識(shí)別照片人物這一人臉識(shí)別技術(shù),引發(fā)新一輪的隱私泄露擔(dān)憂。
Facebook的“標(biāo)簽推薦”功能使用面部識(shí)別技術(shù),使用戶為親友添加標(biāo)簽這一操作更為快捷。Facebook為用戶自動(dòng)開啟此項(xiàng)功能,該項(xiàng)功能已在美國(guó)和大多數(shù)國(guó)家啟用。Facebook在面對(duì)外界質(zhì)疑時(shí)回應(yīng),“推出這項(xiàng)服務(wù)時(shí),我們?cè)緫?yīng)該讓用戶更為清楚?!?Facebook還通過(guò)聲明表示,照片標(biāo)簽推薦功能僅在向Facebook上傳新照片時(shí)啟動(dòng),只有好友才被推薦,并且用戶可通過(guò)隱私設(shè)置關(guān)閉該功能。
谷歌Picasa和蘋果iPhoto等照片軟件和在線服務(wù)也使用人臉識(shí)別技術(shù),但Facebook擁有5億多用戶,使用人臉識(shí)別技術(shù)勢(shì)必會(huì)引發(fā)更為棘手的隱私問(wèn)題。