浅谈人脸识别技术发展和应用
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人脸识别是属于生物识别技术，通过检测对比人脸图像来达到识别的目的。人脸图像由于年龄、姿态、表情、光照等因素而具有“一人千面”的特点，因 此，人脸识别技术具有极大的挑战性。由于传统身份识别的缺陷，全球每年涉及的诈骗案至少为信用卡5亿美元、移动电话10亿美元和取款机30亿美元。采用生 物识别技术进行个人身份鉴定，取代传统的使用钥匙、身份证、密码等方法，可广泛应用于银行、机场、公安等领域的出入管理。
据各种组织和机构的报告，2005年全球生物识别市场总规模大约为56亿美金，同时国内生物识别市场的总容量大约在3.5个亿的市场规模。保守 地估计到2007年全球生物识别将形成年销售136—170亿美元的市场，而其中人脸识别市场将达到47.6—59.5亿美元的市场规模。人脸识别中国作 为发展中国家，人脸识别技术潜在市场同样巨大。在国家安全、军事安全、金融、公安、司法、民政、海关、边境、口岸、民航、保险以及社会安防、民用安防等领 域，急需人脸识别的相关产品来填补市场空白。
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。
上一条：数据中心和物联网的思维差异