淺析人臉識別技術(shù)的發(fā)展趨勢與前景展望

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人臉識別作為生物識別領(lǐng)域中最自然、最可靠的技術(shù)，在中國這樣一個具有世界第一龐大人口基數(shù)的發(fā)展中國家擁有特別的地位。人臉識別應(yīng)用的發(fā)展?jié)摿υ诂F(xiàn)階段的中國體現(xiàn)得尤其重要，巨大的人口基數(shù)，以及越來越頻繁的流動性，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。

人臉識別具有自然性和不被察覺性的雙重優(yōu)點。自然性是指該識別方式同人類（甚至其他生物）進(jìn)行個體識別時所利用的生物特征相同。具體而言，人臉識別是通過觀察比較人臉來區(qū)分和確認(rèn)身份的，另外具有自然性的識別還有語音識別、體形識別等，而指紋識別、虹膜識別等都不具有自然性，因為人類或者其他生物并不通過此類生物特征區(qū)別個體。

不被察覺的特點對于一種識別方法也很重要，這會使該識別方法不令人反感，并且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙。人臉識別便具有這方面的特點，它完全利用可見光獲取人臉圖像信息，而不同于指紋識別或者虹膜識別，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，從而更有可能被偽裝欺騙。

技術(shù)瓶頸     

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

首先，就人的臉部特征而言，不同個體之間的區(qū)別并不是很明顯，因為每個人的臉部結(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，這對于利用人臉進(jìn)行定位是有利的，但是對于利用人臉區(qū)分人類個體是不利的。其次，人臉的外形很不穩(wěn)定，人們可以通過臉部肌肉的變化產(chǎn)生很多不同的表情，而在不同的角度進(jìn)行觀察，人臉的視覺圖像也相差很大，這對于利用人臉識別效果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性也帶來了一定的挑戰(zhàn)。再次，人臉識別還受光照條件（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別速度以及人臉識別效果的影響，一直是科研的重點方向。

因此，在人臉識別中，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)分個體標(biāo)準(zhǔn)的，而第二類的變化，即外界條件對于人臉識別的影響，應(yīng)該消除，因為它們可以代表同一個個體。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)展與人臉識別市場應(yīng)用日漸廣泛，針對人臉識別的難題和困境，一些創(chuàng)見性的解決問題方案也相繼提出。在實際操作過程中，雙攝像頭識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，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，實現(xiàn)模板錄入和識別等功能。這樣的優(yōu)勢在于其自然性和不被被測個體察覺的特點，其關(guān)鍵技術(shù)在于以下幾點：     

1.人臉檢測     

人臉檢測部分有兩個功能：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。人臉檢測中如采用級聯(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)鍵的一個部分，也是區(qū)分不同人臉的最重要的一個區(qū)域，同時通過眼睛位置的精確定位后，可以更好對齊人臉上的其它各個器官，所以對眼睛進(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。