人臉識(shí)別原理、特點(diǎn)及應(yīng)用

淺談人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

人體生物特征識(shí)別技術(shù)是依靠人體的生物特征來進(jìn)行人的身份驗(yàn)證的一種高科技識(shí)別技術(shù)。而人臉識(shí)別技術(shù)具有比其他生物特征識(shí)別技術(shù)更直觀、簡便、準(zhǔn)確、可靠及可擴(kuò)展性良好等眾多優(yōu)勢。因而應(yīng)用廣泛。本文介紹人臉識(shí)別技術(shù)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用及進(jìn)展。

一、前言

隨著光電技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)與模式識(shí)別等技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了一種嶄新的人體生物特征識(shí)別技術(shù)，這就是依靠人體生物特征來進(jìn)行人的身份驗(yàn)證的一種高科技識(shí)別技術(shù)。

人體生物特征目前主要用到人體的指紋、掌紋、眼虹膜、聲音、筆跡、面貌及DNA等。由于這些特征具有人體所固有的不可復(fù)制的唯一性和穩(wěn)定性，因此不可能復(fù)制、失竊或被遺忘。所以，利用人體的這些獨(dú)特的生理特征能準(zhǔn)確地鑒別每個(gè)人的身份。

近幾年來，已開發(fā)應(yīng)用了聲音識(shí)別、簽字識(shí)別、指紋識(shí)別、掌形識(shí)別、眼虹膜識(shí)別等人體生物特征識(shí)別技術(shù)，與上述識(shí)別技術(shù)相比較，而最近開發(fā)的人體面貌識(shí)別技術(shù)則具有簡便、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)及可擴(kuò)展性良好等眾多優(yōu)勢，因此可廣泛應(yīng)用于出入口控制、安全驗(yàn)證、安防監(jiān)控與搜尋罪犯等有關(guān)方面。下面就簡要介紹一下人體面貌識(shí)別技術(shù)的原理、應(yīng)用及進(jìn)展。

二、人臉識(shí)別技術(shù)的原理1、人臉識(shí)別技術(shù)的內(nèi)容人臉識(shí)別技術(shù)包含三個(gè)部分：（1）人臉檢測面貌檢測是指在動(dòng)態(tài)的場景與復(fù)雜的背景中判斷是否存在面像，并分離出這種面像。一般有下列幾種方法：①參考模板法首先設(shè)計(jì)一個(gè)或數(shù)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人臉的模板，然后計(jì)算測試采集的樣品與標(biāo)準(zhǔn)模板之間的匹配程度，并通過閾值來判斷是否存在人臉；②人臉規(guī)則法由于人臉具有一定的結(jié)構(gòu)分布特征，所謂人臉規(guī)則的方法即提取這些特征生成相應(yīng)的規(guī)則以判斷測試樣品是否包含人臉；③樣品學(xué)習(xí)法這種方法即采用模式識(shí)別中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，即通過對面像樣品集和非面像樣品集的學(xué)習(xí)產(chǎn)生分類器；④膚色模型法這種方法是依據(jù)面貌膚色在色彩空間中分布相對集中的規(guī)律來進(jìn)行檢測。

⑤特征子臉法這種方法是將所有面像集合視為一個(gè)面像子空間，并基于檢測樣品與其在子孔間的投影之間的距離判斷是否存在面像。值得提出的是，上述5種方法在實(shí)際檢測系統(tǒng)中也可綜合采用。（2）人臉跟蹤面貌跟蹤是指對被檢測到的面貌進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤。具體采用基于模型的方法或基于運(yùn)動(dòng)與模型相結(jié)合的方法。此外，利用膚色模型跟蹤也不失為一種簡單而有效的手段。（3）人臉比對面貌比對是對被檢測到的面貌像進(jìn)行身份確認(rèn)或在面像庫中進(jìn)行目標(biāo)搜索。這實(shí)際上就是說，將采樣到的面像與庫存的面像依次進(jìn)行比對，并找出最佳的匹配對象。所以，面像的描述決定了面像識(shí)別的具體方法與性能。目前主要采用特征向量與面紋模板兩種描述方法：①特征向量法該方法是先確定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官輪廓的大小、位置、距離等屬性，然后再計(jì)算出它們的幾何特征量，而這些特征量形成一描述該面像的特征向量。②面紋模板法該方法是在庫中存貯若干標(biāo)準(zhǔn)面像模板或面像器官模板，在進(jìn)行比對時(shí)，將采樣面像所有象素與庫中所有模板采用歸一化相關(guān)量度量進(jìn)行匹配此外，還有采用模式識(shí)別的自相關(guān)網(wǎng)絡(luò)或特征與模板相結(jié)合的方法。

人體面貌識(shí)別技術(shù)的核心實(shí)際為“局部人體特征分析”和“圖形/神經(jīng)識(shí)別算法?！边@種算法是利用人體面部各器官及特征部位的方法。如對應(yīng)幾何關(guān)系多數(shù)據(jù)形成識(shí)別參數(shù)與數(shù)據(jù)庫中所有的原始參數(shù)進(jìn)行比較、判斷與確認(rèn)。一般要求判斷時(shí)間低于1秒。

2、人體面貌的識(shí)別過程

一般分三步：

（1）首先建立人體面貌的面像檔案。即用攝像機(jī)采集單位人員的人體面貌的面像文件或取他們的照片形成面像文件，并將這些面像文件生成面紋（Faceprint）編碼貯存起來。

（2）獲取當(dāng)前的人體面像

即用攝像機(jī)捕捉的當(dāng)前出入人員的面像，或取照片輸入，并將當(dāng)前的面像文件生成面紋編碼。

（3）用當(dāng)前的面紋編碼與檔案庫存的比對

即將當(dāng)前的面像的面紋編碼與檔案庫存中的面紋編碼進(jìn)行檢索比對。上述的“面紋編碼”方式是根據(jù)人體面貌臉部的本質(zhì)特征和開頭來工作的。這種面紋編碼可以抵抗光線、皮膚色調(diào)、面部毛發(fā)、發(fā)型、眼鏡、表情和姿態(tài)的變化，具有強(qiáng)大的可靠性，從而使它可以從百萬人中精確地辯認(rèn)出某個(gè)人。人體面貌的識(shí)別過程，利用普通的圖像處理設(shè)備就能自動(dòng)、連續(xù)、實(shí)時(shí)地完成。

三、人臉識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)

人臉識(shí)別技術(shù)與其他人體生物特征識(shí)別技術(shù)相比較，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

（1）人臉識(shí)別技術(shù)有快速、簡便、非侵?jǐn)_和不需要人的被動(dòng)配合的特點(diǎn)。

因?yàn)槌@種識(shí)別技術(shù)以外，其余的人體生物特征識(shí)別技術(shù)對人們來說都是一種干擾，都需要人的被動(dòng)配合。如指紋和掌紋識(shí)別都需要人們將手放在玻璃表面，而虹膜識(shí)別需要用激光照射人的眼睛，而聲音識(shí)別需要人對著麥克風(fēng)講話，字跡識(shí)別則需要人簽字等等。而人體面貌識(shí)別無需干擾人們的行為，你只需要很快從一架攝像機(jī)前走過，你的面貌就已經(jīng)被快速地采集和檢驗(yàn)，所以非常簡便。

（2）人臉識(shí)別技術(shù)有良好的防偽、防欺詐、準(zhǔn)確、直觀、方便的特點(diǎn)。

因?yàn)橥渌梭w生物特征識(shí)別技術(shù)相比較，只有面像識(shí)別是最直觀、最可靠、最準(zhǔn)確的，因而它是優(yōu)良的防偽、防欺詐的。

（3）人臉識(shí)別技術(shù)具有性價(jià)比高、經(jīng)濟(jì)、可擴(kuò)展性良好的特點(diǎn)。