一文讀懂人臉識(shí)別技術(shù)

　　近日，人臉識(shí)別技術(shù)因多次在抓逃犯的過(guò)程中“立功”，再度走“紅”。從20世紀(jì)60年代起，人臉識(shí)別研究開(kāi)啟，發(fā)展到今天有哪些進(jìn)展?該產(chǎn)業(yè)里的競(jìng)爭(zhēng)，是人工智能投資泡沫帶來(lái)的浮躁，還是市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)突進(jìn)?

　　何謂人臉識(shí)別技術(shù)?

　　20世紀(jì)60年代，人臉識(shí)別工程化應(yīng)用研究正式開(kāi)啟。初期的方法主要利用了人臉的幾何結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析人臉器官特征點(diǎn)及其之間的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行辨識(shí)。這種方法簡(jiǎn)單直觀，但是一旦人臉姿態(tài)、表情發(fā)生變化，則精度嚴(yán)重下降。

　　如今的解決方案多是基于主動(dòng)近紅外圖像的多光源人臉識(shí)別技術(shù)。它可以克服光線變化的影響，已經(jīng)取得了卓越的識(shí)別性能，在精度、穩(wěn)定性和速度方面的整體系統(tǒng)性能超過(guò)三維圖像人臉識(shí)別。

　　劃重點(diǎn)!

　　1.人臉識(shí)別技術(shù)原理：

　　一是建立一個(gè)包含大批量人臉圖像的數(shù)據(jù)庫(kù);二是通過(guò)各種方式來(lái)獲得當(dāng)前要進(jìn)行識(shí)別的目標(biāo)人臉圖像;三是將目標(biāo)人臉圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中既有的人臉圖像進(jìn)行比對(duì)和篩選。

　　2.人臉識(shí)別技術(shù)流程：

　　(1)圖像的采集與預(yù)處理

　　人臉圖像的采集一般分為兩種途徑，有人臉圖像的批量導(dǎo)入和人臉圖像的實(shí)時(shí)采集;預(yù)處理的目的是在系統(tǒng)對(duì)人臉圖像的檢測(cè)基礎(chǔ)之上，對(duì)人臉圖像做出進(jìn)一步的處理以利于人臉圖像的特征提取。

　　(2)人臉檢測(cè)

　　人臉檢測(cè)方法可分為三類，分別是基于膚色模型的檢測(cè)、基于邊緣特征的檢測(cè)、基于統(tǒng)計(jì)理論方法。

　　(3)人臉特征提取

　　目前主流的人臉識(shí)別系統(tǒng)可支持使用的特征通常可分為人臉視覺(jué)特征、人臉圖像像素統(tǒng)計(jì)特征等，而人臉圖像的特征提取就是針對(duì)人臉上的一些具體特征來(lái)提取的。

　　(4)人臉識(shí)別和活體鑒別

　　實(shí)際的人臉識(shí)別系統(tǒng)一般需要增加活體鑒別環(huán)節(jié)，因?yàn)樯锾卣髯R(shí)別的共同問(wèn)題之一就是要區(qū)別該信號(hào)是否來(lái)自于真正的生物體，這種信號(hào)包括要求人左右轉(zhuǎn)頭，眨眼睛，開(kāi)開(kāi)口說(shuō)句話等。

　　技術(shù)不斷發(fā)展

　　市場(chǎng)上應(yīng)用最多的是三種方案，包括3D結(jié)構(gòu)光方案、ToF 3D方案和雙目立體成像方案。

　　1.3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)

　　3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)(Structured Light)是通過(guò)光學(xué)手段獲取被拍攝物體的三維結(jié)構(gòu)，再將獲取到的信息進(jìn)行更深入的應(yīng)用。這種方案在未來(lái)將很有前景，可拓展空間更加廣闊，比如5G通信、AR以及其他與3D建模等相關(guān)的領(lǐng)域都可以發(fā)揮它獨(dú)有的關(guān)鍵作用。

　　例如，iphone x/xr/xs/xsmax、oppo Find x、mate20pro等都是采用了3D結(jié)果光技術(shù)原理。

　　3D 結(jié)構(gòu)光也有它的局限，相比傳統(tǒng)的攝像頭，3D 結(jié)構(gòu)光可以工作的距離要短一些，最長(zhǎng)距離一般在 1 米左右，OPPO給出的數(shù)據(jù)是60cm遠(yuǎn)精度也能控制在±1mm范圍。

　　2.ToF

　　ToF(Time Of Flight，時(shí)差測(cè)距技術(shù))，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是指發(fā)出一道經(jīng)過(guò)處理的光，碰到物體以后會(huì)反射回來(lái)，捕捉來(lái)回的時(shí)間，因?yàn)橐阎馑俸驼{(diào)制光的波長(zhǎng)，所以能快速準(zhǔn)確計(jì)算出到物體的距離。

　　ToF技術(shù)的普及與發(fā)展指日可待，vivo已經(jīng)搶占先機(jī)，而且蘋果分析師也曾預(yù)測(cè)2019年iPhone也許會(huì)有重大創(chuàng)新就包括采用ToF技術(shù)。

　　3.雙目立體成像

　　雙目立體成像(Stereo System)是利用雙攝像頭拍攝物體，再通過(guò)三角形原理計(jì)算物體距離。已經(jīng)上市的華為nova3采用的就是雙目3D人臉識(shí)別方案。

　　雙目方案的原理最簡(jiǎn)單，成本也比較低。

　　技術(shù)發(fā)展方向

　　結(jié)合三維信息：二維和三維信息融合使特征更加魯棒多特征融合

　　多特征融合：?jiǎn)我惶卣麟y以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的光照和姿態(tài)變化

　　大規(guī)模人臉比對(duì)：面向海量數(shù)據(jù)的人臉比對(duì)與搜索

　　深度學(xué)習(xí)：在大數(shù)據(jù)條件下充分發(fā)揮深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力

　　寫在最后

　　隨著人工智能的發(fā)展，在全球信息化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的背景下，生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用面會(huì)越來(lái)越大。其中人臉識(shí)別技術(shù)會(huì)朝著網(wǎng)絡(luò)化、云技術(shù)、多模式融合的趨勢(shì)發(fā)展。

　　國(guó)內(nèi)外巨頭紛紛加碼人臉識(shí)別技術(shù)，我國(guó)相關(guān)集成應(yīng)用的企業(yè)就有數(shù)百家，至于誰(shuí)家算法更勝一籌，并不是重點(diǎn)問(wèn)題。此時(shí)，我們是否要考慮：避免熱點(diǎn)過(guò)度炒作，企業(yè)推出真正符合用戶需求、市場(chǎng)所需的技術(shù)服務(wù)，才是關(guān)鍵所在?