近紅外解光照難題 人臉識別前景廣闊

2020-12-05 千家智客

[導讀]傳統的人臉識別技術主要基於可見光圖像的人臉識別,這也是人們最熟悉的識別方式,有30多年的研發歷史。但這種方式有著難以克服的缺陷,尤其在環境光照發生變化時,識別效果會急劇下降,無法滿足實際系統的需要……

       近年來,由於國土安全、和社會安全的需要,世界上各個國家都對安防領域加大了投入,而身份識別正是安防的一個核心問題。隨著計算技術和識別技術的快速進步,基於生物特徵識別(簡稱「生物識別」)的身份識別技術得到了迅猛的發展,在很多領域都有了應用,越來越顯示出它巨大的商業價值和社會價值,在今後數年內生物識別將成為信息產業最為重要的技術革命,隨著生物識別技術的快速發展。生物識別也將成為未來身份識別的重要方式。人臉識別以其顯著的技術優勢必將成為一種極具潛力的生物識別方式。

  人臉識別,是基於人的臉部特徵信息進行身份識別的一種生物識別技術。用攝像機或攝像頭採集含有人臉的圖像或視頻流,並自動在圖像中檢測和跟蹤人臉,進而對檢測到的人臉進行臉部的一系列相關技術,通常也叫做人像識別、面部識別。

  人臉識別技術的特點

  人臉識別技術與其他人體生物特徵識別技術相比較,有其獨特的優點。

  (1)人臉識別技術有快速、簡便、非侵擾和不需要人的被動配合的特點。

  因為除這種識別技術以外,其餘的人體生物特徵識別技術對人們來說都是一種幹擾,都需要人的被動配合。如指紋和掌紋識別都需要人們將手放在玻璃表面,而虹膜識別需要用雷射照射人的眼睛,而聲音識別需要人對著麥克風講話,字跡識別則需要人籤字等等。而人臉識別無需幹擾人們的行為,你只需要很快從一架攝像機前走過,你的面貌就已經被快速地採集和檢驗,所以非常簡便。

  (2)人臉識別技術有良好的防偽、防欺詐、準確、直觀、方便的特點。

  因為同其他人體生物特徵識別技術相比較,只有面像識別是最直觀、最可靠、最準確的,因而它是優良的防偽、防欺詐的。

  (3)人臉識別技術具有性價比高、經濟、可擴展性良好的特點。

  因為人臉識別技術比其他的人體生物特徵識別技術的性能要優越,它不要人的行為的配合能方便有效地核查人的身份,而且只需通用的PC硬體及相關軟體,因而經濟、性價比高;由於其直觀、準確,且應用更為廣泛,因此具有良好的可擴展性能。

  人臉識別技術的方法

  人臉識別技術包含三個部分:

  面貌檢測是指在動態的場景與複雜的背景中判斷是否存在面像,並分離出這種面像。一般有下列幾種方法:

  ☉參考模板法

  首先設計一個或數個標準人臉的模板,然後計算測試採集的樣品與標準模板之間的匹配程度,並通過閾值來判斷是否存在人臉;

  ☉人臉規則法

  由於人臉具有一定的結構分布特徵,所謂人臉規則的方法即提取這些特徵生成相應的規則以判斷測試樣品是否包含人臉;

  ☉樣品學習法

  這種方法即採用模式識別中人工神經網絡的方法,即通過對面像樣品集和非面像樣品集的學習產生分類器;

  ☉膚色模型法

  這種方法是依據面貌膚色在色彩空間中分布相對集中的規律來進行檢測。

  人臉識別市場發展前景廣闊

  如今的人臉識別技術已進入了實化階段,該技術目前在我國的公安、安全、海關、金融、軍隊、機場、邊防口岸、安防等領域也得到了很廣泛的應用。有專家進一步指出,人臉識別的全面應用時代已經到來。在科技界,人臉識別認證由於非侵犯性好、安全性高、無論室內還是戶外均可使用等特性,一直比「認卡不認人」的IC卡更具發展前景。再加上去年佔有全球80%非接觸IC卡市場份額的恩智浦半導體、其MIFAREone加密算法被成功破解所帶來的巨大危機,更讓人們意識到人臉識別技術的優勢所在。中國是擁有世界上第一龐大人口基數的人口大國。人臉識別應用的發展潛力在現階段的中國顯的尤為重要,我國擁有巨大的人口基數,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進行有效的身份認證,一直都是我們關注的焦點。

  據了解,人臉識別技術在樓宇對講和門禁領域的應用前景也被看好,有些門禁生產廠商已經生產了人臉識別門禁產品,也有樓宇對講企業表示將應用人臉識別技術。另外,人臉識別產品在養老金領取管理等領域也已得到應用,或將得到推廣。可見,該技術的應用領域會越來越廣,市場也將更廣闊。同時,隨著越來越多企業跨界進入人臉識別領域,勢必加劇該領域的競爭。有人認為,良性的競爭可以推動人臉識別技術的進一步發展和產品價格下降,從而加速人臉識別產品的應用。

  市場開發尚有阻礙因素

  人臉與人體的其他生物特徵(如指紋、虹膜等)一樣與生俱來,它的惟一性和不易被複製的良好特性為身份鑑別提供了必要的前提。與其他類型的生物識別比較,人臉識別具有無須被採集對象配合、無須採集對象和設備直接接觸、可以在同一場景中對多個人臉進行分揀、判斷及識別等優點。這些特點使得人臉識別系統工作效率高、準確度高,且效果較好。然而,既便如此,我們也無法忽視人臉識別技術在研發和應用中的阻礙因素。

  據了解,人臉識別被認為是生物特徵識別領域甚至人工智慧領域最困難的研究課題之一。人臉識別的困難主要是人臉作為生物特徵的特點所帶來的。

  眾所周知,所有人的臉部結構都是相似的,甚至人臉器官的結構外形都很相似。這樣的特點對於利用人臉進行定位是有利的,但是對於利用人臉區分人類個體卻是不利的。另一方面,人臉的外形很不穩定,人可以通過臉部的變化產生很多表情,而在不同觀察角度,人臉的視覺圖像也相差很大,另外,人臉識別還受光照條件(例如白天和夜晚,室內和室外等)、人臉的很多遮蓋物(例如口罩、墨鏡、頭髮、鬍鬚等)、年齡等多方面因素的影響。

  加上整容技術的進步,人們對臉部可以作出更多的改變,這就又給人臉識別技術出了一道難題。

  另外,隨著人臉識別技術在市場上的應用越來越廣泛,國際上出現了很多反對的聲音,譴責人臉識別系統隨意收集臉部信息侵犯了個人隱私。人臉識別系統潛力無限,但是發展越快就越要建立可以保護個人信息安全的配套系統。

  近紅外解決人臉識別光照難題

  傳統的人臉識別技術主要基於可見光圖像的人臉識別,這也是人們最熟悉的識別方式,有30多年的研發歷史。但這種方式有著難以克服的缺陷,尤其在環境光照發生變化時,識別效果會急劇下降,無法滿足實際系統的需要。比如,拍照時遇到側光時出現的「陰陽臉」現象,就可能無法正確識別。解決光照問題的方案有三維圖像人臉識別,和熱成像人臉識別。但目前這兩種技術還遠不成熟,識別效果不盡人意

  近紅外人臉識別系統獨樹一幟,徹底解決了困擾人臉識別領域的環境光照影響問題。如前所述,傳統的基於可見光的人臉識別方法在遇到光照情況變化時,識別效果會急劇下降,導致無法使用,因此消除環境光照是實用化人臉識別系統首先必須要解決的問題。基於近紅外圖像的人臉識別核心技術和系統,在不同光線條件下,能夠拍攝不受環境光照變化影響的近紅外人臉圖像,加上領先的算法,能夠取得很高的識別率。

  人臉識別技術還需普及

  由於生物識別行業的特殊性,市場和技術的大發展需要國家、政府部門和企業的大力支持。這些年來我國經濟發展日新月異,政府各部門對利用新技術解決關鍵問題熱情支持。人臉識別技術廣泛應用到電子護照、生物特徵身份證、銀行系統、公安系統、電子商務、電子政務等系統中,不但可以提高社會運行的效率,也可以大大增強公民日常生活的安全性。

  當前,人臉識別技術的應用還沒有做到「普及」,但是不能否認,它已經在開始影響著我們的生活。我國人口規模巨大,經濟增長迅速,對可靠的人臉識別技術的需求也越來越迫切。通過一批專家學者孜孜不倦地努力,我國的人臉識別技術已經不落後於發達國家。一旦人臉識別得以推廣,發展前景將是前程美好。此外,要把中國創造和製造的產品打入國外市場,這需要產品和國際標準接軌,為產品進軍世界鋪平道路。隨著技術瓶頸的進一步突破,市場的進一步規範,相信規模化應用的日子不會太遠。屆時,人臉識別技術本身的發展和應用效果還將有更大的提升,為我們的生活帶來更多便利和安全。

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