人像識別

人像識別，又叫人臉識別，特指利用分析比較人臉視覺特徵信息進行身份鑑別的計算機技術。人像識別的優勢在於其自然性和不被被測個體察覺的特點。

廣義的人像識別實際包括構建人像識別系統的一系列相關技術，包括人臉圖像採集、人臉定位、人像識別預處理、身份確認以及身份查找等；而狹義的人像識別特指通過人臉進行身份確認或者身份查找的技術或系統。

2014年3月，香港中文大學信息工程系主任、中國科學院深圳先進技術研究院副院長湯曉鷗領軍的團隊發布研究成果，基於原創的人臉識別算法，準確率達到98.52%，首次超越人眼識別能力（97.53%）。

基本介紹

• 中文名：人像識別
• 外文名： face recognition
• 又叫：人臉識別
• 包括：構建人像識別系統一系列相關技術
• 通過：人臉進行身份確認

具體介紹

人像識別是一項熱門的計算機技術研究領域，它屬於生物特徵識別技術，是對生物體（一般特指人）本身的生物特徵來區分生物體個體。生物特徵識別技術所研究的生物特徵包括臉、指紋、手掌紋、虹膜、視網膜、聲音（語音）、體形、個人習慣（例如敲擊鍵盤的力度和頻率、簽字）等，相應的識別技術就有人像識別、指紋識別、掌紋識別、虹膜識別、視網膜識別、語音識別（用語音識別可以進行身份識別，也可以進行語音內容的識別，只有前者屬於生物特徵識別技術）、體形識別、鍵盤敲擊識別、簽字識別等。

人像識別的優勢

人像識別的優勢在於其自然性和不被被測個體察覺的特點。

所謂自然性，是指該識別方式同人類（甚至其他生物）進行個體識別時所利用的生物特徵相同。例如人像識別，人類也是通過觀察比較人臉區分和確認身份的，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並不通過此類生物特徵區別個體。

不被察覺的特點對於一種識別方法也很重要，這會使該識別方法不令人反感，並且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙。人像識別具有這方面的特點，它完全利用可見光獲取人臉圖像信息，而不同於指紋識別或者虹膜識別，需要利用電子壓力感測器採集指紋，或者利用紅外線採集虹膜圖像，這些特殊的採集方式很容易被人察覺，從而更有可能被偽裝欺騙。

人像識別的困難

雖然人像識別有很多其他識別無法比擬的優點，但是它本身也存在許多困難。人像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。人像識別的困難主要是人臉作為生物特徵的特點所帶來的。人臉在視覺上的特點是：

第一，不同個體之間的區別不大，所有的人臉的結構都相似，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是不利的；

第二，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，人像識別還受光照條件（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。

在人像識別中，第一類的變化是應該放大而作為區分個體的標準的，而第二類的變化應該消除，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-class difference），而稱第二類變化為類內變化（intra-class difference）。對於人臉，類內變化往往大於類間變化，從而使在受類內變化干擾的情況下利用類間變化區分個體變得異常困難。

人像識別的技術細節

一般來說，人像識別系統包括圖像攝取、人臉定位、圖像預處理、以及人像識別（身份確認或者身份查找）。系統輸入一般是一張或者一系列含有未確定身份的人臉圖像，以及人臉資料庫中的若干已知身份的人臉圖象或者相應的編碼，而其輸出則是一系列相似度得分，表明待識別的人臉的身份。

人像識別技術原理圖剖析

人像識別的算法種類

基於人臉部件的多特徵識別算法(MMP-PCA recognition algorithms)。

基於人臉特徵點的識別算法（Feature-based recognition algorithms）。

基於整幅人臉圖像的識別算法（Appearance-based recognition algorithms）。

基於模板的識別算法（Template-based recognition algorithms）。

利用神經網路進行識別的算法（Recognition algorithms using neural network）。

人像識別的套用

人像識別的套用主要有：

·公安刑偵破案：通過查詢目標人像數據尋找資料庫中是否存在重點人口基本信息。例如在機場或車站安裝系統以抓捕在逃案犯。

·門禁系統：受安全保護的地區可以通過人像識別辨識試圖進入者的身份。

·攝像監視系統：例如在機場、體育場、超級市場等公共場所對人群進行監視，以達到身份識別的目的。例如在機場安裝監視系統以防止恐怖分子登機。

·網路套用：利用人像識別輔助信用卡網路支付，以防止非信用卡的擁有者使用信用卡等。

軍隊安全系統中的套用

全軍軍事重地有相當一部分是靠傳統的鐵門加警衛24小時站崗，存在著容易被找到規律、利用管理人員的疏忽以及鑰匙、密碼可能被複製 盜取的隱患，而且由於地形隱蔽分散，不利於管理和監控。基於面像識別的門禁系統通過初始化頭像庫，可以限定開 門人員數量，免除了鑰匙密碼被盜的後顧之憂，而且可以全天候自動監控並記錄，便於 追查。通過計算機網路，還可以實施集中管理監控和自動報警。使用面像識別系統武裝部隊，為軍事重地提供完善的安全 保障只是一個時間問題。

政法系統中的套用

我國公、檢、法機關加強對經濟、刑事等犯罪行為的打擊力度，聯合開展的“追逃”鬥爭運用了網上掛牌督捕，把逃犯的照片、身份證、 特徵資料上網發布，各地抓捕到的嫌疑犯通過網上查詢、比較，可以確定其是否為網上 通緝逃犯。但這種方法的判斷要通過多種技術鑑定，對證件資料假冒的犯人查詢起來有 較大難度，對犯罪分子的狡辯、偽裝往往要消耗大量的時間、精力和物力來進行辨認。而利用人像識別技術，只需攝下嫌疑犯面像，通過計算機網路將面像特徵數據（最大 30KB）傳送到計算機中心資料庫，系統即可自動與面像資料庫中的逃犯面像比較，迅速準確地做出身份判斷。面像識別技術可以在無人職守的狀態下，自動捕捉頭像並進行對 比，一旦發現吻合的頭像，可以自動報警並記錄。使用面像識別技術，通過全國公安局、派出所的網路系統，可以大大提高破案效率，同時對犯罪分子也將產生極大的威懾力量。在國外，英國倫敦警察局通過使用面像識別系統，在3個月內，破案率提高了34%。

隨著我國經濟的發展，人們的經濟活動日趨頻繁，流動人 口增加，給城市戶政管理帶來較大壓力，雖然建立了電腦管理網路，某些重點人口管理也使用了指紋識別方法來鑑別，但程式煩瑣，且採樣複雜，有一定難度。而面像識 別方法簡潔直觀，通過壓縮技術，每幅照片可壓縮至80B，能迅速在全國範圍內建立頭 像資料庫，使人口管理水平再上一個新台階。

銀行系統中的套用

我國銀行金融系統對安全控制有著極高的要求，如電子商 務、金庫的安全設施、保險柜、自動櫃員機的使用等。由於金融詐欺、搶劫的發生率有所增加，對傳統安全措施提出了新的挑戰。人像識別技術不需要任何電子或機械 的“鑰匙”，可以杜絕丟失鑰匙、密碼的現象，如果配合IC卡、指紋識別等技術可以使 安全係數成倍增長，對每次開門事件都保存一條有時間/日期和面像的記錄，具有良好的 可跟蹤性，而且只需要通用的PC硬體及相應軟體，與傳統的安全措施相比，具有很高的 性能價格比。

銀行系統正在開展保險柜出租、託管業務，使用人像識別系統不但可以提升銀行的安全係數，還能大大提高銀行在客戶中的可信度。同時， 在ATM自動取款機上套用面像識別技術，可以免除用戶忘記密碼的苦惱，還可以有效防 止冒領、盜取的事件發生。

物業管理中的套用

隨著房地產業的改革，物業管理扮演著日趨重要的角色，但一直未能擺脫使用大量的保全人員人為監控的模式，很難有效防止外來人員、特 別是有犯罪企圖人員的進入。使用面像識別技術，可以很好地與現有的布線系統和監控系統相結合，由於人像識別可以自動連續工作，並對可疑人員自動跟蹤記錄，使住戶不 必再隨身攜帶大串的鑰匙，也不必去記住複雜的密碼，而且它不需要用戶被動地配合，使物業管理真正達到完美無缺。在Internet、可視門鈴等先進技術被套用到小區的物業後，人像識別管理技術正迅速成為新的熱點。

海關、邊檢中的套用

國際、國內的犯罪分子相勾結，利用海關、邊檢工作中的漏洞，使用各種手法，從事偷渡、販毒、走私等犯罪行為，他們往往利用假證件、假護照做掩護。每天形形色色的進出關人員中，難免會有一些狡猾的犯罪分子矇混過關。但面像識別系統利用生物識別的唯一性，可以很好地解決假證件、假護照的問題。利用 面像識別技術，首先與公安機關配合建立聯網的涉外人員、重點人口的面像資料庫，就 可以在主要關口、交通要道使用面像識別系統，進行不間斷的自動搜尋、識別。由於具 有快速準確的特徵，可以簡化過關手續，大大提高工作效率。

網路安全中的套用

現在，人們越來越多地依賴於口令和密碼，而口令和密碼的缺陷正隨著不同場合的頻繁套用而顯得越來越明顯。

人像識別技術由於特有的唯一性，“Your face is just your key”，並不依賴於口令和密碼，對網路安全有得天獨厚的優勢，可以為日益發展的電子 商務、國際貿易保駕護航，而且使用操作方便、簡潔，很容易為廣大計算機使用者接受。

人像識別技術除了在公安、軍隊、海關、交通、金融、社 保等行業和部門存在著廣泛的需求外，在諸如企事業單位或公司的考勤、門衛接待系統、 社會醫療、福利和保險行業以及高級轎車防盜等領域也大有用武之地。

人像識別軟體

人像識別軟體順應當前的要求，慢慢走上了歷史的舞台。KnowU (基於視頻的人像識別系統), 是當前不多的人像識別軟體中具有代表性的一款，它是由個人開發編寫的，並且隨著版本的升級，逐漸具有了商業開發的色彩，在網上已經免費發布試用了。

人像識別系統

臉識別系統以人像識別技術為核心，是一項新興的生物識別技術，是當今國際科技領域攻關的高精尖技術。人臉因具有不可複製、採集方便、不需要被拍者的配合而深受歡迎。人像識別系統具有廣泛的套用：人像識別出入管理系統、人像識別門禁考勤系統、 人像識別監控管理、人像識別電腦安全防範、人像識別照片搜尋、人像識別來防登記等等。

引套用前景

生物識別技術已廣泛用於政府、軍隊、銀行、社會福利保障、電子商務、安全防務等領域。美國“9.11”事件後，反恐怖活動已成為各國政府的共識，加強機場的安全防務十分重要。美國維薩格公司的臉像識別技術在美國的兩家機場大顯神通，它能在擁擠的人群中挑出某一張面孔，判斷他是不是通緝犯。 　隨著技術的進一步成熟和社會認同度的提高，人臉識別技術將套用在更多的領域。

1、企業、住宅安全和管理。如人臉識別門禁考勤系統，人臉識別防盜門等。

2、電子護照及身份證。這或許是未來規模最大的套用，國際民航組織(ICAO)已確定，從2010年起，其118個成員國家和地區，必須使用機讀護照，人臉識別技術是首推識別模式，該規定已經成為國際標準。中國的電子護照計畫公安部一所正在加緊規劃和實施。

3、公安、司法和刑偵。如利用人臉識別系統和網路，在全國範圍內搜捕逃犯。2012年，武漢公安正構建一套高精準人像識別系統，建成後能在1秒鐘內比對1億次圖像，瞬間可辨認嫌疑人。

這套系統主要通過安裝在城市道路路口、兩側以及公車上的25萬個視頻探頭進行圖像採集。視頻監控將捕捉到的人像，與後台數據中犯罪嫌疑人面部特徵進行精確比對，可在幾秒內鎖定犯罪嫌疑人。這套系統將在2013年3月投入實戰套用。

福建省公安廳也部署了一套公安綜合人像生物識別系統，民警在案件辦理過程中，如需要對嫌疑人身份核查，只需在現場採集人像，傳送至識別系統平台，系統自動將照片分別與公安戶證人口庫、公安部全國在逃人員庫（CCIC庫）、公安機關重點監管人員庫/流動人口庫進行搜尋比對，搜尋比對速度達到400000張/秒，系統5秒內可返回相似度最高的照片組。

4、自助服務。如銀行的自動提款機，如果用戶卡片和密碼被盜，就會被他人冒取現金。如果同時套用人臉識別就會避免這種情況的發生。

5、信息安全。如計算機登錄、電子政務和電子商務。在電子商務中交易全部在網上完成，電子政務中的很多審批流程也都搬到了網上。而當前，交易或者審批的授權都是靠密碼來實現，如果密碼被盜，就無法保證安全。但是使用生物特徵，就可以做到當事人在網上的數字身份和真實身份統一，從而大大增加電子商務和電子政務系統的可靠性。