人脸识别，你真的了解吗?

1.什么是人脸识别？

人脸识别技术，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。

人脸识别技术主要是通过人脸图像特征的提取与对比来进行的。人脸识别系统将提取的人脸图像的特征数据与数据库中存储的特征模板进行搜索匹配，通过设定一个阈值，当相似度超过一阈值，则把匹配得到的结果输出。

2.人脸识别的一般流程

【1】人脸采集：不同的人脸图像通过摄像镜头采集得到，比如静态图像、动态图像、不同的位置、不同表情等，当采集对象在设备的拍摄范围内时，采集设备会自动搜索并拍摄人脸图像。

【2】人脸检测：在图像中准确标定出人脸的位置和大小，并把其中有用的信息挑出来（如直方图特征、颜色特征、模板特征、结构特征及Haar特征等），然后利用信息来达到人脸检测的目的。

【3】人脸图像预处理：基于人脸检测结果，对图像进行处理并最终服务于特征提取的过程。系统获取的原始图像由于受到各种条件的限制和随机干扰，往往不能直接使用，必须在图像处理的早期阶段对它进行灰度矫正、噪声过滤等图像预处理。

人脸识别的一般流程

【4】人脸特征提取：人脸器官包含眼睛、鼻子、嘴巴、下巴、眉毛、耳朵、头发等，基于人脸器官的形状、描述以及之间的距离、特性勾勒出人脸分类的特征数据。人脸识别系统可使用的特征通常分为视觉特征、像素统计特征、人脸图像变换系数特征、人脸图像代数特征等。人脸特征提取就是针对人脸的某些特征进行的，也称人脸表征，它是对人脸进行特征建模的过程。

【5】匹配与识别：提取的人脸特征值数据与数据库中存贮的特征模板进行搜索匹配，通过设定一个阈值，将相似度与这一阈值进行比较，来对人脸的身份信息进行判。

人脸识别的一般流程

3.人脸识别关键技术

人脸识别关键技术

下面简单介绍一下人脸识别四大关键技术：

人脸检测（F​aceDetection）：“人脸检测(FaceDetection)”的作用就是要检测出图像中人脸所在位置。人脸检测算法的原理简单来说是一个“扫描”加“判定”的过程。即首先在整个图像范围内扫描，再逐个判定候选区域是否是人脸的过程。因此人脸检测算法的计算速度会跟图像尺寸大小以及图像内容相关。在实际算法时，我们可以通过设置“输入图像尺寸”、或“最小脸尺寸限制”、“人脸数量上限”的方式来加速算法。

人脸检测

人脸对齐（FaceAlignment）：“人脸对齐(FaceAlignment)”人脸对齐是将不同角度的人脸图像对齐成同一种标准的形状。先定位人脸上的特征点，然后通过几何变换（仿射、旋转、缩放），使各个特征点对齐（将眼睛、嘴等部位移到相同位置）。

人脸对齐

人脸编码（FaceEncoding）：“人脸编码(FaceEncoding)”人脸图像的像素值会被转换成紧凑且可判别的特征向量，这也被称为模板（template）。理想情况下，同一个主体的所有人脸都应该映射到相似的特征向量。

人脸编码

人脸匹配（FaceEncoding）：“人脸匹配(FaceMatching)”在人脸匹配构建模块中，两个模板会进行比较，从而得到一个相似度分数，该分数给出了两者属于同一个主体的可能性。

人脸匹配

4.人脸识别技术带来的新机遇                          

目前，从全球人脸识别技术领域的应用场景布局来看，安防、金融、交通是相对布局较为成熟的领域，而在零售、广告、智能设备、教育、医疗、娱乐等领域也均有较多应用场景，为经济社会的发展以及人们日常生活的便捷带来了新机遇。

智能安防领域

随着智慧城市、大数据、人工智能等项目开展和技术应用，智能安防领域对于人脸识别技术的需求越来越大。人脸识别作为一种非常重要的身份识别手段，在公安巡检、网上追逃、户籍调查、证件查验等方面得到了广泛应用。同时，人脸识别也可以用作访问控制的一种手段，延伸出了诸如考勤系统、门禁系统等方面的应用，确保只有经过授权的人员才能进入某些区域。

金融交易领域

人脸识别在金融交易领域的应用也非常普遍，其应用场景主要包括人脸识别存取款、电子银行远程开户、在线网络支付等方面。早在2013年，芬兰创业公司Uniqul就推出了全球第一款基于脸部识别系统的支付平台。Uniqul的人脸识别系统将用户面部生物数据与数据库中的账户匹配，短时间内即可快速完成身份确认和交易流程。

人脸识别-金融交易

公共交通领域

人脸识别技术在公共交通中的应用主要包含航空、火车、汽车、地铁等公共出行领域。国际民航组织规定，自2010年起，118个成员国家及地区必须使用机读护照，而人脸识别则成了首选模式。人脸识别技术在航空安检中率先得到应用，而后逐渐扩展到部分城市的火车站和地铁站等公共交通安保领域。

智能设备解锁

2017年9月，苹果新版手机iPhoneX率先应用了FaceID屏幕解锁功能，随后，各大手机品牌厂商相继应用了人脸识别解锁功能，引发了智能终端设备人脸识别应用的热潮，成了人脸识别产业新的快速增长点。

教育领域

除了在各种重大考试中应用人脸识别技术防止舞弊，人脸识别技术也应用于课堂签到、课堂效果监测等方面。在课堂上运用人脸识别技术，通过对学生面部表情进行识别，根据学生的情绪表现监测分析，从而可以进一步提升教学效果。卡内基梅隆大学(CMU)的研究人员曾展示过一套全面的实时传感系统——“EduSense”。该系统使用两台壁挂式摄像头(一台对着学生，一台对着老师)，单个摄像头可以看到教室中的每个人，并自动识别信息，并可以对视频和音频进行分析。

人脸识别-教育

5.结束语

人脸识别技术应用在提升身份认证便捷度和效率的同时，也给个人隐私和数据保护带来了巨大的挑战。仅在2019年，媒体就报道了多起人脸识别技术使用不当的相关事件。此外，作为身份验证手段，人脸识别技术存在先天缺陷。相对于指纹、虹膜、声音、声纹、基因等其他用于身份识别的生物信息，人脸暴露度较高，更容易实现被动采集。这也同时意味着人脸信息的数据更容易被窃取，不仅可能侵犯个人隐私，还会带来财产损失，甚至大规模的数据库泄露还会对一个族群或国家带来安全风险。

针对上述问题，有必要对人脸识别技术的无限制推广和扩张及时“刹车”，并尽快采取相应措施防范和规制人脸识别技术的应用。

本文转载自​​AI遇见云​​，作者： 张媛媛