人脸识别技术与在中国的应用

人脸识别作为生物识别领域中最自然、最可靠的技术,在中国这样一个具有世界第一庞大人口基数的发展中国家拥有特别的地位。人脸识别应用在现阶段的中国有着巨大的发展潜力,巨大的人口基数,以及越来越频繁的人口流动性,14亿人口的管理,如何充分利用信息技术进行有效的身份认证,一直是业内持续关注的焦点。

人脸识别优势尽显

作为一种新兴的生物识别技术,与虹膜识别、指纹扫描、掌形扫描等技术相比,人脸识别技术在应用方面具有独特的优势。

使用方便:人脸识别技术使用通用的摄像机作为识别信息获取装置,是一种完全非接触的方式,在识别对象未察觉的情况下完成识别过程,识别对象不会存在心理排斥情绪;

直观性突出:人脸无疑是肉眼能够判别的最直观的信息源,而人脸识别技术所使用的依据正是人的面部图像,方便人工确认、审计,“以貌取人”符合人的认知规律;

人脸识别技术与在中国的应用            ——人脸识别技术与在中国的应用

不易仿冒:人脸识别技术要求识别对象必须亲临识别现场,他人难以仿冒,人脸识别技术所独具的活性判别能力保证了他人无法以非活性的照片、木偶、蜡像来欺骗识别系统,这是指纹等生物特征识别技术难于做到的;

识别精确度高,速度快:与其它生物识别技术相比,人脸识别技术的识别精度处于较高水平,误识率、拒认率较低;

使用通用性设备:人脸识别技术所使用的设备一般为PC、摄像机等通用设备,由于目前计算机、闭路电视监控系统等已经得到了广泛应用,因此,对于多数用户而言,使用人脸识别技术无需添置大量专用设备,既保护了用户的原有投资又大大扩展了系统功能,同时还提高了系统的安全性能,满足了用户的安全性需求;

正是由于上述种种优势,人脸识别近年来在国内的发展非常迅速。随着软件技术的成熟、硬件完善、价格下降,人脸识别技术在金融、司法、海关、军事及人们日常生活的各个领域中将扮演越来越重要的角色。

技术流程与思路揭秘

随着技术的发展与人脸识别市场应用日渐广泛,一些创见性的方案也相继提出。在实际操作过程中,深圳飞瑞斯科技有限公司采用的双摄像头识别法就不失为一种新颖的应用方案:右侧摄像头的图片进行人脸定位和眼睛定位,同时,左侧摄像头与右侧摄像头的图片进行立体融合,恢复出三维人脸模型,在此基础上,进行特征提取和比对,实现模板录入和识别等功能,其关键技术及流程在于以下几点:

人脸检测

人脸检测部分有两个功能:一是判断图像中是否存在人脸,二是如果存在人脸,确定人脸的确切位置。人脸检测中采用级联的Adaboost以及Harr特征进行人脸定位,正确率更高,速度更快。

人眼定位

眼睛是人脸中最关键的一个部分,也是区分不同人脸的最重要的一个区域,同时通过眼睛位置的精确定位后,可以更好地对齐人脸上的其它各个器官,所以对眼睛进行精确定位极其重要。采用极小值区域(MER)原理以及多层结构的方法,能够很好地解决眼睛定位的问题。二维人脸图像缺乏三维的信息,容易受到光照、姿态、表情等的影响,鉴于此,采用双摄像头并进行立体融合,恢复出三维人脸模型。三维信息可以用于姿态、光照、眼镜等模型变换和生成。

提取特征

特征是指从人脸图像中提取的一组能区分不同人脸的向量,也称之为人脸表示。基于Gabor小波的人脸表示在人脸识别中取得了巨大的成功。由于Gabor小波原始特征维数过高,计算量大,需要做降维处理,即用低维的向量来表示高维的向量。为了达到运算要求,可以采用张量子空间分析方法(简称ORO),把人脸表示看成一个张量,通过迭代方法寻找正交的秩,一张量进行降维,最终可以有效提取核心特征。该方法有以下几个优点:

(1)用张量表示人脸能够捕获人脸的局部结构信息;

(2)张量的每个分量的维数很低,能够避免出现LDA(线形判别分析)中的维数灾难问题;

(3)该方法的降维矩阵远远小于LDA的降维矩阵,这对于一些存储空间有限的嵌入式应用非常适合。

特征比对

特征比对主要是比较两张不同人脸间的相似度,最有效的方法即是利用特征间的相关度作为相似度的描述,在识别人脸的时候,待识别图像与特征库中的所有特征进行比对,其相似度最大者即为匹配结果

技术发展方向

人脸识别技术在国内被认为是“早上八九点钟的太阳”,已经成功应用到金融、军工等多个领域。行业发展优势明显,基于现阶段的技术与市场现状,人脸识别的发展前景十分乐观。就技术发展角度而言:

首先,人脸识别技术及产品应用已经开始从“室内”走向“室外”。目前,由于受到光线等因素的制约,人脸识别产品在室内应用时具有较高的识别率,一旦暴露在阳光下,识别性能将受到一定程度的影响。近年来,国内在这一方面有了较大的发展,在国内市场上处于领先地位的深圳市飞瑞斯科技有限公司采用多光源识别技术,运用补光策略,在很大程度上降低了光线及环境的影响,预计未来几年,这一技术壁垒将得到全面解决,人脸识别应用范围将进一步扩大。

另外,人脸识别将由“配合式技术”向“非配合式技术”发展。现阶段的人脸识别门禁,需要用户对准识别机端正姿势,才能识别成功,而随着技术的发展和算法的成熟,识别角度对于识别率的影响将大大降低。特别是在智能安防视频监控系统广泛应用的今天,“非配合式技术”的发展对于有效地在视频中捕捉关键人物信息提供了强有力的支持。诸多案例已经证明,传统的“盯人式”监测手段已经无法适应新环境下的安防需求,而相对于传统稳定的固定式人脸识别来说,运用监控摄像头在对被监控者进行“无形”的识别,具有更深远的意义。就目前的发展情况分析,这一技术也会在近几年取得不错的发展,那时的人脸识别也将变得更加自然。

此外,人脸识别专用芯片的研发工作也已适时展开,与现阶段的通用芯片相比,人脸识别产品的稳定性和成熟度将得到最大程度的提升,并大大降低现有产品的成本和功耗,人脸产品的使用门槛也将大大降低,从而加速人脸识别产业化的发展进程。

人脸识别技术在中国遍地开花

在北京奥运会及上海世博会上,人脸识别系统大放异彩,采用人脸识别进行身份验证的方式不仅保障了会场出入的真实性,另外在速度上也显示了其惊人的优越性,当然,这只是人脸识别的一个案例。事实上,人脸识别的应用已经在中国遍地开花并以爆炸式的速度扩展着。

据初步估计,在我国公安、国安、军队、金融等相关领域的行业市场,人脸识别系列产品的市场总容量已达在100万套以上。随着业内对产品的宣传和市场推广力度的加大,人脸识别系列产品的用户接受度已大幅度提高,并开始被相关领域的用户广泛接受,市场容量和发展潜力巨大。

除公安、安全、军队、金融等行业市场外,通用市场对基于人脸识别的数字化安全与认证产品的需求量也是十分巨大的。在计算机信息系统安全控制、电子商务、电子政务等诸多方面,用户都迫切需要性能优异的身份鉴别技术以取代(或是增强)目前所普遍采用的用户帐号、密码、数字证书模式(PKI),以期达到防伪防假冒的目的。美国国家标准和技术研究所(NIST)、联邦信息处理标准(FIPS)认为,“虽然依靠口令是传统的身份认证方法,但这种方法的安全性并不令人满意。在这种情况下,需要更先进、更安全、性价比更高的认证方法来满足社会各个方面的需要。”生物特征识别技术尤其是实用性良好的人脸识别技术无疑为数量庞大的用户提供了切实可行的全面解决方案。

门禁考勤系统

除了带来具有方便快捷、杜绝虚假、友好考勤等优势的全新考勤方式外,人脸识别技术与门禁考勤系统结合并嵌入飞瑞斯设备终端而形成的门禁考勤系统解决方案,最大的好处就是更人性化,功能齐全,可追查性极强,不象一般的钥匙、指纹等系统,根本无法通过这两项来辨别、抓捕意图闯入者。人脸门禁可以完全防范这些。无论对方是否成功闯入,我们都知道他是谁。在系统硬件内,该系统可以在不到1秒的时间内快速完成对人脸的特征提取、比对、识别和确认等一系列程序,实现对目标人员的身份有效验证,并进行放行、拒绝、纪录、报警等操作的门禁控制。

幼儿园安全接送系统

飞瑞斯人脸识别幼儿园安全接送系统,应用飞瑞斯科技自主研发的人脸识别技术Face Image+V4.0,精确分析人脸特征,作为身份识别的依据,从而提供安全的、有效的幼儿接送解决方案。

系统采用单人脸识别、人脸识别+卡(非接触式智能卡)、人脸识别+密码多种认证方式,每一位幼儿在入学注册时进行个人信息、接送人信息、人脸模板信息、卡号等相关信息登记。每一个幼儿可登记多个接送人。家长在每一次接送时,进行身份认证,如果认证失败,系统立即拍照并报警通知管理员,如果认证成功则拍照放行。不论识别成功与否,系统都会记录下被识别者图像。每一次接送的详细时间、接送对象均可通过系统后台进行查询。

管理员可以通过后端的管理系统平台上实时查看所有的接送信息,及时掌握接送情况。教师可通过客户端查询并了解到各自班级的接送情况,以便更好地进行管理。

系统提供短信提示扩展功能,学生每一次通过人脸识别入园后或是每次放学被接走时,系统都会以发送短信或彩信的形式至家长手机,使用彩信的情况下,家长还可在手机上看到学生在进行人脸识别认证时所拍的实际照片。

另外,本系统还具有强大的考勤功能、智能视频监控功能,以满足学校日常考勤和实时的视频安全监控需要。

访客管理系统

飞瑞斯人脸访客管理系统在现有的访客管理功能上不需要人力管理模式上的变动,只需一次低成本投入即可带来长期的效益。利用先进的计算机技术最大限度地提高登记速度以及更加准确地把来访人员的详细信息记录下来,配合一流的人脸识别模块大大提高来访人员的识别度,同时实现科学管理手段使管理人员可以随时调用数据库,对信息进行查询、统计、列表打印等功能。

系统在设备上采用二代证阅读跟证件扫描一体机,将这两个设备整合在一起,使其体积更小功能更强大而且更加美观!扫描仪采用OCR识别技术,实现了OCR识别与识读的完整化设计。不但可以直接非接触式地识读二代身份证芯片信息,还可以识别多种证件信息,真正实现各种证件的电子化自动录入。另外人脸识别仪采用飞瑞斯专用双摄像头设计以及3寸彩色LCD触摸屏,让用户充分感受到专业,贴心,人性化的服务。

飞瑞斯人脸访客管理系统是一款集成拥有世界领先技术的飞瑞斯人脸检测识别算法的新型访客管理系统,抛开繁琐的证件登记,IC卡,访问凭条管理,以每个访客的最大特征—人脸为访问通行证,通过快速人脸识别身份验证登入,能大大缩短访客登记注销时间,大幅度强化企业,小区,大厦的来访人员进出安全管理!

人脸会议签到系统

飞瑞斯人脸会议签到系统是为了实现各政府、机关、企事业单位所召开会议的签到数据采集、数据统计和信息查询过程自动化,实现会议管理自动化专门研制的所开发的智能会议签到系统。

只需通过人脸识别机终端区域,可快速同时完成多人会议签到操作。它方便了参会人员的出席签到、会议管理人员的统计和查询;为有效地掌握、管理参会人员出入和出席情况提供了轻松的解决方案。

同时,本系统采用了飞瑞斯科技自主研发的人脸识别技术Face Image+V4.0精确分析人脸特征,签到的同时进行人脸抓拍与识别,人脸作为与会人员身份不可捏造,替换的绑定特征,大大加强与会人员的身份验证,提高会议人员管理的实效性。

身份识别出入口管理系统

飞瑞斯身份识别出入口管理系统,人脸身份验证与复杂访问控制权限管理双重结合,极大强化出入口安全管理级别。

采用无可否认、替代的人脸作为人员身份的唯一标识,融合指纹, 远距离RFID以及非接触式ID/IC卡, 第二代身份证等技术,能够精确识别进出通道每一个人的身份信息。辅以飞瑞斯完善门禁系统,支持限时访问,多级授权,多重验证,联合控制等管理方式,满足各种区域出入口控制的需要。

平台采用开放式的设计架构,使得针对各行业,不同使用环境的特殊需求的定制极为容易。平台支持百万数量级用户,可以完成从小区保安,大楼物业等普通场所至监狱,金库,机场等重要场所的多区域,多级访问人员身份识别,出入口访问控制等工作。

该系统事先对入场券持有者提交的人脸身份照片进行扫描,提取人脸特征,并录入信息数据库。在进入现场时,利用视频摄像头对入场券持有者进行人脸图像采集,并与数据库中的数据进行对比,从而实现人脸身份识别。对真实票证持有者放行,对冒用者转交相关部门处理。该系统能适应不同环境光照变化,包括傍晚的阳光直射和不同身高的使用者。

该系统还可广泛应用于各种需要人员身份验证的场合,如大型体育赛事、口岸、机场、景区、大型会议出入、教育考试、政府机构和企业的出入口控制等。

当然,这只是目前国内较为普遍的几种应用情况,作为生物识别方式中最为优越的人脸识别方式,更多的应用场合有待于业内所有人士的共同探索和开发。

来源:数字音视工程网

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