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带你读懂人脸识别技术

2018年06月26日 11:30 次阅读

“他来听我的演唱会,门票换了手铐一对”。最近歌神张学友变阿SIR,演唱会上频频抓到罪犯,将人脸识别技术又一次推到了大众的视线中。要说人脸识别技术的爆发,当属去年9月份苹果iPhone x的发布,不再需要指纹,只需要扫描面部就可以轻松解锁手机。任何技术一旦进入智能手机这个消费市场,尤其是被苹果这个标志性的品牌采用,就意味着它将成为一种趋势,一个智能设备的标配。

在智能手机快速崛起的这几年,其密码锁经历了从数字密码、手势解锁到指纹识别的升级,发展到如今的虹膜识别和人脸识别。可以预料的是,由于全面屏幕的普及和更为安全、便捷的 FaceID 技术的出现,在不久的将来,指纹识别也将被智能手机厂商们所抛弃,完成它的历史使命。

那么人脸识别到底是一项怎样的技术,这期《趣科技》,与非网小编就将带大家走进人脸识别,聊聊这项黑科技。

带你读懂人脸识别技术

人脸识别是啥玩意儿?

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。传统的人脸识别技术主要是基于可见光图像的人脸识别,这也是人们熟悉的识别方式。简单的来说就是一个让计算机认出你的过程。

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,当相似度超过这一阈值,则把匹配得到的结果输出。将待识别的人脸特征与已得到的人脸特征模板进行比较,根据相似程度对人脸的身份信息进行判断。这一过程又分为两类:一类是确认,是一对一进行图像比较的过程,另一类是辨认,是一对多进行图像匹配对比的过程。

广义的人脸识别实际包括构建人脸识别系统的一系列相关技术,包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等;而狭义的人脸识别特指通过人脸进行身份确认或者身份查找的技术或系统。

人脸识别技术发展

早在20世纪50年代,认知科学家就已着手对人脸识别展开研究。20世纪60年代,人脸识别工程化应用研究正式开启。当时的方法主要利用了人脸的几何结构,通过分析人脸器官特征点及其之间的拓扑关系进行辨识。这种方法简单直观,但是一旦人脸姿态、表情发生变化,则精度严重下降。

1991年,著名的“特征脸”方法第一次将主成分分析和统计特征技术引入人脸识别,在实用效果上取得了长足的进步。这一思路也在后续研究中得到进一步发扬光大,例如,Belhumer成功将Fisher判别准则应用于人脸分类,提出了基于线性判别分析的Fisherface方法。

21世纪的前十年,随着机器学习理论的发展,学者们相继探索出了基于遗传算法、支持向量机(Support Vector Machine, SVM)、boosTIng、流形学习以及核方法等进行人脸识别。 2009年至2012年,稀疏表达(Sparse RepresentaTIon)因为其优美的理论和对遮挡因素的鲁棒性成为当时的研究热点。

与此同时,业界也基本达成共识:基于人工精心设计的局部描述子进行特征提取和子空间方法进行特征选择能够取得最好的识别效果。Gabor及LBP特征描述子是迄今为止在人脸识别领域最为成功的两种人工设计局部描述子。这期间,对各种人脸识别影响因子的针对性处理也是那一阶段的研究热点,比如人脸光照归一化、人脸姿态校正、人脸超分辨以及遮挡处理等。也是在这一阶段,研究者的关注点开始从受限场景下的人脸识别转移到非受限环境下的人脸识别。LFW人脸识别公开竞赛在此背景下开始流行,当时最好的识别系统尽管在受限的FRGC测试集上能取得99%以上的识别精度,但是在LFW上的最高精度仅仅在80%左右,距离实用看起来距离颇远。

2013年,MSRA的研究者首度尝试了10万规模的大训练数据,并基于高维LBP特征和Joint Bayesian方法在LFW上获得了95.17%的精度。这一结果表明:大训练数据集对于有效提升非受限环境下的人脸识别很重要。然而,以上所有这些经典方法,都难以处理大规模数据集的训练场景。

2014年前后,随着大数据和深度学习的发展,神经网络重受瞩目,并在图像分类、手写体识别、语音识别等应用中获得了远超经典方法的结果。香港中文大学的Sun Yi等人提出将卷积神经网络应用到人脸识别上,采用20万训练数据,在LFW上第一次得到超过人类水平的识别精度,这是人脸识别发展历史上的一座里程碑。

自此之后,研究者们不断改进网络结构,同时扩大训练样本规模,将LFW上的识别精度推到99.5%以上。如表1所示,我们给出了人脸识别发展过程中一些经典的方法及其在LFW上的精度,一个基本的趋势是:训练数据规模越来越大,识别精度越来越高。

人脸识别十大关键技术

1、人脸检测(Face DetecTIon)

“人脸检测(Face DetecTIon)”的作用就是要检测出图像中人脸所在位置。

人脸检测算法的输入是一张图像,输出是人脸框坐标序列,具体结果是0个人脸框或1个人脸框或多个人脸框。输出的人脸坐标框可以为正方形、矩形等。

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。

2、人脸配准(Face Alignment)

“人脸配准(Face Alignment)”所实现的目的是定位出人脸上五官关键点坐标。

人脸配准算法的输入是“一张人脸图像”和“人脸坐标框”,输出是五官关键点的坐标序列。五官关键点的数量是预先设定好的一个固定数值,常见的有5点、68点、90点等等。
当前效果的较好的一些人脸配准技术基本通过深度学习框架实现。这些方法都是基于人脸检测的坐标框,按某种事先设定规则将人脸区域抠取出来,缩放到固定尺寸,然后进行关键点位置的计算。另外,相对于人脸检测,或者是后面将提到的人脸特征提取的过程,人脸配准算法的计算耗时都要少很多。

3、人脸属性识别(Face Attribute)

“人脸属性识别(Face Attribute)”是识别出人脸的性别、年龄、姿态、表情等属性值的一项技术。这在有些相机APP中有所应用,可以自动识别摄像头视野中人物的性别、年龄等特征并标注出来。

一般的人脸属性识别算法的输入是“一张人脸图”和“人脸五官关键点坐标”,输出是人脸相应的属性值。人脸属性识别算法一般会根据人脸五官关键点坐标将人脸对齐,具体过程为旋转、缩放、抠取等操作后,将人脸调整到预定的大小和形态,以便之后进行属性分析。

人脸的属性识别包括性别识别、年龄估计、表情识别、姿态识别、发型识别等等方面。一般来说每种属性的识别算法过程是独立的,但是有一些新型的基于深度学习实现的算法可以实现同时输出年龄、性别、姿态、表情等属性识别结果。

4、人脸提特征(Face Feature Extraction)

“人脸提特征(Face Feature Extraction)”是将一张人脸图像转化为可以表征人脸特点的特征,具体表现形式为一串固定长度的数值。

人脸提特征过程的输入是 “一张人脸图”和“人脸五官关键点坐标”,输出是人脸相应的一个数值串(特征)。人脸提特征算法实现的过程为:首先将五官关键点坐标进行旋转、缩放等等操作来实现人脸对齐,然后在提取特征并计算出数值串。

5、人脸比对(Face Compare)

“人脸比对(Face Compare)”算法实现的目的是衡量两个人脸之间相似度。

人脸比对算法的输入是两个人脸特征人脸特征由前面的人脸提特征算法获得,输出是两个特征之间的相似度。

6、人脸验证(Face Verification)

“人脸验证(Face Verification)”是判定两个人脸图是否为同一人的算法。

它的输入是两个人脸特征,通过人脸比对获得两个人脸特征的相似度,通过与预设的阈值比较来验证这两个人脸特征是否属于同一人。

7、人脸识别(Face Recognition)

“人脸识别(Face Recognition)”是识别出输入人脸图对应身份的算法。

它的输入为一个人脸特征,通过和注册在库中N个身份对应的特征进行逐个比对,找出“一个”与输入特征相似度最高的特征。将这个最高相似度值和预设的阈值相比较,如果大于阈值,则返回该特征对应的身份,否则返回“不在库中”。

8、人脸检索(Face Retrieval)

“人脸检索”是查找和输入人脸相似的人脸序列的算法。

人脸检索通过将输入的人脸和一个集合中的说有人脸进行比对,根据比对后的相似度对集合中的人脸进行排序。根据相似度从高到低排序的人脸序列即使人脸检索的结果。

9、人脸聚类(Face Cluster)

“人脸聚类(Face Cluster)”是将

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发表于 2018-05-24 01:10 648次阅读
国内人脸识别的技术特点及未来的发展趋势

AI帮助我们理解人类的智慧、人类智慧的边界

主题为“引领人工智能,创造无限可能”的2018年中国图灵大会5月19日在上海召开,于1966年由国际...

发表于 2018-05-23 15:22 749次阅读
AI帮助我们理解人类的智慧、人类智慧的边界

今年将有哪些带有3D结构光新机出炉呢?

悉,晶电改造的6寸制造及产线即将试产,预计第三季度起投片生产,除了3D感测的人脸识别外,包括泛光照明...

发表于 2018-05-23 14:42 1356次阅读
今年将有哪些带有3D结构光新机出炉呢?

雷军自曝小米8本月底发布

日前,小米手机官方微博一句“定了,深圳见!”网友纷纷猜测小米年度旗舰将于深圳发布,具体时间极有可能为...

发表于 2018-05-22 14:35 1066次阅读
雷军自曝小米8本月底发布

云从科技专注人脸识别技术 推动人工智能发展

当前,人工智能的产业化发展处于井喷阶段,言必称AI已成为一种社会现象。这其中,以人脸识别为代表的计算...

发表于 2018-05-22 08:16 640次阅读
云从科技专注人脸识别技术 推动人工智能发展

首个集成人脸超分辨率和特征点定位的端到端系统

本文的目的是改进非常低分辨率的人脸图像的质量和理解。这在许多应用程序中很重要,比如人脸编辑监视/安全...

发表于 2018-05-21 16:40 796次阅读
首个集成人脸超分辨率和特征点定位的端到端系统

“多模生物识别系统”成功打入犯罪侦查领域

近日 NEC 集团子公司NEC美国对外宣布,已协助美国洛杉矶郡警察局以服务型方式顺利导入犯罪侦查用...

发表于 2018-05-21 00:28 581次阅读
“多模生物识别系统”成功打入犯罪侦查领域

新机小米7和小米8谍照曝光:搭载结构光人脸识别技...

小米将于本月底在深圳发布新机已经实锤,并且现在看起来即将登场的主角也已经获得了相关认证。根据国家质量...

发表于 2018-05-20 10:36 4395次阅读
新机小米7和小米8谍照曝光:搭载结构光人脸识别技...

人脸识别成为智慧城市的标配

经过50多年的发展,人脸识别技术已经取得了重大突破,很多经典算法和人脸库相继出现。随着人脸识别技术的...

发表于 2018-05-20 10:11 982次阅读
人脸识别成为智慧城市的标配

OPPO Find X曝光?人脸识别+5x潜望式...

随着 OPPO Find X注册商标的曝光,似乎让大家看到了沉寂多年的Find系列新机或将登场的迹象...

发表于 2018-05-20 02:09 2464次阅读
OPPO Find X曝光?人脸识别+5x潜望式...

新一轮科技革命已加速到来,AI等新技术正在深度颠...

平安科技负责人对于此说法连连点头,“落地才是王道,AI算法准确度不能只看理论研究数据,特别是在金融领...

发表于 2018-05-18 17:11 2436次阅读
新一轮科技革命已加速到来,AI等新技术正在深度颠...

人脸识别到底安不安全?

蚂蚁金服旗下的ZOLOZ团队由十几个国家的程序员组成。打造“移动办事之城”,用全球领先的生物识别方法...

发表于 2018-05-18 14:42 1264次阅读
人脸识别到底安不安全?

肩膀计划:通过人工智能等技术让贫困地区的少儿享受...

课堂点到无须点名,人工智能瞬间识别人脸自动点到;学生们在偏远山区的教室里叽叽喳喳积极发言,远在几千公...

发表于 2018-05-18 10:41 530次阅读
肩膀计划:通过人工智能等技术让贫困地区的少儿享受...

广州智能安全博览会上的智能安防“黑科技”

今年6月9-12日,广州智能安全科技应用博览会将在广州·琶洲·中国进出口商品交易会展馆拉开帷幕。

发表于 2018-05-18 08:46 1172次阅读
广州智能安全博览会上的智能安防“黑科技”

AI助推智能交通安检,每小时通过率提升66%

近日,北京首都机场T2航站楼率先启用了人脸识别自动安检系统,这套由北京一维科技研发、测试并完成上线运...

发表于 2018-05-18 08:21 641次阅读
AI助推智能交通安检,每小时通过率提升66%

国内首款采用“人脸识别”技术的智能税务机器人在茂...

“尊敬的李先生,您好!我是小美,很高兴能为您服务。”……全国首台“刷脸办税” 智能机器人 近日在广东...

发表于 2018-05-17 10:33 841次阅读
国内首款采用“人脸识别”技术的智能税务机器人在茂...

怎么办?“刷脸”执法引发隐私担忧 高科技手段重在...

“凑足一波就走,不管红灯绿灯”,行人和非机动车闯红灯的交通乱象在全国各地屡见不鲜。近期,一些地方采取...

发表于 2018-05-16 16:39 113次阅读
怎么办?“刷脸”执法引发隐私担忧 高科技手段重在...

生物识别2021年国内市场规模有望突破340亿 ...

导读: 生物识别是指通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合,利用人体...

发表于 2018-05-16 16:23 765次阅读
生物识别2021年国内市场规模有望突破340亿 ...

三分钟告诉你! 哪种生物识别技术能更胜一筹?

近年来,伴随着移动设备、智能单品的崛起,生物识别技术的市场规模迎来了爆发式增长。从指纹识别、人脸识别...

发表于 2018-05-16 16:22 963次阅读
三分钟告诉你! 哪种生物识别技术能更胜一筹?

抢先看!走街串巷的电动车违章也会被罚 AI交警终...

据了解,“特殊行业人员”指的是本次深圳交警应用的 AI 人脸抓拍系统所能识别的对象。目前为止,只针对...

发表于 2018-05-16 16:01 353次阅读
抢先看!走街串巷的电动车违章也会被罚 AI交警终...

小米推出8周年纪念版手机

小米官方在微博宣布将在深圳举办新品发布会,据知情人士爆料,此次小米将在发布会上推出小米8周年纪念版手...

发表于 2018-05-16 14:05 246次阅读
小米推出8周年纪念版手机

AI视觉+汽车“遍地开花”

随着汽车智能互联化的快速推进,以人脸身份识别,疲劳检测预警等为代表的特定功能量产车落地加快。与此同时...

发表于 2018-05-16 11:30 924次阅读
AI视觉+汽车“遍地开花”

AOPU手机开山之作AOPU 6656将正式亮相

据了解,AOPU集团是一家以智能主板、模具设计制造、手机配件、智能穿戴喷涂、组装以及物联网开发与应用...

发表于 2018-05-16 09:17 840次阅读
AOPU手机开山之作AOPU 6656将正式亮相

OPPO发布的3D人脸识别技术到底有多牛逼

近日,OPPO召开了一场技术媒体沟通会,针对3D人脸识别的研发进度和5G相关技术做了详细介绍,同时正...

发表于 2018-05-16 05:20 1369次阅读
OPPO发布的3D人脸识别技术到底有多牛逼

人脸识别、语音翻译、无人驾驶...这些高科技都离...

人工智能如今已渗入到生活中的各个方面。从引人关注的围棋、象棋对手,到手机支付、手机解锁中的人脸识别,...

发表于 2018-05-15 17:40 2次阅读
人脸识别、语音翻译、无人驾驶...这些高科技都离...

每年都在引领手机发展潮流的iPhone X是否值...

提起苹果iPhoneX相信在座的各位不会陌生,这是当下最好的智能手机产品之一,作为苹果的年度旗舰手机...

发表于 2018-05-15 09:08 142次阅读
每年都在引领手机发展潮流的iPhone X是否值...

华为3D结构光人脸识别即将亮相 华为Mate 1...

近期,华为相关的两则新闻充斥媒体。一是传华为即将推出的旗舰新机Mate 11将搭载高通的超声波指纹识...

发表于 2018-05-14 11:14 2741次阅读
华为3D结构光人脸识别即将亮相 华为Mate 1...

长光华芯公司成功研发人脸识别芯片 仅仅只用了一年...

近阶段, 芯片 成了一个炙手可热的名词。一款由苏州长光华芯公司自主研发的应用于手机 人脸识别 系统的...

发表于 2018-05-14 10:55 975次阅读
长光华芯公司成功研发人脸识别芯片 仅仅只用了一年...

百度正在加速AI的布局,从UNIT到人脸识别到图...

如百度地图,现在用户使用百度地图很方便,直接呼叫“小度、小度”,就可以唤醒小度机器人,然后询问小度去...

发表于 2018-05-14 09:44 1391次阅读
百度正在加速AI的布局,从UNIT到人脸识别到图...

iPhone SE二代很有可能要采用全面屏设计了

iPhone SE2背部造型与上一代区别不大。据爆料大神Onleaks透露,iPhone SE2的机...

发表于 2018-05-13 10:20 1049次阅读
iPhone SE二代很有可能要采用全面屏设计了

这些贴膜确认了小米7采用刘海全面屏的设计

从曝光的小米7保护壳来看,其背部是竖排双摄,没有指纹开孔。看来小米7系列采用3D 结构光人脸识别和屏...

发表于 2018-05-09 09:50 1005次阅读
这些贴膜确认了小米7采用刘海全面屏的设计

云天励飞打造AI警察正式上线 “他”正在改善交通...

这个周末,云天励飞打造AI警察正式上线了,以前的交规查处对象都是车,这次是针对行人的,闯红灯立马抓拍...

发表于 2018-05-07 15:52 493次阅读
云天励飞打造AI警察正式上线 “他”正在改善交通...

人脸识别经典算法实现python

发表于 2018-05-04 17:25 1054次阅读
人脸识别经典算法实现python

海思Hi3559 人脸识别方案

发表于 2018-03-20 18:20 977次阅读
海思Hi3559 人脸识别方案

浅谈人脸识别系统在智慧社区方面的应用

发表于 2017-09-26 14:03 915次阅读
浅谈人脸识别系统在智慧社区方面的应用

史上最贵iPhone X的人脸识别解锁,到底有何玄机?

发表于 2017-09-15 15:33 890次阅读
史上最贵iPhone X的人脸识别解锁,到底有何玄机?

人脸识别的“共享汽车”来了!“刷脸”时代还会远吗?

发表于 2017-08-17 14:26 1410次阅读
人脸识别的“共享汽车”来了!“刷脸”时代还会远吗?

别怕,人脸识别技术带你回家

发表于 2017-08-17 14:24 1285次阅读
别怕,人脸识别技术带你回家

杭州赛区|2017中小微企业创新创业大赛海选赛落下帷幕

发表于 2017-08-16 14:07 1142次阅读
杭州赛区|2017中小微企业创新创业大赛海选赛落下帷幕

松翰USB摄像头 DSP 旭锦科技

发表于 2017-08-16 00:17 451次阅读
松翰USB摄像头  DSP  旭锦科技