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人脸识别生物识别的明日之星

2019-02-19 18:06:04

人脸识别:生物识别的明日之星

生物识别产品,在经历了30余年的市场磨炼之后,从目前全球市场来看,已成为受宠的分子之一,同时,也是本纪发展潜力的技术之一。\r\n据Reseach and Markets预测,随着生物识别技术越来越成熟,以及成本的逐渐下滑,全球的生物识别市场预计将以每年29%的速度成长,2007年市场总额将达到34亿美元;另从本刊所做的2005年“全球安防产业50强”发现,生物识别正在以利润31.2%和利润增长率57.5%的速度,引领着行业的发展潮流。\r\n以上数字的预测并非没有根源。近年来,生物识别市场得以惊人的攀升,主要是依赖于它在进行识别时,所表现出来的安全与便捷性,同时,该技术还得到IT等行业大企业的强力推动,如微软将这一生物技术整合到Windows Vista操作系统中,这也是对生物识别产品的广泛应用发出了信号。此外,微软公司、国际生物统计信息产业协会(IBIA)以及BioAPI联盟颁布的关于生物识别标准,以于推动生物识别市场增长也起到积极作用......人脸识别:指纹识别的跟随者鉴于方方面面的因素,纵观全球整个生物识别市场的发展,可谓是势不可挡。然而,从生物识别分支的技术看,目前,无论是全球或是国内市场,仍然是由指纹识别独占市场的鳌头。就如美国《生物识别文摘》亚太区特约和市场研究员毛巨勇曾提到,在2005年,中国生物识别市场年度销量约为165000台,其中有超过96%为指纹识别产品。不过,众多专家预测,未来两三年,这一现象将会有所改变,人脸识别的应用将会有重大的进展,从而改写指纹识别产品独霸的局面。\r\n相对于指纹识别产品,人脸识别还不为人们所熟。它在叫法上,业内也有称之为面像识别,不过,中国科学院自动化所李子青主任表示,人脸识别是目前广泛应用的术语,也将会是国家标准使用的术语;在识别原理上,人脸识别是对数字图像中的人脸进行分析和处理,提取人脸特征信息,并与实时采集的人脸进行识别对比。这一识别过程包括了一系列相关技术,如人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等。\r\n从应用的角度看,目前,人脸识别产品的市占率仍微不足道(约百分之几),但在某些场合,它的应用已逐渐受到人们瞩目。如:在2006年澳大利亚全国运动会上,墨尔本的所有公共汽车都配备了人脸识别技术的设备;国际银行组织(ICAO)对生物护照有这样一项规定:在指纹、人脸、虹膜中要选择两种识别方式,其中将人脸识别作为一个必选项;截至2007年底,北京全市3000多台ATM机将全部与警方联,并加装人脸识别系统......可见,一股人脸识别产品的应用风潮正在悄然掀起。\r\n在产品研发与市场开拓上,中科院自动化研究所是专门研究人脸识别技术之一的机构,一些高校也设有实验室,如清华大学等,主流厂商则有上海银晨、北京行者集团、数字奥森、海鑫、深圳万方远大、科佳等。此外,研究单位与厂商也展开合作的例子,如上海银晨与中科研计算所合作开发了可见光人脸识别产品,并在市场推广方面下了很大的功夫,海鑫与清华大学合作并建立了大型人脸数据库,数字奥森与中科院自动化所合作研发红外人脸识别技术等。\r\n采集样本就“写”在脸上目前来看,不管哪一种生物识别方式,仍然不能断定孰优孰劣,例如虹膜识别理论上是精确的,但采集困难,采集设备也较昂贵;指纹识别产品与技术比较成熟,但采集容易产生被侵犯的感觉,人脸识别较之于其它的识别技术,据业内众多人士表示,有以下几点优势:\r\n首先人脸是较直观的,识别方式较符合人们的认知习惯。以指纹考勤来说,当系统在统计数据有出错时,一般人很难从直观上判定两枚指纹是否为同一个人,而必须是受过专业培训的人士才能识别出来,这就给系统的审计、核查带来了难度,对于两张人脸图像,则可以很容易判别两张人脸是否为同一个人。\r\n第二,人脸图像容易采集的。人脸识别技术的特点是非强迫性,它不需要人们按手印,也不需要人的眼睛注视等配合动作,从某种意义上说,它的识别是在人们不知不觉的行为中完成的,因此,这种识别方法不太令人反感,并且因为不容易引起人的注意而不容易被欺骗。\r\n第三,人脸识别的硬件资源很丰富。人脸识别不同于指纹识别或者虹膜识别,需要利用电子压力传感器采集指纹,或者利用红外线采集虹膜图像,它可以利用可见光获取人脸图像信息,所以它的采集设备就是摄像头。由于目前大多数安防系统采用的都是可见光范围内的标准摄像头,可以完全满足人脸图像的采集要求,不需要进行任何改造或升级。\r\n第四,样本资源很丰富。人脸图像样本可以从人物或照片上获取,而个人照片资料是比较容易收集的,如从工作证、身份证、驾驶证上收集等等,所以并不需要专门为人脸库去采集人脸资源。\r\n人脸识别以上的一些优点,为人脸识别的应用镀上了一层光环。\r\nCCTV的搭挡如上文所述,人脸识别其中的一个优势是无需增加特殊的识别设备,摄像头可以充当它的采集设备,因此,“在生物识别技术中,监控设备能够结合的就是人脸识别,它不需增加采集设备,摄像机就是它的通用采集设备,因而,人脸识别在监控领域的应用将会成为自然而然的事。”上海银晨智能识别科技有限公司董事长张青指出。\r\n北京海鑫科金高科技股份有限公司王贤良博士则表示:“随着平安城市建设的蓬勃开展,越来越多的摄像头被运用到治安、交通等场所中,这将使得人脸的采集越来越方便,自然地,对人脸识别设备的需求也越来越强烈,从这些方面上说,未来,中国生物识别进展较快的将是人脸识别。” \r\n可见,监控系统为人脸识别提供了广阔的应用舞台。另一方面,人脸识别也可帮助监控实现“智能化”。由于目前大多数监控系统只能用于事后的查阅与取证,凸显出实时监控与事前预防能力严重不足,人脸识别技术作为一种智能化手段,可以快速采集到人脸的图像,分析场景,并迅速将这些图像与数据库中的“嫌疑人”、“危险人物”等进行比对,一旦命中,系统会迅速作出响应。而且,人脸图像还可以作为数据记录下来,作为事后检索的索引。\r\n此外,据业内专业人士表示,人脸识别还可为监视系统带来加值功能,实现更多样功能,举例来说,如果摄像机的监控涵盖范围没有人员,可以暂停录影、减缓录影速度等功能。因此,他们预言,人脸识别将成为未来监控系统的分水岭。\r\n不过,人脸识别用于视频监控也存在一些局限。深圳市万方远大科技有限公司总经理高淞曾提到:“人脸识别是在人们完全不知情情况下采集,如监控对象可能在低头沉思、东张西望、看书,还有可能扭头跟后面人说话,从而影响识别准确性;人们可能以各种步行或跑动影响画面,动态检测和采集要难于捕捉静态的人脸;大部分监控场合,人们并不会像门禁系统那样,一个一个按顺序走过来让你识别,可能同时在一个画面出现多张人脸,从而影响处理速度。”\r\n海鑫科技王贤良博士也表示:“由于大部分摄像机的架设是从监控需要来考虑,监控范围一般要求无死角,因此,监控设备架设的位置都比较高,这会使得采集到的人脸图像不是很理想,这个问题不仅需要厂商加大技术研发力度,更需要整个安防行业人士来考虑人脸识别的应用模式。”\r\n苏光大教授也赞同以上的观点,他认为:“人脸识别一旦在监控领域普及起来,应用量将非常大,不过如何把两者更好地结合起来,这将是我们要进一步研究的。”\r\n人脸识别的客户人脸识别技术可辐射的领域很广,其在国家安全、金融、海关、民航、边境、教育等领域均前景可期,如治安监控、民航安检、边防出入控制、证件防伪、门禁、各类金融卡以及信用卡认证等。不过,人脸识别典型的应该当属于通道及出入口型的场合,如安检通道、海关过境通道、公路卡口、银行大厅入口等等,因为这些场合人流集中且具有方向性,比较容易采集到理想角度的人脸。\r\n以金融单位来说,上海银晨张青指出,根据《公安部GA》标准要求,金融营业点要求在回放视频监控图像时,能看清客户清晰的面部特征,而人脸识别的一个优点就是对人脸的采集,可以识别正在进行交易的顾客是否可疑,因而,银行领域有望成为人脸识别的大宗客户。\r\n中科院李主任表示,人脸识别在安防领域的应用需求很大,但目前有实质意义的应用还在“配合的”条件下识别,更大需求还在“非配合的”视频监控下的识别,这种情况现在还处于实验阶段,如果将来在“非配合的”人脸识别技术有实质性的进展,市场将无可估量。\r\n另一方面,人脸识别技术不仅仅造福于安防行业,其应用范围还拓展到消费类电子(笔记本电脑、等等)。如如今方正科技已推出了国内具备“人脸识别”功能的笔记本,为用户提供了一种新的加密模式;而由于现在常常配备了摄像头,将人脸识别结合到也成为自然的选择,像是日本的运营商就希望,人脸识别技术能够推动增值业务的发展,让消费者无需再为在上输入信用卡信息而担心。\r\n更为有趣的是,人脸识别还可帮助电脑优化“管理”。据介绍,在电脑上装上人脸识别系统,可以自动对照片进行识别归类,把属于同一人的照片归为一类;据说,这也是谷歌(Google)近收购Neven Vision公司的原因,因为Neven Vision公司开发出一种扫描、匹配人脸图像的软件。\r\n上海银晨张青表示,未来,人脸识别技术还将更多地被用于个人物品上,比如玩具、数码相机、机器人等等。 如在玩具小熊眼睛里面装一个小型摄像机,当“你”抱起它时,小熊就能“认”出你,而由于玩具的人脸库里只需要记录家里的几个人, 生物芯片可以做得比较简单。\r\n清华大学苏光大教授则认为,将来,人脸识别技术在娱乐方面将大有作为,如用于查看一个人数年前的照片、夫妻相的娱乐等等。\r\n一人千面,考验依然存在纵观整个中国生物识别市场,事实产品并没有得以大规模应用。就如上海银晨张青所说“生物识别要经过从培育期到导入期,再到成长期的过程,目前还处于导入期,还没有完全发展起来,这主要在于相关技术还不成熟,还只是在一定条件下采集生物特征。”\r\n从其言可知,采集问题是制约生物识别发展的重要因素。目前生物识别大多还是在“苛刻”、“可控”、“配合”的条件下进行,人脸识别虽是生物识别技术中采集较方便的一种,但仍然存在同样问题。\r\n人脸识别是以人脸作为生物特征来识别的,人脸在视觉上具有“一人千面”、“不稳定“的特点,如人可以通过脸部变化很多种表情,从不同角度观察,人脸的视觉图像相差也很大;人脸识别还会受一些遮盖物(例如口罩、墨镜、头发、胡须等)、光照、年龄等方面的影响,这都会给识别带来很大的困难。相反,有时不同人体之间的区别并不大,如双胞胎的五官外形就长得很相似,以致不易区分开来。\r\n其中,由于人脸识别主流技术是基于可见光的识别,因此,环境光照的变化是人脸识别技术的瓶颈。当识别时的环境光照和注册时的环境光照不同时,往往会引起人脸识别的性能大大下降,这也是制约现有人脸识别系统真正应用的重要原因。\r\n“为了克服环境光照的影响,学术界和相关企业都做了大量的研究和技术开发”,中科院李主任表示,“不过,目前大部分研究工作在于对现有可见光人脸识别系统进行改进,以减轻环境光照的影响,而由于可见光人脸识别系统固有的缺陷,这种做法虽然取得了一定的进步,但收效甚微。”\r\n此外,目前业界也出现了一些改进方法,如基于三维数据和热红外图像的人脸识别方法。据中科院李主任介绍,三维图像人脸识别方法是通过激光扫描器获取三维人脸数据,利用这种方法的系统受环境光照影响较小,但是由于设备昂贵、存储和计算复杂度很高,识别速度较慢,不能满足实际系统的需要;目前A4Vision公司推出的人脸识别系统是国际上基于三维数据的人脸识别系统;而基于热红外的识别方法,易受环境温度、人的情绪和健康状态的影响,使得获取到的人脸图像发生较大的变化,在实际的应用系统中性能并不好。\r\n由此可见,人脸识别技术虽有获得一些进展,但以目前技术来看,一些考验依旧存在,因此,市场用户对这一崭新的技术要有比较理性的认识。苏光大教授表示:“人脸识别技术很方便、快捷,但大部分用户对它的期望值很高,从目前技术上看,人脸识别要适应一些变化因素是很困难的,所以厂商不要夸大其词、要实事求是,用户也不要异想天开,认为人脸识别是万能的。\r\n万方远大高淞也持类似观点,他表示,人脸识别是一门有关计算机技术研究领域的技术,它模拟了人的智能,但人的智商是计算机所不能比的,如人是有记忆的,而计算机是没有的,人脸识别一般只凭一张照片来对人脸进行识别,因此,用户不能以人的标准去衡量这一技术;而且,并不是所有的场合都适应人脸识别技术,\r\n目前这一技术在人处于静止状态,或者一群人通过检测点时才有效,在一些如人流量较大的工厂出入口、大广场、街道拐角外等并不合适。\r\n前景可期和其它形式的生物识别一样,人脸识别是机遇与挑战并存,但相对于已研发、应用一些时间的指纹识别,人脸识别依旧有很大的成长空间。近几年,世界各国已将人脸识别技术作为研发热点,并相继投入大量成本研究发展此项识别技术,使得人脸识别这一技术已得到了极大的发展。\r\n对于人脸识别的发展前景,就如中科院李主任所言,中国的人脸识别研究水平已赶上世界前沿,将来会有更大、更快的发展,如果在产品化、市场化方面进一步加强,还会有更好的前景;清华大学苏光大教授所表示,由于实验室的条件很好,人脸识别技术识别效果就很不错,但实际应用与实验仍有差距,所以将来还将会在高适应性方面做努力。\r\n而上海银晨的张青就认为,将来,人脸识别技术会往两个大的方向发展,一个是做大,即如何做到在几千万的人脸库中精确地识别出来人脸图像,另一个是做小,即如何做到准确率高、低功率、低成本、运算量小,从而使人脸识别产品走进千家万户。\r\n相信,在学术界与产业界的共同努力下,人脸识别将借生物识别发展的“东风”迎头赶上,踏上指纹识别发展的历程,且让我们翘首以盼。\r\n\r\n

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