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面部识别技术是如何工作的

热门资讯 2025年08月15日 20:26 1 admin
面部识别技术是如何工作的

甚至智能手机也使用面部识别技术。

看过电视节目《拉斯维加斯》的人都看到过面部识别技术的应用。在任何给定的情节中，虚构的蒙特西托酒店和赌场的保安部门都会使用视频监控系统提取出一个柜台、小偷或黑名单上的个人的图像。

然后，它在数据库中运行该图像以找到匹配并识别该人。一小时后，所有的坏人都被押出赌场或关进监狱。但在电视上看起来如此简单的东西在现实世界中并不总是变得得那么好。

人类一直具有识别和区分面孔的天生能力，但计算机直到最近才显示出同样的能力。在20世纪60年代中期，科学家们开始使用计算机来识别人脸。从那以后，面部识别软件取得了长足的进步。

面部识别技术

Identix®是一家总部位于明尼苏达州的公司，是面部识别系统的众多早期开发商之一。它的软件FaceIt®可以从人群中挑选某人的脸，从其他场景中提取人脸，并将其与存储图像的数据库进行比较。

为了让这个软件工作，它必须知道如何区分基本面孔和其他背景。人脸识别系统是基于识别人脸的能力，然后测量人脸的各种特征。

每一张脸都有许多可区分的标志：不同的山峰和山谷构成了面部特征。FaceIt将这些地标定义为节点。每个人脸大约有80个节点。该软件测量的其中一些是：

·两眼间距

·鼻子宽度

·眼窝的深度

·颧骨的形状

·下颌线的长度

FaceIt使用这些测量的节点来创建一个数字代码，称为脸纹，代表数据库中的人脸。

过去，人脸识别系统依赖于一张2D图像来比较或识别数据库中的另一张2D图像。为了有效和准确，所捕获的图像需要是一张几乎直接看着相机的脸，光线或面部表情与数据库中的图像几乎没有变化。

这就产生了一个相当大的问题。

在大多数情况下，这些图像都不是在受控环境中拍摄的。即使是光线或方向的最小变化也会降低系统的有效性，因此它们无法与数据库中的任何人脸匹配，从而导致高失败率。

3D面部识别

面部识别技术的一个相对较新的趋势是使用3D模型，据称可以提供更高的准确性。

3D面部识别通过捕捉一个人的面部表面的实时3D图像，通过使用面部的独特特征来识别对象——刚性组织和骨骼最明显的地方，比如眼窝、鼻子和下巴的曲线。这些区域都是独特的，不会随着时间的推移而发生显著变化。

使用深度和不受照明影响的测量轴，3D面部识别甚至可以在黑暗中使用，并且能够识别不同视角下的对象，并有可能识别高达90度（侧面脸）。

使用3D软件，该系统通过一系列步骤来验证个人的身份。

检测

获取图像可以通过数字扫描现有照片（2D）或通过使用视频图像来获取主体的实时图像（3D）来完成。

对齐

一旦检测到人脸，面部识别系统就会确定头部的位置、大小和姿势。如前所述，主体有可能被识别到90度，而对于2D，头部必须向相机转动至少35度。

测量

然后，该系统在亚毫米（或微波）尺度上测量面部曲线，并创建模板。

表示

系统将模板转换成唯一的代码。这种编码为每个模板提供了一组数字，以表示受试者脸上的特征。

匹配

如果图像是3D的，并且数据库包含3D图像，则匹配将在不对图像进行任何更改的情况下进行。然而，目前仍在2D图像中的数据库面临着一个挑战。

3D提供了一个活的，移动的可变主体，与一个平坦的，稳定的图像相比。新的面部识别技术正在解决这一挑战。当拍摄3D图像时，可以识别不同的点（通常是三个）。

例如，眼睛的外部，眼睛的内部和鼻尖将被拉出来并测量。一旦这些测量到位，将对图像应用算法（一步一步的过程）将其转换为2D图像。

转换后，软件会将图像与数据库中的2D图像进行比较，以找到潜在的匹配。

验证或鉴定

在验证中，一个图像只与数据库中的一个图像匹配（1:1）。例如，拍摄的主题图像可能与机动车辆部门数据库中的图像相匹配，以验证主题是他所说的那个人。

如果目标是识别，则将图像与数据库中的所有图像进行比较，为每个潜在匹配得出一个分数（1:N）。在这种情况下，你可以拍一张照片，并将其与嫌疑犯照片数据库进行比较，以确定嫌疑人是谁。

接下来，我们将看看皮肤生物识别技术如何帮助验证面部识别技术的匹配。

面部生物识别

表面纹理分析（STA）算法根据局部特征分析确定的结果的最高百分比进行操作。STA创建一个皮肤打印并执行1:1或1:1:N匹配，具体取决于您是在寻找验证还是身份验证。

图像可能并不总是单独通过面部识别进行验证或识别，因此Identix®创建了另一种产品来帮助提高精度。FaceIt®Argus使用皮肤生物识别技术，皮肤纹理的独特性，产生更准确的结果。

这个过程被称为表面纹理分析，其工作原理与面部识别非常相似。拍下一小块皮肤的照片，称为皮肤指纹。然后，这个补丁被分成更小的块。

使用面部识别算法将贴片转换成一个数学的、可测量的空间，然后系统将区分任何线条、毛孔和实际的皮肤纹理。它可以识别同卵双胞胎之间的差异，这是单独使用面部识别软件无法做到的。

FaceIt使用三种不同的模板来确认或识别主题：向量，局部特征分析和表面纹理分析。

·向量模板非常小，用于在整个数据库上进行快速搜索，主要用于一对多搜索。

·局部特征分析（LFA）模板在向量模板之后执行有序匹配的二次搜索。

表面纹理分析（STA）是三者中最大的。它在LFA模板搜索之后，依靠图像中包含最详细信息的皮肤特征，执行最后一遍。

通过结合所有三个模板，FaceIt®提供了优于其他面部识别系统的优势。

它对表情的变化——包括眨眼、皱眉或微笑——相对不敏感，并且有能力补偿胡子的生长和眼镜的出现。该系统在种族和性别方面也是统一的。

然而，这并不是一个完美的系统。有一些因素可能会妨碍识别，包括：

·眼镜或太阳镜有明显眩光

·遮住脸中央的长发

·光线不足会导致脸部曝光过度或不足

·分辨率不足（图像拍得太远）

虽然大多数面部识别系统的工作方式与FaceIt相同，但也有一些变化。例如:

·一家名为Animetrics， Inc.的公司有一款名为FACEngine ID®SetLight的产品，可以纠正不能正常使用的照明条件，降低错误匹配的风险。

·Sensible Vision公司有一款产品可以通过面部识别保护电脑。只有当正确的用户在屏幕前时，电脑才会开机并保持可访问状态。一旦用户移出视线，计算机就会自动与其他用户隔离。

由于技术的进步，现代面部识别系统比几年前得到了更广泛的应用。

面部识别系统用途

过去，面部识别技术的主要用户是执法机构，他们使用该系统在人群中捕捉随机面孔。现在，其他政府机构也在采取行动。

移民

21世纪初，美国政府启动了一个名为US-VISIT（美国访客和移民身份指示技术）的项目，旨在帮助外国游客进入美国。当外国游客获得签证时，他们提交指纹并拍照。

指纹和照片将与已知罪犯和可疑恐怖分子的数据库进行比对。当旅行者到达美国入境口岸时，这些相同的指纹和照片将被用来核实收到签证的人是否就是试图入境的人。

旅行

随着面部识别系统变得越来越便宜，它们的使用变得越来越广泛。它们现在与银行和机场已经使用的摄像头和电脑兼容。

时间跟踪

面部识别技术的缔造者A4Vision目前正在营销一种可以记录员工考勤的系统。他们的网站上说，他们将禁止“同伴打卡”，这将减少安全风险，降低生产率。

金融

其他潜在的应用包括自动取款机和支票兑现安全。该软件能够快速验证客户的面部。在客户同意后，自动取款机或支票兑现亭就会捕捉到他的数字图像。然后，该软件生成照片的脸纹，以保护客户免遭身份盗窃和欺诈交易。

通过使用面部识别软件，客户不需要带照片的身份证、银行卡或个人识别码（PIN）来验证身份。通过这种方式，企业可以防止欺诈的发生——或者，如果发生了欺诈，执法机构可以迅速做出反应。

但是，当然，在这种情况下也存在误报的风险：如果软件没有识别出您试图访问自己的帐户怎么办？没有人希望自己的钱被锁在门外。

对面部识别系统隐私的担忧

虽然上述所有例子都是在个人许可的情况下进行的，但有时面部识别的使用是在未经个人同意或知情的情况下进行的。该系统的反对者指出，虽然该技术确实在某些情况下提供了安全，但这不足以证明凌驾于自由和自由之上的理由。

许多人认为，使用这些系统对隐私的侵犯太大了，但他们的担忧还不止于此。他们还指出了身份盗窃的风险。就连面部识别公司也承认，这项技术使用得越多，身份盗窃或欺诈的可能性就越高。

与许多发展中的技术一样，面部识别的巨大潜力也存在一些缺陷，但制造商正在努力提高系统的可用性和准确性。

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