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        神秘的人臉識別技術離我們的生活有多遠?

        2015-05-30 15:02:06袁曉華
        2015年14期
        關鍵詞:人臉識別優(yōu)勢

        袁曉華

        摘要:隨著人們對身份認證的日益重視,人臉識別技術因其特有的優(yōu)勢被廣泛應用于生活中各個方面。本文從日常生活中的實例及時下熱門的電影片段開始分析引入,深入淺出的將深奧艱澀難懂的計算機理論進行分析,著重分析人臉識別技術的研究背景、意義和現(xiàn)狀,歸納出人臉識別技術的獨特優(yōu)勢,以及局限性,本文具有科普的意義。

        關鍵詞:人臉識別;優(yōu)勢;局限性

        2015年4月,一部好萊塢電影《速度與激情7》在中國各大影院上映,上映一周便獲得不俗的票房,在受到片中角色劇情吸引的同時,一個基于計算機物聯(lián)網(wǎng)的高科技追蹤系統(tǒng)在電影中扮演了非常重要角色,這個追蹤系統(tǒng)給觀眾帶了神乎其技的仰望感,實際上,系統(tǒng)最重要的功能模塊使用的技術就是人臉識別技術。其實不但電影中常常出現(xiàn)了人臉識別技術的應用,日常生活中也有很多地方使用了人臉識別技術。

        近年來,公眾的身份證銀行卡偽造和克隆的事件在全國各地不同的地方多發(fā)。身份證、銀行卡、銀行卡密碼,密碼是日常生活中經(jīng)常使用的一種身份驗證,容易遭到復制和盜用,經(jīng)歷這些認證的越來越不安全,我們的正常生活和交流增加了很多麻煩,并且如果被非法使用,真正的主人將受到很大的損失。

        身份認證的應用遠不止于此,這在國家的安全、公安、司法、安全、電子政務、電子商務等領域都發(fā)揮著力量,計算機技術和信息技術的發(fā)展,使得在日常生活和工作中,人們對認證的安全性、精確性、有效性的要求越來越高。

        中國有14億人口,人口基數(shù)大,流動性大,人口管理面臨嚴峻的考驗。人臉識別技術是生物特征識別領域中的身份認證技術是最方便,最自然的,技術的特性決定了人臉識別技術具有很大發(fā)展?jié)摿捌渲匾牡匚?,因此越來越多的研究者關注這一領域的發(fā)展。

        認證是許多保證系統(tǒng)安全運行的重要前提,這是日常生活中經(jīng)常遇到的一個基本的問題。生物特征作為人的一種本質、自然屬性,有其自身的穩(wěn)定性和很強的個體差異性,已成為一個不可或缺的、不可替代的認證方式。生物特征識別技術,內(nèi)容廣泛,目前常見的認證方式有:虹膜特點、手指紋路、人類步態(tài)、耳廓形狀、人臉識別、血管靜脈分析等。其中,人臉識別具有直接的、友好的、方便的特點,得到了用戶的認可,因此得到了廣泛的研究與應用。

        從第二十個世紀60年代到現(xiàn)在,在人臉識別問題的研究問題上已成為一個研究熱點,并且國內(nèi)外眾多知名大學、公司、研究所的研究,已經(jīng)取得了大量的成果,這些成果已應用在我們的日常生活中。人臉識別是一個很多人的關注和研究,具有重要的研究意義:

        1.有較大的應用開發(fā)前景。

        在日常生活領域,每天都有人需要證明自己的身份,通過各種方式,如身份證、使用軍官證、學生證、密碼等等,這些手段,同時進行保護合法權利和利益,但容易給我們的生活帶來不小的麻煩,比如,如果忘記了銀行卡的密碼,然后需要去銀行柜臺密碼更改,排隊,填寫表格,提交文件的復印件等,需要花很多時間,讓人頭痛。

        在國家公共安全的方面,維護公共安全時,及時并且有效的監(jiān)測和捕捉到未知的危險,及時消除國家安全上的隱患,是維護社會穩(wěn)定的重要任務,特別是美國“9.11”恐怖襲擊事件中,安全問題成為人們關注的焦點。

        在信息安全領域,信息技術的飛速發(fā)展帶來了很大的方便和好處我們的生活的同時,也帶來了信息獲取的嚴重的安全問題,我們可以經(jīng)常在電視,報紙和其他媒體,微博聽說網(wǎng)絡信息,網(wǎng)絡安全脆弱性,國家網(wǎng)絡盜竊,企業(yè)私人和機密的消息,尤其是美國的竊聽丑聞的“斯諾登”事件曝光后,安全保護信息和如何更好地引起全社會的關注。

        生物特征是人類獨有的特點,所以比傳統(tǒng)的認證方法,它可以,從根本上消除偽造和被盜,具有較高的可靠性和安全性,能夠滿足國家安全、信息安全、金融安全等各個方面。其中,人臉識別是生物特征識別技術的一種,其性質易于接受的優(yōu)點受到人們的青睞,在國內(nèi)有極大的研究前景。

        2.對相關學科的發(fā)展起到積極的作用。

        人臉識別問題的研究需要更多的支持知識:圖像分析、理解和分類、計算機視覺、人工智能、人機交互、認知科學、神經(jīng)計算、生理學等。為了一個特定的問題,可以嘗試一種新的方法,驗證了新的理論,解釋新的現(xiàn)象,建立一個多學科交叉融合的實驗平臺。結合一些具體問題的人臉識別問題的深入研究,才能最終解決,可以極大地提高這些相關學科的研究水平。例如,從智能人機接口的角度,人臉識別研究如何讓計算機準確,靈活的區(qū)分不同的人類個體的能力,這是機器智能的重要體現(xiàn),最終解決這個問題,將大大提高人機交互遲鈍,不和諧的環(huán)境中,這種技術將被應用到移動電話,ATM機,電腦,企業(yè)的驗證,生產(chǎn)管理和其他方面,方便人們的美好生活,保護生物信息主體的信息安全。

        3.比其他生物特征識別技術在使用上有獨特的優(yōu)勢。

        (1)隱蔽性好:在進行個人識別時可以比較隱蔽的使用人臉識別技術,與此同時還可以利用與其他人不相同的生物個體特征,以及在不同的應用程序中的虹膜識別技術需要很好的協(xié)調完成識別。由于該方法在實際應用中不會引起太大的關注是確定的,也不需要確定具體位置。它是安全的,適合在線監(jiān)測與抓逃犯等應用,人臉識別技術被廣泛應用,用于安全監(jiān)測非常合適。

        (2)成本低:人臉識別技術的分析和檢測,通過人臉圖像的采集,使用普通的低端的USB攝像頭人臉圖像采集可完成,大大減少了另外的圖像采集設備的費用,數(shù)碼產(chǎn)品,如數(shù)碼相機,數(shù)碼相機和掃描儀,攝像頭在普通家庭的普及大大擴展了實用的空間。

        (3)高接受度:在數(shù)據(jù)的采集,不同于其他的收集方法,與一般的用戶習慣相比,不需要將采集,沒有對使用者身體的損害,不具侵略性,更容易被廣大用戶的認可。

        (4)事后追蹤力強:基于人臉識別技術的集合是一個面部圖像,各方面對這樣的事件時間的節(jié)約可以相比,在鑒定,監(jiān)測,跟蹤方面人臉識別技術使用方便,因為事后快速跟蹤能力,人臉識別技術有一個強大的應用前景。

        (5)可交互性高:隨著虹膜識別技術相比,人臉識別,指紋識別和鑒定是很自然的,因此,在使用面部識別系統(tǒng)的過程中,授權用戶可以接受和配合,推進系統(tǒng)的可靠性和可用性的使用。

        通過以上的分析知道,人臉識別技術具有方便、有效、應用廣泛等優(yōu)點,但也有不少局限性:

        1.從技術上實現(xiàn)安全可靠的人臉識別認證是有難度的。

        人臉面部特征相似,盡管有不同的人,不同種族之間的明顯的差異,但這些差異是細微的,多樣的,讓機器自動,準確地確定這些差異,可靠,技術,提出了更高的要求,是確定的模型和算法。

        2.人臉樣本的采集有不確定性。

        環(huán)境的不確定性:通過環(huán)境影響樣品中的圖像采集過程是非常大的,容易受到光照條件下的干擾,角度,距離的變化情況,將大大減少采集的樣品的質量,影響除塵效率,人臉識別系統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)必須面對這些挑戰(zhàn)。

        樣本的不確定性:面部特征是非常相似的外觀和結構,分布,因此很容易定位人臉,但不利于人與人之間的差別,加上激情、表情變換,頭罩及附件,如干擾,面具,眼鏡,頭發(fā),胡子,甚至影響面部整形,樣品采集的人臉識別具有很大的不確定性。圖像樣本集是在確定好所需,采集條件好,樣品的數(shù)據(jù)與應用的要求相比。

        《速度與激情7》中有這樣的一個情節(jié),正反派在街頭激戰(zhàn)的時候,使用了這個追蹤系統(tǒng)進行追蹤,體現(xiàn)了追蹤系統(tǒng)的高效能,可是,通過上述的人臉技術的局限性的分析,可以知道,其實電影用想象力擴大了人臉識別追蹤系統(tǒng)的效能,可是也正因為如此,可以看出人們對于人臉識別技術的期待,對人臉識別技術的研究具有非常重要的研究意義和價值。

        目前國外有不少機構和部門都對人臉識別進行了持續(xù)深入的研究,同時國內(nèi)許多大學、科研機構、IT企業(yè)等對人臉識別進行了有探索意義的研究。國內(nèi)的主要研究機構有:中國科學院計算機技術研究所和自動化研究所、清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、浙江大學、南京理工大學、四川大學、吉林大學等。(作者單位:廣西機電工業(yè)學校)

        參考文獻:

        [1]張敏貴 潘泉 張洪才等.多生物特征識別[J].信息與控制,2002,31(6):524~528.

        [2]譚鐵牛.中國生物特征認證動態(tài)[M].西安:西北大學出版社,2003.

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