劉赟 周爽

摘 要：人臉識別技術(shù)屬于模式識別范疇，是通過識別生物特征完成身份認(rèn)證。近年來，人臉識別技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向市場，進(jìn)入實(shí)用化階段。隨著人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，計(jì)算機(jī)在人臉識別的精度和效率方面已經(jīng)超過人類。人臉識別技術(shù)已經(jīng)被大量應(yīng)用于政府機(jī)關(guān)、軍隊(duì)系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、海關(guān)以及安全防務(wù)等領(lǐng)域。本文簡述了人臉識別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了人臉識別技術(shù)的商業(yè)化前景。

關(guān)鍵詞：人臉識別 視覺計(jì)算 身份認(rèn)證

中圖分類號：F721 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-0298（2017）08（b）-135-02

1 人臉識別技術(shù)的原理及研究現(xiàn)狀

人臉識別是指用計(jì)算機(jī)分析人的面部視頻和圖像，從中抽取有效的特征作為識別信息。最終識別臉部對象的身份。有電腦與人類不同，出示一張照片，對電腦來說，照片只是一段編碼的字符串而已，電腦不知道人類的面部在哪里。所以對于一臺電腦來說，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)臉部識別，至少要有三個(gè)步驟：一是從場景中剝離出人的面部區(qū)域，二是從面部區(qū)域提取臉部特征，三是基于提取的特征進(jìn)行臉部識別。由于人臉在社會生活中中扮演著重要的角色，是人的復(fù)雜情感的表現(xiàn)載體。人類視覺系統(tǒng)在人臉復(fù)雜模式識別方面具有卓越的能力。然而，這種對人來說與生俱來的圖像合成能力對計(jì)算機(jī)來說卻顯得特別困難。經(jīng)過近40年的研究發(fā)展，人臉識別技術(shù)取得了客觀的進(jìn)步，只是大都是基于二維模式，一些基于三維的研究要使用昂貴的三維視頻采集設(shè)備，三維建模也需要巨大的機(jī)時(shí)而難以進(jìn)入實(shí)用階段。

人臉識別技術(shù)目前是人工智能以及模式識別領(lǐng)域的研究熱門。最早的身份識別領(lǐng)域依靠對指紋的辨識，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，陸續(xù)研究辨別虹膜和視網(wǎng)膜，甚至開始測定DNA。與這些技術(shù)相比，臉部識別更加方便自然，容易被普通用戶接受?，F(xiàn)在這種技術(shù)已經(jīng)滲透到公安系統(tǒng)，幫助刑偵人員監(jiān)察視頻記錄和身份認(rèn)證。

目前，計(jì)算機(jī)算法中提到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是一種分類器數(shù)學(xué)模型，其靈感來自生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是訓(xùn)練時(shí)間長，識別時(shí)間短。所以簡單來說，人臉識別中使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是將圖像信息轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可以通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練，通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練將機(jī)器理解為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，從而將面部特征轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以識別字符串，與大數(shù)據(jù)相比較，從而達(dá)到識別臉譜的目的。

要想讓電腦擁有和人類相當(dāng)?shù)拿娌孔R別精度，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)先處理。要想讓算法自動辨別臉部特征計(jì)算機(jī)需要進(jìn)行人臉檢測和臉特征點(diǎn)定位。然后才是對具有判別性的特征進(jìn)行身份的識別，即狹義上的人臉識別。

隨著基于深度學(xué)習(xí)的人工智能的快速發(fā)展，機(jī)器視覺研究中關(guān)于人臉識別技術(shù)的研究取得了長足的進(jìn)展。從2012年迄今為止，科學(xué)家不斷改進(jìn)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，訓(xùn)練人工智能進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，在很多領(lǐng)域都有所應(yīng)用。比如讓人工智能通過深度學(xué)習(xí)提升下圍棋技巧，已經(jīng)先后戰(zhàn)勝韓國的李世乭和中國的柯潔，人類在圍棋領(lǐng)域已經(jīng)不敵人工智能。把這些技術(shù)應(yīng)用到人臉識別領(lǐng)域，無需考慮如何應(yīng)用人臉識別已有理論，也不用費(fèi)心思考如何設(shè)置算法，一切過程都不過是深度學(xué)習(xí)，人工智能會自己開發(fā)出有效的辨別策略，不需要人為干涉。

目前，機(jī)器學(xué)習(xí)，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人工智能、量子計(jì)算等技術(shù)創(chuàng)新，這些技術(shù)的進(jìn)步大大提高了計(jì)算機(jī)視覺計(jì)算的處理能力，處理速度和復(fù)雜性，制造商的面部識別應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。據(jù)平安科技創(chuàng)新研究院專家介紹，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全面部識別算法在各種測試環(huán)境下都達(dá)到99%以上的準(zhǔn)確率。即使面對細(xì)胞老化和雙胞胎等行業(yè)公認(rèn)的技術(shù)問題，存在一系列解決方案。

2 人臉識別技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

人臉識別技術(shù)利用人面部的特征信息完成辨識具有很大的優(yōu)越性，因?yàn)槊娌刻卣饕约捌渌麄鹘y(tǒng)檢測對象，諸如指紋和虹膜，都具有長期的穩(wěn)定性，所以使用臉部識別在技術(shù)上是可行的。因?yàn)闆]有必要強(qiáng)制用戶提供基本信息，不需要復(fù)雜的檢測設(shè)備，因此臉部識別技術(shù)更實(shí)用。英國電視劇《黑鏡》中，有一個(gè)特別的人臉識別系統(tǒng)，就是為谷歌應(yīng)用開發(fā)的谷歌眼鏡，結(jié)合谷歌的硬件設(shè)備，可以掃描陌生人的臉，快速識別和提取相關(guān)信息。這樣，即使他們是不熟悉的人，只要使用臉部識別掃描，就可以知道他的基本信息，甚至他的家人和親戚的基本情況。這不是幻想。2014年，香港大學(xué)開發(fā)面部識別系統(tǒng)，其識別人類面孔的能力甚至超過人類。當(dāng)然，面部識別技術(shù)除了簡單識別身份之外，在其他領(lǐng)域也有很多應(yīng)用，比如我們常見的面部識別考勤，工作人員只需站在機(jī)器前面，通過攝像頭識別臉部，就可以打卡簽到。

在面部識別技術(shù)和應(yīng)用方面，阿里將與國內(nèi)生物學(xué)領(lǐng)域新智盛合作打造“阿里巴巴人臉比對系統(tǒng)”。騰訊TenPay已經(jīng)與中國公安部國家身份證號碼查詢服務(wù)中心合作，實(shí)現(xiàn)了肖像比較服務(wù)戰(zhàn)略合作，也與公共銀行在金融、證券等業(yè)務(wù)中實(shí)現(xiàn)面部識別應(yīng)用。民生銀行率先引進(jìn)面部識別客戶認(rèn)證鏈接，已經(jīng)在移動智能柜員機(jī)系統(tǒng)、移動操作、定制操作和柜臺業(yè)務(wù)XBank業(yè)務(wù)系統(tǒng)中使用人臉識別。

作為社會主體，人的身份數(shù)字化是智慧社會的前提，人臉識別是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。人臉識別技術(shù)可以基于人臉的非侵入性生物信息，并且計(jì)算毫秒級的大數(shù)據(jù)使得臉部成為智慧社會的“接入端口”，方便信息安全交流。百度透露，人臉識別將成為其重要的技術(shù)研究方向之一。其實(shí)除了百度之外，BAT在其他兩個(gè)領(lǐng)域的臉部識別已經(jīng)開始布局了。早在2013年，螞蟻黃金服務(wù)和北京光電科技有限公司的Face ++平臺開始運(yùn)行，即“刷臉支付”系統(tǒng)。2016年，阿里云進(jìn)一步建立了視覺計(jì)算團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)云端視頻圖像智能分析、識別、搜索、生成和挖掘服務(wù)。同年7月，由極客公園舉辦的奇點(diǎn)創(chuàng)新者峰會上，騰訊旗下優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室首次公開亮相，基于整個(gè)騰訊的社交網(wǎng)絡(luò)平臺和業(yè)務(wù)產(chǎn)品線，為QQ空間、天天P圖、微眾銀行等50多款產(chǎn)品提供圖像算法和人臉識別技術(shù)的支持。至此，國內(nèi)三大互聯(lián)網(wǎng)龍頭企業(yè)，均已布局人臉識別。

人臉識別技術(shù)是自然和智能社會關(guān)系的關(guān)鍵技術(shù)之一。自然人地位的數(shù)字化是智慧社會的先決條件。其特點(diǎn)是不被偽造，被動采集等，結(jié)合云計(jì)算和大數(shù)據(jù)，可以快速完成比較，可以在各種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)快速安全確認(rèn)的身份。在莆田仙游縣，從今年初起，縣社會勞動保障中心已應(yīng)用面部識別技術(shù)完成退休人員退休金的身份認(rèn)證。只需要在社會保障中心的窗口相機(jī)前拍照，就可以完成身份認(rèn)證。目前，全縣已完成退休職工2000余人領(lǐng)取養(yǎng)老金資格認(rèn)證工作。

監(jiān)測系統(tǒng)最關(guān)心的是監(jiān)控場景中的人，特別是那些需要關(guān)注其行為的人。監(jiān)測系統(tǒng)可以快速分析現(xiàn)場人員的位置，收集人臉圖像，并將這些圖像和數(shù)據(jù)庫里被懷疑的危險(xiǎn)人物進(jìn)行比對，一旦匹配成功，系統(tǒng)會很快發(fā)出警報(bào)。面部識別系統(tǒng)收集到的臉部圖像可以成為非常重要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，存儲在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中，或者與公安部門的數(shù)據(jù)庫連接。

根據(jù)目前國內(nèi)機(jī)場航站樓登機(jī)流程和機(jī)場港口入境管理規(guī)定，乘客必須經(jīng)過機(jī)場航站樓安檢柜臺和入境檢查柜臺，這樣，乘客流動速度就會很慢，因?yàn)槊總€(gè)乘客必須在這里接受檢查。機(jī)場安保部門在入境登記柜臺部署面部監(jiān)測系統(tǒng)就會取得良好效果。

支付寶手機(jī)客戶端已經(jīng)正式啟用了臉部注冊功能。用戶不需要輸入繁瑣的密碼，只需在手機(jī)鏡頭眨眼，轉(zhuǎn)頭即可輕松完成登錄。過去只能出現(xiàn)在科幻電影里的場面，已經(jīng)悄然融入現(xiàn)實(shí)生活中。不僅如此，2016年5月，深圳寶安國際機(jī)場安裝了安全面部識別系統(tǒng)，這意味著以后乘機(jī)安檢，只需露露臉即可。據(jù)了解，支付、金融、教育、交通、房地產(chǎn)等場景中的人臉識別技術(shù)都存在巨大的商業(yè)機(jī)會。不過行業(yè)專家也表示，目前面部識別技術(shù)在企業(yè)市場的價(jià)格門檻依然偏高。以前，盡管有企業(yè)在進(jìn)行建設(shè)-轉(zhuǎn)讓、建設(shè)-經(jīng)營-轉(zhuǎn)讓模式的嘗試，但尚未有典型成功案例。人臉識別技術(shù)在企業(yè)級的商業(yè)模式仍需進(jìn)一步探索。

從技術(shù)上講，人臉識別的準(zhǔn)確性已經(jīng)超出了人的能力范圍。特別是2013年以后，隨著硬件和軟件技術(shù)的成熟，行業(yè)進(jìn)入了真正的爆發(fā)期。目前，這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、金融、社會保障、電子商務(wù)等領(lǐng)域。隨著人臉識別技術(shù)市場需求的不斷擴(kuò)大，技術(shù)難點(diǎn)逐漸得到克服，許多系統(tǒng)可能被人臉識別所取代，包括通勤、醫(yī)院登記、候選人身份驗(yàn)證等，人臉識別技術(shù)在將來的社會會越來越普及。由于中國人口基數(shù)龐大，互聯(lián)網(wǎng)流行度高，面孔識別技術(shù)世界領(lǐng)先，未來市場規(guī)模將突破1000億。

3 人臉識別技術(shù)投資前景與政策環(huán)境

人臉識別對投資企業(yè)形成巨大吸引力，企業(yè)界甚至把2015年定為人臉識別元年，以為市場會向消費(fèi)者提供更多使用識別設(shè)備，但有些觀點(diǎn)指出，2016年和2017年各大企業(yè)重視的是人臉識別技術(shù)的投資和布局，而人臉識別技術(shù)設(shè)備的全面投放應(yīng)用至少要等到2018年。

就目前情況來說，這項(xiàng)技術(shù)怎樣能接上地氣才是核心問題。人臉識別技術(shù)最終要從實(shí)驗(yàn)室走出來，進(jìn)入地鐵系統(tǒng)、進(jìn)入公安部門，還要表現(xiàn)良好，這不是目前國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)最擅長的地方，現(xiàn)在國內(nèi)市場較為混亂，小型廠商的重點(diǎn)還集中在如何做出山寨移動端產(chǎn)品，如平板和移動考勤等，對于制作動態(tài)識別系統(tǒng)還存在很大困難。這樣的小型廠家目前在國內(nèi)有200多家，但能使用核心技術(shù)的企業(yè)不足10家，這里面能夠做系統(tǒng)集成的廠家只有4家。另外，與國外廠商相比，國內(nèi)相關(guān)廠商在技術(shù)研發(fā)上投入太少，很少有廠家擁有自己開發(fā)的專利產(chǎn)品，一般都購買第三方技術(shù)。

各大企業(yè)的競爭達(dá)到白熱化的程度，人們正在等待新一輪洗牌。鑒于目前國內(nèi)市場現(xiàn)狀，那些肯在核心技術(shù)上投入精力，能根據(jù)用戶體驗(yàn)認(rèn)真調(diào)整產(chǎn)品性能的廠家一定會吸引到更多的投資，從而擁有更大的實(shí)力。

由于未來人臉識別技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ睢⒐ぷ髦械膽?yīng)用將越來越廣泛。我國人臉識別市場將迎來爆發(fā)?！?015全球安防設(shè)備市場報(bào)告》顯示，中國的人臉識別市場規(guī)模已經(jīng)從2012年的16.7億元增加到2015年的75億元。據(jù)分析，在未來5年之內(nèi)，國內(nèi)人臉識別的市場規(guī)?？赡軐⑦_(dá)到1000億元。其中，人臉識別主要應(yīng)用領(lǐng)域市場規(guī)模，公安領(lǐng)域16億以上、交通領(lǐng)域50億以上、金融領(lǐng)域百億級別、教育領(lǐng)域百億級別，在不考慮大安防硬件存量市場的前提下，整體市場規(guī)模就達(dá)到數(shù)百億。

《中國人臉識別行業(yè)市場前瞻和投資分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2016年我國人臉識別行業(yè)市場規(guī)模已超過10億元。預(yù)計(jì)未來五年，我國人臉識別市場規(guī)模平均復(fù)合增長率將達(dá)到25%，到2021年，人臉識別市場規(guī)模將達(dá)到51億元左右。到2020年，全球人臉識別市場規(guī)模有可能達(dá)到300億元以上。由于大量使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，人臉識別技術(shù)在復(fù)雜情境中的識別精度已經(jīng)達(dá)到99%，這樣，這一技術(shù)已經(jīng)完全進(jìn)入實(shí)用化階段。

4 結(jié)語

在不遠(yuǎn)的未來，如果人臉識別的技術(shù)得到進(jìn)一步突破，準(zhǔn)確率得到提升并普及程度，其商業(yè)化應(yīng)用前景應(yīng)該是十分廣闊的，完全有可能會成為下一個(gè)科技時(shí)代的商業(yè)爆發(fā)點(diǎn)。從股市來看，目前騰訊、阿里、民生銀行等多個(gè)巨頭進(jìn)軍人臉識別產(chǎn)業(yè)，這些企業(yè)將在接下來的10年引領(lǐng)人臉識別領(lǐng)域的發(fā)展?？傊?，人臉識別的技術(shù)壁壘也會越積越高，技術(shù)研發(fā)會成為企業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，同時(shí)商業(yè)模式也會因?yàn)榧夹g(shù)的不管革新而發(fā)生演變。

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