人體生物特征識別技術(shù)是依靠人體的生物特征來進(jìn)行人的身份驗(yàn)證的一種高科技識別技術(shù)。而人體面貌識別技術(shù)具有比其他生物特征識別技術(shù)更直觀、簡便、準(zhǔn)確、可靠及可擴(kuò)展性良好等眾多優(yōu)勢。因而應(yīng)用廣泛。本文介紹人體面貌識別技術(shù)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用及進(jìn)展。
一、前言
隨著光電技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)與模式識別等技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了一種嶄新的人體生物特征識別技術(shù)，這就是依靠人體生物特征來進(jìn)行人的身份驗(yàn)證的一種高科技識別技術(shù)。
人體生物特征目前主要用到人體的指紋、掌紋、眼虹膜、聲音、筆跡、面貌及DNA等。由于這些特征具有人體所固有的不可復(fù)制的唯一性和穩(wěn)定性，因此不可能復(fù)制、失竊或被遺忘。所以，利用人體的這些獨(dú)特的生理特征能準(zhǔn)確地鑒別每個人的身份。
近幾年來，已開發(fā)應(yīng)用了聲音識別、簽字識別、指紋識別、掌形識別、眼虹膜識別等人體生物特征識別技術(shù)，與上述識別技術(shù)相比較，而最近開發(fā)的人體面貌識別技術(shù)則具有簡便、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)及可擴(kuò)展性良好等眾多優(yōu)勢，因此可廣泛應(yīng)用于出入口控制、安全驗(yàn)證、安防監(jiān)控與搜尋罪犯等有關(guān)方面。下面就簡要介紹一下人體面貌識別技術(shù)的原理、應(yīng)用及進(jìn)展。 二、人體面貌識別技術(shù)的原理
1、人體面貌識別技術(shù)的內(nèi)容
人體面貌識別技術(shù)包含三個部分：
（1）人體面貌檢測
面貌檢測是指在動態(tài)的場景與復(fù)雜的背景中判斷是否存在面像，并分離出這種面像。一般有下列幾種方法：
①參考模板法
首先設(shè)計一個或數(shù)個標(biāo)準(zhǔn)人臉的模板，然后計算測試采集的樣品與標(biāo)準(zhǔn)模板之間的匹配程度，并通過閾值來判斷是否存在人臉；
②人臉規(guī)則法
由于人臉具有一定的結(jié)構(gòu)分布特征，所謂人臉規(guī)則的方法即提取這些特征生成相應(yīng)的規(guī)則以判斷測試樣品是否包含人臉；
③樣品學(xué)習(xí)法
這種方法即采用模式識別中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，即通過對面像樣品集和非面像樣品集的學(xué)習(xí)產(chǎn)生分類器；
④膚色模型法
這種方法是依據(jù)面貌膚色在色彩空間中分布相對集中的規(guī)律來進(jìn)行檢測。
⑤特征子臉法
這種方法是將所有面像集合視為一個面像子空間，并基于檢測樣品與其在子孔間的投影之間的距離判斷是否存在面像。
值得提出的是，上述5種方法在實(shí)際檢測系統(tǒng)中也可綜合采用。
（2）人體面貌跟蹤
面貌跟蹤是指對被檢測到的面貌進(jìn)行動態(tài)目標(biāo)跟蹤。具體采用基于模型的方法或基于運(yùn)動與模型相結(jié)合的方法。
此外，利用膚色模型跟蹤也不失為一種簡單而有效的手段。
（3）人體面貌比對
面貌比對是對被檢測到的面貌像進(jìn)行身份確認(rèn)或在面像庫中進(jìn)行目標(biāo)搜索。這實(shí)際上就是說，將采樣到的面像與庫存的面像依次進(jìn)行比對，并找出最佳的匹配對象。所以，面像的描述決定了面像識別的具體方法與性能。目前主要采用特征向量與面紋模板兩種描述方法：
①特征向量法
該方法是先確定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官輪廓的大小、位置、距離等屬性，然后再計算出它們的幾何特征量，而這些特征量形成一描述該面像的特征向量。 ②面紋模板法
該方法是在庫中存貯若干標(biāo)準(zhǔn)面像模板或面像器官模板，在進(jìn)行比對時，將采樣面像所有象素與庫中所有模板采用歸一化相關(guān)量度量進(jìn)行匹配。
此外，還有采用模式識別的自相關(guān)網(wǎng)絡(luò)或特征與模板相結(jié)合的方法。
人體面貌識別技術(shù)的核心實(shí)際為“局部人體特征分析”和“圖形/神經(jīng)識別算法?！边@種算法是利用人體面部各器官及特征部位的方法。如對應(yīng)幾何關(guān)系多數(shù)據(jù)形成識別參數(shù)與數(shù)據(jù)庫中所有的原始參數(shù)進(jìn)行比較、判斷與確認(rèn)。一般要求判斷時間低于1秒。
2、人體面貌的識別過程
一般分三步：
（1）首先建立人體面貌的面像檔案。即用攝像機(jī)采集單位人員的人體面貌的面像文件或取他們的照片形成面像文件，并將這些面像文件生成面紋（Faceprint）編碼貯存起來。
（2）獲取當(dāng)前的人體面像
即用攝像機(jī)捕捉的當(dāng)前出入人員的面像，或取照片輸入，并將當(dāng)前的面像文件生成面紋編碼。
（3）用當(dāng)前的面紋編碼與檔案庫存的比對
即將當(dāng)前的面像的面紋編碼與檔案庫存中的面紋編碼進(jìn)行檢索比對。上述的“面紋編碼”方式是根據(jù)人體面貌臉部的本質(zhì)特征和開頭來工作的。這種面紋編碼可以抵抗光線、皮膚色調(diào)、面部毛發(fā)、發(fā)型、眼鏡、表情和姿態(tài)的變化，具有強(qiáng)大的可靠性，從而使它可以從百萬人中精確地辯認(rèn)出某個人。
人體面貌的識別過程，利用普通的圖像處理設(shè)備就能自動、連續(xù)、實(shí)時地完成。
三、人體面貌識別技術(shù)的特點(diǎn)
人體面貌識別技術(shù)與其他人體生物特征識別技術(shù)相比較，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
（1）人體面貌識別技術(shù)有快速、簡便、非侵?jǐn)_和不需要人的被動配合的特點(diǎn)。
因?yàn)槌@種識別技術(shù)以外，其余的人體生物特征識別技術(shù)對人們來說都是一種干擾，都需要人的被動配合。如指紋和掌紋識別都需要人們將手放在玻璃表面，而虹膜識別需要用激光照射人的眼睛，而聲音識別需要人對著麥克風(fēng)講話，字跡識別則需要人簽字等等。而人體面貌識別無需干擾人們的行為，你只需要很快從一架攝像機(jī)前走過，你的面貌就已經(jīng)被快速地采集和檢驗(yàn)，所以非常簡便。 （2）人體面貌識別技術(shù)有良好的防偽、防欺詐、準(zhǔn)確、直觀、方便的特點(diǎn)。
因?yàn)橥渌梭w生物特征識別技術(shù)相比較，只有面像識別是最直觀、最可靠、最準(zhǔn)確的，因而它是優(yōu)良的防偽、防欺詐的。
（3）人體面貌識別技術(shù)具有性價比高、經(jīng)濟(jì)、可擴(kuò)展性良好的特點(diǎn)。
因?yàn)槿梭w面貌識別技術(shù)比其他的人體生物特征識別技術(shù)的性能要優(yōu)越，它不要人的行為的配合能方便有效地核查人的身份，而且只需通用的PC硬件及相關(guān)軟件，因而經(jīng)濟(jì)、性價比高；由于其直觀、準(zhǔn)確，且應(yīng)用更為廣泛，因此具有良好的可擴(kuò)展性能。
四、人體面貌識別技術(shù)的應(yīng)用
由于人體面貌識別技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因而有著十分廣泛的應(yīng)用前景。其應(yīng)用領(lǐng)域遍及軍隊(duì)、政法、銀行、物業(yè)、海關(guān)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等。下面就其主要應(yīng)用作一簡介。
1、在銀行金融系統(tǒng)中的應(yīng)用
由于銀行金融系統(tǒng)對安全防范控制系統(tǒng)有著極高的要求，如對金庫的安全設(shè)施、保險柜、自動柜員機(jī)以及電子商務(wù)信息系統(tǒng)等都需要人體面貌識別技術(shù)這種更直觀、準(zhǔn)確、可靠的識別系統(tǒng)。
近年來，金融詐騙、搶劫發(fā)生率有所增高，對傳統(tǒng)的安全措施提出了新的挑戰(zhàn)。而人體面貌識別技術(shù)根本不需要帶任何的電子、機(jī)械“鑰匙”，因而可杜絕丟失鑰匙、密碼的現(xiàn)象。如果配合IC卡、指紋識別等技術(shù)，就可以更加使安全系數(shù)成倍增長。而且，由于對每次操作事件都保存一條有時間、日期和人體面像的記錄，所以它具有良好的可跟蹤性。
當(dāng)前，銀行系統(tǒng)正在開展保險柜出租、托管的業(yè)務(wù)，若銀行使用這種識別系統(tǒng)，能提高安全系數(shù)和客戶對銀行的可信度。此外，若在ATM自動取款機(jī)上應(yīng)用這種識別技術(shù)，可以解除用戶忘記密碼的苦惱，而且還可以防止冒領(lǐng)、盜取的事件發(fā)生。 2、在政法系統(tǒng)中的應(yīng)用
當(dāng)前，我國的公、檢、法正加強(qiáng)對經(jīng)濟(jì)、刑事等犯罪行為的打擊力度，正在聯(lián)合開展“追、逃”斗爭。目前多是將逃犯的照片、身份證、特征資料上網(wǎng)發(fā)布。但這種方法的判斷要通過多種技術(shù)鑒定，它對證件資料假冒犯人的查詢有較大的難度，對犯罪分子的狡辨、偽裝往往要消耗大量的時間和物力來進(jìn)行確認(rèn)。如果利用人體面貌識別技術(shù)，則可大大提高工作效率，并能對犯罪分子產(chǎn)生極大的威攝力量。如在重要的車站、碼頭、機(jī)場、海關(guān)等出入口附近架設(shè)攝像機(jī)，則系統(tǒng)可在無人職守的情況下自動捕捉進(jìn)、出上述場所的人員的頭像，再通過網(wǎng)絡(luò)將頭像面貌特征數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)中心數(shù)據(jù)庫去，與逃犯的頭像進(jìn)行比較，迅速準(zhǔn)確地作出身份判斷，一旦發(fā)現(xiàn)是吻合的頭像，即自動記錄并報警。如英國倫敦警察局，由于最近使用了人體面貌識別系統(tǒng)，在三個月內(nèi)破案率就提高了34％。
3、在其他方面的應(yīng)用
除在上面兩大領(lǐng)域的應(yīng)用外，人體面貌識別技術(shù)可廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)、公安、黨政機(jī)關(guān)、物業(yè)管理及其他一切需要的部門的安全驗(yàn)證、監(jiān)控、門禁及一切出入口控制等多個方面。
五、人體面貌識別技術(shù)的進(jìn)展 人體面貌識別技術(shù)的最新進(jìn)展就是可以通過攝像機(jī)來搜索捕捉識別活動的人像，而不僅僅是識別靜止的照片。如最近由美國新澤西州Visionics公司開發(fā)的面像局部特征分析法識別系統(tǒng)，僅用一部攝像機(jī)和一臺微計算機(jī)即可在人群中識別出某個人來。
此外，德國ZN公司的Phantomas可以處理由受害者描繪的一系列疑犯圖像的識別。英國也有這類產(chǎn)品應(yīng)用。
Technology Recognition Systems技術(shù)識別系統(tǒng)公司和Forensic Security法庭服務(wù)公司都更傾向于集中在看不見的面容上，即使用紅外線傳感技術(shù)超越表面細(xì)節(jié)，而檢查更恒定的內(nèi)在的解剖學(xué)上的東西。它有不受燈光影響的優(yōu)勢，在黑暗中也可象在白天一樣工作。
用于捕捉人體面貌圖像的除了標(biāo)準(zhǔn)視頻外，近來的發(fā)展趨勢是熱成像技術(shù)。這種技術(shù)是通過分析由面部的毛細(xì)血管的血液產(chǎn)生的熱線來形成面部圖像。熱成像技術(shù)并不需要較好的光源條件，即使在黑暗的情況下也可使用。并可更好地排除胡須、頭發(fā)以及化妝引起的面部變化的干擾。
我國目前人體面貌識別技術(shù)的研究和應(yīng)用還剛剛開始，而歐美等發(fā)達(dá)國家這一技術(shù)已被應(yīng)用在許多場所。尤其是“911”恐怖事件之后，美國警方率先在冰島國際機(jī)場、美國波士頓機(jī)場、奧克蘭機(jī)場、亞特蘭大機(jī)場、休斯頓機(jī)場等都開始應(yīng)用這一先進(jìn)技術(shù)，它們借助電視監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控掃描人群，自動搜尋警方所需要的恐怖分子。現(xiàn)在我國不少大專院校與科研單位已著手這方面的實(shí)質(zhì)性的研究，相信不久即有新型產(chǎn)品問世。（信息來源：樂通光電新技術(shù)研究所）
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