人脸识别的现状和发展

周灵

摘 要本文首先简单介绍了人脸识别的三大类研究方法，阐明了其各自的优缺点。紧接着对目前国内外人脸识别的发展和应用做了相应的介绍。最后对于人脸识别的未来发展进行了展望。

【关键词】人脸识别 人脸检测

近年，生物特征识别这一技术发展今非昔比。其中，人脸识别是一种非接触性技术，具有可视化、符合人的思维习惯的特点，得以在商业、安全等领域广泛应用。目前，人脸识别逐渐成为一个热门的研究领域。

1 人脸识别的方法

随着技术的发展，人脸识别方法也呈现出“百花齐放”的趋势。从整体上把握，人脸识别技术可以分为以下三种：

1.1 基于几何特征的正面人脸识别方法

该方法是最早的人脸检测方法，是对人脸的等先验知识导出规则的利用。人脸面部器官可以近似的看作是常见的几何单元，肤色也人脸的是重要特征之一。该方法就是采集人脸的重要的面部特征及其之间的相对距离、特征分布等参数从而形成一个可以表示人脸特征向量，例如角度、曲率等。该方法抗干扰能力极强，对于光照变化的敏感度很低，并且直接利用人脸信息，便于理解。同时，由于该方法算法只关心器官的基本形状和位置结构，并没有侧重细节特征，所以对于从图像中提取稳定的特征就比较困难。这就意味着当人的面部表情的变化较大时，或者是出现了存在遮挡物等影响鲁棒性差的情况，对于人脸特征的提取就会变得困难甚至错误。

1.2 基于模板匹配的人脸识别方法

模板匹配主要包括静态匹配和弹性匹配，可以细分为：动态连接匹配法、特征脸方法、线性判别方法、神经网络法等。静态匹配方法在使用时也需要对图像进行适当的标准化，随后利用整幅图像的灰度级、生理特征区的灰度图像和变换后的人脸图像模板。由于是静态的匹配，模板的灵活性差，当出现面部表情过大时，就无法使用模板。所以产生了动态的模板匹配，也称为动态连接匹配法。该方法是建立反映人脸特征形状可变部分的特征参数模型。该方法的有点就在于其灵活性大大的提高，适用于更多情况下的人脸检测，同时鲁棒性较于静态更好。但是该方法容易因为计算时间太长而陷入局部最小。

1.3 基于模型的人脸识别方法

该方法是利用数学模型的参数进行人脸识别，合并人脸尺度和人脸方向的人脸。该方法着重了人脸各器官的不同特征和相互联系，又不敏感于面部表情变化，鲁棒性好，计算量也并不巨大。基于隐马尔科夫模型法就是其中最经典的方法。

2 人脸识别的现状

人脸识别技术正式起步于美国，我国接触该技术较晚，但是经过科研人员和学者们多年的研究和实验，目前我国的人脸识别技术已经达到国际先进的水平。

2.1 国内

在我国，最早从人工向计算机智能识别发展的生物识别技术是指纹识别，但是在实际应用中逐渐产生了对人脸识别技术的需求。从2001年开始，公安部门就开始使用这一技术来防范打击重大刑事犯罪并取得国家的支持。随后，我国在2008年北京奥运会举行时应用了人脸识别技术，这标志着我国的人脸识别进入大规模的使用阶段。在前几年举办的世博会上，该技术得到更加广泛的应用，同时各大公司也逐渐加入，实现了人脸识别技术在中国的大规模应用。随着我国技术的不断进步，“三化两合”将是人脸识别发展的必然趋势。“三化”指：主流化、芯片化、标准化；“两合”指：与其他生物特征的多生物特征融合与REID的联合。

2.2 国外

国内外对于人脸识别的研究都非常的活跃。美国、德国、日本等经济发达国家和部分发展中国家都有研究机构和研究人员对此进行专门的研究。以下只取其中兩个国家作为例子。

2.2.1 美国

美国是人脸识别技术最先起步的国家，也是最先应用该技术的国家，其人脸识别技术的水平一直走在国际前列。早在1993年，美国国防部就启动了FERET项目，为其之后的生物智能识别技术奠定了基础，推动人脸识别技术从初始阶段提升到原型系统阶段。目前，美国电影中没有钥匙孔只有一个摄像头的大门，刷一下人脸就可以进入；机要部门的核心设备通过指纹进行设备的解锁；追踪情节中利用街边摄像头进行识别等等，这些场景在实际生活中已经得到实际的应用。例如，FBI在2014年就推出了他们的新一代的电子识别系统，总投入超过10亿美金。用于利用监控锁定犯罪嫌疑人，从而进行全网追捕。不仅如此，美国国防部和国土安全部门加大了对人工智能识别技术的投资，用来防止恐怖分子对公共安全造成的威胁。

2.2.2 日本

日本虽然也是略晚接触人脸识别技术的国家，但是其发展却日新月异。在2014年日本的一家研究中心就在日本大阪试验一项基于视频的人脸识别技术，目的在于当灾难来临是，通过实时监控中人脸的表情以及人流的动态来判断各个紧急安全出口是否可用。日本近年来一直在加快对只能视频分析技术的研究。据中关在线报道，2015年日本日立公司推出的视频监控人脸识别技术能够技术能够以3600万张图像/秒的速度进行扫描，以高精度识别出路人，并且即时存储路人脸部图像，将长相相似的人脸进行分类。随后，据中新网2015年7月3日报道，日本在国内的骨干机场引进了通过计算机智能识别人脸来确认身份的系统，有望在举办东京奥运会和残奥会的之前，推进日本人出入境审查的无人化，大大缩短外国游客入境审查的时间。

3 人脸识别的展望

虽然人脸识别技术目前还存在一些缺陷，但是这一技术目前已经得到了非常迅速的发展，还出现了专门的国际会议，越来越多的研究人员和研究机构投入其中，同时各国也开始逐渐试验这一技术，那些亟待解决的问题不过也是时间的问题。相信不久的将来，这一人工智能技术会在不断的应用中逐渐完善，并且造福全人类。

参考文献

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[2]姜贺.基于几何特征的人脸识别算法[D].大连：大连理工大学，2008（12）.

[3]生物特征识别技术需从应用中逐步完善[J].智能建筑与城市信息，2014（09）：15-19

[4]余龙华.基于隐马尔科夫模型的人脸识别[A].计算机技术与发展，2012（02）：25-28

作者单位

安徽大学计算机科学与技术学院 安徽省合肥市 230000