人脸识别在无人机中的应用的必要性

2017-10-23

福建质量管理 2017年18期

(西北民族大学甘肃兰州 730000)

人脸识别在无人机中的应用的必要性

撒灵梁文豪张琳钰

(西北民族大学甘肃兰州730000)

1914年第一次世界大战时期，英国的两位将军提出了一种不需要人驾驶的飞机，从此诞生了无人机的概念，而在1966年，Bledsoe的人脸识别研究工作开始，到了现代，科技的发展越来越快，如何使得机器更加智能化就显得更加的重要。百年过去，当两个科技碰撞，终将为人类的生活带来改变，使得科技更好的展现在世人的面前。

人脸识别；无人机；人机交互

一部英剧《黑镜》将各种现代科技展现在了世人的面前：利用人脸识别，立即认出眼前的人并且评分；带有人脸识别的人造蜜蜂，监控民众甚至能够完成定向杀人。一部部科幻片将人脸识别描述的神乎其神，但是如今，人脸识别真的来了。Iphone8被爆料使用人脸识别取缔指纹解锁，支付宝采用刷脸支付，BAT相继发布人脸识别的API提供给开发者使用。人脸识别距离人们的生活越来越近，当它不再是简简单单的刷脸签到，它能记住你的脸，能够分析你的表情，能够知道你想要表达什么，是否会感受到科技的强大。

一、人脸识别

人脸识别系统是对采集到的图片或者视频流进行特征点的匹配，将主要的人脸区域剪裁出来，对图片进行预处理，通过后端的算法处理，得到更加详细的人脸特征，之后将这些特征和数据库中存储的特征进行匹配从而识别出来真正的身份信息。

自1966年PRI的Bledsoe的人脸识别研究工作开始，人脸识别经过了半个世纪，作为核心的算法越加详细。基于几何特征的算法，局部特征分析方法(Local Face Analysis)，特征脸方法(EigenFace或PCA，90年代最流行的算法之一)，基于弹性模型的算法，神经网络算法。而作为经典算法之一的EigenFace算法是有很大程度的研究意义的：每个图片都可以转换为一个N维的向量，然后把M张图片转换的N维向量放在一个集合S里面，如下式：S={Γ1,Γ2,Γ3,…,ΓM}

然后计算出平均图像Ψ(就是将集合S里面的所有向量遍历一遍进行累加)：

继续计算每张图像和平均图像的平均差Φ：

Φi=Γi-Ψ

找到M个正交向量Un(用来描述Φ的分布)：

当是一张新脸的时候：

其中k=1,2…M,对于第k个特征脸Uk，上式可以计算其对应的权重，M个权重可以构成一个向量：

ΩT=[ω1,ω2,…,ωM]

这就是求得的特征脸对人脸的表示了！对人脸识别的时候可以采用

εk=Ω-Ωk2

公式，其中Ω代表要判别的人脸，Ωk代表训练集内的某个人脸，两者都是通过特征脸的权重来表示的。式子是对两者求欧式距离，当距离小于阈值时说明要判别的脸和训练集内的第k个脸是同一个人的。当遍历所有训练集都大于阈值时，根据距离值的大小又可分为是新的人脸或者不是人脸的两种情况。根据训练集的不同，阈值设定并不是固定的。此种算法最麻烦之处就在于计算量太大，特别是对于一个N*N维的图片来说，计算其特征向量的计算量实在是太大，所以到了目前，该种方法只是被用来研究而不再大范围的采用。

二、无人机

人造蜜蜂可以说是无人机的一个更好的衍生，它小巧，隐蔽性高，虽然目前的技术还无法达到，但是到了现代无人机的用处却越加的广泛，最让人能直观的感受到无人机的强大的无非就是美军在各类现代战争中频繁的使用无人机，起到远程打击，士兵零伤亡。像MQ-1捕食者，可以扮演侦察机，但同时也能发射两枚AFGM-114地狱火导弹，最高时速可以达到240公里，属于遥控类飞行器，同样美军的RQ-4全球鹰作为一种侦察机最高时速可以达到650公里。无人机的用处越加明显，各国都开始加快无人机的研究，在2017年2月27日首飞的国产无人机翼龙Ⅱ成功首飞，被称作可以媲美MQ-9死神。同样作为国产的“云影”作为首款外贸无人机适合于高空远距离侦察或精确打击，具有多机组队，建立无人机空中作战网络，能够自主攻击，一旦锁定目标，可以实现自主打击而无须地面控制等特点。

近年来更多的无人机出现，作为行业领头人的大疆更是占据了无人机的半壁江山。2017年5月16日，民航局宣布，目前已经初步完成了民用无人机登记注册系统的开发，并将于18日上线运行，6月1日正式对质量250克以上的无人机实施登记注册。同时正在建立无人机登记数据共享和查询制度实现与无人机运行云平台的实时交联。民航无人机有着广阔的市场。

三、人脸识别和无人机的结合

钢铁侠的电影给人们带来的不仅是一场视觉盛宴，还有更多关于科技的认识，钢铁侠内部就搭载了人脸识别系统，不论环境有多复杂，都可以快速的找到想要寻找的人，甚至说可以分析人的表情而得到被观察者的思想，这不能不说是人脸识别系统的强大，虽然目前的科技无法完成钢铁侠的“战衣”，但却可以运用人脸识别完成环境复杂的任务，像执行救援任务时，地面人员无法进入，此时就需要一个搭载着人脸识别系统的小巧无人机进入，只要将无人机接入到警方的数据库中，就可以迅速的找到被救者的位置以及犯罪者的身份信息，制定更加有效的打击方案。当然，在大规模作战时人脸识别更加能体现出它的强大之处，中国自古就有“擒贼先擒王”之说，但在着人脸识别系统的无人机因为其小巧，隐蔽性强，能够快速，有效的完成斩首行动。

在今年的Secutech 2017展会上，台湾无人机厂商经纬航太展示了与NEC联合研发的人脸识别无人机系统，其人脸识别技术主要来自NEC方面。数据显示，NEC的人脸识别技术在美国NIST标准测试当中，识别率高达99.2%，连续四次全球最佳。