高清監(jiān)控攝像頭新技術(shù)“人臉識別”的發(fā)展方向及應用

近年來，隨著“平安城市建設(shè)”的大力推進，越來越多的高清監(jiān)控攝像頭部署在各個重要場所，如機場、地鐵、火車站、汽車站等。這些場所是人口流動必經(jīng)之地，也是公安重點布控區(qū)域。很多地區(qū)提出的人臉識別需求，也是針對這些重要通道出入口場景，要求系統(tǒng)自動偵測視頻畫面中的人臉，并與數(shù)據(jù)庫中的人臉數(shù)據(jù)進行一一比對，得到最有可能的身份信息。2012年上映的電影《碟中諜4》中，也有類似的人臉識別概念，相信看過此片的朋友對下面這個片段會有一定的印象。電影中，探員漢納威在火車站利用同事傳過來的目標人臉信息，配合人臉識別系統(tǒng)，快速檢索比對過往人群，最終找到并抓捕嫌犯。事實上，這樣的人臉識別系統(tǒng)已經(jīng)從銀幕走向現(xiàn)實。本文將首先對人臉識別技術(shù)原理進行介紹，然后介紹幾種典型的系統(tǒng)應用，最后對人臉識別技術(shù)未來的發(fā)展方向進行分析。

　　人臉識別技術(shù)概述

　　廣義的人臉識別主要分為人臉檢測(face detection)、特征提取(feature extraction)和人臉識別(face recognition)三個過程，如圖1所示。

　　　其中，第三步提到的人臉識別是狹義的人臉識別，即將待識別人臉所提取的特征與數(shù)據(jù)庫中人臉的特征進行對比，根據(jù)相似度判別分類。而人臉識別又可以分為兩個大類：一類是確認(verification)，這是人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中已存的該人圖像比對的過程，回答你是不是你的問題;另一類是辨認(identification)，這是人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中已存的所有圖像匹配的過程，回答你是誰的問題。顯然，人臉辨認要比人臉確認困難，因為辨認需要進行海量數(shù)據(jù)的匹配。在辨認過程中，海量數(shù)據(jù)的處理、特征提取和分類算法的選擇變得非常重要。識別率和識別速度是人臉識別技術(shù)中主要的衡量算法性能的指標。本文后面提到的人臉識別，主要指的是人臉辨認。

　　人臉識別技術(shù)原理

　　人臉識別算法發(fā)展到今天，大致上可以分為兩類：基于特征的人臉識別算法和基于外觀的人臉識別算法。其中，多數(shù)基于特征的人臉識別算法屬于早期的人臉識別算法，現(xiàn)在已經(jīng)不再使用。不過近些年出現(xiàn)了一些新的基于特征的算法，并取得不錯的效果。而基于外觀的人臉識別算法是由于實現(xiàn)簡單，受到廣泛關(guān)注。接下來將分別介紹兩類人臉識別算法。

　　基于特征的人臉識別算法：早期的人臉識別算法主要是基于特征模板和幾何約束來實現(xiàn)的。這一類算法首先對輸入圖像進行處理，提取出如眼睛、鼻子和嘴等面部特征和外觀輪廓。然后計算這些面部特征之間的幾何關(guān)系，如距離、面積和角度等。這樣將輸入圖像轉(zhuǎn)換為幾何特征向量后，使用標準的統(tǒng)計模式識別技術(shù)進行匹配分類。由于算法利用了一些直觀的特征，計算量小。不過，由于其所需的特征點不能精確選擇，限制了它的應用范圍。另外，當光照變化、人臉有外物遮擋、面部表情變化時，特征變化較大。所以說，這類算法只適合于人臉圖像的粗略識別，無法在實際中應用。