論人臉檢測(cè)技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用

摘 要 隨著計(jì)算機(jī)水平的發(fā)展，安全領(lǐng)域?qū)χ悄芑瘷z測(cè)的需求日益增加，作為智能感知關(guān)鍵部分的人臉檢測(cè)技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用愈來愈廣泛，影響愈來愈深遠(yuǎn)。

關(guān)鍵詞 人臉檢測(cè)；安全領(lǐng)域

中圖分類號(hào)TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1673—9671—(2009)122—0052—01

1 人臉檢測(cè)概述

隨著人們對(duì)計(jì)算機(jī)智能化的要求越來越高，為了首先確定用戶的存在，自動(dòng)化的人臉檢測(cè)就成為了感知的關(guān)鍵部分，如何有效地進(jìn)行自動(dòng)人臉檢測(cè)已經(jīng)成為國際上的研究熱點(diǎn)。 由于人臉是一個(gè)極為普通、復(fù)雜且具有很強(qiáng)表征性的模式，相對(duì)于其它檢測(cè)方法的缺點(diǎn)。如指紋檢測(cè)需要接觸、虹膜分析儀器造價(jià)高昂、語音步態(tài)容易被模仿等等，人臉檢測(cè)具有花費(fèi)低、無接觸、直觀、方便等優(yōu)點(diǎn)。尤其是目前世界各國都加緊了打擊恐怖主義、維護(hù)國家安全的力度，需要在機(jī)場(chǎng)海關(guān)等出人人群流量大、逗留時(shí)間短的場(chǎng)合利用一種行之有效的方法進(jìn)行身份鑒定，人臉檢測(cè)已經(jīng)成為滿足要求的重要手段并已經(jīng)投入應(yīng)用。隨著生物識(shí)別安全領(lǐng)域愈來愈成為許多政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)，人臉檢測(cè)的市場(chǎng)前景十分廣泛。

2 人臉檢測(cè)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用

人臉檢測(cè)技術(shù)無論在軍事、刑事偵查等傳統(tǒng)安全領(lǐng)域，還是在伴隨計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的商業(yè)安全方面，都開始逐步的從理論轉(zhuǎn)向?qū)嵺`、實(shí)施應(yīng)用。

2.1 視頻、圖像檢索

隨著安全工作的數(shù)字化，所有的資料均以影音、圖片等多媒體形式保存，通過對(duì)各種多媒體中出現(xiàn)人物的自動(dòng)檢測(cè)，并將其與數(shù)據(jù)庫中所想找到的人員進(jìn)行對(duì)比，可以極大的減少工作量，提高工作效率。如偵查部門從海量的資料中及早的發(fā)現(xiàn)可疑人物或嫌疑人過去可能的活動(dòng)情況，以利于案件偵破。

2.2 視頻監(jiān)視 在一些安全監(jiān)控部門，需要攝像機(jī)把周圍的環(huán)境及其變化記錄下來。如果有人在活動(dòng)，這時(shí)更關(guān)心目標(biāo)人臉的方向和位置，而不是服飾等次要因素，以便辨認(rèn)和事后檢查。這就需要為攝像機(jī)提供視野內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤的能力。人臉的檢測(cè)和跟蹤是這類應(yīng)用的關(guān)鍵部分。如海關(guān)、機(jī)場(chǎng)、港口等出入境，特殊或重要場(chǎng)合等，都需要視頻監(jiān)視并進(jìn)行人臉檢測(cè)，以避免混入可疑人物。

2.3 媒體數(shù)據(jù)安全

為了節(jié)約存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬，應(yīng)保證人們最為注意和敏感的目標(biāo)有盡可能小的失真，保證數(shù)據(jù)安全，而對(duì)背景進(jìn)行盡可能大的壓縮。多數(shù)情況下，人的活動(dòng)和面部表情成了關(guān)注的焦點(diǎn)。這是人臉檢測(cè)和分割成為研究熱點(diǎn)的原因之一。

2.4 人臉識(shí)別

由于人臉識(shí)別不干擾使用者，不侵犯使用者的隱私，屬于非侵犯性的主動(dòng)識(shí)別，易于為用戶所接受，而且成本也不高，因此人臉識(shí)別成為最有潛力的生物身份驗(yàn)證手段。人瞼識(shí)別有兩種主要的應(yīng)用：

1)身份鑒定上對(duì)多的搜索：在鑒定模式下，確定一個(gè)人的身份，識(shí)別技術(shù)可以快速地計(jì)算出實(shí)時(shí)采集到的人臉數(shù)據(jù)與人臉數(shù)據(jù)庫中所有己知人臉特征數(shù)據(jù)之間的相似度，給出一個(gè)按相似度遞減排列的可能的人員列表，或簡(jiǎn)單地返回鑒定結(jié)果(相似度最高的)和相對(duì)應(yīng)的可信度。 2)身份確認(rèn)(一對(duì)一的比對(duì))：即所聲明的身份是否與證件上所存的持證人的人臉特征數(shù)字編碼相符。在確認(rèn)模式下，人臉特征而紋數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在智能卡中或數(shù)碼記錄中，這種應(yīng)用只需要簡(jiǎn)單地將實(shí)時(shí)采集的人臉數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的相比對(duì)，如果可信度超過一定闖值，則比對(duì)成功，身份得到確認(rèn)。

2.5 其他商業(yè)安全領(lǐng)域 商業(yè)安全應(yīng)用領(lǐng)域包括很多方面，比如銀行業(yè)務(wù)、智能卡、訪問控制、人機(jī)交互界面等等。所以說，人臉檢測(cè)研究的重要意義是不能忽視的。

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

對(duì)人臉檢測(cè)問題的探索開始于二十世紀(jì)七十年代，至今這一課題吸引了越來越多研究者的興趣，獲得了一批有意義的研究成果。目前從事人臉檢測(cè)研究的主要機(jī)構(gòu)，國外有麻省理工學(xué)院(MIT)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(CMU)、馬里蘭大學(xué)(UMD)、微軟實(shí)驗(yàn)室(MSR]、康柏實(shí)驗(yàn)室(CRL)、劍橋大學(xué)等，在美國人臉檢測(cè)和人臉識(shí)別方面的研究也正受到軍方、警方以及一些大公司的高度重視和資助，美國軍方每年還專rJ組織人臉識(shí)別比賽以促進(jìn)這一領(lǐng)域的發(fā)展；美國軍方還建立了常用的人臉識(shí)別實(shí)驗(yàn)庫FERFT庫，還包括CMU人臉庫(包含2000多幅人臉圖像和4000多幅非人臉圖像1、0RL3，臉庫(包含40人、10幅從、共400幅人臉圖像)；國內(nèi)也一些學(xué)校(清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)、四川大學(xué)等)和科學(xué)研究機(jī)構(gòu)從事人臉檢測(cè)和識(shí)別相關(guān)的研究工作。MPEG 7標(biāo)準(zhǔn)組織也已經(jīng)建立了人臉識(shí)別草案小組，人臉檢測(cè)算法也是一項(xiàng)征集的內(nèi)容。隨著人臉檢測(cè)研究的深入。國際上發(fā)表的有關(guān)論文數(shù)量也大幅度增長(zhǎng)，如1EEEFG(IEEE人臉與手勢(shì)自動(dòng)識(shí)別國際會(huì)議)、ICIP(圖像處理國際會(huì)議)、CVPR(計(jì)算機(jī)視覺與模式識(shí)別會(huì)議)等重要國際會(huì)議上每年都有大量關(guān)于人臉檢測(cè)的論文，占有關(guān)人臉研究論文的近1／3之多。

人臉檢測(cè)面臨著許多有待解決的問題，如姿態(tài)和光照的變化、飾物和表情的干擾、對(duì)自身感知其他人面部信息的原理還不清楚等等。目前學(xué)術(shù)界圍繞著如何構(gòu)建快速的、魯棒的人臉檢檢測(cè)系統(tǒng)這一問題展開了多方面的研究，其結(jié)果將對(duì)安全領(lǐng)域的工作方式、方法等各方面有著深遠(yuǎn)的影響。