人臉識(shí)別技術(shù)讓城市更安全

涂蘭敬

人臉識(shí)別技術(shù)，這種高科技聽(tīng)起來(lái)似乎有些遙遠(yuǎn)，但是其實(shí)它早已深入到我們的日常生活當(dāng)中了。我們通常所說(shuō)的“刷臉”這種考勤方式，就是通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)來(lái)完成電子考勤的。

事實(shí)上，人臉識(shí)別技術(shù)是目前三大主流生物識(shí)別技術(shù)之一，其他兩種是指紋識(shí)別技術(shù)、虹膜識(shí)別技術(shù)。目前，全球很多國(guó)家都已經(jīng)建設(shè)了各種生物識(shí)別技術(shù)特征數(shù)據(jù)集的大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，例如，歐洲EURODAC（避難者登記，采集指紋）、非洲HANIS（身份證技術(shù)，采集指紋）和美國(guó)US-VISIT（指紋和面部采集）。

現(xiàn)在，人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)一步深入融入金融行業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)“人臉支付”。2013年，芬蘭一家公司就首先推出這樣一種基于人臉識(shí)別技術(shù)的支付平臺(tái)。消費(fèi)者憑借一張臉就可以完成支付，出門(mén)連錢(qián)包都不需要帶了。

顯然，企業(yè)安全和金融服務(wù)只是人臉識(shí)別技術(shù)的一部分應(yīng)用市場(chǎng)。NEC智慧城市事業(yè)部總經(jīng)理今田立基表示，人臉識(shí)別技術(shù)更大的應(yīng)用市場(chǎng)在公共安全、刑偵鑒定、電子政務(wù)、出入境管理、金融服務(wù)和電子商務(wù)等。同時(shí)，今田立基指出，這些也正是NEC在中國(guó)重點(diǎn)服務(wù)的市場(chǎng)。

技術(shù)性挑戰(zhàn)和突破

據(jù)了解，NEC于2014年4月在美國(guó)國(guó)立研究所的競(jìng)技大會(huì)上，首次公開(kāi)出售供電腦使用的人臉識(shí)別軟件“NEC面部監(jiān)視器”，該軟件對(duì)人臉的識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)99.7%。與此同時(shí)，記者還發(fā)現(xiàn)，在2010年和2013年，NEC的人臉識(shí)別技術(shù)在世界上最權(quán)威的NIST精確度評(píng)價(jià)測(cè)試上兩次獲得第一名。

眾所周知，每一個(gè)突破性技術(shù)的誕生都建立在專(zhuān)注和創(chuàng)新的前提下。從1989起，NEC就開(kāi)始深入研究人臉識(shí)別技術(shù)，到2010年第一次在國(guó)際市場(chǎng)上嶄露頭角，到2014年，NEC深耕人臉識(shí)別技術(shù)25年才獲得今天的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

人臉識(shí)別技術(shù)，特別是在身份識(shí)別應(yīng)用方面，面臨一個(gè)重大挑戰(zhàn)：待識(shí)別的目標(biāo)面部和用來(lái)對(duì)比的樣板面部之間的差異。以有效期長(zhǎng)達(dá)10年之久的護(hù)照為例，隨著時(shí)間的推移，當(dāng)事人會(huì)出現(xiàn)改變發(fā)型、不再配戴眼鏡等各種各樣的變化。因此，當(dāng)人臉識(shí)別技術(shù)部署在身份識(shí)別管理應(yīng)用上時(shí)，客戶必然會(huì)要求其能夠處理由于對(duì)象的老化所產(chǎn)生的變化。

NEC對(duì)于這些問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)稱(chēng)為“經(jīng)年”。NEC 的NeoFace系統(tǒng)使用了多種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其高匹配度。例如，通過(guò)參考收集到的從兒童到老年人的大量匿名圖像，利用特殊的匹配技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象老化過(guò)程的建模。

今田立基表示：“這對(duì)于整個(gè)人臉識(shí)別產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)都是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)?！绷硗?，在監(jiān)控系統(tǒng)中的目標(biāo)圖像往往還存在其他形式的問(wèn)題：分辨率低、與原始圖像的角度和光照條件存在差異，以及面部表情等。

從2002年開(kāi)始，NEC就通過(guò)人臉注冊(cè)的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。NEC先注冊(cè)一張人臉，然后推算人臉在不同角度的變化，做一些線性模組的模擬，從而得到很多張不同角度的人臉，通過(guò)它們來(lái)進(jìn)行建模，使得人臉識(shí)別的特征點(diǎn)更加豐富起來(lái)。

這種人臉識(shí)別的數(shù)據(jù)建模介于2D和3D之間的2.5D。這樣做的原因是，建模之后的數(shù)據(jù)量比較小，可以大大減輕CPU處理數(shù)據(jù)的壓力。NeoFace系統(tǒng)利用大頭照制作一個(gè)虛擬3D模型，借助不同的角度、光照等因素生成不同的圖像。因此，這個(gè)方法在實(shí)現(xiàn)了高精度的同時(shí)兼顧各個(gè)角度和光照條件下的人臉特征。這些圖像都被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)目標(biāo)圖像出現(xiàn)在NeoFace系統(tǒng)中時(shí)，便要求數(shù)據(jù)庫(kù)搜尋一個(gè)圖像加以匹配。

另外一個(gè)問(wèn)題是，15歲以后的人臉特征基本定型了，但是15歲以下的人臉可能會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)產(chǎn)生很大的變化。除了以上的方法，NEC在解決這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，還通過(guò)2～3年就更新一次兒童照片的方法來(lái)輔助解決以上這個(gè)問(wèn)題。

作為對(duì)NEC人臉識(shí)別解決方案的有效補(bǔ)充，NEC的超分辨率圖像增強(qiáng)技術(shù)可以識(shí)別出低分辨率傳感器捕捉到的模糊的面部圖像。該系統(tǒng)能夠使目標(biāo)圖像與退化的模板匹配，產(chǎn)生出容易被人識(shí)別的面部圖像，甚至在雙眼之間的圖像分辨率低至24像素的情況下也可以實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)秒級(jí)精準(zhǔn)搜索

NeoFace系統(tǒng)能夠在不到1/3秒的時(shí)間里，將圖像與包含160萬(wàn)個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配。今田立基指出：“NeoFace系統(tǒng)的精確度非常高——誤拒絕率為0.3%，誤接受率為0.1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，比成績(jī)最接近的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的速度要快出很多?！?/p>

那么，在海量人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中，如何進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算，又如何能夠做到秒級(jí)搜索呢？今田立基介紹說(shuō)，NeoFace系統(tǒng)采用如下幾種行之有效的方法，不僅保證人臉識(shí)別的響應(yīng)速度，還提高了識(shí)別的精確度。

第一是建立人臉圖像的層次索引結(jié)構(gòu)，利用人臉特征將海量數(shù)據(jù)庫(kù)分割成具有一定共同特征的子類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，使海量數(shù)據(jù)的搜索在劃分好的幾個(gè)子類(lèi)中進(jìn)行。

第二是將具有高維數(shù)據(jù)特征的人臉數(shù)據(jù)庫(kù)，采用金字塔技術(shù)減少檢索數(shù)據(jù)維度實(shí)現(xiàn)映射索引，將多維數(shù)據(jù)劃分為一維數(shù)據(jù)及其映射值，完成有效搜索。

第三是利用多級(jí)匹配檢索方法，設(shè)定第一級(jí)搜索對(duì)象是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，隨著搜索的進(jìn)行，多級(jí)處理時(shí)計(jì)算復(fù)雜度在不斷增加，因此每次搜索都是拋棄大量非匹配數(shù)據(jù)，直至最后一級(jí)的精細(xì)匹配。

公共安全上顯身手

在2013年4月美國(guó)發(fā)生的波士頓馬拉松爆炸案中，人們?cè)僖淮慰吹搅巳四樧R(shí)別技術(shù)的重要作用。根據(jù)當(dāng)?shù)乇姸嗝襟w的報(bào)道，盡管攝像頭中捕捉到了犯罪嫌疑人的影像，但是這些系統(tǒng)卻無(wú)法確認(rèn)犯罪嫌疑人。

然而，在美國(guó)密歇根州立大學(xué)進(jìn)行的一項(xiàng)人臉識(shí)別系統(tǒng)的試驗(yàn)中，試驗(yàn)人員使用了與警方同樣的事件現(xiàn)場(chǎng)照片，幾乎就在一瞬間就完成了犯罪嫌疑人的“同一性”匹配比對(duì)。而這次試驗(yàn)所采用的人臉識(shí)別產(chǎn)品正是NEC的NeoFace系統(tǒng)。

6月1日，在第三屆中國(guó)（北京）國(guó)際服務(wù)貿(mào)易交易會(huì)上，NEC發(fā)布了“智慧城市”系列解決方案，其中包括生物識(shí)別技術(shù)、行為識(shí)別技術(shù)、城市視頻大應(yīng)用等。會(huì)上，NEC基于人臉識(shí)別技術(shù)的NeoFace系統(tǒng)受到與會(huì)者的重點(diǎn)關(guān)注。

今田立基認(rèn)為，NEC人臉識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)是，在實(shí)現(xiàn)最高比對(duì)精度和速度的同時(shí)，不受到捕捉角度、年齡、種族等的限制。

現(xiàn)在，NEC的人臉識(shí)別軟件NeoFace已經(jīng)被世界各國(guó)的出入境管理、公民ID管理等公共安全部門(mén)廣泛采用，同時(shí)也日益成為金融、交通、教育等行業(yè)IT解決方案的重要組成部分。

自2013年4月起，NeoFace由NEC信息系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司正式引入中國(guó)市場(chǎng)。目前，NEC的人臉識(shí)別技術(shù)主要應(yīng)用于中國(guó)的公共安全、金融服務(wù)、企業(yè)安全等行業(yè)。同時(shí)，NEC還可以結(jié)合用戶的實(shí)際需求，定制符合民用市場(chǎng)的解決方案。

中國(guó)智慧城市建設(shè)逐步在全國(guó)展開(kāi)，同時(shí)城市公共安全問(wèn)題也成為新型城市建設(shè)的第一要素。從震驚全國(guó)的昆明火車(chē)站砍人事件到烏魯木齊火車(chē)站爆炸案，再到5月6日廣州火車(chē)站砍人事件，一時(shí)間人流量眾多的城市公共場(chǎng)所成為恐怖分子犯罪的重災(zāi)區(qū)。有專(zhuān)家指出，如果人臉識(shí)別技術(shù)能夠應(yīng)用到這些公共場(chǎng)所，在很大程度上可以協(xié)助警方盡早地追捕嫌疑犯。

今田立基表示，NEC將向中國(guó)市場(chǎng)的合作伙伴提供人臉識(shí)別引擎，作為其IT解決方案的底層支撐，而上層的應(yīng)用層開(kāi)發(fā)則由合作伙伴自主決定。endprint