基于計算機(jī)視覺的人臉識別技術(shù)應(yīng)用研究

【摘要】在多媒體信息時代，對計算機(jī)視覺的研究工作顯得尤為重要，人臉是圖像中最重要的對象之一，人臉識別技術(shù)是計算機(jī)視覺與模式識別領(lǐng)域的重要課題。人臉識別技術(shù)是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識別的一種生物識別技術(shù)。采用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，進(jìn)而對檢測到的人臉進(jìn)行臉部特征定位、提取，記憶存儲和比對辨識達(dá)到識別不同人身份的目的。因此，隨著越來越多企業(yè)跨界進(jìn)入人臉識別領(lǐng)域，勢必加劇該領(lǐng)域的競爭。未來的人臉識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域會越來越廣，市場也將更廣闊。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)；人臉；識別；技術(shù)

一、人臉識別技術(shù)概述

（一）人臉識別的定義。人臉識別技術(shù)是一個非?；钴S的研究領(lǐng)域，它覆蓋了數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機(jī)視覺、生理學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)等諸多學(xué)科的內(nèi)容。人臉識別技術(shù)中被廣泛采用的區(qū)域特征分析算法，它融合了計算機(jī)圖像處理技術(shù)與生物統(tǒng)計學(xué)原理于一體，利用計算機(jī)圖像處理技術(shù)從視頻中提取人像特征點(diǎn)。當(dāng)前，人臉識別技術(shù)的應(yīng)用還沒有做到“普及”，但是不能否認(rèn)，它已經(jīng)在開始影響著公眾的生活。我國人口規(guī)模巨大，經(jīng)濟(jì)增長迅速，對可靠的人臉識別技術(shù)的需求也越來越迫切。一旦人臉識別得以推廣，其發(fā)展前景將十分美好。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(shí)現(xiàn)簡單，受到廣泛關(guān)注。

（二）人臉識別系統(tǒng)的應(yīng)用。在商業(yè)領(lǐng)域。人臉識別技術(shù)目前已經(jīng)在一些國家的商業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用，并催生了一種新的營銷手段，帶動了精準(zhǔn)營銷。很多店家利用人臉識別系統(tǒng)對顧客的臉部信息進(jìn)行采集和識別，并對顧客的人種、性別、年齡以及停留時間等進(jìn)行分析，而店里的屏幕則根據(jù)分析出的顧客喜好播放相應(yīng)的廣告，以達(dá)到增加顧客購買欲的目的。人臉識別因其在安全驗(yàn)證系統(tǒng)、信用卡驗(yàn)證、醫(yī)學(xué)、檔案管理、視頻會議、人機(jī)交互、系統(tǒng)公安（罪犯識別等）等方面的巨大應(yīng)用前景而越來越成為當(dāng)前模式識別和人工智能領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。

二、積極發(fā)展人臉識別系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)

（一）人臉檢測與跟蹤技術(shù)。人臉檢測是人臉自動檢測和識別系統(tǒng)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，人臉檢測技術(shù)已經(jīng)成為圖像處理與模式識別領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。人臉識別技術(shù)是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識別的一種生物識別技術(shù)。在我們的項目人體識別智能監(jiān)控系統(tǒng)中，雖然預(yù)期目標(biāo)只需實(shí)現(xiàn)人體的檢測的定位。但是，最終目的是要根據(jù)所定位的人體進(jìn)行人臉識別。這樣不但增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性，提高了正確預(yù)警率，還增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性。在計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)日新月異的今天，高速發(fā)展的人臉識別技術(shù)將會有更廣闊的舞臺來展現(xiàn)其價值。也許就在明天，人臉將成為我們電子生活中的重要名片和標(biāo)簽。人臉識別技術(shù)將體現(xiàn)在我們生活的方方面面，改變我們的生活方式。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能人機(jī)交互系統(tǒng)的應(yīng)用需求，人臉問題的研究作為計算機(jī)領(lǐng)域的核心課題之一，具有越來越廣泛的實(shí)用價值和研究意義。同時，積極采用電子商務(wù)、電子銀行、網(wǎng)絡(luò)安全等應(yīng)用領(lǐng)域急需高效的自動身份認(rèn)證技術(shù)。通過人臉識別技術(shù)與密碼的結(jié)合，能夠確保上網(wǎng)用戶交易的安全性。

（二）幾何特征的人臉識別方法。人臉識別是人類認(rèn)知自然世界的基本功能。如何構(gòu)建一個能夠模仿人類感知、自動識別人臉的計算機(jī)系統(tǒng)，一直是人工智能領(lǐng)域的經(jīng)典問題。人臉表情識別算法中，需要提取幾何特征。研究人臉識別問題，當(dāng)人臉的表情發(fā)生很大變化時，提取的三維幾何特征會發(fā)生較大變化，造成識別準(zhǔn)確度很低，影響識別效果。為解決上述問題，提出了一種改進(jìn)幾何特征的三維人臉識別方法。常采用的幾何特征有人臉的五官如鼻子、眼睛、嘴巴等的局部形狀特征。臉型特征以及五官在臉上分布的幾何特征。其特征提取以人臉面部特征點(diǎn)（如眼睛、眉毛、鼻子和嘴）的形狀和幾何關(guān)系為基礎(chǔ)。對于不同的人來說，面部特征點(diǎn)和人臉輪廓的形狀、大小、相對位置和分布的情況各不相同。幾何特征可以是眼、鼻、嘴等的形狀和它們之間的幾何關(guān)系（如相互之間的距離）。這些算法識別速度快，需要的內(nèi)存小。通過求出人臉幾何特征差異的關(guān)聯(lián)程度，計算哪種三維幾何特征變化與識別結(jié)果是無關(guān)的，哪種與識別結(jié)果是關(guān)聯(lián)的，解決了人臉表情變化時的準(zhǔn)確三維識別問題進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，改進(jìn)方法實(shí)現(xiàn)識別高效，可使得三維人臉識別的準(zhǔn)確度大大的提高，為設(shè)計提供了支持。因此，在環(huán)境不可控的情況下，人臉識別中光照問題仍然是一個極富有挑戰(zhàn)性的問題。

（三）近紅外圖像的多光源人臉識別技術(shù)。人臉識別考勤技術(shù)與多光源識別技術(shù)的結(jié)合，是人臉識別技術(shù)應(yīng)用當(dāng)中一個飛躍性的突破，它標(biāo)志著人臉識別考勤產(chǎn)品從此將不受時間影響，晝夜均可進(jìn)行識別工作。人臉與人體的其他生物特征（如指紋、虹膜等）一樣與生俱來，它的惟一性和不易被復(fù)制的良好特性為身份鑒別提供了必要的前提。與其他類型的生物識別比較，人臉識別具有無須被采集對象配合、無須采集對象和設(shè)備直接接觸、可以在同一場景中對多個人臉進(jìn)行分揀、判斷及識別等優(yōu)點(diǎn)。在諸多影響人臉識別性能的因素中，環(huán)境光照的變化是人臉識別領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的難題。人臉圖像的外觀會隨著光照條件的變化而發(fā)生劇烈的變化，甚至這種變化往往要大于由于人的不同所引起的差異。目前人臉識別系統(tǒng)在比較理想情況下可以取得較高的識別率，但如在攝像環(huán)境不可控和用戶不配合的情況下使用，其識別性能會大大下降。

三、結(jié)束語

總之，隨著我國向數(shù)字化、信息化社會的邁進(jìn)，人們對人臉識別技術(shù)的了解和認(rèn)識也將逐漸增進(jìn)，人臉識別技術(shù)的市場需求會越來越大。而人臉識別技術(shù)和識別系統(tǒng)的性能也將在不斷發(fā)展中日益完善，更好地服務(wù)大眾。