神秘的人臉識別技術(shù)離我們的生活有多遠？

袁曉華

摘要：隨著人們對身份認證的日益重視，人臉識別技術(shù)因其特有的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于生活中各個方面。本文從日常生活中的實例及時下熱門的電影片段開始分析引入，深入淺出的將深奧艱澀難懂的計算機理論進行分析，著重分析人臉識別技術(shù)的研究背景、意義和現(xiàn)狀，歸納出人臉識別技術(shù)的獨特優(yōu)勢，以及局限性，本文具有科普的意義。

關(guān)鍵詞：人臉識別；優(yōu)勢；局限性

2015年4月，一部好萊塢電影《速度與激情7》在中國各大影院上映，上映一周便獲得不俗的票房，在受到片中角色劇情吸引的同時，一個基于計算機物聯(lián)網(wǎng)的高科技追蹤系統(tǒng)在電影中扮演了非常重要角色，這個追蹤系統(tǒng)給觀眾帶了神乎其技的仰望感，實際上，系統(tǒng)最重要的功能模塊使用的技術(shù)就是人臉識別技術(shù)。其實不但電影中常常出現(xiàn)了人臉識別技術(shù)的應(yīng)用，日常生活中也有很多地方使用了人臉識別技術(shù)。

近年來，公眾的身份證銀行卡偽造和克隆的事件在全國各地不同的地方多發(fā)。身份證、銀行卡、銀行卡密碼，密碼是日常生活中經(jīng)常使用的一種身份驗證，容易遭到復制和盜用，經(jīng)歷這些認證的越來越不安全，我們的正常生活和交流增加了很多麻煩，并且如果被非法使用，真正的主人將受到很大的損失。

身份認證的應(yīng)用遠不止于此，這在國家的安全、公安、司法、安全、電子政務(wù)、電子商務(wù)等領(lǐng)域都發(fā)揮著力量，計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，使得在日常生活和工作中，人們對認證的安全性、精確性、有效性的要求越來越高。

中國有14億人口，人口基數(shù)大，流動性大，人口管理面臨嚴峻的考驗。人臉識別技術(shù)是生物特征識別領(lǐng)域中的身份認證技術(shù)是最方便，最自然的，技術(shù)的特性決定了人臉識別技術(shù)具有很大發(fā)展?jié)摿捌渲匾牡匚?，因此越來越多的研究者關(guān)注這一領(lǐng)域的發(fā)展。

認證是許多保證系統(tǒng)安全運行的重要前提，這是日常生活中經(jīng)常遇到的一個基本的問題。生物特征作為人的一種本質(zhì)、自然屬性，有其自身的穩(wěn)定性和很強的個體差異性，已成為一個不可或缺的、不可替代的認證方式。生物特征識別技術(shù)，內(nèi)容廣泛，目前常見的認證方式有：虹膜特點、手指紋路、人類步態(tài)、耳廓形狀、人臉識別、血管靜脈分析等。其中，人臉識別具有直接的、友好的、方便的特點，得到了用戶的認可，因此得到了廣泛的研究與應(yīng)用。

從第二十個世紀60年代到現(xiàn)在，在人臉識別問題的研究問題上已成為一個研究熱點，并且國內(nèi)外眾多知名大學、公司、研究所的研究，已經(jīng)取得了大量的成果，這些成果已應(yīng)用在我們的日常生活中。人臉識別是一個很多人的關(guān)注和研究，具有重要的研究意義：

1.有較大的應(yīng)用開發(fā)前景。

在日常生活領(lǐng)域，每天都有人需要證明自己的身份，通過各種方式，如身份證、使用軍官證、學生證、密碼等等，這些手段，同時進行保護合法權(quán)利和利益，但容易給我們的生活帶來不小的麻煩，比如，如果忘記了銀行卡的密碼，然后需要去銀行柜臺密碼更改，排隊，填寫表格，提交文件的復印件等，需要花很多時間，讓人頭痛。

在國家公共安全的方面，維護公共安全時，及時并且有效的監(jiān)測和捕捉到未知的危險，及時消除國家安全上的隱患，是維護社會穩(wěn)定的重要任務(wù)，特別是美國“9.11”恐怖襲擊事件中，安全問題成為人們關(guān)注的焦點。

在信息安全領(lǐng)域，信息技術(shù)的飛速發(fā)展帶來了很大的方便和好處我們的生活的同時，也帶來了信息獲取的嚴重的安全問題，我們可以經(jīng)常在電視，報紙和其他媒體，微博聽說網(wǎng)絡(luò)信息，網(wǎng)絡(luò)安全脆弱性，國家網(wǎng)絡(luò)盜竊，企業(yè)私人和機密的消息，尤其是美國的竊聽丑聞的“斯諾登”事件曝光后，安全保護信息和如何更好地引起全社會的關(guān)注。

生物特征是人類獨有的特點，所以比傳統(tǒng)的認證方法，它可以，從根本上消除偽造和被盜，具有較高的可靠性和安全性，能夠滿足國家安全、信息安全、金融安全等各個方面。其中，人臉識別是生物特征識別技術(shù)的一種，其性質(zhì)易于接受的優(yōu)點受到人們的青睞，在國內(nèi)有極大的研究前景。

2.對相關(guān)學科的發(fā)展起到積極的作用。

人臉識別問題的研究需要更多的支持知識：圖像分析、理解和分類、計算機視覺、人工智能、人機交互、認知科學、神經(jīng)計算、生理學等。為了一個特定的問題，可以嘗試一種新的方法，驗證了新的理論，解釋新的現(xiàn)象，建立一個多學科交叉融合的實驗平臺。結(jié)合一些具體問題的人臉識別問題的深入研究，才能最終解決，可以極大地提高這些相關(guān)學科的研究水平。例如，從智能人機接口的角度，人臉識別研究如何讓計算機準確，靈活的區(qū)分不同的人類個體的能力，這是機器智能的重要體現(xiàn)，最終解決這個問題，將大大提高人機交互遲鈍，不和諧的環(huán)境中，這種技術(shù)將被應(yīng)用到移動電話，ATM機，電腦，企業(yè)的驗證，生產(chǎn)管理和其他方面，方便人們的美好生活，保護生物信息主體的信息安全。

3.比其他生物特征識別技術(shù)在使用上有獨特的優(yōu)勢。

（1）隱蔽性好：在進行個人識別時可以比較隱蔽的使用人臉識別技術(shù)，與此同時還可以利用與其他人不相同的生物個體特征，以及在不同的應(yīng)用程序中的虹膜識別技術(shù)需要很好的協(xié)調(diào)完成識別。由于該方法在實際應(yīng)用中不會引起太大的關(guān)注是確定的，也不需要確定具體位置。它是安全的，適合在線監(jiān)測與抓逃犯等應(yīng)用，人臉識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用，用于安全監(jiān)測非常合適。

（2）成本低：人臉識別技術(shù)的分析和檢測，通過人臉圖像的采集，使用普通的低端的USB攝像頭人臉圖像采集可完成，大大減少了另外的圖像采集設(shè)備的費用，數(shù)碼產(chǎn)品，如數(shù)碼相機，數(shù)碼相機和掃描儀，攝像頭在普通家庭的普及大大擴展了實用的空間。

（3）高接受度：在數(shù)據(jù)的采集，不同于其他的收集方法，與一般的用戶習慣相比，不需要將采集，沒有對使用者身體的損害，不具侵略性，更容易被廣大用戶的認可。

（4）事后追蹤力強：基于人臉識別技術(shù)的集合是一個面部圖像，各方面對這樣的事件時間的節(jié)約可以相比，在鑒定，監(jiān)測，跟蹤方面人臉識別技術(shù)使用方便，因為事后快速跟蹤能力，人臉識別技術(shù)有一個強大的應(yīng)用前景。

（5）可交互性高：隨著虹膜識別技術(shù)相比，人臉識別，指紋識別和鑒定是很自然的，因此，在使用面部識別系統(tǒng)的過程中，授權(quán)用戶可以接受和配合，推進系統(tǒng)的可靠性和可用性的使用。

通過以上的分析知道，人臉識別技術(shù)具有方便、有效、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，但也有不少局限性：

1.從技術(shù)上實現(xiàn)安全可靠的人臉識別認證是有難度的。

人臉面部特征相似，盡管有不同的人，不同種族之間的明顯的差異，但這些差異是細微的，多樣的，讓機器自動，準確地確定這些差異，可靠，技術(shù)，提出了更高的要求，是確定的模型和算法。

2.人臉樣本的采集有不確定性。

環(huán)境的不確定性：通過環(huán)境影響樣品中的圖像采集過程是非常大的，容易受到光照條件下的干擾，角度，距離的變化情況，將大大減少采集的樣品的質(zhì)量，影響除塵效率，人臉識別系統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)必須面對這些挑戰(zhàn)。

樣本的不確定性：面部特征是非常相似的外觀和結(jié)構(gòu)，分布，因此很容易定位人臉，但不利于人與人之間的差別，加上激情、表情變換，頭罩及附件，如干擾，面具，眼鏡，頭發(fā)，胡子，甚至影響面部整形，樣品采集的人臉識別具有很大的不確定性。圖像樣本集是在確定好所需，采集條件好，樣品的數(shù)據(jù)與應(yīng)用的要求相比。

《速度與激情7》中有這樣的一個情節(jié)，正反派在街頭激戰(zhàn)的時候，使用了這個追蹤系統(tǒng)進行追蹤，體現(xiàn)了追蹤系統(tǒng)的高效能，可是，通過上述的人臉技術(shù)的局限性的分析，可以知道，其實電影用想象力擴大了人臉識別追蹤系統(tǒng)的效能，可是也正因為如此，可以看出人們對于人臉識別技術(shù)的期待，對人臉識別技術(shù)的研究具有非常重要的研究意義和價值。

目前國外有不少機構(gòu)和部門都對人臉識別進行了持續(xù)深入的研究，同時國內(nèi)許多大學、科研機構(gòu)、IT企業(yè)等對人臉識別進行了有探索意義的研究。國內(nèi)的主要研究機構(gòu)有：中國科學院計算機技術(shù)研究所和自動化研究所、清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、浙江大學、南京理工大學、四川大學、吉林大學等。（作者單位：廣西機電工業(yè)學校）

參考文獻：

[1]張敏貴 潘泉 張洪才等.多生物特征識別[J].信息與控制，2002，31（6）：524～528.

[2]譚鐵牛.中國生物特征認證動態(tài)[M].西安：西北大學出版社，2003.