生物識(shí)別：促進(jìn)安防從被動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)

□ 文/本刊記者 何遙

相比以往的人臉識(shí)別，深度學(xué)習(xí)算法推動(dòng)的人臉識(shí)別發(fā)生了巨大變化：準(zhǔn)確率更高，環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，識(shí)別種類更豐富。包括人臉識(shí)別技術(shù)在內(nèi)的生物識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，結(jié)合紅外光、可見光技術(shù)，推動(dòng)主動(dòng)安防時(shí)代的到來。本期欄目邀請(qǐng)到生物識(shí)別領(lǐng)域的幾位專家，共同探討這一主題。

本期嘉賓：

北京智慧眼科技股份有限公司董事長 邱建華

廣州像素?cái)?shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司董事長 姚若光

深圳市威富安防有限公司算法工程師 梁先揚(yáng)

產(chǎn)品應(yīng)用與現(xiàn)狀

人工智能中深度學(xué)習(xí)算法的突破，使得生物識(shí)別技術(shù)極大地提高了識(shí)別率。反過來，多年積累起的海量數(shù)據(jù)，為深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練提供了燃料。公共安全中的人臉識(shí)別產(chǎn)品與應(yīng)用迎來一個(gè)新的發(fā)展期。

邱建華：智慧眼人臉識(shí)別技術(shù)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)輸入的圖像/視頻進(jìn)行分析，找到圖像/視頻中存在的人臉，并在器官特征點(diǎn)定位的基礎(chǔ)上，對(duì)人臉進(jìn)行幾何和光照歸一化，進(jìn)而提取人臉的鑒別特征，并將其與已知人臉進(jìn)行對(duì)比，從而識(shí)別每個(gè)人的身份。

基于千萬級(jí)人臉圖片大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)的智慧眼人臉識(shí)別算法、活體檢測算法在業(yè)內(nèi)POC測試中位列前三，已獲得國家專利，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于人社、金融、教育、安防、衛(wèi)生等領(lǐng)域，為1億用戶提供身份認(rèn)證服務(wù)。

邱建華

姚若光

梁先揚(yáng)

智能終端——人證合一智能終端。人證合一實(shí)名制已成為我國公民在辦理很多業(yè)務(wù)時(shí)的硬性要求。智慧眼開發(fā)出來的人證核驗(yàn)設(shè)備品類豐富、應(yīng)用廣泛。設(shè)備主要包括桌面式人證合一設(shè)備、手持式警務(wù)通設(shè)備、單雙屏人證核驗(yàn)訪客機(jī)及高端的智能閘機(jī)終端。每一類設(shè)備都針對(duì)特定場合開發(fā)，目前在網(wǎng)吧、酒店、寫字樓、政府部門、治安卡口、邊防檢查站等場合都有廣泛應(yīng)用。

靜脈識(shí)別——指靜脈識(shí)別。智慧眼指靜脈識(shí)別算法在2015/2016/2017全球指靜脈挑戰(zhàn)賽上連續(xù)三次奪得冠軍，無論是識(shí)別精度還是識(shí)別速度都處于行業(yè)領(lǐng)先地位。安博會(huì)上智慧眼展出了基于指靜脈技術(shù)開發(fā)出來的指靜脈智能門鎖、指靜脈考勤門禁終端、指靜脈采集儀以及備受關(guān)注的指靜脈精密模塊。以便有項(xiàng)目需求的客戶可以在現(xiàn)場找到適合自己的指靜脈產(chǎn)品；有指靜脈產(chǎn)品開發(fā)需求的客戶則可以選擇到多款適合的指靜脈精密模塊。

身份認(rèn)證——人臉識(shí)別超大規(guī)模應(yīng)用。智慧眼在今年的深圳安博會(huì)上展示了在身份認(rèn)證大數(shù)據(jù)方面的成果，尤其是在全國社保身份認(rèn)證方面。智慧眼的身份認(rèn)證業(yè)務(wù)目前已服務(wù)超過2億人，協(xié)助人社部門完成近7億生物特征庫的建設(shè)，是目前國內(nèi)最大規(guī)模的人臉識(shí)別應(yīng)用；同時(shí)，智慧眼也展示了另外一個(gè)榮獲國家發(fā)改委互聯(lián)網(wǎng)+重大工程支持項(xiàng)目——老來網(wǎng)，這是全國為數(shù)不多的官方認(rèn)證的第三方身份認(rèn)證機(jī)構(gòu)，是智慧眼借助人社業(yè)務(wù)優(yōu)勢，借助互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢，傾力打造的老年人社會(huì)化服務(wù)云平臺(tái)。

梁先揚(yáng)：智能視頻分析的瓶頸：智能視頻分析依賴于高清視頻、大數(shù)據(jù)及高性能服務(wù)器。首先是更新?lián)Q代相對(duì)滯后：在一線城市深圳仍有不少攝像機(jī)分辨率在1080p以下，甚至還有模擬攝像機(jī)。其他二三線城市更加滯后。其次是聯(lián)網(wǎng)管理不夠集中統(tǒng)一，形成信息孤島：工業(yè)園、商場、小區(qū)的監(jiān)控自成一體，與公安市政道路監(jiān)控?zé)o法共享信息，存在漏洞。再次還有成本問題：架設(shè)光纖、更換高清攝像機(jī)、配置智能分析服務(wù)器成本相對(duì)較高，存在小區(qū)業(yè)主不愿分擔(dān)升級(jí)費(fèi)用，基層派出所建設(shè)經(jīng)費(fèi)有限等問題。需自上而下建設(shè)推廣。

智能視頻分析的機(jī)遇：國家基于長治久安、和諧發(fā)展對(duì)智慧平安城市建設(shè)的重視：習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告指出建設(shè)平安中國，加強(qiáng)和創(chuàng)新社會(huì)治理，維護(hù)社會(huì)和諧穩(wěn)定，確保國家長治久安，人民安居樂業(yè)。

隨著社會(huì)各界對(duì)智能視頻分析，特別是人臉識(shí)別技術(shù)認(rèn)識(shí)的加深，人臉考勤門禁、人臉鎖、刷臉支付、無人超市、無人餐廳越來越普遍。

硬件的快速發(fā)展，GPU運(yùn)算能力提升，成本下降。英偉達(dá)陸續(xù)推出嵌入式GPU TX1、TX2，谷歌、蘋果、三星、英特爾、ARM等公司也在研發(fā)GPU芯片。這為人臉識(shí)別提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

人臉識(shí)別，是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。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(dòng)在圖像中檢測和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測到的人臉進(jìn)行臉部的一系列相關(guān)技術(shù)，通常也叫做人像識(shí)別、面部識(shí)別。與其他生物識(shí)別技術(shù)（如指紋、虹膜、掌紋等）相比，優(yōu)勢在于其自然性和不被人察覺的特點(diǎn)。

姚若光：像素?cái)?shù)據(jù)自1998年成立以來，一直專注于人像采集檢測、人臉識(shí)別技術(shù)的研究，形成了完善的人臉識(shí)別產(chǎn)品體系及應(yīng)用典范，逐步成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者，主編及參與了近十項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。主要針對(duì)已發(fā)布或即將發(fā)布的人臉識(shí)別技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)闡述了我司各類人臉識(shí)別產(chǎn)品及應(yīng)用在貫徹安防標(biāo)準(zhǔn)方面取得的研究成果，從研究的底層出發(fā)得出：基于規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)化的人臉圖像采集、準(zhǔn)確的人臉圖像檢測和提取、好的人臉比對(duì)算法、成就良好的人臉識(shí)別體驗(yàn)。

談人臉識(shí)別，首先有一些基礎(chǔ)的技術(shù)特點(diǎn)。

構(gòu)成人臉識(shí)別的5步：抓取圖像；在圖像中找到臉；提取特征（建模板）；比較模板；宣布比對(duì)結(jié)果。人像采集與檢測產(chǎn)品及其關(guān)鍵點(diǎn)的源頭在采集，好圖像時(shí)拍出來的，不是修出來的。人臉圖像處理的四個(gè)屬性：圖像屬性；位置屬性；臉部屬性；背景屬性。處理要求：提倡全局處理；反對(duì)局部處理；慎用銳化或美化工具：過渡處理會(huì)改變?nèi)四槇D像的紋理結(jié)構(gòu)。背景處理的關(guān)鍵在于邊緣處理，特別是頭發(fā)和臉和服飾的邊緣。

人臉辨認(rèn)方面，我們推出了自助庫—多算法。多算法平臺(tái)除了算法有針對(duì)性，還有針對(duì)性地建立了各種案件庫。如電白、廉江、湖南邵陽等犯案集中地區(qū)的案件庫，為各警種辦案提供了有力的比對(duì)工具。該項(xiàng)目運(yùn)行以來，得到了各警種的好評(píng)，在實(shí)戰(zhàn)中也出了較好的成效，特別是在占案例大頭的經(jīng)濟(jì)詐騙案、信用卡詐騙案中有較為突出的效果。

視頻人臉識(shí)別涉及到算法的選擇、攝像機(jī)及鏡頭選擇與架設(shè)。視頻人臉識(shí)別方面我們有一系列的產(chǎn)品方案：

（1）動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別監(jiān)控分析系統(tǒng)：

對(duì)監(jiān)獄、機(jī)場、港口、銀行；交通、運(yùn)輸；商場、大型超市；金融VIP等重要地點(diǎn)進(jìn)行的機(jī)動(dòng)布控。

（2）海量錄像人臉分析系統(tǒng)：

支持多路錄像同時(shí)進(jìn)行人臉分析，單個(gè)主流服務(wù)器可支持32路以上人臉采集，8路以上人臉識(shí)別分析，具備強(qiáng)大的擴(kuò)展性（具體的支持路數(shù)由服務(wù)器性能決定）。

（3）人臉識(shí)別安防機(jī)器人：

在機(jī)場、港口、會(huì)場、展館、機(jī)場、火車站、汽車站等巡邏布控，在高端小區(qū)和工業(yè)園區(qū)等日常巡邏、警戒和布控。

（4）網(wǎng)格化中心布控（centralized deployment）：

我們已成功實(shí)施了廣東某火車站人臉識(shí)別布控項(xiàng)目，某地鐵站人像抓拍識(shí)別租賃項(xiàng)目，某公安布控區(qū)域布控項(xiàng)目，某大型公園人臉識(shí)別布控項(xiàng)目，等等。

（5）基于人臉的人員軌跡分析—去中心化布控。

（6）訪客/迎賓機(jī)。

從技術(shù)上而言，規(guī)范的人臉圖像采集、準(zhǔn)確的人臉圖像檢測和提取，加上好的人臉比對(duì)算法，成就良好的人臉識(shí)別體驗(yàn)。

我們正在進(jìn)入主動(dòng)安防的時(shí)代

深度學(xué)習(xí)、紅外光結(jié)構(gòu)化等技術(shù)融合發(fā)展，讓安防更智能、更適應(yīng)各種不同場景。需要人工查找分析的傳統(tǒng)安防時(shí)代正在褪卻，取而代之的是一個(gè)主動(dòng)安防的時(shí)代。“人工智能+軟硬件一體化”成為趨勢。

梁先揚(yáng)：人臉識(shí)別的發(fā)展必然會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)時(shí)代：（1）模型驅(qū)動(dòng)時(shí)代，重在研究各種復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，利用有限的樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，模型的好壞直接決定識(shí)別效果，局限性較大，泛化能力較弱；（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)時(shí)代，直接基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)的重要性超過了模型本身，具有很強(qiáng)的泛化能力。

這兩種驅(qū)動(dòng)具有不同的研究范式。

模型驅(qū)動(dòng)：

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：

模型驅(qū)動(dòng)VS數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）系統(tǒng)是20世紀(jì)40年代后出現(xiàn)。1990年起，王守覺院士開始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別新理論新技術(shù)的研究，2002年取得突破性進(jìn)展，提出了“高維形象幾何仿生信息學(xué)”新理論。該理論不斷豐富和完善，獲得了13位院士極高評(píng)價(jià)和聯(lián)名推薦。

威富安防人臉識(shí)別技術(shù)創(chuàng)造了超低數(shù)據(jù)量人臉識(shí)別技術(shù) ，全球首創(chuàng)且唯一，將人臉特征有效表達(dá)為48字節(jié)，存儲(chǔ)超低、傳輸更快、比對(duì)更快、準(zhǔn)確率高，可實(shí)現(xiàn)超小載體存儲(chǔ)、超大范圍應(yīng)用。

這種人臉識(shí)別技術(shù)采用高維形象幾何仿生信息學(xué)算法突破了環(huán)境的局限。在環(huán)境采集方面，新技術(shù)在動(dòng)態(tài)識(shí)別的過程中可以逐步將人的表情、姿態(tài)、光線、遮擋等干擾信息進(jìn)行排除，得到一張更準(zhǔn)確表現(xiàn)個(gè)人信息的照片，從而提升比對(duì)的成功率。

對(duì)于人臉化妝、遮擋，新技術(shù)在提取人臉特征的時(shí)候，并不是基于每一個(gè)點(diǎn)的精確匹配，而是將人臉分成不同區(qū)域?qū)ζ涮卣鬟M(jìn)行計(jì)算，因此小范圍局部遮擋(戴眼鏡或口罩)將不作為比對(duì)的內(nèi)容，而是選擇匹配最高的區(qū)域進(jìn)行綜合比對(duì)，所以對(duì)比對(duì)效果不會(huì)產(chǎn)生太大影響。

對(duì)應(yīng)于兩種驅(qū)動(dòng)模式，安防的兩個(gè)時(shí)代分別是被動(dòng)安防與主動(dòng)安防。

（1）被動(dòng)安防：人眼“觀看監(jiān)控器20分鐘，人的集中力及判斷力將會(huì)下降”；人眼“觀看監(jiān)控器30分鐘以上，將會(huì)放棄畫面變動(dòng)的80%以上”；事后查看錄像回放，時(shí)效性差，無法對(duì)各種犯罪活動(dòng)形成有力打擊；人工無法完成大量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，即使是細(xì)心的注意力集中的監(jiān)控人員，也不能有效完成監(jiān)控任務(wù)。

（2）主動(dòng)安防：機(jī)器自動(dòng)實(shí)時(shí)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)跟黑名單進(jìn)行人臉比對(duì)，7*24小時(shí)不間斷；實(shí)現(xiàn)低投入產(chǎn)生高效率，使視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)真正成為“火眼金睛”，向科技要警力，使現(xiàn)有的警力提高20倍以上；變事后分析為事前預(yù)警，變被動(dòng)安防為主動(dòng)安防，極大提高犯罪威懾力。

人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展開啟了主動(dòng)安防時(shí)代！

姚若光：傳統(tǒng)的人臉識(shí)別發(fā)展走過了一條漫長的路。最終達(dá)到的水平是在正臉、光照均勻、無遮擋、兩眼像素60pixels圖像的情況下95%@with FAT@2‰左右（FRVT 2013）；用戶的總體體驗(yàn)是對(duì)圖像的要求比較高，需要用戶高度配合，應(yīng)用面比較窄。

AI使人臉識(shí)別一步踏入用戶可接受的門檻。開源的AI算法訓(xùn)練平臺(tái)：通過適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)訓(xùn)練，可達(dá)到應(yīng)用要求，現(xiàn)在的競爭是在萬、十萬、百萬之一錯(cuò)誤識(shí)別率下的正確識(shí)別率/錯(cuò)誤拒絕率，互聯(lián)網(wǎng)存在的海量人臉圖像，對(duì)光照、姿態(tài)、兩眼像素、年齡、圖像清晰度等要求明顯降低，人們可以不再糾結(jié)選什么算法（視頻人臉識(shí)別對(duì)算法的要求仍是首位的）。

未來的人臉識(shí)別一定是 AI+軟件+硬件，這一點(diǎn)從今年的Google Home 發(fā)布會(huì)就可以充分看出來。