基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)探討

傅緯球

廣東天波信息技術(shù)股份有限公司

基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)探討

傅緯球

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隨著對(duì)信息安全的重視，人臉識(shí)別技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域?；贏ndroid系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)具有非常廣闊的發(fā)展遠(yuǎn)景，同時(shí)將面臨著巨大的挑戰(zhàn)，本文結(jié)合Android系統(tǒng)智能終端的特點(diǎn)，從基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)入手，并對(duì)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，最后介紹了實(shí)現(xiàn)Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用的功能模塊。

Android系統(tǒng)；智能終端；人臉識(shí)別；應(yīng)用開(kāi)發(fā)

隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展Android系統(tǒng)智能終端得到了極大范圍的普及，各種信息鋪天蓋地充斥于網(wǎng)絡(luò)中，這就要求對(duì)信息安全加以保護(hù)，如何使身份驗(yàn)證和識(shí)別技術(shù)更加便捷和安全成為新時(shí)期信息安全研究的重點(diǎn)，這樣生物特征識(shí)別技術(shù)和人工智能技術(shù)孕育而生，這其中人臉識(shí)別技術(shù)因具有并發(fā)性、非接觸性、非強(qiáng)制性、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，獨(dú)樹(shù)一幟被廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。Android系統(tǒng)是當(dāng)前智能終端設(shè)備的主流操作系統(tǒng)之一，它伴隨著智能終端設(shè)備的普及也逐漸在智能網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主導(dǎo)地位，基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)具有非常廣闊的發(fā)展遠(yuǎn)景，同時(shí)將面臨著巨大的挑戰(zhàn)，本文將結(jié)合基于Android系統(tǒng)智能終端的特點(diǎn)，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉識(shí)別的速度化、準(zhǔn)確化、便攜化等處理的智能終端設(shè)備。

1 基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)

由于基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用是對(duì)人臉特征數(shù)據(jù)的處理，而這種識(shí)別技術(shù)又受制于目前研究水平，如基于LBP特征的人臉檢測(cè)技術(shù)和基于Fisher特征的人臉識(shí)別技術(shù)，同時(shí)在人臉檢測(cè)的處理上又存在著多種算法的困擾，如有特征抽取算法、人臉小波檢測(cè)、基于模板匹配、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)方法、Adaboost算法等，所以在基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)中一定要注意開(kāi)發(fā)的應(yīng)用各種算法的選取。

2 基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用開(kāi)是基于Android系統(tǒng)的，但是由于Android系統(tǒng)是基于移動(dòng)設(shè)備上的，它在軟件開(kāi)發(fā)上與傳統(tǒng)的PC設(shè)備開(kāi)發(fā)不同，同時(shí)介于智能終端在數(shù)據(jù)處理上其運(yùn)算速度和內(nèi)部存儲(chǔ)也無(wú)法與PC設(shè)備比擬，另一方面數(shù)據(jù)在傳輸方式上也存在著多種選擇，因此在開(kāi)發(fā)基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用時(shí)，需要注意如下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

2.1 Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用程序的特點(diǎn)

基于Android系統(tǒng)智能終端在人臉識(shí)別上的應(yīng)用，在軟件使用中要每個(gè)應(yīng)用都建立一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，而且每個(gè)進(jìn)程都運(yùn)行于一個(gè)Dalvik虛擬機(jī)中，并通過(guò)其內(nèi)部設(shè)置的權(quán)限來(lái)控制對(duì)應(yīng)用的使用權(quán)限。

2.2 Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架技術(shù)

Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，如果選擇一種合適的開(kāi)發(fā)框架將會(huì)對(duì)開(kāi)發(fā)起到事半功倍的效果。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的Android系統(tǒng)智能終端應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)框架有很多，這其中包括Afinal、xUtils、ThinkAndroid、LoonAndroid、KJFrameFo?rAndroid。

2.3 Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用開(kāi)發(fā)中語(yǔ)言的選擇

在目前的人臉識(shí)別算法多數(shù)是基于C語(yǔ)言完成的，而且在這種算法中往往會(huì)調(diào)用Opencv庫(kù)，這樣在算法上有較高的執(zhí)行效率但這與Android系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言不同，為實(shí)現(xiàn)兩者之間的相互調(diào)用，必須使用JNI接口。Android系統(tǒng)應(yīng)用層采用的Java語(yǔ)言，An?droid系統(tǒng)中提供的JNI接口使得在Android程序中能方便的調(diào)用C語(yǔ)言或其他語(yǔ)言。

2.4 Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

由于人臉識(shí)別應(yīng)用中識(shí)別過(guò)程離不開(kāi)對(duì)原始人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用和存儲(chǔ)，基于Android系統(tǒng)智能終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式有兩種，它們分別是：本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。而網(wǎng)絡(luò)端的云存儲(chǔ)越來(lái)越成為主流。

2.5 Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用數(shù)據(jù)計(jì)算方式

在人臉識(shí)別應(yīng)用中識(shí)別過(guò)程在實(shí)現(xiàn)采集人臉特征數(shù)據(jù)與人臉特征數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算比對(duì)都離不開(kāi)數(shù)據(jù)計(jì)算，Android系統(tǒng)智能終端的數(shù)據(jù)計(jì)算有兩種，它們分別是：智能終端設(shè)備本地中央處理器的計(jì)算、基于網(wǎng)絡(luò)的云計(jì)算。由于智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用本地計(jì)算是嵌入于Android系統(tǒng)平臺(tái)的，其計(jì)算能力相對(duì)有限，而基于網(wǎng)絡(luò)的云計(jì)算可以利用網(wǎng)絡(luò)中的大型計(jì)算機(jī)的超級(jí)運(yùn)算速度或是采用全網(wǎng)絡(luò)接近于無(wú)限分布計(jì)算的并行計(jì)算能力，其兩者運(yùn)算能力有著天壤之別，目前網(wǎng)絡(luò)的云計(jì)算有逐步取代智能終端設(shè)備本地計(jì)算的趨勢(shì)。

2.6 Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用數(shù)據(jù)的傳輸

Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用中的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該采用實(shí)時(shí)傳輸方式，在Android系統(tǒng)中基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式可以極大的提高智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用的使用范圍，在無(wú)線傳輸方式中也正經(jīng)歷著由4G逐漸向5G的轉(zhuǎn)變過(guò)程，目前雖然5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未確立，但其應(yīng)用空間將非常廣闊，因此在開(kāi)發(fā)此類(lèi)應(yīng)用中必須為這種方向預(yù)留一定的發(fā)展余地。

3 基于Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用的功能模塊

基于Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用，其主要由圖像采集模塊、人臉圖像預(yù)處理模塊、人臉檢測(cè)模塊和人臉識(shí)別模塊等共四個(gè)模塊組成。

3.1 圖像采集模塊

圖像采集模塊主要是利用Android系統(tǒng)智能終端攝像頭進(jìn)行圖像采集，通過(guò)Android系統(tǒng)中JNI接口調(diào)用Opencv庫(kù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)用攝像頭、對(duì)拍攝的物體進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦、連續(xù)拍照等功能，快速獲取圖像幀的信息。

3.2 人臉圖像預(yù)處理模塊

人臉圖像預(yù)處理模塊是對(duì)采集到的圖像幀進(jìn)行處理，處理后把圖像的外界影響因素盡量降低，如光照，角度等，主要涉及的操作有幾何變換、剪裁；直方圖均衡；使用雙邊濾波器減少噪聲；去掉一些剩余頭發(fā)和人臉圖像背景。

3.3 人臉檢測(cè)模塊

人臉檢測(cè)模塊就是經(jīng)預(yù)處理的圖像選定正負(fù)樣本，提取其LBP特征，并用直方圖表示，并利用Adaboost人臉檢測(cè)方法循環(huán)多次進(jìn)行人臉?lè)诸?lèi)判斷，人臉檢測(cè)檢測(cè)器通過(guò)大量的人臉和非人臉圖片進(jìn)行訓(xùn)練，存在XML文件中。在得到每個(gè)像素的LBP編碼描述后，采用統(tǒng)計(jì)直方圖方法可得到圖像的LBP直方圖描述。

3.4 人臉識(shí)別模塊

人臉識(shí)別模塊是根據(jù)測(cè)試者人臉圖像計(jì)算人臉LBP特征，得到識(shí)別結(jié)果。如果測(cè)試者的人臉特征在我們?cè)O(shè)置的閾值的內(nèi)，則輸出識(shí)別人臉的姓名，否則提示人臉庫(kù)中無(wú)此人，請(qǐng)擺正人臉配合識(shí)別。

本文中基于Android系統(tǒng)智能終端人臉識(shí)別應(yīng)用應(yīng)該是了結(jié)合當(dāng)前流行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也就是應(yīng)該建立在基于Android系統(tǒng)平臺(tái)的4G實(shí)時(shí)云計(jì)算的系統(tǒng)中，針對(duì)Android系統(tǒng)智能終端的硬件能力有限的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)中利用Android平臺(tái)的4G傳輸方式實(shí)時(shí)將人臉圖像預(yù)處理模塊得到的數(shù)據(jù)上傳，利用網(wǎng)絡(luò)資源建立強(qiáng)大的云計(jì)算功能完成Adaboost人臉檢測(cè)算法和基于LDP特征臉的人臉識(shí)別算法，并將OpenCV視覺(jué)開(kāi)源庫(kù)存儲(chǔ)云大數(shù)據(jù)中心，在Android系統(tǒng)智能終端直接顯示運(yùn)行結(jié)果。同時(shí)，Android系統(tǒng)平臺(tái)所具有的開(kāi)放性與便捷性特點(diǎn)，在充分結(jié)合人臉識(shí)別系統(tǒng)之后，提升了信息的安全等級(jí)，具有廣闊的發(fā)展前景。

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