視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)的探討

王根達(dá)

【摘要】 本文介紹了視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)，主要分析了視頻監(jiān)控中關(guān)于人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)目前的現(xiàn)狀、存在的問題、以及未來的發(fā)展。具體還研究了監(jiān)控中人臉識(shí)別的系統(tǒng)構(gòu)成，由五大部分組成：人臉檢測(cè)、臉部特征截取、臉部采集、臉部識(shí)別、關(guān)照處理與姿態(tài)估計(jì)。另外，針對(duì)能對(duì)人臉識(shí)別性能產(chǎn)生影響的因素：關(guān)照、姿態(tài)、分辨率等也進(jìn)行了分析研究。

【關(guān)鍵字】 人臉識(shí)別 姿態(tài)估計(jì) 光照處理 特征提取 視頻監(jiān)控

引言：近年來，我國(guó)視頻監(jiān)控網(wǎng)的建立已初有成效，視頻監(jiān)控為國(guó)家建立平安城市有著重要意義，而視頻監(jiān)控中的人臉識(shí)別技術(shù)更是受到國(guó)家和相關(guān)部門的重視。人臉識(shí)別技術(shù)也被業(yè)內(nèi)人士重點(diǎn)關(guān)注，變成了研究的熱點(diǎn)。視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別技術(shù)，與傳統(tǒng)的對(duì)靜態(tài)圖像的人臉識(shí)別不同，不是人臉迎合攝像頭，而是要由攝像頭來捕捉人臉，因此，也存在較大的難度。所以，這項(xiàng)技術(shù)目前的現(xiàn)狀不容樂觀，很多臉部識(shí)別性能還不成熟，無法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用需求。但是，視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)在社會(huì)中的需求越來越高，比如：門禁系統(tǒng)的有效應(yīng)用，黑名單的查詢，市中的安防、安保等等，在各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用，所以，視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)問題刻不容緩。

一、存在的問題和現(xiàn)狀

目前，視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)，受到很多因素的限制和影響，主要是：光照的亮度、人物移動(dòng)的速度、臉部分辨率較低、人物姿態(tài)的變動(dòng)、尺度變化的范圍限制等。由于這些因素的存在，使得這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展存在很大的挑戰(zhàn)和困難。針對(duì)這些，生物學(xué)領(lǐng)域研究人員做了人臉識(shí)別技術(shù)的性能測(cè)試，拍攝了63個(gè)人物在各種不同表情下說話的視頻，并以亮度、姿態(tài)等影響因素下進(jìn)行測(cè)試研究，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即便是使用最好的商業(yè)算法，鏡頭的標(biāo)清認(rèn)證性能為40%，而高清的認(rèn)證性能也才70%。之后又有實(shí)驗(yàn)者研究對(duì)視頻的多幀信息要怎樣有效應(yīng)用。最后得出，在應(yīng)用多振信息時(shí)，比起時(shí)空信息的方法，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)時(shí)序信息的方法更好，不過也存在一些問題，使用運(yùn)動(dòng)時(shí)序信息的方法，其也有更復(fù)雜的計(jì)算度，而且對(duì)需要對(duì)齊的人臉，實(shí)際應(yīng)用中也有所限制。

二、人臉識(shí)別系統(tǒng)的基本構(gòu)成

監(jiān)控中人臉識(shí)別的系統(tǒng)由五大部分構(gòu)成：人臉檢測(cè)、臉部特征截取、臉部采集、臉部識(shí)別、關(guān)照處理與姿態(tài)估計(jì)。另外，還有三個(gè)輔助部分：人臉、三維、關(guān)照、的模版。人臉識(shí)別系統(tǒng)使用中有較高的要求，即便在尺度變化大、面部表情復(fù)雜、姿態(tài)多樣、光照較暗的情況下，也需要具有低虛警、高準(zhǔn)確的特點(diǎn)。對(duì)人物臉部圖像的采集，使用的是傳感器，也就是攝像頭，一般使用的是網(wǎng)絡(luò)攝像頭，具有可見光的傳感器，然后系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)到的圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，再針對(duì)臉部，對(duì)人物姿態(tài)進(jìn)行估計(jì)，要在連續(xù)拍攝中，保存人物最為正面的圖像，之后對(duì)圖像進(jìn)行關(guān)照的處理，并一一分類，同時(shí)，再把姿態(tài)的信息傳給三維模型，最后，就等待三維模型對(duì)臉部圖像處理，并生成。人臉識(shí)別系統(tǒng)中還有一項(xiàng)特征提取功能，對(duì)人物臉部特征的提取，使得人物關(guān)鍵特征得以展現(xiàn)，更具鑒別力。還需要進(jìn)行降維，即：根據(jù)降維規(guī)則，將人物臉部圖像的高緯度降低。最后，系統(tǒng)要把人臉模版圖像的特征與視頻中捕捉到的人物臉部特征一一對(duì)比，系統(tǒng)的分類器就可以在確立特征后，把系統(tǒng)中該人物的身份ID進(jìn)行輸出。

三、視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)

視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別技術(shù)，與傳統(tǒng)的對(duì)靜態(tài)圖像的人臉識(shí)別不同，不是人臉迎合攝像頭，而是要由攝像頭來捕捉人臉，因此，存在較大的難度。這里面存在很多亟待解決的技術(shù)問題。針對(duì)前文提到的問題：（一）人物捕捉角度限制，可以采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。對(duì)于系統(tǒng)設(shè)定，由于人臉識(shí)別對(duì)臉部正面的識(shí)別效果最好，兩眼間距離大于64個(gè)像素時(shí)，是最好識(shí)別的時(shí)候，所以，對(duì)攝像機(jī)額設(shè)定，應(yīng)位于并不高的行人通道附近。（二）光照明暗與分辨率低的問題，可以用硬件選擇的方法。硬件的選擇是至關(guān)重要的，因?yàn)樽钣欣谧R(shí)別的臉部頭像都是具有高分辨率的，所以，最好選擇1080i、1080P的高清攝像頭；另外，當(dāng)視頻監(jiān)控的范圍很廣且光線隨時(shí)變動(dòng)的情況下，可以選擇具有寬動(dòng)態(tài)范圍的高清攝像機(jī)。（三）人物姿態(tài)、表情，臉部清晰度和年齡判斷困難等問題，可以采用算法軟件進(jìn)行解決。使用算法軟件，可以減少人臉識(shí)別中的約束，在具體實(shí)驗(yàn)中，在控制環(huán)境因素，尋找適合的測(cè)試人員等條件中，解決了影響因素，達(dá)到了使用水平，取得了出色的效果。因此要加大算法軟件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件選擇的開發(fā)力度，以解決人臉識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵問題。

結(jié)語(yǔ)：在當(dāng)今時(shí)代，針對(duì)視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)的探討，即是一項(xiàng)重要的研究課題，具有重要的理論意義；又是當(dāng)代的大局所趨，具有廣泛的使用價(jià)值。我國(guó)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越普及，并且其中的人臉識(shí)別技術(shù)還是該領(lǐng)域中最受到關(guān)注的要點(diǎn)。因此，研究視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)刻不容緩。文中對(duì)人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)的探討重點(diǎn)在于安全防范方面，但是，視頻監(jiān)控的人臉識(shí)別技術(shù)不僅僅適用于此，在民生方面，也同樣可以使用。比如：網(wǎng)絡(luò)的實(shí)名認(rèn)證、社會(huì)的安全保障，小區(qū)住宅的門禁監(jiān)控等等諸多方面。將這項(xiàng)技術(shù)好好利用起來，不僅為國(guó)家建立安全城市做了貢獻(xiàn)，還為廣大群眾提供了快捷和方便的服務(wù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]尹萍，趙亞麗. 視頻監(jiān)控中人臉識(shí)別現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)課題[J]. 警察技術(shù)，2016，（03）：77-80.

[2]高玉芳. 視頻搜索中人臉識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，2008.endprint