人臉識別的發(fā)展綜述

人臉識別的發(fā)展綜述

文/彭酉乾，河北科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院

人臉識別技術(shù)是現(xiàn)在非?；鸬囊环N生物識別技術(shù)。本文主要介紹了人臉識別發(fā)展過程，同時介紹了一下人臉識別技術(shù)常用的幾種算法。

人臉識別；幾何特征；特征臉；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

1 引言

人臉識別技術(shù)是一種生物識別技術(shù)，該技術(shù)通過電腦來提取圖像中的人臉信息，根據(jù)這些人臉信息來對人的身份進行驗證[1]。人臉識別技術(shù)相對于其它生物識別技術(shù)，如指紋，虹膜等，具有非接觸，快速簡便，直觀可靠，自主學(xué)習(xí)等優(yōu)點，從而被人們廣泛的應(yīng)用。人臉識別技術(shù)的主要應(yīng)用范圍有：人員管理系統(tǒng)，如通過人臉考勤機來進行打卡；刑事案件的偵破；關(guān)鍵地點的安全監(jiān)控；人機交互；金融支付等。

2 人臉識別技術(shù)的發(fā)展歷程

早在1965年，Chan和Bledsoe就發(fā)表了一篇關(guān)于人臉識別的文章，在那個時候就已經(jīng)開始有人對人臉識別技術(shù)進行研究。從那開始越來越多的人開始研究人臉識別技術(shù)，人臉識別技術(shù)已經(jīng)有了半個多世紀的研究歷史。隨著，人臉識別技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉的識別率和匹配率得到了大大提升。

人臉識別技術(shù)主要經(jīng)歷了以下3個階段。

（1）從1964年到1990年，這個階段是人臉識別的初期階段，主要研究的是人臉的面部幾何結(jié)構(gòu)，主要工作就是提取人臉的幾何特征并對其進行分析。該階段沒有太多的成果問世，因此人臉識別的實際應(yīng)用也沒有誕生。這個階段主要人物有Harmon，Kanade，Bled soe等。

（2）從1991年到1997年，越來越多的科學(xué)家投入到人臉識別的研究中。在這一階段，一個非常重要的算法被提出，即“特征臉”（Eigenface），該算法是由麻省理工的Turk和Pentland提出的。這一時期的主要貢獻人物有Turk，Prentland、Bruneli等。

（3）從1998年到現(xiàn)在，人們開始考慮在各種各樣的情況下對圖像進行人臉識別，如人臉的角度，光照的強弱等這些問題慢慢變成研究的熱點問題。同時，越來越多的人臉識別的技術(shù)被應(yīng)用到了實際生活中，如人臉考勤機，人臉支付等。在這之后，三維人臉建模的方法被人提了出來，并逐漸成為一種新的發(fā)展方向。

3 人臉識別技術(shù)的常用算法

3.1 基于幾何特征

這是人臉識別的早期算法，通過計算人臉面部特征點之間的相對距離，如眼睛之間的距離眼睛到鼻子的垂直距離等，從而得到人臉的特征向量。我們可以比較這些特征向量，來找到最佳的人臉匹配對象。該算法的優(yōu)點有：原理容易理解；只存儲特征向量，占用資源少；對光照的不敏感，強光或弱光下都能實現(xiàn)。但是這種算法也有一些缺點：很難得到穩(wěn)點的特征向量；沒有考慮圖像中的細節(jié)信息；識別率比較低。

3.2 基于特征臉

特征臉主要依據(jù)的是主要成分分析法而提出的一種人臉識別技術(shù)。主要成分分析法主要依賴于KL正交變換（Karhunen-Loevetr ansform）的一種方法，通過這種技術(shù)來對提取人臉圖像的統(tǒng)計特征，從而在其子空間模型下進行人臉識別。該方法具有簡單，快速，實用的優(yōu)點。缺點是：局限性大，對訓(xùn)練圖像和測試圖像的相關(guān)性要求很高；人臉的角度，光照的強度，人臉的表情都會影響識別率，使得識別率變低。

3.3 基于神經(jīng)網(wǎng)路

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)在比較火的人臉識別的研究算法，主要依賴的是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)[2]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量處理單元互聯(lián)組成的非線性、自適應(yīng)信息處理系統(tǒng)。它信息處理的方式模擬的是人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息處理方式。它由處理單元和單元之間的連接構(gòu)成。主要過程是，建立一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將得測圖像中的像素和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元建立對應(yīng)關(guān)系。該算法的優(yōu)點是特征提取比較簡單，適應(yīng)性強；處理的過程速度非?？臁Ｈ秉c是當(dāng)神經(jīng)元較多時，訓(xùn)練時間會加長。

4 小結(jié)

目前，人臉識別技術(shù)依舊處于發(fā)展階段，還有許多的問題需要解決，如人年齡的變化，大規(guī)模的人臉識別，人臉遮擋和表情變化，人臉的角度等諸多問題。需要更多的研究者不斷的投入精力和時間，探索問題的解決辦法和人臉識別的發(fā)展方向。隨之人臉識別技術(shù)的不斷發(fā)展，未來將會有更多的方面用到人臉識別，從而使我們的生活變得的更加方便便捷，安全可靠。

[1]梁文莉.基于獨立成分分析的人臉識別算法研究[D].西安：西安科技大學(xué),2012.

[2]雷明.基于小波變換與奇異值分解的人臉識別技術(shù)研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué),2007.