數(shù)字圖像識(shí)別在人臉檢測(cè)中的作用

陳曉東

（西安海棠職業(yè)學(xué)院，西安 710038）

數(shù)字圖像識(shí)別是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和識(shí)別，提取圖像的特征。人臉檢測(cè)是隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)的發(fā)展，身份認(rèn)證的形式越來(lái)越多樣化，給傳統(tǒng)的安全檢測(cè)系統(tǒng)提出了新的要求。人臉識(shí)別檢測(cè)是根據(jù)一個(gè)人的臉部特征，判斷一個(gè)人的身份，在銀行、海關(guān)以及警察等相關(guān)部門鑒別身份所使用，可以大大提高檢測(cè)的效率。將數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在人臉識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)中，可以通過(guò)數(shù)字圖像識(shí)別技術(shù)提取一個(gè)人面部的關(guān)鍵信息，從而提高人臉識(shí)別系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

1 人臉識(shí)別檢測(cè)概述

人臉識(shí)別檢測(cè)是根據(jù)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)，一般通過(guò)攝像機(jī)或者攝像頭采集人臉的圖像，并自動(dòng)對(duì)圖像或者人臉進(jìn)行跟蹤，從而檢測(cè)人臉的臉部信息進(jìn)行識(shí)別，判斷是否與系統(tǒng)人臉信息吻合，人臉識(shí)別技術(shù)也稱面部識(shí)別。人臉識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)起源于上個(gè)世紀(jì)六十年代，是隨著計(jì)算機(jī)和光學(xué)成像技術(shù)進(jìn)步發(fā)展起來(lái)的，直到上個(gè)世紀(jì)九十年代，隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模型理論、專家系統(tǒng)以及視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，人臉識(shí)別技術(shù)逐漸走向成熟，并應(yīng)用在市場(chǎng)。

1.1 人臉識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)

人臉識(shí)別技術(shù)和人體的指紋、虹膜一樣是與生俱來(lái)，具有唯一性和不可復(fù)制性，為身份鑒別提供了前提，與其他生物類型識(shí)別技術(shù)相比，人臉識(shí)別技術(shù)部需要用戶配合臉部數(shù)據(jù)采集部門，幾乎可以在無(wú)意識(shí)的狀態(tài)下獲取臉部信息；用戶不需要接觸設(shè)備，就可以完成人臉圖像信息提??；人臉識(shí)別技術(shù)可以在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景 中進(jìn)行多個(gè)人的鑒定和識(shí)別，具有保密性、安全性和隱蔽性，不容易被其他人盜取。人臉識(shí)別系統(tǒng)包括人臉信息采集和檢測(cè)、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取、匹配與識(shí)別。

1.2 人臉識(shí)別技術(shù)的缺陷

人臉識(shí)別技術(shù)雖然具有唯一性和不可復(fù)制性，但是人臉識(shí)別技術(shù)也是生物識(shí)別領(lǐng)域最困難的研究領(lǐng)域，它的困難主要體現(xiàn)在人臉具有生物特征的相似性、易變性。相似性指人不同個(gè)體之間的差異比較小，所有人的人臉結(jié)構(gòu)都比較相似，甚至人臉器官的外形非常相似，這雖然有利于人臉定位，但是不利于區(qū)別人體。易變性指人臉的外形不穩(wěn)定，人可以通過(guò)臉部變化產(chǎn)生多種表情，在不同的角度觀察人臉得到的視覺圖像也有很大的差異。此外，人臉還受到陽(yáng)光、年齡、發(fā)型、裝飾物等影響，所以各種條件的易變性不利于建立人體描述模型，從而增加了人臉識(shí)別的難度。

2 數(shù)字圖像識(shí)別在人臉識(shí)別檢測(cè)中的作用

2.1 數(shù)字圖像識(shí)別在人臉識(shí)別檢測(cè)預(yù)處理

目前的人臉識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)還存在一定的技術(shù)限制，人臉信息提取過(guò)程中，受到外在光照、裝飾等因素的影響，一定程度上增加了系統(tǒng)在去除噪聲的難度，使得圖像處理變得比較模糊，圖像清晰度不足，對(duì)比度比較低。為了提高圖像提取的質(zhì)量，必須提高人臉識(shí)別系統(tǒng)的提取效率，在圖像特征提取之前，需要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理是人臉識(shí)別檢測(cè)中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)預(yù)處理，去除無(wú)效的信息，增加有效的信息，并通過(guò)測(cè)量?jī)x器對(duì)外界因素造成的人臉特征信息進(jìn)行補(bǔ)償和復(fù)原，確保圖像成像的質(zhì)量。數(shù)字圖像識(shí)別是以圖像為主要特征，根據(jù)每一個(gè)圖像的特征提取信息。根據(jù)人的習(xí)慣，人的視線一般集中在圖像的主要特征，也就是圖像輪廓曲度最大的地方，這些地方的信息量最豐富。在圖像識(shí)別過(guò)程中，會(huì)自動(dòng)排除多余的信息，而抽取最關(guān)鍵的人臉信息，并將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，形成一個(gè)完整的知覺映像。

2.2 圖像識(shí)別技術(shù)可以提高人臉識(shí)別檢測(cè)效率

圖像刺激人體感官，人的大腦對(duì)圖像進(jìn)行辨認(rèn)，根據(jù)過(guò)去記憶中出現(xiàn)的某一圖形，這是圖像再認(rèn)，在圖像識(shí)別技術(shù)中，既有進(jìn)入到感官的信息，還要記憶存儲(chǔ)信息。將存儲(chǔ)的圖像信息和當(dāng)前的圖像信息進(jìn)行對(duì)比，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的再認(rèn)。人臉識(shí)別系統(tǒng)第一步首先要采集大量的人臉信息，將人臉信息采集到數(shù)據(jù)庫(kù)中，將現(xiàn)有圖像信息和數(shù)據(jù)庫(kù)圖像信息進(jìn)行匹配，才能確認(rèn)是否符合檢測(cè)系統(tǒng)要求。為了更好地進(jìn)行人臉檢測(cè)，編制了模擬人類圖像識(shí)別活動(dòng)的計(jì)算機(jī)程序，并建立不同圖像識(shí)別模型。這種模型也叫模板，如果當(dāng)前的圖像和模板圖像匹配，則表示圖像識(shí)別成功。然而由于人識(shí)別的圖像太多了，無(wú)法為每一個(gè)圖像建立相應(yīng)的模板，在模板基礎(chǔ)上提出了原型匹配模型，這種模型不需要識(shí)別大量的模板，而是識(shí)別某些圖像的相似性，將相似性提取出來(lái)作為原型，用來(lái)檢驗(yàn)所需要識(shí)別的圖像。將圖像識(shí)別模型用于人臉識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)中，構(gòu)建人臉識(shí)別模型，可以幫助檢測(cè)單位在幾百萬(wàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中找到與識(shí)別圖像最匹配的圖像，從而提高檢測(cè)效率。比如公安系統(tǒng)中的人臉識(shí)別系統(tǒng)中，在大量的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找檢索犯罪嫌疑人的身份時(shí)，可以改變過(guò)去人海戰(zhàn)術(shù)中的一一比對(duì)，而是通過(guò)識(shí)別技術(shù)，快速確認(rèn)犯罪嫌疑人的身份，從而提高案件偵辦效率。

3 結(jié)束語(yǔ)

人臉識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵是人臉的識(shí)別和表情的識(shí)別，只有提取的人臉信息準(zhǔn)確，才能確認(rèn)識(shí)別人的身份信息。人臉識(shí)別系統(tǒng)受到光線、表情、身體裝飾物以及年齡的影響，人的臉部會(huì)發(fā)生一定的變化，提高了人臉識(shí)別的難度。將數(shù)字化圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在人臉識(shí)別系統(tǒng)中，可以提高人臉識(shí)別的效率和質(zhì)量。