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| 本文作者： 宮雅卓 | 2015-09-10 14:31 |
編者按：本文作者宮雅卓，聚虹光電創(chuàng)始人，上海交大博士。對生物特征識別有所研究，尤在虹膜識別領(lǐng)域有15年的專研。
2015年9月8日，被眾多極客戲稱為“全球最不務(wù)正業(yè)”的“百度深度學(xué)習(xí)實驗室”，向全球正式發(fā)布了趣味換臉APP——臉優(yōu)Face It.
在這款A(yù)PP上，用戶自拍或上傳任意一張臉部照片，即可自動生成素材。“臉優(yōu)”既可以利用前置攝像頭將素材貼合到用戶的臉上，進(jìn)行實時演繹；也可以使用后置攝像頭，將不同的臉與海報、電影、電視劇畫面貼合，毫無PS痕跡。通過“點擊拍照”或“錄制20秒視頻”分享到微信、微博、QQ空間。
“不開刀不留疤，臉優(yōu)一鍵變大咖”，這款趣味換臉應(yīng)用的背后，是人臉識別技術(shù)。
人臉識別技術(shù)，由三個關(guān)鍵部分組成：人臉檢測、特征提取、匹配識別。
1、在背景景物中進(jìn)行人臉檢測
也就是說，臉優(yōu)首先判斷用戶上傳的照片中有沒有人臉，如果有，再利用人臉的左右對稱性定位臉形，并通過膚色、眼睛顏色、毛發(fā)等特征確定種族。
2、對人臉進(jìn)行預(yù)處理，提取人臉特征
一旦臉形確定，就可以從中心擴(kuò)散，利用人體特征器官的灰度變化、縱深復(fù)雜度和匹配度算法，對諸多關(guān)鍵點進(jìn)行檢測。
（臉優(yōu)：帥哥變狗狗）
臉優(yōu)的“圖像拼合”功能，是找到嘴、鼻子、眼睛、眉毛等關(guān)鍵點，與用戶選定的圖片素材相互拼合。人臉的關(guān)鍵點數(shù)量，可以分為不同等級，如5、25兩級，分別對應(yīng)不同的調(diào)整需求。一般情況下，檢測到雙眼、鼻尖、兩邊嘴角這5個關(guān)鍵點，就可以實現(xiàn)步驟1的定位人臉。
（湯姆·克魯斯的5個人臉關(guān)鍵點 ）
如果采用25個人臉關(guān)鍵點，在娛樂性應(yīng)用中可以對更多人臉細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，如修片神器“美圖秀秀”深諳“大眼睛小臉”的審美，鎖定眼睛、嘴、下頜等多個關(guān)鍵點，讓女生一秒變女神。
2015年火爆全球的微軟“猜年齡 How-Old.net”，則是根據(jù)臉上27個隨著年齡變化明顯的人臉特征，如眼角、嘴角、鼻子等關(guān)鍵點，判斷用戶的性別和年齡。“歲月是把殺豬刀”，隨著時光流逝，歲月磨蝕，皮膚會出現(xiàn)棕褐色暗斑和皺紋，眼角和嘴角也會下垂，而老化正是影響人臉識別精度的關(guān)鍵因素。
（25個關(guān)鍵點對應(yīng)的人臉部位）
3、匹配識別
人臉識別（Face Identification）就是將待識別的人臉與數(shù)據(jù)庫中的已知人臉匹配，判斷用戶的身份。國內(nèi)婚戀網(wǎng)站世紀(jì)佳緣，采用人臉識別技術(shù)，從海量數(shù)據(jù)中篩選出與用戶上傳照片最相似的人臉，為單身男女“牽線搭橋”，本質(zhì)上就是看哪一對年輕人最有“夫妻相”。百度魔圖，曾經(jīng)推出一款HTML5游戲，用戶自拍或上傳照片后，游戲就會告訴你和哪個明星相似，相似度是多少百分比。
人臉識別技術(shù)，用于“征婚”、“追星”這類對識別精度要求不高的娛樂應(yīng)用，是可以滿足要求的。但是，一旦用于高安全等級的場景，人臉識別精度就很不理想了。最戲劇性的案例是，澳大利亞悉尼機(jī)場曾采用一套具有最高識別精度的人臉識別系統(tǒng)，希望在乘客中識別出恐怖分子，而這套人臉識別系統(tǒng)的精度實在讓人失望，居然把美國著名女明星薇諾娜-瑞德 Winona Ryder 錯認(rèn)成了恐怖大亨本-拉登 Osama bin Laden。
花巨資采購的人臉識別系統(tǒng)，為什么會犯這樣的低級錯誤？
最重要的原因是，人臉的“非剛體性”特征。
“非剛體性”主要表現(xiàn)為人臉圖像在光照、姿態(tài)、表情等不同采集條件下的差異，發(fā)型、胡須、化妝、飾物、著裝的變化，以及年齡、疾病、外傷等因素的影響。人臉特征先天就是不穩(wěn)定的，隨著外部條件不斷變化的，這才是導(dǎo)致人臉識別精確度不高的根本原因。
在高安全性應(yīng)用中，人臉識別技術(shù)是不能獨立使用的，往往要與識別精度更高的其他生物特征配合使用，進(jìn)行多模態(tài)識別。最常見的多模態(tài)組合，就是“人臉+虹膜”。
“人臉+虹膜”的多模態(tài)識別系統(tǒng)
“人臉+虹膜”的多模態(tài)識別系統(tǒng)，一般使用流程是：采用監(jiān)控攝像頭對來往人流進(jìn)行精度較低的人臉識別（誤識率大約1/1000），一旦發(fā)現(xiàn)與警方提供的嫌疑犯面部相似的人，便會發(fā)出警報，再采用精度更高的虹膜識別（誤識率大約1/100萬），進(jìn)一步精準(zhǔn)判斷罪犯的身份。
人臉，在無需用戶配合的情況下就可以采集到照片，幾乎沒有侵犯性的用戶體驗，使其成為“具有最高易用性”的生物特征；而虹膜，是公認(rèn)具有“最高識別精度”的生物特征。因此，“人臉+虹膜”的多模態(tài)應(yīng)用，將兩者的優(yōu)點（高易用性、高精確性）集于一身，才是目前生物識別應(yīng)用中最有優(yōu)勢的技術(shù)方案。
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