人脸考勤、人脸门禁,并非我们普通人所想像的拍张照片然后对比那般简单,实现对比的背后是一系列的计算与转换。有关其涉及的更多科学,记者日前采访了南京航空航天大学计算机科学与技术学院教授、博士生导师谭晓阳。
如何保证剃了胡子、换了发型不被认错?
建立抗干扰性,提高评判标准
对于长期研究人脸识别的谭教授来说,人脸识别技术其实并不复杂。他告诉记者,人脸识别特指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域,它属于生物特征识别技术。
以单位员工考勤来说,在系统应用前,先采集员工的人脸照片,存储到系统中,作为比对的基本数据。一般来说,为了提供系统识别的成功率,在采集图片时除了脸部正面照外,还会从人脸的多个角度甚至各种表情进行采集。
谭教授说,如果比对时的人脸与系统中存储的人脸有着出入,比如剃了胡子、换了发型、多了眼镜、变了表情都有可能引起比对失败。要解决这个问题,必须提高一个人脸识别系统的抗干扰性,也就是提高人脸识别的评判标准。不过由于人是不断变化着的,系统识别标准定得太高,人如果发生微小变化,系统也会认证失败,“认证失败是指该认的没认出来;或者是把不该认的人放了进去。”不过,人脸识别技术从上世纪70年代发展以来,如今算是比较成熟,保守估计准确率能达到95%。
双胞胎人脸识别能不能区分清楚呢?
一般不可能完成,除非标准定高点
一开始记者认为,人像识别采集的图片跟我们普通的照片没什么两样。对此,谭教授解释,人像识别采集的图像信息如果跟普通照片一样的话,这个比对恐怕就没法做了。事实上,人像识别采用的是近红外技术。人像识别系统采集图像的摄像头很特殊,记者在南航看到的考勤机上,有一圈环形的小孔,每个小孔都发出红光。这些小孔发出的近红外光在采集人脸图像时,能够给人脸“补光”。
“化妆或光照的不同都会对人脸比对产生影响。”谭教授说,这种近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波,虽然人眼看不见,但却能去除诸如光照或化妆这种原因造成的影响。与人脸识别相比,指纹比对的准确率更高些。“因为随着时间流逝,人脸特征变化会很大;而指纹相对固定些。同时,对于双胞胎,由于相似特征太多,人脸识别基本不可能完成。”谭教授说,想要识别双胞胎,标准必须定很高,这样人脸稍微有变化,就会被认为比对失败;而太低,稍微有点相似的人就会被认作一个人。所以,越是保密性高的单位越不会使用人脸识别,“主要是用在人流量大的公共场合,通过抓拍图像,进行追逃比对。”
一般来说,要提高系统准确性,人脸的轮廓特征很重要,胖、瘦、头发、眉毛、眼睛纹路等等都是比对需要的外观特征。
我们的这张脸
究竟哪些地方最突出?
人脸识别的关键是,利用高科技抓取不同人脸部的特征,进行对比后有效识别。那么,我们每个人的脸,究竟有哪些地方最突出?
这个问题,毫无疑问,整天和脸打交道的整形外科专家最有发言权,记者联系采访了南医大二附院整形外科主任、博士后沈干。
沈主任表示,一个人站在面前,最抢人眼的应该是“面形”,“是椭圆形脸还是瓜子脸或者国字脸,一看就知道”,接着是五官的分布,是不是符合“三停五眼”的一般性比例规律。
所谓三停,指将人面部正面横向分为上中下三个等分,即上中下三停,从发际至眉线为一停、眉线至鼻底为一停、鼻底至颏底线为一停。
五眼则是指将面部正面纵向分为五等分,以一个眼长为一单位,即两眼之间距离为一个眼的距离,从外眼角垂线至外耳孔垂线之间为一个眼的距离,整个面部正面纵向分为五个眼之距离。
面形、五官分布之外,沈干说,人的一张脸上最突出的便是眼睛大小及双眼距离,以及鼻子长短和嘴巴宽度等重要五官的长相。
正是基于这个原因,人脸五官的大小、形状以及相对关系,人脸的轮廓比例都可以作为特征信息加以提取,进而加以运算量化。虽然人脸的面部特征往往会受到表情、角度、光照、背景等因素的影响,在识别时有时会显得不那么,但现在研究者已经发明出许多运算方法,来克服这些因素的影响。陈艳萍
大片里的身份识别术
虹膜:眼睛里的秘密
虹膜是人眼瞳孔和眼白之间的环状组织,现在被视为是指纹之外最可靠的人体生物终身身份标识。稳定性高的虹膜纹理在胎儿7个月时已经形成,出生6至18个月后便终身不变。
由于其操作复杂,目前使用的范围并不广,“南京有单位用,像大型机房,还有一些特殊部门”。目前虹膜识别系统,由于费用较高,“估计要数万元”,需提前预订。
解析
静脉形状:也能暴露身份
除了指纹和脸,还有哪些生命密码?
人的静脉也是一种非常独特的生理组织,即使是双胞胎也不具有相同的静脉形状,甚至一个人的左手和右手的静脉结构形状也不一样。许多静脉隐藏在皮肤下,使其极难伪造或篡改。在使用静脉识别系统时,人们只要将手指、腕关节、手掌或手背放在扫描器之上便可。由于血液里的血色素吸收光,因此静脉血管在图像里显黑色。
笔迹识别:分析书写行为
笔迹识别这种生物识别系统并不观察你如何写字,而是分析你的写字行为,检查你写字时的压力、速度和节奏。它还记录你写字的先后顺序。与单纯的字体不同,人的写字行为特点很难模仿。即使有人拿到了你的签名笔迹,并模仿得几可乱真,他也很难通过系统的检测。笔迹识别系统的书写笔里装有可检测角度、压力和方向的传感器。
声纹也是不可复制的。每个人都有属于自己的音频特点、词语组合和音调等方面的特征,很难找到两个声纹完全一样的人。
在电话勒索一类的案件中,最容易获得的证据就是电话录音,通过声纹识别技术,能根据电话录音获得线索,缩短破案周期。
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