淺談人臉識別在計算機網絡安全中的應用

王東恩，王 虎

1.長春職業技術學院信息技術分院，吉林長春 130033

2.吉林日報中國吉林網，吉林長春 130033

淺談人臉識別在計算機網絡安全中的應用

王東恩，王 虎

1.長春職業技術學院信息技術分院，吉林長春 130033

2.吉林日報中國吉林網，吉林長春 130033

目前，對網絡安全構成威脅的主要因素是身份竊取。生物特征識別作為網絡安全的一個研究領域，被評為21世紀十大高科技之一，它是通過計算機利用人類自身的生理（如人臉、指紋、掌紋、虹膜、耳形等）或行為特征（如語音、步態等）進行身份認證的一種技術。本文研究的是人臉識別技術，首先提取出人臉圖像中的各個器官，然后計算出人臉器官的數目、位置、大小、位姿等數據，最后根據數據是否匹配進行人臉識別。

網絡安全；五官定位；人臉識別

隨著計算機網絡的發展，網絡的應用廣泛普及，越來越多的企事業單位及部門采用了適應自身應用及發展的計算機網絡系統，隨之而來的是危害網絡安全的攻擊入侵案例也日益增多。在增強網絡功能的同時，計算機網絡作為開放的信息系統必然存在著眾多潛在的安全隱患，網絡安全技術越來越受到全球網絡建設者和使用者的關注。目前，對網絡安全構成威脅的主要因素是身份竊取。生物特征識別作為網絡安全的一個研究領域，被評為21世紀十大高科技之一，它是通過計算機利用人類自身的生理（如人臉、指紋、掌紋、虹膜、耳形等）或行為特征（如語音、步態等）進行身份認證的一種技術。本文研究的是人臉識別技術，首先提取出人臉圖像中的各個器官，然后計算出人臉器官的數目、位置、大小、位姿等數據，最后根據數據是否匹配進行人臉識別。

人臉識別需要兩個過程，即輸入與輸出。在進行識別前，先要將人臉的特征記錄到數據庫中，即輸入過程。在進行識別時，需要將人臉的特征與數據庫里的值進行比對，然后得到識別的結果，驗證人的身份，即輸出過程。由于數據庫比較龐大，這就要求設計精良的算法來滿足運算速度的需求。從人臉定位上來說，計算機可以根據五官的幾何關系來確定人臉的共性，從而建構出人臉的模型，區分人臉與非人臉。從人臉識別上來說，計算機根據每一個人的人臉特性建構出模型，由于人臉之間具有很大的相似性，因此要進行圖像的增強（如邊緣增強、噪聲濾除、銳化和放大等），來著重強調人臉特定的特征，區分是哪一個人臉。由于人臉的不同器官都可以用一個幾何特征矢量表示，并且每個特征矢量都具有一定的獨特性，因此采用幾何特征法足以反映出不同人臉的差別。人臉圖像中提取的器官包括眼睛、鼻子、嘴巴等，提取特征時往往把人臉器官的形狀和幾何關系作為基礎的特征矢量。但由于人臉變化復雜，這項工作會受到很多因素的影響，主要表現在：

1）人臉具有多種表情，每種表情所對應的人臉器官的特征又有很大差別；

2）人臉上的附屬物多樣化，如頭發、胡須、眼鏡、痣等；

3）人臉的圖像易受光照條件的影響（如與攝像機的角度、光的強弱等條件）；

4）人臉有時會不可避免地被遮擋或部分遮擋。

當人們通過計算機顯示屏和攝像頭將使用計算機網絡系統的人員進行拍照，形成圖像。提取出臉上的五官（如眼睛、嘴等），就需要將這些器官的特征值與特征數據庫的值進行對比。這里又提出來一個新的問題，即特征數據庫。目前，社會上對人的身份驗證采用的最廣泛、最簡單的方法是居民身份證。由于身份證具有防偽標記，每個人的身份證號都是唯一的，并且里面包含出生日期和性別等信息，更重要的是身份證中包含人臉的圖像，清晰、層次豐富且神態自然，所以完全可以鑒別人的身份。那么就可以依據身份證信息數據庫，建立人臉的特征數據庫。當然這只是一種設想，目前的身份證信息數據庫一般用于進行戶籍的管理，更多的、更有效的管理手段需要深入的研究和大量的人力操作。經過多家相關部門及業界的宣傳教育工作，使更多的人認識到人臉識別可以用于保護個人的身份，并且它不僅不會妨礙個人隱私保護，反過來更能捍衛個人的權利。人臉識別給使用計算機網絡系統的人提供了很多的便利。例如，在機場的應用中，人臉識別可以加快游客通過安全檢查點的速度，提高了便利性和保密性；人臉識別還可以檢測出“不受歡迎的人物”（如在機場鬧事的人、在逃通輯犯等），提高了安全性。對于法律機構而言，使用人臉識別技術也可以顯著提高工作效率，增強檢測欺詐行為的能力，提高進行恐怖分子和犯罪嫌疑人“觀察名單”匹配的能力。

人臉圖像中各器官的定位是身份識別的基礎，身份識別又是計算機網絡安全的關鍵，它直接關系使用計算機網絡系統的國家安全、企業經營和人們的日常生活。當前人臉識別技術還沒有得到大范圍地普及，但我們必須認識到，它正在影響著我們的生活，而且與我們的生活息息相關。

人臉識別技術所覆蓋的領域包括門禁、考勤、監控、網絡登錄等，廣泛應用在公安、海關、社保、銀行、證券、教育、企業、監獄、物流、餐飲、酒店、軍隊等行業。

例如，在社保行業，傳統的身份認證會導致許多欺詐、騙領、冒領保險金的違法行為。通過人臉識別技術可以杜絕這些違法行為，為國家減少養老金的巨額流失。從系統投入與產出對比情況看，經濟效益十分明顯。

例如，在證券機構，投資理財師以往只是進行單向的建議，缺少雙向的交流。通過心理學家的研究得知，人的面部表情是內心想法的最直接反映。只需要安裝一個廉價的攝像頭, 就可以通過人臉識別技術實時捕捉客戶的面部特征及表情，掌握客戶身份、關注的行業和投資風格，從而為客戶提供更為貼心的服務。

例如，在餐飲、酒店行業，客戶服務部發出去的郵件和短信，不知道客戶是否看了，是否感興趣。沒有數據可以對客戶的信息分類，想做更好的增加粘合度的工作卻沒有技術支撐。如何掌握客戶喜好，對客戶做更好的分類，以便做好客戶關懷？通過人臉識別技術可以根據客戶的性別、職位、年齡和表情來分析客戶喜好和分類，自動收集客戶反饋，更精準地推廣產品。

希望在以后的研究與探索中，逐漸去完善人臉的建模方式，使之更加有效，更加精確。為計算機網絡用戶提供更加完善的服務，促進信息安全事業快速健康的發展。

[1] 段錦.人臉自動機器識別[M].北京:科學出版社，2009.

[2] 王志良，孟秀艷.人臉工程學[M].北京：機械工業出版 社，2009.

[3] 苑瑋琦.生物特征識別技術[M].北京：科學出版社， 2009.

TP393

A

1674-6708（2010）18-0128-01

王東恩，教師，工作單位：長春職業技術學院信息技術分院，主要研究方向：網絡與信息安全

王虎，工程師，工作單位：吉林日報社中國吉林網，主要研究方向：網絡組建與維護