智能計算與生物識別技術研究

智能計算是人工智能體系的一個分支，是輔助人類去處理各種問題的具有獨立思考能力的方法.生物識別技術是指通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性(如指紋、人臉、虹膜等)和行為特征(如筆跡、聲音、步態等)來進行個人身份的鑒定.由于在生物識別身份認證中存在復雜的場景，例如：人臉識別易受光線、姿態的影響；指紋識別容易被仿冒；虹膜識別易受白內障等疾病的影響等.在復雜場景下，傳統的方法已經不能進行有效的識別.因此，進行智能計算基礎理論方法研究，并將智能計算與生物識別技術相結合，利用智能計算的方法來解決生物識別技術中的問題是目前的研究熱點.

天津科技大學“智能計算與生物識別技術”研究團隊主要進行智能計算與生物識別技術的基礎和應用研究，重點解決智能計算以及生物特征身份認證中的關鍵問題，研究內容包括：

(1)研究機器學習領域的學習推理算法，包括變分推理算法、極限學習算法、隨機化方法、貝葉斯非參數方法等，并將其應用于生物識別技術(如人臉識別、指紋識別、靜脈識別、多生物特征圖像融合等)中，從識別精度、識別效率、算法泛化性及穩定性等方面提高生物識別性能.

(2)開展基于深度學習的生物特征識別研究.傳統深度學習存在很多弊端，例如，以卷積神經網絡為代表的深度學習技術在圖像處理的各個領域取得很好的效果，但是存在速度慢的問題.利用極限學習算法以及結合基于極限學習的深度學習算法，可以解決多生物特征識別中的建模問題.

(3)開展生物特征活體認證技術研究.通過研究手指靜脈識別技術，解決指紋識別中的假指紋問題；通過提取人體視頻圖像中的BVP 信息進行生物活體識別，解決人臉識別中采用假照片來進行欺騙的問題；另外，結合運動模板以及輪廓/外觀模型提取人臉肌肉運動信息，可以進行真表情識別的研究.

(4)研究可見光與熱紅外人臉的融合與識別.可見光人臉識別，其識別性能容易受到光照變化的影響，同時對偽裝臉的識別也有困難，而熱紅外線會因為周圍環境溫度變化而導致識別率下降.通過將可見光與熱紅外人臉識別技術相融合，可以有效提高人臉識別的效果和環境適應度.

團隊學術帶頭人楊巨成教授作為天津市特聘教授、天津市“131”創新型人才第二層次人選、首批天津市創新人才推進計劃“青年科技優秀人才”、天津市“高校學科骨干創新人才”、“計算機科學與技術”學科帶頭人，近年來帶領團隊取得了一系列的標志性成果：成功舉辦由國家自然科學基金委員會與韓國國家聯合研究會共同資助的“2013 中韓生物識別技術雙邊研討會”；2015 年將承辦本領域的重要會議——第十屆全國生物特征識別會議(CCBR2015)以及IT 信息技術融合國際學術會議(ISITC2015)；“電子商務環境下基于用戶‘生物密鑰’的安全支付平臺”獲得2015 年天津市科技支撐計劃重點項目立項；“中韓澳生物識別技術新理論與方法”獲得2014 年天津市高校聘請外專特色項目資助；用來解決指紋靜脈活體認證的論文被國際模式識別領域的重要會議ICPR2014 收錄；基于兩階段指紋增強新方法的論文發表在國際權威期刊IEEE Transactions on Human-Machine Systems 上，并被“視覺與學習青年研討會”(VALSE 2014)大會邀請參加現場論文講解；論文“基于深度學習的人臉表情識別”在2014 年IT 信息技術融合國際學術會議”(ISITC2014)上獲大會最佳論文獎；指導的研究生獲得2014 年天津科技大學第三屆研究生“十佳學術之星”，指導本科生團隊獲得2013年中國大學生計算機設計大賽全國一等獎.

智能計算與生物識別技術的研究屬于前沿領域，未來還有很多的理論和技術問題需要研究者不斷地探索突破，兩者的完美結合為解決復雜的生物識別問題提供了有力支撐，必將促進生物識別技術的快速發展！