淺談人臉識別的研究意義和背景

于洋 艾秋竹 鄧鈞文 張柳 高天附（沈陽師范大學物理科學與技術學院，遼寧 沈陽 110034）

淺談人臉識別的研究意義和背景

于洋 艾秋竹 鄧鈞文 張柳 高天附（沈陽師范大學物理科學與技術學院，遼寧 沈陽 110034）

在處于高速發展的現代社會中，“快速、便捷、安全”成為當代社會的代名詞。隨著計算機視覺技術和光電技術的快速發展，人們越來越希望自己生活在一個安全的環境下，尤其是自己的人身安全以及財產安全。為了讓生活更加便捷，使人們在繁重的勞動中解救出來，計算機技術及其應用已經成為人們生活中扮演這必不可少的角色。

其中人工智能技術的開發和運用成為國內外學者和研究人員研究的重點和熱點。在人工智能領域中，三維人臉識別技術的研究已經成為一個熱門研究領域，它可以應用于需要身份認證的各種各樣的場所之中，例如在金融領域中的銀行交易身份驗證，互聯網或網銀上的交易身份驗證：在國家安全防御中出入安全檢查，各種監控系統以及門禁系統等，是解絕身份識別的有效手段。它可以有效避免2維人臉識別中存在的缺陷和不足，具有更高的精準性和可信度。

圖1 需要身份認證的場所

早在1964年，國外人員就開始從事人臉識別技術的研究。人臉識別是生物識別技術的一種形式，它涉及模式識別，計算機視覺，心理學及生理學及認知科學等方面的諸多方式，在計算機的輔助下實現身份識別，是基于人獨有的特征進行身份驗證的有效手段。也可以說，人臉識別也是指對于給定一幅人臉作為輸入，在待識別的數據庫中尋找匹配，在數據庫中找到與輸入人臉一致的人臉圖像。

起初人臉識別是通過計算在二維圖像的特征點，如雙眼間距，五官比例等，其算法的本質是將人臉分成N部分，分部分計算的問題，即將需要識別的人臉輸入分類器給出類別判定，相似度最高的是同一人的圖像。

早期由于數據采集設備的限制，取得人臉的三維數據非常困難，因此大部分的人臉識別方法針對的主要是二維圖像，隨著研究的逐漸深入，二維人臉的識別方法顯露出越來越大的弊端，其準確性也很難得不到保障。二維人臉識別性容易收到外界光照，使用者表情，姿態，背景等因素的影響。

為了提高人臉識別的準確性，研究人員提出三維人臉識別的設想，經過大量的研究表明，三維人臉信息比二維人臉信息更豐富，減少了使用者因表情變化和姿勢改變帶來的實驗誤差，大大的提高了人臉識別的準確性。大量的研究人員投入到三維人臉識別的研究中來，使得三維人臉識別技術得到快速的發展。目前不少的三維人臉掃描設備已經投入商用，例如Head Color 3D scanner、3D Capture、VIVID910等。

與國外先比，該技術在國內的發展時間相對較晚，但是發展速度迅速，在20世紀90年代起，國內開始從事人臉方面的相關研究，各個研究機構相應的建立起來。其中，最具有代表性的研究機構和學校是，清華大學計算機系、自動化系和電子系，哈爾濱工業大學計算機系和中科院制動化研究所模式識別國家重點實驗室等等，這些研究機構，研究小組和學校在人臉識別以及其他模式識別領域進行了許多有意義的嘗試，取得了注目的研究成果。越來越多的學者，博士生，碩士生投入到人臉識別的研究中來，發表了大量的，高水平的相關論文。在2008年北京奧運會期間，中國在安防系統中也首次采用了這項技術，為北京奧運會的順利召開提供了堅實的安全保障。

人臉識別技術在20世紀就開始逐漸進入人們的視野。人臉識別作為生物識別技術的一種形式，它涉及模式識別，計算機視覺，心理學及生理學及認知科學等方面的諸多方式，在計算機的輔助下實現身份識別，是基于人獨有的特征進行身份驗證的有效手段。人臉識別并不是一個單獨的研究領域。起初，人臉識別只是被作為一般性的模式識別問題進行研究，方法也是僅僅是針對人臉幾何特征實現的算法。到20世紀90年代后，人臉研究開始突飛猛進，不僅建立了數個大型人臉庫的建立，而且出現了一些商業化的人臉識別系統。最為該技術作為獲取空間數據的有效手段，能夠快速的掃描人臉信息進行辨識，具有掃描速度快，精度高的特點。盡管人臉識別技術早在20世紀就開始研究，已經發展多年，但還是未能達到人們的預期目標，因此，人們對人臉識別技術的研究仍然在探索之中。目前這種技術很少應用，但我相信隨著科學的進步，人臉識別技術將會在我們生活中廣泛應用起來。

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高天附：沈陽師范大學副教授碩士研究生生導師。