今天我们来叙述有关(人脸识别与大数据)人脸识别技术主要步骤,以下5个关于人脸识别与大数据的观点希望能帮助到您找到想要的答案。
人脸识别系统详细设计
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答手机人脸识别的原理是用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流,并自动在图像中检测和跟踪人脸,进而对检测到的人脸进行脸部识别。
人脸识别系统的研究始于20世纪60年代,20世纪80年代以后,随着计算机技术和光学成像技术的发展,人脸识别系统得到了不断的改进;然而,在20世纪90年代末,它真正进入了初步的应用阶段,主要在美国、德国和日本实现。
手机、为移动电话或无线电话,通常称为手机,原本只是一种通讯工具,早期又有大哥大的俗称,是可以在较广范围内使用的便携式电话终端,最早是由美国贝尔实验室在1940年制造的战地移动电话机发展而来。
1958年,苏联工程师列年,美国摩托罗拉工程师马丁·库帕发明了世界上第一部商业化手机。历经2G时代、3G时代,迄今为止已发展至4G时代了,而5G时代也紧随其后,国内已经出现5G的商用。
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人脸识别的原理是什么胖了
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答人脸识别的原理如下:
其实机器本来并不擅长识别图像,比如这张图片在机器眼里只是一串0和1组成的数据,机器并不能理解这个图像有什么含义。所以想让机器学会认识图像,就需要我们给它编写程序算法。
当我们描述一个人的长相的时候,大多会用到类似这样的词汇,比如瓜子脸、柳叶眼、蒜头鼻、樱桃嘴。所谓长相很大程度上取决于人脑袋和五官的形状。
最早的人脸识别就是采用这样的方法。首先机器会在图像中识别出脸所在的位置,然后描绘出这张脸上的五官的轮廓,获得人脸上五官的形状和位置信息。比如两个眼睛之间的距离,鼻尖嘴角连线在水平方向上的角度等等。
就可以通过这些数据判断这张脸是不是已知的某张脸。或者是直接在数据库中找出这是哪一张脸。但是这种方式获得的特征数据比较少,结果也并不是特别准确。现在我们已经有了更先进的算法对图像进行处理和比较。
比如一些算法不再是从图像上描点连线,而是直接对比两张脸的图像,这样就相当于更全面细致的获取了更多的特征信息。
比如两个眼睛之间的距离,鼻尖嘴角连线在水平方向上的角度等等。这样就可以通过这些数据判断这张脸是不是已知的某张脸。
或者是直接在数据库中找出这是哪一张脸。但是这种方式获得的特征数据比较少,结果也并不是特别准确。现在我们已经有了更先进的算法对图像进行处理和比较。比如一些算法不再是从图像上描点连线,而是直接对比两张脸的图像,这样就相当于更全面细致的获取了更多的特征信息。
现在机器在人脸识别的正确率上甚至全面超过了人类。不过随着越来越多的领域,尤其是金融行业采用人脸识别技术,问题就出现了,比如可能会有不法分子利用别人的照片登录这个人的账户,盗取财产。
一个解决的方案是让操作者在进行登录的时候做一些表情,这样就可以判断出这不是一张静态的照片。但即使是这样,不法分子还是可以通过拍视频或者建模的方式模拟出这些表情动作。
所以在一些对安全性要求比较高的场合,人脸识别设备会增加一些特殊的装备来判断自己正在识别的是不是一个活生生的人。比如可以加装3D传感器、红外摄像仪等设备来感知摄像头前到底是一张冷冰冰的平面图像,还是一张有温度的立体的脸。
当然,人脸识别技术还不够完美,不法分子总是会想出新的招数来进行攻击,而技术也正是从这一次一次的防御中不断自我完善的。现在的人脸识别技术,在各种手机APP中和我们的生活中得到了广泛应用,虽然方便了生活,但也存在着弊端,相信在不久的将来,人脸识别技术会更加精进和方便。
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怎么做人脸识别
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答人脸识别系统通常由以下构建模块组成
1、人脸检测。人脸检测器用于寻找图像中人脸的位置,如果有人脸,就返回包含每张人脸的边界框的坐标。
2、人脸对齐。人脸对齐的目标是使用一组位于图像中固定位置的参考点来缩放和裁剪人脸图像。这个过程通常需要使用一个特征点检测器来寻找一组人脸特征点,在简单的 2D 对齐情况中,即为寻找最适合参考点的最佳仿射变换。图 3b 和 3c 展示了两张使用了同一组参考点对齐后的人脸图像。更复杂的 3D 对齐算法(如 [16])还能实现人脸正面化,即将人脸的姿势调整到正面向前。人脸表征。在人脸表征阶段,人脸图像的像素值会被转换成紧凑且可判别的特征向量,这也被称为模板(template)。理想情况下,同一个主体的所有人脸都应该映射到相似的特征向量。
3、人脸匹配。在人脸匹配构建模块中,两个模板会进行比较,从而得到一个相似度分数,该分数给出了两者属于同一个主体的可能性。
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人脸脸部识别技术
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答人脸识别的方法很多,主要的人脸识别方法有:
(1)几何特征的人脸识别方法:几何特征可以是眼、鼻、嘴等的形状和它们之间的几何关系(如相互之间的距离)。这些算法识别快,需要的内存小,但识别率较低。
(2)基于特征脸(PCA)的人脸识别方法:特征脸方法是基于KL变换的人脸识别方法,KL变换是图像压缩的一种最优正交变换。高维的图像空间经过KL变换后得到一组新的正交基,保留其中重要的正交基,由这些基可以张成低维线性空间。如果假设人脸在这些低维线性空间的投影具有可分性,就可以将这些投影用作识别的特征矢量,这就是特征脸方法的基本思想。这些方法需要较多的训练样本,而且完全是基于图像灰度的统计特性的。目前有一些改进型的特征脸方法。
(3)神经网络的人脸识别方法:神经网络的输入可以是降低分辨率的人脸图像、局部区域的自相关函数、局部纹理的二阶矩等。这类方法同样需要较多的样本进行训练,而在许多应用中,样本数量是很有限的。
(4)弹性图匹配的人脸识别方法:弹性图匹配法在二维的空间中定义了一种对于通常的人脸变形具有一定的不变性的距离,并采用属性拓扑图来代表人脸,拓扑图的任一顶点均包含一特征向量,用来记录人脸在该顶点位置附近的信息。该方法结合了灰度特性和几何因素,在比对时可以允许图像存在弹性形变,在克服表情变化对识别的影响方面收到了较好的效果,同时对于单个人也不再需要多个样本进行训练。
(5)线段Hausdorff 距离(LHD) 的人脸识别方法:心理学的研究表明,人类在识别轮廓图(比如漫画)的和准确度上丝毫不比识别灰度图差。LHD是基于从人脸灰度图像中提取出来的线段图的,它定义的是两个线段集之间的距离,与众不同的是,LHD并不建立不同线段集之间线段的一一对应关系,因此它更能适应线段图之间的微小变化。实验结果表明,LHD在不同光照条件下和不同姿态情况下都有非常出色的表现,但是它在大表情的情况下识别效果不好。
(6)支持向量机(SVM) 的人脸识别方法:支持向量机是统计模式识别领域的一个新的热点,它试图使得学习机在经验风险和泛化能力上达到一种妥协,从而提高学习机的性能。支持向量机主要解决的是一个2分类问题,它的基本思想是试图把一个低维的线性不可分的问题转化成一个高维的线性可分的问题。通常的实验结果表明SVM有较好的识别率,但是它需要大量的训练样本(每类300个),这在实际应用中往往是不现实的。而且支持向量机训练时间长,方法实现复杂,该函数的取法没有统一的理论。
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人脸识别如何实现
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答你还记得电影里的这些情节吗?《变形金刚2》中,年轻的男主角和他的小伙伴们过关卡时,虽然骗过了值班军人,却被军方的人脸识别技术发现。2014年翻拍版的《机械战警》中,机械战警第一次面对大众公开亮相,就在人群中不停地扫描所有人脸,同时将获取的人脸在通缉犯资料库中作比对,瞬间就发现看热闹的人群中有一个逃逸多年的通缉犯,并将其制服。其他还有许多电影中,但凡是美国的机要部门,进门就要扫描各种生物特征,从早年电影中的指纹、虹膜,到现在的人脸。
人脸识别到底是什么?
人脸识别,是视觉模式识别的一个细分问题,也大概是最难解决的一个问题。
其实我们人每时每刻都在进行视觉模式识别,我们通过眼睛获得视觉信息,这些信息经过大脑的处理被识别为有意义的概念。于是我们知道了放在我们面前的是水杯、书本,还是什么别的东西。
我们也无时无刻不在进行人脸识别,我们每天生活中遇到无数的人,从中认出那些熟人,和他们打招呼,打交道,忽略其他的陌生人。甚至躲开那些我们欠了钱还暂时还不上的人。
然而这项看似简单的任务,对机器来说却并不那么容易实现。
对计算机来讲,一幅图像信息,无论是静态的图片,还是动态视频中的一帧,都是一个由众多像素点组成的矩阵。比如一个1080p的数字图像,是一个由1980*1080个像素点组成矩阵,每个像素点,如果是8bit的rgb格式,则是3个取值在0-255的数。
机器需要在这些数据中,找出某一部分数据代表了何种概念:哪一部分数据是水杯,哪一部分是书本,哪一部分是人脸,这是视觉模式识别中的粗分类问题。
而人脸识别,需要在所有机器认为是人脸的那部分数据中,区分这个人脸属于谁,这是个细分类问题。
人脸可以分为多少类呢?
取决于所处理问题的人脸库大小,人脸库中有多少目标人脸,就需要机器进行相应数量的细分类。如果想要机器认出每个他看到的人,则这世界上有多少人,人脸就可以分为多少类,而这些类别之间的区别是非常细微的。由此可见人脸识别问题的难度。
更不要提,这件事还要受到光照,角度,人脸部的装饰物等各种因素的影响。这也不难解释为什么人脸识别技术目前还没有大量应用在日常生活中,大部分人只能在科幻电影中接触人脸识别了。
傻傻分不清楚——一些容易被混淆的概念
一些不太被人熟悉的事物,经常会伴随着大量的概念混淆。
比如对西方宗教不太了解的国人,可能搞不清楚为什么有些人信上帝但不信耶稣;都是在教堂工作的大叔,为什么有些要禁欲,有些却能结婚。
而人脸识别作为一个新事物,也伴随着大量的概念混淆,而分清这些概念,对于理解人脸识别还是比较重要的。
人脸检测与人脸识别
完成人脸识别的工作,要经过几个步骤。首先计算机需要在图像或视频中找到人脸的位置,这部分工作一般叫做人脸检测。如前所述,这是一种粗分类,具体到人脸检测中,实际上是二分类,计算机只需要判断目标图像是或者不是人脸。但由于并不能事先确定人脸的大小和位置,计算机需要以每个可能的人脸大小对全图进行扫描,逐个判断子窗口所截取的图像是否为人脸。而每次扫描过程,子窗口移动的步长可能是几个像素。
所以你可以大致想象下,作一张图的人脸检测,计算机需要作多少次二分类判断。
人脸检测步骤从一张图中获得人脸的位置和大小,并将该部分图像送给后续步骤,包括:人脸部件点定位,人脸图像的对齐和归一化,人脸图像质量选取,特征提取,特征比对。所有步骤完成后,才能得知该人脸的身份。
当然,我们也可以单独使用人脸检测功能来完成某些应用,比如当前大部分照相机,及手机摄像头都有人脸检测功能,可以自动获得人脸位置,从而对图片作一些自动调焦和优化。甚至对人脸做一些初步的判断,比如性别、年龄,甚至颜值。
1v1人脸验证与1vN人脸查找
主人公通过各种方式,蒙混过层层身份验证,成功进入某机要部门,这是电影中经常出现的情节。而这层层的身份验证就经常包括人脸识别。在这种应用中,使用者往往需要提供自己的身份。
比如使用门卡,计算机可以通过门卡在后台中获取门卡所有者的人脸样本,将其与当前使用门卡人的人脸图像进行对比,以确认当前使用门卡的人与门卡的所有者是否匹配,如此可以避免捡到你门卡的人轻松混入公司。
这是一种1v1的身份验证,计算机对当前人脸和库存人脸进行一次比对,是对其他验证方式的一种辅助,从而提高身份验证的可靠性。这种应用目前已经大量使用,比如敏感设施的准入,互联网金融领域的远程开户及大额提取的身份验证等。
文章开始时提到的《机械战警》中的桥段,则是1vN的人脸查找。机械战警可以联机查找一个保存了所有通缉犯数据的人脸库,每次他遇到一个人,都会先获取该人的人脸信息,用所获得信息去通缉犯数据库中去逐个比对,如果发现匹配度足够高的,就当场抓捕。每次人脸识别,计算机要作n次人脸比对,n为待识别库中的人脸模板数。
如果要求计算机只凭借人脸识别出一个人的身份,这实际上也是一种1vN的人脸查找,其目标人脸库是一个由n个人脸组成的“熟人库”,随着n的增大,准确识别的难度也会增大,一次识别所需要的计算时间也会增加。我们可以考虑一下,一个普通人能对多少个人脸进行准确识别?大概也就在几十个这个数量级上吧。
而目前最好的人脸识别技术实际上已经超过了这个水平。
例如国内顶级的人脸识别公司,一般会有一面屏幕墙,演示公司各个摄像头所拍摄到人员活动,并对身份进行准确识别,而公司内一般维护一个百人数量级的人脸库。但如果N再继续增大,达到千人库,万人库,那么实时查找唯一的匹配人脸就成为一种科幻要求了,在较大的人脸库应用中,一般会降低对实时性的要求,并且只要求查出前m名非常匹配的疑似人脸,以便缩小人工检索的范围。
(出品:科普中国;制作:北极星创客团队 大连理工计算数学硕士智能算法工程师 桑伯男;监制:中国科学院计算机网络信息中心;“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。转载请注明“来源:科普中国”。)
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