編者按：本文作者宮雅卓，聚虹光電創(chuàng)始人，上海交大博士。對(duì)生物特征識(shí)別有所研究，尤在虹膜識(shí)別領(lǐng)域有15年的專研。

2015年9月8日，被眾多極客戲稱為“全球最不務(wù)正業(yè)”的“百度深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室”，向全球正式發(fā)布了趣味換臉APP——臉優(yōu)Face It.

在這款A(yù)PP上，用戶自拍或上傳任意一張臉部照片，即可自動(dòng)生成素材。“臉優(yōu)”既可以利用前置攝像頭將素材貼合到用戶的臉上，進(jìn)行實(shí)時(shí)演繹；也可以使用后置攝像頭，將不同的臉與海報(bào)、電影、電視劇畫面貼合，毫無PS痕跡。通過“點(diǎn)擊拍照”或“錄制20秒視頻”分享到微信、微博、QQ空間。

“不開刀不留疤，臉優(yōu)一鍵變大咖”，這款趣味換臉應(yīng)用的背后，是人臉識(shí)別技術(shù)。

人臉識(shí)別技術(shù)，由三個(gè)關(guān)鍵部分組成：人臉檢測(cè)、特征提取、匹配識(shí)別。

1、在背景景物中進(jìn)行人臉檢測(cè)

也就是說，臉優(yōu)首先判斷用戶上傳的照片中有沒有人臉，如果有，再利用人臉的左右對(duì)稱性定位臉形，并通過膚色、眼睛顏色、毛發(fā)等特征確定種族。

2、對(duì)人臉進(jìn)行預(yù)處理，提取人臉特征

一旦臉形確定，就可以從中心擴(kuò)散，利用人體特征器官的灰度變化、縱深復(fù)雜度和匹配度算法，對(duì)諸多關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

 

（臉優(yōu)：帥哥變狗狗）

臉優(yōu)的“圖像拼合”功能，是找到嘴、鼻子、眼睛、眉毛等關(guān)鍵點(diǎn)，與用戶選定的圖片素材相互拼合。人臉的關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)量，可以分為不同等級(jí)，如5、25兩級(jí)，分別對(duì)應(yīng)不同的調(diào)整需求。一般情況下，檢測(cè)到雙眼、鼻尖、兩邊嘴角這5個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)步驟1的定位人臉。

 

（湯姆·克魯斯的5個(gè)人臉關(guān)鍵點(diǎn) ）

如果采用25個(gè)人臉關(guān)鍵點(diǎn)，在娛樂性應(yīng)用中可以對(duì)更多人臉細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，如修片神器“美圖秀秀”深諳“大眼睛小臉”的審美，鎖定眼睛、嘴、下頜等多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，讓女生一秒變女神。

2015年火爆全球的微軟“猜年齡 How-Old.net”，則是根據(jù)臉上27個(gè)隨著年齡變化明顯的人臉特征，如眼角、嘴角、鼻子等關(guān)鍵點(diǎn)，判斷用戶的性別和年齡?！皻q月是把殺豬刀”，隨著時(shí)光流逝，歲月磨蝕，皮膚會(huì)出現(xiàn)棕褐色暗斑和皺紋，眼角和嘴角也會(huì)下垂，而老化正是影響人臉識(shí)別精度的關(guān)鍵因素。

 

（25個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)應(yīng)的人臉部位）

3、匹配識(shí)別

人臉識(shí)別（Face Identification）就是將待識(shí)別的人臉與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知人臉匹配，判斷用戶的身份。國(guó)內(nèi)婚戀網(wǎng)站世紀(jì)佳緣，采用人臉識(shí)別技術(shù)，從海量數(shù)據(jù)中篩選出與用戶上傳照片最相似的人臉，為單身男女“牽線搭橋”，本質(zhì)上就是看哪一對(duì)年輕人最有“夫妻相”。百度魔圖，曾經(jīng)推出一款HTML5游戲，用戶自拍或上傳照片后，游戲就會(huì)告訴你和哪個(gè)明星相似，相似度是多少百分比。

人臉識(shí)別技術(shù)，用于“征婚”、“追星”這類對(duì)識(shí)別精度要求不高的娛樂應(yīng)用，是可以滿足要求的。但是，一旦用于高安全等級(jí)的場(chǎng)景，人臉識(shí)別精度就很不理想了。最戲劇性的案例是，澳大利亞悉尼機(jī)場(chǎng)曾采用一套具有最高識(shí)別精度的人臉識(shí)別系統(tǒng)，希望在乘客中識(shí)別出恐怖分子，而這套人臉識(shí)別系統(tǒng)的精度實(shí)在讓人失望，居然把美國(guó)著名女明星薇諾娜-瑞德 Winona Ryder 錯(cuò)認(rèn)成了恐怖大亨本-拉登 Osama bin Laden。

（人臉識(shí)別出錯(cuò)啦：薇諾娜-瑞德與本-拉登真的像嗎？）

花巨資采購(gòu)的人臉識(shí)別系統(tǒng)，為什么會(huì)犯這樣的低級(jí)錯(cuò)誤？

最重要的原因是，人臉的“非剛體性”特征。

“非剛體性”主要表現(xiàn)為人臉圖像在光照、姿態(tài)、表情等不同采集條件下的差異，發(fā)型、胡須、化妝、飾物、著裝的變化，以及年齡、疾病、外傷等因素的影響。人臉特征先天就是不穩(wěn)定的，隨著外部條件不斷變化的，這才是導(dǎo)致人臉識(shí)別精確度不高的根本原因。

在高安全性應(yīng)用中，人臉識(shí)別技術(shù)是不能獨(dú)立使用的，往往要與識(shí)別精度更高的其他生物特征配合使用，進(jìn)行多模態(tài)識(shí)別。最常見的多模態(tài)組合，就是“人臉+虹膜”。

 

“人臉+虹膜”的多模態(tài)識(shí)別系統(tǒng)

“人臉+虹膜”的多模態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，一般使用流程是：采用監(jiān)控?cái)z像頭對(duì)來往人流進(jìn)行精度較低的人臉識(shí)別（誤識(shí)率大約1/1000），一旦發(fā)現(xiàn)與警方提供的嫌疑犯面部相似的人，便會(huì)發(fā)出警報(bào)，再采用精度更高的虹膜識(shí)別（誤識(shí)率大約1/100萬），進(jìn)一步精準(zhǔn)判斷罪犯的身份。

人臉，在無需用戶配合的情況下就可以采集到照片，幾乎沒有侵犯性的用戶體驗(yàn)，使其成為“具有最高易用性”的生物特征；而虹膜，是公認(rèn)具有“最高識(shí)別精度”的生物特征。因此，“人臉+虹膜”的多模態(tài)應(yīng)用，將兩者的優(yōu)點(diǎn)（高易用性、高精確性）集于一身，才是目前生物識(shí)別應(yīng)用中最有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)方案。

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