人脸识别技术

1、LOGO人人脸识别脸识别技技术术n班班级级：光信：光信2班班n学学生：生：赵来赵来源源n学号学号：20135307LOGO前言前言 随着科学技术的不断发展，个人身份趋于数字化和隐性随着科学技术的不断发展，个人身份趋于数字化和隐性化，使得人们对人物身份的准确鉴定，确保信息安全可靠化，使得人们对人物身份的准确鉴定，确保信息安全可靠越来越受到重视。人脸识别技术基于人脸固有的生物特征越来越受到重视。人脸识别技术基于人脸固有的生物特征信息，利用图形图像处理和模式识别技术来对个人身份进信息，利用图形图像处理和模式识别技术来对个人身份进行鉴定，在国家安全，计算机多媒体交互，家庭娱乐等其行鉴定，在国家安全，计

2、算机多媒体交互，家庭娱乐等其他多个领域发挥着举足轻重的作用，既能防止社会犯罪又他多个领域发挥着举足轻重的作用，既能防止社会犯罪又能提高办事效率等，所以有着重大的社会和经济意义。能提高办事效率等，所以有着重大的社会和经济意义。 生物特征识别技术将信息科技与生物技术结合在一起，生物特征识别技术将信息科技与生物技术结合在一起，融合了计算机技术、数学、物理学、生物学、声学、光学融合了计算机技术、数学、物理学、生物学、声学、光学等高科技手段，利用人体生理特征（如人脸、指纹、眼球等高科技手段，利用人体生理特征（如人脸、指纹、眼球等）或行为特征（如声音、笔迹、举止等）来判别人物身等）或行为特征（如声音、笔迹

3、、举止等）来判别人物身份。份。什么是人脸识别什么是人脸识别 人脸识别是指利用分析比较人脸视觉特征信息人脸识别是指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。人脸识别是用摄像机进行身份鉴别的计算机技术。人脸识别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图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面脸部的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。部识别。 发展历史发展历史 人脸识别系统的研究始于人脸识别系统的研究始于20世纪世纪60年代，年代，

4、80年代后随着计算机技术和光学成像技术的发年代后随着计算机技术和光学成像技术的发展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在展得到提高，而真正进入初级的应用阶段则在90年后期，并且以美国、德国和日本的技术实年后期，并且以美国、德国和日本的技术实现为主；人脸识别系统成功的关键在于是否拥现为主；人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法，并使识别结果具有实用化有尖端的核心算法，并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度；的识别率和识别速度；“人脸识别系统人脸识别系统”集成了集成了人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、人工智能、机器识别、机器学习、模型理论、专家系统、视频图像处理等多种专业技术，同

5、专家系统、视频图像处理等多种专业技术，同时需结合中间值处理的理论与实现，是生物特时需结合中间值处理的理论与实现，是生物特征识别的最新应用，其核心技术的实现，展现征识别的最新应用，其核心技术的实现，展现了弱人工智能向强人工智能的转化。了弱人工智能向强人工智能的转化。人脸的识别过程人脸的识别过程一般分三步：一般分三步： (1)首先建立人脸的面像档案。首先建立人脸的面像档案。 (2)获取当前的人体面像。获取当前的人体面像。 (3)用当前的面纹编码与档案库存的比对用当前的面纹编码与档案库存的比对。人脸识别的识别算法人脸识别的识别算法 分为二维和三维算法分为二维和三维算法 二维二维1.基于模板匹配的方法

6、基于模板匹配的方法2.基于奇异值特征方法基于奇异值特征方法3.子空间分析法子空间分析法4.局部保持投影局部保持投影5.主成分分析主成分分析(PCA)6.其他方法其他方法主要的人脸识别算法主要的人脸识别算法 三维三维1.基于图像特征的方法基于图像特征的方法2.基于模型可变参数的方法基于模型可变参数的方法主要的人脸识别方法主要的人脸识别方法 （1）几何特征的人脸识别方法：几何特征可以是眼、鼻、嘴等的）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）。这些算法识别速形状和它们之间的几何关系（如相互之间的距离）。这些算法识别速度快，需要的内存小，但识别率

7、较低。度快，需要的内存小，但识别率较低。（2）基于特征脸（）基于特征脸（PCA）的人脸识别方法：特征脸方法是基于）的人脸识别方法：特征脸方法是基于KL变变换的人脸识别方法，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，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，这就间的投影具有可分性，就可以

8、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。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）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，样本数量是很有限同样需要较多的样本进行训练，而

9、在许多应用中，样本数量是很有限的的（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）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比对时可以允许图像存在弹性

10、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）线段Hausdorff 距离距离(LHD) 的人脸识别方法：心理学的研究表明的人脸识别方法：心理学的研究表明，人类在识别轮廓图（比如漫画）的速度和准确度上丝毫不比识别灰，人类在识别轮廓图（比如漫画）的速度和准确度上丝毫不比识别灰度图差。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，的是两个线段集之间的距离，与众不同的是，LHD

11、并不建立不同线段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，。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。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）支持向量机(SVM) 的人脸识别方法：支持向量机是统计模式的人脸识别方法：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

12、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有较好有较好的识别率，但是它需要大量的训练样本（每类的识别率，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，

13、该函数的取法没有统一的理论。函数的取法没有统一的理论。u自然性自然性u不被察觉性不被察觉性u非接触性和其唯一性非接触性和其唯一性主要优势主要优势第一，不同个体之间的区别不大。第一，不同个体之间的区别不大。第二，人脸的外形很不稳定。第二，人脸的外形很不稳定。主要缺点主要缺点公安刑侦破案公安刑侦破案通过查询目标人物数据寻找数据库中是否存在重点人口基本信息。例通过查询目标人物数据寻找数据库中是否存在重点人口基本信息。例如在机场或车站安装系统以抓捕在逃案犯。例如在机场、体育场、超如在机场或车站安装系统以抓捕在逃案犯。例如在机场、体育场、超级市场等公共场所对人群进行监视，以达到身份识别的目的。例如在级市

14、场等公共场所对人群进行监视，以达到身份识别的目的。例如在机场安装监视系统以防止恐怖分子登机。机场安装监视系统以防止恐怖分子登机。门禁考勤系统门禁考勤系统人物识别系列产品，所有机型在原有基础之上，可根据客户的实际需人物识别系列产品，所有机型在原有基础之上，可根据客户的实际需要，增加视频监控功能（本地或远程），以便用户实时查看门禁考勤要，增加视频监控功能（本地或远程），以便用户实时查看门禁考勤现场状况，及时作出响应，提高门禁控制、考勤管理的效率。支持本现场状况，及时作出响应，提高门禁控制、考勤管理的效率。支持本地视频输出，本地实时监看门禁考勤场所状况。支持远程视频监控功地视频输出，本地实时监看门禁

15、考勤场所状况。支持远程视频监控功能，可通过网络随时随地方便监看门禁考勤场所状况。全天候工作，能，可通过网络随时随地方便监看门禁考勤场所状况。全天候工作，不分昼夜，多门门禁控制，多人考勤管理，远程管理数据，方便快捷不分昼夜，多门门禁控制，多人考勤管理，远程管理数据，方便快捷。人脸识别的应用人脸识别的应用银行系统中的应用银行系统中的应用银行系统正在开展保险柜出租、托管业务，使用人物识别系统不但可银行系统正在开展保险柜出租、托管业务，使用人物识别系统不但可以提升银行的安全系数，还能大大提高银行在客户中的可信度。同时以提升银行的安全系数，还能大大提高银行在客户中的可信度。同时，在，在ATM自动取款机上

16、应用面像识别技术，可以免除用户忘记密码的自动取款机上应用面像识别技术，可以免除用户忘记密码的苦恼，还可以有效防止冒领、盗取的事件发生。苦恼，还可以有效防止冒领、盗取的事件发生。网络安全中的应用网络安全中的应用现在，人们越来越多地依赖于口令和密码，而口令和密码的缺陷正随现在，人们越来越多地依赖于口令和密码，而口令和密码的缺陷正随着不同场合的频繁应用而显得越来越明显。人物识别技术由于特有的着不同场合的频繁应用而显得越来越明显。人物识别技术由于特有的唯一性，唯一性，“Your face is just your key”，并不依赖于口令和密码，并不依赖于口令和密码，对网络安全有得天独厚的优势，可以为日益发展的电子对网络安全有得天独厚的优势，可以为日益发展的电子 商务、国际贸商务、国际贸易保驾护航，而且使用操作方便、简洁，很