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人脸识别技术,认不出仿真假脸吗?双胞胎呢?

果壳  · 公众号  · 科学  · 2017-03-18 22:24

正文

【时长13'23'',建议在WiFi条件下观看视频】

本视频出自 2016万有青年大烩





人脸识别技术的现状




去年,南宁公安部颁布了一个消息,大力推行”电子身份证“,市民出门再也不需要携带身份证,入住酒店、场馆检票、车站机场安检等等,只需要”刷脸“就行了。这其中运用的技术就是人脸识别。而今年315晚会上,“换脸软件”轻易解锁了人脸识别app,大家的惊呼与后怕,也从侧面说明了人脸识别技术日渐广泛的应用。


一般来说人脸识别技术在日常生活中主要是有两种用途,一是 用来验证“你是不是某某某” ,这是 1:1的人脸验证 。也就是说我们先告诉人脸识别系统,我是张三,然后用来验证站在机器面前的“我”到底是不是张三。


第二个应用的场景,是 让系统自动识别出来“我是谁” 。系统采集了我的一张照片之后,从数万人的,或者是数百万人的库里面自动找出来我是谁。


这是两种完全不同的人脸识别的这两种应用。



人脸识别技术发展到今天,第一种用途——1:1的人脸验证,目前在可控的环境下,已经基本上达到了可使用的地步;而第二种这种动态识别,让系统自动识别出“我是谁”,还有很长的路要走,现在的技术还没有达到这个实际应用的需求。




人脸识别技术在生活中的应用示例




一是 基于互联网人脸验证的社保系统 。中国有越来越多的老年人领取退休金,所以国家每年都需要对这些老人进行生存的认证,防止骗保这种情况发生。这个验证用到的就是人脸验证的技术,主要就是将你的这个身份证和现场采集的照片进行对比,如果系统判断你是同一个人的话那就没问题,你可以顺利领取退休金,否则的话就有骗保的嫌疑,不能进行退休金的领取。



第二个是买房子的时候需要用的 征信报告的办理 。以前这个材料是在柜台人工办理的,现在人数越来越多,办理量增大了很多。所以通过人脸识别对比的技术,开发了一个征信报告的查询系统。机器先刷身份证,再比对你的现场照片和身份证上的照片一致,就可以自主打印征信报告。



第三个应用是 身份查重 。由于历史原因,有的人会拥有多张身份证,甚至连名字也不一样。现在可以通过人脸识别技术,把一人多张身份证的问题彻底解决。





人脸识别的处理流程是?




计算机处理人脸识别的流程基本上可以分为以下几个步骤:首先是 通过人脸检测,对五官进行一些关键点的定位,然后提取计算机能够识别的人脸特征,最后进行一个相似度的比对,得到一个人脸识别的结果。



人脸检测对大家来说其实并不陌生。平常大家用智能手机或者数码相机拍照的时候就会发现,我们的面部区域会出现一个绿色小框,目的就是通过调整曝光等各种参数,使面部的图像更加的清晰,这里其实用到的就是人脸检测的技术。



到目前为止,无论外部有多大的干扰,比如你带了墨镜或者是帽子等等,人脸检测都能比较准确的检测出。像下面这张奥斯卡颁奖的数十个人的一张照片,计算机基本上在几毫秒,或者十几毫秒的时间就能把这些人脸全部检测出来。





人脸检测的难点




人脸识别虽说发展到现在3、40年的时间了,但它一直存在的几个难点,到现在也没能彻底解决。



一是由 姿态 引起的面部变化。人脸识别主要还是根据人的面部特征,表象的特征来进行识别的,所以当你的姿态发生大的变化,面部会发生很大的变化。

二是 光照 对人脸识别的影响。

三是 遮挡 等外部干扰,比如一个人戴着墨镜就会把面部的重要信息遮挡住了。

四是因为 运动模糊、摄像机没有对焦准确,造成的这种拍照的模糊 也会对人脸识别造成影响。



五是 人生理上的变化 。比如说随着年龄的变化,一个人从少年变成青年,变成老年,他的 容貌可能会发生比较大的变化,这也会造成这个表象的变化比较大,从而导致识别率的下降 。其次是 双胞胎 的问题,人脸识别系统究竟能不能正确的识别出来,这个其实在学术界也是有争论的,有一派是认为双胞胎根本不应该靠人脸识别技术进行分辨,它是没法用人脸识别技术来准确进行区分的。


除了上述因素,还有一个因素也经常被提及,人脸识别受不受到表情的影响?其实现有的技术对这些方面倒是处理得还不错,你无论是张嘴还是做一些夸张的表情,计算机都可以 通过三维建模和姿态表情校正 的方法把它纠正出来。



比如上面这张图片里,上排是原始的图像,下排是通过图像处理(把表情进行校正)之后的图片——嘴巴合上了,姿态转成了正面。从人的视觉上看上去 可能会觉得 人脸变得比较怪异,但是计算机主要是通过面部区域进行识别的,所以校正后的识别率会得到非常明显的提升。


上面一行是原始图片,底下红色区域里是经过表情和校正后的一些结果。




人脸识别的新挑战——人脸防伪




人脸识别在现实当中运用的时候,除了追求高的准确率之外,还有一个很重要的 安全性问题, 在目前人脸识别的运用,主要是用于身份认证。 假设我使用张三的照片放在系统前,那么系统是不是能识别出张三?

所以,在人脸识别的具体应用里,主要的问题从“识别人的身份”转变成了 “判断在系统面前的脸是不是一个真人” ,这个问题也称为 人脸防伪



现在在媒体报道上经常能够看到“人脸识别很危险,人脸识别不可靠,比如 拿一张假脸也可以很容易攻破人脸识别系统 ”这样一种说法。这种说法也确实存在,一些主流的欺骗手段是建立一个三维模型,或者是一些表情的嫁接。



前段时间网上也流传一个视频,提醒大家不能把自己的自拍随便的放在网上,说是有些不法分子会拿着你的自拍生成一个三维模型,就能够顺利地骗过支付宝的登陆等等各种各样的例子。其实在这个领域基本上是一个魔高一尺道高一丈的过程。



去年我们在招商银行进行了一个测试,用了网上说的一些自拍照、面具等等,对系统识别各种真人假脸的能力进行测试。它成功的抵御了40多种不同的材质,不同的攻击方式,这也证明了人脸防伪技术还是得到了一些真正的实用。







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