论文部分内容阅读
人脸识别技术，这种高科技听起来似乎有些遥远，但是其实它早已深入到我们的日常生活当中了。我们通常所说的“刷脸”这种考勤方式，就是通过人脸识别技术来完成电子考勤的。
事实上，人脸识别技术是目前三大主流生物识别技术之一，其他两种是指纹识别技术、虹膜识别技术。目前，全球很多国家都已经建设了各种生物识别技术特征数据集的大型数据库系统，例如，欧洲EURODAC（避难者登记，采集指纹）、非洲HANIS（身份证技术，采集指纹）和美国US-VISIT（指纹和面部采集）。
现在，人脸识别技术进一步深入融入金融行业，可以实现“人脸支付”。2013年，芬兰一家公司就首先推出这样一种基于人脸识别技术的支付平台。消费者凭借一张脸就可以完成支付，出门连钱包都不需要带了。
显然，企业安全和金融服务只是人脸识别技术的一部分应用市场。NEC智慧城市事业部总经理今田立基表示，人脸识别技术更大的应用市场在公共安全、刑侦鉴定、电子政务、出入境管理、金融服务和电子商务等。同时，今田立基指出，这些也正是NEC在中国重点服务的市场。
技术性挑战和突破
据了解，NEC于2014年4月在美国国立研究所的竞技大会上，首次公开出售供电脑使用的人脸识别软件“NEC面部监视器”，该软件对人脸的识别准确率高达99.7%。与此同时，记者还发现，在2010年和2013年，NEC的人脸识别技术在世界上最权威的NIST精确度评价测试上两次获得第一名。
众所周知，每一个突破性技术的诞生都建立在专注和创新的前提下。从1989起，NEC就开始深入研究人脸识别技术，到2010年第一次在国际市场上崭露头角，到2014年，NEC深耕人脸识别技术25年才获得今天的技术优势。
人脸识别技术，特别是在身份识别应用方面，面临一个重大挑战：待识别的目标面部和用来对比的样板面部之间的差异。以有效期长达10年之久的护照为例，随着时间的推移，当事人会出现改变发型、不再配戴眼镜等各种各样的变化。因此，当人脸识别技术部署在身份识别管理应用上时，客户必然会要求其能够处理由于对象的老化所产生的变化。
NEC对于这些问题的专业术语称为“经年”。NEC 的NeoFace系统使用了多种技术来实现其高匹配度。例如，通过参考收集到的从儿童到老年人的大量匿名图像，利用特殊的匹配技术，来实现对象老化过程的建模。
今田立基表示：“这对于整个人脸识别产业来说都是一个重大的挑战。”另外，在监控系统中的目标图像往往还存在其他形式的问题：分辨率低、与原始图像的角度和光照条件存在差异，以及面部表情等。
从2002年开始，NEC就通过人脸注册的方法来解决这个问题。NEC先注册一张人脸，然后推算人脸在不同角度的变化，做一些线性模组的模拟，从而得到很多张不同角度的人脸，通过它们来进行建模，使得人脸识别的特征点更加丰富起来。
这种人脸识别的数据建模介于2D和3D之间的2.5D。这样做的原因是，建模之后的数据量比较小，可以大大减轻CPU处理数据的压力。NeoFace系统利用大头照制作一个虚拟3D模型，借助不同的角度、光照等因素生成不同的图像。因此，这个方法在实现了高精度的同时兼顾各个角度和光照条件下的人脸特征。这些图像都被存储在数据库中，当目标图像出现在NeoFace系统中时，便要求数据库搜寻一个图像加以匹配。
另外一个问题是，15岁以后的人脸特征基本定型了，但是15岁以下的人脸可能会随着年龄的增长产生很大的变化。除了以上的方法，NEC在解决这个问题的时候，还通过2～3年就更新一次儿童照片的方法来辅助解决以上这个问题。
作为对NEC人脸识别解决方案的有效补充，NEC的超分辨率图像增强技术可以识别出低分辨率传感器捕捉到的模糊的面部图像。该系统能够使目标图像与退化的模板匹配，产生出容易被人识别的面部图像，甚至在双眼之间的图像分辨率低至24像素的情况下也可以实现。
实现秒级精准搜索
NeoFace系统能够在不到1/3秒的时间里，将图像与包含160万个对象的数据库进行匹配。今田立基指出：“NeoFace系统的精确度非常高——误拒绝率为0.3%，误接受率为0.1%，远远高于其他竞争对手，比成绩最接近的竞争对手的速度要快出很多。”
那么，在海量人脸数据库中，如何进行大数据量的运算，又如何能够做到秒级搜索呢？今田立基介绍说，NeoFace系统采用如下几种行之有效的方法，不仅保证人脸识别的响应速度，还提高了识别的精确度。
第一是建立人脸图像的层次索引结构，利用人脸特征将海量数据库分割成具有一定共同特征的子类数据库，使海量数据的搜索在划分好的几个子类中进行。
第二是将具有高维数据特征的人脸数据库，采用金字塔技术减少检索数据维度实现映射索引，将多维数据划分为一维数据及其映射值，完成有效搜索。
第三是利用多级匹配检索方法，设定第一级搜索对象是整个数据库，随着搜索的进行，多级处理时计算复杂度在不断增加，因此每次搜索都是抛弃大量非匹配数据，直至最后一级的精细匹配。
公共安全上显身手
在2013年4月美国发生的波士顿马拉松爆炸案中，人们再一次看到了人脸识别技术的重要作用。根据当地众多媒体的报道，尽管摄像头中捕捉到了犯罪嫌疑人的影像，但是这些系统却无法确认犯罪嫌疑人。
然而，在美国密歇根州立大学进行的一项人脸识别系统的试验中，试验人员使用了与警方同样的事件现场照片，几乎就在一瞬间就完成了犯罪嫌疑人的“同一性”匹配比对。而这次试验所采用的人脸识别产品正是NEC的NeoFace系统。
6月1日，在第三届中国（北京）国际服务贸易交易会上，NEC发布了“智慧城市”系列解决方案，其中包括生物识别技术、行为识别技术、城市视频大应用等。会上，NEC基于人脸识别技术的NeoFace系统受到与会者的重点关注。
今田立基认为，NEC人脸识别技术的特点是，在实现最高比对精度和速度的同时，不受到捕捉角度、年龄、种族等的限制。
现在，NEC的人脸识别软件NeoFace已经被世界各国的出入境管理、公民ID管理等公共安全部门广泛采用，同时也日益成为金融、交通、教育等行业IT解决方案的重要组成部分。
自2013年4月起，NeoFace由NEC信息系统（中国）有限公司正式引入中国市场。目前，NEC的人脸识别技术主要应用于中国的公共安全、金融服务、企业安全等行业。同时，NEC还可以结合用户的实际需求，定制符合民用市场的解决方案。
中国智慧城市建设逐步在全国展开，同时城市公共安全问题也成为新型城市建设的第一要素。从震惊全国的昆明火车站砍人事件到乌鲁木齐火车站爆炸案，再到5月6日广州火车站砍人事件，一时间人流量众多的城市公共场所成为恐怖分子犯罪的重灾区。有专家指出，如果人脸识别技术能够应用到这些公共场所，在很大程度上可以协助警方尽早地追捕嫌疑犯。
今田立基表示，NEC将向中国市场的合作伙伴提供人脸识别引擎，作为其IT解决方案的底层支撑，而上层的应用层开发则由合作伙伴自主决定。
事实上，人脸识别技术是目前三大主流生物识别技术之一，其他两种是指纹识别技术、虹膜识别技术。目前，全球很多国家都已经建设了各种生物识别技术特征数据集的大型数据库系统，例如，欧洲EURODAC（避难者登记，采集指纹）、非洲HANIS（身份证技术，采集指纹）和美国US-VISIT（指纹和面部采集）。
现在，人脸识别技术进一步深入融入金融行业，可以实现“人脸支付”。2013年，芬兰一家公司就首先推出这样一种基于人脸识别技术的支付平台。消费者凭借一张脸就可以完成支付，出门连钱包都不需要带了。
显然，企业安全和金融服务只是人脸识别技术的一部分应用市场。NEC智慧城市事业部总经理今田立基表示，人脸识别技术更大的应用市场在公共安全、刑侦鉴定、电子政务、出入境管理、金融服务和电子商务等。同时，今田立基指出，这些也正是NEC在中国重点服务的市场。
技术性挑战和突破
据了解，NEC于2014年4月在美国国立研究所的竞技大会上，首次公开出售供电脑使用的人脸识别软件“NEC面部监视器”，该软件对人脸的识别准确率高达99.7%。与此同时，记者还发现，在2010年和2013年，NEC的人脸识别技术在世界上最权威的NIST精确度评价测试上两次获得第一名。
众所周知，每一个突破性技术的诞生都建立在专注和创新的前提下。从1989起，NEC就开始深入研究人脸识别技术，到2010年第一次在国际市场上崭露头角，到2014年，NEC深耕人脸识别技术25年才获得今天的技术优势。
人脸识别技术，特别是在身份识别应用方面，面临一个重大挑战：待识别的目标面部和用来对比的样板面部之间的差异。以有效期长达10年之久的护照为例，随着时间的推移，当事人会出现改变发型、不再配戴眼镜等各种各样的变化。因此，当人脸识别技术部署在身份识别管理应用上时，客户必然会要求其能够处理由于对象的老化所产生的变化。
NEC对于这些问题的专业术语称为“经年”。NEC 的NeoFace系统使用了多种技术来实现其高匹配度。例如，通过参考收集到的从儿童到老年人的大量匿名图像，利用特殊的匹配技术，来实现对象老化过程的建模。
今田立基表示：“这对于整个人脸识别产业来说都是一个重大的挑战。”另外，在监控系统中的目标图像往往还存在其他形式的问题：分辨率低、与原始图像的角度和光照条件存在差异，以及面部表情等。
从2002年开始，NEC就通过人脸注册的方法来解决这个问题。NEC先注册一张人脸，然后推算人脸在不同角度的变化，做一些线性模组的模拟，从而得到很多张不同角度的人脸，通过它们来进行建模，使得人脸识别的特征点更加丰富起来。
这种人脸识别的数据建模介于2D和3D之间的2.5D。这样做的原因是，建模之后的数据量比较小，可以大大减轻CPU处理数据的压力。NeoFace系统利用大头照制作一个虚拟3D模型，借助不同的角度、光照等因素生成不同的图像。因此，这个方法在实现了高精度的同时兼顾各个角度和光照条件下的人脸特征。这些图像都被存储在数据库中，当目标图像出现在NeoFace系统中时，便要求数据库搜寻一个图像加以匹配。
另外一个问题是，15岁以后的人脸特征基本定型了，但是15岁以下的人脸可能会随着年龄的增长产生很大的变化。除了以上的方法，NEC在解决这个问题的时候，还通过2～3年就更新一次儿童照片的方法来辅助解决以上这个问题。
作为对NEC人脸识别解决方案的有效补充，NEC的超分辨率图像增强技术可以识别出低分辨率传感器捕捉到的模糊的面部图像。该系统能够使目标图像与退化的模板匹配，产生出容易被人识别的面部图像，甚至在双眼之间的图像分辨率低至24像素的情况下也可以实现。
实现秒级精准搜索
NeoFace系统能够在不到1/3秒的时间里，将图像与包含160万个对象的数据库进行匹配。今田立基指出：“NeoFace系统的精确度非常高——误拒绝率为0.3%，误接受率为0.1%，远远高于其他竞争对手，比成绩最接近的竞争对手的速度要快出很多。”
那么，在海量人脸数据库中，如何进行大数据量的运算，又如何能够做到秒级搜索呢？今田立基介绍说，NeoFace系统采用如下几种行之有效的方法，不仅保证人脸识别的响应速度，还提高了识别的精确度。
第一是建立人脸图像的层次索引结构，利用人脸特征将海量数据库分割成具有一定共同特征的子类数据库，使海量数据的搜索在划分好的几个子类中进行。
第二是将具有高维数据特征的人脸数据库，采用金字塔技术减少检索数据维度实现映射索引，将多维数据划分为一维数据及其映射值，完成有效搜索。
第三是利用多级匹配检索方法，设定第一级搜索对象是整个数据库，随着搜索的进行，多级处理时计算复杂度在不断增加，因此每次搜索都是抛弃大量非匹配数据，直至最后一级的精细匹配。
公共安全上显身手
在2013年4月美国发生的波士顿马拉松爆炸案中，人们再一次看到了人脸识别技术的重要作用。根据当地众多媒体的报道，尽管摄像头中捕捉到了犯罪嫌疑人的影像，但是这些系统却无法确认犯罪嫌疑人。
然而，在美国密歇根州立大学进行的一项人脸识别系统的试验中，试验人员使用了与警方同样的事件现场照片，几乎就在一瞬间就完成了犯罪嫌疑人的“同一性”匹配比对。而这次试验所采用的人脸识别产品正是NEC的NeoFace系统。
6月1日，在第三届中国（北京）国际服务贸易交易会上，NEC发布了“智慧城市”系列解决方案，其中包括生物识别技术、行为识别技术、城市视频大应用等。会上，NEC基于人脸识别技术的NeoFace系统受到与会者的重点关注。
今田立基认为，NEC人脸识别技术的特点是，在实现最高比对精度和速度的同时，不受到捕捉角度、年龄、种族等的限制。
现在，NEC的人脸识别软件NeoFace已经被世界各国的出入境管理、公民ID管理等公共安全部门广泛采用，同时也日益成为金融、交通、教育等行业IT解决方案的重要组成部分。
自2013年4月起，NeoFace由NEC信息系统（中国）有限公司正式引入中国市场。目前，NEC的人脸识别技术主要应用于中国的公共安全、金融服务、企业安全等行业。同时，NEC还可以结合用户的实际需求，定制符合民用市场的解决方案。
中国智慧城市建设逐步在全国展开，同时城市公共安全问题也成为新型城市建设的第一要素。从震惊全国的昆明火车站砍人事件到乌鲁木齐火车站爆炸案，再到5月6日广州火车站砍人事件，一时间人流量众多的城市公共场所成为恐怖分子犯罪的重灾区。有专家指出，如果人脸识别技术能够应用到这些公共场所，在很大程度上可以协助警方尽早地追捕嫌疑犯。
今田立基表示，NEC将向中国市场的合作伙伴提供人脸识别引擎，作为其IT解决方案的底层支撑，而上层的应用层开发则由合作伙伴自主决定。