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中国电子技术标准化研究院:2020年人脸识别行业研究报告(附下载)

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1、人脸识别技术原理

当今主流的人脸识别算法,主要包括人脸检测、人脸预处理、特征项提取、比对识别、活体鉴别五大步骤。其中人脸检测、人脸预处理、特征项提取可统称为人脸视图解析过程,即从视频和图像中检测出人脸,通过图像质量判断,选取合适的人脸图片,提取人脸特征向量,用于后续比对识别;比对识别处理可以分为人脸验证(1∶1)和人脸辨识(1:N)两类;活体鉴别算法用以判断人脸识别处理中的人脸图像,是否采集自真实人体。在实际应用中,除了上述人脸识别算法,前端视图采集技术、人脸数据存储技术、应用软件管理技术也是人脸识别技术应用中重要的技术部分。

2、科技类企业

在人脸识别技术研究领域,众多科技类企业也起到了至关重要的作用。微软亚洲研究院较早就开始了人脸识别技术研究,发表了大量优秀的学术论文,2018年,微软亚洲研究院提出的深度学习残差网络RESNET,在研究领域得到了广泛认可;苹果公司在人脸识别技术上进行了深入研究,自2017年开始,就在其iphoneX手机上引入了刷脸解锁功能;日本电气 (NEC)公司也是国际上人脸识别技术的先行者之一,很早就提出了基于人脸识别技术的公共安全解决方案;国内有“人工智能四小龙”之称商汤、旷视、依图、云从等企业,在人脸领域,从学术研究到产业实践,都做了大量的工作,在复杂场景,大规模处理等领域,不断取得新的成果;国内传统科技企业百度、阿里、腾讯、平安科技、海康、大华等,也在人脸识别技术领域开展广泛深入的研究,并结合其原有的业务领域的场景,取得显著的技术研究成果。

3、技术优势

在不同的生物特征识别方法中,人脸识别技术有其自身特殊的优势,因而在生物识别中有着重要的地位。

(1)非侵扰性,人脸识别无需干扰人们的正常行为就能较好地达到识别效果,只要在摄像机前自然地停留片刻,用户的身份就会被正确识别。

(2)便捷性,人脸识别采集设备简单,使用快捷。一般来说,常见的摄像头就可以用来进行人脸图像的采集,不需特别复杂的专用设备。图像采集在数秒内即可完成。

(3)友好性,通过人脸识别身份的方法与人类的习惯一致,人和机器都可以使用人脸图片进行识别。

(4)非接触性,人脸图像采集,用户不需要与设备直接接触。另外,可以在比较远的距离进行人脸图像的采集。装配了光学变焦镜头的摄像头,焦距可以提高到10倍以上,使景深范围扩展到50米以外,实现对远景清晰拍照,有效采集远处的人脸图像。

(5)可扩展性,在人脸识别后,通过对识别结果数据进行下一步处理和应用,可以扩展出众多实际应用方案,如应用在出入门禁控制、人脸图片搜索、上下班刷卡、非法人员识别等各个领域。

(6)隐蔽性强,安全领域对于系统隐蔽性有较强要求,人脸识别在这方面比指纹等方式更具优势。

(7)强大的事后追踪能力,系统记录的人脸信息是非常重要且易于利用的线索,更加有利于进行事后追踪应用。

(8)准确度高,相比于人体、步态等其特征,人脸特征具备更强的鉴别性与更低的误报率,所能应用的底库规模上高出许多,目前超大规模(十亿级别)的人脸检索已经可以实用。

4、技术局限

人脸识别技术由于相似脸、年龄、算法偏见、面临的场景多样化以及人脸图像更易公开获取等原因,技术本身也面临着一定的局限性。

(1)相似脸较难解决。双胞胎或者长相很相近的人脸容易识别错误,而该问题在目前暂时没有新技术能完全解决。NIST分析报告指出,大部分情况下双胞胎仍能区分分数高低,但是往往都在阈值之上,在开放环境下应用效果较差。

(2算法偏见问题。由于当前人脸识别算法很大程度依赖于数据样本,但是不同人群的人脸数据样本存在差别,这导致了算法对不同地域、不同年龄人群的识别能力有差别。美国国家技术标准研究院NIST的检查表明,人脸识别软件在不同地域、种族、性别、年龄上存在较大差异。比如,小孩子,老年人以及其他很少出现的人种或者肤色的人脸识别率相对较低,该问题亟需解决。

(3)人脸识别率易受多种因素影响。现有的人脸识别系统在用户配合、采集条件比较理想的情况下可以取得令人满意的结果。但是,在用户不配合、采集条件不理想的情况下,会影响现有系统的识别率。例如根据NIST的测试报告,戴口罩情况下大部分算法的错误率会提高1个数量级以上,跨年龄、大角度等因素也会造成不同程度的下降。

(4)年龄变化的影响。随着年龄的变化,面部外观也会变化,特别是对于青少年,这种变化更加明显。对于不同的年龄段,人脸识别算法的识别率也不同。

(5)安全性问题。人脸识别系统信息存储同样会面临黑客的攻击。所以对数据加密很重要。随着技术的不断提升,人脸识别技术在安全性上需要加强。同时,人脸暴露度较高,相比对其它生物特征数据更容易实现被动采集。这也同时意味着人脸信息的数据更容易被窃取,不仅可能侵犯个人隐私,还会带来财产损失。大规模的数据库泄露还会对一个族群或国家带来安全风险。

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