Question

人脸识别系统的技术原理

Answer 1

人脸识别主要用于身份识别。由于视频监控正在快速发展，众多的视频监控应用迫切需要一种远距离、用户非配合状态下的快速身份识别技术，以求远距离快速确认人员身份，实现智能预警。人脸识别技术，采用快速人脸检测技术可以从监控视频图象中实时查找人脸，并与人脸数据库进行实时比对，从而实现快速身份识别。

Answer 2

人脸识别技术包含三个部分：
(1)人脸检测
面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像。一般有下列几种方法：
①参考模板法
首先设计一个或数个标准人脸的模板，然后计算测试采集的样品与标准模板之间的匹配程度，并通过阈值来判断是否存在人脸；
②人脸规则法
由于人脸具有一定的结构分布特征，所谓人脸规则的方法即提取这些特征生成相应的规则以判断测试样品是否包含人脸；
③样品学习法
这种方法即采用模式识别中人工神经网络的方法，即通过对面像样品集和非面像样品集的学习产生分类器；
④肤色模型法
这种方法是依据面貌肤色在色彩空间中分布相对集中的规律来进行检测。
⑤特征子脸法
这种方法是将所有面像集合视为一个面像子空间，并基于检测样品与其在子孔间的投影之间的距离判断是否存在面像。
值得提出的是，上述5种方法在实际检测系统中也可综合采用。
(2)人脸跟踪
面貌跟踪是指对被检测到的面貌进行动态目标跟踪。具体采用基于模型的方法或基于运动与模型相结合的方法。此外，利用肤色模型跟踪也不失为一种简单而有效的手段。
(3)人脸比对
面貌比对是对被检测到的面貌像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索。这实际上就是说，将采样到的面像与库存的面像依次进行比对，并找出最佳的匹配对象。所以，面像的描述决定了面像识别的具体方法与性能。目前主要采用特征向量与面纹模板两种描述方法：
①特征向量法
该方法是先确定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离等属性，然后再计算出它们的几何特征量，而这些特征量形成一描述该面像的特征向量。
②面纹模板法
该方法是在库中存贮若干标准面像模板或面像器官模板，在进行比对时，将采样面像所有象素与库中所有模板采用归一化相关量度量进行匹配。此外，还有采用模式识别的自相关网络或特征与模板相结合的方法。
人脸识别技术的核心实际为“局部人体特征分析”和“图形/神经识别算法。”这种算法是利用人体面部各器官及特征部位的方法。如对应几何关系多数据形成识别参数与数据库中所有的原始参数进行比较、判断与确认。一般要求判断时间低于1秒。 一般分三步：
(1)首先建立人脸的面像档案。即用摄像机采集单位人员的人脸的面像文件或取他们的照片形成面像文件，并将这些面像文件生成面纹(Faceprint)编码贮存起来。
(2)获取当前的人体面像。即用摄像机捕捉的当前出入人员的面像，或取照片输入，并将当前的面像文件生成面纹编码。
(3)用当前的面纹编码与档案库存的比对。即将当前的面像的面纹编码与档案库存中的面纹编码进行检索比对。上述的“面纹编码”方式是根据人脸脸部的本质特征和开头来工作的。这种面纹编码可以抵抗光线、皮肤色调、面部毛发、发型、眼镜、表情和姿态的变化，具有强大的可靠性，从而使它可以从百万人中精确地辩认出某个人。人脸的识别过程，利用普通的图像处理设备就能自动、连续、实时地完成。

Answer 3

人脸识别系统的技术原理是以人脸识别技术为核心，是一项新兴的生物识别技术，是当今国际科技领域攻关的高精尖技术。它广泛采用区域特征分析算法，融合了计算机图像处理技术与生物统计学原理于一体，利用计算机图像处理技术从视频中提取人像特征点，利用生物统计学的原理进行分析建立数学模型，具有广阔的发展前景。

用人脸识别会议签到系统正是应用先进的面部自动识别技术来实现与会人员的自主签到，智能化办公，提高办事效率，增加与会人员身份准确定位，从而大大提高了会前会务组织、会中会议签到和会后数据查询统计速度，并节省经费。
迎宾机系统会议签到应用方案是现代会议管理中的一项重要环节，会议签到流程一改传统签到的弊端，与会人员只需从摄像机前走过，利用人体生物特征的唯一性进行身份认证，即时完成到会签到，还能有效识别假冒人员，同时，能即时统计、打印出到会人员名单。缩短到会人员签到时间，减轻工作人员与会人数统计强度，统计数准确、快捷。
3系统设计
3.1系统结构
本方案可应用于各种企事业单位和会议中心，用于与会人员的签到管理，主要由摄像机、显示设备、人脸识别分析盒、管理客户端组成。
在会议室入口签到处安装一台网络摄像机，通过交换机将采集图像传输到迎宾主机，主机可通过串口数据线连接会议室门禁系统，以识别结果通过串口信息来控制门禁打开，有效防止会议无关人员进入，同时连接到显示设备上，在显示器上实时显示识别结果，以及设置的欢迎致辞或提示信息，或用于会议宣传内容播放等。
以上设备通过局域网内的客户端进行管理和配置信息的下发，在客户端可进行人脸识别库的建立，会议签到统计等功能。系统拓扑如下：

使用方便：人脸识别技术使用通用的摄像机作为识别信息获取装置，是一种完全非接触的方式，识别方便快捷，并自动生成签到记录报表。

拒绝会议无关人员：人脸识别技术要求识别对象必须亲临识别现场，他人难以仿冒，同时系统可建立黑名单库，当系统识别到黑名单内的人员时，则会发出预警信息到管理客户端，提醒工作人员；
识别精确度高，速度快：与其它生物识别技术相比，人脸识别技术的识别精度处于较高的水平，误识率、拒认率较低。

3.2方案介绍
迎宾机系统会议签到应用方案，部署在会议中心内部局域网内，离线运行，确保系统安全无忧，同时该系统除了有签到功能之外，还能扩展更多功能，如广告播放、定制识别语音等：
♦ 签到方便快捷：签到识别人脸图像对比人员库内不同的人员模板，并给出相应提示，支持远距离签到、多人同时签到，适应各种复杂场景，签到效率高速快捷。
♦签到统计：通过人脸识别签到人员，对比系统内的人员名单，记录比对结果，自动统计出签到记录，并可导出打印。
♦ 多人同时签到：单机支持数千、乃至数万的人脸特征识别；单机支持1-8人同时识别不遗漏。
♦识别速度快：单人识别小于500毫秒，步行速度无需等待即可自动识别，无需调整姿势刻意配合；
♦一机多用：支持多个JPG、BMP图片播放，动图、视频等多媒体播放，自定义播放广告，会议通知、提醒，统一在客户端下发内容。
♦形象展示：签到人员识别成功后，可设置欢迎致辞，同时可联通门禁进行开门，并进行拍照留底。
♦VIP服务：可设定VIP人员库，对VIP人员提示定制文字、语音，男女区别，贵宾礼遇，突显高级服务。
♦人过留底：对于不是参会人员可实时提示来访登记，并对来访人员进行拍照留存，分组统计。
♦ 存储监控：可外接硬盘用于监控录像存储，省去监控设备费用，保障会议安全，防止不法份子破坏等不良事件
♦ 黑名单：可建立黑名单库，将不受欢迎之人拒之门外，系统识别到黑名单内的成员后，将不会开门，并在客户端收到报警信息；

3.3业务流程

在会议中心的签到处，与会人员通过摄像机采集的图像与迎宾主机内的参会人员名单进行比对，与参会人员名单内的模板数据一致时，则在显示设备上显示信息，并欢迎致辞，同时打开门禁。通过比对发现没有在参会名单内，则与系统内的黑名单模板进行比对，若与黑名单模板数据一致则向客户端的工作人员发出预警信息提示，如果与黑名单比对后也无相应模板，则进行拍照留底，不进行后续联动工作。

Answer 4

人的面部是具有一些形状特征的，这些特征不会随整容以为的修饰形式而改变，所以这些形状特征可以用来鉴定是否为同一个面部。
普遍使用的原理是特征匹配算法。在图片上通过边缘提取等方法，将面部划分为数个多边形后，选择一定数量的特征点，特征点会在参考图和待鉴定图上都可以捕捉到，然后通过比对特征点之间的相对位置来确定是否为同一张面部。这种鉴定方法较为依赖于面部的姿态，最好是可以正面进行识别，可以尽可能减小误差。不过是2D识别方法，所以准确度并没有达到非常高的等级。
还可以尝试使用双目视觉、ToF或者结构光的方法，进行3D建模识别。双目视觉是通过两张不同角度的图片进行匹配计算投影矩阵来推算出特征点的3D结构。后两者则是通过光学扫描的形式，通过反射光来重构面部的3D模型。