Growing Concern Over Facial Recognition Technology
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來源：传感器技术
過去的2017年，手機的安全功能進入了人臉辨識技術時代，其實在我們生活中，涉及安全範疇的領域，人臉辨識技術已經被廣泛使用了。
人臉辨識是近年來模式辨識、圖像處理、機器視覺、神經網路，以及認知科學等領域，研究的熱點課題之一，被廣泛應用於公共安全(罪犯辨識等)、安全驗證系統、信用卡驗證、醫學、檔案管理、視訊會議、人機交互系統等各個方面。
人臉辨識技術
電腦人臉辨識技術，也就是利用電腦分析人臉圖像， 進而從中提取出有效的辨識資訊，用來「辨認」身份的一門技術。雖然人類的人臉辨識能力很強，能夠記住並辨別上千個不同人臉，可是電腦則困難多了。
其表現在：人臉表情豐富；人臉隨年齡增長而變化； 人臉所成圖像受光照、成像角度及成像距離等影響；人臉辨識還涉及到圖像處理、電腦視覺、模式辨識，以及神經網路等學科，也和人腦的認識程度緊密相關。
所謂「人臉辨識 (Face Recognition)」的研究範圍十分寬泛，大致可以被分為以下幾個方面的內容：
1、人臉檢測(Face Detection)：
即從各種不同的場景中，檢測出人臉的存在，並確定其位置。在大多數的場合中，由於場景較複雜，人臉的位置是預先不知道的，因而首先必須確定場景中，是否存在人臉，如果存在人臉，再確定圖像中人臉的位置。
臉部毛髮、化妝品、光照、噪聲、臉部傾斜和人臉大小變化，以及各種各樣遮擋等因素，都會使人臉檢測問題，變得更為複雜。人臉檢測的主要目的，是在輸入的整幅圖像上，尋找人臉區域，把圖像分割成兩個部分-人臉區域和非人臉區域，從而為後續的應用作準備。
2、人臉表徵(Face Representation)：
即採取某種表示方式，表示檢測出的人臉，和數據庫中的已知人臉。通常的表示法包括，幾何特徵(如歐氏距離、曲率、角度)、代數特徵(如矩陣特徵矢量)、固定特徵模板、特徵臉、雲紋圖等。
3、人臉辨識(Face Identification)：
即將已檢測到的待辨識的人臉，與數據庫中的已知人臉，進行比較比對，得出相關資訊，這一過程的核心，是選擇適當的人臉的表徵方式與比對策略，系統的構造，與人臉的表徵方式密切相關。
通常或是選擇全局的方法，或是選擇基於特徵的方法，進行比對。顯然，基於側面像所選擇的特徵，和基於正面像的特徵，是有很大的區別的。
4、表情分析(Expression Analysis)：
即對待辨識人臉的表情資訊(快樂、悲傷、恐懼、驚奇等)進行分析，並對其加以歸類。
5、生理分類(Physical Classification)：
即對待辨識人臉的生理特徵進行分析，得出其種族、年齡、性別、職業等相關資訊。顯然，完成這一操作需要大量的知識，並且通常是非常困難和複雜的。
人臉辨識技術的發展歷程
人臉辨識的工程應用，始於20世紀60年代，經過50多年的研究，大致可以分為以下三個階段：
第一階段，是主要解決了人臉辨識，所需要的臉部特徵。
這一階段的研究以Bertillon、Allen和Parke為代表。在 Bertillon的系統中，用一個簡單的語句，與數據庫中某一張臉相聯繫，同時與指紋分析相結合，提供了一個較強的辨識系統。
而Allen則設計了一種有效的摹寫手段，並在其後由Parke用電腦實現。然而無論是哪種方式，該階段的辨識過程，仍然全部依賴於操作人員，需要許多人為干預，無法實現自動人臉辨識。
第二階段是人機交互式辨識階段。
研究人員用數學模型，描述人臉圖像中的五官長度等，主要幾何特徵，並透過歐氏距離，進行相似性度量。Harmon和Lesk利用多維特徵矢量，表示人臉臉部特徵，並設計了基於這一特徵表示法的辨識系統。
其後，Kaya、Kobayashi和T. Kanad，也分別採用了各種不同的方式，對幾何特徵計算進行了研究。但是，該方法依賴於操作員的知識，仍無法擺脫人的干預。
第三階段是真正的機器自動辨識階段。
該階段人臉辨識技術有了重大突破，很多經典算法相繼出現，如特徵臉、子空間方法、彈性圖比對法、基於統計外觀模型，和神經網路的人臉辨識等。同時，也出現很多用於算法性能測試的公開人臉庫，如ORL人臉庫、YaleB人臉庫、FERET人臉庫等。
常用的人臉辨識方法
一個全自動人臉辨識系統，一般包括三個關鍵技術：人臉檢測、特徵提取和人臉辨識。
根據方式的不同，人臉辨識方法分為基於幾何特徵的方法、基於模型的方法、基於統計的方法、基於神經網路的方法，和多分類器整合方法。其中，基於幾何特徵、模型和統計的方法，最為常見。
(1) 基於幾何特徵的方法
記載最早的人臉辨識方法，就是 Bledsoe提出的基於幾何特徵的方法，該方法以臉部特徵點之間的，距離和比率作為特徵，透過最近鄰方法來辨識人臉。
基於幾何特徵的方法非常直觀，辨識速度快，內存要求較少，提取的特徵在一定程度上，對光照變化不太敏感。
但是，當人臉具有一定的表情或者姿態變化時，特徵提取不精確，而且由於忽略了整個圖像的很多細節資訊，辨識率較低，所以近年來已經很少有新的發展。
(2) 基於模型的方法
基於模型的方法，也是人臉辨識的重要形式，其中最廣為使用的是隱馬爾可夫模型。它是一種基於整體的或然率統計方法。對於一幅正面的人臉來說，馬爾可夫的「狀態」包括前額、眼睛、鼻子、嘴巴和下巴，這些狀態以相同的順序從上到下出現。這樣，可以把人臉圖像和隱馬爾可夫模型結合起來，這些臉上的特徵區域被指定為狀態。其他模型還包括，主動形狀模型和主動表象模型等。
(3) 基於統計的方法
基於統計的三種人臉辨識方法包括特徵臉、Fisher臉和奇異值分解。使用特徵臉進行人臉辨識的方法，首先由Sirovichand Kirby提出，並由Matthew Turk和Alex Pentland用於人臉分類。這些特徵向量，是從高維矢量空間的，人臉圖像的協方差矩陣計算而來，而該方法被認為，是第一種有效的人臉辨識方法。
Fisher臉法由Ronald Fisher發明，其所基於的LDA理論，和特徵臉裡用到的PCA有相似之處，都是對原有數據，進行整體降維映射到低維空間的方法。
而奇異值分解法，就是透過取奇異值分解中，前面較大的奇異值對應的特徵向量，提取出圖像中由光照、表情、姿勢等噪聲對應的高頻資訊，來重構圖像。
人臉辨識技術優勢
人臉辨識作為一種新興的生物特徵辨識技術(Biometrics)，與虹膜辨識、指紋掃描、掌形掃描等技術相比，人臉辨識技術在應用方面具有獨到的優勢：
1、使用方便，用戶接受度高。
人臉辨識技術使用，透用的攝影機作為辨識資訊獲取裝置，以非接觸的方式，在辨識對象未察覺的情況下，完成辨識過程。
2、直觀性突出。
人臉辨識技術所使用的依據，是人的臉部圖像，而人臉無疑是肉眼能夠判別的最直觀的資訊源，方便人工確認、審計，「以貌取人」符合人的認知規律。
3、辨識精確度高，速度快。
與其它生物辨識技術相比，人臉辨識技術的辨識精度，處於較高的水平，誤識率、拒認率較低。
4、不易仿冒。
在安全性要求高的應用場合，人臉辨識技術要求辨識對象，必須親臨辨識現場，他人難以仿冒。人臉辨識技術所獨具的活性判別能力，保證了他人無法以非活性的照片、木偶、蠟像來欺騙辨識系統。這是指紋等生物特徵辨識技術，所很難做到的。
舉例來說，用合法用戶的斷指，即可仿冒合法用戶的身份，而使辨識系統無從覺察。
5、使用通用性設備。
人臉辨識技術所使用的設備，為一般的PC、攝影機等常規設備，由於目前電腦、閉路電視監控系統等，已經得到了廣泛的應用，因此對於多數用戶而言，使用人臉辨識技術無需添置大量專用設備，從而既保護了用戶的原有投資，又擴展了用戶已有設備的功能，滿足了用戶安全防範的需求。
6、基礎資料易於獲得。
人臉辨識技術所採用的依據，是人臉照片或即時攝取的人臉圖像，因而無疑是最容易獲得的。
7、成本較低，易於推廣使用。
由於人臉辨識技術所使用的，是常規通用設備，價格均在一般用戶可接受的範圍之內，與其它生物辨識技術相比，人臉辨識產品具有很高的性能價格比。
概括地說，人臉辨識技術是一種高精度、易於使用、穩定性高、難仿冒、性價比高的生物特徵辨識技術，具有極其廣闊的市場應用前景。
人臉辨識技術的應用
隨著社會的不斷進步，以及各方面對於快速有效的，自動身份驗證的迫切要求，生物特徵識別技術在近幾十年中得到了飛速的發展。當前的生物特徵辨識技術主要包括有：指紋辨識，視網膜辨識，虹膜辨識，步態辨識，靜脈辨識，人臉辨識等。
與其他辨識方法相比，人臉辨識由於具有直接，友好，方便的特點，使用者無任何心理障礙，易於為用戶所接受，從而得到了廣泛的研究與應用。當前的人臉辨識技術，主要被應用到了以下幾個方面：
(1)刑偵破案警察部門在檔案系統裡，儲存有嫌疑犯的照片，當作案現場或透過其他途徑，獲得某一嫌疑犯的照片，或其臉部特徵的描述之後，可以從數據庫中迅速查找確認，大大提高了刑偵破案的準確性和效率。
(2)證件驗證在許多場合(如海關，機場，機密部門等)證件驗證，是檢驗某人身份的一種常用手段，而身份證，駕照等很多其他證件上都有照片，使用人臉辨識技術，就可以由機器完成驗證辨識工作，從而實現自動化智慧管理。
(3)影像監控在許多銀行，公司，公共場所等處，都設有24小時的影像監控。當有異常情況或有陌生人闖入時，需要即時跟蹤、監控、辨識和報警等。這需要對採集到的圖像，進行具體分析，且要用到人臉的檢測，跟蹤和辨識技術。
(4)入口控制入口控制的範圍很廣，既包括了在樓宇建築，住宅等入口處的安全檢查，也包括了在進入電腦系統或情報系統前的身份驗證。
(5)表情分析根據人臉圖像中的臉部變化特徵，辨識和分析人的情感狀態，如高興，生氣等。此外，人臉辨識技術還在醫學、檔案管理、人臉動畫、人臉建模，視訊會議等方面，也有著巨大的應用前景。
雖然人臉辨識技術已經取得了長足的進步，但不容否認的是，現在的人臉辨識技術還有著巨大的發展空間。探索如何解決在不同光線、不同角度條件下的人臉辨識，如何提高辨識的速度和準確率，將成為未來人臉辨識技術的發展方向。
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