第9章-人脸识别优秀PPT.ppt
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1、人脸识别技术人脸识别技术 Face Recognition TechnologyFace Recognition Technology吴士泓吴士泓 21 1人脸识别的意义与感性相识人脸识别的意义与感性相识2 2人脸识别的现状人脸识别的现状3 3人脸识别的过程人脸识别的过程4 4人脸识别的方法人脸识别的方法5 5人脸的关键技术人脸的关键技术6 6人脸识别系统的开发与试验工具人脸识别系统的开发与试验工具3人脸识别的感性相识人脸识别的感性相识1 1人脸识别的意义人脸识别的意义2 2人体生物认证技术人体生物认证技术3 3人脸识别的系统人脸识别的系统n n人脸识别是一个活跃的探讨领域,是人类视觉最杰出的
2、实力之一。虽然人脸识别的精确性要低于虹膜、指纹的识别,但由于它的无侵害性和对用户最自然、最直观的方式,使人脸识别成为最简洁被接受的生物特征识别方式。人脸识别是人体生物认证技术的一种,人脸识别是人体生物认证技术的一种,首先我们谈谈人体生物认证技术首先我们谈谈人体生物认证技术n n人体生物的生物特征包括生理特征和行为特征人体生物的生物特征包括生理特征和行为特征人体生物的生物特征包括生理特征和行为特征人体生物的生物特征包括生理特征和行为特征两大类。两大类。两大类。两大类。n n 人体的生理特征主要包括人脸、指纹、人体的生理特征主要包括人脸、指纹、人体的生理特征主要包括人脸、指纹、人体的生理特征主要包
3、括人脸、指纹、掌纹、掌形、虹膜、视网膜、静脉、掌纹、掌形、虹膜、视网膜、静脉、掌纹、掌形、虹膜、视网膜、静脉、掌纹、掌形、虹膜、视网膜、静脉、DNADNADNADNA、颅、颅、颅、颅骨等,这些特征是与生俱来的,是先天形成的;骨等,这些特征是与生俱来的,是先天形成的;骨等,这些特征是与生俱来的,是先天形成的;骨等,这些特征是与生俱来的,是先天形成的;n n 而行为特征包括声纹、签名、步态、耳而行为特征包括声纹、签名、步态、耳而行为特征包括声纹、签名、步态、耳而行为特征包括声纹、签名、步态、耳形、按键节奏、身体气味等,这些特征是由后形、按键节奏、身体气味等,这些特征是由后形、按键节奏、身体气味等,
4、这些特征是由后形、按键节奏、身体气味等,这些特征是由后天的生活环境和生活习惯确定的。天的生活环境和生活习惯确定的。天的生活环境和生活习惯确定的。天的生活环境和生活习惯确定的。n n这些生物特征本身固有的特点确定了其在生物这些生物特征本身固有的特点确定了其在生物这些生物特征本身固有的特点确定了其在生物这些生物特征本身固有的特点确定了其在生物认证中所起的作用是不同的。表认证中所起的作用是不同的。表认证中所起的作用是不同的。表认证中所起的作用是不同的。表1 1 1 1对各种生物对各种生物对各种生物对各种生物认证技术作了一个简洁的比较。认证技术作了一个简洁的比较。认证技术作了一个简洁的比较。认证技术作
5、了一个简洁的比较。生物特征识别:生物特征识别:人脸 脸部热量图 指纹 手形 手部血管分布 虹膜 视网膜 签名 语音 7基于生物特征的身份认证n n生物特征生物特征=生理特征生理特征+行为特征行为特征n n生理特征生理特征(what you are?)与生俱来,如与生俱来,如与生俱来,如与生俱来,如DNADNADNADNA、脸像、虹膜、指纹等、脸像、虹膜、指纹等、脸像、虹膜、指纹等、脸像、虹膜、指纹等n n行为特征行为特征(what you do?)后天习惯使然,如笔迹、步态等后天习惯使然,如笔迹、步态等后天习惯使然,如笔迹、步态等后天习惯使然,如笔迹、步态等8人体生物特征的起源于传统的身份认证
6、的问题n n基于学问的身份认证基于学问的身份认证基于学问的身份认证基于学问的身份认证(whatyouknow?)(whatyouknow?)n n简洁遗忘简洁遗忘简洁遗忘简洁遗忘n n简洁被盗简洁被盗简洁被盗简洁被盗n n简洁攻击简洁攻击简洁攻击简洁攻击n n基于令牌的身份认证基于令牌的身份认证基于令牌的身份认证基于令牌的身份认证(whatyouhave?)(whatyouhave?)n n简洁丢失简洁丢失简洁丢失简洁丢失n n简洁被盗简洁被盗简洁被盗简洁被盗n n简洁伪造简洁伪造简洁伪造简洁伪造n n学问学问学问学问+令牌令牌令牌令牌我们必需找寻更加牢靠便捷的身份认证方法我们必需找寻更加牢靠
7、便捷的身份认证方法我们必需找寻更加牢靠便捷的身份认证方法我们必需找寻更加牢靠便捷的身份认证方法-人体生物认证人体生物认证人体生物认证人体生物认证10常用生物特征的比较A.Jain,L.Hong and S.Pankanti.“Biometrics:Promising Frontiers for Emerging Identification Market”,Communication ACM,2000生物特生物特征征普遍性普遍性独特性独特性稳定性稳定性可采集可采集性性性能性能接受程接受程度度防欺骗防欺骗性性人脸人脸HighHighLowLowMediumMediumHighHighLowLow
8、HighHighLowLow指纹指纹MediumMediumHighHighHighHighMediumMediumHighHighMediumMediumHighHigh手形手形MediumMediumMediumMediumMediumMediumHighHighMediumMediumMediumMediumMediumMedium虹膜虹膜HighHighHighHighHighHighMediumMediumHighHighLowLowHighHigh视网膜视网膜HighHighHighHighMediumMediumLowLowHighHighLowLowHighHigh签名签名Lo
9、wLowLowLowLowLowHighHighLowLowHighHighLowLow声音声音MediumMediumLowLowLowLowMediumMediumLowLowHighHighLowLow人脸识别的意义n nBillGates:以人类生物特征进行身份验证的生物识别技术,在今后数年内将成为IT产业最为重要的技术革命12生物特征的评估n n普遍性普遍性普遍性普遍性UniversalityUniversalityn n唯一性唯一性唯一性唯一性 UniquenessUniquenessn n恒久性恒久性恒久性恒久性 PermanencePermanencen n易采集性易采集性易采
10、集性易采集性 CollectabilityCollectabilityn n系统性能系统性能系统性能系统性能 Performance(achievablePerformance(achievableidentificationaccuracy,resourceidentificationaccuracy,resourcerequirements,robustness)requirements,robustness)n n用户接受程度用户接受程度用户接受程度用户接受程度 UserAcceptanceUserAcceptancen n防欺瞒实力防欺瞒实力防欺瞒实力防欺瞒实力 Resistancet
11、oResistancetoCircumventionCircumvention13各种生物特征市场份额的统计生物认证技术市场收入的预料1415人脸识别的应用n n人脸识别系统在金融、证券、社保、人脸识别系统在金融、证券、社保、公安、军队及其他须要平安认证的行公安、军队及其他须要平安认证的行业和部门有着广泛的应用业和部门有着广泛的应用n n典型应用典型应用n n罪犯调查罪犯调查n n访问限制访问限制n n人员考勤人员考勤n n重用门票重用门票n n驾驶执照驾驶执照n电子商务电子商务n信用卡信用卡n准考证准考证n身份证身份证n n北京奥运开幕式人脸人脸识别识别门票查验现场观众人人脸脸身份验证n n
12、中科院人脸识别技术成功用于奥运会开幕式中科院人脸识别技术成功用于奥运会开幕式n n8 8月月8 8日,数万名观众由国家体育场鸟巢的日,数万名观众由国家体育场鸟巢的100100多个人脸识别系统多个人脸识别系统快速身份验证关口有序入场,参与快速身份验证关口有序入场,参与20082008北京奥运会的开幕式。据悉,北京奥运会的开幕式。据悉,该验证系统是由中科院自动化所研制的。该验证系统是由中科院自动化所研制的。n n“911”“911”事务是生物特征认证技术在全球发展的事务是生物特征认证技术在全球发展的一个转折点。一个转折点。“911”“911”以后生物识别技术的重要以后生物识别技术的重要性被全球各国
13、政府更加清晰地相识到。传统的身性被全球各国政府更加清晰地相识到。传统的身份鉴别技术面临反恐任务时所表现出来的缺陷,份鉴别技术面临反恐任务时所表现出来的缺陷,使得各国政府在探讨与应用上对生物特征识技术使得各国政府在探讨与应用上对生物特征识技术起先了大规模的投资。起先了大规模的投资。n n在美国:三个相关的法案(爱国者法案、边疆签在美国:三个相关的法案(爱国者法案、边疆签证法案、航空平安法案)都要求必需接受生物识证法案、航空平安法案)都要求必需接受生物识别技术作为法律实施保证。总体上来说,国外生别技术作为法律实施保证。总体上来说,国外生物认证技术的应用已经进入了以政府应用为主的物认证技术的应用已经
14、进入了以政府应用为主的阶段。阶段。深圳康贝尔人脸识别系统n n人脸识别门禁系统人脸识别门禁系统人脸识别大型场馆准入系统人脸识别大型场馆准入系统人脸识别在银行金库的应用人脸识别在银行金库的应用n n中国人民银行规定全部的金库安防监控系中国人民银行规定全部的金库安防监控系统都要有人脸识别功能统都要有人脸识别功能n n联合国的国际民用航空组织联合国的国际民用航空组织(ICAO)(ICAO)已对已对188188个成员国发布了航空领域运用生物特征认个成员国发布了航空领域运用生物特征认证技术的规划,提出将在个人护照中加入证技术的规划,提出将在个人护照中加入生物特征生物特征(包括指纹识别、虹膜识别、面相包括
15、指纹识别、虹膜识别、面相识别识别),并在进入各个国家的边疆时进行个,并在进入各个国家的边疆时进行个人身份的确认。目前,此规划已经在美国、人身份的确认。目前,此规划已经在美国、欧盟、澳大利亚、日本、南韩、南非等国欧盟、澳大利亚、日本、南韩、南非等国家和地区通过,从家和地区通过,从20042004年底就起先实施了。年底就起先实施了。人脸识别技术在国外的探讨现状人脸识别技术在国外的探讨现状 n n当前很多国家绽开了有关人脸识别的探讨,主要有当前很多国家绽开了有关人脸识别的探讨,主要有美国,欧洲国家,日本等,著名的探讨机构有美国,欧洲国家,日本等,著名的探讨机构有n n美国美国MITMIT的的Medi
16、alab,AIlab,CMUMedialab,AIlab,CMU(卡耐基(卡耐基-梅隆梅隆高校)的高校)的Human-ComputerInterfaceHuman-ComputerInterfaceInstituteInstitute,MicrosoftResearch,MicrosoftResearch,n n英国的英国的DepartmentofEngineeringinDepartmentofEngineeringinUniversityofCambridgeUniversityofCambridge(剑桥高校)等。(剑桥高校)等。n n综合有关文献,目前的方法主要集中在以下几个方综合有关
17、文献,目前的方法主要集中在以下几个方面:面:综合有关文献,目前的方法主要集中在以下几个方面:n n(1 1)模板匹配)模板匹配n n(2 2)示例学习)示例学习n n(3 3)神经网络)神经网络n n(4 4)基于隐马尔可夫模型的方法)基于隐马尔可夫模型的方法n n除此以外,除此以外,n n基于基于AdaBoostAdaBoost的人脸识别算法,的人脸识别算法,n n基于彩色信息的方法,基于彩色信息的方法,n n基于形态分析的方法,基于形态分析的方法,n n以及多模态信息融合的方法,国外都进行了大量以及多模态信息融合的方法,国外都进行了大量的探讨与试验。的探讨与试验。探讨现状探讨现状国际上对人
18、脸及人脸面部表情识别的探讨现在渐渐成为科研热点。国内外很多机构都在进行这方面的探讨,尤其美国、日本。进入90 年头,对人脸表情识别的探讨变得特别活跃,吸引了大量的探讨人员和基金支持,EI 可检索到的相关文献就多达数千篇。美国、日本、英国、德国、荷兰、法国等经济发达国家和发展中国家如印度、新加坡都有特地的探讨组进行这方面的探讨。其中MIT、CMU、Maryland 高校、Standford 高校、日本城蹊高校、东京高校、ATR 探讨所的贡献尤为突出。n n国内的探讨工作主要是集中在三大类方法的探讨:n n基于几何特征的人脸正面自动识别方法n n基于代数特征的人脸正面自动识别方法n n基于连接机制
19、的人脸正面自动识别方法。人脸识别的过程人脸识别的过程32人脸识别的过程n n登记过程登记过程n n识别过程识别过程一对一的验证过程一对一的验证过程一对一的验证过程一对一的验证过程一对多的辨别过程一对多的辨别过程一对多的辨别过程一对多的辨别过程33登记过程34一对一的验证过程35一对多的辨别过程人脸识别系统人脸识别系统所谓人脸识别系统,是指不须要人为干预,能够自动获得人脸图像并且辨别出其身份的系统 一个人脸识别系统至少要包含三个部分,即数据采集子系统、人脸检测子系统和人脸识别子系统 数据采集数据采集子系统子系统人脸识别人脸识别子系统子系统人脸检测人脸检测子系统子系统人脸识别系统识别结果:He i
20、s!人脸检测与人脸识别的探讨内容(1)(1)人脸检测(人脸检测(FaceDetectionFaceDetection)人脸检测(人脸检测(FaceDetectionFaceDetection)是指在输入图像中)是指在输入图像中确定全部人脸(假如存在)的位置、大小、位姿确定全部人脸(假如存在)的位置、大小、位姿的过程。人脸检测是自动人脸识别系统中的一个的过程。人脸检测是自动人脸识别系统中的一个关键环节。关键环节。(2)(2)人脸识别人脸识别 人脸识别细分为两类,一类是回答我是谁的问题,人脸识别细分为两类,一类是回答我是谁的问题,即分辨(即分辨(IdentificationIdentificati
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