山世光人脸识别技术概述_精品文档.ppt

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山世光，人脸识别技术概述山世光中科院计算所中科院计算所11山世光，引子nn人世间找不两张完全一样的脸！

人脸是人类赖以区分不同人的基本途径人脸是人类赖以区分不同人的基本途径nn谁决定了你的长相？

基因基因+成长环境成长环境双胞胎双胞胎夫妻相夫妻相nn世间一切尽在脸上！

22山世光，提纲nn相关背景nn人脸识别的基本原理nn人脸检测典型方法nn人脸识别的典型方法nn开放问题及讨论33山世光，无处不在的身份验证nn如何证明你的身份？

设想你被警察拦下设想你被警察拦下.nn传统方法WhatyouhaveWhatyouhavenn身份证，暂住证，结婚证，工作证，银行卡，钥匙身份证，暂住证，结婚证，工作证，银行卡，钥匙.WhatyouknowWhatyouknownnPasswordPassword，information（information（去清华去清华）.）.Whatyouare/howyoudoWhatyouare/howyoudonn一种新的技术手段一种新的技术手段BiometricsBiometrics44山世光，传统方法有什么问题？

nn卡、钥匙丢失卡、钥匙丢失青年公寓的钥匙牌青年公寓的钥匙牌.nn密码危机密码危机密码遗忘密码遗忘nn纽约每天纽约每天10001000人以上忘记密码人以上忘记密码密码被猜中密码被猜中nn生日、电话号码、车号、宿舍生日、电话号码、车号、宿舍.HeavywebusershaveanHeavywebusershaveanaverageof21passwordsaverageof21passwords;81%;81%ofusersselectaofusersselectacommonpasswordcommonpasswordand30%and30%writetheirwritetheirpasswordsdownorstoretheminafilepasswordsdownorstoretheminafile.（2002NTAMonitor（2002NTAMonitorPasswordSurvey）PasswordSurvey）nn损失损失20022002年，仅美国年，仅美国330330万人次的身份盗用；万人次的身份盗用；670670万信用卡诈骗案万信用卡诈骗案55山世光，一种新的技术手段nn生物特征识别技术Biometricsnn什么是Biometrics?

BioBio生物生物MetricsMetrics测量测量nn事实含义通过人体自身的生理特征通过人体自身的生理特征（whatyouare）（whatyouare）或行为特或行为特征征（howyoudo）（howyoudo）进行身份验证的技术进行身份验证的技术66山世光，Biometricsnn生理特征（whatyouare）Finger,face,palm,hand,foot,iris,vein.Finger,face,palm,hand,foot,iris,vein.nn行为特征（howyoudo）步态，声音，敲击键盘，签名步态，声音，敲击键盘，签名.人人拥有，人各不同！

77山世光，生物特征识别技术（Biometrics）88山世光，Biometrics孰优孰劣？

nnUniversalityUniversality（alluserspossessthis（alluserspossessthisbiometric）biometric）nnUniquenessUniqueness（variesacrossusers）（variesacrossusers）nnPermanencePermanence（doesnotchangeovertime）（doesnotchangeovertime）nnCollectabilityCollectability（canbemeasured（canbemeasuredquantitatively）quantitatively）nnPerformancePerformance（Lowerrorratesandprocessing（Lowerrorratesandprocessingtime）time）nnAcceptabilityAcceptability（isitacceptabletotheusers?

）（isitacceptabletotheusers?

）nnCircumventionCircumvention（canitbeeasilyspoofed?

）（canitbeeasilyspoofed?

）99山世光，Biometrics比较BiometricsBiometricsUniversaliUniversalitytyUniqueneUniquenessssPermanenPermanenceceCollectabiliCollectabilitytyPerformanPerformanceceAcceptabiliAcceptabilitytyCircumventiCircumventiononFaceFaceHHLLMMHHLLHHLLFingerprinFingerprinttMMHHHHMMHHMMLLHandHandGeometryGeometryMMMMMMHHMMMMMMIrisIrisHHHHHHMMHHLLHHRetinalRetinalScanScanHHHHMMLLHHLLHHSignatureSignatureLLLLLLHHLLHHLLVoiceVoiceMMLLLLMMLLHHLLFacialFacialThermogrThermogramamHHHHLLHHMMHHHH1010山世光，为什么要做人脸识别？

nn多学科领域的挑战性难题多学科领域的挑战性难题模式识别：

最典型、最困难的模式识别问题模式识别：

最典型、最困难的模式识别问题人工智能：

人类智能的基本体现人工智能：

人类智能的基本体现计算机视觉：

实现人眼的功能计算机视觉：

实现人眼的功能下一代人机交互下一代人机交互nn让计算机不再让计算机不再“熟视无睹熟视无睹”nn让计算机具有人类的情感让计算机具有人类的情感nn广泛的应用前景广泛的应用前景nn人脸识别相比其他生物特征识别的优势人脸识别相比其他生物特征识别的优势1111山世光，应用模式典型具体应用特点说明应用领域身份识别出入境管理过滤敏感人物（间谍、恐怖分子等）国家安全公共安全嫌疑人照片比对公安系统用于确定犯罪嫌疑人身份敏感人物智能监控监控敏感人物（间谍、恐怖分子等）网上追逃在PDA等移动终端上进行现场比对会议代表身份识别防止非法人员进入会场带来危险因素关键场所视频监控如银行大厅，预警可能的不安全因素家政服务机器人能够识别家庭成员的智能机器人人机交互自动系统登陆自动识别用户身份，提供个性化界面智能Agent自动识别用户身份，提供个性化界面真实感虚拟游戏提供真实感的人物面像，增加交互性身份验证护照、身份证、驾照等各类证件查验海关、港口、机要部门等查验持证人的身份是否合法公共安全准考证查验防止替考问题教育机要部门物理门禁避免钥匙和密码被窃取造成失窃公共安全机要信息系统门禁避免单纯的密码被窃取造成信息被窃信息安全面像考勤系统方便，快捷，杜绝代考勤问题企业应用金融用户身份验证避免单纯的密码被窃取造成财产损失金融安全电子商务身份验证安全可靠的身份验证手段金融安全智能卡安全可靠的授权信息安全会议代表身份验证防止非法人员进入会场带来危险因素公共安全屏幕保护程序方便快捷的允许合法用户打开屏保人机交互1212山世光，人脸识别相关研究内容nn生物特征识别生物特征识别人脸、指纹、虹膜、视网膜、掌纹、人脸、指纹、虹膜、视网膜、掌纹、nn人机交互人机交互（HCI）（HCI）nn人脸图像编码人脸图像编码/压缩压缩nn表情分析，情感计算表情分析，情感计算nn人脸动画人脸动画faceanimationfaceanimationnn人脸属性分类人脸属性分类种族、性别、年龄种族、性别、年龄nnAttractivenessAttractiveness判别判别1313山世光，与其他生物特征识别的比较nn生物特征识别：

未来的身份验证方法！

生物特征识别：

未来的身份验证方法！

生物：

指纹、虹膜、人脸、掌纹、手形、视网膜、红外温谱生物：

指纹、虹膜、人脸、掌纹、手形、视网膜、红外温谱行为：

笔迹、步态、声纹行为：

笔迹、步态、声纹nn人脸识别的优点人脸识别的优点可以隐蔽操作，特别适用于安全问题、罪犯监控与抓逃应用可以隐蔽操作，特别适用于安全问题、罪犯监控与抓逃应用非接触式采集，没有侵犯性，容易接受非接触式采集，没有侵犯性，容易接受方便、快捷、强大的事后追踪能力方便、快捷、强大的事后追踪能力符合我们人类的识别习惯，可交互性强，无需专家评判符合我们人类的识别习惯，可交互性强，无需专家评判nn人脸识别的不足人脸识别的不足不同人脸的相似性大不同人脸的相似性大安全性低，识别性能受外界条件的影响非常大安全性低，识别性能受外界条件的影响非常大1414山世光，技术挑战1515山世光，Fromthesameperson?

Yes?

No?

1616山世光，没有想象的那么简单！

nnHowmanyindividualsinthispicture?

1717山世光，没有想象的那么简单！

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1818山世光，人脸识别的基本原理及其计算模型探讨1919山世光，我们人类靠什么识别？

nn天赋的能力还是后天获得的？

天赋的能力还是后天获得的？

nn脸形，面部器官结构脸形，面部器官结构国田由用，目甲风申国田由用，目甲风申nn皮肤和肤色皮肤和肤色光滑光滑/粗糙，黝黑粗糙，黝黑/白皙白皙nn局部特性局部特性黑痣，刀疤，鹰勾鼻子，独眼龙黑痣，刀疤，鹰勾鼻子，独眼龙nn动态特征动态特征酒窝，皱纹酒窝，皱纹2020山世光，人类视觉识别系统特性简介及其借鉴意义nn人脸识别是否是一个特定的过程？

人脸识别是否是一个特定的过程？

证据：

证据：

“人脸识别能力缺失症（人脸识别能力缺失症（ProsopagnosiaProsopagnosia）”患者的存在，患有患者的存在，患有此症的人可以正常的识别其他物体，甚至可以正确的识别鼻子眼睛和嘴此症的人可以正常的识别其他物体，甚至可以正确的识别鼻子眼睛和嘴巴等面部器官，但是就是不能认出熟悉的人脸，因此有理由怀疑其人脸巴等面部器官，但是就是不能认出熟悉的人脸，因此有理由怀疑其人脸识别功能区遭到了破坏。

识别功能区遭到了破坏。

nn全局特征与局部特征孰轻孰重？

全局特征与局部特征孰轻孰重？

全局特征主要包括人脸的肤色特征（比如白皙、黝黑）、总体轮廓（比全局特征主要包括人脸的肤色特征（比如白皙、黝黑）、总体轮廓（比如圆脸、鸭蛋脸、方脸、长脸等）、以及面部五官的分布特征（比如，如圆脸、鸭蛋脸、方脸、长脸等）、以及面部五官的分布特征（比如，在绘画界就有在绘画界就有“国田由用，目甲风申国田由用，目甲风申”88种脸形之说），中医也将人脸种脸形之说），中医也将人脸按照总体结构特征划分为按照总体结构特征划分为“金木水火土金木水火土”五行（侧重人脸五行（侧重人脸3D3D结构和肌肉结构和肌肉凸凹情况）凸凹情况）而局部特征则主要指面部五官的特点，比如浓眉毛、丹凤眼、鹰勾鼻、而局部特征则主要指面部五官的特点，比如浓眉毛、丹凤眼、鹰勾鼻、大豁嘴、八字胡须、尖下巴等，以及面部的一些奇异特征，比如黑痣、大豁嘴、八字胡须、尖下巴等，以及面部的一些奇异特征，比如黑痣、伤痕、酒窝等等伤痕、酒窝等等二者对识别都是必要的，但全局特征一般用来进行粗略的匹配，局部特二者对识别都是必要的，但全局特征一般用来进行粗略的匹配，局部特征则提供更为精细的确认。

征则提供更为精细的确认。

2121山世光，局部