下载文档第一篇：人脸识别相关技术分析报告解读
人脸识别相关技术
分析报告
2015年10月
目 录
第一章 分析概述...........................................................................................................................................2
一、背景调研............................................................................................................................................2
二、检索及分析内容................................................................................................................................2 第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析...............................................................................................4
一、专利态势及技术研发分析................................................................................................................4
（1）人脸识别专利申请趋势分析......................................................................................................4
（2）技术生命周期..............................................................................................................................5（3）人脸识别技术构成......................................................................................................................6（4）人脸识别竞争对手分析..............................................................................................................7
二、技术路线分析...................................................................................................................................8
（1）人脸定位技术路线....................................................................................................................8（2）图像获取技术路线....................................................................................................................9（3）人脸跟踪技术路线....................................................................................................................10 第一章 分析概述
一、背景调研
人脸检测识别技术是基于人脸特征来进行身份识别的技术。与其他识别方式相比，由于人脸始终暴露在外面，采集人脸特征有直接、友好、方便的特点。现在，国际银行组织、国际民航组织的生物特征识别护照的标准中明文规定必选的特征是人脸，可选的特征是指纹、虹膜或者在其它特征中任何一种。目前我国公民的第二代身份证有嵌入可机读的人脸图像信息，这也为下一步人脸识别广泛应用打下有利的基础。
上世纪九十年代以来，人脸检测识别技术研究达到了高潮时期，一批具有代表性的论文和算法产生，自动人脸识别技术也得到了长足的发展，相关机构组织了如人脸手势识别等专门的国际学术会议。另外，现在很多的研究型理工大学和兀公司都在着手人脸检测识别研究。领域内最著名的国际研究机构包括：美国麻省理工学院媒体实验室及人工智能实验室、南加州大学、马里兰大学、卡内基一梅隆大学机器人研究及交互系统实验室等。在我国，清华大学计算机系、电子系瞻嘲、中科院自动化所阳吲、南京理工大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学等进行了许多很有意义的尝试，积累了经验。国内的研究工作主要是集中在三大类方法的研究：基于几何特征的人脸识别方法、基于代数特征的人脸识别方法和基于连接机制的人脸识别方法。人脸识别由于具有直接、友好、方便的特点，使用者无任何心理障碍，易于被用户所接受，从而得到了广泛的应用。主要在以下几个方面：(1)档案管理系统(2)安全验证系统(3)信用卡验证(4)公安系统的罪犯身份识别(5)银行和海关的监控(6)人机交互等。
人脸识别系统包括：(1)人脸图像的获取(2)人脸的检测(3)特征提取(4)基于人脸图像比对的身份识别(5)基于人脸图像比对的身份验证
二、检索及分析内容
本分析对人脸识别相关专利进行了中国专利检索，检索采用国家知识产权局专利数据库，以该专利数据为基础对其相关技术进行了分析，以期能从战略层面为汉柏的技术研发、专利布局和专利风险预防提供借鉴参考。
具体分析项如下：（1）专利申请趋势分析（2）技术构成（3）竞争对手分析（4）技术路线图分析
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
截至报告检索完成日期，共检索得到人脸识别公司专利3516件。我们以此3516件专利作为基础进行人脸识别技术专利态势技术及研发分析，包括专利申请趋势分析、技术生命周期、技术构成、发明人分析、竞争对手分析等，由此获取人脸识别技术发展情况，为汉柏的科研和决策提供参考。
一、专利态势及技术研发分析
（1）人脸识别专利申请趋势分析
图表 1 人脸识别专利申请趋势
图表1显示了人脸识别专利申请趋势。如上图所示，自1995年起首次出现人脸识别相关专利申请，1995-2004年期间专利申请量发展平稳，增长率不大，自2005年起该领域专利申请量呈快速增长，2010年后呈爆发式增长。
应注意的是，受到报告截止的统计时间的影响，2015年的数据必然不是最终数据，仅起到一定参考作用，以下情况相同，不做另述。
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
（2）技术生命周期
分析人脸识别相关技术的申请人数量及专利申请数量随时间分布，可分析该技术生命周期发展情况。
图表 2 人脸识别专利申请趋势
1995-2005年为该技术发展起步阶段，申请人及申请量都较少，2005-2014年为该技术发展的成长阶段，申请人数量及申请量均迅猛增长，2015年之后，将陆续有专利超过保护期限而失效，行业壁垒逐渐减少，可能竞争会更加激烈。
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
（3）人脸识别技术构成
分析人脸识别相关技术的技术构成，可以看出该的技术发展的热点。
图表 3 人脸识别重点技术随时间分布图
图表2显示了人脸识别技术构成前10位技术领域的IPC和专利量。人脸识别的技术构成主要集中于：G06K 数据识别；数据表示
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
（4）人脸识别竞争对手分析
通过对该技术申请人统计分析，可以找到掌握该技术最重要的竞争对手。
图表4 人脸识别技术重要竞争对手
图表4显示出掌握该技术专利数量最大的几个申请人，主要以应用类产品研发的公司及研究型大学为主。
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
二、技术路线分析
（1）人脸定位技术路线
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
（2）图像获取技术路线
第二章 人脸识别专利态势及技术研发分析
（3）人脸跟踪技术路线
读书的好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根
第二篇：人脸识别技术解读
人脸识别，特指利用分析比较的计算机技术。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，人脸追踪侦测，自动调整影像放大，夜间红外侦测，自动调整曝光强度；它属于生物特征识别技术，是对生物体（一般特指人）本身的生物特征来区分生物体个体。
中文名 人脸识别技术 实 质
输入的人脸图象或者视频流 研究领域
热门的计算机技术研究领域 技 术
生物特征识别技术
目录
1基本介绍
2技术原理 ▪ 人脸识别内容 ▪ 人脸的识别过程 3分析算法
4功能模块
▪ 人脸捕获与跟踪功能 ▪ 人脸识别比对 ▪ 人脸的建模与检索 ▪ 真人鉴别功能 ▪ 图像质量检测 5基本方法
6技术细节 7优缺点
▪ 人脸识别优点 ▪ 人脸识别的弱点 8技术应用
9应用前景
1基本介绍编辑
人脸识别技术是基于人的脸部特征，对输入的人脸图象或者视频流.首先判断其是否存在人脸 , 如果存在人脸，则进一步的给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。并依据这些信息，进一步提取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸进行对比，从而识别每个人脸的身份。
广义的人脸识别实际包括构建人脸识别系统的一系列相关技术，包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等；而狭义的人脸识别特指通过人脸进行身份确认或者身份查找的技术或系统。
生物特征识别技术所研究的生物特征包括脸、指纹、手掌纹、虹膜、视网膜、声音（语音）、体形、个人习惯（例如敲击键盘的力度和频率、签字）等，相应的识别技术就有人脸识别、指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、视网膜识别、语音识别（用语音识别可以进行身份识别，也可以进行语音内容的识别，只有前者属于生物特征识别技术）、体形识别、键盘敲击识别、签字识别等。2技术原理编辑
人脸识别内容
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空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。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。人脸的识别过程
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辨认出某个人。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。3分析算法编辑
人脸识别技术中被广泛采用的区域特征分析算法，它融合了计算机图
人脸识别
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,即人脸特征模板。利用已建成的人脸特征模板与被测者的人的面像进行特征分析，根据分析的结果来给出一个相似值。通过这个值即可确定是否为同一人。4功能模块编辑
人脸捕获与跟踪功能
人脸捕获是指在一幅图像或视频流的一帧中检测出人像并将人像从背景中分离出来，并自动地将其保存。人像跟踪是指利用人像捕获技术，当指定的人像在摄像头拍摄的范围内移动时自动地对其进行跟踪。人脸识别比对
人脸识别分核实式和搜索式二种比对模式。核实式是对指将捕获得到的人像或是指定的人像与数据库中已登记的某一对像作比对核实确定其是否为同一人。搜索式的比对是指，从数据库中已登记的所有人像中搜索查找是否有指定的人像存在。
人脸的建模与检索
可以将登记入库的人像数据进行建模提取人脸的特征，并将其生成人脸模板（人脸特征文件）保存到数据库中。在进行人脸搜索时（搜索式），将指定的人像进行建模，再将其与数据库中的所有人的模板相比对识别，最终将根据所比对的相似值列出最相似的人员列表。
真人鉴别功能
系统可以识别得出摄像头前的人是一个真正的人还是一幅照片。以此杜绝使用者用照片作假。此项技术需要使用者作脸部表情的配合动作。
图像质量检测
图像质量的好坏直接影响到识别的效果，图像质量的检测功能能对即将进行比对的照片进行图像质量评估，并给出相应的建议值来辅助识别。5基本方法编辑
人脸识别的方法很多，主要的人脸识别方法有：
（1）几何特征的人脸识别方法：几何特征可以是眼、慧眼人脸识别考勤机 鼻、嘴等的形状和它们之间的几何关系（如相互之间的距离）。这些算法识别速度快，需要的内存小，但识别率较低。
（2）基于特征脸（PCA）的人脸识别方法：特征脸方法是基于KL变换的人脸识别方法，KL变换是图像压缩的一种最优正交变换。高维的图像空间经过KL变换后得到一组新的正交基，保留其中重要的正交基，由这些基可以张成低维线性空间。如果假设人脸在这些低维线性空间的投影具有可分性，就可以将这些投影用作识别的特征矢量，这就是特征脸方法的基本思想。这些方法需要较多的训练样本，而且完全是基于图像灰度的统计特性的。目前有一些改进型的特征脸方法。
（3）神经网络的人脸识别方法：神经网络的输入可以是降低分辨率的人脸图像、局部区域的自相关函数、局部纹理的二阶矩等。这类方法同样需要较多的样本进行训练，而在许多应用中，样本数量是很有限的。
（4）弹性图匹配的人脸识别方法：弹性图匹配法在二维的空间中定义了一种对于通常的人脸变形具有一定的不变性的距离，并采用属性拓扑图来代表人脸，拓扑图的任一顶点均包含一特征向量，用来记录人脸在该顶点位置附近的信息。该方法结合了灰度特性和几何因素，在比对时可以允许图像存在弹性形变，在克服表情变化对识别的影响方面收到了较好的效果，同时对于单个人也不再需要多个样本进行训练。
（5）线段Hausdorff 距离(LHD)的人脸识别方法：心理学的研究表明，人类在识别轮廓图（比如漫画）的速度和准确度上丝毫不比识别灰度图差。LHD是基于从人脸灰度图像中提取出来的线段图的，它定义的是两个线段集之间的距离，与众不同的是，LHD并不建立不同线段集之间线段的一一对应关系，因此它更能适应线段图之间的微小变化。实验结果表明，LHD在不同光照条件下和不同姿态情况下都有非常出色的表现，但是它在大表情的情况下识别效果不好。
慧眼人脸识别考勤机
（6）支持向量机(SVM)的人脸识别方法：支持向量机是统计模式识别领域的一个新的热点，它试图使得学习机在经验风险和泛化能力上达到一种妥协，从而提高学习机的性能。支持向量机主要解决的是一个2分类问题，它的基本思想是试图把一个低维的线性不可分的问题转化成一个高维的线性可分的问题。通常的实验结果表明SVM有较好的识别率，但是它需要大量的训练样本（每类300个），这在实际应用中往往是不现实的。而且支持向量机训练时间长，方法实现复杂，该函数的取法没有统一的理论。6技术细节编辑
一般来说，人脸识别系统包括图像摄取、人脸定位、图像预处理、以及人脸识别（身份确认或者身份查找）。系统输入一般是一张或者一系列含有未确定身份的人脸图像，以及人脸数据库中的若干已知身份的人脸图象或者相应的编码，而其输出则是一系列相似度得分，表明待识别的人脸的身份。
人脸识别的算法可以分类为：
基于人脸特征点的识别算法（Feature-based recognition algorithms）。基于整幅人脸图像的识别算法（Appearance-based recognition algorithms）。
基于模板的识别算法（Template-based recognition algorithms）。利用神经网络进行识别的算法（Recognition algorithms using neural network）。7优缺点编辑
人脸识别优点
相比较其他生物识别技术而言：
非接触的，用户不需要和设备直接接触；
非强制性，被识别的人脸图像信息可以主动获取；
并发性，即实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别。
人脸识别的弱点
对周围的光线环境敏感，可能影响识别的准确性； 人体面部的头发、饰物等遮挡物，人脸变老等因素，需要进行人工智能补偿；（如可通过识别人脸的部分关键特性做修正）。8技术应用编辑
1．企业、住宅安全和管理。如人脸识别门禁考勤系统，人脸识别防盗门等。2．电子护照及身份证。这或许是未来规模最大的应用。在国际民航组织（ICAO）已确定，从 2010年 4月 1日起，其 118个成员国家和地区，人脸识别技术是首推识别模式，该规定已经成为国际标准。美国已经要求和它有出入免签证协议的国家在2006年10月 26日之前必须使用结合了人脸指纹等生物特征的电子护照系统，到 2006年底已经有 50多个国家实现了这样的系统。美国运输安全署（Transportation Security Administration）计划在全美推广一项基于生物特征的国内通旅行证件。欧洲很多国家也在计划或者正在实施类似的计划，用包含生物特征的证件对旅客进行识别和管理[7]。中国的电子护照计划公安部一所正在加紧规划和实施。
3．公安、司法和刑侦。如利用人脸识别系统和网络，在全国范围内搜捕逃犯。
4．自助服务。如银行的自动提款机，如果同时应用人脸识别就会避免被他人盗取现金现象的发生。
5．信息安全。如计算机登录、电子政务和电子商务。在电子商务中交易全部在网上完成，电子政务中的很多审批流程也都搬到了网上。而当前，交易或者审批的授权都是靠密码来实现。如果密码被盗，就无法保证安全。如果使用生物特征，就可以做到当事人在网上的数字身份和真实身份统一。从而大大增加电子商务和电子政务系统的可靠性。9应用前景编辑
生物识别技术被广泛用于政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务、安全防务等领域。例如，一位储户走进了银行，他既没带银行卡，也没有回忆密码就径直提款，当他在提款机上提款时，一台摄像机对该用户的眼睛扫描，然后迅速而准确地完成了用户身份鉴定，办理完业务。这是美国德克萨斯州联合银行的一个营业部中发生的一个真实的镜头。而该营业部所使用的正是现代生物识别技术中的“虹膜识别系统”。此外，美国“9.11”事件后，反恐怖活动已成为各国政府的共识，加强机场的安全防务十分重要。美国维萨格公司的脸像识别技术在美国的两家机场大显神通，它能在拥挤的人群中挑出某一张面孔，判断他是不是通缉犯。
随着技术的进一步成熟和社会认同度的提高，人脸识别技术将应用在更多的领域。
1、企业、住宅安全和管理。如人脸识别门禁考勤系统，人脸识别防盗门等。
2、电子护照及身份证。这或许是未来规模最大的应用，国际民航组织(ICAO)已确定，从2010年起，其118个成员国家和地区，必须使用机读护照，人脸识别技术是首推识别模式，该规定已经成为国际标准。中国的电子护照计划公安部一所正在加紧规划和实施。
3、公安、司法和刑侦。如利用人脸识别系统和网络，在全国范围内搜捕逃犯。
4、自助服务。如银行的自动提款机，如果用户卡片和密码被盗，就会被他人冒取现金。如果同时应用人脸识别就会避免这种情况的发生。
5、信息安全。如计算机登录、电子政务和电子商务。在电子商务中交易全部在网上完成，电子政务中的很多审批流程也都搬到了网上。而当前，交易或者审批的授权都是靠密码来实现，如果密码被盗，就无法保证安全。但是使用生物特征，就可以做到当事人在网上的数字身份和真实身份统一，从而大大增加电子商务和电子政务系统的可靠性。[1]
2012年无锡采用物联网人脸识别技术规范建筑市场。无锡的建筑工地将从6月1日起每天通过物联网技术进行人脸识别，通过考勤管理，确保项目负责人到位，挂靠、层层转包等现象将有望受到限制。
京沪高铁三站将建人脸识别系统，整容也能被识别。铁路部门发布计划表示，将在京沪高铁段的上海虹桥站、天津西站、济南西站这三个站点，建设人脸识别系统工程，以协助公安部门抓捕在逃罪犯。利用这个系统，作案后的犯罪分子，即使整容，也将能够被识别。[2]
读书的好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根
第三篇：人脸识别技术发展及应用分析解读[推荐]
人脸识别技术发展及应用分析
人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机采集人脸图像，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术处理，包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、记忆存储和比对辨识，达到识别不同人身份的目的。
市场现状
人脸识别技术的研究始于20世纪60年代末期。20世纪90年代后期以来，一些商业性的人脸识别系统逐渐进入市场，但是，这些技术和系统离实用化都有一定距离，性能和准确率也有待提高。
美国遭遇恐怖袭击后，这一技术引起了广泛关注。作为非常容易隐蔽使用的识别技术，人脸识别逐渐成为国际反恐和安全防范重要的手段之一。近年来，人脸识别在中国市场，也经历着迅速的发展，而且发展的脚步也越来越快。主要原因有以下两方面。科技的进步
国际上，美国标准与技术研究院（NIST）举办的Face Recognition Vendor Test 2006，通过大规模的人脸数据测试表明，当今世界上人脸识别方法的识别精度比2002年的FRVT2002至少提高了一个数量级（10倍），而对于高清晰，高质量人脸图像识别，机器的识别精度几乎达到100%。在我国，近年来科技界和社会各个方面都认识到人脸识别技术的重要性，国家政策对人脸识别技术研究给予了很大支持，使得我国人脸识别技术也得到了迅速的发展。应用需求的增加
越来越趋向于高科技的犯罪手段使得人们对各种场合的安全机制要求也近乎苛刻，各种应用需求不断涌现。人脸识别市场的快速发展一方面归功于生物识别需求的多元化，另一方面则是由于人脸识别技术的进步。从需求上来说，除了传统的考勤、门禁等应用外，视频监控环境下的身份识别正成为一种迫切的需求，即在一个较复杂的场景中，在较远的距离就识别出特定的人，这显然是其它生物识别方法所欠缺的，而人脸识别却是一个极佳的选择。技术历程
国家“十一五”科技发展规划将人脸识别技术的研究与发展列入其中，明确指出：“要在生物特征识别技术领域缩小与世界先进水平的差距，开展生物特征识别应用技术研究，开发具有高安全性、低误报率的出入口控制新产品。”在这种环境下，国内一些科研院所和院校在人脸识别技术方面取得了很大进展。如中科院自动化所，清华大学，中科院计算所自主开发的人脸识别技术已经达到了国际先进的水平。
传统的人脸识别技术主要是基于可见光图像的人脸识别，这也是人们最熟悉的识别方式，已有30多年的研发历史。但这种方式有着难以克服的缺陷，尤其在环境光照发生变化时，识别效果会急剧下降，无法满足实际系统的需要。解决光照问题的方案有三维图像人脸识别，和热成像人脸识别。但目前这两种技术还远不成熟，识别效果不尽人意。
最近迅速发展起来的一种解决方案是基于主动近红外图像的多光源人脸识别技术。它可以克服光线变化的影响，已经取得了卓越的识别性能，在精度、稳定性和速度方面的整体系统性能超过三维图像人脸识别。这项技术在近两三年发展迅速，使人脸识别技术逐渐走向实用化。[nextpage] 可见光人脸识别技术
可见光是光谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围，一般人的眼睛可以感知可见光的波长在400到700纳米之间。作为可为人眼感知的光源，也是生活中最常见的光源。因此，传统的人脸识别技术主要基于可见光图像的人脸识别，这也是人们最熟悉的人脸识别方式。
为了克服受环境光照的影响，学术界做了大量的研究和技术开发。对可见光人脸识别系统进行了大量改进,以减轻环境光照的影响，目前也取得了一定的进步。
多光源人脸识别技术
在自然界中，除人眼可见的光线外，还存在着红外、紫外等不可见的光线。为了克服可见光因环境因素而变化的影响，相关企业做了大量的研究和技术开发。基于红外与可见光融合的多光源人脸识别方法是人脸识别技术的一项革命性创新，目的在于消除可见光变化对人脸识别的影响。
可见光图像受光源影响较大，而单纯的红外图像可以独立光源，但对温度变化比较敏感，而红外与可见光融合的多光源人脸识别方法，被证明比任意单一光源的识别更有效。它是一种基于融合红外与可见光图像的人脸识别方法，对红外与可见光人脸图像分别采用PCA与线性辨别分析相结合的方法进行特征提取和识别，并利用获得的识别结果与它们各自的置信度进行决策融合，并确定最终的人脸识别结果。实验表明，可以有效提高人脸识别性能和对各种应用环境的适用性。技术优势
人脸识别较之于其它生物识别技术，在社会公共安全领域的应用，具有更明显的优势。
首先是其自然性，该识别技术同人类（甚至其它生物）进行个体识别时所利用的生物特征相同。例如脸部识别，人类也是通过观察比较人脸区分并确认身份的，另外具有自然性的识别还有语音识别、体形识别等，而指纹识别、虹膜识别等都不具有自然性，因为人类或者其它生物并不通过此类生物特征区别个体。
其次是其不被察觉性，不被察觉对于一种识别方法也很重要，这会使该识别方法不令人反感，并且因为不容易引起人的注意而不容易被欺骗。人脸识别具有这方面的特点，它完全利用可见光获取人脸图像信息，而不同于指纹识别或者虹膜识别，需要利用电子压力传感器采集指纹，或者近距离采集虹膜图像，这些特殊的采集方式很容易被人察觉，从而更有可能被伪装欺骗。这一特点特别适用于逃犯跟踪系统。
再则是其非接触性和唯一性，使其更加适合运用于公安刑侦系统，门禁考勤系统，网络应用系统等。应用前景
目前生物识别技术已广泛用于政府、军队、银行、社会福利保障、电子商务、安全防务等领域。例如，一位储户走进了银行，他既没带银行卡，也没有回忆密码就径直提款，当他在提款机上提款时，一台摄像机对该用户的眼睛扫描，然后迅速而准确地完成了用户身份鉴定，办理完业务。这是美国德克萨斯州联合银行的一个营业部中发生的一个真实的镜头。而该营业部所使用的正是现代生物识别技术中的“虹膜识别系统”。此外，美国“9.11”事件后，反恐怖活动已成为各国政府的共识，加强机场的安全防务十分重要。美国维萨格公司的脸像识别技术在美国的两家机场大显神通，它能在拥挤的人群中挑出某一张面孔，判断他是不是通缉犯。
随着技术的进一步成熟和社会认同度的提高，人脸识别技术将应用在更多的领域。
1、企业、住宅安全和管理。如人脸识别门禁考勤系统，人脸识别防盗门等。
2、电子护照及身份证。这或许是未来规模最大的应用，国际民航组织（ICAO）已确定，从2010年起，其118个成员国家和地区，必须使用机读护照，人脸识别技术是首推识别模式，该规定已经成为国际标准。中国的电子护照计划公安部一所正在加紧规划和实施。
3、公安、司法和刑侦。如利用人脸识别系统和网络，在全国范围内搜捕逃犯。
4、自助服务。如银行的自动提款机，如果用户卡片和密码被盗，就会被他人冒取现金。如果同时应用人脸识别就会避免这种情况的发生。
5、信息安全。如计算机登录、电子政务和电子商务。在电子商务中交易全部在网上完成，电子政务中的很多审批流程也都搬到了网上。而当前，交易或者审批的授权都是靠密码来实现，如果密码被盗，就无法保证安全。但是使用生物特征，就可以做到当事人在网上的数字身份和真实身份统一，从而大大增加电子商务和电子政务系统的可靠性。人脸识别产业的发展
这些年来我国经济发展日新月异，政府各部门对利用新技术解决关键问题热情支持。人脸识别技术广泛应用到电子护照、生物特征身份证、银行系统、公安系统、电子商务、电子政务等系统中，不但可以提高社会运行的效率，也可以大大增强公民日常生活的安全性。这将是一件功在当代利在千秋的好事。发展人脸识别技术离不开标准化工作。目前人脸识别标准化工作在公安部一所、电子技术标准研究所和中科院自动化所的倡导下，正在积极进行。这个工作不仅为规范国内技术产品提供标准化规范，也将为中国技术进入国际提供平台。
目前，人脸识别技术的应用还没有做到“普及”，但是不可否认，它已经在开始影响我们的生活。通过一批专家学者不倦的努力，我国的人脸识别技术已经不落后于发达国家。与此同时，市场对可靠的人脸识别技术的需求也越来越迫切。一旦人脸识别得以推广，发展前景将不可**。届时，人脸识别技术本身的发展和应用效果还将有更大的提升，那将为我们的生活带来更多的便利和安全。人脸识别产品选购安装需注意的事项
由于生物识别产品受到外界因素的影响比较大，因而在选购、安装等事项上也需要注意很多问题，而人脸识别产品受环境影响更大则更应该做较多的考虑。
那么在具体的选购安装中要注意的事项有：第一，该人脸识别产品在逆光下的检测结果是否理想。第二，注意该产品数据库的模板建立是否达到要求。理想情况下数据库的模板数量是越多越好，当然在选择的时候只要能达到自己的容量大小就可以了；另外，对最小像素点的要求也需考虑，如双眼要达到100个像素点则比较不错。第三，对产品采集图像的最小角度的要求能否达到自己的预期。若不能达到自己满意的角度则可以不考虑。
除此之外，眼镜对于识别率的影响也应该列入选购范围内，如采集图片的时候双目会不会被眼镜遮挡，若被采集者佩戴较粗的镜框，则有影响识别误差的可能性。还有一个比较重要的因素是，该产品是否具有活体检测功能，对于眼睛的睁开和关闭、眼球的运动等是否会影响到产品的识别误差。
安装的时候需要双向的结合考虑，安装摄像机不能太高，还要考虑软件能适应多少容量，补光情况怎样，对光线下的识别率影响情况如何，是否受偏光的影响较大等，都是需要安装的时候去认真考虑的问题。
以上这些都是检测人脸识别产品好坏的一些标准，希望能给工程商和用户提供一些选购安装的依据。
读书的好处
1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根
第四篇：人脸识别技术是什么原理
人脸识别技术是什么原理
1面像识别原理2、1、1面像识别技术概述
面像识别是近年来随着计算机技术、图象处理技术、模式识别技术等技术的快速进步而出现的一种崭新的生物特征识别技术。生物识别技术是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种高科技识别技术，如同人的指纹、掌纹、眼虹膜、DNA以及相貌等人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性、稳定性、无法复制一样，不易失窃或被遗忘。由于每个人的这些特征都不相同，因此利用人体的这些独特的生理特征可以准确地识别每个人的身份。
随着计算机技术的迅速发展，人们开发了指纹识别、声音识别、掌形识别、签名识别、眼纹（视网膜）识别等多种生物识别技术，目前许多技术都己经成熟并得以应用。而面像识别技术则是生物识别技术的新秀，与其他识别技术相比较，面像识别具有简便、准确、经济及可扩展性良好等众多优势，可广泛应用于安全验证、监控、出入口控制等多个方面。
面像识别技术包含面像检测、面像跟踪与面像比对等课题。面像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面像，面像跟踪指对被检测到的面像进行动态目标跟踪，面像比对则是对被检测到的面像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索。
面像检测分为参考模板、人脸规则、样本学习、肤色模型与特征子脸等方法。参考模板方法首先设计一个或数个标准人脸模板，然后计算测试样本与标准模板之间的匹配程度，通过阀值来判断是否存在人脸；人脸具有一定的结构分布特征，人脸规则即提取这些特征生成相应的规则以判断测试样本是否包含人脸；样本学习则采用模式识别中人工神经网络方法，通过对面像样本集和非面像样本集的学习产生分类器；肤色模型依据面像肤色在色彩空间中分布相对集中的规律来进行检测；特征子脸将所有面像集合视为一个面像子空间，基于检测样本与其在子空间的投影之间的距离判断是否存在面像。
上述方法在实际系统中也可综合采用。
面像跟踪一般采用基于模型的方法或基于运动与模型相结合的方法，另外，肤色模型跟
踪也不失为一种简单有效的手段。
面像比对从本质上讲是采样面像与库存面像的依次比对并找出最佳匹配对象。因此，面像的描述决定了面像识别的具体方法与性能。目前主要有特征向量与面纹模板两种描述方
法，特征向量法先确定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离、角度等等
属性，然后计算出它们的几何特征量，这些特征量形成一描述该面像的特征向量；面纹模板
法则在库中存储若干标准面像模板或面像器官模板，在比对时，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。另外，还有模式识别的自相关网络或特征与模板结
合的方法。
面像识别技术的最新进展是可以通过摄象机来搜索捕捉识别活动的人像，而不仅仅
识别照片。例如，最近由美国新泽西州Visionics公司开发的面像局部特征分析法识别
系统，仅用一部摄象机和一台计算机，即可在人群中识别出某个人来。
该系统利用摄象机扫描拍摄的某一区域，搜索有可能是人脸的形状。然后在存储器
中搜索已事先存入的与之类似的面部特征。为了确认扫描到的眼睛、鼻子和嘴等特征就是一
个活人而不是人体模型或图片，系统还对眨眼或其他可以提供信息的面部动作进行搜索。
然后系统对组成面部图像的像素进行分析。它将每个像素点的明暗度与相邻点进行比较，查找明暗度向周围呈放射突变的区域。在眉骨、眼睛、或者其他突起的特征，比如颧骨和鼻子等处，都会出现这种突变。系统将勾勒出每一个这种像素点的位置，这些点称为“参照点”然后在点之间连线，形成一个由三角形构成的网络。
系统将测量每个三角形的角度，生成由672个1和0组成的数来描述一张面孔。之后程
序尝试从它的数据库中找出与该数据相匹配的类似记录。这种匹配不可能绝对理想，因此软
件会将相似程度分为不同的等级。软件是根据骨络结构描绘参考点的，因此胡须、化妆和眼
睛等伪装都不可能骗过它。
用于扑捉面部图像的除了为标准视频外，近来的发展趋势是热成像技术。热成像技术通
过分析由面部的毛细血管的血液产生的热线来形成面部图像，与视频摄像头不同，热成像技
术并不需要在较好的光源条件下，因此即使在黑暗情况下也可以使用。并可更好地排除胡须、头发以及化妆引起的面部变化的干扰。2、1、2面像识别过程
1．建立面像档案:可以从摄像头采集面像文件或取照片文件，生成面纹(Faceprint)编码；
2．获取当前面像，可以从摄像头捕捉面像或取照片输入，生成其面纹；
3．将当前面像的面纹编码与档案中的面纹编码进行检索比对。
“面纹”编码方式是根据脸部的本质特征和开头来工作的，它可以抵抗光线、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，使得它可以从百万人中精确地辨认出一个人。
上述整个过程都自动、连续、实时地完成，而且系统只需要普通的处理设备。几乎所有的生物测量过程对人们来说都是一种干扰。指纹和掌纹的测定需要人们将手放在玻璃表面。虹膜扫描需要用激光照射你的眼睛。面部识别最大的优越性在于它的方便性, 快速性，而且是非侵扰的。面部识别无需干扰人们行为而达到识别效果，无需为是否愿意将手放在指纹采集设备上，或对着麦克风讲话，或是将他们的眼睛对准激光扫描装置而进行争辩。你只要很快从一架摄像机前走过，你就已经被快速的检验。2、1、3面像识别技术应用范围
面像识别技术作为生物识别技术体系的后起之秀，将有着十分广泛的应用前景。可应用于诸多领域，如出入口控制、银行金融系统、公安追辑嫌疑犯、反恐怖斗争以及互联网中等等。在我国开展的“追逃”斗争，如果能利用面像识别技术，则可大大提高工作效率，并能对犯罪分子产生极大的威慑力量。使用面像识别系统只要在重要的车站、码头、机场、海关出入口附近架设摄像机，系统即可在无人职守的状态下，自动捕捉进、出上述场所的人员的头像，并通过计算机网络将面像特征数据传送到计算机中心数据库，自动与面像数据库中的逃犯面像比较，迅速准确地作出身份判断。一旦发现吻合的头像，可以自动报警并记录。
我国银行金融系统对安全控制有着极高的要求，如电子商务信息系统、金库的安全设施、保险柜、自动柜员机的使用等。由于近年来金融诈骗、抢劫发生率有所增高，对传统安全措施提出了新的挑战。面像识别技术不需要携带任何电子、机械“钥匙”，可以杜绝丢失钥匙、密码的现象，如果配合IC卡、指纹识别等技术可以使安全系数成倍增长。同时，在ATM自动取款机上应用面像识别技术，可以免除用户忘记密码的苦恼，还可以有效防止冒领、盗取的事件发生。
目前，在我国，面部识别技术的研究和应用还刚刚开始，但在欧美等发达国家这一技术已被应用在许多场所。特别是“9.11”恐怖事件之后，美国警方率先在冰岛国际机场、美国波士顿机场、美国奥克兰机场、美国亚特兰大机场、美国休斯敦机场等开始应用这一先进技术，借助闭路监视系统监控扫描人群自动搜寻警方所需要的恐怖分子目标。
蒋遂平:人脸识别技术及应用简介人脸识别的分类
1.1 鉴别、验证和监控
(1)鉴别(identification)：鉴别回答“这是谁？” 将给定的人脸图象与计算机中存储的N个人的图象逐个比较，输出M幅图象，这些按与给定图象的相似度从大到小排列，再由人来确定这是谁。通常，一个人在计算机中只存储一幅正面图象。
(2)验证(verification)：验证回答“这是否为某人？” 将给定的人脸图象与与计算机中存储的某人的图象比较，回答给定的图象是否为某人的图象。通常，一个人在计算机中存储多幅不同角度的图象。
(3)监控(watch list)：监控同时具有鉴别和验证，回?quot;这是否为要找的人？"(Are you looking for me?)。将未知身份的人的图象输入计算机，计算机决定这个人是否在监控名单中，如果在，还必须确定这个人的身份。
1.2 人脸识别和人头识别
(1)人脸识别：输入给计算机识别的人脸图象，只包括人的脸部部分，没有背景、头发、衣服等。这时，计算机在进行真正的人脸识别。
(2)人头识别：输入给计算机识别的人脸图象，除了包括人的脸部有皮肤的部分外，还有部分背景、头发、衣服。这时，人脸的五官特征是次要的，头发、背景、人脸轮廓等是主要特征，一旦头发、背景等变化，识别率下降。
1.3 自动与半自动人脸识别
(1)自动人脸识别：输入到计算机的图象可以是包含人脸的图象，由计算机自动检测人脸部分进行分割后，进行识别。最初人们认为人脸检测是件容易的事，后来发现人脸检测可能比人脸识别更困难（特别是在灰度图象情况下，这时没有运动信息和肤色信息可利用），人脸检测已经是一个独立的研究课题。
(2)半自动人脸识别：采用人工确定人脸图象中两眼各自的中心位置，计算机根据这两个位置分割人脸图象，进行识别。常用于人脸鉴别。人脸识别的性能
2.1主要性能指标
测量人脸识别的主要性能指标有：（1）误识率(False Accept Rate, FAR)：这是将其他人误作指定人员的概率；（2）拒识率(False Reject Rate, FRR)：这是将指定人员误作其它人员的概率。
计算机在判别时采用的阈值不同，这两个指标也不同。一般情况下，误识率FAR 随阈值的增大（放宽条件）而增大，拒识率FRR 随阈值的增大而减小。因此，可以采用错误率（Equal Error Rate, ERR）作为性能指标，这是调节阈值，使这FAR和FRR两个指标相等时的FAR 或 FRR。
2.2 影响人脸识别性能的因素及解决方法
(1)背景和头发：消除背景和头发，只识别脸部图象部分。
(2)人脸在图象平面内的平移、缩放、旋转：采用几何规范化，人脸图象经过旋转、平移、缩放后，最后得到的脸部图象为指定大小，两眼水平，两眼距离一定。
(3)人脸在图象平面外的偏转和俯仰：可以建立人脸的三维模型，或进行三维融合(morphing)，将人脸图象恢复为正面图象。
(4)光源位置和强度的变化：采用直方图规范化，可以消除部分光照的影响。采用对称的从阴影恢复形状(symmteric shape from shading)技术，可以得到一个与光源位置无关的图象。
(5)年龄的变化：建立人脸图象的老化模型。
(6)表情的变化：提取对表情变化不敏感的特征，或者将人脸图象分割为各个器官的图象，分别识别后再综合判断。
(7)附着物（眼镜、胡须）的影响。
(8)照相机的变化：同一人使用不同的照相机拍摄的图象是不同的。应用情况
在无数影视或新闻中出现过这样的场景：警方利用人脸识别技术抓住了罪犯。然而，在现实生活中，人脸识别技术的效果并不令人满意。
美国陆军实验室在13周时间内，用270人的图象测试一个人脸识别系统，发现识别率只有 51%。这套系统在机场中进行测试时，存储了250人的图象，其中的15人在1个月内通过摄影机958次，只有455次被正确辨认，识别率只有47%。在美国一个机场开展的一项为期8周的公开测试中，使用一家公司的人脸识别系统，在4个星期出错率为53%。在另一个机场开展的一项为期90天的测试中，人脸识别系统发出的错误警报也太多。
人脸识别技术效果不尽如人意的原因：真人的电视图像与存储在数据库中的照片在布光和角度方面有差别。目前的人脸识别技术在人处于静止状态或一小群人通过检测点时有效，因此不适合在交通流量大的机场和街道拐角处使用。人脸识别要得到广泛采用，还很有待时日。
第五篇：前沿人脸识别综述解读
人脸识别综述
王军军
（西安交通大学，西安，710086）
摘要：人脸识别已成为多个学科领域的研究热点之一，本文对人脸识别的发展历史、研究现状进行了综述，系统地对目前主流人脸识别方法进行了分类针对人脸识别面临的挑战，着重对近几年来在光照和姿态变化处理方面的研究进展进行了详细沦述，并对未来人脸识别的发展方向进行了展望。
关键词：人脸识别，人脸检测，模式识别
一、引言
人脸识别是近年来模式识别、图像处理、机器视觉、神经网络以及认知科学等领域研究的热点课题之一。所谓人脸识别，是指给定一个场景的静态图像或动态视频，利用存储有若干已知身份的人脸图像的数据库验证和鉴别场景中单个或者多个人的身份[1]。人脸识别按照人脸信息的来源可以分为两类:基于静态人脸图像的识别和基于包含人脸的动态视频信息的识别。因为动态视频信息并不能明显提高人脸识别的性能，因此本文只研究基于静态人脸图像的识别[2]。
作为生物特征识别的一个重要方面，人脸识别在档案管理系统、安全验证系统、信用卡验证、公安系统的罪犯身份识别、银行和海关的监控、人机交互等领域具有广阔的应用前景。与指纹识别、视网膜识别、虹膜识别等[3]技术相比，人脸识别技术在数据采集方面手续比较简单，使用者更容易接受。人脸作为生物特征，虽然唯一性比指纹和虹膜要差[4]，在高安全性要求的系统中只能作为辅助手段。然而，对于一般安全性要求的身份验证和鉴别系统[5]，人脸识别技术已经足够应用了。
人脸识别研究在二十世纪六七十年代引起了诸多学科领域研究者的浓厚兴趣。进人九十年代后，随着各行业对人脸识别系统的迫切需求，人脸识别研究再次成为热门课题。当前世界各国有许多研究机构在从事这方面的研究，这些研究受到军方、警方以及大公司的高度重视和资助[6]。美国军方还专门组织了人脸识别竞赛以促进人脸识别研究的发展。经过三十多年的研究，人脸识别已经成为图像分析与图像理解领域最成功的应用之一研究人员提出了很多识别方法，建成了一些实验系统，也有一些成功的人脸识别商业软件投人市场。
人脸识别作为模式识别的一种，一般可以分为三个组成部分:从场景中检测并分割人脸;抽取人脸特征;匹配和识别人脸[7]。由于人脸检测已经发展成为一个独立的课题，具有特定的思想和方法，所以本文假定人脸已经被正确检测并从场景中分割出来。
二、人脸识别的方法
目前，人脸识别的方法大致可以分为以下几类：基于几何特征的方法、基于模型的方法、基于统计的方法、基于神经网络的方法和多分类器集成的方法[8]。目前主流的方法有基于几何特征的方法和基于模型的方法。
2.1基于几何特征的方法
文献中记载最早的人脸识别方法就是Bledsoe[9]提出的基于几何特征的方法。该方法以面部特征点之间的距离和比率作为特征，通过最近邻方法来识别人脸，以该方法建立的人脸识别系统是一个半自动系统，面部特征点必须由人手工定位。也正是由于人工的参与，该系统对光照变化和姿态变化不敏感[10]。
侧影[11](Profile)识别也是早期基于几何特征人脸识别的一个重要方法，其基本原理是从人脸的侧影轮廓线上提取特征点，将侧影转化为轮廓曲线，从中提取基准点，根据这些点之间的几何特征来进行识别，由于侧影识别相对较简单且应用面小，对侧影识别的研究较少。
基于几何特征的方法非常直观，识别速度快，内存要求较少，提取的特征在一定程度上对光照变化不太敏感[12]。但是，当人脸具有一定的表情或者姿态变化时，特征提取不精确，而且由于忽略了整个图像的很多细节信息，识别率较低，所以近年来已经很少有新的发展。
2.2基于模型的方法
隐马尔可夫模型[13](Hidden Markov Model,HMM)是一种常用的模型，基于HMM的方法首先被用于声音识别等身份识别上，之后被Nefian和Hayes引人到人脸识别领域。它是用于描述信号统计特性的一组统计模型。HMM用马尔可夫链来模拟信号统计特性的变化，而这种变化又是间接通过观察序列来描述的，因此马尔可夫过程是一个双重的随机过程。在HMM中结点表示状态，有向边表示状态之间的转移，一个状态可以具有特征空间中的任意特征，对同一特征，不同形态表现出这一特征的概率不同[14]。在人脸识别过程中，Nefian首先采用两维离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)抽取人脸特征，得到观察向量，构建HMM人脸模型，然后用EM(Expectation Maximization)算法训练，利用该模型就可以算出每个待识别人脸。观察向量的概率，从而完成识别。HMM方法的鲁棒性较好，对表情、姿态变化不太敏感，识别率高[15]。
主动形状模型[16](Active Shape Model, ASM)方法由Cootes等人提出，Cootes对形状和局部灰度表象建模，用建立的ASM在新的图像中定位易变的物体。后来，Lanitis等将其应用于解释人脸图像，在使用ASM找出人脸的形状后，将人脸切割并归一到统一的框架，对这个与形状无关的人脸采用亮度模型来进行解释和识别，其鲁棒性和识别效率均较高，但需要手动标会人脸的特征点，算法的自动化程度有待加强。
主动表象模型[17](Active Appearance Model, AAM)可以看成是对ASM的进一步扩展，是一种通用的非线性图像编码模式，通过变形处理将通用人脸模型与输人图像进行匹配，并将控制参数作为分类的特征向量。
2.3 基于统计的方法
基于统计的方法将人脸图像视为随机向量，从而用一些统计方法来分析人脸模式，这类方法有着完备的统计学理论支持;得到了较好地发展，出现了一些较成功的算法。
特征脸[18](Eigenface)方法由Turk和Pentland提出。对于每一幅人脸图像，按照从上到下、从左到右的顺序将所有像素的灰度值串成一个高维向量，然后通过主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)将高维向量降低维数。用PCA[19]降维主要基于以下三点:(1)压缩功能，在低维空间内比较图像将提高计算效率;(2)人脸样本的分布近似正态分布，方差大的维可能与有用信号相关，而方差小的维可能对应噪声，因此去掉小方差对应的维将有利于提高识别精确率;(3)因为每幅图像都被减去均值，且被放缩成单位向量，两幅图像之间的相关性与特征空间中投影之间的距离成反比，因此特征空间中的最近邻匹配是图像相关性的有效近似。PCA技术首先由Kirby[20]和Sirovich引人到人脸识别领域，并且证明了PCA是使原始图像与重构图像之间的均方误差极小化的最佳压缩方式。一幅图像在各个特征脸上的投影组成了该图像的权值向量，将待识别图像的权值向量与人脸数据库中各图像的权值向量相比较，确定哪一幅图像与待识别图像的权值向量最接近。后来Pentland等人进一步扩展了特征脸方法，将类似的思想运用到面部特征上，分别得到了本征眼、本征鼻、本征嘴，并且将它们结合起来进行人脸识别。实验结果表明，这样比单独使用特征脸效果更好。特征脸方法计算量低，使用方便，并且效果良好，目前已经成为人脸识别的基准程序(Benchmark)和事实上的工业标准。但是它对于外界因素所带来的图像差异和人脸自身所造成的差异是不加区分的，因此外界因素(例如光照、姿态)变化会引起识别率的降低。
特征脸方法使用由各个特征脸扩展的空间来表示人脸，虽然可以有效地表示人脸信息，但是并不能有效鉴别和区分人脸。很多研究者提出了使用其他线性空间来代替特征脸空间以取得更好的识别效果。此中线性判别分析方法[21](也叫Fisher脸方法)，利用了类别归属信息，它选择类内散布正交的矢量作为特征脸空间，从而压制了图像之间与识别信息无关的差异，强调了不同人脸之间的差别，同时弱化了同一人脸由于光照、视角和表情而引起的变化，获得了比特征脸更好的识别效果。LDA[22]是一种监督学习方法，而PCA是非监督学习方法。Belhumeur对16个人的各10幅图像进行识别实验，PCA方法的识别率为81%，而Fisher脸方法的识别率为99.4%。
Moghaddam[23]等人提出了贝叶斯人脸识别方法。他们提出了一种基于概率的图像相似度度量方法，将人脸图像之间的差异分为类间差异和类内差异。其中类间差异表示不同对象之间的本质差异。类内差异为同一对象的不同图像之间的差异。而实际人脸图像之间的差异为两者之和。如果类内差异大于类间差异，则认为两人脸图像属于同一对象的可能性大，他们提出了类间差异和类内差异度量的概率模型和计算方法。由于贝叶斯相似度的计算涉及复杂的非线性计算。Moghaddam等人提出了一种线性的快速计算方法。这种人脸识别方法在1996年美国DAPAR组织的FERET人脸测试中是效果最好的方法之一特别是在克服光照和表情变化对识别的影响方面性能较好。
奇异值分解[24](Singular Valor Decomposition。SVD)是一种有效的代数特征提取方一法。奇异值特征具有良好的稳定性、转置不变性、旋转不变性、位移不变性以及镜像变换不变性等重要性质。因此奇异值分解技术也被应用到人脸识别领域。
独立成分分析[25](Independent Component Anal-ysis,ICA)，可以看成是对PCA的推广，PCA利用二阶矩去掉输人数据的相关性。使得数据的协方差为零。而ICA使得输人数据的二阶和高阶矩依赖性最小，ICA首先被用于盲源分离(Blind Source Separation。BSS)问题，用来将观察信号分解成一系列独立信号的线性组合。ICA用于人脸识别有两种结构(ICA Architecture I和ICA Architecture II)和多种算法(例如FastICA和InfoMax)，PCA和ICA Architecture II利用的是全局特征，而ICA Architecture I利用的是空间局部特征。B Draper等人详细比较了PCA和ICA在人脸验证和面部表情识别中的性能，人脸验证实验中，ICA Architecture II的性能最好。PCA的性能与距离度量标准有关。ICA Architecture I的性能较差，ICA用Fast I-CA算法较好;表情识别实验中，用InIoMax算法实现的ICA A rchitecture I性能最好。
3、人脸识别面临的挑战
当光照、姿态、表情变化时，人脸的表象会产生较大变化，从而造成人脸识别系统的性能下降。FE-RET测试川表明，光照和姿态变化问题是当前人脸识别系统面临的挑战。随着人脸识别研究的深人，很多研究者对光照和姿态变化进行了专门的研究，也取得了一定的进展。本节专门针对这两方面问题进行论述。
3.1 光照变化
因为光照会改变人脸图像灰度的相对分布，所以由光照引起的人脸图像变化甚至比因个体差异引起的变化还要大。因此，光照变化会造成人脸识别系统性能的严重下降。对光照变化的处理已经引起了很多研究者的重视，并且取得了较大进展。目前已经出现了很多光照处理方法，这些方法大致可以分为三类: 第一类方法的主要思想是寻找对于光照变化不敏感的人脸图像表示方法。第二类方法是对原来某些不存在光照变化时人脸识别算法的简单改进和推广。第三类方法的主要出发点是构建图像合成(Synthesize)模型[26]，这些模型可以合成与测试(Probe)图像具有相同或相似光照条件的新图像作为数据库(Gallery)中的图像。这类方法的关键是对光照进行建模。
3.2 姿态变化
视角的变化，即人脸姿态变化也会造成人脸识别系统性能的降低，因此对多视角人脸图像的处理是人脸识别面临的另一挑战。Beymer[27]先对输人图像的视角进行估计，接着根据自动检测到的三个特征点进行二维仿射变换使之与原型(Prototype)的视角相同，然后直接使用模板匹配来实现多视角人脸识别。在一个62人的多视角人脸数据库上取得了较好的实验结果，但测试集和训练集的视角比较接近，因此识别难度较低。
Pentland[28]等人提出的基于视角的特征脸(View-based Eigenface)方法为每个视角构建一个
特征空间。取得了比标准特征脸方法更高的性能。Huang等人在基于视角的特征脸方法的基础上，采用神经网络集成(Neural Network Ensemble)的方法，实现多视角人脸的识别。这类方法的缺点是每人需要多张人脸图像作为训练集，而且将光照变化问题与视角变化问题分开来考虑，这些前提条件在很多场合不能满足。
3.3同时存在光照和姿态变化
上述的很多方法只是对光照或姿态变化中的一种进行了处理，但在现实情况下，光照和姿态变化会同时存在。因此，要使人脸识别技术真正实用，人脸识别系统必须能够处理同时存在两种甚至任意多种成像条件变化的情况。光场(Light Field)[29]方法是最新提出的较有效的方法，对各种外部成像条件的变化都能进行较好处理。由于人脸是三维的，因此利用三维模型(或者三维和两维相结合)可以显著地提高识别性能。
4总结与展望
本文对人脸识别的发展历史、研究现状进行了综述，尤其是对近几年来在光照和姿态变化处理方面的研究进展进行了详细论述。
经过几十年的研究，人脸识别已经取得了很大的进展，但现有的人脸识别方法一般都是针对某一类问题提出的，由于人脸识别问题的复杂性，实现一个通用的人脸识别系统目前还不现实。因此，解决特定条件或者特定应用领域的人脸识别问题仍然是目前人脸识别研究的重要课题。要构建一个稳健的人脸识别系统，以下是有待于解决的几个主要问题:
1、非线性建模问题。目前统计方法中的子空间方法有一个共同的特点，即都是线性方法。人脸图像显然是一种高度非线性的模式。也就是说，人脸图像的分布应该是位于某种高度非线性的流形[30](Mani-fold)上的，因此用非线性方法来进行人脸识别是一个必然的发展趋势。人脸识别技术由线性向非线性发展可能的现实途径有两条:一是利用核理论将现有的线性分析方法向非线性扩展，这是一种间接的方法。典型代表是核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis, KPCA)，也就是利用核理论对PCA进行扩展;二是直接从数据分布本身出发，研究高效的非线性流形学习算法，从而将人脸图像投影到其实际分布所在的流形上进行识别，目前，已有研究人员将其应用到人脸识别领域，对人脸图像采用流型的方法来进行识别。
2、三维建模问题。目前只利用二维信息的人脸识别方法只能在特定环境下取得较好的性能，然而在处理光照、视角和表情等方面的变化时会遇到较大的困难。由于人脸是三维的，因此利用三维模型可以显著提高识别性能本文论述的三维可变型模型方法就是在这方面较好地尝试。但是目前三维人脸识别在识别算法、三维人脸库以及实验方法等方面还存在很多挑战。
3、三维模型计算开销问题。利用三维模型可以显著提高识别性能，然而，构造和存储完整的三维人脸模型需要的开销太大，因此如何通过二维图像对三维人脸参数进行建模将是未来人脸识别研究的一个热点。另外，利用2.5维信息进行识别也是减小存储和计算开销的一条可能途径。
4、算法的自动化与时间开销问题。本文所提到的算法中，基于几何特征的方法与基于模型的方法中的部分算法存在手工标定人脸特征点的问题，算法的自动化程度有待进一步加强。另外，算法中某些鲁棒性与准确率较高的算法，计算量巨大，运算时间比较长，人脸识别的实时性有待加强。[1] 厉小润,赵光宙,赵辽英.改进的核直接Fisher描述分析与人脸识别[J].浙江大学学报:工学版, 2008,42(4): 583-589.[2] YU Hua, YANG Jie.A direct LDA algorithm for high-dimensionaldatawith application to face recognition [J].Pattern Recognition,2001,34(10): 2067-2070.[3] 周大可,杨新,彭宁嵩.改进的线性判别分析算法及其在人脸识别中的应用[J].上海交通大学学报, 2005,39(4): 527-530.[4] BARTLELLM S, MOVELLAN JR, SEJNOWSKIT J.Face recognition by independent component analysis [J].IEEE Trans on NeuralNetworks, 2002,13(6): 1450-1464.[5] 洪子泉,杨静宇.基于奇异值特征和统计模型的人像识别算法[J].计算机研究与发展, 1994,31(3): 60-65.[6] 杜干,朱雯君.基于局部奇异值分解和模糊决策的人脸识别方法[J].中国图象图形学报, 2006,11(10): 1456-1459.[7] 高全学,梁彦,潘泉,等.SVD用于人脸识别存在的问题及解决方法[J].中国图象图形学报, 2006,11(12): 1784-1791.[8] COOTES T F, EDWARDS G J, TAYLOR C J.Active appearance models: active appearance models [ J].IEEE Trans on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2001,23(6): 681-685.[9] WISKOTTL, FELLOUS JM, KRUGER N,et al.Face recognition by elastic bunch graphmatching [J].IEEE Trans on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1997,19(7): 775-779.[10] WURTZ R P.Object recognition robust under translations, deformations, and changes in background [ J].IEEE Trans on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1997,19(7): 769-775.[11] 孙大瑞,吴乐南.基于特征的弹性图匹配人脸识别算法[J].应用科学学报, 2002,20(4): 377-381.[12] 张海旸,马华东.基于网格的自适应弹性图人脸匹配方法[J].计算机辅助设计与图形学报, 2008,20(2): 253-258.[13] 刘小军,王东峰,张丽飞,等.一种基于奇异值分解和隐马尔可夫模型的人脸识别方法[J].计算机学报, 2003,26(3): 340-344.[14] 李耀东,崔霞,肖柏华,等.自动人脸识别技术综述[J].计算机科学, 2002,29(12): 1-11.[15] 邹志煌,孙鑫,程武山.人脸识别技术产品的发展概况[J].视频应用与工程, 2008,32(3): 91-93.[16] 刘瑾,徐可欣,陈小红,等.采用图像融合技术的多模式人脸识别[J].工程图学学报, 2007,28(6): 72-78.[17] 王耀明,王仲国,沈毅俊.基于图像集似然度的人脸识别[J].计算机工程, 2001, 27(7): 113-114.[18] 王宏勇，廖海斌，段新华，丁汨.基于奇异值与特征融合矩阵的自适应人脸识别[J].计算机工程与应用，2010，46（7）：162-174.[19] 斯华龄,张立明.智能视觉图像处理-多通道图像的无监督学习方法及其他方法[M].上海:上海科技教育出版社,2002.[20] 郭武,张鹏,王润生.独立分量分析及其在图像处理中的应用现状[J].计算机工程与应用，2008，44（23）：172-176.[21] 白晓明,王成章,石勤.基于二维线性判别分析的彩色人脸识别[J].北京工业大学学报.2010,12(36):1717-1721.[22] 王晓慧.线性判别分析与主成分分析及其相关研究评述[J].中山大学研究生学刊(自然科学、医学版).2007,4(28):50-59.[23] 聂会星,梁坤,徐枞巍.基于小波变换和支持向量机的人脸识别研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版).2022，2（34）：208-211 [24] 段锦著.人脸自动机器识别[M].北京: 科学出版社, 2009．
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1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根
