以壓縮感知理論為基準(zhǔn)分析人臉識(shí)別方法

劉書(shū)志

（青島科技大學(xué)，山東 青島 266000）

壓縮感知是一種新的采樣理論，它在圖像處理、微波成像、無(wú)線(xiàn)通信、模式識(shí)別等方面受到廣泛關(guān)注。盡管我國(guó)在壓縮感知方面的研究工作起步相對(duì)較晚，但該理論的提出為信號(hào)領(lǐng)域的改革帶來(lái)了新的契機(jī)。本文從壓縮感知理論視角出發(fā)對(duì)人臉識(shí)別方法進(jìn)行研究與分析，分別從壓縮感知理論相關(guān)研究、人臉識(shí)別現(xiàn)狀分析、常見(jiàn)的人臉識(shí)別算法、人臉識(shí)別的有效應(yīng)用四個(gè)部分進(jìn)行闡述。

1 壓縮感知理論相關(guān)研究

壓縮感知是由D. L. Donoho、E. J. Candes、J.Romberg等科學(xué)家提出，該領(lǐng)域包括：計(jì)算機(jī)科學(xué)、信號(hào)處理、地球物理、醫(yī)學(xué)成像等。壓縮感知理論核心思想包括兩點(diǎn)：一是信號(hào)的稀疏結(jié)構(gòu)，二是不相關(guān)特性。壓縮感知方法充分摒棄了當(dāng)前信號(hào)采樣中的冗余信息。壓縮感知可應(yīng)用在很多方面，比如：無(wú)線(xiàn)通信、陣列信號(hào)處理、成像。壓縮感知在無(wú)線(xiàn)通信中主要應(yīng)用在信道編碼及認(rèn)知無(wú)線(xiàn)電方向中，信道編碼主要應(yīng)用在重構(gòu)原信號(hào)及譯碼中，可利用編碼策略進(jìn)行編碼。寬帶譜感知技術(shù)是認(rèn)識(shí)無(wú)線(xiàn)電應(yīng)用中的難點(diǎn)，且該技術(shù)為模擬轉(zhuǎn)換器帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。壓縮感知在陣列信號(hào)處理中可促進(jìn)波束的形成，并對(duì)波達(dá)方向進(jìn)行預(yù)測(cè)，傳統(tǒng)波束因其分辨率極高、抗干擾力極強(qiáng)受到廣泛應(yīng)用，正因如此，它的接受性能被大大降低，為了改善其現(xiàn)狀，我們必須大力提高主瓣中陣列增益水平。壓縮感知技術(shù)可應(yīng)用于雷達(dá)成像領(lǐng)域，大大降低對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器件帶寬的要求，對(duì)雷達(dá)成像系統(tǒng)有效簡(jiǎn)化。我國(guó)對(duì)壓縮感知的研究相對(duì)較少，其研究成果有待加強(qiáng)。

2 人臉識(shí)別現(xiàn)狀分析

人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。通過(guò)人臉識(shí)別，我們可以準(zhǔn)確推斷出相關(guān)信息，包括：種族、情緒、身份等。關(guān)于人臉識(shí)別的研究可以追溯到20世紀(jì)60年代，人臉識(shí)別的真正應(yīng)用是在90年代后期。傳統(tǒng)人臉識(shí)別技術(shù)主要是對(duì)可見(jiàn)光圖像人臉進(jìn)行識(shí)別，但是存在一定缺陷，其識(shí)別效果隨環(huán)境光照的變化而變化，具有不穩(wěn)定性。多光源人臉識(shí)別技術(shù)與傳統(tǒng)識(shí)別技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢(shì)，它以穩(wěn)定性強(qiáng)、識(shí)別速度快等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。

3 人臉識(shí)別特點(diǎn)分析

人臉識(shí)別技術(shù)必須具備以下特點(diǎn)：非強(qiáng)制性、非接觸性、并發(fā)性。非強(qiáng)制性在無(wú)意識(shí)狀態(tài)下就能獲取到人臉圖像；非接觸性是指用戶(hù)無(wú)須與設(shè)備發(fā)生接觸就能獲取人臉圖像；并發(fā)性是指在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下可以對(duì)多個(gè)人臉進(jìn)行識(shí)別及判斷。人臉識(shí)別被認(rèn)為是生物特征識(shí)別領(lǐng)域甚至人工智能領(lǐng)域最困難的研究課題之一。人臉識(shí)別的困難主要是人臉作為生物特征的特點(diǎn)所帶來(lái)的，它具有易變性及相似性。易變性是指人們可以通過(guò)臉部變化產(chǎn)生多種表情，從不同角度看，人臉視覺(jué)圖像差異也相對(duì)較大，這也是導(dǎo)致識(shí)別結(jié)果無(wú)效的客觀因素。相似性主要表現(xiàn)在人臉結(jié)構(gòu)上，相似的結(jié)構(gòu)外形在定位時(shí)是有利的，但對(duì)個(gè)體進(jìn)行區(qū)分方面又是不利的。人臉識(shí)別中最關(guān)鍵的兩大指標(biāo)分別為：識(shí)別時(shí)間與識(shí)別率。我們?cè)趯?duì)人臉進(jìn)行識(shí)別中應(yīng)避免采用多次計(jì)算取平均這種耗時(shí)較多的計(jì)算方法。在對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行分析研究中，必須充分引用盲取證算法，盲取證算法可分為圖像來(lái)源識(shí)別算法及圖像真實(shí)性判斷算法。來(lái)源識(shí)別法又可分為基于來(lái)源模型、基于來(lái)源獨(dú)特屬性、區(qū)分自然圖像和計(jì)算機(jī)圖像。真實(shí)性判斷算法則包括基于圖像的內(nèi)在統(tǒng)計(jì)特性、基于成像設(shè)備一致性、基于偽造過(guò)程的遺留痕跡。

4 人臉識(shí)別的有效應(yīng)用

目前人臉識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用在我國(guó)各大領(lǐng)域中，并取得了一些效果。例如，住宅安全管理、電子護(hù)照及身份證、公安司法刑偵、信息安全，等等。隨著人們生活節(jié)奏的加快，生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械防盜門(mén)已經(jīng)不再滿(mǎn)足。為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，滿(mǎn)足人們實(shí)際需求，我們可以將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在防盜門(mén)中，或者設(shè)置人臉識(shí)別門(mén)禁考勤系統(tǒng)，人臉識(shí)別門(mén)禁是基于先進(jìn)的人臉識(shí)別技術(shù)，結(jié)合成熟的ID卡和指紋識(shí)別技術(shù)而推出的安全實(shí)用的門(mén)禁產(chǎn)品。產(chǎn)品采用分體式設(shè)計(jì)，人臉、指紋和ID卡信息的采集和生物信息識(shí)別及門(mén)禁控制內(nèi)外分離，實(shí)用性高、安全可靠，杜絕安全隱患的發(fā)生。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)谌粘Ｉ钪须y免會(huì)利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交易，給不法分子帶來(lái)可乘之機(jī)。因此，我們可以將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于此，將當(dāng)事人外貌特征及網(wǎng)上的數(shù)字身份與真實(shí)身體統(tǒng)一起來(lái)，促進(jìn)電子政務(wù)系統(tǒng)的可靠性，保證人們的經(jīng)濟(jì)安全。

5 結(jié)語(yǔ)

人臉識(shí)別技術(shù)研究特征包括用戶(hù)的聲音、手掌紋、臉、體形、個(gè)人習(xí)慣等，對(duì)指定人像進(jìn)行建模，并根據(jù)相關(guān)信息來(lái)對(duì)用戶(hù)身份進(jìn)行識(shí)別，核實(shí)確定其是否為同一人，盡管人臉識(shí)別技術(shù)在某些方面還存在不足，容易受外界環(huán)境影響，但該技術(shù)在我國(guó)各領(lǐng)域中都發(fā)揮了重要作用。相信隨著科技的不斷發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)一定能夠得到優(yōu)化，更好地為人們服務(wù)。

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