智能手機上人臉支付系統的設計與實現

孫會珍

（身份證號：120222198605046726，天津　300000）

1　人臉識別技術研究

人臉識別技術在實際上就是一個利用人的面部特征進行判斷的計算機技術，通過采集目標人臉的信息，在對圖像進行預處理之后，提取人臉上的關鍵信息，最終完成人身份的識別。整個人臉識別過程如圖1所示。

圖1　人臉識別過程流程圖

人臉的采集與檢測。當攝像頭檢測到人臉信息后，將會對用戶的人臉圖像進行采集、檢測，整個過程都是由計算機自動完成的。在這一階段，系統需要判斷視頻流中是否具有人臉，在確定有人臉之后，確定人臉的大小、位置，或者是否具有其他干擾的人臉等，為系統的下一步分析提供幫助。

圖像預處理。當攝像頭采集到原始圖像資料后，會受到多種條件的限制，因此所采集的圖像無法被第一時間使用，所以為了能夠讓人臉采集與識別所檢測到的人臉信息被系統認可，就應該進行灰度校正、噪聲過濾等一系列處理，通過開展幾何校正、歸一化等，確定人臉所具有的基本特征。

人臉特征提取。在人臉特征建模過程中，需要經過統計學的表征方法，根據面部器官的形狀與關鍵部位之間的距離來進一步掌握人臉的關鍵信息。這些信息包括歐氏距離、曲率等。

人臉特征的分類與識別。在獲取人臉的特征參數后，將這些參數信息與數據庫的特征模板進行匹配，根據最終確定的閾值來輸出結果。在這個過程中，需要采用不同的人臉特征來評估本次操作中所檢索出的人臉特征模板，最終根據相似度來確定人的信息。

2　系統設計

2.1　確定開發環境

本次研究中，基于智能手機系統的移動客戶端與基于Windows系統的終端服務器完成系統設計，整個軟件開發過程都是在PC機上完成的，并在智能手機上進行測試。整個開發環境的搭建步驟為：

（1）下載并安裝JDK，支持java語言開發，本次研究中采用java SE版本。

（2）下載安裝SDK，依靠SDK提供的系統平臺與模擬器等進行模擬器配置，使其能夠滿足智能手機人臉支付系統的開發環境要求。

（3）下載安裝Eclipse，并根據其特征確定開發環境。

2.2　系統的總體設計

本文所設計的基于智能手機的人臉支付系統是完全的軟件設計，移動客戶端的功能模塊包括人臉識別、信息采集、數據通信等多個基礎的功能模塊。

（1）人臉檢測模塊充分考慮了人臉圖像信息保存的相關要求，因此在功能界定上要避免出現無效圖像采集，因此調用智能手機系統中的人臉檢測API。

（2）數據通信模塊主要依靠智能手機系統的客戶端與終端服務器來實現的，用來完成關鍵圖像信息的傳輸。

（3）信息采集模塊由智能手機完成，例如智能手機自帶的攝像頭等。

2.3　系統實驗

2.3.1移動客戶端

在系統設計中，考慮到人臉支付系統對系統環境穩定性的要求，因此依靠移動客戶端的支付APP進行設計。

（1）掃描人臉是依靠智能手機的攝像頭完成的，考慮到智能手機系統所具有的開放性特征，同一智能手機上的應用程序沒有界限，所以利用一個開放的應用程序就能滿足整個手機的人臉支付控制要求。在人臉識別階段，通過調用系統攝像頭來獲取人臉信息，依靠Intent啟動系統攝像頭，拍照返回的照片就是所采集的人臉圖像。

在這個過程中，需要通過人臉采集檢測技術，確保所采集的圖像中包含人臉。所以，調用智能手機的人臉檢測API，以人的雙眼為特征，對圖像的形象進行檢測。該方法具有識別時間短的優點，能夠滿足人臉識別的基本要求。在識別過程中，將圖像中的人雙眼作為坐標，計算人臉上眼睛的距離來計算得出人臉的大小與位置等關鍵參數。

（2）移動客戶端與服務器重點采用Socket通信模式，這種通信模式具有穩定的一對一通信優點，最大程度上保證了信息傳輸的完整性。在這個過程中，需要先構建一個SeverSocket，通過調用ACCEPT（）方法等待客戶端的連接；在客戶端成功連接之后，采用服務器所提供的信息交互模式完成對話，并將所采集到的信息進行讀取、輸出等操作，完成相互之間的信息交流。同時，為了避免進程沖突，在系統設計階段可以分別為服務器與客戶端開辟一個單獨線程，來解決可能出現的信息丟失問題。

2.3.2終端服務器

在終端服務器設計階段，依靠Visual Studio集成開發環境來獲取終端服務器程序，這個服務器中包含人臉識別與人臉樣本庫等內容，依靠特征臉的方法獲取具體的信息資料。

在終端服務器設計階段，需要通過JSON數據解析，針對人臉圖像進行面部識別操作，在操作結束后，終端服務器開啟。從過程來看，整個終端服務器開啟的過程都是自動化的，不需要人的干預。

在人臉識別過程中，系統先檢測人臉，確定人臉的位置，并用方框來確定人臉的范圍；之后系統從方框范圍內獲取信息，并與數據庫中所存儲的人臉特征數進行比較，在確定“是同一個人”之后，向移動端發送信息，完成支付操作。

3　結束語

人臉支付技術在智能手機上的應用越來越廣泛，因此對相關人員而言，需要充分了解智能手機的人臉支付技術特征，在總結人臉支付技術中的面部識別、數據傳輸技術后，優化相關技術的實施策略，最終為提高人臉支付效率奠定基礎。

[1]胡趙宇.人臉識別在移動設備支付系統中的應用[J].中國新通信，2017，19（08）.