人臉識(shí)別，且行且改善

冬雪

不知不覺(jué)，人臉識(shí)別就走進(jìn)了我們的生活。前不久，北京師范大學(xué)全部宿舍樓安裝了人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)，無(wú)論何人進(jìn)門，都得刷臉才能放行；杭州一家餐廳也推出了刷臉支付，整個(gè)過(guò)程不超過(guò)10秒……那么，人臉識(shí)別可以應(yīng)用到哪些場(chǎng)合，其原理是什么，真正的功效如何呢？

人臉識(shí)別的應(yīng)用

人臉識(shí)別首先可以應(yīng)用于安全監(jiān)控。隨著“平安城市建設(shè)”的推進(jìn)，越來(lái)越多的高清攝像頭部署在各種公共場(chǎng)所，如機(jī)場(chǎng)、地鐵、火車站、汽車站，這些攝像頭中就可以安裝人臉識(shí)別軟件，可以自動(dòng)偵測(cè)視頻畫面中的人臉，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉數(shù)據(jù)進(jìn)行一一比對(duì)，從而發(fā)現(xiàn)和追捕犯罪潛逃者。

除此之外，人臉識(shí)別還可以應(yīng)用到從門禁、設(shè)備登錄到個(gè)體識(shí)別等廣泛領(lǐng)域。對(duì)于個(gè)體身份辨認(rèn)，人臉識(shí)別可以用于驗(yàn)證身份證、駕照、護(hù)照、簽證、選票等；可以用于控制設(shè)備存取、車輛訪問(wèn)、智能ATM、電腦接入、程序接入、網(wǎng)絡(luò)接入等；也能用于智能卡用戶驗(yàn)證、人臉數(shù)據(jù)庫(kù)人臉檢索、人臉標(biāo)記、人臉?lè)诸悺⒍嗝襟w管理人臉?biāo)阉鳌⑷四樢曨l分割和拼接，以及人機(jī)交互式游戲、主動(dòng)計(jì)算等。

這些情況既是人臉識(shí)別技術(shù)將要或已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們生活和工作的現(xiàn)實(shí)，也是生物信息技術(shù)飛躍發(fā)展的一個(gè)標(biāo)志。說(shuō)到底，人臉識(shí)別不過(guò)是生物個(gè)體識(shí)別技術(shù)的一種，判斷它能否全面取代其他生物識(shí)別技術(shù)，如指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別等，還為時(shí)過(guò)早，有待于實(shí)踐的檢驗(yàn)。

不過(guò)，現(xiàn)在的人臉識(shí)別技術(shù)主要應(yīng)用于三種范疇。一是1∶1認(rèn)證，證明人與證件信息是統(tǒng)一的，主要用于實(shí)名制驗(yàn)證。二是1∶N認(rèn)證，即判斷某個(gè)人是否為特定群體中的一員，用于人員出入管理和城市安防等。三是活體檢測(cè)，以確保是真人在操作業(yè)務(wù)，進(jìn)而做賬戶許可授權(quán)。顯然，與公眾生活相關(guān)的人臉生物識(shí)別主要是第一和第三種，第二種主要用于刑事鑒識(shí)和反恐等。

人臉識(shí)別廣受歡迎并得到推廣應(yīng)用，是因其優(yōu)勢(shì)巨大。人臉識(shí)別具有生物自然屬性和簡(jiǎn)易性。當(dāng)然，具有生物自然屬性的識(shí)別還有語(yǔ)音識(shí)別和體形識(shí)別，但不如直接看臉識(shí)別簡(jiǎn)便。人臉識(shí)別的簡(jiǎn)易性還體現(xiàn)在非接觸性和非強(qiáng)制性，可以獲取被識(shí)別的人臉圖像信息而不被個(gè)體察覺(jué)。人臉識(shí)別是利用可見(jiàn)光獲取人臉圖像信息，不同于指紋識(shí)別或者虹膜識(shí)別，這些采集方式需要利用電子壓力傳感器、掃描儀等，容易被人察覺(jué)，因而有可能偽裝和欺騙。

此外，人臉識(shí)別效率更高，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)人臉的分揀、判斷和識(shí)別。

人臉識(shí)別的漏洞

盡管如此，人臉識(shí)別也有盲區(qū)和弱點(diǎn)。小米8手機(jī)就是采用了人臉識(shí)別解鎖技術(shù)。但是，有人經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，騙過(guò)小米8手機(jī)的人臉識(shí)別易如反掌：只要有主人的紅外照片，而且照片不反光，就可以解鎖手機(jī)。而且，把手機(jī)主人的普通彩色照片用黑白打印機(jī)打印出來(lái)，用鉛筆把相片上的眼睛涂黑，臉上的陰影涂重，就可以解鎖手機(jī)。

所以，盡管人臉識(shí)別有高效、快速和無(wú)侵害性等優(yōu)點(diǎn)，但人臉識(shí)別的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。而且，對(duì)于雙胞胎、整容前后、人的突然變瘦變胖、年齡增長(zhǎng)產(chǎn)生的相貌變化等，人臉識(shí)別技術(shù)也未必有效，要么無(wú)法識(shí)別，要么造成錯(cuò)誤識(shí)別。更重要的是，不法之徒和犯罪分子還可以很輕松地進(jìn)行偽造，以欺騙人臉識(shí)別技術(shù)。人臉識(shí)別系統(tǒng)主要包括四個(gè)組成部分，分別為人臉圖像采集及檢測(cè)、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取以及匹配與識(shí)別。現(xiàn)在的情況是，這四個(gè)部分都可能有漏洞。只要一個(gè)人提供照片，甚至最簡(jiǎn)單的自拍照，或者不法分子偷盜目標(biāo)者的照片，都可以通過(guò)3D建模，借助人臉關(guān)鍵點(diǎn)定位和自動(dòng)化人臉動(dòng)態(tài)技術(shù)，把照片的靜態(tài)改為動(dòng)態(tài)，主要是眨眼、微笑、眉毛上揚(yáng)、左右轉(zhuǎn)頭等動(dòng)作，最終騙過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)，給人們的安全帶來(lái)極大危害。

人臉識(shí)別系統(tǒng)的漏洞早就為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所關(guān)注。國(guó)際計(jì)算機(jī)信息安全領(lǐng)域有四大會(huì)議，分別為Oakland、CCS、USENIX、NDSS。在2016年的USENIX安全年會(huì)上，相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行演示，只需把在社交媒體上收集的照片重新組合成一個(gè)人的立體虛擬頭像，再利用VR顯示，讓它真正地活起來(lái)，就可以騙過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)。

不過(guò)，人臉識(shí)別系統(tǒng)的漏洞還不止這些。如同世界上沒(méi)有兩片完全相同的綠葉一樣，世界上也不可能有兩張完全相似的人臉，即便同卵孿生子的臉也不可能完全相同，但是，也不得不承認(rèn)，無(wú)論在物理還是生物的世界，事物總是有相似性，人臉也是如此。

所有人臉的結(jié)構(gòu)在大體上都是由上下頜、顴骨和多種肌肉，如面肌（表情肌）和額肌等組成，具有某些相似性，尤其是同一種族，每個(gè)個(gè)體臉龐的相似性比較大，這對(duì)個(gè)體識(shí)別的準(zhǔn)確性提出了挑戰(zhàn)。

人臉的外形很不穩(wěn)定，人可以通過(guò)臉部的變化產(chǎn)生很多表情，在不同觀察角度，人臉的視覺(jué)圖像也相差很大。而且，光照條件（例如白天和夜晚，室內(nèi)和室外等）、遮蓋物（例如口罩、墨鏡、頭發(fā)、胡須等）、年齡等，都可影響到人臉識(shí)別的準(zhǔn)確性。

相似性和不穩(wěn)定性都是動(dòng)態(tài)變化，前者稱為類間變化，后者稱為類內(nèi)變化。人臉的類內(nèi)變化往往大于類間變化，兩者結(jié)合，會(huì)使個(gè)體識(shí)別更為困難。

現(xiàn)在，在人臉識(shí)別漏洞頻頻出現(xiàn)后，專業(yè)人員又提出了包括人臉識(shí)別在內(nèi)的更多個(gè)體生物識(shí)別技術(shù)的另一種最大的危險(xiǎn)，即個(gè)體的生物特征被盜取。如同指紋和虹膜等生物特征一樣，臉部也是一種獨(dú)特的生物特征，所有的生物特征數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)都會(huì)被轉(zhuǎn)換為0和1的數(shù)碼儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些被視為唯一性的生物特征數(shù)據(jù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后被盜取的概率大大增加，帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)要比盜刷嚴(yán)重得多。這才是生物認(rèn)證方式的最大不安全。

人臉識(shí)別的前景

由于以人臉識(shí)別為代表的生物個(gè)體識(shí)別技術(shù)現(xiàn)階段還不太成熟，極易被盜用，現(xiàn)在還不宜在網(wǎng)上廣泛使用，但是，可以在不聯(lián)網(wǎng)的情況下進(jìn)行局域或區(qū)域使用，如門禁、保險(xiǎn)箱和銀行保險(xiǎn)庫(kù)等。

而且，在局部區(qū)域使用，還可以擴(kuò)大人臉識(shí)別的范圍，如應(yīng)用到高考中的個(gè)體識(shí)別，以防作弊。由于人臉識(shí)別是生物和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的高技術(shù)手段，主要有人臉圖像采集及檢測(cè)、人臉圖像預(yù)處理、人臉圖像特征提取以及匹配與識(shí)別過(guò)程。這些過(guò)程中的前幾部分完全可以在高考前的一段時(shí)間對(duì)每位考生進(jìn)行，然后在高考進(jìn)場(chǎng)時(shí)，僅憑人臉識(shí)別就可以進(jìn)場(chǎng)，并且根據(jù)考場(chǎng)序號(hào)和位置，輔之以準(zhǔn)考證、身份證入座進(jìn)行考試。

這種做法的最大優(yōu)勢(shì)是，在高考考場(chǎng)安裝人臉識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)體識(shí)別有極大的可靠性，既能避免因身份證件的遺失而耽誤學(xué)生參加高考，又能高效識(shí)別考生身份，更能避免替考和代考，以保證高考的公平和公正。

人臉識(shí)別需要改進(jìn)和采用多重識(shí)別方式，以保障安全。例如，在涉及隱私、財(cái)產(chǎn)、金融和支付流通等情況時(shí)，可以采用人臉識(shí)別與聲紋、指紋、虹膜識(shí)別等其他生物認(rèn)證信號(hào)相結(jié)合的方法，多一道手續(xù)就多一道安全。

未來(lái)，需要對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)，以確保個(gè)體識(shí)別的唯一性、可靠性、安全性和不可盜用性。

不過(guò)，再好的技術(shù)都面臨一個(gè)問(wèn)題，需要由人操作，而且人們的生活不能完全由技術(shù)來(lái)控制一切，包括生物個(gè)體識(shí)別和安全操作，任何時(shí)候都需要人工的參與并與技術(shù)結(jié)合。正如海關(guān)的驗(yàn)證一樣，報(bào)關(guān)員都會(huì)對(duì)每個(gè)出入境者既“刷臉”，也要看人。因?yàn)榇竽X的視覺(jué)皮質(zhì)區(qū)和梭形臉部區(qū)（FFA）比起所有的生物個(gè)體識(shí)別技術(shù)都更為有效，而且只需一兩秒就會(huì)判定人臉的真假，是同一個(gè)人還是假扮者。