數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)成為信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程科學(xué)、地球科學(xué)等諸多方面的學(xué)者研究圖像的有效工具。針對(duì)高密度人流量區(qū)域的安全管理，人臉布控系統(tǒng)以其短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)人臉抓取、識(shí)別檢測(cè)的高效性能奠定了在行業(yè)領(lǐng)域不可取代的地位，不過(guò)，由于現(xiàn)階段傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)大部分依舊存在圖像清晰度低的缺陷，以及受光線、遮擋、年齡等因素的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)在進(jìn)行人臉識(shí)別過(guò)程時(shí)出現(xiàn)比對(duì)速度慢、對(duì)比結(jié)果不精確等，如何提升人臉識(shí)別的精準(zhǔn)度成為人臉布控系統(tǒng)深化其應(yīng)用價(jià)值的關(guān)鍵!
基于人臉識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)人臉布控系統(tǒng)在平安城市、交通、公安、金融、電力、司法、通信、酒店、展館等行業(yè)已廣泛應(yīng)用，特別是通關(guān)口岸，車站，地鐵站，機(jī)場(chǎng)等人流密集區(qū)域。人流量巨大，在這些人員密集區(qū)域進(jìn)行人臉布控，可實(shí)現(xiàn)搜捕嫌疑犯、逃犯等功能，但是在實(shí)際應(yīng)用中，人臉識(shí)別技術(shù)本身還有待進(jìn)一步發(fā)展,特別是對(duì)于動(dòng)態(tài)的人臉檢測(cè)，夜景環(huán)境下，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)依舊存在著大部分圖像清晰度低的情況。現(xiàn)有的人臉識(shí)別方法對(duì)于人臉姿態(tài)變化、光照、表情、遮擋、年齡、模糊等一系列實(shí)際情況還需進(jìn)一步提高，另外,由于人臉識(shí)別技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用實(shí)時(shí)性要求比較高,因此需要設(shè)計(jì)更高效更準(zhǔn)確的識(shí)別算法，以便快速精準(zhǔn)地識(shí)別犯罪分子,保證社會(huì)的長(zhǎng)治久安。
常規(guī)的人臉識(shí)別流程為人臉檢測(cè)、特征提取、人臉識(shí)別，在特征提取前先對(duì)人臉圖像進(jìn)行預(yù)處理，能有效的提高最終的識(shí)別效率及準(zhǔn)確度。
人臉圖像預(yù)處理技術(shù)
人臉圖像預(yù)處理是基于人臉檢測(cè)結(jié)果，對(duì)圖像進(jìn)行處理并最終服務(wù)于特征提取的過(guò)程。系統(tǒng)獲取的原始圖像由于受到各種條件的限制和隨機(jī)干擾，往往不能直接使用，必須在圖像處理的早期階段對(duì)它進(jìn)行灰度校正、噪聲過(guò)濾等圖像預(yù)處理。對(duì)于人臉圖像而言，其預(yù)處理過(guò)程主要包括人臉圖像的光線補(bǔ)償、灰度變換、直方圖均衡化、歸一化、幾何校正、濾波以及銳化等。
圖像是人類獲取信息、表達(dá)信息和傳遞信息的重要手段。利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行去除噪聲、增強(qiáng)、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、方法和技術(shù)稱為數(shù)字圖像處理。
數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)成為信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程科學(xué)、地球科學(xué)等諸多方面的學(xué)者研究圖像的有效工具。數(shù)字圖像處理主要包括圖像變換、圖像增強(qiáng)、圖像編碼、圖像復(fù)原、圖像重建、圖像識(shí)別以及圖像理解等內(nèi)容。數(shù)字圖像的邊緣檢測(cè)是圖像分割、目標(biāo)區(qū)域識(shí)別、區(qū)域形狀提取等圖像分析領(lǐng)域十分重要的基礎(chǔ),也是圖像識(shí)別中提取圖像特征的一個(gè)重要屬性，邊緣檢測(cè)算子可以檢查每個(gè)像素的鄰域并對(duì)灰度變化率進(jìn)行量化。
空域?yàn)V波按照空域?yàn)V波器的功能又可分為平滑濾波器和銳化濾波器。平滑濾波器可以用低通濾波實(shí)現(xiàn),目的在于模糊圖像或消除噪聲;銳化濾波器是用高通濾波來(lái)實(shí)現(xiàn),目的在于強(qiáng)調(diào)圖像被模糊的細(xì)節(jié)。
光照不理想的情況下，為了把人臉區(qū)域從非人臉區(qū)域分割出來(lái),需要使用適合不同膚色和不同光照條件的可靠的膚色模型。常用的RGB表示方法不適合于皮膚模型,在RGB空間,三基色(R、G、B)不僅代表顏色,還表示了亮度。由于周圍環(huán)境光照的改變,亮度可能使人臉的檢測(cè)變得更加復(fù)雜,在皮膚的分割過(guò)程中是不可靠的。為利用膚色在色度空間的聚類性,需要把顏色表達(dá)式中的色度信息與亮度信息分開,將R、G、B轉(zhuǎn)換為色度與亮度分開的色彩表達(dá)空間可以解決這個(gè)問(wèn)題。
RGB色彩系統(tǒng)用R、G、B三種基本顏色分量來(lái)表示數(shù)字圖像像素的顏色值。我們非常熟悉的計(jì)算機(jī)屏幕的顯示通常采用RGB色彩系統(tǒng)。這是最常見的色彩系統(tǒng),RGB色系坐標(biāo)中三維空間的三個(gè)軸分別與紅、綠、藍(lán)三基色相對(duì)應(yīng),原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于黑色,離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)于白色,其他顏色落在三維空間中由紅、綠、藍(lán)三基色組成的彩色立方體中。其他的色彩系統(tǒng)常以RGB色彩系統(tǒng)為基礎(chǔ),其分量可以描述為RGB三色的線性或非線性函數(shù)。RGB色彩系統(tǒng)通過(guò)色彩的相加來(lái)產(chǎn)生其他顏色,通常稱為加色合成法。
當(dāng)光照條件發(fā)生變化時(shí),人臉的顏色也會(huì)發(fā)生一定的變化。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)待檢測(cè)的圖像亮度高于訓(xùn)練圖像的亮度時(shí),人臉大部分區(qū)域的顏色不會(huì)超過(guò)正常光照條件下人臉顏色的變化范圍。但當(dāng)待檢測(cè)的人臉圖像的亮度低于訓(xùn)練樣本圖像的亮度時(shí),人臉顏色很可能超出正常光照條件下人臉顏色的變化范圍。為了解決這一問(wèn)題,就要對(duì)待檢測(cè)的人臉圖像進(jìn)行光線補(bǔ)償。光線補(bǔ)償對(duì)于畫面較暗的圖像很有效,能極大提高后續(xù)膚色建模的效果。對(duì)于光線較暗的圖片進(jìn)行光線補(bǔ)償可以很好地提高人臉膚色建模的效果。
在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下，多數(shù)時(shí)候會(huì)抓拍到的只有半張臉的圖片，使用對(duì)稱補(bǔ)值的方式，能有效地為下一步特征提取補(bǔ)齊整張人臉的最低特征值，并進(jìn)行有效識(shí)別;對(duì)于動(dòng)態(tài)識(shí)別場(chǎng)景，往往出現(xiàn)人臉信息不全的情況，特別是對(duì)于疑犯等，都存在故意壓低頭或者側(cè)臉?lè)绞叫凶?，避免被監(jiān)控抓拍到全臉的情況;使用半臉對(duì)稱補(bǔ)值方式，有效地解決了此場(chǎng)景問(wèn)題。
在一系列的預(yù)處理后，人臉識(shí)別的最終準(zhǔn)確率及效率得到大幅度提升，且能適用更多的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)于原始已建設(shè)的安防系統(tǒng)，不需要二次的改造，不僅節(jié)約成本，也解決實(shí)際問(wèn)題。人臉識(shí)別技術(shù)在多領(lǐng)域的應(yīng)用
人臉識(shí)別技術(shù)在多領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)的發(fā)展，以及人臉識(shí)別算法的多樣化趨勢(shì)，針對(duì)人物年齡、性別的識(shí)別技術(shù)也越來(lái)越成熟。通過(guò)對(duì)大量人物圖片進(jìn)行年齡和性別的標(biāo)注，然后經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，便能得出很好的模型，原始數(shù)據(jù)訓(xùn)練得越多，模型的準(zhǔn)確度也越高。深度學(xué)習(xí)的一些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模擬人的大腦，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的深度和卷積，目前在人臉識(shí)別領(lǐng)域達(dá)到很好的效果，而隨著識(shí)別速度和精確度的不斷加強(qiáng)，人臉識(shí)別在公安案件偵查、車站機(jī)場(chǎng)檢票系統(tǒng)、住宅出入口管理、精準(zhǔn)商業(yè)營(yíng)銷以及考場(chǎng)身份驗(yàn)證等多領(lǐng)域展開了多元化的行業(yè)應(yīng)用。
公安行業(yè)的應(yīng)用
為查詢沒(méi)有身份證件或證件資料假冒的犯罪嫌疑人的身份，為追捕疑犯、逃犯，提供了有效的多方位數(shù)據(jù)檢索條件，這有利于快速鎖定疑犯特性范圍，對(duì)提高辦案效率和破案成功率有很大幫助，也為目前公安使用的防偽可機(jī)讀的第二代身份證提供了有力的技術(shù)保障。
車站自主檢票應(yīng)用
車站自動(dòng)檢票，應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)，在人臉識(shí)別系統(tǒng)機(jī)放置二代身份證，識(shí)別機(jī)器上屏幕的一邊顯示其個(gè)人信息與身份證照片，另一邊顯示攝像頭拍攝的游客人臉照片。后臺(tái)識(shí)別為同一人時(shí)，則播報(bào)“驗(yàn)證成功，請(qǐng)通過(guò)”;不通過(guò)，則報(bào)警提示，這樣極大地節(jié)省了人工操作時(shí)間及人力成本。
家居行業(yè)的應(yīng)用
隨著生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)于智能化的要求越來(lái)越高。通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)，根據(jù)設(shè)定的布防策略，結(jié)合門禁的應(yīng)用，對(duì)陌生人出入住宅進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警或自動(dòng)放行，給人們的居家安全提供保障。同時(shí)，它還可應(yīng)用到住宅區(qū)、辦公大樓安全管理等。
精準(zhǔn)營(yíng)銷的應(yīng)用
年齡、性別的識(shí)別融入到人臉識(shí)別應(yīng)用后，對(duì)于商業(yè)化的數(shù)據(jù)挖掘起到推進(jìn)作用，通過(guò)監(jiān)控的區(qū)域部署人臉識(shí)別系統(tǒng)，分析不同性別及不同年齡在各種不同商場(chǎng)的喜好，能有效提供分段數(shù)據(jù)，為營(yíng)銷的下一步?jīng)Q策提供有力依據(jù)，精準(zhǔn)營(yíng)銷可用于金鋪、4S店、大商場(chǎng)等。
其它應(yīng)用
考試地點(diǎn)，通過(guò)人臉識(shí)別，在入場(chǎng)拍照同時(shí)刷身份證驗(yàn)證，由系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行智能化的人證比對(duì)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的作弊行為進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效減輕了考務(wù)人員的工作量，也降低了人工肉眼核對(duì)的出錯(cuò)率及人情因素隱患。
