戴了口罩 人臉識別系統照樣認識你

人臉識別技術目前已經在公共安全、智能安防、手機密保等多個領域得到應用。日常生活中我們也會接觸到很多,比如通過人臉識別來解鎖手機,通過人臉識別進入某個特定區域,當然還有眾所周知的「刷臉支付」。出於疫情防控需要,現階段大家出門都要戴口罩,那麼問題來了:當人們都戴上口罩,人臉識別系統還能工作嗎?

戴了口罩 人臉識別系統照樣認識你

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戴口罩打不開手機是真

但說人臉識別徹底沒轍是假

一般情況下,當口罩遮擋住人臉大部分區域時,人臉識別系統無法提取到人臉完整的面部特徵,只能捕捉到人臉部分信息,如果系統中保存的人臉圖片是不戴口罩的完整人臉,那麼兩張圖片之間的差異會很大,這時人臉識別就會失敗。比如我們大部分人手機上安裝的人臉識別系統,可能就難以識別戴口罩的你自己,據說很多果粉為了不用每次都按密碼解鎖屏幕,已經索性把鎖屏功能都取消了。

但是,目前市場上也有一些人臉識別系統,是可以識別戴口罩的人臉的。那麼這些人臉識別系統是如何做到「透過你的頭罩看清你的臉」呢?要說明這個問題,我們需要先簡單了解一下人臉識別系統的工作原理。

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戴不戴口罩

都有辦法對付你

人臉識別系統的硬件主要就是攝像頭和計算機(或者是手機、PAD等其它智能終端);人臉識別系統的軟件則比較複雜――人臉識別系統的軟件需要控制攝像頭採集圖片,然後對採集到的圖片進行預處理,之後完成人臉檢測定位、人臉特徵提取和人臉特徵匹配這幾項工作。

人臉檢測定位是用預訓練好的人臉檢測模型去辨別圖片里是否有人臉,如果檢測到人臉,就進行定位;人臉特徵提取是把定位到的人臉所在區域的特徵提取出來;人臉特徵匹配是把提取的人臉特徵和預先保存在系統中的人臉特徵進行比對,判斷它們是否一致,如果一致就確認身份,否則身份認證失敗。

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為了保證人臉戴上口罩后還能夠被正確識別,人臉識別系統首先要能夠檢測到並定位戴口罩的人臉。一般說來,我們可以通過預先訓練一個戴口罩人臉檢測模型來解決這個問題。比如某品牌的人臉識別系統在訓練人臉檢測神經網絡模型時採用高斯掩模的方法改變網絡特徵訓練的權重分配模式,將人臉未被遮擋部分以及人頭部分的比重增加,這樣模型就可以檢測並定位戴口罩的人臉。

檢測定位到人臉后,根據人臉是否佩戴口罩,確定用來做人臉特徵比對的不同模板。如果人臉未佩戴口罩,則按常規流程利用標準模板庫進行比對得到識別結果;如果人臉佩戴口罩,則在特徵提取過程中使用特徵注意力掩模處理,得到口罩遮擋部分之外的人臉信息特徵,之後與戴口罩模板庫進行比對,根據比對結果輸出身份驗證結果。

戴口罩人臉識別技術目前已經在多個場所應用,如北京鳥巢金色大廳、北京第三中級法院、北京消防博物館、漢王大廈、弘祥文化產業園等地。

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戴口罩會降低識別準確率

多維度因素識別是新方向

當然啦,戴上口罩后的人臉被遮擋了很大部分,識別系統能夠採集到的人臉特徵信息也就少了很多,人臉識別的準確率與不戴口罩時相比,肯定有所下降。這就好比我們自己有時侯在路上看到戴着口罩的熟人也沒認出來,道理是一樣的:特徵信息不夠。

但是這種情況下我們往往可以根據步態、身材或其它模態的信息來進一步判斷對方身份。如果身份識別系統將來能夠像我們人一樣,能夠融合對方的人臉、步態、身材等不同模態的信息,那麼身份識別就可以更準確、更可靠。

作者 | 許 芬 北方工業大學自動化系副教授 中國人工智能學會科普工作委員會委員

審核 | 於乃功 北京工業大學教授 中國人工智能學會科普工作委員會秘書長

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