还未毕业,已被公安部相中
阿里巴巴在一个藏满宝藏的山口,喊两声“芝麻开门”山洞就应声而开,这是古人关于声控开关的幻想。如今,不但这一幻想成为了现实,爱游戏·(中国)官方网站一位博士韩柯甚至能让阿里巴巴不开口,山洞就为他打开,这便是他历时6年,从硕士研究就开始攻克的“人脸钥匙”。
目前,他正在把生物学的神经元系统原理运用到人脸钥匙中,打造一种表情丰富的人脸钥匙。
阿里巴巴“脸蛋开门”
阿里巴巴的“芝麻开门”指的是声音钥匙,此外,现代科技还发明了指纹钥匙、虹膜钥匙……近年来,人类又孜孜不倦地发明了人脸钥匙,比较而言,人脸钥匙所要克服的难关更大,但技术界为之前赴后继的人层出不穷,人脸钥匙空间有何魅力呢?
韩柯介绍,人脸钥匙实际上就是人脸识别技术,这是国际上的一大研究热点,他是在山东大学读硕士时接触到这一领域的,3年的研究没过瘾,毕业后又考入爱游戏读博,继续攻克人脸钥匙开发的技术难题。
据悉,以往通行的指纹钥匙,一般要先有物理接触才行,实际操作起来有较多不便之处。虹膜指的是人眼瞳孔中间的纹理,也可用来识别,但在提取和识别的过程中,都必须用强光照射人脸,给人造成较为明显的不适应感。人脸钥匙也要先获取人脸图像样本,这个只要有摄像头就可以完成样本的提取,在此后的识别过程中,该样本的对象只要在摄像头前出现,就可在其无意识的状态中完成识别。
无表情的人脸钥匙
韩柯称,首先要进行人脸检测,把人脸大概的位置寻找出来。其次是人脸定位。最后是人脸的校准,在不同的表情姿态与光线强度下,人脸的形状甚至样貌在视觉上会呈现出不同的变化。在人脸的校准上,可以采用几何归依,法马灰度归依法,这两种归依法的人脸校准又分为3个步骤操作。
第一步是平移,把人脸的中心位置移到一个坐标轴中。
第二步是旋转,因为摄像头获取人脸的过程中,角度不一样,所以在识别时,需要把侧脸“扭”成正脸。
第三步是均衡,因为拍摄人脸时,光源的强度可能大可能小,为了消除光照的影响,可以采用一些直方图均衡化的方法,消除光照的影响。
然而这种识别是一种有条件的识别,即提取人脸样本时,会尽量地要求被提取者表情端庄、严肃,实际上也可以说是面无表情,因此,这一阶段的人脸识别系统又被称为无表情的人脸钥匙。
带情绪的人脸钥匙
人是有喜怒哀乐的,而无表情的人脸钥匙一旦遇到有情绪的人脸,其识别率顿时下降,这是人脸识别系统研究上的世界难题,也是韩柯在博士阶段主要攻克的课题。
怎样才能提高丰富表情下的人脸钥匙识别率?就在韩柯的研究进入到一个瓶颈时,他无意中看到一本生物学杂志,上面谈到了人体神经网络其实就是一个信息处理器,神经细胞会把获取来的信息进行处理,反馈到神经系统,接着,它又指挥着人的器官与肌体组织做出相应的动作。这一段文字描述仿佛为他在黑暗中打开了一盏灯,他做了一个假设,能否把数学计算方法与人的神经网络机理相结合?随后,他开始努力求证自己的假想,目前他已经能够部分地模拟某些神经细胞工作机理,并发表了相关论文,下一步是把这把钥匙从理论变成现实。
韩柯称,一旦这一难关完全解决了,社会应用也就指日可待了,将来,员工到现代化大楼上班,只要在办公室门口一站,相关仪器指挥大门打开,同时把员工编号包括其表情编号传输到老板的电脑中,据此,老板不但知道员工是否出勤,而且还能知道他今天的心情怎么样?是快乐的,还是哀伤的……
有意思的是,情绪人脸钥匙将来上岗前,必须接受一个学习训练的过程,让情绪人脸钥匙具备一些记忆,如甲的脸在不同表情下的图像特征等,就像人类一样,必须要先学习一些知识,才能对遇到的事情作出正确的判断。
打造红外人脸钥匙
明年夏天即将博士毕业的韩柯依然整天泡在实验室里,原来,他已经被公安部一下属研究所相中。
韩柯告诉记者,工作以后,他还将继续研究人脸钥匙,打造出红外人脸钥匙。因为,有一次朋友聚会的时候,有人开玩笑称,你说人脸钥匙安全,其实有很大的漏洞,假设银行金库的门只有行长a的脸能打开,若有不法分子拍摄到a高清晰度的脸孔图像,或制作出a的脸模戴在自己脸上,要进金库的门不是轻而易举?除非,你的人脸钥匙是一个活生生的钥匙,必须在短期内迅速做出几种面部表情,还有人体温度散发出的红外光感等。
朋友的玩笑话却让韩柯一宿没睡好,因为对方的无心之语实际上正是人脸钥匙的未来发展方向,三维人脸识别,即人的脸在不同的时期,可能会有胖瘦或是否有皱纹的变化,甚至有人因为种种原因到医院去整容,但通常情况下,他的脸部骨骼比例是不会发生太大的变化的,只要采撷到某个人的脸部资料,无论他怎么变身,都能对其进行识别指认。他还戏说,唐朝诗人贺知章“少小离家老大回,乡音不改鬓毛衰”的感伤可能会减轻一些,因为他回家后,站在家门中,门又像小时候一样自动打开了。
永不疲倦的人脸钥匙
人脸自动识别技术涉及模式识别、图像处理、计算机视觉、神经网络等诸多学科,是一个典型的多学科交叉的边缘应用。借助人脸识别技术,可完美地解决人工判别所存在的各种问题,计算机不会疲劳,不会分心,无需接受专业培训,仅分析特征数据而不会被任何外在因素所欺骗,可以快速地进行照片搜索和身份判别。可快速而准确地判定一张照片的主人或数张照片是否为同一个人,也可在大量的照片数据中轻而易举地找到需着重注意的重点人物。由于脸图像会受到年龄、心情、拍摄角度、光照条件、发型等诸多因素的影响,因此人脸的自动识别也是极具挑战性的工作。
目前人脸识别主要应用在以下几个方面:门禁考勤系统、银行柜员人脸识别认证系统(防止黑客侵袭,盗取密码,社会保险管理人脸识别系统,防止养老金冒领)、人脸识别门禁在监狱部队银行金库的应用、人脸识别系统在网吧的应用(为了对网络犯罪、黑客的追查有凭有据,及控制未成年人上网)、身份证申办人员身份验证系统等。
作者及来源:记者 李学芹 实习生 崔艳华 2006年11月14日 金陵晚报