任成娟

摘要：在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，各領(lǐng)域?qū)θ四樧R(shí)別技術(shù)的需求急劇增加，人臉識(shí)別在得到廣泛應(yīng)用的同時(shí)也越發(fā)受到重視。人臉識(shí)別是指通過(guò)分析對(duì)比人臉視覺(jué)信息特征從而判斷身份的計(jì)算機(jī)技術(shù)。人臉識(shí)別的運(yùn)用范圍很廣泛，和針對(duì)人體生物特征的身份判斷方式不同，人臉識(shí)別具有更加友善、簡(jiǎn)單和隱蔽的特點(diǎn)，這使得人臉識(shí)別在目前模糊識(shí)別與人工智能領(lǐng)域中的工程的認(rèn)可度逐漸升高。本文通過(guò)對(duì)圖像處理在人臉識(shí)別中應(yīng)用的可行性進(jìn)行分析討論，并對(duì)其提出建議。

關(guān)鍵詞：圖像處理；人臉識(shí)別；銳化

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）19-0219-02

在人臉識(shí)別技術(shù)的普及過(guò)程中，最為重要的就是怎樣提高人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)人臉的識(shí)別度。對(duì)于人臉識(shí)別而言其關(guān)鍵問(wèn)題在于怎樣在繁多的圖像中切割出人臉、對(duì)切割出的人臉圖像判別其特點(diǎn)并在識(shí)別過(guò)程中快速準(zhǔn)確等技術(shù)問(wèn)題一直是困擾人臉識(shí)別推廣的重要問(wèn)題。人臉識(shí)別是通過(guò)對(duì)待識(shí)別的人臉圖像與系統(tǒng)中儲(chǔ)存的樣本對(duì)比，篩選出符合樣本庫(kù)特征的人臉圖像并將篩選結(jié)果輸出的過(guò)程。在近年來(lái)圖像處理技術(shù)以其不斷提升的性價(jià)比成了人臉識(shí)別技術(shù)提高人臉識(shí)別度的關(guān)鍵。

1 人臉識(shí)別的背景

伴隨網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，在人群中的普及率也不斷上升，更加快捷、友善的人機(jī)交互技術(shù)被不時(shí)提議同時(shí)應(yīng)用在人們身邊。這些技術(shù)的使用不用于以往的技術(shù)，拋棄了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備向多模態(tài)人機(jī)交互技術(shù)靠攏。將圖像處理應(yīng)用在多模態(tài)人機(jī)交互技術(shù)中是當(dāng)下的研究重點(diǎn)，而圖像處理技術(shù)中對(duì)色彩圖像處理是其核心技術(shù)之一，這也成為人臉識(shí)別可以有效利用膚色信息的作為識(shí)別人臉特征的保障。人臉識(shí)別的發(fā)展過(guò)程主要分為非自動(dòng)識(shí)別、人機(jī)交互和自動(dòng)識(shí)別三個(gè)發(fā)展階段。在發(fā)展中逐漸被自動(dòng)化提取人臉特征取代手動(dòng)提取人臉特征，智能化已成為必然趨勢(shì)。

人臉識(shí)別的研究對(duì)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展具有重要的意義：第一，人臉識(shí)別的研究與開(kāi)發(fā)可以為社會(huì)服務(wù)，為復(fù)雜領(lǐng)域提供服務(wù)，更可以為國(guó)家的安全保障服務(wù)；第二，人臉識(shí)別的研究與開(kāi)發(fā)可以滿足智能識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用需求。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)人臉的自動(dòng)識(shí)別對(duì)人臉識(shí)別系統(tǒng)的建立有著重大的意義，同時(shí)也使得人臉識(shí)別更具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和誘人的應(yīng)用前景。并且人臉識(shí)別相對(duì)于其他的人物識(shí)別技術(shù)（DNA檢測(cè)、虹膜、指紋、掌紋等）擁有等大的優(yōu)勢(shì)，如人臉識(shí)別采用的是自動(dòng)識(shí)別方式，減少了人工參與；人臉圖像的采集不需要與被檢測(cè)人發(fā)生接觸，可以在不驚動(dòng)被測(cè)對(duì)象的前提下進(jìn)行；人臉識(shí)別技術(shù)的圖像采集只需要簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備就可以完成，如攝像頭、相機(jī)、手機(jī)等都能完成，所以人 臉識(shí)別在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中成本低，容易實(shí)現(xiàn)。

人臉識(shí)別技術(shù)是根據(jù)人臉特有的一些特點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別的一項(xiàng)很復(fù)雜的工作，通常會(huì)分為人臉器官檢測(cè)定位、特征提取與分類識(shí)別三個(gè)步驟。其中對(duì)于第一步人臉器官檢測(cè)定位就是人臉識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是非常棘手的一個(gè)技術(shù)。對(duì)于人臉器官檢測(cè)定位當(dāng)前國(guó)際上大致上分為三種，分別是基于幾何特征的人臉正面識(shí)別方法、基于代數(shù)特征的人臉正面識(shí)別方法和基于鏈接機(jī)制人臉正面識(shí)別方法。這三種方法都有其特有的優(yōu)缺點(diǎn)，使得目前還沒(méi)有統(tǒng)一的確定哪種方法最為適合。

2 人臉圖像預(yù)處理和人臉器官的定位

2.1 人臉圖像的預(yù)處理

圖像處理是通過(guò)特定的操作使得圖像的像素值達(dá)到特定的目標(biāo)，例如讓圖像的清晰度更高、在圖像中添加某項(xiàng)信息或則提出某項(xiàng)特定信息等等。對(duì)于因?yàn)橥饨缧畔⒏蓴_使得圖像品質(zhì)降低的圖像，若不能重新獲取就必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，如位置不合適可以通過(guò)平移，含有干擾聲音的進(jìn)行去除，并且在欲處理的過(guò)程中要與圖像進(jìn)行灰度化，方便后續(xù)步驟的正常進(jìn)行。通過(guò)這些可以得出預(yù)處理的過(guò)程就是讓圖像可以更符合我們的操作，因此對(duì)檢測(cè)與識(shí)別率好壞的重要影響因素之一就是圖像的預(yù)處理。預(yù)處理通過(guò)圖像采集、銳化、二值化處理、人臉圖像噪聲處理方式，為圖像去除干擾聲音、顏色空間的轉(zhuǎn)換、彩色圖像的灰度化等因素對(duì)圖像質(zhì)量的干擾。

2.2 人臉器官定位

人臉器官的定位是圖像處理最為重要的一環(huán)，人臉的器官定位包含了人臉左右兩邊邊界的測(cè)定、人臉的水平積分投影、嘴中心點(diǎn)的確認(rèn)、人臉中軸線的求取、人臉橢圓結(jié)構(gòu)定位、瞳孔的精確定位等數(shù)值的計(jì)算。這些數(shù)值的計(jì)算是極為復(fù)雜的，因此計(jì)算時(shí)要運(yùn)用大量的公式并保持?jǐn)?shù)據(jù)采樣的準(zhǔn)確保障其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確率。

2.3 人臉特征提取

人臉具有的特征使得其區(qū)別于其他樣本，人臉特征的選著與提取是模式識(shí)別的關(guān)鍵性的一環(huán)。因?yàn)闀?huì)有很多的情況使得在尋找人臉特征時(shí)常常出現(xiàn)誤差影響識(shí)別效果，所以人臉特征提取困難就成為模式設(shè)備系統(tǒng)中最為困難的一環(huán)。在人臉特征提取的基本環(huán)節(jié)就是從人臉中找出最為鮮明的特點(diǎn)，人們基本上會(huì)用物理好與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別，這樣會(huì)使得人臉特征更方便被人們的視覺(jué)、觸覺(jué)與其他感覺(jué)器官所識(shí)別。但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)使用計(jì)算機(jī)去組建識(shí)別系統(tǒng)的過(guò)程中，使用這些特征是很繁雜的，而通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)抽取數(shù)學(xué)特征的能力相對(duì)人是好很多的，所以現(xiàn)在我們討論的核心是怎樣多學(xué)習(xí)樣本繼續(xù)選擇和提取數(shù)學(xué)特征。對(duì)于選擇和提取人臉特征主要分為三個(gè)步驟：① 特征的形成；② 特征的提?。虎?特征的選擇。

選擇和提取人臉特征的方法有大致三種。

1）基于幾何特征方法。通常這類辦法是由提取如眼、耳、口、鼻的重要特點(diǎn)的幾何形狀作為分類特征，將人臉用一個(gè)幾何特征矢量表示，然后用模式識(shí)別中層次聚類的思想設(shè)計(jì)分類器達(dá)到識(shí)別目的。

2）基于代數(shù)特征方法。用人臉圖像的代數(shù)特征矢量表示，即人臉圖像在“特征臉”王賀的低維空間中的投影。人臉的代數(shù)特征是人臉的統(tǒng)計(jì)特征。

3）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。通常讓人臉直接使用灰度圖表示特征，同時(shí)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力和分類能力。

2.4 樣本庫(kù)的建立和人臉識(shí)別

模式識(shí)別的分類就是通過(guò)對(duì)識(shí)別對(duì)象進(jìn)行觀察計(jì)算，并對(duì)得出的觀測(cè)值進(jìn)行分類，模式識(shí)別的分類通常有統(tǒng)計(jì)決策理論與基于決策理論兩種。這里詳細(xì)介紹一下基于決策理論的模式識(shí)別的分類。

使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行人臉識(shí)別。第一，建立人臉識(shí)別的樣本庫(kù)，一般人臉樣本庫(kù)包含人臉原始圖像與人臉特征（人臉原始圖像的取得可以通過(guò)預(yù)處理渠道，人臉特征的取得可以通過(guò)人臉特征的提取渠道）。第二，通過(guò)對(duì)樣本庫(kù)進(jìn)行樣本添加、插入、刪除的管理。第三，人臉識(shí)別，最近鄰法是模式識(shí)別中最重要的方法之一，主要是通過(guò)樣本間的距離進(jìn)行分類決策。第四，人臉識(shí)別結(jié)果錯(cuò)誤分析，一個(gè)理想情況下的人臉識(shí)別系統(tǒng)的目的就是要對(duì)輸入的每一個(gè)人臉都能正確分類，但在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下有諸多因素會(huì)影響的其判斷。

3 結(jié)束語(yǔ)

人臉識(shí)別的優(yōu)勢(shì)在于其自然性和不被被測(cè)個(gè)體察覺(jué)的特點(diǎn)，因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)越性，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展的今天得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，例如機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、辦公室簽到、身份認(rèn)證等等場(chǎng)所。雖然目前人臉識(shí)別在未來(lái)的研究中，還會(huì)有各種的困難在等待解決，但是相較于它具有的優(yōu)勢(shì)這些都會(huì)得到很好的解決。

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