大话人脸识别(九):臣妾做不到的事有哪些

2018年09月16日 科技前沿 291 views

各大人脸识别算法厂家都宣称自己的识别率可以达到99.9%以上,但这其实是理想情况下的测试结果。

实际应用情况却是千差万别的,比如说侧脸,低头,仰头,戴头巾,戴帽子,整容,双胞胎等还能达到99.9%吗?

对此,人脸识别算法只能无奈的表示:臣妾做不到啊!

因为你连脸都不给,我能怎么办呢?

人脸识别作为一种在大部分情况下是非主动式,无感式,非接触式的生物识别技术,有很多因素限制了人脸识别的识别率和准确度的,下面就说说,人脸识别到底在哪些情况下是做不好的,目前可能的应对方案是什么。

一、侧脸/仰头/低头

由于人脸识别的非主动式,无感式,非接触式的特点,势必导致采集(抓拍)到的人脸因角度不同而呈现出不同,比如侧脸,仰头或低头等,这种情况下,如果侧脸,仰头或低头的幅度不大,还是可以通过人脸角度校正来识别比对的,比如下图:

再比如,下图这样子,人脸识别算法可能就真的无能为力了:

不过或许可以这么做:在导入某人的人脸到目标库时,导入此人的多角度图像(如下图),如果出现侧脸就以目标库中的侧脸来进行比对。

二、戴眼镜

随着人类对于带屏幕电子设备的依赖越来越高,因近视而戴眼镜的人也越来越多,因此人脸识别算法必须将戴眼镜的人脸考虑进去。不过你说:如果目标突然戴了眼镜或者摘了眼镜(或换了一副眼镜),还能识别吗?

俗话说,实践是检验真理的唯一标准。早在2015年10月份,来自北京汉王智远科技有限公司就做了相关的实验:

这套进行实验的人脸识别系统附带一个模拟门禁开关,系统先对“房主”进行面部信息录入,人脸识别系统再次对站在门禁开关前的人进行面部扫描,确认是“房主”本人后,“房门”会立刻自动打开门禁,识别时间只需不到一秒。

所以这是一次主动配合式的实验,这就把其他诸如侧脸,仰头,低头等不配合的情况给排除了。

1)模拟“房主”戴着有框眼镜录入面部信息后,当他卸下眼镜再次站在门禁前,系统已经不认识这位“房主”了。

2)模拟“房主”不戴眼镜录入面部信息,再戴着半框眼镜站在门禁前,系统还是不认识这位“房主”。

3)“房主”在录入面部信息时,先戴着眼镜再摘下,系统会同时记录他两种状态,随后不论他戴不戴眼镜进行识别,系统都认出了他。

结论:

眼镜会遮挡住面部特别是眼睛周围的特征点,这部分特征在识别过程中所占权重比较大,导致系统无法识别。

解决方案:

录入人脸时,如果目标有近视且经常佩戴眼镜,把戴眼镜和不戴眼镜的都录入目标库,因为眼睛在人脸识别特征提取时占的比重还是比较大的。

三、化妆

继续前面的实验,我们来看看化妆对人脸识别有没有影响。

四位年轻的姑娘事先素颜在“人脸识别”门禁系统前拍照录入信息成为模拟“房主”,随后由专业的化妆老师给她们分别化晚装、古装、老人妆和彩妆后,再分别进行识别,看看系统是否还能认出她们。

1)晚装:时尚晚装造型的“房主”脸部特征并没有明显变化,站在系统前,门禁立刻打开。

2)古装:唐装扮相的“房主”尽管化了古代女性的妆容,穿戴古装头饰和服装,但系统还是没有任何迟疑地认出了她,顺利打开房门。

3)老人装:通过化妆,年轻的“房主”变成了满脸皱纹、皮肤松弛、眼睑下垂的老太太,和之前判若两人,再次站在门禁系统前,系统迟迟没有认出她来,拒绝开门。

4)彩妆:化了彩妆的“房主”眼部有些小烟熏,还涂上了绿色眼影,眼部周围画了花朵造型。这次,系统依旧没认出化了妆的主人。

分析:

北京汉王智远科技有限公司研发工程师解释,眼睛周围比较夸张的妆容和造型大量改变了识别系统采用的统计特征点,导致系统不能识别出本人。而易装成为老人后,利用侧影、暗影等化妆手法,改变了眉骨、鼻梁、颧骨的高低,同样大量改变了人脸特征,导致人脸识别系统再次识别同一个人时,与原先录入的模板特征匹配度较差,因此判定为“不是房主”。

结论:

化妆对人脸识别的影响,也要看化妆的夸张程度而异,比如淡妆一般对人脸识别的影响就不大:

而浓妆,如彩妆,烟熏妆,画眉毛,画眼线等,还有一些比较夸张的化妆如大眼妆,欧美妆,甚至老人妆(我看只有演戏才会用到)都可以把一个人变成另外一个人的,对人脸识别的影响肯定大,比如下面这个,恐怕人脸识别认不出来(眼睛和鼻子完全变了,对应的人脸特征也就变了):

如果目标化妆了,人脸识别无法识别怎么办?我看除了泼一盆水以外,好像也做不了什么。

不过据说腾讯推出了一键卸妆功能的AI,不知有没有帮助?

四、戴帽子

戴帽子的情况也是千变万化,因为帽子的种类,帽沿大小,佩戴方式也是千差万别,比如上面的化妆对人脸识别影响的实验里第二个关于晚装的,实验对象就好像是戴了帽子的(头发及装饰基本就是一个帽子了),但仍然识别成功了,这能识别成功的关键就是没有遮住人脸,基本不影响人脸特征点的提取及比对。

不过如果是下面这样戴帽子,恐怕人脸识别就真的没办法了,摄像头又不能把你的帽子吹掉:

五、戴头巾

戴头巾的人在国内基本见不着,即使偶尔有也几乎是装饰性的,所以这点对于国内人脸识别的影响应该不大,因为整张脸还是露出来的。

之所以拿这点出来讨论,是因为在中东,尤其是伊朗和沙特,女人没有不戴头巾的,而且还包裹的严严实实的,比如:

你说,这样的市场,你让我如何去推广人脸识别?臣妾做不到啊!

关于戴头巾,有一点需要了解的是:只要大部分的脸是露在外面的,人脸识别应该就可以成功。

六、整容

很多明星都被质疑整过容,因为确实前后对比差异大,那么整容对于人脸识别的影响到大不大?

简单地说,人脸识别系统主要依据每张人脸提取眼睛、眉毛、嘴、鼻子、面颊等主要器官部位的轮廓关键点,并在关键点附近提取统计特征,系统处理每张人脸需提取三千多个统计特征,其中细微表情变化最多的是眼睛周围,即使这个人的表情僵硬,在眼周围还是会有十分细微的特征变化。

一般的生活妆、头发、眉毛的形状和颜色的变化,对系统识别性能影响较小,因为这些变化没有造成面部关键器官部位的遮挡,或大规模改变关键点附近的统计特征,识别条件成立,很快得出识别结果。

但是如果大规模改变人脸关键点附近的特征,如在嘴唇增加浓密的胡子或额头增加刘海甚至遮住眉毛等,大量改变了原有的特征,会对识别造成明显影响甚至无法正确识别。

如果做过如隆鼻、削骨、额头整形等使面部发生明显变化的整容手段,也将会影响人脸识别系统的辨识。

总之,影响人脸识别的因素千变万化,但归结起来也就以下两点:

1)你能给多少脸给摄像头。如果你连半张脸都没有,或者完全无脸(或者只剩个眼睛露在外面),不给面子(人脸),恐怕臣妾是真的做不到啊!

2)抓拍到的人脸(也就是你给的全脸),是不是相比数据库中的,起了很大的变化,从而大大改变了脸部原有的特征;

在以上人脸识别的介绍中,有两个概念总是会提及:识别率和准确度。

他们都代表什么呢?

且看下回分解:识别率和准确度


“闻西说科技”就是其中之一

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