近年来,由于反恐、国土安全、和社会安全的需要,世界上各个国家都对安防领域加大了投入,而身份识别正是安防的一个核心问题。 随着计算技术和识别技术的快速进步,基于生物特征识别(简称“生物识别”)的身份识别技术得到了迅猛的发展,在很多领域都有了应用,越来越显示出它巨大的商业价值和社会价值,在今后数年内生物识别将成为信息产业最为重要的技术革命,随着生物识别技术的快速发展。生物识别也将成为未来身份识别的重要方式。人脸识别以其显著的技术优势必将成为一种极具潜力的生物识别方式。
在这种大环境下,身份识别迎来了一个快速发展的时期。据专门提供生物识别产业相关咨询服务的美国公司International Biometric Group近期出版的一本关于生物识别市场及产业趋势的调查分析报告书“Biometrics Market and Industry Report 2007-2012”显示,2007年全球生物识别市场收入超过30亿美元,并且今后5年内将以超过每年8亿美元的幅度递增。至2007年将达到 74亿美元。而截止2007年,人脸识别的市场份额由原来的微不足道,迅速上升到12.9%,市场份额仅小于指纹识别,并且比重还在不断增加,打破了国际生物识别市场上“指纹”一统天下的局面。
人脸识别作为用户接受度最高、最自然、最直观的可视化生物识别技术,其技术和应用价值正在突显。随着生物特征电子护照等出入境政府项目广泛采用人脸识别,随着人脸识别在公安、航空等行业的大规模应用,基于人脸识别技术的身份识别巨大市场正逐渐显现了出来。从应用情况看,该市场在未来5年内仍将保持高速增长,并发展成为一个极具潜力的朝阳产业。中国人口众多,市场基础很好,经过前几年的市场培育和酝酿,中国的人脸识别市场现阶段正处于技术应用和产业发展的一个极佳时期。
助推需求的三大因素
据美国《生物识别文摘》报道,在国内市场上,2005年生物识别产品的销售收入约0.6亿美元,到了2006年增长到约1.1亿美元,其中超过97%为指纹识别产品。目前,在中国人脸识别产品的市场份额还较小,大多数公司采用的是国外提供的核心技术,进行后加工,产品多集中在门禁和考勤机上。由于这些公司没有自主知识产权,自主研发能力较差,在人脸识别的应用开发中,对人脸识别技术实际应用难以形成深度优势。同时,由各种渠道获得的核心技术水平参差不等,其产品可靠性得不到保障。在涉及国家安全利益等场所的应用中,其系统与产品安全保障也有待考证。
人脸识别在中国市场的需求主要受到三个因素的推动:
一是科技界和社会各个方面都认识到人脸识别技术的重要性,国家政策对人脸识别技术研究给予了很大支持,使得我国人脸识别技术取得了很大进展。国际上,美国国家标准技术局(NIST)举办的Face Recognition Vendor Test 2006(FRVT2006)通过大规模的人脸数据测试表明,当今世界上人脸识别方法的识别精度比2002年的FRVT2002至少提高了一个数量级(10倍)。其中一些方法的识别精度已经超过人类的平均水平。而对于高清晰,高质量人脸图像识别,机器的识别精度几乎达到100%。
二是各种应用需求不断涌现。从需求上来说,除了传统的考勤、门禁等应用外,视频监控环境下的身份识别正成为一种迫切的需求,即在一个较复杂的场景中,在较远的距离上识别出特定人的身份,这显然是指纹识别的方法所不能满足的。而人脸识别却是一个极佳的选择。
第三个是人口基数因素。人脸识别系统的市场大小,很大程度上是和人口的数量大小相关的。而我国有13亿人口,这从本质上决定了我国是世界上规模最大的生物识别市场。
另外,从技术层面看,人脸识别是最为自然的、可视化的一种身份识别方式,符合人类自身的生理视觉习惯,人类自身就是通过人脸来鉴别人的。人脸识别对采集设备没有特殊的要求,甚至很普通的摄像头都可以实现人脸识别,因此人脸识别的产品成本很低,系统集成方便。随着人脸识别技术的发展,精确度、可靠性都将有很大的提高,人脸识别必将成为一种极具潜力的身份识别方式。
从市场层面看,国外很多巨型政府项目的人脸识别应用在国内都还没有启动,庞大的中国政府市场正处于启动酝酿阶段,因此可以肯定的说人脸识别是中国的朝阳产业。奥运会应用人脸识别技术是市场启动的一个信号,说明人脸识别大规模应用的各项条件已经具备,奥运会的人脸识别应用的标杆效应和辐射效应在未来3年的市场上将会很快得到体现。
近红外解决人脸识别光照难题
在市场发展到一定阶段,产业的投资规模成为制约产业发展的瓶颈,人脸识别也不例外。人脸识别市场的发展受资本投入和技术条件的制约,现阶段人脸识别大规模应用的技术门槛已经突破,即将进入市场快速发展阶段,在这个发展转折阶段,对人脸识别产业的资本投入很关键,也许会成为制约人脸识别产业规模运作的一个瓶颈。
人脸识别的性能受很多外部环境的制约,如光照变化、表情变化、年龄变化、配饰变化等的影响,其中光照变化对人脸识别的影响最为关键,因此对人脸识别应用外部光照环境的适应能力和控制能力成为制约人脸识别技术普及的关键技术瓶颈。
传统的人脸识别技术主要基于可见光图像的人脸识别,这也是人们最熟悉的识别方式,有30多年的研发历史。但这种方式有着难以克服的缺陷,尤其在环境光照发生变化时,识别效果会急剧下降,无法满足实际系统的需要。比如,拍照时遇到侧光时出现的“阴阳脸”现象,就可能无法正确识别。解决光照问题的方案有三维图像人脸识别,和热成像人脸识别。但目前这两种技术还远不成熟,识别效果不尽人意,并且这两种方法有他们先天的劣势:
(1)采集设备复杂和昂贵;
(2)无法和现有可见光人脸图像数据兼容,这些都大大限制了它们的应用,因此目前看不出三维图像方法会成为人脸识别主流技术。
最近迅速发展起来一种解决方案是基于主动近红外图像的人脸识别技术。近红外人脸识别技术是世界上第一项不受光照变化影响的人脸识别技术,多项国际专利,完美解决光照问题。它可以克服光线变化的影响,已经取得了卓越的识别性能,在精度、稳定性和速度方面的整体系统性能超过三维图像人脸识别。这项技术由我国中科院自动化所主导,近两三年发展迅速,并且在红外图像对可见光图像混合识别的研究也取得了突破进展,使其可以和现有可见光人脸数据兼容,也真正使人脸识别技术更加实用化。
近红外人脸识别系统独树一帜,彻底解决了困扰人脸识别领域的环境光照影响问题。如前所述,传统的基于可见光的人脸识别方法在遇到光照情况变化时,识别效果会急剧下降,导致无法使用,因此消除环境光照是实用化人脸识别系统首先必须要解决的问题。基于近红外图像的人脸识别核心技术和系统,在不同光线条件下,能够拍摄不受环境光照变化影响的近红外人脸图像,加上领先的算法,能够取得很高的识别率。在实际应用环境下,中科奥森近红外人脸识别系统在准确率和速度上在国际上绝对领先,现在没有可以与之抗衡的替代。
高端应用带动人脸识别快速发展
2005年 6月,公安部出入境管理局实施“深圳-香港生物护照旅客快速通关系统”采用中科奥森人脸识别系统。深圳罗湖口岸是我国出入境旅客最多的一个口岸,出入境人员基数达到百万以上,同时日均出入境有 60万人次,在那里利用人脸识别系统,每名旅客过关时间只需约 6秒,识别率达到 99%。大大提高了来往旅客的通关速度,并减轻了深圳边检总站的工作量。
2006年7月,中科奥森人脸识别系统在中国人民银行济南分行金库开始使用,使其成为国内首个用人脸来“把守”大门的金库。该人脸识别金库管理系统全天24小时对制度的执行进行无缝的监督和管理。
这些成功的案例让人欣喜,人脸识别的应用前景更鼓舞人心。随着技术的进一步成熟和社会认同度的提高,人脸识别将能在更多领域施展自己的拳脚:
从公共场所、街头巷尾逐渐增多的摄像头不难看出,视频监控正成为一种常规的安全监控手段。但传统的视频监控只是历史事件的记录和回放工具,并不能起到很好的预警作用。
在“科技奥运”理念的指导下,中国科学院自动化所生物识别与安全技术研究中心的科学家和广大工程技术人员开创性的将中远距离人脸监控识别技术应用到了2008北京奥运安保中,成为一种有效提升奥运安保人员身份识别的智能化手段。Discovery探索频道《非凡奥运:科技盛会》中的奥运科技主题详细报道了中科奥森人脸监控识别技术在北京奥运安保中的应用。
该系统是基于可见光下的中远距离人脸识别算法而开发的公共安防智能报警平台,可对多路摄像头监控范围内的多个人脸同时进行自动检测、跟踪和识别,并与数据库中人员(黑名单或VIP等)的面部信息进行高效比对,实时对过往人员身份进行排查,一旦发现黑名单人员或可疑分子,后台会自动报警,并指导安全人员极早采取防范措施。该系统可以实现24小时的自动值守,无需“人工盯屏”,有效地提高安全防范效力。考虑到奥运应用的复杂度和难度,该系统人脸图像数据库的输入可为视频采集的人脸或照片中的人脸,该系统可广泛应用与体育场馆周边、地铁、机场、酒店、车站、海关、银行、政府机关、商场、及其他重要公共场所,对奥运反恐、刑侦追逃等有重要意义。
人脸识别与视频监控的无缝对接将极大的提升传统视频监控的预警功能和智能化程度,极大的拓展人脸识别技术的应用空间。
人脸识别与身份证管理的无缝对接
在现代社会中,对大规模人群进行准确的身份识别及信息检定是保障公共社会安全的重要手段,对国家安全,公安,司法,电子商务和安全系统等领悟有重要意义。中科奥森海量数据库人脸识别快速查证系统,能将待验证身份人员的照片与数据库中照片逐一比对,根据比对结果按相似度排列,从而对照片中的人进行准确身份识别和鉴定。
该系统由支持对数千万人数据库进行查询。它可以用来追逃,惯犯比对,常住人口管理,特殊人口管理等。并能充分利用现有的二代身份证照片资源,为公安部门的工作提供帮助。
人脸识别与二代身份证的无缝对接,将极大的拓展人脸识别在公安、旅游、航空、交通等各个行业的快速普及应用。
人脸识别技术趋势 -- “三化两合”
随着近十年来生物识别技术的飞速发展,它正在越来越多被应用在出入境通关、安防,刑侦等各个领域。应用的需求快速拉动了人脸识别技术和产业的快速发展,随着应用的不断深入,人脸识别技术及产业呈现出“三化两合”趋势。“三化”即主流化、芯片化、标准化;“两合”即与其他生物特征的多生物特征融合和与RFID的联合。
1、人脸识别技术的主流化趋势
由于成本等原因指纹认证技术仍在市场中占据优势地位,但随着政府项目广泛采用人脸识别技术,以及人脸识别在其他大型行业的应用,人脸识别的市场比重正在快速增加,2007年人脸识别的市场比重已经超过12%,预计未来5年内人脸识别仍将保持高速增长。
人脸识别将与指纹识别成为未来两大主流的生物识别技术。
2、人脸识别技术的嵌入式、芯片化发展趋势
随着芯片处理技术的飞速发展,现在的各种小型设备乃至个人数字终端,都具备了很强的计算处理能力和视频采集能力,且多数有鉴别用户身份的需求,这为人脸识别技术的大范围普及创造了很好的平台,人脸识别技术的嵌入式应用和芯片化将成为未来人脸识别技术发展的一个主流方向。
3、技术的标准化趋势
对新兴产业和技术而言,标准的重要性勿庸置疑。目前生物识别领域自有产权技术(Proprietary Technologies)的情况很普遍。这些技术基于不同的理论基础,采用不同的开发工具,适用于不同的操作平台。如果没有相应的标准进行规范和约束,厂商将各行其是,客户将无所适从,产业规模化将无从谈起。总体而言,跨平台、统一模板格式、统一应用接口标准等这几项,是技术标准化的最低要求。
技术标准是产业的制高点,谁主导技术标准的制定也就意味着谁取得了产业的主导权。技术标准的制定、实施和相关技术产品的测评认证对技术的研究、应用和市场推广都能起到很好的规范和引导作用,从而有利于产业的健康发展。
一个没有标准的产业很难想象可以持续、健康、快速的发展,由于人脸图像数据获取非常简便和容易,致使人脸识别技术的研究和应用花草丛生,良莠不齐。由于没有技术标准和相关严格的第三方测评认证,致使整个人脸识别产业从研究到应用长期以来处于一个无序、恶性竞争的境地。中国的人脸识别市场现阶段正处于技术应用和产业发展的一个极佳时期,在这样的产业发展关键阶段,如果没有相关技术标准的引导,没有第三方专业的测评和认证,中国的人脸识别产业环境会越来越恶劣,甚至将严重到危害整个人脸识别产业健康快速的发展。
作为国家的高科技前沿院所,中科院自动化所正会同公安部、电子标准研究所等有关单位起草和组织中国的人脸识别技术标准,并在积极筹备第三方测评认证相关事宜。
目前中国生物识别标准化工作在公安部一所、电子技术标准研究所、和中科院自动化所的倡导下,正在积极进行。这个工作不仅为规范国内技术产品提供标准化规范,也为中国技术进入国际提供平台。中科院自动化研究所代表中国国家体在参加了国际标准化组织(ISO)生物识别分会在2006年伦敦召开的年会,做了“生物识别在中国(Biometrics in China)的大会报告,并提出了中国第一个生物识别国际标准草案,该草案的修订正在进行中。
中国人脸生物识别标准的制定由 SAC/TC100/SC2 工作组负责,由中科院自动化所、公安部一所、和数字奥森为主要负责起草单位。
另外一个重要方面是测试规范。如果生物识别产业想要快速发展和规模化,技术和产品的测试规范和机制必须尽早建立。测试规范和独立权威测试机构的建立,将有利于厂商对技术水平和产品质量的精益求精,有利于市场的优胜劣汰,有利于消费者理性的选择。这方面的工作虽已有很好的开头,但我们依然任重而道远。
4、人脸识别融合其他生物特征的多生物特征融合的发展趋势
迄今为止,还没有哪一个单项的生物特征能达到完美无缺的要求,每种生物特征都有其自身的优点和缺点,有其自身的适用范围。比如,有些人的指纹无法提取特征,患白内障的人虹膜会发生变化等。在对安全有严格要求的应用领域中,人们往往需要融合多种生物特征来实现高精度的识别系统。数据融合是一种通过集成多知识源的信息和不同专家的意见以产生一个决策的方法,将数据融合方法用于身份鉴别,结合多种生理和行为特征进行身份鉴别,提高鉴别系统的精度和可靠性,这无疑是身份鉴别领域发展的必然趋势。
由于人脸识别的可视化特性以及非常高的自然度,在多生物特征融合的时候,人脸识别必将成为一种基本的技术配置,成为多生物特征融合的基础技术。
5、人脸识别和RFID的有机结合
与RFID等智能卡技术的有机结合将成为人脸识别技术得以普及的一个重要因素。
人脸识别和RFID作为两种新兴的智能识别技术有着各自的显著优势,人脸识别依据人体自身的面部特征对人的身份进行识别,具有最直观、安全性高等显著特点,在对人的身份识别领域有着广阔的应用空间;RFID无需接触和人工干预,在物品和证卡的管理上有独到的优势。将人脸识别和RFID技术结合将极大的加强“人和物品”的安全管理和认证,有非常大的市场应用空间,两者的结合都极大拓宽了两种技术的应用领域。
期待“普及”的时刻
由于生物识别行业的特殊性,市场和技术的大发展需要国家、政府部门和企业的大力支持。这些年来我国经济发展日新月异,政府各部门对利用新技术解决关键问题热情支持。人脸识别技术广泛应用到电子护照、生物特征身份证、银行系统、公安系统、电子商务、电子政务等系统中,不但可以提高社会运行的效率,也可以大大增强公民日常生活的安全性。
当前,人脸识别技术的应用还没有做到“普及”,但是不能否认,它已经在开始影响着我们的生活。我国人口规模巨大,经济增长迅速,对可靠的人脸识别技术的需求也越来越迫切。通过一批专家学者孜孜不倦地努力,我国的人脸识别技术已经不落后于发达国家。一旦人脸识别得以推广,发展前景将是前程美好。此外,要把中国创造和制造的产品打入国外市场,这需要产品和国际标准接轨,为产品进军世界铺平道路。随着技术瓶颈的进一步突破,市场的进一步规范,相信规模化应用的日子不会太远。届时,人脸识别技术本身的发展和应用效果还将有更大的提升,为我们的生活带来更多便利和安全。
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