2.1 在新冠疫情期间,利用人脸识别来确认身份 9

人脸识别是人类最早拥有的本能之一。婴儿需要从其他面孔中识别出父母,这样他们才能与父母联系起来。在这种情况下,婴儿开始盯着父母的脸看(例如,在喂奶期间),直到他们记住了父母的脸。随后,他们就可以开始看到父母的脸和不熟悉的脸之间的区别。同样,计算机也在模仿人类的行为和智能,它们不使用人类的眼睛,而是使用传感器(摄像头)来识别人脸。面部识别是基于面部的几何特征(眼睛、鼻子、嘴巴的形状以及它们之间的几何关系,即它们之间的距离)。

几何特征
它们是由正方形、三角形或矩形等形状组成的视觉特征。

而在目前常用的人脸识别系统中,人脸识别过程包括以下四个步骤(请参考图5-a和5-b),

  • 人脸检测:在图像中找到一个或多个人脸,并用边界框做标记。

  • 人脸对齐:归一化人脸,使其与数据库一致,如几何学和光度学。

  • 特征提取:从人脸中选择可用于识别任务的特征。

  • 人脸识别:将人脸与准备好的数据库中的一个或多个已知人脸进行比较。


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图5.(a)人脸检测示意图,(b)人脸检测过程

人脸识别
人脸识别是通过技术来识别人脸的一种方式。人脸识别系统使用生物识别技术从照片或视频中提取出面部特征信息。它将信息与已知面孔的数据库进行比较,以找到匹配的面孔。

故事2:在新冠疫情期间使用机器人进行口罩检测 9

“你的体温是正常的,请戴上口罩”,AIMBOT说。AIMBOT是一款智能巡逻机器人,它可以报告提问并提醒人们戴口罩,如图6所示。当多人一起进入时,它还可以进行多次人脸检测和口罩识别。它还可以提醒大家不断调整社交距离,以降低感染风险。AIMBOT是如何做到这一点的?即使是人类,也不能只用眼睛来测量自己的体温。这是因为它除了使用可见光双目摄像头(就像人的眼睛一样)外,还使用红外线传感器来识别访客脸上的体温,并判断访客是否戴了口罩。


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图6.正在使用的AIMBOT照片

红外线
它是一种肉眼看不到的光,但可以以热的形式感觉到。

故事3:在新冠疫情期间,利用人脸识别进行疫情筛查 9

冠状病毒传染性强,人被感染后,病毒在人体内有14天左右的潜伏期。所谓 "潜伏期",就是指一个人开始出现发烧、咳嗽等症状之前的时间段。14天的潜伏期意味着一个人在意识到自己感染病毒之前,可能已经感染了整整两个星期。你可能会担心,并问自己:"我怎么知道我身边是否有受感染的人?尤其是在他们没有任何症状的情况下?有多少人和他们密切接触?"人们的移动轨迹数据可以告诉我们! 轨迹数据可以告诉你,患者去过哪里,你是否去过那里。比如,北京健康宝小程序通过摄像头检测人脸,随后,它就会显示出这个人的当前状态。如图7所示,绿色字样表示此人健康状况良好,黄色字样表示此人应该在家隔离。国内很多超市、公园等公共场所只允许健康宝检测正常的人进入这些场所,以保护更多的人。


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图7.北京健康宝APP

潜伏期
从有害细菌或病毒进入人或动物、植物体内,到出现疾病症状的时间段。
移动轨迹数据
显示某人或某物从一个地方移动到另一个地方的行经路径的数据。

但AI也不是万能,在以下的状况会使计算机难以识别人脸。

  • 姿势变化:人类有时很难识别他人,例如,当他们从不同角度看朋友时,朋友的头部运动,可以用自我中心旋转角度来描述,即俯仰、滚动和偏航,或者摄像机改变视角,都可能导致面部外观或形状的重大变化,并产生个体差异变化,使计算机难以跨姿势自动识别面部。
  • 面部表情的变化:一个人做出不同的面部表情可能会造成更多的差异。一个人可能会因为处于不同的情绪状态(高兴、愤怒、困惑等)而改变自己的面部表情,如图8中。 所以,高效自动地识别不同的面部表情对情绪状态的评估和自动人脸识别都很重要。


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图8.基于不同情绪状态的面部表情

  • 脸部老化:脸部外观变化的另一个原因可能是人脸老化造成的,如果每次拍摄图像的间隔时间较长,可能会影响整个过程。

  • 不同的照明条件:有时,当天色有点暗时(例如在晚上),人类很难识别他人。同样,明暗变化大也会降低AI识别某个人脸特征的性能。事实上,对于背景或前景的低照度,人脸检测和识别的难度要大得多,因为人脸上可能会出现阴影,即便是人脸图案可能看起来一样,如图9所示。


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图9.基于不同灯光位置的阴影变化

© Smart Learning Institute of Beijing Normal University (SLIBNU), 2020 all right reserved,powered by GitbookRelease Date: 2020-09-16

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