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近日，國內(nèi)很多網(wǎng)站的數(shù)據(jù)庫遭到黑客攻擊，大量用戶信息被泄露，用戶信息的安全問題一下子成為了互聯(lián)網(wǎng)界的焦點(diǎn)。在信息安全越來越受到重視的背景下，借助 人臉識別或聲紋識別等生物識別技術(shù)，為身份驗證加筑起一道防火墻就顯得很有價值。人臉識別技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是在安防方面，比如重點(diǎn)場合監(jiān)控、辨識罪犯、 自助通關(guān)、打卡簽到等。近年來，這項技術(shù)也開始用在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，但多見于社交和娛樂產(chǎn)品中，在登錄安全方面的應(yīng)用還比較少。

近半年來，騰訊研究院的人臉認(rèn)證登錄系統(tǒng)（簡稱TRFA：Tencent Research Face Authentication）的核心技術(shù)也取得了良好進(jìn)展，即將進(jìn)入應(yīng)用階段。

什么是人臉認(rèn)證登錄?

從功能上來看，人臉認(rèn)證登錄系統(tǒng)是基于終端攝像頭的一種身份加密技術(shù)，其核心為人臉識別技術(shù)。它通過視頻掃描來確認(rèn)使用者的身份。用戶在進(jìn)入登錄界面時，終端將自動通過攝像頭將用戶圖像傳入人臉識別系統(tǒng)，系統(tǒng)對人臉特征進(jìn)行分析鑒定后，確定用戶是否合法。

人臉認(rèn)證登錄有哪些優(yōu)勢？

采用人臉認(rèn)證登錄，可以免去繁瑣的密碼輸入，交互更加快捷方便。除此之外，作為一項典型的生物特征識別技術(shù)，人臉登錄技術(shù)還具有其他加密手段不可比擬的一些優(yōu)勢：

1、更符合人類的識別習(xí)慣。相比于冰冷的鍵盤和復(fù)雜的“娉娉裊裊十三余, 豆蔻梢頭二月初”密碼，坐在終端前晃一晃腦袋就能登錄顯然更加親切；

2、圖像采集設(shè)備的成本低。人臉認(rèn)證需要的終端攝像頭在PC和手機(jī)上幾乎都是標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)，這就避免了指紋、虹膜等識別技術(shù)需要專門采集設(shè)備的麻煩；

3、非接觸式識別。用戶不需要觸摸甚至不需要靠近設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程”登錄。操作便捷的同時也不會對用戶造成生理上的傷害，容易被大多數(shù)的用戶接受。

4、具備事后追蹤能力。人臉認(rèn)證系統(tǒng)可以在登錄事件發(fā)生的同時保存當(dāng)事人的人臉圖像，即使不懂技術(shù)的管理人員，也可以直觀的對事件進(jìn)行監(jiān)控和復(fù)查，這確保了系統(tǒng)具有良好的事后追蹤能力。

人臉認(rèn)證技術(shù)有哪些難度？

經(jīng)過近40年的發(fā)展，人臉認(rèn)證已經(jīng)成為監(jiān)控系統(tǒng)的首選，眾多的商業(yè)人臉識別系統(tǒng)如雨后春筍般占據(jù)了電子考勤，場景監(jiān)控等應(yīng)用場所。目前，好的人臉識別系統(tǒng)在用戶配合、控制光照、采集條件理想的情況下其性能已經(jīng)接近完美。在2006年和2008年美國國防部高級研究項目署分別組織的全球大規(guī)模人臉識別算法性能（FRVT2006和MBGC2008）評測中，最優(yōu)秀的識別系統(tǒng)在錯誤識別率為千分之一時，取得了百分之九十九以上的識別率。然而，在非控制的采集環(huán)境下，人臉識別性能卻顯著下降，對不太容易解決的圖像正確識別率只有百分之八十六左右。

在今天，隨著無線互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的普遍使用，人臉識別也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。在不可靠的采集環(huán)境下，用戶的面部表現(xiàn)千變?nèi)f化，其復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了標(biāo)準(zhǔn)評測中獲取的圖片?？偟膩碚f，人臉認(rèn)證技術(shù)的難度體現(xiàn)在：

1、圖像分辨率低。在高分辨率圖像下，人臉圖像能夠傳遞更加豐富的用戶信息。而在這些互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，攝像頭的質(zhì)量良莠不齊，這給有效提取面部特征帶來了困難。

2、模態(tài)多樣性。由于采集設(shè)備的不同與環(huán)境光源的差異，人臉圖像有著多種不同存在的方式，如證件照，數(shù)碼照片，藝術(shù)照等。在不同的光照波段下，人臉反射率也造成了圖像信息的丟失。

3、光照，姿態(tài)，遮擋和表情等拍攝環(huán)境。這些因素一直以來都是人臉識別中較難解決的問題，如陰陽臉，黑框眼鏡，鬼臉等。

4、化妝與老化等不可避免的外界干擾。

騰訊研究院TRFA人臉認(rèn)證登錄系統(tǒng)介紹

1.系統(tǒng)架構(gòu)

TRFA人臉認(rèn)證服務(wù)的大體架構(gòu)如上圖所示，分為接入層和服務(wù)層。其中，接入層對外提供基于HTTP協(xié)議的服務(wù)接口，主要完成接入用戶請求、登錄認(rèn)證、分配應(yīng)用服務(wù)器、返回結(jié)果等功能；服務(wù)層提供具體的識別服務(wù)，完成單純的計算任務(wù)，并把結(jié)果返回給接入層。

2. 實(shí)現(xiàn)流程

(1) 人臉注冊流程

用戶在注冊時，需要登錄客戶端界面，輸入帳號UID和其他相關(guān)信息（比如用戶的姓名），并拍照向服務(wù)器發(fā)送一張或多張自己的正 面照片。服務(wù)層記錄該注冊請求的帳號UID，客戶端設(shè)備號DeviceID，并由接收到的照片生成該用戶的人臉特征模板。

(2)人臉登錄流程

人臉登錄包括認(rèn)證(Verification)和識別(Recognition)兩種模式。用戶只需人臉靠近攝像頭，系統(tǒng)實(shí)時檢測人臉并采集人臉視頻圖像發(fā)送至服務(wù)器端，服務(wù)器端從待認(rèn)證的人臉圖像中提取特征后與事先存儲的用戶特征模板進(jìn)行比對。認(rèn)證模式下，用戶需要選定其對應(yīng)賬戶，服務(wù)器端只進(jìn)行該賬戶（該UID必須在DeviceID注冊列表中）的人臉模版比對，當(dāng)比對分?jǐn)?shù)超過給定閾值時，返回人臉登陸成功信號。識別模式下，用戶不需要進(jìn)行賬戶的選擇，服務(wù)器端會進(jìn)行該DeviceID下的全部已注冊UID的人臉模板比對。當(dāng)比對分?jǐn)?shù)超過閾值時，系統(tǒng)登錄進(jìn)入最優(yōu)相似度的賬戶。

3. 算法解析

為了滿足不同應(yīng)用場合的需要，人臉驗證算法需要考慮到終端質(zhì)量，采集環(huán)境，人臉變化等多方面的因素。具體而言，一套完整的人臉注冊與認(rèn)證系統(tǒng)包含以下步驟：

（1） 人臉檢測；

（2） 人臉關(guān)鍵點(diǎn)定位；

（3） 人臉形狀和紋理歸一化；

（4） 特征抽??；

（5） 特征降維；

（6） 模板比對（分類）

在人臉注冊過程中，服務(wù)端只完成特征抽取與降維；而人臉登錄過程中，服務(wù)端對獲取的圖像進(jìn)行特征抽取和降維后，根據(jù)分類器輸出該人臉圖像的置信度，以判斷該用戶是否匹配。如下圖所示，對于輸入的單張圖像，分別在客戶端進(jìn)行人和關(guān)鍵點(diǎn)的定位，其次在服務(wù)器層進(jìn)行圖像歸一化與特征抽取，并分別再注冊與驗證模式下進(jìn)行后續(xù)的存儲和分類操作。系統(tǒng)提供了魯棒的人臉定位，能夠較好的應(yīng)對人臉姿態(tài)的變化。為了應(yīng)對不同采集環(huán)境下的光照條件，系統(tǒng)采用了一種新的圖像去光照方法，有效濾除了圖像的光照干擾。在特征層面，分塊的局部特征和全局特征被分別抽取，同時結(jié)合局部特征與全局特征的編碼能夠避免圖像在表情，遮擋等影響下造成的局部紋理變形或者丟失。系統(tǒng)中采用了3種不同的特征編碼模式（Gabor, LBP, HOG)。在特征抽取之后，多類特征分別進(jìn)行后續(xù)的分類操作，并以加權(quán)的分?jǐn)?shù)級融合作為圖像最終的驗證結(jié)果。此外，系統(tǒng)對于不同光照、環(huán)境中的差異，會通過每次登錄自學(xué)習(xí)的過程，逐步適應(yīng)各種環(huán)境。

人臉認(rèn)證登錄的不斷優(yōu)化

在人臉產(chǎn)品的設(shè)計上，也要注意揚(yáng)長避短，合理引導(dǎo)用戶并進(jìn)行足夠的提示，使得人臉認(rèn)證登錄系統(tǒng)發(fā)揮它最大的效能。

1、活體檢測。為了避免用照片等非生命體人像特征蒙混過關(guān)的情形，可以在人臉驗證中引入活體檢測技術(shù)，這就需要被識別者在人臉可被檢測到的范圍內(nèi)，緩慢的左右搖頭并作出一些輕微的表情變化，以便幫助人臉識別系統(tǒng)確認(rèn)是否具有生命特征，從而加強(qiáng)人臉登陸的安全性；

2、自適應(yīng)學(xué)習(xí)。為了應(yīng)對不同環(huán)境下的認(rèn)證圖像與模版圖像之間的差異，系統(tǒng)需要具備自學(xué)習(xí)的功能，能夠在每次驗證的過程中，自動更新用戶模版，來縮短模版注冊的周期；

盡管現(xiàn)有的人臉認(rèn)證系統(tǒng)仍然存在缺陷，但人臉認(rèn)證登陸的實(shí)用價值是不可否認(rèn)的。隨著研究的不斷深入，相信人臉認(rèn)證技術(shù)會更好的滿足用戶的需求。