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高仿人脸识别技术开启智慧主动安防新篇章
2016-05-10 09:02:42   来源:   评论:0 点击:

智慧平安城市三大体系中摆在首位的是智能监控预防体系。该体系的核心思想在于“预防”二字,通俗地说就是“变被动安防为主动安防”。
  智慧平安城市三大体系中摆在首位的是智能监控预防体系。该体系的核心思想在于“预防”二字,通俗地说就是“变被动安防为主动安防”。因此智能主动安防视频分析系统,是该体系的核心系统,也是整个智慧平安城市的核心系统。而智能主动安防视频分析系统的核心是生物识别技术。“高维形象几何仿生信息学”的诞生,从根本上解决了困扰智慧平安城市建设的诸多难题,同时也一举打破了国外多年的垄断局面,垫定了我国在生物识别领域的国际领先地位。

人脸识别技术简介
  人脸识别是随着计算机技术、图像处理技术、模式识别技术等技术的快速进步而出现的生物特征识别技术。生物识别技术是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种高科技识别技术,人的指纹、掌纹、掌静脉、眼虹膜、视网膜、DNA以及相貌等人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性、稳定性,其无法复制、失窃或被遗忘。由于每个人的这些特征都不同,因此利用人体的这些独特的生理特征可以准确地识别每个人的身份。

 
  与其他识别技术相比较,人脸识别技术具有如下优势:①非接触、便捷、自然、直观;②良好的防伪、仿欺诈功能;③适合动态识别;④系统部署简单。
 
  人脸识别按“固定姿态与自然姿态、配合与不配合、显示和隐式”可分为静态和动态两种。 
 
  静态人脸识别是指在摄像机前近距离进行的一种人脸识别,识别时需要人的主动配合,这种人脸识别方式不适合公安抓逃。主要用于门禁、闸机等需要近距离进行身份确认的场合,常和考勤管理结合应用。
 
  动态人脸识别是指在人自然姿态没有察觉的情况下,由摄像机主动进行的一种人脸识别,识别时不需要人的主动配合,具有很强的隐蔽性,这种人脸识别方式特别适合公安抓逃、黑名单布控。主要用于广场、车站、机场、银行等需要重点识别/布控的场合,常和黑名单管理结合应用。
 
人脸识别应用模式
  人脸识别被广泛应用到各个行业的出入口控制、安全验证、抓逃布控等方面,包括:公安、武警、司法、监狱、银行、学校、医院、交通、旅游、环保、商场/超市、小区/园区、宾馆/酒店/旅社、车站/广场/公园、网吧/游戏厅/娱乐场所、博物馆/档案馆、重大危险源、重点保护单位。

目前人脸识别主要有以下三种应用模式:
  人脸身份验证,即确认真人和照片中的人是否是同一人,此模式可广泛应用于需要身份认证的场所,如身份证照片与持有者是否相同、数据中心出入身份认证等。
 
  人脸识别布控,即将需要重点关注的对象人员照片存放在系统中(如警方通缉犯),当此人出现在监控设备覆盖的范围中时系统将报警提示,此种模式主要应用在监狱、银行、航空、海关、通道安检、重要场所出入口等需要布控和实时预警的地点。
 
  静态照片检索,即利用特定对象的照片与已知人员照片库进行对比来确定其身份信息,在这种应用模式系统中可存储的人像照片数量是亿万级的,此模式主要解决传统人像比对只能依靠人工进行比对,工作量巨大、速度慢、效率低等问题,可以应用于网络照片检索、身份识别等环境。

高维形象几何仿生信息学
  高维形象几何仿生信息学的起源和作用人工神经网络(ANN)系统是20世纪40年代后出现的。1990年起,王守觉院士在神经网络模式识别新理论新技术方面取得了突破性进展,提出了“高维形象几何仿生信息学”新理论新方法。
 
  这种新方法为解决人类思维中难以用数学方程描述的形象思维问题,为解决维数高、自变量多、计算复杂度大的计算问题提供了新思路。
 
  这种新方法用于人脸识别、目标识别、语音识别、图像处理等方面,均远远优于传统方法(把形象思维问题用逻辑描述进行计算)。
 
  这种新方法可以将人脸特征有效表达为48个字节(国际上的其他人脸识别技术至少需要1000字节以上),可实现超小载体存储、超大范围应用。基于中国13亿人的人脸数据量仅有58G。
 
  这种新方法用于模糊照片的清晰化处理取得了十分优异的实际效果。
 
  这种新方法用于安防领域,可以大大提高安防的智能性、主动性、有效性和可靠性。

  高维形象几何仿生信息学区别传统的三个基本特点:
  全部理论方法和计算过程都是从高维空间中几何图形概念出发;
 
  高维空间中所有子空间都利用空间中的点集来描述;
 
  高维空间中任何复杂的计算过程都是用许许多多平面几何中简单运算组合迭代而成。
 
高维形象几何仿生信息学的基本原理
 
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  高维仿生超低数据量人脸识别技术特点
 
  深圳威富集团拥有全球首创和唯一的基于“高维形象几何仿生信息科学”的人脸识别专利技术。该技术的最大特点是超低数据量,表达一张人脸特征仅需48字节,而在全球范围内模向比较,同行业量少需要1000字节以上。同时由于采用了独创的高维空间形象思维模式,因此对传统人脸识别技术及所依赖的逻辑思维模式是一种颠覆。
 
  “高维形象几何仿生信息科学”由首席科学家王守觉院士在神经网张算法基础上开创,得到了来自中国科学院和工程院13位院士的极高评价和联名推荐。
 
  由于使用了高维仿生超低数据量人脸识别技术,使得我们在生物识别智能管控领域,已经走在世界的前列,必将开创和引领生物识别智能管控新时代。
 
技术对比
 
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  比对模式
  实时视频比对。与前端高清网络摄像机联网,获取监控视频流,进行实时人脸对比,一旦有犯罪嫌疑人出现,立即报警。
 
  录像文件比对。对于尚未互联互通的监控网络,可将监控录像视频文件拷贝至本系统的硬盘上,通过读取文件的方式进行人脸比对。一旦在视频文件中搜索到犯罪嫌疑人的人脸,可发出警示信号,并记录犯罪嫌疑人出现的精确时刻。

 
  图像文件比对。对于抓拍到的人脸图像,可传输/拷贝至本系统的硬盘上,进行批量读取比对。一旦在图像文件中搜索到犯罪嫌疑人的人脸,可发出警示信号,并将该幅图像显示出来。
 
  远程比对。对于前面所述视频、图像比对,均可通过本系统客户端远程登陆,上传至服务器进行比对,具有很大的便利性,可大规模利用。
 
  核心特色
  ·全球独创的高维形象几何仿生信息学;
 
  ·超低数据量(48字节)、存储周期长、识别速度快;
 
  ·变事后分析为事前预警,变被动安防为主动安防;
 
  ·向科技要警力,使现有的警力提高30倍以上;
 
  ·使主动安防监控系统真正成为“火眼金睛”;
 
  ·极大提高犯罪威慑力。
 
高仿真人脸识别技术的优势
  超低数据量
  在人脸特征数据量方面是传统人脸识别不能相比的。这种新技术将人脸特征压缩为48个字节,到目前为止在国内外仍然是唯一的超低数据量人脸识别技术。据国外相资料表明:传统人脸识别技术一张人脸的数据量最低在1K字节以上。

  传统人脸识别由于受限于技术理论,很难做到低数据描述,这也直接造成了其在后续应用过程中的一系列问题,比如活体人脸数据采集环境的苛刻性加强,计算机后台运算能力要求超过实际现有水平,网络传界带宽压力无法承受等等。这些问题的存在使得传统人脸识别技术的应用范围大幅缩小,只能在某些特定场合应用。而应用人脸高维仿生模式识别技术,这些问题都将迎刃而解。
 
超低数据量人脸特征带来系列组合优势:
  存储更低、传输更快、比对更快、准确率更高(受控环境下静态人脸识别准确率>99%,受控环境下动态人脸识别准确率>98%,户外等不受控环境下动态人脸识别准确率>85%)。
 
适合动态比对
  新技术更适合大规模动态场景下多移动目标的实时检测和分析,实际应用效果非常好,尤其是大型活动、人员密集的车站、广场、集市、边检口岸等,都可以进行实时多目标的在线检索和比对。该技术可以帮助公安机关在茫茫人海中抓捕逃犯和疑犯,一个个摄像头将构成一张天网,极大地减轻了公安机关的压力,真正做到科技强警。应用传统的人脸识别技术,如此大规模的应用几乎是不可能的,但是新技术可以将成千上万的人脸信息直接取出进行实时比对。
 
  之所以能做到这一点,最终还是要归结到超低数据存储上来,这是一切应用得以实现在基础所在。另外,独创的高维空间几何分析方法也极大地提升了工作效率。
 
候选命在旦夕中率高
  候选命中率就是候选人在比对近视结果列表中出现的概率,此项是评价人脸检索系统的重要应用指标。本功能在国内外多次测试中均以候选命中率极高而得到广泛的赞誉。
 
姿态适应性强
  在系统实战使用过程中,比对或入库的照片中是正面人脸的几率较低,因此系统必须对照片中的人脸的偏转具有适应性才具有实用性。本系统支持的姿态变化分别为:人脸左右旋转[-35°,35°],俯仰角度[-25°,25°]。以上参数仅仅是实践中总结的最优比对适应角度,不表示变化角度大于以上范围时系统无法比对。

响应速度快
  本系统人脸比对在内存中完成,避免频繁的I/O带来的性能损失,本系统平均每秒可以完成30万次人脸特征比对。如果分布式部署,可以在短暂的时间内完成千万级库容的人脸照片检索。
 
压缩比超低
  比传统的H.264压缩算法,有更进一步的提升。超越传统的压缩技术,是超低数据存储、超小负荷传输的关键。

支持画像比对
  考虑到实战使用时可能只有目标人的目击画像,因此本系统支持画像比对。
 
支持批量比对
  本系统除了支持每次单张照片比对外,还提供一次多张照片同时比对,极大地提高了工作效率。
 
支持分布式部署和海量数据检索
  由于人脸检索模式面临的是海量数据库的人脸检索,因此系统的部署方式决定系统的可用性及实用性。超低数据量人脸识别系统充分考虑了海量人脸照片数据的存储与比对,采用分布式部署和高维仿生人脸比对技术,使得系统即可满足海量人脸照片的检索,又可提升系统的响应速度及降低系统部署的投入成本。我们成功地模拟了千万级人脸照片库比对测试。
 
抗干扰能力强
  在环境采集方面,新技术在动态识别的过程中可以逐步将人的表情、姿态、光线、遮挡等干扰信息进行排除,得到一张更准确表现个人信息的照处,从而提升比对的成功率。
 
  新技术在提取人脸特征的时候,并不是基于每一个点的精确匹配,而是将人脸分成不区域对其特征进行计算,因此小范围局部遮挡(戴眼镜或口罩)将不作为比对的内容,而是选择匹配最高的区域进行综合比对,所以比对效果不会产生太大影响。
 
结束语
  智慧平安城市的潮流不可阻挡,人脸识别技术的突破具有十分重要的意义。深圳威富集团自主创新的高维形象几何仿生识别技术,犹如智慧平安城市中的明珠一样熠熠生辉,必将创建国际安防竞争新格局,开启世界主动安防新篇章。
 

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