人臉識別在2018年已成為全球在視頻智能應(yīng)用技術(shù)的主流,不少機(jī)場及車站也大量采用人臉識別通關(guān)檢查系統(tǒng),讓人臉識別技術(shù)受到各行業(yè)的高度關(guān)注。據(jù)MarketsandMarkets預(yù)估,人臉識別全球市場產(chǎn)值將從2017年的40.5億美元,成長至2020年的77.6億美元,可以預(yù)期市場的快速成長將帶動并加速各種行業(yè)在人臉識別的應(yīng)用發(fā)展。

臺灣人臉識別技術(shù)的研究始于90年代末期,但直到2005年后期一些安全應(yīng)用的人臉識別系統(tǒng)才開始進(jìn)入市場。人臉識別核心技術(shù)的發(fā)展對臺灣安防產(chǎn)業(yè)來說算是一個相當(dāng)重要的技術(shù)發(fā)展環(huán)節(jié),雖然現(xiàn)在人臉識別率已達(dá)到90%以上,但周邊環(huán)境的變化依然是技術(shù)應(yīng)用的最大問題。

3D感測成主流技術(shù)

2D人臉識別技術(shù)已經(jīng)走到瓶頸,這兩年3D人臉識別技術(shù)開始冒出,目前較常見的3D感測技術(shù)有下列四種:

立體視覺(Stereo Vision)

透過2個相機(jī)模塊拍攝影像,進(jìn)行三角測量法等運(yùn)算取得物體距離,是四者中唯一只需RGB相機(jī)模塊而不用IR(紅外線)模塊的技術(shù)。由于需進(jìn)行影像運(yùn)算,通常需要一個額外影像運(yùn)算芯片輔助,因此有些芯片廠商會推動這項技術(shù)。

結(jié)構(gòu)光(Structured Light)

原理是對目標(biāo)打出光條紋,再透過打出去的光紋變化來計算形狀和距離,較常見于工業(yè)檢測和研究用途。隨著IR發(fā)展,Structured Light技術(shù)也能透過IR發(fā)射光紋,所以基本零組件包括IR發(fā)射器、IR相機(jī)模塊與RGB相機(jī)模塊。

光斑圖案編碼(Light Coding)

曾被微軟應(yīng)用在第一代Kinect體感攝影機(jī),其原理是IR雷射發(fā)射后會經(jīng)過光柵,將光平均分布在測量空間中,再透過IR相機(jī)記錄每個空間的雷射散斑,設(shè)備上需要IR發(fā)射器、IR相機(jī)模塊與RGB相機(jī)模塊。

飛行時間測距(Time of Flight,簡稱TOF)

為微軟并購的3DV Systems,也是第二代Kinect采用的技術(shù)。其原理是透過IR雷射發(fā)射,獲得空間中每一點(diǎn)達(dá)到觀測點(diǎn)的時間,進(jìn)而推算出距離,得出3D景深圖。因此需要IR發(fā)射器和接收器,并配合RGB相機(jī)模塊和感光組件或感應(yīng)數(shù)組。

Stereo Vision和Structured Light都需要圖像分析運(yùn)算,但Stereo Vision的軟件運(yùn)算較繁雜,不適合大量多點(diǎn)感測,且光源和鏡頭間的基線長度也得拉長,整體而言并不適合用于3D感測。

相對地,TOF可記錄每個觀測點(diǎn)的時間數(shù)據(jù)后再進(jìn)行計算,Light Coding也只需轉(zhuǎn)換各區(qū)域散斑以計算距離,復(fù)雜度較低;不過這兩項技術(shù)均需IR發(fā)射和接收器,也另外需要內(nèi)存甚至操作數(shù)件,故成本較高。此外,兩者的運(yùn)算原理不同,TOF單點(diǎn)IR只需記錄時間,理論上會比Light Coding先分析散斑圖形再運(yùn)算來得簡易;而Light Coding是將整個畫面切割測距,要得到概略景深圖較容易。整體而言,TOF的反應(yīng)速度和精準(zhǔn)度最佳,而Light Coding在不需要精細(xì)景深圖時的表現(xiàn)較平均,Stereo Vision的成本則較低。

雙技術(shù)結(jié)合 各有利弊

近年許多人臉識別軟件公司紛紛提出人臉識別結(jié)合RFID或Beacon、指紋等相關(guān)技術(shù),利用雙重關(guān)卡防止誤判或提升辨識速度,但卻忽略了使用人臉識別的主要初衷──原就是不需再攜帶其他身分驗證裝置,故各有利弊。以目前手機(jī)App廣泛使用人臉偵測(Face Detection)及特征擷取(Feature Extraction)這兩類服務(wù)來說,最常見的就是修圖軟件或是影片屏蔽的應(yīng)用,許多公司都有提供在線的Web API供大家開發(fā),在行動裝置上亦提供iOS及Android系統(tǒng)的SDK,算是非常普遍的技術(shù)支持。

原文標(biāo)題:3D人臉識別技術(shù)準(zhǔn)確率提升

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