人臉辨識系統

生醫工程實驗期中報告

電機四蕭皓祥

電機五李威德

電機四 傅猷

人臉辨識系統

PCA

原理

主要方法

1.樣板比對法:

目前普遍使用，把臉部的資料定點全部輸入，在與原本擁有人臉的資料做比較，資料量很大。

2.條列式規格區列法:

定義人臉各特色區域，比較則是特色區域資料做比較，資料量較少，但會因為定義的區域而影響比對正確度。

原理示意圖

2DPCA演算法 •

我們可以直接從training images去求得image covariance matrix。

假設總共有M張training images，Aj是一個 的矩 陣，是所有training images的平均影像

，則covariance matrix Gt的求法如下:

人臉辨識的優勢與困難

人臉識別的優勢人臉識別的優勢在於其自然性和不被被測個體察覺的特點。

利用紅外線採集虹膜圖像，這些特殊的採集方式很容易被人察覺，從而更有可能被偽裝欺騙。

困難1.不同個體之間的區別不大，所有的人臉的結構都相似，甚至人臉器官的結構外形都很相似。這樣的特點對於利用人臉進行定位是有利的，但是對於利用人臉區分人類個體是不利的。

2.人臉的外形很不穩定，人可以通過臉部的變化產生很多表情，而在不同觀察角度，人臉的視覺圖像也相差很大。另外，人臉識別還受光照條件（例如白天和夜晚，室內和室外等）、人臉的遮蓋物（例如口罩、墨鏡、頭髮等）、年齡、拍攝的姿態角度等多方面因素的影響。

通常第一類的變化為類間變化（inter-class difference），第二類的為類內變化（intra-class difference）。對於人臉，類內變化往往大於類間變化，使在受類內變化干擾的情況下利用類間變化區分個體變得異常困難。)

https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%85%89%E7%85%A7%E6%9D%A1%E4%BB%B6&action=edit&redlink=1https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E7%B1%BB%E9%97%B4%E5%8F%98%E5%8C%96&action=edit&redlink=1https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E7%B1%BB%E5%86%85%E5%8F%98%E5%8C%96&action=edit&redlink=1

非自然性

自然性

人臉辨識設備

人臉辨識系統不須利用到特別的系統來辨識，利用一般可見光(攝影機)即可。原因如下：

1.一般可見光即可對於人臉的各個「自然性」的辨識作反光，而可收到人臉的資訊。P.S. 非自然性的辨識為指紋辨識或虹膜辨識。2.可見光反射蒐集到的資訊即可作為人臉辨識的資料，比較困難的是在於收到資料後如何作出區別性，但是在現今的機器學習的較成熟技術下，有些工程師即可利用CNN或更具複雜功能性的LSTM即可做出區別。

人臉辨識系統

的應用

應 用 實 例 -- 門禁/出勤系統

後台人事出勤/管理系統

影像

開/關

適用於• 一般公司行號/政府機關/軍事單位• 廠房門禁管理(可配合班表)• 學校/研究單位/實驗室/圖書館• 醫院• 金融機關/金庫• 重大會議• 住家及其他需門禁管理之處所

資料匯總

應用實例 --大樓安全監控門禁系統

人臉追蹤

人臉辨識門禁

大門 : 人臉辨識門禁

電梯 : 可到樓層人臉辨識管制

住戶大門:人臉辨識門禁

停車場

走廊:人臉追蹤

電梯

樓梯間 : 人臉追蹤

人臉追蹤

樓梯間 : 人臉追蹤

應用實例 --資訊/設備登入

• 可與提款卡,信用卡, 員工證, 身份證等結合加強辨識

資訊安全• 避免密碼被竊或破解的風險• 讓個人資訊更有保障• 可進行檔案加密

適用• 電腦, PDA• 櫃員機, 信用卡• 其他需用密碼的設備

登入自動化• 不需記憶帳號及密碼• 不必常更換密碼, 降低管理成本• 提高工作效率

智慧零售

• 顧客行為分析•客層(男女/年齡層)資訊•動線追踨•駐留時間及觀看時間統計

•迎賓VIP辨識•客人的喜好•來店次數

應用實例 –消費者分析

數位廣告看板

應用實例 –相片臉部辨識

為防浪費，中國公廁要先「刷臉」才能拉下60 公分長衛生紙

1.使用者需摘下墨鏡和帽子，站在特定辨識區前透過螢幕辨識臉部。2.成功 3 秒後，機器會自動出紙。根據普通人如廁用紙標準，設定紙長約60 公分，並由單層紙改為雙層紙。3.使用時，人的臉部會被鏡頭記住，同一個人每隔 9 分鐘取一次紙，每台臉部辨識衛生紙機都可調整取紙時間。

強國公廁創超冏「紀錄」 1500捲衛生紙7天就沒了

每天20捲⟶ 每天4捲

深圳推人臉辨識 抓行人闖紅燈

被拍到闖紅燈的行人，個人資訊將會出現在路旁的電子螢幕上。圖／深圳晶報

經緯航太•NEC 合推人臉辨識空拍機人群中瞬間找出黑名單人物

無人機人臉辨識系統可在大量人群中找出 VIP 和黑名單人物無人機拍攝人臉影像後，便會傳送至人臉辨識系統，與數據庫內的人臉影像作比對

人臉辨識挑戰

• 跨年齡（cross-age）臉部辨識

如何利用不同時間點蒐集之訓練影像，成功辨識使用者早期或年老之臉部影像

• 新的隱私權爭議

• 醫美盛行下的臉部辨識

以常見之臉部辨識技術進行醫美手術前後之臉部辨識，其正確率較一般臉部辨識大幅下降了一半左右

Thank you for listening :D

生物特徵辨識方法

虹膜, 視網膜臉形

指紋, 掌形, 靜脈

聲紋

生物特徵辨識方法是利用人類生來具有的生物特徵(可能是一種特徵或過程)來做辨識,所選用的特徵需具有唯一性及可分辨性.

生物辨識技術的優點不易複製,不需記憶,不需攜帶等優點,

人臉辨識作為生物辨識的優缺點

優點：

• 資料擷取容易(ubiquitous)

• 具系統學習功能

• 無接觸式感測(contactless)

• 取像裝置成本低(low-cost)

• 擴充整合能力強

人臉辨識作為生物辨識的優缺點

缺點：

• 對環境變數變化非常敏感光線、拍攝角度，都會影響人臉辨識的正確率

• 容易被偽造誤判位置、姿勢、表情、臉部毛髮或眼鏡，都會影響

人臉識別的精確度

• 不適用在大型資料庫的身分識別