How does facial recognition work.

什么是面部识别?

面部识别是一种使用面部来识别或确认个人身份的方法。面部识别系统可用于识别照片或视频中的人物,或实时识别人物。

面部识别被归类为生物识别安全技术。生物识别软件的其他形式包括语音识别、指纹识别和视网膜或虹膜识别。该技术主要用于安保和执法,尽管如此,人们在其他领域中使用这种技术的兴趣也在增加。

面部识别的工作原理是怎样的?

许多人因用于解锁 iPhone 的 FaceID 而熟悉面部识别技术,不过 FaceID 只是面部识别的应用之一。通常,面部识别并不依靠庞大的照片数据库来确定个人身份,它只会识别一个人作为设备的唯一所有者,同时限制其他人的访问权限。

除了解锁手机,面部识别还可以将经过特殊摄像头的人的面部与监视列表中的人的图像进行匹配。监视列表可以包含任何人的照片,包括未涉嫌有任何不当行为的人,并且这些图像可以来自任何地方,甚至来自我们的社交媒体帐户。面部技术系统可能会有所不同,但总的来说,它们的运行方式往往如下所示:

步骤 1:面部检测

摄像头可以单独或在人群中检测并定位面部图像。该图像可能显示人员直视前方的照片或轮廓。

步骤 2:面部分析

接下来,捕获并分析面部图像。大多数面部识别技术依赖于 2D(而不是 3D)图像,因为它可以更方便地将 2D 图像与公共照片或数据库中的照片进行匹配。软件会读取您的面部几何形状。关键因素包括眼睛之间的距离、眼窝的深度、前额到下巴的距离、颧骨的形状以及嘴唇、耳朵和下巴的轮廓。目的是确定面部特征,这是区分您的面部的关键所在。

步骤 3:将图像转换为数据

面部捕捉过程基于人的面部特征将模拟信息(面部)转换为一组数字信息(数据)。您的面部分析实质上变成了数学公式。该数字代码称为面纹。就像指纹是唯一的,每个人都有自己的面纹。

步骤 4:寻找配对

然后将您的面纹与其他已知面部的数据库进行比较。例如,FBI 最多可以访问来自各州数据库的 6.5 亿张照片。在 Facebook 上,任何标有人名的照片都将成为 Facebook 数据库的一部分,该数据库也可用于面部识别。如果您的面纹与面部识别数据库中的图像匹配,那么就可以确定得出结论。

在所有生物识别测量中,面部识别被认为是最自然的。从直觉上讲,这是有道理的,因为我们通常通过观察面部(而不是指纹和虹膜)来分辨自己和他人。据估计,世界上超过一半的人口经常接触到面部识别技术。

如何使用面部识别

该技术用于多种目的。这包括:

解锁手机

各种手机(包括最新的 iPhone)都使用面部识别来解锁设备。该技术提供了一种保护个人数据的强大方法,并可确保,即使手机被盗,他人也无法访问敏感数据。Apple 声称,随机面部能解锁手机的概率约为百万分之一。

执法

执法部门经常使用面部识别。这份 NBC 报告表示,这项技术在美国执法机构中的使用正在增加,在其他国家/地区也是如此。警察从被捕人员那里收集面部照片,并将其与当地、州和联邦的面部识别数据库进行比较。拍摄完被捕人员的照片后,他们的照片会被添加到数据库中,每当警察开展另一次刑事调查时,会对这些照片进行扫描。

此外,移动端面部识别功能使警官可以使用智能手机、平板电脑或其他便携式设备在现场拍摄驾驶员或行人的照片,并立即将该照片与一个或多个面部识别数据库进行比较,以尝试进行识别。

机场和边境管制

面部识别已成为全球许多机场的常见应用。越来越多的旅行者持有生物识别护照,这使他们可以绕过通常较长的排队队列,并穿过自动电子护照控制装置,从而更快地到达登机口。面部识别不仅可以减少等待时间,还可以使机场提高安全性。美国国土安全部预测,到 2023 年,将对 97% 的旅行者使用面部识别。除了在机场和边境口岸之外,该技术还用于增强大型活动(比如奥运会)的安防。

Applications of face recognition.

寻找失踪者

面部识别可用于寻找失踪者和人口贩卖受害者。假设失踪者已经添加到数据库中。在这种情况下,无论是在机场、零售店还是其他公共场所,只要脸部识别功能识别出这些人员,便可以立即向执法部门发出警报。

减少零售犯罪

当已知的入店行窃者、有组织的零售罪犯或有欺诈历史记录的人进入商店时,面部识别可以进行识别。可以将个人照片与包含犯罪分子信息的大型数据库进行匹配,以便在可能构成威胁的购物者进入商店时通知防损人员和零售安保专业人员。

改善零售体验

该技术有可能改善客户的零售体验。例如,商店中的信息亭可以识别客户,根据他们的购买历史记录提出产品建议,并为他们指明正确的方向。“人脸支付”技术使购物者无需排长队,使用较慢的付款方式结账。

银行业务

生物识别网上银行业务同样受益于面部识别技术。客户无需使用一次性密码,而是可以通过智能手机或计算机的面部识别功能来授权交易。借助面部识别功能,客户就不必使用密码,使得黑客无处下手。如果黑客窃取了您的照片数据库,则从理论上讲,“无生命”检测(此技术用于确定生物识别样本来源是活人还是虚假的展示)应能(理论上)阻止他们将该数据库用于假冒您的身份。面部识别可以淘汰掉借记卡和签名。

营销和广告

营销人员使用面部识别来增强消费者体验。例如,冷冻披萨品牌 DiGiorno 在 2017 年的营销活动中使用了面部识别功能,在该活动中,他们分析了以 DiGiorno 为主题的聚会上的人们的表情,以衡量人们对披萨的情感反应。媒体公司还使用面部识别来测试观众对电影预告片、电视先导片中的人物的反应,以及电视促销的最佳投放方式。结合了面部识别技术的广告牌(例如伦敦的 Piccadilly Circus)意味着,品牌可以触发量身定制的广告

医疗

医院使用面部识别来帮助开展患者护理。医疗保健提供商正在测试使用面部识别来访问患者记录,优化患者注册,检测患者的情绪和疼痛,甚至帮助识别特定的遗传疾病。AiCure 开发了一个使用面部识别的应用程序,以确保人们按处方服用药物。随着生物识别技术的成本越来越低练,它在医疗保健领域中的采用率有望得到提高。

跟踪学生或员工出勤情况

中国的一些教育机构使用面部识别技术来确保学生不会逃课。使用平板电脑来扫描学生的面部,并将其与数据库中的照片进行匹配,以验证其身份。更广泛地说,该技术可帮助员工在工作场所打卡上班和打卡下班,以便雇主可以跟踪出勤情况。

识别驾驶员

消费者报告表示,汽车公司正在尝试用面部识别技术来代替汽车钥匙。该技术将取代用于解锁和启动汽车的钥匙,并记住驾驶员对座椅和后视镜位置以及电台预设的偏好。

监控赌瘾

面部识别可以帮助博彩公司在更大程度上保护其客户。对于人类员工来说,监控那些进入并在博彩区域内移动的人非常困难,尤其是在赌场等人多的大空间中。面部识别技术使公司能够识别已登记为赌博成瘾者的人,并记录他们的博彩记录,以便员工可以向其建议应在何时停止博彩行为。如果自愿排除名单上的赌徒被发现参与博彩,赌场将面临巨额罚款。

面部识别技术的示例

  1. Amazon 此前曾向执法机构推广其基于云的面部识别服务 Rekognition。然而,该公司在 2020 年 6 月的博客文章中宣布,它计划暂停警方使用其技术,暂停期为一年。这样做的理由是留出时间来制定美国联邦法律,以保护人权和公民自由。
  2. Apple 使用面部识别功能来帮助用户快速解锁手机,登录应用程序和进行购买。
  3. British Airways 为从美国登机的乘客启用面部识别。可以用摄像头扫描旅行者的面部,以验证其身份,使其可以登机,而无需出示护照或登机牌。该航空公司一直在从希思罗机场出发的英国国内航班上使用该技术,并致力于在从该机场出发的国际航班上使用生物识别登机技术。
  4. 美国医疗保险公司 Cigna 允许中国客户提交使用照片签名(而非书面签名)的健康保险索赔,以减少欺诈事件。
  5. 可口可乐在世界范围内已经通过多种方式使用面部识别功能。例如,在中国的部分自动售货机上对回收垃圾的客户提供奖励、在澳大利亚的自动售货机上投放个性化广告以及在以色列进行活动营销。
  6. Facebook 于 2010 年开始在美国使用面部识别功能,当时,它使用标签建议工具自动为照片中的人物添加标签。该工具会扫描用户的面部,并提供有关人员身份的建议。自 2019 年以来,Facebook 允许用户自行选择启用该功能,此举的动机是进一步保护隐私。Facebook 在此处提供了有关如何选择启用或停用面部识别功能的信息。
  7. Google 将这项技术整合到了 Google Photos 中,并使用该技术对图片进行分类,并根据识别出的人员自动为其添加标签。
  8. 彩妆品牌 MAC 在它的一些实体商店中使用面部识别技术,使客户可以使用店内的增强现实镜子以虚拟方式“试用”彩妆。
  9. 麦当劳在它的日本餐厅中使用面部识别功能来评估那里提供的客户服务质量,包括分析其员工在协助客户时是否保持微笑。
  10. Snapchat 是面部识别软件的先驱之一:它允许品牌和组织创建对用户面部建模的滤镜 - 因此,社交媒体上可以看到无处不在的小狗脸和花冠滤镜。

提供面部识别技术的科技公司包括:

  • Kairos
  • Noldus
  • Affectiva
  • Sightcorp
  • Nviso

面部识别的优势

除了解锁智能手机,面部识别还带来了其他好处:

增强安全性

在政府层面,面部识别可以帮助他们识别恐怖分子或其他罪犯。在个人层面,面部识别可以用作锁定个人设备的安全工具,以及用于个人监控摄像头

减少犯罪

面部识别使追踪盗贼、小偷和侵入者变得更加容易。通过让罪犯知晓存在面部识别系统,就可以起到威慑作用,特别是对轻微犯罪而言。除了物理安全之外,网络安全也可以从中受益。公司可以使用面部识别技术来代替密码,以访问计算机。理论上,该技术无法被黑客入侵,因为没有可供窃取或更改的内容,而密码则会面对这种风险。

消除截停搜身导致的偏见

公众对于不合理的截停搜身的担忧导致警方面对争议,而面部识别技术可以改善这一过程。通过自动(而不是人为)流程在人群中筛选出犯罪嫌疑人,面部识别技术可以帮助减少潜在的偏见,并减少针对守法公民执行的截停搜身。

更方便

随着该技术的日益普及,客户将能够使用自己的面部在商店付款,而不必掏出信用卡或现金。这可以节省排队结帐的时间。由于面部识别不需要像指纹或其他安全措施那样进行接触 - 这在发生新冠疫情后的世界中非常有用 - 面部识别可提供快速、自动和无缝的验证体验。

更快的处理

识别面部的过程仅需一秒钟,这为使用面部识别的公司带来了好处。在充斥着网络攻击和高级黑客工具的时代,公司需要安全和快速的技术。面部识别可以快速有效地验证一个人的身份。

与其他技术的集成

大多数面部识别解决方案与大多数安全软件兼容。实际上,它可以轻松集成。这节省了实施该技术所需的额外投资。

面部识别的缺点

尽管有些人不介意在公开场合被拍摄,也不反对在有明显好处或理由的情况下使用面部识别,但该技术会激发另外一些人的强烈反应。一些缺点或问题包括:

监视

一些人担心,将面部识别与无处不在的摄像头、人工智能和数据分析结合使用会产生大规模监视的可能性,这可能会限制个人自由。尽管面部识别技术可以帮助政府追查罪犯,但也允许他们随时追查普通人和无辜者。

误差范围

面部识别数据并非没有误差,这可能导致人们因未曾犯下的罪行而遭受牵连。例如,摄像头视角的轻微变化或外观的变化(例如新发型)可能会导致误差。2018 年,《新闻周刊》报道称,Amazon 的面部识别技术错误地将 28 名美国国会议员识别为被捕罪犯。

违反隐私

道德和隐私问题是最有争议的问题。众所周知,政府会不经当事人同意存储一些公民照片。欧盟委员会在 2020 年表示,他们正在考虑禁止在公共场所使用面部识别技术,为期长达五年,以便留出时间制定防止违反隐私和道德的监管框架。

海量数据存储

面部识别软件依赖于机器学习技术,该技术需要“学习”海量数据集,以提供准确的结果。如此大的数据集需要强大的数据存储。中小型公司可能没有足够的资源来存储所需的数据。

面部识别安全性 - 如何保护自己

虽然生物识别数据通常被认为是最可靠的身份验证方法之一,但它也带来了巨大的风险。这是因为,如果某人的信用卡明细被黑客入侵,则此人可以选择冻结自己的信用卡,并采取措施更改泄露的个人信息。如果您丢失了您的数字化“面部”,该怎么办?

在世界范围内,组织和政府通常会越来越多地捕获、存储和分析生物识别信息,但他们的网络安全履历却不尽相同。越来越受关注的问题是:保存和处理所有这些数据的基础架构有多安全?

由于面部识别软件仍处于起步阶段,因此,管理该领域的法律正在发展(有时甚至不存在)。信息遭到泄露的普通公民可以依赖的法律手段相对较少。网络犯罪分子常常可以摆脱监管机构的调查,或者在事件发生数年后才被判刑,而他们的受害者得不到任何赔偿,只能自求多福。

随着面部识别的使用变得越来越广泛,黑客窃取您的面部数据以进行欺诈的范围也越来越大。

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生物识别技术提供了非常具有吸引力的安全解决方案。尽管存在风险,但该系统仍然十分方便,且难以复制。这些系统将在未来继续发展 - 面临的挑战是:最大程度地发挥它的优势,同时最大程度降低风险。

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