在安全行業(yè)協(xié)會（SIA）的2020年十大趨勢清單中，人工智能依舊是安防行業(yè)的流行詞，并且其排名從去年的第五位躍升為第二位，而緊隨其后的則是近年來在安防行業(yè)大放異彩的人臉識別技術(shù)。SIA還預(yù)測，人工智能和面部識別的趨勢將在未來幾年極大地影響整個行業(yè)。
由此可見，包括面部識別技術(shù)在內(nèi)的人工智能技術(shù)，在未來幾年內(nèi)，依舊將成為安防行業(yè)的主旋律。
本文將以人臉識別技術(shù)為基礎(chǔ)，圍繞3D結(jié)構(gòu)光、虹膜識別技術(shù)進行闡述，以及簡析以上技術(shù)在安防行業(yè)的主要應(yīng)用。
3D結(jié)構(gòu)光、虹膜識別技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢
3D結(jié)構(gòu)光作為3D人臉識別技術(shù)的一種，其與2D人臉識別類似，圖像數(shù)據(jù)獲取-->人臉檢測-->特征提取-->信息比對也是3D結(jié)構(gòu)光主要步驟，但3D結(jié)構(gòu)光與2D人臉識別在圖像數(shù)據(jù)獲取和人臉特征提取方式存在較大的差異。
2D人臉識別是基于二維數(shù)據(jù)的圖像檢測，通過普通攝像頭就能完成圖像數(shù)據(jù)獲??；而3D結(jié)構(gòu)光的圖像數(shù)據(jù)獲取則需要通過普通攝像頭+深度攝像頭共同完成（普通攝像頭獲取RGB信息后生成3D信息。也就是說，2D人臉識別是攝像機平面成像，而3D結(jié)構(gòu)光則是三維成像，從攝像頭彈出數(shù)百萬條投射光線到識別物體上，形成三維立體圖像，能夠更精確的識別物體。
從以上形容我們就能看出，光從圖像數(shù)據(jù)獲取環(huán)節(jié)來看，由于攝像機的深度不同，3D結(jié)構(gòu)光防干擾性能較強，基本不受光線條件影響，同時受拍攝角度、遮擋這些外在客觀因素影響也較小，從而使得3D結(jié)構(gòu)光的識別準(zhǔn)確率要比2D人臉識別高的多，防偽能力也強得多。
在來看看虹膜識別。虹膜識別的流程為圖像采集-->圖像預(yù)處理-->虹膜分割-->特稱籌碼-->特征存儲和特征匹配，盡管虹膜識別并未同人臉識別技術(shù)一樣得到廣泛，但需要強調(diào)的是，虹膜識別正受到國家的廣泛關(guān)注并在不斷發(fā)展之中。
得益于眼睛中虹膜的唯一性，虹膜識別技術(shù)擁有四大應(yīng)有優(yōu)勢：唯一性（ 高達266個識別特枕，兩個人具有相同虹膜結(jié)構(gòu)的概率為1:10^-72）、最穩(wěn)定（八個月紋理形成）、最安全（錯誤接受率非常低（10^-7）、最方便（用戶無需接觸識別器，一秒時間即可完成識別）。
3D結(jié)構(gòu)光、虹膜識別技術(shù)在安防行業(yè)的主要應(yīng)用
業(yè)界有這樣一種觀點，3D人臉識別技術(shù)的出現(xiàn)，讓視覺感知技術(shù)迎來了第四次視覺革命（前三次分別是黑白到彩色、模擬到數(shù)字、普清到高清）。3D感知智能不僅是認(rèn)知智能的視覺入口，還推進了智能視覺感知時代的來迎。
隨著技術(shù)的逐漸成熟， 3D刷臉門鎖/門禁、閘機、認(rèn)證比對管理系統(tǒng)、三維人臉盒子、三維網(wǎng)絡(luò)攝像機、三維人像多維數(shù)據(jù)管控通道、三維人像結(jié)構(gòu)化智能分析應(yīng)用服務(wù)器等多樣產(chǎn)品及解決方案逐漸豐富起來，并成為3D結(jié)構(gòu)光的主要產(chǎn)品形態(tài)。而得益于其超強防偽能力，3D結(jié)構(gòu)光也在智能安防中大展身手。
某些保密要求非常高的行業(yè)，如支付和家庭門鎖，是當(dāng)下3D結(jié)構(gòu)光的主要應(yīng)用場景。在金融級場景中，3D結(jié)構(gòu)光可保障金融級安全性，快速核驗人員信息，分配可進入人員權(quán)限、確保財產(chǎn)、信息安全；在智慧交通領(lǐng)域，包括3D結(jié)構(gòu)光在內(nèi)的三維人臉識別技術(shù)已經(jīng)成為“刷臉乘車”的關(guān)鍵技術(shù)，如濟南地鐵1號線采用3D人臉識別技術(shù)實現(xiàn)刷臉乘地鐵；以及隨著3D人臉點云數(shù)據(jù)、3D骨骼跟蹤識別、3D Vslam定位導(dǎo)航等技術(shù)的發(fā)展，包括3D結(jié)構(gòu)光在內(nèi)的三維人臉識別技術(shù)已被逐漸落地在機器人視覺識別、智慧物流、智慧零售、智慧教等多個領(lǐng)域和政府、人才公寓、校園、億元等重要場所中，提高產(chǎn)業(yè)智慧能力，保障城市公共安全。
與以人臉識別技術(shù)為主的“刷臉時代”的出現(xiàn)不同，虹膜技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用，主要還是以身份認(rèn)證系統(tǒng)為主，集中應(yīng)用在反恐、刑偵、出入境管理等公共安全領(lǐng)域。
據(jù)可追溯數(shù)據(jù)表示，虹膜識別技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用最早可追溯到2002年，英國和阿聯(lián)酋將虹膜識別技術(shù)應(yīng)用在機場安檢系統(tǒng)、出入境管理以及刑偵執(zhí)法等領(lǐng)域，其中在英國機場，每天約進行10^10次虹膜識別；2009年，印度將虹膜識別技術(shù)應(yīng)用于公民身份核驗，使用頻率每天可達10^14次；2013、2014年，阿富汗以及美國先后將虹膜信息納入全國身份驗證系統(tǒng)，作為下一代身份識別認(rèn)證，利于該身份驗證系統(tǒng)，阿富汗聯(lián)合聯(lián)合國難民署救濟金發(fā)放打擊恐怖分子；2016年， 中國新疆地區(qū)采集虹膜信息建庫，用于公共安全、反恐領(lǐng)域；2017年，新加坡采集國民及永久居民的虹膜，計劃至2022年全面啟用無證出入境；以及在剛剛過去的2019年，中國國家公安部印發(fā)全國刑偵虹膜采集政策文件、美國酒家國際機場部署虹膜認(rèn)證識別系統(tǒng)對過境旅客進行身份甄別、英國在Gatwick機場建設(shè)虹膜識別系統(tǒng)，以區(qū)別英國公民和國際訪客……以上種種，皆是虹膜識別在全球各個國家公共安全領(lǐng)域的主要應(yīng)用。
僅以中國來看，展望未來，虹膜識別有望成為中國公共安全領(lǐng)域的核心“功臣”，尤其在中國國家公安部印發(fā)全國刑偵虹膜采集政策文件夠，中國虹膜識別規(guī)?；瘧?yīng)用正式開啟，虹膜識別技術(shù)及相關(guān)解決方案已經(jīng)廣泛應(yīng)用在出入境管理、反恐、監(jiān)管所等領(lǐng)域，出現(xiàn)全國各地多個機場、公路檢查站、高鐵站、火車站等各類出入場所，通過對重點人員、違法犯罪人員進行虹膜身份信息建庫，實現(xiàn)無證情況下人員身份核驗，以增強公安機關(guān)的社會治安管控能力。
3D結(jié)構(gòu)光、虹膜識別技術(shù)應(yīng)用難點淺析
但萬物皆有裂縫，在我國，3D結(jié)構(gòu)光和虹膜識別技術(shù)要得到廣泛應(yīng)用，依舊需要解決眾多難題。
首先來看看3D結(jié)構(gòu)光，在筆者的采訪中，3D結(jié)構(gòu)光發(fā)展存在三座“大山：一是識別距離短，難以滿足當(dāng)下遠距離場景的需求；二是也會受到自然光線影響，導(dǎo)致成像像素點不夠，識別精度下降，使得三維人臉識別在某些場景中的識別效率低下；三是成本問題。3D結(jié)構(gòu)光的整個系統(tǒng)包括結(jié)構(gòu)光投影設(shè)備，攝像機、圖像采集和處理系統(tǒng)，所需成本比2D人臉識別成本高的多，光是攝像機設(shè)備就不只是一臺普通攝像機那么簡單，這也是3D結(jié)構(gòu)光無法規(guī)模化用在門禁通道產(chǎn)品上的主要原因。
再來談?wù)労缒ぷR別。由于虹膜識別的技術(shù)難度更高、易受外部環(huán)境干擾，且對識別距離的要求較高。與人臉識別相比，虹膜圖像采集需要一個過程。由于虹膜識別需要比人臉識別更為專業(yè)、特殊的采集鏡頭，硬件成本比較昂貴。這些因素在一定程度上阻礙了其進入普通消費市場，其普及率還有待提高。另外，當(dāng)前我國虹膜識別技術(shù)的發(fā)展，還受到不少因素的局限，一是采集技術(shù)、設(shè)備，二是國家政策因素。就目前而言，我國的虹膜采集行為還處于起步階段，要達到與人臉識別同樣的廣泛應(yīng)用，需要國家政策的大力支持。
小結(jié)：
進入視覺智能時代，人臉識別已成為人工智能在安防行業(yè)應(yīng)用最為流行且廣泛的技術(shù)，這點已經(jīng)毋庸置疑。但時代在發(fā)展，技術(shù)也需要不斷向前進，3D結(jié)構(gòu)光將成為人臉識別技術(shù)的主流技術(shù)，虹膜識別也逐漸在某些場景替代人臉識別技術(shù)，亦或是與人臉識別技術(shù)結(jié)合構(gòu)建更為安全的身份認(rèn)證系統(tǒng)，為安防行業(yè)注入新的發(fā)展血液。
（本文部分內(nèi)容源自國際攝像頭技術(shù)應(yīng)用大會演講內(nèi)容）
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作者：曾凌霄
