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人脸识别技术:它是如何运作的

2024-11-29 17:00:57

身份保护

面部识别技术:

你需要知道的一切

如果你曾经用面部扫描解锁手机,或者在机场安检时被拍到了面部影像,那么你就是面部识别技术的经历者之一。面部识别技术正在迅速增长,不仅技术上越来越先进,还变得越来越受欢迎。继续阅读,了解面部识别的工作原理,以及专门的隐私软件如何帮助保护你的身份安全。

作 者:Samuel Kellett发表于:2021年1月20日审核者:Antoinette Cocorinos

什么是面部识别?

面部识别技术是一种用于映射、识别或验证个人面部结构的方法。使用面部识别技术,可以创建一个独特的数字代码,称为面部指纹。这些面部指纹被存储在面部识别数据库中。如果你将一张照片输入数据库,它将查找任何匹配的面部指纹。

面部识别是如何工作的?

随著面部识别技术的发展,出现了多种方法来映射面孔并存储面部数据,这些方法在准确性和效率上有所不同。在这里,我们将探讨面部识别的工作原理,以及结果数据如何存储和谁通常可以访问它。

面部识别有三种方法:

传统面部识别: 从照片中识别个人。

3D面部识别: 使用3D扫描仪实时捕捉个体的外观。

生物识别面部识别: 分析独特的面部轮廓、特征和测量,以确定某人的身份。

传统面部识别

我们可以将传统面部识别分为两大类别:整体性和特征性。

整体性面部识别 分析整个面孔,以寻找与目标匹配的识别特征。

特征性面部识别 从面孔中分离出相关的识别数据,然后将其应用对照潜在匹配的模板。

传统面部识别系统一般遵循以下步骤来识别目标。

步骤 1:检测

面部识别软件在图像中检测你的脸部想像一下你在Facebook标记照片时看到的小方框,或者当你在手机相机中对齐一张照片时出现的方框。

步骤 2:分析

面部识别算法用于识别你的独特面部生物特征和特征,比如鼻子和嘴之间的距离、眉毛的大小、额头的宽度以及许多其他属性。

这些独特的特征称为结点点,平均每个人类面部约有80个。这些类比信息将转换为数字代码,以形成你的面部指纹。

步骤 3:识别

现在,面部识别软件可以将你的面部指纹与数据库中其他面部指纹进行比较,以寻找匹配。

以下的面部识别软件将你的面部指纹与数据库中的其他进行匹配。

3D面部识别

3D面部识别方法涉及使用感测器以更高的精确度捕获面部形状。

与传统面部识别方法不同,3D面部识别的准确性不受光照的影响,扫描甚至可以在黑暗中进行。3D面部识别的另一个优势是可以从多个角度识别目标,而不仅仅是正面轮廓。

iPhone X及后续版本配备了Face ID技术,这依赖于3D面部识别来识别其拥有者。

3D面部识别过程主要分为六个步骤。

步骤 1:检测

你的面部可以通过面部识别摄像头直接捕获为3D图像比如在用手机扫描面部时,或者可以通过扫描2D照片来捕获。

步骤 2:对齐

面部识别软件现在确定你的面部位置和角度,以及它的大小。只要你的面部朝向相机的角度在90度以内,3D面部识别软件都能识别它。

步骤 3:测量

当你的形象被检测到后,系统测量至分毫米你面部的具体形状。一旦得到了这个非常精确的测量,就会创建一个模板。

步骤 4:表征

类似于传统面部识别的分析步骤,系统现在根据你的面部特征创建的独特模板进行转换为代码。

步骤 5:匹配

与您想像的那样,匹配步骤涉及在数据库中搜索以寻找匹配的新转换模板。如果正在搜索的数据库全都是3D图像,则可以直接进行匹配。

如果数据库还包含2D图像,则软件使用算法将您的3D面部图像转换为2D以寻找匹配。

飞驰加速器安卓步骤 6:验证或识别

现在,根据情况,3D面部识别软件可以验证或识别您。验证用于确认你的身份,将你的扫描与能确认你身份的图像进行比对如驾驶证照片。

该软件还可以用来识别某个人,将扫描与数据库中的所有照片进行比较以找到潜在匹配。

生物识别面部识别

皮肤和面部生物识别技术是面部识别领域的一种新兴技术,可以显著提高面部识别技术的准确性。皮肤质地分析聚焦于个人皮肤的某一部分,使用算法对线条、纹理和毛孔进行非常精细的测量。

生物识别面部识别分析的准确性高到可以区分同卵双胞胎。

面部识别数据如何存储,存在哪里?

面部识别数据现在很可能就在你的手中或口袋里。许多智能手机都有生物识别登录选项,包括指纹和面部指纹。这些数据存储在设备内部,因此可以在不将数据发送到外部来源的情况下验证你的生物特征。

但即便苹果和三星不一定在庞大的数据库中持有你的面部指纹,也很有可能它的数据在某个地方存在。

许多执法机构拥有面部识别数据库。在美国,FBI维护著一个不断增长的数据库,可以匹配超过64亿张照片。中国最近强制执行面部扫描对于想要手机数据计划的用户,而该国还维持著一个面部识别数据库,以识别或验证约14亿公民的身份。

此外,还有许多公共面部识别数据库可供免费访问,尽管与私人或官方数据库相比,图片的总数量有限。

面部识别数据库的一个令人担忧的发展是数据经纪公司如Clearview AI,该公司拥有超过三十亿张从社交媒体、就业记录和新闻网站抓取的图片。

数据经纪商不仅仅收集图片。你在网上的几乎所有行为从你观看什么到你购买了什么到你访问了哪些网站都透过广告商使用cookies进行追踪。这些信息通常会与浏览器指纹的数据结合,这是一种更深层的在线追踪形式,利用隐藏脚本根据你的浏览器和计算机的唯一属性识别你。

浏览器指纹涉及使用你的浏览器设置、默认语言和时区、已安装的浏览器扩展、操作系统、图形卡,以及许多其他属性来建立一个可以以极高准确度识别你的配置档。

你可以通过使用具有防指纹技术的私人安全浏览器来干扰和防止这种数据收集。Avast Secure Browser专门设计用来防止侵入式网络跟踪、混淆浏览器指纹脚本和阻止广告。为了获得真正私密的网络体验,今天就试试我们的免费安全浏览器吧。

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面部识别技术真的准确吗?

过去几年,面部识别技术的准确性有了相当大的提高。在2014年,表现最好的算法的错误率为41;而在2020年,最佳算法的错误率仅为008。但这项技术仍然存在关键并且高度重要的缺陷,特别是在种族和性别方面。

面部识别在识别白人男性时非常准确,但对于女性或有色人种则较为不足。

随著技术的迅速普及,我们有必要问自己:面部识别究竟有多准确?如果所分析的图像非常清晰,则可以实现高达9997的准确率。

但是,图像通常不会是完美清晰的。在现实世界中,照片通常是在不理想的条件下拍摄的如光线不足、脸部角度不佳等等,因此容易出现假阳性。

准确性方面的两个最大问题是种族和性别。事实证明,面部识别在识别白人男性时非常准确,而在识别女性或有色人种时则较差。事实上,根据2018年的麻省理工学院研究,当面部识别算法试图匹配深肤色女性时,其错误率为347!相比之下,对于白人男性的最大错误率仅为08。

面部识别用于什么?

随著面部识别的日益普及,许多行业看到了这项技术的潜力。面部识别软件有多种用途,从执法、机场安检,到智能手机和其他消费技术。以下是面部识别技术的一些应用范例。

智能手机中的面部识别摄像头

新型智能手机可以使用面部识别软件解锁。与指纹扫描选项类似,使用面部指纹使得你的手机很难被黑客攻击除非有人能将你的手机对准你的脸。在2019年,美国法院判定不得使用面部识别强行解锁手机的警察策略。

机场安全

全球各地的机场都在使用面部识别技术。通过面部识别检查乘客可能会创造更快、更顺畅的机场安全程序,尽管这也引发了隐私问题。

执法机构

如前所述,面部识别在警察工作中的应用愈加流行。执法机构使用各种数据库来识别和验证可疑个体。

人脸识别技术:它是如何运作的

疾病辨识

美国国家人类基因组研究所成功使用面部识别诊断一种名为DiGeorge症候群的疾病,提高了早期识别该病的可能性。在他们的小型研究中,这一算法能够以966的准确率诊断疾病。

寻找宠物

FindingRover是一个专注于动物的面部识别应用程式。宠物主人可以注册并上传他们宠物的照片。如果宠物失踪,公司就可以使用面部识别查找当地动物收容所的匹配。

面部识别技术的历史

让我们简要回顾面部识别技术的历史时间线。

3993 BC

面部识别的初步步骤,打磨玄武岩形成第一面镜子。

好了,跳过了好几步

19621964

伍德罗W布莱德索领导一个团队,试图判断电脑是否可以识别人类面孔。为此,他教电脑识别面部特征,然后测量特征并将其与其他面孔进行比较。这个实验并未成功,但这个想法显示出了潜力,并提高了人们对面部识别软件的兴趣。

1970年代

布莱德索的工作被戈德斯坦、哈蒙及雷斯克所增强,开发出21个具体的面部标记供电脑识别使用。不幸的是,与布莱德索的情况类似,他们受到当时技术的限制,需要进行大量的手动计算。

19881991

特征脸! 抱歉,这只是个有趣的词。在1988年,舒洛维奇和柯比提出了“特征脸”的概念,这种脸型实际上是从研究大量脸部中建立的标准化脸部。这是第一种整体性全脸面部识别方式。

1991年,特克和彭特兰德扩展了这一研究,发现了在图像中检测面部的办法。尽管这些实验同样受到当时可用技术的限制,但它们取得了成功。今天,特征脸依然被视为某些面部识别方法中的基准比较。

1990年代2000年代

在上个世纪之交,面部识别技术有了几项重大进展。1993年,国防高级研究计划局DARPA和国家标准技术研究所NIST启动了FERET项目,目的是建立一个面部识别数据库。

随后,在2000年代初期,国家标准技术研究所引入了一系列评估,称为面部识别供应商测试。这些独立的面部识别数据库评估至今仍在使用。

2010年

事情开始真正起飞。 Facebook推出面部识别软件,在用户或其他人上传照片时自动标记。

2017年

苹果公司宣布iPhone X将包括Face ID,这是一种面部识别软件,允许用户只需看著它便能解锁他们的手机。2017年也是Clearview AI的诞生之年,该公司拥有超过三十亿张从互联网上抓取的照片数据。

相关的隐私担忧

面部识别技术可以完成令人惊讶的事情,但也存在许多合理的担忧,担心面部扫描可能被误用或导致错误匹配。幸运的是,有几种方法可以保护你的数据。

面部识别和监控技术的危险

在COVID19大流行期间,面部识别技术被用来判断员工是否遵循口罩规定。该技术在美国和欧洲的酒店和餐馆中被秘密使用,引发了隐私问题。

在中国,监控技术如面部识别被用来追寻和定罪宗教少数族裔。中国政府还将其监控工具出售给全世界的专制政权,包括委内瑞拉和津巴布韦。

政府可以使用面部识别技术监视其公民。

IBM表示,将不再开发或提供面部识别技术。谷歌表示,在开发防止滥用的政策之前,将不提供面部识别。甚至亚马逊也对警方使用其面部识别软件设定了一年禁令,因为对准确性和种族偏见的担忧。

如何保护自己?

如果面部扫描让你感到不安,有一些简单的事情可以减少被添加进数据库的机会。

在Facebook上选择退出面部识别。 你可以更改你的Facebook设置,让Facebook的面部识别软件不再识别你。选择此选项时,Facebook还会删除他们所拥有的你的面部模板。

别把自己变成外星人或狗。 虽然Snapchat宣称他们的面部过滤技术不会像面部识别算法那样深度,但如果他们选择这样做,这类应用有可能会利用数以百万计的面部扫描进行可疑的活动。去年Face App因为一个使使用者显老的过滤器而引起了舆论关注。令人担忧的是,他们的使用条款赋予公司随意使用上传的照片的权利。

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面部识别技术的准确性

面部识别技术的准确性在过去几年有了不小的改善。在2014年,表现最佳的算法的错误率为41;而到了2020年,最佳算法的错误率报告仅为008。但这项技术仍然存在关键并且高度重要的缺陷,特别是在种族和性别方面。

面部识别在识别白人男性时非常准确,但对于女性或有色人种的识别质量则相对不足。基于研究资料,面部识别技术在 最新改良下也无法 突破这一瓶颈,移动移动前行进度。