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智能视觉时代一二技术浅析

3D结构光、虹膜识别在安防行业的技术应用
2020-01-03 09:26:39 来源:安防知识网 作者:曾凌霄
资讯频道文章B

[摘要] 本文将以人脸识别技术为基础,围绕3D结构光、虹膜识别技术进行阐述,以及简析以上技术在安防行业的主要应用。

  在安全行业协会(SIA)的2020年十大趋势清单中,人工智能依旧是安防行业的流行词,并且其排名从去年的第五位跃升为第二位,而紧随其后的则是近年来在安防行业大放异彩的人脸识别技术。SIA还预测,人工智能和面部识别的趋势将在未来几年极大地影响整个行业。

  由此可见,包括面部识别技术在内的人工智能技术,在未来几年内,依旧将成为安防行业的主旋律。

  本文将以人脸识别技术为基础,围绕3D结构光、虹膜识别技术进行阐述,以及简析以上技术在安防行业的主要应用。

  3D结构光、虹膜识别技术的应用优势

  3D结构光作为3D人脸识别技术的一种,其与2D人脸识别类似,图像数据获取-->人脸检测-->特征提取-->信息比对也是3D结构光主要步骤,但3D结构光与2D人脸识别在图像数据获取和人脸特征提取方式存在较大的差异

  2D人脸识别是基于二维数据的图像检测,通过普通摄像头就能完成图像数据获取;而3D结构光的图像数据获取则需要通过普通摄像头+深度摄像头共同完成(普通摄像头获取RGB信息后生成3D信息。也就是说,2D人脸识别是摄像机平面成像,而3D结构光则是三维成像,从摄像头弹出数百万条投射光线到识别物体上,形成三维立体图像,能够更精确的识别物体

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  从以上形容我们就能看出,光从图像数据获取环节来看,由于摄像机的深度不同,3D结构光防干扰性能较强,基本不受光线条件影响,同时受拍摄角度、遮挡这些外在客观因素影响也较小,从而使得3D结构光的识别准确率要比2D人脸识别高的多,防伪能力也强得多。

  在来看看虹膜识别。虹膜识别的流程为图像采集-->图像预处理-->虹膜分割-->特称筹码-->特征存储和特征匹配,尽管虹膜识别并未同人脸识别技术一样得到广泛,但需要强调的是,虹膜识别正受到国家的广泛关注并在不断发展之中。

  得益于眼睛中虹膜的唯一性,虹膜识别技术拥有四大应有优势:唯一性( 高达266个识别特枕,两个人具有相同虹膜结构的概率为1:10^-72)、最稳定(八个月纹理形成)、最安全(错误接受率非常低(10^-7)、最方便(用户无需接触识别器,一秒时间即可完成识别)

  3D结构光、虹膜识别技术在安防行业的主要应用

  业界有这样一种观点,3D人脸识别技术的出现,让视觉感知技术迎来了第四次视觉革命(前三次分别是黑白到彩色、模拟到数字、普清到高清)。3D感知智能不仅是认知智能的视觉入口,还推进了智能视觉感知时代的来迎。

  随着技术的逐渐成熟, 3D刷脸门锁/门禁、闸机、认证比对管理系统、三维人脸盒子、三维网络摄像机、三维人像多维数据管控通道、三维人像结构化智能分析应用服务器等多样产品及解决方案逐渐丰富起来,并成为3D结构光的主要产品形态。而得益于其超强防伪能力,3D结构光也在智能安防中大展身手。

  某些保密要求非常高的行业,如支付和家庭门锁,是当下3D结构光的主要应用场景。在金融级场景中,3D结构光可保障金融级安全性,快速核验人员信息,分配可进入人员权限、确保财产、信息安全;在智慧交通领域,包括3D结构光在内的三维人脸识别技术已经成为“刷脸乘车”的关键技术,如济南地铁1号线采用3D人脸识别技术实现刷脸乘地铁;以及随着3D人脸点云数据、3D骨骼跟踪识别、3D Vslam定位导航等技术的发展,包括3D结构光在内的三维人脸识别技术已被逐渐落地在机器人视觉识别、智慧物流、智慧零售、智慧教等多个领域和政府、人才公寓、校园、亿元等重要场所中,提高产业智慧能力,保障城市公共安全。

  与以人脸识别技术为主的“刷脸时代”的出现不同,虹膜技术在安防行业的应用,主要还是以身份认证系统为主,集中应用在反恐、刑侦、出入境管理等公共安全领域。

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  据可追溯数据表示,虹膜识别技术在安防行业的应用最早可追溯到2002年,英国和阿联酋将虹膜识别技术应用在机场安检系统、出入境管理以及刑侦执法等领域,其中在英国机场,每天约进行10^10次虹膜识别;2009年,印度将虹膜识别技术应用于公民身份核验,使用频率每天可达10^14次;2013、2014年,阿富汗以及美国先后将虹膜信息纳入全国身份验证系统,作为下一代身份识别认证,利于该身份验证系统,阿富汗联合联合国难民署救济金发放打击恐怖分子;2016年, 中国新疆地区采集虹膜信息建库,用于公共安全、反恐领域;2017年,新加坡采集国民及永久居民的虹膜,计划至2022年全面启用无证出入境;以及在刚刚过去的2019年,中国国家公安部印发全国刑侦虹膜采集政策文件、美国酒家国际机场部署虹膜认证识别系统对过境旅客进行身份甄别、英国在Gatwick机场建设虹膜识别系统,以区别英国公民和国际访客……以上种种,皆是虹膜识别在全球各个国家公共安全领域的主要应用。

  仅以中国来看,展望未来,虹膜识别有望成为中国公共安全领域的核心“功臣”,尤其在中国国家公安部印发全国刑侦虹膜采集政策文件够,中国虹膜识别规模化应用正式开启,虹膜识别技术及相关解决方案已经广泛应用在出入境管理、反恐、监管所等领域,出现全国各地多个机场、公路检查站、高铁站、火车站等各类出入场所,通过对重点人员、违法犯罪人员进行虹膜身份信息建库,实现无证情况下人员身份核验,以增强公安机关的社会治安管控能力。

  3D结构光、虹膜识别技术应用难点浅析

明仕彩票官网  但万物皆有裂缝,在我国,3D结构光和虹膜识别技术要得到广泛应用,依旧需要解决众多难题。

  首先来看看3D结构光,在笔者的采访中,3D结构光发展存在三座“大山:一是识别距离短,难以满足当下远距离场景的需求;二是也会受到自然光线影响,导致成像像素点不够,识别精度下降,使得三维人脸识别在某些场景中的识别效率低下;三是成本问题。3D结构光的整个系统包括结构光投影设备,摄像机、图像采集和处理系统,所需成本比2D人脸识别成本高的多,光是摄像机设备就不只是一台普通摄像机那么简单,这也是3D结构光无法规模化用在门禁通道产品上的主要原因。

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  再来谈谈虹膜识别。由于虹膜识别的技术难度更高、易受外部环境干扰,且对识别距离的要求较高。与人脸识别相比,虹膜图像采集需要一个过程。由于虹膜识别需要比人脸识别更为专业、特殊的采集镜头,硬件成本比较昂贵。这些因素在一定程度上阻碍了其进入普通消费市场,其普及率还有待提高。另外,当前我国虹膜识别技术的发展,还受到不少因素的局限,一是采集技术、设备,二是国家政策因素。就目前而言,我国的虹膜采集行为还处于起步阶段,要达到与人脸识别同样的广泛应用,需要国家政策的大力支持。

  小结:

  进入视觉智能时代,人脸识别已成为人工智能在安防行业应用最为流行且广泛的技术,这点已经毋庸置疑。但时代在发展,技术也需要不断向前进,3D结构光将成为人脸识别技术的主流技术,虹膜识别也逐渐在某些场景替代人脸识别技术,亦或是与人脸识别技术结合构建更为安全的身份认证系统,为安防行业注入新的发展血液。

  (本文部分内容源自国际摄像头技术应用大会演讲内容)


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[责任编辑:曾凌霄]

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安防市场新人一枚,长期关注智能家居、智能硬件、人工智能等科技领域。善于捕捉和发掘行业黑科技产品,从段子入手点亮黑科技之美。现从事安防知识网编辑工作,愿与各位安防朋友们共见安防发展,携手共成长!

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