智能视觉时代一二技术浅析

　　在安全行业协会（SIA）的2020年十大趋势清单中，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。

　　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。

　　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

　　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。

　　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）