面部识别技术：工作原理

身份保护

脸部识别技术：你需要知道的一切

如果你曾经用脸部扫描解锁手机，或在机场安检时被拍摄过脸部图像，那么你已经体验过脸部识别技术。这项技术在成熟度和普及度方面正迅速增长。继续阅读以了解脸部识别的运作方式，以及专门的隐私软体如何帮助保护你的身份。

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撰稿人：Samuel Kellett发布日期：2021年1月20日经Antoinette Cocorinos审核

什么是脸部识别？

脸部识别或脸部辨识技术是一种用于映射、识别或验证个人脸部结构的方法。通过脸部识别技术，可以创建一个独特的数字代码，称为脸部指纹。这些脸部指纹被存储在脸部识别数据库中。如果将照片输入数据库，系统会查找任何匹配的脸部指纹。

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脸部识别如何运作？

随著脸部识别技术的发展，出现了多种方法来映射面部并储存面部数据，其准确性和效率各不相同。在这里，我们将探讨脸部识别的工作原理，以及生成的数据如何存储，谁通常可以访问这些数据。

脸部识别有三种方法：

传统脸部识别： 通过照片识别个人。

3D脸部识别： 使用3D扫描仪实时捕捉个人形象。

生物识别脸部识别： 分析独特的面部轮廓、特征和测量值，以确定某人的身份。

传统脸部识别

我们可以把传统脸部识别分为两大类别：整体与特征导向。

整体脸部识别 分析主体的整张脸，以找出与目标相符的识别特征。

特征导向脸部识别 将相关的识别数据从脸部分开，然后将其应用于模板并与潜在匹配进行比较。

要识别目标，传统的脸部识别系统通常经历以下几个步骤。

脸部识别软体在图像中检测到你的脸部想想当你在Facebook标记照片时出现的小方格，或者当你在手机相机上对准图片时出现的方格。

使用脸部识别算法来识别你的独特面部生物特征和特征，例如：鼻子和嘴之间的距离、眉毛的大小、额头的宽度以及其他多种属性。

这些独特特征被称为节点点，一个普通人的脸大约包含80个这样的点。这些类比信息被转换为数字代码，以形成你的脸部指纹。

脸部识别软体现在可以将你的脸部指纹与数据库中的其他脸部指纹进行比较，以寻找匹配。

脸部识别软体将你的脸部指纹与数据库中的其他指纹进行匹配。

3D脸部识别

3D脸部识别方法涉及使用感测器更精确地捕捉脸部的形状。

与传统的脸部识别方法不同，3D脸部识别的准确性不会受到光线条件的影响，甚至可以在黑暗中进行扫描。3D脸部识别的另一个优势是，它可以从多个角度识别目标，而不只是从正面轮廓。

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

3D脸部识别过程有六个主要步骤。

你的脸部可以通过脸部识别摄像头直接捕捉为3D图像例如，你在手机上进行脸部扫描时，或通过扫描2D照片来捕捉。

脸部识别软体现在确定你的脸部的位置和角度，以及大小。只要你的脸部朝向摄像头的角度在90度内，3D脸部识别软体就能识别它。

在检测到你的图像后，系统测量精确到亚毫米你脸部的特定形状。一旦获得此非常精确的测量数据，就会创建一个模板。

类似于传统脸部识别的分析步骤，系统现在根据你的脸部特征创建的独特模板并转换为代码。

如你所想，匹配步骤涉及寻找数据库中的匹配项以符合你刚转换的模板。如果该数据库完全由3D图像组成，则可以直接匹配，而不需附加步骤。

如果数据库中的图像也包含2D图片，该软体会使用一个算法将你的3D脸部图像转换为2D以寻找匹配。

现在，根据情况，3D脸部识别软体可以验证或识别你。验证用于确认你的身份，将你的扫描与证明你身份的图像进行比对如驾驶执照照片。

该软体还可以用来识别一个人，其中扫描会与数据库中的所有照片进行比较，以查找可能的匹配。

生物识别脸部识别

皮肤和脸部生物识别技术是脸部识别领域中的一个新兴领域，并且可以显著提高脸部识别技术的准确性。皮肤质地分析专注于一个人的皮肤区域，使用算法对线条、质地和毛孔进行非常精细的测量。

生物识别脸部识别分析的准确性如此之高，以至于可以区分同卵双胞胎。

脸部识别数据如何储存以及储存在哪里？

你的脸部识别数据现在很可能就在你手上或口袋里。许多智能手机都包含生物识别登录选项，包括指纹和脸部指纹。这些数据存储在设备本身，因此可以验证你的生物识别数据，而不必将数据发送到外部来源。

但即使苹果和三星不一定在庞大的数据库中存有你的脸部指纹，仍有相当大的机率会在某处被储存。

许多执法机构拥有脸部识别数据库。在美国，FBI 拥有一个不断扩大的数据库，该数据库可查找超过640万的照片。中国最近对希望获得移动数据计划的人员强制进行脸部扫描，并且该国还保留了一个用于识别或验证其14亿公民的脸部识别数据库。

还有一些公共脸部识别数据库可以免费访问，尽管与私人或官方数据库相比，总图片数量是有限的。

关于脸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，该公司宣称拥有超过三十亿张照片的数据库，这些照片来源于社交媒体、职业记录和网上的新闻网站。

数据经纪人不仅仅收集图像。几乎你所有的在线行为从你观看的内容到你购买的物品，再到你造访的网站都会被使用cookies的广告商追踪。这些信息通常与浏览器指纹的数据结合，这是一种更深层的在线追踪方法，通过隐藏的脚本识别你，利用浏览器和计算机的独特属性来达成。

浏览器指纹使用你的浏览器设置、默认语言和时区、安装的浏览器扩展、操作系统、显示卡以及许多其他属性来开发一个档案，以以极高的准确性识别你。

你可以透过使用一个私密、安全的浏览器来干扰和防止这种数据收集，这些浏览器包含防指纹技术。Avast Secure Browser专门设计用来阻止入侵性的网络追踪器，混淆浏览器指纹脚本，并屏蔽广告。要获得真正私密的网络体验，今天就试试我们免费的安全浏览器。

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脸部识别技术真的准确吗？

脸部识别技术在过去几年中的准确性有了相当大的提高。2014年，表现最佳的算法的错误率为41；而到了2020年，最佳算法的错误率仅为008。但该技术仍然存在关键的而且非常重要的不足，特别是在种族和性别方面。

脸部识别在识别白人男性方面非常准确，但对女性或有色人种则相对较低。

随著这项技术迅速普及，我们需要问自己：脸部识别的准确性到底有多高？如果分析的图像非常清晰，则可以以高达9997的准确性识别对象。

但实际上，图像往往难以达到完美清晰的程度。在现实情况下，照片通常是在不理想的条件下拍摄的光线不足、脸部角度奇怪等，导致容易出现错误的脸部识别匹配。

准确性方面的两个主要问题是种族和性别。显然，脸部识别在识别白人男性时非常准确，但对女性或有色人种的识别则较为困难。事实上，根据2018年麻省理工学院的研究，当脸部识别算法试图识别拥有深色皮肤的女性时，错误率达到了347！而相比之下，识别白人男性的最大错误率仅为08。

脸部识别用于什么？

随著脸部识别技术的日益普及，许多行业都看到了它的潜力。脸部识别软体有多种应用，从执法机构到机场安检，再到智能手机和其他消费性技术。以下只是脸部识别技术的几个用途。

智能手机中的脸部识别摄像头

新款智能手机可通过脸部识别软体解锁。与指纹扫描类似，使用脸部指纹可以让你的手机更难被骇客攻破除非有人能将你的手机对准你的脸。以脸部识别强制解锁手机在2019年被美国法院认定为非法执法手段。

机场安检

世界各地的机场都在使用脸部识别技术。通过脸部识别登记旅客，可以让机场安检程序更快、更顺利，尽管这存在隐私方面的顾虑。

执法机构

如前所述，脸部识别在警务中日益受到欢迎。执法机构使用各种数据库来识别和验证目标人物。

识别疾病

美国国立人类基因组研究所成功利用脸部识别诊断一种名为DiGeorge综合征的疾病，从而更早识别疾病。在他们的小型研究中，脸部识别算法能以966的准确率诊断该疾病。

寻找宠物

FindingRover是一个专注于动物的脸部识别应用程序。宠物主人可以注册并上传宠物的照片。如果宠物丢失，该公司可以利用脸部识别技术在当地动物收容所中寻找匹配。

脸部识别技术的历史

让我们来看一下脸部识别技术的简短历史时间线。

公元前3993年

脸部识别技术的初步步骤，当时使用黑曜石制成的镜子。

好吧，我知道这有点跳过历史

1962年1964年

伍德罗W布莱德索带领团队评估计算机是否能识别人脸。为此，他教计算机识别脸的特征，然后测量这些特征并与其他脸部进行比较。此实验不算成功，但这一概念展示了潜力并激发了人们对脸部识别软体的兴趣。

70年代

布莱德索的研究得到了高尔斯坦、哈蒙与莱斯克的进一步发展，这三位学者开发了21个特定的面部标记以供计算机识别。不幸的是，像之前的布莱德索一样，他们也受到当时技术的限制，这需要相当多的手动计算。

1988年1991年

特征脸！ 抱歉，这只是我喜欢大声呼喊的有趣词汇。1988年，Surovich和Kirby提出了“特征脸”的理念，这基本上是通过研究许多其他脸来建立的标准化脸。这是第一次整体完整面部的脸部识别方法。

到1991年，Turk和Pentland在此基础上扩展，发现了一种检测图像中脸的方式。虽然这些实验也受到当前技术的限制，但仍取得了一定的成功。至今，特征脸仍被认为是某些脸部识别方法的基准比较对象。

1990年代2000年代

在前世纪末和本世纪初，脸部识别技术取得了几项进展。在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计划，旨在建立一个脸部识别数据库。

随后，在2000年代初期，NIST推出了一系列被称为脸部识别供应商测试的评估，对脸部识别数据库进行独立评估，这些评估至今仍在使用。

2010年

事情开始真正起飞。Facebook推出脸部识别软体，在用户上传照片时对他们或其他人进行标记。

2017年

苹果宣布，iPhone X将包含Face ID，这是一种让用户仅通过注视手机即可解锁的脸部识别软体。2017年也是提到的Clearview AI以及其三十亿张互联网上抓取照片的数据库诞生之年。

相关的隐私问题

脸部识别能够完成的事情无疑是惊人的，但脸部扫描被滥用或导致错误匹配的合理顾虑也很多。幸运的是，仍有方法来保护你的数据。

脸部识别与监控技术的危险

在COVID19大流行期间，脸部识别技术被用来确定员工是否遵循戴口罩的规范。该技术在欧洲和美国的酒店和餐馆中被秘密使用，引发了批评者的隐私担忧。

在中国，监控技术如脸部识别被用于寻找和定罪宗教少数派。中国政府还将其监控工具出售给全球的专制政府，包括委内瑞拉和津巴布韦。

政府可以使用脸部识别技术来监控其国民。

IBM已宣布不再开发和提供脸部识别技术。谷歌不会提供脸部识别，直到能制定防止滥用的政策。甚至亚马逊也对警方使用其脸部识别软体施加了一年禁令，以消除准确性和种族偏见的顾虑。

如何保护自己？

如果脸部扫描让你感到不安，可以通过以下几个简单步骤来降低被加入数据库的机会。

选择不使用Facebook的脸部识别功能。 你可以更改你的Facebook设定，使Facebook的脸部识别软体不再识别你。当你选择此选项时，Facebook也会删除他们拥有的你的脸部模板。

停止将自己变成外星人或狗。 尽管Snapchat已经表示其面部滤镜技术并未达到脸部识别算法的程度，但此类应用如果他们选择如此，可能会利用他们成千上万的脸部扫描来做一些可疑的事情。去年，Face App在推出一个能让用户显老的滤镜时，引起了热议。令人担忧的是，他们的使用条款赋予该公司随意使用上传照片的权利。

使用VPN虚拟私人网路保持在线匿名。 VPN可加密有关你的在线活动的数据并隐藏你的IP地址，以有助于隐藏你的身份。不仅如此，它们还可防止网页追踪，并限制与你的图像相关的信息量。

但即使拥有一个强大可靠的VPN，当你在网上上传自己的图片时，仍然应该小心。正如人们常说的那样，“互联网永远不会消失。”

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