生物识别技术是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种解决方案。由于人体特征具有人体所固有的不可复制的唯一性，因此，这一生物密钥无法复制、失窃或被遗忘。随着计算机技术的迅速发展，人们开发了指纹识别、声音识别、面像识别等多种生物识别技术，目前许多技术都己经成熟并得以应用。在人与人的信息交互中，人脸所包含的视觉信息占据了最主要的地位，因此，生物识别技术中的新秀--面像识别技术具有更加广泛而深远的社会意义。

 1．面像识别技术内容

面像识别技术包含以下几方面：

　　(1) 面像检测

　　指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像并分离出面像。其方法分为:
　　参考模板 首先设计一个或数个标准人脸模板，然后计算测试样本与标准模板之间的匹配程度，通过阈值来判断是否存在人脸；
　　人脸规则 人脸具有一定的结构分布特征，人脸规则即提取这些特征生成相应的规则，以判断是否测试样本包含人脸；
　　样本学习 采用模式识别中人工神经网络方法，通过对面像样本集和非面像样本集的学习产生分类器；
　　肤色模型 肤色模型依据面像肤色在色彩空间中分布相对集中的规律来进行检测；
　　特征子脸 将所有面像集合视为一个面像子空间，基于检测样本与其在子空间的投影之间的距离判断是否存在面像。
       上述方法在实际系统中也可综合采用。 　
　
    (2) 面像跟踪

　　指对被检测到的面像进行动态目标跟踪。一般采用基于模型的方法或基于运动与模型相结合的方法。另外，肤色模型跟踪也不失为一种简单有效的手段。
　　
    (3) 面像比对

　　对被检测到的面像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索。从本质上讲是采样面像与库存面像的依次比对并找出最佳匹配对象。因此，面像的描述决定了面像识别的具体方法与性能。目前主要有以下两种描述方法：

    特征向量法 先确定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离、角度等属性，然后计算出它们的几何特征量，这些特征量形成一描述该面像的特征向量；
　　
    面纹模板法 在库中存储若干标准面像模板或面像器官模板，在比对时，采样面像所有像素与库中所有模板采用归一化相关量度量进行匹配。 　　

    另外还有模式识别的自相关网络或特征与模板结合的方法。

2．局部特征分析

    LFA 局部特征分析（Local Feature Analysis，LFA）是一种基于特征表示的面像识别技术，源于类似搭建积木的局部统计的原理。 LFA 基于所有的面像(包括各种复杂的式样)都可以从由很多不能再简化的结构单元子集综合而成。这些单元使用复杂的统计技术而形成，它们代表了整个面像，通常跨越多个像素（在局部区域内）并代表了普遍的面部形状，但并不是通常意义上的面部特征。实际上，面部结构单元比面像的部位要多得多。 然而，要综合形成一张精确逼真的面像，只需要整个可用集合中很少的单元子集(12～40特征单元)。要确定身份不仅仅取决于特性单元，还决定于它们的几何结构(比如它们的相关位置)。通过这种方式，LFA将个人的特性对应成一种复杂的数字表达方式，可以进行对比和识别。 "面纹"编码方式是根据脸部的本质特征和形状来工作的，它可以抵抗光线、皮肤色调、面部毛发、发型、眼镜、表情和姿态的变化，具有强大的可靠性，使它可以从百万人中精确地辨认出一个人。 　　

3．面像识别的步骤
　
    (1) 建立面像档案，可以从摄像头采集面像文件或存取照片文件，生成面纹（Face Print）编码即特征向量； 　　

    (2) 获取当前面像，可以从摄像头捕捉面像或用照片输入，生成其面纹；

    (3) 将当前面像的面纹编码与档案中的面纹编码进行检索比对；

    (4) 确认面像身份或提出身份选择。

    上述整个过程自动、连续、实时地完成，且系统只需要普通的处理设备。
　
4．精确度与识别率

　　对于任何一种生物识别技术，其主要精确度指标包括：错误接受率（FAR）、错误拒绝率（FRR）和相等错误率（EER），其测试结果与所运行的分析数据库（源）有密切关系。 　

    下图给出了基于LFA的面像比对系统用于FERET数据库（该数据库由美国军事研究实验室提供）时所获得的FAR和FRR，并对FAR和FRR曲线交叉点进行了放大，可以看到EER=0.68％。该测试结果证明，LFA的系统识别模块精确度达到国际产品的最先进水平。

图1

5．面像识别技术特性

　　与其他生物识别技术，诸如指纹识别、掌形识别、眼虹膜识别和声音识别相比较，面像识别具有以下特性：

　　(1) 其他每种生物识别方法都需要一些人的配合动作，而面像识别不需要被动配合，可以自动用在隐蔽的场合，如公安部门的监控行动； 　
　
　　(2) 当记录一个企图登录的人的生物记录时，只有面像能更直观、更方便地核查该人的身份；
　　(3) 面像库是国家相比指纹等最完整的身份资料。

　　由于与传统的生物识别技术相比，面像识别具有更为简便、准确、经济及可扩展性良好等众多优势，可广泛应用于安全验证、监控、控制等各个方面。
　　
广阔的应用前景

　　比尔盖茨认为："以人类生物特征（指纹、语音、面像识别等方式）进行身份验证的生物识别技术，在今后数年内将成为IT产业最为重要的技术革命。" 据Motorola公司的一份资料显示，每年在安全口令方面造成的损失年增长率为60％以上，而对生物认证系统的年需求增长率也在60％以上

　　在世界范围内，面像识别技术正广泛应用于诸多领域，其中部分产品已在美国的司法、移民、医疗、社会福利等政府机构和Payroll银行的ATM自动取款机、马来西亚兰卡威机场登机控制、英国伦敦警事监控、巴以沙地带出入控制系统等开始实际应用，并获得良好效果。

　　由于我国市场尚属启动阶段，其发展空间更为广阔，在公安、军队、海关、交通、金融、社保、医疗及其他民用安全控制等行业和部门存在着广泛的需求。

　　
　　1．军队安全系统中的应用

　　目前，全军军事重地有相当一部分是靠传统的铁门加警卫24小时站岗，存在着容易被找到规律、利用管理人员的疏忽以及钥匙、密码可能被复制盗取的隐患，而且由于地形隐蔽分散，不利于管理和监控。

　　基于面像识别的门禁系统通过初始化头像库，可以限定开门人员数量，免除了钥匙密码被盗的后顾之忧，而且可以全天候自动监控并记录，便于追查。通过计算机网络，还可以实施集中管理监控和自动报警。

　　使用面像识别系统武装部队，为军事重地提供完善的安全保障只是一个时间问题。 　

　　2．政法系统中的应用

　　我国目前公、检、法机关加强对经济、刑事等犯罪行为的打击力度，正在联合开展的"追逃"斗争运用了网上挂牌督捕，把逃犯的照片、身份证、特征资料上网发布，各地抓捕到的嫌疑犯通过网上查询、比较，可以确定其是否为网上通缉逃犯。但这种方法的判断要通过多种技术鉴定，对证件资料假冒的犯人查询起来有较大难度，对犯罪分子的狡辩、伪装往往要消耗大量的时间、精力和物力来进行辨认。而利用面像识别技术，只需摄下嫌疑犯面像，通过计算机网络将面像特征数据（最大30KB）传送到计算机中心数据库，系统即可自动与面像数据库中的逃犯面像比较，迅速准确地做出身份判断。面像识别技术可以在无人职守的状态下，自动捕捉头像并进行对比，一旦发现吻合的头像，可以自动报警并记录。使用面像识别技术，通过全国公安局、派出所的网络系统，可以大大提高破案效率，同时对犯罪分子也将产生极大的威慑力量。在国外，英国伦敦警察局通过使用面像识别系统，在3个月内，破案率提高了34％。

　　随着我国经济的发展，人们的经济活动日趋频繁，流动人口增加，给城市户政管理带来较大压力，目前虽然建立了电脑管理网络，某些重点人口管理也使用了指纹识别方法来鉴别，但程序烦琐，且采样复杂，有一定难度。而面像识别方法简洁直观，通过压缩技术，每幅照片可压缩至80B，能迅速在全国范围内建立头像数据库，使人口管理水平再上一个新台阶。 　

　3．银行系统中的应用

　　我国银行金融系统对安全控制有着极高的要求，如电子商务、金库的安全设施、保险柜、自动柜员机的使用等。由于近年来金融诈骗、抢劫的发生率有所增加，对传统安全措施提出了新的挑战。面像识别技术不需要任何电子或机械的"钥匙"，可以杜绝丢失钥匙、密码的现象，如果配合IC卡、指纹识别等技术可以使安全系数成倍增长，对每次开门事件都保存一条有时间/日期和面像的记录，具有良好的可跟踪性，而且只需要通用的PC硬件及相应软件，与传统的安全措施相比，具有很高的性能价格比。

　　目前银行系统正在开展保险柜出租、托管业务，使用面像识别系统不但可以提升银行的安全系数，还能大大提高银行在客户中的可信度。同时，在ATM自动取款机上应用面像识别技术，可以免除用户忘记密码的苦恼，还可以有效防止冒领、盗取的事件发生。 　　

       4．物业管理中的应用

　　随着房地产业的改革，物业管理扮演着日趋重要的角色，但目前一直未能摆脱使用大量的保安人员人为监控的模式，很难有效防止外来人员、特别是有犯罪企图人员的进入。使用面像识别技术，可以很好地与现有的布线系统和监控系统相结合，由于面像识别可以自动连续工作，并对可疑人员自动跟踪记录，使住户不必再随身携带大串的钥匙，也不必去记住复杂的密码，而且它不需要用户被动地配合，使物业管理真正达到完美无缺。在Internet、可视门铃等先进技术被应用到小区的物业后，面像识别管理技术正迅速成为新的热点。

　　5．海关、边检中的应用

　　目前，国际、国内的犯罪分子相勾结，利用海关、边检工作中的漏洞，使用各种手法，从事偷渡、贩毒、走私等犯罪行为，他们往往利用假证件、假护照做掩护。每天形形色色的进出关人员中，难免会有一些狡猾的犯罪分子蒙混过关。但面像识别系统利用生物识别的唯一性，可以很好地解决假证件、假护照的问题。利用面像识别技术，首先与公安机关配合建立联网的涉外人员、重点人口的面像数据库，就可以在主要关口、交通要道使用面像识别系统，进行不间断的自动搜索、识别。由于具有快速准确的特征，可以简化过关手续，大大提高工作效率。 　

　　6．网络安全中的应用

　　现在，人们越来越多地依赖于口令和密码，而口令和密码的缺陷正随着不同场合的频繁应用而显得越来越明显。 　

　　面像识别技术由于特有的唯一性，"Your face is just your key"，并不依赖于口令和密码，对网络安全有得天独厚的优势，可以为日益发展的电子商务、国际贸易保驾护航，而且使用操作方便、简洁，很容易为广大计算机使用者接受。 　　

　　面像识别技术除了在公安、军队、海关、交通、金融、社保等行业和部门存在着广泛的需求外，在诸如企事业单位或公司的考勤、门卫接待系统、社会医疗、福利和保险行业以及高级轿车防盗等领域也大有用武之地。