作為生物識別技術(shù)的一種，搭載人臉識別功能的各類智能化產(chǎn)品已應(yīng)用得非常普遍。但從產(chǎn)品體驗(yàn)而言，用戶的感受卻不盡相同。比如有能夠在自行車騎行狀態(tài)下，無需下車實(shí)現(xiàn)快速無感通行的小區(qū)人臉識別閘機(jī)。同時也會在使用部分產(chǎn)品時，遇到多次識別不通過、站在原處不停變換人臉角度等待識別通過的尷尬。
造成這一差距，除了算法自身魯棒性和性能之外，由于模糊、遮擋、大角度、逆光暗光等復(fù)雜環(huán)境引起的人臉圖像質(zhì)量問題也會導(dǎo)致人臉識別準(zhǔn)確率過低，需要多次重復(fù)識別才能成功，從而整體耗時被大大拉長。
我們知道當(dāng)圖像質(zhì)量越差，那么人臉識別的準(zhǔn)確率就越低。如果可以將人臉圖像進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化評估，去除低質(zhì)量圖片，將篩選后質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的圖像才送往下一個流程中，那么識別效率將大大提升。這就是實(shí)現(xiàn)人臉識別無感通行的一項(xiàng)重要技術(shù)——圖像質(zhì)量檢測算法（FQ），《從零學(xué)習(xí)人臉識別》系列公開課第六期就對該算法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
人臉圖像質(zhì)量檢測算法的原理
與人臉識別一樣，圖像質(zhì)量檢測算法（FQ）也是基于特征提取原理，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從海量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)獲取人臉質(zhì)量檢測關(guān)注的特征（主要包括光線、模糊、角度、遮擋、表情、噪聲等）并進(jìn)行質(zhì)量判斷。每個特征以特定的數(shù)值來表示，比如下圖的人臉特征向量為（0，1，0，1，1），即強(qiáng)光、中度模糊、中等遮擋、大角度、大表情。
當(dāng)然，這個特征向量可以無限擴(kuò)充，將特征的描述越細(xì)致，特征向量就越精確，光線可以增加暗光、低光，模糊可以增加輕微模糊、中等模糊。以虹軟視覺開放平臺的圖像質(zhì)量檢測算法為例，在噪聲特征中甚至可以擴(kuò)充到六十四位以上的特征。
在提取特征向量后，各張人臉圖片的特征雜亂無序地分布在向量空間里。此時，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，質(zhì)量好的樣本盡可能聚集在中間，而不好的被推離。最后根據(jù)計(jì)算樣本到圈中心的距離，得到一個質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
每個特征對質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響各不相同，我們需要根據(jù)各自業(yè)務(wù)需求設(shè)定相應(yīng)的閾值，F(xiàn)Q會將低于設(shè)定閾值的低質(zhì)量圖像過濾，從而確保輸送到后面人臉識別環(huán)節(jié)的圖像質(zhì)量都是比較好的。
人臉圖像質(zhì)量檢測算法的經(jīng)典應(yīng)用
將人臉質(zhì)量檢測放到真實(shí)的使用場景中，情況會怎么樣？以下是基于，包含人臉檢測、活體檢測、人臉比對、人證比對等一系列功能在內(nèi)的虹軟視覺開放平臺免費(fèi)、離線SDK ArcFace，所開發(fā)的智能辦公刷臉門禁。
一名用戶從遠(yuǎn)處走來，由于距離原因，系統(tǒng)首先捕捉到的是比較模糊的人臉圖像。而后，F(xiàn)Q算法會自動進(jìn)行判斷，由于質(zhì)量過低該圖像會被拒絕送往下一個識別環(huán)節(jié)中。隨后系統(tǒng)會繼續(xù)捕捉，直到一張質(zhì)量較好的人臉圖像被送往識別并成功。整個過程用戶無需刻意停留等待，即可一次完成人臉識別。
而如果在沒有加入FQ算法的情況下，首次捕捉到的模糊照片被送入下一個人臉識別環(huán)節(jié)中。當(dāng)這張人臉圖片在識別失敗后，系統(tǒng)就需要再捕捉一張圖片，進(jìn)行第二次識別、甚至第三次識別。如此，用戶基本將難以實(shí)現(xiàn)無感快速通行。
從對比實(shí)驗(yàn)中，所感受到的差異就已經(jīng)非常明顯，如下圖所示：相比沒有FQ的情況，增加了FQ的人臉識別系統(tǒng)每個環(huán)節(jié)耗時平均減少約30％。
同樣，在批量進(jìn)行人臉識別底庫注冊時，往往會有上萬張圖片。普通的人工篩選，很難完成圖像質(zhì)量檢測。而FQ算法可以快速完成篩選，讓人臉識別從底庫的特征值開始就更加準(zhǔn)確。
作為一款輔助算法，我們在選型時要更多地考慮整體，F(xiàn)Q不能占用太大空間和耗時。比如上面“智能辦公刷臉門禁”實(shí)驗(yàn)中選擇的虹軟視覺開放平臺所開發(fā)的FQ算法，其模型小，能在確保精度的前提下盡可能提升檢測速度。
此外需要注意的是，不同項(xiàng)目、不同環(huán)境對質(zhì)量好的定義各有不同。比如公司刷臉門禁和絕密實(shí)驗(yàn)室的刷臉門禁，兩者對攝像頭成像效果的定義當(dāng)然就有所區(qū)別。這時候，開發(fā)者就得根據(jù)不同項(xiàng)目需求進(jìn)行攝像頭的單獨(dú)調(diào)參，從而分支出不同場景的版本。
其他關(guān)于人臉質(zhì)量檢測的相關(guān)問題， 第六期“虹軟視覺開放平臺人臉公開課”都有具體解答，感興趣的開發(fā)者朋友可以點(diǎn)擊下方鏈接觀看完整視頻?；蛘咦孕兴阉鳌昂畿浺曈X開放平臺人臉公開課”，隨時可以學(xué)習(xí)。
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