從目前的發(fā)展看,主要分為商業(yè)系統(tǒng)、主流軟件、算法等,我們認為終端設備的集成化應用需要整套解決方案,大廠商在這方面具有優(yōu)勢。臉部識別的組件部分主要涉及:軟件部分為數(shù)據(jù)庫、算法;硬件部分為攝像頭模塊、集成設備、傳感器、芯片、IC、硬件接口電路、液晶顯示屏、存儲器等;以及,整合軟硬件廠商的系統(tǒng)服務商。其中算法為產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié),同時也是技術壁壘最高的環(huán)節(jié)。從目前國內設計臉部識別的公司看,主要還是提供攝像頭算法等,硬件的價值可能被忽視。
臉部識別的主要商業(yè)系統(tǒng)、主流軟件、主流算法
紅外 LED 窄帶濾波有望成為核心要素
傳統(tǒng)的臉部識別技術主要基于可見光圖像的臉部識別,但這種方式有著難以克服的缺陷,近紅外臉部識別系統(tǒng)能夠徹底解決環(huán)境光照影響問題。傳統(tǒng)可將識別在環(huán)境光照發(fā)生變化時,識別效果會急劇下降,無法滿足實際系統(tǒng)的要。比如,拍照時遇到側光時出現(xiàn)的“陰陽臉”現(xiàn)象,就可能無法正確識別。
解決光照問題的方案有三維圖像人臉識別,和熱成像人臉識別。但目前這兩種技術還遠不成熟,識別效果不盡人意?;诮t外圖像的人臉識別核心技術和系統(tǒng),在不同光線條件下,能夠拍攝不受環(huán)境光照變化影響的近紅外人臉圖像,加上領先的算法,能夠取得很高的識別率。
不受環(huán)境光影響的近紅外人臉圖像
近紅外人臉識別包括兩部分:主動近紅外人臉成像設備和相應的光照無關人臉識別算法。使用強度高于環(huán)境光線的主動近紅外光源成像,配合相應波段的光學濾片,可以得到環(huán)境無關的人臉圖像,人臉圖像只會隨著人與攝像頭的距離變化而單調變化。
在此圖像上采用一些特定的特征提取方式,如:局部二元模式(Local Binary Pattern,LBP)特征,可以進一步消除圖像的單調變化,得到完全和光照無關的特征表達。近年來,近紅外人臉識別在實際生活中已經(jīng)有了諸多應用,如:“深圳-香港生物護照自助通關系統(tǒng)”,“澳門-珠海生物護照自助通關系統(tǒng)”,“北京機場 T3 航站樓自助通關系統(tǒng)”等,均取得了很好的效果。
主動近紅外人臉成像設備能為人臉識別提供不受環(huán)境光影響的、高質量的人臉圖像,所謂的高質量包括:圖像亮度合適、均勻、對比度合適、不存在過度曝光等。主動近紅外人臉成像設備一般包括如下單元:
在相應波段強度高于環(huán)境光的主動近紅外光源,一般為高功率 850nm 和 940nm 紅外LED;
能夠接收近紅外光的攝像頭,通常為 CCD 圖像傳感器。CCD 具有體積小、重量輕、失真度小、功耗低、可低壓驅動、抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾強的優(yōu)點,因此被廣泛應用于各種圖像采集系統(tǒng)。在人臉識別系統(tǒng)中的 CCD 基本上是硅襯底的,其光譜響應范圍為 400nm~1100nm,該范圍也就是窄帶濾光片要考慮的光譜范圍;
窄帶濾光片,臵于攝像頭鏡頭外,允許近紅外光通過的同時過濾環(huán)境光。主要用來隔離干擾光,透過信號光,充分突顯有用信息,減小干擾信息,為后續(xù)的圖像處理和識別奠定基礎。
技術上紅外 LED 窄帶濾光片有望成為核心因素。目前有些方案采用隔離可見光透過紅外光的紅外玻璃作為濾光片,然而普通的紅外玻璃只是隔離了可見光和紫外光,并沒有隔離干擾光中處于紅外波段的部分。因此想得到良好的抗干擾效果,必須采用窄帶濾光片。
普通吸收型顏色濾光片與窄帶濾光片曲線比較
850nm LED 的光譜分布
窄帶濾光片的選取需要考慮多個光學指標,包括帶寬、中心波長、截止波長、截止深度、峰值透過率、產(chǎn)品厚度等等。 從近期攝像頭與 AR 的發(fā)展看,國內的光學公司成為主力供應商,反應國內的光學實力足夠消費電子及特殊顯示的需求,窄帶濾光模組預計國際大客戶仍會采用國內供應商。