人臉識別在移動設備支付系統(tǒng)中的應用

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1、人臉識別在移動設備支付系統(tǒng)中的應用【摘要】隨著科學技術的進步，人們的消費習慣和支付方式都發(fā)生了巨大的改變，用手機這一移動設備進行在線支付，已然成為我們日常消費中的一大主要組成部分。本文以人臉識別技術在手機支付系統(tǒng)中的應用為例，分析人臉識別技術的原理和工作過程，以及對該技術進行展望，加深對人臉識別技術的理解?！娟P鍵詞】人臉識別圖像處理技術原理系統(tǒng)應用一、人臉識別發(fā)展與現(xiàn)狀人臉識別是指從輸入端獲取的人臉圖像經過一系列算法處理，與系統(tǒng)圖像庫的圖像進行匹配分析，以實現(xiàn)身份認證的過程。它的研究擁有著一百多年的歷史經驗。18

2、88年，Galton在《Nature》雜志上發(fā)表了一篇利用人臉進行身份識別的文章，從此開啟了人類對人臉識別的研宄。自動人臉識別的技術研宄論文最早發(fā)表于1965年，經過50多年的發(fā)展，人臉識別技術融合數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、模式識別、計算機視覺、人工神經網絡和生物特征等多個學科的理論和方法，技術日趨成熟。尤其是近二十年間，人臉識別技術突飛猛進，每年都有技術上的研宄突破和大量的學術論文產出。人臉識別的發(fā)展進程根據(jù)時間線可分為三個階段：第一階段：1964年-1990年期間。這一階段的研究屬于人臉識別的初步探索時期，

3、將人臉識別當成是一般性的模式識別問題來研宄，涉及的主要技術方案是基于人臉幾何結構特征的方法。人臉幾何特征表示的是人臉的五官及五官之間的距離關系的位置信息。人的五官具有天生的生物獨特性和結構獨特性，每個人的五官都不盡然相同，結合五官的特性和他們之間的位置關系來表示不同人臉，是非常有效的特征信息。但是這一階段研究的人臉識別過程需要全程由操作人員手動操作，無法實現(xiàn)自動地識別人臉。第二階段：1991年-1997年期間。這一階段的研究屬于人機交互式研究階段，主要使用人的臉部特征參數(shù)來表示人臉正面圖像信息。雖然只有短短六年時

4、間，但是人類研究出大量代表性的人臉識別算法，并且商業(yè)化運作的人臉識別系統(tǒng)開始涌現(xiàn)，這一切將人臉識別技術推入快速發(fā)展浪潮。但是此階段依然需要操作人員的先驗知識，不能達到完全自動識別人臉。第三階段：1998年至今。這一階段屬于機器識別階段。近些年，隨著高效圖像識別算法的出現(xiàn)和計算機性能的不斷優(yōu)化，人臉識別技術取得了重大突破。2016年被稱為“人工智能元年”，人工智能各個領域全面開花，人臉識別作為其研宄的重要領域，也取得了令人矚目的成就。二、移動設備支付系統(tǒng)中的人臉識別2015年3月，在德國漢諾威消費電子、通信及信息技

5、術（CeBIT）博覽會上，馬云現(xiàn)場演示了支付寶新技術"SmiletoPay（刷臉支付）”，驚艷世界，掀起了一股在手機端“刷臉支付”的熱潮。人臉識別在移動設備支付系統(tǒng)中主要分為前端的人臉圖像獲取、后端的人臉識別（如下圖所示）。2.1移動設備端移動設備端一般設有前置攝像頭，在使用移動支付的時候，系統(tǒng)通過移動設備的前置攝像頭獲取圖像，通過人臉檢測算法，從圖像中分割出人臉圖像信息，然后傳輸?shù)皆贫朔掌鬟M行人臉識別處理。因此移動設備端最主要的任務是做人臉檢測。人臉檢測方法主要分為三個：基于先驗知識的檢測方法、基于模板的檢測

6、方法和基于學習模板的檢驗方法?；谙闰炛R的檢測方法是利用人類在人臉認識過程中建立的知識經驗，這些先驗知識中存在的普遍規(guī)律為：人臉五官基本對稱、五官具有相同的布局、面部基本屬于橢圓輪廓等規(guī)律。利用這些規(guī)律對人的眼睛進行定位，然后根據(jù)五官的空間結構定位面部其他器官，達到一個面部全局檢測?；谀０宓臋z測方法同樣利用人臉的先驗知識，和上一種方法有所不同的是，它建立一個人臉模板，讓獲取的圖像與這個模板按照系統(tǒng)設置的匹配算法和參數(shù)調整進行對比，以獲得人臉檢測結果?；趯W習模板的檢測方法，區(qū)分于上一個人臉模板檢測方法，它是建

7、立在對訓練集聯(lián)系上的，通過自我學習而得到一個人臉模板，而不是利用先驗知識建立模板。這種方法采用有人臉和無人臉兩種圖像作為訓練集，結合機器學習方法對圖像進行學習，并通過數(shù)據(jù)降維達到高速的人臉檢測。2.2云端服務器2011年以后，云端開始處理海量數(shù)據(jù)，緊接著越來越多的云存儲和云技術涌現(xiàn)出來，由此在移動端出現(xiàn)了強烈的業(yè)務需求，其中包括移動支付。在移動支付逐漸走向人們生活的同時，各類木馬和蠕蟲等病毒成為了移動支付安全性的心腹大患，如果手機遭受病毒攻擊，很容易造成支付密碼泄密的發(fā)生。利用云存儲將個人、密碼、財務等信息存儲于

8、云端，用戶可以隨時隨地通過網絡訪問自己的信息，相比較將信息存儲在自己的移動設備上，用戶不用擔心因為設備的丟失而帶來的數(shù)據(jù)的泄露。在移動支付系統(tǒng)的人臉圖像庫中存在著成千上萬個人臉信息，在進行人臉匹配時，需要大量的計算，而云計算的快速高效給人臉識別提供了巨大便利。云端服務器主要完成圖像預處理、特征提取、人臉識別的任務。從移動設備端接受的人臉圖像收到各種條件限制和噪聲干擾，必須