人臉識(shí)別是生物特征識(shí)別領(lǐng)域中最常用的一種模態(tài)，近年來(lái)在公共安全領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。各類(lèi)人臉識(shí)別方法的關(guān)鍵都在于，提取人臉數(shù)據(jù)中與身份相關(guān)的本質(zhì)特征，同時(shí)消除其中受非身份因素影響的部分，非身份因素一般包括：環(huán)境光照、姿態(tài)、表情、飾物等。其中，光照問(wèn)題在實(shí)際應(yīng)用中最為重要，用戶普遍要求人臉識(shí)別系統(tǒng)能適應(yīng)不同的光照環(huán)境。

一般的人臉識(shí)別系統(tǒng)都采用普通的可見(jiàn)光人臉圖像進(jìn)行識(shí)別，這類(lèi)系統(tǒng)容易受到環(huán)境光線變化的影響，在識(shí)別之前往往需要采用一些預(yù)處理算法對(duì)光照進(jìn)行處理。雖然光照預(yù)處理算法能在一定程度上消除光照的影響，但同時(shí)也會(huì)使圖像損失一部分有用的信息。

近紅外人臉識(shí)別是為了解決人臉識(shí)別中的光照問(wèn)題，而提出的一種解決方案，其包括兩部分：主動(dòng)近紅外人臉成像設(shè)備和相應(yīng)的人臉識(shí)別算法。使用強(qiáng)度高于環(huán)境光線的主動(dòng)近紅外光源成像，配合相應(yīng)波段的光學(xué)濾片，可以得到與環(huán)境無(wú)關(guān)的人臉圖像，人臉圖像只會(huì)隨著人與攝像頭的距離變化而單調(diào)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(jìn)一步消除圖像的單調(diào)變化，得到完全光照無(wú)關(guān)的特征表達(dá)。

近年來(lái)，近紅外人臉識(shí)別在實(shí)際生活中已經(jīng)有了諸多應(yīng)用，如“深圳－香港生物護(hù)照自助通關(guān)系統(tǒng)”、“澳門(mén)－珠海生物護(hù)照自助通關(guān)系統(tǒng)”、“北京機(jī)場(chǎng)T3航站樓自助通關(guān)系統(tǒng)”等，均取得了很好的效果。

波段選取

為了減弱環(huán)境光對(duì)人臉成像的影響，主動(dòng)光源的強(qiáng)度需要高于環(huán)境光，但是強(qiáng)光會(huì)對(duì)人眼產(chǎn)生干擾，降低用戶舒適度，因此，主動(dòng)光源最好位于不可見(jiàn)波段，如：紅外、紫外等。長(zhǎng)期照射紫外容易對(duì)人的皮膚和眼睛造成永久性傷害，中遠(yuǎn)紅外波段成像會(huì)損失物體表面的大多數(shù)信息，一般不用于物體成像，因此近紅外波段成為最好的選擇，如：780nm。

主動(dòng)近紅外人臉成像

主動(dòng)近紅外人臉成像設(shè)備能為人臉識(shí)別提供不受環(huán)境光影響的、高質(zhì)量的人臉圖像，所謂的高質(zhì)量包括：圖像亮度合適、均勻、對(duì)比度合適、不存在過(guò)度曝光等。

主動(dòng)近紅外人臉成像設(shè)備一般包括如下幾個(gè)單元：

在相應(yīng)波段強(qiáng)度高于環(huán)境光的主動(dòng)近紅外光源，主動(dòng)光源與攝像頭置于同一位置；

能夠接收近紅外光的攝像頭；

窄帶濾光片，置于攝像頭鏡頭外，允許近紅外光通過(guò)的同時(shí)過(guò)濾環(huán)境光。

由于主動(dòng)光源會(huì)隨著距離的增大而衰減，因此人與光源（攝像頭）之間的距離一般為50－100厘米。

光照無(wú)關(guān)的人臉識(shí)別

當(dāng)人與光源距離不變時(shí)，近紅外人臉圖像非常穩(wěn)定，但是圖像的整體亮度仍然會(huì)隨著距離的變化而單調(diào)變化，因此需要采用特定的特征提取方法來(lái)解決單調(diào)變化的問(wèn)題，如：直方圖均衡、直方圖標(biāo)定等。局部二元模式（Local Binary Pattern，LBP）是一種較好的方案，LBP只關(guān)注像素間的大小關(guān)系，當(dāng)圖像整體發(fā)生單調(diào)變化時(shí)，像素間的大小關(guān)系是不變的。

通過(guò)以上方法獲得光照不變的特征表達(dá)之后，光照無(wú)關(guān)的人臉識(shí)別即水到渠成，后續(xù)采用一般的特征選擇、分類(lèi)器設(shè)計(jì)便可構(gòu)建一套完全光照不變的近紅外人臉識(shí)別系統(tǒng)。

技術(shù)難點(diǎn)

雖然近紅外人臉識(shí)別對(duì)比傳統(tǒng)可見(jiàn)光人臉識(shí)別有著明顯的優(yōu)勢(shì)，但是主動(dòng)光源的使用也帶來(lái)了一些問(wèn)題：

主動(dòng)光源會(huì)在眼鏡上產(chǎn)生明顯的反光，降低眼睛定位的精度；

反光對(duì)眼睛部位造成遮擋，影響識(shí)別；

不能利用已有的大量可見(jiàn)光照片（如二代證照片、逃犯照片庫(kù)等），用戶需要重新構(gòu)建近紅外照片庫(kù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；

主動(dòng)光源經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，會(huì)出現(xiàn)損壞和衰減，帶來(lái)更多的后期維護(hù)。

未來(lái)的研究將致力于解決上述問(wèn)題，其中問(wèn)題3最為重要，可以大大擴(kuò)展近紅外人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用范圍，其已逐步發(fā)展為一個(gè)獨(dú)立的研究方向“異質(zhì)人臉識(shí)別”。

應(yīng)用領(lǐng)域

目前，人臉識(shí)別已廣泛應(yīng)用于金融、司法、軍隊(duì)、公安、邊檢、政府、航天、電力、工廠、教育、醫(yī)療及眾多企事業(yè)單位等領(lǐng)域，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和社會(huì)認(rèn)同度的提高，人臉識(shí)別技術(shù)將應(yīng)用在更多的領(lǐng)域。

金融行業(yè)：聯(lián)網(wǎng)核查、刷臉支付、VIP客戶識(shí)別等；

社保行業(yè)：離退休人員信息采集及身份信息核查；

教育行業(yè)：考生信息采集和身份識(shí)別；

公安行業(yè)：公安人臉照片比對(duì)、罪犯抓捕；

企事業(yè)單位：工作人員考勤、出入控制；