人脸识别发展历史介绍.doc

人脸识别发展历史介绍.doc1引言在我们生存的这个地球上,居住着近65亿人。每个人的血孔都由额头、眉毛、眼睛、鼻了、嘴巴、双颊等少数几个区域组合而成,它们之间的大体位置关系也是固定的,并且每张脸的大小不过七八寸见方。然而,它们居然就形成了那么复杂的模式,即使是面容极其相似的双胞胎,其家人通常也能够非常容易地根据他们面孔上的细微差异将他们区分开来。这使得我们不得不承认这个世界上找不出两张完全相同的人脸!那么,区分如此众多的不同人脸的“特征”到底是什么?能否设计出具有与人类一样的人脸识别能力的自动机器?这种|'|动机器的人脸识别能力是否能够超越人类臼身?对这些问题的分析和解答无疑具有重要的理论和应用价值,这正是众多从事自动人脸识别研究的研究人员所面临的挑战。然而,对这些问题的I门I答并不像看起来那么容易。即使在大量来自模式识别、计算机视觉、神经计算、生理学等领域的研究人员对自动人脸识别艰苦工作40余年之后,这些最基木的科学问题仍然困惑着研究人员。而退一步讲,即使对我们自己,尽管我们每天都在根据血孔区分着亲人、同学、朋友、同事等,大多数人却很难准确地描述出自己到底是如何区分他们的,甚至描述不出自己熟悉的人有什么具体的特征。即使专门从事相关的生理学、心理学、神经科学研究的一些专家,也很难描述清楚人类人脸识别的生理学过程。这意味肴基于仿生学的人脸识别研究路线在实践上是难以操作的。当然,飞机的翅膀并不需要像鸟儿的翅膀一样煽动,H动人脸识别的计算模型也未必需要模拟“人脑”。我们也许可以通过另外的途径,例如建立人脸识别的计算模型,这种计算模型可能是基于仿生神经网络的,也可能是纯粹基于统计的,或者是这二者之外的第三只眼睛,并通过构建实用的自动人脸识别系统来验证这些计算模型,从而找出对上述基木科学问题的解答。木文首先给出了人脸识别的一个一般计算模型,然后简单回顾1'1动人脸识别的研究历史,接下来阐述人脸识别的研究现状并介绍几种主流的技术方法,简单介绍计算所人脸识别研究组的研究进展,最后对上述哲学层面的问题作了一些简单的探讨。2人脸识别发展历史人脸识别是一个被广泛研究着的热门问题,大量的研究论文层出不穷,在一定程度上有泛滥成“灾'之嫌。为了更好地对人脸识别研究的历史和现状进行介绍,木文将AFR的研究历史按照研究内容、技术方法等方面的特点大体划分为三个时间阶段,如表1所示。该表格概括了人脸识别研究的发展简史及其每个历史阶段代表性的研究工作及其技术特点。下面对三个阶段的研究进展情况作简单介绍:第一阶段(1964年5990年)这一阶段人脸识别通常只是作为一个一般性的模式识别问题来研究,所采用的主要技术方案是基于人脸几何结构特征(Geometricfeaturebased)的方法。这集中体现在人们对于剪影(Profile)的研究上,人们对面部剪影曲线的结构特征提取与分析方面进行了大量研究。人工神经网络也一度曾经被研究人员用于人脸识别问题中。较早从事AFR研究的研究人员除了布莱索(Bledsoe)外还有戈登斯泰因(Goldstein)、哈蒙(Harmon)以及金出武雄(KanadeTakeo)等。金出武雄于1973年在京都大学完成了第一篇AFR方面的博士论文,直到现在,作为卡内基■梅隆大学(CMU)机器人研究院的一名教授,仍然是人脸识别领域的活跃人物之-o他所在的研究组也是人脸识别领域的一•支重要力量。总体而