面部识别技术：运作原理

身份保护

面部识别技术：你需要了解的所有信息

如果你曾经通过面部扫描解锁手机，或者在过安检时被拍下面部图像，那么你就已经体验过面部识别技术。面部识别技术正快速增长，无论是其复杂性还是流行程度。继续阅读以了解面部识别怎么运作，以及专门的隐私软件如何帮助你保护身份。

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撰写者：Samuel Kellett发布日期：2021年1月20日编辑： Antoinette Cocorinos

什么是面部识别？

面部识别技术是一种用以映射、识别或验证个人面部结构的方法。通过面部识别技术，可以创建一个独特的数字代码，称为面部印记。这些面部印记会存储在面部识别数据库中。如果将照片输入该数据库，它会找出所有匹配的面部印记。

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面部识别如何运作？

随著面部识别技术的发展，出现了多种方法来映射面部和存储面部数据，准确性和效率各有不同。接下来我们将探讨面部识别的工作原理，以及生成的数据如何存储和通常由谁来访问。

面部识别有三种方法：

传统面部识别

我们可以将传统面部识别分为两大类别：整体识别和基于特征的识别。

要识别一个目标，传统面部识别系统通常会经过以下步骤。

面部识别软件在图像中检测你面部想像Facebook照片标签时弹出的方框，或在手机摄影机中对齐照片时出现的方框。

面部识别算法用于识别你的独特面部生物特征，如鼻子和嘴巴之间的距离、眉毛的大小、额头的宽度及其他多个属性。

这些独特的特征称为节点点，一个普通的人脸大约有80个这样的点。这些类比信息被转换为数字码以形成你的面部印记。

面部识别软件现在可以将你的面部印记与数据库中的其他面部印记进行比较，以寻找匹配。

面部识别软件将您的面部印记与数据库中的其他印记进行匹配。

3D面部识别

3D面部识别方法使用传感器更精确地捕捉脸部形状。

与传统面部识别方法不同，3D面部识别的准确性不受光照影响，甚至可以在黑暗中进行扫描。另一个优点是3D面部识别能够从多个角度识别目标，而不仅仅是直视的侧面。

iPhone X及其后的版本配备了Face ID技术，依赖3D面部识别来识别拥有者。

3D面部识别过程主要有六个步骤。

你的脸可以通过面部识别摄像机直接作为3D图像捕捉例如，当你使用手机进行面部扫描时，或者可以通过扫描2D照片进行捕捉。

面部识别软件现在确定你面部的位置和角度，以及其大小。只要你的脸在面朝摄像机的90度范围内，3D面部识别软件就能识别它。

现在已经检测到你的图像，系统测量你面部的特定形状精确到亚毫米。获得这个非常准确的测量后，会创建一个模板。

类似于传统面部识别的分析步骤，系统根据你的面部特征创建独特模板并将其转换为代码。

正如你可以想像的，匹配步骤涉及搜索数据库以找到匹配项。如果所搜索的数据库完全由3D图像组成，则可以直接匹配而无需额外步骤。

如果数据库中还有2D图像，软件将使用算法将你的3D面部图像转换为2D以寻找匹配。

现在，根据情况，3D面部识别软件可以验证或识别你。验证用于确认你的身份，通过将扫描与证明你身份的图像进行匹配例如驾驶执照照片。

该软件也可以用来识别某人，此时扫描会与数据库中的所有照片进行比较，以找到可能的匹配。

生物识别面部识别

皮肤和面部生物识别技术在面部识别领域是一个新兴的类别，能显著提高面部识别技术的准确性。皮肤质地分析专注于一个人的皮肤区域，使用算法对线条、纹理和毛孔进行极其细微的测量。

生物识别面部识别分析准确性如此之高，以至于能够辨别同卵双胞胎。

面部识别数据是如何存储的？存储在哪里？

你的手或口袋里现在很可能有面部识别数据。许多智能手机配备生物识别登录选项，包括指纹和面部印记。这些数据存储在设备内部，因此你的生物识别信息可以被验证，而无需将数据发送到外部来源。

但即使苹果和三星并不一定有你的面部印记存储在一个庞大的数据库中，但在某个地方的数据库中有很大的可能性存在它。

许多执法机构拥有面部识别数据库。在美国，FBI保持著一个不断增长的数据库，可以匹配超过64亿张照片。中国最近强制要求面部扫描用于购买手机数据计划，并且该国也维持一个用于识别或验证约14亿公民的面部识别数据库。

还有许多公共面部识别数据库可以免费访问，尽管与私有或官方数据库相比，总图像数量有限。

关于面部识别数据库更令人担忧的发展是数据经纪公司如Clearview AI，它拥有超过30亿张从社交媒体、就业记录和新闻网站提取的图像的数据库。

数据经纪人不仅收集图像。几乎所有你在网上的行为从你观看的内容到你购买的产品再到你访问的网站都会通过广告商使用的cookie进行跟踪。这些信息往往与浏览器指纹的数据结合，这是一种更深入的在线追踪形式，透过隐藏脚本帮助识别你，通过你浏览器和计算机的独特属性。

浏览器指纹是指使用你的浏览器设置、默认语言和时区、已安装的浏览器扩展、操作系统、图形卡等多种属性来开发可以高精度识别你的个人资料。

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面部识别技术真的准确吗？

在过去几年中，面部识别技术的准确性有了很大改善。2014年，表现最好的算法的错误率为41；而到了2020年，最佳算法报告的错误率仅为008。但该技术仍然存在显著的且非常重要的缺陷，尤其与种族和性别有关。

面部识别在识别白人男性时非常准确，但对女性或有色人种的识别就不那么准确了。

随著这项技术迅速普及，我们有必要问自己：面部识别究竟有多准确呢？如果分析的图像非常清晰，目标的识别准确率可达9997。

但图像一般不会是完美清晰的。在现实世界中，照片往往是在不理想的条件下拍摄的光线不足、脸部角度不佳等等，并且可能出现错误的面部识别匹配。

就准确性而言，种族和性别是影响最为主要的两个问题。发现面部识别在识别白人男性时非常准确，但对女性或有色人种来说则不那么准确。事实上，2018年麻省理工学院的研究发现，当面部识别算法试图匹配深色皮肤的女性时，错误率高达347！而匹配白人男性的最高错误率仅为微乎其微的08。

面部识别用于什么？

随著面部识别技术的兴起，各行各业都看到了这项技术的潜力。面部识别软件有众多用途，从执法到机场安检，再到智能手机及其他消费技术。以下仅列举了一些面部识别技术的应用。

智能手机内的面部识别摄像头

较新的智能手机可以通过面部识别软件解锁。与指纹扫描选项类似，使用面部印记使得手机被破解非常困难，除非有人能将手机对准你的脸。在美国，强行用面部识别解锁手机在2019年被裁定为不合法的警察行为。

机场安检

世界各地的机场均使用面部识别技术。通过面部识别检查乘客能够让安检程序更快速、更顺利，尽管隐私问题仍然存在。

执法机构

如前所述，面部识别在执法工作中正变得越来越受欢迎。执法机构使用各种数据库来识别和验证感兴趣的人。

医学诊断

美国国家人体基因组研究所使用面部识别技术成功诊断了一种称为DiGeorge综合征的疾病，从而促进了该疾病的早期识别。在他们的小型研究中，该算法能够以966的准确率诊断该疾病。

找宠物

FindingRover是一款专注于动物的面部识别应用程式。宠物主人可以注册并上传宠物的照片。然后，如果宠物丢失，该公司可以使用面部识别技术在当地动物收容所寻找匹配。

面部识别技术的历史

让我们简要回顾面部识别技术的历史进程。

公元前3993年

面部识别的初步阶段，燧石被磨光以形成第一面镜子。

好吧，稍微跳过一点

19621964年

伍德罗W布莱德索带领一个团队探索电脑能否识别人类面孔。为此，他教计算机识别面部特征，然后测量这些特征并与其他面部特征进行比较。这一实验并未成功，但这个想法展示了潜力，吸引了对面部识别软件的更大兴趣。

1970年代

布莱德索所做的工作由戈德斯坦、哈蒙和莱斯克进一步发展，他们开发了21个供计算机识别用的具体面部标记。遗憾的是，像布莱德索一样，他们也受到当时技术的限制，需进行相当多的人工计算。

19881991年

特征脸！ 抱歉，只是个有趣的单词。在1988年，Surovich和Kirby提出了“特征脸”的概念，这实际上是基于研究多张其他面孔得出的标准化面孔。这是面部识别首次采用整体全脸方法。

1991年，Turk和Pentland扩展了这项工作，发现了一种在图像中检测面部的方式。虽然这些实验同样受到可用技术的限制，但仍然很成功。如今，在某些面部识别方法中，特征脸仍被视为基准比较。

1990年代2000年代

在上世纪末，面部识别技术出现了几次重要的进展。1993年，国防高级研究计划局DARPA和国家标准技术研究所NIST启动了FERET计划，旨在建立一个面部识别数据库。

随后，在2000年代初期，国家标准技术研究所推出了一系列评估，称为面部识别供应商测试。这些对面部识别数据库的独立评估至今仍在使用。

2010年

事情开始真正起飞。Facebook推出面部识别软件，在用户上传照片时进行标签。

2017年

苹果宣布iPhone X将包括Face ID，他们自己的面部识别软件，允许用户仅通过注视手机来解锁。同样在2017年，Clearview AI，前面提到的公司，开始运作，其数据库包含超过30亿张从互联网上提取的照片。

相关隐私问题

虽然面部识别技术有很多令人惊叹的应用，但也有许多合情合理的担忧，担心面部扫描可以被滥用或导致错误匹配。幸运的是，还是有方法可以保护你的数据。

面部识别和监控技术的风险

在COVID19大流行期间，面部识别技术被用来检测员工是否遵守口罩规定。该技术在美国和欧洲的酒店及餐厅被秘密使用，引发了批评者的隐私担忧。

在中国，像面部识别这样的监控技术被用来追捕和定罪宗教少数群体。中国政府还向全球一些威权主义政府出售其监控工具，包括委内瑞拉和津巴布韦。

政府可以利用面部识别技术监视其公民。

IBM表示将不再开发或提供面部识别技术。谷歌则表示，不会提供面部识别技术，直到能够制定政策以防止滥用。连亚马逊也对警方使用其面部识别软件实施了一年的禁令，因为存在准确性和种族偏见的担忧。

如何保护自己？

如果面部扫描让你感到不安，还有几件简单的事可以做，以减少被添加到数据库中的机会。

选择退出Facebook的面部识别。你可以更改Facebook设置，这样Facebook的面部识别软件就不会再识别你。选择此选项时，Facebook也会删除持有的面部模板。

停止将自己转变为外星人或狗。虽然Snapchat表示他们的面部过滤技术并不如面部识别算法那么深入，但这类应用如果决定如此，可能会对他们的数百万面部扫描做一些有问题的事情。去年，因一个将用户老化的过滤器而引起争议的Face App，其使用条款也赋予该公司随意使用上传照片的权利。

使用VPN虚拟私人网络保持在线匿名。VPN 加密你线上活动的数据并隐藏你的IP地址，这有助于隐藏你的身份，以免遭到恶意行为者，甚至隐藏于你的网际网路服务提供商ISP之下。这样，你可以防止网路跟踪并限制可以与你的图像相关联的信息量。

但即使拥有强大的可靠VPN，你在网上上传图片时还是要保持警惕。正如网上常说的，“互联网是永恒的。”

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