“看脸”的时代来了！2017年9月iPhone X一经发布，就掀起一阵人脸识别的高潮，革命性的取消了TouchID（指纹识别），而添加了更酷的 FaceID（人脸识别）模块，FaceID 不简单地运用在解锁上，还可以在支付、表情等场景中应用，给开发者带来更酷更丰富的应用。
我们知道人脸识别在这几年应用相当广泛，人脸考勤、人脸社交、人脸支付，哪里都有这黑科技的影响。特别这几年机器学习流行，使得人脸识别在应用和准确率更是达到了一个较高的水准。
下面将带着大家揭秘下这项黑科技的原理。
那到底啥是人脸识别？人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术，通常也叫人像识别、面部识别。俗称“刷脸”。
人脸识别系统主要包括四个组成部分，分别为：人脸图像采集及检测、人脸图像预处理、人脸图像特征提取以及匹配与识别。
人脸图像采集及检测
人脸图像采集：不同的人脸图像都能通过摄像镜头采集下来，比如静态图像、动态图像、不同的位置、不同表情等方面都可以得到很好的采集。当用户在采集设备的拍摄范围内时，采集设备会自动搜索并拍摄用户的人脸图像。
人脸检测（Face Detection）：是检测出图像中人脸所在位置的一项技术。人脸检测在实际中主要用于人脸识别的预处理，即在图像中准确标定出人脸的位置和大小。人脸图像中包含的模式特征十分丰富，如直方图特征、颜色特征、模板特征、结构特征及Haar特征等。人脸检测就是把这其中有用的信息挑出来，并利用这些特征实现人脸检测。
人脸检测结果举例（绿色框为人脸检测结果）（图片来自网络）
人脸图像预处理
对于人脸的图像预处理是基于人脸检测结果，对图像进行处理并最终服务于特征提取的过程。系统获取的原始图像由于受到各种条件的限制和随机干扰，往往不能直接使用，必须在图像处理的早期阶段对它进行灰度校正、噪声过滤等图像预处理。对于人脸图像而言，其预处理过程主要包括人脸图像的光线补偿、灰度变换、直方图均衡化、归一化、几何校正、滤波以及锐化等。
人脸图像特征提取
人脸图像特征提取是将一张人脸图像转化为一串固定长度的数值的过程。这个数值串被称为“人脸特征（Face Feature）”，具有表征这个人脸特点的能力。人脸识别系统可使用的特征通常分为视觉特征、像素统计特征、人脸图像变换系数特征、人脸图像代数特征等。人脸特征提取就是针对人脸的某些特征进行的。人脸特征提取的方法归纳起来分为两大类：一种是基于知识的表征方法；另外一种是基于代数特征或统计学习的表征方法。
基于知识的表征方法主要是根据人脸器官的形状描述以及他们之间的距离特性来获得有助于人脸分类的特征数据，其特征分量通常包括特征点间的欧氏距离、曲率和角度等。人脸由眼睛、鼻子、嘴、下巴等局部构成，对这些局部和它们之间结构关系的几何描述，可作为识别人脸的重要特征，这些特征被称为几何特征。基于知识的人脸表征主要包括基于几何特征的方法和模板匹配法。
人脸图像匹配与识别
人脸图像匹配：提取的人脸图像的特征数据与数据库中存储的特征模板进行搜索匹配，通过设定一个阈值，当相似度超过这一阈值，则把匹配得到的结果输出。人脸识别就是将待识别的人脸特征与已得到的人脸特征模板进行比较，根据相似程度对人脸的身份信息进行判断。这一过程又分为两类：一类是确认，是一对一进行图像比较的过程；另一类是辨认，是一对多进行图像匹配对比的过程。
人脸识别的优缺点
人脸识别的优点是不需要被识别者配合识别设备，在行进过程中即可被获取图像、比对识别；不需直接接触设备，用户易接受；隐蔽性好，结果直观；成本适中，安全性高等。但缺点是受光线因素、遮蔽物、后期化妆、整容影响较大、孪生及相似面孔的判断等也是一大关注焦点。
