面部识别技术：你需要知道的一切
如果你曾经使用面部扫描解锁手机，或是在通过机场安全检查时被摄取面部影像，那么你已经体验过面部识别技术。这项技术在精度和受欢迎程度上迅速增长。继续阅读，了解面部识别的运作原理以及专门的隐私软件如何帮助保护你的身份。
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作者：Samuel Kellett
发布于2021年1月20日
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什么是面部识别？
面部识别技术是一种用于地图、身份验证或验证个人面部结构的方法。通过面部识别技术，可以生成一个独特的数字代码，称为面部指纹
。这些面部指纹被存储在面部识别数据库中。如果你将一张照片输入数据库，它会找到任何与之匹配的面部指纹。
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面部识别是如何工作的？
随著面部识别技术的进步，出现了多种方法来对面部进行映射并存储面部数据，这些方法在准确性和效率方面各不相同。接下来，我们将探讨面部识别的工作原理，以及相关数据是如何存储的，谁通常可以访问这些数据。
面部识别有三种主要方法：
传统面部识别： 从照片中识别个人。
3D面部识别： 使用3D扫描仪实时捕捉个人的外貌。
生物识别面部识别： 分析独特的面部轮廓、特征和测量，以确定某人的身份。
传统面部识别
传统面部识别可以分为两大类别：整体和基于特征的识别。
整体面部识别 分析主体的整个面部，以寻找匹配目标的识别特征。
基于特征的面部识别 将相关的识别数据从面部中分离出来，然后将其应用到与潜在匹配进行比较的模板上。
为识别目标，传统面部识别系统通常会经历以下步骤。
第一步：检测
面部识别软件会在图像中检测你的面部——想像一下在标记Facebook照片时出现的小方块，或是在你的手机摄像头对齐拍照时的方块。
第二步：分析
使用面部识别算法辨别你的独特面部生物特征和特征，例如鼻子和嘴之间的距离、眉毛的大小、额头的宽度等众多其他属性。
这些独特的特征称为节点点 ，平均每个人脸约有80个这样的点。这些数据将通过模拟信息转换为数字代码，形成你的面部指纹 。
第三步：识别
面部识别软件现在可以将你的面部指纹与数据库中的其他面部指纹进行比较，以找到匹配。
面部识别软件将你的面部指纹与数据库中的其他指纹进行比对。
3D面部识别
3D面部识别方法涉及使用传感器更精确地捕捉面部形状。
与传统的面部识别方法不同，3D面部识别的准确性不受光线影响，即使在黑暗中也可以进行扫描。3D面部识别的另一个优势是它可以从多个角度识别目标，而不仅仅是正面。
iPhone X（及其后续版本）配备了Face ID技术，该技术依赖于3D面部识别来识别其拥有者。
3D面部识别过程主要有六个步骤。
第一步：检测
你的面部可以通过面部识别摄像头 直接捕捉为3D图像（例如在手机上进行面部扫描时），或通过扫描2D照片来捕获。
第二步：对齐
面部识别软件现在确定你的面部位置和角度 ，以及其大小。只要你的面部朝向摄像头的角度在90度以内，3D面部识别软件就可以识别你。
第三步：测量
现在你的图像已被检测，系统对你的面部特定形状进行测量 （精确到亚毫米）。一旦获得该非常精确的测量，便会创建一个模板。
第四步：表示
与传统面部识别的分析步骤相似，系统现在基于你的面部特征生成的独特模板并将其转换为代码 。
第五步：匹配
如你所想，匹配步骤涉及在数据库中搜索以寻找匹配 你的新转换模板。如果要搜索的数据库完全由3D图像组成，则不需要任何额外步骤即可找到匹配。
如果数据库也包含2D图像，则该软件使用算法将你的3D面部图像转换为2D进行匹配。
第六步：验证或识别
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，将扫描与验证你身份的图像进行匹配（比如驾驶执照照片）。
该软件也可以用于识别 一个人，将扫描与数据库中的所有照片进行比较以寻找可能的匹配。
生物识别面部识别
皮肤和面部的生物识别技术是面部识别领域的一个新兴领域，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，并使用算法对线条、纹理和毛孔进行极为微小的测量。
生物识别面部识别分析的准确性如此之高，以至于可以。
面部识别数据是如何存储的——以及存储在哪里？
面部识别数据很可能就在你的手中或口袋里。许多智能手机都包括生物识别登录选项，包括指纹和面部指纹。这些数据存储在设备本身中，因此可以在不将数据发送到外部源的情况下验证你的生物识别信息。
然而，即使Apple和Samsung不一定有你的面部指纹存放在一个庞大的数据库中，还是有相当大的可能性这些数据在某处被存储。
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。中国最近以获得移动数据计划，该国还拥有一个面部识别数据库，用于识别或验证其大约14亿公民中的几乎每一个。
还有一些公共的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，图像的总数相对有限。
关于面部识别数据库的一个令人担忧的发展是数据经纪公司 如，该公司拥有超过30亿幅从社交媒体、雇用记录和新闻网站抓取的图像。
不仅收集图像，几乎你在网上的所有行为——从你观看的内容到购买的商品，甚至访问的网站——都会被广告商使用cookies予以跟踪。这些信息通常与数据合并，这是一种更深入的在线跟踪方法，利用隐藏的脚本通过你的浏览器和计算机的独特属性识别你。
浏览器指纹涉及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、显示卡以及许多其他属性来开发可以非常精确地识别你的个人资料。
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面部识别技术真的准确吗？
面部识别技术在过去几年中已取得了显著改进。在2014年，最佳算法的错误率为4.1%；而到了2020年，最佳算法的错误率报告仅为。然而，这项技术仍存在关键（且极其重大的）缺陷，尤其是在种族和性别方面。
面部识别对于识别白人男性非常准确，但对女性或有色人种的准确性则较低。
随著技术迅速普及，我们有必要反思：面部识别究竟准确吗？如果分析的影像非常清晰，可以实现高达99.97%的识别准确率。然而，图片很少完美清晰。在现实世界中，照片通常是在不理想的条件下拍摄的（光线差、面部角度尴尬等），因而容易出现错误的面部识别匹配。
准确性方面的两个主要问题是种族和性别。事实证明，面部识别对于识别白人男性非常准确，但对女性或有色人种的准确性较低。事实上，根据，当面部识别算法试图匹配深色皮肤的女性时，错误率高达34.7%
！相比之下，匹配白人男性的最大错误率仅为微不足道的0.8%。
面部识别的用途
随著，许多行业看到了这项技术的潜力。面部识别软件的用途多种多样，从执法到机场安全，再到智能手机和其他消费科技。以下是面部识别技术的一些应用范例。
智能手机中的面部识别摄像头
较新的智能手机可以使用面部识别软件进行解锁。与指纹扫描选项类似，使用面部指纹让你的手机更难以被——除非有人能把你的手机靠在你的脸上。2019年，美国法院已将使用面部识别强行解锁手机的做法认定为非法。
机场安全
世界各地的机场都使用面部识别技术。透过面部识别登记乘客可以使机场安全程序更加快捷、顺畅，尽管这引起了隐私问题。
执法机构
前面提到的，面部识别在执法工作中越来越受欢迎。执法机构使用各种数据库来识别和验证感兴趣人员。
识别疾病
美国国家基因组研究院成功使用面部识别来诊断DiGeorge综合症，从而使早期识别该疾病成为可能。在他们的小型研究中，该反种族识别算法能以诊断这一疾病。
寻找宠物
是一款专注于动物的面部识别应用程式。宠物主人可以登记并上传自己宠物的照片。如果宠物丢失，该公司可利用面部识别技术在当地动物收容所中进行匹配。
面部识别技术的历史
让我们快速回顾面部识别技术的历史时间线。
公元前3993年
面部识别技术的首次出现，熔炼出的黑曜石板被磨光形成了最早的镜子。
好吧，跳过来到现在的部分吧…
1962–1964年
领导一个团队研究计算机是否可以识别人的面部。为此，他教计算机识别面部特征，然后测量这些特征并将其与其他面部进行比较。尽管这次实验未能成功，但这个想法展现出潜力，增加了对面部识别软件的兴趣。
1970年代
布雷德索的工作由进行扩展，他们开发了21个具体的面部标记供计算机用于识别。不幸的是，如同布雷德索之前的情况一样，他们也受到当时技术的限制，需进行大量手动计算。
1988–1991年
特征面孔！
抱歉，这只是个有趣的词。在1988年，苏罗维奇和柯比提出了“特征面孔”的概念，这基本上是从研究众多其他面孔中建立的标准化面孔。这是第一次以整体（全脸）方式进行面部识别。
1991年，特克和潘特兰扩展了这项工作，发现了一种检测图像中面孔的方法。虽然这些实验同样受到当时可用技术的限制，但它们显示出成功。今天，特征面孔仍然被认为是某些面部识别方法学中的基准比较。
1990年代至2000年代
在上世纪的交替时期，面部识别技术有了几次进展。在1993年，国防高级研究计划局（DARPA）和美国国家标准与技术研究所（NIST）启动了FERET项目，目的是构建一个面部识别数据库。
在2000年代初，NIST推出了一系列评估，称为。这些独立评估面部识别数据库的测试至今仍被使用。
2010年
事情开始真正发展。Facebook推出了面部识别软件，当用户（或其他人）上传照片时自动标记使用者。
2017年
Apple 宣布 iPhone X 将包含 Face ID，这是一种让使用者只需看著手机就能解锁的面部识别软件。2017年还见证了上面提到的
Clearview AI 的诞生，该公司的数据库拥有超过三十亿张从互联网抓取的照片。
相关的隐私问题
面部识别技术确实能实现许多令人赞叹的功能，但人们也担心面部扫描可能被滥用或导致错误匹配。好在有很多方式可以保护你的数据。
面部识别及监控技术的危险性
在COVID-19疫情期间，面部识别技术被用于判断员工是否遵守。这项技术在欧洲和美国的酒店和餐厅中悄悄使用，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已被。中国政府也在向世界各地的专制政权销售其监控工具，包括委内瑞拉和津巴布韦。
政府可以使用面部识别技术来监视其公民。
IBM已表示不会再开发或提供面部识别技术。Google直到制定政策防止滥用之前，也不会提供面部识别功能。甚至，因为对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，以下是一些简单的方法可以减少被添加到数据库的机会。
选择退出Facebook的面部识别。 你可以，使你不再被Facebook的面部识别软件识别。选择此选项后，Facebook也会删除他们为你保留的面部模板。
别再把自己变成外星人或狗。 虽然其面部过滤器技术并不如面部识别算法那样变化多端，但如果这款应用发挥作用，则可能在未经允许的情况下做一些可疑的事情。去年因为出现了一个让使用者变老的滤镜而引起关注；它的使用条款则赋予该公司使用上传照片的权利，任意决定用法。
通过VPN（虚拟私人网络）在线保持匿名。加密你在线活动的数据并，进而有助于保护你的身份不被恶意行为者，甚至你的ISP（互联网服务提供商）识别。这样，你可以，减少可以与你的影像链接的信息量 。
但即使拥有，你在上传自己的影像到网络时仍需保持谨慎。正如在线人们常说的，“互联网是永恒的”。
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