人脸识别技术升级也可以识别你戴的面具

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3月6日，在中国铁道科学研究院的门口，员工们戴着口罩和头盔，排队刷脸，一张一张地打卡。他们没有摘下口罩或帽子，只是在屏幕前短暂停留，员工的信息和体温出现在屏幕上，员工也实现了安全快速入场。

随着人工智能技术的快速发展，人脸识别已经不是什么新鲜事了。然而，在新型冠状病毒肺炎流行的情况下，在建筑工地、学校等需要识别游客身份信息的场所，佩戴口罩和头盔后实现快速人脸识别和同时温度检测已经成为一项全新的技术成果。戴上面具进行面部识别有哪些技术难点？现有的成就如何提供以防疫和生产为重点的解决方案？这项技术在未来还会有哪些其他应用空？

身份识别面临新的挑战

"下降，体温数据正常."在四川省成都市青白江区，肩负着成都地铁隧道管片生产重任的中铁八局桥梁公司返乡工人，在车间门口扫描企业自主开发的日常疫情统计小程序，实现疫情防控信息的实时跟踪。进入复工高峰期后，借助云平台、大数据和物联网系统，出现了许多黑色技术，如建筑工人温度门禁系统、渣土车远程管理、人员无线定位、视频监控等。，正在大力推进防疫和生产的有序推进。

“疫情爆发后，在恢复工作的管理方面也有许多新的技术需求。如何在戴口罩和头盔的情况下准确识别进入者是恢复工作管理的一个关键方向。”中国铁道科学研究院技术中心智能现场联合实验室研究员赵阳表示，根据安全生产要求，过去施工现场使用的智能现场平台系统的重要功能之一是识别进入施工现场的人员。“但是在这种流行病下，戴上口罩、头盔，测量你的体温，这成了一个新的技术挑战。”

这项技术的难点是什么？原始的人脸识别算法是基于人脸特征的关键点。算法中包含的关键点越多，识别结果就越准确。然而，戴上面具后，可以识别的关键点大大减少了。隐藏鼻子下的面部特征，减少面部特征的关键点，降低机器学习前的特征识别能力赵阳说，面具会使原来的人脸识别算法模型失效，使机器无法识别当前的人。同时，有许多不同屏蔽程度的掩模类型，这也增加了难度。

“鉴于人脸识别的新需求，如果对现有的智能网站平台进行大规模的硬件改造，一方面会增加设备，增加成本。另一方面，改造周期将很长，很难满足恢复生产的要求。”赵阳表示，R&D团队通过加强软件算法和升级系统平台提出了解决方案。

聚焦眼睛，优化注意力算法模型

"人脸识别一般分为两个步骤，一是人脸检测，二是人脸匹配."赵阳说，识别过程是人脸机首先从视频图像中找出人脸，然后通过眼睛、鼻子、嘴巴、眉毛等面部特征识别出人事数据库中相应的人。

在身份后台管理系统中，我们可以看到单位所有员工的姓名、部门、职务号码、电话号码以及相应的个人高清照片等基本信息已经录入到系统的人事管理栏中。当戴口罩的员工进入办公楼刷牙时，系统会立即匹配检测到的人脸，识别员工的身份，并通过语音发出测量的体温。在硬件方面，该设备只在原来的人脸识别平板电脑上增加了一个测温头。

如何提高戴口罩后的识别通过率？前提是尽可能增加面部特征的关键点。“当几乎一半的脸被遮挡时，面部特征的关键点主要集中在眼睛和眉毛。”赵阳说道。

“我们突破算法模型，采用眼睛和眉毛等局部特征与整体人脸特征的融合，并结合注意机制来增强眼睛特征。通过训练眼睛关键点的模型，可以改进面具下的模型。人脸识别率。”赵阳说，在人脸遮挡环境下，我们可以通过识别眼睛关键点作为一种“注意力模型”，快速扫描全局图像，获得目标区域中需要关注的眼睛，形成关注焦点。“然后在眼睛的这个区域投入更多的注意力资源，以获得关于需要注意的目标的更详细的信息，并抑制其他无用的信息。”

利用同样的原理，在算法层面，针对基于人脸全局特征和局部特征相结合的方法，可以优化现有的人脸识别算法模型，当人脸出现其他遮挡时，也可以准确识别。“如果你戴着头盔进入一个建筑项目，面部识别仍然有效，这是如何实现的。”赵阳说，通过大量的训练数据，戴口罩或头盔的人脸识别率可以达到99.9%。

实验室人脸识别系统除了能够准确识别佩戴口罩的人员外，还专门增加了口罩和头盔的检测和提示功能，以确保工程施工人员的安全。"这是我们的技术成果与同类技术相比的特点."赵阳说，当面罩和头盔检测功能打开时，该设备配备了自动语音提示，无需佩戴面罩；如果您不戴安全帽，采集设备上会出现佩戴安全帽的提示。

“主要是在后台升级算法，其次是尽可能小的改进硬件系统，最后实现许多新功能的增加。”赵阳说道。

信息增值，挖掘数据背后的价值

事实上，在疫情爆发前，面部遮挡障碍的人脸识别技术已经得到不同程度的应用。例如，在安全领域，大多数犯罪嫌疑人经常戴着帽子或面具，以避免被田燕等监控设备跟踪，然后更准确的人脸识别可以帮助更好地解决犯罪。

“鉴于越来越多不同的识别情况，一些研究人员试图通过增加硬件设备来增加新的功能。”赵阳表示，高精度识别也是对大数据的深度挖掘。“在目前的硬件技术条件下，进一步挖掘现场采集的数据可以在短时间内实现更多功能。”

他指出，高清监控摄像头采集的图像和视频信息可以在后台进行分析，并进行身份识别、头盔佩戴检测、反光服装佩戴识别、车辆信息状态显示、危险管理、安全区域划分等。可以在不改变原有设备的情况下，通过技术改进来实现，从而真正实现信息增值，降低硬件成本。

“在这种挖掘能力提高之后，让我们举一个简单的例子。将来，我们可能再也看不到像躺在路上的鸟一样密集的电子眼了。一个监控设备加上高超的识别算法能力可以解决所有的需求。”赵阳说道。

为了使新的智能站点平台系统不断适用于更复杂的场景应用，赵阳团队将进一步开展技术创新。“下一步是丰富后台管理功能，增加其他识别功能，如现场防反光背心检测，并开发系统接口，使其能与当前人力资源管理系统无缝连接，使人员能一次打卡，网络通用。”赵阳说道。(李晟)

编辑:张洋