近日，杭州臨安某小區(qū)“公交電梯”的新聞引發(fā)大量討論，它為老舊小區(qū)修建電梯的籌資問(wèn)題提供了全新思路，小區(qū)居民像乘坐公交一樣按次付費(fèi)。值得關(guān)注的是，該公交電梯采用了人臉識(shí)別支付，通過(guò)身份驗(yàn)證既方便了居民使用，也規(guī)避了不付費(fèi)的“搭便車(chē)”行為。每戶(hù)家庭需要提前在后臺(tái)系統(tǒng)中錄入照片并設(shè)立儲(chǔ)值賬戶(hù)，搭乘時(shí)無(wú)需刷卡或掃碼，掃臉即可支付。如果一家數(shù)人同時(shí)乘坐電梯回家，只收取一人費(fèi)用；如果電梯里有未錄入的陌生面孔，電梯會(huì)發(fā)聲提示。
可以發(fā)現(xiàn)在這個(gè)全新的應(yīng)用場(chǎng)景中，人臉識(shí)別的作用可謂一舉多得，同時(shí)人臉識(shí)別終端廠商也將收獲一塊新的增量市場(chǎng)。但需要注意的是，電梯獨(dú)有的環(huán)境也對(duì)人臉識(shí)別方案提出了諸多限制主要體現(xiàn)在非自然光照、需要活體檢測(cè)、多人臉識(shí)別及離線環(huán)境等多個(gè)方面。
因此，模擬實(shí)際場(chǎng)景，筆者實(shí)測(cè)了市面上多款開(kāi)放、開(kāi)源算法,并推薦來(lái)自虹軟視覺(jué)開(kāi)放平臺(tái)的免費(fèi)人臉識(shí)別算法ArcFace SDK，接下來(lái)我們就結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景與功能需求進(jìn)行一一分析。
1.滿(mǎn)足離線環(huán)境運(yùn)行和支持多人臉識(shí)別
電梯內(nèi)部通常缺乏無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)的安裝也存在一定障礙。傳統(tǒng)電梯不需要網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但公交電梯由于加入了人臉識(shí)別功能，如何在無(wú)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)該需求將是方案落地的重點(diǎn)。
目前市場(chǎng)上的人臉識(shí)別算法可分為云端API和離線SDK兩大類(lèi)，API僅提供在線調(diào)用接口，必須聯(lián)網(wǎng)才能使用。而且哪怕是有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，也需要考慮暫時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)的影響。SDK則完全本地運(yùn)行，可離線使用，不受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境影響，響應(yīng)速度快，而且人臉數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在本地，無(wú)需與服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，人臉數(shù)據(jù)的安全性更高。
在公交電梯這一應(yīng)用場(chǎng)景下，筆者認(rèn)為SDK是更好的選擇。而虹軟視覺(jué)開(kāi)放平臺(tái)的ArcFace SDK是業(yè)內(nèi)非常知名的離線人臉識(shí)別算法，很好地滿(mǎn)足了普通硬件邊緣端計(jì)算推理，擁有人臉檢測(cè)、人臉比對(duì)、人臉屬性、活體檢測(cè)、遮擋下的人臉識(shí)別等全棧能力，最大的特點(diǎn)在于可以免費(fèi)商用，而且算法集成簡(jiǎn)單高效。
同時(shí)，公交電梯需要同時(shí)檢測(cè)全部乘客的人臉，確認(rèn)是否全為本單元業(yè)主并進(jìn)行扣費(fèi)，如果無(wú)法同時(shí)檢測(cè)多張人臉，就會(huì)拖慢啟動(dòng)速度，進(jìn)而影響乘坐體驗(yàn)。
ArcFace 算法的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)對(duì)算力分配進(jìn)行優(yōu)化平衡，可以在難以感知的極短時(shí)間內(nèi)同時(shí)檢測(cè)、識(shí)別多張人臉，1:N支持萬(wàn)人級(jí)人臉場(chǎng)景，讓業(yè)主無(wú)需額外等待就能乘坐電梯。
2.解決電梯內(nèi)復(fù)雜光照對(duì)人臉識(shí)別的影響
我們知道，很多人臉識(shí)別算法在脫離實(shí)驗(yàn)室環(huán)境后就無(wú)法重現(xiàn)高識(shí)別率。這一現(xiàn)象的一個(gè)重要原因就是在實(shí)際應(yīng)用中，人臉識(shí)別會(huì)遭遇逆光、暗光、強(qiáng)光等復(fù)雜光線的干擾，從而出現(xiàn)大量的誤識(shí)和拒識(shí)，極大的影響產(chǎn)品體驗(yàn)。
事實(shí)上，電梯就是其中的典型場(chǎng)景，一般情況下電梯內(nèi)是無(wú)自然光照的，光源主要來(lái)源于頂燈，而自上而下的打光會(huì)在人臉上形成陰影。因此，在復(fù)雜光線下算法是否依舊有良好的魯棒性，也是我們選擇人臉識(shí)別算法時(shí)的重要考慮因素。
在該問(wèn)題的解決上，最新版本的ArcFace4.0人臉識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)了較好效果。通過(guò)對(duì)多項(xiàng)算法模型進(jìn)行了全面升級(jí)，ArcFace4.0不僅算法精度顯著提升，在復(fù)雜光照和角度下也有良好表現(xiàn)。實(shí)際測(cè)試中，無(wú)論在強(qiáng)光、弱光、黑夜、背光下，還是正臉、側(cè)臉等多角度人臉中，ArcFace4.0都能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)及快速人臉識(shí)別。
3活體檢測(cè)防范假臉攻擊
公交電梯本質(zhì)上是一個(gè)無(wú)人值守場(chǎng)景，尤其還涉及支付環(huán)節(jié)，因此防范假臉攻擊的活體檢測(cè)是必備的防御手段。目前主流的活體檢測(cè)方案分為靜默式和配合式兩種，通行類(lèi)場(chǎng)景通常只使用靜默式，無(wú)需用戶(hù)進(jìn)行額外動(dòng)作，而是直接基于算法甄別紙張照片、屏幕成像、人臉面具等偽造人臉攻擊，速度更快，用戶(hù)體驗(yàn)更好。
技術(shù)路線上又分為RGB單目活體、IR雙目紅外活體、3D Depth這三種，防范能力和使用成本成正比。
ArcFace SDK的活體檢測(cè)方案是IR雙目紅外活體，既能通過(guò)分析采集摩爾紋、成像畸形、反射率等人像破綻，從而獲得多維度的甄別信息，又能基于紅外成像原理抵御了屏幕和紙張照片類(lèi)成像的攻擊，在平衡成本和防攻擊效果上實(shí)現(xiàn)了較好的均衡，應(yīng)用在公交電梯上是很合適的方案。
早在2016年4月，浙江省建設(shè)廳、發(fā)改委、公安廳等9部門(mén)就聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展既有住宅加裝電梯試點(diǎn)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，但實(shí)際執(zhí)行一直存在難題，如今應(yīng)用了人臉識(shí)別算法的“公交電梯”為老舊小區(qū)電梯改造提供了全新思路，在廣闊的潛在市場(chǎng)和政策支持下將大有可為。
