面部识别技术：你需要知道的一切
如果你曾经用面部扫描解锁你的手机，或者在通过机场安检时被拍摄过面部图像，那你就体验过面部识别技术。这项技术正迅速发展，变得越来越复杂和流行。继续阅读，了解面部识别是如何工作的，以及专用的隐私软件如何帮助保护你的身份。
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撰文：Samuel Kellett
发布时间：2021年1月20日
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什么是面部识别？
面部识别（或称为面孔识别）技术是一种用于绘制、识别或验证一个人面部结构的方法。通过面部识别技术，可以创建一个唯一的数字编码，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，它将找到任何匹配的面部指纹。
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面部识别是如何工作的？
随着面部识别技术的发展，出现了多种方法来绘制面部并以不同的准确性和效率存储面部数据。在此，我们将探讨面部识别是如何工作的，以及所生成的数据是如何存储的，通常谁可以访问这些数据。
面部识别主要有三种方法：
- 传统面部识别： 从照片中识别一个人。
- 3D面部识别： 使用3D扫描仪实时捕捉一个人的形象。
- 生物识别面部识别： 分析独特的面部轮廓、特征和测量值，以确定某人的身份。
传统面部识别
我们可以将传统面部识别分为两个主要类别：整体和特征。
- 整体面部识别 分析主体的整个面部，以找到匹配目标的识别特征。
- 特征面部识别 将相关的识别数据从面部分离出来，然后将其应用于与潜在匹配进行比较的模板。
为了识别目标，传统面部识别系统一般会经历以下步骤。
第一步：检测
面部识别软件在图像中检测到你的面部——想象一下在Facebook照片中标记时出现的小方框，或者在你对准手机镜头时相机屏幕上的框。
第二步：分析
使用面部识别算法来识别你独特的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、额头的宽度以及许多其他属性。
这些独特的特征被称为 节点点 ，普通人的面部大约有80个节点点。这些类比信息被转换成数字代码来形成你的面部指纹 。
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匹配。
3D面部识别
3D面部识别方法通过传感器更精确地捕捉面部的形状。
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，扫描甚至可以在黑暗中进行。3D面部识别的另一个优势是它能够从多个角度识别目标
，而不仅仅是正面的轮廓。
iPhone X（及以后的版本）配备了Face ID技术，依赖3D面部识别来识别其用户。
3D面部识别过程主要包括六个步骤。
第一步：检测
你的脸可以通过 面部识别摄像头 直接捕捉为3D图像（例如，当你用手机进行面部扫描时），或者通过扫描2D照片来捕获。
第二步：对齐
面部识别软件现在确定 你面部的位置和角度 ，以及其大小。只要你的面部在面向摄像头的90度范围内，3D面部识别软件就能够识别它。
第三步：测量
现在你的图像已被检测，系统测量（精确到亚毫米） 你面部的形状 。一旦获得这个准确的测量值，就可以创建模板。
第四步：表示
类似于传统面部识别的分析步骤，系统现在将基于你的面部特征创建的唯一模板 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 新转换的模板。如果所搜索的数据库完全由3D图像组成，能够直接匹配。
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以找到匹配。
第六步：验证或识别
现在，根据情况，3D面部识别软件能够验证或识别你。验证 用于确认你的身份，将你的扫描与能够验证你身份的图像（如驾驶执照照片）进行匹配。
软件还可以用于 识别 一个目标，比较扫描与数据库中所有照片以寻找可能的匹配。
生物识别面部识别
皮肤和面部生物识别技术是面部识别领域中发展中的一类，它可以显著提高面部识别技术的准确性。皮肤纹理分析专注于个人皮肤的一部分，利用算法对线条、纹理和毛孔进行极其微小的测量。
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现在的手中或口袋里。许多智能手机都配备生物识别登录选项，包括指纹和面部指纹。这些数据存储在设备本身，因此可以在不将数据发送给外部来源的情况下验证你的生物识别信息。
然而，即使苹果和三星不一定会将你的面部指纹存储在一个巨大的数据库中，但在某个地方很有可能它已经存在。
许多执法机构有一个面部识别数据库。在美国，FBI维护一个不断扩大的数据库，可以
。中国最近 的用户获取手机数据计划，该国还保持一个用于识别或验证其
。
另外，还有一些公共面部识别数据库可以免费访问，但与私人或官方数据库相比，其图片数量有限。
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 ，其声称拥有超过30亿张从社交媒体、雇佣记录和新闻网站抓取的图片。
不仅收集图像。几乎所有的在线行为——从你观看的内容到购买的商品，再到浏览的网站——都通过广告商使用 cookies 进行追踪。这些信息通常与来自
的数据结合，后者是一种更深层次的在线追踪方法，通过隐藏脚本利用你浏览器的独特属性识别你。
浏览器指纹识别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、显卡以及许多其他属性，开发一个可以以极高精度识别你身份的个人档案。
你可以通过使用结合了反指纹识别技术的
来打断和阻止这种数据收集。Avast 安全浏览器
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面部识别技术的准确性如何？
面部识别技术在过去几年中已经取得了不小的进展。2014年，性能最好的算法的错误率为4.1%；到2020年，最佳算法报告的错误率仅为
。但这项技术仍然存在关键（并且极具影响力）的缺陷，特别是与种族和性别有关。
面部识别在识别白人男性时非常准确，但对于女性或有色人种的识别则不那么准确。
随着这项技术迅速普及，我们有必要问自己：面部识别究竟准确吗？如果分析的图像清晰度完美，主题的识别准确率可以达到99.97%。
但图像往往不是完美的。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、面部角度尴尬等等），且错误识别非常容易发生。
在准确性方面，种族和性别是两个最大的问题。研究发现，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的识别能力较弱。事实上，2018年MIT的一项研究显示，当面部识别算法试图匹配深肤色女性时，错误率高达34.7%
！而白人男性最高的错误率则仅为0.8%。
面部识别的用途有哪些？
随着 ，许多行业对这项技术看到了潜力。面部识别软件在多个领域有着广泛的应用，包括执法、机场安检以及智能手机等消费科技。以下是面部识别技术的一些应用示例。
智能手机中的面部识别摄像头
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，使用面部指纹使得黑客
手机变得非常困难——除非有人能够将手机对准你的脸。 于2019年在美国被视为非法执法手段。
机场安检
面部识别技术在全球许多机场都有应用。通过面部识别为乘客办理登机手续，可能会创建更快速、更顺畅的机场安检流程，尽管这也引发了一些隐私担忧。
执法机构
如前所述，面部识别在警务中的使用正变得日益普遍。执法机构使用多种数据库来识别和验证相关人员。
识别疾病
国家人类基因组研究所成功地使用面部识别来诊断一种名为DiGeorge综合症的疾病，使早期识别疾病的可能性更高。在他们的小型研究中，面部识别算法能够以
诊断此病。
寻找宠物
是一款专注于动物的面部识别应用。宠物主人可以注册并上传宠物的照片。如果宠物丢失，该公司可以使用面部识别来查找当地动物收容所的匹配记录。
面部识别技术的历史
让我们来回顾一下面部识别技术的简要历史时间线。
公元前3993年
面部识别开始其初步步骤，抛光黑曜石雕块以形成第一面镜子。
好吧，好吧，我们跳到稍后的时期…
1962–1964年
领导一个团队，探讨计算机是否能识别人的面孔。为此，他教计算机识别面部特征并对其进行测量，之后与其他面孔进行比较。尽管实验未成功，但这个思想展现了潜力，并增加了人们对面部识别软件的兴趣。
1970年代
布莱德索的成果被
扩展，他们为计算机开发了21个特定的面部标记。不幸的是，就像之前布莱德索一样，他们受限于当时的技术，需要较多的手动计算。
1988–1991年
_特征脸！_抱歉，这只是个有趣的单词。1988年，苏罗维奇和柯比开发了“特征脸”的概念，基本上是通过研究其他多张面孔构建标准化的面孔。这是第一次整体（全脸）的方法来进行面部识别。
1991年，特克和佩特兰德扩展了这一工作，发现了一种检测图像中面孔的方法。尽管这些实验也受限于当时的技术，但它们取得了一定的成功。至今，特征脸仍然被视作某些面部识别方法的基准比较标准。
1990年代至2000年代
在上世纪末，面部识别技术取得了一系列进展。1993年，国防高级研究计划局（DARPA）和国家标准与技术研究所（NIST）启动了FERET项目，旨在建立一个面部识别数据库。
紧接着在2000年代初，NIST推出了一系列名为 的评估。这些对面部识别数据库的独立评估至今依然在使用。
2010年
这时事情开始真正起飞。
，可以在用户（或他人）上传照片时为其打上标签。
2017年
苹果公司宣布iPhone X将包含Face ID，这是他们自己的面部识别软件，用户只需通过面部识别即可解锁手机。2017年还见证了ClearviewAI的诞生，前面提到过，该公司巨大数据库有超过30亿张照片从互联网抓取而来。
相关隐私担忧
面部识别技术当然可以实现一些令人惊叹的事情，但也存在许多可以理解的担忧，担心面部扫描可能被滥用或导致错误匹配。幸运的是，还有一些方法可以保护你的数据。
面部识别和监控技术的危险
在COVID-19大流行期间，面部识别技术被用于确定员工是否遵循 。该技术在美国和欧洲的酒店与餐馆悄然使用，遭到了批评者的隐私担忧。
在中国，诸如面部识别的监控技术已被 。中国政府还向世界各地的威权主义政府出售其监控工具，包括委内瑞拉和津巴布韦。
政府可以使用面部识别技术来监视公民。
IBM曾表示将不再开发或提供面部识别技术。谷歌不会提供面部识别功能，直到它能制定防止滥用的政策。甚至连
也对警方使用其面部识别软件实施了一年的禁令，以应对准确性和种族偏见的问题。
如何保护自己？
如果面部扫描让你感到不安，有一些简单的措施可以降低被纳入数据库的风险。
选择退出Facebook上的面部识别。 你可以 ，使得Facebook的面部识别软件不再识别你。选择此选项时，Facebook也会删除他们为你创建的面部模板。
不要让自己变成外星人或狗。 尽管 他们的面部滤镜技术并未达到面部识别算法的高度，但这样的应用如果愿意，也可能对其数百万张面部扫描进行不当处理。。令人担忧的是，他们的使用条款赋予公司以自己所愿的方式使用上传的照片的权利。
通过VPN（虚拟专用网络）保持在线匿名。 加密你在线活动周围的数据并 ，这有助于在恶意行为者甚至是你的ISP（互联网服务提供商）面前隐藏你的身份。通过这样做，你可以 ，并 限制能够与您的图像相关联的信息量 。
但即使使用 ，你在网上添加自己的图像时仍应保持警惕。正如网络上常说的，“互联网是永恒的。”
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