Face Recognition 人脸识别该如何测试

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测量人脸识别的主要性能指标有

1.误识率(False;Accept;Rate;FAR)：这是将其他人误作指定人员的概率;

2.拒识率(False;RejectRate;FRR)：这是将指定人员误作其它人员的概率。

计算机在判别时采用的阈值不同，这两个指标也不同。一般情况下，误识率FAR;随阈值的增大(放宽条件)而增大，拒识率FRR;随阈值的增大而减小。因此，可以采用错误率(Equal;Error;Rate;ERR)作为性能指标，这是调节阈值，使这FAR和FRR两个指标相等时的FAR;或FRR。

02

影响人脸识别性能的因素&解决方法

(1)背景和头发：消除背景和头发，只识别脸部图象部分。

(2)人脸在图象平面内的平移、缩放、旋转：采用几何规范化，人脸图象经过旋转、平移、缩放后，最后得到的脸部图象为指定大小，两眼水平，两眼距离一定。

(3)人脸在图象平面外的偏转和俯仰：可以建立人脸的三维模型，或进行三维融合(morphing)，将人脸图象恢复为正面图象。

(4)光源位置和强度的变化：采用直方图规范化，可以消除部分光照的影响。采用对称的从阴影恢复形状(symmteric;shape;from;shading)技术，可以得到一个与光源位置无关的图象

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采集场景

正常场景下，在合适的光源下，采集人脸的正面，包含正常完整的人脸轮廓，毫无遮挡的五官，清晰的被拍照设备拍到，这样才能够准确的捕捉到特征，并判断出来。

但对于测试同学来讲，还要考虑异常场景的表现，即任何可能造成拍不到，拍不清晰，判断不出是人脸，或者不完整的表现。详细场景比如：

1) 人脸没有正对摄像头，角度有倾斜。

2) 拍照环境过暗或者过黑。

3) 有佩戴黑框眼镜或墨镜拍照。

4) 头发有明显遮住眼睛或脸部轮廓。

5) 摄像头内包含多张人脸。

另外判断拍摄的样品是否包含人脸时，原理上一般会通过样品学习、或者是参考模版来，比如先设计一个标准人脸的模版，包含标准的特征、有一定的结构分布、相对规律的肤色分布。

那么针对这个原理，在测试时需要考虑不同肤色，或者是面部特征过于复杂的案例，比如黑人、比如脸上有皱纹的老人。

再看人脸比对。

实际应用场景中，人脸比对的本质是照片的比对。比对两张脸中，其中一张脸一般来自于当前场景拍摄的照片，另一张照片一般来自于公安部或者数据库中的照片。

公安部或数据库的照片是用来作为比对标准的，也是固定且一般不可随意篡改的。但采集照片的环节容易出现各种各样的漏洞，容易被一些不法分子利用虚假照片、他人照片、网络照片等进行攻击。

因此，从测试角度来看，需要覆盖到这些非法采集照片的行为，比如：

1) 翻拍后的照片。

2) 长相相似度很高的非本人的照片

3) 软件合成的虚拟人脸

4) 基于证件照PS的照片

等等。

　　

04

照片采集方式

目前市面上主流的几种抗攻击的照片采集方式主要有三种：活体检测、连续检测、3D检测。

1) 活体检测：判断用户是否为正常操作，通过指定用户做随机动作，一般有张嘴、摇头、点头、凝视、眨眼等等，防止照片攻击。判断用户是否真实在操作，指定用户上下移动手机，防止视频攻击和非正常动作的攻击。

2) 3D检测：验证采集到的是否为立体人像，能够防止平面照片、不同弯曲程度的照片等。

3) 连续检测：通过连续的检测，验证人脸运动轨迹是否正常，防止防止跳过活体检测直接替换采集的照片，也能够防止中途切换人。

其中活体检测是现在应用最广的一种抗攻击人脸数据采集方式。

　　

因为不管是直接对照片检测，还是对活体进行检测，最终的目的都是采集人脸不同角度的照片。因此如果活体检测没有与连续性检测和3D 检测结合使用，也会存在一些漏洞。

这些漏洞即是测试的重点：

1) 拍摄人脸正面、侧面、张嘴、闭眼等照片，用不同角度的静态照片绕过本人现场检测。

2) 录制各种动作视频，按照一定的标准拼接起来，绕过本人现场检测。

计算机只会告诉我们比对的两张脸的相似程度，是80%或者是20%，但不会告诉我们这两张脸是否为同一个人。

　　

因此人脸比对有一个阈值的概念。设置相似度大于x%的时候，视为人脸比对通过，小于x%的时候，视为人脸比对不通过。设定阈值的过程就是模型评估。

阈值设定过低，则人脸比对通过率高，误报率可能也会升高。

阈值设定过高，则人脸比对通过率低，误报率可能也会降低也可能会增高。

因此在人脸识别的测试中，除了要关注通过率，还要关注误报率。这两项也可以统称为是查准率。

举个例子：

有8个样本，分别拿十张照片与数据库证件照进行人脸比对，其中3个确实是人证统一，另外四个人证不同。比对的结果相似度如下：

假设阈值设定60%，则人脸比对通过率=4/8=50%，误报率=1/8=12.5%。

假设阈值设定70%，则人脸比对通过率=2/8=25%，误报率=1/8=12.5%。

假设阈值设定50%，则人脸比对通过率=5/8=62.5%，误报率=2/8=25%。

目前人脸识别在金融、教育、景区、出入境、机场等领域已经大量应用，方便的同时也带来了一些问题，怎么做好人脸识别的测试，还是一个需要思考和深挖的课题。

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