人臉識(shí)別在無人機(jī)中的應(yīng)用的必要性

(西北民族大學(xué) 甘肅 蘭州 730000)

人臉識(shí)別在無人機(jī)中的應(yīng)用的必要性

撒靈梁文豪張琳鈺

(西北民族大學(xué)甘肅蘭州730000)

1914年第一次世界大戰(zhàn)時(shí)期，英國的兩位將軍提出了一種不需要人駕駛的飛機(jī)，從此誕生了無人機(jī)的概念，而在1966年，Bledsoe的人臉識(shí)別研究工作開始，到了現(xiàn)代，科技的發(fā)展越來越快，如何使得機(jī)器更加智能化就顯得更加的重要。百年過去，當(dāng)兩個(gè)科技碰撞，終將為人類的生活帶來改變，使得科技更好的展現(xiàn)在世人的面前。

人臉識(shí)別；無人機(jī)；人機(jī)交互

一部英劇《黑鏡》將各種現(xiàn)代科技展現(xiàn)在了世人的面前：利用人臉識(shí)別，立即認(rèn)出眼前的人并且評(píng)分；帶有人臉識(shí)別的人造蜜蜂，監(jiān)控民眾甚至能夠完成定向殺人。一部部科幻片將人臉識(shí)別描述的神乎其神，但是如今，人臉識(shí)別真的來了。Iphone8被爆料使用人臉識(shí)別取締指紋解鎖，支付寶采用刷臉支付，BAT相繼發(fā)布人臉識(shí)別的API提供給開發(fā)者使用。人臉識(shí)別距離人們的生活越來越近，當(dāng)它不再是簡簡單單的刷臉簽到，它能記住你的臉，能夠分析你的表情，能夠知道你想要表達(dá)什么，是否會(huì)感受到科技的強(qiáng)大。

一、人臉識(shí)別

人臉識(shí)別系統(tǒng)是對(duì)采集到的圖片或者視頻流進(jìn)行特征點(diǎn)的匹配，將主要的人臉區(qū)域剪裁出來，對(duì)圖片進(jìn)行預(yù)處理，通過后端的算法處理，得到更加詳細(xì)的人臉特征，之后將這些特征和數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的特征進(jìn)行匹配從而識(shí)別出來真正的身份信息。

自1966年P(guān)RI的Bledsoe的人臉識(shí)別研究工作開始，人臉識(shí)別經(jīng)過了半個(gè)世紀(jì)，作為核心的算法越加詳細(xì)。基于幾何特征的算法，局部特征分析方法(Local Face Analysis)，特征臉方法(EigenFace或PCA，90年代最流行的算法之一)，基于彈性模型的算法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。而作為經(jīng)典算法之一的EigenFace算法是有很大程度的研究意義的：每個(gè)圖片都可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)N維的向量，然后把M張圖片轉(zhuǎn)換的N維向量放在一個(gè)集合S里面，如下式：S={Γ1,Γ2,Γ3,…,ΓM}

然后計(jì)算出平均圖像Ψ(就是將集合S里面的所有向量遍歷一遍進(jìn)行累加)：

繼續(xù)計(jì)算每張圖像和平均圖像的平均差Φ：

Φi=Γi-Ψ

找到M個(gè)正交向量Un(用來描述Φ的分布)：

當(dāng)是一張新臉的時(shí)候：

其中k=1,2…M,對(duì)于第k個(gè)特征臉Uk，上式可以計(jì)算其對(duì)應(yīng)的權(quán)重，M個(gè)權(quán)重可以構(gòu)成一個(gè)向量：

ΩT=[ω1,ω2,…,ωM]

這就是求得的特征臉對(duì)人臉的表示了！對(duì)人臉識(shí)別的時(shí)候可以采用

εk=Ω-Ωk2

公式，其中Ω代表要判別的人臉，Ωk代表訓(xùn)練集內(nèi)的某個(gè)人臉，兩者都是通過特征臉的權(quán)重來表示的。式子是對(duì)兩者求歐式距離，當(dāng)距離小于閾值時(shí)說明要判別的臉和訓(xùn)練集內(nèi)的第k個(gè)臉是同一個(gè)人的。當(dāng)遍歷所有訓(xùn)練集都大于閾值時(shí)，根據(jù)距離值的大小又可分為是新的人臉或者不是人臉的兩種情況。根據(jù)訓(xùn)練集的不同，閾值設(shè)定并不是固定的。此種算法最麻煩之處就在于計(jì)算量太大，特別是對(duì)于一個(gè)N*N維的圖片來說，計(jì)算其特征向量的計(jì)算量實(shí)在是太大，所以到了目前，該種方法只是被用來研究而不再大范圍的采用。

二、無人機(jī)

人造蜜蜂可以說是無人機(jī)的一個(gè)更好的衍生，它小巧，隱蔽性高，雖然目前的技術(shù)還無法達(dá)到，但是到了現(xiàn)代無人機(jī)的用處卻越加的廣泛，最讓人能直觀的感受到無人機(jī)的強(qiáng)大的無非就是美軍在各類現(xiàn)代戰(zhàn)爭中頻繁的使用無人機(jī)，起到遠(yuǎn)程打擊，士兵零傷亡。像MQ-1捕食者，可以扮演偵察機(jī)，但同時(shí)也能發(fā)射兩枚AFGM-114地獄火導(dǎo)彈，最高時(shí)速可以達(dá)到240公里，屬于遙控類飛行器，同樣美軍的RQ-4全球鷹作為一種偵察機(jī)最高時(shí)速可以達(dá)到650公里。無人機(jī)的用處越加明顯，各國都開始加快無人機(jī)的研究，在2017年2月27日首飛的國產(chǎn)無人機(jī)翼龍Ⅱ成功首飛，被稱作可以媲美MQ-9死神。同樣作為國產(chǎn)的“云影”作為首款外貿(mào)無人機(jī)適合于高空遠(yuǎn)距離偵察或精確打擊，具有多機(jī)組隊(duì)，建立無人機(jī)空中作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，能夠自主攻擊，一旦鎖定目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)自主打擊而無須地面控制等特點(diǎn)。

近年來更多的無人機(jī)出現(xiàn)，作為行業(yè)領(lǐng)頭人的大疆更是占據(jù)了無人機(jī)的半壁江山。2017年5月16日，民航局宣布，目前已經(jīng)初步完成了民用無人機(jī)登記注冊系統(tǒng)的開發(fā)，并將于18日上線運(yùn)行，6月1日正式對(duì)質(zhì)量250克以上的無人機(jī)實(shí)施登記注冊。同時(shí)正在建立無人機(jī)登記數(shù)據(jù)共享和查詢制度實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)運(yùn)行云平臺(tái)的實(shí)時(shí)交聯(lián)。民航無人機(jī)有著廣闊的市場。

三、人臉識(shí)別和無人機(jī)的結(jié)合

鋼鐵俠的電影給人們帶來的不僅是一場視覺盛宴，還有更多關(guān)于科技的認(rèn)識(shí)，鋼鐵俠內(nèi)部就搭載了人臉識(shí)別系統(tǒng)，不論環(huán)境有多復(fù)雜，都可以快速的找到想要尋找的人，甚至說可以分析人的表情而得到被觀察者的思想，這不能不說是人臉識(shí)別系統(tǒng)的強(qiáng)大，雖然目前的科技無法完成鋼鐵俠的“戰(zhàn)衣”，但卻可以運(yùn)用人臉識(shí)別完成環(huán)境復(fù)雜的任務(wù)，像執(zhí)行救援任務(wù)時(shí)，地面人員無法進(jìn)入，此時(shí)就需要一個(gè)搭載著人臉識(shí)別系統(tǒng)的小巧無人機(jī)進(jìn)入，只要將無人機(jī)接入到警方的數(shù)據(jù)庫中，就可以迅速的找到被救者的位置以及犯罪者的身份信息，制定更加有效的打擊方案。當(dāng)然，在大規(guī)模作戰(zhàn)時(shí)人臉識(shí)別更加能體現(xiàn)出它的強(qiáng)大之處，中國自古就有“擒賊先擒王”之說，但在著人臉識(shí)別系統(tǒng)的無人機(jī)因?yàn)槠湫∏桑[蔽性強(qiáng)，能夠快速，有效的完成斬首行動(dòng)。

在今年的Secutech 2017展會(huì)上，臺(tái)灣無人機(jī)廠商經(jīng)緯航太展示了與NEC聯(lián)合研發(fā)的人臉識(shí)別無人機(jī)系統(tǒng)，其人臉識(shí)別技術(shù)主要來自NEC方面。數(shù)據(jù)顯示，NEC的人臉識(shí)別技術(shù)在美國NIST標(biāo)準(zhǔn)測試當(dāng)中，識(shí)別率高達(dá)99.2%，連續(xù)四次全球最佳。

四、結(jié)束語

人臉識(shí)別作為低代價(jià)的科技產(chǎn)物，不需要多么強(qiáng)大的硬件支持來作為后盾，可以完成在各種硬件平臺(tái)設(shè)備上的移植，而無人機(jī)在現(xiàn)代無論是民用還是軍用都有著很好的應(yīng)用范圍，將無人機(jī)和人臉識(shí)別結(jié)合必將為人類社會(huì)帶來質(zhì)的改變。

撒靈(1997.11-)，男，回族，寧夏人，西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程2016級(jí)學(xué)生；梁文豪(2000.2-)，男，漢族，海南人，西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程2016級(jí)學(xué)生；張琳鈺(1997.12-)，女，漢族，湖北人，西北民族大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院金融學(xué)2016級(jí)學(xué)生。