让电脑认出你的脸──访中科院自动化所李子青博士
综合报道
2004年的最后三个月，生物识别技术是一个无法回避的热门话题。
先是在10月底，英国首相布莱尔领取了采用生物识别技术的智能身份证，并表示希望在2012年之前，每位英国公民都能持有这种身份证；在随后的11月，中国香港地区宣布，将从2007年开始签发加入生物特征芯片的护照；澳大利亚、新加坡等20多个国家也宣布，将从明年开始改发生物认证的新护照。
中国科学院自动化所的李子青博士，也正是在11月底接受记者的采访，并展示他和他的同事们所研发的Authen-face──一个被称为“人脸识别三十年来第二次革命性的突破”的生物特征识别系统。
第三代身份证最可能采用的技术
“中国第三代身份证的芯片将会记录保存人体生物特征，至少会有人脸和指纹。原因有两点：一、生物特征识别技术的成熟；二、数字信息社会以及公共安全对生物特征识别技术的需求。”尽管中国第二代身份证才刚刚启用几个月，大多数居民甚至还没有见到这张加了“芯”的身份证，但李子青却坚信中国也将很快采用第三代身份证。
李子青所说的“第三代身份证”，就是采用了生物特征识别技术的身份证。
第二代身份证上，储存了居民姓名、性别、民族、家庭住址等信息，让居民身份信息的数字化管理成为可能(本报2004年第6期A1版《身份证加“芯”》进行了详细报道)。但随着各国相继的采用，“防伪”和“保护隐私”依然是亟待解决的问题。科学家们将目光转向了人体自身的特征，如指纹、声音、瞳孔、视网膜、骨架等。因为长期的科学研究显示，世界上两个人拥有相同指纹的概率非常小，而两个人眼睛虹膜一模一样的概率，则几乎为零。而且，在一个人的成长过程中，虹膜、指纹和脸部的主要特征并不会发生变化，这种无可比拟的稳定性和惟一性，成为生物特征识别技术崛起的根源。
而第三代身份证就是采集居民的这些生物特征，并储存在芯片中。
李博士说自己不能肯定第三代身份证的具体模样，但确定一个显著的特征是身份证上有一个存储区，保存着持有者的生物特征数据。欧美一些国家出于对个人隐私的保密，认为如果将个人数据读取到主机，是不能接受的。一种解决方案是在身份证芯片上加上处理器，不让存储区的信息读取到主机，只是保证这个证件与这个持有者是否相符，给出是或否的答案。
“生物特征识别应用分为两大类，一类是配合用户的场景，一类是非配合用户的场景。前者如机器可读旅行证件(如护照、签证)系统，ATM取款机，门禁等应用；用户必须配合才能获得许可。后者为监控环境下的身份识别，在被识别人不配合或没有察觉的状态下进行。”
错误率是十万分之一
“从技术上讲，生物识别分为指纹、虹膜、人脸识别，它们的技术复杂度是依次增加的，指纹和虹膜的图像是平面的，人脸是立体的。所以在很长一段时间，人们看到应用最多的是指纹识别和虹膜识别技术，我们对指纹识别、虹膜识别已经不陌生，但是这些需要特殊采集装置的系统与人脸识别系统相比，显出局限性，比如指纹识别需要接触，虹膜识别的摄像头分辨率要求高。”
“现在中科院自动化所研制成功的人脸识别系统错误率比世界上最先进的商业产品降低两到三个数量级；一比一验证对比可以说万无一失，满足实际应用的要求。此外，人脸是最自然的识别模式，非接触，且不存在指纹识别方式下的数据采集问题。”对于自己的科研成果，李子青显得非常自信，他告诉记者，“在室内环境下，Authen-face系统的成功识别率是99%。错误接受(即认假)率是十万分之一，准确率远远高于世界上任何其他系统。”
李子青一边说，一边打开电脑，调出Authen-face系统，让记者亲身感受到了人脸识别系统的“神奇”。
软件画面很简单，屏幕左上方是摄像头捕捉到的人脸图像，右边是数据库中人脸列表。李博士解释说这是他们部门的门禁系统。李博士随意站到摄像头前，二三秒的时间，电脑给出一个短促欢快的提示音，并从数据库中显示一张人脸图片，那是李子青的照片，与照片相关联的是李子青的个人信息，与系统相连的门锁立即自动打开。记者好奇地站在摄像头前，过了10秒，电脑还是没法找到数据库中与此匹配的特征数据，发出一声叹息，表明是这个单位门禁系统的陌生人，自然被拒之门外。
Authen-face系统包括一个专用硬件摄像头和一套软件。虽然这Authen-face系统的研发源于李博士多年的积累，但李博士讲解起来却很简单。“我们研发的这个系统，是基于学习的机制，可以分辨人脸最本质的特征，它的优异在于它的独特算法，运行过程是这样的：获取人脸图像、找寻人脸的检测、定位、校正(几何校正、光源校正，将光源改为正面光)，特征获取，特征与数据库对比，确认。比如门禁系统，500MHz以上的电脑就可以做。”
“人脸识别是最自然、最直接的身份识别方式。事实上，人一出生就在使用人脸识别方式，首先通过人脸认识自己的父母、亲人等等，每天与人交往。从安全的角度来说，我们只识别一个人的指纹，不能立即给人一个有关识别对象的概况。人脸的数字信息却可以给识别方一个全面的概况，所以当生物识别技术开始应用于护照、身份证明材料中时，人脸识别就有了另一个广泛应用天地。”李子青告诉记者。
自我价值的实现
对于人脸识别技术的历史，李子青如数家珍：“人脸识别的研究其实开始挺早的，1973年，日本京都大学Takeok Kanade的一篇博士论文揭开了人脸识别研究的序幕，但是直到上世纪八十年代末都没有太多的进展，成功率一直很低”。直到Matthew Turk提出特征脸识别，90年代初人脸识别才有了第一次革命性的突破，识别正确率到达70-90%，现在我们做的这套系统算是一个标志性的成功，在用户配合的状态下，错误率在十万分之一。将来要解决技术难题是监控状态下的身份识别。”
而李子青自己对人脸识别技术的关注，则始于1997年。当时，他看到了一篇有关人脸识别技术的论文，这激发了他的兴趣：“当时觉得人脸识别很好玩、有趣，这深深吸引了我。钻研其中，又看到它的广泛应用价值，就一路这么做下来。”
此后的日子里，李子青对于人脸识别技术的热情一直不减。后来在微软亚洲研究院工作的几年里，他也一直坚持这方面的研究，并研发出世界上第一个实时多姿态人脸监测系统。在当年的微软全球研究院技术展示会上，李子青的成果一下子引起了比尔?盖茨的注意，并专门为这个人脸识别系统向CNN电视台做了现场演示。
李子青告诉记者，在微软研究院工作的几年间，他完成了从一个学者向实际应用研究员的转变。而且，也正是在这段日子里，他确信生物特征识别系统的研发，正是自己兴趣的所在。
显然，对自己从事的研究工作兴趣盎然，让李子青更快地获得了成功。自动化所的其他专家告诉记者：在离开微软之前，他已经成为学术界公认的生物特征识别技术的权威，并且和著名专家Anil K. Jain教授联合编著了《人脸识别手册》，这也是全球第一本全面系统阐述人脸识别技术的专著。
不过，专注于操作系统的微软终究不能给李子青一个足够广阔的平台。2004年8月，李子青离开微软亚洲研究院，进入到中国科学院自动化所，继续从事生物特征识别技术的研究。李子青显然并不后悔这次“跳槽”，他笑着告诉记者：“人总是要实现自我的。”
中科院自动化所从事生物识别技术研究的团队和他们所取得的成绩，深深吸引了李子青。他随口给自己举出几个例子：自动化所的快速通关系统(MRTD)，应用了人脸、指纹、虹膜三种生物识别方法，还结合了大容量的IC卡技术，在国际上处于领先水平；建立起了目前世界上独一无二的多生物特征数据库，已经采集同近千人的脸、虹膜、指纹等三种生物特征，容量已经超过500G……找到“同道中人”的喜悦，让李子青义无反顾地加入到自动化所的研究中来。
2004年10月，李子青的Authen-face系统研制成功，并在11月初的中科院自动化所知识创新工程成就展上，引起了业界的广泛关注。说到这些成就时，李子青只是告诉记者：“我现在还是认为人脸识别是一项很有趣的研究，我会因为兴趣而继续从事这项工作，并把这种有趣的研究转化为广泛的应用。”