“碟中谍”成为现实:刷脸解锁算什么,现在“走两步”就能识别身份了 | AI创新50
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“碟中谍”成为现实:刷脸解锁算什么,现在“走两步”就能识别身份了 | AI创新50

碟中谍5里阿汤哥他们面对的终极黑科技成为了现实……

iPhone X带来的面部识别“看一眼”解锁的热潮还没过去,“走两步”识别身份就来了。

9月15日,央视一套的科技节目《机智过人》中,这样一项技术接受了姚期智(图灵奖得主)、撒贝宁、江一燕、徐颖等组成的嘉宾团现场鉴定,并与《最强大脑》记忆大师袁梦PK:通过步态识别10个身高体型相似的“嫌疑犯”、21只体型毛色相似的金毛犬,以及金毛犬剪影,最终,机器再度胜过人类。

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《机智过人》节目中,银河水滴科技成功通过步态识别现场“嫌疑人”

出现在《机智过人》中的,就是来自国内创业公司银河水滴的步态识别技术,可以通过人们走路的姿态进行身份识别。相对于人脸识别和指纹、虹膜等生物识别技术,步态是唯一可以在远距离的复杂场景下清晰成像的生物特征。也即是说,即使非正面、戴着面具、遮挡面部,在普通摄像头下,步态识别的算法也能判断出对面人的身份。

也许你还记得《碟中谍5》中,阿汤哥他们面对的终极挑战:破解指纹解锁、三重屋里旋转密码锁之后,最终他们在步态识别锁面前,功亏一篑。步态识别的技术优势从中可见一斑。而一旦启动商业化,步态识别,将为我们的未来,打开更具想象力的大门。

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《碟中谍5》中的步态识别系统

2016年成立的银河水滴正在做的,就是推动步态识别技术的商用,目前正准备应用于安防、公安、智能家居、机器人等场景。目前,银河水滴已经完成6000万元的天使轮融资,由联想创投和中科智能联合投资。

步态识别技术商用“独一份儿”

在央视选择《机智过人》的对象时,银河水滴,是最早确认下来的两家参与项目之一。同时,它也是中科院推送的项目中唯一被选择留用的。

这是因为,识别人行走的“姿态”,听起来容易理解,看起来简单,实际上,要想准确识别这种人类复杂的行为特征,具有极高的难度。这是一种很难稳定提取特征的识别技术,技术门槛很高,在世界范围内,能够商用的步态识别系统,也是凤毛麟角。

而在国内,能够实现步态识别技术商用的,银河水滴是“独一份儿”。

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《机智过人》:步态识别对战记忆大师,识别金毛犬

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《机智过人》加大难度:银河水滴科技成功靠步态识别狗的剪影

在我国,中科院谭铁牛院士是步态识别研究方向的开创者,模式识别国家重点实验室副主任王亮研究员是该方向国内的第一个博士。而银河水滴,就是立足于中科院17年的技术积累。

银河水滴创始人黄永祯2006年本科毕业于华中科技大学,2011年在中科院自动化研究所获得博士学位,此后便留在中科院参与科研工作,担任自动化所智能感知与计算研究中心副研究员。在博士期间,黄永祯的主要研究领域是图像的目标分类和检测,并在之后,在谭铁牛院士的指导下,和王亮等一起,继续推进步态识别技术的研究。

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银河水滴科技创始人兼CEO黄永祯

2016年,中科院自动化所出台了关于技术团队离岗创业的意见,以推动科技成果转化。当年6月,银河水滴成立,成为研究所按离岗创业政策走出来的首批创业公司,中科院自动化所参股。而作为银河水滴背后的技术支持力量,谭铁牛院士也参与指导公司的发展,王亮研究员等为公司提供技术顾问。

除了政策支持外,推动黄永祯出来创业的另外一个重要原因是,“整个人工智能领域也开始快速进入产业化阶段”。而生物识别技术,正在从实验室迈入商业化阶段,并面临迅速增长。据预测,全球生物识别市场在 2020 年将达 250 亿美元。

而中科院步态识别的研发,也使得步态识别技术从实验室内环境到实现室外非受控状态下的步态识别,识别精度得到了极大提高,开始逐渐接近商用水平。

黄永祯向黑智解释,最基本的步态识别步分为人形检测、分割、识别、跟踪四个部分。通过摄像机采集不同对象的步态,通过处理分析,包括对步态运动进行运动检测、运动分割、特征提取等,提取其步态特征;并将其与数据库中的步态数据处理成同样模式;最终通过比对进行识别并跟踪。其中,快速人形检测和高精度人形分割是最基础的环节,却又是最具挑战的环节之一。

“识别之前,首先要对目标进行检测、分割,然后分类,这些问题的解决达到一定程度才能解决步态识别产业化的问题。”黄永祯说,“我在读博时的研究方向就是目标检测分割这个基础环节。”

目前,全球范围,就连专业的科研机构,通常也只是基于粗略分割好人形的少量步态数据库直接进行“单人识别”;能完全做好步态识别这四个环节并拥有百万规模海量步态视频数据的商业机构,目前只有银河水滴科技一家公司。

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银河水滴科技步态识别过程示意图

万人中“走两步”准确找到你

iPhone X的人脸识别引发了普通用户的一系列猜测:化妆后的脸是否会影响解锁效果?整容呢?戴上面具、墨镜等呢?双胞胎一模一样的面孔,又是否会识别成功呢?

没有任何一种识别方式可以称得上是百分百准确以及绝对安全,但是大众感兴趣的,永远是在极端假设下,或者在小概率事件下,是否会出现问题。这也是人在面对新鲜事物时的心理感受。

步态识别立足于的基础,就是人在运动下的姿态,由于每个人生理结果差异和行为习惯,都有自己的独特性、是唯一的。这在理论上是成立的,但是同样,它也会引发人们更多的遐想:假如受过统一严格训练的人,是否会保持步态的一致性?如果更换了服装、刻意改变了行走姿势,是否能够瞒过识别算法?不同的环境、不同的光线,能够骗过人脸识别,那么是否又会造成步态上的难以识别?

“步态采用的是目标对象的全身特征,包括静态的体型,以及动态的行走规律的信息。”黄永祯说,“比如人类的骨骼、头型、身型体态,以及肌肉力量特点、运动神经灵敏度、走路姿态等特征因素,共同决定了步态识别的准确度。”

比起指纹、虹膜等生物识别技术,步态识别有着更加独特的优势:采集目标大,可以远距离采集和识别;以及具有非受控性。“指纹必须要接触到目标才能采集;虹膜的话,一般需要在30厘米以内才会识别精度较高;人脸识别的距离大约是5米左右。而步态识别目标只要在50米以内,即可识别。这使得它在物理空间的适用范围会大很多。”黄永祯表示,“其次,步态识别是非受控识别,不需要识别对象主动配合与参与。这两方面,都使得它的应用场景会更加灵活。”因此,即便一个人在几十米外带面具背对普通监控摄像头随意走动,步态识别算法也可对其进行身份判断。即使特意伪装或躲避,也很难做到欺骗。

之前,跨视角步态识别精度国际最高水平是65%。银河水滴团队的技术研发,提高到94%。据黄永祯介绍,普通2K摄像机50米外人群实时步态识别,360度视角,跨穿着、跨姿态,可实现90%以上的准确率;此外,银河水滴技术还能完成超大范围人群密度测算,对普通2K摄像机100米外、1000平方米1000人实现规模实时计数。

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银河水滴科技远距离多特征生物识别应用场景之一:人群密度测算

在万人之中,“走两步”,可以准确找到你,并非神话。

能解决各种复杂情况下的步态识别问题,首要的具备因素,是一个足够庞大的数据库。目前,银河水滴已建立了世界上最大的室外步态数据库,据黄永祯透露,在准备公开的数据库中,包含了近100万段视频。“这个数据库规模远超过国际上其他数据库,第二名可能只有我们1%的规模。”

而这种远距离、非受控的身份识别技术,也将在各种应用场景中,开拓新的想象。例如,在公安场景下,在各种监控摄像头拍摄的视频中,搜索视频里的人都在哪里出现;或者识别某段视频中的某个人的身份。

在安防场景下,步态识别技术可以对出入公司、园区的人员身份进行识别,进行考勤管理的同时实现安全管理。

在机器人和智能化家居、家电的应用场景中,步态识别同样可以发挥巨大作用。例如,机器不需要正对人面部才能进行身份识别;而是当侧面、背面、非全身进入摄像头时,均能识别出对方身份并提供交互,而这,可能就是高级交互的发展趋势之一。

想象一下,当主人一进入家门,智能空调即能根据你的身份调温送风;智能冰箱为不同的家庭成员解锁不同分层提供食品……这是否也会让你对未来生活充满期待?

目前,银河水滴科技也正在基于深度学习的算法,打造人工智能主导的工业检测平台。通过对检测对象建立视觉模型,结合人工智能芯片的计算能力,对于肉眼无法检测到的微小瑕疵或微米级差距,实现毫秒级的实时检测,解决依靠人工有效率低、成本高、不稳定的问题。目前已形成针对表面检测、装配件检测、精准测量、工件定位等工业质量检测环节的完整解决方案,并应用于汽车、手机、纺织布料、木材等生产的检测中。银河水滴方面表示,工业视觉检测的准确率“介于专家和普通人之间”,但是检测速度远远胜于人类。

据黄永祯透露,目前,银河水滴已经和某地公安局合作,为其开发公安系统平台;以及和多家家电厂商实现了合作。同时,银河水滴的技术也已经被华为采购。

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银河水滴科技为公安系统开发的智能识别平台

银河水滴的团队已经从最初的十几人扩充到现在的超过50人,以研发人员为主。黄永祯表示,天使轮融资也主要用于技术研发方面。而银河水滴目前的主要工作,仍然集中在技术和产品打磨上面,以适应更多的商用场景需求。

在远距离、非受控的身份识别技术方面,银河水滴也并不仅仅局限于步态识别。“步态识别也包括人脸、头型等静态特征,可以将人脸,甚至虹膜等生物识别技术,也结合进来,打造整合多模态。”黄永祯说,“也许,我们最乐观的估计是,这将是生物特征识别的一个‘终极形态’,表达全身识别的概念。”

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