「碟中諜」成真：刷臉解鎖算什麼，現在「走兩步」就能識別身份了
iPhone X帶來的面部識別「看一眼」解鎖的熱潮還沒過去，「走兩步」識別身份就來了。
文 | 楊潔
編輯 | 黑智
9月15日，央視一套的科技節目《機智過人》中，這樣一項技術接受了姚期智（圖靈獎得主）、撒貝南、江一燕、徐穎等組成的嘉賓團現場鑒定，並與《最強大腦》記憶大師袁夢PK：通過步態識別10個身高體型相似的「嫌疑犯」、21隻體型毛色相似的金毛犬，以及金毛犬剪影，最終，機器再度勝過人類。
《機智過人》節目中，銀河水滴科技成功通過步態識別現場「嫌疑人」
出現在《機智過人》中的，就是來自國內創業公司銀河水滴的步態識別技術，可以通過人們走路的姿態進行身份識別。相對於人臉識別和指紋、虹膜等生物識別技術，步態是唯一可以在遠距離的複雜場景下清晰成像的生物特徵。也即是說，即使非正面、戴著面具、遮擋面部，在普通攝像頭下，步態識別的演算法也能判斷出對面人的身份。
也許你還記得《碟中諜5》中，阿湯哥他們面對的終極挑戰：破解指紋解鎖、三重屋裡旋轉密碼鎖之後，最終他們在步態識別鎖面前，功虧一簣。步態識別的技術優勢從中可見一斑。而一旦啟動商業化，步態識別，將為我們的未來，打開更具想像力的大門。
《碟中諜5》中的步態識別系統
2016年成立的銀河水滴正在做的，就是推動步態識別技術的商用，目前正準備應用於安防、公安、智能家居、機器人等場景。目前，銀河水滴已經完成6000萬元的天使輪融資，由聯想創投和中科智能聯合投資。
步態識別技術商用「獨一份兒」
在央視選擇《機智過人》的對象時，銀河水滴，是最早確認下來的兩家參與項目之一。同時，它也是中科院推送的項目中唯一被選擇留用的。
這是因為，識別人行走的「姿態」，聽起來容易理解，看起來簡單，實際上，要想準確識別這種人類複雜的行為特徵，具有極高的難度。這是一種很難穩定提取特徵的識別技術，技術門檻很高，在世界範圍內，能夠商用的步態識別系統，也是鳳毛麟角。
而在國內，能夠實現步態識別技術商用的，銀河水滴是「獨一份兒」。
《機智過人》：步態識別對戰記憶大師，識別金毛犬
《機智過人》加大難度：銀河水滴科技成功靠步態識別狗的剪影
在我國，中科院譚鐵牛院士是步態識別研究方向的開創者，模式識別國家重點實驗室副主任王亮研究員是該方向國內的第一個博士。而銀河水滴，就是立足於中科院17年的技術積累。
銀河水滴創始人黃永禎2006年本科畢業於華中科技大學，2011年在中科院自動化研究所獲得博士學位，此後便留在中科院參與科研工作，擔任自動化所智能感知與計算研究中心副研究員。在博士期間，黃永禎的主要研究領域是圖像的目標分類和檢測，並在之後，在譚鐵牛院士的指導下，和王亮等一起，繼續推進步態識別技術的研究。
銀河水滴科技創始人兼CEO黃永禎
2016年，中科院自動化所出台了關於技術團隊離崗創業的意見，以推動科技成果轉化。當年6月，銀河水滴成立，成為研究所按離崗創業政策走出來的首批創業公司，中科院自動化所參股。而作為銀河水滴背後的技術支持力量，譚鐵牛院士也參與指導公司的發展，王亮研究員等為公司提供技術顧問。
除了政策支持外，推動黃永禎出來創業的另外一個重要原因是，「整個人工智慧領域也開始快速進入產業化階段」。而生物識別技術，正在從實驗室邁入商業化階段，並面臨迅速增長。據預測，全球生物識別市場在 2020 年將達 250 億美元。
而中科院步態識別的研發，也使得步態識別技術從實驗室內環境到實現室外非受控狀態下的步態識別，識別精度得到了極大提高，開始逐漸接近商用水平。
黃永禎向黑智解釋，最基本的步態識別步分為人形檢測、分割、識別、跟蹤四個部分。通過攝像機採集不同對象的步態，通過處理分析，包括對步態運動進行運動檢測、運動分割、特徵提取等，提取其步態特徵；並將其與資料庫中的步態數據處理成同樣模式；最終通過比對進行識別並跟蹤。其中，快速人形檢測和高精度人形分割是最基礎的環節，卻又是最具挑戰的環節之一。
「識別之前，首先要對目標進行檢測、分割，然後分類，這些問題的解決達到一定程度才能解決步態識別產業化的問題。」黃永禎說，「我在讀博時的研究方向就是目標檢測分割這個基礎環節。」
目前，全球範圍，就連專業的科研機構，通常也只是基於粗略分割好人形的少量步態資料庫直接進行「單人識別」；能完全做好步態識別這四個環節並擁有百萬規模海量步態視頻數據的商業機構，目前只有銀河水滴科技一家公司。
銀河水滴科技步態識別過程示意圖
萬人中「走兩步」準確找到你
iPhone X的人臉識別引發了普通用戶的一系列猜測：化妝後的臉是否會影響解鎖效果？整容呢？戴上面具、墨鏡等呢？雙胞胎一模一樣的面孔，又是否會識別成功呢？
沒有任何一種識別方式可以稱得上是百分百準確以及絕對安全，但是大眾感興趣的，永遠是在極端假設下，或者在小概率事件下，是否會出現問題。這也是人在面對新鮮事物時的心理感受。
步態識別立足於的基礎，就是人在運動下的姿態，由於每個人生理結果差異和行為習慣，都有自己的獨特性、是唯一的。這在理論上是成立的，但是同樣，它也會引發人們更多的遐想：假如受過統一嚴格訓練的人，是否會保持步態的一致性？如果更換了服裝、刻意改變了行走姿勢，是否能夠瞞過識別演算法？不同的環境、不同的光線，能夠騙過人臉識別，那麼是否又會造成步態上的難以識別？
「步態採用的是目標對象的全身特徵，包括靜態的體型，以及動態的行走規律的信息。」黃永禎說，「比如人類的骨骼、頭型、身型體態，以及肌肉力量特點、運動神經靈敏度、走路姿態等特徵因素，共同決定了步態識別的準確度。」
比起指紋、虹膜等生物識別技術，步態識別有著更加獨特的優勢：採集目標大，可以遠距離採集和識別；以及具有非受控性。「指紋必須要接觸到目標才能採集；虹膜的話，一般需要在30厘米以內才會識別精度較高；人臉識別的距離大約是5米左右。而步態識別目標只要在50米以內，即可識別。這使得它在物理空間的適用範圍會大很多。」黃永禎表示，「其次，步態識別是非受控識別，不需要識別對象主動配合與參與。這兩方面，都使得它的應用場景會更加靈活。」因此，即便一個人在幾十米外帶面具背對普通監控攝像頭隨意走動，步態識別演算法也可對其進行身份判斷。即使特意偽裝或躲避，也很難做到欺騙。
之前，跨視角步態識別精度國際最高水平是65%。銀河水滴團隊的技術研發，提高到94%。據黃永禎介紹，普通2K攝像機50米外人群實時步態識別，360度視角，跨穿著、跨姿態，可實現90%以上的準確率；此外，銀河水滴技術還能完成超大範圍人群密度測算，對普通2K攝像機100米外、1000平方米1000人實現規模實時計數。
銀河水滴科技遠距離多特徵生物識別應用場景之一：人群密度測算
在萬人之中，「走兩步」，可以準確找到你，並非神話。
能解決各種複雜情況下的步態識別問題，首要的具備因素，是一個足夠龐大的資料庫。目前，銀河水滴已建立了世界上最大的室外步態資料庫，據黃永禎透露，在準備公開的資料庫中，包含了近100萬段視頻。「這個資料庫規模遠超過國際上其他資料庫，第二名可能只有我們1%的規模。」
而這種遠距離、非受控的身份識別技術，也將在各種應用場景中，開拓新的想像。例如，在公安場景下，在各種監控攝像頭拍攝的視頻中，搜索視頻里的人都在哪裡出現；或者識別某段視頻中的某個人的身份。
在安防場景下，步態識別技術可以對出入公司、園區的人員身份進行識別，進行考勤管理的同時實現安全管理。
在機器人和智能化家居、家電的應用場景中，步態識別同樣可以發揮巨大作用。例如，機器不需要正對人面部才能進行身份識別；而是當側面、背面、非全身進入攝像頭時，均能識別出對方身份並提供交互，而這，可能就是高級交互的發展趨勢之一。
想像一下，當主人一進入家門，智能空調即能根據你的身份調溫送風；智能冰箱為不同的家庭成員解鎖不同分層提供食品……這是否也會讓你對未來生活充滿期待？
目前，銀河水滴科技也正在基於深度學習的演算法，打造人工智慧主導的工業檢測平台。通過對檢測對象建立視覺模型，結合人工智慧晶元的計算能力，對於肉眼無法檢測到的微小瑕疵或微米級差距，實現毫秒級的實時檢測，解決依靠人工有效率低、成本高、不穩定的問題。目前已形成針對錶面檢測、裝配件檢測、精準測量、工件定位等工業質量檢測環節的完整解決方案，並應用於汽車、手機、紡織布料、木材等生產的檢測中。銀河水滴方面表示，工業視覺檢測的準確率「介於專家和普通人之間」，但是檢測速度遠遠勝於人類。
據黃永禎透露，目前，銀河水滴已經和某地公安局合作，為其開發公安系統平台；以及和多家家電廠商實現了合作。同時，銀河水滴的技術也已經被華為採購。
銀河水滴科技為公安系統開發的智能識別平台
銀河水滴的團隊已經從最初的十幾人擴充到現在的超過50人，以研發人員為主。黃永禎表示，天使輪融資也主要用於技術研發方面。而銀河水滴目前的主要工作，仍然集中在技術和產品打磨上面，以適應更多的商用場景需求。
在遠距離、非受控的身份識別技術方面，銀河水滴也並不僅僅局限於步態識別。「步態識別也包括人臉、頭型等靜態特徵，可以將人臉，甚至虹膜等生物識別技術，也結合進來，打造整合多模態。」黃永禎說，「也許，我們最樂觀的估計是，這將是生物特徵識別的一個『終極形態』，表達全身識別的概念。」
