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淘宝人脸识别技术原理是什么?

这不仅仅是一个单一的技术,而是一个复杂、庞大且不断演进的技术体系,我们可以从核心原理、技术架构、应用场景安全与隐私四个层面来理解。

淘宝人脸识别技术原理是什么?-图1
(图片来源网络,侵删)

核心技术原理:深度学习与人脸识别流程

淘宝的人脸识别技术,其底层核心是深度学习,特别是卷积神经网络,它模仿人脑处理信息的方式,通过海量数据训练,自动学习和识别人脸的复杂特征。

其识别流程可以分解为以下几个关键步骤:

人脸检测

这是第一步,目标是在图片或视频流中找到人脸的位置和大小。

  • 技术:早期使用传统算法如Haar特征、HOG特征,淘宝几乎完全使用基于深度学习的模型,如MTCNN(Multi-task Cascaded Convolutional Networks)
  • 原理:MTCNN是一个级联的CNN网络,包含三个子网络,分别执行快速候选窗口生成、边界框回归和人脸分类,它能高效、准确地从复杂背景(如你拿着手机在淘宝直播间里晃动)中检测出人脸,并排除人脸、动物、玩偶等干扰项。

人脸对齐

人脸的姿态、角度和表情千变万化,直接进行识别会影响准确率,人脸对齐的目的是将检测到的人脸进行“标准化”处理。

淘宝人脸识别技术原理是什么?-图2
(图片来源网络,侵删)
  • 技术:关键点检测。
  • 原理:模型会定位出人脸的若干个关键特征点,如眼睛、鼻子、嘴巴、眉毛等(通常为5点、68点或更多),然后通过仿射变换等几何变换,将这些关键点对齐到一个标准的模板上,这样,无论你是抬头、低头还是侧脸,系统都会先将你“摆正”再进行识别,大大提高了后续步骤的鲁棒性。

人脸特征提取

这是整个流程中最核心、最关键的一步,它将标准化的“人脸图片”转换成一个由数字组成的、高维度的特征向量,也常被称为“人脸指纹”。

  • 技术:深度神经网络,如FaceNet、SphereFace、ArcFace等,阿里巴巴内部也研发了多种先进的特征提取模型。
  • 原理
    • 网络将经过对齐的人脸图像作为输入,通过多层卷积、池化等操作,逐步从像素中提取出抽象的、具有区分度的特征(如五官轮廓、骨骼结构、皮肤纹理等)。
    • 网络输出一个固定长度的向量(512维或1024维),这个向量就是这张人脸的数学表示。
    • 关键特性:同一个不同角度、不同光照下的人脸,其特征向量在数学空间中的距离会非常近;而不同人的脸,其特征向量距离则会很远,这为后续的比对奠定了基础。

人脸比对与识别

有了“人脸指纹”(特征向量),就可以进行比对和识别了。

  • 技术:向量距离计算。
  • 原理
    • 1:1 验证:当你进行登录或支付时,系统会将你当前实时拍摄的人脸特征向量,与你之前注册或验证过的那个“标准”特征向量进行比对,通过计算两个向量之间的余弦相似度欧氏距离,如果相似度超过某个预设的阈值,就判定为是同一个人。
    • 1:N 识别:在寻找走失儿童等场景下,系统会将当前人脸特征向量,与一个庞大的数据库(如数百万张人脸的特征向量)进行逐一比对,找出最相似的一个或几个候选人。

技术架构与平台支撑

淘宝的人脸识别应用并非孤立存在,而是构建在阿里强大的技术基础设施之上。

  1. 飞天云平台:淘宝的人脸识别算法模型,训练和推理都运行在阿里云的飞天分布式计算系统上,这提供了强大的计算能力,可以支持亿级用户的海量人脸数据处理和毫秒级的实时响应。

    淘宝人脸识别技术原理是什么?-图3
    (图片来源网络,侵删)
  2. 达摩院:阿里巴巴的全球研发机构,是这些核心算法的“大脑”,达摩院的视觉计算实验室在人脸识别、物体检测等AI领域处于世界领先水平,不断推动着新算法的研发和优化。

  3. 自研AI芯片:为了降低成本并提升处理效率,阿里巴巴还研发了含光800等AI芯片,这些芯片专门为深度学习推理任务设计,可以极大地提升人脸识别服务的吞吐量和能效比。


主要应用场景

淘宝将人脸识别技术深度整合到其业务生态的方方面面:

  1. 刷脸登录/支付:这是最广为人知的应用,用户在淘宝App或支付宝中绑定人脸信息后,无需输入密码,只需看一眼手机即可完成登录或支付,提升了便捷性和安全性。

  2. 刷脸取件:在菜鸟驿站,快递员将包裹放入智能柜后,系统会自动向收件人发送取件通知,收件人到达驿站后,只需在智能柜上刷脸,对应的柜门便会自动打开。

  3. 刷脸逛店(新零售):在阿里巴巴的“盒马鲜生”等新零售门店,顾客可以开通“刷脸支付”功能,购物结束后,无需掏出手机或扫码,直接从“刷脸支付”通道走过,系统会自动识别你的身份并完成扣款。

  4. 直播与短视频互动

    • 美颜滤镜:实时识别人脸关键点,实现精准的美颜、大眼、瘦脸等效果。
    • AR特效:将虚拟的帽子、眼镜、饰品等叠加到你的脸上,实现有趣的互动。
    • 内容理解:分析主播和观众的表情,判断用户对内容的喜好程度,为推荐系统提供数据。
  5. 安全风控

    • 账户安全:检测异常登录行为,如异地登录、非常用设备登录时,要求用户进行人脸验证,防止账号被盗。
    • 反欺诈:在注册、借贷等环节,通过人脸识别与公安等权威数据进行比对,打击“黑产”和“薅羊毛”行为。
  6. 公益与社会责任

    • 团圆计划:与公安部合作,利用人脸识别技术帮助寻找失踪儿童,用户在使用淘宝App时,可能会收到推送,展示走失儿童的信息,一旦你在生活中看到疑似儿童,系统会进行比对,极大地提高了寻找效率。

安全与隐私保护

如此大规模地收集和使用人脸数据,其安全与隐私保护是重中之重,阿里巴巴建立了一套完善的安全体系:

  1. 数据加密:人脸数据在传输、存储和处理全过程中都采用高强度加密算法(如AES-256)进行加密,防止数据泄露。

  2. 本地处理:像刷脸支付这样的场景,核心的人脸特征提取过程会在手机端完成,只将加密后的“人脸指纹”上传到服务器进行比对,原始的人脸图像不会离开用户的手机,从源头上保护了隐私。

  3. 隐私计算:研究并应用联邦学习、多方安全计算等隐私计算技术,实现在不泄露原始数据的情况下,利用多方数据进行模型训练,达到“数据可用不可见”的效果。

  4. 数据脱敏与匿名化:在数据分析和模型训练中,对数据进行脱敏处理,移除或替换掉可识别个人身份的信息。

  5. 合规与监管:严格遵守《网络安全法》、《个人信息保护法》等法律法规,明确用户知情权,并获得用户的明确授权后才使用人脸信息。

淘宝的人脸识别技术是一个以深度学习为核心,以飞天云平台为底座,由达摩院持续创新的复杂系统,它通过检测、对齐、特征提取、比对四大步骤,实现了从“人脸”到“身份”的精准转换,并广泛应用于支付、物流、新零售、风控等多个场景,在提升用户体验的同时,也承担着重要的社会责任,其背后,是阿里对数据安全与用户隐私的高度重视和严密的技术保障。

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