張硯筑
科幻電影中常見的3D臉部辨識掃瞄系統，在一般人的印象裡，還停留在天馬行空的未來想像階段。然而，現實生活中，真有這麼一家讓夢想成真的公司，它就是發展先進識別系統與追蹤暨目標定向攝影系統的A4Vision。
辨識科技大躍進
A4Vision（Applications for Vision）是一家以3D臉部辨識科技發展識別系統的公司，總部位於加州Sunnyvale，在瑞士日內瓦與俄國莫斯科都設有分公司。其產品廣泛使用於監視、存取控制、法律規範與商業用途，並運用專利的光學技術、目標定向與追蹤軟體和辨識演算法（Recognition algorithms）建置3D臉部計量學與攝影追蹤系統（3D facial biometric and camera tracking systems），透過擷取與處理3D資料的創新，提供正確即時的臉部辨識。
A4Vision的潛力被許多相關產業所看好。在2007年1月，A4Vision被Bioscrypt Inc.所併購，將先進的3D臉部影像與辨識科技注入Bioscrypt，而Bioscrypt是一家提供指紋生物測定方案給予在網路、無線通訊和通道方面需要高度安全性的組織；A4Vision的加入，讓Bioscrypt更是如虎添翼。
在2007年3月底，Bioscrypt更結合了兩家公司的長處，發表一款3D臉部辨識攝影機VisionAccess 3D DeskCam，可透過攝影機辨識及確認存取個人電腦的使用者。Bioscrypt希望這種技術最終能夠像目前的攝影鏡頭一樣嵌入到筆記型電腦中，並積極找尋其他合作伙伴，讓生物辨識技術與產品能夠更加精進。
軟硬體技術優良
A4Vision 特別針對存取控制（Access Control）及識別市場的安全與執行需求，設計發展完整的軟硬體，分別介紹如下。
1. 3D臉部解讀（3D Face Reader）
視覺存取臉部辨識系統（The Vision Access Face Reader, FR）通常使用於控制建築物入口的人員進出。藉由特有的比對引擎（Matching engine）與演算法（Algorithms），運用近紅外線（Near-infrared light）即時進行3D表面掃描以辨識主體。A4 Face Reader整合LCD與音效回饋（Audio Feedback）的設計，能簡易而快速地定位使用者，呈現最佳效能。
2. Vision 3D註冊站（Vision 3D Enrollment Station）
註冊站（Enrollment Station, ES）使用於執行登錄與建立3D臉部生物辨識模板（Biometric 3D face templates），運用先進光學技術、結構式光源（Structured light）與演算法，以特製的投影與數位攝影，呈現3D生物臉模與標準2D彩色影像。
3. 安全站（SecureSite）
A4 SecureSite™是第一個依據生物測定安全模式（Biometric security model）發展的企業可擴充式存取控制（Access control）與警報管理（Alarm management）解決方案，結合3D臉部辨識科技與企業級存取系統（Enterprise access system）的高階特徵與可擴充性。
4. Vision 3D整合模組（Vision 3DI）
Vision 3DI™（3D Integration Module）是一個可整合至存取控制管理系統（Access control management systems）的模組，具有登錄與3D臉模管理的功能，可快速加入3D臉部辨識科技到原有的系統中，並可傳輸資料到臉部辨識系統進行比對驗證。
5. Vision軟體發展套件（Vision SDK）
Vision SDK（Software Developers Kit）被整合使用在廣泛的第三者應用程式與發展新的應用程式上，例如時間與出勤的應用程式、監控解決方案、基地安全系統（Site security systems）等。此外，也應用在現有的實體存取科技（physical access technology）上，例如訂製的嵌入式硬體、韌體與軟體應用。
6. 臉部追蹤（Face Tracker）
臉部追蹤軟體（Face Tracker Software, FTS）是一個可即時進行臉部追蹤演算的資料庫，使用極為複雜的新融合演算法（Fusion algorithm），並結合數種臉部追蹤技術，在使用上不需要使用者的協助，操作更加簡便。
3D辨識科技解密
A4Vision的技術可即時擷取主體的3D臉部影像，其獨特之處在於以生物臉模的形式存取主體的臉部顱骨特徵，自動辨識或驗證身份。優點是不受光線狀況、背景顏色、臉部毛髮與彩妝的影響，從任何角度都可即時呈現準確的資料。
A4Vision之核心技術為端對端的生物辨識系統（End-to-end biometric system），執行步驟為：獲得3D資料→重建3D外觀以辨識→擷取特徵建立生物臉模→將獲得的生物臉模與先前留下的臉模資料進行比對辨識。
圖一 A4Vision的核心技術
1. 臉部擷取（Face Capture）
A4Vision硬體部分會投射出結構式光源在被照射主體的臉部（如圖二A）；由於結構式光線會因臉部形狀而扭曲，因此可清楚呈現被掃瞄的外觀（如圖二B）。在界定與編碼光束之初始值，並決定結構元素間的相容性後，即可以重建演算法準確還原已登錄過的外觀（如圖二C）。
圖二 擷取3D臉部圖形
2. 3D重建程序（3D Reconstruction Process）
在取得臉部扭曲圖形資料後，3D重建演算法即開始執行影像過濾，藉由三角測量法（Triangulation）快速重建出以點組成的3D臉部網（3D mesh of the face），並修飾與補充資料，盡可能呈現臉部網絡，避免出現漏洞。
3. 特徵擷取與比對（Feature Extraction and Matching）
在3D重建後，A4Vision會從3D臉部圖形擷取出生物臉模，如頭骨彎曲度等。臉模類似於頭骨的獨特精密組織（Unique rigid tissues），可紀錄頭骨不易改變的特徵。臉模完成後可運用於辨識（Identification）與驗證（Verification）上。辨識是將生物臉模與資料庫內登錄的資料進行比對，檢查是否相符；驗證則是比對儲存在智慧卡（Smart card）的臉模。
圖三 臉模形成
未來發展與應用
隨著3D臉部辨識技術的進步、生物測定與辨識的發展，這些科技對一般大眾生活型態的影響及改變也隨之浮現。
透過臉部辨識技術，可提高機場、車站等公共場所的安全性，清楚掌控出入者的身分，增加民眾的信心與保障。此外，亦可協助政府進行身份辨識，包括應用在法律與科學方面，保障民眾安全與增進便利；例如法醫和執法專家可使用臉部特徵資料協尋失蹤人口，或將遺骸與失蹤者的影像作比對。
待臉部辨識技術與資料庫成熟後，擁有臉部特徵的資料庫則可使用CBIR（基於內容的資訊檢索）型應用，也就是以描述面容提問，進行資料過濾和快速搜索，列出符合標準的名單；而未來政府也可將臉部辨識技術應用於身分確認，可快速解決身分盜用的問題等等。■
本文整理自《經濟部技術處學界科專產業創新能耐平台建置與推廣三年計畫》，〈2005年E組其他產業創新個案集〉。分項計畫主持人：蔡明宏；研究助理：楊燕枝、顏君安、李定宇、張景翔、劉雅妍、陳浩民、劉乙興、范念慈。
