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    人脸识别
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    作 者: 陈志煌
    行 业:头豹分类/综合及概念/智能制造/技术/人工智能港股分类法/综合性企业/综合企业
    摘要:近年来随着深度学习的快速发展和大数据的爆发,人脸识别技术算法精度不断提高并达到成熟阶段,自2014年以来,人脸识别技术开始尝试在各类行业当中应用,同时不断拓展行业应用场景。当前全球公共卫生环境变化,人脸识别迎来应用新需求,以及AI芯片技术的发展,能更好的支撑人脸识别技术的大规模应用,云边端协同部署将为人脸识别带来新场景和复杂场景的应用,人脸识别应用市场迎来新拐点。 中国人脸识别行业政策需求引领和应用监管“双管齐下”,发展上,政策驱动人脸识别技术在各行业渗透,监管上,出台相关法律和标准保护个人数据安全,坚持保障数据安全与发展并重。 行业应用上,人脸识别应用于安防、金融、交通和零售等领域,其中,安防和金融领域是人脸识别渗透较深的两个细分领域。未来随着智慧医疗、智慧交通、智慧城市等理念的推进,人脸识别将有机会开发更多应用场景。
    人脸识别行业定义
    人脸识别的基本流程包括人脸图像采集与预处理、人脸检测、人脸特征提取和人脸识别人脸识别技术与其它生物技术相比,其接触性和侵扰性较低,识别效率较高,设备成本低等优势使得其能快速崛起,广泛应用于安防、金融、零售等领域。深度学习、大数据和云计算等领域的兴起为人脸识别提供了技术支撑,新兴技术的不断突破提高了人脸识别算法的准确率和效率,推动人脸识别应用落地,进而带动人脸识别市场潜力持续释放。
    人脸识别行业分类
    人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。人脸识别的基本流程包括人脸图像采集与预处理、人脸检测、人脸特征提取和人脸识别。
    人脸识别分类
    人脸图像采集与预处理
    人脸图像采集与预处理是在摄像头采集用户的人脸图像后,人脸识别系统将采集到的人脸图像进行预处理以符合人脸图像特征提取的标准要求。主要的人脸图像预处理手段有灰度调整、图像滤波和图像尺寸归一化等。
    人脸检测
    人脸检测是人脸识别系统从输入的图像中检测并提取人脸图像的过程。基于肤色的检测、边缘特征的检测和统计理论方法的检测对图像中人脸的位置、大小和有用的图像信息精准采集。
    人脸特征提取
    人脸特征提取是基于知识的提取方法和基于代数特征的提取方法提取图像中的人脸关键特征信息对人脸进行特征建模的过程。
    人脸识别
    人脸识别是将待识别的人脸特征与数据库中人脸特征模板进行比较,根据相似程度对人脸的身份信息进行判断并展示最终识别结果。
    人脸识别行业特征
    中国人脸识别市场供需两旺叠加外部环境变动,人脸识别加速发展、潜力巨大;并且在应用上,由在政府、安防领域小范围应用到应用场景向各行业渗透;但是算法技术商业化落地应用差强人意。
    中国人脸识别市场供需两旺叠加外部环境变动,人脸识别加速发展、潜力巨大
    供给侧,技术端和政策端给人脸识别提供支持促进其向各行业渗透,自2015年之后,依图科技等人脸识别巨头进入市场并成功在几年实现算法实力达到全球领先水平;其次,政策端,国家频频出台利好政策加快应用商业化进程。需求端,用户和国家对于安全性、便捷性、高效性和低伪冒性的需求上升,这些需求更体现在金融和安防市场,使得人脸识别更受关注。此外,全球卫生事件的爆发使得人脸识别的应用进程被按下加速键
    行业前景明朗
    应用上,由在政府、安防领域小范围应用到应用场景向各行业渗透
    随着人脸识别技术精度的提高,以及人脸识别自身便利性和可冒仿度低等优势突起,在行业对于安全性和低冒犯性的需求上升的背景,人脸识别技术不容置疑成为时代的选择,在各行业应用遍地开花。当前全球卫生环境变化,人脸识别有望迎来更大的应用市场,同时AI芯片算力提升能支撑技术更大规模的应用,以及云边端的协同部署,更能满足复杂场景下的智能化应用,有望提高人脸识别在行业中的渗透率
    应用场景丰富
    中国企业人脸识别算法领域技术领跑全球,算法技术商业化落地应用差强人意
    根据近几年FRVT比赛来看排名,2022年3月商汤和瑞为分别斩获Visa-Border数据集第一和第五名;2021年3月,云从科技在1:1、1:N和口罩遮挡下的人脸识别三个赛道,获得两项冠军和一个亚军;2020年12月商汤、大华股份和格灵深瞳位列1:N测试项目前五。中国算法领域技术领跑全球,在测试上精确度保持在99%,但实际应用与测试应用数据集有所不同,算法实际应用准确度不如测试精确度,仍不能很好满足商业化应用需求
    商业化落地存疑
    人脸识别发展历程
    早期的人脸识别技术精度由于算法的不完善、训练数据量和机器支撑力度不够,使得算法的精度较低,技术研究更专注于提升算法的精度。近年来,随着深度学习发展和大数据的爆发,人脸识别算法测试精度已经达到99%以上,头部厂商之间算法性能相差细微。而测试精度与实际应用精度有一定的差距,不能很好的满足应用,因此目前的算法研究开始转向为关注多姿态、模糊、低分辨率和低光照等改善实际应用方向,以便于促进人脸识别进一步商业化落地应用
    萌芽期 1964-1997
    1964年至1990年,人脸识别行业处于机械式识别时期。主要研究人脸的几何特征Bertillon系统用简单的语句与数据库中的脸联系;Allen为待识别脸设计有效且逼真的摹写;Parke系统用计算机产生了人脸灰度图模型。
    然而无论是在机械式识别还是人机交互式识别时期,由于图像处理和识别过程依赖于操作员的先验知识,识别的精度并不高。因此,仍处于发展的萌芽期。
    启动期 1998-2014
    1998年,人脸识别进入了机器自动化识别的时期。由于多姿态、遮挡等变化使得识别率下降非常快,不能满足大规模实际应用,这一阶段研究开始关注如何解决问题。因此人脸识别的主流算法开始转为深度学习,可以实现机器自动化识别,同时若干商业化运作的人脸识别系统出现。
    在此阶段,机器学习的诞生,同时这推动人脸识别自动化。并且非线性建模和3D人脸识别方法提出使得LKF测试精度最高达97%,训练数据量达20万。于是,在应用层政府安防和公安刑侦率先应用,机场和金融等小范围引入使用,标志行业正式启动。
    高速发展期 2015-2025
    2015年开始,由于简单场景人脸识别精度趋于饱和,目前业界在从高分辨率、小姿态和光照适中的优质人脸场景转向低分辨率、大姿态、低照度和模糊的开放式场景中。算法性能更稳定后,开始拓展更加丰富的数据源,目前接受新的数据源,如识别视频、素描、近红外图像中的人脸
    自2015年开始,算法由简单场景转向复合场景;并且信息源的丰富以及人脸识别数量猛增。LKF测试精度保持在99%以上,训练数据量破2亿。在应用端人脸识别技术在各行业遍地开花,标志着行业高速发展。
    人脸识别产业链分析
    人脸识别行业产业链上游为基础层,包括芯片和传感器等硬件以及算法和数据集技术支持;上游的核心技术包括芯片、算法和数据集,是人脸识别行业发展的核心驱动力。主要参与方包括海外的Google、Nvidia、Intel、AMD等知名国际巨头以及华为、瑞芯微电子等国内芯片龙头。中游为技术型创业公司、互联网巨头和传统硬件设备制造企业,为下游提供应用系统和软硬件一体化的产品或服务。主要参与方包括国内AI四巨头:商汤科技、旷视科技、依图科技、云从科技。下游的话,主要为以安防、金融为主的应用领域,也包括教育、交通、手机娱乐、电子零售等。
    人脸识别行业中游厂商主要包括技术型初创企业、互联网巨头和传统硬件设备生产制造企业三大类,行业呈现不同阵营企业差异化竞争态势。据FRVT比赛结果来看,2021年3月,云从科技在1:1、1:N和口罩遮挡下的人脸识别三个赛道,获得两项冠军和一个亚军。中国算法领域技术领跑全球,在测试上精确度保持在99%,但实际应用仍不能很好满足商业化应用需求。而人脸识别下游应用在各行业的渗透出现差异化,根据信通院数据,2020年安防市场占比达70%,金融占比近20%,是人脸识别的两大应用市场。我国安防行业总产值达到8510亿元,近几年行业增速均在10%以上,增速高于全球。从产业分布情况看,视频监控是构建安防系统中的核心,在中国的安防产业中所占市场份额较大,而人脸识别在安防的各个产业分布均可应用,市场应用广阔。
    产业链上游
    上游厂商
    Google
    Nvidia
    英特尔(中国)有限公司
    超威半导体产品(中国)有限公司
    国际商业机器(中国)有限公司
    华为技术有限公司
    瑞芯微电子股份有限公司
    索尼(中国)有限公司
    三星(中国)投资有限公司
    奥比中光科技集团股份有限公司
    产业链中游
    中游厂商
    北京市商汤科技开发有限公司
    北京旷视科技有限公司
    上海依图网络科技有限公司
    云从科技集团股份有限公司
    北京格灵深瞳信息技术股份有限公司
    腾讯云计算(北京)有限责任公司
    阿里云计算有限公司
    百度云计算技术(北京)有限公司
    微软(中国)有限公司
    FACEBOOK
    产业链下游
    渠道端
    金融
    安防
    教育
    交通
    手机娱乐
    电子零售
    产业链上游说明
    从上游供给来看,当前市场上并没有专门用于人脸识别处理的芯片,主要以GPU、FPGA等通用芯片为主。而截至2022年6月,中国数据中心机架总规模超过590万台,服务器规模约2000万台,算力总规模超过150 EFlops,位列全球第二。据预测到2025年,中国GPGPU市场规模将达到458亿元,相较于2019年的86亿元增长5倍多。然而,在竞争格局方面,英伟达、AMD凭借多年构筑的护城河优势,垄断了中国GPGPU的90%市场。并且,中美科技战愈加严峻,特别是英伟达禁售A100事件发生以来,国产GPGPU“替代”之路将不断加快。目前,国内GPGPU公司,如珠海芯动力、壁仞、沐曦等新势力集结发力,但客观来说从弱到强,从低端到高端,显然是一场以数年为计的长征之路。
    产业链中游说明
    从头部分析来看,商汤科技目前作为中国人工智能四大巨头之一,在人脸识别领域也拥有一定的发言权。从专利技术和创新角度来看,商汤人脸识别领域专利申请数量已达2268件,其中2020年专利申请数量为961件,增长率约为34.6%;相较于竞争者大华股份专利申请数量152件、格灵深瞳10件,仍具有较大先发优势。从中游发展趋势分析来看,中国政策环境利好和需求爆发推动人脸识别领域专利申请进入高速发展阶段;2022年,人脸识别专利4,473件,TOP10专利申请量主体均为厂商,其中,进入TOP3厂商的包括腾讯云(96项)、百度云(95项)和中国银行(83项)
    产业链下游说明
    从应用领域的布局来看,互联网企业、传统硬件企业和技术型初创企业无一例外都聚焦于安防和金融领域,这两大领域是人脸识别能快速落地的商业化场景。根据信通院数据,2020年安防市场占比达70%,金融占比近20%,两者占比超过90%从专利技术创新分布来看,智慧安防领域占比超50%,其次是智慧金融和手机娱乐,与市场行情也基本吻合;结合近十年申请趋势看,各场景增长趋势相似,都在2015年以后增速提升、2018年达到峰值,安防领域持续处于绝对领先位置。
    人脸识别行业规模
    全球人脸识别市场供需两旺叠加外部环境变动,人脸识别加速向各行业应用落地。近年来,随着深度学习和大数据的发展驱动人脸识别技术的不断突破,再叠加全球卫生事件的爆发使得人脸识别的应用进程被按下加速键。根据Frost & Sullivan,2017-2020年人脸识别市场规模从28亿美元增长到53亿美元,预计2023年将突破百亿大关。预计到2024年,人脸识别市场规模将达到121亿元,2021-2024预测CAGR为16.36%。
    从供给侧来看,技术端和政策端给人脸识别提供支持促进其向各行业渗透,自2015年之后,依图科技等人脸识别巨头进入市场并成功在几年内实现算法实力达到全球领先水平,中国算法领域技术领跑全球,在测试上精确度保持在99%;其次,政策端,国家频频出台利好政策加快应用商业化进程。自2017年起人脸识别领域的专利申请进入高速发展阶段,2018年年申请量为11,165件,同比增长71.56%。从需求端,用户对于安全性、便捷性和低伪冒性等需求上升,这些需求更体现在金融和安防市场,使得人脸识别更受关注。
    当前人脸识别在各行业的渗透出现差异化根据信通院数据,2020年安防市场占比达70%,金融占比近20%,是人脸识别的两大应用市场。一方面,安防和金融有较大的数据体量,数据体量决定算法模型精确度,进而决定应用落地效果。基于安防领域的商业化应用,中国人脸识别投融资数量及金额不容小觑,2021年人脸行业相关投融资事件23件,投资总额为243.06亿元,达到历史高峰。当前安防仍以视频监控为主,数据和视频分析发展空间较大,随着视频分析等业务的持续深化,市场规模将持续上升;其次,应用广度决定能否覆盖前期的研发成本。教育、交通和零售数据体量较高和应用可覆盖度高,未来发展潜力大,有望进入人脸识别应用成熟阶段
    人脸识别市场规模