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第四单元 单元挑战
体验人脸识别应用
教材分析
本节的主要内容是体验人脸识别应用。通过对本节内容的学习，让学生根据项目指引体验人脸识别应用，并根据项目活动所学对了解人脸识别的原理，即感知层、网络层和应用层。从而掌握保障自己的信息安全的方法。
教学目标
1.知识与技能：
①了解人脸识技术；
②了解相关法律法规。
③掌握基本的安全防护方法。
2.过程与方法：
①通过引导学生体验人脸识别，让学生了解人脸识别技术；
②观看相关视频，掌握基本的安全防护方法。
3.情感态度与价值观：
①通过小组讨论的形式加深对人脸识别安全的理解，提高安全意识。
②通过了解相关的法律法规，提升信息素养。
教学重点
1.学习人脸识别安全防护措施；
2.相关法律法规。
教学难点
1.人脸识别安全防护措施。
教学方法
体验法、讲授法、讨论法、示例法
教学准备
计算机房、投影机、互联网、教学课件。
教学过程
一、核心概念
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。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。
二、识别内容
人脸识别技术包含三个部分：
1.人脸检测
面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像。一般有下列几种方法：
①参考模板法
首先设计一个或数个标准人脸的模板，然后计算测试采集的样品与标准模板之间的匹配程度，并通过阈值来判断是否存在人脸；
②人脸规则法
由于人脸具有一定的结构分布特征，所谓人脸规则的方法即提取这些特征生成相应的规则以判断测试样品是否包含人脸；
③样品学习法
这种方法即采用模式识别 ( https: / / baike. / doc / 5408414-5646401.html" \t "https: / / baike. / doc / _blank )中人工神经网络的方法，即通过对面像样品集和非面像样品集的学习产生分类器；
④肤色模型法
这种方法是依据面貌肤色在色彩空间中分布相对集中的规律来进行检测。
⑤特征子脸法
这种方法是将所有面像集合视为一个面像子空间，并基于检测样品与其在子孔间的投影之间的距离判断是否存在面像。
值得提出的是，上述5种方法在实际检测系统中也可综合采用。
2.人脸跟踪
面貌跟踪是指对被检测到的面貌进行动态目标跟踪。具体采用基于模型的方法或基于运动与模型相结合的方法。此外，利用肤色模型跟踪也不失为一种简单而有效的手段。
3.人脸比对
面貌比对是对被检测到的面貌像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索。这实际上就是说，将采样到的面像与库存的面像依次进行比对，并找出最佳的匹配对象。所以，面像的描述决定了面像识别的具体方法与性能。目前主要采用特征向量 ( https: / / baike. / doc / 6012611-6225598.html" \t "https: / / baike. / doc / _blank )与面纹模板两种描述方法：
①特征向量法
该方法是先确定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离等属性，然后再计算出它们的几何特征量，而这些特征量形成一描述该面像的特征向量。
②面纹模板法
该方法是在库中存贮若干标准面像模板或面像器官模板，在进行比对时，将采样面像所有象素与库中所有模板采用归一化相关量度量进行匹配。此外，还有采用模式识别的自相关网络或特征与模板相结合的方法。
人脸识别技术的核心实际为“局部人体特征分析”和“图形/神经识别算法。”这种算法是利用人体面部各器官及特征部位的方法。如对应几何关系多数据形成识别参数与数据库中所有的原始参数进行比较、判断与确认。一般要求判断时间低于1秒。
三、应用介绍
1.公安刑侦破案
通过查询目标人像数据寻找数据库中是否存在重点人口基本信息。例如在机场或车站安装系统以抓捕在逃案犯。
2.门禁系统
受安全保护的地区可以通过人脸识别辨识试图进入者的身份。人脸识别系统可用于企业、住宅安全和门禁人脸识别管理。如人脸识别门禁考勤系统，人脸识别防盗门等。
3.摄像监视系统
可在机场、体育场、超级市场等公共场所对人群进行监视，例如在机场安装监视系统以防止恐怖分子登机。如银行的自动提款机，用户卡片和密码被盗，就会被他人冒取现金。同时应用人脸识别就会避免这种情况的发生。
4.网络应用
信用卡网络支付，利用人脸识别辅助信用卡网络支付，以防止非信用卡的拥有者使用信用卡等。
5.身份辨识
如电子护照及身份证。这或许是未来规模最大的应用。在国际民航组织已确定，从 2010年 4月 1日起，其 118个成员国家和地区，必须使用机读护照，人脸识别技术是首推识别模式，该规定已经成为国际标准。美国已经要求和它有出入免签证协议的国家在2006年10月 26日之前必须使用结合了人脸指纹等生物特征的电子护照系统，到 2006年底已经有 50多个国家实现了这样的系统。美国运输安全署（ Transportation Security Administration）计划在全美推广一项基于生物特征的国内通用旅行证件。欧洲很多国家也在计划或者正在实施类似的计划，用包含生物特征的证件对旅客进行识别和管理湖动。
6.支付系统
2013年7月。芬兰一家企业推出全球首个“刷脸”支付系统。结账时，消费者只需在收银台面对POS机屏幕上的摄像头，系统自动拍照，扫描消费者面部，等身份信息显示出后，在触摸显示屏上点击确认完成交易。无需信用卡、钱包或手机。整个交易过程不超5秒钟。不过，也有人认为，“这点时间，通常也就够你拿出钱包”。
芬兰初创公司Uniqul已为这套基于面部识别技术的“刷脸”支付系统申请专利。
马云展示“刷脸支付” 蚂蚁金服 马云展示“刷脸支付” 蚂蚁金服
2015年3月15日汉诺威IT博览会(CeBIT)在德国开幕，阿里巴巴创始人马云作为唯一受邀的企业家代表，在开幕式上作了主旨演讲。在发表演讲后，马云还为德国总理默克尔与中国副总理马凯演示了蚂蚁金服的Smile to Pay扫脸技术，并当场刷自己的脸给嘉宾买礼物。
马云选择的礼物是淘宝网上一枚1948年的汉诺威纪念邮票。他用手机登陆淘宝，首先选择产品；第二步进入支付系统，确认支付后出现扫脸的页面；然后扫脸(拍照后)后台认证；接着显示支付成功。马云现场为德国总理默克尔赠送了一份特殊礼物：一张纪念版的德国日历页，且恰好就是这位女总理的出生年月。
四、法律法规
2021年7月28日，随着信息技术飞速发展，人脸识别逐步渗透到人们生活的方方面面。人脸识别技术在诸多领域发挥着巨大作用的同时，也存在被滥用的情况，最高人民法院发布司法解释，对人脸识别进行规范。
2021年7月28日，《最高人民法院关于审理使用人脸识别技术处理个人信息相关民事案件适用法律若干问题的规定》正式对外发布。《规定》明确：“物业服务企业或者其他建筑物管理人以人脸识别作为业主或者物业使用人出入物业服务区域的唯一验证方式，不同意的业主或者物业使用人请求其提供其他合理验证方式的，人民法院依法予以支持。”根据这一规定，小区物业在使用人脸识别门禁系统录入人脸信息时，应当征得业主或者物业使用人的同意，对于不同意的业主或者物业使用人，小区物业应当提供替代性验证方式，不得侵害业主或物业使用人的人格权益和其他合法权益。
2021年8月，随着人脸识别技术广泛用于现实生活，民众对其被滥用的担心也不断增加，强化人脸信息保护的呼声日益高涨。最高法出台《关于审理使用人脸识别技术处理个人信息相关民事案件适用法律若干问题的规定》，把未经自然人或其监护人单独同意的人脸信息采集行为明确界定为“侵权”，这不仅回应了民众呼唤保护人脸信息的正当诉求，也为司法部门处理此类纠纷提供了法律依据，更增强了公民对其人格权益保护的法律底气。
2021年8月20日，十三届全国人大常委会第三十次会议表决通过《中华人民共和国个人信息保护法》，自2021年11月1日起施行。针对滥用人脸识别技术问题，本法要求，在公共场所安装图像采集、个人身份识别设备，应设置显著的提示标识；所收集的个人图像、身份识别信息只能用于维护公共安全的目的。
2021年11月14日，国家网信办公布《网络数据安全管理条例（征求意见稿）》，并向社会公开征求意见。征求意见稿提出，数据处理者利用生物特征进行个人身份认证的，应当对必要性、安全性进行风险评估，不得将人脸、步态、指纹、虹膜、声纹等生物特征作为唯一的个人身份认证方式，以强制个人同意收集其个人生物特征信息。
五、安全隐患及防护方法
运用人脸识别的市场如火如荼，那么咱们来探讨些不一样的东西，人脸识别到底安全吗？是否可以破解呢？先看下这五种人脸识别的破解方法吧，让大家知道人脸识别的安全隐患在哪里！！
1. 注入应用绕过活体检测
通过注入应用的方式来篡改程序，从而绕过所谓的活体检测功能，使用一张静态照片就可以通过人脸识别。
2. 视频攻击绕过活体检测
安装一个 Photospeak 软件，然后找到一张人脸正面照片，输入到软件中，就可以令其开口说话，所谓的活体检测也就不攻自破。
3.三维建模绕过云端检测
下载一款“FaceGen”和“CrazyTalk”的软件，参照选中照片中的脸部特征，可在短时间内就做出了对应的3D建模图像，人脸检测软件对比结果显示，短时间内制作出来的模型与原来照片的相似度分别高达 73.17 %和 86.71%，可以用来破解要求用户进行点头、摇头等动作的人脸识别。
4. 利用接口防护不当和各种奇葩的设计缺陷
部分APP在使用上传人脸图像时，没有对图像数据进行签名，导致图片可以被工具截获然后篡改，而有的则是在数据报文没有加入时间戳，可以通过重放数据报文的方式来实施破解。
5. 脸部模具绕过云端检测
通过高精密的3D打印机，打印足够精细的人脸模型，也可以通过人脸识别。
如今人脸识别的安全隐患被315曝光，是时候敲响警钟了,我们不能盲目地将个人隐私的照片、活动行为等毫不节制地分享到各个社交平台，这是对于消费者公众的告诫；同时，我们一直提倡使用更高安全的身份识别方式，比如采取易时代一直在提倡的新一代的指静脉识别技术，或者多模态生物识别相结合。
六、体验人脸识别应用
1.项目任务
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。人脸与人体的其他生物特征(指纹虹膜等)一样与生俱来，它的唯一性和不易被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提。目前，人脸识别应用正逐步得到大规模使用，很多App应用允许刷脸登录(图4-19)，人脸识别门禁也在越来越多的地方得到使用(图4-20)。
上网查找资料，了解人脸识别应用的原理，以及人脸识别系统的组成,探索并体验一个新的人脸识别应用。
图4-19 某人脸识别App
2.项目指引
①以小组为单位，分析人脸识别应用在感知层、网络层和应用层分别用到了哪些新型技术。
②了解人脸识别应用中的关键信息点，即要识别的是人脸的哪些位置。
③人脸识别门禁系统得到越来越多的应用。用户完成信息登记后，需在闸机通道的人脸识别终端前面短暂停留，接受“刷脸”鉴别，方可进入。查找资料，了解人脸识别门禁系统的组成，并画出它的系统图。
④选择一个新的人脸识别应用，予以探索并体验，写下你的使用感受。
图4-20人脸识别门禁系统
3.交流评价与反思
①你体验的是哪一种人脸识别应用 在体验的过程中你遇到哪些困难 你是如何角决的
②分享在体验人脸识别应用时的经验和趣事。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共33张PPT)
体验人脸识别应用
信息技术沪教版 选择性必修2
第四单元 单元挑战
一、核心概念
二、识别内容
三、应用介绍
四、法律法规
五、安全隐患及防护方法
六、体验人脸识别应用
一、核心概念
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。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。
二、识别内容
01
人脸检测
02
人脸跟踪
03
人脸比对
人脸识别技术包含三个部分：
二、识别内容
01
人脸检测
面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像。一般有下列几种方法：
①参考模板法
首先设计一个或数个标准人脸的模板，然后计算测试采集的样品与标准模板之间的匹配程度，并通过阈值来判断是否存在人脸；
二、识别内容
01
人脸检测
面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像。一般有下列几种方法：
②人脸规则法
由于人脸具有一定的结构分布特征，所谓人脸规则的方法即提取这些特征生成相应的规则以判断测试样品是否包含人脸；
二、识别内容
01
人脸检测
面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像。一般有下列几种方法：
③样品学习法
这种方法即采用模式识别中人工神经网络的方法，即通过对面像样品集和非面像样品集的学习产生分类器；
二、识别内容
01
人脸检测
面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像。一般有下列几种方法：
④肤色模型法
这种方法是依据面貌肤色在色彩空间中分布相对集中的规律来进行检测。
二、识别内容
01
人脸检测
面貌检测是指在动态的场景与复杂的背景中判断是否存在面像，并分离出这种面像。一般有下列几种方法：
⑤特征子脸法
这种方法是将所有面像集合视为一个面像子空间，并基于检测样品与其在子孔间的投影之间的距离判断是否存在面像。
二、识别内容
02
人脸跟踪
面貌跟踪是指对被检测到的面貌进行动态目标跟踪。具体采用基于模型的方法或基于运动与模型相结合的方法。此外，利用肤色模型跟踪也不失为一种简单而有效的手段。
二、识别内容
03
人脸比对
面貌比对是对被检测到的面貌像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索。目前主要采用特征向量与面纹模板两种描述方法：
①特征向量法
该方法是先确定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离等属性，然后再计算出它们的几何特征量，而这些特征量形成一描述该面像的特征向量。
二、识别内容
03
人脸比对
面貌比对是对被检测到的面貌像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索。目前主要采用特征向量与面纹模板两种描述方法：
②面纹模板法
该方法是在库中存贮若干标准面像模板或面像器官模板，在进行比对时，将采样面像所有象素与库中所有模板采用归一化相关量度量进行匹配。此外，还有采用模式识别的自相关网络或特征与模板相结合的方法。
二、识别内容
03
人脸比对
人脸识别技术的核心实际为“局部人体特征分析”和“图形/神经识别算法。”这种算法是利用人体面部各器官及特征部位的方法。如对应几何关系多数据形成识别参数与数据库中所有的原始参数进行比较、判断与确认。一般要求判断时间低于1秒。
三、应用介绍
1.公安刑侦破案
通过查询目标人像数据寻找数据库中是否存在重点人口基本信息。例如在机场或车站安装系统以抓捕在逃案犯。
三、应用介绍
2.门禁系统
受安全保护的地区可以通过人脸识别辨识试图进入者的身份。人脸识别系统可用于企业、住宅安全和门禁人脸识别管理。如人脸识别门禁考勤系统，人脸识别防盗门等。
三、应用介绍
3.摄像监视系统
可在机场、体育场、超级市场等公共场所对人群进行监视，例如在机场安装监视系统以防止恐怖分子登机。如银行的自动提款机，用户卡片和密码被盗，就会被他人冒取现金。同时应用人脸识别就会避免这种情况的发生。
三、应用介绍
4.网络应用
信用卡网络支付，利用人脸识别辅助信用卡网络支付，以防止非信用卡的拥有者使用信用卡等。
三、应用介绍
5.身份辨识
如电子护照及身份证。这或许是未来规模最大的应用。在国际民航组织已确定，从 2010年 4月 1日起，其 118个成员国家和地区，必须使用机读护照，人脸识别技术是首推识别模式，该规定已经成为国际标准。
三、应用介绍
6.支付系统
2013年7月。芬兰一家企业推出全球首个“刷脸”支付系统。结账时，消费者只需在收银台面对POS机屏幕上的摄像头，系统自动拍照，扫描消费者面部，等身份信息显示出后，在触摸显示屏上点击确认完成交易。无需信用卡、钱包或手机。整个交易过程不超5秒钟。
四、法律法规
2021年7月28日，随着信息技术飞速发展，人脸识别逐步渗透到人们生活的方方面面。人脸识别技术在诸多领域发挥着巨大作用的同时，也存在被滥用的情况，最高人民法院发布司法解释，对人脸识别进行规范。
四、法律法规
2021年7月28日，《最高人民法院关于审理使用人脸识别技术处理个人信息相关民事案件适用法律若干问题的规定》正式对外发布。《规定》明确：“物业服务企业或者其他建筑物管理人以人脸识别作为业主或者物业使用人出入物业服务区域的唯一验证方式，不同意的业主或者物业使用人请求其提供其他合理验证方式的，人民法院依法予以支持。”根据这一规定，小区物业在使用人脸识别门禁系统录入人脸信息时，应当征得业主或者物业使用人的同意，对于不同意的业主或者物业使用人，小区物业应当提供替代性验证方式，不得侵害业主或物业使用人的人格权益和其他合法权益。
四、法律法规
2021年8月，随着人脸识别技术广泛用于现实生活，民众对其被滥用的担心也不断增加，强化人脸信息保护的呼声日益高涨。最高法出台《关于审理使用人脸识别技术处理个人信息相关民事案件适用法律若干问题的规定》，把未经自然人或其监护人单独同意的人脸信息采集行为明确界定为“侵权”，这不仅回应了民众呼唤保护人脸信息的正当诉求，也为司法部门处理此类纠纷提供了法律依据，更增强了公民对其人格权益保护的法律底气。
四、法律法规
2021年8月20日，十三届全国人大常委会第三十次会议表决通过《中华人民共和国个人信息保护法》，自2021年11月1日起施行。针对滥用人脸识别技术问题，本法要求，在公共场所安装图像采集、个人身份识别设备，应设置显著的提示标识；所收集的个人图像、身份识别信息只能用于维护公共安全的目的。
四、法律法规
2021年11月14日，国家网信办公布《网络数据安全管理条例（征求意见稿）》，并向社会公开征求意见。征求意见稿提出，数据处理者利用生物特征进行个人身份认证的，应当对必要性、安全性进行风险评估，不得将人脸、步态、指纹、虹膜、声纹等生物特征作为唯一的个人身份认证方式，以强制个人同意收集其个人生物特征信息。
五、安全隐患及防护方法
运用人脸识别的市场如火如荼，那么咱们来探讨些不一样的东西，人脸识别到底安全吗？是否可以破解呢？先看下这五种人脸识别的破解方法吧，让大家知道人脸识别的安全隐患在哪里！！
五、安全隐患及防护方法
1. 注入应用绕过活体检测
通过注入应用的方式来篡改程序，从而绕过所谓的活体检测功能，使用一张静态照片就可以通过人脸识别。
2. 视频攻击绕过活体检测
安装一个 Photospeak 软件，然后找到一张人脸正面照片，输入到软件中，就可以令其开口说话，所谓的活体检测也就不攻自破。
五、安全隐患及防护方法
3.三维建模绕过云端检测
下载一款“FaceGen”和“CrazyTalk”的软件，参照选中照片中的脸部特征，可在短时间内就做出了对应的3D建模图像，人脸检测软件对比结果显示，短时间内制作出来的模型与原来照片的相似度分别高达 73.17 %和 86.71%，可以用来破解要求用户进行点头、摇头等动作的人脸识别。
五、安全隐患及防护方法
4. 利用接口防护不当和各种奇葩的设计缺陷
部分APP在使用上传人脸图像时，没有对图像数据进行签名，导致图片可以被工具截获然后篡改，而有的则是在数据报文没有加入时间戳，可以通过重放数据报文的方式来实施破解。
5. 脸部模具绕过云端检测
通过高精密的3D打印机，打印足够精细的人脸模型，也可以通过人脸识别。
六、体验人脸识别应用
1.项目任务
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。人脸与人体的其他生物特征(指纹虹膜等)一样与生俱来，它的唯一性和不易被复制的良好特性为身份鉴别提供了必要的前提。目前，人脸识别应用正逐步得到大规模使用，很多App应用允许刷脸登录(图4-19)，人脸识别门禁也在越来越多的地方得到使用(图4-20)。
六、体验人脸识别应用
2.项目指引
①以小组为单位，分析人脸识别应用在感知层、网络层和应用层分别用到了哪些新型技术。
②了解人脸识别应用中的关键信息点，即要识别的是人脸的哪些位置。
③人脸识别门禁系统得到越来越多的应用。用户完成信息登记后，需在闸机通道的人脸识别终端前面短暂停留，接受“刷脸”鉴别，方可进入。查找资料，了解人脸识别门禁系统的组成，并画出它的系统图。
④选择一个新的人脸识别应用，予以探索并体验，写下你的使用感受。
六、体验人脸识别应用
3.交流评价与反思
①你体验的是哪一种人脸识别应用 在体验的过程中你遇到哪些困难 你是如何角决的
②分享在体验人脸识别应用时的经验和趣事。
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