選型匹配人臉識別算法，一套測試標(biāo)準(zhǔn)快速搞定

對視覺AI領(lǐng)域的開發(fā)者而言，選到一款合適算法，堪稱項目成功了一半：算法與項目需求匹配，可以顯著提升開發(fā)效率、減少后期磨合調(diào)試，快速實現(xiàn)產(chǎn)品落地，

然而什么樣的算法才叫“合適”？優(yōu)秀的算法模型需要投入大量且全面的數(shù)據(jù)用以訓(xùn)練，同樣，在測試算法時，開發(fā)者需要結(jié)合實際應(yīng)用場景，先設(shè)計算法測試集，再用充足的數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，這才能得出算法是否適合項目的準(zhǔn)確評判。

虹軟視覺開放平臺除提供免費、離線的人臉識別等算法外，也致力于打造系統(tǒng)化的開發(fā)者培訓(xùn)體系，為全行業(yè)輸送高質(zhì)量人才，官網(wǎng)最近上線了“從零學(xué)習(xí)人臉識別“之《人臉識別算法測試》培訓(xùn)課程，從一線實戰(zhàn)角度系統(tǒng)闡述了算法測試的要點。

【算法測試集設(shè)計原則】

無論是算法訓(xùn)練，還是針對應(yīng)用場景進(jìn)行測試，都需要大量場景數(shù)據(jù)的支撐。正如虹軟視覺開放平臺的ArcFace人臉識別SDK，在算法研發(fā)時就考慮了樓宇、工地、社區(qū)、校園和景區(qū)等一系列場景的共性及個性，并進(jìn)行針對訓(xùn)練，因此在百余個垂直行業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域中得到了普遍應(yīng)用。

同樣，設(shè)計算法測試集的第一步是分析具體應(yīng)用場景，再根據(jù)場景特點抽象出場景屬性。譬如樓宇、工地、社區(qū)、校園和景區(qū)等常見應(yīng)有場景，這些場景需要關(guān)注的屬性就各不相同。

當(dāng)算法應(yīng)用在工地上，我們需要考慮算法在室外頂棚環(huán)境下的表現(xiàn)、IPC設(shè)備高度對識別效果的影響、排隊及多人臉狀況下算法識別速度，同時工地場景下識別目標(biāo)通常為戴安全帽的成年人，也就需要格外這類群體的識別效果。

當(dāng)應(yīng)用場景在學(xué)校時，就需要主要考慮快速成長過程中兒童和青少年的識別效果；部署場景在社區(qū)和景區(qū)時，就需要考慮各個年齡段的識別效果……所有場景屬性都需要因地制宜，結(jié)合實際情況來總結(jié)，但總體遵循內(nèi)部因素和外部因素兩大原則：

內(nèi)因包括人臉姿態(tài)、妝容、身高、性別、表情、年齡、人種等，外因則包括室內(nèi)/室外、光線方向、攻擊道具、妝容道具、光照強(qiáng)度、設(shè)備高度、背景、遮擋等。

此外，測試素材集需要同時具備正樣本、負(fù)樣本，所謂正樣本是指與真值對應(yīng)的目標(biāo)類別，負(fù)樣本則是與真值不對應(yīng)的其他所有目標(biāo)類別，這樣才能比對判斷算法是否進(jìn)行正確識別。

以“智慧樓宇門禁場景”為例，我們就需要全面模擬目標(biāo)場景的應(yīng)用環(huán)境，考慮場景、屬性、設(shè)計和規(guī)模四大要素：場景上需要囊括室內(nèi)/室外、樓宇/樓層/辦公室等常見環(huán)境；屬性上對外模擬采集環(huán)境須涵蓋全屬性，對內(nèi)需要針對性采集人員選取須涵蓋全屬性；在素材設(shè)計上要模擬模擬真實用戶的行為動作，譬如快走、慢走、跑步，以及戴帽子、眼鏡或首飾引起的遮擋；素材規(guī)模上則需要根據(jù)測試需求決定，譬如實際場景常為暗光環(huán)境，就需要多采集暗光素材，同時測試集整體大小也要足夠完成算法指標(biāo)的評定。

測試素材的采集同樣有嚴(yán)格要求：首先，我們必須選取目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行采集，這樣才不會因為硬件設(shè)備的變化導(dǎo)致測試結(jié)果有偏差；其次，注冊照需要在正常光環(huán)境下采集，即光線在面部反光均勻、沒有明顯的陰影、反光現(xiàn)象，光線強(qiáng)度沒有明顯的分化現(xiàn)象環(huán)境，識別照則需要模擬實際應(yīng)用場景下的抓拍照；再次，素材要進(jìn)行清洗，測試集要求是無噪點且準(zhǔn)確的；最后，需要標(biāo)記每張素材的屬性，包括內(nèi)部屬性和外部屬性。

【人臉識別算法評測方法】

在理想狀態(tài)下，人臉識別準(zhǔn)確率越高越好，但算法在產(chǎn)品化時會受到光線、遮擋、圖片質(zhì)量、遮擋等外部因素，以及人臉姿態(tài)、年齡、性別、人種和表情等內(nèi)部因素的綜合影響。因此，評價一款算法是否適用于產(chǎn)品，需要結(jié)合實際場景并進(jìn)行測試后才能做出評價。

多數(shù)情況下，我們以基于FAR（錯誤接受率，又稱誤識率，即把某人誤識為其他人的概率）和FRR（錯誤拒絕率率，即本人注冊在底庫中，但比對相似度達(dá)到不預(yù)定的值）的DET曲線作為評判參考。

理想狀況下，F(xiàn)AR和FRR都越低越好，但兩個指標(biāo)是一個蹺蹺板，一個指標(biāo)的降低通常意味著另一個指標(biāo)會升高，所以需要實現(xiàn)兩者間的平衡。一般認(rèn)為在FAR達(dá)到市場正常水準(zhǔn)時，F(xiàn)RR越低，該人臉識別算法性能就越好。

在實際測試時，開發(fā)者需要根據(jù)對應(yīng)項目建立相應(yīng)的測試集，采集場景需要貼近實際使用場景；盡可能涵蓋識別目標(biāo)的全屬性，包括性別、膚色、發(fā)型等因素；屬性權(quán)重按照評測偏重點分配；測試集本身也需要有足夠的容量，來保證測試結(jié)果可信。

另外，還有一些常見的評測常見指標(biāo)，在評價人臉檢測算法好壞時，我們會考慮以下四個指標(biāo)，其他條件不變時，查全率越高越好，漏檢率和誤檢率越低越好，IOU則是重合面積越大效果越好，但為了提高效率，超過設(shè)定閾值后可直接合并，視為同一個人臉框：

查全率=正確檢測的人臉數(shù)/標(biāo)注的總?cè)四様?shù)

漏檢率=1-正確檢測的人臉數(shù)/標(biāo)注的總?cè)四様?shù)

誤檢率=錯誤檢測的人臉數(shù)/標(biāo)注的總?cè)四様?shù)

IOU=檢測出來的人臉框A/實際的人臉框B

在評價活體檢測算法時，我們則考慮真人誤檢率和假體誤檢率，其他條件不變時，這兩者都是越低越好：

真人誤檢率 = 錯誤判斷為真人數(shù)量/活體檢測總次數(shù)

假體誤檢率 = 錯誤判斷為假體數(shù)量/活體檢測總次數(shù)

了解相關(guān)測試原則和方法之后，很多開發(fā)者仍然難以順利進(jìn)行算法選型，這往往是受限于實際條件，譬如缺乏專門的采集場地、采集人員，或者無法采集大規(guī)模測試集。

需要快速進(jìn)行算法評測時，可以因地制宜，創(chuàng)造簡易條件，譬如就地選取盡可能貼近使用場景的場地，省去場地租金、搭建成本，同時邀請公司員工充當(dāng)采集人員。盡管從簡，測試集規(guī)模原則上仍然需要覆蓋全屬性。

【算法評測需軟硬一體】

前文提到，采集素材時最好選用目標(biāo)設(shè)備，合適硬件、攝像模組采集有利于優(yōu)化素材集。實際上，在項目開發(fā)的過程中，算法與硬件的磨合經(jīng)常耗時日久，這往往是阻礙產(chǎn)品落地的重要因素。

為此，虹軟開放平臺則提供配套的軟硬件資源對接平臺——產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌觯霞芰素S富的攝像頭模組、開發(fā)板、整機(jī)、行業(yè)解決方案供需求方選擇。同時，所有上線產(chǎn)品都經(jīng)過虹軟視覺開發(fā)平臺的認(rèn)證與調(diào)優(yōu)，實現(xiàn)軟硬件的整合優(yōu)化，確保算法運行高效流暢，大幅縮短產(chǎn)品落地時間。

想要完整學(xué)習(xí)《人臉識別算法測試》培訓(xùn)課程的開發(fā)者，請搜索“從零學(xué)習(xí)人臉識別“或登陸虹軟視覺開放平臺官網(wǎng)公開課頁面瀏覽。