選型匹配人臉識別算法，一套測試標準快速搞定

對視覺AI領域的開發(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、減少后期磨合調試，快速實現產品落地，

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據用以訓練，同樣，在測試算法時，開發(fā)者需要結合實際應用場景，先設計算法測試集，再用充足的數據進行測試，這才能得出算法是否適合項目的準確評判。

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)者培訓體系，為全行業(yè)輸送高質量人才，官網最近上線了“從零學習人臉識別“之《人臉識別算法測試》培訓課程，從一線實戰(zhàn)角度系統(tǒng)闡述了算法測試的要點。

【算法測試集設計原則】

無論是算法訓練，還是針對應用場景進行測試，都需要大量場景數據的支撐。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，并進行針對訓練，因此在百余個垂直行業(yè)的細分領域中得到了普遍應用。

同樣，設計算法測試集的第一步是分析具體應用場景，再根據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)等常見應有場景，這些場景需要關注的屬性就各不相同。

當算法應用在工地上，我們需要考慮算法在室外頂棚環(huán)境下的表現、IPC設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。

當應用場景在學校時，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，結合實際情況來總結，但總體遵循內部因素和外部因素兩大原則：

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

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

以“智慧樓宇門禁場景”為例，我們就需要全面模擬目標場景的應用環(huán)境，考慮場景、屬性、設計和規(guī)模四大要素：場景上需要囊括室內/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，對內需要針對性采集人員選取須涵蓋全屬性；在素材設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的評定。

測試素材的采集同樣有嚴格要求：首先，我們必須選取目標設備進行采集，這樣才不會因為硬件設備的變化導致測試結果有偏差；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、反光現象，光線強度沒有明顯的分化現象環(huán)境，識別照則需要模擬實際應用場景下的抓拍照；再次，素材要進行清洗，測試集要求是無噪點且準確的；最后，需要標記每張素材的屬性，包括內部屬性和外部屬性。

【人臉識別算法評測方法】

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

多數情況下，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，但比對相似度達到不預定的值）的DET曲線作為評判參考。

理想狀況下，FAR和FRR都越低越好，但兩個指標是一個蹺蹺板，一個指標的降低通常意味著另一個指標會升高，所以需要實現兩者間的平衡。一般認為在FAR達到市場正常水準時，FRR越低，該人臉識別算法性能就越好。

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

另外，還有一些常見的評測常見指標，在評價人臉檢測算法好壞時，我們會考慮以下四個指標，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/標注的總人臉數

漏檢率=1-正確檢測的人臉數/標注的總人臉數

誤檢率=錯誤檢測的人臉數/標注的總人臉數

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 = 錯誤判斷為真人數量/活體檢測總次數

假體誤檢率 = 錯誤判斷為假體數量/活體檢測總次數

了解相關測試原則和方法之后，很多開發(fā)者仍然難以順利進行算法選型，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設備，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常耗時日久，這往往是阻礙產品落地的重要因素。

為此，虹軟開放平臺則提供配套的軟硬件資源對接平臺——產業(yè)鏈市場，上架了豐富的攝像頭模組、開發(fā)板、整機、行業(yè)解決方案供需求方選擇。同時，所有上線產品都經過虹軟視覺開發(fā)平臺的認證與調優(yōu)，實現軟硬件的整合優(yōu)化，確保算法運行高效流暢，大幅縮短產品落地時間。

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