Caricature與大腦臉部辨識功能(上)

大腦是無比敏銳的機器

尤其在人臉辨識上

更是有效率

寶寶出生數小時之後

就會被具有人臉特徵的圖案吸引

成人在0.1秒之內可以辨別一張臉

可以輕易辨認被旋轉的照片是否是同一個人

神經學家認為大腦顳葉內有個特定的區域專門負責處理臉部辨識的工作
Caricature也許是能詳細說明人類辨識臉部天賦最清楚的圖解說明,
有人說Caricature比本人更像本人,
這種現象聽起來是很矛盾,違反直覺,但是卻是有研究理論的根據,
在(vision science)視覺科學領域中,對這種矛盾現象有一個專有名詞,
“Caricature effect “ : 大腦如何同時正確地卻又錯誤地認知一張臉

人類的臉構造可說大同小異,兩個眼睛一個鼻子一個嘴巴,

不同人的特徵只有豪厘之差,那麼大腦辨識人臉根據的是甚麼?

視覺科學家認為:大腦是在尋找與腦中平均臉(理想臉)相差最多的特色

所謂平均臉是我們所見過的所有臉孔,經大腦平均化處理過的臉

我們每遇到一張新的臉孔就會將這張臉與平均臉的偏差值編碼紀錄在大腦

而不是依五官特徵的絕對位置 (因此照描照片的畫不會比Caricature像)

也就是說,爲了解決視覺科學家所說的[同質化]的問題

人類會加強最重要的特徵而忽略非重要的特徵

為了助於辨識以及記住臉孔,我們不但會認知朝天鼻,塌鼻子,凹陷的眼,紅嘟嘟的臉頰,  
而且放大這些特徵,所以大腦自動將人臉Caricature化了

10年前,臉部辨識科學突然變成國家安全的一環,

因為911恐怖份子Mohamed Atta 在波特蘭機場
曾被監視器畫面拍到他一張模糊的臉
但是他依然輕鬆通過機場檢查,

於是美國國會決定資助自動辨識系統的研究,

我們原本想像不出幾年,監視器搭配上人臉辨識軟體

就能清楚辨識人群中的每一張臉,並根據特定特徵從資料庫中快速辨識出嫌疑者

10年過去了,人臉自動辨識系統在現實生活中仍然表現不如預期

雖然某些相片軟體或者FaceBook,能將相同的人臉自動tag,具有某種程度正確性,

麻省理工學院視覺研究室的負責人Pawan Sinha,認為

要讓電腦視覺(Computer vision)發展的更好,Caricature就是關鍵

他所主導的Hirschfeld Project分析了不同Caricature畫家的數百張作品

就是為了找出影響臉部辨識最重要的因素

一套最近被NIST(國家標準和科技機構National Institute of Standards and Technology)

開發出來的人臉辨識系統, 採用比人類更正確地辨識人臉最新的演算法

美中不足的是必須在控制條件的環境下:

例如人臉必須正對著高解析度攝影機,而且不能有誇張的臉部表情,...

現實生活中,電腦必須在各種情況下辨識人臉,

例如,不同距離,光線不足,不斷變換的表情跟角度,

人類可以輕鬆地辨識,但最好的演算法仍顯不足,

比起2001年9月11日,以現今的技術,

在人群中辨識出Mohamed Attas這種恐怖份子的期望,仍然十分渺茫

德國聯邦警察所用的辨識系統,成功率不到2成

2011年一月,在英國曼徹斯特,一對情侶無意間互相交換了護照,卻沒有被認出.

這些問題讓科學家不禁問了一個有趣的問題,

假設,為了確保我們的機場以及國家的安全,我們必須學習Caricature?

Caricature畫家快速將臉部特徵突顯的能力,就是電腦最迫切需要學習的,

但就算更好的攝影機加上,更快的電腦也無法勝任,

這些機器人還必須上藝術學校學習Caricature,

或者至少去主題樂園呆上一陣子(美國Caricature畫家大多在主題樂園).

紐約特威德老大逃亡西班牙,1876年被捕,

他被人指認出靠的不是警方公佈的肖像,

而是畫家Thomas Nast在報紙上畫的Caricature,

19世紀時,執法單位就知道Caricature可以幫助警方抓到壞人,

如今大部分警局使用的自動臉部產生器,

大多只能產生出一種平凡,無特色的人臉,而非一張可供指認的肖像,

全美最普遍的人臉合成系統Identi-Kit的總裁Paul Wright認為,

該公司軟體最大價值在於排除大多數人,

如果有一半的人認為合成肖像長的像Rodney Dangerfield另一半認為像 Bill Clinton,

而這軟體並非毫無用處,他至少不像Jack Nicholson.

如果你到ISCA的年度大會( International Society of Caricature Artists)

你會看到大部分人用極度誇張的方式來描繪各種臉孔,

目前擔任動畫人物設計師的Stephen Silver,

20年前就在海洋公園當Caricature畫家

他說”如果Caricature被用作警方指認的肖像, 
人們會說“開啥玩笑?”

但是警察會抓到犯人!

如果是由我畫Caricature,犯人運氣就沒那麼好了!!”

待續...