DB4403-T 165-2021 人臉特征比對檢索距離函數(shù)技術(shù)規(guī)范

ICS13.310

CCSA91

DB4403

深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)

DB4403/T165—2021

人臉特征比對檢索距離函數(shù)技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationofcomparisionandretrievaldistancefunction

forfacefeature

2021-05-27發(fā)布2021-07-01實(shí)施

深圳市市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB4403/T165—2021

人臉特征比對檢索距離函數(shù)技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了人臉特征比對檢索距離函數(shù)的基本要求和技術(shù)要求。

本文件適用于人臉特征比對系統(tǒng)。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒有規(guī)范性引用文件。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

特征向量featurevector

由人臉識別算法從對應(yīng)的人臉圖片中計(jì)算提取得到一個多維用于表示人臉特征的向量。

3.2

特征向量類型datatypeoffeaturevector

人臉特征向量中每個數(shù)值在計(jì)算機(jī)中存儲、計(jì)算時所采用的數(shù)據(jù)類型。

注：常見的數(shù)據(jù)類型有：雙精度浮點(diǎn)型（fp64）、單精度浮點(diǎn)型（fp32）、半精度浮點(diǎn)型（fp16）、單字節(jié)整型（int8）

等。

3.3

特征向量維度dimensionoffeaturevector

人臉特征向量中數(shù)值的個數(shù)。

3.4

特征向量規(guī)范化standardizationoffeaturevector

對特征向量進(jìn)行某種變換，使得特征向量滿足某種給定的條件。

注：特征向量中所有數(shù)值的平方和等于某個給定的常數(shù)。

3.5

特征距離函數(shù)distancefunctionoffeature

用于計(jì)算特征向量兩兩之間距離的數(shù)學(xué)函數(shù)。

注：同一個人的人臉特征向量之間的距離較小，不同人的人臉特征向量之間的距離較大。

1

DB4403/T165—2021

3.6

乘項(xiàng)標(biāo)量multiplicative-itemscalar

用于對計(jì)算出的特征距離進(jìn)行修正的標(biāo)量，該標(biāo)量采用乘法方式對特征距離進(jìn)行縮放。

3.7

偏置項(xiàng)標(biāo)量offset-itemscalar

用于對計(jì)算出的特征距離進(jìn)行修正的標(biāo)量，該標(biāo)量采用加法方式對特征距離進(jìn)行平移。

4符號

下列符號適用于本文件。

b：字節(jié)

d：特征向量維度

fp16：半精度浮點(diǎn)型

fp32：單精度浮點(diǎn)型

fp64：雙精度浮點(diǎn)型

int8：單字節(jié)整型

5基本要求

5.1規(guī)范化特征距離函數(shù)應(yīng)用的基本框架示意圖見圖1，并符合以下要求：

a)規(guī)范化特征向量和特征距離函數(shù)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理和特征匯聚比對；

b)不同企業(yè)應(yīng)按規(guī)范格式特征編碼輸出，經(jīng)過規(guī)范化特征距離函數(shù)比對檢索計(jì)算，輸出檢索結(jié)

果，匯聚到系統(tǒng)平臺進(jìn)行人臉核驗(yàn)、比對、布控、檢索等。

2

DB4403/T165—2021

企業(yè)1的特征

向量底庫

規(guī)范格式特征

圖片/視比對檢索計(jì)算

編碼

頻流企業(yè)1前端

企業(yè)1檢

子系統(tǒng)

規(guī)范化特征索結(jié)果

距離函數(shù)

業(yè)務(wù)應(yīng)用

……

…系統(tǒng)平臺

…

圖片/視

規(guī)范格式特征

頻流

企業(yè)n前端編碼規(guī)范化特征

企業(yè)檢

子系統(tǒng)距離函數(shù)n

索結(jié)果

比對檢索計(jì)算

企業(yè)n的特征

向量底庫

本文件規(guī)范范圍

圖1規(guī)范化特征距離函數(shù)應(yīng)用基本框架示意圖

5.2每張人臉圖片采用d維的特征向量表示，支持的特征向量維度有d=128，d=256，d=512，d=1024；

并符合以下要求：

a)d是固定的；

b)對應(yīng)特征向量維度為d=128或d=256或d=512或d=1024，即當(dāng)0<d≤128時，d用128表示；

當(dāng)128<d≤256時，d用256表示；當(dāng)256<d≤512時，d用512表示；當(dāng)512<d≤1024時，d

用1024表示。

5.3特征向量類型為可配置，支持的類型有fp64、fp32、fp16、int8；每個維度特征采用對應(yīng)類型數(shù)

據(jù)表示，每個特征數(shù)據(jù)占b字節(jié)；fp64占b=8個字節(jié)，fp32占b=4個字節(jié)，fp16占b=2個字節(jié)，int8

占b=1個字節(jié)，整個特征向量為d×b字節(jié)。int8應(yīng)備用存儲一個或兩個fp32的標(biāo)量來復(fù)原特征向量。

6技術(shù)要求

6.1人臉特征比對檢索距離函數(shù)

6.1.1特征向量規(guī)范化可采用L2范數(shù)歸一化，見公式（1）和（2）；要求采用L2范數(shù)歸一化后的特

征向量中所有數(shù)值的平方和等于1，見公式（3）。

x

x?…………（1）

x

2

d

xx2…………（2）

2i1i

3

DB4403/T165—2021

x?1…………（3）

2

式中：

x?——采用L2范數(shù)歸一化后的特征向量；

x——特征向量；

xi——特征向量中第i個特征數(shù)值。

6.1.2特征距離采用向量夾角的余弦距離或歐氏距離進(jìn)行定義，見公式（4）～公式（6）。

xx

Dcosx,x1121x?x?…………（4）

12xx12

1222

Deudx,xxx…………（5）

12122

Deudx?,x?x?x?…………（6）

12122

式中：

cos

Dx1,x2——特征向量之間的余弦距離；

x1,x2——特征向量；

x?1,x?2——采用L2范數(shù)歸一化后的特征向量；

eud

Dx1,x2——特征向量之間的歐氏距離。

6.1.3對于不同d，公式（1）～公式（6）均可適用，圖1中特征比對檢索計(jì)算應(yīng)保證支持指定維度

的計(jì)算。

6.1.4對于不同數(shù)據(jù)類型的特征向量，距離1)的計(jì)算應(yīng)按公式（7）～公式（9）進(jìn)行。

cos

Dx1,x21Sx1,x2x?1x?2Cx1,x2…………（7）

Deudx,xSx,xxxCx,x…………（8）

121212212

Deudx?,x?Sx,xx?x?Cx,x…………（9）

121212212

式中：

x1,x2——特征向量；

Sx1,x2——乘項(xiàng)標(biāo)量；

Cx1,x2——偏置項(xiàng)標(biāo)量。

注1：x1,x2符合5.3規(guī)定的特征向量類型（fp64，fp32，fp16，int8）。

1)包括余弦距離和歐氏距離。

4

DB4403/T165—2021

注2：Sx1,x2用于恢復(fù)結(jié)果到浮點(diǎn)類型，根據(jù)企業(yè)采用的不同量化方式由企業(yè)隨特征一并提供，未對特征進(jìn)行

量化時，Sx1,x2可設(shè)置為常數(shù)1。

注3：Cx1,x2用于恢復(fù)結(jié)果到浮點(diǎn)類型，根據(jù)企業(yè)采用的不同量化方式由企業(yè)隨特征一并提供，未對特征進(jìn)行

量化時，Cx1,x2可設(shè)置為常數(shù)0。

6.2特征距離輸出

人臉比對接口輸入為兩個需要比對的特征向量，輸出為特征距離，見圖2；人臉檢索接口輸入為查

詢特征向量和待查詢特征向量，輸出為特征距離最短的前K個人臉以及對應(yīng)的特征距離，見圖3。

人臉比對

輸入

特征向量A

輸出

特征距離函數(shù)特征距離

輸入

計(jì)算

特征向量B

圖2