1．目的及意义

1.1设计目的及意义

随着中国人口老龄化问题的日趋严重，国内劳动力成本不断增高，相关服务业的利润受之影响持续下滑，针对这种现象，各种服务型机器人应运而生，并在人类的生活中开始扮演愈发重要的角色。近年来中国服务机器人市场规模不断扩大，根据相关统计，中国服务机器人市场规模在 2017 年已达到 240 亿元人民币，与上一年同比增长71.43%，可见居家服务型机器人产业将在中国乃至全世界迎来爆发式增长。而具有一定护理能力的服务机器人代替专人帮助老年人生活起居，可以大幅提高老年人行动自由度，具有重大的社会意义。

对于这种服务型机器人，其实现的重要基础就在于如何快速且准确地对服务对象以及其他人与进行辨识。因此在当前居家服务机器人行业中，人员身份识别成为了研究工作中的关键问题。作为人员身份识别技术的突出代表，人脸识别技术在近年来开始成为学术界和工业界的热点。人脸识别技术指以人体面部图像作为研究对象，从中提取能够将该人同其他人区分开来的特征信息，然后通过同数据库中已有的特征信息进行比对，就可以对该人进行身份识别。

如果通过摄像头自动拍摄人脸照片，然后进行自动处理，该过程不仅不需要对待测人员进行直接接触，对特征提取设备也没有过高的要求。随着摄像头硬件设备的不断升级完善以及计算机图形处理计算性能的高速提升，如何在视频流中快速别人员身份的问题已经成为当前最受研究者关注的研究方向之一。与此同时，随着全球安保问题的愈发严峻，动态人脸识别技术在大型公共场所监控、门禁系统和国防安全等领域的应用需求愈发强烈，其商业价值和学术价值不言而喻。

1.2国内外研究现状

1.2.1居家服务型机器人研究现状

由于欧洲较早进入老龄化阶段，常规的老年人医疗活动辅助产品发展已经比较成熟，所以在老年人居家生活辅助解决方案的设计研究中，投入了大量的人力和物力，家庭养老居家服务机器人也开始充当这样一个被寄予厚望的角色。例如，2012 年推出的机器人Era研究项目就提出了一个环境嵌入式生活辅助的整合系统（AAL），其目标人群是年龄65 岁以上的独居或者没有专门看护者的老人。这个被称为Era 的机器人能够帮助老年人完成穿衣、清洁、做饭等日常活动，也能与老人进行交流。随后Era 机器人开始被设计为系列化产品，包括室内机器人、室外机器人和公寓间机器人。不同类型的机器人通过协作可以为无法外出的老年人提供倒垃圾、投送物品等服务。

在日本作为亚洲第一个步入老龄化社会的国家，长期的发展经验与不断调整，使得传统辅具产业结构的系统化和完整性都较高。由于传统辅助产品开发已经很成熟，日本也同样将目光投向开发老人护理机器人，起初只为了解决单一功能辅助，例如，ECCOM 智能系统实验室开发的机器人能够帮助人做饭，之后又开发了一种能够给老人喂饭的机器人。再往后机器人的功能更加综合， 如日本早稻田大学在2007年推出了针对高龄人群的护理机器人Twendy-One，此机器人就具有烹饪食物、拾取物体、身体转移等多种功能。相关跟踪调研显示，老年人对这类机器人的评价都很高，认为不仅为生活带来了便利，也对老人的心理状况产生了积极影响。

1.2.2人脸识别技术研究现状

人脸识别研究最早始于20世纪50年代，在80年代后期引入了神经生理学、脑神经学、视觉知识等，人脸识别的研究又重新活跃起来。国外对于人脸识别的研究较早，其中包括麻省理工学院、康奈尔大学等著名大学，国内也 有许多科研机构、院校从事这方面研究，如清华大学、浙江大学等，其中，由清华大学研制的大型人脸识别系统应 用于2008年北京奥运会，并取得良好效果。

最早的人脸检测技术研究主要是采用简单的固定模板匹配方法，这类方法当面对非理想的复杂外界环境时，性能下降得很厉害，有严重的局限性。因此随着机器视觉技术和数字图像处理技术的不断发展，人脸检测技术已经逐渐发展为以下三个方向：基于模板匹配的方法、基于人脸特征的方法和基于统计模型的方法。当然，现代人脸检测技术往往是将多种方法进行整合。