ICS 13.310 CCS A 91 DB4403 深圳市 地 方 标 准 DB4403/T 165 2021 人脸特征 比对检索 距离函数 技术规范 Technical specification of comparision and retrieval distance function for face feature 2021-05-27 发布 2021-07-01 实施 深 圳 市 市 场 监 督 管 理 局 发布 DB4403/T 165 2021 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 符号.2 5 基本 要求.2 6 技 术要 求.3 DB4403/T 165 2021 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 标准 化工 作导则 第1 部分：标准化 文件 的结构 和起草 规则 的规 定起草。本 文件 由深 圳市 公安 局视 频警察 支队 提出。本 文件 由深 圳市 公安 局安 全技术 防范 管理 办公 室归 口。本 文件 起草 单位：深圳 市 公安局 视频 警察 支队、深 圳市智 慧安 防行 业协 会、深圳市 中安 测标 准技 术有限公 司、华为 技术 有限 公司、深圳 市商 汤科 技有 限公司、深 圳云 天励 飞技 术股份 有限 公司、平安科技（深圳）有 限公 司、杭州 海康威 视数 字技 术股 份有 限公司、浙 江大 华技 术股 份有限 公司、深 圳 市 捷 顺 科技实业 股份 有限 公司、深 圳市广 电信 义科 技有 限公 司、盛视 科技 股份 有限 公 司、厦门 瑞为 信息 技术 有 限公司。本 文件 主要 起草 人：赵琨、温妙 洋、李石 华、李胜 锋、黄立、赵瑞、程 冰、景发俊、董 晓波、雷 秋菊、刘 杰、张泽 琳、刘华、蔡昊 然、刘聪、关 庆佳、贾宝 芝、麦祺、庄 珊珊。DB4403/T 165 2021 1 人 脸特征 比对检索 距离函 数技术规 范 1 范围 本 文件 规定 了人 脸特 征比 对检索 距离 函数 的基本 要 求和技 术要 求。本 文件 适用 于人 脸特 征比 对系统。2 规范性 引用 文件 本文件 没有 规范 性引 用文 件。3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。3.1 特征向 量 feature vector 由人脸 识别 算法 从对 应的 人脸图 片中 计算 提取 得到 一 个多 维用 于表 示人 脸特 征的向 量。3.2 特征向 量类 型 data type of feature vector 人脸特 征向 量中 每个 数值 在计算 机中 存储、计 算时 所采用 的数 据类 型。注：常见的数据类型有：双精度浮点型（fp64）、单精度浮点型（fp32）、半精度浮点型（fp16）、单字节整型（int8）等。3.3 特征向 量维 度 dimension of feature vector 人脸特 征向 量中 数值 的个 数。3.4 特征向 量规 范化 standardization of feature vector 对特征 向量 进行 某种 变换，使得 特征 向量 满足 某种 给定的 条件。注：特征向量中所有数值的平方和等于某个给定的常数。3.5 特征距 离函 数 distance function of feature 用于计 算特 征向 量两 两之 间距离 的数 学函 数。注：同一个人的人脸特征向量之间的距离较小，不同人的人脸特征向量之间的距离较大。DB4403/T 165 2021 2 3.6 乘项标 量 multiplicative-item scalar 用于对 计算 出的 特征 距离 进行修 正的 标量，该 标量 采用乘 法方 式对 特征 距离 进行缩 放。3.7 偏置项 标量 offset-item scalar 用于对 计算 出的 特征 距离 进行修 正的 标量，该 标量 采用加 法方 式对 特征 距离 进行平 移。4 符号 下列符 号适 用于 本文 件。b：字节 d：特 征向 量维 度 fp16：半精 度浮 点型 fp32：单精 度浮 点型 fp64：双精 度浮 点型 int8：单字 节整 型 5 基本要求 5.1 规范化 特征 距离 函数 应用 的基本 框架 示意 图见 图 1，并符 合以 下要 求：a)规范化 特征 向量 和特 征距 离函数 应能 实现 规范 化管 理和特 征汇 聚比 对；b)不 同 企业 应 按规 范格 式 特征 编 码输 出，经 过规 范 化特 征 距离 函 数比 对检 索 计算，输出 检索结果，汇 聚到 系统 平台 进行 人脸核 验、比对、布 控、检索等。DB4403/T 165 2021 3 图1 规范化 特征 距离 函数 应用 基本框 架示 意图 5.2 每张人 脸图 片采 用d 维的 特征向 量表 示，支 持的 特 征向量 维度 有d=128，d=256，d=512，d=1024；并符合 以下 要求：a)d 是固 定的；b)对应特 征向 量维 度 为 d=128 或d=256 或 d=512 或 d=1024，即当0d 128 时，d 用 128 表 示；当 128d256 时，d 用 256 表示；当 256d512 时，d 用 512 表 示；当 512d 1024 时，d用1024 表 示。5.3 特征向 量类 型为 可配 置，支持的 类型 有 fp64、fp32、fp16、int8；每个 维度 特征采 用对 应类 型 数据表示，每 个特 征数 据占b 字节；fp64 占b=8 个字 节，fp32 占b=4 个字 节，fp16 占b=2 个字 节，int8占b=1 个字 节，整 个特征 向量 为 db 字 节。int8 应 备用 存 储一 个或 两 个fp32 的标量 来复原 特 征向 量。6 技术要 求 6.1 人脸特 征比 对检 索距 离函 数 6.1.1 特征向 量规 范化 可采 用 L2 范数归 一化，见 公式（1）和（2）；要求 采用L2 范 数归一 化后 的特征向量 中所 有数 值的 平方 和等 于 1，见公 式（3）。2xxx（1）diix122x（2）企业 1 前端子系统 企业 n 前端子系统 企业 1 的特 征向量底 库 企业 n 的特 征向量底 库 图片/视频流 图片/视频流 比对检 索计 算 规范化 特征 距离函 数 规范 格 式特 征编码 规范 格 式特 征 编码 企业 1 检索结果 企业 n 检索结果 系统平 台 业务应 用 本 文件 规范 范围 比对检 索计 算 规范化 特征 距离函 数 DB4403/T 165 2021 4 1 x 2（3）式中：x 采用L2 范 数归 一化 后 的特征 向量；x 特征 向量；ix 特征 向量 中第i 个特 征 数值。6.1.2 特征距 离采 用向 量夹 角的 余弦距离 或 欧氏 距离 进行 定义，见公 式（4）公 式（6）。2 122212 12 1cosx x 1x xx x1 x,x D（4）22 1 2 1x x x,x eudD（5）22 1 2 1x x x,x eudD（6）式中：2 1cosx,x D 特 征向 量之 间的 余弦 距离；1x,2x 特征 向量；1x,2x 采用 L2 范数 归 一化后 的特 征向 量；2 1x,xeudD 特 征向 量之 间的 欧氏 距离。6.1.3 对于不 同d，公式（1）公式（6）均可 适用，图1 中特征 比对 检索 计算 应保 证支持 指定 维度的计算。6.1.4 对于不 同数 据类 型的 特征 向量，距离1)的 计算 应 按 公 式（7）公式（9）进行。2 1 2 1 2 1 2 1cosx,x x x x,x 1 x,x C S D（7）2 122 1 2 1 2 1x,x x x x,x x,x C S Deud（8）2 122 1 2 1 2 1x,x x x x,x x,x C S Deud（9）式中：1x,2x 特征 向量；2 1x,x S 乘项 标量；2 1x,x C 偏置 项标 量。注1：1x,2x 符合 5.3 规定的特征向量类型（fp64，fp32，fp16，int8）。1)包括余弦距离和欧氏距离。DB4403/T 165 2021 5 注2：2 1x,x S 用 于 恢复 结 果到 浮 点类 型，根据 企 业采 用 的不 同 量化 方式 由企 业 随特 征 一并 提供，未对 特征 进 行量化时，2 1x,x S 可设置为常数 1。注3：2 1x,x C 用于恢 复结果 到浮 点类 型，根 据 企业 采用 的 不同 量化 方式由 企业随 特征一 并提 供，未对特 征进行量化时，2 1x,x C 可设置为常数 0。6.2 特征距 离输 出 人脸比 对接 口输 入为 两个 需要比 对的 特征 向量，输 出为特 征距 离，见图 2；人 脸检索 接口 输入 为 查询特征 向量 和待 查询 特征 向量，输出 为特 征距 离最 短的 前 K 个 人脸 以及 对应 的特征 距离，见 图 3。图2 人脸比 对接 口示 意图 图3 人脸检 索接 口示 意图 _ 人脸检 索 特征距 离函 数计 算 查询特 征向 量A1 待查询 特征 向 量B1 特征距 离最 短的 前K 个人 脸以 及对 应的特征 距离 输入 输入 输出 特征距 离排 序 待查询 特征 向 量Bn 查询特 征向 量An 人脸比 对 特征距 离函 数 计算 特征向 量A 特征向 量B 特征距 离 输入 输入 输出