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如何解析利用人脸识别SDK实现人证比对全过程

这篇文章将为大家详细讲解有关如何解析利用人脸识别SDK实现人证比对全过程，文章内容质量较高，因此小编分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后对相关知识有一定的了解。

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人证比对在如今的社会中随处可见，如高铁、飞机、酒店入住、甚至景区入口都可以看到各种各样的人证应用，人脸识别SDK的也如雨后春笋一般层出不穷，如百度、商汤、Face++、虹软等。在尝试使用各家的SDK之后，最让我青睐的要数虹软科技的SDK了，最直接的一个原因就是虹软承诺永久免费。我从2.0版本开始就在使用了，实测效果确实不错，就在上个月收到消息ArcFace3.0更新了，作为一个白嫖党自然不会错过这次的更新，在上手了3.0 之后，发现ArcFace 3.0有以下新特性。

  • 特征比对支持比对模型选择，有生活照比对模型和人证比对模型

  • Android平台新增64位的SDK

  • 新增了一种图像数据传入方式

一、ArcFace 3.0 SDK接口变动的得与失

接口变动的优势：

1.业务自由度变高

  以人证 2.0为例，我们只能传入数据、传出结果，而一些中间产物，例如人脸特数据征就获取不到了。现在采用ArcFace 3.0之后，取消了固定的流程，检测、比对、提取等流程都可以由自己控制。

2.可以在同一个工程内实现生活照比对与人证比对

  人证 SDK与ArcFace SDK 存在冲突，无法同时使用，若我们既想用人证又想用生活照，就要写两个工程，并且两个工程的流程还有些不同。而现在只需要接口内选择模型就可以实现模型的切换，完全可以在一个工程内实现人证与生活照程序的集成。

3.代码复用性

  ArcFace 3.0中人证与身份证区别只有compare接口中的模型选择，其他完全一致，因此大部分的代码都可以复用，大大提高了开发的效率。

接口变动的缺点：

1.接口变动

  万事有得必有失，由于ArcFace 3.0没有关于人证部分的封装，致使在升级过程中所有的接口都需要变更，相信也是所有程序员都不愿意看到的问题。

2.实现变困难

  同样由于ArcFace 3.0没有关于人证部分的封装，使得原本接口中自带的一些流程与回调需要自己来实现，这对于刚上手的人来说，不是十分友好。

小结：

  虽然上面说了一些ArcFace 3.0的缺点，但是我本人还是很赞成这次的升级，毕竟每个产品的革新总会带来一些冲击，但是相对于这些冲击来说，我相信接口、识别流程的统一为程序的适用性与业务的自由性都提高了，相信对于人证2.0来说这次“壮士断腕”的举措长远来看是值得的。

二、人证 2.0 Demo集成ArcFace 3.0 SDK

  在上面我们看到了由于接口的变动，致使人证2.0程序所有的接口都要修改，接下来我将以 人证2.0  Demo为例,讲解一下我是如何使用ArcFace 3.0 SDK进行升级的。

1、人证 2.0 Demo工程配置

  考虑到可能有些用户对人证 2.0 Demo不太熟悉，先简单介绍一下官方Demo如何配置使用。

如何解析利用人脸识别SDK实现人证比对全过程
 首先，先将人证引擎如图所示放入demo内，接下来修改Constants内的APP_ID与SDK_KEY,APP_ID与SDK_KEY以及人证引擎均由官网的 开放平台上进行获取。然后在设备的SDCard根目录下放置一张命名为“sample.jpg”的图片做为模拟人证输入的图片(图片路径可以在MainActivity下的SAMPLE_FACE变量内进行修改)，下图为配置完毕后运行的截图。

如何解析利用人脸识别SDK实现人证比对全过程

2.ArcFace 3.0 SDK替换

  首先我们要先获取ArcFace3.0的SDK，同样可以在 开放平台上进行获取。用新的SDK库替换掉原本的SDK，替换后的项目目录如下图所示

如何解析利用人脸识别SDK实现人证比对全过程

3.ArcFace3.0接口替换

  上面提到了，由于3.0的全面变更，所有的接口全部都发生了改变，因此我们要把原本2.0的接口全部替换为3.0。

 3.1 引擎激活：

  激活方面接口参数没有任何变化

人证 2.0 :

IdCardVerifyManager.getInstance().active(Context context, String appId, String sdkKey);

ArcFace 3.0 :

FaceEngine.active(Context context, String appId, String sdkKey);
 3.2 引擎初始化：

  从初始化开始，人证 2.0与ArcFace3.0接口有了较大的区别，人证 2.0有对Id Card信息与Camera信息监听，而3.0取消了这个监听机制，接口内的参数就不一一介绍了， 官方文档介绍的非常详细，大家可以去参考一下官方文档。

人证 2.0 :

IdCardVerifyManager.getInstance().init(Context context, IdCardVerifyListener listener)

ArcFace 3.0 :

FaceEngine.init(Context context, DetectMode detectMode, DetectFaceOrientPriority detectFaceOrientPriority, int detectFaceScaleVal, int detectFaceMaxNum, int combinedMask)
 3.3 激活&初始化demo：

  下面是我对2.0进行替换后的前后代码，可以给大家做一个参考：

人证 2.0 :

  private void initEngine() {
        int result = IdCardVerifyManager.getInstance().init(this, idCardVerifyListener);
        LogUtils.dTag(TAG, "initResult: " + result);
        if (result == IdCardVerifyError.MERR_ASF_NOT_ACTIVATED) {
            Executors.newSingleThreadExecutor().execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    int activeResult = IdCardVerifyManager.getInstance().active(
                            MainActivity.this, APP_ID, SDK_KEY);
                    runOnUiThread(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            LogUtils.dTag(TAG, "activeResult: " + activeResult);
                            if (activeResult == IdCardVerifyError.OK) {
                                int initResult = IdCardVerifyManager.getInstance().init(
                                        MainActivity.this, idCardVerifyListener);
                                LogUtils.dTag(TAG, "initResult: " + initResult);
                                if (initResult != IdCardVerifyError.OK) {
                                    toast("人证引擎初始化失败，错误码: " + initResult);
                                }
                            } else {
                                toast("人证引擎激活失败，错误码: " + activeResult);
                            }
                        }
                    });
                }
            });
        } else if (result != IdCardVerifyError.OK) {
            toast("人证引擎初始化失败，错误码: " + result);
        }
    }

ArcFace 3.0 :

 private void initEngine() {
        int result = faceEngine.init(this, DetectMode.ASF_DETECT_MODE_VIDEO, DetectFaceOrientPriority.ASF_OP_ALL_OUT, 16, 1,
                FaceEngine.ASF_FACE_DETECT | FaceEngine.ASF_FACE_RECOGNITION);
        LogUtils.dTag(TAG, "initResult: " + result);
        if (result == ErrorInfo.MERR_ASF_NOT_ACTIVATED) {
            Executors.newSingleThreadExecutor().execute(() -> {
                int activeResult = FaceEngine.active(
                        MainActivity.this, Constants.APP_ID, Constants.SDK_KEY);
                runOnUiThread(() -> {
                    LogUtils.dTag(TAG, "activeResult: " + activeResult);
                    if (activeResult == ErrorInfo.MOK) {
                        int initResult = faceEngine.init(this, DetectMode.ASF_DETECT_MODE_VIDEO, DetectFaceOrientPriority.ASF_OP_ALL_OUT, 16, 1,
                                FaceEngine.ASF_FACE_DETECT | FaceEngine.ASF_FACE_RECOGNITION);
                        LogUtils.dTag(TAG, "initResult: " + initResult);
                        if (initResult != ErrorInfo.MOK) {
                            toast("人证引擎初始化失败，错误码: ", initResult));
                        }
                    } else {
                        toast("人证引擎激活失败，错误码: ", activeResult));
                    }
                });
            });
        } else if (result != ErrorInfo.MOK) {
            toast("人证引擎初始化失败，错误码: " , result));
        }
    }
 3.4 证件照部分的识别及特征提取

  证件照部分我们需要将原本2.0的引擎自带的图像处理方法换成3.0包内的ArcSoftImageUtil的方法，同时由于特征提取成功后的回调监听从引擎内删除掉了，所以这个回调需要自己来写，这里我偷了一下懒，抄了一下人证 2.0 demo与3.0 demo中均有的faceHelper中的FaceListener作为监听回调，当然大家也可以自己实现回调。

人证 2.0 ：

    private void inputIdCard() {
        if (bmp == null) {
            return;
        }
        int width = bmp.getWidth();
        int height = bmp.getHeight();
        //图像裁剪
        boolean needAdjust = false;
        while (width % 4 != 0) {
            width--;
            needAdjust = true;
        }
        if (height % 2 != 0) {
            height--;
            needAdjust = true;
        }
        if (needAdjust) {
            bmp = ImageUtils.imageCrop(bmp, new Rect(0, 0, width, height));
        }
        //转换为NV21数据格式
        byte[] nv21Data = ImageUtils.getNV21(width, height, bmp);
        //身份证图像数据输入
        DetectFaceResult result = IdCardVerifyManager.getInstance().inputIdCardData(
                nv21Data, width, height);
        LogUtils.dTag(TAG, "inputIdCardData result: " + result.getErrCode());
    }

ArcFace 3.0 ：

   private void inputIdCard() {
        if (bmp == null) {
            return;
        }
        //图像4字节对齐 裁剪
        bmp = ArcSoftImageUtil.getAlignedBitmap(bmp, true);
        int width = bmp.getWidth();
        int height = bmp.getHeight();
        //转换为bgr格式
        byte[] bgrData = ArcSoftImageUtil.createImageData(bmp.getWidth(), bmp.getHeight(), ArcSoftImageFormat.BGR24);
        int translateResult = ArcSoftImageUtil.bitmapToImageData(bmp, bgrData, ArcSoftImageFormat.BGR24);
        //转换成功
        if (translateResult == ArcSoftImageUtilError.CODE_SUCCESS) {
            List faceInfoList = new ArrayList<>();
            //video模式不适合静态图片检测，这里新建了一个idFaceEngine 除了检测模式修改为Image其他参数与faceEngine一样
            int detectResult = idFaceEngine.detectFaces(bgrData, width, height, FaceEngine.CP_PAF_BGR24, faceInfoList);
            if (detectResult == ErrorInfo.MOK && faceInfoList.size() > 0) {
                //这里的-2为trackID  因为Camera与证件照提取共用faceHelper 用trackID区分是哪边来的数据
                faceHelper.requestFaceFeature(bgrData, faceInfoList.get(0), width, height, FaceEngine.CP_PAF_BGR24, -2);
            }
        } else {
            LogUtils.dTag(TAG, "translate Error result: " + translateResult);
        }
    }
 3.5 Camera部分的识别及特征提取

  人证2.0的onPreviewData接口内部其实是存在一个特征提取保护，即上一个特征提取未完成前，不能进行下一个特征提取，但是在3.0没有外部的封装了，所以我们要自己来进行特征提取的控制，基础的策略就是根据trackId，每一个trackId若未进行提取或提取失败才会进行特征提取。

人证 2.0 ：

   public void onPreview(byte[] nv21, Camera camera) {
                if (faceRectView != null) {
                    faceRectView.clearFaceInfo();
                }
                if (nv21 == null) {
                    return;
                }
                //预览数据传入
                DetectFaceResult result = IdCardVerifyManager.getInstance().onPreviewData(nv21,
                        previewSize.width, previewSize.height, true);
                Rect rect = result.getFaceRect();
                if (faceRectView != null && drawHelper != null && rect != null) {
                    //生成实时人脸框
                    drawHelper.draw(faceRectView, new DrawInfo(drawHelper.adjustRect(rect), "", Color.YELLOW));
                }
            }

ArcFace 3.0 ：

   public void onPreview(byte[] nv21, Camera camera) {
                if (faceRectView != null) {
                    faceRectView.clearFaceInfo();
                }
                if (nv21 == null) {
                    return;
                }
                List faceInfoList = new ArrayList<>();
                int ftResult = faceEngine.detectFaces(nv21, previewSize.width, previewSize.height, FaceEngine.CP_PAF_NV21, faceInfoList);
                //人证比对场景下只有最大人脸有效，因此直接取第一个人脸即可，若有其他场景可以自行调整
                if (ftResult == ErrorInfo.MOK && faceInfoList.size() > 0) {
                    Rect rect = faceInfoList.get(0).getRect();
                    if (faceRectView != null && drawHelper != null && rect != null) {
                        drawHelper.draw(faceRectView, new DrawInfo(drawHelper.adjustRect(rect), "", Color.YELLOW));
                    }
                    //等待身份证数据准备完毕后，才开始对Camera的数据进行特征提取 并根据trackId防止重复提取
                    int trackId = faceInfoList.get(0).getFaceId();
                    if (isIdCardReady && requestFeatureStatusMap != null && requestFeatureStatusMap.containsKey(trackId)) {
                        //若一个人脸提取失败则进行重试
                        if (requestFeatureStatusMap.get(trackId) == null || requestFeatureStatusMap.get(trackId) == RequestFeatureStatus.FAILED) {
                            requestFeatureStatusMap.put(trackId, RequestFeatureStatus.SEARCHING);
                            faceHelper.requestFaceFeature(nv21, faceInfoList.get(0), previewSize.width, previewSize.height, FaceEngine.CP_PAF_NV21, faceInfoList.get(0).getFaceId());
                        }
                    }
                }
            }
  3.6 camera及idCard数据回调

  上文我们已经提到过，人证 2.0的引擎内对camera数据idCard数据分别有两个接口作为区分，同时有两个回调函数分别用于两个数据的处理。而ArcFace3.0时不仅取消了回调，而且camera数据idCard数据共用一个detect、extractFaceFeature，所以我们可以采用trackId来作为区分,并且因为引擎的变化，引擎内不再存储特征值，导致我们需要记录两个数据源处获得的特征值。

人证 2.0 ：

 private IdCardVerifyListener idCardVerifyListener = new IdCardVerifyListener() {
        @Override
        public void onPreviewResult(DetectFaceResult detectFaceResult, byte[] bytes, int i, int i1) {
            runOnUiThread(() -> {
                //预览人脸特征提取成功
                if (detectFaceResult.getErrCode() == IdCardVerifyError.OK) {
                    isCurrentReady = true;
                    compare();
                }
            });
        }
        @Override
        public void onIdCardResult(DetectFaceResult detectFaceResult, byte[] bytes, int i, int i1) {
            LogUtils.dTag(TAG, "onIdCardResult: " + detectFaceResult.getErrCode());
            runOnUiThread(() -> {
                //身份证人脸特征提取成功
                if (detectFaceResult.getErrCode() == IdCardVerifyError.OK) {
                    isIdCardReady = true;
                    restartHandler.removeCallbacks(restartRunnable);
                    readHandler.postDelayed(readRunnable, READ_DELAY);
                    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                    bmp.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 80, baos);
                    byte[] bmpBytes = baos.toByteArray();
                    Glide.with(MainActivity.this).load(bmpBytes).into(ivIdCard);
                    compare();
                }
            });
        }
    };

ArcFace 3.0 ：

 FaceListener faceListener = new FaceListener() {
            @Override
            public void onFail(Exception e) {
            }
            @Override
            public void onFaceFeatureInfoGet(@Nullable FaceFeature faceFeature, Integer requestId, Integer errorCode, long frTime, byte[] nv21) {
                //特征提取失败 将比对状态置为失败
                if (ErrorInfo.MOK != errorCode) {
                    requestFeatureStatusMap.put(requestId, RequestFeatureStatus.FAILED);
                    return;
                }
                //requestId 为-2则为身份证数据
                if (requestId == -2) {
                    isIdCardReady = true;
                    //由于接口变更feature不能在引擎内存储 所以用全局变量进行存储
                    idFaceFeature = faceFeature;
                    restartHandler.removeCallbacks(restartRunnable);
                    readHandler.postDelayed(readRunnable, 5000);
                    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                    bmp.compress(Bitmap.CompressFormat.PNG, 100, baos);
                    runOnUiThread(() -> {
                        Glide.with(MainActivity.this).load(bmp).into(ivIdCard);
                        compare();
                    });
                } else {
                    //由于接口变更feature不能在引擎内存储 所以用全局变量进行存储
                    MainActivity.this.faceFeature = faceFeature;
                    isCurrentReady = true;
                    runOnUiThread(() -> {
                        compare();
                    });
                }
            }
        };
  3.7 compare接口

  比对接口相对于之前的来说改动就小很多了，只需要注意一下将比对模式修改为ID_CARD模式即可。

人证 2.0 ：

 private void compare() {
        //.......
        //人证特征比对接口
        CompareResult compareResult = IdCardVerifyManager.getInstance().compareFeature(THRESHOLD);
        LogUtils.dTag(TAG, "compareResult: result " + compareResult.getResult() + ", isSuccess "
                + compareResult.isSuccess() + ", errCode " + compareResult.getErrCode());
        if (compareResult.isSuccess()) {
            playSound(R.raw.compare_success);
            ivCompareResult.setBackgroundResource(R.mipmap.compare_success);
            tvCompareTip.setText(name);
        } else {
            playSound(R.raw.compare_fail);
            ivCompareResult.setBackgroundResource(R.mipmap.compare_fail);
            tvCompareTip.setText(R.string.tip_retry);
        }
        //.......
    }

ArcFace 3.0 ：

   private void compare() {
        //.......
        //人证特征比对接口
        FaceSimilar compareResult = new FaceSimilar();
        faceEngine.compareFaceFeature(idFaceFeature, faceFeature, CompareModel.ID_CARD, compareResult);
        //人证比对阈值为0.82
        if (compareResult.getScore() > 0.82) {
            playSound(R.raw.compare_success);
            ivCompareResult.setBackgroundResource(R.mipmap.compare_success);
            tvCompareTip.setText(name);
        } else {
            playSound(R.raw.compare_fail);
            ivCompareResult.setBackgroundResource(R.mipmap.compare_fail);
            tvCompareTip.setText(R.string.tip_retry);
        }
        //.......
    }
 3.8 结果展示

  至此只要将人证 2.0 demo无用的代码删除掉，我们就将2.0成功升级为3.0了，让我们看看部队成功后的运行截图。

如何解析利用人脸识别SDK实现人证比对全过程

三、ArcFace 3.0的demo修改为人证程序

  相比较于将人证 2.0升级为将ArcFace3.0来说，直接在将ArcFace3.0版本上进行修改可简单太多了，毕竟不用将所有的接口全部都更改一遍，我们需要做的就只是增加人证部分的输入，人证部分的回调以及比对的逻辑。因此在这里我强烈推荐直接上手ArcFace3.0，如果不是有特殊原因修改3.0可比人证2.0快太多了。

修改界面选择

  首先我们要选择demo中的一个Activity做为我们修改的模板，我看了一下RegisterAndRecognizeActivity是我认为最为合适的了，因为它的Camera的比对流程已经全部完成了，我们需要做的就是两点：

  • 增加Id Card数据输入源
    Id Card数据输入源我们采用与人证demo相同的方式模拟证件信息传入，因此可以完全套用inputIdCard方法。

 public void onClickIdCard(View view) {
        //模拟身份证姓名，可修改
        FileInputStream fis;
        //身份证图像数据
        bmp = null;
        try {
            //模拟身份证图像数据来源，可修改
            fis = new FileInputStream(SAMPLE_FACE);
            bmp = BitmapFactory.decodeStream(fis);
            fis.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        inputIdCard();
    }
    private void inputIdCard() {
        if (bmp == null) {
            return;
        }
        //图像4字节对齐 裁剪
        bmp = ArcSoftImageUtil.getAlignedBitmap(bmp, true);
        int width = bmp.getWidth();
        int height = bmp.getHeight();
        //转换为bgr格式
        byte[] bgrData = ArcSoftImageUtil.createImageData(bmp.getWidth(), bmp.getHeight(), ArcSoftImageFormat.BGR24);
        int translateResult = ArcSoftImageUtil.bitmapToImageData(bmp, bgrData, ArcSoftImageFormat.BGR24);
        //转换成功
        if (translateResult == ArcSoftImageUtilError.CODE_SUCCESS) {
            List faceInfoList = new ArrayList<>();
            //video模式不适合静态图片检测，我们选择frEngine 作为检测证件照的引擎 初始化时要增加 FaceEngine.ASF_FACE_DETECT 哦
            int detectResult = frEngine.detectFaces(bgrData, width, height, FaceEngine.CP_PAF_BGR24, faceInfoList);
            if (detectResult == ErrorInfo.MOK && faceInfoList.size() > 0) {
                //这里的-2为trackID  因为Camera与证件照提取共用faceHelper 用trackID区分是哪边来的数据
                faceHelper.requestFaceFeature(bgrData, faceInfoList.get(0), width, height, FaceEngine.CP_PAF_BGR24, -2);
            }
        } else {
            LogUtils.dTag(TAG, "translate Error result: " + translateResult);
        }
    }

  • 修改比对的底库

  由于绝大部分场景下，人证比对都是1：1进行对比的，因而要在onFaceFeatureInfoGet回调内进行调整。首先通过我们在上面inputIdCard铺垫的以-2为trackID，作为标识身份证数据的手段。其次我们要记录一下要对比的身份证feature与camera下的人脸feature信息，这里我们采用全局变量的方式进行记录。最后由于比对的feature获取会有前后顺序区分，我们用一个状态位进行记录(当然也可以判断两个feature是否有数据，对此数据进行维护来进行两边数据的同步)，等待两边的数据都准备完毕后，就可以进行比对了。

      public void onFaceFeatureInfoGet(@Nullable final FaceFeature faceFeature, final Integer requestId, final Integer errorCode) {
                //FR成功
                if (faceFeature != null) {
                    //接收身份证数据
                    if (requestId == -2) {
                        isIdCardReady = true;
                        //feature用全局变量进行存储
                        idFaceFeature = faceFeature;
                        compare();
                        return;
                    }
//                    Log.i(TAG, "onPreview: fr end = " + System.currentTimeMillis() + " trackId = " + requestId);
                    Integer liveness = livenessMap.get(requestId);
                    //不做活体检测的情况，直接搜索
                    if (!livenessDetect) {
                        isCurrentReady = true;
                        //防止对同一个人脸进行多次特征提取
                        requestFeatureStatusMap.put(requestId, RequestFeatureStatus.SUCCEED);
                        compare();
//                        searchFace(faceFeature, requestId);
                    }
                    //活体检测通过，搜索特征
                    else if (liveness != null && liveness == LivenessInfo.ALIVE) {
                        isCurrentReady = true;
                        //防止对同一个人脸进行多次特征提取
                        RegisterAndRecognizeActivity.this.faceFeature = faceFeature;
                        requestFeatureStatusMap.put(requestId, RequestFeatureStatus.SUCCEED);
                        compare();
//                        searchFace(faceFeature, requestId);
                    }
                    //活体检测未出结果，或者非活体，延迟执行该函数
                    else {
                        //......
                    }
                }
                //特征提取失败
                else {
                   //.........
                }
            }
            @Override
            public void onFaceLivenessInfoGet(@Nullable LivenessInfo livenessInfo, final Integer requestId, Integer errorCode) {
                //.....
            }
        };

  • compare 函数：

    private void compare() {
        if (isCurrentReady && isIdCardReady) {
            FaceSimilar similar = new FaceSimilar();
            int compareResult = frEngine.compareFaceFeature(idFaceFeature, faceFeature, CompareModel.ID_CARD, similar);
            if (compareResult == ErrorInfo.MOK && similar.getScore() > 0.82) {
                Log.i(TAG, "compare: success");
            } else {
                Log.i(TAG, "compare: fail");
            }
            //比对完成后重置比对状态
            isIdCardReady = false;
            isCurrentReady = false;
            //给同一个人脸若比对后仍想尝试，允许其进行特征提取
            requestFeatureStatusMap.clear();
        }
    }
小结

  使用ArcFace3.0进行修改，可以明显的感觉到修改“丝滑”了很多，我们在原代码的基础上只需要注意Id Card的数据输入，以及比对前后的逻辑即可，比对的难度几乎可以忽略不计，只是简单的调用接口而已。我这里也写的比较简单，有些业务逻辑如：增加身份证数据有效时间；规定双方数据强制的先后顺序；界面部分的展示都没有做，只打印了一下比对的结果。本文只提供思路给大家参考，业务逻辑还是需要自己添加，最后给大家看一下修改完成后运行比对成功的日志。

如何解析利用人脸识别SDK实现人证比对全过程

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