Каким способом действует распознавание лицевых образов в телефонах

8–12 minutes

read

Каким способом действует распознавание лицевых образов в телефонах

Для чего мы выбираем разблокировку по лицевому распознаванию

В последние времена распознавание физиономий превратилось в одной из самых распространённых функций для разблокировки умных телефонов. Лишь некоторые годков ранее основная масса юзеров довольствовались пин-кодами, паролями или датчиками отпечатков пальцев. Но при появлением таких технологий, например Вулкан 24, нам вполне лишь взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Какой аспект делает эту конкретную функцию такой востребованной? Для начала, это комфортно: не нужно запоминать сложные пароли или искать правильный палец в темноте. Также, это быстро: современные системы распознают лицо фактически за доли секунды. В-третью очередь, это чувство футуристичности — словно в кинолентах про вулкан 24 шпионов.

Впрочем за такой видимой простотой прячется полный универсум сложных методов и инженерных решений. Попробуем понять, как именно действует распознавание лиц в актуальных смартфонах, какие применяются методы, насколько они надёжны и что нас ожидает в будущем.

Краткая история прогресса инноваций

Распознавание лиц как технология имеется уже более 50 лет. Начальные эксперименты автоматизированного анализа лица были предприняты еще в 1960-х годы в исследовательских центрах США. Тогда ЭВМ способны были лишь выделять контуры черепа и вычислять расстояния между глазами и устами на монохромных фотографиях.

Начальные коммерческие платформы стали доступны в 1990-х годах, но они были несовершенны: функционировали медленно и часто давали сбои. Только с развитием нейронных сетей и таких платформ, как Вулкан 24 Казино, высокопроизводительных мобильных микросхем определение лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple представила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с безопасным трёхмерным распознаванием лица. За этим последовали Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие стали интегрировать личные решения.

Ключевые шаги функционирования устройства идентификации

Процесс идентификации лица можно ориентировочно поделить на несколько ключевых этапов:

  1. Распознавание лица — устройство выявляет наличие людского лица в изображении.
  2. Определение характеристик — система исследует контуры физиономии: форму зрительных органов, обонятельного органа, уст, расположение бровей.
  3. Построение структуры — создаётся неповторимый виртуальный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
  4. Сравнение с образцом — полученный шаблон сверяется со зафиксированной при учёте биометрической сведениями владельца.
  5. Принятие определения — если соответствие достаточно существенное, смартфон открывается.

Каждый из данных этапов требует индивидуальных алгоритмов и улучшений для быстрой работы непосредственно на девайсе.

Технические элементы: что находится в их недрах

Типичная селфи камера.

Самый простой несложный способ распознавания физиономии задействует лишь фронтальную камеру смартфона. Такой способ внедрён во многих недорогих моделях Android-девайсов.

Преимущества:

  • Не нуждается в требует дополнительных датчиков.
  • Быстро работает при хорошем освещённости.

Слабые стороны:

  • Несложно обмануть изображением или видео.
  • Неудачно действует при низком освещении или нестандартных ракурсах.

Инфракрасная фотокамера и точечный проектор

Более продвинутые системы, такие как Вулкан 24 Казино, задействуют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта методика является основой Face ID от Apple.

Каким образом это работает:

  • Точечный проекционный прибор проецирует на физиономию юзера невидимую сетку из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID использует около 30 000 пятен).
  • Инфракрасная камера фиксирует деформацию данной решетки по поверхности лица.
  • Формируется трёхмерная глубинная карта глубинности, что почти невозможна для подделки обычной фото или маскировкой.

Плюсы

  • Надёжная деятельность даже в полной неосвещённости.
  • Сильная защита к имитациям.
  • Точность идентификации более 99%.

Дополнительные сенсорные устройства

В некоторых устройствах используются также дополнительные сенсоры: ToF (Time-of-Flight), которые определяют время прохождения света до объекта и обратно; RGB-датчики дальности; специальные оптические измерители расстояния для формирования более точной 3D-модели лица.

Эти разработки встречаются чаще всего во флагманских моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Компьютерные алгоритмы: искуственный разум в исполнении

Текущие системы идентификации лиц немыслимы при отсутствии использования ИИ и machine learning. Именно вследствие таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, гаджет может распознавать юзера даже при метаморфозах внешности: новая стрижка, щетина, очки или косметика не становятся помехой для открытия.

Распознавание лица

На стартовом шаге программа должна быстро найти ликовое изображение среди целого изображения камеры. Для этой задачи применяются последовательные классификаторы Хаара или более современные конволюционные нейронные сети (CNN), которые подготовлены находить лиц человека среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN способен обнаруживать лицо даже при частичном перекрытии (например, шарфом или рукой).

Идентификация основных точек

После идентификации лица устройство, такая как Вулкан 24 Казино, устанавливает расположение ключевых точек: уголки глаз, кончик носа, контуры губ и так далее. Обычно задействуется от 68 до 128 главных меток на лицевой поверхности.

Это требуется для стабилизации визуала: если человек удерживает телефон под наклоненным, или склонил голову, программа корректирует изображение до стандартного положения для последующего изучения.

Формирование биометрии модели

Далее нейросеть строит компактное числовое представление (“эмбеддинг”) облика пользователя — своеобразный цифровой “отпечаток” внешности длиной от 128 до 512 флоатов.

Этот формат крайне затруднительно сфальсифицировать: он не сохраняет само картинку пользователя, а лишь исключительные особенности его облика, что делает его оптимальным для таких платформ, как Vulkan24.

Сопоставление и осуществление заключения

В случае, когда человек хочет открыть смартфон взором, система повторяет все описанные описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если похожесть превышает заданный порог (обычно превышает 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, разблокируется; если нет — доступ не предоставляется.

Адаптация к изменениям внешнего вида

Интересная черта современных систем — возможность самообучения. Если вы постоянно доступаете к телефон с новой прической или оптикой, система постепенно модернизирует эталонный образец вашего внешности для увеличения точности действия без снижения уровня безопасности.

Охрана биометрических данных данных.

Многие клиенты опасаются хранить свои биометрические данные на смартфоне из-за риска утечки информации или взлома устройства. Определенные фирмы, например Vulkan24, предлагают варианты для улучшения защиты информации клиентов.

  • Локальное сбережение: Преимущественно аппаратов хранит био-идентификационные шаблоны лишь внутрь защищённого микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Эти данные никогда не оставляют аппарат и недоступны даже изготовителю.

  • Шифрование: Все данные хранятся только в шифрованном виде с использованием новейших криптографических алгоритмов AES256.

  • Изоляция программ: Программы третьих девелоперов не обладают непосредственного доступа к биометрическим данным; они могут лишь требовать факт подтверждения личности через системный API.

Следует упомянуть значимую особенность: в случае, если какой-то человек сможет получить физический доступ к вашему телефону (к примеру, пока вы спите), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому многие компании реализуют защиту от автоматического разблокирования — в частности, просят открыть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно бывают типы распознавания лиц?

В настоящее время можно различить три ключевых способа к реализации этой задачи:

Программируемое 2D распознавание

Применяется только лицевая видеокамера без экстра датчиков дистанции. Этот подход используется обычно в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: простота реализации; умеренная стоимость; оперативная деятельность при достаточном освещении.
Минусы: несложно одурачить снимком; неустойчивая деятельность ночью; недостаточная безопасность.

Техническое 3D оцифровка

Применяет ИК камеру + проекционный модуль пикселей + датчики глубины (Face ID от Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
Плюсы: значительная надежность; невозможно подделать изображение/видеозапись; стабильная работа в любых условиях освещения.
Минусы: увеличение цены устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Смешанные методы с ИИ-дополнением

Используют комбинацию программных методов + аппаратно-техническую обработку + постобработку нейросетями для усиления устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие товары, как Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock последних поколений, сочетают фронтальную камеру c инфракрасным датчиком мобильности Soli Radar для предотвращения от фальсификаций руками/масками/видеодисплеями чужих устройств.

Иллюстрации использования разнообразных техник

  • iPhone линейки X/11/12/13/14 применяют только аппаратное трёхмерное 3D-сканирование
  • Xiaomi Mi8 Explorer Edition первый раз внедрил эквивалент Face ID в ряду Android.
  • Samsung Galaxy S10 версия/S20 имеют как программное плоское распознавание по фото селфи-камерой, так и сенсор ириса глаза.
  • Huawei Mate20 Pro применяет комплекс из ИК-освещения + Dot Projector + ToF-сенсор

Трудности защиты и ложные сигналы

Несмотря на впечатляющий развитие техники за прошедшие лет, безупречных системы пока не существует:

  1. Шанс мошенничества: Недорогие смартфоны без труда “разблокируются” четкой снимком пользователя или роликом с экрана другого устройства.
  2. Идентичные близнецы: Даже самые безупречные механизмы могут перепутать между монозиготными близнецами либо семьями с очень аналогичной внешностью.
  3. Изменения облика: Стремительное снижение веса/набор веса, хирургические вмешательства или травмы порой необходимы для перерегистрации биометрических данных.
  4. Условия фотографирования: Интенсивная засветка солнечным светом или интенсивная темнота могут снизить верность распознавания признаков.

Здесь некоторые подсказок по защищённому применению:

  • Для значимых операций всегда внедряйте дополнительную аутентификацию;
  • Не включайте возможность “Разблокировка по лицу” на дешёвых моделях без ИК-сенсоров;
  • Систематически обновляйте прошивку программное обеспечение телефона для обеспечения безопасности от современных угроз;
  • Включайте опцию “Требовать раскрытых глаз” везде, где она имеется.

В каких областях также используется технология помимо смартфонов?

Хотя предмет данной статьи касается конкретно мобильным устройствам, стоит упомянуть о других сферах применения технологии:

  • Управление прохода в деловых центрах и резиденциях;
  • Платёжные устройства финансовых учреждений (“Face Pay”);
  • Виртуальные идентификационные документы последнего поколения;
  • Комплексы видеоконтроля муниципальных подразделений;
  • Механизация отслеживания присутствия учебных заведений/институтов;
  • Авторизация юзеров ПК/ноутбуков.

Например: В городском метро уже тестируется система платежа проезда по фейсу (“Face Pay”) — достаточно пройти через барьер без карты или мобильника! Схожие инициативы реализуются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Республике Корея и некоторых европейских странах.

Каким образом меняется технология в нынешнее время?

Всякий годик проявляются современные идеи для усовершенствования стандарта работы систем распознавания лиц:

  1. Увеличивается чёткость сенсоров — чем больше элементов фиксируется камерой/глубинными сенсорами, тем меньше шанс ошибки;
  2. Развиваются искусственные интеллекты — передовые архитектуры вида MobileNetV3 дают возможность быстро адаптироваться к новым особенностям облика пользователя напрямую на гаджете без отправки данных в облако.
  3. Развиваются методы антиспуфинга — теперь телефоны умеют распознавать реальные движущиеся лица от неподвижных фото/маскировок по мельчайшим микродвижениям.
  4. Взаимодействие со умными устройствами — интеллектуальные часы могут самостоятельно закрыть доступ к смартфон, если пользователь удалился на значительное расстояние.
  5. Проявляются комбинированные механизмы — например совмещающие аудио идентификацию + облик + дактилоскопический след.

Здесь, которые тенденции в особенности востребованы сейчас:

1) Миниатюризация компонентов

Компании стараются минимизировать размер отверстия (“чёлки”) для сенсоры на экране за счёт внедрения компактных ИК-проекторов прямо под поверхность дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработка прямо на девайсе

Для улучшения конфиденциальности всё более обработки данных выполняется локально без пересылки информации во сторонний облачный услугу.

3) Стандартизация норм

Гугл энергично продвигает стандарт BiometricPrompt API, чтобы аналогичные системы, например как Вулкан 24, и каждые Android-аппы могли работать с всеми формами биометрии унифицированно.

Какое выбрать на сегодня?

В случае если тебе необходима наивысшая сохранность информации, выбирайте флагманские модели с вмонтированным ИК-проектором либо ToF-датчиком глубины.

  • iPhone всех новейших поколений
  • Huawei Partner/Series P линейки
  • Xiaomi Expert
  • Vivo X серии
  • Оппо Найти X серии.

Если бюджет скромен – лучше предпочесть обычным средствам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а возможность “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан 24, задействовать только как дополнительную возможность комфорта.

Каким образом увеличить практичность функционирования функции?

Есть некоторые лайфхаков для тех, кто уже использует разблокировку через лицо:

  1. Периодически обновляйте свою изображение-шаблон, если кардинально изменяется внешний вид.
  2. Не упускайте из виду очищать линзу фронтальной камеры – загрязнения могут снизить четкость!
  3. Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего телефон сам запускает камеру если вы берёте его в руки.
  4. В процессе регистрационного процесса постарайтесь удерживать голову неподвижно перед видеоустройства не допуская значительного наклона головы.
  5. Используйте функцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует смартфон, если вы отвернулись от дисплея.

Будущее развития инноваций

В скоро наступающие периоды можно предвкушать развития полностью безконтактных способов опознания человека сразу по нескольким биометрическим характеристикам параметрам одновременно: физиономия + речь + манера ходьбы + жесты рук!

Также возможно развитие свежих методов защиты личной информации – скажем, изменяющееся изменение диджитал образца после каждой удачной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – единственная из самых увлекательных техник нашего времени! Она предоставляет общение со мобильным устройством удобнее чем раньше, и такие приложения, как Vulkan24, могут значительно оптимизировать ваш юзерский опыт, но нуждается в внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, раз вы понимаете, как устроена эта технология в деталях, – сумеете более осмысленно подбирать свой очередной устройство!