Как действует идентификация лиц в мобильных устройствах

Как действует идентификация лиц в мобильных устройствах

Зачем мы предпочитаем разблокировку по лицу

В последние годы распознавание лиц превратилось в одной из самых популярных возможностей для разблокировки умных телефонов. Еще несколько лет ранее основная часть пользователей удовлетворялись пин-кодами, ключами доступа или сканерами отпечатков пальцев. Но при появлением подобных технологий, как вулкан россия, нам вполне лишь взглянуть на экран — и устройство тут же узнает своего владельца.

Какая вещь делает эту конкретную возможность очень нужной? Для начала, это практично: не нужно помнить замысловатые пароли или отыскивать правильный палец в тьме. Кроме того, это быстро: современные алгоритмы распознают лицо буквально за мгновение. В-третью очередь, это впечатление футуристичности — как будто в фильмах про вулкан казино шпионов.

Тем не менее за такой на первый взгляд легкостью прячется полный мир трудных методов и инженерных концепций. Попробуем понять, как точно функционирует распознавание лиц в современных смартфонах, какие применяются способы, насколько они надёжны и что нас предстоит.

Краткая хроника эволюции технологии

Распознавание лиц как техника присутствует уже более пятидесяти годов. Первые пробы машинного исследования лица были предприняты еще в 1960-х годах в научных учреждениях США. Тогда вычислительные машины умели лишь обозначать силуэты лица и измерять дистанции между зрачками и устами на монохромных снимках.

Изначальные торговые установки появились в девяностых годах, но они были далеки от совершенства: функционировали медленно и часто ошибались. Только с эволюцией синтетических сетей и таких платформ, как вулкан россии, высокопроизводительных мобильных процессоров идентификация лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с безопасным трёхмерным идентификацией лица. За этим последовали Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие стали внедрять собственные разработки.

Главные стадии действия устройства распознавания

Процесс определения лица можно ориентировочно поделить на несколько ключевых этапов:

  1. Обнаружение лиц — устройство определяет присутствие человеческого лица в снимке.
  2. Выделение характеристик — система изучает особенности физиономии: конфигурацию зрительных органов, носа, губ, позицию надбровных дуг.
  3. Построение шаблона — создаётся неповторимый электронный отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
  4. Сравнение со эталоном — созданный образец сравнивается с зафиксированной при учёте биометрической информацией владельца.
  5. Принятие определения — если совпадение достаточно существенное, смартфон разблокируется.

Всякий из этих шагов запрашивает индивидуальных методов и улучшений для скорой работы прямо на устройстве.

Аппаратные составляющие: что скрыто в их недрах

Стандартная селфи камера.

Наиболее простой метод определения физиономии использует только переднюю камеру мобильного устройства. Данный способ реализован во многих доступных вариантах Android-девайсов.

Сильные стороны:

Минусы:

ИК камера и пунктирный проекционный аппарат

Более продвинутые системы, такие как вулкан россии, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная технология составляет базу Face ID от Apple.

Каким образом это функционирует:

Преимущества

Добавочные сенсорные устройства

В отдельных аппаратах используются также вспомогательные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые определяют время прохождения луча до объекта и обратно; Трехцветные-датчики дальности; специальные световые дальномеры для построения более детализированной 3D-модели лица.

Эти инновации применяются в основном во топовых устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Программные алгоритмы: синтетический интеллект в действии

Современные механизмы идентификации физиономий невозможны в отсутствие применения ИИ и машинного обучения. Именно вследствие таким технологиям, как вулкан россии, аппарат способно узнавать юзера даже при метаморфозах облика: новая стрижка, растительность на лице, оптика или макияж не становятся препятствием для деблокировки.

Детектирование физиономии

В стартовом этапе система должна быстро найти ликовое изображение в пределах полного снимка с камеры. Для этого применяются многоуровневые классификаторы Хаара или более современные сверточные нейронные сети (CNN), которые подготовлены находить человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: метод MTCNN может обнаруживать лицо даже в случае частичном закрытии (например, шалью или рукой).

Выделение важных точек

После идентификации лица система, такая как вулкан россии, устанавливает расположение основных точек: уголки глаз, конец носа, границы губ и так далее. Обычно применяется от 68 до 128 главных маркеров на лице.

Данное необходимо для нормализации картинки: если пользователь держит смартфон под наклоном, или склонил головку, программа корректирует картинку до стандартного положения для последующего изучения.

Построение биометрии шаблона

Далее нейронная сеть строит сжатое числовое представление (“эмбеддинг”) лица пользователя — своеобразный цифровой след лица длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Данный шаблон очень сложно имитировать: он не удерживает непосредственно фото юзера, а лишь особенные особенности его внешности, что делает его совершенным для таких платформ, как vulkan russia.

Сопоставление и принятие решения

В случае, когда человек намеревается открыть телефон глазами, система воспроизводит все указанные шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

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

Приспособление к метаморфозам внешнего вида

Интересная характеристика актуальных систем — способность самостоятельного обучения. Если вы регулярно разблокируете мобильное устройство с обновленной укладкой или оптикой, программа постепенно обновляет базовый модель вашего лица для улучшения точности функционирования без ухудшения безопасности.

Защита биометрии данных.

Большинство клиенты боятся хранить свои биометрические идентификационные данные на мобильном устройстве из-за риска потери данных или взлома устройства. Определенные фирмы, вроде vulkan russia, предоставляют методы для повышения сохранности данных юзеров.

Необходимо упомянуть существенную деталь: если кто-либо сможет получить доступ к вашему телефону физически (к примеру, пока вы спите), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому значительное количество изготовители осуществляют защиту от “слепого” разблокирования — в частности, заставляют раскрыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие существуют типы идентификации лиц на изображениях?

В настоящее время можно выделить выделить три ключевых подхода к осуществлению этой функции:

Программное 2D распознавание

Используется только лицевая видеокамера без дополнительных датчиков дистанции. Этот способ наблюдается наиболее часто в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: несложность реализации; низкая затраты; оперативная деятельность при качественном свете.
Минусы: просто ввести в заблуждение снимком; неустойчивая работа ночью; слабая охрана.

Оборудование для 3D сканирование

Использует инфракрасную камеру + проектор точек + сенсоры глубины (Face ID у Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Плюсы: высокая достоверность; нельзя исказить изображение/видеозапись; устойчивая функционирование в любых условиях освещения.
Минусы: увеличение цены устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Гибридные способы с ИИ-дополнением

Применяют комбинацию программируемых методов + аппаратную обработку + постобработку нейросетями для усиления устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие товары, как вулкан россии и Google Pixel Face Unlock новейших версий, объединяют фронталку c ИК сенсором движения Soli Radar для защиты от фальсификаций жестами/масками/видеодисплеями посторонних устройств.

Иллюстрации использования разных методов

Трудности охраны и ложные срабатывания

Несмотря на поразительный развитие техники за прошедшие лет, совершенных механизмов пока не существует:

  1. Шанс мошенничества: Доступные смартфоны легко открываются высококачественной изображением владельца либо роликом с экрана другого устройства.
  2. Идентичные двойняшки: Даже самые совершенные устройства могут спутать между однояйцевыми близнецами либо семьями с очень схожей внешностью.
  3. Трансформации внешнего вида: Стремительное утрата веса/набор веса, хирургические вмешательства либо травмы в некоторых случаях требуют повторной регистрации биометрических данных.
  4. Условия записи: Сильная засветка солнцем либо интенсивная темнота могут понизить верность распознавания признаков.

Вот некоторые рекомендаций по защищённому применению:

В каких областях дополнительно находится применение технология кроме мобильных телефонов?

Несмотря на то, что предмет данной публикации посвящена в частности мобильным устройствам, следует отметить других сферах применения технологии:

Например: В городском метро уже испытывается система оплаты проезда по фейсу (“Face Pay”) — хватит пройти через турникет без пластика или мобильника! Схожие программы развиваются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.

Каким способом изменяется технический процесс сегодня?

Каждый годик проявляются новые мысли для усовершенствования качества деятельности систем идентификации лиц:

  1. Увеличивается чёткость сенсоров — чем больше информации фиксируется видеокамерой/глубинными сенсорами, тем меньше шанс неточности;
  2. Совершенствуются нейронные сети — новейшие конструкции модели MobileNetV3 дают возможность быстро обучаться дополнительным чертам внешности пользователя непосредственно на девайсе без пересылки информации в облачное хранилище.
  3. Развиваются технологии антиспуфинга — теперь телефоны способны различать настоящие живые лица от фиксированных фото/масок по незаметным микродвижениям.
  4. Взаимодействие со интеллектуальными приборами — умные часы могут самостоятельно закрыть доступ к смартфон, если владелец отошёл далеко.
  5. Возникают смешанные системы — к примеру комбинирующие аудио идентификацию + физиономию + пальцевой отпечаток.

Вот, какие направления в особенности актуальны сейчас:

1) Миниатюризация компонентов

Производители пытаются уменьшить величину выреза (“чёлки”) под датчики на экране за счёт встраивания маленьких ИК-проекторов прямо под поверхность дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Обработка прямо на аппарате

Для повышения приватности всё больше обработки данных происходит локально без передачи данных во дополнительный облачный услугу.

3) Упорядочивание норм

Гугл активно пропагандирует стандарт BiometricPrompt API, чтобы аналогичные платформы, вроде вулкан россия, и каждые Android-программы могли взаимодействовать с различными типами биометрии единообразно.

Что выбрать на сегодня?

В случае если вам необходима максимальная безопасность данных, подбирайте передовые модели с интегрированным ИК-проектором или ToF-сенсором глубины.

Если финансы ограничен – лучше отдавать предпочтение классическим средствам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в вулкан россия, задействовать только как опциональную опцию удобства.

Каким образом увеличить практичность функционирования функции?

Есть некоторые хитростей для людей, кто уже использует разблокировку через лицо:

  1. Часто обновляйте свою изображение-шаблон, если кардинально трансформируется внешность.
  2. Не забывайте протирать объектив передней камеры – пятна могут понизить точность!
  3. Включайте настройку “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так телефон сам запускает камеру если вы поднимаете его.
  4. Во время регистрационного процесса пытайтесь удерживать лицо неподвижно напротив объектива не допуская сильного наклона головы.
  5. Применяйте функцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует мобильное устройство, если вы отвернулись от дисплея.

Перспективы развития инноваций

В предстоящие годы можно ожидать возникновения полностью безконтактных способов распознавания человека сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: лицо + голос + шаги + жесты рук!

Также возможно развитие новых подходов охраны конфиденциальности – скажем, переменное корректировка цифрового образца после каждой успешной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – единственная из самых интересных инноваций нашего эпохи! Она предоставляет общение со мобильным устройством проще чем до этого, и такие программы, как vulkan russia, могут значительно оптимизировать ваш юзерский опыт, но требует осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, когда вы знаете, как работает эта технология в деталях, – сможете осознаннее подбирать свой следующий гаджет!

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *