Каким образом функционирует распознавание лиц в телефонах

Зачем мы предпочитаем разблокировку по лицевому распознаванию

В прошлые годы идентификация лиц стало одной из самых популярных опций для открытия умных телефонов. Всего некоторые годов тому назад основная часть пользователей обходились PIN-кодами, паролями или сканерами отпечатков пальцев. Но при появлением таких технологий, как Вулкан Платинум, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Какая вещь делает эту особенность настолько популярной? Прежде всего, это практично: не нужно запоминать замысловатые пароли или искать нужный палец в темноте. Кроме того, это мгновенно: современные программы распознают лицо фактически за мгновение. В-третью очередь, это впечатление будущего — словно в кинофильмах про казино Вулкан разведчиков.

Впрочем за этой кажущейся простотой скрывается полный вселенная комплексных методов и инженерных разработок. Попробуем исследовать, как конкретно действует идентификация по лицу в актуальных гаджетах, какие существуют способы, насколько они безопасны и что нас предстоит.

Сжатая повествование развития технологии

Идентификация лиц как техника присутствует уже более 50 годов. Начальные попытки автоматизированного исследования облика были предприняты еще в 1960-х годы в лабораториях США. Тогда вычислительные машины способны были лишь обозначать контуры черепа и определять дистанции между очами и ртом на ахроматических фотографиях.

Первые коммерческие системы возникли в 1990-х годах, но они были далеки от совершенства: функционировали медленно и нередко ошибались. Только с прогрессом искусственных сетей и таких площадок, как Vulkan Platinum, мощных мобильных чипов определение лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

В 2017 году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с безопасным трёхмерным распознаванием лица. За ним пошли Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие начали внедрять личные решения.

Ключевые стадии функционирования механизма определения

Процесс идентификации лица можно условно сегментировать на несколько ключевых этапов:

1. Обнаружение лиц — камера распознает наличие людского лица в снимке.
2. Определение признаков — механизм изучает особенности облика: форму зрительных органов, обонятельного органа, уст, позицию бровей.
3. Построение структуры — создаётся уникальный электронный отпечаток (faceprint) на основе выделенных признаков.
4. Сравнение со эталоном — полученный шаблон сопоставляется с сохранённой при учёте биометрической информацией владельца.
5. Принятие решения — если сходство достаточно высокое, смартфон разблокируется.

Любой из этих стадий нуждается в специальных методов и оптимизаций для скорой работы прямо на устройстве.

Железные элементы: что находится в их недрах

Обычная селфи камера.

Простейший простой способ определения облика задействует только переднюю камеру смартфона. Подобный метод реализован во многих доступных версиях Android-устройств.

Сильные стороны:

• Не требует дополнительные датчиков.
• Быстро функционирует при хорошем освещении.

Слабые стороны:

• Просто обмануть снимком или видеозаписью.
• Неудачно работает при низком освещённости или необычных углах обзора.

ИК фотокамера и точечный проекционный аппарат

Более совершенные системы, такие как Vulkan Platinum, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта самая техпроцесс является основой Face ID от Apple.

Как это действует:

• Точечный проектор показывает на физиономию пользователя невидимую структуру из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID использует около 30 000 пятен).
• Инфракрасная устройство регистрирует изменение формы этой решетки по плоскости физиономии.
• Создаётся 3D карта глубинности, которая практически неподвластна для фальсификации стандартной фотографией или маской.

Достоинства

• Надёжная функционирование даже в полной неосвещённости.
• Высокая защита к имитациям.
• Точность определения более 99%.

Дополнительные датчики

В определённых устройствах задействуются также экстра сенсоры: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют время прохождения света до цели и обратно; RGB-датчики дальности; специальные оптические измерители расстояния для создания более детализированной 3D-модели лица.

Эти технологии встречаются в основном во передовых моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Программные методы: искуственный интеллект на работе

Нынешние системы распознавания физиономий неосуществимы без использования artificial intelligence и машинного обучения. Именно из-за таким технологиям, как Vulkan Platinum, аппарат способно идентифицировать пользователя даже при изменениях внешности: новая причёска, борода, очки или косметика не становятся барьером для разблокировки.

Распознавание лица

При стартовом стадии система обязана быстро обнаружить ликовое изображение среди целого изображения камеры. Для этого используются последовательные классификаторы Хаара или более продвинутые сверточные нейронные сети (CNN), которые натренированы находить человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: процесс MTCNN способен распознавать лицо даже в случае частичном перекрытии (например, шалью или ладонью).

Идентификация важных моментов

После идентификации лица система, такая как Vulkan Platinum, вычисляет расположение основных точек: уголки глаз, кончик носа, края губ и так далее. Обычно применяется от 68 до 128 главных меток на лицевой области.

Это действие требуется для выравнивания визуала: если человек удерживает телефон под наклоном, или повернул головку, программа “выпрямляет” картинку до обычного угла для последующего изучения.

Построение биометрии образца

Далее нейросеть строит сжатое числовое представление (“эмбеддинг”) лица пользователя — своеобразный цифровой “отпечаток” внешности длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Такой формат весьма затруднительно подделать: он не сохраняет непосредственно изображение пользователя, а лишь исключительные особенности его вида, что делает его оптимальным для таких систем, как Вулкан Казино Платинум.

Сопоставление и вынесение выбора

В случае, когда пользователь хочет открыть телефон глазами, система воспроизводит все указанные описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если похожесть превышает заданный границу (обычно превышает 99%), телефон, как и платформа Вулкан Казино Платинум, разблокируется; если нет — доступ не предоставляется.

Привыкание к трансформациям внешнего вида

Увлекательная черта актуальных систем — способность самообучения. Если вы часто открываете смартфон с обновленной стрижкой или оптикой, система постепенно освежает базовый шаблон вашего лица для повышения точности работы без снижения уровня безопасности.

Защита биометрических информации.

Множество пользователи опасаются держать свои биометрические данные на мобильном устройстве из-за вероятности потери данных или хакерской атаки. Определенные компании, такие как Вулкан Казино Платинум, предлагают варианты для улучшения безопасности сведений пользователей.

• Локальное хранение: Большинство аппаратов сохраняет биометричные модели исключительно внутри защищенного процессора Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не оставляют аппарат и закрыты даже производителю.

• Шифрование: Все информация хранятся только в кодированном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.

• Изоляция программ: Приложения сторонних девелоперов не обладают прямого возможности доступа к биометрическим данным; они могут лишь требовать факт верификации идентичности через системный API.

Необходимо упомянуть значимую подробность: в случае, если какой-то человек получит физический доступ к вашему телефону (к примеру, во время сна), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство производители внедряют меры безопасности от неосознанного разблокирования — в частности, требуют разомкнуть глаза во время сканирования или использовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие имеются категории определения лиц на изображениях?

В настоящее время можно различить 3 главных подхода к осуществлению этой функции:

Программное плоское определение

Используется только передняя камера без вспомогательных датчиков дистанции. Подобный способ наблюдается чаще всего в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: простота воплощения; минимальная цена; оперативная работа при качественном свете.
Минусы: легко ввести в заблуждение фотографией; ненадежная работа ночью; низкая защищенность.

Аппаратное трёхмерное оцифровка

Задействует ИК камеру + проекционный модуль пикселей + датчики дистанции (Face ID от Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
Достоинства: большая надёжность; нельзя обмануть фото/видео; стабильная функционирование при любом освещении.
Минусы: повышение стоимости устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Смешанные способы с ИИ-дополнением

Используют комбинацию программных методов + аппаратную обработку + постобработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие изделия, как Vulkan Platinum и Google Pixel Face Unlock последних поколений, объединяют фронтальную камеру c инфракрасным сенсором мобильности Soli Radar для защиты от подделок руками/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Примеры применения разных методов

• iPhone линейки X/11/12/13/14 используют только физическое трёхмерное сканирование
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые внедрил подобие Face ID среди Android.
• Samsung Galaxy S10/S20 поддерживают как программное обеспечение 2D определение по снимку фронталкой, так и сенсор радужки глаза.
• Huawei Mate20 Pro задействует набор из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-датчик

Вопросы безопасности и неверные тревоги

Несмотря на впечатляющий прогресс технологий за недавние годы, совершенных систем пока не существует:

1. Вероятность мошенничества: Доступные телефоны без труда доступны высококачественной изображением пользователя либо видео с экрана другого устройства.
2. Идентичные близняшки: Даже самые совершенные механизмы могут ошибиться между монозиготными близнецами либо родственниками с очень аналогичной внешностью.
3. Трансформации облика: Стремительное снижение веса/набор веса, хирургические вмешательства или повреждения в некоторых случаях необходимы для обновления данных биометрических данных.
4. Условия фотографирования: Интенсивная засветка солнцем либо глубокая тень могут уменьшить точность распознавания признаков.

Здесь некоторые рекомендаций для надёжному эксплуатации:

• Для критически важных операций всегда внедряйте дополнительную аутентификацию;
• Не активируйте функцию “Разблокировка по лицу” на недорогих устройствах без ИК-сенсоров;
• Регулярно обновляйте ПО смартфона для обеспечения безопасности от современных угроз;
• Включайте функцию “Требовать распахнутых глаз” везде, где она есть.

В каких областях также применяется технология за исключением смартфонов?

Несмотря на то, что тема данной статьи посвящена в частности смартфонам и планшетам, необходимо сказать о других сферах применения технологии:

• Контроль прохода в рабочих помещениях и резиденциях;
• Платёжные аппараты финансовых учреждений (“Face Pay”);
• Виртуальные паспорта нового типа;
• Комплексы видеонаблюдения городских служб;
• Механизация учёта явки образовательных учреждений/университетов;
• Вход участников компьютеров/ноутбуков.

Например: В московском метро уже проверяется система платежа проезда по фейсу (“Face Pay”) — достаточно пройти через турникет без пластика или телефона! Похожие проекты осуществляются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Республике Корея и некоторых европейских странах.

Каким способом трансформируется технология в нынешнее время?

Каждый годочек возникают современные идеи для улучшения уровня деятельности систем идентификации лиц:

1. Увеличивается детализация сенсорных устройств — чем больше информации фиксируется камерой/датчиками глубины, тем меньше шанс неточности;
2. Развиваются искусственные интеллекты — передовые структуры вида MobileNetV3 дают возможность быстро обучаться дополнительным характеристикам облика обладателя прямо на устройстве без пересылки информации в облачное хранилище.
3. Совершенствуются методы антиспуфинга — теперь мобильные устройства способны распознавать настоящие анимированные лица от статичных фото/масок по незаметным движениям кожи.
4. Взаимодействие со смарт-гаджетами — интеллектуальные часы могут автоматически блокировать телефон, если обладатель отошёл далеко.
5. Появляются гибридные системы — к примеру объединяющие аудио идентификацию + физиономию + отпечаток пальца.

Итак, которые тренды очень популярны сейчас:

1) Сокращение деталей

Компании стараются сократить размер выреза (“чёлки”) для датчики на дисплее за счёт внедрения миниатюрных ИК-излучателей прямо под поверхность дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Обработка прямо на устройстве

Для увеличения личной безопасности всё более вычислений выполняется локально без отправки данных во сторонний облачный сервис.

3) Упорядочивание стандартов

Google активно пропагандирует эталон BiometricPrompt API, чтобы подобные платформы, вроде Вулкан Платинум, и все Android-приложения могли взаимодействовать с всеми формами биометрии стандартизированно.

Что подобрать сегодня?

Когда вам всем нужна предельная безопасность данных, остановите выбор на флагманские модели с интегрированным ИК-излучателем или ToF-датчиком глубины.

• iPhone всех новейших моделей
• Huawei Partner/Series P ряда
• Mix Expert
• Vivo X модели
• Oppo Обнаружить Икс серии.

Если бюджет скромен – лучше предпочесть традиционным методам защиты (PIN-код/сканер пальца), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан Платинум, применять только как дополнительную возможность удобства.

Каким способом увеличить комфорт функционирования возможности?

Есть некоторые хитростей для пользователей, кто уже применяет разблокировку через лицо:

1. Периодически обновляйте свою фото-шаблон, если кардинально трансформируется облик.
2. Не пренебрегайте протирать объектив передней камеры – разводы могут уменьшить точность!
3. Включайте настройку “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего мобильник сам активирует камеру когда вы берёте его в руки.
4. В процессе регистрационного процесса старайтесь удерживать лицевую часть неподвижно перед видеоустройства без сильного наклона головы.
5. Применяйте возможность “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она закрывает смартфон, если вы отвели взгляд от дисплея.

Перспективы эволюции технологии

В предстоящие годы можно предполагать развития полностью безконтактных способов опознания индивидуума сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: физиономия + звучание + шаги + движения рук!

Также возможно возникновение новых подходов защиты личной информации – например, изменяющееся корректировка электронного образца после каждой результативной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – одна из очень интересных технологий нашего времени! Она предоставляет взаимодействие со мобильным устройством проще чем до этого, и такие аппы, как Вулкан Казино Платинум, могут существенно улучшить ваш пользовательский опыт, но нуждается в осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, когда вы понимаете, как работает эта технология в деталях, – сумеете вдумчиво определять свой очередной устройство!