Каким образом работает распознавание лиц в смартфонах

Зачем мы предпочитаем разлочивание по лицевому распознаванию

В недавние годы идентификация лиц превратилось в одной из наиболее востребованных функций для деблокировки умных телефонов. Лишь пару годов назад основная часть юзеров обходились PIN-кодами, секретными кодами или сканерами отпечатков пальцев. Но при появлением таких технологий, как Вулкан 24, нам вполне лишь взглянуть на экран — и аппарат тут же опознает своего владельца.

Какая вещь обуславливает данную функцию очень нужной? Для начала, это комфортно: не нужно помнить трудные пароли или искать верный палец в тьме. Кроме того, это быстро: современные системы узнают лицо буквально за мгновения ока. В-третьем пункте, это чувство футуристичности — словно в фильмах про вулкан автомат шпионов.

Однако за этой видимой несложностью скрывается целый вселенная трудных методов и инженерных решений. Позвольте нам разобраться, как конкретно работает идентификация по лицу в новейших гаджетах, какие бывают способы, насколько они защищены и что нас предстоит.

Короткая повествование эволюции технологии

Распознавание лиц как техника существует уже более пятидесяти лет. Изначальные пробы автоматизированного исследования облика были сделаны еще в 1960-х годах в научных учреждениях США. Тогда вычислительные машины могли лишь обозначать контуры черепа и определять дистанции между очами и устами на монохромных снимках.

Начальные бизнес установки возникли в 1990-х годах, но они были неидеальны: работали медленно и нередко ошибались. Только с развитием нейронных сетей и таких платформ, как Вулкан 24 Казино, сильных мобильных чипов определение лиц стало по-настоящему массовым явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый массовый смартфон с надёжным трёхмерным идентификацией лица. За этим пошли Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие начали внедрять собственные решения.

Главные этапы функционирования устройства распознавания

Процесс определения лица можно условно сегментировать на несколько важных этапов:

Обнаружение лица — камера выявляет присутствие людского лица в изображении.
Определение признаков — система изучает особенности облика: очертания глаз, обонятельного органа, уст, позицию надбровных дуг.
Построение шаблона — создаётся неповторимый цифровой отпечаток (faceprint) на основе выделенных признаков.
Сравнение с стандартом — сформированный образец сравнивается со записанной при регистрации биометрической информацией владельца.
Принятие решения — если сходство достаточно высокое, смартфон деблокируется.

Каждый из данных этапов требует специальных методов и оптимизаций для скорой работы прямо на устройстве.

Технические составляющие: что находится в их недрах

Типичная селфи камера.

Самый простой легкий вариант определения лица задействует только фронтальную видеокамеру смартфона. Данный подход реализован во различных бюджетных версиях Android-девайсов.

Преимущества:

Необходимо потребляет дополнительных датчиков.
Оперативно работает при достаточном освещении.

Минусы:

Несложно обмануть фотографией или роликом.
Неправильно функционирует при низком освещении или непривычных углах обзора.

Инфракрасная фотокамера и точечный проекционный аппарат

Более продвинутые системы, такие как Вулкан 24 Казино, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная технология составляет базу Face ID от Apple.

Как это действует:

Точечный устройство проекции проецирует на лицо пользователя невидимую структуру из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID применяет около 30 000 точек).
ИК камера регистрирует деформацию данной сетки по плоскости лица.
Формируется 3D карта глубины, которая почти невозможна для имитации типичной снимком или маскировкой.

Достоинства

Надёжная работа даже в полной неосвещённости.
Высокая сопротивляемость к фальсификациям.
Точность распознавания выше 99%.

Дополнительные сенсорные устройства

В определённых устройствах задействуются также экстра датчики: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют период движения света до объекта и обратно; Трехцветные-датчики глубины; специальные лазерные дальномеры для создания более аккуратной 3D-модели лица.

Эти инновации используются чаще всего во топовых моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Компьютерные методы: искуственный интеллект на действии

Нынешние устройства идентификации лиц немыслимы без эксплуатации ИИ и machine learning. Именно вследствие таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, гаджет может распознавать владельца даже при изменениях внешности: новая стрижка, растительность на лице, линзы или макияж не становятся препятствием для деблокировки.

Обнаружение лиц

При начальном стадии программа должна мгновенно распознать лицо среди полного изображения камеры. Для данной цели задействуются каскадные классификаторы Хаара или более современные сверточные нейронные сети (CNN), которые «обучены» идентифицировать человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: метод MTCNN в состоянии распознавать облик даже с частичном закрытии (например, шарфом или ладонью).

Определение ключевых моментов

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

Это требуется для нормализации картинки: если юзер удерживает мобильник под наклоненным, или наклонил голову, программа «выпрямляет» изображение до стандартного положения для дальнейшего анализа.

Построение биометрии шаблона

Далее нейросеть строит уплотненное числовое представление («эмбеддинг») внешности пользователя — своеобразный цифровой образ лица длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Такой формат весьма трудно сфальсифицировать: он не сохраняет само картинку пользователя, а лишь особенные черты его вида, что делает его идеальным для таких платформ, как Vulkan24.

Сравнение и вынесение заключения

Когда юзер намеревается разлочить смартфон взором, программа повторяет все описанные шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если аналогичность превышает определённый порог (обычно выше 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, разблокируется; если нет — доступ запрещается.

Привыкание к трансформациям облика

Увлекательная особенность актуальных систем — возможность самообучения. Если вы постоянно доступаете к смартфон с свежей стрижкой или очками, программа постепенно модернизирует базовый шаблон вашего облика для повышения точности работы без ухудшения безопасности.

Защита биометрии информации.

Множество клиенты боятся держать свои био-идентификационные данные на телефоне из-за угрозы утечки данных или хакерской атаки. Иные компании, вроде Vulkan24, предлагают решения для улучшения безопасности информации юзеров.

Локальное сбережение: Основная часть аппаратов хранит биометричные модели исключительно внутрь безопасного микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Эти данные ни разу не не выходят из аппарат и не доступны даже производителю.
Шифрование: Все сведения сберегаются только в зашифрованном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция приложений: Программы третьих девелоперов не имеют прямого возможности доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать подтверждение подтверждения идентичности через системный API.

Стоит упомянуть значимую особенность: если кто-либо получит физический доступ к вашему телефону (к примеру, во время сна), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому многие компании реализуют защиту от «слепого» разблокирования — в частности, просят разомкнуть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие существуют бывают категории идентификации лиц?

В настоящее время можно определить определить три главных метода к осуществлению этой задачи:

Софтверное 2D идентификация

Применяется только фронтальная камера без вспомогательных сенсоров глубины. Этот способ встречается наиболее часто в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: легкость воплощения; низкая затраты; быстрая работа при качественном свете.
Минусы: несложно ввести в заблуждение фотографией; нестабильная деятельность ночью; низкая охрана.

Техническое трёхмерное сканирование

Применяет ИК видеокамеру + проекционный модуль пикселей + сенсоры глубины (Face ID от Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
Преимущества: значительная надежность; невозможно исказить фото/видео; стабильная деятельность при любом освещении.
Минусы: увеличение цены устройства; увеличение толщины верхней рамки экрана («чёлка»)

Смешанные методы с дополнением ИИ

Задействуют комбинацию программных методов + аппаратно-техническую обработку + постобработку нейросетями для усиления устойчивости к атакам («anti-spoofing»). Например, подобные товары, например Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock новейших версий, сочетают фронтальную камеру c ИК датчиком мобильности Soli Radar для предотвращения от фальсификаций руками/масками/видеоэкранами посторонних устройств.

Образцы применения разнообразных способов

iPhone серии X/11/12/13/14 используют только аппаратное трёхмерное сканирование
Xiaomi Mi8 Explorer Edition первый раз внедрил эквивалент Face ID среди Android.
Samsung Galaxy S10 модель/S20 обеспечивают как программное плоское определение по фото селфи-камерой, так и сканер радужки глаза.
Huawei Mate20 Pro задействует систему из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-сенсор

Проблемы охраны и ложные сигналы

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

Возможность мошенничества: Доступные мобильники просто доступны высококачественной изображением пользователя или видеозаписью с дисплея иного гаджета.
Идентичные близняшки: Даже самые совершенные устройства могут спутать между монозиготными близнецами либо родичами с очень схожей внешностью.
Трансформации внешности: Внезапное утрата веса/набор веса, пластические операции либо повреждения иногда необходимы для обновления данных биометрии.
Условия фотографирования: Интенсивная освещённость солнечным светом или же интенсивная затенение могут понизить аккуратность распознавания признаков.

Здесь несколько рекомендаций для надёжному использованию:

Для значимых операций всегда внедряйте двухэтапную аутентификацию;
Не запускайте опцию «Разблокировка по лицу» на дешёвых моделях без ИК-сенсоров;
Регулярно обновляйте прошивку прошивку мобильного устройства для предотвращения угроз от новых видов атак;
Включайте настройку «Требовать открытых глаз» везде, где она есть.

Где дополнительно используется технология кроме мобильных телефонов?

Хотя основная мысль данной публикации посвящена в частности портативным гаджетам, стоит упомянуть о других сферах применения технологии:

Управление входа в деловых центрах и многоквартирных зданиях;
Платёжные устройства финансовых учреждений («Face Pay»);
Виртуальные идентификационные документы нового образца;
Системы видеомониторинга городских сервисов;
Механизация регистрации присутствия школ/университетов;
Авторизация участников компьютеров/ноутбуков.

Например: В городском метро уже проверяется система оплаты проезда по фейсу («Face Pay») — нужно лишь пройти через турникет без пластика или телефона! Похожие проекты осуществляются в Китае (Шэньчжэнь), Южной Корее и ряде стран Европы.

Каким способом трансформируется технический процесс сегодня?

Всякий годик появляются новые концепции для усовершенствования уровня функционирования систем лицевого распознавания:

Увеличивается чёткость сенсоров — чем больше деталей фиксируется камерой/датчиками глубины, тем меньше риск неточности;
Развиваются искусственные интеллекты — современные структуры вида MobileNetV3 обеспечивают возможность скоростно обучаться новым чертам внешности владельца непосредственно на девайсе без отправки данных в облако.
Совершенствуются способы антиспуфинга — теперь мобильные устройства способны отличать настоящие анимированные облики от статичных фото/масок по незаметным микродвижениям.
Взаимодействие со смарт-гаджетами — смарт-часы могут автоматически заблокировать мобильный телефон, если обладатель отошёл далеко.
Возникают гибридные устройства — к примеру комбинирующие голосовую опознание + физиономию + отпечаток пальца.

Итак, которые тенденции очень востребованы на сегодняшний день:

1) Уменьшение компонентов

Производители пытаются сократить размер отверстия («чёлки») под датчики на дисплее за счёт внедрения компактных ИК-излучателей прямо под поверхность дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Переработка прямо на устройстве

Для улучшения конфиденциальности всё больше обработки данных происходит внутри устройства без передачи данных во дополнительный облачный сервис.

3) Унификация норм

Google активно продвигает стандарт BiometricPrompt API, чтобы подобные платформы, например как Вулкан 24, и каждые Android-аппы были совместимы с любыми видами биометрии единообразно.

Какое решить на сегодня?

Если тебе важна наивысшая защита данных, остановите выбор на флагманские аппараты с интегрированным ИК-проектором или ToF-сенсором глубины.

iPhone всех существующих новейших версий
Huawei Partner/P Series ряда
Mi Pro
Vivo X модели
Oppo Обнаружить Икс серии.

Если средства ограничен – лучше выбирать традиционным средствам безопасности (PIN-код/сканер пальца), а возможность «разблокировка по лицу», такую как в Вулкан 24, задействовать только как опциональную опцию удобства.

Как улучшить практичность использования функции?

Есть некоторые советов для тех, кто уже применяет функцию распознавания лица:

Часто обновляйте свою фотографию-шаблон, если сильно изменяется внешность.
Не пренебрегайте очищать линзу фронтальной камеры – загрязнения могут понизить точность!
Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так смартфон сам включает фотоаппарат если вы берёте его в руки.
При регистрационного процесса пытайтесь сохранять лицевую часть неподвижно напротив объектива не допуская резкого наклона головы.
Применяйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она запирает смартфон, если вы отворачиваетесь от дисплея.

Возможности прогресса техники

В ближайшие времена можно предвкушать возникновения полностью бесконтактных способов идентификации персоны сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: лицо + звучание + манера ходьбы + манипуляции руками!

Также вероятно возникновение новых способов обеспечения конфиденциальности – к примеру, переменное модификация диджитал шаблона после каждой успешной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из наиболее интересных технологий нашего эпохи! Она делает взаимодействие со мобильным устройством удобнее чем раньше, и такие программы, как Vulkan24, могут в разы оптимизировать ваш опыт, но запрашивает осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, когда вы понимаете, как устроена эта технология внутри, – будете в состоянии более осмысленно выбирать свой следующий девайс!