Как работает распознавание лицевых образов в телефонах

Почему мы выбираем разблокирование по лицевому распознаванию

В недавние годы определение лиц превратилось в одной из самых распространённых возможностей для деблокировки умных телефонов. Всего пару годков тому назад основная масса использующих обходились пин-кодами, секретными кодами или датчиками отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, например Вулкан 24, нам достаточно просто взглянуть на экран — и аппарат тут же опознает своего владельца.

Что делает данную функцию такой востребованной? Прежде всего, это удобно: не нужно помнить замысловатые пароли или искать нужный палец в тьме. Также, это оперативно: современные системы идентифицируют лицо фактически за мгновения ока. В-третьих, это чувство футуристичности — словно в кинофильмах про вулкан казино 24 разведчиков.

Однако за этой кажущейся легкостью таится целый вселенная комплексных техник и инженерных разработок. Попробуем исследовать, как именно функционирует фейсканирование в новейших смартфонах, какие бывают методы, насколько они надёжны и что нас предстоит.

Короткая хроника развития технологии

Идентификация лиц как методика имеется уже более 50 годов. Первые попытки машинного анализа лиц были предприняты еще в 1960-х годах в лабораториях США. Тогда вычислительные машины умели лишь выделять силуэты черепа и вычислять расстояния между зрачками и устами на монохромных фотографиях.

Первые торговые установки стали доступны в 1990-х годах, но они были неидеальны: функционировали медленно и нередко ошибались. Только с прогрессом синтетических сетей и таких систем, как Вулкан 24 Казино, сильных мобильных микросхем определение лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

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

Основные стадии действия механизма определения

Процесс идентификации лица можно примерно сегментировать на несколько важных этапов:

1. Распознавание лица — аппарат выявляет наличие человеческого лица в изображении.
2. Выделение особенностей — система изучает особенности физиономии: очертания глаз, носа, губ, положение надбровных дуг.
3. Построение структуры — создаётся уникальный электронный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
4. Сравнение с образцом — созданный модель сравнивается со зафиксированной при регистрации биометрической сведениями владельца.
5. Принятие определения — если совпадение достаточно существенное, смартфон разблокируется.

Всякий из указанных этапов требует специальных методов и оптимизаций для скорой работы прямо на устройстве.

Железные компоненты: что скрыто в их недрах

Обычная фронтальная камера.

Самый простой простой способ определения облика использует только лицевую видеокамеру мобильного устройства. Данный подход осуществлён во многочисленных бюджетных моделях Android-устройств.

Сильные стороны:

• Не нуждается в потребляет внешних датчиков.
• Оперативно работает при качественном освещении.

Отрицательные стороны:

• Несложно одурачить снимком или роликом.
• Плохо функционирует при слабом свете или нестандартных точках зрения.

Инфракрасная камера и точечный проектор

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

Каким способом это функционирует:

• Точечный проекционный прибор проецирует на облик пользователя невидимую решетку из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID применяет около 30 000 пятен).
• Инфракрасная камера записывает изменение формы данной сетки по поверхности физиономии.
• Создаётся трехмерная карта глубины глубины, что почти что неосуществима для имитации стандартной фото или маскировкой.

Преимущества

• Надёжная функционирование даже в полной темноте.
• Сильная защита к подделкам.
• Точность идентификации выше 99%.

Добавочные сенсоры

В некоторых устройствах используются также дополнительные сенсоры: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют период движения света до предмета и обратно; Цветные-датчики дальности; специальные оптические дальномеры для построения более аккуратной 3D-модели лица.

Эти разработки используются чаще всего во флагманских устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Программные процедуры: искуственный ум на действии

Современные системы опознания лиц невозможны в отсутствие использования artificial intelligence и машинного обучения. Именно из-за таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, устройство способно распознавать пользователя даже при изменениях внешности: новая стрижка, щетина, оптика или грим не становятся барьером для деблокировки.

Детектирование физиономии

На первом этапе программа необходимо мгновенно обнаружить лицо среди всего снимка камеры. Для этой задачи применяются последовательные классификаторы Хаара или более продвинутые сверточные нейронные сети (CNN), которые «обучены» идентифицировать человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN может распознавать облик даже в случае неполном перекрытии (например, шарфом или ладонью).

Выделение основных точек

После распознавания лица система, такая как Вулкан 24 Казино, вычисляет расположение основных точек: края глаз, кончик носа, границы губ и так далее. Обычно применяется от 68 до 128 основных меток на лице.

Данное нужно для нормализации визуала: если пользователь держит смартфон под наклоненным, или склонил головку, программа исправляет изображение до обычного угла для последующего изучения.

Создание биометрического идентификатора образца

Далее нейронная сеть строит сжатое математическое представление («эмбеддинг») внешности пользователя — своеобразный цифровой образ внешности длиной от 128 до 512 флоатов.

Такой образец весьма трудно подделать: он не сохраняет само фото юзера, а лишь уникальные черты его облика, что делает его идеальным для таких платформ, как Vulkan24.

Сравнительный анализ и вынесение выбора

Если пользователь намеревается открыть смартфон глазами, система осуществляет все описанные описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если похожесть превышает установленный уровень (обычно выше 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, разблокируется; если нет — доступ запрещается.

Приспособление к изменениям облика

Интересная особенность актуальных систем — возможность самообучения. Если ты часто доступаете к мобильное устройство с свежей прической или очками, алгоритм постепенно обновляет основной модель вашего облика для улучшения точности функционирования без снижения уровня безопасности.

Защита биометрических информации.

Множество клиенты боятся хранить свои биометрические данные на мобильном устройстве из-за угрозы утечки информации или взлома устройства. Определенные организации, например Vulkan24, предлагают варианты для повышения сохранности информации пользователей.

• Локальное хранение: Преимущественно устройств записывает биометрические модели исключительно внутри безопасного чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Эти данные ни разу не не оставляют гаджет и закрыты включая изготовителю.

• Шифрование: Все данные сберегаются только в шифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.

• Изоляция программ: Приложения внешних девелоперов не обладают непосредственного доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать факт подтверждения личности через системный API.

Стоит упомянуть существенную деталь: если кто-то сможет получить доступ к вашему телефону физически (например, пока вы спите), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому многие изготовители осуществляют защиту от «слепого» разблокирования — например, заставляют открыть глаза во время сканирования или использовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно бывают типы распознавания лиц?

На сегодняшний день можно определить выделить 3 основных подхода к выполнению этой операции:

Программируемое плоское определение

Используется только фронтальная видеокамера без экстра датчиков глубины. Этот метод встречается обычно в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: несложность осуществления; низкая затраты; скоростная функционирование при достаточном освещении.
Минусы: несложно одурачить фотографией; нестабильная деятельность ночью; слабая защищенность.

Аппаратное 3D сканирование

Применяет инфракрасную видеокамеру + проекционный модуль пикселей + сенсоры глубины (Face ID от Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Плюсы: высокая надежность; невозможно подделать фото/видео; устойчивая деятельность в любых условиях освещения.
Минусы: удорожание устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана («чёлка»)

Гибридные методы с интеграцией ИИ

Задействуют комбинацию программируемых методов + аппаратную обработку + дополнительную обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам («anti-spoofing»). Например, подобные продукты, как Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock современных версий, комбинируют фронтальную камеру c ИК датчиком движения Soli Radar для предотвращения от подделок жестами/масками/видеодисплеями посторонних устройств.

Образцы применения разных техник

• iPhone модели X/11/12/13/14 задействуют только физическое трёхмерное 3D-сканирование
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые представил эквивалент Face ID среди Android.
• Samsung Galaxy S10 модель/S20 обеспечивают как программное плоское распознавание по изображению фронталкой, так и датчик глазного ириса.
• Huawei Mate20 Pro применяет систему из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-сенсор

Вопросы защиты и ложные сигналы

Несмотря на впечатляющий прогресс технологий за последние лет, идеальных механизмов пока не существует:

1. Возможность обмана: Недорогие телефоны просто доступны четкой фотографией владельца или видеозаписью с экрана другого устройства.
2. Идентичные близняшки: Даже самые идеальные устройства могут ошибиться между монозиготными близнецами либо родичами с очень схожей внешностью.
3. Трансформации внешнего вида: Внезапное похудение/увеличение массы тела, пластические операции или повреждения порой необходимы для перерегистрации биометрии.
4. Условия съёмки: Яркая освещённость солнцем или интенсивная темнота могут уменьшить верность распознавания признаков.

Ниже несколько подсказок для безопасному эксплуатации:

• Для критически важных операций всегда используйте дополнительную аутентификацию;
• Не включайте опцию «Разблокировка по лицу» на недорогих моделях без ИК-сенсоров;
• Постоянно обновляйте прошивку смартфона для обеспечения безопасности от современных угроз;
• Включайте функцию «Требовать распахнутых глаз» там, где она имеется.

В каких местах дополнительно используется технология кроме мобильных телефонов?

Хотя основная мысль этой публикации касается именно смартфонам и планшетам, стоит упомянуть о альтернативных областях использования технологии:

• Контроль прохода в офисах и многоквартирных зданиях;
• Платёжные аппараты банков («Face Pay»);
• Электронные паспорта последнего образца;
• Комплексы видеомониторинга городских подразделений;
• Автоматизация регистрации посещаемости школ/университетов;
• Авторизация участников персональных компьютеров/ноутбуков.

Например: В городском метро уже проверяется система платежа проезда по фейсу («Face Pay») — достаточно пройти через барьер без карты или телефона! Похожие программы развиваются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Республике Корея и ряде стран Европы.

Как трансформируется техпроцесс в наше время?

Каждый год проявляются свежие идеи для повышения уровня работы систем лицевого распознавания:

1. Увеличивается чёткость сенсоров — чем больше элементов фиксируется камерой/датчиками глубины, тем меньше вероятность ошибки;
2. Совершенствуются нейросети — современные архитектуры модели MobileNetV3 дают возможность скоростно адаптироваться к новым характеристикам облика владельца непосредственно на девайсе без пересылки информации в облачное хранилище.
3. Совершенствуются технологии антиспуфинга — теперь телефоны могут различать реальные движущиеся лица от статичных фотографий/маскировок по микроскопическим движениям кожи.
4. Интеграция со умными устройствами — интеллектуальные часы могут автоматически закрыть доступ к мобильный телефон, если владелец отошёл далеко.
5. Возникают комбинированные устройства — к примеру объединяющие речевую аутентификацию + физиономию + пальцевой отпечаток.

Вот, которые тренды особенно актуальны сейчас:

1) Сокращение элементов

Производители намереваются уменьшить габариты прорези («чёлки») для датчики на дисплее за счёт интеграции миниатюрных ИК-излучателей прямо под стекло дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработка прямо на аппарате

Для увеличения личной безопасности всё больше обработки данных выполняется внутри устройства без пересылки данных во внешний облачный сервис.

3) Стандартизация стандартов

Гугл энергично продвигает эталон BiometricPrompt API, для того чтобы аналогичные площадки, как Вулкан 24, и любые Android-программы были совместимы с всеми формами биометрии унифицированно.

Какое решить на сегодня?

В случае если вам всем необходима наивысшая безопасность информации, подбирайте топовые аппараты со встроенным ИК-проектором либо ToF-сенсором глубины.

• iPhone каждого актуальных моделей
• Huawei Mate/P серии
• Xiaomi Expert
• Vivo X линейки
• Оппо Обнаружить X серий.

Если средства невелик – лучше предпочесть традиционным средствам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а опцию «разблокировка по лицу», такую как в Вулкан 24, использовать только как дополнительную возможность удобства.

Как увеличить удобство использования опции?

Есть некоторые хитростей для людей, кто уже использует функцию распознавания лица:

1. Регулярно обновляйте свою фото-шаблон, если значительно меняется облик.
2. Не пренебрегайте очищать линзу передней камеры – разводы могут уменьшить точность!
3. Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего мобильник сам запускает камеру если вы поднимаете его.
4. При регистрационного процесса пытайтесь держать голову ровно впереди видеоустройства без сильного наклона головы.
5. Применяйте возможность “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она закрывает мобильное устройство, если вы отворачиваетесь от экрана.

Возможности прогресса инноваций

В предстоящие годы можно ожидать возникновения полностью безконтактных способов опознания человека сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: облик + звучание + походка + жесты рук!

Также возможно появление новых методов охраны приватности – к примеру, изменяющееся изменение цифрового шаблона после каждой удачной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – единственная из наиболее интересных инноваций нашего эпохи! Она предоставляет общение со смартфоном комфортнее чем до этого, и такие приложения, как Vulkan24, могут существенно оптимизировать ваш опыт, но запрашивает внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, раз вы знаете, как устроена эта система в деталях, – сумеете осознаннее выбирать свой будущий девайс!