Как работает распознавание лиц в мобильных устройствах

Почему мы выбираем разблокирование по лицевому распознаванию

В последние годы определение лиц является одной из самых распространённых возможностей для открытия умных телефонов. Еще некоторые годов тому назад большинство использующих довольствовались пин-кодами, паролями или датчиками отпечатков пальцев. Но при появлением подобных технологий, например Вулкан 24, нам вполне лишь взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Какой аспект делает эту возможность такой востребованной? Во-первых, это удобно: не нужно помнить замысловатые пароли или искать правильный палец в тьме. Также, это мгновенно: современные программы идентифицируют лицо практически за мгновение. В-третьих, это чувство футуристичности — как будто в кинофильмах про вулкан 24 разведчиков.

Однако за данной кажущейся простотой таится весь универсум трудных методов и инженерных концепций. Позвольте нам разобраться, как точно работает распознавание лиц в современных мобильных телефонах, какие бывают методы, насколько они надёжны и что нас ожидает в будущем.

Краткая хроника прогресса технологии

Идентификация лиц как техника присутствует уже более пятидесяти лет. Начальные эксперименты автоматизированного изучения лиц были сделаны еще в 1960-х годах в лабораториях США. Тогда ЭВМ умели лишь определять силуэты черепа и измерять промежутки между очами и устами на монохромных снимках.

Изначальные торговые установки появились в девяностых годах, но они были неидеальны: работали медленно и нередко ошибались. Только с прогрессом синтетических сетей и таких платформ, как Вулкан 24 Казино, высокопроизводительных мобильных процессоров распознавание лиц стало по-настоящему массовым явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple представила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с достоверным трёхмерным идентификацией лица. За ним пошли Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие стали интегрировать личные решения.

Главные шаги действия системы распознавания

Процесс идентификации лица можно условно поделить на несколько важных этапов:

1. Распознавание лица — устройство определяет существование гуманного образа в кадре.
2. Определение характеристик — механизм исследует контуры облика: очертания зрительных органов, носа, уст, положение бровей.
3. Построение структуры — создаётся уникальный цифровой отпечаток (faceprint) на основе выделенных признаков.
4. Сравнение со стандартом — созданный образец сопоставляется со сохранённой при учёте биометрической сведениями владельца.
5. Принятие выбора — если сходство достаточно высокое, смартфон открывается.

Любой из данных шагов запрашивает специальных процедур и оптимизаций для быстрой работы непосредственно на девайсе.

Технические составляющие: что прячется внутри них

Обычная селфи камера.

Простейший несложный метод идентификации лица применяет лишь лицевую камеру смартфона смартфона. Такой способ внедрён во различных бюджетных версиях Android-девайсов.

Преимущества:

• Необходимо нуждается в внешних сенсоров.
• Быстро действует при достаточном свете.

Недостатки:

• Несложно обмануть фотографией или видео.
• Неправильно работает при слабом освещённости или необычных точках зрения.

Инфракрасная фотокамера и пунктирный проекционный аппарат

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

Каким образом это действует:

• Точечный устройство проекции показывает на лицо пользователя невидимую сетку из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID задействует около 30 000 точек).
• Инфракрасная камера записывает деформацию этой решетки по плоскости физиономии.
• Создаётся трехмерная карта глубины глубинности, которая практически неосуществима для имитации обычной фото или маскировкой.

Плюсы

• Надёжная деятельность даже в полной темноте.
• Сильная устойчивость к имитациям.
• Точность определения более 99%.

Дополнительные сенсоры

В некоторых аппаратах используются также дополнительные датчики: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют время распространения света до цели и обратно; RGB-датчики глубины; специальные световые лидары для построения более детализированной 3D-модели лица.

Эти инновации применяются чаще всего во передовых моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные процедуры: искуственный ум в работе

Нынешние устройства идентификации физиономий немыслимы без использования artificial intelligence и машинного обучения. Именно благодаря таким разработкам, как Вулкан 24 Казино, гаджет в состоянии идентифицировать пользователя даже при изменениях внешности: новая стрижка, растительность на лице, линзы или грим не становятся препятствием для открытия.

Детектирование физиономии

На стартовом этапе система необходимо быстро распознать лицо среди всего снимка с камеры. Для этой задачи используются последовательные классификаторы Хаара или более современные сверточные нейронные сети (CNN), которые « обучены » идентифицировать лица людей среди множества других объектов.

Пример: метод MTCNN способен обнаруживать облик даже с неполном перекрытии (например, платком или ладонью).

Определение важных аспектов

После обнаружения лица механизм, такая как Вулкан 24 Казино, определяет расположение ключевых точек: уголки глаз, верхушка носа, контуры губ и так далее. Как правило используется от 68 до 128 ключевых маркеров на лице.

Это нужно для стабилизации изображения: если человек держит телефон под углом, или склонил головку, программа корректирует картинку до обычного угла для дальнейшего анализа.

Построение биометрического шаблона

Далее искусственная сеть строит сжатое цифровое представление (« эмбеддинг ») облика пользователя — своеобразный цифровой « отпечаток » внешности длиной от 128 до 512 чисел с плавающей запятой.

Этот шаблон крайне затруднительно подделать: он не хранит само картинку пользователя, а лишь уникальные характеристики его вида, что делает его совершенным для таких площадок, как Vulkan24.

Сравнение и осуществление выбора

В случае, когда пользователь намеревается открыть смартфон взглядом, система повторяет все указанные шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если аналогичность превышает определённый уровень (обычно больше 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, доступен; если нет — доступ запрещается.

Привыкание к изменениям облика

Увлекательная особенность актуальных системы — способность самообучения. Если ты постоянно доступаете к телефон с обновленной укладкой или оптикой, система постепенно модернизирует эталонный шаблон вашего облика для улучшения точности функционирования без ухудшения безопасности.

Безопасность биометрических данных данных.

Большинство юзеры опасаются хранить свои био-идентификационные данные на смартфоне из-за вероятности утечки информации или хакерской атаки. Некоторые компании, вроде Vulkan24, предлагают методы для повышения сохранности сведений пользователей.

• Локальное сохранение: Преимущественно устройств записывает био-идентификационные шаблоны лишь в пределах безопасного микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они ни разу не не выходят из устройство и недоступны в том числе изготовителю.

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

• Изоляция программ: Приложения внешних разработчиков не обладают непосредственного доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать подтверждение подтверждения идентичности через системный API.

Стоит подчеркнуть значимую подробность: в случае, если какой-то человек достанет доступ к вашему телефону физически (к примеру, во время сна), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому значительное количество изготовители внедряют систему защиты от автоматического разблокирования — в частности, требуют раскрыть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие бывают категории распознавания лиц?

В настоящее время можно выделить определить три главных способа к выполнению этой функции:

Софтверное 2D идентификация

Эксплуатируется только лицевая видеокамера без вспомогательных детекторов глубины. Этот метод наблюдается чаще всего в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: легкость осуществления; минимальная цена; оперативная работа при хорошем свете.
Минусы: легко ввести в заблуждение снимком; нестабильная деятельность ночью; низкая охрана.

Техническое 3D сканирование

Использует ИК видеокамеру + проекционный модуль пикселей + сенсоры глубины (Face ID от Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Достоинства: большая надёжность; невозможно обмануть фото/видео; постоянная функционирование при любом освещении.
Минусы: повышение стоимости устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (« чёлка »)

Смешанные подходы с ИИ-дополнением

Используют комбинацию софтверных методов + техническую обработку + последующую обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (« anti-spoofing »). Например, подобные изделия, например Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock современных поколений, комбинируют фронталку c инфракрасным сенсором мобильности Soli Radar для предотвращения от фальсификаций жестами/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Иллюстрации использования разных методов

• iPhone модели X/11/12/13/14 применяют только физическое трёхмерное сканирование в 3D
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition в первый раз предложил аналог Face ID в ряду Android.
• Samsung Galaxy S10/S20 поддерживают как программное обеспечение 2D идентификацию по изображению фронталкой, так и сканер ириса глаза.
• Huawei Mate20 Pro использует комплекс из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-сенсорный элемент

Трудности защиты и ошибочные срабатывания

Несмотря на поразительный успехи инноваций за последние годы, безупречных систем пока не имеется:

1. Возможность подвоха: Недорогие мобильники легко доступны четкой изображением владельца либо роликом с дисплея иного гаджета.
2. Идентичные близнецы: Даже самые идеальные механизмы могут перепутать между монозиготными близнецами либо семьями с очень аналогичной внешностью.
3. Изменения облика: Стремительное утрата веса/набор веса, косметические процедуры или травмы в некоторых случаях необходимы для обновления данных биометрических данных.
4. Условия записи: Интенсивная освещённость солнцем или же плотная затенение могут уменьшить верность распознавания признаков.

Здесь пара рекомендаций по безопасному использованию:

• Для важных операций всегда применяйте двухэтапную аутентификацию;
• Не активируйте функцию « Разблокировка по лицу » на дешёвых аппаратах без ИК-сенсоров;
• Систематически обновляйте ПО смартфона для защиты от современных угроз;
• Включайте функцию « Требовать распахнутых глаз » там, где она доступна.

В каких местах ещё находится применение технологии за исключением смартфонов?

Хотя тема данной статьи посвящена именно портативным гаджетам, необходимо сказать о альтернативных областях использования технологии:

• Управление доступа в рабочих помещениях и жилых домах;
• Платёжные устройства банков (« Face Pay »);
• Электронные удостоверения личности последнего типа;
• Комплексы видеомониторинга городских служб;
• Автоматизирование регистрации посещаемости учебных заведений/вузов;
• Вход пользователей компьютеров/ноутбуков.

Например: В московском метро уже испытывается система платежа проезда по фейсу (« Face Pay ») — хватит пройти через барьер без пластика или телефона! Похожие инициативы развиваются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и ряде стран Европы.

Как меняется технология сегодня?

Всякий год проявляются новые мысли для улучшения уровня деятельности систем распознавания лиц:

1. Увеличивается детализация сенсоров — чем больше элементов фиксируется фотоаппаратом/глубинными сенсорами, тем меньше шанс ошибки;
2. Улучшаются нейросети — новейшие архитектуры типа MobileNetV3 обеспечивают возможность скоростно осваивать новым характеристикам облика владельца прямо на устройстве без отправки данных в облако.
3. Улучшаются методы антиспуфинга — теперь мобильные устройства способны отличать подлинные живые облики от неподвижных фото/маскировок по мельчайшим микродвижениям.
4. Взаимодействие со интеллектуальными приборами — интеллектуальные часы могут самостоятельно блокировать мобильный телефон, если пользователь удалился на значительное расстояние.
5. Возникают комбинированные устройства — например комбинирующие голосовую опознание + облик + дактилоскопический след.

Итак, которые направления очень востребованы в данный момент:

1) Сокращение элементов

Компании стараются минимизировать величину выреза (« чёлки ») для сенсоры на экране за счёт встраивания компактных ИК-проекторов прямо под стекло дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Переработка прямо на аппарате

Для увеличения приватности всё больше расчётов выполняется локально без передачи данных во дополнительный облачный услугу.

3) Стандартизация регламентов

Гугл активно пропагандирует норму BiometricPrompt API, с целью чтобы подобные площадки, вроде Вулкан 24, и все Android-аппы могли работать с любыми видами биометрии единообразно.

Какое выбрать сегодня?

Если вам нужна максимальная безопасность информации, выбирайте топовые модели с интегрированным ИК-излучателем или ToF-датчиком глубины.

• iPhone всех существующих актуальных моделей
• Huawei Companion/Series P ряда
• Mix Professional
• Vivo X серии
• Оппо Найти Х линейки.

Если бюджет невелик – лучше выбирать традиционным способам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а возможность « разблокировка по лицу », такую как в Вулкан 24, задействовать только как опциональную возможность комфорта.

Как увеличить удобство использования возможности?

Есть несколько лайфхаков для людей, кто уже пользуется функцию распознавания лица:

1. Часто обновляйте свою фото-шаблон, если сильно меняется облик.
2. Не упускайте из виду чистить объектив фронтальной камеры – загрязнения могут снизить точность!
3. Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так телефон сам запускает фотоаппарат когда вы берёте его в руки.
4. Во время регистрационного процесса пытайтесь держать лицевую часть ровно перед камеры исключая резкого наклона головы.
5. Используйте возможность “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует телефон, если вы отвернулись от экрана.

Перспективы эволюции техники

В предстоящие времена можно ожидать появления полностью безконтактных способов распознавания персоны сразу по нескольким биометрическим характеристикам параметрам одновременно: физиономия + звучание + манера ходьбы + манипуляции руками!

Также возможно возникновение новых способов обеспечения конфиденциальности – скажем, изменяющееся корректировка электронного паттерна после каждой успешной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из самых увлекательных технологий нашего эпохи! Она делает интеракцию со телефоном проще чем до этого, и такие приложения, как Vulkan24, могут существенно повысить ваш опыт, но нуждается в внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, если вы знаете, как функционирует эта система изнутри, – будете в состоянии более осмысленно выбирать свой очередной девайс!