new logo white-14
جديدنا

Каким способом функционирует определение лицевых образов в смартфонах

Каким способом функционирует определение лицевых образов в смартфонах

Для чего мы выбираем разблокировку по лицу

В недавние времена идентификация лиц стало одной из самых популярных функций для открытия смартфонов. Лишь пару годков назад основная часть юзеров обходились PIN-кодами, секретными кодами или датчиками отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, например admiral x, нам вполне просто взглянуть на экран — и аппарат тут же узнает своего владельца.

Какой аспект делает эту конкретную возможность такой востребованной? Во-первых, это комфортно: не нужно помнить замысловатые пароли или отыскивать верный палец в тьме. Во-вторых, это оперативно: современные системы идентифицируют лицо буквально за мгновение. В-третью очередь, это ощущение футуризма — как будто в кинолентах про admiral x агентов.

Однако за этой на первый взгляд легкостью скрывается полный универсум трудных технологий и инженерных решений. Давайте исследовать, как именно работает фейсканирование в актуальных мобильных телефонах, какие применяются методы, насколько они защищены и что нас ждёт впереди.

Сжатая повествование эволюции инноваций

Распознавание лиц как техника существует уже более пятидесяти лет. Изначальные пробы автоматизированного изучения лица были сделаны еще в 1960-х годах в лабораториях США. Тогда ЭВМ могли лишь определять очертания головы и определять промежутки между глазами и ртом на монохромных фотографиях.

Изначальные коммерческие системы стали доступны в 1990-х годах, но они были неидеальны: действовали неспешно и часто давали сбои. Только с прогрессом искусственных сетей и таких систем, как адмирал х, 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 массовый смартфон с безопасным трёхмерным распознаванием лица. За ним последовали Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие стали интегрировать свои решения.

Основные шаги функционирования устройства идентификации

Процесс определения лица можно условно разделить на несколько важных этапов:

  1. Обнаружение лица — камера выявляет наличие человеческого образа в изображении.
  2. Выделение характеристик — механизм анализирует контуры физиономии: конфигурацию зрительных органов, обонятельного органа, губ, позицию бровей.
  3. Построение шаблона — создаётся неповторимый электронный отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
  4. Сравнение со эталоном — сформированный модель сверяется с сохранённой при учёте биометрической информацией владельца.
  5. Принятие определения — если соответствие достаточно существенное, смартфон разблокируется.

Любой из указанных этапов запрашивает индивидуальных методов и оптимизаций для оперативной работы непосредственно на девайсе.

Технические составляющие: что находится внутри них

Обычная передняя камера.

Самый простой несложный способ распознавания лица использует исключительно переднюю камеру мобильного устройства. Такой подход реализован во различных недорогих версиях Android-устройств.

Плюсы:

Минусы:

Инфракрасная фотокамера и пунктирный проектор

Более совершенные системы, такие как адмирал х, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная техпроцесс лежит в основе Face ID от Apple.

Как это функционирует:

Преимущества

Добавочные сенсоры

В определённых устройствах задействуются также вспомогательные датчики: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют период распространения света до предмета и обратно; Цветные-датчики дальности; специальные лазерные дальномеры для создания более точной 3D-модели физиономии.

Эти разработки используются в основном во передовых аппаратах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Программные процедуры: искуственный ум в работе

Современные системы распознавания лиц невозможны без применения искусственного интеллекта и машинного обучения. Именно вследствие таким инновациям, как адмирал х, аппарат может идентифицировать пользователя даже при изменениях внешнего вида: новая укладка, борода, очки или грим не становятся помехой для разблокировки.

Обнаружение лица

В стартовом этапе система обязана мгновенно найти ликовое изображение внутри полного снимка камеры. Для данной цели используются каскадные классификаторы Хаара или более современные сверточные нейронные сети (CNN), которые натренированы распознавать лица людей среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN в состоянии распознавать лицо даже в случае частичном закрытии (например, шарфом или ладонью).

Идентификация важных точек

После обнаружения лица механизм, такая как адмирал х, устанавливает положение главных точек: уголки глаз, конец носа, края губ и так далее. Как правило применяется от 68 до 128 ключевых меток на лицевой поверхности.

Данное требуется для стабилизации визуала: если пользователь удерживает телефон под углом, или повернул головку, программа корректирует изображение до нормального состояния для дальнейшего анализа.

Построение биометрического идентификатора образца

Далее искусственная сеть строит уплотненное цифровое представление (“эмбеддинг”) облика пользователя — своеобразный цифровой образ внешности длиной от 128 до 512 флоатов.

Этот образец очень трудно имитировать: он не хранит само картинку пользователя, а лишь особенные особенности его внешности, что делает его идеальным для таких площадок, как admiral-x.

Сопоставление и принятие решения

Если пользователь хочет разблокировать мобильник взором, механизм осуществляет все описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если схожесть превышает установленный границу (обычно превышает 99%), телефон, как и платформа admiral-x, разблокируется; если нет — доступ не предоставляется.

Приспособление к трансформациям облика

Увлекательная особенность современных системы — способность самостоятельного обучения. Если ты постоянно доступаете к мобильное устройство с обновленной прической или оптикой, алгоритм постепенно обновляет основной модель вашего облика для увеличения точности действия без ухудшения безопасности.

Защита биометрических данных информации.

Множество пользователи опасаются сохранять свои биометрические идентификационные данные на телефоне из-за вероятности потери данных или хакерской атаки. Иные фирмы, например admiral-x, предлагают варианты для повышения защиты данных клиентов.

Следует отметить важную особенность: в случае, если кто-то получит физический доступ к вашему телефону (к примеру, пока вы спите), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство изготовители реализуют защиту от неосознанного разблокирования — в частности, требуют открыть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно бывают категории идентификации лиц?

Сегодня можно выделить 3 главных метода к реализации этой функции:

Программное 2D определение

Применяется только передняя камера без вспомогательных сенсоров глубины. Такой метод наблюдается наиболее часто в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: несложность воплощения; минимальная цена; скоростная функционирование при качественном свете.
Минусы: легко обмануть фотографией; нестабильная деятельность ночью; недостаточная безопасность.

Аппаратное 3D сканирование

Использует инфракрасную камеру + проектор пикселей + сенсоры дистанции (Face ID от Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Плюсы: большая надежность; не получится исказить изображение/видеозапись; стабильная деятельность при любом освещении.
Минусы: удорожание устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Комбинированные методы с дополнением ИИ

Задействуют комбинацию программируемых методов + аппаратно-техническую обработку + дополнительную обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие продукты, как адмирал х и Google Pixel Face Unlock новейших версий, комбинируют фронтальную камеру c инфракрасным датчиком мобильности Soli Radar для защиты от подделок жестами/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Иллюстрации использования разных методов

Вопросы безопасности и ошибочные сигналы

Несмотря на впечатляющий успехи инноваций за прошедшие лет, безупречных систем пока не существует:

  1. Вероятность мошенничества: Недорогие смартфоны просто открываются высококачественной фотографией хозяина или же роликом с дисплея иного гаджета.
  2. Идентичные близнецы: Даже самые идеальные устройства могут перепутать между монозиготными близнецами либо семьями с очень схожей внешностью.
  3. Трансформации облика: Резкое утрата веса/увеличение массы тела, пластические операции или травмы иногда требуют перерегистрации биометрии.
  4. Условия съёмки: Интенсивная засветка солнцем или же глубокая темнота могут уменьшить аккуратность определения признаков.

Вот несколько советов по защищённому использованию:

В каких местах также находится применение технологии за исключением мобильных телефонов?

Пускай тема этой работы посвящена именно мобильным устройствам, следует отметить других сферах применения технологии:

Например: В столичном метро уже испытывается система платежа проезда по фейсу (“Face Pay”) — достаточно пройти через турникет без пластика или мобильника! Схожие проекты осуществляются в Китае (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.

Каким способом трансформируется техпроцесс сегодня?

Всякий годик проявляются свежие концепции для повышения уровня функционирования систем лицевого распознавания:

  1. Увеличивается детализация сенсорных устройств — чем больше информации фиксируется фотоаппаратом/датчиками глубины, тем меньше шанс погрешности;
  2. Развиваются нейронные сети — новейшие структуры вида MobileNetV3 обеспечивают возможность скоростно обучаться дополнительным особенностям облика владельца прямо на устройстве без отправки данных в облако.
  3. Развиваются способы антиспуфинга — теперь мобильные устройства могут распознавать реальные анимированные лица от неподвижных фото/маскировок по незаметным микродвижениям.
  4. Взаимодействие со смарт-гаджетами — интеллектуальные часы могут авто блокировать телефон, если пользователь ушёл далеко.
  5. Появляются смешанные механизмы — например совмещающие речевую опознание + облик + дактилоскопический след.

Итак, те тренды особенно востребованы в данный момент:

1) Уменьшение элементов

Производители стараются уменьшить величину прорези (“чёлки”) для сенсоры на экране за счёт встраивания компактных ИК-излучателей прямо под поверхность дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработка прямо на аппарате

Для увеличения конфиденциальности всё больше расчётов происходит внутри устройства без передачи данных во сторонний облачный услугу.

3) Унификация регламентов

Google интенсивно продвигает эталон BiometricPrompt API, с целью чтобы подобные площадки, например как admiral x, и каждые Android-аппы могли работать с любыми видами биометрии единообразно.

Что подобрать на сегодня?

Когда вам всем нужна наивысшая сохранность данных, остановите выбор на флагманские модели с вмонтированным ИК-излучателем или ToF-датчиком глубины.

Если финансы ограничен – лучше предпочесть обычным методам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в admiral x, применять только как дополнительную возможность комфорта.

Как улучшить практичность использования возможности?

Есть несколько лайфхаков для пользователей, кто уже применяет разблокировку по лицу:

  1. Периодически обновляйте свою фотографию-шаблон, если кардинально меняется внешность.
  2. Не забывайте протирать объектив фронтальной камеры – разводы могут снизить четкость!
  3. Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – в результате телефон сам включает камеру если вы берёте его в руки.
  4. В процессе записи постарайтесь удерживать лицевую часть прямо перед камеры без значительного наклона головы.
  5. Применяйте функцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она закрывает смартфон, если вы отвернулись от дисплея.

Будущее прогресса технологии

В предстоящие времена можно предвкушать развития полностью безконтактных способов опознания индивидуума сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: лицо + речь + манера ходьбы + движения рук!

Также предполагается развитие современных способов обеспечения личной информации – скажем, переменное изменение диджитал шаблона после каждой успешной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – единственная из самых захватывающих технологий нашего времени! Она делает интеракцию со телефоном проще чем до этого, и такие приложения, как admiral-x, могут в разы повысить ваш пользовательский опыт, но запрашивает осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, когда вы осведомлены, как устроена эта технология внутри, – будете в состоянии более осмысленно выбирать свой будущий устройство!