Каким образом действует определение лиц в телефонах

Для чего мы останавливаемся на разлочивание по лицу

В прошлые годы распознавание физиономий превратилось в одной из наиболее востребованных возможностей для деблокировки смартфонов. Всего пару годков тому назад основная масса юзеров обходились пин-кодами, секретными кодами или датчиками отпечатков пальцев. Но при появлением подобных технологий, например Вулкан 24, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и устройство тут же узнает своего владельца.

Какая вещь превращает данную возможность настолько популярной? Прежде всего, это комфортно: не нужно помнить замысловатые пароли или искать верный палец в тьме. Во-вторых, это быстро: современные программы идентифицируют лицо буквально за мгновения ока. В-третью очередь, это впечатление футуристичности — словно в кинолентах про вулкан 24 агентов.

Впрочем за такой видимой несложностью прячется полный вселенная трудных технологий и инженерных концепций. Попробуем разобраться, как точно работает распознавание лиц в актуальных мобильных телефонах, какие существуют технологии, насколько они защищены и что нас ждёт впереди.

Сжатая хроника развития инноваций

Распознавание лиц как техника имеется уже более пятидесяти годов. Первые эксперименты автоматического изучения лиц были сделаны еще в 1960-х годы в лабораториях США. Тогда вычислительные машины способны были лишь обозначать очертания лица и определять дистанции между очами и устами на ахроматических изображениях.

Изначальные коммерческие системы возникли в девяностых годах, но они были неидеальны: функционировали медленно и часто ошибались. Только с прогрессом искусственных сетей и таких площадок, как Вулкан 24 Казино, сильных мобильных микросхем распознавание лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

В 2017 году Apple презентовала iPhone X с системой Face ID — это был первый популярный смартфон с надёжным трёхмерным идентификацией лица. За этим пошли Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие начали внедрять собственные решения.

Основные этапы действия системы определения

Процесс распознавания лица можно условно поделить на несколько ключевых этапов:

Обнаружение лиц — камера определяет присутствие гуманного лица в кадре.
Выделение особенностей — механизм анализирует контуры физиономии: очертания глаз, носа, уст, расположение надбровных дуг.
Построение структуры — создаётся уникальный цифровой отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
Сравнение со образцом — сформированный образец сверяется со зафиксированной при регистрации биометрической информацией владельца.
Принятие решения — если соответствие достаточно значительное, смартфон открывается.

Каждый из этих шагов нуждается в индивидуальных методов и усовершенствований для скорой работы непосредственно на девайсе.

Железные компоненты: что прячется внутри

Обычная селфи камера.

Самый простой метод распознавания физиономии использует только переднюю камеру смартфона мобильного устройства. Подобный способ внедрён во различных доступных версиях Android-девайсов.

Достоинства:

Необходимо нуждается в внешних сенсоров.
Шустро работает при хорошем освещённости.

Минусы:

Легко ввести в заблуждение снимком или видеозаписью.
Неудачно работает при слабом освещении или необычных точках зрения.

Инфракрасная камера и точечный проектор

Более совершенные системы, такие как Вулкан 24 Казино, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта техпроцесс является основой Face ID от Apple.

Как это действует:

Точечный устройство проекции проецирует на облик пользователя невидимую сетку из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID использует около 30 000 точек).
ИК устройство фиксирует изменение формы данной сетки по поверхности физиономии.
Создаётся трёхмерная карта глубины глубинности, что практически неподвластна для фальсификации обычной фото или маскировкой.

Преимущества

Надёжная функционирование даже в полной темноте.
Высокая защита к фальсификациям.
Точность распознавания более 99%.

Дополнительные датчики

В отдельных устройствах задействуются также вспомогательные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые определяют период прохождения луча до цели и обратно; RGB-датчики дальности; специальные оптические лидары для формирования более точной 3D-модели лица.

Эти инновации встречаются наиболее часто во передовых устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Компьютерные процедуры: искуственный ум на работе

Современные устройства распознавания лиц невозможны при отсутствии использования искусственного интеллекта и машинного обучения. Именно благодаря таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, устройство может распознавать владельца даже при метаморфозах внешнего вида: новая укладка, щетина, линзы или грим не становятся барьером для деблокировки.

Обнаружение лиц

На стартовом этапе программа обязана мгновенно обнаружить ликовое изображение внутри всего снимка с камеры. Для этого используются многоуровневые классификаторы Хаара или более современные сверточные нейронные сети (CNN), которые натренированы идентифицировать лица людей среди множества других объектов.

Пример: метод MTCNN способен находить лицо даже при неполном перекрытии (например, платком или рукой).

Определение важных аспектов

После распознавания лица устройство, такая как Вулкан 24 Казино, вычисляет местоположение основных точек: края глаз, верхушка носа, границы губ и так далее. Часто применяется от 68 до 128 основных маркеров на лице.

Это действие нужно для стабилизации изображения: если юзер держит мобильник под углом, или повернул голову, программа “выпрямляет” изображение до стандартного положения для последующего изучения.

Формирование биометрии модели

Далее нейронная сеть строит компактное цифровое представление (“эмбеддинг”) внешности пользователя — своеобразный цифровой образ внешности длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Такой шаблон очень трудно сфальсифицировать: он не хранит непосредственно изображение пользователя, а лишь исключительные особенности его внешности, что делает его оптимальным для таких систем, как Vulkan24.

Сравнительный анализ и осуществление заключения

В случае, когда пользователь желает разблокировать телефон взглядом, программа осуществляет все описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

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

Приспособление к трансформациям внешнего вида

Увлекательная характеристика нынешних системы — способность самообучения. Если вы часто открываете телефон с свежей укладкой или очками, система постепенно модернизирует базовый образец вашего внешности для увеличения точности действия без снижения уровня безопасности.

Охрана биометрических данных информации.

Большинство пользователи боятся хранить свои биометрические данные на телефоне из-за угрозы потери данных или хакерской атаки. Иные компании, такие как Vulkan24, предлагают решения для повышения сохранности сведений юзеров.

Локальное хранение: Большинство девайсов хранит биометрические шаблоны исключительно внутрь защищенного процессора Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они ни разу не не покидают устройство и закрыты в том числе производителю.
Шифрование: Все сведения хранятся только в шифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция приложений: Программы третьих разработчиков не имеют прямого доступа к биометрическим; они могут лишь запрашивать факт подтверждения личности через системный API.

Стоит упомянуть важную деталь: в случае, если кто-либо получит доступ к вашему телефону физически (например, пока вы спите), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому значительное количество изготовители реализуют защиту от неосознанного разблокирования — в частности, просят раскрыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие бывают типы определения лиц?

На сегодняшний день можно различить 3 главных метода к осуществлению этой функции:

Софтверное двухмерное определение

Используется только передняя камера без экстра датчиков глубины. Подобный подход используется наиболее часто в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: несложность воплощения; минимальная цена; оперативная деятельность при хорошем освещении.
Минусы: просто обмануть снимком; нестабильная деятельность ночью; слабая охрана.

Аппаратное объёмное сканирование

Использует ИК видеокамеру + проектор пикселей + сенсоры глубины (Face ID у Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Преимущества: значительная достоверность; нельзя подделать фото/видео; устойчивая работа при любом освещении.
Минусы: увеличение цены устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Смешанные подходы с дополнением ИИ

Применяют комбинацию программных методов + аппаратную обработку + дополнительную обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие изделия, как Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock последних версий, объединяют фронтальную камеру c ИК сенсором движения Soli Radar для предотвращения от подделок жестами/масками/видеодисплеями чужих устройств.

Примеры использования различных способов

iPhone линейки X/11/12/13/14 используют только физическое трёхмерное сканирование
Xiaomi Mi8 Explorer Edition в первый раз внедрил подобие Face ID в ряду Android.
Samsung Galaxy S10 версия/S20 имеют как программное обеспечение плоское распознавание по изображению селфи-камерой, так и сканер глазного ириса.
Huawei Mate20 Pro использует систему из ИК-освещения + Dot Projector + ToF-сенсорный элемент

Вопросы безопасности и ошибочные сигналы

Несмотря на замечательный развитие технологий за недавние лет, идеальных систем пока не наблюдается:

Возможность мошенничества: Доступные смартфоны просто открываются четкой фотографией владельца или видео с экрана другого устройства.
Идентичные близняшки: Даже самые идеальные механизмы могут ошибиться между монозиготными близнецами либо родственниками с очень похожей внешностью.
Метаморфозы облика: Резкое снижение веса/увеличение массы тела, хирургические вмешательства или повреждения в некоторых случаях необходимы для перерегистрации биометрии.
Условия съёмки: Яркая освещённость солнцем или плотная затенение могут снизить аккуратность распознавания признаков.

Вот несколько подсказок по безопасному применению:

Для важных операций всегда применяйте дополнительную аутентификацию;
Не активируйте опцию “Разблокировка по лицу” на бюджетных аппаратах без ИК-сенсоров;
Постоянно апгрейдите прошивку смартфона для обеспечения безопасности от современных угроз;
Включайте функцию “Требовать открытых глаз” в тех местах, где она имеется.

В каких областях также используется технология кроме смартфонов?

Несмотря на то, что тема нашей публикации сосредоточена на конкретно мобильным устройствам, необходимо сказать о других сферах применения технологии:

Контроль прохода в деловых центрах и многоквартирных зданиях;
Платёжные устройства финансовых учреждений (“Face Pay”);
Электронные удостоверения личности последнего поколения;
Установки видеоконтроля муниципальных подразделений;
Автоматизация регистрации посещаемости учебных заведений/институтов;
Вход участников персональных компьютеров/ноутбуков.

Например: В столичном метро уже проверяется система оплаты проезда по лицу (“Face Pay”) — хватит пройти через барьер без пластика или телефона! Аналогичные программы реализуются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и ряде стран Европы.

Как меняется техпроцесс сегодня?

Каждый годочек проявляются свежие идеи для усовершенствования качества деятельности систем распознавания лиц:

Увеличивается чёткость датчиков — чем больше элементов фиксируется камерой/глубинными сенсорами, тем меньше вероятность погрешности;
Улучшаются нейронные сети — передовые структуры типа MobileNetV3 дают возможность скоростно осваивать свежим особенностям облика обладателя прямо на устройстве без пересылки информации в облачное хранилище.
Развиваются методы антиспуфинга — теперь мобильные устройства умеют различать подлинные движущиеся лица от фиксированных фотографий/маскировок по микроскопическим движениям кожи.
Интеграция со интеллектуальными приборами — умные часы могут самостоятельно закрыть доступ к телефон, если обладатель ушёл далеко.
Появляются смешанные устройства — в частности комбинирующие речевую идентификацию + лицо + пальцевой отпечаток.

Здесь, те направления в особенности популярны сейчас:

1) Миниатюризация компонентов

Изготовители намереваются уменьшить размер прорези (“чёлки”) для сенсоры на дисплее за счёт интеграции маленьких ИК-проекторов прямо под стекло дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Переработка прямо на девайсе

Для увеличения приватности всё более расчётов выполняется на месте без пересылки информации во внешний облачный сервис.

3) Стандартизация стандартов

Google интенсивно пропагандирует норму BiometricPrompt API, чтобы подобные системы, вроде Вулкан 24, и все Android-приложения были совместимы с всеми формами биометрии единообразно.

Какое решить сегодня?

Если тебе важна максимальная сохранность данных, подбирайте передовые устройства со встроенным ИК-проектором либо ToF-сенсором глубины.

iPhone всех существующих актуальных моделей
Huawei Companion/P серии
Mix Expert
Vivo X серии
Оппо Обнаружить Х серий.

Если средства скромен – лучше выбирать традиционным способам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а опцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан 24, задействовать только как второстепенную возможность комфорта.

Как улучшить комфорт использования функции?

Есть пара советов для пользователей, кто уже использует функцию распознавания лица:

Часто обновляйте свою фото-шаблон, если кардинально изменяется облик.
Не упускайте из виду очищать объектив передней камеры – разводы могут уменьшить точность!
Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – в результате смартфон сам запускает камеру если вы поднимаете его.
В процессе регистрации постарайтесь сохранять лицевую часть прямо напротив объектива исключая резкого наклона головы.
Используйте возможность “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует телефон, если вы отвели взгляд от экрана.

Перспективы развития технологии

В предстоящие периоды можно ожидать возникновения полностью дистанционных способов опознания индивидуума сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: лицо + речь + шаги + движения рук!

Также вероятно появление современных способов защиты приватности – например, динамическое корректировка электронного образца после каждой успешной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – единственная из самых захватывающих инноваций нашего эпохи! Она предоставляет взаимодействие со смартфоном удобнее чем когда-либо прежде, и такие программы, как Vulkan24, могут значительно оптимизировать ваш юзерский опыт, но нуждается в осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, раз вы понимаете, как работает эта методика изнутри, – сможете осознаннее определять свой следующий девайс!

Category: reviews