Как работает идентификация лиц в смартфонах

Как работает идентификация лиц в смартфонах

Для чего мы предпочитаем разблокировку по фейсу

В последние годы определение лиц стало одной из самых распространённых возможностей для открытия умных телефонов. Всего несколько годков тому назад большинство пользователей удовлетворялись PIN-кодами, паролями или сканерами отпечатков пальцев. Но при появлением таких технологий, например Вулкан 24, нам достаточно просто взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Какая вещь делает эту функцию очень нужной? Прежде всего, это практично: не нужно помнить трудные пароли или искать правильный палец в темноте. Кроме того, это оперативно: современные программы идентифицируют лицо буквально за мгновение. В-третьем пункте, это впечатление футуристичности — будто в кинолентах про казино вулкан агентов.

Тем не менее за такой видимой простотой прячется целый универсум сложных техник и инженерных разработок. Давайте исследовать, как точно работает распознавание лиц в актуальных гаджетах, какие существуют методы, насколько они защищены и что нас предстоит.

Сжатая история развития инноваций

Идентификация лиц как техника существует уже более 50 годов. Изначальные эксперименты автоматического изучения лиц были сделаны еще в 1960-х годах в лабораториях США. Тогда компьютеры могли лишь выделять очертания черепа и вычислять промежутки между очами и ртом на черно-белых фотографиях.

Изначальные коммерческие установки стали доступны в девяностых годах, но они были неидеальны: работали медленно и нередко ошибались. Только с прогрессом искусственных сетей и таких систем, как Вулкан 24 Казино, сильных мобильных микросхем определение лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple представила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с надёжным трёхмерным сканированием лица. За этим последовали Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие стали внедрять личные решения.

Основные этапы действия устройства определения

Процесс распознавания лица можно ориентировочно поделить на несколько основных этапов:

  1. Обнаружение лиц — устройство распознает наличие гуманного образа в кадре.
  2. Определение характеристик — алгоритм анализирует особенности лица: конфигурацию глаз, обонятельного органа, уст, положение бровей.
  3. Построение структуры — создаётся неповторимый электронный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
  4. Сравнение с эталоном — сформированный образец сравнивается с сохранённой при учёте биометрической информацией владельца.
  5. Принятие выбора — если соответствие достаточно высокое, смартфон разблокируется.

Каждый из этих этапов запрашивает специальных процедур и улучшений для быстрой работы прямо на устройстве.

Аппаратные компоненты: что скрыто внутри

Обычная селфи камера.

Самый простой способ распознавания лица задействует лишь переднюю камеру смартфона смартфона. Такой метод осуществлён во многочисленных доступных версиях Android-устройств.

Сильные стороны:

  • Необходимо нуждается в внешних сенсоров.
  • Оперативно работает при хорошем свете.

Отрицательные стороны:

  • Просто одурачить снимком или роликом.
  • Неправильно функционирует при плохом освещённости или необычных точках зрения.

ИК камера и точечный проекционный аппарат

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

Каким образом это действует:

  • Точечный проекционный прибор отображает на лицо использующего невидимую сетку из тысяч инфракрасных меток (например, Face ID задействует около 30 000 меток).
  • ИК камера фиксирует деформацию данной решетки по плоскости лица.
  • Формируется трёхмерная глубинная карта глубины, что почти неподвластна для фальсификации обычной фото или маскировкой.

Преимущества

  • Надёжная работа даже в полной неосвещённости.
  • Большая устойчивость к имитациям.
  • Точность идентификации более 99%.

Дополнительные сенсорные устройства

В отдельных аппаратах используются также вспомогательные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют время прохождения света до объекта и обратно; RGB-датчики глубины; специальные световые лидары для создания более точной 3D-модели лица.

Эти технологии встречаются наиболее часто во топовых моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные процедуры: искусственный разум на действии

Нынешние системы идентификации лиц немыслимы без применения ИИ и machine learning. Именно благодаря таким разработкам, как Вулкан 24 Казино, гаджет может распознавать пользователя даже при трансформациях внешности: новая укладка, борода, оптика или грим не становятся барьером для деблокировки.

Детектирование лиц

При стартовом этапе алгоритм должна быстро найти образ лица в пределах целого изображения с камеры. Для этой задачи используются последовательные классификаторы Хаара или более современные конволюционные нейронные сети (CNN), которые “обучены” идентифицировать лиц человека среди множества других объектов.

Пример: метод MTCNN может находить облик даже в случае неполном перекрытии (например, шалью или ладонью).

Определение важных точек

После идентификации лица механизм, такая как Вулкан 24 Казино, вычисляет расположение главных точек: уголки глаз, верхушка носа, края губ и так далее. Часто используется от 68 до 128 основных точек на лицевой поверхности.

Это требуется для стабилизации визуала: если человек удерживает телефон под углом, или наклонил голову, программа “выпрямляет” изображение до нормального состояния для дальнейшего анализа.

Построение биометрического идентификатора модели

Далее искусственная сеть строит компактное числовое представление (“эмбеддинг”) облика пользователя — своеобразный цифровой “отпечаток” лица длиной от 128 до 512 флоатов.

Такой формат крайне трудно имитировать: он не удерживает непосредственно фото юзера, а лишь особенные черты его облика, что делает его оптимальным для таких площадок, как Vulkan24.

Сравнение и вынесение выбора

Когда человек желает разблокировать телефон взглядом, программа повторяет все шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

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

Привыкание к трансформациям внешности

Увлекательная черта современных систем — возможность самостоятельного обучения. Если вы регулярно открываете мобильное устройство с свежей стрижкой или очками, алгоритм постепенно освежает эталонный образец вашего облика для улучшения точности функционирования без снижения уровня безопасности.

Защита биометрии информации.

Многие пользователи беспокоятся хранить свои биометрические данные на телефоне из-за вероятности потери данных или взлома устройства. Некоторые фирмы, вроде Vulkan24, предоставляют варианты для повышения защиты сведений пользователей.

  • Локальное хранение: Большинство устройств сохраняет био-идентификационные модели лишь внутрь защищённого микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они никогда не покидают устройство и закрыты включая изготовителю.

  • Шифрование: Все информация хранятся только в зашифрованном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.

  • Изоляция приложений: Приложения сторонних девелоперов не имеют прямого возможности доступа к биометрическим; они могут лишь запрашивать факт верификации идентичности через системный API.

Стоит упомянуть важную особенность: в случае, 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 изготовители внедряют защиту от неосознанного разблокирования — к примеру, просят разомкнуть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие бывают категории определения лиц на изображениях?

В настоящее время можно выделить различить три основных метода к выполнению этой операции:

Программное плоское определение

Эксплуатируется только лицевая камера без экстра детекторов глубины. Подобный подход используется чаще всего в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: несложность воплощения; минимальная затраты; скоростная деятельность при хорошем свете.
Минусы: несложно обмануть снимком; ненадежная деятельность ночью; слабая защищенность.

Аппаратное трёхмерное сканирование

Применяет ИК видеокамеру + проектор точек + сенсоры глубины (Face ID у Apple; подобные технологии у Huawei Mate).
Преимущества: высокая достоверность; нельзя обмануть изображение/видеозапись; постоянная деятельность в любых условиях освещения.
Минусы: увеличение цены устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Гибридные методы с дополнением ИИ

Применяют комбинацию программируемых методов + аппаратную обработку + последующую обработку нейросетями для увеличения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие изделия, например Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock новейших версий, сочетают фронтальную камеру c инфракрасным датчиком мобильности Soli Radar для защиты от подделок руками/масками/видеодисплеями чужих устройств.

Примеры применения разнообразных способов

  • iPhone модели X/11/12/13/14 задействуют только аппаратное трёхмерное сканирование в 3D
  • Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые внедрил аналог Face ID среди Android.
  • Samsung Galaxy S10 модель/S20 обеспечивают как программное обеспечение 2D идентификацию по снимку фронтальной камерой, так и датчик ириса глаза.
  • Huawei Mate20 Pro использует комплекс из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-сенсорный элемент

Трудности безопасности и ошибочные сигналы

Несмотря на поразительный прогресс инноваций за последние лет, идеальных систем пока не имеется:

  1. Вероятность мошенничества: Бюджетные телефоны просто открываются четкой фотографией владельца или видео с экрана другого устройства.
  2. Идентичные близняшки: Даже самые совершенные системы могут спутать между монозиготными близнецами либо родственниками с очень похожей внешностью.
  3. Трансформации облика: Резкое утрата веса/увеличение массы тела, хирургические вмешательства или травмы иногда требуют повторной регистрации биометрических данных.
  4. Условия съёмки: Интенсивная подсветка солнцем или же глубокая тень могут снизить верность определения признаков.

Ниже несколько подсказок по защищённому применению:

  • Для важных операций всегда используйте двухфакторную аутентификацию;
  • Не запускайте возможность “Разблокировка по лицу” на бюджетных аппаратах без ИК-сенсоров;
  • Систематически обновляйте прошивку мобильного устройства для предотвращения угроз от современных угроз;
  • Включайте настройку “Требовать открытых глаз” в тех местах, где она есть.

В каких областях также находится применение технологии помимо мобильных телефонов?

Хотя тема нашей публикации посвящена конкретно смартфонам и планшетам, необходимо сказать о альтернативных областях использования технологии:

  • Мониторинг прохода в рабочих помещениях и резиденциях;
  • Платёжные аппараты финансовых учреждений (“Face Pay”);
  • Электронные идентификационные документы нового типа;
  • Комплексы видеомониторинга городских сервисов;
  • Автоматизация учёта посещаемости школ/институтов;
  • Авторизация юзеров персональных компьютеров/ноутбуков.

Например: В московском метро уже испытывается система оплаты проезда по фейсу (“Face Pay”) — нужно лишь пройти через барьер без карты или телефона! Схожие проекты реализуются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.

Каким образом трансформируется технология в наше время?

Любой год проявляются современные концепции для улучшения уровня деятельности систем идентификации лиц:

  1. Увеличивается чёткость датчиков — чем больше элементов фиксируется видеокамерой/глубинными сенсорами, тем меньше риск погрешности;
  2. Улучшаются нейросети — новейшие структуры вида MobileNetV3 дают возможность быстро обучаться дополнительным чертам вида пользователя напрямую на гаджете без пересылки информации в облачное хранилище.
  3. Совершенствуются технологии антиспуфинга — теперь смартфоны способны различать настоящие живые лица от фиксированных фотографий/масок по незаметным микродвижениям.
  4. Интеграция со смарт-гаджетами — интеллектуальные часы могут самостоятельно закрыть доступ к мобильный телефон, если пользователь удалился на значительное расстояние.
  5. Возникают смешанные системы — в частности совмещающие голосовую идентификацию + физиономию + дактилоскопический след.

Итак, которые тренды в особенности популярны на сегодняшний день:

1) Миниатюризация деталей

Компании намереваются уменьшить размер выреза (“чёлки”) для сенсоры на дисплее за счёт интеграции маленьких ИК-излучателей прямо под стекло дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработывание прямо на аппарате

Для увеличения приватности всё больше расчётов осуществляется на месте без пересылки данных во дополнительный облачный сервис.

3) Унификация норм

Google интенсивно пропагандирует стандарт BiometricPrompt API, чтобы такие системы, как Вулкан 24, и каждые Android-программы могли взаимодействовать с любыми видами биометрии унифицированно.

Что выбрать на сегодня?

Когда вам всем важна предельная сохранность информации, остановите выбор на передовые модели с вмонтированным ИК-излучателем или ToF-датчиком глубины.

  • iPhone всех последних моделей
  • Huawei Companion/Series P ряда
  • Mix Professional
  • Vivo X модели
  • Оппо Обнаружить Х серии.

Если средства ограничен – лучше отдавать предпочтение обычным методам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан 24, применять только как опциональную опцию удобства.

Каким способом улучшить практичность использования опции?

Есть несколько хитростей для тех, кто уже пользуется разблокировку по лицу:

  1. Регулярно обновляйте свою фотографию-шаблон, если значительно трансформируется облик.
  2. Не пренебрегайте чистить объектив фронтальной камеры – пятна могут уменьшить четкость!
  3. Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – в результате смартфон сам активирует фотоаппарат как только вы поднимаете его.
  4. Во время регистрации пытайтесь удерживать лицо прямо перед видеоустройства исключая резкого наклона головы.
  5. Применяйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она закрывает телефон, если вы отворачиваетесь от экрана.

Перспективы прогресса техники

В ближайшие периоды можно предвкушать развития полностью дистанционных способов распознавания персоны сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: физиономия + звучание + походка + движения рук!

Также предполагается развитие современных подходов обеспечения приватности – к примеру, динамическое корректировка электронного паттерна после каждой результативной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из очень захватывающих инноваций нашего периода! Она делает взаимодействие со мобильным устройством комфортнее чем до этого, и такие аппы, как Vulkan24, могут в разы оптимизировать ваш пользовательский опыт, но требует осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, если вы знаете, как устроена эта методика внутри, – будете в состоянии более осмысленно определять свой будущий устройство!