Как действует идентификация лиц в мобильных устройствах

Как действует идентификация лиц в мобильных устройствах

Почему мы выбираем разблокирование по лицу

В недавние времена определение лиц превратилось в одной из самых популярных функций для разблокировки смартфонов. Еще некоторые лет назад основная часть юзеров удовлетворялись PIN-кодами, секретными кодами или датчиками отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, например Вулкан 24, нам вполне просто взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Что делает данную возможность очень нужной? Прежде всего, это удобно: не нужно запоминать трудные пароли или искать верный палец в темноте. Кроме того, это оперативно: современные системы распознают лицо практически за доли секунды. В-третьих, это чувство футуристичности — словно в фильмах про vulkan24 агентов.

Однако за данной видимой легкостью скрывается полный мир трудных техник и инженерных концепций. Давайте исследовать, как именно функционирует распознавание лиц в актуальных гаджетах, какие бывают способы, насколько они надёжны и что нас предстоит.

Краткая хроника прогресса техники

Идентификация лиц как технология существует уже более 50 годов. Изначальные пробы машинного исследования лица были сделаны еще в 1960-х годы в научных учреждениях США. Тогда компьютеры способны были лишь выделять силуэты черепа и вычислять промежутки между зрачками и губами на черно-белых фотографиях.

Изначальные торговые платформы возникли в 90-х, но они были неидеальны: работали медленно и часто давали сбои. Только с прогрессом нейронных сетей и таких площадок, как Вулкан 24 Казино, высокопроизводительных мобильных процессоров идентификация лиц стало по-настоящему массовым явлением.

В 2017 году Apple презентовала iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с безопасным трёхмерным распознаванием лица. За ним последовали Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие начали внедрять собственные решения.

Главные стадии функционирования механизма идентификации

Процесс идентификации лица можно примерно сегментировать на несколько важных этапов:

  1. Распознавание лиц — камера выявляет присутствие людского лица в снимке.
  2. Извлечение признаков — механизм исследует черты физиономии: конфигурацию глаз, обонятельного органа, уст, позицию надбровных дуг.
  3. Построение модели — создаётся неповторимый виртуальный отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
  4. Сравнение с эталоном — созданный образец сверяется с зафиксированной при учёте биометрической информацией владельца.
  5. Принятие выбора — если сходство достаточно значительное, смартфон разблокируется.

Каждый из этих шагов требует индивидуальных процедур и усовершенствований для быстрой работы непосредственно на девайсе.

Технические элементы: что прячется в их недрах

Стандартная передняя камера.

Самый несложный способ распознавания физиономии использует исключительно лицевую видеокамеру мобильного устройства. Подобный метод реализован во различных доступных вариантах Android-устройств.

Плюсы:

  • Необходимо нуждается в дополнительных датчиков.
  • Быстро функционирует при качественном свете.

Слабые стороны:

  • Легко обмануть фотографией или роликом.
  • Плохо функционирует при плохом освещении или необычных ракурсах.

ИК камера и точечный проектор

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

Каким образом это функционирует:

  • Точечный устройство проекции показывает на лицо пользователя невидимую сетку из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID задействует около 30 000 пятен).
  • ИК камера фиксирует искривление этой решетки по поверхности лица.
  • Формируется трёхмерная глубинная карта глубины, что почти что невозможна для имитации типичной фото или маскировкой.

Преимущества

  • Надёжная работа даже в полной темноте.
  • Высокая устойчивость к подделкам.
  • Точность идентификации выше 99%.

Дополнительные сенсорные устройства

В некоторых устройствах применяются также вспомогательные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют время прохождения луча до цели и обратно; Цветные-датчики дальности; специальные оптические лидары для создания более детализированной 3D-модели лица.

Эти инновации применяются в основном во флагманских моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные алгоритмы: искуственный интеллект в работе

Современные устройства идентификации лиц немыслимы в отсутствие эксплуатации ИИ и machine learning. Именно благодаря таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, устройство в состоянии идентифицировать пользователя даже при трансформациях внешнего вида: новая стрижка, борода, оптика или косметика не становятся барьером для открытия.

Обнаружение лиц

На первом стадии система обязана оперативно распознать лицо внутри целого кадра камеры. Для этой задачи используются многоуровневые классификаторы Хаара или более продвинутые конволюционные нейронные сети (CNN), которые натренированы находить лица людей среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN может распознавать физиономию даже при неполном перекрытии (например, платком или рукой).

Выделение основных аспектов

После идентификации лица устройство, такая как Вулкан 24 Казино, устанавливает положение основных точек: кончики глаз, кончик носа, границы губ и так далее. Как правило используется от 68 до 128 основных меток на лице.

Это действие нужно для нормализации изображения: если человек удерживает мобильник под наклоненным, или повернул голову, программа корректирует картинку до обычного угла для дальнейшего анализа.

Формирование биометрического идентификатора модели

Далее нейронная сеть строит уплотненное математическое представление (“эмбеддинг”) внешности пользователя — своеобразный цифровой “отпечаток” внешности длиной от 128 до 512 флоатов.

Такой образец крайне трудно подделать: он не удерживает само фото пользователя, а лишь исключительные черты его облика, что делает его идеальным для таких площадок, как Vulkan24.

Сопоставление и осуществление решения

В случае, когда человек желает разблокировать телефон взором, система воспроизводит все описанные описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

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

Приспособление к трансформациям внешности

Занимательная характеристика нынешних систем — способность самообучения. Если вы часто открываете телефон с обновленной прической или оптикой, алгоритм постепенно обновляет эталонный шаблон вашего лица для увеличения точности действия без снижения уровня безопасности.

Безопасность биометрических данных информации.

Большинство клиенты боятся сохранять свои био-идентификационные данные на телефоне из-за риска утечки данных или взлома гаджета. Иные компании, например Vulkan24, предлагают варианты для повышения безопасности информации пользователей.

  • Локальное хранение: Большинство девайсов хранит био-идентификационные образцы только в пределах защищённого чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не покидают гаджет и закрыты даже изготовителю.

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

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

Необходимо подчеркнуть существенную особенность: если кто-либо достанет физический доступ к вашему телефону (например, во время сна), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому значительное количество производители осуществляют защиту от автоматического разблокирования — в частности, заставляют раскрыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие имеются виды определения лиц на изображениях?

Сегодня можно выделить различить три основных метода к реализации этой задачи:

Программируемое плоское идентификация

Эксплуатируется только фронтальная камера без вспомогательных сенсоров глубины. Подобный способ наблюдается наиболее часто в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: несложность реализации; минимальная стоимость; быстрая деятельность при достаточном освещении.
Минусы: несложно ввести в заблуждение снимком; нестабильная деятельность ночью; низкая защищенность.

Аппаратное объёмное сканирование

Использует инфракрасную видеокамеру + проекционный модуль пикселей + датчики дистанции (Face ID у Apple; подобные решения у Huawei Mate).
Плюсы: большая надежность; невозможно обмануть изображение/видеозапись; устойчивая функционирование при любом освещении.
Минусы: увеличение цены устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Гибридные способы с ИИ-дополнением

Используют комбинацию софтверных методов + аппаратную обработку + последующую обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, подобные продукты, например Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock современных версий, сочетают фронтальную камеру c ИК датчиком мобильности Soli Radar для защиты от подделок жестами/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Примеры использования различных способов

  • iPhone модели X/11/12/13/14 используют только техническое трёхмерное 3D-сканирование
  • Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые предложил подобие Face ID среди Android.
  • Samsung Galaxy S10 версия/S20 обеспечивают как программное двухмерное распознавание по изображению фронтальной камерой, так и сенсор ириса глаза.
  • Huawei Mate20 Pro применяет комплекс из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-сенсор

Проблемы безопасности и ошибочные тревоги

Несмотря на замечательный успехи инноваций за прошедшие лет, совершенных механизмов пока не существует:

  1. Шанс подвоха: Бюджетные телефоны просто открываются четкой фотографией пользователя или же видеозаписью с дисплея иного гаджета.
  2. Идентичные близняшки: Даже самые совершенные устройства могут спутать между монозиготными близнецами либо родственниками с очень похожей внешностью.
  3. Метаморфозы внешнего вида: Резкое похудение/набор веса, косметические процедуры либо повреждения в некоторых случаях требуют обновления данных биометрических данных.
  4. Условия фотографирования: Интенсивная подсветка солнечным светом или глубокая темнота могут уменьшить аккуратность распознавания признаков.

Вот некоторые рекомендаций для безопасному использованию:

  • Для значимых операций всегда используйте дополнительную аутентификацию;
  • Не включайте опцию “Разблокировка по лицу” на недорогих моделях без ИК-сенсоров;
  • Постоянно обновляйте прошивку программное обеспечение телефона для предотвращения угроз от актуальных атак;
  • Включайте настройку “Требовать распахнутых глаз” везде, где она доступна.

Где дополнительно используется технологии кроме смартфонов?

Хотя тема этой работы сосредоточена на конкретно портативным гаджетам, необходимо сказать о других сферах применения технологии:

  • Мониторинг прохода в деловых центрах и многоквартирных зданиях;
  • Платёжные устройства финансовых учреждений (“Face Pay”);
  • Виртуальные паспорта современного образца;
  • Установки видеомониторинга городских сервисов;
  • Автоматизация учёта присутствия учебных заведений/университетов;
  • Вход пользователей компьютеров/ноутбуков.

Например: В городском метро уже испытывается система оплаты проезда по фейсу (“Face Pay”) — нужно лишь пройти через турникет без карты или телефона! Аналогичные программы реализуются в Китае (Шэньчжэнь), Республике Корея и ряде стран Европы.

Каким способом меняется технический процесс сегодня?

Каждый годочек проявляются новые идеи для повышения качества деятельности систем лицевого распознавания:

  1. Увеличивается разрешение сенсорных устройств — чем больше информации фиксируется видеокамерой/датчиками глубины, тем меньше шанс неточности;
  2. Улучшаются нейросети — новейшие структуры вида MobileNetV3 обеспечивают возможность быстро обучаться новым особенностям вида обладателя непосредственно на девайсе без пересылки информации в облачное хранилище.
  3. Улучшаются технологии антиспуфинга — теперь телефоны могут различать подлинные анимированные лица от фиксированных фотографий/масок по мельчайшим микродвижениям.
  4. Интеграция со смарт-гаджетами — интеллектуальные часы могут авто закрыть доступ к мобильный телефон, если владелец удалился на значительное расстояние.
  5. Возникают гибридные устройства — например комбинирующие аудио идентификацию + физиономию + отпечаток пальца.

Вот, которые тренды особенно популярны сейчас:

1) Уменьшение деталей

Изготовители намереваются сократить размер отверстия (“чёлки”) для сенсоры на дисплее за счёт встраивания миниатюрных ИК-излучателей прямо под поверхность дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Переработка прямо на девайсе

Для повышения приватности всё более расчётов выполняется на месте без отправки данных во внешний облачный сервис.

3) Стандартизация норм

Гугл энергично пропагандирует эталон BiometricPrompt API, для того чтобы аналогичные площадки, вроде Вулкан 24, и все Android-аппы могли работать с любыми видами биометрии унифицированно.

Какое решить сегодня?

В случае если тебе важна наивысшая сохранность информации, остановите выбор на топовые устройства с вмонтированным ИК-излучателем или же ToF-сенсором глубины.

  • iPhone всех существующих актуальных версий
  • Huawei Partner/Series P серии
  • Xiaomi Professional
  • Vivo X модели
  • Oppo Обнаружить X серий.

Если финансы скромен – лучше отдавать предпочтение классическим методам защиты (PIN-код/сканер отпечатка), а опцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан 24, использовать только как опциональную возможность удобства.

Каким способом увеличить комфорт работы функции?

Есть пара хитростей для тех, кто уже использует разблокировку по лицу:

  1. Регулярно меняйте свою изображение-шаблон, если значительно меняется облик.
  2. Не упускайте из виду протирать объектив передней камеры – загрязнения могут уменьшить четкость!
  3. Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего телефон сам включает фотоаппарат если вы берёте его в руки.
  4. Во время регистрации старайтесь сохранять лицо неподвижно перед видеоустройства исключая резкого наклона головы.
  5. Задействуйте возможность “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует телефон, если вы отвели взгляд от дисплея.

Возможности развития техники

В предстоящие периоды можно ожидать развития полностью безконтактных способов распознавания человека сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: лицо + голос + шаги + жесты рук!

Также возможно появление современных способов защиты приватности – например, изменяющееся изменение диджитал паттерна после каждой результативной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из очень увлекательных инноваций нашего периода! Она делает интеракцию со смартфоном проще чем когда-либо прежде, и такие программы, как Vulkan24, могут существенно повысить ваш пользовательский опыт, но требует внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, если вы осведомлены, как функционирует эта методика в деталях, – будете в состоянии осознаннее подбирать свой будущий гаджет!