Mục lục

Каким способом действует распознавание лиц в телефонах

Для чего мы выбираем разлочивание по лицевому распознаванию

В последние времена определение лиц является одной из наиболее востребованных функций для открытия мобильных телефонов. Еще несколько годов назад основная масса использующих удовлетворялись пин-кодами, паролями или датчиками отпечатков пальцев. Но при появлением таких технологий, как Вулкан Платинум, нам вполне просто взглянуть на экран — и аппарат тут же узнает своего владельца.

Что превращает данную функцию такой востребованной? Во-первых, это комфортно: не нужно запоминать сложные пароли или отыскивать правильный палец в тьме. Во-вторых, это оперативно: современные системы идентифицируют лицо фактически за мгновение. В-третьем пункте, это ощущение будущего — будто в кинолентах про вулкан платинум шпионов.

Впрочем за данной кажущейся несложностью таится весь мир трудных технологий и инженерных решений. Позвольте нам исследовать, как точно действует идентификация по лицу в актуальных гаджетах, какие бывают способы, насколько они защищены и что нас ожидает в будущем.

Краткая история прогресса инноваций

Идентификация лиц как техника присутствует уже более пятидесяти лет. Начальные пробы автоматического изучения лица были осуществлены еще в 1960-х годы в научных учреждениях США. Тогда ЭВМ способны были лишь обозначать очертания головы и вычислять промежутки между глазами и ртом на ахроматических изображениях.

Первые коммерческие установки появились в 1990-х годах, но они были далеки от совершенства: функционировали медленно и часто ошибались. Только с прогрессом искусственных сетей и таких площадок, как Vulkan Platinum, сильных мобильных процессоров определение лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

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

Главные шаги действия системы идентификации

Процесс определения лица можно ориентировочно поделить на несколько важных этапов:

Распознавание лица — камера распознает существование людского образа в кадре.
Выделение характеристик — система анализирует черты физиономии: конфигурацию глаз, носа, губ, положение надбровных дуг.
Построение шаблона — создаётся особенный цифровой отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
Сравнение со стандартом — сформированный образец сверяется с записанной при регистрации биометрической информацией владельца.
Принятие решения — если совпадение достаточно существенное, смартфон деблокируется.

Любой из указанных стадий нуждается в индивидуальных процедур и оптимизаций для оперативной работы прямо на устройстве.

Аппаратные компоненты: что скрыто в их недрах

Обычная селфи камера.

Самый легкий метод определения лица применяет исключительно лицевую видеокамеру смартфона. Подобный метод внедрён во многих бюджетных версиях Android-устройств.

Положительные стороны:

Необходимо потребляет дополнительные сенсоров.
Быстро функционирует при качественном освещённости.

Недостатки:

Просто обмануть фотографией или видео.
Неудачно функционирует при плохом освещении или необычных углах обзора.

ИК камера и пунктирный проектор

Более совершенные системы, такие как Vulkan Platinum, применяют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная методика является основой Face ID от Apple.

Каким образом это работает:

Точечный проекционный прибор отображает на облик юзера невидимую структуру из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID задействует около 30 000 точек).
ИК камера регистрирует изменение формы этой сетки по поверхности лица.
Формируется 3D карта глубины, что почти неподвластна для имитации типичной фотографией или маскировкой.

Преимущества

Надёжная деятельность даже в полной неосвещённости.
Большая сопротивляемость к фальсификациям.
Точность определения свыше 99%.

Дополнительные сенсорные устройства

В отдельных девайсах применяются также экстра сенсоры: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют период прохождения света до объекта и обратно; Трехцветные-датчики глубины; специальные световые измерители расстояния для построения более аккуратной 3D-модели лица.

Эти технологии используются чаще всего во флагманских устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Компьютерные процедуры: искусственный ум в работе

Текущие системы опознания физиономий немыслимы без применения ИИ и машинного обучения. Именно вследствие таким инновациям, как Vulkan Platinum, аппарат в состоянии распознавать юзера даже при изменениях внешности: новая стрижка, щетина, оптика или косметика не становятся препятствием для открытия.

Распознавание физиономии

В стартовом этапе система обязана оперативно найти ликовое изображение среди всего снимка камеры. Для этого применяются каскадные классификаторы Хаара или более новейшие сверточные нейронные сети (CNN), которые натренированы идентифицировать лица людей среди множества других объектов.

Пример: метод MTCNN может обнаруживать физиономию даже в случае неполном перекрытии (например, платком или ладонью).

Выделение важных моментов

После распознавания лица система, такая как Vulkan Platinum, определяет местоположение главных точек: кончики глаз, кончик носа, границы губ и так далее. Как правило используется от 68 до 128 главных точек на лицевой области.

Это нужно для нормализации визуала: если юзер держит мобильник под углом, или повернул головку, программа “выпрямляет” изображение до нормального состояния для дальнейшего анализа.

Построение биометрического модели

Далее искусственная сеть строит уплотненное математическое представление (“эмбеддинг”) внешности пользователя — своеобразный цифровой образ лица длиной от 128 до 512 чисел с плавающей запятой.

Этот образец крайне сложно имитировать: он не хранит само изображение юзера, а лишь уникальные характеристики его облика, что делает его совершенным для таких систем, как Вулкан Казино Платинум.

Сопоставление и принятие решения

Если юзер намеревается разлочить телефон взором, механизм повторяет все описанные шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если схожесть превышает установленный порог (обычно больше 99%), телефон, как и платформа Вулкан Казино Платинум, открывается; если нет — доступ не предоставляется.

Привыкание к трансформациям внешности

Интересная особенность актуальных системы — возможность самообучения. Если вы постоянно открываете смартфон с свежей стрижкой или очками, система постепенно освежает основной модель вашего облика для увеличения точности действия без снижения уровня безопасности.

Безопасность биометрии данных.

Множество клиенты боятся хранить свои биометрические идентификационные данные на телефоне из-за вероятности утечки данных или взлома гаджета. Определенные компании, такие как Вулкан Казино Платинум, предлагают решения для улучшения безопасности сведений юзеров.

Локальное хранение: Преимущественно аппаратов сохраняет биометричные шаблоны лишь в пределах защищённого чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не покидают гаджет и не доступны в том числе изготовителю.
Шифрование: Все данные сохраняются только в шифрованном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция программ: Приложения третьих девелоперов не имеют непосредственного возможности доступа к биометрическим; они могут лишь запрашивать факт подтверждения личности через системный API.

Необходимо подчеркнуть существенную особенность: если кто-либо сможет получить физический доступ к вашему телефону (например, пока вы спите), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство изготовители осуществляют защиту от неосознанного разблокирования — к примеру, заставляют разомкнуть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно имеются категории идентификации лиц на изображениях?

Сегодня можно выделить определить три основных способа к осуществлению этой функции:

Программное двухмерное распознавание

Эксплуатируется только фронтальная камера без дополнительных сенсоров глубины. Такой подход наблюдается обычно в доступных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: простота реализации; умеренная цена; быстрая деятельность при качественном свете.
Минусы: несложно одурачить фотографией; нестабильная работа ночью; недостаточная безопасность.

Оборудование для объёмное сканирование

Использует инфракрасную камеру + проекционный модуль пикселей + сенсоры глубины (Face ID у Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
Преимущества: большая достоверность; невозможно исказить фото/видео; стабильная деятельность в любых условиях освещения.
Минусы: повышение стоимости устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Смешанные подходы с дополнением ИИ

Задействуют комбинацию софтверных методов + аппаратно-техническую обработку + последующую обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие товары, как Vulkan Platinum и Google Pixel Face Unlock современных поколений, комбинируют фронтальную камеру c ИК датчиком мобильности Soli Radar для предотвращения от фальсификаций руками/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Образцы применения разных способов

iPhone модели X/11/12/13/14 задействуют только аппаратное трёхмерное сканирование в 3D
Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые внедрил аналог Face ID в ряду Android.
Samsung Galaxy S10 модель/S20 поддерживают как программное обеспечение двухмерное идентификацию по снимку фронталкой, так и сканер радужки глаза.
Huawei Mate20 Pro применяет комплекс из ИК-освещения + Dot Projector + ToF-сенсорный элемент

Вопросы защиты и неверные тревоги

Несмотря на замечательный развитие инноваций за прошедшие годы, идеальных системы пока не существует:

Вероятность подвоха: Недорогие мобильники без труда “разблокируются” высококачественной снимком владельца или же видеозаписью с дисплея иного гаджета.
Идентичные близнецы: Даже самые безупречные механизмы могут спутать между монозиготными близнецами либо родичами с очень похожей внешностью.
Изменения облика: Стремительное утрата веса/набор веса, косметические процедуры либо травмы порой необходимы для обновления данных биометрических данных.
Условия фотографирования: Яркая освещённость солнечным светом или плотная тень могут уменьшить верность распознавания признаков.

Вот некоторые подсказок по надёжному применению:

Для критически важных операций всегда внедряйте двухэтапную аутентификацию;
Не запускайте функцию “Разблокировка по лицу” на недорогих моделях без ИК-сенсоров;
Систематически апгрейдите ПО мобильного устройства для предотвращения угроз от современных угроз;
Включайте настройку “Требовать раскрытых глаз” везде, где она имеется.

Где дополнительно используется технология кроме мобильных телефонов?

Несмотря на то, что тема этой публикации посвящена конкретно смартфонам и планшетам, необходимо сказать о альтернативных областях использования технологии:

Контроль доступа в офисах и резиденциях;
Платёжные устройства банков (“Face Pay”);
Виртуальные идентификационные документы последнего образца;
Комплексы видеонаблюдения муниципальных сервисов;
Автоматизирование учёта посещаемости школ/университетов;
Аутентификация пользователей компьютеров/ноутбуков.

Например: В городском метро уже проверяется система платежа проезда по лицу (“Face Pay”) — хватит пройти через турникет без пластика или мобильника! Схожие инициативы реализуются в Китае (Шэньчжэнь), Республике Корея и ряде стран Европы.

Каким способом трансформируется техпроцесс сегодня?

Каждый годик появляются свежие идеи для улучшения качества функционирования систем распознавания лиц:

Увеличивается разрешение сенсорных устройств — чем больше элементов фиксируется камерой/глубинными сенсорами, тем меньше шанс погрешности;
Улучшаются нейросети — новейшие структуры типа MobileNetV3 позволяют скоростно обучаться свежим характеристикам вида владельца прямо на устройстве без пересылки информации в облачное хранилище.
Развиваются технологии антиспуфинга — теперь телефоны умеют отличать настоящие живые лица от фиксированных фото/масок по мельчайшим движениям кожи.
Интеграция со умными устройствами — умные часы могут самостоятельно блокировать смартфон, если пользователь удалился на значительное расстояние.
Появляются комбинированные механизмы — например объединяющие аудио аутентификацию + облик + дактилоскопический след.

Итак, какие направления особенно актуальны в данный момент:

1) Сокращение компонентов

Изготовители пытаются уменьшить размер выреза (“чёлки”) под датчики на экране за счёт внедрения миниатюрных ИК-излучателей прямо под стекло дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Обработывание прямо на устройстве

Для повышения конфиденциальности всё более обработки данных выполняется локально без отправки данных во сторонний облачный сервис.

3) Стандартизация стандартов

Google активно продвигает стандарт BiometricPrompt API, с целью чтобы подобные системы, например как Вулкан Платинум, и каждые Android-аппы были совместимы с различными типами биометрии стандартизированно.

Какое решить сегодня?

Когда вам всем важна предельная безопасность информации, подбирайте топовые устройства со встроенным ИК-излучателем или ToF-датчиком глубины.

iPhone всех новейших поколений
Huawei Partner/P Series линейки
Xiaomi Pro
Vivo X серии
Oppo Найти X серий.

Если бюджет скромен – лучше отдавать предпочтение традиционным средствам безопасности (PIN-код/сканер пальца), а опцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан Платинум, применять только как второстепенную опцию удобства.

Каким способом повысить комфорт функционирования функции?

Есть несколько лайфхаков для людей, кто уже использует разблокировку по лицу:

Периодически обновляйте свою изображение-шаблон, если сильно трансформируется облик.
Не пренебрегайте чистить объектив фронтальной камеры – разводы могут уменьшить четкость!
Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так мобильник сам включает камеру если вы поднимаете его.
Во время регистрационного процесса постарайтесь сохранять лицевую часть прямо впереди видеоустройства без резкого наклона головы.
Задействуйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует телефон, если вы отворачиваетесь от дисплея.

Перспективы эволюции техники

В скоро наступающие времена можно предполагать возникновения полностью бесконтактных способов распознавания человека сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: облик + речь + манера ходьбы + манипуляции руками!

Также предполагается развитие свежих способов защиты личной информации – например, переменное корректировка цифрового образца после каждой удачной авторизации, чтобы затруднить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – одна из самых захватывающих инноваций нашего периода! Она предоставляет интеракцию со телефоном проще чем когда-либо прежде, и такие программы, как Вулкан Казино Платинум, могут в разы оптимизировать ваш пользовательский опыт, но нуждается в внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, когда вы понимаете, как работает эта технология внутри, – будете в состоянии более осмысленно подбирать свой будущий девайс!