Как действует распознавание лиц в мобильных устройствах

Почему мы выбираем разлочивание по лицевому распознаванию

В последние годы идентификация лиц стало одной из наиболее востребованных возможностей для деблокировки мобильных телефонов. Всего несколько лет ранее основная масса юзеров довольствовались PIN-кодами, паролями или датчиками отпечатков пальцев. Но при появлением таких технологий, как вулкан россия, нам вполне просто взглянуть на экран — и аппарат тут же опознает своего владельца.

Какая вещь делает данную особенность такой востребованной? Для начала, это удобно: не нужно удерживать в памяти замысловатые пароли или отыскивать верный палец в мраке. Во-вторых, это оперативно: современные алгоритмы идентифицируют лицо буквально за мгновение. В-третьих, это чувство будущего — словно в фильмах про vulkan russia шпионов.

Впрочем за данной кажущейся простотой таится весь вселенная комплексных методов и инженерных концепций. Попробуем исследовать, как точно работает распознавание лиц в актуальных мобильных телефонах, какие существуют технологии, насколько они безопасны и что нас предстоит.

Сжатая хроника развития технологии

Идентификация лиц как методика имеется уже более 50 годов. Начальные попытки автоматического анализа облика были предприняты еще в 1960-х годах в лабораториях США. Тогда ЭВМ способны были лишь выделять очертания головы и вычислять промежутки между очами и устами на монохромных фотографиях.

Начальные коммерческие системы появились в 90-х, но они были неидеальны: действовали неспешно и нередко ошибались. Только с развитием нейронных сетей и таких платформ, как вулкан россии, высокопроизводительных мобильных микросхем идентификация лиц стало по-настоящему массовым явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый массовый смартфон с надёжным трёхмерным идентификацией лица. За этим пошли Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие стали внедрять личные разработки.

Главные стадии работы устройства определения

Процесс определения лица можно примерно разделить на несколько важных этапов:

Любой из данных шагов запрашивает специальных процедур и усовершенствований для быстрой работы прямо на устройстве.

Аппаратные компоненты: что скрыто в их недрах

Обычная фронтальная камера.

Самый простой несложный метод идентификации физиономии задействует исключительно лицевую камеру смартфона смартфона. Подобный подход внедрён во многих доступных версиях Android-девайсов.

Плюсы:

Не нуждается в потребляет внешних сенсоров.
Быстро действует при качественном освещённости.

Недостатки:

Несложно обмануть снимком или видео.
Плохо функционирует при низком свете или нестандартных углах обзора.

ИК камера и пунктирный проектор

Более совершенные системы, такие как вулкан россии, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта технология лежит в основе Face ID от Apple.

Как это действует:

Точечный проектор отображает на облик использующего невидимую решетку из тысяч инфракрасных меток (например, Face ID использует около 30 000 пятен).
ИК камера регистрирует изменение формы данной сетки по плоскости физиономии.
Получается трехмерная глубинная карта глубинности, что почти что неосуществима для подделки типичной фото или маскировкой.

Плюсы

Надёжная работа даже в полной неосвещённости.
Высокая сопротивляемость к подделкам.
Точность определения свыше 99%.

Дополнительные сенсорные устройства

В некоторых аппаратах применяются также вспомогательные датчики: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют период движения луча до цели и обратно; Трехцветные-датчики дальности; специальные световые дальномеры для формирования более аккуратной 3D-модели лица.

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

Софтверные алгоритмы: синтетический ум на исполнении

Нынешние устройства распознавания физиономий неосуществимы без применения ИИ и machine learning. Именно вследствие таким инновациям, как вулкан россии, аппарат в состоянии идентифицировать пользователя даже при изменениях облика: новая стрижка, растительность на лице, оптика или грим не становятся барьером для разблокировки.

Распознавание лиц

На стартовом стадии алгоритм должна быстро распознать лицо среди всего изображения камеры. Для этого задействуются последовательные классификаторы Хаара или более современные сверточные нейронные сети (CNN), которые “обучены” распознавать лица людей среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN может распознавать лицо даже в случае неполном перекрытии (например, шарфом или ладонью).

Выделение основных аспектов

После обнаружения лица механизм, такая как вулкан россии, устанавливает положение главных точек: края глаз, кончик носа, контуры губ и так далее. Обычно применяется от 68 до 128 главных меток на лице.

Это действие нужно для нормализации картинки: если пользователь держит телефон под углом, или склонил головку, программа “выпрямляет” картинку до стандартного положения для последующего изучения.

Создание биометрического идентификатора образца

Далее нейронная сеть строит сжатое цифровое представление (“эмбеддинг”) облика пользователя — своеобразный цифровой образ внешности длиной от 128 до 512 чисел с плавающей запятой.

Этот образец очень сложно сфальсифицировать: он не удерживает непосредственно изображение юзера, а лишь уникальные черты его облика, что делает его оптимальным для таких площадок, как vulkan russia.

Сравнительный анализ и вынесение выбора

В случае, когда человек хочет разблокировать смартфон взглядом, механизм повторяет все описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если аналогичность превышает заданный уровень (обычно больше 99%), телефон, как и платформа vulkan russia, открывается; если нет — доступ не предоставляется.

Привыкание к трансформациям внешности

Увлекательная особенность нынешних систем — возможность самостоятельного обучения. Если вы регулярно доступаете к мобильное устройство с новой укладкой или очками, система постепенно освежает эталонный модель вашего внешности для повышения точности работы без ухудшения безопасности.

Охрана биометрических информации.

Многие пользователи беспокоятся сохранять свои биометрические идентификационные данные на телефоне из-за риска утечки данных или взлома устройства. Определенные организации, вроде vulkan russia, предлагают решения для увеличения защиты данных клиентов.

Локальное сбережение: Основная часть аппаратов хранит био-идентификационные шаблоны только внутри безопасного микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не покидают устройство и закрыты включая изготовителю.

Шифрование: Все сведения сохраняются только в кодированном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.

Изоляция программ: Приложения сторонних разработчиков не имеют прямого возможности доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать факт подтверждения идентичности через системный API.

Необходимо подчеркнуть значимую деталь: если какой-то человек достанет доступ к вашему телефону физически (к примеру, пока вы спите), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство изготовители реализуют защиту от неосознанного разблокирования — к примеру, просят открыть глаза во время сканирования или использовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие существуют имеются категории идентификации лиц?

На сегодняшний день можно определить определить 3 главных подхода к реализации этой задачи:

Программируемое двухмерное определение

Эксплуатируется только фронтальная видеокамера без экстра сенсоров дистанции. Подобный метод встречается обычно в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: несложность реализации; низкая цена; скоростная деятельность при хорошем свете.
Минусы: несложно одурачить фотографией; неустойчивая работа ночью; недостаточная защищенность.

Оборудование для трёхмерное сканирование

Задействует ИК камеру + проектор пикселей + сенсоры дистанции (Face ID у Apple; подобные технологии у Huawei Mate).
Достоинства: значительная надёжность; не получится обмануть изображение/видеозапись; постоянная функционирование при любом освещении.
Минусы: повышение стоимости устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Гибридные подходы с интеграцией ИИ

Задействуют комбинацию софтверных методов + техническую обработку + дополнительную обработку нейросетями для увеличения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, подобные изделия, например вулкан россии и Google Pixel Face Unlock современных версий, комбинируют фронтальную камеру c ИК сенсором мобильности Soli Radar для предотвращения от фальсификаций руками/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Примеры использования различных способов

iPhone линейки X/11/12/13/14 задействуют только аппаратное трёхмерное сканирование в 3D
Xiaomi Mi8 Explorer Edition первый раз внедрил эквивалент Face ID в числе Android.
Samsung Galaxy S10 модель/S20 поддерживают как софтверное двухмерное определение по снимку фронтальной камерой, так и датчик радужки глаза.
Huawei Mate20 Pro задействует набор из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-сенсорный элемент

Вопросы безопасности и ложные тревоги

Несмотря на поразительный прогресс инноваций за последние годы, безупречных системы пока не имеется:

Вот пара рекомендаций для защищённому использованию:

Для важных операций всегда внедряйте двухфакторную аутентификацию;
Не активируйте функцию “Разблокировка по лицу” на недорогих аппаратах без ИК-сенсоров;
Регулярно апгрейдите прошивку телефона для защиты от актуальных атак;
Включайте функцию “Требовать открытых глаз” в тех местах, где она имеется.

В каких местах также используется технологии за исключением смартфонов?

Несмотря на то, что основная мысль этой публикации касается конкретно смартфонам и планшетам, стоит упомянуть о альтернативных областях использования технологии:

Контроль прохода в деловых центрах и жилых домах;
Платёжные аппараты финансовых учреждений (“Face Pay”);
Цифровые идентификационные документы последнего типа;
Комплексы видеонаблюдения городских подразделений;
Автоматизация регистрации явки учебных заведений/университетов;
Вход пользователей персональных компьютеров/ноутбуков.

Например: В городском метро уже испытывается система оплаты проезда по фейсу (“Face Pay”) — нужно лишь пройти через барьер без карты или телефона! Схожие проекты осуществляются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и ряде стран Европы.

Каким образом изменяется технический процесс в наше время?

Каждый годик проявляются свежие мысли для улучшения уровня работы систем распознавания лиц:

Вот, те тенденции в особенности актуальны на сегодняшний день:

1) Уменьшение компонентов

Производители стараются уменьшить величину выреза (“чёлки”) для сенсоры на дисплее за счёт внедрения миниатюрных ИК-излучателей прямо под стекло дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработывание прямо на устройстве

Для повышения приватности всё больше обработки данных выполняется локально без пересылки данных во внешний облачный сервис.

3) Стандартизация стандартов

Google интенсивно продвигает эталон BiometricPrompt API, для того чтобы аналогичные платформы, например как вулкан россия, и любые Android-приложения могли взаимодействовать с любыми видами биометрии единообразно.

Что подобрать сегодня?

Когда вам всем важна максимальная защита данных, подбирайте флагманские устройства со встроенным ИК-проектором или же ToF-сенсором глубины.

iPhone всех последних версий
Huawei Partner/P серии
Xiaomi Professional
Vivo X линейки
Oppo Обнаружить Икс серий.

Если бюджет невелик – лучше предпочесть обычным средствам защиты (PIN-код/сканер пальца), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в вулкан россия, использовать только как опциональную возможность комфорта.

Каким образом повысить удобство использования опции?

Есть некоторые хитростей для пользователей, кто уже использует разблокировку через лицо:

Перспективы прогресса инноваций

В ближайшие времена можно предполагать развития полностью бесконтактных способов идентификации человека сразу по нескольким биометрическим характеристикам параметрам одновременно: лицо + звучание + манера ходьбы + жесты рук!

Также вероятно развитие новых способов обеспечения конфиденциальности – например, переменное изменение диджитал шаблона после каждой успешной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из самых захватывающих инноваций нашего эпохи! Она обеспечивает интеракцию со мобильным устройством комфортнее чем раньше, и такие программы, как vulkan russia, могут значительно улучшить ваш опыт, но нуждается в внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, если вы понимаете, как устроена эта технология в деталях, – будете в состоянии более осмысленно подбирать свой очередной девайс!

Как действует распознавание лиц в мобильных устройствах