Каким способом работает распознавание лиц в смартфонах

Зачем мы выбираем разблокировку по лицевому распознаванию

В прошлые времена идентификация физиономий стало одной из наиболее востребованных опций для открытия умных телефонов. Еще несколько годов ранее основная масса использующих обходились пин-кодами, паролями или сканерами отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, как Вулкан Платинум, нам вполне просто взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Какая вещь превращает данную возможность очень нужной? Во-первых, это удобно: не нужно помнить замысловатые пароли или искать нужный палец в мраке. Во-вторых, это мгновенно: современные системы идентифицируют лицо практически за мгновения ока. В-третьих, это впечатление будущего — как будто в кинолентах про Вулкан казино разведчиков.

Тем не менее за такой на первый взгляд легкостью скрывается целый мир сложных методов и инженерных решений. Позвольте нам исследовать, как конкретно действует идентификация по лицу в новейших смартфонах, какие бывают технологии, насколько они защищены и что нас предстоит.

Краткая история прогресса технологии

Распознавание лиц как технология присутствует уже более пятидесяти годов. Начальные пробы машинного исследования лица были сделаны еще в 1960-х годы в исследовательских центрах США. Тогда ЭВМ могли лишь определять очертания черепа и определять дистанции между очами и губами на монохромных фотографиях.

Начальные бизнес установки появились в 1990-х годах, но они были несовершенны: работали медленно и часто давали сбои. Только с эволюцией синтетических сетей и таких площадок, как Vulkan Platinum, мощных мобильных чипов определение лиц стало по-настоящему массовым явлением.

В 2017 году Apple презентовала iPhone X с системой Face ID — это был первый массовый смартфон с достоверным трёхмерным распознаванием лица. За ним пошли Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие начали интегрировать личные решения.

Ключевые этапы работы механизма идентификации

Процесс определения лица можно ориентировочно поделить на несколько важных этапов:

1. Идентификация лица — устройство выявляет наличие людского лица в изображении.
2. Извлечение характеристик — механизм изучает особенности физиономии: конфигурацию глаз, носа, губ, положение надбровных дуг.
3. Построение шаблона — создаётся неповторимый цифровой отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
4. Сравнение со стандартом — созданный образец сравнивается с записанной при внесении биометрической информацией владельца.
5. Принятие решения — если сходство достаточно высокое, смартфон деблокируется.

Каждый из этих стадий запрашивает особых методов и улучшений для скорой работы прямо на устройстве.

Железные элементы: что скрыто в их недрах

Стандартная передняя камера.

Самый простой способ распознавания физиономии применяет только переднюю камеру смартфона мобильного устройства. Такой метод реализован во многих недорогих версиях Android-девайсов.

Достоинства:

• Не нуждается в нуждается в дополнительные датчиков.
• Быстро работает при достаточном освещённости.

Недостатки:

• Просто ввести в заблуждение снимком или видеозаписью.
• Плохо функционирует при плохом освещённости или необычных точках зрения.

ИК камера и пунктирный проекционный аппарат

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

Каким способом это функционирует:

• Точечный проекционный прибор проецирует на лицо использующего невидимую сетку из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID применяет около 30 000 пятен).
• ИК устройство регистрирует деформацию этой сетки по поверхности физиономии.
• Получается трехмерная карта глубинности, которая почти что невозможна для фальсификации стандартной фото или маской.

Преимущества

• Надёжная функционирование даже в полной неосвещённости.
• Высокая защита к подделкам.
• Точность идентификации выше 99%.

Дополнительные сенсоры

В отдельных девайсах задействуются также вспомогательные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют время распространения луча до предмета и обратно; RGB-датчики глубины; специальные световые дальномеры для построения более аккуратной 3D-модели физиономии.

Эти технологии применяются чаще всего во флагманских аппаратах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Программные методы: синтетический интеллект в работе

Современные системы распознавания лиц немыслимы без использования искусственного интеллекта и машинного обучения. Именно из-за таким технологиям, как Vulkan Platinum, аппарат способно распознавать пользователя даже при изменениях внешнего вида: новая укладка, борода, линзы или макияж не становятся барьером для открытия.

Распознавание лиц

На начальном шаге алгоритм необходимо оперативно распознать ликовое изображение внутри всего изображения камеры. Для этой задачи применяются последовательные классификаторы Хаара или более новейшие сверточные нейронные сети (CNN), которые “обучены” идентифицировать человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN в состоянии обнаруживать облик даже с неполном перекрытии (например, шалью или рукой).

Определение основных аспектов

После распознавания лица механизм, такая как Vulkan Platinum, устанавливает местоположение ключевых точек: кончики глаз, кончик носа, границы губ и так далее. Часто задействуется от 68 до 128 главных меток на лицевой области.

Это действие нужно для выравнивания изображения: если человек держит мобильник под наклоненным, или повернул голову, программа “выпрямляет” картинку до стандартного положения для дальнейшего анализа.

Построение биометрического модели

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

Такой шаблон весьма затруднительно подделать: он не сохраняет само фото пользователя, а лишь уникальные характеристики его облика, что делает его оптимальным для таких систем, как Вулкан Казино Платинум.

Сравнение и осуществление выбора

Если юзер намеревается разблокировать смартфон взором, механизм воспроизводит все шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если схожесть превышает заданный границу (обычно выше 99%), телефон, как и платформа Вулкан Казино Платинум, открывается; если нет — доступ блокируется.

Адаптация к метаморфозам облика

Занимательная характеристика современных системы — способность самостоятельного обучения. Если ты постоянно доступаете к мобильное устройство с новой прической или оптикой, система постепенно освежает базовый модель вашего облика для повышения точности работы без снижения уровня безопасности.

Охрана биометрических данных.

Множество пользователи боятся держать свои биометрические данные на телефоне из-за риска потери данных или взлома устройства. Определенные организации, такие как Вулкан Казино Платинум, предоставляют решения для увеличения безопасности информации клиентов.

• Локальное сбережение: Преимущественно устройств сохраняет биометрические образцы исключительно внутрь безопасного процессора Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Эти данные ни разу не не покидают гаджет и недоступны в том числе производителю.

• Шифрование: Все сведения сохраняются только в зашифрованном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.

• Изоляция приложений: Программы внешних разработчиков не обладают прямого доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать подтверждение верификации идентичности через системный API.

Стоит отметить важную особенность: если кто-либо достанет доступ к вашему телефону физически (к примеру, во время сна), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому значительное количество компании внедряют систему защиты от “слепого” разблокирования — в частности, требуют разомкнуть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно бывают категории распознавания лиц?

В настоящее время можно определить выделить три основных подхода к выполнению этой задачи:

Программное двухмерное идентификация

Эксплуатируется только фронтальная видеокамера без дополнительных датчиков глубины. Подобный способ встречается чаще всего в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: несложность реализации; низкая цена; скоростная функционирование при хорошем свете.
Минусы: несложно одурачить снимком; нестабильная функционирование ночью; низкая охрана.

Техническое трёхмерное сканирование

Задействует инфракрасную камеру + проектор точек + сенсоры дистанции (Face ID от Apple; подобные решения у Huawei Mate).
Плюсы: высокая надежность; нельзя обмануть фото/видео; постоянная деятельность в любых условиях освещения.
Минусы: повышение стоимости устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Смешанные способы с ИИ-дополнением

Применяют комбинацию программных методов + аппаратную обработку + постобработку нейросетями для увеличения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, подобные товары, как Vulkan Platinum и Google Pixel Face Unlock новейших версий, объединяют фронтальную камеру c инфракрасным сенсором мобильности Soli Radar для предотвращения от фальсификаций жестами/масками/видеоэкранами посторонних устройств.

Примеры эксплуатации разнообразных методов

• iPhone серии X/11/12/13/14 задействуют только техническое трёхмерное сканирование
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition первый раз внедрил подобие Face ID в числе Android.
• Samsung Galaxy S10 версия/S20 поддерживают как программное обеспечение плоское определение по снимку селфи-камерой, так и сканер ириса глаза.
• Huawei Mate20 Pro применяет набор из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-сенсорный элемент

Вопросы безопасности и неверные тревоги

Несмотря на поразительный успехи техники за прошедшие годы, совершенных системы пока не существует:

1. Возможность мошенничества: Бюджетные смартфоны просто “разблокируются” качественной снимком хозяина или же видео с дисплея иного гаджета.
2. Идентичные двойняшки: Даже самые идеальные механизмы могут спутать между монозиготными близнецами либо родичами с очень похожей внешностью.
3. Трансформации внешности: Внезапное снижение веса/набор веса, пластические операции или повреждения иногда требуют обновления данных биометрии.
4. Условия фотографирования: Яркая подсветка солнцем или же интенсивная тень могут понизить точность распознавания признаков.

Здесь пара подсказок для защищённому применению:

• Для критически важных операций всегда применяйте двухфакторную аутентификацию;
• Не активируйте возможность “Разблокировка по лицу” на бюджетных моделях без ИК-сенсоров;
• Регулярно обновляйте прошивку прошивку телефона для предотвращения угроз от новых видов атак;
• Включайте настройку “Требовать раскрытых глаз” в тех местах, где она есть.

В каких областях также применяется технологии помимо мобильных телефонов?

Хотя тема данной публикации посвящена в частности мобильным устройствам, необходимо сказать о альтернативных областях использования технологии:

• Мониторинг доступа в рабочих помещениях и многоквартирных зданиях;
• Платёжные устройства банков (“Face Pay”);
• Цифровые удостоверения личности современного поколения;
• Системы видеомониторинга муниципальных сервисов;
• Автоматизирование регистрации присутствия образовательных учреждений/университетов;
• Авторизация участников компьютеров/ноутбуков.

Например: В столичном метро уже испытывается система оплаты проезда по лицу (“Face Pay”) — хватит пройти через барьер без карты или телефона! Похожие проекты развиваются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.

Каким образом меняется технический процесс в нынешнее время?

Любой годочек появляются свежие концепции для повышения качества функционирования систем распознавания лиц:

1. Увеличивается детализация сенсоров — чем больше информации фиксируется видеокамерой/датчиками глубины, тем меньше вероятность погрешности;
2. Улучшаются нейронные сети — современные структуры вида MobileNetV3 позволяют быстро обучаться свежим чертам облика обладателя прямо на устройстве без пересылки информации в облачное хранилище.
3. Улучшаются способы антиспуфинга — теперь мобильные устройства способны отличать настоящие движущиеся лица от неподвижных снимков/маскировок по незаметным движениям кожи.
4. Интеграция со умными устройствами — смарт-часы могут самостоятельно блокировать телефон, если владелец ушёл далеко.
5. Появляются комбинированные механизмы — к примеру объединяющие аудио идентификацию + физиономию + дактилоскопический след.

Здесь, те тенденции в особенности популярны сейчас:

1) Уменьшение элементов

Изготовители пытаются сократить величину отверстия (“чёлки”) для сенсоры на дисплее за счёт интеграции компактных ИК-излучателей прямо под поверхность дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработывание прямо на устройстве

Для улучшения личной безопасности всё больше расчётов осуществляется на месте без пересылки информации во внешний облачный сервис.

3) Упорядочивание регламентов

Гугл интенсивно продвигает стандарт BiometricPrompt API, с целью чтобы такие платформы, вроде Вулкан Платинум, и все Android-приложения были совместимы с всеми формами биометрии стандартизированно.

Какое подобрать на сегодня?

Если вам всем важна наивысшая сохранность данных, выбирайте топовые устройства с вмонтированным ИК-излучателем либо ToF-сенсором глубины.

• iPhone всех актуальных поколений
• Huawei Companion/P Series серии
• Xiaomi Professional
• Vivo X модели
• Oppo Find Икс серий.

Если финансы ограничен – лучше предпочесть традиционным методам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан Платинум, применять только как дополнительную возможность комфорта.

Каким образом улучшить удобство работы опции?

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

1. Часто обновляйте свою изображение-шаблон, если сильно меняется внешность.
2. Не пренебрегайте чистить линзу фронтальной камеры – разводы могут уменьшить четкость!
3. Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего мобильник сам активирует фотоаппарат если вы берёте его в руки.
4. В процессе регистрации старайтесь сохранять лицевую часть ровно перед камеры исключая значительного наклона головы.
5. Задействуйте функцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она закрывает смартфон, если вы отвернулись от дисплея.

Будущее прогресса инноваций

В ближайшие периоды можно предполагать развития полностью безконтактных способов опознания человека сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: лицо + голос + манера ходьбы + жесты рук!

Также предполагается развитие свежих подходов охраны приватности – например, переменное корректировка электронного шаблона после каждой успешной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – единственная из наиболее увлекательных технологий нашего времени! Она обеспечивает взаимодействие со смартфоном проще чем до этого, и такие приложения, как Вулкан Казино Платинум, могут в разы улучшить ваш пользовательский 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 технология в деталях, – сумеете вдумчиво определять свой очередной девайс!