Category: archive

  • Каким способом работает распознавание лицевых образов в мобильных устройствах

    Каким способом работает распознавание лицевых образов в мобильных устройствах

    Зачем мы предпочитаем разлочивание по фейсу

    В последние годы определение лиц превратилось в одной из наиболее востребованных опций для разблокировки смартфонов. Лишь пару годков тому назад большинство юзеров обходились пин-кодами, ключами доступа или сканерами отпечатков пальцев. Но с появлением таких технологий, например вулкан россия, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

    Что превращает данную возможность такой востребованной? Прежде всего, это практично: не нужно удерживать в памяти замысловатые пароли или находить правильный палец в темноте. Кроме того, это мгновенно: современные программы идентифицируют лицо фактически за доли секунды. В-третьем пункте, это ощущение футуристичности — как будто в кинолентах про вулкан казино шпионов.

    Впрочем за данной на первый взгляд легкостью прячется целый вселенная трудных технологий и инженерных решений. Позвольте нам исследовать, как точно функционирует идентификация по лицу в актуальных гаджетах, какие применяются технологии, насколько они безопасны и что нас предстоит.

    Сжатая повествование прогресса технологии

    Идентификация лиц как методика существует уже более пятидесяти лет. Изначальные попытки автоматизированного изучения лица были предприняты еще в 1960-х годы в лабораториях США. Тогда вычислительные машины способны были лишь выделять силуэты лица и измерять промежутки между глазами и губами на монохромных изображениях.

    Начальные коммерческие установки появились в девяностых годах, но они были несовершенны: функционировали медленно и часто ошибались. Только с прогрессом искусственных сетей и таких площадок, как вулкан россии, мощных мобильных микросхем определение лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

    В 2017 году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с безопасным трёхмерным сканированием лица. За этим пошли Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие начали внедрять собственные решения.

    Главные стадии действия устройства идентификации

    Процесс идентификации лица можно ориентировочно поделить на несколько основных этапов:

    1. Распознавание лица — аппарат определяет присутствие людского лица в изображении.
    2. Извлечение характеристик — алгоритм анализирует черты физиономии: конфигурацию зрительных органов, обонятельного органа, уст, позицию бровей.
    3. Построение структуры — создаётся особенный виртуальный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
    4. Сравнение с образцом — полученный образец сравнивается с сохранённой при учёте биометрической данными владельца.
    5. Принятие определения — если совпадение достаточно значительное, смартфон деблокируется.

    Любой из этих шагов требует специальных методов и усовершенствований для оперативной работы непосредственно на девайсе.

    Технические составляющие: что скрыто внутри них

    Обычная селфи камера.

    Самый простой несложный вариант определения облика использует исключительно лицевую камеру смартфона. Данный способ осуществлён во многих недорогих версиях Android-девайсов.

    Положительные стороны:

    • Не нуждается в требует дополнительных сенсоров.
    • Быстро работает при качественном освещении.

    Отрицательные стороны:

    • Просто обмануть изображением или видео.
    • Неудачно функционирует при слабом освещённости или необычных ракурсах.

    Инфракрасная фотокамера и пунктирный проекционный аппарат

    Более усовершенствованные системы, такие как вулкан россии, задействуют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта техпроцесс составляет базу Face ID от Apple.

    Как это действует:

    • Точечный устройство проекции отображает на лицо использующего невидимую решетку из тысяч инфракрасных меток (например, Face ID использует около 30 000 пятен).
    • ИК камера записывает искривление данной сетки по поверхности лица.
    • Получается трёхмерная карта глубинности, которая почти что невозможна для имитации обычной снимком или маскировкой.

    Преимущества

    • Надёжная деятельность даже в полной темноте.
    • Высокая сопротивляемость к имитациям.
    • Точность идентификации выше 99%.

    Дополнительные сенсорные устройства

    В определённых девайсах используются также дополнительные датчики: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют время движения света до предмета и обратно; RGB-датчики дальности; специальные оптические измерители расстояния для формирования более точной 3D-модели лица.

    Эти технологии используются в основном во передовых устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

    Софтверные методы: синтетический разум в работе

    Современные механизмы распознавания лиц немыслимы без использования ИИ и machine learning. Именно из-за таким инновациям, как вулкан россии, гаджет в состоянии узнавать юзера даже при метаморфозах облика: новая стрижка, щетина, оптика или макияж не становятся барьером для деблокировки.

    Детектирование лица

    На начальном стадии алгоритм необходимо мгновенно распознать ликовое изображение в пределах целого изображения камеры. Для данной цели применяются последовательные классификаторы Хаара или более новейшие конволюционные нейронные сети (CNN), которые подготовлены распознавать человеческие лица среди множества других объектов.

    Пример: алгоритм MTCNN способен находить физиономию даже при неполном перекрытии (например, шарфом или ладонью).

    Определение ключевых аспектов

    После распознавания лица система, такая как вулкан россии, устанавливает местоположение основных точек: края глаз, конец носа, контуры губ и так далее. Часто используется от 68 до 128 главных меток на лицевой поверхности.

    Данное требуется для выравнивания визуала: если человек удерживает телефон под наклоненным, или наклонил головку, программа корректирует картинку до нормального состояния для дальнейшего анализа.

    Построение биометрии модели

    Далее нейросеть строит уплотненное математическое представление (“эмбеддинг”) облика пользователя — своеобразный цифровой след лица длиной от 128 до 512 чисел с плавающей запятой.

    Этот формат очень трудно подделать: он не удерживает само картинку пользователя, а лишь исключительные черты его вида, что делает его оптимальным для таких площадок, как vulkan russia.

    Сравнение и вынесение решения

    В случае, когда человек желает разлочить телефон взором, система осуществляет все шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

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

    Приспособление к метаморфозам облика

    Увлекательная черта нынешних систем — возможность самообучения. Если вы постоянно доступаете к смартфон с обновленной стрижкой или очками, алгоритм постепенно обновляет основной образец вашего лица для увеличения точности действия без ухудшения безопасности.

    Безопасность биометрических данных информации.

    Многие клиенты беспокоятся сохранять свои биометрические идентификационные данные на мобильном устройстве из-за вероятности потери данных или взлома устройства. Некоторые фирмы, такие как vulkan russia, предлагают варианты для повышения сохранности сведений юзеров.

    • Локальное сохранение: Основная часть устройств сохраняет биометричные шаблоны лишь внутри безопасного микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Эти данные всегда не оставляют гаджет и не доступны включая изготовителю.

    • Шифрование: Все сведения сберегаются только в шифрованном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.

    • Изоляция программ: Программы сторонних разработчиков не обладают прямого возможности доступа к биометрическим; они могут лишь требовать факт подтверждения идентичности через системный API.

    Необходимо подчеркнуть существенную особенность: если кто-то получит доступ к вашему телефону физически (например, во время сна), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому многие изготовители внедряют меры безопасности от автоматического разблокирования — например, просят открыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

    Какие имеются типы идентификации лиц на изображениях?

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

    Программируемое плоское распознавание

    Эксплуатируется только фронтальная камера без вспомогательных датчиков глубины. Такой способ наблюдается обычно в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

    Преимущества: несложность воплощения; низкая затраты; быстрая работа при достаточном освещении.
    Минусы: несложно одурачить фотографией; ненадежная работа ночью; низкая безопасность.

    Оборудование для трёхмерное сканирование

    Применяет инфракрасную видеокамеру + проектор пикселей + датчики глубины (Face ID у Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
    Плюсы: большая надёжность; не получится исказить изображение/видеозапись; постоянная работа при любом освещении.
    Минусы: повышение стоимости устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

    Комбинированные способы с дополнением ИИ

    Используют комбинацию программных методов + аппаратно-техническую обработку + дополнительную обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, подобные товары, например вулкан россии и Google Pixel Face Unlock новейших поколений, объединяют фронтальную камеру c ИК сенсором мобильности Soli Radar для предотвращения от подделок руками/масками/видеоэкранами посторонних устройств.

    Образцы использования различных способов

    • iPhone серии X/11/12/13/14 используют только физическое трёхмерное сканирование
    • Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые представил эквивалент Face ID в числе Android.
    • Samsung Galaxy S10 версия/S20 поддерживают как софтверное плоское идентификацию по снимку фронталкой, так и датчик радужки глаза.
    • Huawei Mate20 Pro использует комплекс из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-датчик

    Проблемы безопасности и неверные сигналы

    Несмотря на поразительный развитие технологий за недавние лет, безупречных систем пока не имеется:

    1. Возможность подвоха: Доступные смартфоны просто открываются высококачественной снимком владельца или роликом с экрана другого устройства.
    2. Идентичные двойняшки: Даже самые совершенные механизмы могут ошибиться между однояйцевыми близнецами либо родственниками с очень схожей внешностью.
    3. Изменения внешнего вида: Резкое похудение/набор веса, косметические процедуры или повреждения порой необходимы для перерегистрации биометрии.
    4. Условия фотографирования: Яркая подсветка солнцем либо плотная тень могут снизить верность идентификации признаков.

    Вот несколько подсказок по защищённому эксплуатации:

    • Для критически важных операций всегда применяйте дополнительную аутентификацию;
    • Не запускайте возможность “Разблокировка по лицу” на дешёвых моделях без ИК-сенсоров;
    • Систематически апгрейдите программное обеспечение мобильного устройства для предотвращения угроз от новых видов атак;
    • Включайте настройку “Требовать распахнутых глаз” в тех местах, где она есть.

    Где дополнительно находится применение технологии помимо смартфонов?

    Хотя предмет данной работы посвящена конкретно портативным гаджетам, необходимо сказать о альтернативных областях использования технологии:

    • Контроль доступа в офисах и резиденциях;
    • Платёжные устройства банков (“Face Pay”);
    • Электронные идентификационные документы современного поколения;
    • Установки видеомониторинга городских служб;
    • Автоматизирование учёта присутствия образовательных учреждений/университетов;
    • Аутентификация участников ПК/ноутбуков.

    Например: В городском метро уже испытывается система оплаты проезда по лицу (“Face Pay”) — нужно лишь пройти через турникет без карты или телефона! Схожие проекты развиваются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Республике Корея и некоторых европейских странах.

    Как изменяется технический процесс в нынешнее время?

    Всякий год возникают современные мысли для усовершенствования уровня функционирования систем идентификации лиц:

    1. Увеличивается детализация датчиков — чем больше деталей фиксируется фотоаппаратом/датчиками глубины, тем меньше риск неточности;
    2. Улучшаются искусственные интеллекты — передовые структуры вида MobileNetV3 обеспечивают возможность оперативно осваивать новым характеристикам облика обладателя напрямую на гаджете без отправки данных в облако.
    3. Развиваются технологии антиспуфинга — теперь смартфоны способны различать реальные анимированные лица от статичных снимков/маскировок по микроскопическим движениям кожи.
    4. Синхронизация со умными устройствами — умные часы могут авто блокировать телефон, если владелец отошёл далеко.
    5. Возникают комбинированные устройства — например комбинирующие речевую идентификацию + облик + дактилоскопический след.

    Итак, которые тенденции в особенности популярны в данный момент:

    1) Уменьшение компонентов

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

    2) Обработывание прямо на девайсе

    Для улучшения личной безопасности всё более расчётов выполняется на месте без отправки информации во внешний облачный сервис.

    3) Унификация стандартов

    Гугл активно пропагандирует норму BiometricPrompt API, чтобы подобные системы, например как вулкан россия, и любые Android-приложения могли работать с различными типами биометрии стандартизированно.

    Что подобрать сегодня?

    Если тебе необходима наивысшая безопасность данных, выбирайте флагманские устройства с интегрированным ИК-проектором или ToF-сенсором глубины.

    • iPhone каждого актуальных версий
    • Huawei Partner/P линейки
    • Mi Pro
    • Vivo X модели
    • Оппо Find X серий.

    Если бюджет скромен – лучше выбирать обычным методам безопасности (PIN-код/сканер пальца), а опцию “разблокировка по лицу”, такую как в вулкан россия, использовать только как второстепенную опцию комфорта.

    Каким способом повысить комфорт функционирования опции?

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

    1. Периодически меняйте свою фотографию-шаблон, если кардинально меняется внешний вид.
    2. Не упускайте из виду протирать объектив передней камеры – пятна могут понизить четкость!
    3. Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так смартфон сам включает фотоаппарат как только вы поднимаете его.
    4. В процессе записи старайтесь держать голову неподвижно напротив видеоустройства не допуская значительного наклона головы.
    5. Применяйте функцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует мобильное устройство, если вы отвернулись от экрана.

    Возможности прогресса техники

    В ближайшие годы можно предвкушать развития полностью дистанционных способов опознания индивидуума сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: лицо + голос + шаги + манипуляции руками!

    Также вероятно развитие новых методов обеспечения личной информации – к примеру, переменное изменение диджитал образца после каждой удачной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

    Распознавание лиц – одна из наиболее захватывающих техник нашего эпохи! Она делает общение со мобильным устройством комфортнее чем когда-либо прежде, и такие аппы, как vulkan russia, могут значительно повысить ваш опыт, но требует внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

    Теперь, если вы знаете, как устроена эта технология внутри, – сумеете вдумчиво выбирать свой следующий устройство!