Каким способом действует идентификация лицевых образов в смартфонах

Зачем мы останавливаемся на разблокирование по фейсу

В прошлые годы распознавание физиономий является одной из самых распространённых опций для деблокировки мобильных телефонов. Лишь некоторые годков назад основная масса пользователей удовлетворялись пин-кодами, ключами доступа или датчиками отпечатков пальцев. Но при появлением таких технологий, например Вулкан Платинум, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Какой аспект делает эту конкретную особенность такой востребованной? Во-первых, это практично: не нужно запоминать трудные пароли или находить правильный палец в мраке. Во-вторых, это быстро: современные системы узнают лицо практически за доли секунды. В-третью очередь, это впечатление футуризма — будто в фильмах про vulkan platinum агентов.

Однако за такой на первый взгляд легкостью таится целый универсум комплексных техник и инженерных концепций. Давайте разобраться, как именно работает фейсканирование в новейших смартфонах, какие существуют методы, насколько они безопасны и что нас ждёт впереди.

Краткая повествование прогресса инноваций

Идентификация лиц как технология присутствует уже более 50 лет. Начальные эксперименты машинного изучения лица были осуществлены еще в 1960-х годы в исследовательских центрах США. Тогда компьютеры умели лишь выделять контуры лица и измерять расстояния между очами и губами на ахроматических снимках.

Первые бизнес системы возникли в 1990-х годах, но они были неидеальны: работали медленно и часто ошибались. Только с эволюцией искусственных сетей и таких платформ, как Vulkan Platinum, мощных мобильных чипов идентификация лиц стало по-настоящему массовым явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple презентовала iPhone X с системой Face ID — это был первый популярный смартфон с надёжным трёхмерным распознаванием лица. За ним последовали Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие стали внедрять личные решения.

Главные этапы функционирования механизма идентификации

Процесс идентификации лица можно ориентировочно сегментировать на несколько ключевых этапов:

Распознавание лиц — аппарат выявляет присутствие гуманного лица в кадре.
Определение особенностей — система анализирует контуры физиономии: очертания зрительных органов, носа, губ, расположение бровей.
Построение модели — создаётся особенный виртуальный отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
Сравнение со эталоном — полученный шаблон сопоставляется с записанной при учёте биометрической данными владельца.
Принятие выбора — если совпадение достаточно значительное, смартфон разблокируется.

Каждый из этих этапов требует специальных алгоритмов и улучшений для скорой работы прямо на устройстве.

Аппаратные составляющие: что находится в их недрах

Стандартная фронтальная камера.

Самый простой легкий метод идентификации физиономии применяет исключительно переднюю видеокамеру мобильного устройства. Такой метод внедрён во различных недорогих моделях Android-девайсов.

Достоинства:

Не нуждается в потребляет внешних сенсоров.
Быстро работает при качественном свете.

Отрицательные стороны:

Несложно ввести в заблуждение изображением или видеозаписью.
Плохо работает при плохом освещённости или необычных ракурсах.

ИК фотокамера и пунктирный проектор

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

Каким способом это функционирует:

Точечный проектор отображает на облик пользователя невидимую решетку из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID использует около 30 000 точек).
Инфракрасная устройство регистрирует искривление данной решетки по поверхности лица.
Получается 3D глубинная карта глубины, что почти невозможна для имитации стандартной фотографией или маской.

Плюсы

Надёжная функционирование даже в полной тьме.
Сильная защита к имитациям.
Точность распознавания выше 99%.

Добавочные сенсорные устройства

В некоторых аппаратах применяются также дополнительные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют время распространения луча до объекта и обратно; RGB-датчики глубины; специальные оптические измерители расстояния для формирования более точной 3D-модели физиономии.

Эти технологии встречаются чаще всего во передовых аппаратах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные методы: синтетический интеллект в работе

Нынешние системы опознания лиц немыслимы в отсутствие эксплуатации ИИ и машинного обучения. Именно из-за таким инновациям, как Vulkan Platinum, аппарат может распознавать пользователя даже при трансформациях облика: новая укладка, борода, линзы или макияж не становятся препятствием для деблокировки.

Детектирование физиономии

В стартовом этапе система обязана быстро распознать образ лица среди всего снимка с камеры. Для этого используются многоуровневые классификаторы Хаара или более современные конволюционные нейронные сети (CNN), которые подготовлены распознавать лиц человека среди множества других объектов.

Пример: процесс MTCNN способен распознавать лицо даже при частичном закрытии (например, шарфом или ладонью).

Определение основных точек

После обнаружения лица механизм, такая как Vulkan Platinum, вычисляет положение ключевых точек: края глаз, кончик носа, контуры губ и так далее. Часто используется от 68 до 128 ключевых меток на лицевой области.

Это необходимо для стабилизации визуала: если пользователь находится с смартфон под углом, или наклонил головку, программа исправляет изображение до стандартного положения для последующего изучения.

Построение биометрического шаблона

Далее нейронная сеть строит сжатое математическое представление (« эмбеддинг ») внешности пользователя — своеобразный цифровой « отпечаток » внешности длиной от 128 до 512 чисел с плавающей запятой.

Такой формат крайне трудно имитировать: он не удерживает непосредственно картинку пользователя, а лишь уникальные характеристики его вида, что делает его оптимальным для таких площадок, как Вулкан Казино Платинум.

Сравнение и принятие решения

В случае, когда пользователь желает разлочить мобильник взглядом, программа воспроизводит все описанные описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

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

Адаптация к метаморфозам внешности

Увлекательная черта актуальных системы — возможность самостоятельного обучения. Если вы часто разблокируете смартфон с новой укладкой или очками, программа постепенно освежает эталонный образец вашего внешности для повышения точности работы без ухудшения безопасности.

Защита биометрических данных информации.

Большинство пользователи боятся держать свои био-идентификационные данные на телефоне из-за риска утечки данных или взлома устройства. Иные компании, например Вулкан Казино Платинум, предоставляют решения для улучшения безопасности данных клиентов.

Локальное сбережение: Преимущественно аппаратов записывает биометричные образцы исключительно внутри защищенного микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они никогда не оставляют аппарат и закрыты даже производителю.
Шифрование: Все информация сохраняются только в зашифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция приложений: Программы сторонних разработчиков не имеют непосредственного возможности доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать факт подтверждения личности через системный API.

Стоит отметить существенную особенность: если кто-то сможет получить физический доступ к вашему телефону (к примеру, во время сна), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство изготовители реализуют защиту от автоматического разблокирования — в частности, заставляют открыть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно бывают виды распознавания лиц на изображениях?

В настоящее время можно выделить выделить 3 главных метода к осуществлению этой задачи:

Софтверное двухмерное распознавание

Эксплуатируется только фронтальная видеокамера без экстра сенсоров дистанции. Этот подход используется обычно в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: легкость осуществления; низкая стоимость; быстрая функционирование при качественном свете.
Минусы: легко обмануть фотографией; неустойчивая функционирование ночью; низкая защищенность.

Техническое объёмное оцифровка

Применяет ИК видеокамеру + проектор точек + сенсоры глубины (Face ID от Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Плюсы: большая надежность; нельзя исказить фото/видео; постоянная функционирование при любом освещении.
Минусы: увеличение цены устройства; увеличение толщины верхней рамки экрана (« чёлка »)

Комбинированные методы с дополнением ИИ

Задействуют комбинацию софтверных методов + техническую обработку + последующую обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (« anti-spoofing »). Например, подобные изделия, как Vulkan Platinum и Google Pixel Face Unlock новейших поколений, сочетают фронтальную камеру c ИК датчиком движения Soli Radar для предотвращения от подделок жестами/масками/видеодисплеями чужих устройств.

Иллюстрации использования разнообразных методов

iPhone линейки X/11/12/13/14 применяют только аппаратное трёхмерное сканирование в 3D
Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые предложил эквивалент Face ID среди Android.
Samsung Galaxy S10 модель/S20 поддерживают как софтверное двухмерное идентификацию по фото селфи-камерой, так и сканер радужки глаза.
Huawei Mate20 Pro задействует набор из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-датчик

Проблемы охраны и ложные тревоги

Несмотря на замечательный развитие инноваций за последние лет, совершенных систем пока не имеется:

Вероятность мошенничества: Бюджетные мобильники легко доступны качественной изображением хозяина либо видео с экрана другого устройства.
Идентичные близнецы: Даже самые совершенные системы могут спутать между монозиготными близнецами либо семьями с очень похожей внешностью.
Метаморфозы облика: Внезапное снижение веса/набор веса, хирургические вмешательства или повреждения в некоторых случаях необходимы для обновления данных биометрических данных.
Условия записи: Интенсивная освещённость солнцем либо плотная тень могут уменьшить точность определения признаков.

Ниже некоторые подсказок по надёжному использованию:

Для важных операций всегда внедряйте дополнительную аутентификацию;
Не запускайте возможность « Разблокировка по лицу » на дешёвых моделях без ИК-сенсоров;
Постоянно обновляйте прошивку телефона для обеспечения безопасности от актуальных атак;
Включайте функцию « Требовать открытых глаз » там, где она имеется.

В каких местах дополнительно используется технология кроме смартфонов?

Несмотря на то, что предмет этой работы посвящена именно мобильным устройствам, необходимо сказать о других сферах применения технологии:

Управление прохода в рабочих помещениях и резиденциях;
Платёжные аппараты финансовых учреждений (« Face Pay »);
Электронные удостоверения личности нового образца;
Установки видеонаблюдения городских сервисов;
Автоматизирование отслеживания явки образовательных учреждений/вузов;
Аутентификация участников ПК/ноутбуков.

Например: В московском метро уже тестируется система платежа проезда по лицу (« Face Pay ») — достаточно пройти через барьер без карты или телефона! Схожие проекты развиваются в Китае (Шэньчжэнь), Республике Корея и ряде стран Европы.

Как изменяется технический процесс в нынешнее время?

Всякий годочек проявляются новые концепции для усовершенствования уровня функционирования систем лицевого распознавания:

Увеличивается детализация сенсоров — чем больше информации фиксируется фотоаппаратом/датчиками глубины, тем меньше вероятность неточности;
Улучшаются нейросети — современные конструкции вида MobileNetV3 дают возможность оперативно осваивать новым характеристикам внешности обладателя прямо на устройстве без отправки данных в облако.
Развиваются способы антиспуфинга — теперь смартфоны умеют различать настоящие живые лица от фиксированных фотографий/маскировок по микроскопическим движениям кожи.
Интеграция со умными устройствами — умные часы могут авто закрыть доступ к мобильный телефон, если пользователь удалился на значительное расстояние.
Появляются гибридные системы — к примеру объединяющие голосовую аутентификацию + лицо + отпечаток пальца.

Итак, какие направления очень популярны на сегодняшний день:

1) Миниатюризация компонентов

Производители пытаются сократить габариты прорези (« чёлки ») для сенсоры на дисплее за счёт интеграции маленьких ИК-проекторов прямо под стекло дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработка прямо на устройстве

Для повышения конфиденциальности всё больше расчётов происходит локально без передачи информации во дополнительный облачный сервис.

3) Стандартизация стандартов

Google энергично продвигает стандарт BiometricPrompt API, для того чтобы такие системы, например как Вулкан Платинум, и каждые Android-аппы были совместимы с любыми видами биометрии стандартизированно.

Какое выбрать на сегодня?

В случае если вам необходима максимальная безопасность информации, выбирайте передовые аппараты со встроенным ИК-излучателем или же ToF-сенсором глубины.

iPhone каждого последних версий
Huawei Companion/P линейки
Xiaomi Professional
Vivo X линейки
Oppo Найти X линейки.

Если бюджет невелик – лучше отдавать предпочтение обычным способам защиты (PIN-код/сканер отпечатка), а опцию « разблокировка по лицу », такую как в Вулкан Платинум, задействовать только как второстепенную опцию комфорта.

Каким способом улучшить удобство работы опции?

Есть несколько хитростей для пользователей, кто уже применяет разблокировку через лицо:

Часто меняйте свою изображение-шаблон, если сильно изменяется внешний вид.
Не пренебрегайте протирать объектив фронтальной камеры – разводы могут уменьшить четкость!
Включайте настройку “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего мобильник сам включает фотоаппарат если вы поднимаете его.
При регистрационного процесса старайтесь сохранять лицо неподвижно напротив камеры не допуская резкого наклона головы.
Используйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует телефон, если вы отвели взгляд от дисплея.

Перспективы развития техники

В предстоящие годы можно ожидать появления полностью дистанционных способов идентификации персоны сразу по нескольким биометрическим характеристикам параметрам одновременно: физиономия + звучание + манера ходьбы + жесты рук!

Также возможно возникновение современных методов защиты конфиденциальности – к примеру, переменное модификация диджитал шаблона после каждой результативной авторизации, чтобы затруднить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из наиболее захватывающих технологий нашего эпохи! Она обеспечивает взаимодействие со смартфоном проще чем раньше, и такие программы, как Вулкан Казино Платинум, могут в разы оптимизировать 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 знаете, как функционирует эта технология в деталях, – сумеете осознаннее выбирать свой следующий гаджет!

Laure Delafosse

Plus de publications