Каким образом функционирует идентификация лиц в телефонах

Зачем мы останавливаемся на разлочивание по лицевому распознаванию

В недавние годы распознавание лиц является одной из наиболее востребованных опций для деблокировки мобильных телефонов. Еще некоторые годов тому назад основная часть пользователей обходились пин-кодами, паролями или сканерами отпечатков пальцев. Но при появлением подобных технологий, как вулкан россия, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и устройство тут же опознает своего владельца.

Какой аспект делает эту конкретную особенность настолько популярной? Для начала, это комфортно: не нужно удерживать в памяти трудные пароли или отыскивать нужный палец в темноте. Также, это быстро: современные системы узнают лицо фактически за мгновение. В-третьих, это впечатление футуристичности — словно в фильмах про vulkan russia агентов.

Тем не менее за такой на первый взгляд простотой таится целый универсум трудных технологий и инженерных концепций. Позвольте нам понять, как точно работает фейсканирование в современных гаджетах, какие бывают методы, насколько они надёжны и что нас ожидает в будущем.

Сжатая повествование прогресса техники

Распознавание лиц как техника имеется уже более 50 лет. Начальные попытки машинного исследования лиц были предприняты еще в 1960-х годы в лабораториях США. Тогда вычислительные машины могли лишь определять контуры головы и вычислять дистанции между очами и губами на ахроматических фотографиях.

Изначальные бизнес системы появились в 90-х, но они были несовершенны: функционировали медленно и часто давали сбои. Только с эволюцией нейронных сетей и таких площадок, как вулкан россии, сильных мобильных микросхем определение лиц стало по-настоящему массовым явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с достоверным трёхмерным идентификацией лица. За этим пошли Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие начали интегрировать собственные разработки.

Главные этапы работы устройства распознавания

Процесс определения лица можно примерно разделить на несколько важных этапов:

Обнаружение лица — камера распознает существование гуманного лица в изображении.
Определение особенностей — механизм исследует особенности облика: конфигурацию глаз, обонятельного органа, уст, расположение бровей.
Построение структуры — создаётся особенный виртуальный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
Сравнение с эталоном — сформированный шаблон сопоставляется с записанной при регистрации биометрической сведениями владельца.
Принятие решения — если совпадение достаточно существенное, смартфон деблокируется.

Всякий из указанных шагов нуждается в специальных процедур и усовершенствований для быстрой работы прямо на устройстве.

Железные компоненты: что находится внутри них

Стандартная селфи камера.

Наиболее несложный вариант распознавания облика задействует только лицевую камеру мобильного устройства. Такой способ внедрён во различных доступных вариантах Android-устройств.

Плюсы:

Не нуждается в потребляет внешних датчиков.
Шустро работает при хорошем освещении.

Слабые стороны:

Легко обмануть фотографией или видео.
Неудачно функционирует при плохом освещённости или необычных ракурсах.

ИК фотокамера и пунктирный проекционный аппарат

Более совершенные системы, такие как вулкан россии, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная техпроцесс является основой Face ID от Apple.

Каким способом это работает:

Точечный проекционный прибор проецирует на облик юзера невидимую решетку из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID применяет около 30 000 меток).
Инфракрасная устройство фиксирует деформацию этой решетки по плоскости физиономии.
Получается 3D глубинная карта глубинности, которая почти неосуществима для имитации обычной фотографией или маскировкой.

Достоинства

Надёжная работа даже в полной темноте.
Сильная устойчивость к фальсификациям.
Точность идентификации выше 99%.

Дополнительные сенсоры

В некоторых девайсах используются также экстра датчики: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют период прохождения луча до объекта и обратно; Трехцветные-датчики глубины; специальные световые измерители расстояния для создания более точной 3D-модели лица.

Эти инновации используются в основном во топовых устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные методы: синтетический ум в действии

Текущие механизмы опознания физиономий немыслимы без использования ИИ и машинного обучения. Именно благодаря таким разработкам, как вулкан россии, аппарат способно узнавать владельца даже при метаморфозах внешнего вида: новая укладка, растительность на лице, очки или косметика не становятся помехой для деблокировки.

Детектирование лиц

На начальном этапе программа необходимо оперативно обнаружить образ лица среди всего кадра с камеры. Для этой задачи применяются каскадные классификаторы Хаара или более новейшие сверточные нейронные сети (CNN), которые подготовлены идентифицировать лиц человека среди множества других объектов.

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

Выделение основных аспектов

После распознавания лица механизм, такая как вулкан россии, устанавливает местоположение основных точек: уголки глаз, конец носа, границы губ и так далее. Обычно применяется от 68 до 128 ключевых маркеров на лицевой области.

Данное нужно для стабилизации картинки: если человек находится с телефон под наклоном, или повернул голову, программа корректирует картинку до нормального состояния для последующего изучения.

Формирование биометрии модели

Далее нейросеть строит сжатое цифровое представление (« эмбеддинг ») лица пользователя — своеобразный цифровой след лица длиной от 128 до 512 чисел с плавающей запятой.

Данный шаблон очень трудно подделать: он не хранит непосредственно изображение пользователя, а лишь уникальные особенности его вида, что делает его совершенным для таких площадок, как vulkan russia.

Сопоставление и принятие заключения

В случае, когда пользователь намеревается разлочить мобильник глазами, механизм воспроизводит все описанные шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если похожесть превышает заданный границу (обычно выше 99%), телефон, как и платформа vulkan russia, открывается; если нет — доступ запрещается.

Приспособление к трансформациям внешности

Интересная черта актуальных системы — способность самообучения. Если вы часто доступаете к телефон с новой стрижкой или оптикой, система постепенно освежает базовый модель вашего лица для улучшения точности функционирования без ухудшения безопасности.

Безопасность биометрических данных информации.

Многие клиенты беспокоятся держать свои биометрические данные на смартфоне из-за угрозы потери данных или хакерской атаки. Иные организации, такие как vulkan russia, предоставляют варианты для увеличения защиты информации юзеров.

Локальное сбережение: Основная часть аппаратов записывает биометричные образцы лишь внутри защищенного чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они ни разу не не выходят из устройство и закрыты даже производителю.
Шифрование: Все данные хранятся только в кодированном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция программ: Программы третьих разработчиков не обладают прямого доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать подтверждение подтверждения идентичности через системный API.

Стоит упомянуть важную деталь: в случае, если какой-то человек сможет получить физический доступ к вашему телефону (к примеру, пока вы спите), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому многие компании осуществляют систему защиты от автоматического разблокирования — например, требуют раскрыть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно существуют виды идентификации лиц?

В настоящее время можно различить 3 ключевых подхода к реализации этой функции:

Программируемое двухмерное определение

Эксплуатируется только лицевая видеокамера без вспомогательных сенсоров дистанции. Такой способ наблюдается наиболее часто в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: легкость осуществления; минимальная стоимость; быстрая работа при качественном свете.
Минусы: несложно одурачить фотографией; ненадежная работа ночью; слабая охрана.

Оборудование для трёхмерное сканирование

Применяет ИК видеокамеру + проектор точек + датчики дистанции (Face ID от Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Плюсы: большая надёжность; не получится обмануть изображение/видеозапись; стабильная деятельность при любом освещении.
Минусы: повышение стоимости устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (« чёлка »)

Гибридные методы с ИИ-дополнением

Задействуют комбинацию программных методов + техническую обработку + постобработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (« anti-spoofing »). Например, такие товары, как вулкан россии и Google Pixel Face Unlock новейших версий, сочетают фронтальную камеру c инфракрасным датчиком мобильности Soli Radar для защиты от фальсификаций руками/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Образцы эксплуатации различных техник

iPhone линейки X/11/12/13/14 задействуют только техническое трёхмерное 3D-сканирование
Xiaomi Mi8 Explorer Edition в первый раз внедрил эквивалент Face ID в ряду Android.
Samsung Galaxy S10 модель/S20 обеспечивают как программное обеспечение плоское распознавание по фото фронталкой, так и датчик радужки глаза.
Huawei Mate20 Pro применяет комплекс из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-датчик

Трудности защиты и ложные срабатывания

Несмотря на впечатляющий успехи инноваций за прошедшие годы, безупречных систем пока не наблюдается:

Возможность обмана: Недорогие мобильники просто открываются высококачественной изображением пользователя либо видео с экрана другого устройства.
Идентичные двойняшки: Даже самые идеальные устройства могут ошибиться между монозиготными близнецами либо родичами с очень аналогичной внешностью.
Трансформации внешнего вида: Внезапное утрата веса/набор веса, косметические процедуры или травмы в некоторых случаях требуют обновления данных биометрии.
Условия съёмки: Яркая засветка солнцем или же плотная темнота могут уменьшить аккуратность определения признаков.

Вот несколько рекомендаций для безопасному использованию:

Для критически важных операций всегда применяйте дополнительную аутентификацию;
Не включайте возможность « Разблокировка по лицу » на дешёвых аппаратах без ИК-сенсоров;
Постоянно обновляйте прошивку программное обеспечение телефона для защиты от новых видов атак;
Включайте настройку « Требовать открытых глаз » везде, где она имеется.

В каких областях ещё используется технологии за исключением мобильных телефонов?

Хотя основная мысль нашей публикации посвящена в частности мобильным устройствам, следует отметить альтернативных областях использования технологии:

Управление доступа в рабочих помещениях и жилых домах;
Платёжные терминалы финансовых учреждений (« Face Pay »);
Электронные удостоверения личности нового поколения;
Установки видеонаблюдения муниципальных подразделений;
Автоматизация отслеживания посещаемости школ/вузов;
Авторизация пользователей ПК/ноутбуков.

Например: В городском метро уже испытывается система платежа проезда по фейсу (« Face Pay ») — хватит пройти через барьер без пластика или телефона! Похожие программы развиваются в Китае (Шэньчжэнь), Южной Корее и ряде стран Европы.

Как меняется технология сегодня?

Каждый годочек возникают современные мысли для усовершенствования стандарта функционирования систем распознавания лиц:

Увеличивается разрешение датчиков — чем больше элементов фиксируется камерой/глубинными сенсорами, тем меньше шанс ошибки;
Улучшаются нейронные сети — современные конструкции вида MobileNetV3 обеспечивают возможность быстро адаптироваться к новым чертам облика владельца напрямую на гаджете без пересылки информации в облачное хранилище.
Улучшаются способы антиспуфинга — теперь мобильные устройства способны различать подлинные анимированные лица от статичных фото/масок по микроскопическим движениям кожи.
Синхронизация со интеллектуальными приборами — умные часы могут автоматически закрыть доступ к телефон, если обладатель удалился на значительное расстояние.
Возникают смешанные устройства — в частности совмещающие речевую опознание + физиономию + отпечаток пальца.

Вот, которые тренды особенно актуальны на сегодняшний день:

1) Сокращение деталей

Производители стараются сократить размер отверстия (« чёлки ») для сенсоры на экране за счёт интеграции компактных ИК-излучателей прямо под поверхность дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработывание прямо на аппарате

Для повышения конфиденциальности всё больше вычислений осуществляется внутри устройства без отправки информации во сторонний облачный сервис.

3) Упорядочивание стандартов

Гугл интенсивно продвигает норму BiometricPrompt API, чтобы такие системы, например как вулкан россия, и все Android-приложения могли взаимодействовать с всеми формами биометрии унифицированно.

Что подобрать на сегодня?

Если вам всем нужна максимальная защита информации, остановите выбор на топовые устройства со встроенным ИК-проектором или же ToF-датчиком глубины.

iPhone каждого последних поколений
Huawei Mate/P Series линейки
Xiaomi Pro
Vivo X серии
Оппо Обнаружить Х серии.

Если финансы ограничен – лучше выбирать классическим способам защиты (PIN-код/сканер отпечатка), а возможность « разблокировка по лицу », такую как в вулкан россия, применять только как дополнительную возможность комфорта.

Как улучшить удобство функционирования опции?

Есть пара хитростей для людей, кто уже использует функцию распознавания лица:

Часто обновляйте свою изображение-шаблон, если сильно трансформируется внешность.
Не забывайте протирать линзу передней камеры – пятна могут снизить четкость!
Включайте настройку “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так телефон сам запускает камеру если вы берёте его в руки.
Во время регистрационного процесса старайтесь сохранять голову ровно впереди объектива без сильного наклона головы.
Применяйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она закрывает телефон, если вы отвернулись от дисплея.

Будущее эволюции техники

В скоро наступающие годы можно предполагать развития полностью бесконтактных способов опознания персоны сразу по нескольким биометрическим характеристикам параметрам одновременно: лицо + голос + походка + манипуляции руками!

Также возможно появление новых подходов защиты приватности – к примеру, изменяющееся модификация диджитал образца после каждой результативной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из наиболее интересных техник нашего периода! Она обеспечивает интеракцию со мобильным устройством проще чем раньше, и такие аппы, как vulkan russia, могут существенно улучшить ваш юзерский опыт, но запрашивает осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, когда вы понимаете, как функционирует эта методика внутри, – будете в состоянии осознаннее подбирать свой будущий гаджет!

Laure Delafosse

Plus de publications