Как действует распознавание лиц в телефонах

Зачем мы выбираем разблокирование по лицевому распознаванию

В прошлые годы распознавание физиономий стало одной из самых популярных возможностей для открытия мобильных телефонов. Лишь пару годов ранее основная масса пользователей довольствовались пин-кодами, паролями или сканерами отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, например Вулкан Платинум, нам достаточно просто взглянуть на экран — и устройство тут же узнает своего владельца.

Какая вещь превращает эту функцию настолько популярной? Прежде всего, это комфортно: не нужно запоминать замысловатые пароли или искать правильный палец в тьме. Кроме того, это оперативно: современные алгоритмы распознают лицо практически за мгновение. В-третьем пункте, это ощущение футуристичности — как будто в кинолентах про vulkan platinum агентов.

Однако за этой видимой легкостью таится целый универсум трудных технологий и инженерных разработок. Позвольте нам разобраться, как конкретно работает распознавание лиц в актуальных гаджетах, какие применяются способы, насколько они защищены и что нас ожидает в будущем.

Краткая повествование эволюции технологии

Распознавание лиц как методика существует уже более пятидесяти годов. Изначальные попытки автоматизированного анализа облика были предприняты еще в 1960-х годах в исследовательских центрах США. Тогда компьютеры способны были лишь обозначать силуэты черепа и измерять дистанции между очами и устами на ахроматических фотографиях.

Изначальные бизнес системы появились в девяностых годах, но они были далеки от совершенства: функционировали медленно и часто давали сбои. Только с эволюцией искусственных сетей и таких площадок, как Vulkan Platinum, мощных мобильных процессоров распознавание лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple презентовала iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с безопасным трёхмерным распознаванием лица. За этим последовали Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие стали внедрять личные разработки.

Основные стадии работы устройства распознавания

Процесс распознавания лица можно ориентировочно разделить на несколько важных этапов:

1. Обнаружение лица — камера распознает существование гуманного лица в снимке.
2. Определение особенностей — механизм анализирует черты физиономии: конфигурацию глаз, обонятельного органа, губ, расположение надбровных дуг.
3. Построение модели — создаётся особенный цифровой отпечаток (faceprint) на основе выделенных признаков.
4. Сравнение со эталоном — созданный образец сопоставляется со зафиксированной при внесении биометрической сведениями владельца.
5. Принятие выбора — если сходство достаточно существенное, смартфон открывается.

Всякий из этих стадий требует индивидуальных методов и улучшений для скорой работы прямо на устройстве.

Технические составляющие: что прячется в их недрах

Типичная передняя камера.

Наиболее несложный метод определения физиономии задействует только фронтальную камеру мобильного устройства. Данный метод внедрён во многочисленных недорогих моделях Android-устройств.

Достоинства:

• Не требует дополнительные датчиков.
• Шустро действует при хорошем освещённости.

Отрицательные стороны:

• Легко одурачить фотографией или видеозаписью.
• Неудачно действует при низком освещённости или необычных точках зрения.

ИК камера и пунктирный проекционный аппарат

Более продвинутые системы, такие как Vulkan Platinum, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная методика составляет базу Face ID от Apple.

Как это действует:

• Точечный проектор проецирует на облик юзера невидимую сетку из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID использует около 30 000 меток).
• ИК устройство фиксирует деформацию этой сетки по плоскости физиономии.
• Создаётся трёхмерная глубинная карта глубинности, которая почти что неподвластна для подделки стандартной фотографией или маскировкой.

Выигрыши

• Надёжная работа даже в полной тьме.
• Высокая сопротивляемость к подделкам.
• Точность определения более 99%.

Добавочные сенсоры

В отдельных девайсах используются также дополнительные сенсоры: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют время распространения луча до предмета и обратно; Трехцветные-датчики глубины; специальные световые лидары для формирования более точной 3D-модели физиономии.

Эти инновации встречаются наиболее часто во флагманских моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные процедуры: синтетический ум на исполнении

Современные устройства распознавания физиономий неосуществимы без использования artificial intelligence и machine learning. Именно вследствие таким инновациям, как Vulkan Platinum, аппарат может узнавать пользователя даже при изменениях облика: новая причёска, растительность на лице, очки или грим не становятся барьером для разблокировки.

Детектирование лиц

В первом стадии система должна мгновенно обнаружить образ лица в пределах полного снимка с камеры. Для этого применяются последовательные классификаторы Хаара или более современные конволюционные нейронные сети (CNN), которые “обучены” находить человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN в состоянии находить лицо даже с частичном закрытии (например, шарфом или ладонью).

Идентификация основных аспектов

После распознавания лица устройство, такая как Vulkan Platinum, определяет положение главных точек: уголки глаз, верхушка носа, границы губ и так далее. Часто применяется от 68 до 128 главных точек на лице.

Это действие нужно для стабилизации картинки: если человек держит смартфон под наклоном, или повернул головку, программа “выпрямляет” изображение до нормального состояния для дальнейшего анализа.

Формирование биометрического идентификатора модели

Далее искусственная сеть строит уплотненное числовое представление (“эмбеддинг”) внешности пользователя — своеобразный цифровой след лица длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Этот образец крайне сложно имитировать: он не хранит само фото пользователя, а лишь особенные черты его вида, что делает его оптимальным для таких площадок, как Вулкан Казино Платинум.

Сравнение и вынесение выбора

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

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

Приспособление к трансформациям внешности

Занимательная черта нынешних системы — способность самостоятельного обучения. Если ты регулярно открываете смартфон с обновленной стрижкой или оптикой, программа постепенно модернизирует эталонный образец вашего внешности для улучшения точности функционирования без снижения уровня безопасности.

Защита биометрии информации.

Большинство пользователи боятся держать свои биометрические данные на смартфоне из-за риска потери данных или взлома устройства. Некоторые организации, такие как Вулкан Казино Платинум, предоставляют методы для повышения безопасности информации клиентов.

• Локальное хранение: Основная часть аппаратов записывает биометричные шаблоны только внутрь безопасного процессора Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не выходят из устройство и недоступны в том числе производителю.

• Шифрование: Все данные сберегаются только в зашифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.

• Изоляция приложений: Приложения третьих девелоперов не имеют непосредственного возможности доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать факт подтверждения личности через системный API.

Необходимо упомянуть существенную особенность: в случае, если кто-то сможет получить доступ к вашему телефону физически (например, во время сна), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому значительное количество компании реализуют защиту от “слепого” разблокирования — например, просят открыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие существуют категории распознавания лиц?

На сегодняшний день можно определить определить три основных подхода к осуществлению этой функции:

Программное двухмерное определение

Используется только фронтальная камера без экстра сенсоров глубины. Подобный подход наблюдается обычно в доступных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: несложность реализации; умеренная цена; скоростная функционирование при качественном свете.
Минусы: несложно ввести в заблуждение фотографией; неустойчивая деятельность ночью; недостаточная охрана.

Аппаратное трёхмерное оцифровка

Задействует ИК камеру + проекционный модуль точек + датчики глубины (Face ID у Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
Преимущества: высокая надежность; не получится исказить фото/видео; стабильная деятельность при любом освещении.
Минусы: удорожание устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Гибридные методы с ИИ-дополнением

Используют комбинацию программируемых методов + аппаратную обработку + последующую обработку нейросетями для увеличения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, подобные товары, как Vulkan Platinum и Google Pixel Face Unlock последних версий, объединяют фронтальную камеру c инфракрасным сенсором движения Soli Radar для предотвращения от фальсификаций руками/масками/видеодисплеями посторонних устройств.

Примеры эксплуатации различных способов

• iPhone серии X/11/12/13/14 применяют только физическое трёхмерное сканирование
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые представил эквивалент Face ID в ряду Android.
• Samsung Galaxy S10/S20 имеют как программное 2D идентификацию по снимку селфи-камерой, так и датчик глазного ириса.
• Huawei Mate20 Pro использует комплекс из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-датчик

Трудности безопасности и неверные срабатывания

Несмотря на поразительный развитие техники за прошедшие годы, совершенных механизмов пока не существует:

1. Возможность мошенничества: Доступные телефоны без труда открываются четкой фотографией владельца или видеозаписью с экрана другого устройства.
2. Идентичные близнецы: Даже самые совершенные устройства могут перепутать между однояйцевыми близнецами либо родственниками с очень аналогичной внешностью.
3. Метаморфозы облика: Стремительное утрата веса/увеличение массы тела, хирургические вмешательства или повреждения порой требуют обновления данных биометрии.
4. Условия записи: Интенсивная засветка солнцем или плотная темнота могут понизить аккуратность определения признаков.

Ниже несколько советов для безопасному применению:

• Для критически важных операций всегда применяйте двухфакторную аутентификацию;
• Не включайте опцию “Разблокировка по лицу” на недорогих устройствах без ИК-сенсоров;
• Постоянно обновляйте прошивку ПО смартфона для обеспечения безопасности от новых видов атак;
• Включайте настройку “Требовать раскрытых глаз” везде, где она имеется.

В каких областях дополнительно находится применение технология помимо смартфонов?

Несмотря на то, что основная мысль нашей публикации посвящена конкретно мобильным устройствам, следует отметить других сферах применения технологии:

• Управление прохода в деловых центрах и многоквартирных зданиях;
• Платёжные устройства финансовых учреждений (“Face Pay”);
• Цифровые идентификационные документы современного образца;
• Установки видеомониторинга муниципальных служб;
• Автоматизирование учёта явки образовательных учреждений/университетов;
• Вход юзеров компьютеров/ноутбуков.

Например: В московском метро уже тестируется система оплаты проезда по лицу (“Face Pay”) — хватит пройти через барьер без пластика или телефона! Похожие программы осуществляются в Китае (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.

Каким образом трансформируется технический процесс в нынешнее время?

Каждый годочек проявляются современные мысли для улучшения стандарта функционирования систем идентификации лиц:

1. Увеличивается чёткость сенсорных устройств — чем больше элементов фиксируется камерой/датчиками глубины, тем меньше риск неточности;
2. Развиваются искусственные интеллекты — передовые структуры модели MobileNetV3 обеспечивают возможность быстро обучаться новым характеристикам облика владельца напрямую на гаджете без пересылки информации в облачное хранилище.
3. Развиваются технологии антиспуфинга — теперь смартфоны умеют распознавать настоящие движущиеся облики от неподвижных фото/маскировок по незаметным микродвижениям.
4. Синхронизация со интеллектуальными приборами — умные часы могут автоматически закрыть доступ к мобильный телефон, если владелец удалился на значительное расстояние.
5. Проявляются смешанные устройства — например объединяющие голосовую опознание + физиономию + дактилоскопический след.

Вот, какие тренды особенно актуальны сейчас:

1) Уменьшение деталей

Изготовители стараются сократить габариты прорези (“чёлки”) под сенсоры на экране за счёт интеграции маленьких ИК-проекторов прямо под стекло дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Обработка прямо на аппарате

Для улучшения приватности всё больше обработки данных осуществляется внутри устройства без отправки данных во дополнительный облачный услугу.

3) Унификация стандартов

Гугл интенсивно продвигает норму BiometricPrompt API, с целью чтобы аналогичные системы, вроде Вулкан Платинум, и каждые Android-программы могли работать с всеми формами биометрии единообразно.

Что выбрать сегодня?

Когда вам важна максимальная безопасность данных, подбирайте топовые модели с интегрированным ИК-проектором либо ToF-датчиком глубины.

• iPhone всех существующих последних поколений
• Huawei Companion/P Series серии
• Mi Expert
• Vivo X линейки
• Оппо Обнаружить Х линейки.

Если бюджет ограничен – лучше выбирать обычным средствам безопасности (PIN-код/сканер пальца), а опцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан Платинум, использовать только как второстепенную возможность комфорта.

Каким способом улучшить удобство использования функции?

Есть пара лайфхаков для людей, кто уже пользуется разблокировку по лицу:

1. Часто меняйте свою фото-шаблон, если сильно трансформируется внешний вид.
2. Не упускайте из виду очищать объектив передней камеры – загрязнения могут снизить точность!
3. Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так телефон сам включает камеру как только вы берёте его в руки.
4. При регистрационного процесса постарайтесь удерживать лицевую часть неподвижно перед видеоустройства без сильного наклона головы.
5. Задействуйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует смартфон, если вы отвели взгляд от экрана.

Перспективы прогресса техники

В предстоящие периоды можно ожидать возникновения полностью бесконтактных способов идентификации персоны сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: облик + речь + манера ходьбы + манипуляции руками!

Также предполагается появление свежих подходов обеспечения конфиденциальности – например, изменяющееся изменение электронного паттерна после каждой удачной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – единственная из наиболее интересных технологий нашего эпохи! Она предоставляет общение со смартфоном удобнее чем раньше, и такие приложения, как Вулкан Казино Платинум, могут значительно повысить ваш пользовательский опыт, но запрашивает внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

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