Каким образом работает идентификация лиц в телефонах

Почему мы предпочитаем разблокировку по лицевому распознаванию

В недавние годы определение лиц стало одной из наиболее востребованных функций для разблокировки умных телефонов. Всего несколько лет ранее основная часть использующих обходились PIN-кодами, секретными кодами или датчиками отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, как Вулкан 24, нам вполне лишь взглянуть на экран — и аппарат тут же узнает своего владельца.

Какой аспект делает эту конкретную возможность настолько популярной? Прежде всего, это удобно: не нужно удерживать в памяти замысловатые пароли или находить нужный палец в тьме. Кроме того, это мгновенно: современные алгоритмы идентифицируют лицо буквально за доли секунды. В-третьих, это чувство будущего — будто в кинолентах про казино вулкан агентов.

Впрочем за этой кажущейся простотой скрывается целый вселенная сложных технологий и инженерных концепций. Давайте понять, как именно функционирует распознавание лиц в актуальных смартфонах, какие бывают методы, насколько они надёжны и что нас ждёт впереди.

Краткая история развития технологии

Распознавание лиц как методика существует уже более пятидесяти годов. Изначальные эксперименты машинного изучения лица были осуществлены еще в 1960-х годы в научных учреждениях США. Тогда ЭВМ умели лишь определять силуэты черепа и вычислять расстояния между глазами и устами на черно-белых снимках.

Начальные торговые платформы стали доступны в 1990-х годах, но они были далеки от совершенства: работали медленно и часто давали сбои. Только с эволюцией нейронных сетей и таких платформ, как Вулкан 24 Казино, сильных мобильных чипов распознавание лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый популярный смартфон с безопасным трёхмерным идентификацией лица. За ним последовали Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие начали интегрировать собственные решения.

Главные стадии работы системы идентификации

Процесс распознавания лица можно примерно поделить на несколько ключевых этапов:

Распознавание лица — камера распознает наличие человеческого образа в кадре.
Извлечение характеристик — механизм изучает контуры физиономии: очертания глаз, носа, губ, положение надбровных дуг.
Построение структуры — создаётся уникальный цифровой отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
Сравнение с стандартом — сформированный модель сверяется с сохранённой при регистрации биометрической данными владельца.
Принятие выбора — если совпадение достаточно значительное, смартфон открывается.

Каждый из этих шагов нуждается в специальных алгоритмов и улучшений для скорой работы прямо на устройстве.

Технические элементы: что находится в их недрах

Стандартная селфи камера.

Простейший простой способ определения физиономии использует лишь переднюю видеокамеру смартфона. Подобный метод осуществлён во различных бюджетных вариантах Android-девайсов.

Преимущества:

Необходимо потребляет дополнительных сенсоров.
Шустро действует при качественном освещении.

Минусы:

Легко обмануть фотографией или видеозаписью.
Плохо действует при слабом освещённости или нестандартных ракурсах.

Инфракрасная камера и пунктирный проектор

Более усовершенствованные системы, такие как Вулкан 24 Казино, применяют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта самая техпроцесс лежит в основе Face ID от Apple.

Каким образом это работает:

Точечный проекционный прибор отображает на облик использующего невидимую сетку из тысяч инфракрасных меток (например, Face ID задействует около 30 000 точек).
Инфракрасная устройство записывает искривление данной сетки по плоскости физиономии.
Формируется 3D карта глубинности, которая практически неосуществима для подделки типичной фотографией или маскировкой.

Плюсы

Надёжная функционирование даже в полной неосвещённости.
Сильная сопротивляемость к подделкам.
Точность идентификации свыше 99%.

Дополнительные сенсоры

В отдельных аппаратах задействуются также вспомогательные датчики: ToF (Time-of-Flight), которые определяют период прохождения луча до предмета и обратно; Трехцветные-датчики глубины; специальные оптические лидары для формирования более точной 3D-модели лица.

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

Софтверные процедуры: синтетический ум на действии

Нынешние устройства распознавания лиц неосуществимы без использования artificial intelligence и machine learning. Именно благодаря таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, гаджет способно идентифицировать пользователя даже при изменениях облика: новая стрижка, щетина, линзы или грим не становятся барьером для открытия.

Детектирование лица

На первом стадии алгоритм необходимо быстро распознать лицо внутри целого кадра с камеры. Для данной цели применяются последовательные классификаторы Хаара или более продвинутые конволюционные нейронные сети (CNN), которые “обучены” распознавать лица людей среди множества других объектов.

Пример: процесс MTCNN способен находить физиономию даже при неполном перекрытии (например, шалью или рукой).

Идентификация основных аспектов

После распознавания лица система, такая как Вулкан 24 Казино, определяет местоположение основных точек: кончики глаз, конец носа, границы губ и так далее. Часто применяется от 68 до 128 основных точек на лицевой поверхности.

Это действие нужно для выравнивания картинки: если юзер удерживает телефон под наклоном, или склонил головку, программа корректирует картинку до стандартного положения для дальнейшего анализа.

Создание биометрии модели

Далее нейронная сеть строит сжатое цифровое представление (“эмбеддинг”) внешности пользователя — своеобразный цифровой след внешности длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Такой шаблон весьма трудно сфальсифицировать: он не сохраняет само изображение юзера, а лишь особенные характеристики его вида, что делает его идеальным для таких платформ, как Vulkan24.

Сопоставление и принятие заключения

Когда юзер хочет открыть телефон взором, механизм повторяет все указанные шаги снова и сопоставляет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если похожесть превышает установленный границу (обычно выше 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, доступен; если нет — доступ блокируется.

Привыкание к изменениям внешнего вида

Занимательная черта актуальных системы — способность самостоятельного обучения. Если вы постоянно доступаете к телефон с свежей стрижкой или оптикой, программа постепенно обновляет основной модель вашего облика для улучшения точности функционирования без снижения уровня безопасности.

Защита биометрических данных.

Большинство юзеры беспокоятся сохранять свои био-идентификационные данные на телефоне из-за угрозы утечки информации или взлома устройства. Определенные организации, такие как Vulkan24, предоставляют варианты для повышения сохранности информации пользователей.

Локальное сохранение: Основная часть аппаратов хранит биометрические модели исключительно внутри безопасного чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они никогда не оставляют устройство и закрыты даже производителю.
Шифрование: Все сведения сберегаются только в кодированном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция приложений: Приложения третьих разработчиков не обладают прямого возможности доступа к биометрическим; они могут лишь запрашивать факт подтверждения личности через системный API.

Необходимо упомянуть значимую деталь: если какой-то человек получит физический доступ к вашему телефону (например, пока вы спите), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство изготовители реализуют меры безопасности от автоматического разблокирования — в частности, просят раскрыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно существуют виды распознавания лиц на изображениях?

На сегодняшний день можно выделить определить 3 ключевых способа к выполнению этой функции:

Софтверное 2D идентификация

Эксплуатируется только передняя видеокамера без экстра детекторов глубины. Этот способ встречается чаще всего в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Плюсы: несложность реализации; низкая цена; оперативная деятельность при хорошем свете.
Минусы: просто одурачить фотографией; неустойчивая деятельность ночью; недостаточная защищенность.

Техническое трёхмерное оцифровка

Использует инфракрасную видеокамеру + проекционный модуль пикселей + сенсоры дистанции (Face ID от Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Плюсы: высокая надёжность; невозможно обмануть изображение/видеозапись; стабильная деятельность в любых условиях освещения.
Минусы: повышение стоимости устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Комбинированные подходы с ИИ-дополнением

Применяют комбинацию программируемых методов + аппаратно-техническую обработку + дополнительную обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие изделия, как Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock последних поколений, комбинируют фронталку c инфракрасным датчиком мобильности Soli Radar для защиты от подделок жестами/масками/видеодисплеями посторонних устройств.

Образцы использования разных методов

iPhone линейки X/11/12/13/14 задействуют только физическое трёхмерное сканирование в 3D
Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые предложил подобие Face ID в числе Android.
Samsung Galaxy S10 модель/S20 поддерживают как софтверное двухмерное определение по снимку фронталкой, так и сканер ириса глаза.
Huawei Mate20 Pro применяет комплекс из ИК-освещения + Dot Projector + ToF-сенсор

Трудности защиты и неверные тревоги

Несмотря на поразительный прогресс инноваций за недавние лет, совершенных механизмов пока не имеется:

Шанс мошенничества: Доступные мобильники легко “разблокируются” четкой снимком хозяина либо роликом с дисплея иного гаджета.
Идентичные двойняшки: Даже самые совершенные устройства могут спутать между однояйцевыми близнецами либо родственниками с очень аналогичной внешностью.
Трансформации внешнего вида: Резкое похудение/увеличение массы тела, пластические операции или травмы в некоторых случаях необходимы для повторной регистрации биометрических данных.
Условия съёмки: Яркая подсветка солнцем либо плотная темнота могут уменьшить аккуратность определения признаков.

Здесь некоторые рекомендаций по безопасному эксплуатации:

Для критически важных операций всегда используйте двухфакторную аутентификацию;
Не включайте возможность “Разблокировка по лицу” на недорогих моделях без ИК-сенсоров;
Регулярно обновляйте ПО мобильного устройства для предотвращения угроз от новых видов атак;
Включайте функцию “Требовать открытых глаз” там, где она есть.

Где ещё находится применение технологии за исключением мобильных телефонов?

Несмотря на то, что тема этой работы касается именно мобильным устройствам, следует отметить других сферах применения технологии:

Мониторинг входа в офисах и многоквартирных зданиях;
Платёжные устройства банков (“Face Pay”);
Электронные удостоверения личности последнего типа;
Установки видеоконтроля городских подразделений;
Автоматизирование отслеживания посещаемости учебных заведений/институтов;
Авторизация юзеров компьютеров/ноутбуков.

Например: В московском метро уже тестируется система платежа проезда по лицу (“Face Pay”) — нужно лишь пройти через турникет без карты или мобильника! Похожие проекты развиваются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.

Каким способом изменяется техпроцесс сегодня?

Каждый год проявляются новые мысли для усовершенствования стандарта работы систем идентификации лиц:

Увеличивается разрешение датчиков — чем больше деталей фиксируется камерой/глубинными сенсорами, тем меньше риск погрешности;
Развиваются нейросети — передовые архитектуры вида MobileNetV3 дают возможность оперативно адаптироваться к свежим характеристикам облика обладателя непосредственно на девайсе без пересылки информации в облачное хранилище.
Развиваются технологии антиспуфинга — теперь смартфоны способны распознавать настоящие движущиеся лица от фиксированных фото/маскировок по незаметным микродвижениям.
Синхронизация со интеллектуальными приборами — смарт-часы могут автоматически заблокировать смартфон, если обладатель отошёл далеко.
Появляются смешанные устройства — к примеру объединяющие голосовую идентификацию + облик + дактилоскопический след.

Здесь, которые тенденции в особенности популярны в данный момент:

1) Миниатюризация компонентов

Изготовители пытаются уменьшить габариты отверстия (“чёлки”) под датчики на экране за счёт внедрения компактных ИК-излучателей прямо под стекло дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Обработка прямо на аппарате

Для увеличения конфиденциальности всё больше расчётов выполняется на месте без передачи информации во дополнительный облачный сервис.

3) Стандартизация стандартов

Google активно продвигает стандарт BiometricPrompt API, чтобы такие платформы, например как Вулкан 24, и любые Android-приложения могли работать с любыми видами биометрии единообразно.

Что подобрать на сегодня?

Если тебе важна максимальная безопасность информации, выбирайте топовые модели со встроенным ИК-проектором или ToF-датчиком глубины.

iPhone каждого новейших версий
Huawei Mate/P Series линейки
Xiaomi Professional
Vivo X модели
Oppo Find Икс серий.

Если бюджет ограничен – лучше отдавать предпочтение классическим средствам защиты (PIN-код/сканер пальца), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан 24, задействовать только как дополнительную возможность комфорта.

Каким образом повысить практичность работы опции?

Есть пара хитростей для тех, кто уже пользуется функцию распознавания лица:

Периодически обновляйте свою фото-шаблон, если кардинально изменяется внешность.
Не пренебрегайте очищать линзу передней камеры – загрязнения могут уменьшить точность!
Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – в результате мобильник сам запускает камеру когда вы берёте его в руки.
При регистрационного процесса постарайтесь сохранять лицо ровно напротив видеоустройства исключая резкого наклона головы.
Задействуйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она запирает смартфон, если вы отвели взгляд от дисплея.

Возможности эволюции техники

В скоро наступающие периоды можно предвкушать появления полностью дистанционных способов идентификации персоны сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: физиономия + звучание + манера ходьбы + манипуляции руками!

Также возможно появление современных подходов охраны личной информации – например, динамическое модификация диджитал шаблона после каждой удачной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – единственная из очень захватывающих инноваций нашего периода! Она делает взаимодействие со телефоном удобнее чем когда-либо прежде, и такие аппы, как Vulkan24, могут в разы оптимизировать ваш опыт, но требует осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, когда вы осведомлены, как работает эта методика изнутри, – сможете осознаннее подбирать свой следующий девайс!