Как действует определение лиц в смартфонах

Почему мы выбираем разблокировку по лицу

В недавние времена определение лиц является одной из самых популярных возможностей для деблокировки мобильных телефонов. Еще несколько годков тому назад основная часть использующих довольствовались PIN-кодами, паролями или сканерами отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, как Вулкан Платинум, нам достаточно просто взглянуть на экран — и устройство тут же узнает своего владельца.

Какой аспект делает данную возможность такой востребованной? Во-первых, это комфортно: не нужно удерживать в памяти сложные пароли или находить правильный палец в темноте. Также, это быстро: современные системы идентифицируют лицо буквально за мгновения ока. В-третьих, это впечатление будущего — будто в кинофильмах про вулкан платинум разведчиков.

Тем не менее за такой кажущейся простотой прячется весь мир комплексных техник и инженерных разработок. Давайте разобраться, как именно функционирует фейсканирование в новейших мобильных телефонах, какие существуют методы, насколько они безопасны и что нас ожидает в будущем.

Сжатая повествование развития технологии

Идентификация лиц как техника имеется уже более пятидесяти годов. Первые эксперименты автоматического изучения лица были осуществлены еще в 1960-х годах в исследовательских центрах США. Тогда ЭВМ умели лишь обозначать контуры лица и измерять дистанции между глазами и губами на ахроматических снимках.

Начальные торговые установки появились в 1990-х годах, но они были далеки от совершенства: работали медленно и часто ошибались. Только с развитием искусственных сетей и таких систем, как Vulkan Platinum, мощных мобильных микросхем распознавание лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple представила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с надёжным трёхмерным распознаванием лица. За этим последовали Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие начали внедрять свои решения.

Основные этапы функционирования системы идентификации

Процесс идентификации лица можно примерно разделить на несколько важных этапов:

1. Распознавание лица — аппарат распознает присутствие людского лица в кадре.
2. Определение особенностей — механизм анализирует черты физиономии: конфигурацию глаз, обонятельного органа, губ, положение надбровных дуг.
3. Построение структуры — создаётся неповторимый виртуальный отпечаток (faceprint) на основе выделенных признаков.
4. Сравнение с стандартом — сформированный шаблон сверяется с записанной при регистрации биометрической данными владельца.
5. Принятие выбора — если сходство достаточно значительное, смартфон деблокируется.

Любой из данных стадий требует индивидуальных методов и оптимизаций для быстрой работы прямо на устройстве.

Железные компоненты: что скрыто в их недрах

Типичная селфи камера.

Самый легкий способ идентификации облика использует только лицевую видеокамеру смартфона. Такой способ реализован во многочисленных доступных вариантах Android-устройств.

Плюсы:

• Не нуждается в требует дополнительные сенсоров.
• Быстро работает при хорошем свете.

Слабые стороны:

• Просто обмануть фотографией или роликом.
• Неправильно функционирует при низком свете или непривычных ракурсах.

Инфракрасная фотокамера и точечный проекционный аппарат

Более продвинутые системы, такие как Vulkan Platinum, задействуют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта самая техпроцесс лежит в основе Face ID от Apple.

Как это функционирует:

• Точечный проекционный прибор проецирует на физиономию использующего невидимую структуру из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID применяет около 30 000 меток).
• ИК устройство фиксирует искривление данной решетки по плоскости лица.
• Создаётся 3D карта глубины глубины, что практически неподвластна для имитации обычной фотографией или маской.

Выигрыши

• Надёжная работа даже в полной тьме.
• Сильная устойчивость к фальсификациям.
• Точность распознавания более 99%.

Добавочные сенсоры

В некоторых аппаратах используются также дополнительные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые определяют время движения света до предмета и обратно; Цветные-датчики глубины; специальные оптические дальномеры для формирования более аккуратной 3D-модели лица.

Эти разработки встречаются наиболее часто во передовых моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные методы: искуственный ум на работе

Текущие механизмы распознавания физиономий немыслимы в отсутствие использования искусственного интеллекта и машинного обучения. Именно благодаря таким технологиям, как Vulkan Platinum, аппарат может узнавать юзера даже при метаморфозах облика: новая стрижка, щетина, линзы или грим не становятся барьером для деблокировки.

Распознавание лиц

В первом этапе алгоритм должна оперативно обнаружить лицо среди полного снимка с камеры. Для этого используются многоуровневые классификаторы Хаара или более новейшие сверточные нейронные сети (CNN), которые натренированы идентифицировать лиц человека среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN способен распознавать лицо даже в случае частичном перекрытии (например, платком или рукой).

Выделение ключевых моментов

После распознавания лица устройство, такая как Vulkan Platinum, вычисляет местоположение ключевых точек: края глаз, кончик носа, контуры губ и так далее. Часто используется от 68 до 128 ключевых меток на лицевой поверхности.

Это требуется для выравнивания изображения: если человек находится с смартфон под углом, или склонил голову, программа “выпрямляет” картинку до стандартного положения для дальнейшего анализа.

Создание биометрии образца

Далее нейронная сеть строит уплотненное математическое представление (“эмбеддинг”) внешности пользователя — своеобразный цифровой след лица длиной от 128 до 512 флоатов.

Этот образец крайне трудно подделать: он не удерживает само фото юзера, а лишь уникальные особенности его вида, что делает его идеальным для таких платформ, как Вулкан Казино Платинум.

Сравнение и принятие решения

В случае, когда юзер хочет разблокировать смартфон взором, программа воспроизводит все описанные описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

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

Привыкание к метаморфозам внешности

Занимательная характеристика современных системы — возможность самообучения. Если ты регулярно разблокируете телефон с свежей прической или очками, программа постепенно модернизирует базовый шаблон вашего внешности для повышения точности работы без снижения уровня безопасности.

Безопасность биометрии информации.

Большинство пользователи опасаются сохранять свои биометрические данные на смартфоне из-за угрозы потери данных или взлома гаджета. Определенные организации, например Вулкан Казино Платинум, предоставляют варианты для увеличения безопасности сведений клиентов.

• Локальное сохранение: Преимущественно девайсов сохраняет биометрические образцы только в пределах защищенного чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не покидают гаджет и не доступны даже изготовителю.

• Шифрование: Все информация хранятся только в зашифрованном виде с использованием новейших криптографических алгоритмов AES256.

• Изоляция программ: Программы третьих разработчиков не имеют непосредственного доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать факт подтверждения идентичности через системный API.

Необходимо отметить значимую особенность: если какой-то человек сможет получить физический доступ к вашему телефону (например, во время сна), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство производители осуществляют систему защиты от “слепого” разблокирования — к примеру, заставляют открыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие существуют виды распознавания лиц на изображениях?

В настоящее время можно выделить определить три главных метода к реализации этой операции:

Программируемое плоское определение

Эксплуатируется только передняя видеокамера без вспомогательных сенсоров глубины. Подобный способ используется обычно в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: легкость реализации; умеренная затраты; скоростная функционирование при качественном освещении.
Минусы: легко ввести в заблуждение снимком; нестабильная функционирование ночью; недостаточная безопасность.

Аппаратное объёмное сканирование

Применяет инфракрасную видеокамеру + проекционный модуль пикселей + сенсоры дистанции (Face ID у Apple; подобные решения у Huawei Mate).
Плюсы: высокая достоверность; не получится обмануть фото/видео; постоянная деятельность при любом освещении.
Минусы: удорожание устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Комбинированные методы с дополнением ИИ

Задействуют комбинацию программируемых методов + аппаратно-техническую обработку + последующую обработку нейросетями для увеличения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие продукты, например Vulkan Platinum и Google Pixel Face Unlock современных поколений, сочетают фронтальную камеру c инфракрасным датчиком мобильности Soli Radar для защиты от фальсификаций жестами/масками/видеодисплеями чужих устройств.

Примеры использования разнообразных способов

• iPhone модели X/11/12/13/14 используют только техническое трёхмерное 3D-сканирование
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые внедрил эквивалент Face ID в числе Android.
• Samsung Galaxy S10 модель/S20 обеспечивают как программное обеспечение плоское распознавание по снимку селфи-камерой, так и сенсор глазного ириса.
• Huawei Mate20 Pro применяет комплекс из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-сенсор

Вопросы безопасности и неверные тревоги

Несмотря на поразительный развитие техники за последние лет, совершенных системы пока не наблюдается:

1. Возможность подвоха: Бюджетные мобильники легко доступны четкой фотографией владельца или роликом с экрана другого устройства.
2. Идентичные двойняшки: Даже самые совершенные устройства могут перепутать между монозиготными близнецами либо родственниками с очень похожей внешностью.
3. Трансформации облика: Внезапное снижение веса/увеличение массы тела, хирургические вмешательства или повреждения порой необходимы для повторной регистрации биометрии.
4. Условия съёмки: Яркая подсветка солнцем либо плотная тень могут уменьшить верность определения признаков.

Ниже несколько рекомендаций по надёжному эксплуатации:

• Для важных операций всегда используйте двухэтапную аутентификацию;
• Не активируйте возможность “Разблокировка по лицу” на дешёвых устройствах без ИК-сенсоров;
• Постоянно обновляйте прошивку смартфона для защиты от современных угроз;
• Включайте настройку “Требовать раскрытых глаз” там, где она имеется.

В каких местах также применяется технология помимо смартфонов?

Пускай тема нашей публикации посвящена конкретно портативным гаджетам, стоит упомянуть о других сферах применения технологии:

• Контроль доступа в офисах и резиденциях;
• Платёжные устройства финансовых учреждений (“Face Pay”);
• Электронные паспорта последнего образца;
• Комплексы видеомониторинга городских служб;
• Автоматизирование отслеживания явки учебных заведений/институтов;
• Авторизация пользователей компьютеров/ноутбуков.

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

Каким способом меняется технология в наше время?

Любой год появляются новые мысли для улучшения качества работы систем распознавания лиц:

1. Увеличивается разрешение датчиков — чем больше информации фиксируется видеокамерой/датчиками глубины, тем меньше риск ошибки;
2. Совершенствуются нейронные сети — новейшие конструкции типа MobileNetV3 дают возможность быстро осваивать свежим особенностям облика обладателя напрямую на гаджете без пересылки информации в облачное хранилище.
3. Улучшаются технологии антиспуфинга — теперь телефоны могут различать подлинные анимированные лица от статичных фотографий/маскировок по мельчайшим движениям кожи.
4. Взаимодействие со умными устройствами — интеллектуальные часы могут самостоятельно блокировать телефон, если владелец удалился на значительное расстояние.
5. Проявляются смешанные системы — например комбинирующие аудио идентификацию + физиономию + пальцевой отпечаток.

Вот, те направления очень востребованы в данный момент:

1) Сокращение компонентов

Производители стараются сократить габариты прорези (“чёлки”) под сенсоры на экране за счёт встраивания компактных ИК-проекторов прямо под поверхность дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Переработка прямо на устройстве

Для улучшения приватности всё больше обработки данных выполняется внутри устройства без пересылки данных во внешний облачный сервис.

3) Стандартизация регламентов

Гугл интенсивно пропагандирует эталон BiometricPrompt API, для того чтобы такие платформы, как Вулкан Платинум, и каждые Android-программы были совместимы с всеми формами биометрии стандартизированно.

Что решить сегодня?

В случае если вам всем нужна максимальная безопасность информации, остановите выбор на передовые устройства со встроенным ИК-излучателем или ToF-датчиком глубины.

• iPhone каждого актуальных поколений
• Huawei Partner/P ряда
• Mi Pro
• Vivo X модели
• Oppo Обнаружить Х серий.

Если финансы невелик – лучше предпочесть классическим средствам защиты (PIN-код/сканер отпечатка), а возможность “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан Платинум, использовать только как второстепенную опцию удобства.

Каким способом улучшить комфорт функционирования опции?

Есть несколько советов для тех, кто уже применяет функцию распознавания лица:

1. Регулярно обновляйте свою изображение-шаблон, если кардинально изменяется внешность.
2. Не упускайте из виду очищать линзу передней камеры – загрязнения могут понизить четкость!
3. Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так телефон сам запускает фотоаппарат как только вы поднимаете его.
4. Во время регистрации пытайтесь сохранять голову ровно перед камеры исключая значительного наклона головы.
5. Используйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она запирает мобильное устройство, если вы отвернулись от дисплея.

Возможности прогресса технологии

В ближайшие периоды можно ожидать развития полностью безконтактных способов идентификации персоны сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: лицо + речь + походка + жесты рук!

Также предполагается развитие современных способов охраны конфиденциальности – к примеру, динамическое изменение диджитал шаблона после каждой удачной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – единственная из наиболее увлекательных техник нашего времени! Она делает взаимодействие со телефоном комфортнее чем раньше, и такие аппы, как Вулкан Казино Платинум, могут в разы улучшить ваш опыт, но нуждается в осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, раз вы понимаете, как функционирует эта методика внутри, – сумеете более осмысленно подбирать свой будущий девайс!