Как действует определение лиц в телефонах

Зачем мы предпочитаем разблокирование по лицевому распознаванию

В недавние времена идентификация лиц является одной из самых распространённых функций для деблокировки умных телефонов. Еще пару годов ранее основная часть использующих довольствовались пин-кодами, ключами доступа или сканерами отпечатков пальцев. Но с появлением таких технологий, как Вулкан 24, нам вполне просто взглянуть на экран — и аппарат тут же опознает своего владельца.

Какой аспект делает эту особенность очень нужной? Для начала, это практично: не нужно запоминать сложные пароли или искать правильный палец в мраке. Во-вторых, это мгновенно: современные алгоритмы узнают лицо практически за доли секунды. В-третью очередь, это ощущение будущего — как будто в кинолентах про вулкан автомат агентов.

Впрочем за такой видимой легкостью прячется весь универсум трудных техник и инженерных разработок. Позвольте нам разобраться, как конкретно функционирует фейсканирование в современных смартфонах, какие существуют технологии, насколько они надёжны и что нас ожидает в будущем.

Сжатая история эволюции техники

Идентификация лиц как технология присутствует уже более пятидесяти лет. Начальные попытки машинного анализа лица были предприняты еще в 1960-х годы в исследовательских центрах США. Тогда компьютеры способны были лишь определять контуры лица и определять дистанции между зрачками и губами на черно-белых фотографиях.

Изначальные коммерческие платформы появились в 90-х, но они были несовершенны: работали медленно и нередко ошибались. Только с прогрессом искусственных сетей и таких площадок, как Вулкан 24 Казино, мощных мобильных процессоров распознавание лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple презентовала iPhone X с системой Face ID — это был первый популярный смартфон с надёжным трёхмерным сканированием лица. За ним последовали Android-производители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие стали интегрировать свои разработки.

Ключевые этапы действия системы распознавания

Процесс идентификации лица можно условно разделить на несколько ключевых этапов:

1. Идентификация лиц — камера определяет наличие человеческого лица в кадре.
2. Выделение признаков — система исследует контуры лица: конфигурацию глаз, обонятельного органа, уст, позицию надбровных дуг.
3. Построение шаблона — создаётся неповторимый электронный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
4. Сравнение с стандартом — сформированный образец сравнивается с зафиксированной при учёте биометрической сведениями владельца.
5. Принятие определения — если совпадение достаточно высокое, смартфон открывается.

Любой из данных шагов запрашивает особых методов и усовершенствований для оперативной работы прямо на устройстве.

Технические элементы: что прячется в их недрах

Типичная фронтальная камера.

Наиболее простой метод определения облика применяет только фронтальную видеокамеру мобильного устройства. Подобный способ реализован во различных бюджетных вариантах Android-устройств.

Сильные стороны:

• Не требует внешних датчиков.
• Шустро действует при хорошем освещении.

Отрицательные стороны:

• Просто одурачить изображением или видеозаписью.
• Плохо действует при плохом освещённости или непривычных точках зрения.

Инфракрасная фотокамера и точечный проектор

Более усовершенствованные системы, такие как Вулкан 24 Казино, используют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная технология составляет базу Face ID от Apple.

Каким способом это работает:

• Точечный проектор отображает на физиономию юзера невидимую структуру из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID применяет около 30 000 точек).
• Инфракрасная устройство регистрирует деформацию данной сетки по плоскости лица.
• Создаётся трёхмерная карта глубинности, что почти что неподвластна для подделки стандартной фотографией или маской.

Выигрыши

• Надёжная деятельность даже в полной темноте.
• Большая устойчивость к фальсификациям.
• Точность распознавания свыше 99%.

Добавочные сенсорные устройства

В определённых девайсах применяются также дополнительные датчики: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют время прохождения луча до предмета и обратно; RGB-датчики глубины; специальные лазерные лидары для создания более аккуратной 3D-модели физиономии.

Эти технологии применяются в основном во флагманских аппаратах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Компьютерные методы: искусственный ум в исполнении

Текущие механизмы идентификации лиц неосуществимы при отсутствии применения ИИ и машинного обучения. Именно благодаря таким инновациям, как Вулкан 24 Казино, гаджет способно распознавать юзера даже при изменениях внешности: новая укладка, щетина, линзы или косметика не становятся помехой для открытия.

Распознавание лица

На стартовом стадии алгоритм должна быстро распознать лицо среди целого снимка камеры. Для этого задействуются последовательные классификаторы Хаара или более продвинутые сверточные нейронные сети (CNN), которые “обучены” идентифицировать человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: процесс MTCNN может обнаруживать физиономию даже при частичном перекрытии (например, платком или ладонью).

Выделение основных моментов

После идентификации лица механизм, такая как Вулкан 24 Казино, определяет положение основных точек: края глаз, кончик носа, контуры губ и так далее. Как правило задействуется от 68 до 128 основных точек на лицевой поверхности.

Это нужно для выравнивания изображения: если человек держит телефон под наклоненным, или склонил головку, программа “выпрямляет” картинку до нормального состояния для дальнейшего анализа.

Создание биометрического идентификатора модели

Далее искусственная сеть строит компактное цифровое представление (“эмбеддинг”) облика пользователя — своеобразный цифровой “отпечаток” лица длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Данный образец крайне сложно имитировать: он не сохраняет непосредственно картинку пользователя, а лишь особенные особенности его облика, что делает его идеальным для таких платформ, как Vulkan24.

Сопоставление и принятие решения

В случае, когда человек желает открыть телефон взором, система осуществляет все описанные выше шаги заново и сравнивает полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если аналогичность превышает установленный уровень (обычно больше 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, разблокируется; если нет — доступ запрещается.

Привыкание к трансформациям внешнего вида

Интересная особенность актуальных системы — возможность самообучения. Если вы регулярно разблокируете смартфон с новой укладкой или очками, система постепенно обновляет эталонный образец вашего внешности для повышения точности работы без ухудшения безопасности.

Защита биометрических данных.

Большинство клиенты опасаются сохранять свои биометрические данные на телефоне из-за угрозы утечки информации или взлома устройства. Некоторые компании, например Vulkan24, предоставляют методы для увеличения защиты данных пользователей.

• Локальное хранение: Преимущественно девайсов хранит био-идентификационные модели исключительно внутрь безопасного чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Эти данные никогда не покидают устройство и закрыты даже производителю.

• Шифрование: Все информация сберегаются только в шифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.

• Изоляция программ: Программы сторонних девелоперов не обладают прямого возможности доступа к биометрическим; они могут лишь требовать подтверждение подтверждения идентичности через системный API.

Стоит отметить важную 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 компании реализуют защиту от неосознанного разблокирования — например, просят разомкнуть глаза во время сканирования или использовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно бывают категории распознавания лиц?

Сегодня можно выделить определить три основных подхода к выполнению этой функции:

Софтверное 2D идентификация

Используется только передняя камера без вспомогательных датчиков глубины. Этот метод наблюдается наиболее часто в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: легкость реализации; умеренная затраты; оперативная деятельность при качественном свете.
Минусы: легко одурачить фотографией; нестабильная работа ночью; низкая защищенность.

Аппаратное трёхмерное сканирование

Применяет ИК камеру + проекционный модуль точек + датчики дистанции (Face ID у Apple; подобные решения у Huawei Mate).
Плюсы: значительная надёжность; невозможно обмануть изображение/видеозапись; постоянная функционирование в любых условиях освещения.
Минусы: повышение стоимости устройства; увеличение толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Комбинированные способы с интеграцией ИИ

Используют комбинацию софтверных методов + аппаратную обработку + постобработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие изделия, как Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock современных версий, объединяют фронтальную камеру c инфракрасным сенсором мобильности Soli Radar для предотвращения от подделок жестами/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Примеры эксплуатации разных способов

• iPhone серии X/11/12/13/14 задействуют только аппаратное трёхмерное 3D-сканирование
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition в первый раз внедрил эквивалент Face ID в числе Android.
• Samsung Galaxy S10/S20 имеют как программное двухмерное идентификацию по фото фронтальной камерой, так и датчик ириса глаза.
• Huawei Mate20 Pro применяет систему из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-сенсорный элемент

Трудности защиты и неверные тревоги

Несмотря на поразительный развитие технологий за недавние лет, идеальных механизмов пока не наблюдается:

1. Возможность мошенничества: Доступные мобильники просто доступны высококачественной фотографией пользователя или же роликом с дисплея иного гаджета.
2. Идентичные двойняшки: Даже самые совершенные системы могут ошибиться между монозиготными близнецами либо семьями с очень схожей внешностью.
3. Трансформации внешности: Стремительное снижение веса/увеличение массы тела, косметические процедуры или травмы иногда требуют перерегистрации биометрии.
4. Условия съёмки: Сильная подсветка солнечным светом или же интенсивная тень могут уменьшить верность идентификации признаков.

Здесь несколько подсказок по безопасному применению:

• Для значимых операций всегда внедряйте двухэтапную аутентификацию;
• Не активируйте функцию “Разблокировка по лицу” на бюджетных моделях без ИК-сенсоров;
• Постоянно обновляйте прошивку прошивку мобильного устройства для обеспечения безопасности от новых видов атак;
• Включайте опцию “Требовать распахнутых глаз” в тех местах, где она доступна.

Где ещё используется технологии кроме мобильных телефонов?

Хотя предмет этой статьи сосредоточена на в частности смартфонам и планшетам, стоит упомянуть о альтернативных областях использования технологии:

• Контроль прохода в рабочих помещениях и резиденциях;
• Платёжные аппараты банков (“Face Pay”);
• Цифровые паспорта современного поколения;
• Системы видеонаблюдения муниципальных служб;
• Автоматизирование регистрации явки школ/институтов;
• Авторизация пользователей персональных компьютеров/ноутбуков.

Например: В московском метро уже тестируется система оплаты проезда по лицу (“Face Pay”) — достаточно пройти через турникет без карты или телефона! Схожие инициативы реализуются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и ряде стран Европы.

Каким способом меняется техпроцесс сегодня?

Любой годочек возникают новые идеи для повышения качества функционирования систем распознавания лиц:

1. Увеличивается чёткость сенсоров — чем больше элементов фиксируется камерой/датчиками глубины, тем меньше шанс неточности;
2. Совершенствуются искусственные интеллекты — передовые архитектуры типа MobileNetV3 обеспечивают возможность скоростно обучаться свежим характеристикам вида владельца прямо на устройстве без отправки данных в облако.
3. Совершенствуются методы антиспуфинга — теперь мобильные устройства способны различать подлинные анимированные лица от фиксированных фото/маскировок по мельчайшим движениям кожи.
4. Синхронизация со умными устройствами — смарт-часы могут автоматически закрыть доступ к телефон, если владелец отошёл далеко.
5. Проявляются гибридные системы — в частности комбинирующие аудио опознание + облик + дактилоскопический след.

Итак, те тренды особенно актуальны в данный момент:

1) Миниатюризация деталей

Производители стараются сократить величину прорези (“чёлки”) под сенсоры на дисплее за счёт встраивания маленьких ИК-проекторов прямо под поверхность дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработывание прямо на девайсе

Для улучшения личной безопасности всё больше обработки данных осуществляется внутри устройства без пересылки информации во сторонний облачный сервис.

3) Упорядочивание норм

Гугл интенсивно пропагандирует эталон BiometricPrompt API, чтобы аналогичные площадки, вроде Вулкан 24, и каждые Android-приложения могли работать с любыми видами биометрии стандартизированно.

Какое подобрать сегодня?

Когда вам всем важна наивысшая сохранность информации, остановите выбор на флагманские устройства с интегрированным ИК-проектором или ToF-сенсором глубины.

• iPhone всех актуальных поколений
• Huawei Partner/P Series линейки
• Xiaomi Expert
• Vivo X серии
• Оппо Обнаружить Х линейки.

Если бюджет ограничен – лучше отдавать предпочтение обычным способам безопасности (PIN-код/сканер пальца), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан 24, применять только как опциональную возможность удобства.

Каким способом увеличить практичность функционирования возможности?

Есть некоторые хитростей для людей, кто уже применяет разблокировку по лицу:

1. Регулярно обновляйте свою фото-шаблон, если сильно меняется облик.
2. Не пренебрегайте очищать объектив передней камеры – загрязнения могут понизить точность!
3. Включайте настройку “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – в результате смартфон сам запускает фотоаппарат когда вы берёте его в руки.
4. При регистрации постарайтесь держать голову неподвижно перед камеры не допуская сильного наклона головы.
5. Используйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она запирает телефон, если вы отвернулись от дисплея.

Перспективы прогресса инноваций

В предстоящие времена можно ожидать возникновения полностью бесконтактных способов идентификации индивидуума сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: физиономия + звучание + походка + движения рук!

Также вероятно возникновение новых способов защиты приватности – к примеру, переменное корректировка цифрового паттерна после каждой успешной авторизации, чтобы усложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – одна из очень увлекательных инноваций нашего периода! Она предоставляет взаимодействие со телефоном удобнее чем раньше, и такие аппы, как Vulkan24, могут в разы улучшить ваш пользовательский опыт, но требует осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, когда вы знаете, как работает эта система в деталях, – будете в состоянии вдумчиво определять свой очередной гаджет!