Как работает идентификация лиц в мобильных устройствах
Почему мы предпочитаем разлочивание по лицу
В прошлые времена определение лиц превратилось в одной из самых распространённых опций для разблокировки смартфонов. Лишь некоторые годов тому назад основная часть пользователей довольствовались PIN-кодами, секретными кодами или датчиками отпечатков пальцев. Но с появлением таких технологий, например Вулкан 24, нам достаточно просто взглянуть на экран — и устройство тут же узнает своего владельца.
Какая вещь делает данную возможность очень нужной? Прежде всего, это комфортно: не нужно запоминать замысловатые пароли или находить нужный палец в тьме. Кроме того, это оперативно: современные программы распознают лицо буквально за мгновение. В-третью очередь, это ощущение футуристичности — как будто в кинолентах про казино вулкан агентов.
Тем не менее за данной видимой простотой прячется весь универсум трудных техник и инженерных концепций. Попробуем разобраться, как конкретно функционирует распознавание лиц в современных смартфонах, какие применяются методы, насколько они защищены и что нас ждёт впереди.
Краткая повествование прогресса технологии
Идентификация лиц как технология имеется уже более пятидесяти годов. Изначальные пробы автоматизированного анализа лиц были осуществлены еще в 1960-х годах в лабораториях США. Тогда вычислительные машины умели лишь выделять очертания лица и определять расстояния между очами и устами на ахроматических фотографиях.
Начальные бизнес платформы стали доступны в 90-х, но они были несовершенны: действовали неспешно и часто ошибались. Только с эволюцией синтетических сетей и таких систем, как Вулкан 24 Казино, высокопроизводительных мобильных микросхем распознавание лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.
В 2017 году Apple представила iPhone X с системой Face ID — это был первый популярный смартфон с достоверным трёхмерным идентификацией лица. За этим пошли Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие стали внедрять собственные разработки.
Основные стадии функционирования устройства распознавания
Процесс определения лица можно ориентировочно сегментировать на несколько основных этапов:
- Распознавание лиц — аппарат определяет существование человеческого лица в снимке.
- Извлечение особенностей — алгоритм изучает особенности облика: форму глаз, носа, уст, положение бровей.
- Построение структуры — создаётся особенный электронный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
- Сравнение с образцом — полученный модель сравнивается со сохранённой при регистрации биометрической сведениями владельца.
- Принятие решения — если сходство достаточно значительное, смартфон разблокируется.
Всякий из данных стадий нуждается в индивидуальных процедур и улучшений для быстрой работы непосредственно на девайсе.
Аппаратные компоненты: что скрыто внутри
Типичная передняя камера.
Наиболее несложный способ идентификации облика использует лишь переднюю видеокамеру мобильного устройства. Такой способ реализован во многочисленных бюджетных версиях Android-устройств.
Плюсы:
- Необходимо требует дополнительных датчиков.
- Шустро работает при достаточном освещении.
Отрицательные стороны:
- Легко ввести в заблуждение снимком или роликом.
- Неудачно работает при слабом освещённости или непривычных ракурсах.
Инфракрасная фотокамера и пунктирный проекционный аппарат
Более совершенные системы, такие как Вулкан 24 Казино, задействуют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Данная техпроцесс составляет базу Face ID от Apple.
Каким образом это действует:
- Точечный проектор отображает на физиономию юзера невидимую структуру из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID использует около 30 000 пятен).
- ИК устройство записывает изменение формы данной решетки по плоскости физиономии.
- Формируется 3D карта глубины глубинности, которая почти неподвластна для подделки обычной фото или маской.
Преимущества
- Надёжная функционирование даже в полной тьме.
- Сильная защита к подделкам.
- Точность идентификации более 99%.
Добавочные сенсоры
В определённых аппаратах применяются также вспомогательные сенсоры: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют время прохождения луча до предмета и обратно; Трехцветные-датчики дальности; специальные лазерные лидары для формирования более точной 3D-модели лица.
Эти разработки используются наиболее часто во флагманских моделях Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).
Компьютерные процедуры: искусственный интеллект в исполнении
Нынешние устройства распознавания лиц неосуществимы без эксплуатации ИИ и машинного обучения. Именно благодаря таким разработкам, как Вулкан 24 Казино, устройство может узнавать юзера даже при изменениях внешнего вида: новая стрижка, борода, линзы или макияж не становятся барьером для деблокировки.
Обнаружение физиономии
В стартовом стадии система обязана мгновенно распознать образ лица среди полного снимка камеры. Для этого задействуются каскадные классификаторы Хаара или более продвинутые сверточные нейронные сети (CNN), которые „обучены“ идентифицировать лица людей среди множества других объектов.
Пример: метод MTCNN в состоянии распознавать лицо даже в случае неполном перекрытии (например, платком или ладонью).
Идентификация важных моментов
После обнаружения лица система, такая как Вулкан 24 Казино, вычисляет положение ключевых точек: кончики глаз, верхушка носа, контуры губ и так далее. Часто используется от 68 до 128 ключевых маркеров на лицевой поверхности.
Это действие требуется для выравнивания изображения: если пользователь удерживает мобильник под наклоненным, или склонил голову, программа исправляет изображение до обычного угла для дальнейшего анализа.
Формирование биометрического идентификатора образца
Далее искусственная сеть строит компактное числовое представление („эмбеддинг“) внешности пользователя — своеобразный цифровой образ лица длиной от 128 до 512 вещественных чисел.
Такой формат весьма трудно сфальсифицировать: он не хранит само изображение юзера, а лишь исключительные характеристики его вида, что делает его совершенным для таких площадок, как Vulkan24.
Сравнительный анализ и осуществление выбора
Если пользователь хочет разблокировать телефон взглядом, система воспроизводит все шаги снова и сопоставляет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.
Если схожесть превышает определённый уровень (обычно выше 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, открывается; если нет — доступ запрещается.
Адаптация к изменениям облика
Увлекательная особенность нынешних систем — способность самостоятельного обучения. Если вы часто открываете мобильное устройство с свежей прической или очками, алгоритм постепенно освежает эталонный модель вашего лица для повышения точности работы без ухудшения безопасности.
Защита биометрических данных данных.
Множество юзеры беспокоятся держать свои био-идентификационные данные на смартфоне из-за риска утечки данных или взлома устройства. Некоторые компании, например Vulkan24, предлагают методы для повышения защиты данных юзеров.
-
Локальное хранение: Основная часть устройств сохраняет био-идентификационные модели лишь внутри защищенного чипа Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не выходят из гаджет и закрыты в том числе создателю.
-
Шифрование: Все данные хранятся только в зашифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.
-
Изоляция программ: Программы третьих разработчиков не обладают прямого доступа к биометрическим; они могут лишь требовать факт подтверждения идентичности через системный API.
Следует отметить существенную деталь: в случае, если кто-то достанет доступ к вашему телефону физически (например, во время сна), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство компании осуществляют защиту от автоматического разблокирования — к примеру, просят открыть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.
Какие имеются типы идентификации лиц?
На сегодняшний день можно определить выделить три основных подхода к реализации этой задачи:
Программируемое 2D определение
Используется только передняя камера без экстра датчиков глубины. Такой метод используется обычно в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).
Достоинства: простота воплощения; минимальная стоимость; оперативная функционирование при хорошем освещении.
Минусы: просто обмануть фотографией; ненадежная функционирование ночью; низкая безопасность.
Аппаратное трёхмерное сканирование
Использует инфракрасную камеру + проектор пикселей + сенсоры дистанции (Face ID у Apple; аналогичные технологии у Huawei Mate).
Преимущества: большая надёжность; невозможно подделать изображение/видеозапись; постоянная функционирование в любых условиях освещения.
Минусы: удорожание устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана („чёлка“)
Комбинированные методы с интеграцией ИИ
Задействуют комбинацию программируемых методов + техническую обработку + последующую обработку нейросетями для увеличения устойчивости к атакам („anti-spoofing“). Например, такие продукты, например Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock новейших поколений, объединяют фронтальную камеру c инфракрасным датчиком движения Soli Radar для защиты от фальсификаций жестами/масками/видеодисплеями посторонних устройств.
Иллюстрации применения разных способов
- iPhone модели X/11/12/13/14 задействуют только аппаратное трёхмерное 3D-сканирование
- Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые внедрил аналог Face ID среди Android.
- Samsung Galaxy S10/S20 обеспечивают как программное 2D распознавание по фото фронтальной камерой, так и датчик радужки глаза.
- Huawei Mate20 Pro задействует систему из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-датчик
Вопросы охраны и неверные срабатывания
Несмотря на поразительный успехи техники за недавние лет, совершенных механизмов пока не имеется:
- Возможность мошенничества: Бюджетные мобильники без труда „разблокируются“ качественной снимком владельца либо видео с дисплея иного гаджета.
- Идентичные близнецы: Даже самые безупречные устройства могут ошибиться между монозиготными близнецами либо родственниками с очень схожей внешностью.
- Изменения внешнего вида: Внезапное утрата веса/увеличение массы тела, косметические процедуры или травмы в некоторых случаях требуют перерегистрации биометрических данных.
- Условия фотографирования: Сильная подсветка солнцем либо глубокая затенение могут понизить аккуратность определения признаков.
Ниже несколько подсказок для безопасному применению:
- Для критически важных операций всегда внедряйте дополнительную аутентификацию;
- Не активируйте опцию „Разблокировка по лицу“ на дешёвых аппаратах без ИК-сенсоров;
- Систематически обновляйте прошивку ПО смартфона для обеспечения безопасности от новых видов атак;
- Включайте настройку „Требовать распахнутых глаз“ везде, где она имеется.
В каких местах также находится применение технологии кроме мобильных телефонов?
Несмотря на то, что предмет данной статьи касается конкретно мобильным устройствам, следует отметить альтернативных областях использования технологии:
- Мониторинг доступа в офисах и резиденциях;
- Платёжные аппараты финансовых учреждений („Face Pay“);
- Виртуальные паспорта нового образца;
- Установки видеоконтроля городских служб;
- Механизация регистрации присутствия образовательных учреждений/университетов;
- Авторизация юзеров компьютеров/ноутбуков.
Например: В московском метро уже проверяется система оплаты проезда по фейсу („Face Pay“) — нужно лишь пройти через барьер без пластика или мобильника! Похожие программы осуществляются в Китае (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.
Каким образом меняется технический процесс в наше время?
Любой год появляются новые мысли для повышения уровня функционирования систем идентификации лиц:
- Увеличивается разрешение сенсорных устройств — чем больше элементов фиксируется камерой/датчиками глубины, тем меньше шанс погрешности;
- Улучшаются искусственные интеллекты — передовые конструкции типа MobileNetV3 дают возможность скоростно осваивать свежим чертам облика обладателя прямо на устройстве без отправки данных в облако.
- Развиваются методы антиспуфинга — теперь телефоны могут отличать реальные живые лица от статичных фото/маскировок по мельчайшим движениям кожи.
- Взаимодействие со умными устройствами — умные часы могут авто блокировать мобильный телефон, если обладатель удалился на значительное расстояние.
- Возникают комбинированные системы — в частности совмещающие голосовую идентификацию + облик + дактилоскопический след.
Итак, какие направления очень актуальны на сегодняшний день:
1) Сокращение деталей
Компании пытаются сократить габариты отверстия („чёлки“) для сенсоры на дисплее за счёт внедрения миниатюрных ИК-проекторов прямо под поверхность дисплея либо высувных модулей камеры.
2) Обработывание прямо на девайсе
Для увеличения личной безопасности всё больше вычислений происходит на месте без пересылки информации во сторонний облачный сервис.
3) Унификация норм
Гугл энергично пропагандирует норму BiometricPrompt API, чтобы такие системы, вроде Вулкан 24, и каждые Android-приложения могли взаимодействовать с любыми видами биометрии единообразно.
Что выбрать сегодня?
Если вам всем важна предельная безопасность информации, остановите выбор на топовые устройства с вмонтированным ИК-проектором или ToF-датчиком глубины.
- iPhone каждого новейших версий
- Huawei Mate/Series P серии
- Xiaomi Pro
- Vivo X модели
- Оппо Найти Х серии.
Если бюджет невелик – лучше отдавать предпочтение классическим способам безопасности (PIN-код/сканер пальца), а функцию „разблокировка по лицу“, такую как в Вулкан 24, использовать только как второстепенную возможность удобства.
Каким способом улучшить удобство функционирования функции?
Есть пара хитростей для людей, кто уже пользуется разблокировку через лицо:
- Периодически обновляйте свою фотографию-шаблон, если кардинально трансформируется облик.
- Не упускайте из виду протирать линзу фронтальной камеры – загрязнения могут снизить точность!
- Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего телефон сам запускает фотоаппарат как только вы берёте его в руки.
- Во время регистрации старайтесь удерживать голову ровно перед камеры не допуская значительного наклона головы.
- Используйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует мобильное устройство, если вы отворачиваетесь от дисплея.
Возможности развития инноваций
В ближайшие времена можно ожидать возникновения полностью безконтактных способов опознания персоны сразу по нескольким биометрическим данным параметрам одновременно: физиономия + звучание + манера ходьбы + жесты рук!
Также вероятно появление свежих подходов обеспечения конфиденциальности – например, динамическое корректировка электронного шаблона после каждой удачной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.
Распознавание лиц – одна из очень захватывающих инноваций нашего времени! Она обеспечивает взаимодействие со мобильным устройством удобнее чем раньше, и такие аппы, как Vulkan24, могут в разы улучшить ваш опыт, но нуждается в внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.
Теперь, раз вы знаете, как функционирует эта система внутри, – будете в состоянии более осмысленно подбирать свой очередной гаджет!