Рубрика развивается при поддержке

Узнать будущее в лицо: биометрия для новичков

Попытки научить машину распознавать на изображении человеческое лицо предпринимались с 1960-х годов. Футуристические предсказания были задолго до этого. Сегодня на обнаружении черт лица дело не заканчивается.

В закладки

Нейронная сеть по заданному алгоритму строит биометрический шаблон, сравнивает его с другими в базе и выдает результат: не просто распознанное лицо, а лицо Ивана Ивановича Петрова, менеджера отдела продаж компании “Матрица”, вчера ушедшего с работы на 5 минут раньше окончания рабочего времени. И это лишь одно из применений технологии, и оно не звучит уже ни футуристически, ни устрашающе. Как это работает, что такое распознавание лиц в 2019-м — игрушка, инструмент охраны безопасности или неизбежная составляющая жизни? Попробуем разобраться.

Как работает технология распознавания лица

Располагаешь телефон напротив лица — он снимает блокировку. Загружаешь фото со встречи в фейсбук — программа услужливо предлагает тебе отметить друга или партнера по имени с привязкой к профайлу. Синхронизируешь фото с облаком, и GooglePhotos сам расставляет метки и сортирует фотографии по присутствующим в кадре людям. Загружаешь групповую фотографию в FaceApp, чтобы “состарить” всех, но программа упорствует и сопротивляется “на фотографии обнаружено несколько лиц, выберите для работы одно”. Магия да и только.

(с просторов Интернета)

Распознавание лиц — это процесс, использующий идентификацию или верификацию человека по его лицу. Простым языком:

  • На первом этапе обнаруживается лицо на плоском изображении.
  • На втором этапе происходит “захват” лица по ключевым точкам. Информация по заданному алгоритму превращается в цифровой набор данных, основанный на уникальных характеристиках: расстоянии между глаз и от лба до кончика подбородка, форме носа, контуре губ, ушей, щек и т.д. - так называемый вектор признаков.
  • На третьем этапе система анализирует полученную информацию, например, сравнивает, принадлежат ли эти два лица одному и тому же человеку (верификация) или выбирает из заданной базы данных конкретного зарегистрированного пользователя (идентификация).

Методов обнаружения и идентификации по лицу - огромное количество. От метода главных компонент (Principal Component Analysis - PCA) и линейного дискриминантного анализа (дискриминант Фишера, Linear Discriminant Analysis- LDA) до синтеза объектов линейных классов и многослойных нейронных сетей.

Есть методы, основанные на геометрических характеристиках. Считается, что достаточно 68 ключевых точек, чтобы распознать лицо как уникальное.

Ключевые точки на лице

Алгоритм преобразования “увиденного” CV (Computer Vision) состоит из преобразования пикселей в биометрический шаблон. Верификация происходит за счет сравнения полученного шаблона с уже загруженными в базу. Пополнение базы — и есть по сути обучение нейронной сети. Чем больше данных для сравнения, тем лучше результат на выходе.

Горы или равнина

Распознавание лиц, как и сама база, может быть 2D и 3D. 2D — это как раз любые загруженные фото в приложениях, просто плоская картинка. И с точки зрения машины, идеальный кадр — это тот, что в фас, с хорошей освещенностью, на контрастном фоне и без мешающих деталей в области лица: маски, пирсинг, тату, очки, особенно 3D очки для обманки распознающих систем.

С 3D идентификацией FaceID массовый рынок впервые познакомили Apple. Речь о сканировании объемного объекта - в данном случае лица, показывать фотографию в объектив бесполезно. Первооткрывателями среди обывателей стали владельцы iPhone X. На разработку FaceID по некоторым данным было потрачено порядка 1,5-2 миллионов долларов. Что, к слову, не помешало раскритиковать технологию в 2017 году китайцам - для FaceID некоторые граждане были плохо различимы между собой.

К счастью, в жизни люди узнают друг друга не по радужке глаза или отпечатку пальца, а именно по лицу. Для машинного зрения все не так очевидно. Особенно если в приложение загружается 2D изображение — попробуй найди лицо на плоскости.

И у 2D, и у 3D распознавания есть свои плюсы и минусы. 3D даёт более точные результаты, но его легко обмануть. Для 2D проще наполнять базу данных для сравнения с шаблоном, но коэффициенты FAR и FRR ошибок намного выше.

* False Reject Rate — FRR (Ложно отрицательный результат) — сотрудника Петрова не признали в лицо как Петрова.

** False Acceptance Rate — FAR (Ложно положительный результат) — сотрудника Петрова распознали как сотрудника Брейнхардт.

Лица, оценённые по достоинству

Исследование Transparency Market Research три года назад предсказывало, что рынок глобальных биометрических технологий в 2019-м году будет стоить более 23 миллионов долларов. Причем первенство в технологиях пророчили Северной Америке. Однако в 2019 году лучшими на рынке распознавания лиц в мире признаются разработки Китая и России. Grand View Research утверждает, что к 2025 стоимость рынка будет уже почти 60 миллионов долларов. Причем MarketsAndMarkets рассчитывает, что на долю именно технологии распознавания лица в 2019 году приходится 3,2 миллиона долларов, а в 2024 году цифра увеличится до 7 миллионов долларов. Актуальность распознавания лиц компьютерным зрением и рост его использования признается рынком технологий безусловно.

Есть два понятия в распознавании лиц: идентификация и верификация.

Идентификация отвечает на вопрос: “Ты кто?”

Верификация отвечает на вопрос: “А тот ли ты, кем себя называешь?”

С точки зрения монетизации выгоды коммерческие компании все больше интересует именно верификация. Она позволяет контролировать конкретных сотрудников на работе, узнавать в лицо VIP-клиентов или наоборот персон нон-грата на входе, обеспечивать автоматический допуск в места ограниченного доступа.

И хотя на практике технологии распознавания лица еще сбоят на близнецах и детях, в некоторых случаях AI оказывается намного более способной, чем человек. Например, для интересующихся на хабре есть пошаговая статья по обучению нейронки узнавать в лицо и различать между собой актера У.Феррелла и рок-музыканта Ч.Смита.

Обученная на скорую руку нейронная сеть показывает впечатляющий результат — алгоритмы не сбить с толку одинаковой одеждой, акцентами речи и повадками.

Где используется биометрия сегодня

Технология распознавания лица активно используется в государственном секторе, медицинских компаниях, сфере безопасности и многих других. Помните, как вас просят посмотреть в камеру при кредитных операциях в банках?

В Китае сотни тысяч камер контролируют жителей города, обеспечивая безопасность и формируя социальный рейтинг — это когда “карма” человека уменьшается с каждым его переходом дороги на красный свет. Система видеонаблюдения позволяет находить потерявшихся пожилых людей, предотвращать похищения детей. Журналист BBC провел эксперимент. Попросил внести себя в базу преступников и опасных лиц, чтобы узнать, за какое время по лицу его найдет полиция. Понадобилось 7 минут.

А в Нью-Йорке вора смогли поймать и вовсе по чужой фотографии - преступник был очень похож на известного актера Вуди Харрельсона. Качественные фотографии актёра были, а преступника - нет. Вот и использовали для поиска альтернативный вариант. Главное, результат положительный.

В России технология обеспечения безопасности на основе определения скелета человека и его лица также не в новинку. Например, на производстве или строительных площадках видеоаналитика определяет человека по ключевым узлам, находит лицо и руки, чтобы затем проконтролировать — а есть ли там защитные очки, каска и перчатки. Другая российская разработка позволяет контролировать работоспособность и физическое состояние человека.

Камера “смотрит” в лицо оператору станка, водителю или пилоту, а система считает пульс человека, не прикасаясь к артериям

В сегменте ритейла и вовсе пошли дальше: определяют не только лица, но и 7 базовых эмоций. С 2017 года если камеры Walmart обнаруживают покупателя с несчастным лицом, подается сигнал сотрудникам магазина. Так работают на повышение лояльности клиента. А в английском пабе система распознавания лиц установлена около барной стойки. Зона её ответственности — разобраться в толпе, кто за кем подошёл, проставив по лицам очередь обслуживания барменом.

Индия, Китай, США, а в этом году планирует присоединиться и Англия с Хитроу — используют систему распознавания лиц в аэропорту, чтобы ускорить процессы регистраций и досмотров.

Распознавание лиц машинным зрением используется даже в сфере искусства. На 58-ой церемонии “Грэмми” Леди Гага украсила своё выступление в память о Дэвиде Боуи живым гримом — узнаваемой огненной молнией на лбу и щеке. Искусственный интеллект определял лицо певицы в движении и проецировал на найденные части лица заданную картинку: лаву в движении, бегущего паука и другие элементы. Позже был снят ролик о том, как работали над этим эффектом:

Самое привычное распознавание лиц для нас сегодня — это разметка фотографий в социальных сетях. Facebook отдельным видео рассказал о том, как работает распознавание лиц на фото в социальной сети и как защищаются и используются персональные данные.

Вместо заключения

Распознавание лиц вызывает большое количество споров: этических, юридических, финансовых. Растут в количестве как сторонники, так и противники использования технологии, случаются забастовки с использованием лазеров и собираются подписи под петициями. Власти трех городов США официально запретили распознавать лица людей на улицах. За 10 дней июля приложение FaceApp заработало более миллиона рублей на желающих увидеть себя в старости глазами нейронных сетей. Несложно посчитать, сколько лиц было добровольно загружено в 2D базу приложения, требующего доступ в Интернет. Если спросить этих же людей, хотят ли они использовать своё лицо для контроля жизни повсеместно — энтузиазма, вероятно, будет меньше.

Распознавание лица, хотим мы этого или нет, уже прочно вошло в нашу жизнь. Другой вопрос, что всегда за нами остается решение, как использовать этот инструмент уместно и во благо.

Материал опубликован пользователем.
Нажмите кнопку «Написать», чтобы поделиться мнением или рассказать о своём проекте.

Написать
{ "author_name": "Фарид Нигматуллин", "author_type": "self", "tags": [], "comments": 4, "likes": 2, "favorites": 8, "is_advertisement": false, "subsite_label": "future", "id": 81582, "is_wide": false, "is_ugc": true, "date": "Tue, 03 Sep 2019 11:43:29 +0300", "is_special": false }
Самый сильный бренд
страны*
*Третий год подряд по версии Brand Finance
0
{ "id": 81582, "author_id": 355766, "diff_limit": 1000, "urls": {"diff":"\/comments\/81582\/get","add":"\/comments\/81582\/add","edit":"\/comments\/edit","remove":"\/admin\/comments\/remove","pin":"\/admin\/comments\/pin","get4edit":"\/comments\/get4edit","complain":"\/comments\/complain","load_more":"\/comments\/loading\/81582"}, "attach_limit": 2, "max_comment_text_length": 5000, "subsite_id": 199118, "last_count_and_date": null }
4 комментария
Популярные
По порядку
1

интересно распечатать свое лицо на 3D за 50 лет до старости :)

Ответить
0

Главное с ним в темноте спросонья ночью не встречаться :)))))

Ответить
0

с гагой интересное применение :)

Ответить
–1

Слава богу с этим уже успешно справляются

Ответить
{ "page_type": "article" }

Прямой эфир

[ { "id": 1, "label": "100%×150_Branding_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox_method": "createAdaptive", "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "ezfl" } } }, { "id": 2, "label": "1200х400", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "ezfn" } } }, { "id": 3, "label": "240х200 _ТГБ_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fizc" } } }, { "id": 4, "label": "Article Branding", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "cfovx", "p2": "glug" } } }, { "id": 5, "label": "300x500_desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "ezfk" } } }, { "id": 6, "label": "1180х250_Interpool_баннер над комментариями_Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "bugf", "p2": "ffyh" } } }, { "id": 7, "label": "Article Footer 100%_desktop_mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fjxb" } } }, { "id": 8, "label": "Fullscreen Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fjoh" } } }, { "id": 9, "label": "Fullscreen Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fjog" } } }, { "id": 10, "disable": true, "label": "Native Partner Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyb" } } }, { "id": 11, "disable": true, "label": "Native Partner Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "clmf", "p2": "fmyc" } } }, { "id": 12, "label": "Кнопка в шапке", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "bscsh", "p2": "fdhx" } } }, { "id": 13, "label": "DM InPage Video PartnerCode", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox_method": "createAdaptive", "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "h", "ps": "bugf", "p2": "flvn" } } }, { "id": 14, "label": "Yandex context video banner", "provider": "yandex", "yandex": { "block_id": "VI-223676-0", "render_to": "inpage_VI-223676-0-1104503429", "adfox_url": "//ads.adfox.ru/228129/getCode?pp=h&ps=bugf&p2=fpjw&puid1=&puid2=&puid3=&puid4=&puid8=&puid9=&puid10=&puid21=&puid22=&puid31=&puid32=&puid33=&fmt=1&dl={REFERER}&pr=" } }, { "id": 15, "label": "Баннер в ленте на главной", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "byudx", "p2": "ftjf" } } }, { "id": 16, "label": "Кнопка в шапке мобайл", "provider": "adfox", "adaptive": [ "tablet", "phone" ], "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "byzqf", "p2": "ftwx" } } }, { "id": 17, "label": "Stratum Desktop", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fzvb" } } }, { "id": 18, "label": "Stratum Mobile", "provider": "adfox", "adaptive": [ "tablet", "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "pp": "g", "ps": "bugf", "p2": "fzvc" } } }, { "id": 19, "disable": true, "label": "Тизер на главной", "provider": "adfox", "adaptive": [ "desktop", "tablet", "phone" ], "auto_reload": true, "adfox": { "ownerId": 228129, "params": { "p1": "cbltd", "p2": "gazs" } } } ] { "page_type": "default" }