Většina lidí je s tváří spokojenáuznání pro použití ve filtrech Instagramu a Face ID. Ale tato relativně nová technologie se může cítit trochu strašidelně. Vaše tvář je jako otisk prstu a technologie rozpoznávání obličeje je složitá.
Stejně jako u každé nové technologie existují i nevýhodyna rozpoznávání obličeje. Tyto nevýhody se začínají projevovat tím, že armáda, policie, inzerenti a tvůrci hlubokých zvířat najdou nové způsoby, jak využít software pro rozpoznávání obličeje.
Nyní je více než kdy jindy důležité, aby lidé pochopili, jak funguje rozpoznávání obličeje. Je také důležité znát omezení rozpoznávání obličeje a jak se bude vyvíjet v budoucnosti.
Rozpoznávání obličeje je překvapivě jednoduché
Před vstupem do mnoha různých médiípro rozpoznávání obličeje je důležité pochopit, jak funguje proces rozpoznávání obličeje. Zde jsou tři aplikace pro software pro rozpoznávání obličeje a jednoduché vysvětlení toho, jak rozpoznávají nebo identifikují tváře:
- Základní rozpoznávání obličeje: Pro filtry Animoji a Instagram váš telefonkamera „hledá“ definující rysy obličeje, konkrétně dvojice očí, nosu a úst. Poté pomocí algoritmů zamkne obličej a určí, kterým směrem se dívá, jestli je jeho ústa otevřená atd. Za zmínku stojí, že se nejedná o identifikaci obličeje, jde pouze o software, který hledá obličeje.
- Face ID a podobné programy: Po nastavení Face ID (nebo podobných programů)na telefonu vyfotí vaši tvář a změří vzdálenost mezi tváři. Potom pokaždé, když se chystáte odemknout telefon, „vypadá“ kamerou, aby změřil a potvrdil vaši totožnost.
- Identifikace cizince: Když organizace chce identifikovat tvářpro účely zabezpečení, reklamy nebo policie používá algoritmy k porovnání této tváře s rozsáhlou databází tváří. Tento proces je téměř totožný s Apple Face ID, ale ve větším měřítku. Teoreticky by mohla být použita jakákoli databáze (ID karty, profily Facebook), ale databáze jasných, předem identifikovaných fotografií je ideální.
Dobře, pojďme do toho drzého štěrku. Protože „základní rozpoznávání obličeje“ používané pro filtry Instagramu je takový jednoduchý a neškodný proces, zaměříme se výhradně na identifikaci obličeje a mnoho různých technologií, které lze použít k identifikaci obličeje.
Většina rozpoznávání obličeje se spoléhá na 2D obrazy
Jak byste očekávali, většina softwaru pro rozpoznávání obličejespoléhá se výhradně na 2D obrázky. To se však neděje, protože 2D zobrazování obličeje je velmi přesné, je to kvůli pohodlí. Převážná většina kamer pořizuje fotografie bez jakékoli hloubky a veřejné fotografie, které lze použít pro databáze rozpoznávání obličeje (například profilové obrázky na Facebooku), jsou všechny ve 2D.
Proč není 2D zobrazování obličeje super přesné? No, protože plochý obraz vaší tváře postrádá identifikační prvky, jako je hloubka. Díky plochému obrazu může počítač mezi jinými proměnnými měřit vzdálenost pupilů a šířku úst. Ale nedokáže prozradit délku nosu ani výraz vašeho čela.
2D zobrazování obličeje se navíc opírá o spektrum viditelného světla. To znamená, že 2D zobrazování obličeje nefunguje ve tmě a může být nespolehlivé ve funky nebo stinných světelných podmínkách.
Je zřejmé, že způsob, jak obejít některé z těchto nedostatků, je použití 3D zobrazování obličeje. Jak je to možné? Potřebujete speciální vybavení, abyste viděli obličej ve 3D?
IR kamery Přidejte hloubku vaší identity
Zatímco některé aplikace rozpoznávání obličeje spoléhajípouze u 2D obrazů není neobvyklé, aby se rozpoznávání obličeje spoléhalo také na 3D zobrazování. Ve skutečnosti vaše zkušenost s rozpoznáváním obličeje pravděpodobně zahrnuje špetku 3D.
Toho je dosaženo technikou zvanoulidar, který je podobný sonaru. Zařízení pro skenování obličeje, jako je váš iPhone, v zásadě odpálí neškodnou IR matici na vaši tvář. Tato matice (zeď laserů) se potom odráží od tváře a je zachycena infračervenou kamerou (nebo ToF kamerou) v telefonu.
Kde se 3D magie odehrává? IR kamera vašeho telefonu měří, jak dlouho trvá, než se každý kousek infračerveného světla odrazí od tváře a vrátí se do telefonu. Světlo, které se odráží od nosu, bude mít přirozeně kratší cestu než světlo, které se odráží od vašich uší, a IR kamera použije tyto informace k vytvoření jedinečné hloubkové mapy vaší tváře. Při použití vedle základního 2D zobrazování může 3D zobrazování výrazně zvýšit přesnost softwaru pro rozpoznávání obličeje.
Lidar imaging je podivný koncept, který může býttěžko si obtočit hlavu. Pokud vám to pomůže, zkuste si představit, že IR síť z vašeho telefonu (nebo jakéhokoli zařízení pro rozpoznávání obličeje) je hračka s nástěnkou. Stejně jako hračka s nástěnnými deskami, vaše tvář zanechává vrub v IR mřížce, kde je nos znatelně hlubší než řekněme vaše oči.
Termální zobrazování umožňuje rozpoznávání obličeje v noci
Jeden z nedostatků 2D rozpoznávání obličejeje to, že se spoléhá na viditelné spektrum světla. Laicky řečeno, základní rozpoznávání obličeje nefunguje ve tmě. Ale to lze vyřešit pomocí termovizní kamery (ano, jako v Tom Clancy).
"Počkejte minutu," řekli byste, "není termální."zobrazování spoléhá na IR světlo? “Ano, to ano. Termovizní kamery však neodesílají paprsky infračerveného světla; jednoduše detekují infračervené světlo, které vyzařuje z objektů. Teplé předměty vyzařují tunu infračerveného světla, zatímco studené objekty vyzařují zanedbatelné množství infračerveného světla. Drahé termovizní kamery dokážou dokonce detekovat jemné teplotní rozdíly na povrchu, takže je technologie ideální pro rozpoznávání obličeje.
Existuje několik různých způsobů identifikacetvář s termickým zobrazením. Všechny tyto techniky jsou neuvěřitelně komplikované, ale sdílejí některé základní podobnosti, takže se pokusíme udržet věci jednoduché se seznamem:
- Je potřeba více fotografií: Termovizní kamera trvá vícekrátobrázky tváře subjektu. Každá fotografie se zaměřuje na jiné spektrum infračerveného světla (dlouhé, krátké a střední vlny). Spektrum dlouhých vln obvykle poskytuje nejvíce detailů obličeje.
- Užitečné jsou mapy krevních cév: Tyto IR snímky lze také použít k extrahovánítvorba krevních cév v obličeji osoby. Je to strašidelné, ale mapy krevních cév lze použít jako jedinečné otisky obličeje. Mohou být také použity k nalezení vzdálenosti mezi obličejovými orgány (pokud typické termické zobrazování poskytuje chatrné obrázky) nebo k identifikaci modřin a jizev.
- Předmět lze identifikovat: Složený obraz (nebo datový soubor) je vytvořen pomocí více IR obrázků. Tento složený obraz pak lze porovnat s databází obličeje pro identifikaci subjektu.
Samozřejmě, termální rozpoznávání obličeje je obvyklepoužíván armádou, není to něco, co byste našli u Khols, a to není něco, co přijde s vaším dalším mobilním telefonem. Navíc termální zobrazování nefunguje dobře ve dne (nebo v obecně dobře osvětlených prostředích), takže mimo armádu nemá mnoho potenciálních aplikací.
Omezení rozpoznávání obličeje
Strávili jsme hodně času mluvením onedostatky rozpoznávání obličeje. Jak jsme viděli z IR a termovizního zobrazování, je možné překonat některá z těchto omezení. Stále však existuje několik problémů, které ještě nebyly vyřešeny:
- Obstrukce: Jak byste očekávali, sluneční brýle a další doplňky mohou zakopnout o software pro rozpoznávání obličeje.
- Pózy: Rozpoznávání obličeje funguje nejlépe s neutrálním,obrázek směřující dopředu. Naklonění nebo otočení hlavy může ztížit rozpoznávání obličeje, a to iu softwaru pro rozpoznávání IR. Úsměv, nafouknuté tváře nebo jakákoli jiná pozice mohou navíc změnit způsob, jakým počítač měří vaši tvář.
- Světlo: Všechny formy rozpoznávání obličeje se spoléhají na světlo,ať už je to viditelné spektrum nebo infračervené světlo. V důsledku toho mohou divné světelné podmínky snížit přesnost identifikace obličeje. To se může změnit, protože vědci v současné době vyvíjejí technologii rozpoznávání obličeje založenou na sonaru.
- Databáze: Bez dobré databáze nemůže rozpoznávání obličeje fungovat. Na stejných liniích je nemožné identifikovat tvář, která v minulosti nebyla správně identifikována.
- Zpracování dat: V závislosti na velikosti a formátu databázepočítačům může chvíli trvat, než budou tváře správně identifikovány. V některých situacích, jako je policie, omezení ve zpracování dat omezují použití identifikace obličeje pro každodenní aplikace (což je pravděpodobně dobrá věc).
Právě teď, nejlepší způsob, jak obejítomezení je použití jiných forem identifikace ve spojení s rozpoznáváním obličeje. Váš telefon požádá o heslo nebo otisky prstů, pokud se vám nepodaří identifikovat vaši tvář, a čínská vláda používá identifikační karty a sledovací technologii k uzavření meze chyb, která existuje v její síti pro rozpoznávání obličeje.
V budoucnu vědci jistě najdou cestuabych tyto problémy obešel. Mohou používat sonarovou technologii vedle lidaru k vytváření 3D obličejových map v jakémkoli prostředí a mohou najít způsoby, jak zpracovat data obličeje (a identifikovat cizince) v neuvěřitelně krátkém čase. V každém případě má tato technologie velký potenciál pro zneužití, takže stojí za to ji držet.
Zdroje: University of Rijeka, Electronic Frontier Foundation
