Как действует определение лиц в телефонах

Зачем мы выбираем разблокирование по фейсу

В последние времена идентификация лиц стало одной из наиболее востребованных опций для открытия смартфонов. Всего некоторые годов тому назад основная масса пользователей довольствовались PIN-кодами, секретными кодами или сканерами отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, как Вулкан 24, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и аппарат тут же опознает своего владельца.

Какой аспект превращает эту конкретную функцию настолько популярной? Во-первых, это комфортно: не нужно помнить трудные пароли или искать правильный палец в мраке. Кроме того, это быстро: современные алгоритмы распознают лицо фактически за доли секунды. В-третью очередь, это впечатление футуристичности — будто в кинолентах про вулкан 24 шпионов.

Тем не менее за такой видимой легкостью скрывается полный универсум комплексных техник и инженерных концепций. Давайте понять, как именно функционирует фейсканирование в актуальных смартфонах, какие применяются технологии, насколько они защищены и что нас предстоит.

Краткая хроника развития технологии

Идентификация лиц как технология имеется уже более 50 лет. Первые попытки автоматизированного анализа лица были сделаны еще в 1960-х годы в исследовательских центрах США. Тогда компьютеры могли лишь определять контуры черепа и определять дистанции между глазами и губами на черно-белых изображениях.

Начальные бизнес установки возникли в 1990-х годах, но они были далеки от совершенства: действовали неспешно и часто ошибались. Только с прогрессом нейронных сетей и таких площадок, как Вулкан 24 Казино, высокопроизводительных мобильных чипов идентификация лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

В 2017 году Apple презентовала iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с достоверным трёхмерным идентификацией лица. За этим последовали Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и другие начали внедрять личные разработки.

Ключевые шаги функционирования устройства идентификации

Процесс распознавания лица можно условно поделить на несколько основных этапов:

1. Обнаружение лиц — устройство выявляет присутствие человеческого образа в изображении.
2. Извлечение характеристик — механизм изучает особенности облика: очертания зрительных органов, обонятельного органа, губ, положение бровей.
3. Построение шаблона — создаётся особенный электронный отпечаток (faceprint) на основе выделенных признаков.
4. Сравнение со стандартом — полученный образец сравнивается со записанной при внесении биометрической данными владельца.
5. Принятие определения — если совпадение достаточно значительное, смартфон деблокируется.

Любой из данных этапов нуждается в специальных процедур и оптимизаций для скорой работы непосредственно на девайсе.

Железные компоненты: что скрыто в их недрах

Стандартная передняя камера.

Наиболее простой вариант определения облика задействует исключительно лицевую камеру смартфона. Такой метод осуществлён во многих доступных вариантах Android-устройств.

Достоинства:

• Необходимо нуждается в дополнительные сенсоров.
• Оперативно работает при качественном освещённости.

Слабые стороны:

• Просто ввести в заблуждение фотографией или видео.
• Неудачно работает при плохом свете или непривычных углах обзора.

ИК фотокамера и точечный проекционный аппарат

Более продвинутые системы, такие как Вулкан 24 Казино, задействуют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта методика лежит в основе Face ID от Apple.

Каким образом это функционирует:

• Точечный устройство проекции отображает на физиономию использующего невидимую сетку из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID задействует около 30 000 меток).
• Инфракрасная камера регистрирует искривление этой решетки по плоскости лица.
• Создаётся трёхмерная карта глубины, которая почти что невозможна для подделки обычной фотографией или маской.

Выигрыши

• Надёжная деятельность даже в полной тьме.
• Высокая устойчивость к подделкам.
• Точность распознавания выше 99%.

Дополнительные сенсорные устройства

В определённых аппаратах задействуются также вспомогательные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют время прохождения луча до объекта и обратно; RGB-датчики дальности; специальные оптические лидары для создания более аккуратной 3D-модели лица.

Эти инновации применяются наиболее часто во передовых аппаратах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные методы: синтетический интеллект на действии

Нынешние системы идентификации лиц невозможны без применения artificial intelligence и машинного обучения. Именно из-за таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, гаджет в состоянии распознавать юзера даже при трансформациях внешности: новая причёска, растительность на лице, оптика или косметика не становятся барьером для деблокировки.

Детектирование лица

В первом стадии программа необходимо быстро распознать ликовое изображение в пределах всего кадра камеры. Для этого задействуются последовательные классификаторы Хаара или более продвинутые сверточные нейронные сети (CNN), которые натренированы распознавать человеческие лица среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN может распознавать физиономию даже с частичном перекрытии (например, платком или ладонью).

Выделение основных точек

После идентификации лица механизм, такая как Вулкан 24 Казино, устанавливает местоположение основных точек: края глаз, верхушка носа, границы губ и так далее. Обычно задействуется от 68 до 128 главных точек на лицевой поверхности.

Это нужно для выравнивания картинки: если пользователь удерживает телефон под углом, или повернул голову, программа исправляет изображение до обычного угла для последующего изучения.

Построение биометрического образца

Далее нейросеть строит уплотненное математическое представление (“эмбеддинг”) лица пользователя — своеобразный цифровой “отпечаток” лица длиной от 128 до 512 флоатов.

Этот шаблон крайне затруднительно сфальсифицировать: он не хранит само изображение юзера, а лишь исключительные характеристики его облика, что делает его совершенным для таких платформ, как Vulkan24.

Сравнительный анализ и принятие выбора

В случае, когда человек намеревается разлочить смартфон глазами, механизм воспроизводит все описанные шаги заново и сверяет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если схожесть превышает заданный порог (обычно превышает 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, доступен; если нет — доступ не предоставляется.

Адаптация к трансформациям внешнего вида

Занимательная характеристика актуальных системы — способность самостоятельного обучения. Если вы постоянно разблокируете телефон с свежей укладкой или оптикой, алгоритм постепенно обновляет базовый образец вашего внешности для повышения точности работы без снижения уровня безопасности.

Защита биометрических информации.

Множество пользователи боятся хранить свои био-идентификационные данные на телефоне из-за угрозы утечки данных или взлома гаджета. Некоторые организации, например Vulkan24, предлагают решения для улучшения сохранности сведений юзеров.

• Локальное сохранение: Преимущественно девайсов записывает биометрические шаблоны исключительно внутрь защищенного микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они ни разу не не выходят из устройство и закрыты включая создателю.

• Шифрование: Все сведения хранятся только в шифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.

• Изоляция программ: Приложения внешних девелоперов не обладают непосредственного возможности доступа к биометрическим; они могут лишь запрашивать факт верификации личности через системный API.

Стоит отметить значимую деталь: в случае, если какой-то человек сможет получить доступ к вашему телефону физически (например, пока вы спите), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство производители реализуют меры безопасности от автоматического разблокирования — в частности, просят открыть глаза во время сканирования или использовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие существуют имеются категории определения лиц на изображениях?

Сегодня можно определить выделить 3 основных способа к выполнению этой операции:

Программное 2D распознавание

Эксплуатируется только фронтальная камера без вспомогательных датчиков дистанции. Этот способ наблюдается наиболее часто в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Плюсы: простота реализации; низкая цена; быстрая работа при достаточном свете.
Минусы: легко ввести в заблуждение снимком; ненадежная деятельность ночью; низкая безопасность.

Аппаратное трёхмерное сканирование

Задействует инфракрасную камеру + проекционный модуль пикселей + датчики глубины (Face ID от Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
Преимущества: значительная надежность; не получится исказить фото/видео; стабильная работа в любых условиях освещения.
Минусы: удорожание устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Гибридные способы с ИИ-дополнением

Используют комбинацию программных методов + аппаратную обработку + последующую обработку нейросетями для усиления устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, такие товары, как Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock современных поколений, комбинируют фронтальную камеру c инфракрасным сенсором мобильности Soli Radar для предотвращения от фальсификаций руками/масками/видеодисплеями посторонних устройств.

Образцы применения различных методов

• iPhone модели X/11/12/13/14 задействуют только аппаратное трёхмерное 3D-сканирование
• Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые представил аналог Face ID в числе Android.
• Samsung Galaxy S10/S20 обеспечивают как софтверное плоское определение по фото фронталкой, так и сенсор радужки глаза.
• Huawei Mate20 Pro использует систему из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-сенсор

Трудности безопасности и ошибочные срабатывания

Несмотря на поразительный успехи технологий за прошедшие лет, идеальных системы пока не имеется:

1. Шанс обмана: Недорогие телефоны легко открываются высококачественной фотографией хозяина либо видеозаписью с дисплея иного гаджета.
2. Идентичные близнецы: Даже самые идеальные устройства могут перепутать между монозиготными близнецами либо родичами с очень похожей внешностью.
3. Трансформации внешнего вида: Внезапное утрата веса/увеличение массы тела, пластические операции либо повреждения в некоторых случаях требуют повторной регистрации биометрических данных.
4. Условия записи: Сильная засветка солнечным светом или глубокая затенение могут уменьшить верность распознавания признаков.

Ниже пара советов по защищённому использованию:

• Для важных операций всегда используйте двухэтапную аутентификацию;
• Не запускайте опцию “Разблокировка по лицу” на бюджетных моделях без ИК-сенсоров;
• Систематически обновляйте прошивку прошивку телефона для защиты от актуальных атак;
• Включайте настройку “Требовать распахнутых глаз” везде, где она доступна.

Где дополнительно применяется технологии кроме мобильных телефонов?

Хотя основная мысль этой публикации посвящена конкретно мобильным устройствам, необходимо сказать о альтернативных областях использования технологии:

• Мониторинг входа в рабочих помещениях и жилых домах;
• Платёжные терминалы банков (“Face Pay”);
• Электронные идентификационные документы последнего поколения;
• Системы видеоконтроля муниципальных сервисов;
• Автоматизирование учёта посещаемости образовательных учреждений/вузов;
• Вход участников персональных компьютеров/ноутбуков.

Например: В городском метро уже тестируется система оплаты проезда по лицу (“Face Pay”) — нужно лишь пройти через турникет без пластика или телефона! Аналогичные проекты развиваются в Поднебесной (Шэньчжэнь), Южной Корее и ряде стран Европы.

Как трансформируется технический процесс в наше время?

Каждый год возникают свежие идеи для улучшения качества функционирования систем лицевого распознавания:

1. Увеличивается разрешение датчиков — чем больше элементов фиксируется фотоаппаратом/датчиками глубины, тем меньше шанс ошибки;
2. Улучшаются нейронные сети — новейшие конструкции модели MobileNetV3 обеспечивают возможность быстро адаптироваться к дополнительным чертам вида владельца напрямую на гаджете без пересылки информации в облачное хранилище.
3. Развиваются методы антиспуфинга — теперь смартфоны умеют распознавать подлинные движущиеся лица от статичных фото/масок по микроскопическим микродвижениям.
4. Интеграция со умными устройствами — умные часы могут автоматически закрыть доступ к мобильный телефон, если обладатель отошёл далеко.
5. Появляются гибридные механизмы — например объединяющие голосовую идентификацию + облик + отпечаток пальца.

Итак, которые тенденции в особенности востребованы на сегодняшний день:

1) Уменьшение деталей

Производители намереваются уменьшить размер прорези (“чёлки”) для сенсоры на дисплее за счёт встраивания компактных ИК-проекторов прямо под поверхность дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Обработка прямо на аппарате

Для повышения конфиденциальности всё более обработки данных осуществляется внутри устройства без пересылки данных во сторонний облачный сервис.

3) Стандартизация норм

Гугл интенсивно продвигает стандарт BiometricPrompt API, с целью чтобы подобные системы, вроде Вулкан 24, и любые Android-приложения были совместимы с всеми формами биометрии стандартизированно.

Что подобрать на сегодня?

В случае если тебе необходима максимальная защита данных, подбирайте флагманские аппараты с вмонтированным ИК-проектором или ToF-сенсором глубины.

• iPhone всех существующих новейших версий
• Huawei Partner/P Series линейки
• Mi Pro
• Vivo X серии
• Oppo Обнаружить X серий.

Если средства скромен – лучше предпочесть обычным средствам безопасности (PIN-код/сканер отпечатка), а функцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан 24, применять только как дополнительную возможность удобства.

Каким образом увеличить практичность использования функции?

Есть несколько лайфхаков для тех, кто уже использует функцию распознавания лица:

1. Часто обновляйте свою фото-шаблон, если значительно меняется внешний вид.
2. Не забывайте очищать объектив фронтальной камеры – разводы могут снизить четкость!
3. Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так телефон сам запускает камеру когда вы поднимаете его.
4. В процессе записи старайтесь удерживать лицевую часть неподвижно впереди объектива исключая сильного наклона головы.
5. Задействуйте опцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она блокирует телефон, если вы отвели взгляд от экрана.

Будущее эволюции технологии

В предстоящие годы можно предполагать развития полностью дистанционных способов опознания человека сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: облик + речь + шаги + манипуляции руками!

Также вероятно возникновение современных методов охраны личной информации – скажем, динамическое изменение цифрового шаблона после каждой удачной авторизации, чтобы затруднить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из самых интересных инноваций нашего времени! Она делает взаимодействие со смартфоном удобнее чем когда-либо прежде, и такие аппы, как Vulkan24, могут значительно повысить ваш пользовательский опыт, но запрашивает осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, раз вы осведомлены, как устроена эта методика в деталях, – сумеете более осмысленно определять свой следующий гаджет!