Каким способом работает идентификация лиц в мобильных устройствах

Для чего мы выбираем разблокировку по фейсу

В прошлые годы определение лиц превратилось в одной из наиболее востребованных возможностей для разблокировки смартфонов. Всего пару лет тому назад большинство использующих удовлетворялись PIN-кодами, ключами доступа или сканерами отпечатков пальцев. Но с появлением таких технологий, например Вулкан 24, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и аппарат тут же опознает своего владельца.

Какой аспект превращает данную возможность очень нужной? Во-первых, это практично: не нужно удерживать в памяти замысловатые пароли или находить верный палец в мраке. Также, это оперативно: современные системы узнают лицо фактически за мгновения ока. В-третьих, это чувство футуризма — будто в кинофильмах про вулкан казино агентов.

Впрочем за данной кажущейся простотой скрывается весь универсум сложных технологий и инженерных концепций. Позвольте нам исследовать, как именно действует идентификация по лицу в новейших мобильных телефонах, какие бывают методы, насколько они защищены и что нас предстоит.

Короткая хроника прогресса инноваций

Идентификация лиц как методика имеется уже более пятидесяти годов. Первые пробы автоматизированного исследования лица были предприняты еще в 1960-х годы в исследовательских центрах США. Тогда ЭВМ умели лишь обозначать контуры головы и вычислять промежутки между глазами и устами на монохромных фотографиях.

Начальные бизнес платформы стали доступны в 1990-х годах, но они были далеки от совершенства: функционировали медленно и часто давали сбои. Только с эволюцией нейронных сетей и таких систем, как Вулкан 24 Казино, мощных мобильных процессоров распознавание лиц стало по-настоящему широко распространённым явлением.

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

Ключевые этапы действия устройства распознавания

Процесс идентификации лица можно условно сегментировать на несколько ключевых этапов:

Обнаружение лица — аппарат определяет существование людского лица в изображении.
Выделение особенностей — система исследует черты облика: форму зрительных органов, носа, губ, расположение надбровных дуг.
Построение структуры — создаётся особенный виртуальный отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
Сравнение со стандартом — полученный шаблон сравнивается со зафиксированной при регистрации биометрической данными владельца.
Принятие определения — если совпадение достаточно существенное, смартфон открывается.

Каждый из данных шагов нуждается в особых процедур и улучшений для оперативной работы непосредственно на девайсе.

Аппаратные элементы: что прячется внутри

Типичная передняя камера.

Простейший простой способ идентификации лица задействует лишь лицевую камеру смартфона. Такой подход осуществлён во многих недорогих версиях Android-устройств.

Достоинства:

Не требует дополнительные датчиков.
Оперативно функционирует при хорошем свете.

Слабые стороны:

Легко обмануть фотографией или видеозаписью.
Неправильно работает при низком освещённости или нестандартных углах обзора.

ИК фотокамера и точечный проектор

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

Каким способом это действует:

Точечный проекционный прибор отображает на лицо пользователя невидимую структуру из тысяч инфракрасных меток (например, Face ID применяет около 30 000 меток).
ИК устройство регистрирует искривление данной сетки по плоскости лица.
Получается трехмерная карта глубинности, что почти что невозможна для подделки обычной фото или маскировкой.

Выигрыши

Надёжная работа даже в полной темноте.
Сильная устойчивость к имитациям.
Точность идентификации свыше 99%.

Дополнительные датчики

В некоторых аппаратах применяются также вспомогательные сенсорные устройства: ToF (Time-of-Flight), которые измеряют время распространения света до объекта и обратно; Цветные-датчики дальности; специальные световые измерители расстояния для построения более точной 3D-модели лица.

Эти инновации встречаются чаще всего во передовых устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Компьютерные методы: искусственный интеллект на исполнении

Современные механизмы распознавания физиономий невозможны при отсутствии эксплуатации artificial intelligence и machine learning. Именно из-за таким технологиям, как Вулкан 24 Казино, аппарат может узнавать юзера даже при трансформациях внешнего вида: новая причёска, борода, очки или макияж не становятся препятствием для деблокировки.

Детектирование лица

При начальном шаге программа необходимо оперативно найти ликовое изображение в пределах полного изображения с камеры. Для этого задействуются многоуровневые классификаторы Хаара или более продвинутые конволюционные нейронные сети (CNN), которые подготовлены идентифицировать лица людей среди множества других объектов.

Пример: метод MTCNN может находить лицо даже при неполном перекрытии (например, платком или ладонью).

Определение основных аспектов

После распознавания лица система, такая как Вулкан 24 Казино, вычисляет положение главных точек: края глаз, верхушка носа, границы губ и так далее. Как правило применяется от 68 до 128 основных меток на лицевой поверхности.

Это действие требуется для нормализации картинки: если пользователь находится с мобильник под наклоном, или наклонил головку, программа исправляет картинку до нормального состояния для последующего изучения.

Формирование биометрии шаблона

Далее нейросеть строит компактное цифровое представление ("эмбеддинг") лица пользователя — своеобразный цифровой образ лица длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Данный формат очень трудно сфальсифицировать: он не хранит непосредственно картинку пользователя, а лишь уникальные черты его вида, что делает его идеальным для таких систем, как Vulkan24.

Сравнительный анализ и принятие решения

Когда человек желает разлочить телефон глазами, механизм осуществляет все описанные шаги снова и сопоставляет 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 изменениям облика

Увлекательная особенность нынешних систем — возможность самостоятельного обучения. Если вы регулярно открываете смартфон с свежей прической или очками, система постепенно модернизирует эталонный образец вашего лица для увеличения точности действия без снижения уровня безопасности.

Защита биометрических данных информации.

Множество пользователи беспокоятся держать свои биометрические идентификационные данные на мобильном устройстве из-за риска потери данных или взлома гаджета. Некоторые компании, например Vulkan24, предоставляют методы для улучшения сохранности сведений юзеров.

Локальное хранение: Большинство устройств записывает био-идентификационные шаблоны лишь в пределах защищенного микросхемы Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они никогда не выходят из устройство и недоступны включая производителю.
Шифрование: Все сведения сберегаются только в зашифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция приложений: Программы третьих разработчиков не имеют непосредственного возможности доступа к биометрическим данным; они могут лишь требовать подтверждение верификации личности через системный API.

Следует упомянуть существенную особенность: в случае, если кто-то получит физический доступ к вашему телефону (например, во время сна), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому значительное количество производители осуществляют защиту от неосознанного разблокирования — например, требуют разомкнуть глаза во время сканирования или использовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно бывают типы определения лиц на изображениях?

В настоящее время можно определить выделить три главных метода к реализации этой функции:

Софтверное двухмерное идентификация

Применяется только фронтальная камера без вспомогательных сенсоров глубины. Такой метод наблюдается чаще всего в доступных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Достоинства: легкость воплощения; умеренная цена; быстрая функционирование при хорошем освещении.
Минусы: несложно обмануть фотографией; ненадежная работа ночью; слабая безопасность.

Оборудование для трёхмерное сканирование

Применяет инфракрасную камеру + проектор пикселей + датчики дистанции (Face ID у Apple; аналогичные решения у Huawei Mate).
Преимущества: значительная надёжность; невозможно исказить фото/видео; стабильная функционирование при любом освещении.
Минусы: увеличение цены устройства; возрастание толщины верхней рамки экрана ("чёлка")

Комбинированные подходы с ИИ-дополнением

Используют комбинацию программных методов + аппаратную обработку + последующую обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам ("anti-spoofing"). Например, подобные изделия, например Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock современных версий, объединяют фронтальную камеру c ИК датчиком движения Soli Radar для защиты от фальсификаций руками/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Иллюстрации применения различных техник

iPhone модели X/11/12/13/14 задействуют только техническое трёхмерное сканирование в 3D
Xiaomi Mi8 Explorer Edition в первый раз предложил эквивалент Face ID в числе Android.
Samsung Galaxy S10/S20 обеспечивают как программное плоское распознавание по фото селфи-камерой, так и сканер радужки глаза.
Huawei Mate20 Pro использует набор из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-сенсор

Вопросы защиты и ошибочные срабатывания

Несмотря на замечательный прогресс инноваций за недавние годы, безупречных систем пока не существует:

Вероятность обмана: Бюджетные мобильники без труда открываются качественной снимком пользователя или роликом с экрана другого устройства.
Идентичные близнецы: Даже самые безупречные устройства могут спутать между монозиготными близнецами либо родичами с очень похожей внешностью.
Метаморфозы внешнего вида: Внезапное утрата веса/набор веса, пластические операции или травмы порой требуют обновления данных биометрии.
Условия записи: Сильная подсветка солнцем либо плотная темнота могут понизить верность определения признаков.

Вот некоторые подсказок для защищённому использованию:

Для критически важных операций всегда внедряйте дополнительную аутентификацию;
Не активируйте функцию "Разблокировка по лицу" на бюджетных моделях без ИК-сенсоров;
Регулярно обновляйте программное обеспечение телефона для обеспечения безопасности от актуальных атак;
Включайте опцию "Требовать распахнутых глаз" в тех местах, где она имеется.

В каких местах ещё используется технология кроме мобильных телефонов?

Несмотря на то, что предмет этой публикации сосредоточена на конкретно смартфонам и планшетам, следует отметить других сферах применения технологии:

Управление входа в офисах и многоквартирных зданиях;
Платёжные устройства финансовых учреждений ("Face Pay");
Электронные идентификационные документы современного образца;
Комплексы видеомониторинга муниципальных служб;
Механизация учёта явки образовательных учреждений/университетов;
Авторизация участников персональных компьютеров/ноутбуков.

Например: В московском метро уже тестируется система оплаты проезда по лицу ("Face Pay") — хватит пройти через турникет без пластика или мобильника! Аналогичные проекты развиваются в Китае (Шэньчжэнь), Республике Корея и ряде стран Европы.

Как трансформируется технический процесс в наше время?

Каждый годик возникают свежие концепции для улучшения качества работы систем лицевого распознавания:

Увеличивается разрешение сенсорных устройств — чем больше элементов фиксируется видеокамерой/глубинными сенсорами, тем меньше шанс неточности;
Развиваются нейросети — новейшие архитектуры модели MobileNetV3 дают возможность быстро адаптироваться к дополнительным характеристикам облика владельца напрямую на гаджете без пересылки информации в облачное хранилище.
Совершенствуются способы антиспуфинга — теперь телефоны способны различать настоящие анимированные лица от статичных фотографий/маскировок по мельчайшим движениям кожи.
Синхронизация со смарт-гаджетами — умные часы могут автоматически заблокировать телефон, если обладатель отошёл далеко.
Возникают гибридные механизмы — например комбинирующие речевую аутентификацию + физиономию + пальцевой отпечаток.

Здесь, те направления очень востребованы на сегодняшний день:

1) Миниатюризация элементов

Производители стараются минимизировать размер прорези ("чёлки") для датчики на дисплее за счёт встраивания миниатюрных ИК-проекторов прямо под стекло дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Переработка прямо на девайсе

Для увеличения личной безопасности всё больше расчётов выполняется локально без передачи данных во дополнительный облачный услугу.

3) Стандартизация регламентов

Google энергично продвигает стандарт BiometricPrompt API, чтобы аналогичные платформы, вроде Вулкан 24, и все Android-программы были совместимы с всеми формами биометрии единообразно.

Что подобрать сегодня?

В случае если вам важна наивысшая защита данных, подбирайте передовые аппараты с интегрированным ИК-излучателем или ToF-датчиком глубины.

iPhone всех последних поколений
Huawei Mate/P серии
Xiaomi Professional
Vivo X линейки
Oppo Найти Х линейки.

Если бюджет невелик – лучше выбирать традиционным способам защиты (PIN-код/сканер пальца), а функцию "разблокировка по лицу", такую как в Вулкан 24, использовать только как опциональную опцию комфорта.

Каким способом улучшить комфорт работы опции?

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

Часто меняйте свою фото-шаблон, если значительно меняется облик.
Не пренебрегайте чистить линзу фронтальной камеры – пятна могут понизить четкость!
Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так мобильник сам запускает камеру когда вы поднимаете его.
При регистрационного процесса пытайтесь держать лицо ровно перед объектива без сильного наклона головы.
Задействуйте функцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она запирает телефон, если вы отворачиваетесь от дисплея.

Будущее развития техники

В предстоящие годы можно ожидать появления полностью безконтактных способов опознания индивидуума сразу по нескольким биометрическим характеристикам параметрам одновременно: лицо + звучание + шаги + манипуляции руками!

Также предполагается развитие свежих методов защиты конфиденциальности – к примеру, переменное корректировка диджитал образца после каждой удачной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Распознавание лиц – одна из самых интересных инноваций нашего периода! Она делает интеракцию со мобильным устройством комфортнее чем когда-либо прежде, и такие аппы, как Vulkan24, могут в разы повысить ваш опыт, но нуждается в внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, если вы знаете, как функционирует эта методика в деталях, – сумеете вдумчиво выбирать свой будущий гаджет!