Каким способом действует идентификация лиц в мобильных устройствах

Для чего мы выбираем разблокирование по лицу

В последние времена определение лиц является одной из самых распространённых опций для деблокировки умных телефонов. Лишь пару годов тому назад основная часть юзеров обходились PIN-кодами, ключами доступа или датчиками отпечатков пальцев. Но с появлением подобных технологий, например Вулкан Платинум, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и устройство тут же узнает своего владельца.

Какая вещь превращает эту возможность очень нужной? Для начала, это удобно: не нужно помнить замысловатые пароли или отыскивать правильный палец в темноте. Также, это оперативно: современные алгоритмы распознают лицо буквально за мгновение. В-третьем пункте, это чувство футуризма — будто в кинофильмах про vulkan platinum шпионов.

Однако за этой кажущейся легкостью скрывается целый мир комплексных техник и инженерных концепций. Попробуем исследовать, как конкретно функционирует фейсканирование в актуальных смартфонах, какие применяются технологии, насколько они надёжны и что нас предстоит.

Сжатая повествование развития технологии

Идентификация лиц как технология существует уже более 50 годов. Начальные пробы автоматизированного исследования лиц были осуществлены еще в 1960-х годах в исследовательских центрах США. Тогда компьютеры способны были лишь определять контуры головы и измерять расстояния между зрачками и губами на черно-белых фотографиях.

Изначальные торговые системы появились в девяностых годах, но они были неидеальны: функционировали медленно и часто ошибались. Только с эволюцией нейронных сетей и таких систем, как Vulkan Platinum, мощных мобильных процессоров идентификация лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple представила iPhone X с системой Face ID — это был первый широкодоступный смартфон с надёжным трёхмерным сканированием лица. За этим пошли Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие стали интегрировать свои разработки.

Главные шаги работы механизма определения

Процесс идентификации лица можно ориентировочно поделить на несколько важных этапов:

Распознавание лица — аппарат определяет присутствие человеческого образа в кадре.
Выделение особенностей — механизм изучает контуры физиономии: форму зрительных органов, обонятельного органа, губ, положение надбровных дуг.
Построение структуры — создаётся неповторимый электронный отпечаток (faceprint) на основе определённых признаков.
Сравнение со образцом — сформированный модель сопоставляется со зафиксированной при регистрации биометрической информацией владельца.
Принятие определения — если сходство достаточно значительное, смартфон разблокируется.

Всякий из указанных шагов запрашивает специальных алгоритмов и усовершенствований для скорой работы непосредственно на девайсе.

Железные компоненты: что находится в их недрах

Типичная селфи камера.

Простейший легкий метод определения лица применяет исключительно переднюю камеру смартфона мобильного устройства. Такой подход осуществлён во различных доступных моделях Android-девайсов.

Положительные стороны:

Не требует дополнительные датчиков.
Оперативно функционирует при хорошем освещении.

Недостатки:

Легко ввести в заблуждение фотографией или видео.
Неудачно функционирует при низком освещённости или нестандартных углах обзора.

ИК фотокамера и пунктирный проекционный аппарат

Более совершенные системы, такие как Vulkan Platinum, применяют специальную инфракрасную камеру (IR) и точечный проектор (Dot Projector). Эта самая технология лежит в основе Face ID от Apple.

Каким способом это функционирует:

Точечный устройство проекции проецирует на облик юзера невидимую сетку из тысяч инфракрасных пятен (например, Face ID применяет около 30 000 точек).
Инфракрасная камера фиксирует искривление данной сетки по плоскости физиономии.
Создаётся трехмерная карта глубинности, которая почти неосуществима для подделки обычной фотографией или маскировкой.

Выигрыши

Надёжная функционирование даже в полной неосвещённости.
Большая сопротивляемость к подделкам.
Точность идентификации свыше 99%.

Дополнительные сенсоры

В отдельных аппаратах применяются также дополнительные датчики: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют время распространения света до объекта и обратно; RGB-датчики глубины; специальные световые лидары для формирования более точной 3D-модели лица.

Эти разработки используются наиболее часто во флагманских устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Софтверные процедуры: искуственный ум в исполнении

Нынешние системы опознания лиц невозможны в отсутствие эксплуатации искусственного интеллекта и machine learning. Именно вследствие таким разработкам, как Vulkan Platinum, гаджет в состоянии идентифицировать владельца даже при трансформациях облика: новая укладка, растительность на лице, линзы или косметика не становятся препятствием для разблокировки.

Обнаружение физиономии

В первом шаге система обязана оперативно обнаружить ликовое изображение в пределах целого изображения камеры. Для этого применяются каскадные классификаторы Хаара или более современные конволюционные нейронные сети (CNN), которые подготовлены находить лица людей среди множества других объектов.

Пример: процесс MTCNN может обнаруживать физиономию даже с частичном перекрытии (например, шарфом или ладонью).

Выделение важных точек

После идентификации лица система, такая как Vulkan Platinum, определяет положение главных точек: кончики глаз, кончик носа, контуры губ и так далее. Часто используется от 68 до 128 главных точек на лицевой поверхности.

Это действие нужно для выравнивания изображения: если пользователь держит смартфон под углом, или повернул головку, программа корректирует изображение до стандартного положения для последующего изучения.

Создание биометрии модели

Далее искусственная сеть строит компактное цифровое представление (“эмбеддинг”) лица пользователя — своеобразный цифровой след внешности длиной от 128 до 512 вещественных чисел.

Этот образец весьма трудно имитировать: он не сохраняет само изображение юзера, а лишь уникальные черты его вида, что делает его оптимальным для таких площадок, как Вулкан Казино Платинум.

Сопоставление и вынесение решения

Когда юзер намеревается разлочить телефон взглядом, механизм воспроизводит все описанные шаги снова и сопоставляет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если схожесть превышает установленный порог (обычно превышает 99%), телефон, как и платформа Вулкан Казино Платинум, разблокируется; если нет — доступ запрещается.

Привыкание к метаморфозам облика

Занимательная черта нынешних системы — возможность самообучения. Если ты регулярно доступаете к смартфон с новой стрижкой или оптикой, алгоритм постепенно модернизирует основной шаблон вашего лица для улучшения точности функционирования без ухудшения безопасности.

Защита биометрических данных информации.

Большинство юзеры беспокоятся держать свои биометрические данные на смартфоне из-за риска потери данных или взлома гаджета. Некоторые фирмы, такие как Вулкан Казино Платинум, предлагают методы для повышения безопасности данных юзеров.

Локальное сбережение: Преимущественно девайсов сохраняет биометричные шаблоны исключительно внутри безопасного процессора Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Эти данные ни разу не не оставляют устройство и недоступны в том числе производителю.
Шифрование: Все сведения сберегаются только в шифрованном виде с использованием актуальных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция приложений: Программы сторонних девелоперов не обладают непосредственного возможности доступа к биометрическим данным; они могут лишь требовать факт верификации идентичности через системный API.

Необходимо подчеркнуть существенную подробность: если кто-то достанет доступ к вашему телефону физически (например, пока вы спите), теоретически возможно разблокировать устройство поднеся его к вашему лицу. Поэтому большинство изготовители внедряют систему защиты от “слепого” разблокирования — в частности, просят разомкнуть глаза во время сканирования или задействовать дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие именно существуют типы распознавания лиц?

В настоящее время можно различить три основных способа к выполнению этой функции:

Программируемое 2D распознавание

Применяется только передняя камера без вспомогательных сенсоров дистанции. Подобный подход используется чаще всего в бюджетных моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: простота реализации; умеренная цена; быстрая функционирование при достаточном освещении.
Минусы: просто ввести в заблуждение фотографией; неустойчивая работа ночью; слабая защищенность.

Оборудование для 3D сканирование

Применяет ИК видеокамеру + проектор точек + сенсоры глубины (Face ID у Apple; подобные технологии у Huawei Mate).
Плюсы: высокая достоверность; нельзя подделать фото/видео; устойчивая деятельность в любых условиях освещения.
Минусы: увеличение цены устройства; наращивание толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Гибридные подходы с ИИ-дополнением

Применяют комбинацию программируемых методов + аппаратно-техническую обработку + постобработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, подобные товары, например Vulkan Platinum и Google Pixel Face Unlock новейших поколений, объединяют фронталку c инфракрасным датчиком движения Soli Radar для защиты от фальсификаций руками/масками/видеоэкранами чужих устройств.

Примеры эксплуатации различных методов

iPhone серии X/11/12/13/14 используют только техническое трёхмерное сканирование
Xiaomi Mi8 Explorer Edition первый раз предложил аналог Face ID среди Android.
Samsung Galaxy S10 версия/S20 поддерживают как софтверное 2D распознавание по снимку фронталкой, так и сенсор ириса глаза.
Huawei Mate20 Pro использует комплекс из ИК-инфракрасного света + Dot Projector + ToF-сенсор

Трудности охраны и ложные сигналы

Несмотря на замечательный успехи техники за недавние годы, совершенных системы пока не существует:

Возможность мошенничества: Недорогие смартфоны легко “разблокируются” высококачественной изображением владельца либо видеозаписью с экрана другого устройства.
Идентичные двойняшки: Даже самые совершенные системы могут перепутать между монозиготными близнецами либо родственниками с очень похожей внешностью.
Метаморфозы внешности: Резкое утрата веса/набор веса, пластические операции или травмы иногда необходимы для обновления данных биометрии.
Условия съёмки: Яркая засветка солнечным светом или глубокая тень могут снизить точность идентификации признаков.

Здесь несколько подсказок по безопасному использованию:

Для критически важных операций всегда внедряйте двухфакторную аутентификацию;
Не включайте функцию “Разблокировка по лицу” на дешёвых устройствах без ИК-сенсоров;
Систематически апгрейдите программное обеспечение мобильного устройства для обеспечения безопасности от актуальных атак;
Включайте функцию “Требовать раскрытых глаз” там, где она есть.

В каких областях ещё применяется технология кроме мобильных телефонов?

Пускай основная мысль данной публикации касается именно смартфонам и планшетам, необходимо сказать о других сферах применения технологии:

Контроль прохода в офисах и жилых домах;
Платёжные аппараты банков (“Face Pay”);
Цифровые идентификационные документы нового типа;
Комплексы видеоконтроля городских сервисов;
Автоматизирование учёта явки образовательных учреждений/вузов;
Вход участников ПК/ноутбуков.

Например: В столичном метро уже испытывается система оплаты проезда по лицу (“Face Pay”) — достаточно пройти через барьер без карты или телефона! Аналогичные инициативы реализуются в Китае (Шэньчжэнь), Республике Корея и некоторых европейских странах.

Как изменяется технический процесс в нынешнее время?

Любой год возникают современные концепции для усовершенствования качества функционирования систем распознавания лиц:

Увеличивается разрешение сенсоров — чем больше информации фиксируется камерой/датчиками глубины, тем меньше шанс ошибки;
Улучшаются нейросети — новейшие архитектуры модели MobileNetV3 позволяют оперативно обучаться дополнительным характеристикам облика обладателя непосредственно на девайсе без отправки данных в облако.
Улучшаются методы антиспуфинга — теперь телефоны умеют различать реальные живые облики от неподвижных фотографий/масок по микроскопическим движениям кожи.
Взаимодействие со умными устройствами — смарт-часы могут самостоятельно заблокировать мобильный телефон, если владелец отошёл далеко.
Появляются смешанные механизмы — например объединяющие аудио идентификацию + лицо + отпечаток пальца.

Вот, которые тренды особенно востребованы в данный момент:

1) Миниатюризация элементов

Компании намереваются уменьшить величину выреза (“чёлки”) для датчики на экране за счёт встраивания маленьких ИК-проекторов прямо под стекло дисплея либо высувных модулей камеры.

2) Обработывание прямо на аппарате

Для увеличения личной безопасности всё больше вычислений происходит на месте без отправки данных во внешний облачный сервис.

3) Упорядочивание стандартов

Гугл интенсивно продвигает эталон BiometricPrompt API, для того чтобы аналогичные платформы, вроде Вулкан Платинум, и любые Android-приложения могли взаимодействовать с различными типами биометрии унифицированно.

Что подобрать на сегодня?

Если вам всем важна наивысшая защита данных, выбирайте передовые устройства с вмонтированным ИК-проектором либо ToF-датчиком глубины.

iPhone каждого новейших поколений
Huawei Mate/P линейки
Xiaomi Expert
Vivo X линейки
Oppo Найти Х серии.

Если бюджет ограничен – лучше отдавать предпочтение классическим средствам защиты (PIN-код/сканер отпечатка), а опцию “разблокировка по лицу”, такую как в Вулкан Платинум, использовать только как опциональную возможность комфорта.

Каким образом улучшить удобство функционирования опции?

Есть некоторые лайфхаков для людей, кто уже применяет разблокировку через лицо:

Регулярно меняйте свою фотографию-шаблон, если кардинально меняется облик.
Не пренебрегайте очищать объектив фронтальной камеры – загрязнения могут снизить четкость!
Включайте опцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – вследствие чего смартфон сам включает фотоаппарат когда вы поднимаете его.
Во время регистрации старайтесь сохранять лицо ровно напротив объектива не допуская значительного наклона головы.
Используйте функцию “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она запирает телефон, если вы отвернулись от дисплея.

Перспективы развития техники

В предстоящие времена можно ожидать развития полностью бесконтактных способов идентификации человека сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: облик + голос + походка + жесты рук!

Также возможно появление новых методов обеспечения личной информации – например, динамическое изменение диджитал образца после каждой успешной авторизации, чтобы затруднить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – единственная из самых захватывающих инноваций нашего периода! Она делает интеракцию со мобильным устройством комфортнее чем до этого, и такие приложения, как Вулкан Казино Платинум, могут существенно оптимизировать ваш пользовательский опыт, но требует осознанного отношения к вопросам безопасности личных данных и грамотного выбора подходящей модели устройства под ваши задачи.

Теперь, если вы знаете, как функционирует эта система в деталях, – сумеете более осмысленно подбирать свой будущий девайс!