Каким образом работает идентификация лиц в телефонах

Зачем мы выбираем разблокирование по лицевому распознаванию

В прошлые времена идентификация физиономий стало одной из наиболее востребованных возможностей для деблокировки смартфонов. Еще некоторые лет ранее большинство пользователей удовлетворялись пин-кодами, секретными кодами или датчиками отпечатков пальцев. Но с появлением таких технологий, например Вулкан 24, нам достаточно лишь взглянуть на экран — и аппарат тут же опознает своего владельца.

Что обуславливает эту конкретную функцию очень нужной? Для начала, это комфортно: не нужно помнить сложные пароли или искать нужный палец в темноте. Также, это быстро: современные системы идентифицируют лицо практически за мгновения ока. В-третью очередь, это впечатление футуризма — будто в кинофильмах про вулкан казино агентов.

Тем не менее за этой кажущейся легкостью прячется полный универсум сложных техник и инженерных концепций. Попробуем понять, как конкретно действует фейсканирование в новейших мобильных телефонах, какие существуют методы, насколько они надёжны и что нас ожидает в будущем.

Короткая хроника развития техники

Идентификация лиц как технология существует уже более пятидесяти годов. Первые эксперименты машинного исследования лица были сделаны еще в 1960-х годы в лабораториях США. Тогда компьютеры могли лишь обозначать контуры черепа и вычислять промежутки между зрачками и ртом на черно-белых фотографиях.

Первые торговые системы стали доступны в 1990-х годах, но они были неидеальны: функционировали медленно и нередко ошибались. Только с эволюцией нейронных сетей и таких площадок, как Вулкан 24 Казино, высокопроизводительных мобильных процессоров распознавание лиц стало по-настоящему общедоступным явлением.

В две тысячи семнадцатом году Apple выпустила iPhone X с системой Face ID — это был первый популярный смартфон с достоверным трёхмерным распознаванием лица. За этим пошли Android-изготовители: Samsung, Huawei, Xiaomi и прочие начали внедрять собственные решения.

Основные стадии действия устройства идентификации

Процесс идентификации лица можно условно разделить на несколько основных этапов:

Идентификация лица — устройство распознает наличие людского лица в изображении.
Выделение особенностей — механизм анализирует особенности физиономии: конфигурацию глаз, носа, губ, расположение бровей.
Построение структуры — создаётся уникальный электронный отпечаток (faceprint) на основе идентифицированных признаков.
Сравнение со эталоном — созданный образец сопоставляется со записанной при учёте биометрической информацией владельца.
Принятие выбора — если сходство достаточно существенное, смартфон деблокируется.

Всякий из данных шагов нуждается в индивидуальных процедур и улучшений для скорой работы прямо на устройстве.

Аппаратные элементы: что скрыто внутри

Стандартная селфи камера.

Самый простой несложный способ идентификации лица задействует только переднюю видеокамеру смартфона. Данный подход осуществлён во различных доступных моделях Android-девайсов.

Плюсы:

Не нуждается в дополнительные датчиков.
Оперативно действует при достаточном освещении.

Отрицательные стороны:

Легко ввести в заблуждение изображением или видео.
Плохо функционирует при слабом освещённости или непривычных углах обзора.

ИК фотокамера и точечный проекционный аппарат

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

Как это действует:

Точечный проектор проецирует на лицо использующего невидимую сетку из тысяч инфракрасных точек (например, Face ID использует около 30 000 пятен).
ИК устройство записывает изменение формы данной сетки по поверхности лица.
Формируется трехмерная карта глубины глубины, которая почти невозможна для имитации обычной фото или маскировкой.

Преимущества

Надёжная деятельность даже в полной тьме.
Большая защита к имитациям.
Точность идентификации свыше 99%.

Добавочные сенсоры

В отдельных аппаратах используются также экстра сенсоры: ToF (Time-of-Flight), которые фиксируют время движения луча до предмета и обратно; Цветные-датчики дальности; специальные лазерные дальномеры для создания более аккуратной 3D-модели физиономии.

Эти инновации встречаются наиболее часто во топовых устройствах Huawei (серия Mate) или Xiaomi (серия Mi).

Компьютерные алгоритмы: искуственный интеллект в действии

Нынешние механизмы опознания лиц неосуществимы при отсутствии использования искусственного интеллекта и machine learning. Именно из-за таким разработкам, как Вулкан 24 Казино, устройство может узнавать юзера даже при метаморфозах внешности: новая стрижка, борода, линзы или грим не становятся барьером для деблокировки.

Обнаружение физиономии

В начальном шаге система должна мгновенно найти лицо среди полного кадра камеры. Для данной цели используются многоуровневые классификаторы Хаара или более современные сверточные нейронные сети (CNN), которые натренированы находить лица людей среди множества других объектов.

Пример: алгоритм MTCNN в состоянии распознавать облик даже в случае частичном перекрытии (например, шалью или ладонью).

Определение основных моментов

После распознавания лица система, такая как Вулкан 24 Казино, устанавливает расположение основных точек: уголки глаз, конец носа, границы губ и так далее. Обычно используется от 68 до 128 основных меток на лицевой поверхности.

Данное требуется для нормализации визуала: если пользователь удерживает смартфон под углом, или повернул голову, программа корректирует картинку до обычного угла для последующего изучения.

Построение биометрического идентификатора шаблона

Далее нейронная сеть строит компактное цифровое представление (“эмбеддинг”) облика пользователя — своеобразный цифровой след лица длиной от 128 до 512 флоатов.

Данный шаблон весьма сложно сфальсифицировать: он не сохраняет само картинку юзера, а лишь особенные характеристики его внешности, что делает его оптимальным для таких систем, как Vulkan24.

Сопоставление и принятие заключения

Если пользователь желает разлочить телефон глазами, система воспроизводит все указанные шаги снова и сопоставляет полученный шаблон с эталоном из памяти устройства.

Если аналогичность превышает заданный порог (обычно выше 99%), телефон, как и платформа Vulkan24, открывается; если нет — доступ блокируется.

Привыкание к трансформациям облика

Интересная особенность нынешних системы — возможность самостоятельного обучения. Если вы часто разблокируете смартфон с новой стрижкой или очками, программа постепенно обновляет базовый модель вашего внешности для увеличения точности действия без снижения уровня безопасности.

Безопасность биометрии данных.

Большинство юзеры боятся сохранять свои биометрические идентификационные данные на смартфоне из-за вероятности утечки информации или взлома гаджета. Иные фирмы, вроде Vulkan24, предлагают варианты для улучшения сохранности сведений пользователей.

Локальное хранение: Большинство девайсов сохраняет биометрические шаблоны только внутри защищенного процессора Secure Enclave (Apple) или TrustZone (Android). Они всегда не оставляют устройство и закрыты в том числе изготовителю.
Шифрование: Все информация сохраняются только в зашифрованном виде с использованием современных криптографических алгоритмов AES256.
Изоляция программ: Программы сторонних разработчиков не обладают непосредственного доступа к биометрическим данным; они могут лишь запрашивать подтверждение подтверждения личности через системный API.

Следует отметить значимую особенность: в случае, если кто-то получит физический доступ к вашему телефону (например, во время сна), теоретически можно разблокировать устройство, поднеся его к вашему лицу. Поэтому многие производители осуществляют защиту от “слепого” разблокирования — например, заставляют раскрыть глаза во время сканирования или применять дополнительное подтверждение после длительного простоя устройства.

Какие бывают виды определения лиц?

Сегодня можно выделить три основных способа к выполнению этой задачи:

Программируемое 2D определение

Применяется только фронтальная видеокамера без дополнительных сенсоров глубины. Подобный способ встречается чаще всего в недорогих моделях Android-смартфонов (например Samsung Galaxy A-серии).

Преимущества: легкость осуществления; минимальная цена; оперативная работа при хорошем освещении.
Минусы: несложно одурачить снимком; ненадежная работа ночью; недостаточная защищенность.

Техническое 3D сканирование

Применяет инфракрасную камеру + проекционный модуль точек + сенсоры дистанции (Face ID у Apple; подобные решения у Huawei Mate).
Плюсы: значительная достоверность; невозможно обмануть фото/видео; устойчивая деятельность в любых условиях освещения.
Минусы: увеличение цены устройства; увеличение толщины верхней рамки экрана (“чёлка”)

Комбинированные методы с дополнением ИИ

Используют комбинацию программируемых методов + аппаратно-техническую обработку + дополнительную обработку нейросетями для повышения устойчивости к атакам (“anti-spoofing”). Например, подобные товары, как Вулкан 24 Казино и Google Pixel Face Unlock новейших поколений, сочетают фронтальную камеру c инфракрасным датчиком движения Soli Radar для защиты от подделок жестами/масками/видеодисплеями чужих устройств.

Иллюстрации эксплуатации разных методов

iPhone серии X/11/12/13/14 используют только аппаратное трёхмерное 3D-сканирование
Xiaomi Mi8 Explorer Edition впервые предложил подобие Face ID среди Android.
Samsung Galaxy S10/S20 имеют как программное двухмерное распознавание по изображению фронтальной камерой, так и сканер глазного ириса.
Huawei Mate20 Pro задействует систему из ИК-подсветки + Dot Projector + ToF-сенсор

Проблемы безопасности и ошибочные сигналы

Несмотря на поразительный прогресс техники за недавние годы, безупречных систем пока не наблюдается:

Шанс мошенничества: Доступные смартфоны легко открываются четкой фотографией владельца либо роликом с экрана другого устройства.
Идентичные близнецы: Даже самые безупречные системы могут ошибиться между монозиготными близнецами либо семьями с очень схожей внешностью.
Изменения внешности: Внезапное утрата веса/увеличение массы тела, пластические операции или травмы иногда необходимы для перерегистрации биометрии.
Условия записи: Интенсивная освещённость солнечным светом или же глубокая затенение могут уменьшить аккуратность идентификации признаков.

Ниже несколько подсказок по надёжному эксплуатации:

Для значимых операций всегда внедряйте двухфакторную аутентификацию;
Не запускайте опцию “Разблокировка по лицу” на бюджетных устройствах без ИК-сенсоров;
Постоянно обновляйте прошивку прошивку телефона для защиты от актуальных атак;
Включайте функцию “Требовать распахнутых глаз” везде, где она доступна.

Где также используется технология за исключением смартфонов?

Пускай тема этой работы посвящена именно мобильным устройствам, стоит упомянуть о альтернативных областях использования технологии:

Мониторинг входа в деловых центрах и многоквартирных зданиях;
Платёжные аппараты банков (“Face Pay”);
Цифровые идентификационные документы последнего образца;
Установки видеомониторинга городских сервисов;
Автоматизирование отслеживания явки учебных заведений/университетов;
Авторизация пользователей компьютеров/ноутбуков.

Например: В столичном метро уже испытывается система платежа проезда по фейсу (“Face Pay”) — нужно лишь пройти через барьер без карты или мобильника! Аналогичные программы развиваются в Китае (Шэньчжэнь), Южной Корее и некоторых европейских странах.

Каким образом трансформируется технология в наше время?

Любой годик появляются современные мысли для улучшения качества функционирования систем идентификации лиц:

Увеличивается детализация сенсоров — чем больше деталей фиксируется видеокамерой/датчиками глубины, тем меньше вероятность неточности;
Развиваются нейросети — передовые структуры вида MobileNetV3 обеспечивают возможность оперативно осваивать дополнительным особенностям вида пользователя прямо на устройстве без пересылки информации в облачное хранилище.
Развиваются способы антиспуфинга — теперь телефоны умеют различать реальные движущиеся лица от фиксированных снимков/масок по незаметным движениям кожи.
Интеграция со смарт-гаджетами — смарт-часы могут авто блокировать телефон, если обладатель отошёл далеко.
Возникают комбинированные устройства — к примеру комбинирующие голосовую идентификацию + лицо + отпечаток пальца.

Итак, те тренды в особенности актуальны в данный момент:

1) Миниатюризация деталей

Производители намереваются сократить размер отверстия (“чёлки”) для сенсоры на дисплее за счёт внедрения компактных ИК-проекторов прямо под стекло дисплея либо выдвижных модулей камеры.

2) Обработка прямо на аппарате

Для улучшения конфиденциальности всё больше обработки данных происходит локально без передачи информации во внешний облачный услугу.

3) Упорядочивание регламентов

Google интенсивно продвигает эталон BiometricPrompt API, чтобы такие площадки, вроде Вулкан 24, и все Android-аппы могли взаимодействовать с всеми формами биометрии стандартизированно.

Какое подобрать сегодня?

В случае если тебе важна наивысшая безопасность данных, остановите выбор на топовые аппараты со встроенным ИК-излучателем или же ToF-датчиком глубины.

iPhone всех актуальных поколений
Huawei Companion/Series P линейки
Xiaomi Pro
Vivo X модели
Оппо Find X линейки.

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

Каким способом улучшить комфорт использования опции?

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

Периодически меняйте свою изображение-шаблон, если значительно изменяется облик.
Не упускайте из виду чистить объектив фронтальной камеры – пятна могут уменьшить точность!
Включайте функцию “Raise to Wake” (“Поднять чтобы проснуться”) – так телефон сам активирует фотоаппарат как только вы поднимаете его.
В процессе записи постарайтесь держать лицо ровно напротив видеоустройства исключая резкого наклона головы.
Задействуйте возможность “Attention Aware” (“Реакция на внимание”) – она запирает телефон, если вы отвернулись от экрана.

Возможности прогресса технологии

В предстоящие годы можно ожидать развития полностью дистанционных способов опознания индивидуума сразу по нескольким биометрическим параметрам одновременно: лицо + речь + шаги + манипуляции руками!

Также возможно появление новых способов охраны личной информации – скажем, переменное модификация цифрового образца после каждой результативной авторизации, чтобы осложнить его копирование злоумышленниками.

Идентификация лиц – одна из самых интересных технологий нашего периода! Она предоставляет взаимодействие со смартфоном удобнее чем когда-либо прежде, и такие программы, как Vulkan24, могут существенно повысить ваш пользовательский опыт, но требует внимательного подхода к вопросам защиты личной информации и правильного выбора соответствующей модели гаджета для ваших нужд.

Теперь, когда вы осведомлены, как устроена эта методика внутри, – будете в состоянии более осмысленно подбирать свой следующий девайс!