Większość ludzi czuje się komfortowo z rozpoznawaniem twarzy, które jest stosowane w filtrach Instagrama i funkcji Face ID. Jednak ta stosunkowo nowa technologia może wydawać się nieco przerażająca. Twoja twarz jest jak odcisk palca, a technologia rozpoznawania twarzy jest złożona.
Jak każda nowa technologia, rozpoznawanie twarzy ma swoje wady. Te wady stają się coraz bardziej widoczne, gdy wojsko, policja, reklamodawcy oraz twórcy deepfake’ów znajdują nowe, przebiegłe sposoby wykorzystania oprogramowania do rozpoznawania twarzy.
Obecnie, bardziej niż kiedykolwiek, ważne jest, aby ludzie zrozumieli, jak działa rozpoznawanie twarzy. Istotne jest także poznanie ograniczeń tej technologii i jej przyszłości.
Rozpoznawanie twarzy jest zaskakująco proste
Przed zapoznaniem się z różnymi metodami rozpoznawania twarzy, warto zrozumieć, jak działa ten proces. Oto trzy aplikacje do oprogramowania do rozpoznawania twarzy oraz proste wyjaśnienie, jak identyfikują one twarze:
Podstawowe rozpoznawanie twarzy: W przypadku filtrów Animoji i Instagrama aparat w telefonie „wyszukuje” charakterystyczne cechy twarzy, takie jak oczy, nos i usta. Następnie używa algorytmów, aby zablokować twarz i określić, w jakim kierunku patrzy oraz czy ma otwarte usta. To nie jest identyfikacja twarzy, lecz jedynie oprogramowanie wyszukujące twarze.
Face ID i podobne programy: Po skonfigurowaniu Face ID w telefonie, urządzenie robi zdjęcie twojej twarzy i mierzy odległości między rysami twarzy. Za każdym razem, gdy odblokowujesz telefon, „patrzy” przez aparat, aby potwierdzić twoją tożsamość.
Identyfikacja nieznajomego: Gdy organizacja chce zidentyfikować twarz do celów bezpieczeństwa, reklamy lub działań policyjnych, używa algorytmów do porównania tej twarzy z obszerną bazą danych. Proces ten jest podobny do identyfikacji twarzy w Apple, ale na większą skalę. Idealnie nadaje się do tego baza danych zawierająca wyraźne zdjęcia.
Skupimy się na identyfikacji twarzy i różnych technologiach, które można wykorzystać do tego celu.
Większość funkcji rozpoznawania twarzy opiera się na obrazach 2D
Jak można się spodziewać, większość programów do rozpoznawania twarzy opiera się głównie na obrazach 2D. Dzieje się tak nie dlatego, że obrazowanie twarzy 2D jest bardzo dokładne, ale ze względu na wygodę. Zdecydowana większość aparatów wykonuje zdjęcia bez głębi, a zdjęcia publiczne, takie jak zdjęcia profilowe na Facebooku, są wszystkie w 2D.
Dlaczego obrazowanie twarzy 2D nie jest bardzo dokładne? Ponieważ płaski obraz nie ma cech identyfikacyjnych, takich jak głębia. Komputer może mierzyć odległości między źrenicami i szerokością ust, ale nie jest w stanie określić długości nosa czy wystającego czoła.
Dodatkowo, obrazowanie twarzy 2D opiera się na widmie światła widzialnego, co oznacza, że nie działa w ciemności i może być zawodne w ostrym lub zacienionym oświetleniu.
Jednak sposobem na obejście niektórych z tych niedociągnięć jest użycie trójwymiarowego obrazowania twarzy. Jak to działa? Czy potrzebujesz specjalnego sprzętu do zobaczenia twarzy w 3D?
Kamery na podczerwień dodają głębi Twojej tożsamości
Chociaż niektóre aplikacje do rozpoznawania twarzy opierają się wyłącznie na obrazach 2D, często wykorzystują również obrazowanie 3D. W rzeczywistości, twoje doświadczenie z rozpoznawaniem twarzy prawdopodobnie obejmuje elementy 3D.
Technika zwana lidarem, podobna do sonaru, umożliwia skanowanie twarzy. Urządzenia do skanowania, takie jak iPhone, wysyłają nieszkodliwą matrycę IR na twoją twarz, która następnie odbija się i jest odbierana przez kamerę IR w telefonie.
Jak działa obrazowanie 3D? Kamera na podczerwień mierzy, jak długo każdy kawałek światła podczerwonego odbija się od twarzy i wraca do telefonu. Światło odbijające się od nosa ma krótszą drogę niż to odbijające się od uszu, a kamera używa tych informacji do stworzenia unikalnej mapy głębi twarzy. Połączenie obrazowania 2D i 3D znacznie zwiększa dokładność oprogramowania do rozpoznawania twarzy.
Jeśli to pomoże, wyobraź sobie, że siatka podczerwieni telefonu to zabawka do korków. Twoja twarz pozostawia wgłębienie w siatce IR, gdzie nos jest głębszy niż oczy.
Obrazowanie termiczne umożliwia rozpoznawanie twarzy w nocy
Jedną z wad rozpoznawania twarzy 2D jest zależność od widzialnego spektrum światła. Dlatego podstawowe rozpoznawanie twarzy nie działa w ciemności. Można to jednak obejść, używając kamery termowizyjnej.
Czy termowizja nie polega na świetle podczerwonym? Tak, ale kamery termowizyjne nie emitują światła podczerwonego; jedynie je wykrywają. Ciepłe obiekty emitują dużo światła podczerwonego, a zimne – niewiele. Drogie kamery termowizyjne mogą wykryć subtelne różnice temperatur, co czyni tę technologię idealną do rozpoznawania twarzy.
Istnieje kilka metod identyfikacji twarzy za pomocą termowizji, które są skomplikowane, ale mają pewne podobieństwa. Oto podstawowe informacje:
- Potrzeba wielu zdjęć: Kamera termowizyjna wykonuje wiele zdjęć twarzy obiektu, każde w innym spektrum światła podczerwonego. Najwięcej szczegółów dostarcza zwykle widmo fal długich.
- Mapy naczyń krwionośnych: Obrazy IR mogą być używane do wyodrębnienia naczyń krwionośnych na twarzy, działając jak unikalne odciski palców.
- Identyfikacja przedmiotu: Złożony obraz jest tworzony na podstawie wielu obrazów w podczerwieni i porównywany z bazą danych twarzy.
Termiczne rozpoznawanie twarzy jest zazwyczaj stosowane przez wojsko, a nie w codziennym użyciu, i nie działa dobrze w ciągu dnia.
Ograniczenia rozpoznawania twarzy
Rozmawialiśmy o wadach rozpoznawania twarzy. Niektóre ograniczenia można przezwyciężyć, ale istnieją też problemy, których jeszcze nie rozwiązano:
- Przeszkoda: Okulary przeciwsłoneczne i inne akcesoria mogą utrudniać rozpoznawanie twarzy.
- Pozy: Najlepsze wyniki osiąga się przy neutralnym obrazie. Pochylenie lub obrót głowy mogą utrudnić rozpoznawanie.
- Światło: Wszystkie formy rozpoznawania twarzy opierają się na świetle, co może wpływać na dokładność identyfikacji.
- Baza danych: Brak dobrej bazy danych utrudnia identyfikację twarzy.
- Przetwarzanie danych: W zależności od rozmiaru bazy danych, czas przetwarzania danych może być ograniczeniem w zastosowaniach policyjnych.
Obecnie najlepszym sposobem na obejście tych ograniczeń jest użycie innych form identyfikacji w połączeniu z rozpoznawaniem twarzy. Przykładowo, telefon może poprosić o hasło lub odcisk palca, jeśli nie uda się rozpoznać twarzy. Rząd chiński wykorzystuje karty identyfikacyjne i technologię śledzenia, aby zminimalizować błędy w sieci rozpoznawania twarzy.
W przyszłości naukowcy mogą znaleźć metody na obejście tych problemów, na przykład używając technologii sonarowej i lidaru do tworzenia trójwymiarowych map twarzy w różnych warunkach. Jednak technologia ta ma również duży potencjał do nadużyć, dlatego warto ją monitorować.
newsblog.pl