Спецпроект

Технология распознавания лиц: как работает, кто использует и как ее обмануть


Современному миру знакомы инновации, направленные на снижение уровня преступности. Ученым удалось найти решение для сложной математической задачи — компьютерного распознавания лиц. Теперь такие технологии есть в разных странах, ведь с их помощью можно решить множество проблем в разных сферах, в том числе в сфере охраны, криминалистики, фейс-контроля. Эта тема близка к одной из целей устойчивого развития ООН: индустриализация, инновации и инфраструктура. Как работают системы распознавания лиц, какие они бывают, где и для чего используются? И можно ли обойти систему?

Как это работает

Технология распознавания лиц работает по схожему принципу с человеческим мозгом. Ведь мы сначала видим изображение, в данном случае человека, обращаем внимание на черты его лица и обрабатываем их у себя в голове. Так же и с технологиями: система должна искать лицо на изображении и выделять нужную область.

Для этого используются разные алгоритмы. Иногда система определяет схожесть пропорций, выделяет контуры на изображении и сопоставляет их с контурами лиц или выделяет симметрии с помощью нейросетей. Специалисты считают метод Виолы — Джонса наиболее эффективным, ведь его используют в режиме реального времени. Такая система может распознать лицо человека даже при повороте на 30 градусов. Данный метод работает на признаках Хаара: он представляет собой черно-белые прямоугольные маски разной формы, которые накладываются на изображение. Тогда алгоритм складывает яркости пикселей снимка, которые находятся под пикселями маски, и рассчитывает разность значений. Система сравнивает результаты с загруженными данными и продолжает отслеживать лицо на изображении (при этом подбирая нужный ракурс и регулируя качество снимка).

Когда система выбрала удачный снимок, она начинает распознавать лицо и сравнивать его со своей базой. Программа ищет опорные точки на лице, из которых складываются черты лица. Она выделяет около 100 таких точек (самые важные из них — расстояние между глазами, ширина ноздрей, длина носа, форма скул, лба, подбородка).

В общественных местах обычно используются 3D-изображения, так как они дают возможность лучше распознавать объект. Несколько камер фотографируют изображение с разных ракурсов, на основе чего создается его трехмерная модель. На ней система определяет контрольные точки и сравнивает их со своей базой данных. Если параметры совпадают, система идентифицирует человека.

Но 3D-моделями современные компании уже не удивить. Вот компания Identix, например, создала высокоточную биометрическую технологию. Она анализирует текстуру кожи человека (линии, шрамы, поры). Сами разработчики сообщают, что это увеличивает точность работы системы на 25%.

Разработчики русского стартапа NTechLab считают, что традиционное распознавание лиц не всегда безопасно, поэтому они работают над технологией Life Detection. Она может опередить, живой ли человек находится перед камерой. Для этого его могут попросить улыбнуться, моргнуть или что-то сказать. Такую систему будет намного сложнее обмануть маской или напечатанной фотографией.

Где применяются технологии распознавания лиц

Во всем мире власти прикладывают усилия к повышению безопасности и комфорта жителей. Например, в метрополитене Шэньчжэня запустили систему оплаты поездок при помощи такой технологии. Для ее реализации была запущена 5G-сеть. Теперь люди не предъявляют билет, а подходят к экрану у входа на станцию и сканируют свое лицо. Система узнает человека и автоматически списывает деньги с привязанного счета. К слову, после сканирования люди могут прочитать информацию о себе (пол, возраст, длительность пребывания в метро) и посмотреть фотографии.

Подобная практика внедряется и в московском метро: там в 2018 году начали тестировать систему биометрической идентификации. С помощью камер сотрудникам полиции уже удалось разыскать 9 человек, которые находились в розыске.

В британских тюрьмах Халл, Хамбер и Линдхолм в марте этого года внедрили систему распознавания лиц, чтобы бороться с передачей запрещенных предметов (наркотиков и мобильных телефонов). Даже сканирование отпечатков пальцев не позволяло выявлять частые контрабандные поставки. Сейчас используют технологию сканирования радужной оболочки глаза от американской компании Tascent. Дело в том, что рисунок радужной оболочки позволяет отобрать около 200 точек, с помощью этого метода обеспечивается высокая степень надежности аутентификации.

Японская компания NEC в феврале этого года запустила первые в мире банкоматы, которые выдают деньги посредством распознавания лиц.

Технологии распознавания лиц также широко используются во внутренних и международных аэропортах. Например, аэропорт Амстердама Схипхол использует аппараты для распознавания лиц в процессе посадки пассажиров в самолет. Вместе с авиакомпанией Cathay Pacific технология пока применяется в тестовом режиме. То есть после прохождения регистрации на рейс человек сканирует паспорт, посадочный талон и лицо, а уже после этого проходит паспортный контроль. Перед посадкой лицо пассажира снова сканируется; если изображение соответствует фотографии из базы, система пропускает человека дальше. Такой алгоритм избавляет пассажиров от необходимости предъявлять паспорт и посадочный талон во время поездки, что ускоряет процедуру.

Нашумевшее дополнение iPhone X тоже работает по алгоритму распознавания лиц. При помощи инфракрасной камеры, датчиков глубины, освещенности и точечного сканера, программа создает трехмерную карту лица. По идее, система должна распознавать лицо даже при слабом освещении, в очках и в шляпе, чтобы помочь владельцу разблокировать айфон.

Международная компания IBM в начале 2019 года выпустила базу данных, которая содержит 1 миллион фотографий лиц (взятых из сервиса Flickr). Это сделано для того, чтобы помочь разработчикам обучать биометрические системы. IBM посчитала, что использованные данные недостаточно разнообразные, поэтому снабдила фото метками с данными черепно-лицевых размеров, симметриями лица, обозначениями возраста и пола. Но даже у таких серьезных компаний случаются недочеты: используемая технология распознавания лиц лучше подходила для белых мужчин, нежели для женщин или людей других национальностей. По данным исследований Массачусетского технологического института, система IBM в 35% случаев не смогла распознать темнокожих женщин. В то же время доля ошибок при идентифицировании белых мужчин составляла не больше 1%.

Запрет на технологию

Оказывается, не все приветствуют использование технологии распознавания лиц. Например, Сан-Франциско уже стал первым городом в США, где полицейским запретили использовать такие системы (они применяли их, чтобы идентифицировать подозреваемых в толпе). Американцы считают, что это ограничивает их свободу передвижения и таким образом полиция вмешивается в их частную жизнь. В США технологию используют даже в некоторых торговых центрах, чтобы лучше понимать эмоции покупателей. Этот закон не распространяется только на международный аэропорт города и морской порт, так как они находятся под юрисдикцией федерального правительства. Но технологией распознавания лиц могут пользоваться частные лица (владельцы ресторанов, например).

Можно ли обмануть систему?

Обычно обмануть пытаются мошенники, чтобы она не смогла их распознать или же приняла за другого человека. В таких случаях они надевают темные очки, кепки, шарфы или же просто закрывают лицо рукой. Однако нужно понимать, что для того, чтобы скрыться от камер, так нужно ходить постоянно в реальной жизни, чтобы другие камеры фиксировали то же изображение. Сегодня для успешной идентификации лица достаточно только 70% открытого лица. Вышеупомянутая система NTechLab работает и в Китае, где люди часто ходят в медицинских масках; система распознает даже лица в них. Наличие очков или кепки может снизить точность распознавания всего на 3–5%. Даже если человек наденет очки на глаза, он все равно будет смотреть вниз и скрывать лицо кепкой. А такое поведение само по себе уже достаточно подозрительное. Ведь кроме глаз алгоритм также анализирует геометрию лица и его черты. Но есть вероятность, что человека с пластической операцией и очень ярким макияжем система может и не распознать. Но стоит ли это таких жертв? В любом случае в общественных местах (например, в аэропорту), если лицо скрыто, человека все равно попросят максимально его открыть и смотреть в камеру.

Интересно вспомнить про эксперимент корпорации Apple после запуска системы распознавания Face ID. Она может разблокировать айфон, сканируя лицо хозяина. Вскоре оказалось, что телефон смог разблокировать брат-близнец владельца айфона, а вьетнамской фирме Bkav вообще удалось разблокировать телефон с помощью обычной маски стоимостью $20. Поэтому именно маску или профессиональный грим системе распознать сложнее всего. А вот ученые из Университета Карнеги — Меллона создали специальное цветное покрытие для оправы очков, которое делает человека невидимым для системы в 80% случаев. Цветная схема на очках обманывает систему, заставляя ее принимать одного человека за другого. В частности, в 88% случаев алгоритм воспринял белого мужчину в таких очках за актрису Милу Йовович, а в 88% случаев — женщину южноазиатского происхождения за мужчину с Ближнего Востока.

И вот мы снова столкнулись в дискуссии: безопасность vs частичный отказ от приватности. Посмотрим, что из этого выйдет.

Подписывайтесь на нас в Facebook!

Написать комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.