Что такое система распознавания лиц и как она работает

В этом обзоре рассмотрим, что такое система распознавания лиц, как она работает, где используется, какие перспективы развития имеет, плюсы и минусы этой технологии.

Что такое распознавание лиц?

Система распознавания лиц — применение на практике теории распознавания визуальных образов, раздела информатики, изучающего принципы и методы идентификации и классификации объектов, личностей, процессов, явлений, ситуаций и визуальных сигналов, имеющих определенные признаки и свойства. Это сложный программно-аппаратный комплекс технологий, использующий передовые разработки: продвинутые нейросети, обучаемые специалистами, «железо», обеспечивающее их работу, а также сопутствующая инфраструктура — камеры наблюдения, каналы и протоколы связи и тому подобное.

Как работает система распознавания лиц

Ключевой элемент такой системы — многоуровневая нейросеть глубокого обучения, без которой корректное распознавания визуальных образов невозможно. При идентификации личности анализируются черты лица, а также особые приметы — шрамы, татуировки, пирсинг, родимые пятна, морщины. Методом проб и ошибок установлено, что для составления цифрового слепка лица достаточно 80 узловых точек, определяющих черты — расстояние между глазами, ширину носа, толщину губ и прочие параметры. Получив подобный слепок, нейросеть готова к идентификации личности.

Однако самого такого алгоритма мало. Второй важный элемент — база данных, в которых хранятся биометрические профили определенного количества людей. Сколько именно и кого конкретно, зависит от целевого применения системы распознавания лиц. Чем меньше объем данных этой базы, тем быстрее сработает алгоритм распознавания и тем выше точность идентификации.

Сравнив полученный образ с базой данных, нейросеть определяет соответствие и идентифицирует личность человека, если располагает данными о нем, а также принимает решение, что делать дальше — например, разблокировать дверь или поднять тревогу.

Где используется система распознавания лиц

Системы распознавания лиц пока не доведены до совершенства, но и сегодня уже нашли практическое применение в разных сферах жизни. Рассмотрим, какую пользу удалось получить благодаря использованию этой технологии.

Разблокировка смартфонов

Сканер отпечатка пальца для разблокировки — удобный, но не самый надежный инструмент безопасности: срабатывает он не всегда корректно, особенно в недорогих моделях гаджетов. Ввод графического ключа — лишние телодвижения. К тому же его можно банально забыть, и придется делать hard reset, потеряв все пользовательские данные. Это не самый надежный инструмент: разблокировать смартфон может каждый, кто знает графический ключ.

Идентификация по лицу владельца — совсем другое дело, так как воспользоваться гаджетом может только его владелец.

Соблюдение правопорядка

В больших городах по всему миру камеры наблюдения установлены практически везде, что имеет свои плюсы и минусы. В первую очередь, преимущество данной системы в слежении за порядком. В Китае одна из систем распознавания лиц работает в крупных городах, занимаясь единственной задачей: она выписывает штрафы за переход улицы в неположенном месте. Например, в Шеньчжене за прошедший год таким способом выявлено несколько тысяч нарушений на одном из оживленных перекрестков.

Какой бы тренированной не была память у полицейского, все равно тысячи лиц в базе данных преступников он не запомнит. В Британии, где с 2010 года штат полиции уменьшился на 20%, для идентификации потенциальных нарушителей используются нейросети. Нательная камера, которыми снабжены все сотрудники, автоматически активирует запись видео, если обнаруживает человека, который не в ладах с законом: находится в розыске, имеет судимость или неоплаченные штрафы и так далее.

Аэропорты и таможенный контроль

Безопасность особенно актуальна, если речь идет об авиаперевозках. Не стоит пропускать на борт человека, разыскиваемого за серьезные преступления — последствия могут быть катастрофическими. Обнаружить потенциальную угрозу помогает система распознавания лиц, работающая с базой данных международных преступников.

Работа таможенников не такая опасная, но тоже требует фильтровать поток прибывающих в страну или покидающих ее. Например, более пристальное внимание стоит уделить досмотру человека, ранее судимого или платившего штрафы за провоз контрабанды. Аналогично, не стоит выпускать из страны лиц, имеющих большие задолженности по алиментам или имущество которых арестовано судебными приставами.

Система «Умный домофон»

Традиционные методы доступа, такие как пин-коды, ключ-карты или даже обычные ключи, постепенно уходят в прошлое. Они могут быть утеряны, забыты или переданы посторонним лицам, что снижает уровень безопасности. Умные домофоны от Владлинк решают эту проблему благодаря системе распознавания лиц. Камера, установленная в домофоне, мгновенно идентифицирует жителя дома, используя биометрические данные, и автоматически открывает замок. Больше не нужно искать ключи или вводить длинные комбинации пин-кодов — достаточно просто подойти к устройству.

Как это работает?

• Распознавание лиц. Камера фиксирует лицо человека, находящегося перед домофоном, и сравнивает его с базой данных зарегистрированных жильцов. Если совпадение найдено, дверь открывается автоматически.
• Высокая точность. Система использует современные алгоритмы машинного обучения, которые обеспечивают высокую точность идентификации даже в условиях низкой освещенности или при изменении внешности (например, при ношении очков, шапки или изменения прически).
• Безопасность данных. Биометрические данные хранятся в защищенной системе, что исключает несанкционированный доступ.
• Контроль доступа. Система фиксирует все события входа и выхода, что позволяет в любой момент посмотреть, кто входил в подъезд и в какое время.
• Интеграция с другими устройствами. Умный домофон может быть связан с системой видеонаблюдения или «умным домом», что позволяет создать полноценную экосистему безопасности для вашего жилья.

Транспорт

Япония, живущая на пике технологий и в числе первых внедряющая передовые разработки, не отстает и в сфере систем распознавания лиц. Инженеры из Страны восходящего солнца продвинулись еще дальше. Нейросети не просто научились идентифицировать личности: некоторые способны определять настроение или физическое состояние конкретного человека. В частности, практическое применение это нашло в транспортной сфере. По ключевым признакам нейросеть распознает степень усталости водителя и напоминает о необходимости отдыха, а в случае игнорирования этих требований вообще может заглушить двигатель, вынудив сделать остановку.

FacePay

Распознавание лица позволяет отказаться от пластиковых карт или оплаты с помощью смартфона. Для проведения платежа достаточно, чтобы камера на кассе идентифицировала покупателя и нашла информацию о нем в банковской базе данных. Такая система активно внедряется по всему миру, но пока в тестовом режиме.

Плюсы и минусы применения систем распознавания лиц

Как любая технология, система распознавания лиц имеет как преимущества, так и недостатки. К основным плюсам относятся:

• Удобство. Повернуть лицо к камере на несколько секунд проще и быстрее, чем копаться в карманах в поисках магнитного ключа или банковской карты. Нет необходимости запоминать пароли или пин-коды.
• Экономия. Внедрение систем распознавания лиц позволяет снизить затраты на службу безопасности, уменьшив количество сотрудников и ускорив их работу.
• Точность. Современные алгоритмы машинного обучения позволили добиться почти стопроцентной точности идентификации. Допускаемые ошибки — на уровне статистической погрешности.
• Автоматизация контроля. Нейросеть может проконтролировать, что определенные лица действительно находятся в необходимом месте.

Недостатки систем распознавания лиц связаны, в первую очередь, со свободой личности. Для обучения нейросетей, как правило, используются датасеты из открытого доступа, что в ряде стран противоречит законам о защите персональных данных. Не всякий человек согласиться, чтобы слепок его лица безвозмездно использовался корпорациями, извлекающими прибыль благодаря внедрению этой технологии. Также мало кому нравится, что за ним постоянно следят камеры, определяя текущее местоположение.

Ни одна система не защищена  на 100% от утечек, поэтому доступ к камерам слежения и базам данных о биометрии продаются на черном рынке и регулярно актуализируются. Доступ к таким инструментам упрощает работу злоумышленникам, которые постоянно придумывают новые способы незаконного обогащения.

Какое будущее у этой технологии?

Системы распознавания лиц, хотя и показали свою эффективность, пока далеки от идеала. Например, нейросети, используемые в Европе и США, изначально обучались преимущественно на данных о биометрии представителей европеоидной расы. В результате они менее точны при идентификации представителей других рас. В Китае ситуация обратная: нейросети, обученные на данных о биометрии монголоидов, демонстрируют низкую эффективность в распознавании людей других рас. Также замечено, что ошибки в распознавание женщин нейросетями допускаются чаще, чем при идентификации мужчин. В перспективе развития систем распознавания лиц — корректная идентификация личности независимо от расы, возраста и пола.

Эксперты считают, что в ближайшие 20 лет системы распознавания лиц станут массовой технологией, позволив полностью перейти на биометрические паспорта, а также повсеместно внедрить системы контроля доступа и FacePay. В умных гаджетах нейросети будут использоваться для авторизации в социальных сетях, онлайн-сервисах и на прочих платформах, требующих подтверждения личности.