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Wie Funktioniert Die Gesichtserkennung Funktionieren?

Jul 11, 2019

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Die meisten Menschen sind bequem mit Gesichts-Anerkennung für seinen Einsatz in der Instagram-Filter und Face ID. Aber diese relativ neue Technologie ein wenig gruselig. Dein Gesicht ist wie ein Fingerabdruck, und es ist schwierig, genau zu verstehen, wie die Gesichtserkennung funktioniert.

Wie bei jeder neuen Technologie, gibt es Nachteile für die Gesichtserkennung. Diese Nachteile werden immer deutlicher als das Militär, die Polizei, Werbetreibende und deepfake Schöpfer, finden devious neue Möglichkeiten, nutzen Sie die Gesichtserkennung-software.

Jetzt, mehr als je zuvor, ist es wichtig für Menschen, um zu verstehen, wie die Gesichtserkennung funktioniert. Es ist auch wichtig zu wissen, die Grenzen der Gesichtserkennung und wie es in der Zukunft entwickeln wird.

Die Gesichtserkennung Ist Verblüffend Einfach

Vor dem Einstieg in das viele verschiedene Medien für die Gesichtserkennung, ist es wichtig zu verstehen, wie der Prozess der Gesichtserkennung funktioniert. Hier sind drei Anwendungen für die Gesichts-Erkennungs-software und eine einfache Erklärung, wie Sie zu erkennen oder zu identifizieren Gesichter:

Basic Gesichtserkennung: Für Animoji und Instagram Filter, die Ihre Handy-Kamera “sieht” der definierenden Merkmale eines Gesichts, speziell ein paar Augen, eine Nase und einen Mund. Dann verwendet es algorithmen, um die Sperre auf ein Gesicht und bestimmen Sie, welche Richtung Sie blickt, wenn Ihr Mund ist offen, etc. Es ist erwähnenswert, dass dies nicht Gesichts-Identifikation, es ist nur software, die auf der Suche nach Gesichtern.
Face ID und Ähnlichen Programmen: Bei der Einrichtung der Face ID (oder ähnliche Programme) auf Ihrem Mobiltelefon, dauert es ein Foto von deinem Gesicht und misst den Abstand zwischen Ihren Gesichtszügen. Dann, jedes mal, wenn Sie gehen, um das Handy zu entsperren, es “sieht” durch die Kamera, um zu Messen und bestätigen Ihre Identität.
Die Identifizierung eines Fremden: Wenn eine Organisation, die will identifizieren Sie eine Fläche für die Sicherheit, Werbung oder polizeiliche Zwecke, verwendet es algorithmen zu vergleichen, das Gesicht zu einer umfangreichen Datenbank von Gesichtern. Dieser Prozess ist nahezu identisch zu apples Face-ID, aber in einem größeren Maßstab. Theoretisch ist eine beliebige Datenbank verwendet werden könnten (ID-Karten, Facebook-profile), aber eine Datenbank mit klaren, vorab identifizierten Fotos ist ideal.

Okay, lasst uns get in den nitty-gritty. Weil die “basic Gesichtserkennung” verwendet Instagram-Filter ist eine so einfache und Harmlose Prozess, konzentrieren wir uns ganz auf die Gesichts-Identifikation, und die vielen verschiedenen Technologien, die verwendet werden können, zu identifizieren, ein Gesicht.

Die meisten Gesichts-Anerkennung Stützt sich auf 2D-Bilder

Wie man erwarten würde, die meisten Gesichts-Erkennungs-software setzt ganz auf 2D-Bilder. Aber das ist es nicht getan, denn die 2D-facial-imaging ist super präzise, es ist getan, für die Bequemlichkeit. Die überwältigende Mehrheit der Kameras Fotos machen, ohne jede Tiefe, und öffentliche Fotos, die verwendet werden können für die Gesichts-Erkennung-Datenbanken (Facebook-Profil Bilder, zum Beispiel) sind alle in 2D.

Warum nicht 2D-facial-imaging-super-korrekt? Nun, weil ein flat-Bild von Ihrem Gesicht fehlt Merkmale, wie Tiefe. Mit einem flachen Bild kann ein computer Messen Sie Ihre Pupillendistanz und Breite des Mundes, unter anderen Variablen. Aber es kann nicht sagen, die Länge der Nase oder die Prominenz der Stirn.

Darüber hinaus 2D-facial-imaging beruht auf der sichtbaren Lichtspektrums. Dies bedeutet, dass 2D-facial-imaging-funktioniert nicht im Dunkeln, und es kann unzuverlässig sein, in funky oder schattigen Lichtverhältnissen.

Klar, der Weg um einige dieser Mängel ist die Verwendung von 3D-facial-imaging. Aber wie ist das möglich? Sie benötigen spezielle Ausrüstung, um zu sehen, ein Gesicht in 3D?

IR-Kameras Hinzufügen Tiefe, um Ihre Identität

Während einige Gesichts-Erkennung-Anwendungen verlassen sich ausschließlich auf 2D-Bildern, ist es nicht ungewöhnlich, für die Gesichts-Erkennung zu setzen auf 3D-Bildgebung als auch. In der Tat, Ihre Erfahrungen mit Gesichtserkennung wahrscheinlich beinhaltet eine Prise 3D.

Dies wird erreicht durch eine Technik namens lidar, das ist ähnlich wie sonar. Im wesentlichen, Gesichts-scanning-Geräten, wie iPhone, blast eine Harmlose IR-matrix auf Ihr Gesicht. Diese matrix (a-Wand, Laser), dann reflektiert Sie Ihr Gesicht und wird abgeholt von einer IR-Kamera (oder ToF-Kamera) auf Ihrem Telefon.

Wo steht die 3D-Magie? Ihr Telefon ist die IR-Kamera misst, wie lange es dauert, für jedes bit der IR-Licht-bounce off von Ihrem Gesicht und zurück zum Telefon. Natürlich, das Licht reflektiert Ihre Nase wird eine kürzere Strecke zurücklegt als das Licht, das reflektiert Ihre Ohren, und die IR-Kamera verwendet diese Informationen, um einen einzigartigen tiefen-map in Ihrem Gesicht. Wenn neben grundlegenden 2D-Bildgebung, 3D-Bildgebung kann erheblich erhöhen die Genauigkeit der Gesichtserkennung-software.

Lidar imaging ist ein komisches Konzept, dass kann schwierig sein, wickeln Sie Ihren Kopf um. Wenn es hilft, versuchen Sie sich vorzustellen, dass der IR-Netz vom Handy (oder jede Gesichts-Erkennung-Gerät) ist ein pin-Brett-Spielzeug. Wie ein pin-Brett-Spielzeug, Ihr Gesicht bildet eine Vertiefung in der IR-Masche, wo Ihre Nase ist deutlich tiefer als, sagen wir, Ihre Augen.

Thermal Imaging Ermöglicht die Gesichtserkennung in der Nacht Arbeiten

Einer der Nachteile der 2D-Gesichtserkennung ist, dass er sich auf das sichtbare Spektrum von Licht. In Laien ‘ s Begriffe, grundlegende Gesichts-Erkennung funktioniert nicht im Dunkeln. Aber dies kann umgangen werden, indem mit Hilfe einer Wärmebildkamera (ja, wie in Tom Clancy’).

“Warten Sie eine minute,” Sie könnten sagen, “nicht Wärmebildkameras setzen auf IR-Licht?” Ja, tut es. Aber Wärmebildkameras nicht senden Blasten von IR-Licht; werden Sie einfach erkennen das IR-Licht, das strahlt aus Objekten. Warme Objekte ausstrahlen, die eine Tonne von IR-Licht, während kalte Objekte emittieren eine vernachlässigbare Menge von IR-Licht. Teure Wärmebildkameras können selbst erkennt subtile Temperaturunterschiede über eine Oberfläche, so ist die Technik ideal für die Gesichts-Erkennung.

Es gibt eine Handvoll von verschiedenen Möglichkeiten zu identifizieren, die ein Gesicht mit Wärmebildkameras. Alle diese Techniken sind unglaublich kompliziert, aber Sie teilen einige grundlegende Gemeinsamkeiten, so dass wir gehen, um zu versuchen und halten Sie die Dinge einfach mit einer Liste:

Mehrere Fotos Benötigt Werden: Eine Thermografie-Kamera nimmt mehrere Bilder des Motivs Gesicht. Jedes Foto konzentriert sich auf ein unterschiedliches Spektrum von IR-Licht (lange, kurze und mittlere Wellen). In der Regel, das langwellige Spektrum bietet die Gesichts-Details.
Blutgefäß-Karten Sind Nützlich: Diese IR-Bilder können auch verwendet werden, zu extrahieren, die die Bildung von Blutgefäßen in das Gesicht einer person. Es ist gruselig, aber Blutgefäß-Karten können verwendet werden, wie einzigartigen Gesichts-Fingerabdrücke. Sie können auch verwendet werden, zu finden, der Abstand zwischen den Gesichts-Organen (wenn typische Wärmebild-Erträge schlampige Bilder) oder zu identifizieren, Prellungen und Narben.
Der Gegenstand Identifiziert Werden Kann: Ein zusammengesetztes Bild (oder dataset) erzeugt werden, indem mehrere IR-Bilder. Dieses zusammengesetzte Bild kann dann verglichen werden mit einer Gesichts-Datenbank zu identifizieren, die Thema.

Natürlich, thermische Gesichtserkennung ist in der Regel vom Militär eingesetzt, es ist nicht etwas, das finden Sie bei Khols, und es ist nicht etwas, die kommen mit Ihrem nächsten Handy. Plus Wärmebildkamera funktioniert nicht gut in den Tag (oder in der Regel gut beleuchteten Umgebungen), so dass es nicht viele mögliche Anwendungen außerhalb des Militärs.

Einschränkungen der Gesichtserkennung

Wir habe verbrachte viel Zeit im Gespräch über die Mängel der Gesichtserkennung. Wie wir gesehen haben, von IR-und thermische Bildgebung, ist es möglich, zu überwinden einige dieser Einschränkungen. Aber es gibt noch immer ein paar Probleme, habe nicht herausgefunden, nur noch:

Hindernis: Wie man es erwarten würde, Sonnenbrillen und andere Accessoires können die Reise bis zu Gesichts-Erkennungs-software.
Posen: die Gesichtserkennung funktioniert am besten mit einem neutralen, frontward-Blick-Bild. Ein kippen oder drehen des Kopfes machen kann, Gesichtserkennung schwierig, auch für IR-basierten Erkennungs-software. Zusätzlich, ein lächeln, die Wangen aufgeblasen, oder andere darstellen können ändern, wie ein computer misst Ihr Gesicht.
Licht: Alle Formen der Gesichtserkennung verlassen sich auf das Licht, ob es im sichtbaren Bereich des Spektrums oder IR-Licht. Als Ergebnis, seltsame Lichtverhältnisse verringern die Genauigkeit der Gesichtserkennung. Das kann sich ändern, wie Wissenschaftler zurzeit an der Entwicklung von sonar-basierte Technologie zur Gesichtserkennung.
Die Datenbank: Ohne eine gute Datenbank, die Gesichtserkennung nicht funktionieren kann. Entlang diesen gleichen Linien, ist es unmöglich zu ermitteln, ein Gesicht, das wurde noch nicht richtig erkannt in der Vergangenheit.
Daten Verarbeitung: Je nach Größe und format der Datenbank, kann es eine Weile dauern, Computer zu identifizieren, Gesichter korrekt. In einigen Situationen, wie Polizeiarbeit, Einschränkungen in der Datenverarbeitung beschränken die Verwendung von Gesichtserkennung für Anwendungen im Alltag (was wahrscheinlich eine gute Sache).

Wie jetzt, der beste Weg, um diese Einschränkungen ist die Verwendung von anderen Formen der Identifikation in Verbindung mit der Gesichtserkennung. Ihr Telefon fragt nach einem Passwort oder einen Fingerabdruck, wenn es nicht zu identifizieren, Ihr Gesicht, und die chinesische Regierung wird ID-Karten-und tracking-Technologie, um in der Nähe der Fehlergrenze, die es in seiner Gesichts-Erkennung-Netzwerk.

In der Zukunft werden die Wissenschaftler werden sicherlich einen Weg finden, um rund um diese Themen. Sie können sonar-Technologie neben lidar zur Erstellung von 3D-Gesicht Karten in jeder Umgebung, und Sie können Wege finden, um Prozess-Gesicht-Daten (identifizieren und fremde) in einer unglaublich kurzen Zeit. Entweder Weg, diese Technologie hat sehr viel Potenzial für Missbrauch, so dass es Wert zu halten bis mit.

Quellen: University of Rijeka, Der Electronic Frontier Foundation

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