Recunoaștere facială
Recunoașterea facială identifică persoanele pe baza trăsăturilor faciale distinctive, folosind tehnici precum eigenfaces, analiza trăsăturilor și rețelele neuronale, dar se confruntă cu provocări semnificative de acuratețe și confidențialitate în utilizarea reală.
Sistemele de recunoaștere facială se bazează pe programe de calculator care analizează imagini ale fețelor umane în scopul identificării lor. Programele preiau o imagine facială, măsoară caracteristici precum distanța dintre ochi, lungimea nasului și unghiul maxilarului, și creează un fișier unic numit "șablon" (template). Folosind șabloane, software-ul compară apoi acea imagine cu o altă imagine și produce un scor care măsoară cât de similare sunt imaginile între ele. Surse tipice de imagini pentru recunoașterea facială includ semnale de la camere video și fotografii preexistente, precum cele din bazele de date ale permiselor de conducere.
O a doua utilizare a tehnologiei a fost la Super Bowl 2001, din Tampa, unde au fost făcute fotografii fiecărui spectator la intrarea în stadion, prin porțile turnichet, și comparate cu o bază de date de un tip nedivulgat. Autoritățile nu au dezvăluit cine se afla în acea bază de date, dar software-ul a semnalat 19 persoane. Poliția a indicat că unele dintre acestea au fost alarme false, iar nicio persoană semnalată de sistem nu a fost mai mult decât un infractor minor, precum un revânzător de bilete. Rapoartele de presă indică faptul că autoritățile din New Orleans luau în considerare folosirea acesteia din nou la Super Bowl 2002.
Tehnologia a fost desfășurată și într-o parte a orașului Tampa, Ybor City, care a instalat camere pe trotuarele publice aglomerate, cu speranța de a depista infractori. La fel ca la Super Bowl, nu este clar ce criterii au fost folosite pentru includerea fotografiilor în baza de date. Operatorii nu au prins încă niciun infractor. În plus, în Anglia, unde camerele video publice operate de poliție sunt răspândite, orașul Newham a experimentat de asemenea această tehnologie.
Nu este surprinzător că studiile guvernamentale privind software-ul de recunoaștere facială au constatat rate ridicate atât de "fals pozitive" (potrivirea greșită a unor persoane nevinovate cu fotografii din baza de date), cât și de "fals negative" (nedetectarea unor persoane, chiar dacă fotografia lor se află în baza de date). O problemă este că, spre deosebire de amprentele sau irisurile noastre, fețele noastre nu rămân aceleași în timp. Aceste sisteme sunt ușor derutate de schimbări în stilul părului, barbă/mustață sau greutate corporală, de deghizări simple și de efectele îmbătrânirii.
Un studiu realizat de Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) al guvernului american, de exemplu, a constatat rate de fals-negativ pentru verificarea prin recunoaștere facială de 43 la sută, folosind fotografii ale subiecților realizate cu doar 18 luni mai devreme. Iar acele fotografii au fost realizate în condiții perfecte — semnificativ, deoarece software-ul de recunoaștere facială se descurcă foarte prost la modificări de iluminare, unghi de cameră sau imagini cu fundaluri aglomerate. Studiul NIST a constatat, de asemenea, că o schimbare de 45 de grade a unghiului camerei a făcut software-ul inutilizabil. Tehnologia funcționează cel mai bine în condiții strict controlate, când subiectul privește direct spre cameră, sub lumină puternică — deși un alt studiu realizat de Departamentul Apărării a constatat rate mari de eroare chiar și în aceste condiții ideale. Fotografiile de supraveghere video, granulate și vechi, de tipul celor probabil existente pentru suspecții de terorism, ar fi de foarte puțin folos.
În plus, au fost ridicate întrebări privind eficiența software-ului pentru persoanele cu piele închisă la culoare, ale căror trăsături pot să nu apară clar pe lentile optimizate pentru persoane cu piele deschisă.
Samir Nanavati, de la International Biometric Group, o firmă de consultanță, rezumă astfel: "Vă puteți aștepta ca un sistem de supraveghere care folosește biometria să capteze un procent foarte, foarte mic din infractorii cunoscuți dintr-o anumită bază de date."
Totuși, guvernul deține și o bază de date uriașă, deja pregătită, de imagini faciale — fotografiile de pe permisele de conducere — și analizează cum ar putea fi utilizată. Prin lege, guvernul nu poate vinde acele fotografii unor companii private, dar nu există interdicții privind utilizarea lor în scopuri de supraveghere de către guvern însuși. Guvernul federal a început să finanțeze proiecte-pilot privind extinderea utilizării fotografiilor de pe permisele de conducere în bazele de date de recunoaștere facială.
O altă problemă este amenințarea abuzului. Utilizarea recunoașterii faciale în locuri publice precum aeroporturile depinde de monitorizarea video extinsă, o formă intruzivă de supraveghere care poate înregistra în detaliu comportamente personale și private. Iar experiența ne arată că monitorizarea video va fi folosită abuziv. La urma urmei, sistemele de camere video sunt operate de oameni, care aduc în această activitate toate prejudecățile și părtinirile lor existente. În Marea Britanie, de exemplu, care a experimentat instalarea pe scară largă a camerelor video în circuit închis în locuri publice, s-a constatat că operatorii de camere se concentrează disproporționat asupra persoanelor de culoare, iar operatorii, în majoritate bărbați, se concentrează frecvent voyeurist asupra femeilor.
Deși supravegherea video de către poliție nu este la fel de răspândită în SUA, o investigație a ziarului Detroit Free Press (și o continuare a acesteia) arată tipul de abuzuri care se pot întâmpla. Analizând modul în care a fost folosită o bază de date disponibilă organelor de aplicare a legii din Michigan, ziarul a constatat că unii ofițeri au folosit-o pentru a-și ajuta prietenii sau pe ei înșiși să urmărească femei, să amenințe șoferi, să urmărească soți/soții separați(e) — chiar pentru a intimida adversari politici. Adevărul inevitabil este că, cu cât mai multe persoane au acces la o bază de date, cu atât este mai probabil să existe abuzuri.
Recunoașterea facială este în mod special expusă abuzului, deoarece poate fi folosită într-un mod pasiv, care nu necesită cunoștința, consimțământul sau participarea subiectului. Este posibil să instalezi o cameră oriunde și să o îndrepți spre oameni; camerele moderne pot capta cu ușurință fețe de la peste 100 de metri distanță. Oamenii se comportă diferit atunci când sunt observați și au dreptul să știe dacă mișcările și identitățile lor sunt captate.
Deși potrivite pentru tranzacții bancare și accesul în zone securizate, astfel de tehnologii au dezavantajul de a fi intruzive atât fizic, cât și social. Ele necesită ca utilizatorul să își poziționeze corpul în raport cu senzorul și apoi să facă o pauză de o secundă pentru a se "declara". Această interacțiune de tip "pauză și declarare" este puțin probabil să se schimbe, din cauza detectării spațiale fine necesare. Mai mult, există un aspect "de tip oracol" în interacțiune: deoarece oamenii nu se pot recunoaște reciproc folosind acest tip de date, aceste tipuri de identificare nu au un loc firesc în interacțiunile umane normale și în structurile sociale.
Deși interacțiunea de tip "pauză și prezentare" și percepția de tip oracol sunt utile în aplicații de securitate ridicată (fac sistemele să pară mai precise), sunt exact opusul a ceea ce este necesar atunci când se construiește un magazin care își recunoaște cei mai buni clienți, un chioșc de informații care te ține minte sau o casă care își cunoaște locatarii.
Recunoașterea facială din video și recunoașterea vocală au un loc natural în aceste medii inteligente de generație următoare — sunt discrete (capabile să recunoască de la distanță, fără a necesita o interacțiune de tip "pauză și prezentare"), sunt de obicei pasive (nu necesită generarea unei iluminări electromagnetice speciale), nu restricționează mișcarea utilizatorului și sunt acum atât cu consum redus de energie, cât și ieftine. Poate cel mai important lucru, totuși, este că oamenii se identifică reciproc după față și voce, așadar este probabil să se simtă confortabil cu sisteme care folosesc recunoașterea facială și vocală.
Verificarea și identificarea urmează aceiași pași. Presupunând că publicul este cooperant (spre deosebire de cel necooperant sau non-cooperant), utilizatorul "pretinde" o identitate printr-un nume de utilizator sau un token, stă în picioare sau șezând în fața camerei câteva secunde și este fie potrivit, fie nepotrivit. Această comparație se bazează pe similitudinea dintre șablonul de potrivire nou creat și șablonul (șabloanele) de referință existent(e). Punctul în care două șabloane sunt suficient de similare pentru a fi considerate o potrivire, cunoscut drept prag (threshold), poate fi ajustat pentru diferit personal, PC-uri, momente ale zilei și alți factori.
O a doua variabilă în identificare este dinamica dintre subiecții țintă și dispozitivul de captare. În verificare, se presupune un public cooperant, alcătuit din subiecți motivați să folosească sistemul corect. Sistemele de scanare facială, în funcție de tipul exact de implementare, pot fi de asemenea necesar de optimizat pentru subiecți non-cooperanți și necooperanți. Subiecții non-cooperanți nu sunt conștienți că există un sistem biometric, sau nu le pasă, și nu depun niciun efort fie pentru a fi recunoscuți, fie pentru a evita recunoașterea. Subiecții necooperanți evită în mod activ recunoașterea și pot folosi deghizări sau lua măsuri evazive. Tehnologiile de scanare facială sunt mult mai capabile să identifice subiecți cooperanți și sunt aproape complet incapabile să identifice subiecți necooperanți.
"Eigenface," tradus aproximativ ca "propria față," este o tehnologie brevetată la MIT, care utilizează imagini bidimensionale, globale, în tonuri de gri, reprezentând caracteristici distinctive ale unei imagini faciale. Variantele de eigenface sunt folosite frecvent ca bază pentru alte metode de recunoaștere facială.
Așa cum sugerează grafica, caracteristicile distinctive ale întregii fețe sunt evidențiate pentru a fi folosite în autentificările viitoare. Marea majoritate a fețelor pot fi reconstruite prin combinarea trăsăturilor a aproximativ 100-125 de eigenfaces. La înregistrare, eigenface-ul subiectului este mapat la o serie de numere (coeficienți). Pentru autentificarea 1-la-1, în care imaginea este folosită pentru a verifica o identitate declarată, șablonul "live" este comparat cu șablonul înregistrat pentru a determina variația coeficienților. Gradul de variație față de șablon va determina, desigur, acceptarea sau respingerea. Pentru identificarea 1-la-mulți, se aplică același principiu, dar cu un set de comparație mult mai mare. Ca și în cazul tuturor tehnologiilor de recunoaștere facială, tehnologia eigenface este utilizată cel mai bine în situații de captare a imaginii frontale, bine iluminate.
Analiza trăsăturilor este probabil cea mai utilizată tehnologie de recunoaștere facială. Această tehnologie este înrudită cu eigenface, dar este mai capabilă să se adapteze la schimbări ale aspectului sau expresiei faciale (zâmbet vs. încruntare, de exemplu). Visionics, o companie proeminentă de recunoaștere facială, folosește Analiza Locală a Trăsăturilor (Local Feature Analysis - LFA), care poate fi rezumată ca un "set ireductibil de elemente constitutive." LFA utilizează zeci de trăsături din diferite regiuni ale feței și include, de asemenea, poziția relativă a acestor trăsături. Trăsăturile extrase (foarte mici) sunt elemente constitutive, iar atât tipul acestor elemente, cât și aranjarea lor sunt folosite pentru identificare/verificare. Aceasta anticipează faptul că mișcarea ușoară a unei trăsături situate aproape de gură va fi însoțită de o mișcare relativ similară a trăsăturilor adiacente. Deoarece analiza trăsăturilor nu este o reprezentare globală a feței, poate accepta unghiuri de până la aproximativ 25° în plan orizontal și aproximativ 15° în plan vertical. Desigur, o imagine video frontală, luată de la o distanță de aproximativ un metru, va fi cea mai precisă. Analiza trăsăturilor este suficient de robustă pentru a efectua căutări 1-1 sau 1-la-mulți.
În tehnologia de mapare prin rețea neuronală, trăsăturile ambelor fețe — cea de la înregistrare și cea de la verificare — "votează" dacă există o potrivire. Rețelele neuronale folosesc un algoritm pentru a determina similitudinea trăsăturilor globale unice ale feței live față de cea înregistrată sau de referință, folosind cât mai mult posibil din imaginea facială. Un vot incorect, adică o potrivire falsă, determină algoritmul de potrivire să modifice ponderea pe care o acordă anumitor trăsături faciale. Această metodă, teoretic, duce la o capacitate crescută de a identifica fețe în condiții dificile. Ca și în cazul tuturor tehnologiilor principale, recunoașterea facială prin rețea neuronală poate efectua potriviri 1-1 sau 1-la-mulți.
Procesarea Automată a Feței (Automatic Face Processing - AFP) este o tehnologie mai rudimentară, care folosește distanțe și rapoarte de distanțe între trăsături ușor de achiziționat, precum ochii, vârful nasului și colțurile gurii. Deși, în ansamblu, nu este la fel de robustă ca eigenfaces, analiza trăsăturilor sau rețeaua neuronală, AFP poate fi mai eficientă în situații de captare a imaginii frontale, slab iluminate.
| |
|
|
|
|
|
Descriere Suplimentară |
| Manchester, NH Viisage | US-NH | Viisage | Călătorii și Transport | Supraveghere/ Screening |
Screening | Al 4-lea aeroport din SUA care adoptă soluția |
| Cognitec 'SmartGate' Aeroportul Sydney | Australia | Cognitec | Călătorii și Transport | Acces Fizic/Pontaj | Acces Fizic | 6.000 membri echipaj Qantas, pe baza citirii pașaportului |
| Supraveghere Virginia Beach | US-VA | Identix | Aplicarea Legii | ID Infracțional | Supraveghere | Bază de date cu 600 de imagini, 10 subiecți, rată de alarmă acceptată de operator |
| Aeroportul Berlin | Germania | ZN | Călătorii și Transport | Acces Fizic/Pontaj | Acces Fizic | Terminal de recunoaștere facială; șablon stocat pe card inteligent (SC) |
| Programul Diversity Visa | US-MA | Viisage | Guvern | ID Civil | ID Imigrare | Imaginea introdusă inițial în sistem la momentul înregistrării green card-ului, pentru a preveni cererile duplicate, folosită ulterior pentru verificarea de securitate |
| Permis de Conducere CO | US-CO | Identix | Guvern | ID Civil | Permis | detectarea înregistrărilor duplicate |
| Aeroportul Zurich - Recunoaștere facială | Elveția | C-VIS | Călătorii și Transport | Supraveghere/ Screening |
Screening | Sistem operat de Poliția Aeroportului Zurich; vizează imigranți ilegali din Africa de Vest, Orientul Mijlociu și Asia |
| Departamentul de Poliție al orașului Brentwood | US-CA | Imagis | Aplicarea Legii | ID Infracțional | Criminalistică | Sistemele ID-2000 și CABS integrate în Sistemul de Management al Evidențelor (RMS) de la Data911 |
Linkuri Externe
http://www.cs.colostate.edu/evalfacerec
http://www.dodcounterdrug.com/facialrecognition/FERET/feret.htm
Legături vechi (nemaifuncționale) (5)
- http://www.research.ibm.com/ecvg/biom/facereco.html
- http://www-white.media.mit.edu/vismod/demos/facerec
- http://www.merl.com/projects/face-rec
- http://www-white.media.mit.edu/tech-reports/TR-516/node6.html
- http://www.frvt.org