Сегодня все активнее и активнее в смартфоны, помимо сканера отпечатка пальцев, стали внедряться системы распознавания лица. Одним из первенцев в этой области стала компания Microsoft, выпустив в октябре 2015-го года флагманские смартфоны Lumia 950 и Lumia 950 XL.
Оба устройства имели поддержку программно-аппаратной функции Windows Hello, благодаря которой пользователи имели возможность разблокировки своего смартфона не только при помощи код-пароля, но еще и своего лица. Система сначала сканировала лицо при помощи фронтальной камеры, а после принималась за сканирование сетчатки глаза специально отведенным сенсором. Похожую технологию мы можем до сих пор видеть в актуальных флагманских смартфонах Samsung линейки Galaxy S. К сожалению, Microsoft не удалось смотивировать весь рынок и убедить пользователей в удобстве этой функции.
Как и всегда, наиболее успешно эту идею переняла и реализовала компания Apple в вышедшем в позапрошлом году юбилейном iPhone X. Для компании iPhone X стал новым витком в истории линейки фирменных смартфонов. Как и всегда, многие кинулись критиковать новинку за аляповатый вырез над дисплеем. Некоторые продолжают это делать до сих пор. Однако, это была необходимость, так как компания пошла на крайние меры и смело отказалась от использования вполне успешной фирменной системы сканирования отпечатка пальцев Touch ID. От себя добавлю, что я лично не переношу вырезы в дисплеях смартфонов других производителей, так как все из них воспринимаются мной как жалкие пародии на iPhone. Исключениями, лично для меня, являются Essential Phone и ряд смартфонов с «вырезами-капельками». Прошу прощения за краткое ИМХО. Возвращаемся к тому, как работают сканеры распознавания лица на примере iPhone X.
В вырезе над экраном, помимо семи-мегапиксельной фронтальной камеры, встроен инфракрасный проектор, который проецирует на ваше лицо тридцать тысяч невидимых точек, после чего инфракрасная камера считывает их и создает 3D-модель лица. В отличие от распознавания лица при помощи фронтальной камеры, такой способ может работать при любом освещении. Также телефон будет узнавать вас вне зависимости от того, решите ли вы кардинально изменить свою внешность (отрастить бороду, сменить прическу, сделать яркий макияж или нет). Телефон всегда вас узнает. Вкупе с алгоритмами машинного обучения, система всегда будет запоминать и подстраивать записанную в отдельный раздел памяти телефона трехмерную модель лица под актуальные данные. То есть, сканирование можно разделить на три условных этапа:
- Устройство сканирует лицо при помощи специального сенсора, либо фронтальной камеры. После этого полученные данные анализируются. В основном система просчитывает форму глазниц, ширину носа, скулы.
- Извлекается, ранее записанный в отдельный раздел памяти, шаблон лица владельца устройства.
- Затем телефон сравнивает данные, полученные с камеры или инфракрасного сенсора, с данными шаблона. И всё. Если вы действительно владелец (в таком случае значения совпадают), то телефон дает возможность вам войти в систему. Сегодня, благодаря особо мощным вычислительным процессорам на мобильных телефонах, такой просчет данных занимает доли секунды. Вы успеете лишь моргнуть, а телефон проведет за это время тысячи вычислений.
Но неужели этот способ безопаснее пароля или старого доброго сканирования отпечатка пальца? И да, и нет. В некоторых моментах пароль окажется значительно безопаснее, нежели вариант разблокировки по сканированию лица, но явно менее удобным. Как заявляет компания Apple, в своем смартфоне они добились передового, невиданного ранее качества распознавания лица. Ни с помощью фотографии, ни с помощью физической 3D-модели лица владельца, смартфон разблокировать не получится. Разве что, если это не ваш брат близнец. Раз Apple отказались от сканера отпечатка пальцев в пользу этой технологии, и уже на протяжении двух лет развивают её, внедряя в новые модели смартфонов, а также последние модели планшетов из линейки iPad Pro. Может сложиться впечатление, что компания владеет кардбланшом на эту технологию. На самом деле нет.
Кроме iPhone, лазерным сканером лица обладают также смартфоны флагманской линейки Xiaomi Mi 8. В своих устройствах китайская компания смогла сделать такую же, чуть ли не эталонную, систему сканирования лица, как и в iPhone. Сравнения в интернете показывают, что в некоторых моментах флагман Xiaomi показывает себя даже лучше, чем стоящий в несколько раз дороже смартфон от Apple. Это говорит о том, что в ближайшем будущем даже самые дешевые смартфоны будут иметь технологию полноценного 3D-сканирования лица, как и в нынешних дорогих моделях. Ко всему прочему они станут еще безопаснее, чем сейчас.
Например, производитель Vivo, прославившийся релизом смартфона с первым в истории сканером отпечатка пальцев встроенного в экран, работает над более совершенным сенсором 3D-сканирования TOF3D. По заявлениям разработчиков, новая система будет точнее, чем FaceID у Apple в 10 раз. Так как количество проецируемых точек будет составлять безумных триста тысяч, против тридцати тысяч у Apple. Компания решила не ограничиваться лишь распознаванием лица и предусматривает другие сценарии использования для разрабатываемой технологии. TOF3D будет использоваться в том числе для работы с VR и AR-приложениями (то есть, для работы с приложениями виртуальной и дополненной реальности).
Когда появилось сканирование лица?
Кажется, словно технология распознавания лица является одним из достижений 21-го века. Однако, это не совсем так. Исследования в области распознавания компьютерными системами человеческого лица ведутся с 60-х годов прошлого века, когда на свет только-только стали появляться первые в истории ЭВМ. Тогда у исследователей не было задачи научить компьютер разблокироваться по лицу, либо узнавать какого-то определенного человека. Это ведь был 20-й век. Сам факт того, что компьютер мог понять, что перед ним находится человек, уже было достижением. К сожалению, в силу особенностей комплектующих того времени, компьютер с трудом мог понять, что перед ним находится человек.
Во-первых, большую роль играло качественное освещение, позволяющее компьютеру наиболее просто распознать черты внешности, присущие человеку. Во-вторых, любая, даже самая незначительная эмоция, приводила компьютерный алгоритм в ступор. С развитием технологий, примерно в 90-х годах прошлого столетия, в охранных системах начали применяться сканеры лица. Вместо одиночного модуля камеры, стали устанавливаться сдвоенные сенсоры. Так компьютер мог понять глубину сцены, тем самым качество распознавание поднялось на значительно более высокий уровень.
Но двойная камера так и не спасала от плохого освещения. Для этого разработчиками таких систем была предусмотрена подсветка. А для того, чтобы подтвердить свою личность, было необходимо вплотную приложить лицо к сканеру. После, распознавание лица стала активно применяться в фотокамерах для настройки фокуса.
Система сканирования лица при помощи сдвоенного сенсора фронтальной камеры актуальна до сих пор, и используется многими компаниями в своих смартфонах. Я думаю, что за этой технологией будущее. С учетом все более часто мелькающих на презентациях сгибаемых смартфонов «флексфонов», эта технология явно станет основной. Ведь в рамках формфактора таких устройств довольно сложно разместить классический сканер отпечатка пальцев. Наиболее реальную концепцию предложила, как ни странно, компания Xiaomi. В их опытном концепте сгибаемого смартфона, сдвоенные сенсоры камер располагаются на левой и правой части рамки. При сгибании, встроенный в операционную систему, алгоритм определяет, в каком положении изогнут смартфон и дает либо первой, либо второй паре камер роль тыльного или фронтального модуля. На видео демонстрации рабочего концепта, пока что сдвоенные модули являются обычными сенсорами камер, без возможности 3D-сканирования. Однако, в финальных образцах, я думаю, инженеры компании обязательно добавят такую технологию.
Заключение
Перспективы технологии распознавания лица довольно обширны. Явно, что таким функционалом обзаведутся не только смартфоны, планшеты и компьютеры. Системы распознавания лица помогут в обеспечении безопасности в крупных городах, а также беспилотных автомобилях. Уже на сегодняшний день электрокары Tesla имеют передовой автопилот, благодаря которому без особых проблем вы можете ехать по шоссе, а автомобиль будет сам перестраиваться с одной полосы на другую и даже притормаживать, если вдруг машина впереди вас начала сбрасывать скорость. Автомобиль будет действовать за вас. Так как законы многих стран пока не разрешают выезд на автобанах полностью беспилотных автомобилей, автопилот Tesla является эдаким продвинутым круиз-контролем. Но если смотреть глубоко в будущее, возможно даже в следующее столетие, с развитием технологий распознавания лица, мы можем рассчитывать на появление полностью автономных и независящих от людей систем автотранспорта, а также на улучшение безопасности на улицах и в метро.
Спасибо за внимание!
