Идентификация Борна… и не только его
Подробный взгляд на технологию
распознавания лиц
Тридцать лет назад технология распознавания лиц была еще уделом научной фантастики, десять – выглядела технически реальной, но практически неимплементируемой по причине бюджетов и инженерных решений. Сегодня мощности компьютеров возросли, а стоимость отдельных цифровых камер уменьшилась настолько, что распознавание постепенно становится все более практичным решением для таких мест массового скопления людей, как торговые центры или станции метро. А значит, пора ближе ознакомится с этой технологией и разобраться с основными вариантами ее применения.
Функции
Чтобы не возникало путаницы, давайте для начала уточним терминологию. Поиск, распознавание, проверка и идентификация лиц – это все разные понятия и операции.

Поиск/Определение лиц (Face Detection) – это процесс выделения в кадре объектов, соответствующих параметрам человеческого лица. Эта функция знакома всем пользователям социальных сетей, когда-либо загружавшим групповые фото – алгоритм сам помещает в рамочки лица и предлагает отметить людей из френдлиста. И даже популярные у молодежи мобильные приложения, дорисовывающие мультипликационные элементы к портрету, используют тот же принцип.

Распознавание лиц (Face recognition) – после ряда подготовительных процедур, таких как извлечение лица из кадра, форматирование по масштабу и обрезке, перекодирование цветовой схемы (чаще всего в ч/б) алгоритм распознавания ответственен за составление «ландшафтной карты» лица, перевод картинки в набор информации, доступной для аналитической обработки компьютером в рамках базы данных.

Проверка лиц (Face verification) – помните, как в классических шпионских боевиках а-ля «Миссия Невыполнима» всегда присутствуют двери с многоуровневой проверкой доступа: отпечатки пальцев, голос, цифровой пароль и т.д.? И зачастую одной из ступеней защиты является сканер, красочно проводящий лазерными лучами по лицу героя. Вот это и есть наглядный пример использования лицевой верификации. Система сравнивает конкретное лицо с зафиксированным в базе данных эталоном по принципу 1 к 1 и выдает свой вердикт о соответствии.

Идентификация лиц (Face identification) – в отличие от предыдущего пункта, процесс идентификации необходим, когда потенциальных лиц для сравнения множество. В этом случае алгоритм пролистывает всю базу данных в поисках фото с высокой корреляцией. Пример - полицейская система, отсматривающая снятые на входе кадры посетителей публичных мест и сравнивающая их с базой лиц, находящихся в розыске.
Алгоритмы работы
Поточечный анализ

Теперь взглянем на то, как происходит собственно распознавание. Одним из самых ранних, но использующихся по сей день принципов являются протоколы пиксельного анализа, такие как LBPH (local binary patterns histogram). Здесь важно понять основную проблему распознавания: люди – не стандартизированные детали на конвейерной ленте, поэтому полное сравнение 1 к 1 вплоть до пикселов невозможно в принципе. Основным решением является использование «регионов», т.е. выделение областей кадра, составляемых группами пикселей стандартного размера (3х3 и выше), для которых просчитывается интенсивность относительно соседей и на основе этого создается гистограмма. Преимущество гистограмм в том, что для них существует целый ряд математических процедур (нормирование, распределение хи-квадрат или chi^2, Евклидова метрика), позволяющих сравнивать их корреляцию и таким образом быстро пролистывать базы данных большого объема, находя совпадения среди тысяч фотографий.

Распознавание элементов

Другим стандартным вариантом распознавания является обработка черт лица. В этом случае, первым делом алгоритм определяет ключевые зоны: глаза, нос, рот. Затем фиксирует относительные расстояния и габариты и ищет в базе лица с аналогичными пропорциями. Этот механизм можно считать менее точным, но в то же время его прикладная применимость гораздо шире, поскольку он в меньшей степени зависит от угла съемки, освещения и других ситуационных факторов.
Сферы применения
Правоохранение

Первым и главным направлением, в котором технология распознавания лиц должна, без преувеличения, произвести полноценную революцию, станет в ближайшие годы правоохранительная деятельность. Уже сейчас очевидны результаты первых тестов полицейских систем видеонаблюдения. Например, в Москве при помощи распознавания данных с камер, установленных в общественных местах, уже задерживаются более сотни разыскиваемых преступников в год – и это при крайне скромных масштабах тестирования программы, включающих пока всего лишь чуть более тысячи устройств на всю столицу. Результаты эксперимента были признаны правительством города столь успешными, что на 2019 год запланировано подключение к системе уже 105 тысяч камер.

Ограничение доступа

Возвращаясь к шпионским кино-играм и авантюрным ограблениям века в духе «11 друзей Оушена», подвидом правоохранительного применения технологии можно считать ее использование для ограничения доступа. Сканирование лица может работать как в роли замены, так и в комбинации с буквенно-цифровыми кодами, контрольно-пропускными пунктами и тому подобными традиционными проверочными механизмами. Востребован этот метод будет не только всеми видами силовых структур, включая армию и охрану спец-объектов, но и научными институтами, промышленными предприятиями повышенной опасности, и даже частным сектором.

Коммерция

Как кто-то удачно заметил, первый приоритет человека «Я не хочу умереть», а второй сразу за ним – «Я не хочу умереть бедным». Поэтому не удивительно, что следующей за силовыми органами индустрией, подхватывающей флаг развития и применения технологий распознавания лиц непременно становится торговля. На данный момент это направление еще только зарождается, но потенциал его огромен: после того, как камера при входе в торговый центр узнала постоянного покупателя, весь его дальнейший путь по торговым залам и галереям может быть индивидуализирован под личные предпочтения, а незримая рука может исподволь направлять его своевременно сменяющимися цифровыми экранами, аудиальным сопровождением и даже распыляемыми запахами у парфюмерных бутиков или ресторанов.
Правовые аспекты и этичность
Как и в случае с любой зарождающейся отраслью, пока что применение технологии распознавания лиц во многом подчиняется принципам «Дикого Запада». Правовая база безусловно будет сформулирована с годами, но на сегодняшний день даже в передовых странах не существует специального законодательства, регулирующего подобную деятельность. Безусловно, можно апеллировать к ранее существующим законам, таким как защита частной жизни и тайна личных данных клиента. Но их трактовка в приложении к новой технологии, а соответственно и правоприменение пока что остаются на усмотрении отдельно взятых людей, принимающих решения.

Пока в центре общественной дискуссии не столько правовая, сколько этическая сторона вопроса. И здесь очень верным видится замечание о том, что технология будущего внезапно возвращает нас к чему-то утерянному в прошлом. В урбанистических мегаполисах общество уже десятилетия идет по пути все большего обезличивания человека в толпе; мы давно привыкли не узнавать и оставаться не узнанными. И замечающий наше лицо робот в конечном итоге может играть ту же роль, что и сосед из провинциального городка, интересующийся здоровьем семьи по пути на работу.
Анатолий
Директор по маркетингу, управленец и предприниматель в сфере ИТ с большим стажем. Свяжитесь со мной на LinkedIn и я буду рад ответить на любые вопросы