فناوری تشخیص چهره چیست و چگونه کار می کند؟

فناوری تشخیص چهره چیست؟ کامپیوترها و گوشی‌های هوشمند چگونه از فناوری قفل تشخیص چهره برای شناسایی کاربران استفاده می‌کنند؟ در این مقاله به این موضوع پرداخته می شود.

بیشتر افراد در حین استفاده از تکنولوژی تشخیص چهره در اپلیکیشن‌هایی مثل اینستاگرام و Face ID حس خوبی دارند. اما جالب است بدانید که این تکنولوژی نسبتا جدید می‌تواند تا حدی عجیب و غریب باشد.

مانند هر تکنولوژی دیگر، فناوری تشخیص چهره هم نقاط ضعف خود را دارد و در بسیاری از مصارف نظامی و امنیتی راه‌های مختلفی برای دور زدنش به وجود آمده است. به همین دلیل حالا بیش از هر زمان دیگر مهم است که کاربران با روش کار تکنولوژی تشخیص چهره آشنا شوند. جالب است دانید حتی تیلور سویفت در یکی از کنسرت‌های خود از فناوری تشخیص چهره استفاده کرد. اما واقعا تشخیص چهره چیست و چگونه کار می‌کند؟

فناوری تشخیص چهره چگونه کار می کند؟

سیستم‌های فناوری تشخیص چهره دارای نوعی راهکارها و فناوری‌ها برای اسکن چهره هستند که شامل تصویربرداری حرارتی، فاصله نقشه‌برداری بین ویژگی‌های مهم چهره و آنالیز بافت سطحی پوست می‌شود. فناوری تشخیص چهره از جمله تکنولوژی‌های تشخیص چهره بیومتریک یا اندازه‌گیری داده‌های بیولوژیکی محسوب می‌شود. از جمله مثال‌های دیگر حوزه فناوری‌های قفل بیومتریکی می‌توان به اسکن اثر انگشت و سیستم‌های اسکن عنبیه و چشم اشاره کرد.

کاربردهای فناوری تشخیص چهره

نرم‎افزار تشخیص چهره دارای کاربردهای گوناگونی است، اما مرسوم‌ترین کاربرد آن برای اهداف امنیتی و مراجع قضایی است. فرودگاه‌ها از نرم‌‎افزار تشخیص چهره برای جستجوی چهره افراد تبهکار و همین طور مقایسه تصاویر گذرنامه با چهره افراد برای تایید هویت استفاده می‌کنند.

ماموران بخش‌های قضایی از نرم‌افزارهای تشخیص چهره برای شناسایی و دستگیری افرادی استفاده می‌کنند که دست به جرم و جنایت می‌زنند. ایالت‌های مختلفی در آمریکا از نرم‌افزارهای تشخیص چهره برای جلوگیری استفاده افراد از کارت‌های شناسایی و گواهینامه‌های جعلی استفاده می‌کنند. افراد در آمریکا از این کارت‌ها برای تغییر نتایج انتخابات و دیگر اهداف استفاده می‌کنند.

سه مثال مختلف برای تشخیص چهره

• تشخیص چهره‌های معمولی که در Animoji و فیلتر‌های اینستاگرام مورد استفاده قرار می‌گیرد. دوربین گوشی شما به دنبال حجمی شبیه به صورت انسان می‌گردد؛ حجمی که دو چشم، یک بینی و یک دهان داشته باشد. سپس با استفاده از الگوریتم‌هایی نسبتا پیچیده تلاش می‌کند جهت صورت را تشخیص دهد و حتی ببیند که آیا دهان فرد باز است یا نه. بد نیست به این موضوع هم اشاره کنیم که این گونه نرم افزار‌ها وظیفه‌ی تشخیص چهره را بر عهده ندارند و تنها به دنبال صورت انسان می‌گردند.
• نرم افزار Face ID و نرم افزار‌های مشابه عکسی از صورتتان می‌گیرند و مشخص می‌کنند که فاصله‌ی هرکدام از بخش‌های صورت شما با هم چه قدر است. سپس هر زمان که بخواهید گوشی‌تان را باز کنید این اپلیکیشن بررسی می‌کند که آیا فاصله‌ی المان‌های صورتتان با عکس اولیه یکسان هست یا خیر. در صورت تطبیق قفل گوشی باز خواهد شد.
• تشخیص چهره‌ی یک غریبه عموما در شرکت‌های بزرگ و امنیتی انجام می‌شود. در این سازمان‌ها -به منظور حفظ امنیت و یا حتی با هداف تبلیغاتی- تلاش می‌شود تا چهره‌ی هرکدام از افراد با تعداد زیادی از چهره‌های از پیش ذخیره شده در پایگاه داده‌ای غنی مقایسه شود. این فرآیند تا حد زیادی شبیه به Face ID اپل است اما در ابعادی گسترده‌تر انجام می‌گیرد. روی کاغذ هر پایگاه داده‌ای (پایگاه داده‌ی کارت ملی، حساب کاربری فیسبوک و ...) می‌تواند برای این کار مورد استفاده قرار بگیرد اما ایده آل ترین گزینه استفاده از پایگاه داده‌ی تصاویری واضح از چهره‌ی افراد است.

تشخیص چهره‌ها با استفاده از تصاویر دو بعدی

همانطور که احتمالا انتظار دارید بیشتر نرم افزار‌های تشخیص چهره روی تصاویر دو بعدی متمرکز هستند. البته این موضوع به دلیل دقیق‌تر بودن پردازش تصاویر دو بعدی نیست، بلکه به خاطر راحتی کار است. بیشتر دوربین‌های مورد استفاده تصاویر را بدون عمق ثبت می‌کنند و از طرفی تصاویر ذخیره شده در پایگاه داده‌های بزرگ عمدتا به صورت دو بعدی هستند.

شاید بپرسید که چرا تشخیص چهره با استفاده از تصاویر دو بعدی دقت صد در صدی ندارد؟ دلیل اصلی آن است که تصاویر کاملا صاف و دو بعدی از چهره برخی المان‌های مهم که باعث منحصر به فرد بودن صورت افراد می‌شود را از بین می‌برد. در تصویر دو بعدی کامپیوتر می‌تواند تنها فاصله‌ی مردمک چشم‌ها یا عرض لب و دهان را تشخیص دهد، در حالی که امکان بررسی طول بینی یا برجستگی پیشانی‌تان را ندارد.

علاوه بر این، تشخیص چهره با استفاده از تصاویر دو بعدی حساب زیادی روی وجود نور کافی باز می‌کند. این موضوع یعنی احتمالا شما برای باز کردن قفل گوشی خود در تاریکی دچار مشکل خواهید شد. این موضوع حتی زیر سایه هم ممکن است اتفاق بیفتد.

دوربین‌های IR در تشخیص چهره

همانطور که گفتیم بیشتر دوربین‌ها برای تشخیص چهره از تصاویر دو بعدی استفاده می‌کنند اما برخی دیگر به سراغ تصاویر سه بعدی رفته‌اند. در واقع یقینا تجربه‌ی شما از تکنولوژی تشخیص چهره تا حدی به کمک تصویربرداری سه بعدی انجام شده است.

این کار با کمک تکنیکی به نام لیدار (Lidar) انجام می‌شود که شباهت زیادی به سونار دارد. سونار سیستم تشخیص اشیاء زیر سطح آب است. در این روش پالس‌های صوتی را به زیر آب ارسال می‌کنند تا به اشیاء برخورد کند و سپس به سمت ارسال کننده بازگردد. با توجه به مدت زمان رفت و آمد پالس صوتی می‌توان عمق اشیاء زیر آب را تشخیص داد.

لیدار هم شباهت زیادی به سونار دارد با این تفاوت که به جای ارسال پالس‌های صوتی از لیزر استفاده می‌کند. مثلا دستگاه‌هایی مثل آیفون یک ماتریس IR را به صورتتان می‌تاباند که البته آسیبی به شما نخواهد رساند. این ماتریس (که دیواری از لیزرهاست) به صورتتان برخورد می‌کند و سپس به سنسور‌های گوشی باز می‌گردد و توسط دوربین‌های IR دریافت می‌شود. این موضوع عمق المان‌های مختلف صورتتان را تشخیص خواهد داد.

در واقع دوربین IR مدت زمان بازگشت برخورد هرکدام از لیزر‌ها به صورتتان و بازگشتشان به گوشی را بررسی می‌کند. طبیعی است که نور بازگشت داده شده از نوک بینی‌تان با سرعت بیشتری نسبت به نوری که به گوشتان برخورد می‌کند باز می‌گردد. همین اطلاعات کمک می‌کند تا گوشی یک تصویر منحصر به فرد از چهره‌تان ایجاد کند. واضح است که این روش در مقایسه با تشخیص چهره به صورت دو بعدی دقت بسیار بیشتری دارد.

تشخیص چهره در تاریکی

یکی از مشکلات تشخیص چهره به روش دو بعدی این است که در صورت عدم وجود نور کافی با مشکل مواجه می‌شود. اما این معضل می‌تواند با استفاده از تصویربرداری حرارتی یا Thermal حل شود.

شاید به این موضوع اشاره کنید که «تصویربرداری حرارتی از نور IR استفاده می‌کند». این موضوع کاملا صحیح است اما دوربین‌های مجهز به تصویربرداری حرارتی نور IR را ارسال نمی‌کنند؛ آن‌ها تنها نور IR ساطع شده از اشیاء را تشخیص می‌دهند.

اشیاء گرم حجم زیادی از نور IR را از خود ساطع می‌کنند در حالی این مقدار در اشیاء سرد بسیار ناچیز است. دوربین‌های گران قیمت حرارتی حتی می‌توانند تفاوت دمای بسیار ناچیز سطوح مختلف را هم تشخیص دهند. به همین دلیل است که این تکنولوژی می‌تواند برای تشخیص چهره مناسب باشد.

محدودیت های تشخیص چهره

در حالی که برنامه‌های تشخیص چهره می‌توانند معیارها و اسکن‌های مختلف را برای شناسایی و تشخیص چهره مورد استفاده قرار دهند، اما محدودیت‌هایی نیز دارند. از آن جمله این محدودیت‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تصاویری با رزولوشن ضعیف و محیط‌هایی با میزان نور کم می‌توانند دقت نتایج اسکن چهره را کاهش دهند.
• زاویه‌های مختلف و حالات چهره مختلف حتی یک لبخند ساده می‌تواند چالش‌هایی را برای سیستم‌های تشخیص چهره به وجود آورند.
• تشخیص چهره بیومتریک در صورتی که شخص مواردی همچون عینک، کلاه، شال گردن و یا مدل مختلفی از مو را داشته باشد و یا به صورتی باشد که بخشی از صورت را بپوشاند، ممکن است با کاهش کیفیت روبرو شوند. آرایش غلیظ صورت و همچنین ریش گذاشتن نیز می‌تواند باعث ایجاد مشکل در شناسایی برای برنامه‌های تشخیص چهره شوند.
• اسکن چهره ضرورتا به یک پروفایل متصل نمی‌شود و این بدان معناست که اگر تصویری از چهره فرد در پایگاه داده وجود نداشته باشد، اسکن کردن چهره وی بی‌فایده است. بدون انطباق یافتن، هویت فردی که چهره‌اش اسکن می‌شود، همچون یک راز باقی می‌ماند.
• با توجه به حجم و شکل پایگاه داده ممکن است کامپیوتر‌ها برای تشخیص چهره زمان زیادی را برای پردازش نیاز داشته باشند. بعضی اوقات -مثلا در موارد امنیتی- این محدودیت می‌تواند مشکل ساز باشد.

نگرانی‌هایی که در رابطه با حریم شخصی و امنیت به وجود آمده نیز می‌تواند باعث ایجاد محدودیت‌هایی برای سیستم‌های تشخیص چهره شود. برای مثال، اسکن کردن و یا جمع‌آوری داده‌های تشخیص چهره بدون اطلاع شخص و همچنین رضایت وی بر خلاف قوانین حریم شخصی است.

فناوری‌های تشخیص چهره همچنین برای اهداف نامناسب نیز می‌توانند به کار روند. برای مثال، داده‌های تشخیص چهره که به صورت مثبت با تصاویر آنلاین و یا حساب‌های کاربری شبکه‌های اجتماعی مطابقت دارند می‌توانند باعث شوند تا سارقین هویت، اطلاعاتی کافی را برای سرقت هویت شخص به دست آورند.

استفاده از قفل تشخیص چهره در گوشی هوشمند و اپلیکیشن‌های همراه

تشخیص چهره حوزه‌ای با کاربری روزافزون در زندگی روزمره ما به شمار می‌رود و از فناوری تشخیص چهره در گوشی هوشمند و همچنین اپلیکیشن‌های همراه استفاده‌های زیادی می‌شود. در میان اپلیکیشن‌های امروزی، سیستم تشخیص چهره فیسبوک که دیپ فیس (DeepFace) نام دارد، می‎تواند به شناسایی چهره افراد در تصاویر دیجیتال با دقت نزدیک به 97 درصد بپردازد.

اپل همچنین نوعی قابلیت تشخیص چهره در گوشی به نام فیس آیدی را به گوشی‌های آیفون 10 اضافه کرده که تشخیص چهره آیفون یکی از معتبرترین این فناوری‌ها به شمار می‌رود. فناوری تشخیص چهره آیفون که فیس آیدی نام دارد، قرار است جای فناوری اسکن اثر انگشت آیفون یا همان تاچ آیدی (Touch ID) را بگیرد. این فناوری اطلاعات ریاضی از اسکن چهره شما را در یک فضای ایمن در درون گوشی ذخیره می‌کند. این اطلاعات در سرورهای اپل کپی و یا ذخیره نمی‌شوند.

فیس آیدی از نوعی تشخیص عمقی استفاده می‌کند و دارای سنسورهای مادون قرمز است و بدین ترتیب، دوربین آیفون در واقع به جای تصویر یا مدلی سه‌بعدی، یک تصویر واقعی از چهره شما را اسکن می‌کند. در این سیستم همچنین لازم است که چشمان شما باز باشند و همین مسئله باعث می‌شود در شرایطی که خواب و یا بیهوش هستید، کسی نتواند با استفاده از چهره قفل گوشی شما را باز کند.

اپل هشدار داده که برادران دوقلو که شباهت بسیار زیادی به فرد دارند قادر هستند تا قفل گوشی وی را باز کنند. حتی بدون داشتن برادر دوقلو هم این امکان وجود دارد که یک فرد غریبه از میان یک میلیون نفر، ویژگی‌های ریاضی کاملا مشابه با شما را داشته باشد. کودکان زیر 13 سال چندان گزینه‌های مناسبی برای استفاده از این فناوری نیستند، چرا که چهره آنها به صورت مداوم در حال رشد و تغییر کردن است.

کاربران اندروید و لپ‌تاپ نیز این قابلیت را دارند تا با دانلود کردن اپلیکیشن‌های مختلف، قابلیت‌های تشخیص چهره اندروید را به گوشی خود اضافه کنند. اما هیچ یک از این سیستم‌های تشخیص چهره اندروید همچون فیس آیدی معتبر نیستند. گزینه‌های مختلف برای تشخیص چهره اندروید شامل مواردی همچون True Key طراحی شده توسط مکافی و Face Lock Screen می‌شود. هرقدر که فناوری‌های تشخیص چهره پیشرفت می‌کنند، باید انتظار داشته باشیم که گوشی‌های بیشتری به قابلیت‌های تشخیص چهره داخلی مجهز شوند؛ چه این فناوری می‌خواهد به صورت تشخیص چهره اندروید باشد و یا تشخیص چهره آیفون در گوشی‌های اپل.

اپلیکیشن‌هایی برای تشخیص چهره در گوشی

برنامه AppLock

نرم افزاری که نه تنها تشخیص هویت را بر اساس چهره، بلکه بر اساس صدا هم انجام می‌دهد. این نرم افزار توسط Sensory Truly Secure تولید شده و می‌تواند به امنیت گوشی‌تان کمک کند. با استفاده از می‌توانید نرم افزار‌های خود در گوشی را رمز گذاری کنید. به محض این که کسی بخواهد از آن استفاده کنید گوشی تلاش می‌کند که چهره‌شان را تشخیص دهد و سپس درخواست دستور صوتی خواهد داشت. این اپلیکیشن به طور کامل رایگان است.

برنامه True Key

شرکت McAffee نامی آشنا در زمینه‌ی امنیت است که سال‌هاست به کار خود ادامه می‌دهد. اپلیکیشن True Key توسط این شرکت معروف توسعه داده شده و به کاربران اجازه می‌دهد تا اپلیکیشن‌های خود را امن تر از گذشته کنند. با برخورداری از این نرم افزار پیش از ورود به هرکدام از اپلیکیشن‌های نصب شده روی گوشی باید تشخیص چهره انجام شود. شما می‌توانید تصاویر افرادی که به آن‌ها اعتماد دارید را هم به True Key اضافه کنید.

جمع بندی:

کامپیوترها و گوشی‌های هوشمند امروزی از فناوری و نرم‌افزار اسکن چهره برای شناسایی کاربر استفاده می‌کنند و این کار با استفاده از ویژگی‌های چهره و مقایسه اطلاعات با پایگاه داده مخصوص چهره‌ها صورت می‌گیرد. فناوری تشخیص چهره به صورت روزافزون در حال تبدیل شدن به ایمن‌ترین و قابل اطمینان‌ترین ابزار برای تایید هویت کاربر است. در این مطلب به معرفی و بررسی فناوری تشخیص چهره پرداخته شد.

امیدوارم از این مطلب خوشتون اومده باشه.