Tajemství biometrie 2: Rozpoznávání obličeje | Ábíčko.cz

Tajemství biometrie 2: Rozpoznávání obličeje

Tajemství biometrie 2: Rozpoznávání obličeje
Sdílej
 
V druhém díle naší minisérie se podíváme na biometrické rozpoznávání lidské tváře. Jeho autorem je opět profesor Martin Drahanský z Fakulty informačních technologií VUT v Brně.

 

Obličeje obsahují poměrně velké množství specifických znaků, které je od sebe navzájem odlišují. Prakticky neřešitelnou výzvou pro biometrické systémy jsou tak pouze jednovaječná dvojčata s téměř totožným obličejem. Zde metody rozpoznávání obličeje selhávají a je nutné využít jinou charakteristiku - otisk prstu nebo strukturu duhovky.

Pozor na mobil

Nejméně sofistikovanou metodou rozpoznání obličeje je ve 2D. Projekce prostorového obličeje do roviny s sebou logicky nese nevýhodu menšího množství informací (ztrácíme informace o zakřivení obličeje) a vyšší oklamatelnost. Útočník, který chce získat přístup, může uspět i s pouhou fotografií tváře oprávněného uživatele. Ta například postačuje k odemknutí mobilu s aplikací, která pracuje se statickým snímkem. Některé mobily dokonce akceptují fotografii otevřenou na displeji!

Síť význačných bodů na obličeji • 

Mimiku neoklameš

Řešením je využití mimiky. Aby svůj telefon odemkl, musí uživatel hýbat obličejovými svaly, například se mračit či usmát. Napodobení takových pohybů umějí jen humanoidní roboty (postačuje i robotický obličej se simulovanou lidskou tváří), které jsou pro normálního smrtelníka nedostupné. Výhodou systémů pro 2D rozpoznávání je, že vyžadují pouze klasickou kameru, kterou máme dostupnou ve všech mobilních zařízeních.

Nenechte se ukrást: Velký průšvih Facebooku

Nenechte se ukrást: Velký průšvih Facebooku

3déčko

Náročnější proces nastává u 3D rozpoznávání obličeje, které kromě specializovaných zařízení umí např. iPhone X a Kinect. Jejich 3D kamera nasnímá prostorová data obličeje a použije je k rozpoznání uživatele. K identifikaci pak slouží hloubková mapa – shluk bodů, který v prostoru reprezentuje obličej. Může být doplněn o texturní informaci, kdy se obrazová data namapují na strukturu našeho obličeje. Na tomto 3D modelu se pak i sami poznáte, zatímco u pouhé hloubkové mapy vůbec nevíte, že jste to vy.

Algoritmus detekce musí najít všechny obličeje i v davu lidí • 

Malovaný podvrh

Rozpoznávání 3D obličeje je založeno především na porovnávání dvou shluků bodů v prostoru (3D modelů), které obsahují velké množství důležitých rysů. A jak může útočník 3D rozpoznávání oklamat? Na 3D tiskárně si vyrobí model obličeje, na nějž natiskne či namaluje texturní informaci – barvu kůže, oči, ústa… Takový podvrh však opět uspěje jen u technologií, které nevyužívají mimiku obličeje.

Fotky na vás žalují! Fotoaparáty mají "otisk prstu"

Fotky na vás žalují! Fotoaparáty mají "otisk prstu"

Termosnímek

Poslední možností je termosnímek obličeje. Využívá termokamery schopné zachytit tepelné záření předmětů. Rozdíly v něm pak vyjádří pomocí barev – červená je nejteplejší, modrá nejchladnější. Detektor na termosnímku určí pozici očí a úst a pak porovnává jednotlivé teplotní (barevné) plochy mezi sebou. Teplota obličeje se samozřejmě mění – pokud máme horečku nebo se vztekáme, bude teplejší, než když se v klidu procházíme zimním lesem. Rozložení teplotních ploch však zůstává obdobné.

Čím kvalitnější termokamera, tím přesnější bude rozvrstvení teplotních ploch na obličeji • 

Falešné teplo

Dlouho platilo, že termosnímky obličeje se nedají podvrhnout. Před necelými dvěma lety se nám to však podařilo prolomit. Stačil nám k tomu dvourozměrný ovál s povrchem z kovové fólie, který jsme zahřívali termotělesy. Kovová fólie distribuuje teplo po celém oválu a rysy obličeje se vytvářejí nanášením vrstev materiálu, který tlumí tepelné záření.


Detekce

Rozpoznávání obličeje vyžaduje přípravnou fázi, kterou je detekce obličeje ve scéně. Základní detektory využívají pozice očí a úst. U čelních snímků nezakrytého obličeje je téměř stoprocentní jistota, že bude obličej detekován a rozpoznán. Jakmile však hlavu kloníme či otáčíme, detektory začínají selhávat. V minulosti jsme provedli experiment na vysokozdvižné plošině a fotili obličeje z přímého směru a postupně po krocích až do výšky 30 metrů. Zjistili jsme, že pod úhlem 40° přestávají detektory fungovat. Je tedy nezbytné, aby byly kamerové systémy nainstalovány ve správných výškách. Připravili jsme proto aplikaci HeadViewer, která slouží k simulování pozice kamery vůči osobě a je zdarma k dispozici.


Tajemství biometrie

Tajemství biometrie 1: Otisky prstů

Tajemství biometrie 2: Rozpoznávání obličeje

Co je biometrie?

Tajemství biometrie 1: Otisky prstů

Tajemství biometrie 1: Otisky prstů

Data Mining: Jak se těží osobní informace?

Data Mining: Jak se těží osobní informace?

DroneGun Tactical: Puška proti dronům

DroneGun Tactical: Puška proti dronům