Rozpoznawanie twarzy: jak działa, jakie są jego zalety, wyzwania i obawy dotyczące prywatności

Ludzie są biegli w rozpoznawaniu twarzy, ale my również całkiem naturalnie interpretujemy mimikę i emocje. Badania pokazują, że możemy zidentyfikować osobiście znajome twarze wewnątrz 380ms po prezentacji i 460ms dla nieznanych twarzy. Jednak ta nieodłącznie ludzka cecha ma teraz konkurenta w sztucznej inteligencji i wizji komputerowej. Te pionierskie technologie pomagają opracowywać rozwiązania, które rozpoznają ludzkie twarze dokładniej i skuteczniej niż kiedykolwiek.

Te najnowsze, innowacyjne i nieinwazyjne technologie uczyniły życie prostszym i ekscytującym. Technologia rozpoznawania twarzy stała się szybko rozwijającą się technologią. W 2020 roku rynek rozpoznawania twarzy został wyceniony na $ 3.8 mldi to samo ma się podwoić do 2025 r. – prognozuje się na ponad 8.5 miliarda dolarów.

Co to jest rozpoznawanie twarzy?

Technologia rozpoznawania twarzy odwzorowuje rysy twarzy i pomaga zidentyfikować osobę na podstawie zapisanych danych odcisku twarzy. Ta technologia biometryczna wykorzystuje algorytmy głębokiego uczenia do porównywania zapisanego odcisku twarzy z obrazem na żywo. Oprogramowanie do wykrywania twarzy porównuje również przechwycone obrazy z bazą danych obrazów, aby znaleźć dopasowanie.

Rozpoznawanie twarzy znalazło zastosowanie w wielu aplikacjach w celu zwiększenia bezpieczeństwa na lotniskach, pomaga organom ścigania w wykrywaniu przestępców, analizach kryminalistycznych i innych systemach nadzoru.

Jak działa rozpoznawanie twarzy?

Oprogramowanie do rozpoznawania twarzy zaczyna się od zbierania danych rozpoznawania twarzy i przetwarzania obrazu przy użyciu Computer Vision. Obrazy przechodzą wysoki poziom cyfrowej kontroli, aby komputer mógł odróżnić twarz ludzką, obraz, posąg, a nawet plakat. Dzięki uczeniu maszynowemu identyfikowane są wzorce i podobieństwa w zestawie danych. Algorytm ML identyfikuje twarz na dowolnym danym obrazie, rozpoznając wzorce cech twarzy:

• Stosunek wysokości do szerokości twarzy
• Kolor twarzy
• Szerokość każdej cechy – oczy, nos, usta i inne.
• Cechy charakterystyczne

Ponieważ różne twarze mają różne cechy, tak samo oprogramowanie do rozpoznawania twarzy. Jednak generalnie każde rozpoznawanie twarzy działa przy użyciu następującej procedury:

1. Wykrywanie twarzy

   Systemy technologii twarzy rozpoznają i identyfikują obraz twarzy w tłumie lub indywidualnie. Postęp technologiczny ułatwił oprogramowaniu wykrywanie obrazów twarzy nawet w przypadku niewielkich różnic w postawie — twarzą do aparatu lub odwrócenia od niego wzroku.

2. Analiza twarzy

   Następna jest analiza przechwyconego obrazu. A system rozpoznawania twarzy służy do dokładnej identyfikacji unikalnych cech twarzy, takich jak odległość między oczami, długość nosa, odstęp między ustami a nosem, szerokość czoła, kształt brwi i inne cechy biometryczne.

   Wyraźne i rozpoznawalne cechy ludzkiej twarzy nazywane są punktami węzłowymi, a każda twarz ma około 80 punktów węzłowych. Mapując twarz, rozpoznając geometrię i fotometrię, można analizować i identyfikować twarze za pomocą bazy danych rozpoznawczych dokładnie.

3. Konwersja obrazu

   Po uchwyceniu obrazu twarzy informacje analogowe są przekształcane na dane cyfrowe w oparciu o cechy biometryczne osoby. Odkąd uczenie maszynowe algorytmy rozpoznają tylko liczby, konwersja mapy twarzy na wzór matematyczny staje się aktualna. Ta numeryczna reprezentacja twarzy, znana również jako odcisk twarzy, jest następnie porównywana z bazą danych twarzy.

4. Znalezienie dopasowania

   Ostatnim krokiem jest porównanie odcisku twarzy z kilkoma bazami danych znanych twarzy. Technologia próbuje dopasować Twoje funkcje do tych w bazie danych.

Dopasowany obraz jest zwykle zwracany z nazwiskiem i adresem osoby. W przypadku braku takich informacji wykorzystywane są dane zapisane w bazie danych. 

Gdzie stosuje się rozpoznawanie twarzy?

Obecnie systemy rozpoznawania twarzy wkraczają do codziennego życia, a ich użycie często może pozostać niezauważone. Aby ułatwić życie i zwiększyć bezpieczeństwo, oto kilka wybitnych przykładów, w których rozpoznawanie twarzy robi różnicę.

• Opieka zdrowotna: Lekarze wykorzystują rozpoznawanie twarzy do identyfikacji niektórych rzadkich chorób genetycznych u dzieci poprzez przeglądanie rysów twarzy. Przykładem tego może być Aplikacja Face2Gene, w którym porównuje się budowę twarzy pacjenta ze znanymi przypadkami, co ma pomóc w ustaleniu, czy dziecko ma zespół Noonana lub zespół Angelmana.
• Hotele: Niektóre hotele instalują rozpoznawanie twarzy, aby przyspieszyć meldowanie. W Chinach Hotel Marriott pozwala gościom wejść do lobby kiosk umożliwiający szybkie zeskanowanie twarzy, co pozwoli uniknąć długich kolejek przy recepcji i sprawi, że wejście do środka będzie przyjemną sprawą.
• Dostępność: Umożliwia osobom niedowidzącym łatwe uwierzytelnianie się. Nie potrzebują już haseł, kodów PIN ani niczego innego. Dzięki rozpoznawaniu twarzy mogą uzyskać dostęp do aplikacji bankowych lub odblokowywać urządzenia, co znacznie ułatwia codzienne zadania.
• Sale lekcyjne: Oprócz aspektu bezpieczeństwa, szkoły drogowe wykorzystują rozpoznawanie twarzy do monitorowania zaangażowania uczniów. Na przykład systemy mogą Cię powiadomić, czy uczniowie zwracają uwagę na naukę w klasie, umożliwiając nauczycielom natychmiastową zmianę metod.
• Bezpieczeństwo wydarzenia: Technologia rozpoznawania twarzy znalazła zastosowanie w zarządzaniu tłumem i zwiększaniu bezpieczeństwa podczas dużych wydarzeń, takich jak koncerty i mecze sportowe. Jednym z przykładów jest jej wdrożenie przy bramach stadionów w celu weryfikacji posiadaczy biletów i uniemożliwienia nieautoryzowanego wejścia.
• Samochody: Producenci samochodów integrują teraz rozpoznawanie twarzy w swoich samochodach, aby zapewnić lepsze wrażenia z jazdy. Niektóre pojazdy mogą rozpoznawać twarz kierowcy, automatycznie dostosowywać pozycję fotela i lusterek, a nawet odtwarzać określone playlisty.

[Przeczytaj także: Czym jest rozpoznawanie obrazów AI? Jak to działa i przykłady]

Jakie są zalety rozpoznawania twarzy

Rozpoznawanie twarzy jest stosunkowo nową technologią i oferuje wiele zalet. Oto kilka zalet korzystania z rozpoznawania twarzy:

• Zwiększone bezpieczeństwo publiczne: Wydziały policji wykorzystują rozpoznawanie twarzy do identyfikacji osób zaginionych i poszukiwanych przestępców. Na przykład wydziały policji w Indiom udało się skutecznie przywrócić zaginione dzieci ich rodzinom po porównaniu ich zdjęć z bazami danych osób zaginionych.
• Zabezpieczone transakcje: Wiele banków i systemów płatności korzysta z rozpoznawania twarzy, aby uczynić swoje transakcje bezpieczniejszymi. Na przykład, w Alipay w Chinach użytkownik może autoryzować płatność, po prostu pozwalając na zeskanowanie swojej twarzyzmniejszając w ten sposób ryzyko oszustw i zapewniając wygodę płatności bezgotówkowych.
• Lepsza opieka zdrowotna: Szpitale wprowadziły systemy rozpoznawania twarzy, aby bezproblemowo uzyskiwać dostęp do katalogów pacjentów i przyspieszyć proces rejestracji. Niektóre systemy wykrywają nawet ból fizyczny lub zaburzenia emocjonalne u pacjentów, umożliwiając w ten sposób lekarzom zapewnienie lepszej opieki.
• Bezpieczeństwo: Technologia rozpoznawania twarzy zmieniła bezpieczeństwo smartfonów na zawsze. Podczas gdy Face ID firmy Apple nie tylko odblokowuje telefon, umożliwia również ochronę wrażliwych aplikacji, takich jak portfele cyfrowe i aplikacje bankowe.

Wady rozpoznawania twarzy

Ma pewne zalety; jednak, co ważniejsze, podnosi kwestie etyczne, prywatności i dokładności. Poniżej przedstawiono niektóre wady:

• Błędne oskarżenie: Systemy rozpoznawania twarzy mogą być przyczyną niesłusznych oskarżeń. Przykład Randalla Reida, który został aresztowany w 2022 r. na podstawie błędnej identyfikacji DNA za pomocą oprogramowania do rozpoznawania twarzy za przestępstwo popełnione w Luizjanie, jest w rzeczywistości miejscem, w którym nigdy nie był.
• Uprzedzenia kulturowe i płciowe: Badania wykazały, że systemy rozpoznawania twarzy są mniej dokładne w rozpoznawaniu osób kolorowych i kobiet. W szczegółowym raporcie przygotowanym dla rządu USA dotyczącym wydajności tych systemów, ustalono, że rutynowo błędnie identyfikowali osoby należące do mniejszości, co może prowadzić do potencjalnie niesłusznych aresztowań lub dyskryminacji w organach ścigania.
• Naruszenie prywatności: Miejsce rozpoznawania twarzy budzi obecnie obawy etyczne, ponieważ zbiera i przechowuje dane biometryczne, czasami bez zgody. Na przykład niektóre sklepy detaliczne wykorzystują technologię rozpoznawania twarzy do śledzenia zachowań klientów, co prowadzi do obaw dotyczących nadzoru i wolności osobistych.
• Luka w zabezpieczeniach informacji: Już sam fakt przechowywania danych twarzy naraża na włamanie; hakerzy w ciągu zaledwie dwóch minut wykazali, że łamią poufne informacje biometryczne, Identyfikator twarzy Apple’a może zostać zhakowany.

[Przeczytaj także: 27 darmowych zestawów danych obrazowych do komputerowego widzenia]

Przykłady rozpoznawania twarzy

• Rozpoznawalność Amazon: Oprogramowanie do rozpoznawania twarzy oparte na chmurze Amazon przeprowadziło przeszukania organów ścigania przy użyciu nagrań wideo w celu znalezienia osób w ciele sprawy. Jednak firma ogłosiła, że ​​policja nie będzie już z niego korzystać do 2020 r., czekając na uchwalenie federalnych przepisów chroniących osoby cywilne.
• Identyfikator twarzy Apple: Firma Apple wdraża w swoich urządzeniach systemy rozpoznawania twarzy, dzięki którym użytkownicy mogą odblokowywać telefony, logować się do aplikacji i bezpiecznie robić zakupy. To absolutny standard wygody i bezpieczeństwa w branży elektroniki użytkowej.
• Facebook (Meta): W 2010 r. Facebook uruchomił technologię rozpoznawania twarzy do tagowania zdjęć. Możliwość korzystania z takiej technologii jest opcjonalna i umożliwia automatyczne tagowanie znajomych po przesłaniu zdjęć, ponieważ zostali oni rozpoznani na samych zdjęciach.
• Zdjęcia Google: Google wykorzystuje technologię rozpoznawania twarzy do porządkowania i automatycznego tagowania zdjęć, dzięki czemu użytkownicy mogą łatwiej śledzić i znajdować zdjęcia z rozpoznanymi twarzami.
• Snapchat: Snapchat, pionier oprogramowania do rozpoznawania twarzy, wykorzystuje tę technologię w swoich popularnych, nietypowych filtrach dla różnych obiektów i sportowców.