Человек способен распознавать лица других людей благодаря зоне мозга на границе затылочной и височной долей — веретеновидной извилине. Люди учится узнавать лица с рождения и уже в четыре месяца могут четко отличить одного человека от другого. Главное, на что человек обращает внимание, — это глаза, скулы, нос, рот и брови, а также текстура и цвет кожи. При этом наш мозг обрабатывает лицо как единое целое и способен идентифицировать человека даже по половине лица. Мозг сравнивает полученную картинку с внутренним усредненным шаблоном и находит характерные отличия. Поэтому людям кажется, что представители другой расы «все на одно лицо»: внутренние шаблоны людей настроены на черты лица, характерные для их окружения. Как же работает информационная система распознавания лиц — об этом в сегодняшнем выпуске!
Прежде всего системе распознавания лиц необходимо найти лицо на изображении и выделить эту область. Для этого программное обеспечение может использовать разнообразные алгоритмы: например, определение схожести пропорций и цвета кожи, выделение контуров на изображении и их сопоставление с контурами лиц, выделение симметрий при помощи нейросетей. Наиболее эффективным считается метод Виолы-Джонса, который может использоваться в режиме реального времени. При помощи него система распознает лица даже при повороте на 30 градусов. Метод основывается на признаках Хаара, которые представляют собой набор черно-белых прямоугольных масок разной формы. Маски накладываются на разные части изображения, и алгоритм производит сложение яркостей всех пикселей снимка, оказавшихся под черной и белой частями маски, после чего рассчитывает разность этих значений. Далее система сравнивает результаты с накопленными данными и, определив лицо на изображении, продолжает его отслеживать для выбора оптимального ракурса и качества снимка. Для этого используются алгоритмы предсказания вектора движения или корреляционные алгоритмы.
Выбрав наиболее удачные снимки, система приступает к распознаванию лица и его сравнению с имеющейся базой. Она работает по тем же принципам, что и художник рисует портреты — программа находит опорные точки на лице человека, из которых складываются индивидуальные черты. Как правило, программой выделяется около 100 таких точек. Самыми важными измерениями для программ распознавания лиц являются расстояние между глазами, ширина ноздрей, длина носа, высота и форма скул, ширина подбородка, высота лба и другие параметры.
При использовании 2D-изображений успешно распознать лицо можно только при съемке в анфас и при хорошем освещении, что подходит для охранных систем на предприятиях и в госучреждениях. Для работы в общественных местах применяются 3D-изображения. Несколько синхронизированных камер делают ряд фотоснимков с разных ракурсов, на основе которых формируется трехмерная модель объекта, с которой и работает система, определяя контрольные точки. После этого полученные данные сравниваются с имеющимися в базе данных, и, при совпадении параметров, человек идентифицируется.
Помимо 3D-моделей ученые развивают и другие направления. Например, компания Identix создала высокоточную биометрическую технологию распознавания лиц, анализирующую текстуру кожи — поры, линии и шрамы. По словам разработчиков, использование их технологии вместе с традиционной системой распознавания лиц увеличит точность работы на 25%.
В следующем выпуске мы поговорим о том, как работает детектор банкнот. Оставайтесь с нами!
