در دورانی که زندگی ما ارتباط تنگاتنگی با دنیای دیجیتال دارد، حفاظت از اطلاعات و امنیت آن بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کرده است. جرایم سایبری هزینه ی زیادی را سالانه به افراد و شرکت ها وارد می کند. اقدامات امنیتی سنتی مانند استفاده از رمزهای عبور و اثر انگشت ناکافی به نظر می رسد.
تشخیص چهره ی سه بعدی یکی از راه حل هایی است که می تواند در چنین شرایطی امنیت بیشتری را فراهم کند. در ادامه ی این مقاله به چگونگی کارکرد تشخیص چهره ی سه بعدی، تفاوت آن با تشخیص چهره ی دو بعدی و مزایای آن می پردازیم.
تشخیص چهره ی سه بعدی چیست؟
تشخیص چهره ی سه بعدی یک روش نوآورانه در زمینه ی تشخیص چهره است. در این روش برای شناسایی هویت فرد از بررسی ساختار سه بعدی چهره ی انسان استفاده می شود. برخلاف روش های دو بعدی سنتی، تشخیص چهره سه بعدی بازسازی چهره سه بعدی را انجام می دهد که سطح جدیدی از دقت و عملکرد را به ارمغان می آورد، حتی موثرتر از تشخیص چهره دو بعدی است.
به عنوان مثال، در نظر بگیرید که چهره ی ما برجستگی ها، پل های بینی و فرورفتگی های منحصر به فردی دارد که فقط در حالت سه بعدی قابل تشخیص است. در حالی که در تصاویر دو بعدی الگوهای چهره ثبت می شود و در این روش پیچیدگی های مربوط به عمق از دست می رود.
یک عنصر مهم در موفقیت سیستم تشخیص چهره سه بعدی، استفاده از داده های آن است. محققان از اسکن سه بعدی چهره و پایگاه داده های بزرگ برای ساخت مدل های دقیق سه بعدی چهره استفاده می کنند. این مدل ها می توانند تجزیه و تحلیل الگو را انجام دهند و جزئیات پیچیده ی صورت از جمله شرایط نورپردازی، ژست ها و حالات را در خود جای دهند.
چرا تشخیص چهره ی سه بعدی بهتر از تشخیص چهره ی دو بعدی است؟
یکی از دلایل مهم برتری تشخیص چهره ی سه بعدی نسبت به دو بعدی، توانایی آن در تشخیص الگو است. در این روش عمق صورت انسان را ثبت و تحلیل می شود. در حالی که روش های دو بعدی تنها به تصاویر تخت متکی هستند، تشخیص چهره سه بعدی از مدل سه بعدی چهره استفاده می کند و از هندسه سه بعدی چهره انسان استفاده می کند. این سیستم یک سپر قوی در برابر مشکلاتی مانند تغییر شرایط نوری، حالات مختلف چهره و زوایای مختلف سر ارائه می دهد.
الگوریتم های پیشرفته، تجزیه و تحلیل الگو را روی داده های سه بعدی چهره انجام می دهند و تشخیص قوی را حتی در میان تغییرات ژست و تغییر در روشنایی تضمین می کنند. این توانمندی قابلیت های سیستم را تقویت می کند و آن را در برابر عوامل محیطی مختلف انعطاف پذیر می کند.
سناریویی را تصور کنید که در آن دوقلوها با ویژگی های تقریبا یکسان چهره سعی می کنند به یک سیستم امنیتی دسترسی پیدا کنند. در حالی که روش دو بعدی ممکن است به دلیل شباهت های زیاد دچار تزلزل شود، تشخیص چهره سه بعدی تفاوت های ظریف عمق چهره آن ها تشخیص می دهد و شناسایی صحیح را تضمین می کند.
تشخیص چهره ی سه بعدی چگونه کار می کند؟
ثبت چهره سه بعدی
این فرآیند با ثبت داده های سه بعدی چهره و تحلیل ویژگی هایی مانند عمق و انحنا آغاز می شود. این سیستم، چهره زنده را در یک قاب تصویر یا ویدیو شناسایی می کند. رایج ترین روش برای ثبت چهره، تاباندن یک شبکه مادون قرمز بر روی صورت و ثبت چگونگی تغییر شکل آن برای اندازه گیری عمق در نقاط مختلف است.
شناسایی نشانه های چهره
شناسایی جزئیات چهره فقط منحصر به تشخیص چشم ها یا لب ها نیست؛ بلکه شامل عمق کاسه چشم یا برجستگی لب ها نیز هست. داده های به دست آمده برای ایجاد یک مدل سه بعدی دقیق از چهره، شامل خطوط، منحنی ها و شکل آن استفاده می شود. ویژگی هایی مانند بینی، استخوان گونه، خط فک و پیشانی برای ایجاد این نقشه هندسی در نظر گرفته شده است.
استخراج ویژگی
اینجاست که جادو اتفاق می افتد. هر جزئیات ریز، از انحنای استخوان گونه تا قوس پیشانی، نقشه برداری شده و به امضای دیجیتال تبدیل می شود. هنگامی که مدل سه بعدی چهره ساخته می شود، این سیستم ویژگی ها یا نشانه های منحصر به فرد چهره (مانند فاصله بین چشم ها، عمق کاسه چشم و شکل چانه)را استخراج می کند.
تایید
سپس الگوی بیومتریک با پایگاه داده ای از چهره های ثبت شده مقایسه می شود. این سیستم با تجزیه و تحلیل عمق، زوایا و فواصل بین ویژگی های چهره، تشخیص می دهد که آیا فرد تطابق دارد یا خیر.
با استفاده از هوش مصنوعی، داده های استخراج شده در برابر یک پایگاه داده عظیم در میلی ثانیه تطبیق داده می شوند. به عنوان مثال، یک فرودگاه مجهز به تشخیص چهره سه بعدی می تواند هویت مسافر را تایید کند، آن را با پایگاه داده های جهانی مطابقت دهد و عبور و مرور امن و روان را تضمین کند.
مزایای تشخیص چهره ی سه بعدی
گذار از تشخیص چهره دو بعدی به سه بعدی باعث تغییر در دقت احراز هویت شده است. برخلاف تشخیص چهره ی دو بعدی خود که تنها به ویژگی های بصری متکی است، بازسازی سه بعدی چهره از هندسه پیچیده صورت برای شناسایی استفاده می کند. این تغییر مزایای متعددی را به همراه دارد:
دقت بالا
با توجه به تحلیل های سه بعدی، تشخیص چهره در تغییر نورپردازی، حالات چهره یا حتی زاویه سر شما دچار مشکل نمی شود؛ این اطلاعات عمیق خطاها را کاهش می دهد و فرآیند تایید هویت را قابل اطمینان تر و دقیق تر می کند.
مقاومت در برابر جعل
جنبه های چند بعدی تشخیص سه بعدی، فریب دادن سیستم با استفاده از عکس یا فیلم را برای شیادان بسیار دشوار می کند.
افزایش مقاومت
ادغام هندسه سه بعدی چهره، انعطاف پذیری این فن آوری را حتی در شرایط چالش برانگیز تقویت می کند.
قدرت تشخیص زنده بودن تصویر در حالت سه بعدی
اگرچه تشخیص چهره قدرتمند است، اما بی نقص نیست. حملات سایبری پیچیده با استفاده از عکس ها یا ویدیوهای با وضوح بالا گاهی اوقات می توانند سیستم ها را فریب دهند. تشخیص زنده بودن با اطمینان از تعامل سیستم با یک انسان واقعی و زنده با این مساله مقابله می کند. تشخیص زنده بودن سه بعدی یک لایه اضافی از هندسه چهره را اضافه می کند. این سیستم حضور بلادرنگ را پایش می کند و اطمینان حاصل می کند که فقط یک عکس یا یک ویدیو نیست.
مقاومت در برابر پیری
با تمرکز بر ساختار چهره به جای بافت آن، تشخیص سه بعدی می تواند کم تر تحت تاثیر پیری قرار بگیرد. تغییرات در ظاهر پوست، آرایش یا تغییرات کوچک در طول زمان احتمال کمتری دارد که عملکرد آن را کاهش دهد.
چالش ها و محدودیت های تشخیص چهره ی سه بعدی
هزینه و پیچیدگی بالا
پیاده سازی سیستم های تشخیص چهره سه بعدی به دلیل نیاز به سخت افزارهای تخصصی مانند دوربین های عمقی و الگوریتم های پیچیده برای پردازش بلادرنگ داده ها، گران تر از سیستم های دو بعدی است.
ذخیره سازی داده
مدل های سه بعدی تولید شده از نظر اندازه فایل بسیار بزرگ تر از تصاویر دو بعدی هستند و به ظرفیت ذخیره سازی و قدرت پردازش بیشتری برای استقرار در مقیاس بزرگ نیاز دارند.
تداخل محیطی
برخی عوامل محیطی، مانند آب و هوای شدید یا بازتاب های سنگین در محیط های بیرونی، می توانند با سنسورهای مورد استفاده برای ثبت داده های سه بعدی تداخل داشته باشند.
سرعت پردازش
به دلیل پیچیدگی مدل های سه بعدی و اطلاعات عمقی که باید پردازش شوند، فرآیند تشخیص می تواند در مقایسه با تشخیص چهره دو بعدی کندتر باشد.
مثال های واقعی از تشخیص چهره ی سه بعدی در دنیا
تشخیص چهره ی سه بعدی کاربردهای فراوانی در تمامی صنایع دارد. در ادامه تنها به تعدادی از آن ها اشاره می کنیم.
Apple face ID
Face ID اپل از سیستم دوربین TrueDepth استفاده می کند که بیش از ۳۰ هزار نقطه مادون قرمز نامرئی را روی صورت کاربر قرار می دهد تا نقشه سه بعدی دقیقی ایجاد کند. این سیستم عمق و خطوط چهره را برای احراز هویت کاربران برای باز کردن قفل گوشی، اجازه ورود به اپلیکیشن ها و انجام پرداخت های امن با اپل پی تحلیل می کند.
کنترل مرزها و فرودگاه ها
بسیاری از فرودگاه های جهان سیستم های تشخیص چهره سه بعدی را در ایست های بازرسی امنیتی، گیت های پرواز و مهاجرت پیاده سازی کرده اند. این سیستم ها از اسکن سه بعدی چهره برای تایید هویت مسافران با مقایسه اسکن زنده با داده های بیومتریک ذخیره شده خود استفاده می کنند و سرعت و امنیت فرایندهای کنترل مرزی را بهبود می بخشند.
شهر هوشمند در چین
چین تشخیص چهره سه بعدی را در شبکه گسترده دوربین های نظارتی خود در مناطق عمومی مانند ایستگاه های قطار، مراکز خرید و خیابان ها ادغام کرده است. سیستم های تشخیص چهره سه بعدی با ایجاد یک مدل سه بعدی از چهره افراد و ارجاع متقابل آن ها به پایگاه های داده نیروی انتظامی، افراد را در زمان واقعی شناسایی می کنند.
خودروهای هوشمند
برخی از تولیدکنندگان خودرو در حال ادغام فن آوری تشخیص چهره سه بعدی در خودروهای هوشمند برای شخصی سازی تجربه رانندگی هستند. این سیستم با اسکن چهره راننده هنگام ورود به خودرو، راننده را شناسایی می کند و تنظیمات خودرو (مانند وضعیت صندلی، آینه ها و کنترل آب و هوا)را براساس اولویت های راننده تنظیم می کند.
