Близнецы, пластические операции и грим-обманка: топ-10 популярных вопросов о распознавании лиц

Разблокировка гаджетов, оплата по лицу в общественном транспорте и магазинах, удаленное открытие банковских счетов и даже прохождение паспортного контроля в аэропорту — количество сфер применения лицевой биометрии постоянно растет. Тем не менее распознавание лиц по-прежнему окружено мифами и заблуждениями. В этой статье мы собрали топ популярных и волнующих вопросов о лицевой биометрии.

Содержание

Как работает распознавание лиц?

Умеет ли биометрия различать близнецов?

Если человек изменился с возрастом, узнает ли его биометрия?

Биометрия узнает человека, если он начнет носить бороду или очки?

А если нанести специальный грим?

Узнает ли биометрия человека после пластической операции?

А как биометрия различает представителей разных национальностей?

Для загранпаспорта нового образца требуется сдавать биометрию. Можно ли сделать такой паспорт маленькому ребенку?

Задача биометрии — следить за людьми?

Насколько легко взломать биометрию? Можно ли обмануть систему с помощью фото или видео, которыми человек делится в соцсетях?

Может ли кража биометрических данных как-то навредить пользователю?

Как работает распознавание лиц?

Главным способом распознавания лиц сегодня являются нейросети. Их преимущество заключается в способности не только анализировать информацию, но и обучаться «на ходу» — запоминать и новые данные. Сам процесс распознавания состоит из нескольких этапов. Сначала необходимо получить изображение человека, которого нужно идентифицировать. Система захватывает картинку с камеры видеонаблюдения, детектирует лицо и вырезает его, выравнивает и сортирует. После этого на изображении человека проставляют антропоморфные точки. Они расположены в ключевых «зонах» лица: по контуру глаз и между ними, на лбу, подбородке, в области губ, ушей и т. д. Общее число антропоморфных точек может доходить до нескольких десятков. Нейросеть измеряет и суммирует расстояние между ними, что позволяет вычислить геометрию лица. Следующий этап — преобразование картинки с точками в цифровой код или «отпечаток лица». Изображение превращается в уникальный набор чисел определенной длины. На последнем этапе полученный код сравнивают с кодами людей, чьи данные хранятся в базе биометрических профилей. Совпадение означает, что идентификация пройдена. На первый взгляд этот процесс кажется очень долгим, но в реальности нейросеть работает невероятно быстро. Так, алгоритмам распознавания, установленным в биометрических продуктах РекФэйсис, на идентификацию одного человека требуется менее 1 секунды.

Умеет ли биометрия различать близнецов?

Биометрические алгоритмы различают близнецов лучше человеческого глаза, но вероятность сбоя алгоритма при их идентификации все-таки чуть выше. В биометрии выделяют два вида ошибок: первого и второго рода. Первый — это ложный отказ, когда система не узнает «своего» человека, хотя его данные есть в базе. Второй — ложный доступ, когда система принимает чужака за «своего». Вероятность ошибок можно понижать при обучении алгоритмов распознавания лиц или настройки биометрического продукта, в котором они используется. Таким образом, в системе возможно повысить или понизить порог схожести. В случае с близнецами выбрать оптимальные настройки сложнее: и слишком высокий, и слишком низкий пороги схожести оставляют вероятность того, что система или перепутает близнецов, или примет их за одного человека. При слишком низком пороге схожести система может перестать их различать, а при слишком высоком — принять одного за другого. Впрочем, вероятность ошибки повышается лишь на сотые доли процента, поэтому проблема не является критичной. Кроме того, для областей, где требуется 100%-ная гарантия защиты, можно задействовать дополнительные факторы идентификации. Например пароли или RFID-карты. Другой вариант — совместить распознавание лиц с идентификацией по отпечаткам пальцев или радужной оболочке глаза. Эти признаки у близнецов разные. Решение проблемы идентификации близнецов является одним из важных направлений в развитии технологии распознавания лиц. Корпорация Google инвестировала в соответствующие исследования более $2 млрд. Поиском решения задачи занимаются и в других странах. Так, в июле 2022 года свой метод распознавания близнецов на научной конференции в ОАЭ представила группа математиков Политехнического университета Перми. Суть разработки в том, что в фото из базы данных или видеопотока корректируют яркость и контрастность, выравнивают цвета по каналам цветовой модели RGB и пропускают через фильтр Собеля, делая картинку черно-белой. По словам разработчиков, метод позволяет в точности 99% при распознавании не только близнецов, но и одного и того же человека в разном возрасте.

Если человек изменился с возрастом, узнает ли его биометрия?

С возрастом наше лицо меняется, что приводит к так называемому «устареванию биометрического шаблона». Для поддержания его актуальности биометрические данные периодически необходимо обновлять. Так, пользователям российской ЕБС (Единой биометрической системы) рекомендуют пересдавать биометрию раз в три года. Однако это не означает, что через три года нейросеть вас не узнает. Во-первых, возрастные изменения в нашей внешности не всегда влияют на расположение антропоморфных точек. Во-вторых, меняется внешность очень медленно. Для нас самих и наших близких этот процесс практически незаметен. Зато произошедшие изменения сразу заметит бывший одноклассник, с которым мы не виделись 15 лет. Точно так же это работает с биометрическими алгоритмами. Допустим, бизнес-центр внедряет биометрию в СКУД на проходной и фотографирует человека для базы профилей. Проходит несколько лет, его лицо постепенно меняется. В какой-то момент он перестает быть «так уж похож» на свое фото из базы данных, однако устройство на проходной продолжает его пропускать. Почему так происходит? Все дело в способности современных нейросетей к самообучению, о которой мы упоминали в начале статьи. Ежедневно программа запоминает даже мельчайшие трансформации внешности и актуализирует наш образ. Почти как члены нашей семьи. Другое дело, если изначально попытаться поместить в свой профиль фото 15-летней давности. Тогда нейросеть будет уже в роли бывшего одноклассника: может узнать, а может и нет.

Биометрия узнает человека, если он начнет носить бороду или очки?

Прическа, борода, усы и очки не влияют на работоспособность алгоритма. Цифровой код человека, выражающий характеристики лица, зависит от антропоморфных точек. Они остаются неизменными вне зависимости от использования очков или смены стиля. Более того, во время пандемии, современные нейросети отлично научились различать людей в медицинских масках. Для этого алгоритмы «переориентировали» на считывание антропоморфных точек, расположенных на области глаз, а нейросети пришлось заново обучать на базах с фото людей в масках. Первой о решении задачи в феврале 2020 года объявила китайская компания Minivision. Уже в начале пандемии инженеры занялись дополнительным обучением алгоритмов на фотографиях сотрудников, знакомых и родственников. На доработку программы ушло менее двух месяцев.

А если нанести специальный грим?

Здесь все зависит от того, какие цели преследует человек. Если цель — выдать себя за другого человека, то это невозможно, и вот почему. Скопировать геометрию лица другого человека нереально ни с помощью накладок, ни с помощью самого мастерского грима. Если же главная цель — самому остаться неузнанным для системы, то шансы чуть выше. Люди пытаются обмануть лицевую биометрию с самого момента ее появления. В ход идут броский макияж, наклейки и причудливые украшения на лице, очки-хамелеоны, медицинские маски с изображением лица. Например, в 2020 году члены британского объединения художников Dazzle в знак протеста против использования биометрии в системах городского видеонаблюдения гуляли по Лондону в специальном гриме. Они рисовали на своих лицах яркие контрастные треугольники и полосы. По словам активистов, с помощью грима им удалось стать «неузнаваемыми» для системы разблокировки своих смартфонов. Однако в крупных биометрических системах, используемых в банках, офисных центрах и сети уличного видеонаблюдения, сегодня применяют более точные алгоритмы, чем в телефонах. Обмануть их с помощью грима или «шпионских» очков гораздо сложнее.

Узнает ли биометрия человека после пластической операции?

Существенные изменения во внешности требуют актуализации биометрического шаблона человека. Сюда относятся потеря глаза, изменение разреза глаз, ринопластика, сильная подтяжка лица и другие серьезные хирургические вмешательства, влияющие на геометрию лица, а вот шрамы, увеличение губ и ботокс на распознавание лица не влияют.

А как биометрия различает представителей разных национальностей?

Принцип работы алгоритмов распознавания лиц остается неизменным вне зависимости от расы. Более того, как и в случае с близнецами, нейросеть различает лица намного лучше среднестатистического человека. Впрочем, здесь многое зависит от того, как обучали нейросеть. Разработанная в Китае программа, для обучения которой использовали преимущественно базы данных с фотографиями людей азиатского типа внешности, может хуже распознавать европеоидные лица, и наоборот. Так, в 2020 году во время протестов движения BLM в США заговорили о дискриминации в биометрии. Разработчиков алгоритмов упрекнули в том, что программы слишком часто дают сбой при идентификации афро-американцев и принимают их за преступников. В ответ на обвинения Международная ассоциация биометрии и идентификации (IBIA) проверила работу ряда крупных алгоритмов. Отчет о результатах исследования был призван опровергнуть обвинения в «нетолерантности» биометрии. Эксперты подчеркнули, что точность распознавания зависит не от расовой принадлежности человека или предвзятости, а от качества и особенностей самого алгоритма. Крупные мировые разработчики при обучении нейросетей задействуют базы данных с фотографиями людей разных рас. Несмотря на то, что вероятность ошибки все равно сохраняется, она далеко не всегда связана с демографическим вопросом. Так, некоторые алгоритмы лучше распознают женщин, чем мужчин.

Для загранпаспорта нового образца требуется сдавать биометрию. Можно ли сделать такой паспорт маленькому ребенку?

Внедрение биометрических паспортов в мире началось еще в первой половине 2000-х годов. От обычных документов их отличает наличие чипа, куда записано цифровое фото человека и другая биометрическая информация. Это могут быть отпечатки пальцев, рисунок радужной оболочки глаза или другие данные. Сегодня биометрические паспорта используют более чем в 150 странах мира. Паспорта нового поколения позволяют активнее задействовать биометрию в индустрии путешествий и авиаперевозок: для прохождения предполетных формальностей и паспортного контроля. Однако «тонким» местом в вопросе внедрения биометрических паспортов остается возможность оформления таких документов для детей. Мировой опыт дает разные варианты решения этой проблемы. Так, в Германии гражданам в возрасте от 1 до 12 лет разрешено оформлять не биометрический паспорт общеевропейского образца, а простой «паспорт ребенка». Такой документ подходит для перемещений внутри Евросоюза, но в большинстве стран за пределами ЕС его не примут. В Испании для детей младше пяти лет срок действия биометрических паспортов ограничен двумя годами. В России биометрию пока используют только в заграничных паспортах. При этом граждане вправе выбирать между двумя типами документов. Паспорт старого образца (без биометрии) действует 5 лет, нового образца — 10 лет. Для оформления второго требуются отпечатки пальцев и цифровое фото. По закону дети могут добровольно проходить дактилоскопию с 6 лет. Тем не менее такой паспорт можно оформить ребенку любого возраста: просто у малышей в чипе документа не будет отпечатков пальцев. Однако камнем преткновения остаются данные лица. Внешность у детей меняется быстро, так что уже через пару лет может возникнуть необходимость в смене загранпаспорта: ни через пять, ни через семь, ни тем более через десять лет, пограничники просто не узнают 14-летнего подростка в 5-летнем малыше на фото в паспорте.

Задача биометрии — следить за людьми?

Распознавание лиц является важным инструментом в работе правоохранительных органов. Полиция и спецслужбы используют умное видеонаблюдение для расследования преступлений, задержания правонарушителей, борьбы с терактами и поиска пропавших людей. И все же биометрия — это не только про поддержание порядка, это и про удобство в повседневной жизни. Оплата в магазинах и снятие наличных в банкоматах, защита данных в телефоне на случай кражи, безопасный интернет-банкинг — распознавание лиц делает нашу жизнь проще, безопаснее и комфортнее. Именно за такую «добрую биометрию» и выступает РекФэйсис. Что же касается перспектив дальнейшего внедрения биометрии, то здесь все будет зависеть от правовой базы. В этом смысле биометрию можно сравнить с оружием: все зависит от того, как и когда их применять. Для дальнейшего развития и применения технологии распознавания лиц государству важно разработать четкие и прозрачные правовые нормы, предварительно выдвинув проблематику сбора и хранения данных на всеобщее обсуждение.

Насколько легко взломать биометрию? Можно ли обмануть систему с помощью фото или видео, которыми человек делится в соцсетях?

Можно ли обмануть биометрию, выдав себя за другого человека при идентификации — этот вопрос беспокоит многих. Для атаки на биометрические системы используют фото специальные маски, фото и дипфейк-видео. Поводом для особых опасений чаще всего становится именно видео- и фотоконтент, ведь и то и другое злоумышленники могут легко найти в соцсетях. Однако важно понимать, что для создания дипфейка требуется фото очень высокого качества и разрешения. Обмануть биометрическую защиту с помощью простого снимка из соцсетей невозможно. Да и в целом взлом биометрии сегодня является крайне трудоемкой задачей. Борьба с компрометацией является ключевым вектором в развитии современных биометрических технологий. Существует несколько подходов к защите. Первый — анализ изображения в разных спектрах: обычном, инфракрасном, 3D-инфракрасном. При проверке система сопоставляет баланс полноцветной картинки и ИК-изображения. Второй — алгоритмы проверки liveness. Их главная задача — удостовериться, что перед камерой находится живой человек. Чаще всего liveness использует проверку в оперативном режиме. Человек предлагают выполнить ряд действий: моргнуть, повернуть голову, улыбнуться. Система учитывает не только сам факт выполнения команд, но и естественность лица, а также однородность окружающих текстур во время движения. Некоторые алгоритмы применяют текстурный анализ: считывают блики на коже, светлые участки и тени на лице. Еще один вариант — фрейм-анализ. Он позволяет убедиться, что лицо вписано в естественный фон. Фотография человека на экране смартфона такую проверку не пройдет: система распознает наличие рамки от гаджета.

Может ли кража биометрических данных как-то навредить пользователю?

Страх людей на тему кражи или утери биометрических данных, к сожалению, достаточно распространен. В силу недостаточной осведомленности о принципах работы технологии, люди часто склонны сильно преувеличивать последствия подобных инцидентов. В современных биометрических системах вся информация хранится в зашифрованном виде в разных базах данных. Фотографии людей, биометрические шаблоны и личная информация преобразованы в набор цифр. Биометрический шаблон — это не ключ, не банковская карта и не пароль от телефона. Без верного алгоритма восстановить шаблон невозможно, а подобрать алгоритм фактически нереально. Более того, биометрические данные делают человека менее уязвимым для мошенников. Биометрия — это лучшее оружие против социальной инженерии, методы которой так популярны у злоумышленников. PIN-коды и одноразовые пароли для совершения банковских операций легко выманить, заговорив собеседника или выдав себя за сотрудника финансовой организации. Но по сравнению с биометрией эти приемы безнадежно устарели: если бы у жертв подобных мошенничеств была настроена биометрическая идентификация, они никогда не лишились бы своих денег. Ведь в отличие от данных банковской карты «выманить» у человека его «лицоW или «пальцы» — невозможно. А значит, доступ к конфиденциальной информации и риск компрометации стремится к нулю. Биометрия — это безопасность и удобство. Как и все новые технологии, технология распознавания лиц вызывает немало предрассудков и вопросов. Однако с каждым годом преимущества лицевой биометрии для обычного человека становятся все более очевидными. Популяризация знаний о биометрии и ее пользе применения является одной из миссий РекФэйсис. Узнать больше о биометрии и биометрических решениях на базе лицевой биометрии и их применении в разных сферах жизни вы можете в нашем блоге и на бесплатных вебинарах РекФэйсис. Какие заблуждения и мифы о биометрии знаете Вы?