مقدمه
شناسایی با چهره یک فناوری پیشرفته در کنترل دسترسی است که از یک یا چند تصویر از چهره‌ی فرد، ویژگی‌های خاصی را تحت شرایط کنترل‌شده اندازه‌گیری می‌کند. سامانه‌های تشخیص چهره بدون نیاز به تماس یا مداخله مستقیم کاربر عمل کرده و نرخ تأیید بالایی دارند.
این فناوری نسبت به تغییرات نژادی و جنسیتی حساسیت چندانی ندارد و قادر است طیف وسیعی از اشکال بدنی و ویژگی‌های چهره را مدیریت کند. سامانه‌های تشخیص چهره در صنایع گوناگون مانند بانکداری، بازی‌های رایانه‌ای، مراقبت سلامت، اجرای قانون، گمرک و دیگر حوزه‌ها به کار گرفته شده‌اند.
فناوری تشخیص چهره آزمایش‌های مقایسه‌ای مستقل را با موفقیت پشت سر گذاشته و در حال حاضر، سریع‌ترین رشد بازار را در حوزه‌ی کنترل دسترسی دارد.
شناسایی با چهره
شناسایی با چهره یک فناوری واپایش دسترسی است که در آن با استفاده از یک یا چند تصویر از صورت فرد، تعدادی از نقاط تحت شرایط واپایش‌شده اندازه‌گیری می‌شود. سامانه‌های تشخیص چهره نیاز به مداخله و تماس با کاربر ندارند و نرخ بالایی از تائید کاربر را دارند.
با تغییر نژاد یا جنسیت، تشخیص چهره تأثیر نمی‌گیرد؛ و یک فناوری قوی که قادر به مدیریت دامنه وسیعی از انواع بدن‌ها و مشخصات چهره است. از این فناوری در صنایع بسیار متفاوتی ازجمله بانکداری، بازی، شبکه سلامت، حفاظت از قانون، گمرک و غیره استفاده شده است. این فناوری با موفقیت آزمایش مقایسه‌های صنایع بی‌طرف را گذرانده است و اکنون سریع‌ترین رشد فناوری در بازار واپایش دسترسی را دارد.
تشخیص چهره دارای تعدادی از جنبه‌های مطبوع را دارد:
- فرایند شناسایی و تشخیص غیرارادی و طبیعی است. تداخل دوربین با فرد موردنظر برای شناسایی مانند زمانی است که تصویر تشخیص هویت گواهی‌نامه یا پاسپورت ایجاد می‌شود.
- نیاز به مداخله کاربر ندارد. برخلاف سایر تجهیزات زیست‌سنجی، این فناوری حداقل تداخل را با کاربر دارد.
- این فناوری بدون نیاز به تماس فیزیکی با کاربر است و با آلودگی و چرب بودن پوست افراد تشخیص‌دهنده آلوده نمی‌شود.
- این فناوری یک ثبت تصویری از تلاش‌ها برای ورود غیرمجاز را ایجاد می‌کند. اگرچه فناوری اثرانگشت نیز اثرانگشت افراد غیرمجاز که برای ورود تلاش کرده‌اند را نیز ممکن است ثبت کند، تحلیل و تحلیل اثرانگشت به تخصص نیاز دارد اما تحلیل چهره افراد غیرمجاز به تخصص نیاز ندارد.
- اگرچه برای اغلب فناوری‌های تشخیص چهره، نور محیط کفایت می‌کند اما انطباق بین تصویر گرفته‌شده با تصویر الگو نیاز به‌شدت نور یکسان و مشابه دارد.
دودسته فناوری استفاده‌شده در تشخیص چهره، فناوری‌های دسته پردازش تصویر و تصویربرداری حرارتی است. پردازش تصویر شکل، الگو و موقعیت‌های یکتای چهره را تحلیل کرده تا یک مدل ریاضیاتی ایجاد کند. تصویر می‌تواند به یک تصویر دو یا سه‌بعدی تقسیم شود. تعداد دوربین‌های استفاده‌شده اولین تفاوت فیزیکی بین سامانه‌های مختلف است. سامانه‌های سه‌بعدی از دو دوربین و تجمیع داده برای ایجاد یک الگوی سه‌بعدی استفاده می‌کنند. در سامانه‌های دوبعدی، یک دوربین تنها تصویر را ایجاد می‌کند. تصویربرداری حرارتی از یک دوربین مادون‌قرمز برای تولید یک گراف حرارتی چهره استفاده می‌کند. سامانه الگوی حرارتی حاصل از رگ‌های زیرپوست را به‌صورت داده دیجیتال تبدیل می‌کند.
استفاده از تشخیص چهره برای واپایش دسترسی یک راه سرراست بوده و به 20 الی 30 ثانیه زمان برای اخذ چند تصویر از فرد نیاز دارد. این تصویربرداری بهتر است در زوایای مختلف انجام شود تا انطباق دقیق‌تر ایجاد شود. سامانه اطلاعات مرتبط را استخراج کرده و از فنون ریاضی برای ایجاد یک الگوی ذخیره‌شده در پایگاه داده استفاده می‌کند.
تشخیص هویت فرد مشابه ثبت‌نام فرد است. کاربر ادعای داشتن یک هویت را از طریق یک نام ورودی، کارت هوشمند یا ورود از پایانه ورودی می‌کند و در مقابل دوربین برای چند ثانیه نشسته یا می‌ایستد. سامانه یک تصویر گرفته و از اطلاعات حاصل‌شده یک الگو ایجاد می‌کند سپس این الگو را با الگوی مرجع مقایسه کرده و اجازه دسترسی می‌دهد. نقطه‌ای که دو الگو به حد کافی مشابه باشند نقطه آستانه نام دارد و برای افراد مختلف، ساعات روز و عوامل دیگر متفاوت است.
تشخیص با چهره برای کاربردهای داخل ساختمانی که نورپردازی اطراف قابل‌واپایش است کاربرد دارد. دوربین باید طوری قرار بگیرد که تصاویر باکیفیت اخذ شود. تشخیص با چهره برای محل‌هایی که نورپردازی محیط یکنواخت نباشد یا به ماسک یا تجهیزات محافظتی کارکنان نیاز باشد کاربردی نیست.
آشکارترین و مفیدترین ارزیابی برای واپایش دسترسی با تشخیص با چهره کیفیت تصویربرداری دوربین است. به‌طورکلی هرچه کیفیت تصویر و تضاد رنگ تصویر اخذشده بیشتر باشد، سامانه چهره‌ها را بهتر تشخیص می‌دهد. زمان پردازش یک عامل مهم در مقبولیت بین کاربران است. همچنین سامانه باید بتواند فردی را که با یک تصویر یا ویدیو تلاش دارد که تشخیص چهره را فریب دهد را شناسایی کند. درنهایت یک سامانه واپایش دسترسی باید نرخ تشخیص اشتباه پایینی داشته باشد.
قابلیت اطمینان برخی از سامانه‌های تشخیص چهره می‌تواند به‌وسیله‌ی چندین عامل ازجمله عوامل انسانی یا محیطی تحت تأثیر قرار بگیرد. تفاوت در تجهیزات یا شرایط نوری در مرحله ثبت‌نام کاربر و محیط میدان اطراف می‌تواند نرخ رد دسترسی اشتباهی را افزایش دهد. تغییر در موهای صورت، شکل موها، عینک، وزن بدن و سایر جنبه‌های چهره (زاویه تصویربرداری) می‌تواند شکل صورت یا الگو را تغییر دهد. پوشیدن لباس‌های براق یا روشن ممکن است با توانایی تشخیص سامانه در انطباق با چهره مشکل ایجاد کنند. حرکات بسیار بالا یا پایین از سمت کاربر نیز منجر به تشخیص خطای کاربر شود.
برخی سامانه‌های تشخیص چهره ممکن است که تصاویر یا ویدیوهای نشان داده‌شده را به‌صورت یک چهره، تشخیص داده و به فرد غیرمجاز به خطا اجازه ورود به خطا بدهند. سامانه‌هایی که سه‌بعدی هستند نسبت به این خطا حساسیت کمتری دارند. برخی سامانه‌های دوبعدی جدید نیز قابلیت تشخیص چهره زنده از غیرزنده را داشته و دارای آسیب‌پذیری تشخیص خطای تصویر یا ویدیو پخش‌شده به‌عنوان تشخیص‌دهنده هستند.
منبع:
[NIST Face Recognition Vendor Test (FRVT), 2023]