انعکاس در آینه دیجیتال

انسان همواره به طور ذاتی قادر به تشخیص چهره‌ها بوده است، ولی رایانه‌ها اخیرا توانسته‌اند قابلیت مشابهی را به دست آورند. در اواسط دهه 1960 دانشمندان کار روی تشخیص هویت را با استفاده از رایانه شروع کردند. از آن تاریخ تاکنون نرم‌افزار‌های تشخیص هویت راه زیادی را پیموده‌اند.

Identix یکی از شرکت‌هایی است که روی این تکنولوژی تحقیق می‌کند و نرم‌افزار آن که FaceIt نام دارد، می‌تواند چهره یک فرد را از بین جمعیت انتخاب و آن را با تصاویر ذخیره‌شده در بانک اطلاعات مقایسه کند. این نرم‌افزار برای این که کار کند، اول باید بتواند ساختار یک چهره را از بقیه تصویر تمایز دهد و بعد چهره مورد نظر را مورد بررسی قرار دهد و با مقایسه اندازه‌گیری‌هایش آن را با بقیه تصاویر مقایسه کند.

هر چهره دارای نقاطی است که با اندازه‌گیری فواصل آنها، می‌توان چهره‌ها را با یکدیگر مقایسه کرد. FaceIt برای هر چهره حدود 80 نقطه در نظر می‌گیرد. فاصله بین چشم‌ها، پهنای بینی، عمق گودی چشم، قالب گونه‌ها، طول خط فک و... از ویژگی‌هایی هستند که این نرم‌افزار از آنها برای تعریف کردن یک چهره استفاده می‌کند. حاصل هریک از این اندازه‌گیری‌ها عددی است که در بانک اطلاعات نرم‌افزار نماینده چهره مورد نظر می‌شوند.

در گذشته نرم‌افزار‌های تشخیص چهره از تصاویر دوبعدی برای مقایسه و تشخیص هویت یک عکس دوبعدی دیگر استفاده می‌کردند. برای این که این نرم‌افزار کارایی لازم را داشته و دقیق باشد، تصویر گرفته شده باید به گونه‌ای ‌بود که چهره فرد تقریبا به طور مستقیم به دوربین نگاه کند و با تصویر موجود در بانک اطلاعاتی نرم‌افزار فرق چندانی نداشته باشد. از سوی دیگر تصاویری که نیاز به تشخیص هویت دارند معمولا در شرایط کنترل شده‌ای گرفته نمی‌شوند. حتی تفاوت‌های جزئی در میزان نور و حالت چهره نیز می‌توانست مشکل‌ساز شود و کارایی نرم‌افزار را کاهش می‌داد و نرم‌افزار نمی‌توانست آن را بدرستی با بانک اطلاعاتش مقایسه کند.

روش جدیدی برای تشخیص چهره وجود دارد که از تصاویر سه‌بعدی استفاده می‌کند و دقت آن بیشتر است. این روش با استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد چهره، با بررسی استخوان و بافت‌های سخت مانند انحنای گودی چشم، بینی و چانه، یک چهره را شناسایی می‌کند. این ویژگی‌های صورت منحصربه‌فردند و به مرور زمان تغییر نمی‌کنند.

تشخیص چهره سه‌بعدی، با استفاده از عمق و محوری که نور روی آن تأثیر زیادی نگذاشته است، می‌تواند در تاریکی نیز کارایی قابل توجهی داشته باشد و می‌تواند یک فرد را با استفاده از تصویرش با زوایای مختلف شناسایی کند. برای شناسایی چهره به صورت سه‌بعدی مراحل زیر را باید پشت سر بگذاریم.

به دست آوردن یک تصویر می‌تواند با استفاده از اسکن کردن یک عکس دوبعدی باشد یا با استفاده از فیلم دوربین و تصاویر زنده به صورت سه‌بعدی.

با شناسایی چهره، سیستم مکان سر، اندازه و حالت آن را مشخص می‌کند. برای شناسایی، عکس چهره فرد مورد نظر می‌تواند با دوربین تا 90 درجه زاویه داشته باشد، در حالی که در روش دو بعدی حداکثر 35 درجه زاویه قابل قبول بود.

سیستم انحنا‌های صورت را در مقیاسی با دقت میلی متر اندازه‌گیری می‌کند و با استفاده از این مقدار‌ها الگوی صورت را تولید می‌کند.

نمایش

سیستم به الگوی به دست آمده یک کد انحصاری می‌دهد که به وسیله این کد صورت فرد در سیستم نمایش داده می‌شود.

اگر عکس سه‌بعدی باشد و بانک اطلاعاتی عکس‌های سه‌بعدی داشته باشد، تطبیق تصویر بدون هیچ تغییری روی عکس انجام می‌شود. اما با این حال در بانک‌های اطلاعاتی که از تصاویر دوبعدی استفاده می‌کنند فرآیند مقایسه کمی ‌پیچیده‌تر است. یک نمونه سه‌بعدی تصویری زنده و متحرک را فراهم می‌آورد که باید با یک تصویر تخت و ثابت مقایسه شود. وقتی یک تصویر سه‌بعدی گرفته شد، نقاط مختلف (معمولا 3 نقطه) شناسایی می‌شوند. برای مثال 3 نقطه بیرون چشم، درون چشم و نوک بینی شناسایی و اندازه‌گیری می‌شوند. با در دست داشتن این مقادیر، الگوریتم خاصی به کار گرفته می‌شود تا تصویر سه‌بعدی را به تصویری دوبعدی تبدیل کند. بعد از این مرحله، برنامه تصویر دوبعدی تولید شده را با بانک اطلاعاتی خود مقایسه می‌کند.

در تأیید هویت، یک تصویر فقط با یکی از تصاویر بانک اطلاعاتی تطبیق داده می‌شود تا ثابت شود عکس مورد نظر مربوط به شخصی است که خود را معرفی کرده است. برای شناسایی، تصویر با همه تصاویر بانک اطلاعاتی مقایسه می‌شود و به هر مقایسه‌ای که ممکن است تطبیق داده شود، مقداری تعلق می‌گیرد و از بین آنها تصویری که بیشترین تطابق را دارد انتخاب می‌شود.

شرکت Identix محصول دیگری نیز با نام FaceIt Argus تولید کرده است که با استفاده از بافت پوست می‌تواند به بالا بردن دقت کمک کند. این نرم‌افزار نیز روشی مشابه روش تشخیص چهره دارد و به فرآیند عملیات آن آنالیز بافت سطح گفته می‌شود. تصویری از بافت پوست گرفته می‌شود و این تصویر به قسمت‌های کوچک‌تر تقسیم می‌شود. با استفاده از الگوریتم این برنامه، خطوط، منافذ و بافت پوست به وسیله مقادیر ریاضی نمایش داده می‌شوند. با استفاده از این روش می‌توان هویت دوقلوهای شبیه به هم را نیز از هم تمایز داد که با استفاده از نرم‌افزار‌های تشخیص هویت به تنهایی امکان‌پذیر نیست. با ترکیب کردن این دو نرم‌افزار دقت در نتیجه کار تا 25 در صد افزایش می‌یابد و حالت‌های صورت و حرکاتی مانند چشمک زدن، اخم کردن یا لبخند زدن و حتی اضافه شدن ریش، سبیل و عینک نیز بر نتیجه عملیات بی‌تأثیر می‌ماند.

با این حال این نرم‌افزار کامل و بی نقص نیست. درخشش بیش از حد عینک یا استفاده از عینک آفتابی، پوشاندن قسمت‌های مرکزی صورت با موهای بلند، نورپردازی نامناسب و وضوح کم، از عواملی هستند که کار این نرم‌افزار را دشوار می‌کند.

شرکت Identix تنها شرکتی نیست که نرم‌افزار تشخیص چهره تولید کند. با این که طرز کار بیشتر آنها مشابه FaceIt است، اما تفاوت‌هایی نیز با یکدیگر دارند. برای مثال شرکت Animetrix محصولی با نام FACEngine ID SetLight تولید کرده است که می‌تواند نورپردازی‌های نامناسب را که منجر به پیدا شدن نتایج نامطلوب می‌شوند، تصحیح کند. شرکت Sensible Vision نرم‌افزاری تولید کرده است که با استفاده از تشخیص چهره می‌تواند از رایانه محافظت کند. یعنی رایانه تا زمانی که فرد مورد نظر جلوی صفحه نمایش قرار دارد روشن و قابل دسترس است و هنگامی‌که این کاربر از رایانه دور شود، این نرم‌افزار به طور خودکار از ورود کاربران دیگر جلوگیری می‌کند.

پیشرفت فناوری در زمینه تشخیص چهره باعث شده است تا این سیستم در سال‌های اخیر بیش از پیش مورد استفاده قرار گیرند. این سیستم‌ها در سازمان‌ها و نهاد‌هایی مانند بانک‌ها، فرودگاه‌ها، نیروی انتظامی‌و... از دید امنیتی و مدیریتی بسیار کاربردی هستند.

محمدعلی زارعی‌فر

منبع: