مقدمه:
برای صادر کردن اجازه ورود یک نفر نیاز داریم تا آن را شناسایی و هویت او را تایید کنیم و هدف ما انجام بررسی هایی است که به طور خودکار توسط یک سیستم صورت گیرد. در اصل همه روش های شناسایی، با سه مورد زیر در ارتباط میباشد :
۱- آنچه که شما میدانید (یک کلمه عبور یا PIN )
۲- آنجه که شما دارید (یک کارت یا نشانه های دیگر)
۳- آنچه که شما هستید (مشخصات فیزیکی یا رفتاری)
مورد سوم را با نام زیست سنجی یا BIOMETRICS نیز میشناسند.
كلمه بيو متريك یک كلمه يوناني( bios) به معناي زندگي و كلمه metrikos به معناي اندازه گيري میباشد.
در بین زمینه‌های بایومتریک نیز، تشخیص هویت به کمک چهره بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مخصوصا دردهه های اخیر، موضوع تشخیص چهره از مرحله تحقیقاتی علمی عبور کرده است و پا به عرصه‌ی تکنولوژی و محصولات تجاری گذاشته است. از کاربردهای این تکنولوژی، در تشخیص چهره عموم در مرزهای بین‌المللی، جستجو به دنبال مجرمین و همچنین نشانه‌گذاری(Tagging) صورت‌ها در شبکه‌های اجتماعی استفاده شده است.
از مزایای این روش نسبت به بقیه روش های بیومتریک میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
– بسیاری از دیگر روش‌ها، نیازمند این هستند که کاربران در حالت ویژه ای قرار گیرند. برای مثال، جهت ثبت اثر انگشت و یا هندسه‌ی دست، کاربر باید دست خود را در محلی مشخص بگذارد یا برای اسکن عنبیه و شبکه‌ی چشم، فرد باید خود را در موقعیت خاصی نسبت به دوربین قراردهد. اما در تشخیص چهره بدون نیاز به قرار گرفتن کاربر در موقعیت خاصی، میتوانیم با دوربین‌هایی از فاصله‌ی دور نیز چهره‌ی افراد را شناسایی و تائید کنیم.
– روش‌های تشخیص عنبیه‌ی چشم و شبکیه‌ی چشم ، بر روی حرکت کاربر، بسیار حساس هستند. در حالی که تصویر برداری از چهره با وجود یک دوربین ثابت از فاصله‌ی دور نیز امکان دارد. با توجه به وجود الگوریتم‌های مناسب برای تشخیص چهره و پیش‌پردازش‌های مناسب، میتوان مدلی را ارائه داد که تا حد نسبتا خوبی به تغییرات زاویه‌ی دید، اندازه و روشنایی حساس نباشد.
– برای دریافت خیلی از اطلاعات بایومتریک، باید همه‌ی افراد از یک دستگاه استفاده کنند. در زمان دریافت این اطلاعات، باید بدن کاربران با دستگاه تماس پیدا کند. این کارمی‌تواندمیکروب را در بین عموم گسترش دهد. اما تشخیص چهره نیازی به برخورد فیزیکی با فرد مورد نظر ندارد و استفاده از آن ضرری برای سلامتی انسان ندارد.
در واقع، سیستم تشخیص چهره ( facial recognition) یک تکنولوژی توانا درشناختن و تأیید یک فرد از روی یک عکس دیجیتالی یا یک ویدئو میباشد. این سیستم از دو قسمت سخت افزاری و نرم افزاری تشکیل شده است که بین کارکرد آنها هماهنگی وجود دارد. زمانی که کاربر روبه روی سیستم تشخیص چهره قرار میگیرد، ویژگی‌های چهره آن شخص به صورت الگوریتم‌های کامپیوتری ذخیره می‌شوند. الگوریتم ممکن است موقعیت نسبی، اندازه و یا شکل چشم‌ها، بینی، گونه‌ها و فک را تجزیه و تحلیل کند،این الگوریتم به صورت اطلاعات قابل خواندن در نرم افزار کنترل تردد تشخیص چهره ذخیره شده و دستگاه نیز میتواند از آن خروجی بگیرد. سپس بین تصویر گرفته شده از کاربر و تصویر ذخیره شده در حافظه دستگاه، مقایسه صورت میگیرد و جواب نهایی به صورت مثبت یا منفی گزارش میشود.
انواع الگوریتم های تشخیص چهره به شرح زیر میباشد:
تکنیک تشخیص سه بعدی چهره:
در این تکنیک از داده های سنسور سه بعدی جهت تهیه اطلاعاتی درباره شکل کلی چهره استفاده می شود. بعد از آن، این مشخصه ها را برای تشخیص ویژگی های برجسته کننده چهره مثل تشخیص مرزهای چشم ها، بینی و چانه و… استفاده میکند. یکی از ویژگی های این تکنیک این است که مانند دیگر تکنیک ها، نور محیط تاثیری برروی آن ندارد. از دیگر ویژگی های آن، توانایی تشخیص چهره از زاویه های مختلف است.
نقاطی که توسط این تکنیک به دست می آیند، میتوانند کمک زیادی به بالا رفتن دقت تشخیص چهره کنند.
از دیگر روش ها که برای ثبت تصاویر سه بعدی استفاده میکنند، بهره گیری از سه دوربین به طور مجزا میباشد که در مقابل، کنار و در زاویه ای معین از چهره قرار میگیرند و تصویر چهره را به صورت همزمان تشکیل می دهند.
تکنیک تحلیل بافت پوست:
در تکنیک تحلیل بافت پوست، از جزئیات بصری پوست که در تصاویر استاندارد دوربین های دیجیتال یا تصاویر اسکن شده وجود دارد استفاده میشود. این تکنیک (Skin Texture AnalysiS) جزئیاتی مانند خطوط، الگوها و نقاط موجود بر روی پوست صورت را با تبدیلات ریاضیاتی به معادلات ریاضی تبدیل می کند.
و نحوه کار آن به این صورت است که یک تصویر از بخشی از چهره تهیه می شود، سپس این تصویر به اجزای کوچکتری تقسیم می شود و توسط تبدیلات ریاضی این تکه تصویرها به فضای معادلات ریاضیاتی برده می شوند و با کمک این معادلات، امکان تشخیص بین خطوط، منافظ و بافت تصاویر به وجود می آید.از جمله کاربرد های این تکنیک در تشخیص تصاویر دوقلو های شبیه به هم است که در نرم افزارهای رایج تشخیص چهره این قابلیت موجود نمیباشد. تحقیق ها نشان داده است که بهره گیری از تکنیک تحلیل بافت پوست میتواند 20 تا 25 درصد افزایش بازده را همراه داشته باشد.
تشخیص چهره با استفاده از تکنیک های ترکیبی:
همان طور که میدانید، هر تکنیکی دارای مزایا و معایبی است. به همین دلیل شرکت هایی که بر روی پیاده سازی الگوریتم ها و ساخت محصولات تشخیص چهره فعالیت میکنند سعی دارند جهت بالا بردن بازده و کیفیت، الگوریتم های خود را ترکیبی از دو تکنیک های بالا بسازند. به عنوان مثال بعضی شرکت ها، از ترکیب دو تکنیک های تشخیص سه بعدی و تحلیل بافت چهره بهره میبرند تا بتوانند قابلیت اعتماد سیستم خود را بالا ببرند.
از جمله قابلیت هایی که بخاطر ترکیب تکنیک های تشخیص چهره میتوانیم اضافه کنیم عبارت اند از:
– عدم حساسیت سیستم به حالات مختلف صورت (لبخند، اخم، چمشک زدن و…)
– تغییر حالات ریش و سبیل و عینک است.
