التعرف على الوجه والتعرف على البيانات الحيوية

تحليل موجز لتقنية التعرف على الوجه

التعرف على الوجه هو تقنية بيومترية تعتمد على معلومات ملامح الوجه البشري. تستخدم الكاميرا أو الكاميرا لالتقاط صورة أو دفق فيديو يحتوي على وجه بشري، وتكتشف تلقائيًا الوجه في الصورة وتتعقبه، وتنفذ المعالجة ذات الصلة على الوجه المكتشف. يحتاج التعرف على الوجه إلى تجميع كمية كبيرة من البيانات المتعلقة بصور الوجه للتحقق من صحة الخوارزمية وتحسين دقة التعرف باستمرار.

يمكن لأنظمة التعرف على الوجوه الحالية تحقيق نتائج مرضية في التعرف في ظل الظروف المثالية لتعاون المستخدمين واكتسابهم. ومع ذلك، فإن معدل التعرف للأنظمة الحالية سينخفض فجأة في ظل عدم تعاون المستخدمين وظروف اكتساب أقل من المثالية. على سبيل المثال، عند مقارنة وجه بوجه مخزن في النظام، مثل الحلاقة أو تغيير تسريحة الشعر أو ارتداء المزيد من النظارات أو تغيير التعبيرات، قد يتسبب ذلك في فشل المقارنة.

تعد تقنية التعرف على الوجه واحدة من خوارزميات تحليل السمات الإقليمية المستخدمة على نطاق واسع في التكنولوجيا الحيوية، والتي تدمج تقنية معالجة الصور بالكمبيوتر ومبادئ الإحصاء الحيوي في واحدة، باستخدام تقنية معالجة الصور بالكمبيوتر لاستخراج نقاط سمات الصورة البشرية من الفيديو واستخدام مبادئ الإحصاء الحيوي لتحليل وإنشاء نماذج رياضية، أي قوالب سمات الوجه. يتم استخدام قالب سمات الوجه المكتمل لتحليل السمات مع صورة وجه الموضوع، ويتم إعطاء قيمة تشابه وفقًا لنتيجة التحليل. تُستخدم هذه القيمة لتحديد ما إذا كان الشخص هو نفسه.

تكمن ميزة التعرف على الوجه في طبيعته وغياب السمات المدركة للفرد الذي يتم اختباره. ونعني بالطبيعية أن طريقة التعرف هي نفس السمات الحيوية التي يستخدمها البشر في تحديد الهوية الفردية. على سبيل المثال، يميز التعرف على الوجه الأفراد من خلال ملاحظة الوجوه ومقارنتها وتمييز الهويات، بالإضافة إلى التعرف الطبيعي وكذلك التعرف على الصوت والتعرف على نوع الجسم، وما إلى ذلك. يعد التعرف على بصمات الأصابع والتعرف على القزحية وما إلى ذلك غير طبيعي لأن البشر أو الكائنات الحية الأخرى لا يميزون الأفراد من خلال هذه السمات الحيوية. تعد السمات غير المكتشفة مهمة أيضًا في طرق التعرف، مما يجعلها غير مؤذية وأقل عرضة للخداع، حيث تقل احتمالية جذب الانتباه. يتميز التعرف على الوجه بمثل هذه الخصائص التي تجعله يستخدم الضوء المرئي حصريًا للحصول على معلومات حول صور الوجه، ولكن على عكس التعرف على بصمات الأصابع أو التعرف على القزحية، والتي تتطلب استخدام أجهزة استشعار الضغط الإلكترونية لالتقاط بصمات الأصابع، أو الضوء تحت الأحمر لالتقاط صور القزحية، فإن طرق الالتقاط هذه يمكن اكتشافها بسهولة وبالتالي يسهل خداعها عن طريق التنكر.

يعتبر التعرف على الوجه من أصعب مواضيع البحث في مجال التعرف البيومتري وحتى الذكاء الاصطناعي. إن صعوبة التعرف على الوجه ترجع بشكل أساسي إلى خصائص الوجه كسمة بيومترية، حيث تكون الاختلافات بين الأفراد المختلفين صغيرة جدًا وبنية الوجه متشابهة، حتى بنية وشكل أعضاء الوجه متشابهة جدًا، وهذه الميزة مفيدة لاستخدام تحديد موقع الوجه ولكنها ليست كذلك للتعرف على الوجه. إن شكل الوجه البشري غير مستقر للغاية، ويمكن للأشخاص إنتاج العديد من التعبيرات من خلال تغييرات الوجه، وتتغير الصورة المرئية للوجه كثيرًا في زوايا المراقبة المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يتأثر التعرف على الوجه بالعديد من العوامل، مثل ظروف الإضاءة وقناع الوجه والعمر وما إلى ذلك.

 في التعرف على الوجوه، يجب تكبير نوع واحد من الاختلافات ليكون بمثابة معيار للتمييز بين الأفراد، في حين يجب القضاء على نوع آخر من الاختلافات لأنها يمكن أن تمثل نفس الفرد. يُشار إلى نوع واحد من الاختلافات عادةً باسم الاختلافات بين الطبقات والآخر باسم الاختلافات داخل الطبقات. بالنسبة للوجوه، يميل الاختلاف داخل الطبقات إلى أن يكون أكبر من الاختلاف بين الطبقات، مما يجعل من الصعب التمييز بين الأفراد من خلال الاختلافات بين الطبقات مع تدخل الاختلافات داخل الطبقات. يستخدم التعرف على الوجوه بشكل أساسي للتعرف على الهوية. نظرًا للشعبية السريعة لمراقبة الفيديو، فإن العديد من تطبيقات مراقبة الفيديو تحتاج بشكل عاجل إلى تقنية تحديد هوية سريعة بعيدة المدى وغير متعاونة لتأكيد هوية الأفراد عن بعد بسرعة وتحقيق تحذير ذكي. لا شك أن تقنية التعرف على الوجوه خيار جيد. يمكن باستخدام تقنية الكشف السريع عن الوجه العثور على الوجوه من صور فيديو المراقبة في الوقت الفعلي ومقارنتها بقاعدة بيانات الوجوه في الوقت الفعلي، وبالتالي تحقيق التعرف السريع.

مزايا تقنية التعرف على الوجه

كتقنية ناشئة لتحديد الهوية البيومترية (القياسات الحيوية)، تتمتع تقنية التعرف على الوجه بمزايا فريدة في التطبيق مقارنة بالتعرف على القزحية ومسح بصمات الأصابع ومسح راحة اليد وغيرها من التقنيات: سهولة الاستخدام وقبول المستخدم العالي تستخدم تقنية التعرف على الوجه كاميرا عالمية كجهاز اكتساب معلومات التعرف لإكمال عملية التعرف بطريقة غير تلامسية دون أن يلاحظ كائن التعرف عملية التعرف. تعتمد تقنية التعرف على الوجه المتميزة البديهية على صورة الوجه البشري، ولا شك أن الوجه البشري هو المصدر الأكثر بديهية للمعلومات التي يمكن تمييزها بالعين المجردة، وهو مناسب للتأكيد اليدوي والتدقيق، و"الحكم على الأشخاص من خلال مظهرهم" يتماشى مع قانون الإدراك البشري. دقة وسرعة التعرف العالية بالمقارنة مع التقنيات البيومترية الأخرى، فإن دقة التعرف على تقنية التعرف على الوجه على مستوى عالٍ، ومعدل التعرف الخاطئ ومعدل الرفض منخفضان.

في التطبيقات ذات متطلبات الأمان العالية، تتطلب تقنية التعرف على الوجه أن يكون كائن التعرف موجودًا فعليًا في موقع التعرف، مما يجعل من الصعب على الآخرين تزويره. تضمن قدرة التمييز النشطة الفريدة لتقنية التعرف على الوجه عدم تمكن الآخرين من خداع نظام التعرف باستخدام صور غير نشطة أو دمى أو شخصيات شمعية. من الصعب القيام بذلك باستخدام التقنيات الحيوية مثل بصمات الأصابع. على سبيل المثال، يمكن انتحال هوية مستخدم شرعي من خلال إصبع مقطوع لمستخدم شرعي دون أن يتمكن نظام التعريف من اكتشافه. المعدات المستخدمة في تقنية التعرف على الوجه هي أجهزة الكمبيوتر العامة والكاميرات وغيرها من المعدات التقليدية، لأن الكمبيوتر ونظام مراقبة التلفزيون بالدوائر المغلقة وما إلى ذلك تم استخدامها على نطاق واسع، لذلك يستخدم معظم المستخدمين تقنية التعرف على الوجه دون إضافة الكثير من المعدات الخاصة، وبالتالي ليس فقط حماية الاستثمار الأصلي للمستخدم ولكن أيضًا توسيع وظيفة المعدات الموجودة لدى المستخدم، لتلبية احتياجات المستخدم الأمنية.

تعتمد المعلومات الأساسية على تقنية التعرف على الوجه التي يتم الحصول عليها بسهولة استنادًا إلى صورة الوجه أو صورة الوجه الملتقطة في الوقت الفعلي، لذلك فهي بلا شك الأسهل في الحصول عليها. منخفضة التكلفة، وسهلة الترويج لاستخدام تقنية التعرف على الوجه لأن استخدام المعدات العامة التقليدية، والسعر في نطاق مقبول للمستخدم العام، مقارنة بتكنولوجيا المقاييس الحيوية الأخرى، فإن منتجات التعرف على الوجه تتمتع بنسبة أداء إلى سعر عالية جدًا. باختصار، تعد تقنية التعرف على الوجه تقنية تحديد هوية بيومترية عالية الدقة وسهلة الاستخدام وعالية الاستقرار ويصعب تزويرها وفعالة من حيث التكلفة، مع آفاق تطبيق سوقية واسعة للغاية.

 عيوب تقنية التعرف على الوجه

يعتبر التعرف على الوجه من أصعب موضوعات البحث في مجال التعرف البيومتري وحتى في مجال الذكاء الاصطناعي. تنشأ صعوبات التعرف على الوجه بشكل أساسي من خصائص الوجه كسمة بيومترية. لا يختلف التشابه كثيرًا بين الأفراد المختلفين، فكل الوجوه لها هياكل متشابهة، وحتى المظهر البنيوي لأعضاء الوجه متشابه. هذه الخصائص مفيدة لتحديد المواقع باستخدام الوجه، ولكنها غير مواتية للتمييز بين الأفراد البشر باستخدام الوجه. بالإضافة إلى ذلك، يتأثر التعرف على الوجه بالعديد من العوامل مثل ظروف الإضاءة (على سبيل المثال، النهار والليل، والداخل والخارج، وما إلى ذلك)، والعديد من أغطية الوجه (على سبيل المثال، الأقنعة، والنظارات الشمسية، والشعر، واللحية، وما إلى ذلك)، والعمر.

في التعرف على الوجوه، من المفترض أن يتم تكبير الفئة الأولى من الاختلافات واستخدامها كمعيار للتمييز بين الأفراد، بينما يجب التخلص من الفئة الثانية من الاختلافات لأنها يمكن أن تمثل نفس الفرد. يُشار عادةً إلى النوع الأول من الاختلافات باسم الاختلافات بين الفئات، بينما يُشار إلى النوع الثاني من الاختلافات باسم الاختلافات داخل الفئة. بالنسبة للوجوه، غالبًا ما يكون الاختلاف داخل الفئة أكبر من الاختلاف بين الفئات، مما يجعل من الصعب للغاية التمييز بين الأفراد الذين يستخدمون الاختلاف بين الفئات عند إزعاجهم بالاختلاف داخل الفئة.

عملية تقنية التعرف على الوجه

 يتضمن نظام التعرف على الوجه بشكل أساسي أربعة مكونات، وهي: التقاط صورة الوجه واكتشافها، ومعالجة صورة الوجه مسبقًا، واستخراج ميزات صورة الوجه، والمطابقة والتعرف عليها.

 1. التقاط صورة الوجه:

يمكن التقاط صور وجه مختلفة من خلال عدسة الكاميرا، مثل الصور الثابتة، والصور الديناميكية، والمواضع المختلفة، والتعبيرات المختلفة وغيرها من الجوانب التي يمكن التقاطها بشكل جيد. عندما يكون المستخدم ضمن نطاق التصوير لجهاز الاستحواذ، سيبحث جهاز الاستحواذ تلقائيًا ويلتقط صورة وجه المستخدم. اكتشاف الوجه: يستخدم اكتشاف الوجه بشكل أساسي في الممارسة العملية للمعالجة المسبقة للتعرف على الوجه، أي لمعايرة موضع وحجم الوجه في الصورة بدقة. تحتوي صورة الوجه على ميزات نمطية غنية، مثل ميزات الهيستوغرام وميزات اللون وميزات القالب وميزات البنية وميزات هار. اكتشاف الوجه هو انتقاء المعلومات المفيدة من هذه واستخدام هذه الميزات لتحقيق اكتشاف الوجه.

 2. معالجة صورة الوجه مسبقًا:

إن معالجة الصور المسبقة للوجوه هي عملية معالجة الصور بناءً على نتائج اكتشاف الوجه وفي النهاية استخدامها لاستخراج السمات. غالبًا ما لا تكون الصورة الأصلية التي تم التقاطها بواسطة النظام قابلة للاستخدام بشكل مباشر بسبب الظروف المختلفة والتداخل العشوائي، ويجب معالجتها مسبقًا في مرحلة مبكرة من معالجة الصور، مثل تصحيح الدرجات الرمادية وتصفية الضوضاء ومعالجة الصور المسبقة الأخرى. بالنسبة لصور الوجه، تتضمن عملية المعالجة المسبقة بشكل أساسي تعويض الضوء وتحويل الدرجات الرمادية ومعادلة الهيستوجرام والتطبيع والتصحيح الهندسي وتصفية وشحذ صور الوجه.

استخراج سمات صورة الوجه: تنقسم السمات التي يمكن استخدامها في نظام التعرف على الوجه عادةً إلى سمات مرئية وسمات إحصائية للبكسل وسمات معامل تحويل صورة الوجه وسمات جبرية لصورة الوجه وما إلى ذلك. يتم إجراء استخراج سمات الوجه لبعض سمات الوجه. استخراج سمات الوجه، المعروف أيضًا باسم توصيف الوجه، هو عملية نمذجة سمات الوجوه. تلخص طرق استخراج سمات الوجه في فئتين: الأولى هي طرق التوصيف القائمة على المعرفة؛ والأخرى هي طرق التوصيف القائمة على السمات الجبرية أو التعلم الإحصائي.

 مطابقة صورة الوجه والتعرف عليها: يتم البحث عن بيانات الميزة المستخرجة من صورة الوجه ومطابقتها مع قالب الميزة المخزن في قاعدة البيانات عن طريق تعيين قيمة عتبة، وعندما يتجاوز التشابه قيمة العتبة هذه، يتم إخراج نتيجة المطابقة. التعرف على الوجه هو مقارنة ميزات الوجه المراد التعرف عليها مع قالب ميزة الوجه الذي تم الحصول عليه، والحكم على معلومات هوية الوجه وفقًا لدرجة التشابه. تنقسم هذه العملية إلى فئتين: التأكيد، وهي عملية مقارنة الصور من واحد إلى واحد، والتعرف، وهي عملية مقارنة مطابقة الصور من واحد إلى العديد.

مجالات تطبيق تقنية التعرف على الوجه

مع البحث المتعمق في التكنولوجيا الذكية، يظهر مصطلح التعرف على الوجه في حياتنا بشكل متكرر أكثر فأكثر. تقنية التعرف على الوجه، وهي تقنية بيومترية تعتمد على معلومات ملامح الوجه البشري للتعرف على الهوية. سلسلة من التقنيات ذات الصلة التي تستخدم الكاميرا أو الكاميرا لالتقاط الصور أو تدفقات الفيديو التي تحتوي على وجوه بشرية والكشف التلقائي عن الوجوه البشرية وتتبعها في الصور، ثم إجراء التعرف على الوجه على الوجوه المكتشفة، غالبًا ما تسمى أيضًا التعرف على الصور الشخصية والتعرف على الوجه. إذن كم من الناس يفهمون مدى اتساع نطاق تطبيق تقنية التعرف على الوجه؟ اليوم، يأخذك لوبين شيف لفهم ما يلي.

الأمن العام والتحقيق الجنائي وحل الجرائم

ابحث عن وجود معلومات أساسية عن السكان في قاعدة البيانات من خلال الاستعلام عن بيانات الصورة المستهدفة. على سبيل المثال، تركيب أنظمة في المطارات أو المحطات للقبض على المجرمين.

مهندس برمجيات التعرف على الوجه

مايك وانج

اتصل بنا للحصول على مزيد من المعلومات

نظام التحكم في الوصول

يمكن تحديد المناطق الآمنة من خلال التعرف على وجوه أولئك الذين يحاولون الدخول. يمكن استخدام أنظمة التعرف على الوجوه للأمن المؤسسي والسكني والتحكم في التعرف على الوجوه للتحكم في الوصول، مثل نظام الحضور والتحكم في الوصول بالتعرف على الوجه وأبواب الأمان التي تعمل بالتعرف على الوجه وما إلى ذلك. يعتمد التحكم في الوصول بالتعرف على الوجه على تقنية التعرف على الوجه المتقدمة، جنبًا إلى جنب مع تقنية التعرف على بطاقات الهوية وبصمات الأصابع الناضجة وإطلاق منتجات التحكم في الوصول الآمنة والعملية. يعتمد المنتج على تصميم منقسم، وجمع معلومات الوجه وبصمات الأصابع وبطاقة الهوية والتعرف على المعلومات البيولوجية والتحكم في الوصول داخل وخارج الفصل، والعملية العالية والسلامة والموثوقية. يعتمد النظام على نقل تشفير معلومات الشبكة، ويدعم التحكم عن بعد والإدارة، ويمكن استخدامه على نطاق واسع في البنوك والجيش والنيابة العامة والقانون والمباني الذكية وغيرها من المجالات الرئيسية للتحكم في أمن التحكم في الوصول.

نظام مراقبة بالكاميرات

يمكن استخدامها لمراقبة الحشود في الأماكن العامة مثل المطارات والملاعب والمتاجر الكبرى، على سبيل المثال، تركيب أنظمة مراقبة في المطارات لمنع الإرهابيين من الصعود إلى الطائرة. على سبيل المثال، يمكن استخدام أجهزة الصراف الآلي في البنوك، حيث يتم سرقة بطاقات المستخدمين وكلمات المرور، من قبل آخرين لسحب النقود بشكل احتيالي. سيمنع التطبيق المتزامن للتعرف على الوجه حدوث ذلك.

تطبيق الويب

 استخدام التعرف على الوجه لمساعدة شبكة بطاقات الائتمان في الدفع لمنع أصحاب بطاقات الائتمان غير الائتمانية من استخدام بطاقات الائتمان، إلخ. مثل تسجيل الدخول إلى الكمبيوتر والحكومة الإلكترونية والتجارة الإلكترونية. في التجارة الإلكترونية تتم جميع المعاملات عبر الإنترنت، وقد تم نقل العديد من عمليات الموافقة في الحكومة الإلكترونية إلى الإنترنت. وحاليًا، تتم الموافقة على المعاملات أو الموافقات من خلال كلمات المرور. إذا سُرقت كلمة المرور، فلا يوجد ضمان للأمان. إذا تم استخدام السمات البيومترية، فمن الممكن تحقيق توحيد الهوية الرقمية والهوية الحقيقية للشخص المعني على الإنترنت. وبالتالي، ستزداد موثوقية أنظمة التجارة الإلكترونية والحكومة الإلكترونية بشكل كبير.

الدفع عبر شبكة بطاقات الائتمان

استخدم تقنية التعرف على الوجه لمساعدة شبكة بطاقات الائتمان في إجراء المدفوعات لمنع مالكي بطاقات الائتمان غير الائتمانية من استخدام بطاقات الائتمان وما إلى ذلك.

التعرف على الهوية

مثل جوازات السفر الإلكترونية وبطاقات الهوية. وربما يكون هذا هو أكبر تطبيق في المستقبل. فقد فرضت منظمة الطيران المدني الدولي على الدول الأعضاء البالغ عددها 118 استخدام جوازات السفر القابلة للقراءة آليًا اعتبارًا من 1 أبريل 2010، مع اعتبار التعرف على الوجه هو الأسلوب الأول للتعريف، وأصبح هذا الشرط معيارًا دوليًا. وتتطلب الولايات المتحدة بالفعل من الدول التي أبرمت معها اتفاقيات إعفاء من التأشيرة استخدام نظام جوازات السفر الإلكترونية الذي يشتمل على سمات بيومترية مثل بصمات الوجه بحلول 26 أكتوبر 2006، وبحلول نهاية عام 2006، كانت أكثر من 50 دولة قد نفذت مثل هذا النظام.

تخطط إدارة أمن النقل الأمريكية (TSA) لطرح وثيقة سفر محلية عالمية تعتمد على البيانات الحيوية في جميع أنحاء الولايات المتحدة. تخطط العديد من الدول الأوروبية أو تنفذ برامج مماثلة لتحديد وإدارة أنشطة المسافرين باستخدام الوثائق الحيوية. يمكن إجراء مراقبة الحشود في الأماكن العامة مثل المطارات والملاعب والمتاجر الكبرى، على سبيل المثال، من خلال تثبيت أنظمة مراقبة في المطارات لمنع الإرهابيين من الصعود. على سبيل المثال، يمكن استخدام أجهزة الصراف الآلي في البنوك، حيث يتم سرقة بطاقات المستخدمين وكلمات المرور، من قبل آخرين لسحب النقود بشكل احتيالي. سيؤدي تطبيق التعرف على الوجه في نفس الوقت إلى تجنب هذا الموقف. البحث عن وجود معلومات أساسية عن السكان الرئيسيين في قاعدة البيانات من خلال استعلام بيانات الصورة المستهدفة. على سبيل المثال، تثبيت أنظمة في المطارات أو المحطات للقبض على المجرمين طلقاء.

الكاميرات الرقمية

تقنية التركيز التلقائي للوجه وتقنية مصراع الوجه المبتسم: أولاً وقبل كل شيء، التقاط الوجه. يتم تحديده وفقًا لأجزاء الرأس البشري، أولاً يتم تحديد الرأس، ثم الحكم على ميزات الرأس مثل العينين والفم، والتأكيد على أنه وجه بشري من خلال مقارنة مكتبة الميزات بالتقاط الوجه الكامل. ثم يتم استخدام الوجه كمحور للتركيز التلقائي، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير من وضوح الصور الملتقطة. تعتمد تقنية مصراع الوجه المبتسم على التعرف على الوجه، واستكمال التقاط الوجه، ثم تبدأ في الحكم على درجة الانحناء لأعلى للفم ودرجة الانحناء لأسفل للعينين لتحديد ما إذا كانت ابتسامة. يتم إجراء كل عمليات الالتقاط والمقارنة المذكورة أعلاه في حالة مقارنة مكتبات الميزات، لذا فإن مكتبات الميزات هي الأساس، والتي تحتوي على بيانات مختلفة عن ملامح الوجه والوجه المبتسم النموذجية.

تطبيقات الترفيه

تُستخدم تقنية التعرف على الوجه على نطاق واسع في الحياة اليومية، مثل التصوير بالكاميرا ومقارنة الصور وما إلى ذلك. وخاصة في العامين الماضيين، كانت برامج المواعدة على قدم وساق، ومن بينها أفضل شريحة وجه زوجين في برنامج Love Connection على قناة Zhejiang TV تستخدم تقنية مقارنة الوجوه لاختبار تشابه وجوه الشخصيات الرئيسية من الذكور والإناث. مع ظهور الإنترنت عبر الهاتف المحمول، قام بعض مطوري تقنية التعرف على الوجه بتطبيق التكنولوجيا في مجال الترفيه، مثل تطبيق وجه النجم السعيد، الذي يحسب التشابه بين الشخصية الرئيسية والنجم في الصورة بناءً على محيط الوجه ولون البشرة والملمس واللون والإضاءة وغيرها من خصائص الوجه.

نظام الدفع

يوليو 2013. أطلقت شركة فنلندية أول نظام دفع في العالم عن طريق "مسح الوجه". عند الخروج من المتجر، يواجه المستهلك ببساطة كاميرا على شاشة نقطة البيع عند منضدة الدفع، ويقوم النظام تلقائيًا بالتقاط صورة، ومسح وجه المستهلك، ثم النقر على شاشة اللمس لتأكيد المعاملة بعد عرض معلومات الهوية. لا يلزم وجود بطاقة ائتمان أو محفظة أو هاتف محمول. لا تتجاوز عملية المعاملة بالكامل 5 ثوانٍ. ومع ذلك، يعتقد بعض الناس أن "هذه المرة، عادة ما تكون كافية لإخراج محفظتك".