4 نوع آموزش از نحوه کار دستگاه تشخیص چهره

در این مقاله از کافه آموزشگاه به نحوه عملکرد دستگاه تشخیص چهره یا همان احراز هویت می پردازیم.

آموزش نحوه کار دستگاه تشخیص چهره 

دستگاه تشخیص چهره (facial recognition system )، یک فناوری رایانه‌ای مبتنی بر هوش مصنوعی (AI) است که برای یافتن و شناسایی چهره‌ انسان در تصاویر و ویدیوها استفاده می‌شود. این تکنولوژی می تواند تعیین کند که آیا چهره در دو تصویر متعلق به یک شخص است یا خیر، یا یک چهره را در میان مجموعه بزرگی از تصاویر موجود جستجو کند. سیستم‌های امنیتی بیومتریک از تشخیص چهره برای شناسایی منحصربه‌فرد افراد در هنگام ورود کاربر یا ورود به سیستم و همچنین برای احراز هویت کاربران استفاده می‌کنند. از این سیستم‌ها در زمینه‌های مختلف از جمله امنیت، بیومتریک، اجرای قانون، سرگرمی و رسانه‌های اجتماعی استفاده می شود.

دستگاه تشخیص چهره از فناوری یادگیری ماشین (ML) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) استفاده می کند و نقش مهمی در ردیابی چهره، تجزیه و تحلیل آن و تشخیص هویت افراد و اندازه گیری ویژگی‌های صورت ایفا میکند. برای تشخیص چهره از حالات صورت استفاده میشود تا مشخص شود که کدام بخش از یک تصویر یا ویدیو باید بر روی سن، جنسیت و احساسات متمرکز شود.

دستگاه تشخیص چهره یک فناوری تشخیص بیومتریک بر اساس اطلاعات چهره انسان است. مجموعه‌ای از فناوری‌های مرتبط که از دوربین‌ها برای ضبط تصاویر یا جریان‌های ویدیویی حاوی چهره انسان استفاده می‌کنند. و به طور خودکار چهره‌ها را در تصاویر شناسایی و ردیابی میکند و سپس ارزیابی چهره را روی چهره‌های شناسایی شده انجام می دهد.

امروزه فناوری تشخیص چهره در حال پیشرفت و فراگیرتر شدن است. تاریخچه‌ای طولانی دارد و قبلاً فقط برای اهداف امنیتی استفاده می شد. اما امروزه اسکنرهای صورت حتی برای مصارف پزشکی نیز مناسب هستند. چرا این دستگاه ها اینقدر محبوب هستند؟ چه ویژگی هایی دارند؟

دستگاه تشخیص چهره چگونه از الگوریتم‌های هوش مصنوعی استفاده می کند.

همه ما به راحتی چهره دوستان، اعضای خانواده و آشنایان خود را شناسایی می کنیم. این به این دلیل است که ما با نشانه‌های چهره آنها از جمله چشم‌ها، بینی، لب‌ها و غیره آشنا هستیم. یک سیستم تشخیص چهره همین گونه عمل می‌کند، اما در مقیاس بزرگ و الگوریتمی، همان جایی که شما یک چهره را می‌بینید، دستگاه داده‌ها را می‌بیند.به عبارت دیگر، دستگاه تشخیص چهره یک هوش مصنوعی بیومتریک است که می تواند با تجزیه و تحلیل بافت و شکل صورت، فرد را شناسایی کند. تمام داده‌ها در بانک داده ذخیره می شود و فقط توسط پرسنل مجاز، قابل دسترسی هستند. فناوری این گونه دستگاه‌ها ممکن است متفاوت باشد، اما در زیر اصول اولیه عملکرد آنها را خواهید یافت.

تصویری از چهره یک فرد از تصویر یا ویدیو گرفته می شود. شخص ممکن است به تنهایی یا در میان جمعیت ظاهر شود. یک اسکنر تشخیص چهره، هندسه چهره را می خواند. فاکتورهای کلیدی عبارتند از: فاصله از پیشانی تا چانه، فاصله بین چشم‌ها، پل بینی، کانتور چانه، لب‌ها، گوش‌ها و غیره. در پایان، نرم افزار یک امضای چهره به دست می آورد. امضای صورت تبدیل به یک فرمول ریاضی می شود و در بانک داده ذخیره می شود و می توان آن را با چهره‌های دیگر مقایسه کرد.

توجه داشته باشید که محصولات نهایی دستگاه تشخیص چهره در توانایی آنها در تشخیص افراد در شرایط چالش برانگیز متفاوت است، به عنوان مثال، زاویه دید نامناسب، وضوح تصویر با کیفیت پایین، نور ضعیف، و غیره. بنابراین، همیشه بهتر است دستگاه‌های باکیفیت را انتخاب کنید که قول کار موثر را می‌دهند.

تشریح دستگاه تشخیص چهره

چگونگی احراز هویت از گذشته تا امروز

دستگاه تشخیص چهره سنتی عمدتا مبتنی بر تصویر نور مرئی می‌باشد که یک روش تشخیص آشنا نیز هست و سابقه ای بیش از 30 سال دارد. با این حال، این روش دارای نقص‌های غیر قابل حل است، به خصوص زمانی که نور محیط تغییر می کند. فرایند تشخیص به شدت دچار اختلال می شود، که نمی تواند نیازهای امنیتی را برآورده کند. راه حل های که برای این مشکل پیشنهاد شده است شامل ارزیابی چهره تصاویر سه بعدی و تشخیص چهره از تصویربرداری حرارتی است. با این حال، این دو فناوری هنوز نتایج رضایت بخشی را به ارمغان نیاورده‌اند.

راه حلی که به سرعت توسعه یافته است، فناوری تشخیص چهره با منابع نوری متعدد است که بر اساس تصاویر فعال مادون قرمز فعالیت میکند. می تواند بر تاثیر تغییرات نور محیط غلبه کند و به عملکرد تشخیصی عالی دست یافته است. عملکرد کلی این سیستم از نظر دقت، ثبات و سرعت بهتر از تشخیص چهره تصویر سه بعدی است. با پیشرفت سریع این فناوری در دو یا سه سال گذشته، فناوری تشخیص چهره روز به روز کاربردی تر می شود.

اجزای سیستم تشخیص چهره

دستگاه تشخیص چهره عمدتاً از چهار جزء تشکیل شده است که عبارتند از: جمع آوری و تشخیص چهره، پیش پردازش تصویر چهره، استخراج ویژگی تصویر چهره و تطبیق و تشخیص.

• جمع آوری و تشخیص چهره

اولین گام به دست آوردن تصویر چهره افراد است. تصاویر چهره‌های مختلف را می توان با لنز دوربین گرفت، مانند تصاویر ثابت، تصاویر پویا، موقعیت‌های مختلف، عبارات مختلف و غیره. هنگامی که کاربر در محدوده عکسبرداری دستگاه اکتساب اطلاعات قرار می گیرد، دستگاه به طور خودکار تصویر چهره کاربر را جستجو و ضبط می کند. گام دوم تشخیص چهره است.

در واقع از این مرحله برای پیش پردازش تشخیص چهره استفاده می شود. بنابراین، این مرحله برای کالیبره کردن دقیق موقعیت و اندازه صورت در تصویر است. تصاویر چهره حاوی ویژگی‌های الگوی غنی، مانند ویژگی‌های هیستوگرام، ویژگی‌های رنگی، ویژگی‌های قالب، ویژگی‌های ساختار و ویژگی‌های هار هستند. تشخیص چهره عبارت است از: انتخاب اطلاعات مفید و استفاده از این ویژگی ها برای دستیابی به تشخیص چهره کاربران.

سیستم‌های تشخیص چهره از الگوریتم یادگیری Adaboost بر اساس ویژگی های فوق استفاده می کنند. الگوریتم Adaboost روشی است که برای طبقه‌بندی ویژگی‌ها استفاده می‌شود که برخی از روش‌های طبقه‌بندی ضعیف را با هم ترکیب می‌کند تا یک روش طبقه‌بندی جدید و قوی را تشکیل دهد.

در فرآیند تشخیص چهره، از الگوریتم Adaboost برای انتخاب برخی از ویژگی‌های مستطیلی که می‌توانند چهره انسان را به بهترین شکل نشان دهند، استفاده می‌شود. طبقه‌بندی‌کننده ضعیف با انتخاب وزن‌های مناسب به طبقه‌بندی‌کننده قوی تبدیل می‌شود. سپس، چندین طبقه‌بندی‌کننده قوی آموزش‌دیده برای تشکیل یک طبقه‌بندی کننده آبشاری با ساختار آبشاری، ایجاد می‌شوند که می‌تواند به طور موثر سرعت تشخیص طبقه‌بندی را بهبود بخشد.

• پیش پردازش تصویر چهره

پیش پردازش تصویر چهره بر اساس نتایج حاصل شده از مرحله قبل است. این مرحله می تواند تصویر را پردازش کند و در نهایت به فرآیند استخراج ویژگی کمک کند. به دلیل محدودیت شرایط مختلف و تداخل تصادفی، تصویر اصلی به‌دست‌آمده توسط سیستم قابل استفاده مستقیم نیست، بنابراین باید در مراحل اولیه پردازش تصویر مانند تصحیح خاکستری، فیلتر نویز و غیره پیش پردازش شود.

برای تصویر چهره، فرایند پیش پردازش عمدتاً شامل تعیین میزان نور، تبدیل مقیاس خاکستری، یکسان سازی هیستوگرام، نرمال سازی، تصحیح هندسی، فیلتر کردن و شارپ کردن است.

• استخراج ویژگی تصویر چهره

ویژگی‌های قابل استفاده در سیستم تشخیص چهره معمولا به ویژگی‌های بصری، ویژگی‌های آماری پیکسل، ویژگی‌های ضریب تبدیل تصویر چهره، ویژگی‌های جبری تصویر چهره و غیره تقسیم می شوند. استخراج ویژگی‌های صورت، همچنین به عنوان، فرآیند مدل سازی ویژگی‌های صورت نیز شناخته می شود.

روش‌های استخراج ویژگی‌های صورت را می توان به دو دسته تقسیم کرد. یکی مبتنی بر دانش است و دیگری بر اساس ویژگی‌های جبری یا یادگیری آماری است. روش بازنمایی مبتنی بر دانش به‌دست آوردن داده‌های ویژگی است که برای طبقه‌بندی چهره با توجه به توصیف شکل اندام‌های صورت و فاصله بین آنها مفید است. اجزای ویژگی معمولاً شامل فاصله اقلیدسی، انحنا و زاویه بین نقاط مشخص است.

صورت انسان از چشم‌ها، بینی، دهان، چانه و سایر قسمت‌ها تشکیل شده است. توصیف هندسی این قطعات و رابطه ساختاری بین آنها می تواند به عنوان ویژگی‌های مهم برای تشخیص چهره مورد استفاده قرار گیرد. به این نوع مشخصات، ویژگی‌های هندسی می گویند. نمایش چهره مبتنی بر دانش عمدتاً شامل روش مبتنی بر ویژگی هندسی و روش تطبیق الگو است.

نحوه کار با دستگاه تشخیص چهره

• تطبیق و تشخیص چهره

داده‌های تصویر چهره (مشخصات صورت) استخراج شده، با الگوریتم موجود در پایگاه داده مطابقت داده می شود. با تنظیم یک آستانه، زمانی که شباهت بین دو تصویر از این آستانه فراتر رفت، نتیجه تطبیق تصاویر، آن خروجی دلخواه ما می شود. در واقع می توان گفت تشخیص چهره مقایسه ویژگی‌های چهره قابل تشخیص با الگوهای ویژگی‌های صورت به‌دست‌آمده است.

همچنین می تواند اطلاعات هویتی چهره انسان ها را بر اساس میزان تشابه قضاوت کند. این فعالیت به دو دسته تقسیم می شود. یکی بخش تایید است که فرآیند مقایسه تصویر یک به یک است و دیگری شناسایی است که فرآیند تطبیق و مقایسه تصویر است.

موارد استفاده از سیستم های تشخیص چهره چیست؟

در زیر برخی از کاربردهای عملی سیستم تشخیص چهره آورده شده است:

• تشخیص تقلب

شرکت ها از دستگاه تشخیص چهره برای شناسایی منحصر به فرد کاربرانی که یک حساب کاربری جدید در یک پلتفرم آنلاین ایجاد می کنند، استفاده می کنند. پس از انجام این کار، می‌توان از تشخیص چهره برای تایید هویت شخص واقعی، استفاده‌کننده از حساب استفاده کرد و در صورت فعالیت مخاطره‌آمیز یا مشکوک حساب آن شخص جریمه و شامل پیگرد قانونی می شود.

• امنیت سایبری

دسترسی غیرمجاز به سیستم‌های تشخیص چهره چالش برانگیز است، زیرا هیچ چیز را نمی توان در مورد چهره شما تغییر داد. نرم افزار تشخیص چهره نیز یک ابزار امنیتی راحت و بسیار دقیق برای باز کردن قفل گوشی‌های هوشمند و سایر دستگاه های شخصی است.

• کنترل فرودگاه و مرزها

بسیاری از فرودگاه‌ها از داده‌های بیومتریک به‌عنوان گذرنامه استفاده می‌کنند و به مسافران این امکان را می‌دهند که از صف‌های طولانی بگذرند و از یک ترمینال خودکار عبور کنند تا سریع‌تر به سفر خود برسند. صدور گذرنامه‌های الکترونیکی که با فناوری تشخیص چهره امکان پذیر شده است زمان انتظار مسافران را کاهش می دهد و موجب بهبود امنیت میشود.

مفید بودن دستگاه تشخیص چهره

• بانکداری

افراد به جای استفاده از رمزهای عبور یکبار مصرف یا تأیید دو مرحله‌ای، تراکنش‌های خود را با نگاه کردن به تلفن یا رایانه خود تایید می‌کنند. تشخیص چهره روشی با امنیت بالاتری است زیرا هیچ رمز عبوری وجود ندارد که هکرها بتوانند آن را به خطر بیاندازند.

• مراقبت‌های بهداشتی

برای دسترسی به پرونده بیماران می توان از تشخیص چهره استفاده کرد. این امر می تواند فرآیند ثبت نام بیمار را در یک مرکز درمانی ساده کند و درد و احساسات را در بیماران به طور خودکار تشخیص دهد.

مزایای فناوری تشخیص چهره چیست؟

برخی از مزایای سیستم‌های تشخیص چهره به شرح زیر است:

• امنیت کارآمد

دستگاه تشخیص چهره یک سیستم تایید سریع و کارآمد است. همچنین نقاط تماس کمتری در تشخیص چهره در مقایسه با وارد کردن رمز عبور یا پین وجود دارد. برای تایید امنیتی بیشتر از احراز هویت چند عاملی پشتیبانی می کند.

• دقت بهبود یافته

به عنوان مثال، اکثر خدمات مبادلاتی، از سهام گرفته تا ارزهای دیجیتال، اکنون برای محافظت از مشتریان و دارایی‌هایشان به تشخیص چهره متکی هستند.

• ادغام آسان تر

به عنوان مثال، گوشی‌های هوشمند با دوربین جلو دارای پشتیبانی داخلی از الگوریتم‌های تشخیص چهره یا کد نرم‌افزاری هستند.

بررسی دوربین تشخیص چهره

جمع بندی

یک دستگاه تشخیص چهره می تواند فرد را از فاصله حدود 8 متری شناسایی کند. به لطف الگوریتم منحصربه‌فرد که روش یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق را ترکیب می‌کند، سیستم فوق‌العاده دقیق خواهد بود و حتی اگر افراد از ماسک جراحی یا عینک استفاده کنند، فرد را تشخیص می‌دهد. چهره های خاص را می توان از قبل تعیین کرد تا به محض شناسایی، اعلان فوری ارسال شود. کنترل دسترسی تشخیص چهره، افراد تایید نشده را از ورود به منطقه ممنوعه منع می کند.

میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر و راه‌اندازی سیستم تشخیص چهره به بخش آموزش نصب دوربین مداربسته ما رفته و هر آنچه که نیاز دارید را کسب کنید. چنانچه نیاز به مشاوره بیشتر در زمینه دوربین مداربسته دارید می توانید با شماره تماس 02188949711 تماس حاصل فرمائید

کوهیار نیک زاد

نویسنده کافه آموزشگاه