مبانی سامانه‌های تشخیص چهره

Slider

۱-۱ مقدمه : 

شناسایی افراد با توجه به چهره عملی است که اکثرا ما انسان‌ها در زندگی روزمره نیز برای تشخیص هویت استفاده می‌کنیم. توانایی انسان برای انجام این کار قابل توجه بوده. تشخیص چهره‌ی افراد بسیاری که در طول عمر خود دیده‌ایم را حتی با وجود تغییراتی در چهره و یا پس از گذشت سال‌ها انجام می‌دهیم.

در بین زمینه‌های بایومتریک نیز، احراز هویت به کمک چهره بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مخصوصا در سه دهه‌ی اخیر، موضوع تشخیص چهره از یک موضوع تحقیقاتی علمی عبور کرده. پا به عرصه‌ی تکنولوژی و محصولات تجاری گذاشته است. کاربردهای این تکنولوژی از تشخیص هویت افراد در مرزهای بین‌المللی و جستجو به دنبال مجرمان تا نشانه‌گذاری(Tagging) صورت‌ها در شبکه‌های اجتماعی گسترده شده است.

اولین تلاش‌ها برای دسته‌بندی چهره در مقاله‌ی در سال ۱۸۸۸ میلادی مورد بررسی قرار گرفت. روش پیشنهادی نویسنده در این مقاله بدین صورت است که خطوط نیم‌رخ چهره به صورت برداری ذخیره شود. با محاسبه‌ی میانگین این بردارها و محاسبه‌ی فاصله‌ی هر بردار تا بردار میانگین، دسته‌بندی خطوط انجام شود.

مزیت تشخیص هویت به کمک چهره نسبت به سایر روش ها :

  • بسیاری از دیگر روش‌های باقئ نیازمند قرار گرفتن کاربر در حالتی خاص می‌باشد. به عنوان مثال برای ثبت اثر انگشت و یا هندسه‌ی دست نیاز است که کاربر دست خود را در محلی مشخص قرار دهد. همچنین برای اسکن عنبیه و شبکه‌ی چشم نیاز است که فرد در موقعیت مشخصی نسبت به دوربین قرار گیرد. اما در تشخیص چهره (مخصوصا حالت دو بعدی) بدون نیاز به قرار گرفتن کاربر در حالتی خاص می‌توان با دوربین‌هایی از فاصله‌ی دور نیز چهره‌ی افراد را شناسایی کرد.
  • روش‌های تشخیص عنبیه‌ی چشم و شبکیه‌ی چشم نسبت به حرکت فرد بسیار حساس هستند. در صورتی که تصویر برداری از چهره با وجود یک دوربین ثابت از فاصله‌ی دور امکان‌پذیر است. با وجود الگوریتم‌های مناسب برای تشخیص چهره و پیش‌پردازش‌های مناسب، می‌توان مدلی ارائه داد که تا حدی نسبت به تغییرات زاویه‌ی دید، اندازه و روشنایی مقاوم باشد.
  • برای دریافت بسیاری از اطلاعات بایومتریک نیاز است که همه‌ی افراد از یک دستگاه استفاده کنند. در طول دریافت این اطلاعات نیاز است که بدن آن‌ها با دستگاه تماس پیدا کند. این امر می‌تواند موجب انتقال میکروب بین افراد شود. اما تشخیص چهره هیچ نیازی به برخورد فیزیکی با فرد مورد نظر نداشته و استفاده از آن هیچ خطری برای سلامتی انسان ندارد.

اما تشخیص چهره دارای پیچیدگی‌هایی نیز می‌باشد که باعث می‌شود استفاده از آن سختی‌هایی را نیز به همراه داشته باشد. علت اصلی این امر شباهت فرم کلی چهره‌ی انسان‌هاست و این که ایجاد تمایز بین افراد در دسته‌ای از چهره‌ها که شباهت زیادی با یکدیگر دارند دشوار است. علاوه بر این، چهره‌ی انسان‌ها در طول زندگی حالت ثابتی ندارد.

عواملی که می‌توانند باعث ایجاد تغییرات ظاهری چهره شوند :

این عوامل را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: عوامل درونی و عوامل بیرونی

  • عوامل درونی به ماهیت فیزیکی چهره مرتبط هستند. عواملی مانند سن، حالت چهره، موهای چهره، عینک، آرایش و… که گاهی می‌توانند در مدت کوتاهی تغییرات زیادی در چهره‌ی فرد ایجاد کنند.
  • عوامل بیرونی نیز موجب می‌شوند که ظاهر چهره در مقابل نورهای متفاوت و یا با توجه به مکان ناظر تغییر پیدا کنند. از جمله‌ی تغییراتی که به این صورت ایجاد می‌شود می‌توان به تغییرات نور، ژست صورت، اندازه، وضوح تصویر، تمرکز تصویر، نویز و… می‌باشد.

نور و تغییرات زاویه‌ی تصویربرداری ایجاد می‌شوند. مهم‌ترین مشکلاتی است که سیستم‌های تشخیص چهره با آن مواجه هستند.

عملیات اصلی که در سیستم‌های تشخیص چهره و همه سیستم‌های بایومتریک دیگر صورت می‌گیرد. را می‌توان در دو بخش ثبت‌نام (Enrollment) و تطبیق/مقایسه (Matching) قرار داد. هر فرد که از سیستم استفاده می‌کند ابتدا نیاز است که در آن سیستم ثبت‌نام کند. برای این کار، مشخصات زیستی فرد با استفاده از حسگر دریافت می‌شود. و با استخراج ویژگی‌های مورد نیاز از آن، الگویی برای آن فرد تولید شده و در پایگاه داده ذخیره می‌شود.

مراحل عملیات ثبت‌نام در سیستم‌های زیست‌سنجی

مراحل عملیات مقایسه در سیستم‌های بایومتریک 

می‌توان با صرف نظر از روش‌هایی که بر پایه‌ی دنباله‌ای از تصاویر کار می‌کنند، روش‌های تشخیص چهره را با توجه به مدل چهره و روش جمع‌آوری داده‌ی آن می‌توان به دو دسته تقسیم کرد:

  1. روش‌هایی با محوریت عکس (دوبعدی) 
  2. روش‌های مبتنی بر ساختار سه بعدی چهره.

هر دوی این روش‌ها در وهله‌ی اول نیازمند دریافت تصویر فرد هستند. در ادامه‌ی این مقاله پس از بررسی روش‌های دریافت تصویر، روند تشخیص چهره دو بعدی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *