Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» N 36 от 3 октября 2006 года
Рынок лицевой идентификации в США (тогда еще 2D) был занят несколькими известными компаниями, которые после терактов провели активную PR-компанию своих продуктов. Их акции пошли вверх, и даже были заключены крупные контракты, но затем Пентагон провел независимые испытания, которые все системы провалили. Например, известная Visionix дала 52,5% ошибок типа «не признал» на базе всего из пятнадцати человек-добровольцев (503 неудачных попытки на 958 распознаваний), а на полевых испытаниях в аэропорту Палм-Бич ошибки типа «обозналась» составили 31,3% от общего числа тревог (1081 ложная тревога из 3455).
В результате, когда A4Vision смогла сделать альфа-версию своего «опознавателя», сама идея face recognition была глубоко дискредитирована, и неизвестному стартапу пришлось доказывать, мол, «ваши старые большие компании ничего не умеют, а наша молодая и маленькая умеет гораздо больше их».
На сегодняшний день главный продукт A4Vision - набор алгоритмов и технических устройств, которые крупные интеграторы систем безопасности могут встраивать в свои приложения. Крупному банку такая система может обойтись даже дешевле стандартных смарт-карт при несравнимо большей надежности.
Меж тем своей главной целью компания видит национальные паспортные системы - самые глобальные и денежные из всех проектов идентификации. Участвовать в них самостоятельно бесполезно (слишком сильны местные лоббисты и соображения национальной безопасности), поэтому основной стратегией является наведение контактов с крупнейшими локальными интеграторами. Дела идут успешно, и вот уже алгоритмами A4Vision американцев будет опознавать Motorola, у нас - НПО «Информация», а кроме них в списке партнеров значатся Unisys, Bell, GE, Oracle, Siemens, Sagem, Samsung и прочая и прочая. А ИФ «Мехатрон» уже установил пробный аппарат на одном из контрольно-пропускных пунктов «Салаватнефтеоргсинтеза», планируя до конца года оснастить ими все проходные предприятия (www.metron.ru/ content/view/39/).
Далее на основе снимков создается предварительная 3D-модель лица, от которой отрезается все постороннее - прическа, усы, борода, шея… В получившейся модели заполняются возможные «дыры» и проводится сглаживание. Кстати, система легко «видит» очки на лице (как выступ перед глазами) и в зависимости от настроек может попросить их снять или, вырезав из модели этот участок, попытаться обработать то, что осталось.
В конечном счете модуль первичной обработки выдает оптимизированную трехмерную поверхность, оптимально подходящую для последующего распознавания.
После первичной обработки наступает черед «извлечения антропометрических особенностей лица». Разумеется, извлекаются не все особенности, а только индивидуальные и не меняющиеся из-за болезней, диет, пластических операций и т. д.
Кстати
Любопытно, что среди законодателей глобальных технологических изменений на Западе немало предпринимателей российского происхождения - Макс Левчин (основатель PayPal) и Сергей Брин (основатель Google), Алек Милославский (основатель Genesys) и Александр Степанов из Adobe…
По словам представителей компании, независимые испытания показали, что точность лицевой 3D-идентификации по ряду параметров превосходит точность идентификации по отпечатку пальца, который подделать несравнимо легче, чем лицо. Конечно, если сравнивать с идентификацией всех пяти пальцев, пока не превзойденной никакими другими системами (кроме ДНК), включая сканер радужки глаза, то возможности системы все же имеют ограничения по размеру базы. Поэтому, по данным НПО «Информация» (www.npo-inform.com), лучше применять комбинированный метод с использованием трехмерной технологии от компании A4Vision и двухмерной системы распознавания, обеспечивающей достаточную точность в режиме идентификации при базах данных размером до 10 000 лиц, а в перспективе - до 100 000 человек…".
Чтобы понять, как это возможно, снова сделаем отступление. Был такой ученый - Герасимов Михаил Михайлович (1907-70), российский антрополог, археолог и скульптор, доктор исторических наук. В историю он вошел, главным образом, как создатель метода восстановления облика людей по костным останкам. Наибольшую известность получило восстановление лиц по найденным черепам - читатели наверняка видели такие ролики по ТВ. Герасимов доказал, что форма отдельных частей лица (носа, рта, глаз и ушей) очень жестко зависит от величины и формы частей черепа - носовых костей, строения и ширины зубной дуги, формы и величины зубов, прикуса, особенностей нижней челюсти, формы глазниц, их глубины и т. д. Он создал метод, так и называемый «метод Герасимова», по которому археолог, нашедший череп, может весьма точно воссоздать лицо его обладателя. Если добавить к этому лицу вероятную прическу и «раскрыть глаза» (рукой художника), то получится почти прижизненный портрет.
Сейчас этот метод компьютеризован, им широко пользуются криминалисты всех стран, но для нас важно другое. Программисты A4Vision решили применить его, образно выражаясь, в обратную сторону! Имея в распоряжении очищенную от шумов, точную до десятых долей миллиметра, трехмерную модель лица, они поняли, что могут обработать ее своего рода перевернутыми процедурами Герасимова, и выявить, в конце концов, часть черепа отснятого человека! А получив данные о костях, программа уже может выделить точки (не столько лица, сколько черепа), соотношение которых уникально для каждого человека и не зависит от диеты, болезней, возраста и т. д. Выделить, даже если перед объективом было лицо с ожирением, эмоциями и следами хирургического лезвия.
Среди прочего известно, что сканеры A4Vision определяют лицевой угол человека. Это угол между глазнично-ушной горизонталью и линией, соединяющей верхненосовую точку и простион (самую переднюю точку альвеолярного края верхней челюсти). Измерением этих же углов занимались энтузиасты расовой чистоты в нацистской Германии, по голове определяя специальной линейкой, кто ариец, а кто недочеловек.
По завершении всех процедур анализа формируется так называемый «биометрический шаблон» - очень маленький файл, описывающий уникальную геометрию конкретной физиономии. Именно этот шаблон помещается в базу данных, записывается в электронные пропуска и сравнивается с другими шаблонами.
Достижения
В ноябре 2002 года журнал Biometric technologies today назвал технологию A4Vision самой передовой на рынке, а в июне 2004-го консалтинговая компания Frost amp;Sullivan, выдающая нечто вроде «технологических Оскаров», назвала ее лучшим биометрическим продуктом года (раньше никакая российская технология этот «Оскар» не получала). Затем стартовали первые пилотные проекты (аэропорт Милана, Royal Bank of Scotland и др.).
А биометрический турникет от компании НПО «Информация» назван «Лучшим инновационным продуктом» 12 -ой Московской международной выставки «Охрана, безопасность и противопожарная защита - MIPS 2006» в номинации «Системы ограничения доступа». Выставка проходила в Москве с 4 по 7 апреля 2006 года. Компания НПО «Информация» представила на выставке новейшие разработки в области биометрических и интеллектуальных систем безопасности.
«Скорострельность» всего комплекса позволяет за секунду провести несколько полных циклов идентификации «съемка-моделирование-проверка по базе», фактически выполнив несколько независимых опознаний одного лица. Тонким моментом является размер самой базы данных. Пока эти сканеры работают в фирмах-банках, где число введенных в аппарат биошаблонов исчисляется сотнями (максимум - тысячами), то проверки действительно не превышают секунды. На сайте самой A4Vision в спецификациях приборов пишут о «Processing speeds of 10-12 full capturing-matching cycles per second» (за секунду происходит 10-12 циклов «захвата-сравнения» изображения ). Человек все время слегка крутит головой, меняя мимику, и постоянная съемка этих микродвижений позволяет сканеру выбрать оптимальный ракурс. Такой метод - непрерывного распознавания, сильно улучшает главную характеристику любой системы идентификации - вероятность ошибок «обознался» и «не признал».
«Биометрический шаблон» лица, получаемый A4Vision в конце моделирования и анализа, удивительно компактен - по разным данным, от трех до шести килобайт в запакованном виде. В этом смысле он похож на файл с векторной графикой, который хранит лишь узловые точки своей картинки и данные, линиями какой кривизны их надо соединять. В результате, векторные картинки занимают мало места на диске, а биометрический шаблон лица можно записать даже в дешевые RFID-чипы.
Надежность системы A4Vision в реальных условиях была несколько раз проверена сначала американскими госструктурами, а затем спецслужбами других стран. Благодаря ей в мировой обиход вошел термин «трехмерное распознавание лица», и сейчас под распознаванием лиц по умолчанию понимается именно объемная (а не плоско-фотографическая) биометрика. Более того - формат данных о трехмерной поверхности лица, который представляет собой шаблон A4Vision, судя по всему, будет принят в качестве открытого международного стандарта (как MPEG или HTML). По крайней мере, черновой вариант соответствующей поправки к ISO/IEC 19794-5 (стандарт биометрии) был утвержден в январе нынешнего года одним из подкомитетов при ISO [По данным пресс-релиза www.npo-inform.com/news/kioto-2006]. Эта стандартизация, если ее утвердят, позволит хранить в паспортах и базах разных стран шаблоны единого формата, «понимаемые» всеми системами лицевого опознания. Для A4Vision это будет Успех с большой буквы, ради которого ей, кстати, уже пришлось раскрыть внутреннюю структуру шаблона. Это позволяет конкурентам начать разработку сходных и совместимых устройств идентификации, но, по мнению самой компании, у нее есть фора в несколько лет узкоспециальных разработок и большие связи с интеграторами.
