Tehnici pentru recunoașterea feței

1. Introducere

Recunoasterea automata a fetei umane este o problema foarte complexa rezolvata de oameni cu o pereche de senzori foarte complex- ochii, si cu procesorul lor principal creierul.Rezultatul de recunoastere a identitatii folosind sisteme automate este un process foarte complex, deoarece mecanismele folosite de creierul nostru pentru a le rezolva sunt inca insufficient cunoscute.

Proiectul de recunoastere a fetei in care eu sunt implicat a fost inceput in Martie 2001, ca proiect oferit de Motorola Inc. (DALT. 2.4/2001) Membrii echipei au fost s.1. ing. Mihai V. Micea, prof. dr. ing.Vladimir Cretu, assist. Lucian Prodan si eu. Proiectul a inceput ca o cerceare referitoare la recunoasterea fetei umane. Dupa patru luni de cercetare si munca noi am dezvoltat o aplicatie Pc-based si un raport tehnic reprezentand rezultatele. Aplicatia a fost un prototip avand principala propunere de a testa algoritmi de recunoastere umana cu ajutorul fetei. Aplicatia foloseste o imagine de la camera web; de la preluarea imaginii el a extras caracteristicile figurii, si acestea le-a comparat cu vectorii caracteristici memorati in baza de date a aplicatiei. Rezultatul aplicatiei este imaginea capturata, marcata de pozitia caracteristicilor fetei (Figura 1) si recunoasterea identitatii persoanei in cazul in care caracteristicile sunt correct detectate. Aplicatia presupune un fundal monocrom si unele schimbari in conditiile ambientale.

Figura 1. Aplicatie test a proiectului DALT.2.4/2001

Rezultatele aplicatiei au fost acceptabile: tastand intr-o baza de date cu 10-20 oameni, raportul de recunoastere a fost aproximativ de 80-90%. Noi am identificat niste probleme pe care ne-am propus sa le eliminam in viitor. Aceste probleme sunt: dependenta de mediul inconjurator, calitatea modesta a fotografiei capturata, algoritmi precari pentru detectia unor caracteristici si nevoia de fundal monocrom.

Aceasta munca infatiseaza rezultatul obtinut in ultimul an. Cea mai importanta parte este focalizarea fetei, separatea acesteia de imaginea fundalului si alegera rezultatului correct dar pe scurt infatisarea intregului process de recunoastere a fetei de la imaginea capturata, prin la extragerea caracteristicilor corespunzatoare figurii pana la identificarea subiectului.

Urmatoarele capitole sunt structurate dupa cum urmeaza: Capitolul 1 prezinta introducerea cititorului la recunoasterea fetei si prezinta cateva din solutiile prezentului. Capitolul 2 pe scurt prezinta fazele recunoasterii. Fiecare capitol de la 3 la 7 prezinta una din fazele: Achizitia de imagine, procesarea, localizarea fatei cu segmentare de imagine, extragerea caracteristicilor si cautarea in baza de date. Capitolul 8 prezinta aplicatia ce a fost scrisa sa testeze fazele descoperite si prezentarea in fazale anterioare, in special segmentarea. Si in cele din urma capitolul 9 ce contine concluziile luate.

2. Recunoasterea fetei (vedere de ansamblu)

2.1. Aplicatii

Recunoasterea fetei este o aplicatie potrivita in multe inca nerezolvate sau nerezolvate optim probleme. Aplicatia de baza a acesteia se regaseste in camprile urmatoare:

Jurnalul de logare sistemelor:

Multe corporatii si institutii vor sa verifice activitatea angajatilor. Aceasta de obicei se face manual sau folosind carduri magnetice bazat pe un sistem cand angajatul ajunge sau paraseste zona de lucru. Aceasta este o solutie viabila, dar are lipsurile ei: procesul de logare poate fi uitat, poate fi inselat si are nevoie de materiale extra pentru a fi facut (carduri magnetice personalizate, carte pentru logare – ce sa planifice). Aceasta logare poate fi integrata cu un sistem de detectie a fetei, care, fara nici o nevoie externa si cu o reducere consistenta de vulnerabilitate poate determina cine intra sau iasa din spatiul supravegheat folosind o singura camera, ce probabil este deja instalata pentru scopul propus.

Identificarea persoanelor disparate sau a criminalilor

Sistemul de recunoastere a fetei poate fi instalat intr-un spatiu public, pentru a identifica oameni disparuti sau cautati.Desi la ora actuala nu lucreaza foarte bine, exista deja doua sisteme pentru aceasta propunere in orasul de noapte Ybor City la Tampla (Fl.) si la Oceanfront din Virginia Beach.

Securitatea cladirilor

Recunoasterea fetei poate fi folosita(si a fost deja incercata la aeroportul international Palm Beach ) pentru verificare de siguranta: la personalul angajat si la pasagerii din aeroporturi acestia pot fi verificati, in armata sau guvern se pot verifica persoanele care vor sa intre.

Cautarea bazei de date existente

Registrul prezent si bazele de date de recunoastere de fete umane ar trebui sa fie in intregime automatizate.

Securitatea ATM

Solutiile multor banci, ATM-urile si altor aplicatii critice de siguranta ar putea cere recunoasterea fetei in masura in care acum se cer parole.

Interfata om/computer

Statiile de lucru ar trebui sa poata sa recunoasca utilizatorii sau ar trebui sa captureze infatisarea utilizatorului, eliminand nevoia de lucru manual de calitate precisa.