Чи може тепловізор використовуватися для розпізнавання осіб ?

Технології розпізнавання осіб вже не виглядають як мрії футурологів, а стали реальністю нашого життя, а в ряді країн навіть буденністю. І справа навіть не в камерах зовнішнього спостереження, якими все більше насичують вулиці міст, правда більше в країнах, що не відрізняються розвитком демократичних інститутів.

Навіть бюджетні різновиди смартфонів вже містять модуль визначення обличчя власника. Причому в залежності від просунутості технології і ступеня натренованості нейромережі, можуть визначати обличчя не тільки вдень, але навіть і вночі. Наприклад підсвічуючи інфрачервоними променями контрольні точки на обличчі. Саме вони формують масив інформації, що дозволяє дати однозначну відповідь – той чи інший суб'єкт взяв в руки смартфон. У всякому разі зловмиснику доведеться поламати голову, щоб зламати гаджет. Особливо якщо встановити двох ступінчасту захист за допомогою пароля або відбитка пальця.

Сучасні системи розпізнавання осіб (а вже протестовані і представлені рішення, що ідентифікують людей навіть по ході) досягають приголомшливої точності, що досягає 99 %, але працюють тільки при наявності освітленості, нехай малопотужного джерела світла. У темряві розпізнати чи що не вийде.

Якщо звичайно не зробити зухвалу спробу розпізнавати… інфрачервоне зображення.

Що і реалізують дослідники з корпорації Intel, відомі не тільки як найбільший виробник процесорів для персональних комп'ютерів і серверних рішень, але і робить свій внесок в технології штучного інтелекту.

Нещодавно ми писали, як намагаються за допомогою навчання нейронної мережі виявляти слонів по тепловому випромінюванню, що виходить від їх величезних тіл.

Але відрізнити породу тварини – наприклад мавпу від слона або тигра, на порядок простіше, ніж однозначно ідентифікувати риси осіб сотень тисяч і мільйонів людей. Точніше зробити це можна, але в оптичному, а не інфрачервоному діапазоні.

Це призводить до серйозних проблем. Не зрозуміло, чи здатна нейронна мережа, навчена на безлічі зображень при видимому світлі, також же добре ідентифікувати людей в ІК спектрі, без перенавчання, оскільки теплові дані:

• відображають Плавні зміни між лицьовими областями. Немає чіткої деталізації;
• мають меншу контрастність.

Пояснимо на прикладі. Візьмемо наприклад ніс. Індивідуальні особливості можуть включати десятки, і навіть сотні ознак – горбинка, широта ніздрів, висота, форма, відстань до очей і вух і т.д. достовірність визначення залежить від потужностей обчислювальних систем і широти пропускання каналу зв'язку, якщо розпізнавання відбувається в режимі онлайн.

До речі це вже реальність для китайських поліцейських.

Спеціальні окуляри сканують обличчя, направляють фото як запит до центральної бази, і якщо виявлений зловмисник, наприклад знаходиться в розшуку, він буде затриманий. Оскільки вся ідентифікація займає не більше 3 секунд !

Так ось в інфрачервоній частині спектра, ніс має на порядок менше ознак. Наприклад всього 2 градації колірної гами. Простіше кажучи, наприклад температура більшої частини носа буде 37 градусів, а кінчик – 36,6. Замало для розпізнавання ! Навіть якщо додати термограму інших частин обличчя. Інформації недостатньо.

Завдання нове, складне, без гарантії результату, але спробувати то треба. Тільки так йдуть до мети справжні вчені. А на допомогу їм штучний інтелект і десятиліття високотехнологічного досвіду корпорації Інтел.

Дозвіл

Якщо ми візьмемо навіть топові і дорогі моделі тепловізорів з роздільною здатністю матриці мікроболометра 640*480, то кількість точок становить 307200. Це значно менше, ніж дозвіл звичайної, оптичної камери найдешевшого смартфона, ціна якого в сотні разів менше.

У тому, що з дешевими тепловізорними сканерами ідентифікація особи в принципі неможлива, може переконатися будь-який з нас, якщо візьме в руку цей вимірювальний прилад і направимо на скло. Отримаємо інфрачервоне відображення. Ми це або наш сусід по поверху, розібрати практично неможливо-все розмито і вловлюються тільки обриси.

Вчені з Intel скористалися прецизійною інфрачервоною камерою дослідницького класу Flir ThermaCam SC3000 з високою тепловою чутливістю 20 мК.

Подібні потужні термодетектірующіе інструменти використовувалися і в досвід з моделюванням системи теплообміну у алігаторів, як далеких предків тиранозаврів.

Ідея полягала в зіставленні звичайних фотографій і зроблених в інфрачервоній частині спектра. Для цього було підготовлено два набори даних:

1. Інфрачервоний термограми голови, коли добровольці перебували перед тепловізором протягом 2-х хвилин для сканування.
2. Звичайні фото, зроблені з різних ракурсів – під кутом, з поворотом і т. д.

Нейромережі, як Базового компоненту штучного інтелекту, ще дуже далеко до людського мислення, але її "ковзан" є здатність навчатися на великих масивах даних і виявляти закономірності, недоступні людському мозку. У цьому нейромережі вже перевершують людини, в тому числі лікарів, наприклад при постановці діагнозів хвороб по рентгенівських знімках.

Після того, як машині “згодувати” зазначені набори даних, були отримані наступні результати:

Дані	Точність розпізнавання
Фото	99%
ІЧ-зображення	82 %

Ці підсумки показали, що сукупність ідентифікуючих ознак на фотографіях і термограмах, дозволяють з досить високою ймовірністю визначити ту чи іншу особу.

Так, 82 % це не 99%, але багато що залежить від дозволу тепловізійних матриць. Ми буквально за кілька років пройшли шлях від дратівливого повільного 2G до "літаючий" 4G, а вже зараз випускаються смартфони з 5G, а в деяких країнах цей стандарт вже впроваджений.

Ми це до того, що нехай не так швидко, як оптика, але ІЧ-камери теж будуть більш просунутими і вказаний відсоток розпізнавання буде однозначно підвищений.

ДО РЕЧІ стандарт передачі даних 5G має безпосереднє відношення до систем розпізнавання. Завантаження графіки в хмару для обробки нейромережею вимагає високошвидкісного каналу зв'язку.

Практичне застосування

1. Розумний будинок і захист від злодіїв та інших небажаних осіб. Не важливо день або ніч. Двері відкриється і інші пристрої зможе задіяти тільки господар.
2. Ефективна боротьба з поширенням вірусних захворювань. Технологія не тільки виявить хворого тепловизорным пристроєм, але і автоматично по фотографії довантажить з бази відомості про нього. Є питання з прав людини і захисту персональних даних, але ми розглядаємо тільки технічну сторону питання.
3. Конфіденційності більше немає ? До останніх пір вважалося, що тепловізійні зображення зберігають конфіденційність, оскільки термограма не містить однозначний набір ідентифікуючих ознак. Тепер виявляється, що це не так. А значить доведеться працювати над новою нормативною і законодавчою базою.