حتما در فیلم هایی که توسط سینمای هالیوود ساخته می‌شوند، به تعداد فراوان مشاهده کرده اید که افراد مختلف و با استفاده از عینک های خاص، عنبیه های جعلی و یا اثر انگشت های ساخته شده از مواد خاص، سیستم های بیومتریک و تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره را فریب داده اند. اما واقعیتی که امروز عرضه می‌شود بسیار متفاوت از تخیل هالیوود است و اکنون ترفند هایی که نمایش می‌دهند اصلا قادر نیستند با تکنولوژی های جدید مقابله کنند.
تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره، چرا مهم است؟
سیستم ها و تکنولوژی هایی که اساس آنها بر پایه هوش مصنوعی و deep learning است که به سیستم اجازه می‌دهد با توجه به داده های قبلی، استنتاجات بیشتری بیاموزد و آن را در برابر هر حمله مقاوم و سالم نگه می‌دارد.
در این مقاله و در ادامه، درباره این تکنولوژی و شیوه کار آن بیشتر توضیح خواهیم داد. اگر علاقه دارید که دانش خود را افزایش دهید، حتما با ما همراه باشید.
تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره چیست؟
تشخیص چهره یکی از فناوری هایی است که برای تشخیص و تایید هویت افراد مورد استفاده قرار می‌گیرد و به اصطلاح یکی از روش های بیومتریکی است. این فناوری در سالهای اخیر پیشرفت زیادی داشته است و روش های سنتی و قدیم بسیار بهبود یافته اند.
مشکلی که وجود داشت این بود که سیستم های تشخیص چهره در برابر حملات تقلبی که توسط چهره های غیر واقعی صورت می‌گرفتند به شدت آسیب پذیر بودند. روش هایی مثل استفاده از پرتره یک شخص که امکان ورود به سیستم را به فریبکار می‌داد. به همین دلیل است که سیستم های تشخیص چهره به سمت تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره تبدیل شدند؛ که زنده بودن چهره را با استفاده از تکنیک های مختلف انجام می‌دهد. تکنیک هایی که باعث می‌شوند سیستمی امن تر طراحی شود و دست فریبکاران از اطلاعات و دارایی های ما کوتاه شود.
اما قبل از توضیح این تکنیک ها به توضیح واژه بیومتریک و اهمیت آن می‌پردازیم.
بیومتریک چیست و چرا اهمیت دارد؟
بیومتریک یکی از اقدامات امنیتی در برابر حملات احتمالی است که رشد زیادی در چند سال اخیر داشته است. بیومتریک و به طور خلاصه به فناوری تشخیص و تایید هویت یک فرد بر اساس ویژگی های رفتاری و جسمی است. ویژگی های یکتایی مانند اثر انگشت، شناسایی چهره، دست خط فرد، شبکیه و عنبیه چشم و همچنین تشخیص چهره زنده است.
بیومتریک در فعالیت های مختلف و حساس زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند مجوزهای دسترسی به تاسیسات هسته ای، اشتراک و دستیابی به منابع مهم و محرمانه، انجام معاملات آنلاین، حفاظت از آثار هنری و بسیاری از موارد دیگر که ممکن است، جعل و یا فریب هر کدام از سیستم ها باعث فاجعه های بین المللی گردد.
معمولا روند یادگیری تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره برای تشخیص چهره های زنده از چهره جعلی اینگونه است که تعدادی نمونه های جعلی به سیستم داده می‌شود و سیستم با یادگیری و استنتاج و مقایسه نمونه های مختلف تکامل پیدا می‌کند.
حمله هایی که به این سیستم ها انجام می‌شوند نیز شامل، ارائه عکس های مختلف، فیلم، مدل های سه بعدی ایجاد شده که قابلیت حرکت لب و پلک زدن دارند، مدل های سه بعدی با تکرار واژه های مختلف و سایر روش های دیگر هستند.
در بخش بعدی مهمترین و قوی تری روش های تشخیص چهره زنده آورده شده است.
روش های مختلف تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره
تجزیه و تحلیل مبتنی بر فرکانس و بافت
هدف اصلی این روش این است که بتواند ماسک های جعلی دو بعدی را از چهره زنده از نظر شکل و جزئیات تشخیص دهد. توسعه دهندگان این روش برای فرایند تشخیص چهره واقعی، تجزیه و تحلیل فرکانس و بافت را ارائه داده اند.دلیل امنیت بالای این سیستم توسط توسعه دهندگان به این صورت بیان می‌شود که طیف فرکانسی که توسط روشنایی حاصل از چهره سه بعدی یک شخص ایجاد می‌شود با طیف فرکانسی که عکس ایجاد می‌کند برابر نیست.
دلیل دوم نیز این است که تفاوت در بافت صورت و در مدل های زنده و عکس های دو بعدی بسیار زیاد است و عکس های دو بعدی اطلاعات بافت صورت و جزئیات زیادی ندارند.
روش کار نیز اینگونه است که تصویر صورت به دامنه فرکانس تبدیل می‌شود. سپس نتیجه تبدیل شده به چندین گروه از دایره هایی با مرکز یکسان تقسیم می شود به طوری که هر دایره نشان دهنده یک منطقه فرکانسی خاص باشد و سپس متوسط انرژی دایره ها محاسبه می‌شود.
برای استخراج اطلاعات مربوط به بافت نیز از روش متداول Local Binary Pattern استفاده می‌شود. و سپس با استفاده از مدل ها و فرکانس ها و بافت های مختلف اقدام به آموزش سیستم می‌نمایند.
Focusing based analysis
روش اصلی بر پایه تغییر مقادیر پیکسل ها با استفاده از focus بین دو تصویر است. در واقع توسعه دهندگان این سیستم با استفاده از اطلاعاتی که از فوکوس داخلی و خارجی مدل های مختلف جمع آوری می‌کنند، تفاوت میان چهره اصلی و چهره جعلی را تشخیص دهند. در واقع و به صورت کلی هنگام focus بر روی چهره اصلی، مناطق متمرکز واضح هستند و به دلیل واقعی بودن، کیفیت خود را از دست نمی‌دهند و تار نمی‌شوند. حال آنکه برای عکس های مختلف و یا مدل های سه بعدی اینگونه نیست.
اما به طور خلاصه شیوه کار این روش بر پایه محاسبات زیاد ریاضی و این اصل که تفاوت در الگوهای بین چهره های واقعی و جعلی زیاد و قابل شناسایی است انجام می‌گیرد.
سیستم مبتنی بر آنالیز حرکت چشم
سومین روش متداول از روش های تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره، با استفاده از آنالیز حرکت چشم صورت می‌گیرد. با استفاده از متغیر های ورودی مختلف و محاسبه تغییر هر ناحیه از چشم، به سیستم آموزش داده می‌شود که کدام چهره واقعی و کدام جعلی است. فرض و اساس این سیستم ها نیز بر این فرضیه است که به دلیل پلک زدن و حرکات کنترل نشده در مردمک، تغییرات بزرگی در شکل چشم ها ایجاد می‌شود.
بر این اساس با استفاده از محاسبات فراوان میزان تغییرات محاسبه می‌شود و اگر از میزان آستانه تعریف شده بیشتر باشد، مدل به عنوان چهره زنده معرفی می‌شود و در غیر اینصورت مدل، جعلی طبقه بندی می‌شود.
Optical Flow based analysis یا تجزیه و تحلیل جریان نور
این روش بر اساس تجزیه و تحلیل جریان نور تولید شده از اجســام سه بعــدی و مدل های دو بعدی کار می‌کند. در این روش، چهار حرکت اساسی برای جریان نور تعریف شده است؛ حرکت انتقالی، چرخشی، جابجایی و نوسانی. که توسعه دهندگان این روش دریافته اند که جریان های نوری که سه حرکت اولیه دارند برای مدل های سه بعدی و دو بعدی تقریبا یکسان است. اما حرکت چهارم تفاوت اصلی در زمینه جریان نوری ایجاد می‌کند که باعث شده است به پایه و اساس توسعه این سیستم ها تبدیل شود.
روش مبتنی بر تجزیه و تحلیل جریان نور
در واقع شیوه کار اینگونه است که جریان های نوری برای هر منطقه محاسبه می‌شود و سپس میزان اختلاف در نتایج به دست آمده تجزیه می‌شود و سپس این میزان اختلاف با مقدار آستانه تعریف شده مقایسه می‌شود و چهره جعلی از چهره واقعی تشخیص داده می‌شود.
روش های بالایی که توضیح داده شد نمونه ای از روش های پیشرفته است که برای تکنولوژی تشخیص زنده بودن در چهره معرفی شده اند. اما برای افراد علاقه مند به این بحث باید اضافه کرد که روش های دیگری مانند Blinking based analysis یا آنالیز مبتنی بر چشمک زدن، Component Dependent Descriptor based analysis یا آنالیز مبتنی بر وابستگی مولفه ها، 3D Face Shape Based Analysis یا تجزیه و تحلیل سه بعدی صورت و بسیاری از روش های دیگر وجود دارند.
نظرات کاربران