مقالات

راهکار شناسایی چهره پنتوس

مقدمه

افزایش شهر نشینی در ادغام با انواع خطراتی که جان انسان ها را تهدید می کند، علاوه بر رشد محسوس تروریسم در سراسر دنیا، موجبات نیاز به تکنولوژی شناسایی چهره را فراهم آورده اند.

فیلم ها و سریال های تلویزیونی، انتظارات را از کاربرد تکنولوژی شناسایی چهره بی اندازه افزایش داده اند، در حالی که این تکنولوژی پیچیده در حال ارتقاء می باشد.  به منظور بهره وری موثر از این تکنولوژی ، باید بدانیم این تکنولوژی چگونه کار می کند ، محدودیت های آن را در شرایط مختلف بدانیم و بهترین و موثر ترین روش استفاده از آن را یاد بگیریم. در ادامه به بررسی پیش زمینه ای از این تکنولوژی و چگونگی بهینه سازی از آن با هدف افزایش امنیت و ایمنی افراد و نیز ارتقا خدمات ارائه شده به آنها، می پردازیم.

شناسایی چهره می تواند به دو منظور متفاوت صورت پذیرد و تکنولوژی مربوط به آن ها نیز کاملا متفاوت می باشد.

کاربرد متداول سیستم شناسایی چهره به صورت کنترل دسترسی (Access Control) ، برای مثال کنترل گذرنامه یا دسترسی به منطقه ای خاص، بوده است. در این حالت کنترلی بیومتریک صورت می پذیرد و نیازمند همکاری فردی دارد که می بایست احراز هویت شود و تصویر فرد با یک عکس با کیفیت، با رزولوشن بالا و با بهترین زاویه کاملا از رو به رو در پایگاه داده مقایسه می شود. سیستم در چنین شرایط ایده آلی می تواند دقت بالایی داشته باشد.

 

کاربرد مهم تر سیستم های شناسایی چهره در بحث نظارتی است که سبب افزایش ایمنی، امنیت و سرویس دهی مناسب می گردد. در بسیاری از موارد این چنینی، سیستم شناسایی چهره می بایست با سایر انواع آنالیزها ترکیب شود. تنها جایگزین چنین سیستمی ، انسان می باشد که مهارت بسیار خوبی در شناسایی افراد ، ولی برای پایگاه داده های کوچک (کمتر از 20 عکس) ، می باشد. عملکرد حافظه انسان برای به یادآوری یک عکس در پایگاه داده های بزرگتر، نزدیک به صفر می باشد. در این حالت فرد مورد نظر برای احراز هویت هنگام شناسایی با سیستم همکاری نمی کند. همچنین تصویر فرد با یک عکس با کیفیت مطلوب، رزلوشن بالا و زاویه دید مناسب از رو به رو مقایسه نمی شود.

 

 

در کاربری های نظارتی، سیستم شناسایی چهره ایی که بتواند هویت افراد را با دقت بسیار بالاتری نسبت به انسان احراز کند، بسیار ارزشمند است. سیستم می تواند لیست کوتاه شده ای از افراد را تهیه نماید تا اپراتور بتواند راحت تر تصمیم گیری نهایی را انجام دهد که واکنش مناسب چه چیزی باشد. دقت چنین سیستمی به فاکتورهای زیادی از جمله کیفیت تصویر موجود در پایگاه داده بستگی دارد. هر چند که سیستم باید بتواند حتی با عکس های با کیفیت پایین نیز عملکرد قابل قبولی داشته باشد و از کار نیافتد. دقت چنین سیستم هایبریدی که متشکل از تکنولوژی شناسایی چهره و انسان (اپراتور) می باشد، حتی در صورت وجود عکس هایی با کیفیت پایین در پایگاه داده ، همواره بهتره از جایگزین آن که همان نیروی انسانی است که تصاویر را به یاد بیاورد، می باشد.

 

سیستم شناسایی چهره چگونه کار می کند ؟

 

پایگاه داده ای شامل تصاویر چهره هایی است که می بایست سیستم آن را شناسایی کند. اغلب سیستم های شناسایی چهره به تعدادی عکس برای مثال 10 یا 12 عکس از یک فرد نیاز دارند تا چهره ی آن فرد در پایگاه داده ، افزوده شود. 

سپس کل کادر تصویر اسکن می شود تا صورت انسان از سایر بخش های تصویر چه اشیاء بی جان مانند درخت، خانه و ... و چه موجودات جان دار مانند حیوانات، جدا شود.

 

سیستم ویژگی های متمایز کننده هر چهره را استخراج نموده و به اعداد قابل پردازش برای پردازنده تبدیل می کند. چهره ی انسان شامل تقریبا 80 نقطه متمایز کننده مانند فاصله ی بین دو چشم، تو رفتگی چشم ها، پهنای بینی، شکل گونه ها، درازای چانه و ... می باشد.

الگوریتم شناسایی چهره ، تعداد مشخصی Feature Vector برای شناسایی یک چهره و ایجاد متمایز با سایر چهره ها از تصویر استخراج می کند. اغلب سیستم های شناسایی چهره با 128 عدد Feature Vector کار می کنند.

سیستم پس از حصول اطمینان از حضور فرد مورد نظر در محل تعیین شده از طریق سیستم شناسایی چهره، به صورت خودکار اپراتور را توسط ایمیل، صدای هشدار ، ارسال پیامک و ... آگاه می سازد.

*ضریب اطمینان : سیستم میزان اطمینان خود از شناسایی یک فرد را بر حسب درصد بیان می کند.

 

مزایای سیستم شناسایی چهره پنتوس

 

از مزایای سیستم شناسایی چهره پنتوس، امکان افزودن چهره ی یک فرد از طریق تنها یک عکس می باشد. در حالی که سایر سیستم های موجود نیازمند ارائه 10 تا 12 عکس جهت اهراز هویت و شناسایی یک فرد می باشند.

 

از نکات کلیدی یک سیستم شناسایی چهره که بر دقت نهایی سیستم اثر گذار می باشد تعداد Feature Vector هایی که سیستم برای پردازش در اختیار دارد. سیستم شناسایی چهره پنتوس، از 512 عدد Feature Vector برای شناسایی و تمایز بین افراد استفاده می کند که چهار برابر سایر سیستم های موجود می باشد.

 

سیستم شناسایی چهره پنتوس برای پردازش به واحد پردازنده مرکزی (CPU) متکی نبوده و از کارت گرافیک  (GPU) که به ویژه برای پردازش داده هایی از نوع تصویر در نظر گرفته شده اند، برای پردازش استفاده می کند. این مهم نیز وجه تمایزی پر رنگ و کم نظیر در بین سایر سیستم های شناسایی چهره می باشد.

 

دقت سیستم شناسایی چهره پنتوس بیش از 99 درصد می باشد. توجه به این نکته ضروری است که برای سنجش دقت سیستم می بایست ، سیستم بتواند چهره هایی را شناسایی نماید که در فرآیند Learning آن ها را نیاموخته باشد. سیستم شناسایی چهره پنتوس، امکان شناسایی چهره در زوایای گوناگون قرارگیری سر، حتی به صورت کاملا نیم رخ تنها با معرفی یک عکس به پایگاه داده ، را دارد که از این حیث سیستمی کاملا منحصر به فرد می باشد. با تکیه بر همین ویژگی کم نظیر، این سیستم برای استفاده در کاربری های نظارتی بهینه سازی شده است.

 

 

سیستم عامل سیستم شناسایی چهره پنتوس لینوکس می باشد که دردسرهای مربوط به نصب ویندوز ، انواع ویروس ها و چالش های حاصل از آن ها را حذف می کند. علاوه بر این، نیازی به نصب لینوکس نیز نمی باشد زیرا سیستم عامل به صورت Embedded در داخل هسته نرم افزار قرار گرفته است و همانند یک دستگاه DVR/NVR استندالون شروع به کار می کند.

 

 

سیستم شناسایی چهره پنتوس امکان شناسایی افرادی که نمی شناسد را نیز دارد. به این صورت که به افرادی که در پایگاه داده خود معرفی نشد اند یک ID (شناسه) منحصر به فرد اختصاص می دهد و امکان حصول لیست تردد فرد با شناسه برای مثال 001 که قبلا در پایگاه داده معرفی نشده ولی پس از مدتی به سوژه ی مهمی تبدیل شده است وجود دارد.

در حالت آفلاین نیز ، ماژول تشخیص چهره تمامی چهره ها را ، آشنا و نا آشنا، ذخیره می کند و پس از افزودن فرد جدید به پایگاه می توان در کل تصاویری که از اولین روز ذخیره سازی در سیستم وجود دارند ، جستجو کرد.

 

در انتها آخرین ولی مهم ترین نکته ی قابل توجه در مورد سیستم شناسایی چهره پنتوس که مایه ی افتخار مجموعه ی پویش رایان داتیس بوده و نیز درخور توجه ی ویژه ای است به جهت اینکه کلیه مراحل تولید، طراحی و تست  این سیستم با ترکیب مشخصات کم نظیری که در بالا به آن اشاره شد، در شرکت داتیس و توسط متخصصین ایرانی انجام شده است.

 

کلیه ماژول های نرم افزار سیستم شناسایی چهره توسط متخصصین ایرانی در شرکت پویش رایان داتیس تهیه و تست شده اند. از همین روی امکان سفارشی سازی سیستم نیز از جمله موارد شایان ذکر در خصوص این سیستم می باشد.

 

نمونه عکس ها

شناسایی فرد از پشت درب شیشه ای

شناسایی فرد با کمتر از نیم رخ

شناسایی فرد با زاویه عمودی سر

 

شناسایی چهره در شب و IR روشن

 

شناسایی چهره در شلوغی (دو چهره مجاز و بقیه غیرمجاز تعریف شده اند)