เครื่องสแกนใบหน้า (Face scan) ทำงานยังไง

หลักการทำงานของ face scan

iface 402

มีใครเคยดูซีรี่เรื่อง "Las Vegas" บ้าง? ในเรื่องนี้ เราจะได้เห็นการทำงานของซอฟแวร์ที่ช่วยในการจดจำใบหน้า (Facial Recognition Software) ในทุกๆตอนของซีรี่ย์ หน่วยรักษาความปลอดภัย ของโรงแรม Montecito และ คาซิโน ใช้ระบบการตรวจตราผู้ร้าย หรือคนที่โดนแบล็คลิส ห้ามเข้ามาภายในโรงแรม มันจะอาศัยการดึงข้อมูลจากฐานข้อมูลในระบบ

เพื่อเทียบเคียงความเหมือนและระบุตัวบุคคลในตอนท้ายของซีรี่ย์ คนร้ายที่ถูกจับได้ ก็จะถูกส่งเข้าตาราง เรื่องที่ดูเหมือนง่ายในซีรี่ย์ ไม่ได้แปลว่ามันจะง่ายในโลกของความเป็นจริงในปี 2001 สถานีตำรวจ Tampa ติดตั้งกล้องที่มีระบบตรวจจับใบหน้าหลายตัว ในเขตสถานบันเทิงของเมือง Yborซึ่งเป็นท้องถิ่น ที่อยู่ภายใต้ความคุ้มครองของพวกเขาด้วยเหตุผลที่ว่า มันจะเป็นการลดจำนวนของอาชญากรรมลงได้ แต่ทว่า ระบบก็ล้มเหลวและโดนถอดถอนออกเนื่องจากไร้ซึ่งประสิทธิภาพในปี 2003 ผู้คนที่อยู่ในท้องถิ่นนั้นๆ ต่างพากันสวมหน้ากากและทำกริยาหยาบคาย เพื่อที่จะทำให้กล้องจับภาพได้ไม่ชัดเจนและระบุไม่ได้ ว่าใครเป็นใคร

สนามบิน Logan ของเมือง บอสตัน ใช้กล้องถึงสองตัว เพื่อใช้สแกนใบหน้า (face scan) คนเพื่อทดสอบระบบการจดจำใบหน้า ที่จุดรักษาความปลอดภัยภายในสนามบิน โดยอาสาสมัครจำนวนหลายคน เป็นเวลากว่าสามเดือน แต่ผลลัพธ์ที่ได้เป็นที่น่าผิดหวัง ระบบสามารถทำงานได้แม่นยำเพียง 61.4 เปอร์เซ็นจึงทำให้สนามบินต้องหามาตรการรักษาความปลอดภัยอย่างอื่นมาใช้ (ข้อมูลจากศูนย์ Electronic Privacy Information)

มนุษย์มีความสามารถที่จะแยกแยะใบหน้า และจดจำใบหน้าได้ คอมพิวเตอร์ในตอนนี้ ก็สามารถทำได้แบบนี้เช่นกัน ในช่วงกลางปี 1960 นักวิทยาศาสตร์เริ่มใช้คอมพิวเตอร์ ให้สามารถจดจำใบหน้าได้ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ซอฟแวร์ที่เกี่ยวกับการจดจำใบหน้าจึงพัฒนาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาในบทความนี้ เราจะมาดูกันว่า ระบบการจดจำใบหน้า มีความเป็นมาอย่างไร อะไรคือการเปลี่ยนแปลงที่เพิ่มประสิทธิภาพความสามารถในการจดจำใบหน้า และรัฐบาล รวมไปถึงบริษัทต่างๆ ใช้ หรือ วางแผนที่จะใช้ มันอย่างไร?

เทคโนโลยีการจดจำใบหน้า


บริษัท Identixที่ตั้งอยู่ที่รัฐ Minnesota เป็นหนึ่งในหลายบริษัทที่พัฒนาเทคโนโลยี ชีวภาค (Biometrics มาใช้ได้จริง เช่น ระบบ เครื่องสแกนลายนิ้วมือ ( finger scan ) และหนนึ่งในนั้นคือระบบ การจดจำใบหน้า เพื่อนำมาผลิตเป็น เครื่องสแกนใบหน้า หรือ Face scan โดยซอฟแวร์ที่ชื่อว่า FaceIt สามรถเลือกใบหน้าจากกลุ่มคนที่มีจำนวนมากๆได้ และนำใบหน้านั้นไปเทียบเคียงกับฐานข้อมูลที่เก็บไว้ในระบบ มันจำเป็นจะต้องรู้ว่าอะไรคือใบหน้า และอะไรคือพื้นหลัง นี่คือสิ่งที่จะทำในซอฟแวร์นี้ทำงาน ซอฟแวร์การจดจำใบหน้าขึ้นอยู่กับความสามารถของการจดจำใบหน้านั้นๆ และแยกแยะเอกลักษณ์ของใบหน้า ซึ่งแต่จะคนมีไม่เหมือนกัน

ใบหน้าของแต่ละคนนั้นมีหลากหลาย เช่นเราสามารถแยกแยะใบหน้าจากความโดดเด่นนั้นๆได้ ความสูง – ต่ำของหน้าผาก หรือคาง หรือแม้แต่จมูก สิ่งเหล่านี้นี่เองที่เป็นสิ่งที่นำไปใช้แยะแยะใบหน้าได้ โปรแกรม FaceIt จะกำหนดคุณลักษณะสำคัญบนใบหน้า ซึ่งใบหน้าของคนแต่ละคน มีจุดที่สามารถกำหนดได้ถึง 80จุด ซอฟแวร์จะวัดโดยตรวจสอบจากจุดสำคัญเหล่านี้:ระยะห่างระหว่างตา ความกว้างของจมูกความลึกของเบ้าตา รูปร่างของโหนกแก้ม หรือแม้กระทั่งความยาวของแนวกราม จุดที่สำคัญเหล่านี้ วัดโดยการสร้างรหัสการคำนวณที่เรียกว่า Faceprintที่ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแทนของใบหน้า ในระบบฐานข้อมูลในอดีตที่ผ่านมาซอฟต์แวร์ที่เกี่ยวกับการจดจำใบหน้าได้อาศัยภาพแบบ 2มิติ(2D)เพื่อเปรียบเทียบหรือระบุภาพ 2 มิติอื่นจากฐานข้อมูลภาพที่ถ่ายมานั้นจะต้องเป็นใบหน้าที่ตรง หันหน้าเข้ากับกล้องถ่ายรูป เพื่อที่จะทำให้เกิดผลลัพธ์ที่มีประสิทธิภาพ และแม่นยำ หากมีมีความแตกต่างของแสง หรือ การแสดงสีหน้าเพียงเล็กน้อย ก็จะทำให้เกิดปัญหา ภาพไม่ตรงกับระบบฐานข้อมูล เรื่องนี้ถือว่าค่อนข้างที่จะเป็นปัญหาอย่างมากกรณีส่วนใหญ่ หากภาพที่ถ่ายไม่ได้อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม แม้แต่แสงที่เปลี่ยนไปเพียงเล็กน้อย หรือการใบหน้าไม่ตรง ก็จะเป็นเหตุให้ประสิทธิภาพของระบบลดลง ทำให้ไม่สามารถเทียบเคียงใบหน้ากับฐานข้อมูลได้ ในส่วนถัดไป เราจะมาดูกันว่า ปัญหาดังกล่าว จะสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีใด

ระบบจดจำใบหน้าแบบ 3 มิติ้how face scan work

การจดจำใบหน้า ด้วยรูปแบบ 3 มิติ ดูมีแนวโน้มว่าจะเป็นสิ่งที่เพิ่งจะเกิดขึ้นมาใหม่ ระบบนี้อ้างว่าจะให้ความแม่นยำที่มากขึ้น การถ่ายภาพใบหน้าของบุคคลแบบ 3 มิติ จะใช้คุณลักษณะที่โดดเด่นของใบหน้า เช่น เนื้อเยื่อแข็ง และ กระดูกในส่วนที่เห็นได้ชัดที่สุด (เบ้าตา, จมูก และคาง) เพราะว่าสิ่งเหล่านี้ จะไม่ซ้ำกัน และไม่เปลี่ยนไปตามกาลเวลาการจดจำใบหน้าแบบ 3 มิติ สามารถใช้งานได้ในที่มืด และสามารถจดจำใบหน้าในมุมมองอื่นๆได้ด้วยการวัดความลึกและแนวตกกระทบของแสง สามารถจดจำมุมมองได้ถึง 90 องศาการใช้ซอฟแวร์ 3 มิติ ระบบต้องประมวลผลเป็นขั้นตอน เพื่อที่จะตรวจสอบ และระบุตัวบุคคลการตรวจจับรับภาพด้วยการแสกนแบบดิจิตอล ของภาพถ่ายที่เคยถ่ายไว้แล้วแบบ 2 มิติ (2D) หรือ ใช้วีดีโอไฟล์ เพื่อที่จะจำแนกบุคคลในแบบ 3 มิติ (3D)


การจัดตำแหน่ง

เมื่อมีการตรวจจับใบหน้าแล้ว ระบบก็จะกำหนด ตำแหน่งของศีรษะ ขนาด และการวางท่าทาง อย่างที่บอกไปตอนแรกว่าเครื่องสามารถจำแนกตัวแบบได้กว้างถึง 90 องศา ในขณะที่ระบบการจดจำแบบ 2 มิติ (2D) จะต้องหันหน้ามาทางกล้องอย่างน้อย 35 องศา ซึ่งตรงนี้ถือว่าเป็นข้อได้เปรียบของการจดจำใบหน้าแบบ 3 มิติการวัดขนาดหลังจากที่ระบบวัดขนาดโครงหน้า แล้วก็จะสร้างแม่แบบใบหน้านั้นขึ้นมาการสร้างตัวแบบระบบจะแปลงค่าของแม่แบบ ให้เป็นรหัสเฉพาะที่ไม่ซ้ำกัน รหัสนี้จะนำไปแจกจ่ายให้แม่แบบ เพื่อเป็นการแทนค่าที่แสดงถึงคุณสมบัติเด่นบนใบหน้า

การจับคู่


ถ้าหากรูปภาพที่ถ่ายมานั้นเป็นแบบ 3 มิติ และฐานข้อมูลมีรูปภาพ 3 มิติ ที่ตรงกันแล้วการเทียบเคียงความเหมือนกันของภาพก็จะเริ่มต้นขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม จะมีความยากในการเทียบเคียงรูปภาพที่ยังเป็น 2 มิติอยู่ เนื่องจาก ภาพแบบสองมิตินั้นมีมิติ ที่ไม่มีด้านลึก นั่นเองเทคโนโลยีใหม่นี้ กำลังเข้ามามีบทบาทในการแข่งขัน เมื่อภาพแบบ 3 มิติ ถูกถ่ายขึ้น จุดหลายจุดที่แตกต่างกัน (ส่วนมาก 3 จุด) ถูกระบุไว้ ยกตัวอย่างเช่น ตาชั้นนอกนัยน์ตา และปลายจมูก จะนำมาใช้ในการวัด ในขั้นตอนหารวัด ขึ้นตอนวิธีจะแปลงภาพเป็น 2 มิติ หลังจากนั้น ซอฟแวร์ก็จะประมวลผลภาพ กับฐานข้อมูลที่มีอยู่ในระบบเพื่อค้นหาการเทียบเคียงที่เข้ากันได้มากที่สุด


การตรวจสอบ


ขั้นตอนสุดท้ายคือการตรวจสอบรูปภาพที่ตรงกับรูปในฐานข้อมูล ยกตัวอย่างเช่น รูปภาพถ่ายใบหน้าคนที่ได้ อาจจะตรงกับรูปภาพในระบบฐานข้อมูลของฝ่ายข้อมูลรถยนต์เพื่อที่จะบอกว่าคนๆนั้นคือใคร ถ้าหากการตรวจสอบสมบูรณ์ รูปภาพก็จะถูกเปรียบเทียบ และให้ผลลัพธ์ออกมาเป็นคะแนน ในกรณีนี้ อาจจะต้องถ่ายภาพมาหลายๆภาพ เพื่อตรวจสอบรูปภาพจากระบบฐานข้อมูลก็ได้


ที่มา: www.electronics.howstuffworks.com

Tags: Face scan, เครื่องสแกนใบหน้า

 Print  Email