Nhận dạng khuôn mặt hoạt động như thế nào?

[Bui Nhat Minh]

Công nghệ nhận dạng khuôn mặt được sử dụng để phân biệt và xác định khuôn mặt người từ hình ảnh hoặc video. Một hệ thống được sử dụng để thực hiện nhận dạng khuôn mặt sử dụng sinh trắc học để lập bản đồ các đặc điểm khuôn mặt từ ảnh hoặc video. Nó so sánh thông tin này với cơ sở dữ liệu lớn các khuôn mặt đã ghi lại để tìm ra sự trùng khớp chính xác.

Nhận dạng khuôn mặt là công nghệ tiên tiến giúp phân biệt và xác định khuôn mặt người từ hình ảnh hoặc video. Hệ thống được sử dụng để thực hiện nhận dạng khuôn mặt sử dụng sinh trắc học để lập bản đồ các đặc điểm khuôn mặt từ ảnh hoặc video. Hệ thống này so sánh thông tin này với cơ sở dữ liệu lớn về khuôn mặt đã ghi lại để tìm ra sự trùng khớp chính xác.

Nhà khoa học máy tính Ross Micheals đang trình diễn thiết lập nhận dạng khuôn mặt
Nhận dạng khuôn mặt được coi là một trong 3 phương pháp nhận dạng sinh trắc học hàng đầu để xác định mọi người bằng cách đo một số khía cạnh của sinh lý hoặc giải phẫu cá nhân. Nhận dạng khuôn mặt là công nghệ sinh trắc học phát triển nhanh nhất và dự kiến sẽ tăng lên 7,7 tỷ đô la vào năm 2022. Điều này là do nhận dạng khuôn mặt có nhiều ứng dụng thương mại và tương đối dễ thiết lập. Nó có thể được sử dụng cho mọi thứ, từ giám sát đến tiếp thị có mục tiêu.

Lịch sử của công nghệ nhận dạng khuôn mặt​

Công nghệ nhận dạng khuôn mặt trở nên phổ biến vào đầu những năm 1990 khi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đang tìm kiếm một công nghệ có thể phát hiện tội phạm lén lút vượt biên. Bộ Quốc phòng đã thu hút các nhà khoa học và chuyên gia đại học nổi tiếng trong lĩnh vực nhận dạng khuôn mặt cho mục đích này bằng cách cung cấp cho họ tài trợ nghiên cứu.

Nhận dạng khuôn mặt đã trở thành tiêu đề nổi bật vào đầu năm 2001 ngay sau khi lần đầu tiên được sử dụng tại một không gian công cộng—tại Super Bowl XXXV ở Tampa—bởi các cơ quan thực thi pháp luật để tìm kiếm tội phạm và khủng bố trong đám đông hàng ngàn khán giả. Ngay sau đó, các hệ thống nhận dạng khuôn mặt đã được lắp đặt tại các khu vực nhạy cảm khác của Hoa Kỳ để theo dõi các hoạt động phạm tội.

Mặc dù nhận dạng khuôn mặt là công nghệ sinh trắc học phát triển nhanh nhất, nhưng nó cũng là công nghệ gây tranh cãi nhất. Sau thảm kịch ngày 11/9, nhiều người ủng hộ việc sử dụng công nghệ mới này, nhưng khi công nghệ này xâm nhập sâu hơn vào cuộc sống của chúng ta, nhiều người nhận ra rằng nó có thể gây ra mối đe dọa đến quyền riêng tư của cá nhân và cũng có khả năng dẫn đến trộm cắp danh tính. Bất kể bạn đứng về phía nào trong cuộc tranh luận này, bạn cũng nên biết công nghệ phát triển nhanh này hoạt động như thế nào và nó có thể làm được gì.

Nhận dạng khuôn mặt hoạt động như thế nào​

Thiết lập nhận dạng khuôn mặt bao gồm các camera tiên tiến chụp ảnh những người tạo dáng hoặc chỉ đi ngang qua, và phần mềm tinh vi xử lý những bức ảnh đó sẽ cố gắng tìm ra sự trùng khớp phù hợp từ cơ sở dữ liệu khổng lồ để xác định người trong ảnh. Bây giờ, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các chi tiết kỹ thuật về cách thức hoạt động của các hệ thống này.

Như đã đề cập trước đó, các phương pháp nhận dạng khuôn mặt có đôi chút khác biệt, tùy thuộc vào ứng dụng và nhà sản xuất, nhưng nhìn chung chúng bao gồm một loạt các bước phục vụ cho việc chụp, xử lý, phân tích và khớp khuôn mặt đã chụp với cơ sở dữ liệu hình ảnh đã ghi lại. Các bước cơ bản này là:

1. Phát hiện:​

Khi hệ thống nhận dạng khuôn mặt được gắn vào hệ thống giám sát video, phần mềm nhận dạng sẽ quét trường nhìn của camera để tìm những gì nó phát hiện là khuôn mặt. Khi phát hiện ra từng hình ảnh giống khuôn mặt trên một hình dạng đầu, nó sẽ gửi khuôn mặt đến hệ thống để xử lý thêm. Sau đó, hệ thống ước tính vị trí, hướng và kích thước của đầu. Nhìn chung, khuôn mặt cần phải được quay ít nhất 35 độ về phía camera để camera có thể phát hiện ra.

Phát hiện khuôn mặt

2. Chuẩn hóa:​

Hình ảnh khuôn mặt được chụp được thu nhỏ và xoay để có thể ghi lại và ánh xạ thành tư thế và kích thước phù hợp. Quá trình này được gọi là chuẩn hóa. Sau khi chuẩn hóa, phần mềm sẽ đọc hình dạng khuôn mặt bằng cách xác định các yếu tố chính, bao gồm khoảng cách giữa hai mắt, độ dày của môi, khoảng cách giữa cằm và trán, cùng nhiều yếu tố khác. Một số hệ thống nhận dạng khuôn mặt tiên tiến sử dụng hàng trăm yếu tố như vậy. Kết quả của quá trình xử lý này dẫn đến việc tạo ra cái gọi là chữ ký khuôn mặt.

Hình minh họa về chuẩn hóa khuôn mặt

3. Đại diện:​

Sau khi hình thành chữ ký khuôn mặt, hệ thống chuyển đổi nó thành một mã duy nhất. Mã hóa này tạo điều kiện dễ dàng hơn để so sánh dữ liệu khuôn mặt mới thu được với cơ sở dữ liệu đã lưu trữ của dữ liệu khuôn mặt đã ghi lại trước đó.

4. Ghép nối:​

Đây là giai đoạn cuối cùng trong đó dữ liệu khuôn mặt mới thu thập được sẽ được so sánh với dữ liệu đã lưu trữ; nếu dữ liệu này khớp với một trong những hình ảnh trong cơ sở dữ liệu, phần mềm sẽ trả về thông tin chi tiết của khuôn mặt trùng khớp và thông báo cho người dùng cuối.

Ứng dụng của nhận dạng khuôn mặt​

An ninh quốc gia​

Nhiều tổ chức và doanh nghiệp đang sử dụng công nghệ nhận dạng khuôn mặt, mặc dù với nhiều mục đích khác nhau. Các chính phủ trên toàn cầu đang sử dụng hệ thống nhận dạng khuôn mặt tại các sân bay để theo dõi những người đến và đi khỏi đất nước của họ. Ví dụ, Bộ An ninh Nội địa Hoa Kỳ có một hệ thống để xác định những người đã quá hạn thị thực hoặc có thể đang bị điều tra hình sự.

iPhone của Apple​

iPhone của Apple lần đầu tiên đưa nhận dạng khuôn mặt trở thành một thuật ngữ quen thuộc. Kể từ đó, hầu hết các điện thoại thông minh tầm trung đến cao cấp đều có tính năng mở khóa bằng khuôn mặt để xác thực điện thoại. Mở khóa bằng khuôn mặt là một hình thức nhận dạng khuôn mặt đảm bảo rằng bạn thực sự là bạn khi cố gắng truy cập vào điện thoại của mình. Apple Face ID được cho là tính năng nhận dạng khuôn mặt mạnh mẽ nhất hiện có khi nói đến điện thoại thông minh, với khả năng mở khóa bằng khuôn mặt ngẫu nhiên trên iPhone chỉ là một trên 1 triệu.

Mở khóa bằng khuôn mặt Facebook
Hầu hết các công ty truyền thông xã hội phổ biến hiện nay đều sử dụng một số hình thức nhận dạng khuôn mặt. Facebook sử dụng một thuật toán có tên là DeepFace để phát hiện khuôn mặt khi bạn tải ảnh lên nền tảng của mình. Khi tải ảnh lên, nó sẽ hỏi bạn có muốn gắn thẻ mọi người trong ảnh đã tải lên không. Nếu bạn cho phép, nó sẽ tự động phát hiện khuôn mặt và tạo liên kết đến hồ sơ của họ. Facebook tuyên bố rằng hệ thống nhận dạng khuôn mặt của họ có độ chính xác 98%.

Nhà thờ!
Thật thú vị, thậm chí một số nhóm tôn giáo đã bắt đầu sử dụng công nghệ nhận dạng khuôn mặt để kiểm tra đức tin của những người theo họ! Nhiều nhà thờ đang sử dụng hệ thống nhận dạng khuôn mặt có tên là Churchix để quét các giáo đoàn và ghi lại sự tham dự của những cá nhân có mặt. Nhận dạng khuôn mặt đang giúp ban quản lý nhà thờ theo dõi mọi người về mức độ thường xuyên của các chuyến viếng thăm nhà thờ.