تشخیص چهره (Face Recognition) چیست؟

تشخیص چهره (Face Recognition) چیست؟

سیستم تشخیص چهره (Face Recognition) یک فناوری است که می‌تواند شخص را ازطریق یک تصویر دیجیتال یا یک فریم ویدئو از یک منبع ویدیویی شناسایی یا تأیید کند. تشخیص چهره تکنیک شناسایی چهره‌ی افرادی است که در مجموعه‌ای داده وجود دارند بااینکه تشخیص چهره، در مقایسه با دیگر انواع تکنیک‌های تشخیص، دشوارتری است، به‌دلیل اینکه انسان‌ها معمولاً افراد را با چهره‌شان شناسایی می‌کنند، این حوزه همواره تمرکز اصلی محققان بوده است.

فناوری تشخیص چهره درواقع بخشی از حوزه وسیع هوش مصنوعی محسوب می‌شود، بنابراین بهتر است قبل از پرداختن به تشخیص چهره، کمی درمورد هوش مصنوعی بدانیم.

هوش مصنوعی به زبان ساده

اولین چیزی که با شنیدن کلمه “هوش مصنوعی”   یا همان Artificial Intelligence به ذهن شما خطور می‌کند چیست؟ اگر شما اهل فیلم دیدن باشید، به احتمال زیاد هوش‌مصنوعی در ذهن‌تان، اسکای نت (SkyNet) از فیلم نمادین و بسیار محبوب «Terminator» یا Andrew از  Bicentennial Man است. مخاطبان جوان‌تر، به‌ویژه طرفداران مارول، احتمالاً به Ultron، یک شرور رباتیک فوق‌هوشمند از فیلم اخیر «Avengers» فکر خواهند کرد. یکی از ویژگی‌های مشترک همه این شخصیت‌ها شباهت انسانی است. که ما به یقین می‌دانیم. اما هوش مصنوعی از کجا آمده است؟ چه کسی آن را ایجاد کرد؟ آیا واقعا همه چیز در هوش مصنوعی در مورد ربات‌ها و تلاش‌های ناموفق برای تسخیر جهان است؟ ما با تعریف مختصری از هوش مصنوعی شروع می‌کنیم و سپس می‌بینیم که آیا همان‌طور که آن‌ها آن را توصیف می‌کنند هستند یا خیر.

منشا این اصطلاح

به طور خلاصه، هوش مصنوعی شبیه سازی تفکر انسان توسط ماشین‌هاست. این اصطلاح برای اولین بار در مقاله ماشین‌های محاسباتی و هوش نوشته آلن تورینگ، دانشمند کامپیوتر و ریاضیدان انگلیسی، در سال ۱۹۵۰ ذکر شد. او بیشتر به دلیل ایجاد این تست مشهور است که به روشی نسبتاً ساده تعیین کرد که آیا برای یک ماشین واقعاً می تواند نشانه‌ای از هوش را نشان دهد یا خیر. این روش شامل سه شرکت کننده (یک ارزیاب، یک انسان دیگر و یک ماشین) است که به صورت بصری از یکدیگر جدا می‌شوند. با استفاده از چت متنی، ارزیاب باید تعیین کند که کدام یک از شرکت کنندگان یک ماشین است. اگر او نتواند تفاوت بین یک انسان واقعی و یک ماشین را تشخیص دهد، بنابراین ماشین آزمایش خود را پس داده است.

هوش مصنوعی قوی (Strong AI)

به عبارت ساده، هدف Strong AI توسعه هوش مصنوعی تا حدی است که هوش مصنوعی از نظر فکری با انسان برابر شود. بسیاری از تحقیقات مطمئن هستند که چنین سیستم هایی نه تنها می توانند فکر کنند، بلکه می توانند نحوه تفکر ما انسان ها را نیز توضیح دهند. با این حال، طبق نظرات کارشناسان، ما تنها تا سال 2030 یا حتی 2045 قادر به ایجاد چنین سیستم های محاسباتی خواهیم بود.

هوش مصنوعی ضعیف (Weak AI)

این نوع هوش مصنوعی در انجام وظایف خاص بسیار خوب است.، البته معمولاً، یا مدیریت مجموعه داده های بزرگ است یا چیزی که شامل تکرار اقدامات خاصی است. بهترین نمونه‌های کاربردهای هوش مصنوعی ضعیف دستیارهای شخصی هوشمند هستند، مثل Siri، Cortana، Alexa، Bixby و غیره. آن‌ها در تجزیه و تحلیل صدای کاربر و تفسیر گفتار آن‌ها به دستورات بسیار خوب هستند. اما این نقطه، آخرین جایی است که هوش مصنوعی ضعیف می تواند به آن برسد. به عبارت ساده، هوش مصنوعی ضعیف برنامه‌ای است که تنها قادر به انجام یک کار واحد است.

در دهه ۱۹۵۰، زمانی که رایانه‌ها شبیه جعبه‌هایی با اندازه تخت بودند و به اندازه جت‌های شخصی گران بودند، هیچ‌کس واقعاً از نظر عملی به هوش مصنوعی علاقه‌مند نبود. اما با تکامل فناوری‌ها، مردم شروع به جدی‌تر گرفتن هوش مصنوعی کردند. امروزه، هوش‌مصنوعی یکی از موضوعات مورد بحث در جوامع تجاری و علمی است. بدیهی است که نمی‌توان تمام جنبه‌های فناوری چندوجهی‌ای مانند هوش مصنوعی را در یک مقاله کوتاه قرار داد. اما چیزهای جالب زیادی در مورد آن برای گفتن وجود دارد.

با فناوری تشخیص چهره آشنا شوید!

در حوزه‌ی بینایی کامپیوتر (Computer Vision) تشخیص چهره (Face Recognition) رشته‌ی تحقیقاتی است که به ماشین‌ها این امکان را می‌دهد تا بتوانند چهره‌ی افراد را شناسایی کنند. نرم‌افزار تشخیص چهره در بازارهای مصرفی و هم‌چنین صنایع امنیتی و نظارتی کاربردهای بی‌شماری دارد. محققان با کار در این حوزه قصد دارند تا با توسعه‌ فناوری تشخیص چهره (Face Recognition) زندگی ما را راحت‌تر و تجارت را بهبود دهند.

فناوری تشخیص چهره در حال حاضر برای بهبود پروتکل‌های امنیتی و روش‌های پرداخت در چین استفاده می‌شود و این احتمال وجود دارد که باقی جهان نیز از این روش پیروی کنند. در ادامه‌ی این مطلب از این فناوری درک بهتری و واضح‌تری به دست می‌آورید و درمی‌یابید که تشخیص چهره چیست، چه وظایفی دارد، چطور کار می‌کند و در چه موارد کاربردی دارد.

تشخیص چهره (Face Recognition) چیست؟

تشخیص چهره روشی است برای شناسایی یا تأیید هویت فرد با استفاده از چهره‌ی او در عکس، فیلم یا به‌صورت بلادرنگ (Real-time).

به‌طور کلی، دو وظیفه‌ی اصلی وجود دارد که مدل‌های تشخیص چهره انجام می‌دهند. اولین وظیفه‌ی آن‌ها تأیید (Verification) است که در آن یک چهره‌ی ورودی جدید با یک هویت شناخته‌شده مقایسه می‌شود. مثالی خوب در این مورد بازکردن قفل تلفن‌های هوشمند با شناسایی چهره است. هنگام راه‌اندازی سیستم تلفن چهره‌ی شما را به‌عنوان مالک تلفن ثبت می‌کند؛ بنابراین تنها کار هنگام بازکردن قفل این است که چهره‌های ورودی جدید را با چهره‌ی ثبت‌شده خود در دستگاه مقایسه کنید.

وظیفه‌ی دوم آن شناسایی (Recognition) یا به‌عبارت دیگر، مقایسه‌ی یک چهره‌ی ورودی با یک پایگاه داده از چندین هویت یا چهره است. این وظیفه اغلب برای سیستم‌های امنیتی و نظارتی استفاده می‌شود. مثال خوب در این مورد تشخیص چهره در اجرای قانون است. در وب‌سایت INTERPOL بخش پزشکی قانونی وجود دارد که توضیح می‌دهد چگونه از شناسایی چهره برای شناسایی افراد مدنظر در فرودگاه‌ها و گذرگاه‌های مرزی استفاده می‌کنند.

تا اینجا متوجه شدیم که تشخیص چهره (Face Recognition) چیست و چه وظایفی را دارد. در مرحله‌ی بعد باید ببینیم این فناوری چطور کار می‌کند؛ پس با هم همراه می‌شویم.

تشخیص چهره چطور کار می‌کند؟

دانشمندان داده، به‌دلیل علاقه‌ی زیادی که به این زمینه دارند، هر سال رویکردهای جدیدی برای تشخیص چهره ایجاد می‌کنند.

در این بخش به‌طور خلاصه درباره‌ی مبانی نحوه‌ی کار مدل‌های تشخیص چهره بحث می‌کنیم. به‌طور کلی، مدل‌های تشخیص چهره این مراحل را دنبال می‌کنند:

شناسایی چهره (Face Detection)

دوربین تصویر یک چهره را به‌تنهایی یا در میان جمعیت شناسایی و مکان‌یابی می‌کند. تصویر ممکن است شخصی را نشان دهد که مستقیم به جلو یا به زوایای مختلفی نگاه می‌کند.

تحلیل چهره (Face Analysis)

در مرحله‌ی بعد تصویری از چهره گرفته و تحلیل می‌شود. بیشتر فناوری‌های تشخیص چهره، به‌جای استفاده از تصاویر سه‌بعدی، از تصاویر دوبعدی استفاده می‌کنند؛ زیرا انطباق یک تصویر دوبعدی با عکس‌های یک پایگاه داده راحت‌تر است. درواقع نرم‌افزار هندسه‌ی صورت شما را بررسی می‌کند. ازجمله مواردی که بررسی می‌شود می‌توان به فاصله‌ی چشم، عمق حفره‌های چشم، فاصله‌ی پیشانی تا چانه، فرم استخوان گونه و خط لب، گوش و چانه اشاره کرد. هدف این است که نشانه‌های صورت (Facial Landmarks) شناسایی شود که برای تشخیص چهره کلیدی هستند. در شکل زیر تصویری از ۶۸ نشانه (Landmarks) چهره است که به‌عنوان نقاط کلیدی صورت نیز شناخته می‌شود.

تبدیل عکس به داده

در این مرحله اطلاعات آنالوگی (صورت) براساس خصوصیات چهره هر فرد به اطلاعات دیجیتالی (داده) تبدیل می‌شوند. درواقع اطلاعات آنالیزشده چهره به فرمول‌های ریاضی تبدیل می‌شوند. این کدهای عددی اثر چهره (Faceprint) نامیده می‌شوند. دقیقاً مانند اثر انگشت (Fingerprint) که برای هر شخص منحصربه‌فرد است، هر فرد اثر چهره‌ی منحصر‌به‌فرد خود را دارد.

یافتن عکس منطبق

در این مرحله اثر چهره با باقی چهره‌های موجود در پایگاه داده مقایسه می‌شود. این پایگاه داده شامل تعداد زیادی عکس است؛ برای مثال، اف‌بی‌آی پایگاه داده‌ای با ۶۵۰میلیون عکس دارد یا در فیس‌بوک (Facebook) هر عکسی که با اسم یک شخص تگ می‌شود جزو پایگاه داده فیس‌بوک محسوب می‌شود که می‌توان از آن برای تشخیص چهره استفاده کرد.

جمع‌بندی مطالب گفته‌شده درباره تشخیص چهره (Face Recogntion)

امیدواریم اطلاعات داده‌شده به درک کلی تشخیص چهره و چگونگی عملکرد آن کمک کرده باشد. با توجه به کاربردهای بی‌شمار تشخیص چهره در مشاغل و زندگی روزمره‌ی ما، این حوزه هم‌چنان به‌عنوان یکی از محبوب‌ترین حوزه‌ی تحقیقاتی یادگیری ماشین شناخته می‌شود. سال‌به‌سال برخی از بزرگ‌ترین شرکت‌های فناوری جهان مطالعات جدیدی در این زمینه انجام می‌دهند و در آینده نزدیک پیشرفت‌های هیجان‌انگیز این فناوری را شاهد خواهیم بود.