Распознавание лиц. Как это работает?

Одной из самых востребованных возможностей видеонаблюдения, но воспринимающейся как нечто футуристическое, является распознавание лиц. Рассмотрим механизмы, которые позволяют программе детектировать лица, распознавать их, находить их в архиве.

Обнаружение лиц в кадре

Каким образом программа выявляет в кадре лицо? Как отделяет его от любой другой части кадра?

Наиболее распространенным методом являются "каскады Хаара". Каскад представляет собой набор масок, прямоугольных элементов с неким черно-белым узором — комбинацией черных и белых частей. Набор таких масок может быть очень обширным.

Алгоритм детектирования

Программа использует их как трафарет и накладывает маски на разные части кадра. Сравниваются яркость пикселей изображения, и трафарета. Так программа выделяет в кадре лицо.

Данный метод крайне популярен в силу небольшого количества операций, которое нужно провести системе. Способ предъявляет минимальные требования к железу.

Предпосылки использования каскадов Хаара

Применение черно-белых масок (шаблонов) возможно, так как все человеческие лица имеют стандартные темные и светлые участки (глаза, губы - темные, лоб, щеки - светлые). Конечно, лица отличаются, но соотношение ярких и темных участков схоже.

Можно создать такой набор масок, который будет учитывать самые различные варианты контрастности лица, будет практически безошибочно определять лицо в кадре.

Программисты научились разрабатывать обучаемые программы, точность детектирования лиц которых можно увеличить. Для этого классификатору дают подборку фотографий лиц, т.е. уже заранее известно, что на кадрах есть лицо. Применяя и дополняя набор масок, программа учится точнее распознавать лица. То же самое можно сделать и для уменьшения количества ложных срабатываний (загружается набор картинок, где лиц нет, классификатор применяя шаблоны записывает результаты анализа уже со статусом «лицо не обнаружено»).

Если в ходе анализа какая-то маска допускает ошибку, то классификатор заносит ее в базу с уменьшенным коэффициентом доверия. Оценка классификатора строится после анализа кадра по целому набору масок, имеющих разный вес. Если маска не ошибалась, ее вес больше. Как только все примененные к изображению маски дают определенное пороговое значение, программа делает вывод, что на картинке есть человеческое лицо.

Распознавание лиц

Что такое распознавание лиц программой? В настоящее время распознавание происходит следующим образом:

  • программа выявляет наличие лица в кадре;
  • сравнивает его с уже заложенными в изображениями;
  • определяет, какой из заложенных в базу фотографий данное лицо соответствует наиболее полно.

Наиболее распространенным способом распознавания лиц является вычисление расстояний между определенными точками лица. Например, расстояния между уголками глаз или рта для каждого человека уникальны, их комбинация позволяет достаточно точно определять человека.

Проблемой данного метода является сильная зависимость от положения лица в кадре. Идеальным вариантом является случай, когда человек смотрит в кадр, т.е. картинка – фотография в анфас. Такие системы наиболее эффективны на КПП, проходных, т.е. там, где люди проходят упорядочено, при этом их положение в кадре четко прогнозируемо.

Решить проблему может загрузка в базу 3D моделей лиц людей. В данном случае компьютер может вращать модель, имеющуюся у него в памяти аналогично положению головы человека в кадре. Это даст наилучший результат.

Создание трехмерных моделей требует дорогостоящего оборудования, больших емкостей памяти, времени на сканирование всех потенциальных посетителей.

Перспективы

Описанные способы детектирования и распознавания лиц не являются единственными, которые применяются в современных системах CCTV.

Специалисты постоянно работают над совершенствованием технологий. К примеру, определение лиц каскадом Хаара лучше всего работает при анализе портрета в анфас. Инструмент можно дополнить масками, которые будут показывать отличные результаты и при любом другом расположении лица человека в кадре. Опыт такой есть.

Сегодня развитие интеллектуальных систем анализа видео идет огромными шагами. На рынке постоянно появляются новые продукты, которые могут сэкономить серьезные деньги своим хозяевам. Если Вы готовы шагнуть вперед, установить интеллектуальную систему видеонаблюдения, ждем Вас в ДЕЛК!