System detekcji i rozpoznawania twarzy. Jak działają biometryczne systemy kontroli dostępu?

Zapewnienie odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa w wielu różnych obiektach, także przemysłowych, jest kluczowe, dlatego stosuje się w nich odpowiednie systemy kontroli dostępu. Wśród nowoczesnych rozwiązań coraz większą popularność zyskują rozwiązania biometryczne, które identyfikują osoby na podstawie ich cech fizycznych. Jednym z takich rozwiązań są systemy rozpoznawania twarzy, dzięki którym można uwierzytelniać osoby, które chcą dostać się do konkretnego budynku czy innego obiektu.

Spis treści

1. Kontrola dostępu z detekcją twarzy
2. Jak działa system rozpoznawania twarzy?
3. Czy systemy rozpoznawania twarzy są dokładne?
4. Zalety i wady systemów rozpoznawania twarzy
5. Dodatkowe funkcje systemu rozpoznawania twarzy

Kontrola dostępu z detekcją twarzy

Systemy do wykrywania i rozpoznawania twarzy w celu identyfikacji lub weryfikacji osób stosuje się dziś głównie w celu poprawy bezpieczeństwa w różnorodnych miejscach: od obiektów komercyjnych i użyteczności publicznej, aż po obiekty związane z transportem publicznym (lotniska, dworce kolejowe). Również coraz częściej urządzenia mobilne (głównie smartfony) korzystają z technologii analizy twarzy w celu zapewnienia bezpieczeństwa jego korzystania. Szacuje się, że wartość tego rynku na przestrzeni obecnej dekady wzrośnie aż o 125% do poziomu 16,75 mld dolarów. Tego typu rozwiązania z powodzeniem można stosować również jako element systemu kontroli dostępu do różnych budynków, w tym obiektów przemysłowych. Mogą służyć jako samodzielny element takiego systemu kontroli dostępu, a mogą również wzmacniać uwierzytelnianie osoby podczas logowania przy użyciu innego rozwiązania.

Przeczytaj także:

• Co to jest sztuczna inteligencja i jakie daje możliwości w logistyce magazynowej?
• Nie tylko LED-y mają znaczenie! Energooszczędne oświetlenie dużych powierzchni wewnętrznych

Jak działa system rozpoznawania twarzy?

Detekcja i rozpoznawanie twarzy jest pewnym procesem i można go podzielić na trzy następujące po sobie etapy:

• wykrywanie,
• analiza,
• rozpoznawanie.

Na początku system musi zlokalizować twarz na obrazie kamery. Cały proces identyfikacji zaczyna się bowiem w momencie, kiedy zostanie wykryta twarz człowieka. Współczesne technologie rozpoznawania twarzy są w stanie wykrywać i identyfikować poszczególne twarze na podstawie obrazu, na którym znajduje się jedna lub więcej osób. Co również ważne, system może rozpocząć identyfikację osoby zarówno na podstawie widoku twarzy z przodu, jak i z profilu.

Mając już wyodrębniony obraz twarzy, następuje jej zeskanowanie i wyodrębnienie określonych z góry punktów, czyli tzw. mapowanie cech twarzy, a następnie analizuje jej geometrię. Polega to na badaniu określonych punktów i porównywanie ich z pierwowzorem. Analizowane mogą być różne cechy twarzy, najczęściej porównuje się odległość między oczami i odległość od czoła do podbródka, jednak do identyfikacji może służyć kilkadziesiąt innych punktów orientacyjnych twarzy, które system potrafi zidentyfikować. Najczęściej system bierze pod uwagę wiele różnych cech, dzięki czemu minimalizuje w ten sposób ryzyko pomyłki.

Następnie system przetwarza pozyskane dane dotyczące rozpoznawania twarzy na ciąg liczb lub punktów – powstaje tzw. odcisk twarzy, który jest unikalny dla każdej osoby, analogicznie jak w przypadku odcisku palca. Odcisk ten jest wykorzystywany następnie do identyfikacji osoby. Polega ona na porównywaniu utworzonego szablonu twarzy (który może zawierać rozmiar i pozycje oczu, uszu, nosa i odległości pomiędzy poszczególnymi punktami) do wcześniej utworzonych szablonów, które znajdują się w bazie danych systemu.

W przypadku pozytywnej weryfikacji system rozpoznawania twarzy przekazuje odpowiedni sygnał do systemu kontroli dostępu do danego obiektu. Następuje wówczas np. zwolnienie blokady czy innego elementu sterującego drzwiami, bramą, kołowrotkiem itp.

Zobacz także: Rynek magazynowo-przemysłowy w Polsce w IV kwartale 2023 roku

Czy systemy rozpoznawania twarzy są dokładne?

Bardzo często przy systemach biometrycznych pojawiają się wątpliwości co do dokładności i niezawodności ich działania. Algorytmy rozpoznawania twarzy współczesnych systemów charakteryzują się bardzo dużą dokładnością, jednak dotyczy to idealnych warunków.

Duży wpływ na błędne rozpoznawanie twarzy mogą mieć niedostateczne oświetlenie w danym pomieszczeniu, niska jakość kamery i rozdzielczość obrazu, brak spójności umiejscowienia oświetlenia i kamery oraz inne czynniki, które mogą powodować zniekształcenie rysów twarzy. Również starzenie się jest jednym z czynników, który zwiększa możliwość błędu. Jeśli więc zdjęcie w bazie do porównania danych pochodzi sprzed kilku, kilkunastu lat, wówczas istnieje ryzyko, że system dokona błędnej identyfikacji.

Zalety i wady systemów rozpoznawania twarzy

Systemy rozpoznawania twarzy stale ewoluują i są coraz lepsze, dzięki czemu zapewniają one wiele korzyści przedsiębiorcy, który zdecyduje się użyć takiej technologii do systemów kontroli dostępu.

Do głównych zalet systemów rozpoznawania twarzy należą:

• brak konieczności posiadania kluczy, kart czy innych elementów dostępowych,
• brak możliwości zgubienia, zapomnienia czy uszkodzenia, jak w przypadku kluczy czy kodów dostępowych,
• stosunkowo szybkie działanie, co zapobiega tworzeniu się zatorów np. w godzinach rozpoczęcia pracy,
• brak konieczności wykonania przez pracownika określonych czynności jak w przypadku innego rodzaju identyfikacji biometrycznej.

Jak każda nowoczesna technologia, również w przypadku systemu rozpoznawania twarzy mogą wystąpić pewne problemy i ograniczenia. Do najważniejszych wad stosowania tej technologii zaliczamy:

• brak możliwości użycia systemu w pomieszczeniach o ograniczonym oświetleniu,
• duża wrażliwość systemu na zmiany wyglądu twarzy (np. make-up, wąsy i/lub broda, okulary),
• możliwość oszukania systemu przy użyciu specjalnych masek czy nakładek na twarz.

W przypadku systemów rozpoznawania twarzy często powraca temat ochrony danych osobowych (wizerunku) i potencjalnego ryzyka kradzieży przez cyberprzestępców. Żeby pozostać w zgodzie z prawem i zminimalizować potencjalne niebezpieczeństwa, w obecnych systemach coraz częściej obrazy twarzy przechowuje się tylko w formie wektorów binarnych. Pozwalają one na dokonanie identyfikacji osoby, ale już nie na dokładne odzwierciedlenie rysów twarzy.

Dodatkowe funkcje systemu rozpoznawania twarzy

Głównym celem systemu rozpoznawania twarzy, który jest częścią systemu kontroli dostępu, jest umożliwienie wejścia uprawnionej osobie do danego obiektu lub jego chronionej strefy. System taki pozwala jednak również na tworzenie bazy zdjęć twarzy wszystkich osób, które weszły na teren obiektu. W sytuacji jakiegokolwiek przestępstwa (np. kradzież czy zniszczenie mienia) baza ta może przyczynić się do wykrycia przestępcy.

Urządzenia rozpoznawania twarzy mogą także rejestrować godziny rozpoczęcia i zakończenia pracy wszystkich pracowników. Dzięki odpowiednim zapisom w systemie można umożliwić wejścia tylko w określonych dniach i/lub godzinach. 

Coraz bardziej zaawansowane algorytmy pozwalają rozpoznawać osoby także np. z założonymi na twarzy maseczkami. Co więcej, otwarcie drzwi czy innego zabezpieczenia może być uzależnione od spełnienia dodatkowych warunków, jak np. założenie maseczki.

Poszczególne funkcje można dowolnie aktywować i wyłączać w zależności od potrzeb w odniesieniu do wszystkich pracowników w zakładzie bądź do wybranych grup.

Technologia rozpoznawania twarzy w ostatnich latach szybko ewaluuje. Na całym świecie funkcjonuje wiele firm, które specjalizują się w systemach identyfikacji i rozpoznawania osób. Każda z tych firm stworzyła swój własny system identyfikacji, który opiera się często na indywidualnej koncepcji wykrywania i rozpoznawania twarzy.

Wojciech Traczyk