تحقيق در زمينه تشخيص چهره فرصت‌هاي مطالعاتي را فراهم مي‌آورد که دانشمندان و مهندسان را براي چند سال آينده به چالش خواهد کشيد. به عنوان نمونه، ايجاد يک سيستم تشخيص چهره قدرتمند مي‌تواند در پروژه‌هاي مرتبط با امنيت ملي، تعامل انسان و کامپيوتر و بسياري از موارد ديگر به کار برده شود. اين مطلب يكي از مقالات بخش ويژه نشريه ماهنامه شبكه در شماره 116 با عنوان امنيت بيومتريك مي‌باشد. جهت دريافت اين بخش ويژه به بخش پرونده‌هاي ويژه سايت مراجعه نمائيد.
تشخيص چهره در وب 2
در چند سال گذشته، ماجول‌هاي تشخيص چهره به بسياري از نرم‌افزارها نظير، پيکاساي گوگل و iPhoto افزوده شده است. اين ماجول‌ها براي تشخيص چهره‌هاي موجود در گالري تصاوير فرد يايك شبکه اجتماعي برنامه‌ريزي شده‌اند. آن‌ها همچنين امکان تصحيح چهره‌هايي را که اشتباه برچسب‌گذاري شده‌اند، نيز فراهم مي‌کنند. بازخورد دريافتي از کاربران، به تشخيص سريع نقاط ضعف سيستم‌هاي خودکار تشخيص چهره و تعيين زمينه‌هاي نيازمند سرمايه‌گذاري تحقيقاتي کمک خواهد کرد. بسياري از مشکلات موجود در شبکه‌هاي دوربيني چند‌ديدي، در وب 2 هم وجود خواهند داشت. اگرچه مواردي هم مختص اين کاربري ويژه وجود دارد، نظير الگوريتم‌هاي استنتاج با توانايي برچسب‌گذاري صحيح چهره‌ها در بين مخاطبان موجود در شبکه‌هاي همپوشان اجتماعي.
تشخيص چهره: آيا نوع پوست هم مهم است؟
رنگ و زمختي پوست مي‌تواند از طريق استخراج رنگ‌بندي‌هاي پوست، خصوصيات شفافيت پوست و الگوهاي ناهمواري سطحي؛ امکان دسته‌بندي سريع افراد را در گروه‌هاي سني و نژادي مختلف فراهم کند. اين خصوصيات مي‌تواند به غربال کردن و کاهش تعداد نامزدهاي انطباق با نمونه موردنظر کمک کند.
خال‌ها، کک و مک و جراحات، خصوصيات موضعي پوست هستند که در صورت وجود و ماندگاري، نشانه‌هاي شناختي قدرتمندي را براي تشخيص چهره فراهم مي‌کنند، زيرا امکان اين‌كه اين نشانه‌هاي موضعي در افراد مختلف يکسان باشد، بسيار اندک است. اختلالات و موارد غيرعادي موجود در پوست، سطوح ماندگاري متفاوتي دارند. نشانه‌هايي نظير خال‌ها و کک و مک معمولاً دائمي هستند، درحالي‌که اغلب خراش‌ها، جوش‌ها و قرمزي‌هاي پوست گذرا و ناپايدارند. اما چالش اساسي، انديشيدن تمهيدي است براي فائق آمدن بر مشکل تنوع ظاهر پوست در اثر عواملي نظير ميزان گردش خون در پوست و تفاوت‌هاي نورپردازي.
زمختي و زبري پوست را مي‌توان به دو بخش موضعي و سرتاسري تقسيم کرد. چروک‌هاي پيشاني و گوشه چشم، نمونه‌هاي زبري موضعي سطح پوست هستند. فاکتورهاي سني و سلامتي مختلف مي‌توانند باعث ايجاد زبري و ناهمواري سرتاسري در بدن شوند که اغلب سطح وسيعي از صورت را نيز خواهد پوشاند. زبري سطح پوست، اغلب در تصاوير با کيفيت متوسط يا بالا قابل رؤيت است. مزيت اين خصوصيات، ظاهر به نسبت پايدار و بدون تغيير آن‌ها در برابر فاکتورهاي مزاحم نظير تغيير حالت چهره، تغيير نورپردازي و وضعيت سر است.
تشخيص چهره در طي فرآيند پيري
الگوريتم‌هاي تخمين سن موجود، تنها براي تعيين سن در محدوده‌هاي چندين ساله استفاده مي‌شوند. ترکيب چهره مسن‌تر براي سوژه‌هاي بين دو تا هجده سال اغلب از طريق تغييرات شکلي تعيين مي‌شود، در حالي‌که براي افراد بالغ، تغييرات شکل و بافت هردو اثرگذار بوده و در اين ميان تغييرات بافت به شدت مؤثرتر هستند. در يکي از تحقيقات اخير11، محققان خلاصه گزارشي از شيوه‌هاي متفاوت ساخت تصوير مسن‌تر افراد بالغ ارائه کردند. يکي از اين مدل‌ها مشتمل بر تغييرات شکلي و بافتي بود.
با درک اين‌كه تغيير خصوصيات الاستيک ماهيچه‌هاي صورت، عامل اصلي تغيير شکل صورت در طي روند پيري افراد بالغ است، محققان با استفاده از مدل‌هاي فيزيکي که عملکرد ماهيچه‌هاي متفاوت صورت را توصيف مي‌کردند، مدل تغيير شکل چهره را ايجاد کردند. برخي از محققان11با طبقه بندي ماهيچه‌هاي صورت به يکي از دسته‌هاي خطي، صفحه‌اي و اسفنکتر، براي هر يک مدل تغييراتي را پيشنهاد کرده‌اند. آن‌ها اين تغيير شکل‌ها و جابه‌جايي‌هاي خصوصيات چهره را از طريق ترکيب خطي مشاهده‌شده در هر يک از ماهيچه‌هاي صورت مدل‌سازي کرده‌اند.
مدل تغييرات بافت، به طور خاص براي توصيف چين و چروک‌هاي صورت در نواحي از پيش تعيين شده نظير پيشاني و ناحيه لب‌ها و بيني طراحي شده است. شكل7 چيدمان ماهيچه‌هاي صورت و همچنين مدل فشاري پيش‌بيني شده براي هر يک از انواع ماهيچه‌ها را نشان مي‌دهد. با اين حال، هنوز کارايي اين روش ترکيبي در تشخيص چهره طي فرآيند پيري بايد مورد ارزيابي قرار گيرد. روش جايگزين ديگر، که بر مدل‌هاي شبيه‌ساز پيري تکيه ندارد، به سادگي جست‌وجو مي‌کند که آيا دو صورت موجود که از لحاظ سني متفاوت هستند، به يک فرد مربوط است يا خير. براي کاربردي شدن اين روش ما بايد خصوصيات مستقل از سن صورت را استخراج کنيم.
شكل 7- تصويري از چيدمان ماهيچه‌هاي صورت به همراه مدل‌فشاري پيشنهادي براي هر يك. مدل تغييرات بافت به طور خاص براي تشخيص چين و چروك صورت در نواحي از پيش تعيين شده طراحي شده است.
تلاش‌هاي اخير بيشتر به سمت سيستم‌هاي غير توليدي (Nongenerative) متمايل بوده است. هدف آن‌ها استخراج معيارهايي براي اندازه‌گيري پيوستگي جابه‌جايي مشخصه‌هاي صورت در تصاوير سنين مختلف يک سوژه مشخص و سپس مقايسه آن با داده‌هاي چهره‌هاي سنين مختلف سوژه‌هاي متفاوت است. طراحي نحوه ارائه و قوانين تصميم‌گيري مناسب براي تشخيص چهره طي فرآيند پيري، هنوز مسئله‌اي حل‌نشده محسوب مي‌شود.
چهره و ساير خصوصيات بيومتريک
الگوريتم‌هاي تشخيص چهره براي تثبيت کارايي و قدرت، اغلب در ترکيب با سيستم‌هاي تشخيص اثرانگشت، عنبيه، گام و صدا به‌کار برده شده‌اند. اين امر به زمينه پژوهشي جديدي شده منجر است: سيستم‌هاي چندوضعيتي يا بيومتريک چندگانه. يکي از چالش‌هاي مهم ترکيب الگوريتم‌ها يا سيستم‌هاي بيومتريک، ساخت و طراحي روش‌هاي کارا و قدرتمند ترکيب است.در اين زمينه به شدت از تئوري و طراحي‌هاي سيستم‌هاي طبقه‌بندي چندگانه استفاده شده است. اگرچه محققان نمونه‌هاي متعددي از ترکيب‌هاي چهره -انگشت، چهره-گام، چهره-صدا و چهره-عنبيه را طراحي کرده و توسعه داده‌اند، اما هنوز بيومتريک چندگانه که در آن چهره يکي از شاخصه‌هاي تشخيص هويت است، در دوران ابتدايي خود به سر مي‌برد12.
ادامه تحقيقات در زمينه تشخيص چهره، پروژه‌هاي بسيار مهمي را در زمينه‌هايي نظير امنيت ملي، تعامل انسان و کامپيوتر و بسياري کاربردهاي ساده ديگر، براي دانشمندان و مهندسان به ارمغان خواهد آورد. زمينه‌هايي که از ديد ما قابل تعقيب هستند، عبارتند از: تشخيص چهره از طريق سکانس‌هاي ويديويي غير تحميلي، ترکيب تأثيرات آشنا بودن چهره در الگوريتم‌ها، مدل‌سازي اثرات پيري و توسعه مدل‌هاي بيولوژيک احتمالي براي توانايي تشخيص چهره در انسان.
پي‌نوشت‌ها:
درباره نويسندگان:
راما چلاپا: استاد علوم مهندسي و مهندسي برق و کامپيوتر دانشگاه مينتا مارتين است. وي همچنين استاد علوم کامپيوتري دانشگاه مريلند در کالج پارک است. زمينه‌هاي مطالعاتي وي عبارتند از، تشخيص چهره و گام، مدل‌سازي سه بعدي از ويديو و تشخيص حرکات. چلاپا مدرک دکتراي خود را در رشته مهندسي برق از دانشگاه پوردو دريافت کرده است. از طريق آدرسrama@cfar.umd.edu مي‌توانيد با او تماس داشته باشيد.
پاوان سين‌ها: استاديار دپارتمان مغز و علوم تشخيصي MIT است. زمينه‌هاي تحقيقاتي وي عبارتند از، نحوه تشخيص اشيا، صحنه‌ها و توالي توسط مغز. وي مدرک دکتراي خود را در زمينه بينايي از MIT دريافت کرده است. از طريق آدرس psinha@mit.edu مي‌توانيد با او تماس بگيريد.
پي جوناتان فيليپس: از مهندسان الکترونيک مؤسسه ملي استاندارد و فناوري گايترزبورگ در مريلند است. زمينه‌هاي تحقيقاتي وي عبارتند از، تشخيص چهره، ارزيابي الگوريتم و بيومتريک. فيليپس مدرک دکتراي خود را در زمينه تحقيق در عمليات از دانشگاه روتگرز دريافت کرده است. از طريق آدرس jonathan@nist.gov مي‌توانيد با وي تماس بگيريد.
1- مقاله «تشخيص چهره توسط انسان: 19 نتيجه‌اي که تمام محققان در زمينه بينايي کامپيوتري بايد بدانند»، نوشته، پي.سين‌ها و ديگران در شماره 94 ، سال 2006 ،مجله IEEE
2- مقاله «تشخيص چهره در تصاوير ثابت و متحرک: بررسي پيشينه‌ها»، نوشته، دبليو.ژائو و ديگران، شماره دسامبر 2003 ميلادي، ACM Computing Surveys
3- «کتاب راهنماي تشخيص چهره»، نوشته، اس.لي و اي.کي.جين، سال 2005، انتشارات Springer
4- مقاله «پردازش چهره: مدل‌سازي پيشرفته و شيوه‌ها»، نوشته، دبليو.ژائو و آر.چلاپا، سال 2006 ، انتشارات Academic Press
5- مقاله «شناسايي چهره در تصوير: يک بررسي»، نوشته، ام.اچ. يانگ ، دي.جي.کريگمان و ان.آهوجا، شماره ژانويه 2006، مجله
IEEE Trans، ويژه‌نامه تحليل الگو و هوش ماشيني
6- مقاله «تشخيص چهره قدرتمند و بي‌درنگ»، نوشته، پي.ويولا و ام.جي.جونز ، شماره 57 ، سال 2004، ژورنال بين‌المللي بينايي کامپيوتري
7- مقاله «شيوه ارزيابي FERET براي الگوريتم‌هاي تشخيص چهره»، نوشته، پي.جي. فيليپس و ديگران ، شماره 22، سال 2000، مجله
IEEE Trans، ويژه‌نامه تحليل الگو و بينايي ماشيني
8- مقاله «تشخيص چهره بر اساس انطباق مدل سه بعدي قابل تغيير»، نوشته، وي. بلانز و تي. وتر، شماره 25، سال 2003 ، مجله IEEE Trans، ويژه‌نامه تحليل الگو و هوش ماشيني
9- سري مقاله‌هاي «چهره چه چيز را مشخص مي‌کند؟ مطالعات پايه و کاربردي حالت‌هاي بي‌اختيار چهره با استفاده از سيستم کدگذاري کنش چهره»، نوشته، پي. اکمن و اي.ال. روزنبرگ، مجله علوم رواني سال 2005، انتشارات آکسفورد
10- مقاله «بازنگري ادبيات تحقيق در زمينه افزايش سن جمجمه و چهره بزرگسالان: استدلال‌هايي براي کاربردها و تحقيقات علوم قضايي»، نوشته، ام. آلبرت، کي. ريکانک و اي. پترسون ، شماره آوريل سال 2007، ژورنال بين‌المللي علوم قضايي
11- مقاله «روش‌هاي محاسباتي براي مدل‌سازي افزايش سن چهره: يک بررسي»، نوشته، ان. راماناتان و آر. چلاپا، شماره مي 2009 ، ژورنال زبان بصري و کامپيوتر
12- «کتاب راهنماي بيومتريک چندگانه»، نوشته، اي. راس، کي. نانداکومار و اي.کي. جين، سال 2006، انتشارات Springer
منبع:http://www.shabakeh-mag.com ارسال توسط کاربر محترم سايت : hasantaleb