Реконструктивные и косметические изменения геометрии лица создают проблемы для биометрии
В богатом районе Каннам в Сеуле, увековеченном в популярном хите «Gangnam Style», в настоящее время насчитывается 447 клиник косметической хирургии, расположенных на площади около 40 квадратных километров (5 квадратных миль). Этот район «пояса красоты» является сердцем того, что часто называют мировой столицей косметической хирургии. Статистический опрос, проведённый в 2020 году, на который ссылается The Telegraph, показал, что 25% женщин в возрасте 19-29 лет и 31% женщин в возрасте 30-39 лет в Южной Корее перенесли ту или иную форму пластической операции – это означает, что от четверти до трети взрослых женщин в стране с населением 51 миллион человек перенесли ту или иную форму пластической операции. биометрическая подпись на их лицах была изменена хирургическим путём, причём у некоторых – более одного раза.
Поскольку распознавание лиц становится всё более распространённым в различных областях применения, оно неизбежно начнёт сталкиваться с другими социальными и технологическими тенденциями. Изменение физических характеристик для достижения определённых эстетических эффектов является одним из них. Проблема не ограничивается какой-то одной частью мира; социальные сети, культура влияния, видеоролики TikTok и другие движущие силы визуального духа времени означают, что повсюду на людей оказывается всё большее давление, заставляя их выглядеть определённым образом. The Telegraph сообщает, что в прошлом году Южная Корея смягчила свои иммиграционные правила для размещения туристов-хирургов; министерство здравоохранения и социального обеспечения поставило цель привлечь 110 000 или более человек к 2027 году. Очарованные куклами K-pop с фарфоровой кожей, эта группа медицинских туристов приезжает со всего мира в поисках новых лиц.
Согласно докладу семинара CVPR2020, озаглавленному «Пластическая хирургия: препятствие для распознавания лиц?», за предыдущие пять лет из более чем десяти миллионов ежегодно регистрируемых пластических операций около 40% проводились на голове или лице. Ринопластика, блефаропластика (хирургия век) и коррекция линии подбородка – всё это изменяет геометрические характеристики биометрической подписи лица. Согласно статье, «на коррекцию век и подтяжку лица приходится две трети всех пластических операций, проводимых на лице, за которыми следует коррекция носа, составляющая почти четверть». Снижение затрат делает операции более доступными и, следовательно, широко распространёнными, «что представляет серьёзную проблему для контроля безопасности».
Одно дело – пытаться обмануть алгоритм распознавания лиц с помощью силиконовых масок, похожих на настоящие. Но постоянное изменение геометрии лица может создать серьёзные препятствия для идентификации личности и других видов использования биометрических данных лица.
«Как корректирующие, так и косметические операции в значительной степени изменяют исходную информацию о лице, что создаёт серьёзные проблемы для алгоритмов распознавания лиц», – говорится в статье Бугилы и Хочтали, опубликованной в журнале стоматологии, челюстно-лицевой хирургии в 2020 году.
Пластическая хирургия, по словам авторов, может «использоваться не по назначению лицами, которые пытаются скрыть свою личность с намерением совершить мошенничество или скрыться от правоохранительных органов», и, кроме того, «может позволить антиобщественным элементам свободно передвигаться, не опасаясь быть идентифицированными какой-либо системой распознавания лиц».
«Как пластические хирурги, мы обладаем способностью изменять лица и, следовательно, личность».
Исследователи используют нейронные сети для решения проблем FRT и пластической хирургии
В недавней статье под названием «Модель распознавания лиц при пластической хирургии, основанная на нейронной сети и модели мета-обучения», опубликованной в журнале Computer Science, предлагается использовать искусственные нейронные сети для решения этой проблемы. Исследователи из университетов ОАЭ, Иордании и Газы говорят, что их «система распознавания лиц до и после пластической операции на основе искусственной нейронной сети» была разработана в связи с ростом популярности и доступности косметической хирургии.
В статье говорится, что в экспериментах с использованием предложенной ими искусственной нейронной сети с независимым от модели мета-обучением (ANN-MAML) обучающая модель достигла точности в 90 процентов при распознавании лиц на изображениях до и после ринопластики, 91 процент – при блефаропластике, 94 процента – при подтяжке бровей, и 92 процента – на изображениях с подтяжкой лица.
Авторы статьи CVPR2020, тем временем, считают, что ответом на этот вопрос являются более качественные наборы данных.
«Различные хорошо известные подходы к распознаванию лиц, например, основанные на PCA или LBP, были протестированы в основном на основе собранной в Интернете базы данных лиц пластической хирургии IIITD. Как правило, при сравнении изображений лица, сделанных до и после пластических операций, сообщалось о значительном снижении производительности»
Говорится в их статье
Для своего эксперимента авторы представили новый набор данных, так называемую базу данных пластической хирургии Высшей школы Дармштадта (HDA), содержащую изображения лица, сделанные до и после операции. «Эта база данных в значительной степени соответствует требованиям к качеству, установленным Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) для электронных проездных документов, и содержит изображения лиц, подвергшихся пяти наиболее часто применяемым пластическим операциям на лице», – говорится в документе.
В целом, свежий набор данных дает положительные результаты.
«В отличие от экспериментальных наборов данных, полученных в ходе соответствующих исследований, эти наборы данных с высококачественными изображениями лиц, которые называются HDA plastic surgery database и non-surgery database, соответственно, позволяют четко определить влияние пластической хирургии на распознавание лиц и способствуют сопоставимости результатов».
«Результаты экспериментов с недавно созданной базой данных по высококачественной пластической хирургии также показывают, что, как только исключаются искажения от низкокачественных изображений лиц, как это происходит с изображениями, соответствующими требованиям ИКАО, большинство пластических операций не вызывают существенных ошибок в системах глубокого распознавания лиц». Как для коммерческих алгоритмов распознавания лиц, так и для алгоритмов распознавания лиц с открытым исходным кодом, протестированных на базе данных HDA plastic surgery, коррекция лицевых костей оказала наиболее серьезное влияние на точность, за ней последовала коррекция бровей.
Инъекции – не такая уж большая проблема для коррекции овала лица, но все же они могут стать поводом для беспокойства
К счастью, менее инвазивные формы коррекции лица могут не вызывать таких проблем, как хирургические изменения. В статье, опубликованной в издании National News ОАЭ, доктор Маурицио Виель, пластический хирург из клиники Cornerstone в Дубае, говорит, что инъекционные препараты и филлеры, такие как Ботокс, обычно не изменяют форму фиксированных точек на вашем лице, которые используются системами FRT для сопоставления. Но эти процедуры и их результаты всё ещё могут вызвать путаницу, например, при сопоставлении людей с их изображениями в паспортах.
Патрик Биксби, профессор Университета штата Аризона и автор книги «Разрешение на поездки: культурная история паспорта», говорит, что, хотя современные паспорта дополняются такими идентификационными данными, как отпечатки пальцев, радужная оболочка глаза и биометрия лица, «важно помнить, что именно наше тело, наш внешний вид, определяет нашу жизнь».
«Другими словами, документация является авторитетной. Косметическая хирургия ляжет бременем на владельцев паспортов при обновлении».
Фильтры красоты – это проблема, но стандарты красоты – более серьёзная проблема
Стремление соответствовать стандартам красоты, сформированным рекламой с аэрографией и Голливудом, также породило проблемы с биометрией лица, которые выходят за рамки хирургической практики. Многие, возможно, познакомились с цифровыми фильтрами для лица через социальные приложения, такие как Snapchat или Zoom, но стремительное развитие технологий создания камер на смартфонах и интеграция искусственного интеллекта означают, что цифровые средства для улучшения внешнего вида лица теперь стали стандартом.
Между тем, K-pop сохраняет свою роль в поп-чартах и коллективное представление о том, каким должно быть лицо. В статье Forbes за 2023 год отмечается, что «точно так же, как просмотр корейской драмы может вызвать у зрителей желание есть кимчи и соджу, крупные планы, казалось бы, безупречных актёров К-драмы и К-поп-идолов могут вызвать желание улучшить качество кожи и даже изменить некоторые черты лица».
Итак, ещё одна гонка в технологическом дерби 21-го века: алгоритмы распознавания лиц с глубоким обучением против дешевой, малоинвазивной хирургической модификации лица. Всегда существуют биометрические данные радужной оболочки глаза, изменение которых с помощью имплантатов, как известно, приводит к значительным повреждениям и потенциальной потере зрения.
С другой стороны, кажется, нет ничего, что мы не изменили бы, чтобы выглядеть немного совершеннее.
По материалам Biometrics Research Group. Автор Joel R. McConvey
