Algoritmus detekuje falošné pasové fotografie
Systémov na automatické rozpoznávanie tváre pribúda. Nie sú však odolné proti falšovaniu. Vedci teraz našli spôsob, ako aspoň odfiltrovať dokumenty, ktoré boli manipulované špeciálnym spôsobom - takzvaným morfovaním.
Dva skutočné obrázky (ľavý a pravý) boli zlúčené do jedného digitálneho obrázka (v strede).
Foto: Fraunhofer HHI
V minulosti bola identifikácia osôb priamou záležitosťou: napríklad počas kontroly na letisku policajt pozrel na fotografiu v občianskom preukaze a potom prísne pozrel osobe pred sebou do tváre. Často sa ukázalo, že niekoľko rokov starý obraz už nemusí nevyhnutne presne reprodukovať realitu. O pár kíl viac, fúzy alebo nové okuliare dojem skreslili. S biometrickými údajmi je to iné. Ak sú v pase k dispozícii ako digitálna verzia, môžu pracovníci hraničnej kontroly dotknutú osobu vyfotografovať a špeciálny počítačový program vyhodnotí podobnosti priamo na mieste. Táto metóda je veľmi zmysluplná. Pretože príslušné meracie body, ako napríklad očný reliéf, sa kvôli diéte nemenia.
Digitálne porovnanie však so sebou prináša nové problémy. Jeden z nich morfuje. Presne tomu chce výskumný tím zabrániť. Vedci pochádzajú okrem iného z Fraunhoferovho inštitútu pre výrobné systémy a dizajnérske technológie IPK a Fraunhoferovho inštitútu pre telekomunikácie, Heinricha Hertza (HHI).
Morfing: Falošný je vytvorený z dvoch skutočných obrázkov
Automatizované kontroly tváre sa v praxi využívajú čoraz častejšie, a to nielen pri konkrétnych osobných kontrolách. Napríklad automatické skenovanie na verejných miestach je určené na všeobecné odhalenie zločincov, zatiaľ čo podobné programy v menšom rozsahu majú za cieľ dosiahnuť pravý opak, a to zabezpečenie osobných údajov - na odomykanie smartfónov sa tiež používa automatické rozpoznávanie tváre.
To všetko je založené na princípe, že biometrické údaje človeka sú absolútne individuálne. Je to tak v skutočnosti, ale softvér vyberie pre porovnanie iba jednotlivé body. Je tiež možné s nimi manipulovať digitálne. V tomto ohľade je problematické najmä morfovanie. Zjednodušene povedané, dva obrázky tváre sú spojené do jedného. Potom obsahuje vlastnosti oboch fotografií. V praxi to znamená, že dvaja ľudia môžu používať občiansky preukaz bez toho, aby automatické rozpoznávanie tváre vyvolalo poplach. Zločinec sa môže v zásade vybaviť tvárou nevinného občana, minimálne v jeho dokladoch.
Neurónové siete nachádzajú digitálne odchýlky
Tvarovanie nemusí byť nevyhnutne rozpoznané bez vhodného softvéru. Páchatelia preto môžu pri žiadosti o bežný občiansky preukaz predložiť zmanipulovaný obrázok - a dostanú skutočný dokument s falošnou fotografiou. Predpokladaná dodatočná úroveň zabezpečenia automatického rozpoznávania tváre je pri takomto postupe veľmi problematická, pretože policajti sa na ňu skôr spoliehajú. V projekte ANANAS, skratke „Detekcia anomálií, aby sa zabránilo útokom na autentifikačné systémy založené na snímkach tváre“, sa zúčastnení vedci snažia dostať tieto ťažkosti pod kontrolu. Na to používajú strojové učenie, najmä pracujú s komplexnými neurónovými sieťami, ktoré pozostávajú z mnohých úrovní, ktoré sú navzájom prepojené vo viacvrstvových štruktúrach. Majú napodobňovať neurónovú štruktúru mozgu a sú navzájom spojené pomocou matematických výpočtových jednotiek.
Vedci „vycvičili“ tieto neurónové siete prvotným napájaním systémov mnohými reálnymi a premenenými obrázkami tváre. Algoritmus identifikoval vzory, takže podľa výskumníkov sú siete teraz schopné rozpoznať manipulované obrázky na základe výsledných zmien, „najmä v sémantických oblastiach, ako sú rysy tváre alebo zvýraznenie očí,“ hovorí Peter Eisert, vedúci oddelenia vízií a zobrazovacích technológií spoločnosti Fraunhofer HHI.
Prevencia zločincov pomocou umelej inteligencie
Vedci boli spokojní s výsledkami testovacích behov: softvér našiel premenené obrázky vo viac ako 90% prípadov. Vedci s tým však ešte neboli spokojní: „Problém je v tom, že neviete, ako neurónová sieť urobila rozhodnutie,“ hovorí Eisert. Pomocou špeciálne vyvinutých algoritmov preto jeho tím chce tiež zistiť, ktoré oblasti na snímke tváre sú pre rozhodnutie relevantné. To by mohlo pomôcť ešte spoľahlivejšie identifikovať morfing. Napríklad oči často naznačujú, či je obraz skutočný alebo falošný.
Tento výskum však ešte zďaleka nekončí. „Zločinci sa môžu opierať o čoraz sofistikovanejšie metódy útoku, napríklad metódy z oblasti umelej inteligencie, ktoré generujú úplne umelé obrazy tváre. Optimalizáciou našich neurónových sietí sa snažíme byť o krok vpred pred falšovateľmi a identifikovať budúce útoky, “hovorí Eisert. Jeho cieľom je integrovať vyvinutý softvér do existujúcich systémov rozpoznávania tváre pri hraničných kontrolách.