Reconocimiento Facial

Identificación biométrica por reconocimiento facial

Índice general

1. Introducción.

2. Historia del reconocimiento facial.

3. Estado de la tecnología actual. (qué se utiliza, para qué)

4. Algoritmos (descripción pros y contras, implementación, eficiencia)

5. Sistemas actuales que utilizan la idenficiación biométrica. (enseñar algunos ejemplos de ejecución y mostrar comparativas)

6. Reconocimiento facial en dispositivos móviles.

7. Parte práctica

1. Introducción

El reconocimiento automático de caras humanas es uno de los desafíos más importantes en el ámbito de la informática. Los seres humanos estamos muy acostumbrados a reconocernos entre nosotros usando los rasgos físicos, en especial los faciales, que posee cada individuo de manera particular por este motivo implementar un sistema que facilite este reconocimiento de manera fiable sería un gran avance.

Este tipo de reconocimiento otorga diversas ventajas entre las que podemos destacar:

-Carácter no intrusivo: El sujeto no siente invadida su intimidad y no tiene que realizar ninguna acción para identificarse. No sería necesario presentar ningún tipo de documento oficial de identificación, ya que con un sistema 100% fiable de reconocimiento facial, nuestro propio rostro es una identificación única.

-Permiten eliminar la memorización de códigos y los consiguientes riesgos de pérdida, olvido o suplantación.

Sin embargo, hoy en día este tipo de implantación del software de reconocimiento facial no es viable. Los sistemas que lo utilizan son efectivos para pequeños objetivos, como puede ser el acceso a un ordenador o dispositivo móvil, lo que quiere decir que las bases de datos son relativamente insuficientes para abordar esta tecnología a nivel nacional.

El principal problema que esto aborda es el reconocimiento facial en tiempo real, ya que con miles de millones de fotos (varias por sujeto) este objetivo se convierte en una mera utopía. Si a este concepto le añadimos los problemas que pueden causar una mala iluminación, posición errónea de la persona o un enmascarado facial, los problemas crecen.

El objetivo principal de este trabajo, es dar a conocer la tecnología actual en este campo e intentar describir los avances que podremos llegar a encontrarnos en un futuro.

Como objetivos secundarios, daremos a conocer los múltiples algoritmos que son empleados en la actualidad y las posibles complicaciones que pueden surgir de su uso.

2. Historia del reconocimiento facial

El reconocimiento facial automatizado es relativamente un concepto nuevo. Desarrollado en los años 60, el primer sistema semiautomático para reconocimiento facial requería del administrador para localizar rasgos (como ojos, orejas, nariz y boca) en las fotografías antes de que este calculara distancias a puntos de referencia en común, los cuales eran comparados luego con datos de referencia.

En los años 70 Goldstein, Harmon, & Lesk, usaron 21 marcadores subjetivos específicos tales como el color del cabello y grosor de labios para automatizar el reconocimiento facial. El problema con estas soluciones previas era que se computaban manualmente. En 1988 Kirby & Sirobich aplicaron análisis de componentes principales, una técnica estándar del álgebra lineal, al problema del reconocimiento facial. Esto fue considerado algo así como un hito al mostrar que eran requeridos menos de 100 valores para cifrar acertadamente la imagen de una cara convenientemente alineada y normalizada.

En 1991 Turk & Pentland utilizando las técnicas Eigenfaces, el error residual podía ser utilizado para detectar caras en las imágenes - un descubrimiento que permitió sistemas automatizados de reconocimiento facial en tiempo real fidedignos. Si bien la aproximación era un tanto forzada por factores ambientales, creó sin embargo un interés significativo en posteriores desarrollos de éstos sistemas.

La tecnología inicialmente capturó la atención del público a partir de la reacción de los medios a una prueba de implementación en el Super Bowl de la NFL en enero de 2001, la cual capturó imágenes de vigilancia y las comparó con una base de datos de fotoarchivos digitales. Esta demostración inició un muy requerido análisis sobre cómo usar la tecnología para satisfacer necesidades nacionales, mientras se tomaban en consideración las preocupaciones sociales y de privacidad del público. Hoy la tecnología de reconocimiento facial está siendo utilizada para combatir el fraude de pasaportes, soporte al orden público, identificación de niños extraviados y minimizar el fraude en las identificaciones.

Trabajos pioneros en el reconocimento facial realizados por Francis Galton en el siglo XIX

3. Reconocimiento de caras humanas

3.1 Introducción

El problema del reconocimiento de caras humanas se puede sintetizar como la identificación de un rostro utilizando únicamente los rasgos faciales, sin utilizar otros elementos (voz, huellas dactilares, firma, ADN, etc).

A la hora de comenzar a abordar la cuestión, se utiliza de manera generalizada una serie de supuestos:

a.- La imagen suele ser frontal o perfil, por lo tanto va a ser posible encontrar todos los rasgos en la imagen.

b.- La cara esta derecha, con poca o ninguna inclinación o giro.

c.- No hay ocultamiento de trozos de imagen.

d.- El número de casos prueba es relativamente pequeño.

e.- No aparece vello facial, gafas, sombreros, etc.

f.- La mayor parte de los casos son hombres de raza blanca.

En general, todos los sistemas utilizan la misma secuencia de etapas para la identificación o verificación:

a.- Determinar un conjunto de características independientes para representar una cara.

b.- Representar las caras de entrenamiento en función de los valores que toman en ellas el conjunto de características seleccionado.

c.- Determinar los valores de una cara nueva (desconocida).

d.- Utilizar un criterio y un esquema de correspondencia para encontrar el mejor emparejamiento con las caras conocidas.

Podemos agrupar los cuatro puntos anteriores en tres problemas que deben ser resueltos y que son detallados a continuación:

a.- Detección de la cara en escena.

b.- Representación de la cara.

c.- Clasificación de la cara, indicando el nombre del sujeto al que pertenece. Si el sistema debe averiguar el nombre del sujeto partiendo únicamente de una imagen de la cara,

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