發布日期:2022-05-18 點擊率:43
盡管面部識別系統表示具有編碼個人身份的能力,但是,最近的工作表明,其中存儲了很多信息。由歐洲生物識別協會(EAB)組織,由Fraunhofer IGD研究科學家PhilippTerh?rst研究了這些問題。

面部生物識別模板中嵌入了多少軟生物特征,并且這些屬性通常與面部驗證性能具有很強的相關性。
該事件分為三個部分,每個部分回答一個不同的問題。
臉部模板中存儲了什么信息?
根據Terh?rst所說,存儲在面部生物識別模板中的主要信息包括人口統計,圖像特征和社會特征。
由弗勞恩霍夫(Fraunhofer)IGD科學家進行的研究分析了涉及113個屬性的兩個面部模板。
Terh?rst通過訓練大量的屬性分類器(MAC)來共同預測多個屬性,例如面部形狀,胡須類型以及個人是否涂有口紅,來實現這一目標。

實驗期間測試的生物特征識別算法是LFW和CelebA。Terh?rst的團隊分析了來自五千多人的一萬三千張圖像以及來自LFW的多達73個屬性注釋。CelebA測試考慮了來自一萬多個名人的40萬個圖像和40個二進制屬性。
通過FaceNet和ArcFace嵌入進行了測試,結果表明,頭部姿勢和社交特征最容易預測。
面部的幾何形狀,鼻子和圖像質量等也是可以預測的,而皮膚,嘴巴和環境則是最難預測的特征。
它與面部識別的公平性有何關系?
為了評估這些偏差,Terh?rst隨后著手分析軟生物學特性對面部識別算法(尤其是ArcFace和FaceNet)的性能的影響。
為此,科學家團隊使用了名為MAAD-Face的數據庫,其中包含大量的面部圖像,并具有多個高質量的屬性注釋。
這些包括針對每個屬性的六個陽性/陰性對照組,這些對照組是通過從數據庫中隨機選擇樣本創建的。這些合成組的樣本數量與陽性/陰性樣本的數量相同。
如果我們有一萬個帶有眼鏡的樣本圖像,而有九萬個沒有眼鏡的樣本圖像,那么對于陽性對照組,我們只會尋找隨機選擇的一萬個樣本,而對于陰性對照組,我們會隨機選擇九萬個樣本
通過對照組分析這兩種面部識別算法的結果表明,就人口統計學而言,中年、老年人、白人和男性個體的識別準確率要高于年輕、亞洲、黑人和女性個體。
考慮到與能見度相關的屬性,前額完全可見,發際線后退,禿頂,不戴眼鏡的人比受阻的前額、劉海、眼鏡和卷發的人準確率更高。
帽子、耳環、口紅和眼鏡等臨時屬性也降低了面部識別算法的精度,而拱形眉毛、大或尖的鼻子、濃密的眉毛、雙下巴和高骨高則有助于提高準確率。
與個人的非中立表情相反,這兩種算法在笑臉和閉嘴時也得分更高。根據Terh?rst的說法,這可能是由于來自數據庫的大量圖像來自名人。
其他偏見還考慮了使用者的頭發和眼睛的顏色,以及他們是否留著胡須。

如何減輕面部識別的偏見?
Terh?rst解釋說,了解人臉模板中的編碼信息可能有助于開發緩解偏見的解決方案,然后繼續進行網絡研討會的第三部分。
然而,據這位科學家稱,該領域的先前工作需要事先標記與偏差相關的屬性,并且只能減輕特定的偏差。
據報道,還已知這些動作會降低面部識別算法的整體性能,并且在集成到現有系統中時會遇到困難。
傳統系統的一種可能替代方法是公平分數歸一化(FNS)。Terh?rst解釋說,該技術可以對未標記的數據進行操作,并有效緩解未知來源的偏差。
據稱,FNS還可以顯著改善面部識別系統的性能,并且可以輕松地集成到現有系統中。
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