Qué es y cómo funciona la Tecnología de Reconocimiento Facial

La mayoría de las personas se sienten cómodas con el reconocimiento facial por su uso en los filtros de Instagram y Face ID. Pero esta tecnología relativamente nueva es un poco espeluznante. Tu cara es como una huella digital, y es difícil entender con precisión cómo funciona el reconocimiento facial, pero aquí te lo explicamos paso a paso.

Al igual que con cualquier nueva tecnología, existen inconvenientes para el reconocimiento facial. Estas desventajas se están volviendo más evidentes a medida que los militares, la policía, los anunciantes y los creadores de falsificaciones profundas encuentran nuevas e ingeniosas formas de aprovechar el software de reconocimiento facial.

Ahora, más que nunca, es esencial que las personas comprendan cómo funciona el reconocimiento facial. También es importante conocer las limitaciones del reconocimiento facial y cómo se desarrollará en el futuro.

El reconocimiento facial es sorprendentemente simple

Antes es importante entender cómo funciona el proceso de reconocimiento facial. Aquí hay tres aplicaciones para el software de reconocimiento facial y una explicación simple de cómo reconocen o identifican las caras:

• Reconocimiento facial básico: Para los filtros Animoji e Instagram, la cámara de su teléfono «busca» las características definitorias de una cara, específicamente un par de ojos, una nariz y una boca. Luego, utiliza algoritmos para fijar una cara y determinar qué dirección está mirando, si su boca está abierta, etc. Vale la pena mencionar que esto no es una identificación facial, es solo un software que busca caras.
• Identificación facial y programas similares: Al configurar la identificación facial (o programas similares) en su celular, toma una foto de su cara y mide la distancia entre sus características faciales. Luego, cada vez que vaya a desbloquear su celular, «mira» a través de la cámara para medir y confirmar su identidad.
• Identificación de un extraño: Cuando una organización quiere identificar un rostro con fines de seguridad, publicidad o vigilancia, utiliza algoritmos para comparar ese rostro con una extensa base de datos de rostros. Este proceso es casi idéntico al Face ID de Apple, pero en una escala mayor. Teóricamente, se podría usar cualquier base de datos (tarjetas de identificación, perfiles de Facebook), pero una base de datos de fotos claras e identificadas previamente es ideal.

Muy bien, vamos a entrar en el meollo del asunto. Debido a que el “reconocimiento facial básico” utilizado para los filtros de Instagram es un proceso tan simple e inofensivo, nos centraremos por completo en la identificación facial y en las muchas tecnologías diferentes que se pueden usar para identificar una cara.

La mayoría del reconocimiento facial se basa en imágenes 2D

Como era de esperar, la mayoría del software de reconocimiento facial se basa completamente en imágenes 2D. Pero esto no se hace porque las imágenes faciales en 2D son muy precisas, se hacen por conveniencia. La gran mayoría de las cámaras toman fotos sin profundidad, y las fotos públicas que se pueden usar para las bases de datos de reconocimiento facial (fotos de perfil de Facebook, por ejemplo) están todas en 2D.

¿Por qué las imágenes faciales en 2D no son muy precisas? Bueno, porque una imagen plana de tu cara carece de características de identificación, como la profundidad. Con una imagen plana, una computadora puede medir la distancia pupilar y el ancho de la boca, entre otras variables. Pero no puede determinar la longitud de su nariz o la prominencia de su frente.

Además, la imagen facial en 2D se basa en el espectro de luz visible. Esto significa que las imágenes faciales en 2D no funcionan en la oscuridad, y pueden ser poco confiables en condiciones de iluminación funky o en la sombra.

Claramente, la forma de evitar algunas de estas deficiencias es usar imágenes faciales en 3D. Pero, ¿cómo es posible? ¿Necesitas un equipo especial para ver una cara en 3D?.

Las cámaras IR agregan profundidad a su identidad

Si bien algunas aplicaciones de reconocimiento facial se basan únicamente en imágenes en 2D, no es raro que el reconocimiento facial se base también en imágenes en 3D. De hecho, su experiencia con el reconocimiento facial probablemente involucra una pizca de 3D.

Esto se logra a través de una técnica llamada LIDAR, que es similar al SONAR. Esencialmente, los dispositivos de escaneo facial,  como su iPhone, disparan una matriz IR inofensiva en su cara. Esta matriz (una pared de láseres) luego se refleja en su cara y es captada por una cámara IR (o cámara ToF ) en su celular.

¿Dónde ocurre la magia 3D? La cámara de infrarrojos de su celular mide el tiempo que tarda cada bit de luz infrarroja en rebotar en su cara y volver al teléfono. Naturalmente, la luz que se refleja en su nariz tendrá un recorrido más corto que la luz que se refleja en sus oídos, y la cámara IR utiliza esta información para crear un mapa de profundidad único de su rostro. Cuando se usa junto con imágenes 2D básicas, las imágenes 3D pueden aumentar significativamente la precisión del software de reconocimiento facial.

Las imágenes LIDAR son un concepto extraño que puede ser difícil de entender. Intente imaginar que la malla IR de su celular (o de cualquier dispositivo de reconocimiento facial) es un juguete de pin-board. Como un juguete de pin-board, tu cara deja una muesca en la malla IR, donde tu nariz es notablemente más profunda que, por ejemplo, tus ojos.

La imagen térmica permite el trabajo de reconocimiento facial en la noche

Una de las deficiencias del reconocimiento facial 2D es que se basa en el espectro visible de la luz. En términos sencillos, el reconocimiento facial básico no funciona en la oscuridad. Pero esto se puede solucionar utilizando una cámara de imagen térmica.

Los objetos cálidos emiten una tonelada de luz IR, mientras que los objetos fríos emiten una cantidad insignificante de luz IR. Las costosas cámaras de imagen térmica pueden incluso detectar diferencias sutiles de temperatura en una superficie, por lo que la tecnología es ideal para el reconocimiento facial.

Hay un puñado de maneras diferentes para identificar una cara con imágenes térmicas. Todas estas técnicas son increíblemente complicadas, pero comparten algunas similitudes fundamentales, por lo que vamos a tratar de mantener las cosas simples con una lista:

• Se necesitan varias fotos: Una cámara de imagen térmica toma varias imágenes de la cara de un sujeto. Cada foto se enfoca en un espectro diferente de luz IR (ondas largas, cortas y medias). Normalmente, el espectro de onda larga proporciona la mayoría de los detalles faciales.
• Los mapas de vasos sanguíneos son útiles: Estas imágenes IR también se pueden usar para extraer la formación de vasos sanguíneos en la cara de una persona. Es espeluznante, pero los mapas de vasos sanguíneos pueden usarse como huellas dactilares faciales únicas. También se pueden usar para encontrar la distancia entre los órganos faciales (si las imágenes térmicas típicas producen imágenes de mala calidad) o para identificar moretones y cicatrices.
• El sujeto se puede identificar: Una imagen compuesta (o conjunto de datos) se crea utilizando múltiples imágenes IR. Esta imagen compuesta puede compararse con una base de datos facial para identificar el sujeto.

Por supuesto, el reconocimiento facial térmico suele ser utilizado por el ejército, y no es algo que vendrá en su próximo celular. Además, las imágenes térmicas no funcionan bien durante el día (o en entornos generalmente bien iluminados), por lo que no tienen muchas aplicaciones potenciales fuera del ejército.

Limitaciones del reconocimiento facial

Hemos pasado mucho tiempo hablando sobre las deficiencias del reconocimiento facial. Como hemos visto en el IR y las imágenes térmicas, es posible superar algunas de estas limitaciones. Pero todavía hay algunos problemas que aún no se han resuelto:

• Obstrucción: Como es de esperar, las gafas de sol y otros accesorios pueden hacer tropezar el software de reconocimiento facial.
• Poses: El reconocimiento facial funciona mejor con una imagen neutral, orientada hacia el frente. Una inclinación o giro de la cabeza puede dificultar el reconocimiento facial, incluso para un software de reconocimiento basado en IR. Además, una sonrisa, mejillas hinchadas o cualquier otra postura puede cambiar la forma en que una computadora mide tu rostro.
• Luz: Todas las formas de reconocimiento facial dependen de la luz, ya sea un espectro visible o luz IR. Como resultado, las condiciones de iluminación extrañas pueden disminuir la precisión de la identificación facial. Esto puede cambiar, ya que los científicos están desarrollando actualmente una tecnología de reconocimiento facial basada en SONAR.
• La base de datos: Sin una buena base de datos, el reconocimiento facial no puede funcionar. En esta misma línea, es imposible identificar una cara que no haya sido identificada correctamente en el pasado.
• Procesamiento de datos: Según el tamaño y el formato de una base de datos, las computadoras pueden tardar un tiempo en identificar las caras correctamente. En algunas situaciones, como la vigilancia policial, las limitaciones en el procesamiento de datos restringen el uso de la identificación facial para las aplicaciones diarias (lo que probablemente sea bueno).

A partir de ahora, la mejor manera de evitar estas limitaciones es utilizar otras formas de identificación junto con el reconocimiento facial. Su celular le pedirá una contraseña o una huella digital si no puede identificar su rostro, por ejemplo el gobierno chino utiliza tarjetas de identificación y tecnología de seguimiento para cerrar el margen de error que existe en su red de reconocimiento facial.

En el futuro, los científicos seguramente encontrarán la manera de solucionar estos problemas. Pueden usar la tecnología de SONAR junto con el LIDAR para crear mapas de caras en 3D en cualquier entorno, y pueden encontrar formas de procesar datos de caras (e identificar extraños) en un tiempo increíblemente corto. De cualquier manera, esta tecnología tiene un gran potencial de abuso, por lo que vale la pena mantenerse al día.