Riconoscimento automatico del volto

1  Introduzione

Il riconoscimento automatico del volto (AFR, Automatic Face Recognition) ha un impatto potenzialmente essenziale in tutte quelle applicazioni dove sia opportuno o necessario determinare o verificare l'identità di una persona. In particolare, esso può essere utilizzato nella sorveglianza, nella validazione di transazioni commerciali o finanziarie automatizzate, nel campo legale e giudiziario, nel controllo dell'accesso ad ambienti sottoposti a restrizioni (uffici, installazioni militari o EDP) o dove sia comunque richiesto un elevato grado di sicurezza (banche, aeroporti, supermercati), nella realizzazione di applicazioni multimediali con interfacce uomo-macchina adattative, nell'autenticazione della posta elettronica, e così via.

Nel contesto tecnologico, il problema del riconoscimento automatico di una persona viene di norma affrontato sotto due distinti aspetti applicativi:

• identificazione, quando occorra identificare una persona nell'ambito di una popolazione nota: l'algoritmo di riconoscimento isola e caratterizza alcuni particolari distintivi del volto del soggetto, che vengono poi confrontati con i corrispondenti particolari delle persone della popolazione; alla fine, il confronto che dà esito quantitativamente migliore fornisce l'identità del soggetto.
• verifica, quando occorra accettare o rifiutare l'identità che il soggetto dichiara di avere. I dati identificativi del soggetto possono essere codificati mediante il nome, una password, un numero di identificazione personale o una smart card; le caratteristiche del volto del soggetto vengono allora confrontate con le corrispondenti caratteristiche della persona che il soggetto sostiene di essere, e l'identità fornita viene infine accettata o rifiutata a seconda che il confronto dia risultato positivo entro un dato margine di tolleranza.

Se l'immagine di input viene generata in condizioni controllate di posa e di illuminazione, le moderne tecniche di AFR permettono di conseguire un tasso di identificazione anche migliore del 90% su vasti database [28]; anche se questo può essere oggettivamente considerato un buon tasso di accuratezza per un sistema automatico, esso implica tuttavia prestazioni ancora lontane da quelle che un essere umano assegnato al compito di riconoscimento può ottenere senza difficoltà. Nonostante ciò, il riconoscimento automatico del volto a fini di identificazione o di autenticazione può essere vantaggiosamente utilizzato in molte applicazioni, come ad esempio il controllo di accesso o l'investigazione giudiziaria; inoltre, i continui progressi della ricerca nel campo AFR lasciano sperare che le prestazioni dei sistemi automatici possano eguagliare quelle umane in un futuro non molto lontano.

Questo rapporto non intende essere una revisione dettagliata e accurata della tecnologia presente e passata del riconoscimento del volto (per revisioni più generali e sicuramente più esaurienti, si veda [11] [28] [70] [78]). Esso invece si propone semplicemente di passare in rassegna gli algoritmi e i metodi più significativi che hanno consentito di affrontare il problema con tassi di successo degni di nota; in altri termini, esso è un brevissimo sommario dello stato dell'arte della tecnologia AFR, con lo scopo di valutarne la natura, i risultati finora ottenuti e i limiti che ancora ne pregiudicano la piena applicabilità. Per ulteriori dettagli sulle procedure algoritmiche utilizzate nella ricerca, e per più ampie e approfondite discussioni sulle problematiche connesse, si rimanda alle revisioni poc'anzi citate, con particolare riguardo a [70] e [78], dove vengono passati in rassegna gli algoritmi di tipo connessionistico e, rispettivamente, non-connessionistico, e naturalmente a [11], che rimane a tutt'oggi la più completa ed esauriente rassegna di venti anni di ricerche nel campo. Sebbene la piena comprensione della natura degli algoritmi utilizzati in AFR richieda approfondite conoscenze teoriche, si è volutamente qui fatto a meno dell'apparato matematico necessario sia per descrivere compiutamente le procedure prese in esame che per afferrarne le motivazioni, la genesi, l'evoluzione e i prevedibili sviluppi.

Nella Sez. 2 vengono dati alcuni brevi cenni introduttivi alle tecnologie AFR e ai criteri con cui esse vengono classificate; nella Sez. 3 e nella Sez. 4 vengono passate in rassegna alcune categorie di algoritmi con cui sono stati affrontati i problemi "classici" del riconoscimento del volto da immagini con vista frontale e, rispettivamente, di profilo; la Sez. 5 contiene una breve esposizione delle tecniche usate nel riconoscimento da viste generiche, mentre nella Sez. 6 viene dato un conciso riepilogo degli approcci al riconoscimento da sequenze video, che è ad oggi senza dubbio il problema più gravoso e complesso in AFR. Dopo una breve rassegna (Sez. 8) dei principali prodotti commerciali presenti sul mercato, alcune considerazioni finali concludono il rapporto.

Riconoscimento automatico del volto

© 1997-2003 Paolo Marincola (Rome, Italy)
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Last revised: 2003-12-06 22:36