Mobili versija | Apie | Visos naujienos | RSS | Kontaktai | Paslaugos
 
Jūs esate čia: Pradžia » Visos temos » Mokslas » Įdomusis mokslas

Prikelta vaiduoklinė vizualizacija veidus atpažino idealiai

2019-03-31 (3) Rekomenduoja   (8) Perskaitymai (1396)
    Share

Jokios psichodelikos – grynas mokslas.

Atgaivintos pusšimčio metų senumo technologijos rengiasi padėti paprasčiau atpažinti veidus.


©Xiaodong Qiu et al. / Physical Review Letters, 2019

Kinijos fizikai sukūrė veidų atpažinimo sistemą, paremtą vaiduokliška vizualizacija, naudojančia susietus fotonus. Sukurto būdo veiksmingumą fizikai išbandė su penkių laboratorijos darbuotojų veidais. Straipsnis publikuotas Physical Review Letters, trumpai apie jį praneša Physics.

Iš veido galima gan tiksliai nustatyti žmogaus tapatybę, todėl veido atpažinimas svarbus socialinių ryšių palaikymui. Tokia sistema galima gaudyti nusikaltėlius ar atsirakinti išmanųjį telefoną. Veidų atpažinimo sistemos dažniausiai analizuoja fotografiją ir išskiria joje svarbiausias detales, o paskui duomenų bazėse ieško panašių atitikmenų. Deja, nepaisant spartaus šios srities progreso, automatinis veidų atpažinimas kol kas toli gražu nėra tobulas.

Tačiau yra alternatyvus vaizdų atpažinimo būdas, kuriam nereikia sudėtingos mašininės analizės ir kuriuo galima tuo pačiu metu analizuoti didžiulius duomenų kiekius. Naudojant šį būdą, fotonų spindulys padalinamas į du koreliuojančius spindulius – vienas atsispindi nuo objekto ir sukuria jo atvaizdą (signalinis spindulys), o antrasis (etaloninis spindulys) praleidžiamas per kaukę-filtrą. Jeigu atvaizdas sutampa su kauke, abiejų spindulių intensyvumas koreliuos, taigi, pagal interferenciją galima įvertinti sutapimo laipsnį ir greitai atpažinti objekto bruožus. Šį metodą pirmą kartą dar septintajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje pasiūlė amerikietis fizikas Vander Lugt. Deja, šio metodo tikslumas buvo nepatenkinamas. Pasistūmėti į priekį pavyko tik praeitame dešimtmetyje, kai buvo atrasta vadinamoji vaiduokliškoji vizualizacija, paremta susietais fotonais. Deja, net tada mokslininkams pavykdavo atpažinti tik paprastus objektus, pavyzdžiui, nustatyti, kiek spindulių turi žvaigždė, sulipdyta iš kelių pagaliukų.

Lixiang Chen vadovaujama fizikų grupė gerokai patobulino šį metodą ir pritaikė jį veidų atpažinimui – šiek tiek pakeitė fotonų susietumo ir objekto kaukės kūrimo schemą. Kitaip, nei ankstesniuose darbuose, tyrėjai naudojo lazerio spindulius, kurių erdvinis profilis buvo ne gausinis, o sudėtingesnis. Poros susietų fotonų kvantinę būseną mokslininkai padalino į būsenų su fiksuotomis orbitinių ir radialinių kvantinių skaičių sumomis. Fizikai tam panaudojo Lagero – Gauso modas, kurios yra nuosavos Furjė pertvarkymo operatoriaus funkcijos. Paskui mokslininkai sekė per objektą sklindančio signalinio fotono kvantinės būsenos kitimą, ir priskyrė objektui operatorių. Galiausiai, algebriniais pertvarkymais pagal tą operatorių mokslininkai atkūrė objekto kaukę apibūdinančio etaloninio lazerio spindulio Furjė spektrą. Praktiškai fizikai reikiamą spektrą gaudavo šviesos erdviniu moduliatoriumi.

Eksperimentinio įrenginio schema
©Xiaodong Qiu et al. / Physical Review Letters, 2019

Kai buvo sukurtas eksperimentinis įrenginys, mokslininkai perėjo prie baigiamosios eksperimento dalies. Jie nufotografavo penkis savo laboratorijos darbuotojus, sumažino fotografijas iki 256×256 pikselių, padarė jas dvispalves ir sutapatino juodus ir baltus pikselius priešingoms fazėms. Gauti atvaizdai buvo kaip pavyzdžiai, pagal kuriuos buvo kuriamos signalinio spindulio apšviečiamos kaukės. Iš matavimo rezultatų mokslininkai sukūrė kvadratinę matricą, aprašančią atvaizdų koreliacijas. Paaiškėjo, kad ši matrica praktiškai sutampa su vienetine matrica — paprasčiau tariant, sukurtas įrenginys veidus atpažino praktiškai be klaidų. Beje, tyrėjai pažymi, kad šioje matricoje yra ir nediagonalių elementų, aprašančių nedidelius skirtingų veidų panašumus.

Fotografijų (dešinėje) ir jų kaukių (kairėje) koreliacijų matrica. Kuo taške daugiau raudonos spalvos, tuo sipresnė koreliacija
©Xiaodong Qiu et al. / Physical Review Letters, 2019


Savaime suprantama, kol kas mokslininkų pasiūlytas metodas mašininiam vaizdų atpažinimui neprilygsta. Tačiau jis turi daug privalumų, kurių neįmanoma atkurti įprastinėmis veidų atpažinimo sistemomis. Konkrečiai, straipsnio autoriai pabrėžia, kad vaiduoklinės vizualizacijos ypatybės jų metodą leidžia taikyti, kai signalinių fotonų srautas itin menkas. Taigi, juo galima atpažinti vaizdus, praktiškai neišduodant savo buvimo. Pernai metų rugsėjį amerikiečiai fizikai pirmą kartą realizavo vaiduokliškos vizualizacijos metodą susietų elektronų, o ne fotonų srautu. Taip mokslininkai galėjo padaryti objekto mikrofotografiją vos vienu vieninteliu pikseliu.


nplus1.ru

Verta skaityti! Verta skaityti!
(8)
Neverta skaityti!
(0)
Reitingas
(8)
Komentarai (3)
Komentuoti gali tik registruoti vartotojai
Naujausi įrašai

Įdomiausi

Paros
46(8)
32(5)
30(0)
21(0)
15(0)
15(0)
15(3)
12(0)
Savaitės
81(3)
73(5)
69(1)
59(1)
Mėnesio
339(40)
284(20)
159(20)
137(14)
124(7)