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IPN desarrolla un vigilante electrónico por reconocimiento facial

10/08/2010 19:29 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

imageHasta el mejor fisonomista puede equivocarse al tratar de identificar el rostro de una persona cuando el aspecto de ésta ha cambiado o muestra diferentes gestos. Y esto es de vital valor cuando se aplica en materia de seguridad. Así que, ¿por qué no confiar la tarea a un vigilante más avezado, digamos uno dotado con visión artificial y una vasta capacidad de memoria? Tal es la propuesta de expertos del  Instituto Politécnico Nacional  (IPN), México, quienes desarrollan un sistema de  reconocimiento facial  electrónico.

Este producto, creado por  Roberto Antonio Vázquez Espinoza de los Monteros, egresado del  Centro de Investigación en Computación  (CIC) del IPN, el cual galadornada por el Presidente de la República, integra principios de diversas disciplinas como inteligencia artificial, redes neuronales, modelos asociativos, análisis de imagen y procesamiento de patrones. Con él se pretende dotar a una computadora con capacidades de visualización y reconocimiento semejantes a las humanas para identificar personas a partir de cierta información importante.

Pero el sistema tendrá un alcance mayor, ya que podrá conectarse con grandes bases de datos (por ejemplo, la listas de un padrón electoral o las fichas de registro de delincuentes de las corporaciones policiacas), además de programarse para identificar  huellas dactilares  e incluso  voces. Esto lo hará una herramienta útil en sitios estratégicos que requieren vigilancia constante de personas en tránsito, como aeropuertos, aduanas, accesos a compañías, oficinas de gobierno o estaciones de metro o ferrocarril.

También podría integrarse a los dispositivos de seguridad en los cajeros automáticos para verificar, con apoyo de una cámara convencional de video, webcam o bien con una de alta definición, si el rostro o la huella de un usuario que pretende retirar dinero es el verdadero titular de la cuenta.

Las primer hipótesis para implementar el sistema fue que no se necesitaba de muchos detalles de un rostro para reconocerlo; sólo la información más relevante.

Por ejemplo de los bebés en su segundo mes de vida, cuando a pesar de no tener plenamente desarrollada la capacidad visual (ven borroso) pueden reconocer a su madre a partir de los pocos rasgos que perciben mejor.

El modelo toma en cuenta sólo algunas características del rostro y selecciona aleatoriamente algunas de ellas a través de una serie de algoritmos computacionales; luego, se trató de integrar todo esto en un sistema de reconocimiento visual.

Este sistema, que se asemeja a los de tipo biológico, está basado en un modelo de atención visual que posibilita concentrar la visión sólo en un pequeño conjunto de datos relevantes dentro del vasto universo de cosas observables; está inspirado en la capacidad de discriminación que caracteriza a la vista humana y la de muchos animales, pues, por ejemplo, cuando caminamos rumbo a casa no atendemos todos los estímulos de la calle (número de postes o autos estacionados) sino sólo aquellos que resultan relevantes para nuestro objetivo.

Tal modelo de atención visual se compone de tres niveles: el primero de ellos es el de atención y, como su nombre indica, determina qué va a "mirar" el sistema a través de una cámara en el rango de luz visible, que sirve como puerto de entrada a las imágenes. Está formado por una red de neuronas artificiales que hacen de retinas virtuales y capturan estímulos que para nosotros son visuales.

El segundo nivel analiza y procesa la información obtenida en virtud de la selección hecha a través de los algoritmos computacionales. Por último, el tercer nivel (de asociación) emplea la información de la red neuronal para ligar los estímulos visuales con el rostro de una determinada persona y así confirmar su identidad. Un control inteligente retroalimenta a todo el sistema para que "aprenda" a seleccionar las neuronas que deben activarse al momento de hacer el reconocimiento facial.

El autor usó una colección de 300 fotografías con gestos variados de 15 voluntarios (20 imágenes cada uno) para probar la exactitud del modelo. Sus resultados fueron alentadores: "Uno de los problemas más complejos en la identificación es que la expresión facial cambia: a veces estás triste, alegre, te pones lentes o usas una mascada; estos cambios hacen que los sistemas de reconocimiento no funcionen adecuadamente; sin embargo, el modelo que propusimos fue capaz de soportar todas estas deformaciones en el rostro, con diferentes gesticulaciones", refiere el doctor en Ciencias de la Computación del CIC.

Precisa que lo más importante en ese experimento fue que, al final, tras la etapa de entrenamiento, con sólo una imagen de cada persona -que se almacenó en las bases de datos- el sistema fue capaz de reconocerla, lo que demuestra la robustez de los algoritmos que lo sustentan. "Tomamos en cuenta algunos de los procesos que suceden en el cerebro humano para resolver un problema de reconocimiento", afirma el también académico en la Universidad Lasalle.

"En nuestro país, e incluso a nivel mundial, se trata de la primera investigación en esta dirección", refiere por su parte el doctor Humberto Sossa Azuela, asesor de la investigación y titular del Laboratorio de Procesamiento de Imágenes del CIC, quien reconoce que ya "existen sistemas similares, pero basados en técnicas diferentes".

Vázquez Espinoza de los Monteros considera que aún deben trabajar en el mejoramiento de ciertos aspectos del modelo para hacerlo más robusto ante los cambios de iluminación, que disminuyen su rendimiento. Una vez resuelto este problema, dice, podría emplearse en las aplicaciones de seguridad ya mencionadas o incluso en otras donde la adquisición de imágenes debe tener mayor control, como los procesos de registro ante el Instituto Federal Electoral (IFE) o para obtener una licencia de conductor de vehículos automotores.

"Este modelo podría detectar a quien esté tratando de obtener una credencial de elector con documentos legales, pero bajo otro nombre. El tipo de algoritmos que usamos, conectados a la base de datos del IFE, determinarían por medio de la imagen si esa persona ya está previamente registrada en las bases de datos". La aplicación podría concretarse, anticipa, en cuestión de meses, tras una evaluación detallada del caso.

El sistema de reconocimiento facial electrónico podría acoplarse al software que ya utilizan las dependencias encargadas de emitir ese tipo de credenciales, así como al de muchos dispositivos de seguridad en empresas, escuelas, hospitales, conjuntos habitacionales, etc. como una herramienta de apoyo en la lucha contra la delincuencia. Pero para ello se requeriría no sólo establecer convenios de colaboración, sino contar con más recursos económicos y humanos.

"Tendríamos que empezar a realizar pruebas con bases de datos más grandes y elaborar las nuestras para probar de forma exhaustiva, bajo diferentes condiciones, el desempeño de estos algoritmos", señala Vázquez. El monto de recursos necesarios, al menos para la etapa inicial de este trabajo, sería de aproximadamente 5 millones de pesos.

Por lo pronto, el investigador ya trabaja en la formación de un grupo dedicado a desarrollar este proyecto -financiado al principio por el IPN y el Conacyt- para generar más algoritmos y obtener productos funcionales que puedan vincularse pronto con las necesidades de la sociedad. "Trataríamos de resolver problemas a ese nivel", comenta el ingeniero egresado del CIC.

Post publicado originalmente por el mismo autor en BlogBiométrico.

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