Công nghệ nhận diện khuôn mặt

Công nghệ nhận diện khuôn mặt càng ngày càng được nhiều người lựa chọn như một tính năng quan trọng phải có của máy ảnh. Tuy nhiên nếu túi tiền không rủng rỉnh và nhất là hiểu được cơ chế nhận diện, bạn hoàn toàn có thể có những bức ảnh đẹp kể cả khi máy không có tính năng này.

Công nghệ nhận diện khuôn mặt càng ngày càng được nhiều người lựa chọn như một tính năng quan trọng phải có của máy ảnh. Tuy nhiên nếu túi tiền không rủng rỉnh và nhất là hiểu được cơ chế nhận diện, bạn hoàn toàn có thể có những bức ảnh đẹp kể cả khi máy không có tính năng này. Các model máy ảnh hiện tại đều được trang bị công nghệ nhận diện khuôn mặt. Ảnh: Digital camera. Trước tiên cần phải nắm rõ bản chất của việc xuất hiện công nghệ nhận dạng khuôn mặt. Do phần lớn người chụp chỉ muốn ngắm là chụp nên mọi thao tác khác giao phó hết cho máy ảnh. Trong khi đó, máy ảnh, với đặc tính ưu tiên lấy nét các đường thẳng và ưu tiên khu vực trung tâm khuôn hình, nên khi khuôn hình có sự hiện diện của người nhưng không ở vị trí trung tâm, máy sẽ lấy nét và đo sáng ở những đối tượng không trọng tâm như cái cây, hàng gạch… Vì thế công nghệ nhận diện khuôn mặt được tích hợp vào máy ảnh, nhằm giúp cho máy ảnh có thể cho ra những bức ảnh có độ nét và độ phơi sáng chính xác trong chế độ chụp tự động mà người là chủ thể trọng tâm. Công nghệ nhận diện khuôn mặt vốn dùng trong ngành an ninh, nhưng nay đã được ứng dụng ngày càng nhiều trong dân dụng. Ảnh: iFotovideo.  tínhCông nghệ nhận diện khuôn mặt (face detection), hay nói chính xác hơn là khu biệt hóa khuôn mặt (khả năng tìm và nhận biết đâu là khuôn mặt trong toàn bộ một khung hình), đã có tới hơn 30 năm phát triển và là pha đầu tiên trong hệ thống nhận dạng khuôn mặt (face recognition hoặc face identification). Ở hệ thống này, từ một đầu vào là bức ảnh, máycó thể khu biệt hóa khuôn mặt nằm ở vị trí nào, sau đó dựa trên các thuật toán phức tạp khác như xác định đặc điểm của mắt, mồm hay mũi, so sánh với cơ sở dữ liệu các khuôn mặt đã có, từ đó có thể nhận dạng khuôn mặt đó là ai. Công nghệ này vốn được dùng trong ngành an ninh, nhưng nay đã được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong dân dụng. Có rất nhiều thuật toán đã được phát triển nhằm cải thiện quá trình nhận dạng khuôn mặt ngày càng tốt hơn, trong đó có cả cách tiếp cận dùng mạng thần kinh (neural network) xử lý các vấn đề về giới tính, cảm xúc.... Với cơ sở dữ liệu so sánh lớn, thuật toán phức tạp, sự hỗ trợ từ phần cứng hay chíp xử lý riêng, hệ thống nhận diện có thể nhận diện ngay cả khi mặt người quay ngang hay nhìn lên, nhìn xuống, chuyển động hay đứng yên, thậm chí mặt chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong toàn bộ khung hình. Tuy nhiên trong máy ảnh số, để phù hợp giữa tính năng giá thành, công nghệ nhận dạng chủ yếu dùng phần mềm và được đặt trong điều kiện lý tưởng: người được chụp có mặt hướng thẳng vào ống kính, điều kiện ánh sáng tương đối tốt, tỷ lệ khuôn mặt/khung hình lớn từ 10% trở lên... Ảnh: Photokina-show. Trong điều kiện này, công nghệ nhận diện sẽ hoạt động theo hai quá trình: định vị vùng dự đoán là da mặt (face localization), sau đó xác định tiếp vị trí tương đối của hai mắt, mũi và mồm trên vùng dự đoán này để đưa ra quyết định đây có phải là mặt người hay không.  Ở khâu định vị, hệ thống trước hết quét toàn bộ khung hình để tìm sự hiện diện của một khuôn mặt. Thông qua một  thư  viện mẫu tông màu da mặt (skin tones) xác định bằng nhiệt độ màu (đơn vị Kelvin), khi tìm được một vùng tông màu da thống nhất liên tục nhau, hệ thống sẽ giả định vùng này có thể là một khuôn mặt. Để đưa ra quyết định chính xác, khu vực giả định khuôn mặt này lại tiếp tục được quét để tìm các đặc điểm đặc trưng của mặt khác là khoảng cách giữa hai mắt, mũi và mồm. Ở giai đoạn này, thư viện về tông màu môi và thư viện về tông màu mắt (gồm vùng màu trắng của trong mắt bao quanh vùng màu tối của con ngươi) cũng được so sánh. Nếu trung hợp, hệ thống nhận định đây chính là khuôn mặt một người. Nikon S560 còn nhận diện được cả khuôn mặt mắt nhắm hay mở. Ảnh: Techdigest. Hiện nay một số hãng nhờ có công nghệ và phát triển thuật toán của riêng mình nên đã mạnh dạn tích hợp thêm một số tính năng của công nghệ nhận diện, như máy ảnh của Canon và Fuji đã có thể nhận diện những khuôn mặt nhìn hơi nghiêng, hay Sony dựa vào việc xác định vùng màu môi và răng có thể nhận diện được nụ cười. Nikon cũng không chịu thua kém với model S560 mới đây tuyên bố tích hợp công nghệ nhận diện của hãng OKI (Nhật Bản), hãng phát triển công nghệ nhận dạng dành riêng cho các thiết bị di động, trong đó đáng chú ý là cho phép nhận diện cả mắt nhắm hay mở, để từ đó có thể quyết định chụp ảnh ở những khoảnh khắc đẹp hơn. Tốc độ nhận diện vốn bị kêu ca là làm tốc độ lấy nét chậm đi thì nay cũng đã được cải thiện đáng kể với việc tăng tốc độ vi xử lý hình ảnh (DIGIC III của Canon), hay hỗ trợ phần cứng (của Fujiflim, theo quảng cáo của hãng, có thể đạt tốc độ chỉ mất vài phần trăm giây). Công nghệ nhận diện khuôn mặt đã "len lỏi" vào cả những model màn hình cảm ứng. Ảnh: 2dayblog. Như trên đã nói, bản chất của công nghệ nhận diện là nhằm giúp máy ảnh chọn đúng đối tượng là người để căn nét và đo sáng, giúp người chụp không phải bận tâm chỉnh sửa, chỉ giơ máy ảnh lên, ngắm và chụp. Nhưng nếu máy ảnh của bạn không có chức năng này, thì chỉ với một chút mất công, bạn cũng có thể đạt được kết quả tương tự. Trước hết, do máy ảnh tự động không có khả năng lựa chọn vùng lấy nét, nên nếu đối tượng là người không ở vị trí trung tâm của khung hình, bạn cần dịch chuyển máy ảnh sao cho đối tượng cần chụp nằm ở chính giữa. Chọn vùng đo sáng (metering) là vung trung tâm. Bấm nhẹ nút chụp (half-press) để lấy nét. Khi máy đã được lấy nét vào đối tượng (hiện lên một hình vuông nhỏ), giữ nguyên tay bấm sao cho hình vuông nhỏ không mất đi, quay máy về đúng khuôn hình ban đầu định chụp và bấm mạnh để chụp (full-press). Thao tác giữ nguyên hình vuông lấy nét nhằm khóa tiêu cự và khóa đo sáng, nên khi chụp ảnh kết quả thu được không thua kém chức năng tự nhận diện khuôn mặt. Đối với công nghệ nhận diện nụ cười hoặc nhận diện mắt nhắm, trước khi bạn làm thao tác tương tự như trên, bạn chuyển chế độ chụp một kiểu (single shot) thành chụp liên tục (multi-shot). Mặc dù tốc độ chụp liên tục của máy ảnh bình dân không cao, nhưng nếu bạn tắt flash, chụp trong điều kiện có ánh sáng tốt, thì các máy đời mới hiện nay cũng có thể đạt được tốc độ khoảng 1,5 khuôn hình/giây, đủ để thu được một nụ cười, hay đủ để cho đối tượng nhắm rồi mở mắt. Cùng với sự phát triển của công nghệ kéo theo mức giá ngày càng giảm, rất có thể sau này các máy ảnh sẽ được tích hợp đầy đủ toàn bộ công nghệ nhận dạng. Như vậy, máy ảnh có thể thay đổi tông màu theo tâm trạng người được chụp, hay tự động phân loại mỗi người một album ảnh riêng sau khi nhận diện được khuôn mặt họ.