چهره

دانشمندان مدل دقیقی از صورت انسان ایجاد کردند – چگونگی آن اینجاست

اگر برنامه اسنپ‌چت را در گوشی هوشمندتان دارید، ممکن است عکس‌تان را به خرس دیسکو یا صورت مدل شده‌ی شخص دیگری تغییر داده باشید. اکنون، گروهی از پژوهشگران روش بسیار پیشرفته‌ای طراحی کرده‌اند که مدل‌های صورت سه بعدی بر کامپیوتر می‌سازد. این سیستم می‌تواند به بهبود آواتار‌های شخصی‌ در بازی‌های ویدیویی، تشخیص صورت برای امنیت – و البته- فیلترهای اسنپ‌چت کمک کند.

زمانی که کامپیوترها صورت را پردازش می‌کنند، آنها روی چیزی به نام مدل مورفابل سه بعدی تکیه دارند. این مدل یک صورت میانگین را نشان می‌دهد، اما همچنین شامل اطلاعاتی در مورد الگوهای رایج انحرافی از میانگین است. برای مثال، اگر بینی شما دراز است، شما احتمالا چانه بلندی دارید. با تعیین چنین همبستگی‌هایی، یک کامپیوتر می‌تواند صورت منحصر به فرد شما را نه از طریق اسکن نقاط سه بعدی، بلکه با لیست کردن صدها جفت اعدادی که انحراف صورت شما را از میانگین توصیف می‌کند شناسایی کند، این‌ها شامل پارمترهایی است که تقریبا به سن، جنسیت، و طول صورت وابسته است.

با این حال یک نکته جلب توجه وجود دارد. برای محاسبه همه روش‌هایی که یک صورت می‌تواند تغییر یابد به یک مدل مورفابل سه بعدی نیاز داریم که اطلاعات چندین صورت را یکپارچه کند. تا کنون نیاز به گرفتن اکسن‌های پر زحمت و فراوان از افراد و سپس برچسپ زدن همه ویژگی‌هایشان بود. در نتیجه، بهترین مدل کنونی تنها مبتنی بر صد زوج فرد -عمدتا بزرگسالان سفید پوست- است و به مدل کردن افراد مختلف از لحاظ نژاد و سن محدود شده است.

اکنون، جیمز بوث، دانشمندان کامپیوتر کالج امپریال لندن، و همکارانش روش جدیدی را توسعه دادند که ساخت مدل‌های مورفابل سه بعدی را خودکار می‌سازد و آنها را قادر می‌سازد طیف گسترده‌ای از نوع بشر را ترکیب کنند. این روش سه گام اصلی دارد: ابتدا، الگوریتمی به طور خودکار اسکن‌های صورت را با برچسپ زدن نوک بینی و دیگر نقاط بدن نشانه می‌کند. دوم، الگوریتم دیگری همه اسکن‌ها را بر طبق نشانه‌هایشان در یک خط قرار داده و آنها را به یک مدل ترکیب می‌کند. سوم، الگوریتم دیگری اسکن‌های بد را کشف و حذف می‌کند.

«سهم واقعا بزرگ در این کار این است که آنها نشان دادند چگونه این فرآیند کاملا خودکار می‌شود،» این گفته ویلیام اسمیت، کسی که بینایی کامپیوتر را در دانشگاه یورک در بریتانیا مطالعه می‌کند و درگیر این مطالعه نبوده است. ده‌ها برچسپ از ویژگی‌های صورت روی تعدادی صورت «بسیار خسته کننده» است، این گفته آلان برانتون، دانشمند کامپیوتر در موسسه فرانهوفر برای پژوهش‌های گرافیک کامپیوتر در درامشتات آلمان است که در این کار شرکت نداشت. «شما فکر می‌کند که کلیک روی یک نقطه نسبتا آسان است، اما این همیشه آشکار نیست که این واقعا کدام گوشه دهان است، بنابراین حتی زمانی که به طور دستی این کار را انجام می‌دهید باز به خطا می‌روید.»

اما بوث و همکارانش اینجا متوقف نشدند. آنها روش‌شان را برای تنظیم نزدیک به ۱۰ هزار اسکن متفاوت صورت تنظیم کردند. این اسکن‌ها در یک موزه علم در لندن به وسیله دو جراح پلاستیک به نام‌های آلان پونیه و دیوید دوناوای که برای بهبود جراحی ترمیمی امیدوار بودند انجام شد. آنها به سراغ استیفانوس زافیریو، دانشمند کامپیوتری ICL رفتند و از او خواستند تا در تحلیل داده آنها را یاری کند. برای این کار از الگوریتمی برای تحیل این اسکن‌ها استفاده شد که آنها آن را «مدل صورت بزرگ مقیاس» یا LSFM صدا می‌زدند. در برابر مدل‌های موجود، LSFM بسیار دقیق‌تر چهره‌ها را نشان می‌داد، این مولفان در شماره بعدی ژورنال بین‌المللی بینایی کامپیوتر گزارش می‌دهند. در یک مقایسه، آنها مدلی از صورت کودک از یک تصویر ایجاد کردند. با استفاده از LSFM ، این مدل صورت کودک را به خوبی نشان داد. با استفاده از یک مدل مورفابل موجود رایج -که مبتنی بر بزرگسالان کامل شده بود- تصویر یک فرد با سن نامربوط را نشان داد. بوث و همکارانش حتی برای ایجاد مدل‌های مورفابل خاص‌تر برای سنین و نژادهای متفاوت اسکن‌های زیادی را تهیه کردند. و مدل أنها می‌توانست به طور خودکار صورت‌ها را به گروه‌های سنی مبتنی بر شکل دسته‌بندی کند.

تیم بوث اخیرا روی مدل جدیدی کار می‌کند. در مقاله دیگری، این پژوهشگران از ۱۰۰ هزار صورت سنتز شده به وسیله LSFM برای آزمون برنامه هوش مصنوعی که اسنپ شات‌های دو بعدی اتفاقی را به مدل‌های سه بعدی دقیق تغییر می‌دهد استفاده کردند. این روش می‌تواند برای دیدن از زوایای تصاویر گرفته شده از مظنونان به وسیله دوربین‌ها استفاده شود. شاید هم بتواند تصاویر تاریخی را فلش و انیمیشن و شخصیت‌های تاریخی را نقاشی کند.

همچنین LSFM  ممکن است به زودی برای برنامه‌های پزکشی استفاده شود. اگر شخصی بینی اش را از دست داد، این فناوری می‌تواند به جراحان پلاستیک برای تعیین اینکه چگونه صورت با توجه به بقیه بخش‌هایش به نظر برسد کمک کند. اسکن‌های صورت همچنین برای شناسایی بیماری‌های ژنتیک احتملای مانند ویلیامز سیندروم، بیماری مرتبط با مشکلات قلبی، تاخیرهای رشد، و ویژگی‌های صورت مانند بینی کوتاه و دهان عریض کمک کند. مدل بهتر صورت‌ها و تنوع آنها می‌تواند به دقت چنین آزمون‌هایی کمک کند. این مدل جدید «چندین در» را باز می‌کند، پونیه گفت.

گام بعدی شامل کردن حالات صورت در مدل‌ها است که اجازه می‌دهد صورت در هر شکلی از ادا و اصول شناسایی شود. زافیریو می‌گوید آنها باز به موزه برمی‌گردند تا اسکن‌های بیشتری ببینند.

دیدگاه‌تان را بنویسید: