PCF GUSTAVO – SETEC/PE [email protected]. Introdução Objetivo do exame: Comparar a imagem de uma face desconhecida (questionada) com um indivíduo

Exames de Reconhecimento Facial

PCF GUSTAVO – SETEC/[email protected]

mailto:[email protected]

IntroduçãoObjetivo do exame:

Comparar a imagem de uma face desconhecida (questionada) com um indivíduo conhecido ou a imagem de uma face conhecida (padrão)

Exceção(ões)?

IntroduçãoQual o termo correto?

Reconhecimento facialIdentificação facialIdentificação de indivíduos por imagensVerificação facialComparação facial

Reconhecimento biométrico:Eu sou quem eu digo que sou? = verificação

(1:1)Quem sou eu? = identificação (1:n)

IntroduçãoPorque não usar métodos automáticos?

Geralmente usados para identificação (1:n)Precisão x capacidade discriminatóriaImplicações no processo criminal

Características do exame pericialComparação 1 : 1Conclusão: positiva (identidade), negativa

(exclusão) ou indefinida (não aponta a identidade, mas também não a exclui)

Possui caráter subjetivo, baseado nas observações do perito criminal

Aspectos do reconhecimento facial por humanosDe onde vem nossa capacidade de reconhecer rostos?

Aspectos relativos à sobrevivênciaÁrea dedicada no cérebro para esta finalidade

Psicologia cognitivaO que sabemos do processo cognitivo?O exame pode ser influenciado por estes aspectos?

Artigo: Face Recognition by Humans- Nineteen Results All Computer Vision Researchers Should Know About, Proceedings of the IEEE, vol. 94, nº 11, 2006.

Reconhecimento em função da resolução espacial“Seres humanos são capazes de reconhecer

faces familiares em imagens com muito pouca resolução”

Reconhecimento em função da resolução espacial“A habilidade de tolerar degradações

aumenta com a familiaridade”O reconhecimento de indivíduos familiares é

fortemente baseado no rosto!

Reconhecimento em função da resolução espacialAlta frequência é importante para o

reconhecimento facial?

Reconhecimento em função da resolução espacialAlta frequência é importante para o

reconhecimento facial?

Reconhecimento em função da resolução espacial“Informação de alta frequência por si só não

leva a um bom desempenho para reconhecimento da face”

Reconhecimento em função da resolução espacial“Informação de alta frequência por si só não

leva a um bom desempenho para reconhecimento da face”

Natureza do processamento“As características faciais são processadas

holisticamente”


holisticamente”


holisticamente”


holisticamente”


holisticamente”


holisticamente”

Natureza do processamento“Das diferentes características da face, as

sobrancelhas são uma das mais importantes para o reconhecimento”São seguidas pelos olhos, boca e nariz.

Natureza do processamento

Natureza do processamento“Importantes relações de configuração

aparentam ser independentes nas dimensões horizontais e verticais”Porque isso acontece se as técnicas de

fotografia são recentes?

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento“A forma da face aparenta estar codificada

em uma maneira levemente caricaturizada”

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento“As pistas sobre pigmentação são tão

importantes quanto as pistas sobre a forma”

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento“As pistas de cor

possuem um papel importante, especialmente quando as pistas de forma estão degradadas”.

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento“A inversão de contraste prejudica

drasticamente o desempenho no reconhecimento”.Transformação radiométrica de inversão:

nenhuma informação é perdida!Resultados recentes sugerem que o

reconhecimento de faces usa representações que são sensíveis à direção do contraste, e que pigmentação e sombras são importantes no reconhecimento.

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento“Mudanças na iluminação influenciam a

generalização”

Natureza das pistas: pigmentação, forma e movimento“O movimento da face aparenta facilitar o

reconhecimento subsequente”Movimento não rígido (expressões faciais ou

fala) são mais importantes que visualizar um “modelo 3D”

Progressão do desenvolvimento“O sistema visual começa com uma

preferência rudimentar por padrões de face”.Pareidolia











Progressão do desenvolvimento“O sistema visual evolui de uma estratégia de

análise por partes para uma estratégia de análise holística nos primeiros anos de vida”

Progressão do desenvolvimento“Thatcher illusion” ou “Efeito Thatcher”



Bases neurais“O sistema visual humano aparenta dedicar

recursos neurais especializados para percepção de faces”

“A latencia de respostas a faces no Córtex IT é de cerca de 120ms, sugerindo muita computação direta (feedforward)”

“A identidade facial e a expressão facial parecem ser processadas por sistemas separados”

ObjetivosDefinição do método a ser empregadoAnálise da viabilidade do exameAnálise e/ou coleta de material padrãoPreparação para o exameRealização do exame

Tipos de ExameSegundo o FISWG:

HolísticosMorfológicosAntropométricosPor Superposição

O método empregado aqui será do tipo morfológico!

Métodos HolísticosBaseados na habilidade humana de

reconhecer e diferenciar rostosA face é analisada como um todo, observando

aspectos geraisUsado quando o tempo é um fator de restrição

(por exemplo, check-in no aeroporto usando documento com foto)

Estudos na área de psicologia mostram que a precisão é limitada e sofre influência de vários fatores

Métodos MorfológicosBaseados na anatomia facial, as

características das faces são descritas e comparadas subjetivamente, subsidiando a conclusão.É o método recomendado para exame de

reconhecimento facial pelo FISWGO resultado depende da identificação de

características individualizadoras (alto poder discriminatório)

Métodos AntropométricosMétodos baseados em medições de pontos

cefalométricos específicos da faceNÃO é recomendado para uso pelo FISWG,

tanto para identificação positiva quanto para exclusão, mesmo em conjunto com outros métodos

As medidas estão sujeitas a variações devido a condições não controláveis (ângulos, iluminação, etc.)

Métodos por SuperposiçãoMétodos visuais, a partir da criação de

composições de imagens com as faces examinadasSeu uso é meramente ilustrativoÉ necessário “registrar” (alinhar) as faces para

que possam ser criadas as composições de maneira adequada

Podem ser usados em conjunto com o método morfológico

Viabilidade do exameA primeira etapa do exame de

reconhecimento facial se dá com a análise e avaliação preliminar do material questionado, com vistas a determinar a viabilidade de realização da comparação facialTriagemDevolução ou solicitação de

complementação

Viabilidade do exameCaracterísticas gerais avaliadas:

Tipo de suporte ou mídia: VHS Vídeo digital Imagem digital Fotografia impressa


Definição inequívoca da face questionada: indivíduo de boné

Sugestão: “... Solicita-se que seja apontada no material questionado a face a ser utilizada para fins de comparação com o material padrão encaminhando.”

Indicar o instante em vídeoSe possível, imprimir alguns imagens no expediente


Posicionamento da face


Se o material apresenta indícios de montagem ou edição fraudulenta






CONTEMPORANEIDADE!!!!!!!!










Qualidade geral da imagem Nitidez Riqueza de detalhes Presença de manchas no papel Ruído Freqüência de amostragem espacial (“resolução”) Artefatos de algoritmos de compressão de

imagem/vídeo Etc.;

Observar a existência de fatores de degradação, que podem comprometer a realização dos exames!

Fatores de Degradação da ImagemArtefatos de compressão em imagens digitais

Fatores de Degradação da ImagemDistorções de lente: quando é que inviabiliza

o exame?

Fatores de Degradação da ImagemPresença de manchas ou marcas no papel

Fatores de Degradação da ImagemRelação de aspecto em registros de vídeo

Fatores de Degradação da ImagemPresença de ruído na imagem

Fatores de Degradação da ImagemQualidade do foco

Fatores de Degradação da ImagemFreqüência de amostragem espacial

Fatores de Degradação da ImagemRelação brilho/contraste e presença de

sombras (iluminação em geral)

Fatores de Degradação da ImagemEfeito skew em vídeos com movimento

Inviabilidade de Realização do ExameEm geral, o exame não é realizado quando

ocorre uma das seguintes situações:Obstrução/oclusão da face ou parte delaPresença severa de algum fator de degradaçãoIndefinição da face questionada e/ou da face

padrãoEm tais situações, o expediente é devolvido

com a devida justificativaAvaliar a possibilidade de exclusão por altura

ou outra característica presente no corpo (tatuagem, deficiência, etc.)

Inviabilidade de Realização do ExameObstrução/oclusão da face ou parte dela

Inviabilidade de Realização do ExamePresença severa de um ou mais fatores de

degradação

Inviabilidade de Realização do ExameIndefinição da face questionada

Devolução do ExpedienteA devolução deve conter uma justificativa

técnica da inviabilidade do exame.Qual a diferença entre inviável e inconclusivo?Informação ou Laudo inconclusivo?E os quarenta pixels?

Material PadrãoAs imagens da face padrão devem possuir

características que permitam a realização do exame:O posicionamento da face deve ser similar ao

da face questionadaÉ possível visualizar, com razoável nível de

nitidez, detalhes morfológicos e marcas diversas

Não deve haver expressões exarcebadasNão deve haver oclusão (cabelo solto, boné,

etc.)

Material Padrão

Material Padrão

Coleta de Material PadrãoSe há um indivíduo conhecido, recomenda-se

realizar a coleta de padrão motivada pelos seguintes fatores:A imagem da face padrão apresenta baixíssima

qualidadeA face padrão se apresenta em um ângulo de

incidência incompatível a face questionadaAlguma característica morfológica importante

não pode ser observada nas imagens da face padrão

E se o material questionado é limitado? Adianta coletar padrão?

Coleta de Material PadrãoProcedimentos:

Informar à autoridade policial a necessidade de intimação do indivíduo detentor da face padrão

Deve ser informado com antecedência ao perito a data e hora agendadas

Fornecedor deve assinar termo de livre consentimento

Equipamentos e MetodologiaSala ideal para coleta

Equipamentos e MetodologiaNo registro, observar os seguintes aspectos:

Usar tripé (obrigatório!)Modo retratoBonés, chapéus, etc.ÓculosOlhos niveladosOrelhas visíveisExpressão facialBocaAcessórios (piercing)MaquiagemFotos específicas de outras características

Equipamentos e MetodologiaExemplo:

Expressão facialÓculos

• Oclusão das orelhas• Maquiagem• Sobrancelhas

Equipamentos e MetodologiaAjustes básicos da câmera

Exposição Abertura do diafragma Velocidade do obturador ISO

Balanço de brancoFoco

Ajustes Básicos da CâmeraAbertura do diafragma

Ajustes Básicos da CâmeraAbertura do diafragma

Ajustes Básicos da CâmeraVelocidade do obturador

Ajustes Básicos da CâmeraISO

Ajustes Básicos da CâmeraBalanço de branco

Ajustes Básicos da CâmeraFoco e profundidade de campo

Ajustes Básicos da CâmeraRecomendações:

Câmera DSLR ou câmera convencional com ajuste manual de parâmetros de exposição, apoiada em tripé estável

Resolução mínima: 4 MP efetivos (sem interpolação ou zoom digital)

ISO: menor valor ajustável possívelFoco manual ou automático, exceto foco fixoDistância focal entre 90mm e 130mmAbertura do diafragma: f/5.6 a f/11Formato: JPEG, qualidade máxima

Preparação para o ExameEm geral, os seguintes passos são executados

nas etapas iniciais dos exames:Digitalização de registros analógicosCorreção de alinhamento e escalaOtimização de contraste e brilhoOutros ajustes com técnicas de processamento

de imagens

Digitalização de Registros AnalógicosFitas VHS

Equipamento necessário: computador dotado de placa de captura e vídeo-cassete

Mínimo de 720 x 576 pixelsCodificador com melhor qualidade possível

(MPEG, AVI, DV, etc.)

Digitalização de Registros AnalógicosImagens impressas

Equipamento necessário: scanner com resolução mínima de 1200 x 1200 dpi para fotos 3 x 4 cm

Resoluções menores podem ser usadas em fotografias maiores Mínimo de 400 pixels entre os centros dos olhos

Correção de Alinhamento e EscalaObjetivo: realizar composições unindo partes

da face questionada com partes da face padrãoA linha que passa pelo centro dos olhos deve

estar na horizontalA distância entre os centros dos olhos deve ser

a mesma em ambas as imagensOs centros dos olhos devem estar na mesma

posição espacial em ambas as imagens

Correção de Alinhamento e EscalaPrimeiro passo: rotação

Correção de Alinhamento e EscalaSegundo passo: escalonamento

Correção de Alinhamento e EscalaTerceiro passo: translação

Otimização de Contraste/BrilhoAjuste manual

Otimização de Contraste/BrilhoEqualização de histograma

Outros AjustesEqualização local de histogramaFiltros para remoção de ruído: com cautela!

ExameIdentificação de convergências e/ou

divergênciasExemplos:

Distância relativa entre características relevantes;

Formato do rosto, contorno e linhas da região bucomandibular e mentoniana;

Forma da boca, olhos, nariz, orelhas, etc.Linhas, verrugas, sinais, cicatrizes, etc.,

presentes na face.

ExameClassificação das características:

Atributo: semelhante ou divergenteGrau:

Semelhante em detalhes Semelhante Não comparável Divergente Divergente em detalhes

Capacidade discriminatória Fraca Moderada Forte

ExameExemplo

ExameMorfologia facial (regiões)

1. frontal2. nasal3. labial4. mentoniana5. orbital6. zigomaxilar7. bucomandibular8. auricular

ExameO que procurar?

Região frontal: linha de implantação do cabelopresença de calvície, forma e extensãoprotuberâncias ósseas linhas transversas horizontais (de expressão)forma e padrão de crescimento das

sobrancelhas


Região nasalraiz nasal (estreita ou larga)perfil nasal (reto, côncavo ou convexo)forma das asas do narizabertura dos orifícios nasais (simétricas ou

assimétricas)ápice nasal arrebitado ou curvado para baixo,

centralizado ou voltado para um dos ladossulco naso-labial


Região labial desenho formado pelo limite mucoso dos lábios proporção entre largura e altura da boca (quadrilátero

labial) diferença de espessura dos lábios superior e inferior nitidez do filtro do lábio e suas colunas (ou sua não

visualização) desenho formado pelo arco de cupido (ou sua não

visualização) proporção entre a distancia entre as cristas do arco de

cupido e largura da boca disposição das comissuras labiais, estudo dos sulcos

presentes na mucosa do lábio - (queiloscopia).


Região mentoniana formato do mento (quadrado, triangular,

arredondado) presença/ausência de assimetria altura do mento em relação a outras distâncias

verticais da face presença/ausência de fóvea mentoniana (covinha) nitidez do sulco mentolabial altura do sulco mentolabial (quando presente) padrão de pilosidade.


Região orbitalforma dos olhosAssimetriaspadrão de abertura das pálpebrasCíliossulco orbital superior e sulco orbital inferior linhas palpebraiscanto lateral do olho mais baixo do que o

canto medial ou vice-versa;


Região zigomaxilarpresença ou ausência de prognatismo

maxilar;


Região bucomandibularsuporte ósseo para os lábiosdimensão verticaldiastemas entre os dentes linha do sorriso lábios superior e inferior protuídos ou

retruídosforma mandibular (pontuda, quadrada)queixo com ou sem fendasmandíbula retrusiva ou protusiva;


Região auricularárea de implantação da orelhaborda superior da hélice da orelha levemente

ou pronunciadamente enroladatrágus curto e delicado ou longo e

proeminente lóbulo preso ou soltograu de protusão da orelha

SuperposiçãoTécnica de comparação visualTransições entre face questionada e face

padrãoAlinhamento entre as facesBastante útil em fotografias em norma frontalTipos de composição

VerticaisHorizontaisÁreas aleatórias

Superposição

Superposição

Vamos à prática!

Documents

PCF GUSTAVO – SETEC/PE [email protected]. Introdução Objetivo do exame: Comparar a imagem de uma face desconhecida (questionada) com um indivíduo