Analisi e sperimentazione di Sistemi Biometrici Adattativi basati su volti per il riconoscimento personale

I sistemi di riconoscimento basati sui volti sono vastamente impiegati per diversi motivi.
Oltre al costo relativamente basso, l'acquisizione di volti è un processo non intrusivo e non collaborativo, caratteristiche fondamentali ad esempio per un sistema di videosorveglianza.
Un altro vantaggio è la possibilità di effettuare acquisizioni continue e multiple se si utilizza un sistema video. Di contro, esistono problemi fondamentali quali la profonda variabilità di parametri ambientali che condizionano il sistema di acquisizione. Si pensi alle variazioni di luce che possono colpire le diverse immagini, alle variazioni di scala dovute alla più o o meno grande vicinanza del soggetto all'obbiettivo della telecamera, e alle grandi differenze che caratterizzano i volti acquisiti in spazi temporali diversi. Andiamo a descrivere queste nel dettaglio.
Una delle caratteristiche più variabili anche a distanza di poco tempo è l'espressione dell'individuo. È infatti molto difficile che un soggetto presenti sempre la stessa espressione facciale. Il sistema biometrico deve essere robusto rispetto a deviazioni da espressioni neutre: sorrisi, aggrottamenti della fronte, bocca aperta, occhi chiusi o spalancati sono tutti potenziali elementi di disturbo per il corretto funzionamento del sistema.
Un'altro elemento molto variabile è la posa. Non tutti i soggetti si presentano frontalmente alla telecamera: alcune acquisizioni possono riprendere l'individuo di profilo, totalmente o parzialmente, o comunque avere un angolo di ripresa che risulta in una deformazione spaziale dell'immagine acquisita rispetto ai template in gallery.
Il discorso che riguarda l'illuminazione è assolutamente analogo: non solo il viso può essere mediamente più o meno luminoso, ma possono essere presenti zone d'ombra più o meno intense che lo scuriscono parzialmente, o riflessi che lo abbagliano eccessivamente, provocando differenze sostanziali con i template del sistema. In questo contesto poniamo l'accento sulla differenza molto evidente che può marcare due immagini dello stesso individuo acquisite una in ambienti interni e una in ambienti esterni, dovuta alla diversità fra luce artificiale e luce solare o alle condizioni meteorologiche particolari.
Inoltre, un sistema robusto deve prevedere anche le variazioni del soggetto su periodi più lunghi. In questa categoria non includiamo solo il normale invecchiamento che può già da sé cambiare notevolmente il viso, ma anche le differenze di look come presenza o assenza di barba, baffi e accessori come gli occhiali, o la capigliatura differente, tutti elementi che possono mutare più volte nell'arco di pochi giorni e di cui il sistema deve tener conto.
Infine, bisogna tenere conto anche delle variazioni inter-classe, ossia che coinvolgono soggetti diversi ma simili per i quali il sistema biometrico può generare errori: per esempio individui padre e figlio, fratelli o gemelli.