もつれた光子は顔を認識するのに役立ちます

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ビデオ: その叱責 違います! 衝撃的な真実... 2022, 12月
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Anonim
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中国の物理学者は、絡み合った光子を使用したゴーストイメージングに基づく顔認識システムを構築しました。物理学は、彼らの研究室の5人の従業員の顔で提案された方法の効率をテストしました。この記事はPhysicalReview Lettersに掲載され、Physicsによって簡単に報告されました。

顔認識により、人のアイデンティティを非常に正確に確立できるため、社会的相互作用において重要な役割を果たします。特に、そのようなシステムの助けを借りて、あなたは犯罪者を捕まえたり、スマートフォンのブロックを解除したりすることができます。通常、顔認識システムは写真を分析し、その写真の最も重要な詳細を強調表示してから、データベースで類似の画像を検索します。残念ながら、この分野での急速な進歩にもかかわらず、自動顔認識はまだ完璧にはほど遠いです。

同時に、複雑な機械分析を必要とせず、大量のデータを同時に分析できる画像認識の代替アプローチがあります。このアプローチでは、光子のビームは2つの相関ビームに分割され、そのうちの1つはオブジェクトから反射されてその画像を作成し(信号ビーム)、もう1つはフィルターマスクを通過します(参照ビーム)。画像がマスクと一致する場合、両方のビームの強度が相関します。したがって、それらの干渉パターンから、画像の一致度を推定し、オブジェクトの輪郭をすばやく認識することができます。この方法は、前世紀の60年代に、アメリカの物理学者VanderLugtによって最初に提案されました。残念ながら、この方法の精度は不十分でした。もつれた光子に基づくいわゆるゴースト可視化が発見された過去10年間にのみ、ある程度の進歩が見られました。残念ながら、この場合でも、科学者は単純な物体しか認識できませんでした。たとえば、いくつかの棒から一緒に接着された星の光線の数を決定することができました。

Lixiang Chenが率いる物理学者のグループは、この方法を大幅に改善し、顔認識に適用しました。これを行うために、科学者は、もつれた光子とオブジェクトマスクを作成するスキームをわずかに変更しました。以前の研究とは対照的に、研究者たちはガウスではなく、より複雑な空間プロファイルを持つレーザービームを使用しました。科学者たちは、絡み合った光子のペアの量子状態を、軌道と半径方向の量子数が固定された状態の合計に分解しました。このために、物理学者はフーリエ変換演算子の固有関数であるラゲールガウスモードを使用しました。その後、科学者たちは、物体を通過する信号光子の量子状態の進化を追跡し、物体に演算子を割り当てました。最後に、代数変換を使用して、科学者はこの演算子を使用して、オブジェクトのマスクを表す参照レーザービームのフーリエスペクトルを再構築しました。実際には、物理​​学者は空間光変調器を使用して目的のスペクトルを取得しました。

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実験セットアップ図

実験装置が構築されると、科学者たちは実験の最終段階に進みました。これを行うために、彼らは研究室の5人の従業員を撮影し、写真を256×256ピクセルのサイズにトリミングし、白黒オッズに変換し、反対の位相を白黒ピクセルに一致させました。得られた画像は、マスクを構築するために使用され、信号光子で照らされたサンプルとして機能しました。科学者たちは、測定結果に基づいて、画像間の相関関係を表す正方行列を作成しました。この行列は実質的に単位行列と一致することが判明しました。言い換えると、構築されたインスタレーションはほぼ完璧に面を認識しました。ただし、研究者は、この行列には、異なる個人間の小さな類似性を説明する非対角要素も含まれていることに注意しています。

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写真(右)とそのマスク(左)の間の相関行列。赤が多いほど、相関が高くなります。

もちろん、科学者によって提案された方法は機械認識と比較することはできませんが。ただし、従来の顔認識システムでは再現できない多くの利点があります。特に、記事の著者は、ゴーストの視覚化の特殊性のために、彼らの方法は信号光子の非常に低いフラックスの条件で機能することができることを強調しています。したがって、画像の存在の兆候がほとんどまたはまったくない画像を認識するために使用できます。

昨年9月、アメリカの物理学者は、光子ではなく、絡み合った電子のビームを使用してゴーストイメージング法を最初に実装しました。これにより、科学者は単一ピクセルの物体の顕微鏡写真を撮ることができました。

現在、顔認識システムは日常生活に積極的に導入されています。たとえば、米国では、このようなシステムはコンサートでチケットをチェックし、中国では、犯罪者を探し、学童の注意力を監視します。昨年4月、モスクワの地下鉄で顔認識システムが開始され、最初の1か月間に、連邦政府の指名手配リストに載っていた40人以上の犯罪者が認識され、その後拘束されました。そして先月、モスクワ市長の情報技術局は、モスクワ警察のために顔認識技術を備えた拡張現実メガネの開発を発表しました。

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