Estimación de la calidad de imágenes de caras para aplicaciones de autentificación biométrica usando Deep Learning

Abstract

El objetivo principal de este TFG es analizar y estudiar las técnicas existentes para determinar la calidad de una imagen facial biométrica. Estas técnicas pueden ser mediante el procesamiento digital de la imagen o mediante Deep Learning. La técnica de Deep Learning utiliza aprendizaje profundo usando redes neuronales mediante las cuales se entrena a los modelos para que sean capaces de predecir si la calidad de la imagen es buena o es mala a partir de una serie de entrenamientos. La evaluación de la calidad del rostro tiene como objetivo estimar la idoneidad de una imagen facial para su reconocimiento. A lo largo del trabajo se explicará el uso del Deep Learning frente al procesamiento digital tradicional de las imágenes y cómo afecta esta técnica a la autenticación biométrica. El segundo objetivo del TFG es determinar los métodos y métricas más adecuados para la estimación de la calidad de una imagen facial mediante la obtención de la calidad de las imágenes con modelos de Deep Learning. Estos modelos se utilizan ya entrenados para ser capaces de obtener el máximo rendimiento a esa puntuación de calidad para un posterior reconocimiento facial. Se realizan inferencias sobre tres modelos diferentes que usan Deep Learning y se obtienen los valores de calidad de las imágenes para cada modelo. El tercer objetivo del TFG es la experimentación de los modelos y la proposición de las medidas más eficientes para cada modelo. El cuarto objetivo es realizar un estudio sobre cómo los valores de calidad que se obtienen de cada imagen afectan a un modelo entrenado de Face Recognition. Para ello, se crea una aplicación para calcular las métricas de los modelos de estimación de calidad. El quinto objetivo, y último, es validar la propuesta de trabajo sobre datasets públicos y el estudio de cada modelo por separado en función del sesgo que posee. El sesgo de un modelo de estimación de calidad puede afectar a la calidad de las imágenes, lo que afecta a un posterior reconocimiento facial. Este trabajo pretende poner de manifiesto la importancia del factor calidad a la hora de utilizar una imagen para el reconocimiento facial. Es muy importante que esa calidad sea la correcta y se encuentre dentro de las normas en las que se basa el ICAO para poder aportar la seguridad que se pretende mediante estos sistemas de autenticación biométrica. El ICAO es un organismo cuya misión es “Servir” de foro mundial de Estados para la aviación civil internacional. El ICAO elabora políticas y normas, lleva a cabo auditorías de cumplimiento, realiza estudios y análisis, presta asistencia y crea capacidad en materia de aviación mediante otras muchas actividades y la cooperación de sus Estados miembros y partes interesadas. Es el organismo que elabora las normas de referencia a las que se adhieren muchos países para asegurar una cierta calidad en el transporte aéreo. A su vez el ICAO basa sus directrices que recoge en la norma en las normas ISO. En este caso son la ISO/IEC 19794-5:2005 y la ISO/IEC 19794-5:2011.