Transformações monotônicas coordenadas permitem estimativa de idade que preserva a privacidade com nuvem de pontos faciais 3D

Atualização: 25 de abril de 2024


Transformações monotônicas coordenadas permitem estimativa de idade que preserva a privacidade com nuvem de pontos faciais 3D
Quatro funções monotônicas elementares (exponencial, logarítmica, quadrada e senoidal) foram aplicadas imediatamente após a transformação de classificação coordenada (CRT) e normalizadas para [-1, 1] de maneira coordenada. Os três círculos no gráfico do radar correspondem à Indistinguibilidade do Modelo de primeira ordem, à Indistinguibilidade do Modelo de segunda ordem e ao Erro Médio Absoluto do modelo exp(CRT) (o maior entre os quatro), de dentro para fora. Todos os modelos puderam estimar as idades com precisão e consistência. Crédito: Science China Press

Em uma publicação recente em Ciência China Ciências da Vida, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Jing-Dong Jackie Han e Ph.D. o estudante Xinyu Yang, da Universidade de Pequim, estabeleceu um modelo de aprendizagem profunda para estimativa de idade usando nuvens de pontos faciais 3D não registradas. Eles também propuseram o algoritmo de transformação monotônica por coordenadas para isolar características faciais relacionadas à idade de rostos humanos identificáveis.

A equipe treinou o modelo em mais de 16,000 instâncias de dados de nuvem de pontos faciais 3D, alcançando um erro absoluto médio de cerca de 2.5 anos. O modelo reconhece a invariância rotacional de rostos humanos. Em sua análise da importância do formato do rosto e do tom de pele, eles desenvolveram o algoritmo de transformações monotônicas por coordenadas.

O algoritmo pode distorcer rostos sem alterar as posições relativas dos elementos faciais. A equipe descobriu que os modelos de aprendizagem profunda poderiam estimar com precisão e consistência as idades dos rostos antes e depois da aplicação do algoritmo de transformação em vários cenários, demonstrando que as transformações preservam efetivamente as características faciais relacionadas à idade.

No entanto, em testes visuais, os sujeitos experimentaram uma diminuição notável na precisão e na velocidade de resposta ao avaliar rostos transformados. Além disso, os modelos computacionais de verificação de faces treinados em formatos de faces normais não conseguiram reconhecer faces transformadas.

Considerando as semelhanças e diferenças nas tarefas de estimativa e identificação de idade, a equipe de pesquisa propôs uma diretriz de proteção de dados faciais. Esta diretriz, apresentando transformações monotônicas coordenadas e provisionamento seletivo de dados, visa fornecer uma base teórica para o gerenciamento de data centers faciais ou conjuntos de dados públicos.

Os pontos 1, 2, 3, 4 originalmente tinham coordenadas y ascendentes irregulares, que foram transformadas e redimensionadas para uma progressão aritmética de -1 a 1 por classificação por coordenadas (um caso especial de Transformações Monotônicas por Coordenadas) e normalização. Os pontos 2 e 4 compartilhavam originalmente a mesma coordenada x e continuaram a fazê-lo após o CRT. Crédito: Science China Press