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Reconocimiento Facial. Pasado, presente y futuro

Mucho tiempo ha pasado, desde que Alphonse Bertillon en 1883 sentara las bases de la identificación biométrica moderna, tal vez no tanto en realidad, sin embargo, el desarrollo de las técnicas de identificación ha sido especialmente rápido en el último siglo.

Los continuos avances técnicos han abrazado la causa de los investigadores policiales, dotándoles de métodos y técnicas que hasta hace relativamente poco, se hallaban fuera del alcance siquiera de las más imaginativas de las mentes.

Recordemos que el fin común de todo investigador policial o especialista forense en el ámbito del reconocimiento facial, no es si no alcanzar una identificación cierta, con la validez jurídica necesaria para señalar inequívocamente a un determinado individuo, ya sea como presunto responsable de un hecho delictivo o por cualquier otro motivo de interés.

En realidad, hasta bien entrados los años 60 del siglo pasado, todos los sistemas de reconocimiento facial, se basaban en mayor o menor medida en los trabajos de Bertillon, pues utilizaban como base probatoria una serie de medidas antropométricas, como pueden ser; la distancia entre los ojos, la simetría o la diferente anchura de determinadas partes del óvalo facial.

Desgraciadamente estos procedimientos adolecían de una gran falta de fiabilidad, por diferentes motivos, como la carencia de un criterio unificado, o la posibilidad más que común de error, al tomarse los datos de forma manual y con distintos instrumentos, arrojando así medidas que siendo generosos podrían calificarse de poco precisas.

A lo largo de la historia las dificultades de aplicar el método científico al reconocimiento facial, han supuesto en muchos casos que personas inocentes hayan sido declaradas culpables, y pagado por delitos no cometidos.

“Si hay algo peor que dejar libre a un culpable, sin duda es castigar al inocente”

Por lo tanto, actualmente el valor probatorio de esta técnica, al igual que sucede con la acústica forense es muy bajo y debe usarse en combinación con otras especialidades forenses más desarrolladas y de reconocida validez, como la dactiloscopia o el ADN.

Aún así, en un futuro cercano esto podría cambiar, por ejemplo, a mediados de los sesenta, comenzó a funcionar el primer sistema automatizado de reconocimiento facial, este, localizaba distintos rasgos a partir de una fotografía o imagen en dos dimensiones (nariz, boca, ojos, orejas) calculando distancias y puntos de referencia, para después enfrentarlos contra una base de datos previa buscando coincidencias.

Más adelante, en la década de los 70, Goldstein, Harmon & Lesk utilizaron su propio método basado en 21 marcadores subjetivos, como el color del pelo o el grosor de los labios, sin embargo, aunque interesante, era como sus marcadores, demasiado subjetivo y a priori, inútil fuera del campo de la investigación.

Además de las evidentes carencias de estos primeros acercamientos, hay que señalar otros factores que afectan severamente a cualquier técnica o método de reconocimiento facial; El progresivo envejecimiento, el ángulo de toma de referencias, el rictus facial o la iluminación, suponen una serie de barreras que era preciso superar.

Tal vez el avance más espectacular en este campo, a partir de los ochenta, sea la aplicación de algoritmos matemáticos, concretamente algebra lineal, requiriendo menos de cien valores para cifrar correctamente una imagen facial tipo, y el estudio de patrones del iris como método de identificación.

En 1989 los Doctores Leonard Flom y Aran Safir con la ayuda de John Daugman aplicando una técnica estándar de álgebra lineal, lograron obtener y patentar en 1994 los primeros algoritmos válidos para reconocimiento del iris, que actualmente son la base de todos los sistemas basados en este método identificativo.

Sin embargo, el salto a la palestra de la opinión pública no llegaría hasta 2001, cuando, durante la Super Bowl de la NFL, se tomaron infinidad de imágenes de vigilancia, siendo comparadas con los archivos disponibles y obteniendo al menos 19 coincidencias válidas de personas con antecedentes.

Fases:

  • Detección: El sistema detecta que en la imagen se reconoce una cara o si se trata de un vídeo es capaz de realizar un seguimiento hasta obtener datos precisos.
  • Alineación: Localiza y normaliza respecto a un patrón geométrico establecido y un formato de obtención de datos, los rasgos de interés de la cara.
  • Características: Una vez procesada la imagen en el paso anterior, carga el sistema con la información necesaria para realizar las comparaciones precisas contra la base de datos.
  • Identificación: Compara el vector de características obtenidos con los vectores disponibles y muestra al operador aquellos con el porcentaje de similitudes más elevado. 

En la actualidad existen dos enfoques diferenciados o escuelas que trabajan en este campo, por un lado aquellos que basan sus resultados en estudios geométricos del óvalo facial y por otro los que lo hacen sobre rasgos fotométricos (Iris). Sin embargo la situación ideal es la combinación de ambas, aunque esto implique una mayor dificultad técnica.

En la práctica policial, lo más deseable sería una base de datos unificada que contara y relacionara reconocimiento facial, dactiloscopia, ADN y acústica forense. Su eficacia, por ejemplo a nivel preventivo, aplicado en controles de entrada al territorio nacional, combinado con la documentación personal, estaría fuera de toda duda. Siendo en este momento viable técnicamente la existencia de un dispositivo único, capaz de realizar un reconocimiento inicial que discriminaría con una tasa de acierto cercana al 100% en escasos segundos. 

Algoritmos utilizados:

  • LDA (Análisis de discriminación lineal): Utiliza una aproximación estadística para diferenciar las muestras conocidas de las que no lo son.
  • PCA (Análisis de componentes principales): Las imágenes obtenidas se normalizan en base a la alineación de la boca y los ojos del individuo.
  • FLD (Discriminante lineal de Fisher): Equivalente al LDA y con una efectividad superior al PCA, sobre todo en lo referente a cambios lumínicos y de expresión.
  • P2CA (Análisis de componentes parcial/principal): Evolución del PCA, en este caso los resultados se obtienen a partir de imágenes 3D del modelo, siendo 10 veces más eficaz que cualquier algoritmo anterior.

El uso de imágenes 3D de sujetos como base para su identificación biométrica aumenta exponencialmente el porcentaje de éxito, siendo en situación ideal del 100%

Para que esta disciplina alcance el reconocimiento legal apropiado y pueda valorarse como prueba de cargo ante un ente judicial, aparte de la garantía científica de los datos obtenidos, es preciso la creación de estándares que regulen tanto la obtención y almacenaje de esta clase de material, como las especificaciones y tolerancias de los dispositivos de medida.

Por suerte, en los últimos años se ha tenido en cuenta esta necesidad, formulándose distintos estándares para garantizar la fiabilidad del modelo de estudio.

  • NISTIR 6529 (1999): Regula un estándar sobre el formato para intercambio de datos biométricos.
  • ANSI X.9.84 (2001): define las condiciones de los sistemas biométricos para el sector de servicios financieros refiriéndose a la transmisión y almacenamiento seguro de información biométrica, así como a la seguridad del hardware asociado.
  • ANSI / INCITS 358 (2002): Se refiere a que el interfaz de programación de aplicación garantiza que los dispositivos y sistemas que cumplen este estándar son interoperables entre sí.
  • ANSI 378 (2004): Establece criterios para representar e intercambiar la información dactiloscópica mediante el uso de minucias. La finalidad de esta norma es que un sistema biométrico dactilar pueda realizar procesos de verificación de identidad e identificación, empleando información biométrica proveniente de otros sistemas que cumplan la misma.
  • ISO 19794-2 (2005): Estándar ISO Internacional similar al estadounidense ANSI 378.

 El principal uso del reconocimiento facial a día de hoy, se refiere al control de acceso a áreas reservadas, ambientes controlados o material reservado, sin embargo, a nadie escapa, volviendo al ejemplo de la Super Bowl, su utilidad  en el control de masas o  la identificación de individuos  potencialmente peligrosos  en manifestaciones y espacios públicos,  así como su eficacia en filtros fijos dispuestos por parte de las autoridades.

Tal vez, está tecnología, pueda ser vista por parte de algunos sectores como una intromisión a la privacidad del ciudadano o las libertades individuales, por ello, cualquier aplicación de estas técnicas tendría que venir necesariamente acompañada de una regulación legal que proteja ambas partes.

Algunas compañías privadas, cuyo negocio se basa en la obtención de información personal están ensayando con esta tecnología para incluirla en sus aplicaciones más populares, es el caso de Google, quien pretende dar un paso más en su app de reconocimiento de imagen y escritura Goggles, incorporando en ella el reconocimiento facial, de tal modo que tras escanear el rostro de una persona, nos dirigiría a su perfil personal en Google… Aterrador, ¿verdad?.

En cualquier caso, el futuro es prometedor, sin lugar a dudas los próximos años supondrán una nueva revolución en todos los ámbitos y con ella, nuevos e interesantes retos a superar.

 

Bibliografía:

  • A. J. Goldstein, L. D. Harmon, and A. B. Lesk, “Identification of Human Faces,” Proc. IEEE, May 1971, Vol. 59, No. 5, 748-760.
  • M. A. Turk and A. P. Pentland, “Face Recognition Using Eigenfaces,” Proc. IEEE, 1991, 586-591.
  • S.Li, A.Jain, “Handbook of Face Recognition”, Springer, 2004
  • C. Conde, A. Serrano, I. Martín, E. Cabello, “Biometría facial en el Aeropuerto de Barajas” Universidad Rey Juan Carlos, 2007
  • El reconocimiento facial desde el móvil, un nuevo peligro, El País, 2011

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Reconocimiento biométrico de voz. Análisis Forense

Introducción

La ciencia forense abarca muy distintos campos, todos ellos necesarios para lograr sus fines, uno de sus objetivos es la identificación de individuos, bien para diferenciarlos inequívocamente de otros en un procedimiento judicial o, en el caso de fallecidos en circunstancias que impidan su identificación por los medios habituales.

Dentro de este ámbito, quizá la parte más conocida se refiera a la identificación biométrica; huellas digitales, palmares e incluso de otras partes del cuerpo, orejas, pies…

Sin embargo, en este caso, vamos a referirnos a la voz como elemento diferenciador único, capaz de señalar sin ningún genero de dudas la identidad del emisor.

Situación legal

Los avances técnicos en el tratamiento de archivos de audio, permiten al investigador forense, emitir dictámenes periciales con un alto grado de fiabilidad y totalmente válidos en instancias judiciales como apoyo en el conjunto del material probatorio.

Y digo apoyo por que en ningún caso la acústica forense por si misma puede considerarse como prueba de cargo irrefutable en procedimiento judicial alguno, al menos no en el momento actual.

En todo caso, puede tenerse como un indicio de identidad que en unión con otros puede resultar definitorio, de cualquier modo, el ADN, la dactiloscopia y otras técnicas de antropometría forense se muestran concluyentes en la identificación de individuos.

Tal vez se pregunte el por qué de esta diferencia clave,  las anteriores técnicas de identificación mencionadas se basan en un procedimiento científico perfectamente estandarizado, documentado y validado, este no es el caso, al menos actualmente de la acústica forense.

Bases de datos y sistemas de identificación fono acústica

Tanto el Cuerpo Nacional de Policía, como la Guardia Civil disponen de sendos bancos de voces; LOCUPOL y SAIVOX convenientemente regulados y dados de alta en la agencia de protección de datos, que contienen grabaciones (dubitados/indubitados) obtenidos en distintos casos y que suponen una base de datos de inestimable valor tanto para el análisis forense como para el esclarecimiento de distintos delitos.

LOCUPOL, nace como una base de datos, en la que referenciar una muestra poblacional representativa lo más amplia posible, en cuanto a sexo, edad, procedencia geográfica, características fonéticas…, que pueda servir de referencia para posteriores estudios.

SAIVOX ( Sistema Automático de Identificación por Voz) utiliza un método de trabajo y aplicación ligeramente diferente, tal vez más efectivo, se trata de una herramienta multipropósito, por un lado es una base de datos en similares condiciones que LOCUPOL, con el valor añadido de que esta preparada para que en el momento de la detención de un individuo, aparte de la toma de huellas y fotografías, se obtenga una muestra de voz que y se incorpore directamente al sistema.

Por otro, por si misma es capaz de efectuar comparaciones de muestras de voz contra su base de referencias, filtrando la búsqueda por distintos parámetros; edad, sexo o tipo delictivo entre otros.

Las ventajas son evidentes; al contrario del caso del perito forense, SAIVOX tiene un índice de aciertos muy superior, es capaz de analizar muchas más voces en el mismo tiempo y procesarlas independientemente de la lengua de origen, por citar algunas de las más destacables.

Medios Técnicos

Esta disciplina no habría alcanzado la importancia que tiene en este momento sin los avances técnicos de los últimos años y la mayor disponibilidad de equipos y software específico.

Los laboratorios forenses han pasado de la utilización de magnetófonos del tipo TASCAM 302 y estaciones de trabajo digitales KAY DSP 5500, aún en uso en muchos departamentos, a sistemas mucho más eficaces y eficientes, basados en computadores dotados de tarjetas de sonido profesionales y software adecuado.

Podemos mencionar el programa de análisis acústico PRAAT, la suite BATBOX para la identificación biométrica de voces, el paquete WAVESURFER, T019, BIOSONIC FFT o algunos más conocidos por el público en general, como SOUND FORGE, LOGIC PRO e incluso el gratuito AUDACITY, perfectamente válido para muchas funciones.

Conclusión

El análisis biométrico de voz es una especialidad en pleno auge, que irá cobrando mayor importancia conforme se produzcan avances tecnológicos que aumenten su valor probatorio y su validez ante jueces y tribunales.

En este momento su único punto débil podría ser la carencia de un procedimiento científico estandarizado, que refuerce los resultados obtenidos, sin embargo, también en este campo se avanza a pasos agigantados.

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