ทำไมแอปสแกนใบหน้าสองตัวให้คะแนนต่างกัน

ตอบสั้น ๆ

ส่งรูปเดียวกันเข้าแอปสแกนใบหน้าสองตัว แล้วได้คะแนนต่างกันยี่สิบแต้มเป็นเรื่องปกติ ทั้งสองตัวไม่ได้พัง คะแนนไม่ใช่คุณสมบัติของใบหน้าคุณ แต่เป็นผลลัพธ์ของกระบวนการหนึ่ง และทุกขั้นในกระบวนการนั้นเต็มไปด้วยทางเลือก เปลี่ยนทางเลือก ตัวเลขก็เปลี่ยน

ทางเลือกสามข้ออธิบายความต่างได้เกือบทั้งหมด จะวัดจุดไหนบนใบหน้า เอาค่าที่วัดได้ไปหารด้วยอะไร และอัตราส่วนที่ได้ไปตกอยู่ตรงไหนบนมาตรวัดของแอปนั้น ยังมีข้อที่สี่ที่คนส่วนใหญ่ไม่คิดถึง และมันเกิดขึ้นก่อนที่แอปจะเห็นอะไรเลย

1. ทั้งสองวัดคนละชุดจุด

ระบบวิเคราะห์ใบหน้าทั้งหมดตั้งอยู่บนสคีมาของจุดอ้างอิง และแต่ละสคีมาใช้แทนกันไม่ได้

• 68 จุด — เลย์เอาต์คลาสสิกของ dlib และ OpenCV ยุคแรก เส้นโครงกราม คิ้วสองข้าง สันจมูกและฐานจมูก เส้นรอบดวงตาสองข้าง เส้นขอบปากบนและล่าง
• 98 จุด — สคีมาการกำกับของ WFLW ซึ่งโมเดลวิจัยหลายตัวใช้ แนวคิดเดียวกันแต่ถี่กว่าแถวดวงตาและขอบปาก
• 468 จุด — MediaPipe Face Mesh ตาข่ายถี่ที่คลุมทั้งใบหน้า รวมแก้มและหน้าผาก
• 478 จุด — ตาข่ายเดิมบวกจุดม่านตา 10 จุด ข้างละ 5 จุด

จุดที่เห็นชัดคือความกว้างจมูก ถ้าใช้ 68 จุด จะมีจุดปีกจมูกสองจุดกับระยะห่างช่วงเดียว ถ้าเป็นตาข่าย 468 จุด จะมีคู่จุดที่เป็นไปได้หลายคู่พาดผ่านจมูก และคู่ที่สูตรเลือกจะทำให้ค่าวัดขยับไปหลายเปอร์เซ็นต์ ความกว้างกรามก็เหมือนกัน จุดแก้มนอกสุดของตาข่ายถี่ไม่ได้อยู่ตำแหน่งทางกายวิภาคเดียวกับมุมกรามในสคีมา 68 จุด สองแอปจึงเขียนว่า "ความกว้างกราม" อย่างซื่อสัตย์ทั้งคู่ แต่ไปวัดคนละช่วงของใบหน้าคุณ

จุดเยอะไม่ได้แปลว่าแม่นกว่าเสมอ ตาข่ายที่ถี่กว่ายิ่งให้ทางเลือกกับสูตรมาก ยิ่งมีช่องให้ไม่ตรงกับเครื่องมือข้าง ๆ

2. อัตราส่วนทุกตัวต้องมีตัวหาร และทั้งสองเลือกคนละตัว

ระยะทางเป็นพิกเซลไม่มีความหมาย เพราะเปลี่ยนตามความละเอียด ระยะห่างจากกล้อง และการครอปภาพ เครื่องมือทุกตัวจึงหารระยะดิบด้วยอะไรบางอย่าง ตัวหารที่พบบ่อยมีสี่แบบ

สองแอปอาจคำนวณช่วงจมูกได้เท่ากันเป๊ะ แต่รายงานอัตราส่วนต่างกัน เพราะตัวหนึ่งหารด้วยความกว้างโหนกแก้ม อีกตัวหารด้วยกรอบสี่เหลี่ยม ถ้ากรอบนั้นกินผมคุณเข้าไป ตัวหารจะโตขึ้น และอัตราส่วนทั้งหมดจะเล็กลงพร้อมกัน นี่คือวิธีที่คะแนนทั้งก้อนตกลงได้โดยที่ใบหน้าคุณไม่ได้เปลี่ยนอะไร

วิธีสังเกตง่าย ๆ ถ้าเปลี่ยนทรงผมแล้วตัวเลขขยับ แต่เปลี่ยนสีหน้าแล้วนิ่ง แอปนั้นน่าจะใช้กรอบสี่เหลี่ยมเป็นตัวหาร

3. ข้อมูลฝึกไม่เป็นกลาง

โมเดลจุดอ้างอิงเรียนรู้จากภาพที่ถูกกำกับ และภาพเหล่านั้นเป็นตัวกำหนดว่าโมเดลแม่นบนใบหน้าแบบไหน บันทึกสาธารณะของ Google เรื่อง Face Mesh ระบุชุดฝึกประมาณสามหมื่นภาพ ไม่ว่าจะมีองค์ประกอบอย่างไร ไม่มีชุดข้อมูลใดเป็นตัวแทนทุกกลุ่มประชากรเท่ากัน และจุดอ่อนที่รู้กันในวงการก็สอดคล้องกัน คือการเอียงหัวสุดขั้ว แสงน้อย การถูกบดบังด้วยแว่นตา เครา หรือผมที่ปิดหน้า และโทนผิวที่ปรากฏน้อยกว่าในชุดกำกับ

ในทางปฏิบัติ มันคือความคลาดเคลื่อนที่คุณมองไม่เห็น การเยื้องสองสามพิกเซลที่มุมกรามไม่ปรากฏในภาพพรีวิว แต่เป็นความเปลี่ยนแปลงจริงของอัตราส่วน และอัตราส่วนนั้นถูกแปลงเป็นมาตร 0–100 ที่มีความชันสูง ความผิดพลาดเล็กที่ขาเข้า กลายเป็นความต่างที่เห็นได้ที่ขาออก

นี่คือเหตุผลที่ใบหน้าเดียวกันให้คะแนนต่างเมื่อเปลี่ยนแสงบนแอปเดียวกัน ไม่ใช่อารมณ์ แต่คือความมั่นใจของตัวตรวจจับที่ขยับ

4. มีอะไรเกิดขึ้นก่อนโมเดลจะทำงาน

มือถือแทบทุกรุ่นประมวลผลเฟรมก่อนส่งให้แอป ทั้งการเบลอผิว การแมปโทน และบางรุ่นปรับรูปหน้าให้ด้วย ผลมีสองข้อ

ข้อแรก การเบลอผิวลบความต่างของพื้นผิวที่โมเดลใช้หาขอบ เช่น เส้นปาก รอยพับเปลือกตา สันข้างจมูก จุดอ้างอิงเริ่มลอย

ข้อสอง การปรับรูปหน้าเปลี่ยนเรขาคณิตจริง โมเดลจึงไปวัดใบหน้าที่ถูกปรับแล้ว และวัดได้แม่นด้วย มันทำงานถูก แต่ทำบนอินพุตที่ผิด

แอปที่อ่านบัฟเฟอร์กล้องดิบ กับแอปที่อ่านพรีวิวที่ถูกประมวลผลแล้ว จะให้ผลต่างกันแม้อัลกอริทึมเหมือนกันทุกบรรทัด

5. ขั้นสุดท้ายเป็นการออกแบบ ไม่ใช่การวัด

ถึงจุดอ้างอิงจะเหมือน ตัวหารจะเหมือน ตัวเลขก็ยังต่าง เพราะการเปลี่ยนอัตราส่วนเป็นคะแนนคือการตัดสินใจเชิงออกแบบ รูปแบบที่พบบ่อยคือ เอาอัตราส่วน r มาหนีบไว้ระหว่างค่าต่ำสุดกับค่าสูงสุด แล้วแมปเชิงเส้นไปยัง 0–100 ขยับปลายทั้งสองข้าง คะแนนทั้งหมดก็ขยับตาม

70 ของแอปหนึ่งอาจหมายถึง "กลางช่วง เหนือค่าเฉลี่ยเล็กน้อย" ส่วน 70 ของอีกแอปอาจหมายถึงเปอร์เซ็นไทล์ที่เก้าสิบของกลุ่มตัวอย่างตัวเอง ปลายทั้งสองข้างไม่ได้สอบเทียบกับมาตรฐานภายนอกเลย มันถูกเลือกให้การกระจายดูสมเหตุสมผลบนภาพทดสอบไม่กี่ร้อยภาพ

เพราะฉะนั้นตัวเลขสัมบูรณ์เปรียบข้ามแอปไม่ได้ ลำดับยังเทียบได้ดีกว่าเล็กน้อย และเฉพาะในกลุ่มใบหน้าที่คล้ายกัน

การเปรียบเทียบที่คุณทำได้จริง

เคล็ดลับคือเอาตัวคุณออกจากสมการ ภาพที่พิมพ์ออกมาเป็นค่าคงที่ทางกายภาพ เรขาคณิตเดียวกัน แสงเดียวกัน ทุกครั้ง

1. พิมพ์ภาพportraitหน้าตรงที่คมชัดหนึ่งภาพ ลงกระดาษด้าน สูงประมาณ 15 เซนติเมตร
2. แปะติดผนังที่ระดับสายตา ส่องจากด้านหน้าด้วยโคมเดียว ปิดผ้าม่าน
3. สแกนภาพพิมพ์ด้วยแต่ละเครื่องมือสองครั้ง ห่างกันสิบนาที จดตัวเลขทั้งสองครั้ง
4. ทำซ้ำกับเซลฟี่จริงที่ระยะ 60 เซนติเมตร เลนส์ระดับสายตา ไม่ใช้ฟิลเตอร์
5. ทำตาราง เครื่องมือ คะแนนภาพพิมพ์ คะแนนเซลฟี่ ผลต่าง

วิธีอ่านตาราง

• ภาพพิมพ์นิ่ง เซลฟี่กระโดด — เครื่องมือไวต่ออินพุต ไม่ใช่ไวต่อใบหน้า ความแปรปรวนมาจากแสงและท่า
• คะแนนภาพพิมพ์ต่างจากเซลฟี่มากบนเครื่องมือเดียวกัน — มีการประมวลผลล่วงหน้าที่หนัก ภาพพิมพ์ไม่มีพื้นผิวผิวให้เบลอ อินพุตสองแบบจึงไม่เท่ากัน
• สองเครื่องมือจัดลำดับใบหน้าพิมพ์ห้าใบเหมือนกัน — ทั้งคู่วัดสิ่งที่คล้ายกันด้วยมาตรที่ต่างกัน
• ลำดับสลับกัน — ทั้งคู่วัดคนละอย่าง และป้ายชื่อเป็นตัวกลบรอยต่อ

การจัดลำดับใบหน้าห้าใบแล้วเทียบลำดับ คือการเปรียบเทียบข้ามเครื่องมือเดียวที่รอดจากปัญหามาตรต่างกัน ตัวเลขสัมบูรณ์ข้ามไม่ได้ ลำดับบางครั้งข้ามได้

ถ้าความแปรปรวนมาจากฝั่งคุณไม่ใช่ฝั่งเครื่องมือ แก้ที่อินพุตก่อน คู่มือมุมเซลฟี่ พูดถึงระยะ ความสูงเลนส์ และแสง ส่วนเครื่องมือวิเคราะห์รูปหน้า เหมาะใช้ตรวจสอบด้วยการใส่ภาพเดิมสองครั้ง

แล้วคะแนนที่ได้มาควรอ่านอย่างไร

ทั้งหมดนี้ไม่ได้ทำให้แบบทดสอบสนุกน้อยลง แต่ทำให้มันอ่านออก เมื่อสองแอปเห็นไม่ตรงกันเรื่องใบหน้าคุณ ความไม่ตรงกันนั้นเป็นข้อเท็จจริงเกี่ยวกับแอป ทั้งจุดอ้างอิง ตัวหาร ชุดฝึก และมาตรวัดของมัน ไม่ใช่ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับคุณ รู้ไว้ก่อนจะจริงจังกับภาพแคปหน้าจอสักภาพก็คุ้มแล้ว

คำถามที่พบบ่อย

ทำไมสองแอปให้คะแนนต่างกันจากภาพเดียวกัน

สคีมาจุดอ้างอิงต่างกัน ตัวหารต่างกันสำหรับอัตราส่วนเดียวกัน ชุดข้อมูลฝึกต่างกัน และปลายมาตรวัดต่างกัน แค่อย่างใดอย่างหนึ่งก็ขยับคะแนนได้สิบแต้มแล้ว

คะแนนที่สูงกว่าคือแม่นกว่าไหม

ไม่ใช่ ไม่มีค่าจริงให้เทียบ คะแนนสูงมักแปลว่ามาตรถูกยึดไว้ต่ำกว่า หรือสูตรบังเอิญให้ค่ากับลักษณะที่คุณมี

จุดอ้างอิงกี่จุดแม่นที่สุด

ตอบตายตัวไม่ได้ ขึ้นกับงาน 68 จุดผ่านการศึกษามาเยอะและเบา ส่วน 468 หรือ 478 ให้ความครอบคลุมหนาแน่นเหมาะกับการวิเคราะห์รูปทรง ความแม่นมาจากชุดฝึกและความเข้ากับสภาพการถ่ายของคุณ ไม่ใช่จากจำนวนจุด