Menu Close

Gezichtsherkenning is een vak apart

Het menselijk gelaat is voor psychologen een onuitputtelijke bron van wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Hoe herkennen wij zo snel een ons vertrouwd gezicht? Waarom vinden wij de een mooier dan de ander? De beantwoording van zulke eenvoudige vragen blijkt moeilijker dan vroeger werd gedacht. Toch bouwt men al computers die een gezicht herkennen uit duizenden.

HET GEBEURT IEDEREEN wel eens: je loopt door een overvolle winkelstraat, je ogen glijden langs de voorbijschuivende mensenmassa en plots word je in die zee van anonieme hoofden getroffen door een bekend gezicht. Hoewel je je uren later nog kunt afvragen wie het was, is over één ding geen twijfel mogelijk: het was een bekend gezicht.

Het Parool, 2 april 1994, p. 31

Het bijzondere vermogen van mensen om elkaars gezichten te herkennen houdt psychologen al lange tijd bezig. Hoe kan, terwijl de meeste gezichten globaal toch veel op elkaar lijken, de herkenning zo snel maar betrouwbaar zijn? Hoe kan het dat mensen elkaar feilloos herkennen ondanks maskerende attributen als brillen, snorren of baarden? En wanneer we eenmaal weten hoe het werkt, kunnen we dan machines bouwen die onze vaardigheid kunnen evenaren?

In de eerste dagen van het onderzoek naar gezichtsherkenning, ging men er van uit dat gezichten worden herkend op de manier waarop een willekeurig ander voorwerp wordt herkend: na een nauwkeurige blik op de onderdelen van het object wordt het beeld vergeleken met beelden van voorwerpen in het geheugen. Een gezicht zou volgens deze parts-&-arrangement-theorie in het geheugen liggen opgeslagen als informatie over de precieze vorm en onderlinge afstand van de belangrijkste onderdelen – ogen, oren, neus en mond – wellicht nog aangevuld met een enkel bijzonder kenmerk. Hooguit zou de veelheid aan losse onderdelen het herkennen van gezichten wat ingewikkelder maken dan het herkennen van eenvoudige objecten.

Deze theorie leidde onder meer tot een opsporingstechniek die nog steeds door de politie wordt gehanteerd: de ‘compositiefoto. Maar die opsporingsmethode toont tegelijk ongenadig de zwakke basis on- de hypothese: foto’s opgebouwd uit beschrijvingen van losse onderdelen, lijken uiteindelijk bitter weinig op de persoon die ze moesten helpen opsporen – zelfs niet wanneer de compositiefoto is gemaakt direct nadat een proefpersoon de ‘gezochte’ heeft gezien.

Het is niet de enige reden dat wetenschappers de parts-&-arrangement-theorie geleidelijk aan weer verlaten. Een veelheid aan argumenten is de laatste jaren aangevoerd als bewijs dat er bij gezichtsherkenning iets wezenlijk anders aan de hand is. Zoals het feit dat kinderen wel tien jaar nodig hebben om de techniek goed onder de knie te krijgen – tot die tijd kan hun moeder ze met een eenvoudige aanplakbaard moeiteloos wijsmaken dat ze Sinterklaas is.

OVERTUIGENDER WAS echter een hele serie eenvoudige experimenten, die stuk voor stuk wijzen in de richting van een mechanisme dat het herkennen van losse onderdelen te boven gaat.

Wanneer gezichten eenvoudigweg omgekeerd worden afgebeeld, zijn ze plotseling veel moeilijker herkenbaar geworden (wie worden er getoond in de omgekeerde foto’s van figuur 1 en 2?).

Omgekeerde stoelen, tafels en zelfs lettertekens plegen ons veel minder problemen op te leveren.

– Wanneer een foto met de computer zo wordt bewerkt dat het gezicht is opgebouwd uit grove vlakjes waarin van de afzonderlijke onderdelen niets meer is te zien (figuur 3), is het toch niet moeilijk in de afbeelding het portret van een bekende politicus te herkennen – zodra men enige afstand neemt en door de oogharen kijkt. ‘Globale’, moeilijk te omschrijven ‘gelaatstrekken’ spelen kennelijk een grote rol.

– Baby’s vertonen al heel snel een voorkeur voor gezichten boven andere lichaamsdelen of voorwerpen. Het vermogen om gezichten te herkennen lijkt ten minste voor een deel aangeboren te zijn.

– Het herkennen van gezichten vindt plaats in een specifiek deel van de hersenen. Mensen bij wie dat gebied is beschadigd, lijden aan ‘prosopagnosie’: voorwerpen zijn voor hen nog moeiteloos herkenbaar, maar gezichten niet meer – zelfs niet het gezicht dat hen ‘s morgens aankijkt in de spiegel.

– Wanneer de bovenste helft van een bekend gezicht wordt gecombineerd met de onderkant van een ander gezicht, hebben proefpersonen meer moeite op de naam van de beroemdheid te komen dan wanneer alleen de bovenste helft wordt getoond. Wanneer de twee helften zo aan elkaar worden gesmeed dat ze vloeiend in elkaar over lopen, is het nóg lastiger dan wanneer de twee helften slecht op elkaar aansluiten. De indruk van een ‘compleet’ ogend, nieuw gelaat hindert ons kennelijk hevig bij het herkennen van de afzonderlijke onderdelen van een bekend gezicht.

Bij gezichtsherkenning, geloven veel onderzoekers nu, is in vergelijking met gewone object-herkenning iets bijzonders aan de hand. Sommige psychologen spreken zonder blikken of blozen van ‘holistische’ elementen. Daarmee zijn ze in wezen terug bij af – want niets is zo moeilijk als het ontrafelen van een proces waarbij alles tegelijk een rol lijkt te spelen.

OOK HET ONDERZOEK naar computers die het herkennen van menselijke gezichten kunnen overnemen, heeft niet stilgestaan. Zulke machines zouden, zo denken de technici, een belangrijke rol kunnen spelen bij het beveiligen van gebouwen of het voorkomen van fraude met identiteitskaarten. Sommige onderzoekers, zoals Alex Pentland van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, dromen zelfs openlijk van computers die hun gebruikers ‘s ochtends zien aankomen, de deur voor hen laten openzwaaien en ze met een opgewekt ‘goedemorgen’ met naam en toenaam begroet. Machines zouden zich automatisch kunnen aanpassen al naargelang de gebruiker die voor het scherm plaatsneemt.

Aanvankelijk volgde het computeronderzoek de zelfde lijn als de psychologen eerder hadden gedaan: het coderen van een klein aantal losse eigenschappen – de plaats van de ogen, de neus, de mond, de wenkbrauwen – met als doel een voor ieder mens uniek patroon te construeren, voor een computer goed herkenbaar

Deze aanpak leek succes te hebben: computers die gebruik maakten van frontaal genomen foto’s, met steeds dezelfde belichting, konden uit een paar honderd foto’s de juiste kiezen.

Gaandeweg werd echter duidelijk dat deze strategie zou vastlopen: zodra gezichten vanuit een iets andere hoek werden bekeken, de belichting varieerde of delen van het gelaat door een bril, snor of baard werden bedekt, faalde het systeem jammerlijk.

In navolging van de psychologen zoeken de technici het de laatste jaren daarom meer in ‘holistische’ benaderingen. Gezichten verschillen, zo redeneren zij, niet op vijf of tien, maar op duizenden kleine punten van elkaar. In plaats van een gezicht te reduceren tot tien simpele onderdelen, moeten zo mogelijk alle delen van de foto in de vergelijking worden betrokken.

Pentland ‘traint’ zijn computer daarom door hem foto’s voor te leggen, die hij moet vergelijken met foto’s in het geheugen. Bij de miljoenen berekeningen wordt de helderheid van elk punt op de foto meegenomen. Door de computer na afloop te vertellen of de uitkomst goed of fout was, ‘leert’ de computer steeds beter welke kenmerken van een gezicht belangrijk zijn voor de herkenning.

Inmiddels boekt Pentland indrukwekkende resultaten. Zijn computer kan, met een betrouwbaarheid van 97 procent, een aangeboden videofoto koppelen aan het juiste gezicht uit een bestand met gezichten van drieduizend mensen. Omdat het bestand opnamen uit verschillende hoeken bevat, maakt het nauwelijks meer uit of de proefpersoon scheef voor de camera – zelfs een snor, baard of bril of een slechte belichting zijn voor de computer geen groot probleem meer.

Het boeiende is dat psychologie en computertechnologie, al experimenterend, op hetzelfde spoor zijn geraakt: zowel mensen als slimme computers herkennen gezichten niet door te kijken naar afzonderlijke kenmerken – hoezeer die in onze gedachten het beeld ook kunnen overheersen. Voor een goede herkenning lijkt informatie over vele onopvallende kenmerken van even groot belang.

Technici kunnen nu computers bouwen die de menselijke gezichtsherkenning kunnen imiteren, en bijna evenaren. Ironisch genoeg blijft in beide gevallen onduidelijk hoe dat precies in z’n werk gaat. Het menselijk gezicht geeft zijn vele raadsels nog niet prijs.

Related Posts