iPhoneX的人臉識(shí)別技術(shù)大揭秘，刷臉的時(shí)代即將到來

相信這樣的場景用多了指紋識(shí)別的我們一定不陌生，很帥氣拿出手機(jī)點(diǎn)開支付寶按下指紋，卻發(fā)現(xiàn)指紋一直無法識(shí)別，是的，要怪就怪自己的油手。隨著iPhone5s配備了指紋解鎖，相應(yīng)的一系列應(yīng)用也把指紋作為安全加密的手段之一，除了安全更方便的是便捷，按個(gè)指紋的時(shí)間總比輸密碼快吧，況且輸密碼的時(shí)候還要顧及旁人會(huì)不會(huì)偷看。移動(dòng)支付遍布整個(gè)中國的大街小巷，賣紅薯的大爺都有自己專屬的收款二維碼，還帶著現(xiàn)金的你就out啦。而支撐起移動(dòng)支付安全的手段則是利用手機(jī)的指紋識(shí)別，除了偶爾的識(shí)別不成功以及相對(duì)的安全，總的來說指紋識(shí)別還是作為移動(dòng)端主流的加密手段在使用。

2017年的9月。蘋果公司舉行了秋季發(fā)布會(huì)，每一年的9月是iPhone的新品發(fā)布會(huì)，這次也不例外，更加不例外的是iPhone8的“家族設(shè)計(jì)”，在手機(jī)講究看臉的時(shí)代，也就只有蘋果敢把同一個(gè)設(shè)計(jì)用了近4年。但令果粉感到些許欣慰的是第三款新機(jī)：iPhoneX，全新的設(shè)計(jì)，全新的外觀，驚艷的OLED全面屏以及蘋果黑科技：Face id，iPhoneX毫無意外的登上第二天各大媒體的頭條。

看到iPhoneX的圖，很多人都在想，Home鍵去哪了，在背后？在屏幕下方？都不對(duì)，而是完全棄用Home鍵這個(gè)蘋果的經(jīng)典設(shè)計(jì)，相當(dāng)于寶馬的前臉沒有了“雙腎”一樣。 這次iPhoneX采用的是人臉識(shí)別技術(shù)，用蘋果官方的話來說就是“面容ID”。

說起人臉識(shí)別，先要講講什么是人臉識(shí)別。人臉識(shí)別，是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測到的人臉進(jìn)行臉部的一系列相關(guān)技術(shù)，通常也叫做人像識(shí)別、面部識(shí)別。人臉識(shí)別始于20世紀(jì)60年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展得到提高，而真正進(jìn)入初級(jí)的應(yīng)用階段則在90年后期，以美國、日本和德國的技術(shù)為主。隨著人工智能的發(fā)展以及處理的快速迭代更新，人臉識(shí)別技術(shù)也獲得了很大的突破，同時(shí)人臉識(shí)別也是生物特征的最新應(yīng)用。其核心技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，展現(xiàn)了弱人工智能向強(qiáng)人工智能的轉(zhuǎn)化。總的來說，人臉識(shí)別的原理是收集用戶的面部數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，然后讓機(jī)器進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過采集需要解鎖對(duì)象的面部數(shù)據(jù)，放進(jìn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，最后完成解鎖。先進(jìn)的算法有利于高精度的計(jì)算，但如果一旦被破解，就終生被破解，畢竟人臉是不能變的。

人臉識(shí)別出現(xiàn)在手機(jī)也不是蘋果首創(chuàng)，安卓的人臉識(shí)別就出現(xiàn)了很多人，在Android4.0的時(shí)候谷歌就加入了人臉識(shí)別的功能，只不過那時(shí)候的人臉識(shí)別以娛樂性質(zhì)為主，一張照片就能騙過去，并不具備安全功能。當(dāng)時(shí)的人臉識(shí)別主要受限于兩個(gè)因素：1.手機(jī)不夠足夠的空間去堆放更加高級(jí)的人臉識(shí)別傳感器；2.也是最關(guān)鍵的一點(diǎn)：算法有瓶頸，不能計(jì)算出人臉凹凸有致的紋理，只停留在2d平面階段。這也是為什么僅僅照片就能騙過去的原因。

iPhoneX 的小小劉海集成了8個(gè)傳感器，其中為人臉識(shí)別服務(wù)的就有4個(gè)。其實(shí)蘋果在早些的時(shí)候就已經(jīng)開始布局3D深度感知元件，提前收購了以色列的一家人臉識(shí)別公司。新一代的iPhoneX正是使用了原深感攝像頭，通過點(diǎn)陣投影器將30， 000 個(gè)肉眼不可見的光點(diǎn)投影在你的臉部，繪制出獨(dú)一無二的面譜。并結(jié)合紅外鏡頭來讀取這些光點(diǎn)所反射回來的深度，就可以快速掃描人臉的3D結(jié)構(gòu)。因?yàn)槿说拿娌坎⒉皇瞧教沟?，所以面容ID采集到的人體面部3D數(shù)據(jù)能夠分辨出的幾何精度會(huì)非常高，大大降低了錯(cuò)誤率。而且Face ID人臉識(shí)別功能的速度會(huì)比Touch ID指紋識(shí)別的速度更快。可以說，蘋果的這項(xiàng)黑科技是十分厲害了。

“面容ID”記錄的是三維的人臉的深度信息，天然防止了平面的紙張、視頻等人臉攻擊手段，且由于其點(diǎn)陣投影器、泛光照明燈的特性，可以對(duì)其人臉膚色與其它材質(zhì)有較 好的區(qū)分性，防止了面具等攻擊手段。由于獲得人臉信息是通過紅外技術(shù)手段，理論上是可以在任何環(huán)境光條件下使用。

2016年的手機(jī)設(shè)計(jì)潮流是金屬中框+注塑天線，2017年是“人人都有全面屏+雙攝”，到了2018我預(yù)測是“真正的全面屏+面部識(shí)別”，畢竟蘋果帶潮流的能力是有過之而無不及的。但就目前蘋果“Face id”上的結(jié)構(gòu)光做到像iPhoneX上面那么小有難度。從結(jié)構(gòu)光的技術(shù)原理上分析，要形成一個(gè)精準(zhǔn)的三維模型，至少需要 4-5 幀視頻圖像進(jìn)行重建，需要保證光源發(fā)射器的頻率和攝像頭捕捉畫面頻率同步， 這對(duì)于普通紅外攝像機(jī)的幀率 25 幀來講，至少需要 200ms 時(shí)間完成光源信息 采集，再通過算法對(duì)其點(diǎn)云重建，時(shí)間較長。如何克服這一問題還不得而知。受限于硬件限制，目前3 維人臉數(shù)據(jù)的采集難度較大，數(shù)據(jù)樣本太少，對(duì)人臉識(shí)別算法的學(xué)習(xí)和研究帶來一定難度。

但就人臉識(shí)別的體驗(yàn)而言是好的，擁有廣泛的應(yīng)用場景。除了手機(jī)解鎖和手機(jī)支付以外，也有很強(qiáng)的娛樂功能，比如蘋果的“animoji”和通過三維建模制作出自己人臉的蠟像，未來的虛擬更衣，制作3d玩偶等。