微米級拆解 揭開“齊劉海”面紗，探索人臉識(shí)別技術(shù)

隨著iPhone X的發(fā)布，3D人臉識(shí)別功能一度成為人們口中津津樂道的新科技，與此同時(shí)，國產(chǎn)Vivo X20的發(fā)布也提到了其帶有人臉識(shí)別功能，下面就讓SITRI的專業(yè)團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)大家揭開人臉識(shí)別的神秘面紗。

先從蘋果iPhone X說起，讓我們看一看這個(gè)可愛的“齊劉海”里到底搭載了哪些傳感器？

了解完“齊劉海”里的那些傳感器，是不是出現(xiàn)了很多新的名詞呢？例如“點(diǎn)陣投影器”和“泛光感應(yīng)元件”，還有iPhone智能手機(jī)產(chǎn)品上從未出現(xiàn)過的紅外攝像頭。這些新器件的出現(xiàn)都是因?yàn)閕Phone X引入了3D人臉識(shí)別系統(tǒng)。

在介紹具體的傳感器信息前，先來簡單說一說人臉識(shí)別的啟動(dòng)步驟。

步驟1：當(dāng)有物體接近手機(jī)時(shí)，距離傳感器（ToF）會(huì)先被啟動(dòng)。

步驟2：距離傳感器（ToF）的啟動(dòng)會(huì)激發(fā)泛光感應(yīng)元件和紅外攝像頭，泛光感應(yīng)元件里的VCSEL芯片會(huì)發(fā)出若干個(gè)紅外光，紅外光反射回后由紅外攝像頭捕捉，判斷是否是人臉信息。

步驟3：如果經(jīng)由判斷是人臉信息，則會(huì)啟動(dòng)點(diǎn)陣投影器，點(diǎn)陣投影器會(huì)發(fā)射約三萬多個(gè)紅外結(jié)構(gòu)光點(diǎn)，并由紅外攝像頭捕捉3D人臉信息，進(jìn)行人臉的圖像信息提取，經(jīng)由A11仿生處理器的比對，得出人臉識(shí)別信息。

下面就切入正題，帶來iPhone X的3D人臉識(shí)別傳感器大揭秘。先從iPhone X的整機(jī)結(jié)構(gòu)和主要部件圖說起。

iPhone X整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

iPhone X主要部件圖

點(diǎn)陣投影器

點(diǎn)陣投影器和兩個(gè)攝像頭（紅外攝像頭和前置攝像頭）是集成在一個(gè)模組上面的。

模組掃描照

模組X-Ray照

將點(diǎn)陣投影器拆解下來，得到單獨(dú)的點(diǎn)陣投影器的模組。

點(diǎn)陣投影器模組照

點(diǎn)陣投影器模組X-Ray照

點(diǎn)陣投影器里有一顆VCSEL芯片，當(dāng)點(diǎn)陣投影器被啟動(dòng)后，VCSEL芯片發(fā)射的紅外光經(jīng)由正對著芯片上方的準(zhǔn)直鏡頭射出，經(jīng)過兩個(gè)反射鏡面，最后通過光學(xué)衍射元件（DOE）形成約三萬多個(gè)紅外結(jié)構(gòu)光射出。

點(diǎn)陣投影器（開蓋前）

點(diǎn)陣投影器（開蓋后）

將上面的準(zhǔn)直鏡頭及光學(xué)衍射元件模組揭開之后，就可以清晰的看見下面的VCSEL芯片。

VCSEL芯片光學(xué)顯微鏡照

泛光感應(yīng)元件

泛光感應(yīng)元件、距離傳感器及一顆控制芯片被封裝在了一起，下圖是整個(gè)封裝的顯微鏡照。

整個(gè)模組光學(xué)顯微鏡照

整個(gè)模組X-Ray照

如上圖X-Ray所示，VCSEL芯片起到泛光感應(yīng)（發(fā)射紅外光）的作用。

距離傳感器

如上所述，整個(gè)模組內(nèi)的距離傳感芯片來自STMicroelectrics的ToF芯片，此款芯片在iPhone7+中就已經(jīng)采用。

距離傳感ToF芯片-光學(xué)顯微鏡照

環(huán)境光傳感器

iPhone X的環(huán)境光傳感器從封裝外觀上就和以往的環(huán)境光傳感器不同，變成扁扁長長的形狀，這也許是由于空間不夠而導(dǎo)致的，同時(shí)芯片的上方還裝有擴(kuò)散片。

環(huán)境光傳感器封裝掃描照

環(huán)境光傳感器封裝X-Ray照

取下上面的擴(kuò)散片后，可以看到整顆環(huán)境光傳感芯片以及上面的玻璃透光片。

前置攝像頭

前置攝像頭掃描照

前置攝像頭X-Ray照

前置攝像頭光學(xué)顯微鏡照-Lens

紅外攝像頭

紅外攝像頭掃描照

紅外攝像頭X-Ray照

紅外攝像頭光學(xué)顯微鏡照-Lens

除了上述的這些傳感器，iPhone X的人臉識(shí)別也少不了其強(qiáng)大的仿生處理器A11的巨大貢獻(xiàn)。

A11處理器

A11光學(xué)顯微鏡照

蘋果iPhone X的“齊劉海”里還有一顆來自樓氏的麥克風(fēng)傳感器。

麥克風(fēng)傳感器

麥克風(fēng)光學(xué)顯微鏡照

麥克風(fēng)掃描電鏡照

看完了iPhone X的“齊劉海”后，我們再來看一下Vivo X20的人臉識(shí)別功能上搭載了哪些傳感器。

如上圖所示，Vivo X20的人臉識(shí)別傳感器包含前置攝像頭和距離傳感器，其中兩顆距離傳感器是相同型號的芯片，都是來自于AMS的產(chǎn)品。特別的是，我們在Vivo X20的一顆距離傳感器邊上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)LED燈，不知道這是不是和Vivo X20的“逆光也清晰”有關(guān)呢？

Vivo X20整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

Vivo X20主要部件圖

LED燈

LED燈光學(xué)顯微鏡照

LED燈X-Ray照

距離傳感器

距離傳感器光學(xué)顯微鏡照

距離傳感器X-Ray照

前置攝像頭

前置攝像頭模組掃描照

前置攝像頭X-Ray照

前置攝像頭光學(xué)顯微鏡照-Lens

看完了iPhone X和Vivo X20的傳感器，不知道各位對于3D人臉識(shí)別有沒有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)呢？ 后續(xù)SITRI會(huì)對這兩款手機(jī)里的其他傳感器和芯片作進(jìn)一步的分析。