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详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

由于“全面屏”手机的兴起,未来追求手机正面的视觉显示效果,手机正面的其他部件开始被取消、或者隐藏、或者被移至背面。比如三星S8系列就取消了正面的HOME键,不过其将指纹识别放到了背面的做法备受吐槽。而更好的解决方案则是采用屏幕内指纹识别技术,这也成为了当下非常热门的一项新技术。

早在,今年的巴塞罗那MWC2017展会上,国内的汇顶科技首次展示了其研发的屏幕内指纹识别技术。不过到目前为止,汇顶科技的这项技术似乎都还没有量产,也没有厂商宣布采用。在日前的MWC2017上海展上,国产手机厂商vivo也率先展示了支持屏幕内指纹识别技术的样机,其采用的是高通第二代超声波指纹识别技术。不过,目前这项技术还不成熟,根据高通透露,相关的量产产品最快可能也要等到明年上半年了。这也意味着,今年手机厂商要想推出支持屏幕内指纹识别的产品几乎是不可能了。于是大家都寄希望于苹果,认为苹果即将推出的iPhone 8应该会率先成功将屏幕内指纹识别技术推向商用。

不过,日前,凯基证券(KGI)分析师郭明錤发布最新报告称,今年即将发布的iPhone 8将采用“全面屏设计”,屏占比将高于当前任何一款智能手机。同时正面的实体HOME键改为虚拟Home键,但不支持Touch ID指纹识别传感器。郭明錤认为目前的屏幕内指纹识别仍存在技术障碍,这也使得苹果不得不放弃。也就是说,iPhone 8将无缘屏幕内指纹识别技术。

那么苹果将会采用何种解锁方式呢?

传苹果或将采用3D面部识别来取代指纹识别

昨天,国外媒体彭博社发表文章称,苹果公司正在尝试用3D面部识别来取代目前的实体指纹识别装置。

详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

早在今年2月,摩根大通(JPMorgan)分析师就发表言论,认为今年秋季发布的一款 iPhone将配备前置3D激光扫描模块,加入全新面部识别功能,并且新的扫描装置会给新iPhone增加10-15美元的成本。

详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

随后网上曝光的iPhone 8 “设计图”、效果图也显示其配备了前置3D摄像头。

相对于之前的2D面部识别,3D面部识别的特征点更多,这也使得3D面部识别的错误拒绝率和错误接受率可以降至更低,可以跟精准的对于身份信息进行验证。

不过,当时外界普遍认为iPhone 8的前置3D摄像头会被用于面部识别功能,将会作为指纹识别以外的另一种补充解锁方式。但是从现在来看,面部识别或将取代指纹识别成为iPhone 8的主要解锁方式。而这个改变,也意味着iPhone 8也需要在软件上进行相应的调整。

据知情人士称,“针对经过重新设计、将在今年晚些时候上市的新iPhone,苹果正在测试一项改进后的安全系统。该系统允许用户登录,进行支付认证,并通过扫描面部启动安全应用。这一功能由一种新增加的3D传感器驱动,目前仍在开发中。苹果还在测试眼球扫描技术,以加强这一系统。”

详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

从技术水平的角度来看,人脸是唯一不需要用户主动配合就可以采集到的生物特征信息。其他生物特征的采集过程,如指纹、掌纹、虹膜、静脉、视网膜,都需要以用户的主动配合为前提,即如用户拒绝采集,无法获得高质量的特征信息。

从社会心理的角度来看,通过人脸识别身份,符合人的视觉识别经验,容易被使用者接受。如人们在采集指纹和虹膜时,会担心隐私泄漏,但是每天被街头的几百台监控摄像机拍摄,却不感到被侵犯,因为人脸天生就暴露在外,被认为是识别身份的天然特征。

这些也正是人脸识别的优势所在!

iPhone 8将会采用何种3D面部识别技术?

目前,可以应用在智能手机端的3D面部识别的主流技术有“飞行时间”(Time of Flight)和“结构光”(Structured Light)两大类。

详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

飞行时间与结构光技术原理

所谓飞行时间技术,就是传感器发出经调制的近红外光,遇物体后反射,随后传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差来换算被拍摄景物的距离,以产生深度信息;此外再结合传统的相机拍摄,从而将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。此前被联想和谷歌极为重视的Project Tango手机使用的就是 ToF 技术。

“结构光”(Structured Light),就是将近红外激光器发出的光栅或线光源等投射到被测物上,再由近红外摄像头采集返回的信号,根据物体产生的光信号的变化来计算出被测物的三维信息。这其中近红外激光发射器和近红外摄像头之间的距离则为三角测距的基线。

由于两种技术都是采用的红外光,所以即使在夜间也能够使用。

详解苹果iPhone8的3D人脸识别技术:会取代指纹识别吗?

从上面这张对比图上我们可以看到,TOF技术具有响应时间更快,低光下表现良好,强光下表现尚可,深度信息精确度高、识别距离远等优势,但是其也有着分辨率底、成本高、功耗高的劣势。

而结构光优势则在于低光下表现良好,分辨率更高,成本、功耗适中,主要缺点是易受阳光影响,识别距离短,相应时间稍慢的缺点。

不过就应用于智能手机上的人脸识别功能,结构光技术应该是要比TOF技术更有优势。因为通过智能手机的前置3D系统来进行面部识别这种应用场景本身识别的距离就很近,所以不存在需要支持更远的识别距离的问题。另外结构光相比TOF技术,短距离的精度更高,也更适合用在手机前置摄像头上。而且其分辨率、相应时间已经足以应对手机端面部识别的需求(采用TOF技术的Project Tango手机是后置3D系统,其作用也不是主要用于面部识别)。

另外,就两种技术所产生的深度图来看,TOF深度图会存在多重反射产生的噪音、边缘精细度过低、时域滤波导致滞后等问题。而结构光的深度图则只有边界线清晰度略低的问题。

最后,由于是用在智能手机这样的消费类移动设备上,所以成本、功耗也都是需要考虑的因素。

所以总的来说,如果是手机前置3D面部识别系统,结构光技术相比TOF技术更具优势。传闻苹果iPhone 8的3D面部识别系统将会采用结构光技术应该还是比较靠谱的。

根据此前消息人士透露的说法,iPhone 8的3D扫描技术的iPhone8能够在全黑空间实现一秒解锁。

iPhone 8真的会用3D面部识别来取代指纹识别吗?

从目前来看,业内的主要的几家指纹识别大厂都还没有完全解决屏幕内指纹识别的商用问题,苹果在屏幕内指纹识别上或许也遇到了同样的问题。

如果苹果没有解决屏幕内指纹识别的问题,而且苹果也不愿意将指纹识别放到背面,那么苹果确实有可能会3D面部识别来取代指纹识别作为解锁主要手段。

但是,苹果作为率先将指纹识别技术大规模商用到智能手机上的厂商,经过短短几年的时间,使得指纹识别几乎成为了智能手机的标配。而用户也养成了使用指纹识别的习惯。如果此次iPhone 8直接去掉了指纹识别,改用面部识别来取代,这势必会挑战用户的使用习惯。

之前用户只需手指轻轻一碰,即可解锁,进行指纹支付,而要改成“刷脸”,使用体验则会有很大不同,比如当手机平放在桌上的时候,这时要唤醒手机可能就需要伸出头去,将面部凑到前置的3D摄像头上方。这似乎有点怪异。

另外,指纹识别可以有多样性。比如一个人有十个手指,所以理论上十个手指都可以用来作为加密和解锁手段,即使其中一个手指识别出现问题,通过其他手指或许可以解决。但是人的面部特征会随着人的成长和衰老产生不可逆的变化。此外还存在很多一些不可抗拒因素会对外表带来改变,比如面部受伤、整容等等,还有一些特殊环境需要面部遮挡,比如在医院、工作车间,甚至是雾霾天等等,人们可能需要戴口罩,而这时人脸识别可能就抓瞎了(话说那些出门就带口罩的明星恐怕也没法用iPhone 8了)。

总的来看,笔者认为,iPhone 8应该不会直接用人脸识别这单一一种方式来代替指纹识别,因为这将会产生一系列的使用场景上的问题。如果采用人脸识别 虹膜识别(当然也可以是其他技术,前面知情人士有提到,“苹果还在测试眼球扫描技术”),这样问题就会少很多。或者在外观设计上进行一些妥协,将指纹识别放到背面,当然也可以考虑将指纹识别与背面的LOGO做到一起,这样即不会对外观造成多少影响,也解决了指纹识别的问题。另外之前苹果还申请了一项通过手机电源键进行指纹识别的专利,将电源键与指纹识别功能集成在一起也是一个可以考虑的选择,另外还有侧边指纹识别。

对于苹果来说,如果其iPhone 8仍像往常一样在9月发布的话,那么现在iPhone 8已经是进入生产阶段了,硬件都已定型。所以现在怎么分析,怎么猜都没用,具体怎么样还是等正式发布来揭晓吧。

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作者:芯智讯-浪客剑

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