解密iPhone X的刷臉解鎖

平淡

隨著蘋果一代新機(jī)的發(fā)布，iPhone X的刷臉解鎖也成為各大網(wǎng)站的頭條。蘋果在iPhone X采用了Face ID面部識別技術(shù)，利用該技術(shù)，用戶只要看一眼iPhone X即可解鎖手機(jī)。那么iPhone X這種“識臉”技術(shù)是怎樣形成的呢？

刷臉解鎖 并不新鮮的面部識別技術(shù)

說到面部識別，相信很多朋友早已了解。我們平時在公司考勤機(jī)、手機(jī)APP等很多地方體驗到這項技術(shù)，比如支付寶很早就推出人臉識別解鎖服務(wù)，用戶只要對著攝像頭，支付寶APP識別后即可實現(xiàn)自動登錄，這也是一種典型的臉部識別技術(shù)（圖1）。

當(dāng)然在手機(jī)領(lǐng)域面部識別解鎖也不鮮見，比如三星蓋樂世Note8、小米Note 3等手機(jī)均配備面部識別功能。那么這次iPhone X推出的面部識別技術(shù)和其他方案有什么不同？最本質(zhì)的區(qū)別是3D建模識別和2D平面識別，類似3？15晚會上曝光的“照片解鎖手機(jī)”絕對不會在iPhone X上出現(xiàn)（圖2）。

看一眼就解鎖 面部識別背后的秘密

我們先來了解一下面部識別技術(shù)的原理。面部解鎖說到底其實是一種非接觸式的生物識別技術(shù)，它和常見的生物識別技術(shù)如指紋識別類似。首先手機(jī)系統(tǒng)需要通過前置攝像頭掃描獲取用戶的臉部數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會被轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可以識別的數(shù)字信號并存儲在數(shù)據(jù)庫中。這樣用戶需要解鎖時，攝像頭捕捉到的臉部數(shù)據(jù)會和存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對，如果一致則實現(xiàn)解鎖（圖3）。

具體到iPhone X的面部識別技術(shù)上，其采用了一種名為面部深度感知的方案，核心就是為臉部進(jìn)行3D建模，其依賴的主要硬件則是隱藏在iPhone X“劉海”下的一套識別系統(tǒng)，包括紅外傳感器、照明器、點陣投影儀、距離傳感器和環(huán)境光線傳感器等各種傳感器設(shè)備，蘋果將整個系統(tǒng)稱之為原深感攝像頭系統(tǒng)（圖4）。

這樣iPhone X在對用戶臉部數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的時候，“劉海”里的點陣投影儀會投射30000多個點在人臉上，其中紅外鏡頭和泛光感應(yīng)元件，則可以通過深度攝像頭實現(xiàn)人眼瞳孔的特征定位，AI芯片A11的深度學(xué)習(xí)則用于估算人眼視線方向（圖5）。

這樣系統(tǒng)會將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行3D建模，可以將每個人臉數(shù)據(jù)繪制為更為精確的深度圖，從而可以將人臉數(shù)據(jù)與眾不同的生理特征作為手機(jī)解鎖的依據(jù)。因為是感知深度，所以對于使用本人照片（平面數(shù)據(jù)沒有深度）、人在睡眠狀態(tài)（由于眼睛閉住無法采集到眼部數(shù)據(jù)），這些情況下是無法讓iPhone X實現(xiàn)解鎖的（圖6）。

另一方面，為了提高識別速度。iPhone X采用了全新架構(gòu)的A11處理器。這樣iPhone X能夠快速完成人臉識別，同時強(qiáng)悍的硬件可以減少系統(tǒng)運算量，從而提高電池的壽命。當(dāng)然這里配置的A11處理器還是一款A(yù)I智能芯片，蘋果為其搭載了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎，具備深度學(xué)習(xí)能力，可以對人臉的一些變化（如長出胡子、戴上眼鏡等）進(jìn)行動態(tài)跟蹤并實現(xiàn)自適應(yīng)識別，從而可以讓人臉識別有更強(qiáng)的適應(yīng)性（圖7）。

寫在最后：要便利 更要安全

手機(jī)解鎖是每個人幾乎天天要不斷重復(fù)的操作，作為終端用戶自然希望能有更簡捷的解鎖方法。相對指紋解鎖，面部識別這種非接觸式解鎖使用起來要更為便捷。對比起Touch ID或其他指紋識別方案，F(xiàn)ace ID在每個手機(jī)中只能存儲一副面容，應(yīng)該可以更好地保護(hù)手機(jī)和我們數(shù)字財產(chǎn)的安全（圖8）。