“刷臉時代”那些事

呂默默

“臉”字在《在現代漢語詞典》中的第一解釋是：頭的前部，從額到下巴。雖然臉只占人身體的一小部分，但在現實中，我們往往對臉的關注最多。愛美之心人皆有之，我們每天早上都需要洗臉，然后涂上潤膚霜，愛美人士可能還會對著鏡子精心裝扮臉部。隨著科技的進步，科學家逐漸開發出臉的新用處，不僅可以洗，還可以“刷”！這里的刷是通過鏡頭、攝像頭掃描整個臉部，來實現身份驗證的功能，最新的iPhone X手機還可以用“刷臉”解鎖手機、付款。這神奇的“刷臉術”究竟是怎么起作用的呢？

“刷臉”是什么意思？

所謂的“刷臉”其實只是人臉識別系統的一種應用。人臉識別，顧名思義就是通過人的臉部特征來鑒別人的身份，與指紋識別、虹膜識別同為生物識別技術。德國哲學家萊布尼茨有一句名言：世界上沒有完全相同的兩片樹葉。同樣，每個人的臉部特征也是獨一無二的，所以可以用人臉來鑒別身份。

人臉識別的過程就是需要在攝像機的鏡頭中先確定人臉圖像，之后進行一定的處理，再通過算法把人臉部分進行特征提取，把圖片變成一串信息，然后與事先存儲在數據庫中的數據比配，最后進行身份判別，從而實現打開門禁、解鎖手機，甚至付款等操作。

“刷臉”的進化史

人臉識別其實在20世紀就開始研發了。早在1993年，美國國防部就啟動了FERET項目，為之后的生物識別技術奠定了基礎，推動了人臉識別技術從初始階段提升到原型系統階段。進入到21世紀，智能手機誕生之后，科學家終于將人臉識別系統小型化，最終放在了手機上。

第一款用于手機解鎖的“人臉識別”系統于2012年首次亮相。三星Galaxy Nexus手機使用了自帶的軟件系統，通過手機攝像頭，給我們的臉拍個照片，再在其中抓取數據，組成一個圖像的基本數據庫。當我們使用手機時，手機的攝像頭會再次啟動，拍一張照片，算法小人們就會迅速行動起來，選取照片上的一些特征，收集后與之前存儲在倉庫里的特征數據做對比。如果都符合，算法小人會告訴手機系統解鎖屏幕。

隨著科技發展不斷進步，擁有面部識別系統的手機讓解鎖屏幕方便了很多，但問題也隨之而來。在那個時候由于算法小人不夠多，腦袋也不夠靈光，得到的數據都是平面的，所以找一張清晰的“大頭照”，就有可能騙過算法小人解鎖手機。這讓“人臉識別”系統變得不安全起來。怎么解決這個問題呢？科學家又設計了虹膜解鎖。

虹膜識別

人類每只眼睛都有不同的虹膜圖案結構，即使我們自己的左眼和右眼的虹膜圖案也是不同的。還有一點很重要，一般人不能輕易得到別人的虹膜精確照片，所以安全性更高。加上之前的面部識別系統，手機的刷臉功能又提高了一個檔次。不過，虹膜識別需要使用者舉著手機，并放在合適的位置，才能掃描到虹膜，并解鎖手機。如果每次使用手機都需要把手機舉在臉前，尋找合適的位置，5～10秒才能最終解鎖手機，用戶的體驗感無疑是不理想的。所以這之后，手機上的生物識別技術主要靠指紋解鎖了——每個人每根手指的指紋都是獨一無二的，只需要在或圓或方的識別鍵上輕輕一按就可解鎖手機，安全快捷。

X的技術

2017年11月初iPhone X發售，帶來了更為先進的面部識別系統，用于解鎖手機和支付，解放了無數人的大拇指。與虹膜識別相同的是，這項技術也使用了紅外線，不同的是這次是照射了整張臉。紅外線由位于iPhone X屏幕面板上部的LED紅外激光器發出30 000個紅外光點，覆蓋在整張臉上。這時，面板上的全深感攝像系統也開始工作了，通過激光器自動收集相關圖像數據，每一個紅外光點都會被標記出來，算法小人會記錄這些光點數據，包括光點前后左右的距離；當臉部移動的時候，這些變化也會被算法小人記錄下來，如此就會得到關于臉部的更多特征，包括動態的和靜態的特征；當首次面部識別后，算法小人采集的所有數據，被另一隊小人存儲在手機上的一個獨立芯片上，這個芯片也有專門處理數據的算法小人來工作，剩下的識別過程基本和之前相同。

新的“人臉識別”系統在原理上和之前的系統沒什么不同，但硬件方面得到了大范圍的提升——更強大的攝像頭、功能更為全面的LED紅外激光器，還有一個起重要作用的深度感應相機。新的相機系統中的算法小人更為聰慧，它們會主動記錄兩眼之間的距離、鼻子的寬度、眼窩的深度、顴骨、下頜輪廓、下顎等獨一無二的面部結構的數據，不會因為你化妝與否而發生變化，即使我們戴上眼鏡、留起胡須、戴上帽子，甚至當我們臉部移動時，都可以被快速識別。通俗來說，iPhone X的人臉識別系統得到的是面部全面的3D信息，而不再只是平面數據。想用一張精細打印的照片來解鎖的時代一去不復返了。

新系統中的算法小人數量不僅大幅度增加了，“教育程度”也提升了不少。它們明白目標的“遠近”“高低”，能分辨用戶有沒有睜開眼睛，甚至可以主動追蹤移動的目標，并詳細地做好記錄。這一切都提高了面部識別的速度和準確率，在安全性方面也有了相當大的提高。

面部識別系統的更新，提高了識別速度和準確性，將來也會被大范圍推廣，例如無人超市，無人商場。當我們拿起喜歡的貨物，走到無人收銀臺，對著攝像頭“瞪”一眼，一來可以告知系統我需要買這件商品，另一個則可以告訴系統里的小人可以為我“刷臉支付”了。

在未來，更為準確、安全可靠的面部識別系統會進一步完善和被推廣，到那時，我們可以不用帶一分一厘，下館子吃大餐的時候，沖著收銀臺的攝像頭微笑、點頭就可以結賬。可以說，在未來我們真的可以靠刷臉做很多事情了。endprint