購物請伸手　解讀亞馬遜手掌識別

技術宅

①·亞馬遜展示的手掌掃描結簋

②·G8 ThinQ手掌解鎖演示

一項不算新鮮的技術

說到生物識別，很多人每天都在使用，比如使用指紋解鎖手機、在超市刷臉完成支付等，其中的指紋、臉型就是每個人獨有的生物特征。這次亞馬遜推出的手掌支付與之類似，只不過生物特征是每個人的手掌靜脈掃描數據。

手掌識別并不是亞馬遜的首創，早在2019年2月的巴塞羅那世界移動通信大會上（MWC 2019），LG就推出了支持手掌識別的手機——G8 ThinQ。在演示中，用戶只要將手掌放在手機的前置攝像頭面前，識別后就能將手機解鎖（圖2）。

伸手完成支付——手掌支付背后的技術

在亞馬遜的展示中可以看到，用戶出店時只要在掃描機上伸出自己的手掌，即可掃描完成結算。這個以手掌為支付載體的識別流程是怎樣的呢？一般來說，要讓人體的某一生物特征作為手機解鎖或者支付載體，首先要借助掃描識別工具提取出人體獨一無二的特征數據（比如人體的手掌數據），接著將其和特定的賬戶綁定，當掃描識別系統再次獲得這個特征數據后，系統就會對這個數據和綁定的賬戶進行校驗，如果正確就可以完成確認操作，如對用戶賬單進行結算（圖3）。

③·生物特征識別圖解

亞馬遜的手掌支付原理如上所述，而要完成手掌支付首先要確保顧客的手掌數據是獨一無二的。為此亞馬遜開發出一套掃描和識別系統，它通過紅外攝像頭來掃描用戶手掌的數據，數據包括手掌的外部特征（如手掌線條和皺紋）和內部特征（手掌表皮下的靜脈血管分布、骨骼和其他特征）。在獲得用戶這些手掌數據后，掃描系統會對所獲得的數據進行初始處理，比如對手掌外部圖像進行亮度調整，并以特定朝向、特定姿勢顯示手掌，同時標示出是左手還是右手。接著這組經過篩選和校正的圖像集合中的圖像將被劃分為更小的子圖像，比如將手掌外部輪廓圖劃分為15×15像素的子圖像，之后再使用神經網絡確定特征向量，并利用神經網絡識別子圖像中的特征。這樣通過大量數據的訓練后，識別系統就可以根據輸入的子圖像精準地識別出是哪個用戶的手掌數據（圖4）。

為此亞馬遜在超市的入口閘機上配備紅外攝像頭，用戶手掌在靠近攝像頭后，紅外掃描系統會對手掌內外兩組數據進行掃描。最后識別系統會將這兩組圖像組合起來，并將其轉換為二進制數據保存在服務器上，同時將數據和用戶賬戶關聯，這樣手掌數據就可以作為用戶的獨立識別ID了（圖5）。

④·手掌掃描數據

⑤·手掌掃描圖解

顧客在進入超市的時候需要先掃描手掌，識別服務器在收到這些數據后如果校驗無誤就將其和顧客在亞馬遜結算的賬戶綁定（比如信用卡賬戶）。而且亞馬遜還將手掌支付和超市內原來已經安裝的攝像頭和傳感器結合起來，這樣顧客進店后，這些設備會實時記錄顧客從貨架上拿走的每一個商品（同樣顧客退回貨架的每一件商品也會被自動感應），同時顧客選購的這些商品會自動添加到商場的虛擬購物車上（圖6）。

當顧客完成購物在出口閘機掃描手掌的時候，結算系統收到用戶手掌數據就會自動進行識別，同時根據綁定的結算賬戶對虛擬購物車的商品進行結算，給顧客帶來無感購物體驗（圖7）。

⑥·亞馬遜超市的攝像頭和傳感器

⑦·手掌支付全流程圖解

手掌支付的優勢

相對于指紋識別，手掌支付具有支持非接觸式使用的優勢，使用起來方便、衛生，特別是在類似超市這類各種人群聚集的地方，手掌支付只要將手掌和識別器保持一定的距離即可準確識別。相對于人臉識別，手掌支付則對環境光線和使用者站立位置及姿態的要求幾乎沒有限制，在實際使用場景中更為易用可靠。而且由于手掌支付借助的主要是手掌內部的靜脈血管掃描數據（非肉眼可見的生物特征），依據目前現有的公開技術是無法完成復制偽造的，而指紋和人臉屬于外部生物特征，更容易被復制偽造。

另一方面相對于傳統的信用卡、現金結算，手掌支付能夠在0.3秒內就能完成支付（普通的銀行卡交易通常需要3～4秒的時間），當然也不會再遇到傳統現金結算涉及的假鈔、找零的麻煩。

生物識別有喜有憂

隨著科技的發展，類似指紋、臉型、手掌等生物識別技術的發展越來越快，通過這些每個人獨有的生物特征我們可以很方便地完成手機解鎖、購物支付等操作，這樣以后我們出門都不需要攜帶現金、信用卡。

不過服務商采集我們的生物特征數據（當然包括手掌靜脈掃描數據），隱私保護仍然是一個需要引起大家注意的問題，這些數據會被保存在哪里，以及會被用于哪些場景，這些都是令人擔憂的問題。此外這些生物數據會直接和個人綁定在一起，它們若是泄露，也可能會造成更嚴重的后果。