手机人脸解锁发展史,Face ID为什么最安全?

手机人脸解锁发展史,Face ID为什么最安全?

原理:和RGB人脸解锁类似,只不过红外方案换成了由红外补光元件向人脸投射940nm波段的红外光,靠红外镜头捕捉人脸反射的红外光生成图像,再与存于安全区域的面部信息进行匹配。

优势:和可见光不同,真实的人脸和纸片、屏幕、面具等对红外光的反射特性差别较大,因此成像也有很大区别,比如屏幕在红外成像的画面中就是空白信息。因此,红外人脸识别在防备活体攻击上比RGB人脸解锁要强得多。此外,由于红外补光元件的存在,即使在全黑环境中,红外人脸识别也能正常运作,由于940nm波段的红外光并不可见,用户也不会觉得刺眼。

劣势:红外人脸识别依然属于2D认证方式,没有人脸的3D信息。

三、“Face ID”人脸识别

硬件:需要的元件众多,包括ToF距离感应器、红外镜头、泛光照明元件和点阵投影器。

①ToF距离感应器

相比红外人脸识别方案的距离感应器,ToF判断距离更加精确,为了减少Face ID系统频繁开启消耗过多电量,只有当ToF检测到人脸处于最适合进行识别的距离内,Face ID系统才会开始运作。

②泛光照明元件

由红外补光元件改为更精准的泛光照明元件,投射的红外光波长同为940nm,但偏差更小,获取的图像更精确。

③红外镜头

同红外人脸识别方案,接收人脸反射的红外光后生成人脸的2D图像。

④点阵投影器

和泛光照明原件类似,同样向人脸投射940nm波长的红外光,但点阵投影器投射的红外光经过编码。可通过编码后的红外光获取人脸3D深度图,精度达到毫米级。

原理:“Face ID”方案的整体工作流程如下:

当人脸处于手机20-70厘米范围内,“Face ID”识别过程正式开始。此时,泛光照明元件开启,向人脸投射940nm波段红外光,再由红外镜头捕捉人脸反射的红外光,获取人脸红外图像。

随后将图像传输至处理器,和存储在安全区域此前录入的人脸图像数据做匹配对比。

一旦红外人脸识别通过,点阵投影器就会启动,向人脸投射由940nm红外光编码成的33000个点阵,建模获取毫米级精度的人脸3D深度图。同样的,3D深度数据也会传输至处理器,和安全区域存储的录入数据做对比。

在获取3D深度数据时,3D人脸建模和2D人脸红外成像的操作以极快的频率交替进行,2D人脸红外图像和3D人脸深度信息全部对比通过,认证才会成功。

优势:“Face ID”方案比红外人脸识别更进一步,人脸2D红外图像和3D深度信息两者交替进行匹配,结果都和录入数据相同才算认证成功,安全性得到极大提升,“Face ID”的误识率仅为百万分之一。

劣势:硬件构成、软件算法都非常复杂,成本高昂,开发难度极大。

由于“Face ID”系统开发门槛高、难度大、成本贵,从某种程度上来说,小米8已经算是非常良心的全球首款搭载该功能的安卓手机。

在实际使用中,小米8探索版使用的编码结构光方案蕴含的信息量更大,可以快速匹配面部特征点,减少3D建模过程中的计算量,进而降低“Face ID”系统所消耗的电量。

有了“Face ID”认证后,那么也就是说未来小米8透明探索版不仅能实现安全刷脸解锁,还可实现高安全级别的刷脸支付,比密码支付、指纹支付等更安全、快捷、方便。不过,Face ID系统也不仅仅是单纯的身份认证方式。

在小米8探索版上,“米萌”功能可通过摄像头捕捉并分析多种人脸肌肉运动,制作10款不同的个性化动画表情。这些表情包以短视频格式存储,“称霸”微信聊天和朋友圈不在话下。并且获取人脸3D深度信息后,小米8透明探索版可以生成完整的真实人脸3D模型。虚拟化妆间、更个性化的3D美颜等应用都可基于人脸3D模型开发,应用前景十分广阔。(注:本文已由小米手机官微授权后发布)

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