Face ID——解锁“看脸时代”

Face ID的发布

我想，Face ID是在今年九月份的iPhoneX的发布时，作为其解锁方式第一次被大众所知。但想必大家对之还不是很了解，下面的文章，将会为大家解释Face ID的工作原理。

在讲Face ID之前，我们先来了解什么是面部识别技术，因为事实上苹果提出的Face ID与之前我们常见的面部识别技术还是有很大差别的。

面部识别技术

面部识别技术又叫做人脸识别技术，属于生物特征识别技术，一般来说面部识别技术包括人脸定位、图像摄取、图像处理以及身份确认和查找等多种技术。工作时首先通过人脸定位确认数据采集的焦点，然后由图像摄取系统进行拍照，处理系统提取当中的关键数据，在通过查找系统对比数据库中的信息，从而完成面部识别并区分被识别者的身份。

基于二维平面的基础

早期的面部识别技术，甚至说现在的绝大部分面部识别技术都是基于二维平面，也就是说系统采集的是人脸的平面图像，并依靠图像上的数十个特征点来生成一组特征值，然后每一次识别时候将会与第一次录入特征值进行比对，到达一定的准确率就算是配对成功。

这样的做法在识别速度上有较好的保障，精度也不差。但是安全性却经不起考验，一张照片就欺骗过去的事情不在少数，即便是后期引入的多角度识别以及表情识别等，也只是稍微提升了下安全性，但没有本质上的改变。因此面部识别技术在需要安全性的应用上一直处于尴尬的位置，虽然支持的系统和应用不少，但将其放在重要位置上的却少之又少。

然而人脸识别技术也有明显的不足，例如人脸的结构都是相似的。虽然有利于人脸定位，但是在人脸区分上却是不利的，此外人脸的表情、人脸上的装饰物（眼镜、口罩等）、光源亮度和角度、设备观察角度等因素也会让影响采集到的人脸数据，从而影响人脸识别的精度。

Face ID的不同

苹果的Face ID则是基于三维成像的图像识别技术。它需要特定的主动光照射系统以及专用摄像头进行配合，通过采集得来的数据建立一个头像三维建模，该模型将存储在手机之中，此后每一次的面部识别都会与之比较，重合度达到一定的程度后将发出识别正确的信号，从而完成个体区分的任务，这是Face ID最基本的原理。

当然为了增强Face ID的安全性，苹果还加入了一系列的措施来对算法进行改进。从Face ID的传感器组成来看，苹果为之配置的是目前处于先进水平的面结构光采样模式。这种采样模式需要使用特定的光源往人脸上投射一个经过编码的图像，然后再通过专用传感器采集图像并进行解码，从而生成一张三维结构的图像，再与已经录入的人脸信息进行对比，从而实现准确度更高的人脸区分。

此外苹果的Face ID还利用到了A11处理器中的Neural生物引擎，通过神经网络技术来进行学习和算法上的改进，例如会随着你的使用更新内部存储的面部识别数据，让识别基准与用户本人的面部变化基本实现同步等，这样也有利于增强Face ID的安全性。

Face ID关键技术

基于特征的人脸检测技术：通过采用颜色、轮廓、纹理、结构或者直方图特征等进行人脸检测。

基于模板匹配人脸检测技术：从数据库当中提取人脸模板，接着采取一定模板匹配策略，使抓取人脸图像与从模板库提取图片相匹配，由相关性的高低和所匹配的模板大小确定人脸大小以及位置信息。

基于统计的人脸检测技术：通过对于“人脸”和“非人脸”的图像大量搜集构成的人脸正、负样本库，采用统计方法强化训练该系统，从而实现对人脸和非人脸的模式进行检测和分类。

Faca ID技术的优缺点

因为Face ID的技术运用到如下的硬件：红外相机、泛光照明灯、环境光传感器和点阵投影器。所以，它是具有一定的优缺点。

Face ID技术优势

1、三维人脸的深度信息，天然防止了平面的纸张、视频等人脸攻击手段；

2、由于其点阵投影器、泛光照明灯的特性，可以对其人脸肤色与其它材质有较好的区分性，防止了面具等攻击手段；

3、由于获取人脸三维信息主要依靠红外技术手段，对于室内环境引起的人脸光照变化基本不敏感，可以在室内任意光环境下使用；

4、结构光精度可达到0.1毫米级精度，可以使人脸识别精度大大提高。

Face ID技术问题

1、由于红外结构光受传输距离的影响比较大，衰减厉害，目前IphoneX的有效人脸识别距离应该在20cm-60cm之间；超出距离精度会大大下降；

2、由于太阳光包含有红外光，可以预料，在外界阳关充足的环境下，IphoneX的人脸识别会受较大影响；

3、由于结构光捕获三维信息时有一个短暂的多帧相位信息融合，对于持续移动和快速移动的人脸，识别精度会大大降低。

Face ID大展身手

Face ID的各种传感器还可以配合iPhone X中的一些新功能使用，如新增的“动话表情”也就是Animoji表情，这就是原本Touch ID无法做到的。Animoji动话表情应用到了Face ID中的人脸定位、三维建模、图像处理等技术，同时也应用到了AR增强现实的相关技术，可以说是一个虽然看起来简单，但实际上很考验技术实力而且使用上非常有趣的应用环境。

与“竞争对手”的比较

Face ID作为一种新型的解锁方式，必然少不了与同行的密码解锁、Touch ID的竞争，毕竟“同行是冤家”嘛。

然而我们平常用的Touch ID的重合率是1/50000，而Face ID在多种算法的辅助下，重合率只有1/1000000。而且在生活中，也可能有各种各样的原因将我们惯用的密码泄露出去，比如很多人都喜欢将自己的生日或者电话号码作为密码，那么密码便有一定的泄露风险。

所以，经过之前的介绍，在各种高科技设备以及高水平算法基础上建立的Face ID便有着更为可靠的安全性，这既是代表着我们的隐私、钱财更不容易泄露。

至于未来

在之前的介绍之后，大家试想下，只需将自己的脸输入数据库，那么自己的脸便是天下独一无二的密码，因为就算是整容，也不可能有一张一模一样的脸。那么，无论是支付现金，还是各种需要密码的秘密场合，只需刷刷脸，那么即刻搞定。所以，想必不久的将来，我们的输入密码方式便有很大的变动了！

结语

时代在发展，科技在进步。以前的密码解锁，之后的Touch解锁，而今的Face ID解锁，可能以后，多样的解锁方式也会出现，这一切都会随这科技的进步发生，但我相信，随着我们新一代创新青年的成长，这科技之花一定是在我们的手中绽放！