隨著科技的發(fā)展,生物識(shí)別技術(shù)逐漸走進(jìn)了我們的生活。自2013年指紋識(shí)別登陸手機(jī)以來,移動(dòng)設(shè)備上的生物識(shí)別技術(shù)在不斷進(jìn)化。5年后的今天,指紋識(shí)別黯然退場(chǎng),意氣風(fēng)發(fā)的人臉識(shí)別成為了新時(shí)代的寵兒?，F(xiàn)在智能手機(jī)上應(yīng)用的人臉識(shí)別大多都是傳統(tǒng)的2D識(shí)別。這種技術(shù)不難,早在Android 4.4時(shí)代就已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了,通常用一張照片就能破解了,沒什么意義。所以今天我們側(cè)重來聊聊技術(shù)難度更高也更具備安全性的3D結(jié)構(gòu)光和ToF方案。

3D結(jié)構(gòu)光和ToF是什么?區(qū)別是什么?

3D結(jié)構(gòu)光(Structured Light)

3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)的基本原理是,通過近紅外激光器,將具有一定結(jié)構(gòu)特征的光線投射到被拍攝物體上,再由專門的紅外攝像頭進(jìn)行采集。這種具備一定結(jié)構(gòu)的光線,會(huì)因被攝物體的不同深度區(qū)域,而采集不同的圖像相位信息,然后通過運(yùn)算單元將這種結(jié)構(gòu)的變化換算成深度信息,以此來獲得三維結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)單來說就是,通過光學(xué)手段獲取被拍攝物體的三維結(jié)構(gòu),再將獲取到的信息進(jìn)行更深入的應(yīng)用。

其實(shí)早在2009年的時(shí)候,微軟就將3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)應(yīng)用到Kinect之上,為Xbox的體感游戲帶來硬件和技術(shù)支持。之所以隔了那么久才出現(xiàn)在手機(jī)上,是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)這一技術(shù)的技術(shù)成本非常大。你要知道,當(dāng)年微軟為了讓Kinect更好地工作,為Xbox配備了8核處理器、12組GPU運(yùn)算單元、768個(gè)流處理器以及8GB運(yùn)行內(nèi)存的硬件配置。同理,為了讓iPhone X實(shí)現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)光人臉識(shí)別,蘋果專門研發(fā)了AI芯片,特地針對(duì)3D深度成像設(shè)立了獨(dú)立的運(yùn)算單元,保證面部識(shí)別的效率。當(dāng)然安卓陣營也沒有落后,高通為自家的驍龍旗艦處理器配備了AIE人工智能處理單元,同樣對(duì)人臉識(shí)別的運(yùn)算作出了優(yōu)化。

iPhone X 3D結(jié)構(gòu)光工作過程

ToF(TIme Of Flight)

ToF是3D深度攝像頭的其中一種方案,是結(jié)構(gòu)光的同門師弟。ToF測(cè)距有單點(diǎn)和多點(diǎn)兩種,其中手機(jī)上一般會(huì)用多點(diǎn)測(cè)距。多點(diǎn)測(cè)距的原理和脈沖的單點(diǎn)測(cè)距類似,但是其收光器件為CCD,即帶電荷保持的光敏二極管陣列,對(duì)光響應(yīng)具有積分特性?；驹硎羌す庠窗l(fā)射一定視野角激光,其中激光時(shí)長(zhǎng)為dt(從t1到t2),CCD每個(gè)像素利用兩個(gè)同步觸發(fā)開關(guān)S1(t1到t2)、S2(t2到t2+dt)來控制每個(gè)像素的電荷保持元件采集反射光強(qiáng)的時(shí)段,得到響應(yīng)C1、C2。物體距離每個(gè)像素的距離L=0.5*c*dt*c2/(c1+c2),其中c是光速(該公式可以去除反射物反光特性差異對(duì)測(cè)距的影響)。簡(jiǎn)單來說就是,發(fā)出一道經(jīng)過處理的光,碰到物體以后會(huì)反射回來,捕捉來回的時(shí)間,因?yàn)橐阎馑俸驼{(diào)制光的波長(zhǎng),所以能快速準(zhǔn)確計(jì)算出到物體的距離。(小道消息,2018年華為和vivo新出的手機(jī)都會(huì)用上ToF方案)