雖然 iPhone X 的劉海經(jīng)常被大家吐槽,但不可否認的是 Face ID 再次引領了智能手機潮流,國內(nèi)廠商也在 3D 人臉識別方向發(fā)力,如前期發(fā)布的小米 8 探索版和 OPPO Find X ,也采用了 3D 人臉識別方案(但其兩者又有些許不同,我們在下面再詳細說)。

人臉是 3D 的,所以人臉識別的關鍵在于人臉深度信息的獲取。目前常用的深度信息獲取有三種方法,第一是雙目匹配,第二是 TOF,第三就是目前火熱的結構光。

先來看看雙目匹配,它完全基于圖像處理技術,通過尋找兩個圖像中相同的特征點得到匹配點,經(jīng)過三角測量法來進行立體探測,從而得到深度信息。

在普通的雙目測距中,光源是環(huán)境光或者白光這類沒有經(jīng)過編碼的光源,圖像識別完全取決于被拍攝物體本身的特征點,如果拍攝物體存在變化,每一次雙目匹配都需要重新提取特征點,要求占用很高的計算資源,導致實時性很差,同時也繼承了普通 RGB 攝像頭的缺點,在昏暗環(huán)境下或者特征不明顯的情況下并不適用。

當然啦,它也有好處,就是制作成本最低,在支持人臉識別的 ATM 機上就能看到它的身影。

TOF 是 TIme of flight 的簡稱,直譯過來就是飛行時間的意思。TOF 3D 成像是通過給識別目標連續(xù)發(fā)射光脈沖,然后用傳感器接收從物體返回的光,通過探測光脈沖的來回飛行時間來得到目標物的距離。你可以將 TOF 簡單理解為紅外測距,只不過 TOF 是同時得到整副圖像的深度信息。

由于 TOF 方案是主動光探測方式,不需要依賴光照條件,同時它也需要一個搜集光線的帶濾波片鏡頭,保證只有與發(fā)射光源波長相同的光才能進入。

TOF 方案的優(yōu)點很明顯,抗干擾性能更好,不受物體表面灰度和特征的影響,模組體積小巧,適用于對使用空間要求較高的設備上。由于成本較高,目前 TOF 主要應用在工業(yè)機器人領域,在消費級電子產(chǎn)品上較為少見。

結構光技術也是最近才出現(xiàn)在消費級電子產(chǎn)品上,首先亮相的自然是 iPhone X 了。

不同于普通結構光方法,iPhone X 采用了散斑結構光,激光通過擴散器上隨機形成具有高度隨機性的衍射斑點,空間中任意兩處的散斑圖案都是不同的。只要在空間中打上這樣的結構光,整個空間就都被做了標記。把一個物體(你的臉)放進這個空間,紅外鏡頭就可以獲取這個物體的點陣圖案信息。

小米 8 探索版也是采用了結構光技術,不過與 iPhone X 有點不一樣,它的叫編碼結構光。編碼結構光分為時間編碼、空間編碼和直接編碼(目前不知小米 8 探索版使用哪種),它的優(yōu)勢在于參考圖像是經(jīng)過預先設計的,由多個不重復的子圖案組成,每一個子圖案在參考圖像中的位置是預先確定的。只要在拍攝到的圖像中找到一個圖案后,可以直接在參考圖像中查表來找到對應,完成圖像的匹配。這樣一來,人臉 3D 信息的匹配會較散斑結構光更快,更安全。

從目前的情況來看,結構光方案依然是手機上 3D 人臉識別的主流方案,國內(nèi)的其它手機廠商都在積極跟進,丘鈦、歐菲、信利、光寶、舜宇等模組廠也在抓緊研發(fā),相信在下半年新機潮來臨的時候,會有更多采用結構光的手機出現(xiàn)。