刷臉打卡、刷臉支付、刷臉開(kāi)門(mén)，你開(kāi)始刷臉生活了嗎？

相比指紋，虹膜，語(yǔ)音，靜脈，視網(wǎng)膜識(shí)別，人臉識(shí)別更快捷方便，你知道人臉識(shí)別技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)的嗎？

基于2D圖像數(shù)據(jù)的人臉識(shí)別是目前的主流，在安防、監(jiān)控、門(mén)禁、考勤、金融身份輔助認(rèn)證、娛樂(lè)等多種場(chǎng)景中都有應(yīng)用，它的優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)的算法相對(duì)比較多，有一套比較成熟的流程，圖像數(shù)據(jù)獲取也比較簡(jiǎn)單，只需一個(gè)普通攝像頭。

2D人臉識(shí)別，其主要原理是圖片與圖片的匹配，即把采集的人臉圖片與系統(tǒng)庫(kù)中保存的人臉進(jìn)行比對(duì)后得出匹配結(jié)果。

（人臉檢測(cè)-人臉對(duì)齊-人臉表征-人臉匹配）

現(xiàn)實(shí)中，采集的照片往往受光源、人臉角度、運(yùn)動(dòng)模糊等等因素影響，所以在2D對(duì)齊情況中，精準(zhǔn)地找到人臉圖片上臉部特征點(diǎn)的坐標(biāo)是重點(diǎn)。傳統(tǒng)的方式是基于人工設(shè)計(jì)的特征和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，包括幾何的方法、整體方法、基于特征的方法和混合方法。后來(lái)又出現(xiàn)了基于大型的數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的深度學(xué)習(xí)方法?，F(xiàn)在，2D人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，2D人臉識(shí)別算法識(shí)別準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到了99.80%，已經(jīng)可以跟人類相媲美。

雖然2D人臉識(shí)別準(zhǔn)確度高，但是難防假臉盜刷。目前，我們常見(jiàn)的防盜刷手段有算法輔助、視頻輔助和聲音輔助等。特別是在銀行的認(rèn)證環(huán)節(jié)，人臉不是唯一的認(rèn)證維度，在人臉識(shí)別之后還需要驗(yàn)證手機(jī)號(hào)、身份證等等，說(shuō)明2D人臉識(shí)別雖然好用，但還并不是完全的安全靠譜。

因?yàn)?D人臉識(shí)別有一定的局限性，為了彌補(bǔ)不足，3D人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

相比于2D人臉識(shí)別，3D人臉識(shí)別使用了更加安全的數(shù)據(jù)讀取設(shè)備，確保了人臉的真實(shí)性，讓人臉信息難以被盜用。經(jīng)歷一段時(shí)間的發(fā)展，有了越來(lái)越多的數(shù)據(jù)樣本，3D人臉識(shí)別的算法也越來(lái)越成熟。

3D人臉識(shí)別的優(yōu)勢(shì)主要是圖像采集技術(shù)，3D攝像技術(shù)主要有：3D結(jié)構(gòu)光、TOF和雙目立體視覺(jué)。

3D結(jié)構(gòu)光

3D結(jié)構(gòu)光是通過(guò)紅外光投射器，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(mén)的紅外攝像頭進(jìn)行采集。基于光學(xué)三角法測(cè)量原理進(jìn)行計(jì)算，從而得出圖像上每個(gè)點(diǎn)的深度信息，最終得到三維數(shù)據(jù)。所以任何一張平面照片都難逃3D結(jié)構(gòu)光的法眼。

基于3D結(jié)構(gòu)光的人臉識(shí)別已在一些智能手機(jī)上實(shí)際應(yīng)用，比如iPhone使用的face ID，是運(yùn)用硬件和算法的結(jié)合，使用3D人臉識(shí)別來(lái)驗(yàn)證手機(jī)和賬戶。

TOF

TOF是time of flight(飛行時(shí)間)的縮寫(xiě)，就是激光測(cè)距，照射光源一般采用方波脈沖調(diào)制，根據(jù)脈沖發(fā)射和接收的時(shí)間差來(lái)測(cè)算距離。

TOF技術(shù)是在傳統(tǒng)的2D XY軸的成像基礎(chǔ)上，加入來(lái)自Z軸方向的深度信息，最終生成3D的圖像信息。TOF最主要的應(yīng)用，是作為跟機(jī)器的交互設(shè)備，用在游戲方面，主要獲取并處理的是人體的姿態(tài)數(shù)據(jù)。

由于TOF比較適合遠(yuǎn)距離收集數(shù)據(jù)，一部分廠商在手機(jī)后置鏡頭中加入了TOF的設(shè)計(jì)。

雙目立體視覺(jué)

雙目是基于視差原理并由多幅圖像獲取物體三維幾何信息的方法。由雙攝像機(jī)從不同角度同時(shí)獲得被測(cè)物的兩幅數(shù)字圖像，并基于視差原理恢復(fù)出物體的三維幾何信息，從而得出圖像上每個(gè)點(diǎn)的深度信息、最終得到三維數(shù)據(jù)。

上圖所示為簡(jiǎn)單的平視雙目立體成像原理圖，兩攝像機(jī)的投影中心連線的距離，即基線距離B。兩攝像機(jī)在同一時(shí)刻觀看時(shí)空物體的同一特征點(diǎn)P，根據(jù)P分別在“左眼”和“右眼”上的坐標(biāo)，測(cè)算出P在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。因此，左攝像機(jī)像面上的任意一點(diǎn)只要能在右攝像機(jī)像面上找到對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，就完全可以確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 

3D人臉識(shí)別系統(tǒng)雖然精度高、防盜刷，但是需要3D攝像機(jī)、雙目攝像機(jī)等特定設(shè)備，在3D人臉識(shí)別組件未普及的今天，市場(chǎng)上2D刷臉占有率仍是最高，但會(huì)呈下降趨勢(shì)。

在安防領(lǐng)域，3D人臉識(shí)別逐漸得到重視。在2019年CPSE安博會(huì)上，大華樂(lè)橙發(fā)布了業(yè)內(nèi)首款3D結(jié)構(gòu)光AI人臉識(shí)別視頻鎖，可為用戶建立毫米級(jí)3D人臉模型，有效防止照片、視頻、頭套面具的攻擊。而且，3D結(jié)構(gòu)光識(shí)別受光線、背景燈環(huán)境等因素的影響較小，應(yīng)用更加穩(wěn)定。

市場(chǎng)上，3D人臉識(shí)別模組的價(jià)格一直居高不下，導(dǎo)致了智能鎖的成本增加，加上中國(guó)家庭對(duì)智能鎖的需求沒(méi)有完全被挖掘，所以3D人臉識(shí)別的智能鎖市場(chǎng)占有率比較低。不過(guò)我們相信，在不久的未來(lái)，人們對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的接受度會(huì)越來(lái)越高，3D人臉識(shí)別技術(shù)的普及率也會(huì)越來(lái)越高。