在昨天凌晨的蘋(píng)果發(fā)布會(huì)上，全新的蘋(píng)果iPhone X手機(jī)正式發(fā)布，不負(fù)眾望地用上了新一代的六核心A11處理器，5.8英寸Super Retina Display全面屏以及Ture Tone自動(dòng)色溫技術(shù)。不過(guò)要說(shuō)到iPhone X相比以往產(chǎn)品最大的不同，那肯定莫過(guò)于在iPhone 5s上引入并已經(jīng)征戰(zhàn)多年的Touch ID正式退役，由基于面部識(shí)別技術(shù)打造的Face ID取代之。

 

　　說(shuō)到面部識(shí)別技術(shù)，相信很多手機(jī)玩家都不會(huì)陌生，因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)已經(jīng)被Android系統(tǒng)用于手機(jī)解鎖上，有采用面部識(shí)別作為認(rèn)證的APP應(yīng)用也不在少數(shù)，蘋(píng)果現(xiàn)在才來(lái)玩這一套似乎有點(diǎn)炒冷飯的樣子。但事實(shí)上蘋(píng)果提出的Face ID與之前我們常見(jiàn)的面部識(shí)別技術(shù)還是有很大差別的，今天我們就來(lái)扒一扒它的真身，看看它究竟有什么過(guò)人之處。

 

 

　　Face ID是蘋(píng)果iPhone X的重磅功能

 

　　已經(jīng)應(yīng)用多年的面部識(shí)別技術(shù)究竟是什么？

 

　　在講Face ID之前，我們先來(lái)講講什么是面部識(shí)別技術(shù)。面部識(shí)別技術(shù)又叫做人臉識(shí)別技術(shù)，屬于生物特征識(shí)別技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)面部識(shí)別技術(shù)包括有人臉定位、圖像攝取、圖像處理以及身份確認(rèn)和查找等多種技術(shù)，工作時(shí)首先通過(guò)人臉定位確認(rèn)數(shù)據(jù)采集的焦點(diǎn)，然后由圖像攝取系統(tǒng)進(jìn)行拍照，處理系統(tǒng)提取當(dāng)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在通過(guò)查找系統(tǒng)對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，從而完成面部識(shí)別并區(qū)分被識(shí)別者的身份。

 

 

　　科幻片中常見(jiàn)的面部識(shí)別技術(shù)其實(shí)早已走進(jìn)我們的生活中

 

　　面部識(shí)別技術(shù)有很多其它識(shí)別無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如隱匿性，與難以隱匿數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的指紋識(shí)別和虹膜識(shí)別不同，面部識(shí)別技術(shù)的采集系統(tǒng)完全可以放在暗處，以“暗中觀察”的方式完成識(shí)別，這樣對(duì)方就不容易發(fā)現(xiàn)識(shí)別系統(tǒng)的所在，也就不容易進(jìn)行針對(duì)性的欺騙了。

 

　　你戴上帽子后，圖像識(shí)別技術(shù)有可能就不認(rèn)識(shí)了，因?yàn)檫@種類(lèi)內(nèi)變化影響了識(shí)別精度

 

　　然而人臉識(shí)別技術(shù)也有明顯的不足，例如人臉的結(jié)構(gòu)都是相似的，雖然有利于人臉定位，但是在人臉區(qū)分上卻是不利的，此外人臉的表情、人臉上的裝飾物（眼鏡、口罩等）、光源亮度和角度、設(shè)備觀察角度等因素也會(huì)讓影響采集到的人臉數(shù)據(jù)，從而影響人臉識(shí)別的精度。

 

　　因此在面部識(shí)別的相關(guān)技術(shù)中，人臉結(jié)構(gòu)上的區(qū)別被稱(chēng)為類(lèi)間變化，而因?yàn)楸砬?、裝飾物、光源以及觀察角度等外在因素引起的區(qū)別則被稱(chēng)為類(lèi)內(nèi)變化。類(lèi)間變化是需要進(jìn)行放大的，因?yàn)樗碇煌瑐€(gè)體之間的差異，而類(lèi)內(nèi)變化是需要縮小的，因?yàn)樗淼氖峭粋€(gè)體，它的存在只會(huì)干擾面部識(shí)別的正常進(jìn)行。

 

 

 

　　蘋(píng)果表示早期面部識(shí)別一張照片就能破解，肯定不能再用了

 

　　早期的面部識(shí)別技術(shù)，甚至說(shuō)現(xiàn)在的絕大部分面部識(shí)別技術(shù)都是基于二維平面，也就是說(shuō)系統(tǒng)采集的是人臉的平面圖像，并依靠圖像上的數(shù)十個(gè)特征點(diǎn)來(lái)生成一組特征值，然后每一次識(shí)別時(shí)候?qū)?huì)與第一次錄入特征值進(jìn)行比對(duì)，到達(dá)一定的準(zhǔn)確率就算是配對(duì)成功。

 

　　這樣的做法在識(shí)別速度上有較好的保障，精度也不差，但是安全性卻經(jīng)不起考驗(yàn)，一張照片就欺騙過(guò)去的事情不在少數(shù)，即便是后期引入的多角度識(shí)別以及表情識(shí)別等，也只是稍微提升了下安全性，但沒(méi)有本質(zhì)上的改變，因此面部識(shí)別技術(shù)在需要安全性的應(yīng)用上一直處于尷尬的位置，雖然支持的系統(tǒng)和應(yīng)用不少，但將其放在重要位置上的卻少之又少。

 

　　蘋(píng)果的Face ID與基于二維成像的面部識(shí)別技術(shù)有什么不同？

 

　　蘋(píng)果的Face ID則是基于三維成像的圖像識(shí)別技術(shù)，它需要特定的主動(dòng)光照射系統(tǒng)以及專(zhuān)用攝像頭進(jìn)行配合，通過(guò)采集得來(lái)的數(shù)據(jù)建立一個(gè)頭像三維建模，該模型將存儲(chǔ)在手機(jī)之中，此后每一次的面部識(shí)別都會(huì)與之比較，重合度達(dá)到一定的程度后將發(fā)出識(shí)別正確的信號(hào)，從而完成個(gè)體區(qū)分的任務(wù)，這是Face ID最基本的原理。

 

 

　　Face ID采用基于三維成像的圖像識(shí)別技術(shù)，安全性比常規(guī)的二維圖像識(shí)別更高

 

　　當(dāng)然為了增強(qiáng)Face ID的安全性，蘋(píng)果還加入了一系列的措施來(lái)對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)。從Face ID的傳感器組成來(lái)看，蘋(píng)果為之配置的是目前處于先進(jìn)水平的面結(jié)構(gòu)光采樣模式，這種采樣模式需要使用特定的光源往人臉上投射一個(gè)經(jīng)過(guò)編碼的圖像，然后再通過(guò)專(zhuān)用傳感器采集圖像并進(jìn)行解碼，從而生成一張三維結(jié)構(gòu)的圖像，再與已經(jīng)錄入的人臉信息進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確度更高的人臉區(qū)分。

 

 

　　Face ID通過(guò)識(shí)別投射在人臉上的編碼圖像來(lái)進(jìn)行個(gè)體區(qū)分

 

　　當(dāng)然類(lèi)似的技術(shù)并不是蘋(píng)果首創(chuàng)的，實(shí)際上微軟的Kinect以及Surface產(chǎn)品上都有使用類(lèi)似的技術(shù)，例如Windows Hello，它們都是采用結(jié)構(gòu)光打到人體身上，依靠紅外深度攝像頭采集光線在人體上的變化來(lái)準(zhǔn)確識(shí)別人的動(dòng)作或者面部。不過(guò)蘋(píng)果實(shí)現(xiàn)了整體方案小型化，整合度更高，因此將相應(yīng)的技術(shù)得以從外設(shè)周邊和平板電腦放入到iPhone X手機(jī)上。

 

 

　　Touch ID的重合率是1/50000，而Face ID在多種算法的輔助下，重合率只有1/1000000

 

　　此外蘋(píng)果的Face ID還利用到了A11處理器中的Neural生物引擎，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和算法上的改進(jìn)，例如會(huì)隨著你的使用更新內(nèi)部存儲(chǔ)的面部識(shí)別數(shù)據(jù)，讓識(shí)別基準(zhǔn)與用戶本人的面部變化基本實(shí)現(xiàn)同步等，這樣也有利于增強(qiáng)Face ID的速度以及安全性。同時(shí)為了避免Face ID的誤啟動(dòng)，蘋(píng)果也為其增加了注視感知功能，只有當(dāng)你睜眼看iPhone X時(shí)，F(xiàn)ace ID才會(huì)開(kāi)始工作，進(jìn)行面部識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)解鎖等功能。

 

　　這一系列的設(shè)定讓Face ID把別人識(shí)別成你的幾率，也就是蘋(píng)果所說(shuō)的重合率下降至1/1000000，相比之下Touch ID的重合率為1/50000，這就足以讓面部識(shí)別技術(shù)從以往的尷尬地位走到非常重要的主力地位上，這也是為什么蘋(píng)果認(rèn)為iPhone X以及Face ID將是未來(lái)10年手機(jī)技術(shù)發(fā)展導(dǎo)向的重要原因。

 

　　蘋(píng)果Face ID有哪些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合？

 

　　那么Face ID在實(shí)際使用中有什么應(yīng)用場(chǎng)合呢？實(shí)際上由于其很大程度上是取代了原有的Touch ID，因此在作用上它與Touch ID有很高的重合度，同時(shí)又可以完成一些Touch ID做不到的事情。首先是兩者重合的部分，那就是用戶識(shí)別部分，兩者都是通過(guò)生物特征來(lái)識(shí)別用戶是否為手機(jī)機(jī)主本人，只是識(shí)別的方式有所不同，因此曾經(jīng)Touch ID可以做到如手機(jī)解鎖和Apple Pay等，F(xiàn)ace ID同樣可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然使用上是否更方便這點(diǎn)有待進(jìn)一步驗(yàn)證，不過(guò)從蘋(píng)果的官方演示來(lái)看，F(xiàn)ace ID的體驗(yàn)并不在Touch ID之下。

 

 

　　Face ID可用于Apple Pay上

 

　　而其余原本需要使用Touch ID進(jìn)行認(rèn)證的應(yīng)用，如各種支付APP等，如今也不需要進(jìn)行很大的修改甚至不需要修改就可以很好地兼容Face ID，因?yàn)橄嚓P(guān)的用戶識(shí)別工作是由iPhone X自身完成的，APP應(yīng)用只要接入到蘋(píng)果指定的API中，就可以獲取相應(yīng)的用戶識(shí)別判斷結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證的操作。

 

 

　　Animoji動(dòng)畫(huà)表情也會(huì)應(yīng)用到Face ID人臉識(shí)別功能

 

　　另外Face ID的各種傳感器還可以配合iPhone X中的一些新功能使用，如新增的“動(dòng)話表情”也就是Animoji表情，這就是原本Touch ID無(wú)法做到的。Animoji動(dòng)話表情應(yīng)用到了Face ID中的人臉定位、三維建模、圖像處理等技術(shù)，同時(shí)也應(yīng)用到了AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)，可以說(shuō)是一個(gè)雖然看起來(lái)簡(jiǎn)單，但實(shí)際上很考驗(yàn)技術(shù)實(shí)力而且使用上非常有趣的應(yīng)用環(huán)境。

 

　　對(duì)于Face ID或者說(shuō)面部識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)，影響其體驗(yàn)的方面不外乎兩個(gè)，一個(gè)是識(shí)別速度，另一個(gè)則是識(shí)別的精準(zhǔn)性。在識(shí)別速度上，蘋(píng)果的Touch ID曾經(jīng)栽過(guò)跟斗，由于偏慢的識(shí)別速度以及早期偏低的成功率，Touch ID有好長(zhǎng)一段時(shí)間是被嫌棄的。Face ID要處理的數(shù)據(jù)比起Touch ID實(shí)際上要更多，不過(guò)得益于性能更強(qiáng)悍A11處理器以及其整合的Neural生物引擎，還有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，從目前來(lái)看Face ID識(shí)別速度比起Touch ID應(yīng)該有長(zhǎng)足的提升，響應(yīng)速度也更加靈敏。

 

　　而Face ID識(shí)別的精確度則是iPhone X安全性的關(guān)鍵，以往基于二維平面的面部識(shí)別技術(shù)在這方面顯然無(wú)法與基于三維成像的Face ID相提并論，而與同為生物識(shí)別技術(shù)的Touch ID指紋識(shí)別相比，從蘋(píng)果公布的數(shù)據(jù)來(lái)看是應(yīng)該是有過(guò)之而無(wú)不及的，這點(diǎn)大家可以放心。

 

　　但要談Face ID能否成功的話，現(xiàn)在肯定是為時(shí)過(guò)早的。Face ID未必是蘋(píng)果首度應(yīng)用的面部識(shí)別功能，但是將面部識(shí)別技術(shù)放在如此重要的位置上，那確實(shí)是首次嘗試。目前我們對(duì)Face ID的暫且還停留在發(fā)布會(huì)內(nèi)容以及蘋(píng)果的廣告上，消費(fèi)者想要體驗(yàn)真正的Face ID，還得等到11月份iPhone X正式發(fā)售之時(shí)。Face ID的成功與否，最關(guān)鍵的還是看消費(fèi)者是否買(mǎi)賬，當(dāng)然我們相信蘋(píng)果有充分的能力把Face ID做好，至少現(xiàn)在的Face ID看上去非常誘人。