“刷臉時(shí)代”那些事

呂默默

“臉”字在《在現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》中的第一解釋是：頭的前部，從額到下巴。雖然臉只占人身體的一小部分，但在現(xiàn)實(shí)中，我們往往對(duì)臉的關(guān)注最多。愛(ài)美之心人皆有之，我們每天早上都需要洗臉，然后涂上潤(rùn)膚霜，愛(ài)美人士可能還會(huì)對(duì)著鏡子精心裝扮臉部。隨著科技的進(jìn)步，科學(xué)家逐漸開發(fā)出臉的新用處，不僅可以洗，還可以“刷”！這里的刷是通過(guò)鏡頭、攝像頭掃描整個(gè)臉部，來(lái)實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證的功能，最新的iPhone X手機(jī)還可以用“刷臉”解鎖手機(jī)、付款。這神奇的“刷臉術(shù)”究竟是怎么起作用的呢？

“刷臉”是什么意思？

所謂的“刷臉”其實(shí)只是人臉識(shí)別系統(tǒng)的一種應(yīng)用。人臉識(shí)別，顧名思義就是通過(guò)人的臉部特征來(lái)鑒別人的身份，與指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別同為生物識(shí)別技術(shù)。德國(guó)哲學(xué)家萊布尼茨有一句名言：世界上沒(méi)有完全相同的兩片樹葉。同樣，每個(gè)人的臉部特征也是獨(dú)一無(wú)二的，所以可以用人臉來(lái)鑒別身份。

人臉識(shí)別的過(guò)程就是需要在攝像機(jī)的鏡頭中先確定人臉圖像，之后進(jìn)行一定的處理，再通過(guò)算法把人臉部分進(jìn)行特征提取，把圖片變成一串信息，然后與事先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)比配，最后進(jìn)行身份判別，從而實(shí)現(xiàn)打開門禁、解鎖手機(jī)，甚至付款等操作。

“刷臉”的進(jìn)化史

人臉識(shí)別其實(shí)在20世紀(jì)就開始研發(fā)了。早在1993年，美國(guó)國(guó)防部就啟動(dòng)了FERET項(xiàng)目，為之后的生物識(shí)別技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了人臉識(shí)別技術(shù)從初始階段提升到原型系統(tǒng)階段。進(jìn)入到21世紀(jì)，智能手機(jī)誕生之后，科學(xué)家終于將人臉識(shí)別系統(tǒng)小型化，最終放在了手機(jī)上。

第一款用于手機(jī)解鎖的“人臉識(shí)別”系統(tǒng)于2012年首次亮相。三星Galaxy Nexus手機(jī)使用了自帶的軟件系統(tǒng)，通過(guò)手機(jī)攝像頭，給我們的臉拍個(gè)照片，再在其中抓取數(shù)據(jù)，組成一個(gè)圖像的基本數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)我們使用手機(jī)時(shí)，手機(jī)的攝像頭會(huì)再次啟動(dòng)，拍一張照片，算法小人們就會(huì)迅速行動(dòng)起來(lái)，選取照片上的一些特征，收集后與之前存儲(chǔ)在倉(cāng)庫(kù)里的特征數(shù)據(jù)做對(duì)比。如果都符合，算法小人會(huì)告訴手機(jī)系統(tǒng)解鎖屏幕。

隨著科技發(fā)展不斷進(jìn)步，擁有面部識(shí)別系統(tǒng)的手機(jī)讓解鎖屏幕方便了很多，但問(wèn)題也隨之而來(lái)。在那個(gè)時(shí)候由于算法小人不夠多，腦袋也不夠靈光，得到的數(shù)據(jù)都是平面的，所以找一張清晰的“大頭照”，就有可能騙過(guò)算法小人解鎖手機(jī)。這讓“人臉識(shí)別”系統(tǒng)變得不安全起來(lái)。怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？科學(xué)家又設(shè)計(jì)了虹膜解鎖。

虹膜識(shí)別

人類每只眼睛都有不同的虹膜圖案結(jié)構(gòu)，即使我們自己的左眼和右眼的虹膜圖案也是不同的。還有一點(diǎn)很重要，一般人不能輕易得到別人的虹膜精確照片，所以安全性更高。加上之前的面部識(shí)別系統(tǒng)，手機(jī)的刷臉功能又提高了一個(gè)檔次。不過(guò)，虹膜識(shí)別需要使用者舉著手機(jī)，并放在合適的位置，才能掃描到虹膜，并解鎖手機(jī)。如果每次使用手機(jī)都需要把手機(jī)舉在臉前，尋找合適的位置，5～10秒才能最終解鎖手機(jī)，用戶的體驗(yàn)感無(wú)疑是不理想的。所以這之后，手機(jī)上的生物識(shí)別技術(shù)主要靠指紋解鎖了——每個(gè)人每根手指的指紋都是獨(dú)一無(wú)二的，只需要在或圓或方的識(shí)別鍵上輕輕一按就可解鎖手機(jī)，安全快捷。

X的技術(shù)

2017年11月初iPhone X發(fā)售，帶來(lái)了更為先進(jìn)的面部識(shí)別系統(tǒng)，用于解鎖手機(jī)和支付，解放了無(wú)數(shù)人的大拇指。與虹膜識(shí)別相同的是，這項(xiàng)技術(shù)也使用了紅外線，不同的是這次是照射了整張臉。紅外線由位于iPhone X屏幕面板上部的LED紅外激光器發(fā)出30 000個(gè)紅外光點(diǎn)，覆蓋在整張臉上。這時(shí)，面板上的全深感攝像系統(tǒng)也開始工作了，通過(guò)激光器自動(dòng)收集相關(guān)圖像數(shù)據(jù)，每一個(gè)紅外光點(diǎn)都會(huì)被標(biāo)記出來(lái)，算法小人會(huì)記錄這些光點(diǎn)數(shù)據(jù)，包括光點(diǎn)前后左右的距離；當(dāng)臉部移動(dòng)的時(shí)候，這些變化也會(huì)被算法小人記錄下來(lái)，如此就會(huì)得到關(guān)于臉部的更多特征，包括動(dòng)態(tài)的和靜態(tài)的特征；當(dāng)首次面部識(shí)別后，算法小人采集的所有數(shù)據(jù)，被另一隊(duì)小人存儲(chǔ)在手機(jī)上的一個(gè)獨(dú)立芯片上，這個(gè)芯片也有專門處理數(shù)據(jù)的算法小人來(lái)工作，剩下的識(shí)別過(guò)程基本和之前相同。

新的“人臉識(shí)別”系統(tǒng)在原理上和之前的系統(tǒng)沒(méi)什么不同，但硬件方面得到了大范圍的提升——更強(qiáng)大的攝像頭、功能更為全面的LED紅外激光器，還有一個(gè)起重要作用的深度感應(yīng)相機(jī)。新的相機(jī)系統(tǒng)中的算法小人更為聰慧，它們會(huì)主動(dòng)記錄兩眼之間的距離、鼻子的寬度、眼窩的深度、顴骨、下頜輪廓、下顎等獨(dú)一無(wú)二的面部結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，不會(huì)因?yàn)槟慊瘖y與否而發(fā)生變化，即使我們戴上眼鏡、留起胡須、戴上帽子，甚至當(dāng)我們臉部移動(dòng)時(shí)，都可以被快速識(shí)別。通俗來(lái)說(shuō)，iPhone X的人臉識(shí)別系統(tǒng)得到的是面部全面的3D信息，而不再只是平面數(shù)據(jù)。想用一張精細(xì)打印的照片來(lái)解鎖的時(shí)代一去不復(fù)返了。

新系統(tǒng)中的算法小人數(shù)量不僅大幅度增加了，“教育程度”也提升了不少。它們明白目標(biāo)的“遠(yuǎn)近”“高低”，能分辨用戶有沒(méi)有睜開眼睛，甚至可以主動(dòng)追蹤移動(dòng)的目標(biāo)，并詳細(xì)地做好記錄。這一切都提高了面部識(shí)別的速度和準(zhǔn)確率，在安全性方面也有了相當(dāng)大的提高。

面部識(shí)別系統(tǒng)的更新，提高了識(shí)別速度和準(zhǔn)確性，將來(lái)也會(huì)被大范圍推廣，例如無(wú)人超市，無(wú)人商場(chǎng)。當(dāng)我們拿起喜歡的貨物，走到無(wú)人收銀臺(tái)，對(duì)著攝像頭“瞪”一眼，一來(lái)可以告知系統(tǒng)我需要買這件商品，另一個(gè)則可以告訴系統(tǒng)里的小人可以為我“刷臉支付”了。

在未來(lái)，更為準(zhǔn)確、安全可靠的面部識(shí)別系統(tǒng)會(huì)進(jìn)一步完善和被推廣，到那時(shí)，我們可以不用帶一分一厘，下館子吃大餐的時(shí)候，沖著收銀臺(tái)的攝像頭微笑、點(diǎn)頭就可以結(jié)賬。可以說(shuō)，在未來(lái)我們真的可以靠刷臉做很多事情了。endprint