消失的指紋 催熟的人臉解鎖：蘋果 谷歌 三星哪家強？

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【網易智能訊 9月15日消息】蘋果發布會更加印證了如今是個看「臉」的時代，將你的臉部作為密碼令人興奮不已。今年的蘋果發布會上，iPhone X正式推出。看起來，蘋果公司十分注重「周年紀念版」iPhone的推出，而這次推出的一個新功能就是Face ID。

但是，用臉解鎖手機並不是什麼新鮮事。安卓運用該技術已經有一段時間了，三星在Galaxy Note 7上使用了一個特殊的虹膜掃描儀。但蘋果的做法與以往的方式不同。蘋果沒有使用一種模式來創建解鎖口令，而是通過你的臉型來解鎖，而且它通過利用一些非常專業的硬體來做到這一點。

我還沒有使用過iPhone X，但在這一領域，我有著豐富的經驗。對空間扭曲圖的調製獲取，然後將獲得的數據轉換成某種軟體可以作為唯一標識符的技術已經存在有一段時間了，現在你的房子里的產品都是用它來製造、包裝或進行質量檢查。我參與了一些系統的設計和部署，這些系統使用深度圖像採集來對物品（蘋果、桃子、李子等）進行分類，分類的類別包括等級、形狀和大小，並理解人臉識別技術是如何工作的。

安卓的面部識別

圖：2012年，「臉部解鎖」首次亮相在Galaxy Nexus。

據悉，自4.0版以來，用臉部解鎖手機成為了安卓系統的一部分。使用前置攝像頭，你的安卓手機可以抓取一張你臉部的圖片，然後谷歌的人臉識別軟體就會對它進行處理，來建立一組基於圖像的數據。當你拿著手機用你的臉部去解鎖時，所存儲的數據就會進行加工和比對。如果在此款軟體中兩張人臉能成功匹配，就會將一個口令傳遞給系統，這樣你的手機就會解鎖。

2012年，用臉部解鎖的功能出現在安卓平台上，而三星在最新款手機上對此技術的應用則要好得多。

這些數據不會被發送到任何地方，而是通過手機本身進行收集和處理。它被安全地存儲並進行了加密，沒有其他的方法能夠讀取到原始數據。安卓手機的臉部解鎖功能也不需要任何特殊的燈光、感測器或攝像頭——它使用的是你用來自拍的前置攝像頭。

三星改進了Galaxy S8和Note 8手機的功能體驗，在觸碰屏幕後就開始掃描，而且由於攝像頭和CPU的性能更好，處理速度就可以更快、更準確。Galaxy S8的臉部解鎖速度很快，而且一旦你在使用手機的時候找到了拿手機最好的姿勢，它的效果通常會很好。

面部解鎖最大的問題是它不安全。即使是谷歌或三星，都沒有被宣傳為是安全的。這是一個很方便的功能，用來展示（並優化）谷歌的面部識別演算法，但是一張印有你臉部的列印照片將會擊敗面部解鎖。

值得慶幸的是，三星還提供了另一種識別人臉的方式。

三星的虹膜掃描

三星首次將虹膜掃描技術引入Galaxy Note 7。讓電腦掃描你的眼球來驗證你的身份，這是我們在電影中看到的東西，它是進入政府機構所進行的身份驗證。三星在其虹膜掃描系統中也採用了同樣的理念，只是縮小了範圍，這樣它就能更快地工作，並能利用智能手機有限的資源。這對你的手機來說已經足夠安全了，即使不是100%的安全。

每隻眼睛都不同，你的右眼和你的左眼就有很大的不同。每隻眼睛都有一種獨特的圖案，你的左右眼甚至有著不同的圖案。虹膜圖案實際上比指紋更獨特。因為每一隻眼睛都是獨一無二的，所以三星可以用你的眼睛來識別你的身份，並把它當作你身份的憑證。這種憑證可以用於任何事，當作指紋甚至密碼都可以。你拿著手機，這樣特殊的攝像頭就能看到你的眼睛，你的手機也能解鎖。

為了做到這一點，三星在手機的表面使用了專門的硬體。二極體發出近紅外光來掃描你的眼睛。這是一種人類無法看到的波長，但它是相當強烈和「明亮」的。使用近紅外光有兩個原因：你的瞳孔不會收縮，所以你的視力也不會有變化，而且它能比我們所看到的波長更好地掃描任何有顏色圖案的物體。如果你仔細觀察你的虹膜，你會發現有幾百種不同的顏色和不同的圖案。在近紅外線下，有成千上萬種顏色，而且它們之間的對比度很高。這隻會更好地抓取你的虹膜圖像，因為即使你沒有看到任何這樣的圖像，你的手機也可以用它來建立一個數據集。

三星使用近紅外光和一個特殊攝像頭來收集和處理有關你眼睛的數據。

一旦虹膜被照亮，一架經過特殊調整的窄焦鏡頭就能捕捉到一張圖像。你的Galaxy S8上的普通前置攝像頭可以在紅外照明下註冊顏色信息，但它並不是設計出來的。這就是為什麼需要第二台相機的原因。

通過分析這張圖片，然後在你的手機上建立並安全存儲了一組清晰的數據。所有的數據處理、分析和存儲都是在本地完成的，而且是經過加密的，所以只有通過識別你的虹膜才有機會訪問它。這些數據被用來創建一個口令，如果虹膜掃描的過程提供了正確的標記，即安全檢查通過，那就是你的眼睛，所以任何需要你身份憑證的軟體都可以繼續運行。

當然，三星也會使用普通的前置攝像頭收集用戶的面部數據。最有可能的是，面部數據被用來幫助定位臉部的位置，這樣虹膜掃描儀就有了清晰的視野。你的眼睛需要在正確的位置設置和使用虹膜掃描儀。

但這其中存在一些固有的缺陷。因為使用虹膜掃描來解鎖手機需要非常快的速度，但在你眼睛裡所收集的圖案要多得多。三星必須在安全性和便利性之間找到正確的平衡點，因為沒有人願意為每一次掃描等待5到10秒，因此虹膜掃描演算法可以用彩色的高解析度照片激光和普通的隱形眼鏡來模擬眼睛的彎曲程度。但是，老實說，沒有人會有一張你的眼睛的照片，清晰地解鎖你的Galaxy S8或Note 8。如果他們這樣做了，那就會有一個更大的問題。只要你的眼睛處於「最佳理想點」，三星的虹膜掃描就能很好地工作。

更大的問題就是準確性問題。你的虹膜需要經過分析才能通過軟體檢查，因為相機捕捉到的圖像是非常有限的，所以你的眼睛需要有一個「最佳理想點」。你需要在那個最佳理想點經過足夠長的時間來通過檢查。如果沒有收集到足夠的數據來阻止別人的眼睛識別你，這個系統就沒有用處了，所以這就是它的工作原理。

就生物識別安全而言，這是一個很好的系統，對很多人來說，這是一件好事。只有你的眼睛才能解鎖（忽略掉一些間諜機構有你眼球的照片），而且速度相當快。你只需要學會正確地使用它——是的，這通常是由於很多時候你的眼睛瞪得大大的，很不自然。

蘋果的人臉識別系統Face ID

蘋果在手機上的生物識別安全問題上已經進入了新的領域。就在不久前，你還需要專門的照明設備、配備特殊鏡頭的多台相機，以及一個非常昂貴的圖像處理計算機板，以便收集足夠的形狀數據，來通過識別系統。現在，iPhone X的一些零部件，即蘋果的新一代A11晶元和一個單獨的系統就可以處理這些數據。

面部識別系統會投射出強烈的紅外線來照亮你的臉部。就像三星的虹膜掃描儀所使用的光一樣，它是一種人眼無法看到的波長，但它非常「明亮」。這就像一盞大燈——在一個寬闊的區域，會有等量的光照射到你的臉上，並且會在你的頭部邊緣迅速離開。

蘋果正在嘗試一種與人臉識別完全不同的東西，以及它是如何收集臉部信息的。當你的臉被照亮的時候，一個由紅外LED激光器組成的模型會投射到你的臉上。這些led燈使用的是光的波長，與用於照明的光線形成對比，然後就會有成千上萬種光線照射到你的臉部。當你移動的時候（我們永遠不能完全靜止），光的點就會反映出這些變化。

當你的臉被紅外燈照亮，一個光矩陣投射在它上面時，一個特殊的相機正在收集圖像數據。當你移動的時候，每一個光的點都會被標記出來，這些變化隨之也會被記錄下來。這就是所謂的深度圖像採集，這利用了調製的模式投影。這是一種收集數據的好方法，可以在任何類型的光照條件下，在物體運動時檢測出形狀、邊緣提取和深度。這樣可以收集大量的數據，並使用它們來顯示可以通過3D技術進行重建的獨特形狀。

然後，數據被傳遞到蘋果所謂的A11仿生神經引擎上。它是一個獨立的子系統，它有自己的處理器（s），可以在收集數據時進行實時分析。這些數據被用來重塑你的臉部，成為一個數字3D面具。當你的臉移動時，面具也會移動。這是一款近乎完美的模仿產品，蘋果在iOS 11中推出了新的iMessage動畫表情符號，表現十分出色。

Face ID使用的技術與安卓手機上的Tango技術類似。

出於認證目的，數據集還用於計算唯一標識符。就像三星的虹膜掃描儀一樣，Face ID安全地存儲了這些數據，並可以將其與特殊攝像頭所記錄的信息進行比較，而Face ID正在高速運行。如果數據集與攝像頭能看到的內容相匹配，那麼就會通過安全檢查，而「你是本人」的驗證信息會被發送給任何需要它的功能之中。

儘管蘋果也做出了一些讓步，以確保Face ID的快速和便捷，但從用戶的角度來看，它也有一些明顯的優勢。人臉識別實際上更安全，因為你在移動（更多的數據正在被分析），而且你的臉部沒有所能使用的「最佳理想點」，相機由此可以使用更廣闊的視野。投射在你臉上的矩陣與背景中的任何東西形成了鮮明的對比，因為一種深度感被用來隔離你臉部的形狀。

作為獎勵，你的面部表情數據可以用於其他用途，使用蘋果所謂的TrueDepth攝像系統。我們看到了這樣的一些例子：自拍的新肖像模式、動畫表情符號和Snapchat面具。蘋果已經開發出了這種仿生神經引擎，它可以與第三方軟體共享簡單的形狀數據，同時又不暴露用於構建安全標識口令的數據。

蘋果Face ID、谷歌Tango和

三星虹膜掃描，哪個更好？

在我們嘗試之前，我們不能說三個都很好。更好的說法是主觀的，尤其是在現實世界中，我們還沒有使用Face ID或iPhone X。出於認證目的，重要的是這個過程是準確和快速的。三星的虹膜掃描儀可以在你點擊手機的時候，它就能找到它需要的數據，但理論上來說，Face ID更容易使用，因為它不需要鎖定任何特定的位置就能工作。對於我們中的許多人來說，這兩種情況都不太好，我們更希望使用指紋感測器，而Galaxy S8和Note 8都有指紋感測器。

無論你喜歡哪個，毫無疑問，蘋果在這方面已經超越了競爭對手。大量使用的硬體可以建立和收集面部形狀和特徵的數據，再結合自己的處理系統來進行分析，就像我們在手機上看到的所有面部識別一樣。我很高興看到移動設備使用了這一技術，我們迫不及待地想看到未來的產品是如何基於我們所看到的蘋果公司產品那樣不斷發展的。

選自 Androidcentral

作者 JERRY HILDENBRAND

編譯 網易見外智能編譯平台 審校 Simone

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