手机人脸识别,「被」全面屏提前开启的新时代

摘要

一个由苹果自己开启的指纹时代,现在也是由苹果亲手用另一个更先进的时代来将它终结了。

由于 iPhone X 的发布,人脸识别这项技术在手机端的运用真正走进了公众视野。苹果用 Face ID 彻底代替 Touch ID 这件事无疑成了比全面屏更抢眼的话题,关于这件事背后的讨论一时间也沸沸扬扬。

关于人脸解锁的讨论一瞬间都集中到了苹果的 3D 结构光上,似乎这才是最正规的人脸解锁模式,但其实关于人脸解锁这件事可讨论的范围远不止苹果这一家。要知道推出人脸解锁并不只有苹果一家。苹果发布会之前就有两款国产的手机上配备了人脸解锁的功能分别是小米的 Note 3 和 vivo 的 V7+。

巧的是,这两家国内最先做人脸识别的手机厂商他们的解决方案来自同一家机器视觉创业公司——旷视。所以,极客公园在苹果发布会前后也特意参加了旷视的媒体开放日,听人脸识别这项技术的权威聊了聊手机人脸识别这件事。

3D 结构光+A11 芯片+神经引擎

这次在 iPhone X 上搭载的人脸识别系统就是之前猜测的 3D 结构光技术的,这一点不必赘述。其实现方式是通过前置的 Infrared Camera 和 Dot Project 组件,iPhone X 能够快速扫描人的面部并在人脸表面形成 3 万个看不见的 IR Dot,就像 3D 建模一样。

这样带来的好处是,无论你发型变化了、带了眼镜、带了帽子、无论是白天还是夜晚,iPhoneX 都依然能够顺利识别你的脸并完成解锁。所以,前置的镜头模组很好的解决了「看」人脸的任务。

因为是要解锁和支付,关系到用户的隐私和财产安全,所以在「看」人脸之后,要做的就是「认」。通过精确的比对分辨出是否是用户的脸,这件事就不是两个摄像头就能解决的事儿了。

能为了更好的将收集到的数据进行分析,苹果首先配备了 A11 仿生处理器,苹果称之为 iPhone 有史以来最强大、最智能的芯片。与 A10 Fusion 相比,四个能效核心(小核)的速度提升最高可达 70%,两个性能核心(大核)的速度提升最高可达 25%,

更重要的是,苹果特意为 A11 芯片的能力专门构建了自己的 AI 神经网络,芯片也采用了双核设计,每秒运算次数最高达到 6000 亿次,「能够轻松胜任机器学习任务」。

但小米的 Note3 和 vivo 的 V7+都是没有配备 3D 结构光的模组,却也做出了无法被照片轻易破解的人脸识别,这就牵扯到了运用 AI 技术的在现有 2D 图像基础上的分析和优化问题。

3D 结构光之外的人脸识别

苹果的人脸识别的之所以能实现代替指纹的效果,在摄像头模组和芯片处理能力上都是有极高要求的,并不是所有手机能能搭载得起的。

在 3D 结构光技术之外想要实现高精度的人脸识别依靠的则是算法上优化,例如之前不久发布的小米 Note3 就是根据旷视 (Face++) 给出的人脸智能识别方案来完成的,基于 AI 人脸识别算法,系统一样可检测面部特征并进行高精度智能匹配。

同时,旷视也向极客公园透露,为这种 2D 的刷脸解锁配备了金融级的防风险模块,其方式是通过边框检测、像素或摩尔纹检测、反光、扭曲检测等十几种技术,防止目前常见的通过翻拍照片、翻拍视频、打印照片等破解人脸解锁的方式。

而对于大多数手机终端在性能上的门槛,旷视方面的解决方式是从算法结构层面做出优化。不就之前,旷视研究院曾发表了一篇名为《ShuffleNet:一种极高效的移动端卷积神经网络》的论文,旷视针对移动端低功耗设备提出了一种更为高效的卷积模型结构,在大幅降低模型计算复杂度的同时仍然保持了较高的识别精度,并在多个性能指标上均显著超过了同类方法。

这背后是通过引入创新性的分组化逐点卷积(pointwise group convolution)和通道重排(channel shuffle)技术,在相同计算复杂度下使得 ShuffleNet 的模型精度较已有的网络结构有了明显提升,例如在 40MFLOPs 下相对于 Google 的 MobileNet 精度提升达到 6.7%。

很多重要的需要语义信息的计算机视觉任务,如目标检测、物体识别等,都需要一个好的「基础模型」作为特征提取器。旷视的联合创始人唐文斌也表示「好的基础模型可以让因为原始运算力需求过大而无法在手机上高效运行的模型能高效运行,让很多不可能变为可能。」

被全面屏「逼走」的指纹

手机全面屏的苗头早已出现,如今三星和苹果的双簧加入则正式宣告了手机全面屏时代的来临。

这一时代的开启,迫使了很多以往的设计不多不做出调整,来为正面超高的屏占比让步,摄像头、麦克风、扬声器、指纹都是受到波及的,其中指纹无疑是受冲击最大的。

这次苹果的做法属于比较激进的,但无论怎样,人脸识别作为手机新的标配这件事是可以肯定的。当全面屏成为标配之后,无处安放的指纹自然会慢慢降低优先级,与此同时在速度、安全性方面逐渐赶超的人脸解锁必然会逐渐替代指纹作为用户身份验证的主要方式。

在这种趋势下,人脸解锁必然也会迎来一波大的技术演进。

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