三維人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展前景

二維人臉識(shí)別興起于手機(jī)，3D 人臉識(shí)別則興起于蘋果。 2017 年，iPhone X 問(wèn)世，開(kāi)啟了手機(jī) 3D 人臉識(shí)別元年，引發(fā)了眾多手機(jī)廠商紛紛效仿。其實(shí)早在 2015 年，蘋果收購(gòu)以色列著名 3D 傳感器制造商 PrimeSense，就讓行業(yè)看到了三維人臉識(shí)別的更大潛力，也讓更多初創(chuàng)企業(yè)紛紛“入?！?。 人臉識(shí)別以其非接觸、便捷、易采集等特點(diǎn)，在眾多生物識(shí)別技術(shù)中脫穎而出，成為人工智能興起的典型應(yīng)用之一。 但目前應(yīng)用的主要是二維人臉識(shí)別，平面圖像由于缺乏深度信息常受到遮擋、光照等影響，并且防偽能力較差。 而近幾年開(kāi)始嶄露頭角的三維人臉識(shí)別則在這方面有更好的效果：誤識(shí)率小于百萬(wàn)分之一，拒真率小于 0.01% ，在手機(jī)、智能門鎖、高級(jí)別的安檢通關(guān)等領(lǐng)域逐漸開(kāi)始發(fā)揮作用。

三大技術(shù)方案 業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，利用人臉的三維信息進(jìn)行識(shí)別，更有助于克服二維人臉識(shí)別的困難。 三維人臉識(shí)別，包含了人臉的空間信息，是人臉本身固有的信息，對(duì)外界條件的變化有更好魯棒性。目前主流的三種技術(shù)方式包括雙目技術(shù)、TOF 技術(shù)，以及結(jié)構(gòu)光技術(shù)。但三種技術(shù)路徑各有利弊，也是業(yè)界的主要爭(zhēng)議點(diǎn)之一。

圖丨三維人臉識(shí)別三種主流方案對(duì)比(來(lái)源：CB Insights China 整理) 結(jié)構(gòu)光是通過(guò)紅外激光器，將具有一定結(jié)構(gòu)特征的光線投射到被拍攝物體上，再由專門的紅外攝像頭進(jìn)行采集反射的結(jié)構(gòu)光圖案，根據(jù)三角測(cè)量原理進(jìn)行深度信息的計(jì)算。 ToF則是通過(guò)紅外發(fā)射器發(fā)射調(diào)制過(guò)的光脈沖，遇到物體反射后，用接收器接收反射回來(lái)的光脈沖，并根據(jù)光脈沖的往返時(shí)間計(jì)算與物體間的距離。 基于雙目立體視覺(jué)的深度相機(jī)和基于 ToF、結(jié)構(gòu)光原理的深度相機(jī)不同，類似人類的雙眼，依靠拍攝的兩張圖片間的視差來(lái)計(jì)算深度，也稱為被動(dòng)雙目深度相機(jī)。 理論上來(lái)說(shuō)，相比于 3D 結(jié)構(gòu)光，ToF 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、理論成本低、抗干擾性更好、遠(yuǎn)距離精度高等優(yōu)勢(shì)。雖然理論上更為優(yōu)秀，但 ToF 目前實(shí)際應(yīng)用中還達(dá)不到理論水平。結(jié)構(gòu)光則在綜合表現(xiàn)中更為均衡。

從底層硬件到算法、方案，三維人臉產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步鋪開(kāi) 再透視三維傳感產(chǎn)業(yè)鏈。可以看到，行業(yè)可以劃分為上游器件、中游傳統(tǒng)系統(tǒng)廠商，以及下游的各種場(chǎng)景應(yīng)用廠商。這一產(chǎn)業(yè)鏈與許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相耦合，同時(shí)也有不少創(chuàng)新企業(yè)正在進(jìn)入。

圖丨三維傳感產(chǎn)業(yè)鏈及主要公司（來(lái)源：CB Insights China 整理） 具體來(lái)說(shuō)，衍射光學(xué)元件 DOE 位于三維傳感行業(yè)的底層，此前該領(lǐng)域的主要玩家是德國(guó)的 CDA、奧地利的 AMS（艾邁斯半導(dǎo)體）及臺(tái)灣的 Himax（奇景光電）等。下一環(huán)為光學(xué)模組，主要廠家包括舜宇、歐菲光、富士康等。 往下延伸，則是三維傳感系統(tǒng)：華為、聯(lián)想、小米等手機(jī)、通信廠商都是主力，奧比中光等則成為新晉成員。其后則是手勢(shì)識(shí)別、行為分析、人臉識(shí)別等具體應(yīng)用的三維傳感系統(tǒng)：?？?、Oculus、曠視、的盧深視等都是入局者。 另外中國(guó)的傳統(tǒng)廠商，如川大智勝、漢王、新興廠商商湯等也都在布局。 不得不提的是，從底層打造硬件的馭光科技，從衍射光學(xué)器件 DOE 入手，打破了一些國(guó)外廠商的壟斷，2017 年完成 A 輪融資，今年已完成 B 輪融資。而三維人臉識(shí)別算法和方案提供商的盧深視已經(jīng)從算法、方案到打造自己的深度攝像頭，深度攝像頭是為了達(dá)到更好應(yīng)用效果而進(jìn)行的延伸，的盧深視目前已落地門鎖、安防等 B 端場(chǎng)景中。今年完成 B+ 輪融資。率先在手機(jī)領(lǐng)域嶄露頭角的奧比中光，也已落地多家手機(jī)廠商，及零售、制造等行業(yè)。 人工智能帶來(lái)的算法、軟件等正在興起，同時(shí)硬件廠商也在試圖突破。目前微軟、索尼等還占據(jù)主導(dǎo)地位，三維人臉識(shí)別的芯片也更依賴國(guó)外。但中國(guó)廠商由軟到硬，正在逐漸抓住機(jī)會(huì)。

場(chǎng)景落地：手機(jī)、智能門鎖、安防及車載等? 不過(guò)，值得說(shuō)明的是，三維人臉識(shí)別的應(yīng)用仍不及二維人臉識(shí)別。手機(jī)是目前落地較多的場(chǎng)景，在 to-B 場(chǎng)景上，智能門鎖、車載以及部分安防場(chǎng)景中三維人臉在逐步滲透。 ? 在手機(jī)上，結(jié)構(gòu)光最常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景就是 iPhoneX 的刷臉解鎖。還有安全支付、三維重建、AR、游戲等應(yīng)用場(chǎng)景。 ? 2018 年，中國(guó)廠商 OPPO 的 Find X 也采用了 3D 結(jié)構(gòu)光人臉識(shí)別方案，方案來(lái)自初創(chuàng)企業(yè)奧比中光。華為 nova3 則是中國(guó)唯一一款采用雙目立體成像的人臉識(shí)別手機(jī)，采用了 IFAA 的人臉識(shí)別解決方案。 ? 目前安卓市場(chǎng)中 3D 人臉識(shí)別傳感器的 OEM 成本過(guò)高，要達(dá)到與 IPhone X 的 Face ID 相同效果，成本可能要 200-300 元。另外，用戶對(duì)面部識(shí)別的需求并非十分迫切。在 2018 年的熱度過(guò)后，三維人臉識(shí)別在手機(jī)上的應(yīng)用又陷入沉寂。? ? ?

圖丨三維人臉識(shí)別主要應(yīng)用場(chǎng)景（來(lái)源：CB Insights China 整理） 而安防領(lǐng)域，在智能門鎖上，三維人臉識(shí)別，能進(jìn)行更準(zhǔn)確地識(shí)別。目前智能門鎖市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)大，包括人臉、虹膜識(shí)別等生物識(shí)別方式也逐漸進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。三維人臉識(shí)別模組在價(jià)格相對(duì)價(jià)格更高的同時(shí)，安全性優(yōu)勢(shì)也更為明顯。 另外在邊檢通關(guān)場(chǎng)景，三維人臉也有有效應(yīng)用。通關(guān)場(chǎng)景中，如何讓人、車流通更為高效，是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。逆光或側(cè)光情況對(duì)識(shí)別影響都會(huì)較大，所以很多通行關(guān)口，正午陽(yáng)光直射時(shí)會(huì)關(guān)閉部分閘機(jī)以免誤識(shí)。而三維人臉通過(guò)對(duì)光線的智能處理，就能更為有效的避免強(qiáng)光，保證識(shí)別的穩(wěn)定性。 三維人臉識(shí)別與行為識(shí)別等結(jié)合，還能發(fā)揮更大作用。 如在車載場(chǎng)景中，三維傳感方案目前主要關(guān)注車內(nèi)人的行為，如人臉開(kāi)車門、啟動(dòng)，確認(rèn)司機(jī)是否系好安全帶、是否有打瞌睡等行為。 在較遠(yuǎn)距離的監(jiān)控上，還可以進(jìn)行如搶劫、監(jiān)獄打架等行為分析。如監(jiān)獄中，兩人相對(duì)快速運(yùn)動(dòng)，很容易被判定為打架，但通過(guò)三維測(cè)距，就能分辨是否有身體接觸。馭光科技就在這方面與公安部門進(jìn)行不斷探索。

結(jié)語(yǔ) 到 2020 年，可以說(shuō)，三維人臉識(shí)別還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地。 目前，器件、芯片等硬件實(shí)力不足及依賴國(guó)外廠商，模型復(fù)雜、成本高，以及更多場(chǎng)景需求的打開(kāi)等都是三維人臉識(shí)別深入落地要面對(duì)的問(wèn)題。據(jù)估計(jì)到 2023 年，全球三維傳感的市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá) 100 億美元以上。 未來(lái)，隨著二維人臉識(shí)別應(yīng)用以及其他人工智能技術(shù)和場(chǎng)景的進(jìn)一步落地，三維人臉也必將進(jìn)一步融入到更多場(chǎng)景中。三維人臉識(shí)別的未來(lái)，將在部分更重要、關(guān)鍵場(chǎng)景對(duì)二維人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)替代，并與二維人臉識(shí)別一起，形成一個(gè)更完善的大市場(chǎng)。