小米8探索版与OPPO Find X的3D人脸识别方案的区别

虽然 iPhone X 的刘海经常被大家吐槽,但不可否认的是 Face ID 再次引领了智能手机潮流,国内厂商也在 3D 人脸识别方向发力,如前期发布的小米 8 探索版和 OPPO Find X ,也采用了 3D 人脸识别方案(但其两者又有些许不同,我们在下面再详细说)。

人脸是 3D 的,所以人脸识别的关键在于人脸深度信息的获取。目前常用的深度信息获取有三种方法,第一是双目匹配,第二是 TOF,第三就是目前火热的结构光。

先来看看双目匹配,它完全基于图像处理技术,通过寻找两个图像中相同的特征点得到匹配点,经过三角测量法来进行立体探测,从而得到深度信息。

在普通的双目测距中,光源是环境光或者白光这类没有经过编码的光源,图像识别完全取决于被拍摄物体本身的特征点,如果拍摄物体存在变化,每一次双目匹配都需要重新提取特征点,要求占用很高的计算资源,导致实时性很差,同时也继承了普通 RGB 摄像头的缺点,在昏暗环境下或者特征不明显的情况下并不适用。

当然啦,它也有好处,就是制作成本最低,在支持人脸识别的 ATM 机上就能看到它的身影。

TOF 是 TIme of flight 的简称,直译过来就是飞行时间的意思。TOF 3D 成像是通过给识别目标连续发射光脉冲,然后用传感器接收从物体返回的光,通过探测光脉冲的来回飞行时间来得到目标物的距离。你可以将 TOF 简单理解为红外测距,只不过 TOF 是同时得到整副图像的深度信息。

由于 TOF 方案是主动光探测方式,不需要依赖光照条件,同时它也需要一个搜集光线的带滤波片镜头,保证只有与发射光源波长相同的光才能进入。

TOF 方案的优点很明显,抗干扰性能更好,不受物体表面灰度和特征的影响,模组体积小巧,适用于对使用空间要求较高的设备上。由于成本较高,目前 TOF 主要应用在工业机器人领域,在消费级电子产品上较为少见。

结构光技术也是最近才出现在消费级电子产品上,首先亮相的自然是 iPhone X 了。

不同于普通结构光方法,iPhone X 采用了散斑结构光,激光通过扩散器上随机形成具有高度随机性的衍射斑点,空间中任意两处的散斑图案都是不同的。只要在空间中打上这样的结构光,整个空间就都被做了标记。把一个物体(你的脸)放进这个空间,红外镜头就可以获取这个物体的点阵图案信息。

小米 8 探索版也是采用了结构光技术,不过与 iPhone X 有点不一样,它的叫编码结构光。编码结构光分为时间编码、空间编码和直接编码(目前不知小米 8 探索版使用哪种),它的优势在于参考图像是经过预先设计的,由多个不重复的子图案组成,每一个子图案在参考图像中的位置是预先确定的。只要在拍摄到的图像中找到一个图案后,可以直接在参考图像中查表来找到对应,完成图像的匹配。这样一来,人脸 3D 信息的匹配会较散斑结构光更快,更安全。

从目前的情况来看,结构光方案依然是手机上 3D 人脸识别的主流方案,国内的其它手机厂商都在积极跟进,丘钛、欧菲、信利、光宝、舜宇等模组厂也在抓紧研发,相信在下半年新机潮来临的时候,会有更多采用结构光的手机出现。