隨著科技的發(fā)展，生物識別技術(shù)逐漸走進(jìn)了我們的生活。自2013年指紋識別登陸手機(jī)以來，移動設(shè)備上的生物識別技術(shù)在不斷進(jìn)化。5年后的今天，指紋識別黯然退場，意氣風(fēng)發(fā)的人臉識別成為了新時代的寵兒。現(xiàn)在智能手機(jī)上應(yīng)用的人臉識別大多都是傳統(tǒng)的2D識別。這種技術(shù)不難，早在Android 4.4時代就已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了，通常用一張照片就能破解了，沒什么意義。所以今天我們側(cè)重來聊聊技術(shù)難度更高也更具備安全性的3D結(jié)構(gòu)光和ToF方案。

3D結(jié)構(gòu)光和ToF是什么？區(qū)別是什么？

3D結(jié)構(gòu)光（Structured Light）

3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)的基本原理是，通過近紅外激光器，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。這種具備一定結(jié)構(gòu)的光線，會因被攝物體的不同深度區(qū)域，而采集不同的圖像相位信息，然后通過運(yùn)算單元將這種結(jié)構(gòu)的變化換算成深度信息，以此來獲得三維結(jié)構(gòu)。簡單來說就是，通過光學(xué)手段獲取被拍攝物體的三維結(jié)構(gòu)，再將獲取到的信息進(jìn)行更深入的應(yīng)用。

其實(shí)早在2009年的時候，微軟就將3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)應(yīng)用到Kinect之上，為Xbox的體感游戲帶來硬件和技術(shù)支持。之所以隔了那么久才出現(xiàn)在手機(jī)上，是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)這一技術(shù)的技術(shù)成本非常大。你要知道，當(dāng)年微軟為了讓Kinect更好地工作，為Xbox配備了8核處理器、12組GPU運(yùn)算單元、768個流處理器以及8GB運(yùn)行內(nèi)存的硬件配置。同理，為了讓iPhone X實(shí)現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)光人臉識別，蘋果專門研發(fā)了AI芯片，特地針對3D深度成像設(shè)立了獨(dú)立的運(yùn)算單元，保證面部識別的效率。當(dāng)然安卓陣營也沒有落后，高通為自家的驍龍旗艦處理器配備了AIE人工智能處理單元，同樣對人臉識別的運(yùn)算作出了優(yōu)化。

iPhone X 3D結(jié)構(gòu)光工作過程

ToF（Time Of Flight）

ToF是3D深度攝像頭的其中一種方案，是結(jié)構(gòu)光的同門師弟。ToF測距有單點(diǎn)和多點(diǎn)兩種，其中手機(jī)上一般會用多點(diǎn)測距。多點(diǎn)測距的原理和脈沖的單點(diǎn)測距類似，但是其收光器件為CCD，即帶電荷保持的光敏二極管陣列，對光響應(yīng)具有積分特性。基本原理是激光源發(fā)射一定視野角激光，其中激光時長為dt(從t1到t2)，CCD每個像素利用兩個同步觸發(fā)開關(guān)S1（t1到t2）、S2(t2到t2+dt)來控制每個像素的電荷保持元件采集反射光強(qiáng)的時段，得到響應(yīng)C1、C2。物體距離每個像素的距離L=0.5*c*dt*c2/(c1+c2)，其中c是光速（該公式可以去除反射物反光特性差異對測距的影響）。簡單來說就是，發(fā)出一道經(jīng)過處理的光，碰到物體以后會反射回來，捕捉來回的時間，因?yàn)橐阎馑俸驼{(diào)制光的波長，所以能快速準(zhǔn)確計算出到物體的距離。（小道消息，2018年華為和vivo新出的手機(jī)都會用上ToF方案）

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