Face ID在iPhone X上的工作原理

蘋果最新推出的iPhone X使用了一項新的技術 Face ID, 可以用來解鎖設備並可以授權金融支付。 Face ID是怎樣來識別用戶身份並且判斷是用戶本人的呢 ？

美國密歇根大學專門研究人像識別與數字影像的Anil Jain教授是這樣說的「Face ID會採用最簡單的方式對比兩張人像，判斷兩張人像有多大的相似度，與 Touch ID對比指紋的方式原理一樣。」

Face ID設置

人像錄入

Face ID會使用光線發射裝置將光線投射到人臉上，並通過接收反射光來獲取幾張面部特徵的圖像。蘋果公司將這項技術叫做「真實立體成像系統」，最終可以獲取面部細節的立體圖像，並且可以在瞬間識別該人臉。

設置Face ID,首先用戶可以根據手機屏幕上的提示功能轉動頭部這樣攝像頭可以捕捉到面部多個角度連續的圖像用來生成人臉3D圖形。在讀取人臉信息的時候手機通過紅外線投射到用戶面部，用於使用的是紅外線投影，因此可以在多種環境下使用，不論是白天或者夜晚，室外或是室內。紅外線的波長超出了可見光的波長，因此在黑暗中掃描人臉的時候，不會產生刺眼的光線。

真實立體成像系統

Jain教授介紹說「紅外線是一種不可見光線，可以對低背景光，環境光，過亮與過暗等條件實現補償。因此，紅外線發射器可以使面部識別在各種不利條件下實施。」

人像捕捉的具體步驟是：

1. 距離感測器與環境光線感測器輔助成像系統確定用於面部識別紅外光的強度。

2. 紅外光發射器向人臉發出人類裸眼無法識別的紅外光。

3. 紅外光發射器發出點狀的紅外線，掃描點多達3萬處。

4. 之後紅外線攝像機捕捉到從人面反射回來的掃描點從而獲得人面的3D圖像。

點狀3D模型

人面識別

用戶的人面具有可識別的生物特徵。 目前已經有一些其他的生物特徵廣泛應用於安全領域，比如指紋，聲音和虹膜識別。

目前所有的生物識別系統，都是通過對比兩個生物信息樣本並且比較這兩個樣本有多少相似度來識別用戶的。這些生物信息樣本可以用戶聲音的波形，指紋的紋理，虹膜顏色的結構或者是面部的立體圖像。

當一個生物識別系統設定完畢，手機的處理器會獲取並且儲存樣本信息。之後當用戶想要打開設備獲取授權的時候（比如解鎖手機），用戶就需要向設備提供驗證圖像。

Jain教授這樣解釋：「手機處理器拿到驗證圖像後會與樣本信息對比，在處理器內部會有兩種結果0或1，如果對比結果接近於1那麼可以判定與樣本信息一致，如果對比結果接近於0那麼可以判定與樣本信息不一致。」

由於存儲樣本與驗證圖像由於採集環境不同不可能保持完全一樣，手機會採用一種臨界值用來判斷兩個信息是否有重大不同。

Jain教授：「如果用戶僅僅是解鎖手機，手機的臨界值要求會相對比較低，臨界值可以設定到0.5或0.6。如果用戶在進行一項活動需要更高安全級別的授權時，比如用戶正在購買一個價值2萬美金的Cartier鑽戒，這是手機的臨界值將會設定到更高級別，也會會提高到0.9。」

由於現在手機的處理器運算速度非常快，iPhone X的處理器運算速度已經可以達到 6000億次每秒，並且可以用於實時處理Face ID，因此所有的這些運算過程非常的快，用戶幾乎感覺不到這個過程的存在。

最後讓我們來總結一下人面識別的整個過程：

iPhone X的相機將紅外影像傳輸至手機處理器建立人臉3D數字模型構成樣本圖像。

用戶需要授權時，人面的驗證圖像會與手機內部的樣本圖像進行比對。

手機處理器會對驗證圖像與樣本圖像進行比對，根據其相似程度進行打分。

如果比對結果高於臨界值，手機將授權用戶使用手機（解鎖，支付等動作）

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