“刷脸时代”那些事

吕默默

“脸”字在《在现代汉语词典》中的第一解释是：头的前部，从额到下巴。虽然脸只占人身体的一小部分，但在现实中，我们往往对脸的关注最多。爱美之心人皆有之，我们每天早上都需要洗脸，然后涂上润肤霜，爱美人士可能还会对着镜子精心装扮脸部。随着科技的进步，科学家逐渐开发出脸的新用处，不仅可以洗，还可以“刷”！这里的刷是通过镜头、摄像头扫描整个脸部，来实现身份验证的功能，最新的iPhone X手机还可以用“刷脸”解锁手机、付款。这神奇的“刷脸术”究竟是怎么起作用的呢？

“刷脸”是什么意思？

所谓的“刷脸”其实只是人脸识别系统的一种应用。人脸识别，顾名思义就是通过人的脸部特征来鉴别人的身份，与指纹识别、虹膜识别同为生物识别技术。德国哲学家莱布尼茨有一句名言：世界上没有完全相同的两片树叶。同样，每个人的脸部特征也是独一无二的，所以可以用人脸来鉴别身份。

人脸识别的过程就是需要在摄像机的镜头中先确定人脸图像，之后进行一定的处理，再通过算法把人脸部分进行特征提取，把图片变成一串信息，然后与事先存储在数据库中的数据比配，最后进行身份判别，从而实现打开门禁、解锁手机，甚至付款等操作。

“刷脸”的进化史

人脸识别其实在20世纪就开始研发了。早在1993年，美国国防部就启动了FERET项目，为之后的生物识别技术奠定了基础，推动了人脸识别技术从初始阶段提升到原型系统阶段。进入到21世纪，智能手机诞生之后，科学家终于将人脸识别系统小型化，最终放在了手机上。

第一款用于手机解锁的“人脸识别”系统于2012年首次亮相。三星Galaxy Nexus手机使用了自带的软件系统，通过手机摄像头，给我们的脸拍个照片，再在其中抓取數据，组成一个图像的基本数据库。当我们使用手机时，手机的摄像头会再次启动，拍一张照片，算法小人们就会迅速行动起来，选取照片上的一些特征，收集后与之前存储在仓库里的特征数据做对比。如果都符合，算法小人会告诉手机系统解锁屏幕。

随着科技发展不断进步，拥有面部识别系统的手机让解锁屏幕方便了很多，但问题也随之而来。在那个时候由于算法小人不够多，脑袋也不够灵光，得到的数据都是平面的，所以找一张清晰的“大头照”，就有可能骗过算法小人解锁手机。这让“人脸识别”系统变得不安全起来。怎么解决这个问题呢？科学家又设计了虹膜解锁。

虹膜识别

人类每只眼睛都有不同的虹膜图案结构，即使我们自己的左眼和右眼的虹膜图案也是不同的。还有一点很重要，一般人不能轻易得到别人的虹膜精确照片，所以安全性更高。加上之前的面部识别系统，手机的刷脸功能又提高了一个档次。不过，虹膜识别需要使用者举着手机，并放在合适的位置，才能扫描到虹膜，并解锁手机。如果每次使用手机都需要把手机举在脸前，寻找合适的位置，5～10秒才能最终解锁手机，用户的体验感无疑是不理想的。所以这之后，手机上的生物识别技术主要靠指纹解锁了——每个人每根手指的指纹都是独一无二的，只需要在或圆或方的识别键上轻轻一按就可解锁手机，安全快捷。

X的技术

2017年11月初iPhone X发售，带来了更为先进的面部识别系统，用于解锁手机和支付，解放了无数人的大拇指。与虹膜识别相同的是，这项技术也使用了红外线，不同的是这次是照射了整张脸。红外线由位于iPhone X屏幕面板上部的LED红外激光器发出30 000个红外光点，覆盖在整张脸上。这时，面板上的全深感摄像系统也开始工作了，通过激光器自动收集相关图像数据，每一个红外光点都会被标记出来，算法小人会记录这些光点数据，包括光点前后左右的距离；当脸部移动的时候，这些变化也会被算法小人记录下来，如此就会得到关于脸部的更多特征，包括动态的和静态的特征；当首次面部识别后，算法小人采集的所有数据，被另一队小人存储在手机上的一个独立芯片上，这个芯片也有专门处理数据的算法小人来工作，剩下的识别过程基本和之前相同。

新的“人脸识别”系统在原理上和之前的系统没什么不同，但硬件方面得到了大范围的提升——更强大的摄像头、功能更为全面的LED红外激光器，还有一个起重要作用的深度感应相机。新的相机系统中的算法小人更为聪慧，它们会主动记录两眼之间的距离、鼻子的宽度、眼窝的深度、颧骨、下颌轮廓、下颚等独一无二的面部结构的数据，不会因为你化妆与否而发生变化，即使我们戴上眼镜、留起胡须、戴上帽子，甚至当我们脸部移动时，都可以被快速识别。通俗来说，iPhone X的人脸识别系统得到的是面部全面的3D信息，而不再只是平面数据。想用一张精细打印的照片来解锁的时代一去不复返了。

新系统中的算法小人数量不仅大幅度增加了，“教育程度”也提升了不少。它们明白目标的“远近”“高低”，能分辨用户有没有睁开眼睛，甚至可以主动追踪移动的目标，并详细地做好记录。这一切都提高了面部识别的速度和准确率，在安全性方面也有了相当大的提高。

面部识别系统的更新，提高了识别速度和准确性，将来也会被大范围推广，例如无人超市，无人商场。当我们拿起喜欢的货物，走到无人收银台，对着摄像头“瞪”一眼，一来可以告知系统我需要买这件商品，另一个则可以告诉系统里的小人可以为我“刷脸支付”了。

在未来，更为准确、安全可靠的面部识别系统会进一步完善和被推广，到那时，我们可以不用带一分一厘，下馆子吃大餐的时候，冲着收银台的摄像头微笑、点头就可以结账。可以说，在未来我们真的可以靠刷脸做很多事情了。endprint