相信大家仍然對電影《少數(shù)派報告》中炫酷的“虹膜掃描”印象深刻，但是虹膜掃描也有一個問題，通過虹膜移植--換眼手術(shù)就可以騙過系統(tǒng)（劇中的阿湯哥就這樣做的）。

隨著最新高端移動設(shè)備的發(fā)布，刷臉技術(shù)已開始受到通過臉部識別實現(xiàn)設(shè)備解鎖等應(yīng)用的青睞，從而在現(xiàn)有的基于指紋掃描的生物識別技術(shù)基礎(chǔ)上增添了一個主要安全級別。

有市場分析人員指出，未來幾年臉部識別技術(shù)和可靠生物識別軟件的發(fā)展也將推動移動支付等其他應(yīng)用在所有市場上的快速增長。但是這項技術(shù)仍然面臨技術(shù)難題。

1 應(yīng)用要求及挑戰(zhàn)

一流的臉部識別應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一在于潛在的臉部欺騙攻擊的危險。臉部欺騙攻擊是指通過利用支持臉部識別的人工機制，企圖偽造所有者的臉部并獲得外來訪問權(quán)。黑客可以使用照片、視頻或3D面罩來實施攻擊并訪問設(shè)備上所有者的特許保密信息。

1.1光線明暗及頻率干擾

臉部識別技術(shù)預(yù)計將適用于所有環(huán)境光線條件和背景。譬如，在陽光明媚的日子，在沙灘上，陽光直接照射在攝像頭上或照到用戶的臉上，或者晚上在家里看電視時光線暗淡。此外，來自側(cè)面的強光或投下的陰影也造成了其他具有挑戰(zhàn)性的邊界條件。

如果不同移動設(shè)備的3D攝像頭在同一空間以同一頻率工作，則偶爾會出現(xiàn)多設(shè)備干擾問題。具有相似調(diào)制頻率和重疊視野的深度攝像頭可能相互干擾，因為它們共享同一頻段。因此，來自兩個或更多攝像頭的光信號疊加產(chǎn)生一個移位相位（假設(shè)調(diào)制頻率相同），引發(fā)干擾，并使正確的模式識別失效。

1.2其他問題及挑戰(zhàn)

臉部身份驗證等應(yīng)用的用戶體驗需要實現(xiàn)無縫，臉部檢測和識別需要實時進行。此外，臉部識別還需解決以下幾個問題：

激光安全在實施激光照明的3D攝像頭系統(tǒng)中是一個值得關(guān)注的問題。如果不考慮眼睛安全，大功率照明會損害最終用戶的眼睛。因此，本課題要求特別注意相應(yīng)的應(yīng)用安全規(guī)定和關(guān)注的目標市場。

電池使用時間是用戶關(guān)注的問題，也是手持設(shè)備設(shè)計的一個主要考慮因素。雖然以最低功耗穩(wěn)定運行是智能手機和可穿戴設(shè)備的必備條件，但每一代新手機都增加了需要速度更快的處理器的諸多功能，從而耗電更多。

在保持手持設(shè)備尺寸的同時屏幕卻越來越大，這給設(shè)計師提出了一個挑戰(zhàn)，即如何在電路板的小小空間內(nèi)容納所有功能。

機械強度：對于將一直 “在途中”的電子設(shè)備而言十分重要。在跌落、碰撞、沖擊和振動的情況下，設(shè)備必須耐用。手機制造商希望避免由于機械或標定降級問題而導致的現(xiàn)場退貨。用戶永遠不想標定他們的手機！

2 搭載REAL3TM的解決方案

針對以上幾個難題，英飛凌REAL3TM系列圖像傳感器構(gòu)成3D攝像頭模塊中最相關(guān)的功能塊，旨在實現(xiàn)移動設(shè)備中準確的臉部識別。英飛凌REAL3TM系列實時提供深度數(shù)據(jù)，而不會對圖像采取以后處理的方式，采用毫秒級的捕獲程序，無接觸、快速且對不同的環(huán)境光線條件有穩(wěn)定表現(xiàn)。

2.1光線問題這樣解決

基于2D的臉部識別系統(tǒng)可能很容易偽造；即使用顯示屏上的臉部圖片。REAL3TM系列可帶來基本性能，實現(xiàn)有效防欺騙、防偽造的攝像頭系統(tǒng)：高可靠性的3D數(shù)據(jù)，至少有3.8萬個深度點，測量每一個像素的深度，達到毫米級精度。錯誤率小于1.000.000，沒有任何遭受奇怪攻擊的可能性！

如上所述，強光和昏暗光線條件的影響可能是智能手機實現(xiàn)可靠臉部識別面臨的一個問題。當然，戶外使用時陽光比攝像頭的有源照明要明亮得多。這會導致拍攝噪聲（距離噪聲）增大，同時傳感器的大量動態(tài)被環(huán)境光所占據(jù)，導致像素飽和，從而降低了精度或像素失效。

濾光片和光猝發(fā)是用來克服[陽光]影響的常用技術(shù)；不過，它們不足以將信噪比提高到可接受的水平。與此相反的是，REAL3TM系列傳感器專為具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境光線條件而設(shè)計：強光或具有不同反射指數(shù)的材料等干擾將不會影響測量的可重復(fù)性和質(zhì)量。這要歸功于傳感器的獲得專利的SBI（背景干擾抑制），這是一種像素內(nèi)電路技術(shù)，用于克服可變光線條件的影響。SBI電路在集成過程中瞬間消除所有不相關(guān)信號，并在所有光線條件下（晴天、多云、陰天或昏暗）實現(xiàn)出色的攝像頭性能。

ToF模塊工作原理圖

如需求一節(jié)所述，在保持設(shè)備尺寸的同時有足夠的電池使用時間對于電池供電設(shè)備是非常重要的。在結(jié)構(gòu)光或立體視覺等3D成像技術(shù)中，距離通過復(fù)雜算法用三角測量方法計算得出。這些技術(shù)需要在專用ASIC處理器上處理大量數(shù)據(jù)。飛行時間僅通過一次捕獲來測量整個場景，更快、更準確，并且具有更低的計算負荷要求?；赗EAL3的攝像頭的精簡計算負載可以降低應(yīng)用處理器的功耗并減少所占用的資源。

2.2英飛凌ToF解決方案

英飛凌REAL3TM系列能實現(xiàn)簡單而強大的攝像頭模塊設(shè)計。除通常的外設(shè)[SP2/I2C存儲器、電源、連接器]外，3D攝像頭將只有兩個主要組件：REAL3TM圖像傳感器和照明電路[VCSEL驅(qū)動器和溫度傳感器]，它們之間不需要任何機械基線。

因而，其結(jié)果就是一個非常小的攝像頭模塊(只有11×7×4毫米)，具備集成于手機的高度靈活性，并有快速的(不到10秒)工廠內(nèi)壽命標定程序。相比之下，結(jié)構(gòu)光等其他技術(shù)需要攝像頭和投影儀之間的基線。基線的存在意味著很大的空間需求、較低的機械穩(wěn)定性和機械強度，并且設(shè)計靈活性有很大局限。在基于結(jié)構(gòu)光的攝像頭中，由于機械不穩(wěn)定性導致的標定降級風險增大，可能會出現(xiàn)產(chǎn)量損失甚至現(xiàn)場退貨等后果。

基于REAL3TM系列的模塊尺寸僅有11×7×4毫米

此外，REAL3TM包括一個集成式眼睛安全電路。只有少數(shù)組件必須外部連接。眼睛安全電路使紅外光系統(tǒng)能在所有可預(yù)見的操作條件下都是安全的。較之外部眼睛安全電路，這個概念具有顯著優(yōu)勢：減少BOM用料，并且對于每個用例可以選擇曝光時間界限設(shè)置。

在3D攝像頭中實施的英飛凌REAL3TM系列傳感器可實現(xiàn)對面部的實時跟蹤和識別。

REAL3TMToF技術(shù)不受環(huán)境光照、材料反射條件或臉部朝向的影響，確?？煽糠榔垓_，完全不引人注目并實現(xiàn)高效率。通過在3D攝像頭設(shè)計和制造中提高性能和集成度、簡化設(shè)計并優(yōu)化成本，英飛凌REAL3TM系列加強了產(chǎn)品的差異化優(yōu)勢。用戶獲益包括簡單無縫的身份驗證體驗和增強的安全性。