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3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

导读: 随着全面屏手机的爆发,智能手机对于屏占比的要求越来越高。目前主流旗舰手机的屏占比已经达到了90%左右,手机正面早已没有了传统的HOME键存在的位置。

随着全面屏手机的爆发,智能手机对于屏占比的要求越来越高。目前主流旗舰手机的屏占比已经达到了90%左右,手机正面早已没有了传统的HOME键存在的位置。这也使得可以隐藏在屏幕内、不影响屏占比的新的屏下指纹技术得到了越来越多的智能手机厂商的青睐。与此同时,随着苹果iPhone X的带动,不少的手机厂商也推出支持3D人脸识别的旗舰机型。

3D人脸识别:结构光还还是TOF?

去年9月13日,苹果推出了基于3D结构光技术的iPhone X,实现了3D人脸识别,并以Face ID彻底取代了Touch ID指纹识别。由此也引爆了3D感测市场。

虽然去年很多的手机厂商也推出了支持人脸识别的手机,但是基本都是基于简单的2D/2.5D技术的,相对于3D人脸识别技术来说,更易受干扰、准确度底、安全性低(易破解)。而3D人脸识别目前又主要有3D结构光和TOF两类技术。

下面我们一起来看下近期发布的一些支持3D人脸识别手机和其背后的技术供应商以及准备进入手机市场的一些3D技术供应商:

小米8透明探索版——Mantis Vision

3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

今年5月底,小米率先推出了首款3D结构光的安卓智能手机——小米8透明探索版。其采用的是以色列的3D编码结构光技术厂商Mantis Vision的方案,由欧菲光提供模组。

Mantis Vision是一家以色列科技公司,成立有13年的历史了,一直专注于3D及计算机视觉领域的创新技术。之前获得过高通、索尼、三星等企业的投资。2018年3月,该公司正式进入中国。

结构光的光路分为发射端和接收端,发射端的主要构成包括点光源、准直镜头、光栅元件和 Lens,其中点光源 准直镜头充当整个光路的光源,产生扩束平行光,光栅元件分为两种,一种是苹果采用的DOE,另一种则是 Mantis Vision 所采用的“Pattern”型光栅,无论哪种方案,光栅的作用都是产生衍射图案,而光栅之后的 Lens 的作用则是将衍射光重新进行准直化处理,以保证光束的密集度。接收端主要是一个红外接收镜头,由光学镜片、红外滤光片和 CMOS 传感器组成,其作用为通过对反射光斑的探测还原深度信息。

根据Mantis Vision介绍,其提供的编码技术,在高分辨率模式下,使用1M传感器能获得120K特征点,使用VGA传感器能获得40K特征点;更多的真实坐标点,帮助保留物体更小的细节特征,还原扫描目标的原貌,同时有效降低处理运算量。

OPPO Find X——奥比中光

3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

6月19日,OPPO也推出了支持3D人脸识别的新一代旗舰机——Find X。这款手机采用的是类似iPhone X的散斑结构光技术,由国内知名的3D感测技术厂商奥比中光提供技术,丘钛提供模组。

根据今年7月24日,丘钛公布的公告显示,今年7月,其首批3D结构光模组批量采购订单和备料需求数量合计超过了一百万颗。而这笔订单正是来自于OPPO。

奥比中光成立于2013年,是一家集研发、生产、销售为一体的3D传感技术高科技企业。2014年,荣获深圳孔雀计划第一名。2015年其3D深度摄像头Astra、Astra mini就已完成量产。今年5月,奥比中光完成了超过2亿美金的D轮融资,本轮融资由蚂蚁金服领投,赛富投资、松禾资本、天狼星资本以及仁智资本等数家老股东跟投。目前,奥比中光已成为国内人工智能领域的独角兽。在3D传感器领域,不仅具有结构光、双目、投影方案,还是惠普独家3D供应商。

3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

▲奥比中光的Astra P模组

3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

▲奥比中光Astra P技术指标

3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

3D人脸与屏下指纹谁才是生物识别新方向?

从奥比中光此前公布的与苹果iPhone X的对比结果来看,奥比中光的3D感测模组已经达到了接近iPhone X的水平。

另外,日前奥比中光内部的芯片团队还首次接受了芯智讯的独家采访(下周会有专访文章,敬请关注),据了解,奥比中光目前量产的3D机构光模组还集成了奥比中光第三代的3D算法芯片,采用了新引擎,新算法,基于台积电28nm工艺,工作和待机功耗更低,对于镜头的适应性更强。

vivo的TOF 3D超感技术——松下+ADI ?

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在今年6月下旬的上海MWC大会上,vivo展示了两款搭载TOF技术的原型机。

一般ToF包含光源和光传感器,当光源所发出的光线投射到物体身上,折射光也会抵达光传感器,既然空气中的光速是固定的,就可以计算出物体的距离。这就是TOF技术的原理。

据vivo介绍,其TOF 3D超感技术有三大优势:

1、有效深度信息高,一般的结构光技术方案是DOE衍射,衍射现在做的最好只有三万个点,我们有30万个点,比竞争对手多了10倍;

2、测距远,是由于结构光本身的限制,目前只能做一些近距离的识别,而远距离则是vivo TOF 3D 超感应技术更有优势;

3、体积小,如果结构光要做的好需要更大的元器件。

在芯智讯看来,vivo所介绍的第2和第3点优势应该没有问题。但是,第1点需要注意的是,即使TOF的衍射可以做到30万个点,但是随着距离的增加,实际的分辨率和深度精确度会大幅的降低。

而根据芯智讯得到的消息显示,vivo的TOF 3D超感技术供应商是松下和ADI。松下提供TOF传感器,ADI则提供算法。模组将由舜宇光学和欧菲科技一同供应。

根据资料显示,松下最新研发出了一款ToF影像传感器,结合雪崩光电二极体(APD)像素技术和长范围测量成像技术。

首先,APD像素技术可大幅降低APD像素范围,并保留加乘性能,克服了传统影像传感器常见的杂讯问题,达到25万像素高解析度。 其次,长范围测量成像技术结合短脉冲ToF新技术和微光整合技术,可计算触及光检测体的光子数量,就算是单一微弱光子的折射光亦可成功捕捉,不仅可应付长距测量,在夜晚仍维持高解析度。

据说,松下的这款ToF影像传感器在250米以内都能够完成完成高解析度的范围成像。可望应用于汽车范围成像和夜晚广域监控等诸多用途。vivo所采用的是应该不是这款,不过也足以证明松下在TOF传感器上的技术实力。

而ADI也有自己的TOF方案,其测距是向目标连续发送高精度光脉冲,然后用支持窄脉冲全局曝光的面阵CCD传感器接收返回的光,通过探测光脉冲的往返时间获取至目标物体的距离信息。

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