国际消费类电子产品展览会（CES）上体验最新人脸识别技术

2020年 2月 24日

话题:

作者:

Anne Corning

人脸识别（简称“FR”）技术蓬勃发展，并应用在越来越多的产品中，人脸识别市场预计将以16.6%的复合年增长率从2019年的32亿美元增长到2024年的70亿美元。¹ 人脸识别技术推动了公共安全、生物安全和便利性方面的进展，但批评者指出，这项技术也可用于诸如“Big Brother”的监控领域。²

在最近的国际消费类电子产品展览会（CES）上，这两个方面均得到了证实。各厂商展示了多产品类别的人脸识别，而小组讨论则提出了一些关于该行业如何着手解决消费者隐私问题的见解。³ 然而，这些道德问题超出了本文的范围；本文只关注人脸识别技术的各种用途和发展。

手机上的人脸识别

迄今为止，人脸识别的最广泛应用是手机，通过人脸扫描来验证身份和解锁设备。本届展会上展出了许多具有人脸识别功能的手机，如Galaxy S10/S10 Plus和Galaxy Note、Coolpad Legacy、TCL 10 Pro和阿尔卡特3L。

这些都是使用二维人脸识别的安卓手机。这些手机通常使用前置摄像头拍摄用户面部的二维图像，然后创建数学人脸映射供后续参考，⁴ 其中一些二维摄影人脸识别系统还与虹膜扫描仪结合使用。

使用二维识别通常能够快速解锁手机，这点深受用户青睐。但也意味着用户的照片（打印的照片或显示在另一部手机上显示的照片）可能会被用于侵入该用户的手机。这些二维系统在光线不足或手机与面部的角度不同的情况下，也可能表现不佳。⁵

安卓原始设备制造商多年来一直致力于改进二维人脸识别功能。使用更高质量的前置摄像头和“提取面部细节算法的复杂性”均有助于提高精确度，“使用神经网络硬件也能够加速在高端智能手机上使用更安全的算法。”⁶

三维（3D）人脸识别使用基于近红外（NIR）光的不同方法。例如，苹果的3D人脸识别系统被认为是业内最安全的人脸识别系统之一——“它使用红外摄像机、深度传感器和点阵投影器在你的脸上绘制30,000个点。据此，该软件创建了足够安全的人工3D扫描，可以解锁手机并通过Apple Pay验证数字支付。”华为、小米和Oppo等5家手机制造商也在其最新型号中使用了3D人脸识别。

基于手机的3D人脸识别可通过在用户的面部上投射网格或点阵图案，并读取该图案从主体的面部特征反射回来的畸变来进行工作。该方法产生精确的三维人脸映射，即使在黑暗的环境中或人脸在侧面的情况下，仍可正确地识别用户。

家庭安全的人脸识别

正如互联网连接设备（如物联网（IoT））曾经看起来很新奇，但现在已经广泛出现在我们的工作场所、家庭和个人设备上一样，人脸识别技术也将扩展到日常生活的方方面面。⁷ 例如，本次展会使用了（可选的）照片面部识别系统，在周边11个场馆实行通过拍照识别的方式领取胸牌。⁸

展会上展示的许多人脸识别产品都聚焦于家庭安全，其中包括：

专注于家庭安全系统的Ring公司的展台，展示了该公司的知名可视门铃、可以提醒房主注意其财产发生任何变动的新型智能照明、电子门远程控制应用程序，以及允许访问亚马逊包裹递送驱动程序的Key应用程序。
LG电子展示了一扇使用三维人脸识别和掌纹解锁的“智能门” ，该智能门还含有安全存储隔间，用于存放包裹和易腐货物。
KEEP Labs, Inc.精心设计的 cannabis safe摘取了2020年消费电子展的一项创新奖。

Ring在2020年CES展上展示了他们的智能门铃、智能照明、太阳能室外灯等。（图片来源： (Image: GeekWire 图片/ Taylor Soper)

人脸识别带来的乐趣和便利

你想保护你的家不受罪犯和陌生人的侵扰吗？如何保护其免受流浪猫的侵扰？在消费电子展上， Sure Petcare展示了其带有面部识别功能的智能宠物门产品。对于任何一只植入了标准芯片的猫，智能门会扫描该芯片，然后将其与该猫的独特头部形状匹配以解锁开门。

2020年消费电子展展出的SureFlap宠物门。 (图片来源：Sissi Cao for Oberver)

虽然他们今年没有参加消费电子展，但Konami Gaming的总部位于拉斯维加斯不远处。这家老虎机制造商正在努力将人脸识别引入游乐场游戏领域。他们正在将人脸识别功能集成到忠诚度计划应用程序相关的自助服务亭中，这些应用程序可以帮助游乐场识别和奖励回头客。

同时，如果希望使你的自拍提升到一个新的水平，请查看PowerVision的PowerEgg X，它结合了手持式万向摄像机、防水无人机和自动人工智能相机。它利用人脸识别，帮助用户在运动时保持照片主体处于画面中。

PowerEgg X摄像头/无人机组合。

汽车领域的人脸识别

Raven Connect为其商业客户提供一款带人脸识别功能的车内摄像系统。通过该系统，雇主能够监控谁在驾驶公司车辆以及何时驾驶，从而有助于跟踪运营情况。在消费电子展上，该公司发布了新的Raven+一体式网联汽车系统，该系统具有与人工智能集成的人脸识别功能。

同样在消费电子展上，博世还发布了一项独特的人脸识别技术，专用于安全驾驶汽车。安装在方向盘和仪表盘之间的摄像头“将影片镜头传送到车载电脑上，该电脑依靠人工智能获取多个重要的数据点。它可以识别出驾驶员面部特征，比如鼻子和嘴巴的位置，并且它知道他们在看哪里，因此判断他们是否分心……利用这项技术，汽车能够分辨出驾驶员何时在低头看电话，试图识别电线上的鸟，驾驶员究竟在吃东西、喝东西还是打瞌睡。”⁹

理论上，该系统可以根据这些信息采取行动，通过发出声音警告、减慢车速或使车辆完全停车来避免危险的驾驶情况。

博世汽车人脸识别系统演示（图片来源： Ronan Glon）

虽然上述许多产品都是尚未向公众出售的原型，但消费电子展提供了一个有趣的平台，让我们能够预览科技驱动未来可能的样子。

保证人脸识别系统的精确性和质量

大多数三维人脸识别系统都依赖近红外光源，这些光源主要来自近红外LED和VCSEL激光器。如前文智能手机示例所述，近红外的光发射后从物体（如人脸）上反射回来，红外摄像机捕获反射光，创建物体的三维映射。

适当的近红外光分布和强度保证了近红外人脸识别系统的预期性能。此外，近红外光并非人眼可见光，但仍为人眼接收，在极度暴露的情况下，会损伤视网膜或角膜。为了确保近红外人脸识别系统按正确水平（波长和强度）工作，必须仔细设计和测试这些发射光源。
为了提高设备的质量、精度和性能，制造商采用各种测量方法来测试近红外光源及其人脸识别设备集成的设计和制造。理想情况下，测量系统从光源捕获各种不同的特性，如发射均匀性、最大功率或强度、辐射通量、发射分布或空间位置，并在整个分布区域测量这些参数。

瑞淀光学系统（上海）有限公司的近红外光（NIR）辐射强度测量镜头系统是一种集成的摄像机/镜头解决方案，可测量850或940nm近红外发射光源的角度分布和辐射强度。该系统使用傅里叶光学技术，以±70度的倾斜度和360度的方位角进行一次测量即可捕获整个锥体的发射数据，为您提供非常快速且准确的结果，是在线质量控制的理想选择。

瑞淀近红外强度镜头解决方案，包括专用镜头、集成ProMetric® Y16成像辐射计和TT-NIRI™软件。软件图像显示了点阵模式发射的测量值（左），以及作为近红外LED光分布角度函数的辐射强度的极坐标图（右）。

采用三维传感技术的产品制造商可应用近红外光辐射强度测量镜头解决方案，对近红外（NIR LED）、激光器和衍射光学元件（DOE）产生的结构光模式（点阵模式）进行快速有效的角度测量。该解决方案能够对近红外光源进行生产级测试，而以前只能在实验室使用测角系统（旋转光源或测量系统）进行等效测试。镜头与瑞淀光学系统（上海）有限公司的 ProMetric® Y16 成像光度计集成为一体，配备了用于直观系统设置和可定制自动测量序列的 ProMetric®或 TrueTest™ 软件。 TT-NIRI™ 软件模块还提供了NIR发射测量所需的附加测试。

如需了解更多有关确保近红外发射准确性的信息，请阅读白皮书：“测量近红外（NIR）光源以实现有效的三维人脸识别”。”