這個3D人臉識別的“備胎”，能轉正嗎？

3D人臉識別市場正在快速增長——根據Trend Force的預測，3D感測市場規模將呈現幾何式增長，2020年可達到108.9億美元，而到2023年將達到180億美元；3D人臉識別在智慧手機市場的滲透率也將從2017年的2.1%提升到2020年的28.6%。

3D人臉識別的技術抉擇

不過，市場蛋糕雖然好吃，但能否吃得上，就要看你是否有鋒利的“技術之刃”去切蛋糕了。目前用於智慧手機的3D人臉識別的主要技術選項有兩個，一個是結構光方案，另一個是ToF（Time of Fly，飛行時間）方案。

其中商用最為成熟的是“結構光”方案。結構光技術的規模商用很大程度上要歸功於蘋果，其在iPhone X上率先拋棄了以前的指紋識別功能，採用了結構光3D人臉識別技術。從市場回饋來看，從最初大家的好奇、質疑，到現在的風平浪靜，顯然這個技術是禁得住用戶挑剔的。對於其他廠商來講，蘋果此舉肯定是將可能的“坑”都趟過之後做出的選擇，所以自己選用相同的技術也應該比較保險，因此在結構光3D人臉識別身後的追隨者著實不少。

與之相比，ToF方案則像是個“備胎”。就ToF的技術“顏值”來講，這種待遇確實有些令人“憋屈”，但是市場有時候就是講究先來後到，遲到者如果想翻盤，想“備胎轉正”，必須要證明自己有更多的過人之處。過去這兩年，ToF一直在努力證明“我能行”。

圖1，ToF手機 3D人臉識別方案示意圖（圖片來源：網絡）

從工作原理上講，3D結構光技術是通過近紅外雷射器，將具有一定結構特徵的光線投射到被拍攝物體上，再由專門的紅外攝像頭進行採集，由於這種具備結構特徵的光線，會因被攝物體的“深度“而發生變化，通過對採集的圖像相位資訊進行比對和計算，就可以得到深度資訊，從而獲得測量物件的三維結構。

ToF技術在做3D人臉識別時，則是由“面光源”發射持續不斷的光脈衝，光線遇到不可穿透物體時發生反射，就可以通過測量反射光線到接收器的時間，來測算光源與物體的距離，由此得到有“深度”的被測物體3D圖像。

從理論上講，結構光技術在精度和解析度上都要更勝一籌，可是ToF也有很多不能拒絕的優勢：

• 結構光技術在獲得圖像資訊後還需要更多的後處理才能“算”出深度資訊，而ToF的測量手段更直接，不需後處理，時延小，回應速度更快。
   
• 不需要後處理的ToF方案，還節省了相關處理系統帶來的成本和功耗，顯著降低技術門檻。
   
• ToF方案所需元器件更少，體積更小，在空間受限的手機應用中會更受歡迎；而且這也令其在機械特性上更皮實。
   
• 與結構光這種光學方案相比，ToF更不易受環境光的干擾。
   

表1，結構光和ToF技術特性比較

根據兩者的特性，有人曾經得出結論，認為結構光技術更成熟，更適合靜態場景，是智慧手機前置人臉識別首選；而ToF方案在遠距離下雜訊較低，適合動態場景，因此更適合配置在手機後置攝影鏡頭上，以期在AR、VR等應用上一展身手。

可對於ToF技術來說，AR、VR畢竟是遙遠的“將來時”，而前置人臉識別則是個現實的大市場，顯然不應被漠視。因此在3D人臉識別市場，結構光和ToF技術的碰撞在所難免。

ToF技術在行動

如今，ToF技術供應商已經在用實際行動為市場和用戶打強心針了。比如英飛淩推出的REAL3™系列3D圖像感測器，就是一個可商用的成熟方案。

在ToF優勢技術基礎上，REAL3™還有不少自己的“發揮”：

• REAL3™系列可支援至少3.8萬個深度點，每一個圖元的測量深度達到毫米級，錯誤率小於百萬分之一，更為安全可靠。
• 為了抵抗環境光干擾，REAL3™採用了專利的SBI（背景干擾抑制）技術，可瞬間消除所有不相關信號，實現出色的攝像頭性能。
• REAL3™系列的攝像頭模組只有兩個主要元件：REAL3™圖像感測器和照明電路，且它們之間不需要任何機械基線，大大簡化了裝配調試的難度，增強了機械穩定性和機械強度。
• 當然，這樣的攝影鏡頭模組也更小，只有11mm × 7mm ×4mm，可為智能手機節省寶貴的空間。
• 此外，REAL3™還內置了一個集成式眼睛安全電路，滿足安全要求，與其他需要外部眼睛安全電路的方案相比，減化了BOM。

圖3，英飛淩REAL3™系列3D圖像感測器令整個ToF 攝像頭模組更加簡單而穩健（圖片來源：英飛淩）

目前，基於ToF技術的REAL3™已經實現了成功商用——LG G8 ThinQ手機的前置攝影鏡頭模組，採用的就是基於REAL3™的方案。英飛淩還透露，下一代的REAL3™ ToF圖像感測器還將使用先進的微透鏡技術，提高靈敏度，並在尺寸和功耗上進一步優化。

當然，與結構光技術相比，ToF作為一個後來者，在技術打磨、商用驗證以及配套供應鏈完善上還有不少路要走。不過好消息是，知名分析師郭明錤預測蘋果有望在2019年iPhone中採用ToF技術，如此傳聞成真，將會成為ToF商用拓展的重大利好！屆時，這個3D人臉識別的“備胎”轉正，在市場上登堂入室，必將演繹出有許多好看的戲碼。