各大巨頭布局人臉識別,紅外LED方案為何最優?

2018-04-03 13:42:55 發表

從指紋識別到虹膜識別,生物識別被更多的消費電子廠商采用,大家對于技術的探討進入白熱化,但其實技術的比較意義不大,市場才能說明一切快赢彩票平台注册。

從指紋識別到虹膜識別,生物識別逐步進入消費電子產品設備,全球生物識別市場預計 2020 年將達 250 億美元快赢彩票平台注册快赢彩票平台注册,其中目前增速最快的為臉部識別快赢彩票平台注册,在應用場景不斷增加的情況下快赢彩票平台注册,臉部識別極有可能是下一個消費設備創新的大方向,而在技術上紅外線 LED 窄帶濾波有望成為核心要素。

臉部識別可能脫穎而出

從指紋識別到虹膜識別,生物識別被更多的消費電子廠商采用,大家對于技術的探討進入白熱化快赢彩票平台注册,但其實技術的比較意義不大快赢彩票平台注册,市場才能說明一切。

根據前瞻產業研究院統計快赢彩票平台注册,2007 年至 2013 年 6 年期間,生物識別技術的全球市場規模年均增速為 21.7%,這在全球大部分行業增長率不到 5% 的對比下實屬罕見。2015 年生物識別技術全球市場規模將達到130 億美元快赢彩票平台注册,2020 年將達到 250 億美元,5 年內年均增速約 14%。

全球生物識別行業市場規模(億美元)

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自 2015 年到 2020 年,各細分行業市場規模增幅分別為:指紋(73.3%)快赢彩票平台注册、語音(100%)、人臉(166.6%)、虹膜(100%)、其他(140%)。眾多生物識別技術中快赢彩票平台注册,人臉識別在增幅上居于首位快赢彩票平台注册,預計到 2020 年人臉識別技術市場規模將上升至 24 億美元快赢彩票平台注册。我們預計在智能設備滲透臉部識別的情況下快赢彩票平台注册,市場規??赡艽蟠蟪鲱A期。

全球生物識別細分行業市場占比

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五大生物識別各有特點快赢彩票平台注册,但是從市場占有率看,指紋識別之后最可能脫穎而出的預計是臉部識別。從商業角度看快赢彩票平台注册,支付寶、券商、銀行為主的金融服務機構已經在 2015 年開始大量采用臉部識別開戶、轉帳、付款等,以中國招商銀行為例快赢彩票平台注册,臉部識別能夠實現手機端超過 50 萬的轉帳,可見對于其安全性的認同快赢彩票平台注册。

  1. 指紋識別是目前應用最為廣泛的生物識別技術,技術成熟且成本低廉快赢彩票平台注册,廣泛應用于出勤快赢彩票平台注册、門禁等身份識別;但容易復制,且指紋磨損后影響識別精準度快赢彩票平台注册。

  2. 虹膜識別利用人眼圖像中虹膜區域的特征(環狀物快赢彩票平台注册、皺紋、斑點快赢彩票平台注册、冠狀物)形成特征模板快赢彩票平台注册,透過比較特征參數完成識別。該方法識別精準度高、不易仿造但相關設備價格昂貴快赢彩票平台注册。

  3. 語音識別透過分析語音的惟一特性進行身份驗證,其設備距離范圍大、安裝簡易,但識別準確度低,可能被錄音欺騙,且易受背景音、身體狀況、情緒等因素影響。

  4. 簽名識別是基于行為特征的生物識別技術,透過分析筆跡、壓力、書寫速度進行身份驗證。但簽名可仿造性高快赢彩票平台注册,且簽名工具快赢彩票平台注册、情緒等均可對簽名識別造成干擾。

  5. 臉部識別與其他生物識別方式相比,優勢在于自然性、不被察覺性等特點快赢彩票平台注册。自然性即該識別方式同人類進行個體識別時所利用的生物特征相同,人類也透過觀察比較人臉、聲音等資訊對其他個體進行區分和確認。因此快赢彩票平台注册,指紋識別快赢彩票平台注册、虹膜識別等均不具有自然性。不被察覺的特點使該識別方法不易使人抵觸快赢彩票平台注册,利用可見光即可獲取人臉圖像資訊,而指紋識別或虹膜識別需利用電子壓力傳感器或紅外線采集指紋、虹膜圖像,在采集過程中身份資訊即有可能被仿造快赢彩票平台注册。

    生物識別類別比較

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    業界巨頭紛紛布局

    任何的技術創新都能在專利和收購中提前知曉快赢彩票平台注册, 臉部識別進入智能設備這不僅僅是一種猜測快赢彩票平台注册,業界巨頭已經長期積極布局臉部識別

    1.蘋果公司先后收購 Polar Rose、Prime Sense快赢彩票平台注册、Perceptio、Faceshift快赢彩票平台注册快赢彩票平台注册、Emotient、Turi 等臉部識別相關技術公司。2.三星公司于 2010 年 12 月 29 日申請臉部識別設備快赢彩票平台注册、算法及機器可讀媒體專利;于 2004 年 6 月 19 日申請圖像識別特征提取的設備及演算法專利快赢彩票平台注册。

    3.華為公司申請至少 10 項臉部識別相關專利,如快赢彩票平台注册快赢彩票平台注册,確定人臉圖像中人臉的身份標識的方法快赢彩票平台注册、裝臵和設備。

    4.Google 先后收購臉部識別系統公司 PittPatt 和 Viewdle 后,截至 2016 年 6 月共申請 21 項臉部識別相關專利。

    5.Facebook 收購 Tel Aviv 后已于 2014 年上線臉部識別軟件 DeepFace。

    6.亞馬遜(Amazon)快赢彩票平台注册、微軟(Microsoft)亦分別申請 7 項及 6 項臉部識別專利。

    怎么辦到人臉識別

    人臉識別主要分為人臉檢測和人臉比對兩部分快赢彩票平台注册。其工作流程為:

    1. 圖像采集:透過采集傳感器(如鏡頭)采集人臉圖像快赢彩票平台注册。 2. 人臉定位及提?。?/span>然后對采集到的數據進行處理,去除采集數據中的噪聲和環境因素,抽取樣本中能夠表征個人身份的特征資訊。 3. 特征對比:再把這些特征資訊與數據庫中已有的資訊進行對比。 4. 輸出結果:最后根據比對的相似程度來判斷是否匹配。

    人臉識別流程

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    目前人臉識別市場的解決方案主要包括:2D 識別、3D 識別、熱感識別快赢彩票平台注册,目前市場上主流的識別方案是采用鏡頭的 2D 方案快赢彩票平台注册。2D 臉部識別是基于平面圖像的識別方法,但由于人的臉部并非平坦,因此 2D 識別在將 3D 人臉資訊平面化投影的過程中存在特征資訊損失。

    3D 與 2D 臉部識別的結果對比

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    3D 識別使用三維人臉立體建模方法快赢彩票平台注册,可最大程度保留有效資訊快赢彩票平台注册。因此 3D 人臉識別技術的演算法比 2D 演算法更合理并擁有更高精準度快赢彩票平台注册。熱傳感識別技術使用一個三層的 BP(back-propagation)前饋神經網做為分類器,在使用熱感資訊的同時使用不會被發型、呼吸等環境因素影響的關鍵臉部幾何資訊,如鼻梁角度快赢彩票平台注册、臉頰面積等影響,以增強識別精準度快赢彩票平台注册。

    臉部識別創新的熱感識別模式

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    從目前的發展看,主要分為商業系統快赢彩票平台注册、主流軟件、演算法等,我們認為設備的集成化應用需要整套解決方案,大廠商在這方面具有優勢。臉部識別的組件部分主要涉及:軟件部分為數據庫、演算法;硬件部分為鏡頭模組、集成設備、傳感器、芯片、IC快赢彩票平台注册快赢彩票平台注册、硬件接口電路快赢彩票平台注册快赢彩票平台注册、液晶顯示屏幕快赢彩票平台注册、儲存器等;以及整合軟硬件廠商的系統服務商。其中演算法為產業鏈核心環節快赢彩票平台注册,同時也是技術壁壘最高的環節。從目前中國設計臉部識別的公司看,主要還是提供鏡頭演算法等,硬件的價值可能被忽視。

    臉部識別的主要商業系統快赢彩票平台注册快赢彩票平台注册、主流軟件、主流演算法

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    紅外線 LED 窄帶濾波有望成為核心要素

    傳統的臉部識別技術主要基于可見光圖像的臉部識別快赢彩票平台注册,但這種方式有著難以克服的缺陷快赢彩票平台注册,近紅外線臉部識別系統能夠徹底解決環境光照影響問題。傳統可將識別在環境光照發生變化時,識別效果會急劇下降快赢彩票平台注册,無法滿足實際系統的要快赢彩票平台注册。比如快赢彩票平台注册,拍照時遇到側光時出現的“陰陽臉”現象快赢彩票平台注册,就可能無法正確識別。

    解決光照問題的方案有三維圖像人臉識別和熱成像人臉識別快赢彩票平台注册。但目前這兩種技術還遠不成熟,識別效果不盡人意?;诮t外線圖像的人臉識別核心技術和系統,在不同光線條件下,能夠拍攝不受環境光照變化影響的近紅外線人臉圖像,加上領先的演算法,能夠取得很高的識別率。

    不受環境光影響的近紅外線人臉圖像

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    近紅外線人臉識別包括兩部分:主動近紅外線人臉成像設備和相應的光照無關人臉識別演算法快赢彩票平台注册。使用強度高于環境光線的主動近紅外線光源成像,配合相應波段的光學濾片,可以得到環境無關的人臉圖像,人臉圖像只會隨著人與鏡頭的距離變化而單調變化。

    在此圖像上采用一些特定的特征提取方式,如:局部二元模式(Local Binary Pattern,LBP)特征,可以進一步消除圖像的單調變化,得到完全和光照無關的特征表達。近年來,近紅外線人臉識別在實際生活中已經有了諸多應用快赢彩票平台注册,例如“深圳-香港生物護照自助通關系統”、“澳門-珠海生物護照自助通關系統”快赢彩票平台注册、“北京機場 T3 航站大樓自助通關系統”等,均有很好的效果。

    主動近紅外線人臉成像設備能為人臉識別提供不受環境光影響的、高品質的人臉圖像快赢彩票平台注册,所謂的高品質包括圖像亮度合適快赢彩票平台注册、均勻、對比度合適快赢彩票平台注册、不存在過度曝光等。主動近紅外線人臉成像設備一般包括以下項目:

    在相應波段強度高于環境光的主動近紅外線光源,一般為高功率 850nm 和 940nm 紅外 LED;

    能夠接收近紅外線的鏡頭,通常為 CCD 圖像傳感器。CCD 具有體積小、重量輕快赢彩票平台注册、失真度小快赢彩票平台注册、功耗低、可低壓驅動、抗沖擊快赢彩票平台注册、抗振動、抗電磁干擾強的優點,因此被廣泛應用于各種圖像采集系統。在人臉識別系

    統中的 CCD 基本上是矽襯底的,其光譜響應范圍為 400nm~1100nm快赢彩票平台注册,該范圍也就是窄帶濾光片要考慮的光譜范圍;

    窄帶濾光片,置于攝影頭鏡頭外快赢彩票平台注册,允許近紅外線通過的同時過濾環境光。主要用來隔離干擾光,透過信號光快赢彩票平台注册,充分突顯有用資訊快赢彩票平台注册,減少干擾快赢彩票平台注册,為后續的圖像處理和識別奠定基礎快赢彩票平台注册快赢彩票平台注册。

    技術上紅外線 LED 窄帶濾光片有望成為核心因素。目前有些方案采用隔離可見光透過紅外線的紅外線玻璃做為濾光片快赢彩票平台注册,然而普通的紅外線玻璃 只是隔離了可見光和紫外光,并沒有隔離干擾光中處于紅外波段的部分快赢彩票平台注册。因此想得到良好的抗干擾效果快赢彩票平台注册,必須采用窄帶濾光片。

    普通吸收型顏色濾光片與窄帶濾光片曲線比較

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    850nm LED 的光譜分布

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    窄帶濾光片的選取需要考慮多個光學指標,包括頻寬快赢彩票平台注册、中心波長、截止波長快赢彩票平台注册、截止深度、峰值透過率、產品厚度等快赢彩票平台注册。從近期鏡頭與 AR 的發展看,中國的光學公司成為主力供應商,反映中國的光學實力足夠消費電子及特殊顯示的需求,窄帶濾光模組預計國際大客戶仍會采用中國供應商快赢彩票平台注册。

    窄帶濾光片的選取

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    (Source:網絡、安信證券研究中心)

    一款典型850 窄帶濾光片產品及其曲線圖

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分類樹

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