文姬智能相对论
作者叶元峰
“一张照片可能会骗它开门。”随着智能门锁的广泛普及，最近关于人脸识别的安全性问题越来越多。守卫家门口的敏感也让大众比其他场景更关注这个问题。
真相是什么？一款智能门锁产品背后透露出哪些人脸识别的现实？
前不久，人民网安徽频道做了一个门锁产品评测专题视频。通过打印高清照片和立体模拟头部模型，对两个3D人脸识别门锁样本进行了安全攻击测试。结果高清照片一张都没通过，而其中一个立体模拟头模型却被误认证了。
这一面证实了两件事:
第一，经过长时间的发展，目前市面上的智能门锁，或者说大部分采用3D人脸识别技术的门锁，在抵抗2D图像混淆方面已经有一定的能力，已经很难做到“骗一张照片认证”。
第二，目前的智能门锁产品和人脸识别技术，“魔”和“道”的较量更多的是集中在3D视觉上，“翻页”。这里确实有很多产品和技术没有通过测试，但也有产品和技术可以准确识别欺诈和其他风险行为，不能再一概而论。
这是因为具有包含所有信息的3D透视的人脸是“世界上唯一的”。3D视觉采集和重建的数据越准确，越接近这个“世界唯一”，人脸识别的认证就应该越安全。但目前3D视觉赛道上有各种各样的技术流派，用户在没有其他欺诈性“替代品”的情况下能够成为“天下无双”的程度也不尽相同。
毫无疑问，谁能无限接近“世界上唯一的安全目标”，谁就能在智能门锁场景中消除疑虑，把握市场先机，而其中，3D结构光方案逐渐凸显。
智能门锁的3D视觉技术有多种模式并行，突出3D结构光。
目前市场上应用于智能门锁场景的3D视觉方案有三种:
结构光方案，即通过三维感知相机采集人脸的几何形状、大小和近红外纹理信息，进行高精度重建和识别，可以近似认为是用大量精细的“点”来绘制精细的人脸。
双目方案，基于视差原理，获取人脸的三维几何信息。如果要通俗地理解这个方案，那就有点类似于普通人在电影院利用左右眼的视差看3D电影时的立体感。在某种程度上，它更像是一种2D技术的3D，而不是真正的3D。
TOF方案，即向外部发射红外光，收集反射光，测量反射时间，确定位置和距离信息。大量的数据结合起来得到一个三维的3D模型，有点像普通人熟悉的超声波反射定位。
实际上，TOF方案面临着传感器技术不成熟等问题。目前智能门锁赛道上出现的主要是前两种，而结构光似乎更受欢迎。人民网的评测视频中提到，拒绝立体人头仿真模型欺诈攻击的门锁产品的人脸识别技术来自创新公司路神石，该公司也专注于3D结构光技术。
结构光方案和双目方案不能说有绝对的优劣，各产品都适用。不过，3D结构光方案似乎更适合门锁场景。
一方面，双目方案具有更低的成本优势，但其安全性不如结构光方案，在一定的安全要求范围内“胜任”，就像普通人的安全性不可能总是达到总统的水平，只需要根据重要性和预算选择相应的安全性即可——然而，对于守卫房屋安全的门锁来说，日益严重的担忧注定会让位于更高的安全要求，于是成本更高的结构。
另一方面，结构光方案在近距离5m以内精度更高，但随着距离的增加精度会下降，但也正是这个“缺点”让结构光方案在手机、智能门锁、大门等场景中更有用。
国内一家人工智能公司曾经做过一个实验，选取20部手机接受同样人脸识别的欺诈攻击。结果只测试了iPhone11，其他19款国产手机全部“坏了”，iphone11 Face ID采用了3D结构光技术。苹果、卢申时这样的老牌创新公司，对智能手机、智能门锁中的3D结构光情有独钟。
比如号称小米首款高端智能3D人脸识别旗舰产品的小米人脸识别智能门锁X，作为一款“不能错过”的产品，选择与卢申时合作人脸识别，定制了其3D人脸识别模块，同时保证了安全性和高识别速度的要求。
产业链头部厂商的认可和产品的落地，让领先的技术得以快速走向市场。除了小米，陆绅仕也成为了中海地产的门锁供应商，实现了B端的批量业务拓展。
当然，智能门锁只是3D结构光在众多场景中应用的一个典型例子，后者已经渗透到了很多安全要求严格的场景中。
比如卢申时的边疆三维人像卡口项目，在某边疆省份开展，总人数过百亿；例如，在金融支付方面，为支付宝提供3D人脸识别模块的创新公司欧比中广目前的市值已经达到160亿元，而支付宝的老对手微信支付(WeChat Pay)已经将陆申时列入其人脸支付的3D摄像头供应商名单。他们都在关注3D结构光。
此外，广州地铁18号线近2万次的刷脸乘车和数千万次的精准识别系统也得到了卢申时的支持，长沙、深圳、绍兴、佛山等城市也在积极探索。
公认的安全性和场景契合度，让3D结构光方案快速完成了市场落地，也让卢申时等创新型企业的业务以项目实际落地的方式快速扩张。
以“世界上唯一的安全”为终点，3D结构光正在完成“三步曲”
3D结构光有很多应用优势，目前在智能门锁上的发展正经历“三步走”。
第一步，加强底层技术。
从三维结构光的技术原理可以看出，“光斑”的精细程度很大程度上决定了三维重建的精细程度。因此，技术方案越精细，智能门锁的安全性就会越好。
所以可以看到的卢申时，其技术描述中有“亚毫米级三维感知能力”的表述。原因就在于此。在软硬件层面，厂商也在不断突破这种底层技术。
目前，陆绅仕提供的消费级高精度3D结构光相机，号称可以投射3万个特征点，还原人脸高精度3D细节。再加上3D结构光方案本身的技术优势，可以有效规避特殊场景、恶意攻击等智能门锁面临的潜在风险，难以被“攻破”。
第二步，以产品化适配推动场景落地。
技术不仅要先进适用，还要适应需求更好的实现产品的落地，最终反哺技术本身。
在智能门锁的场景下，技术厂商不仅提供算法的软级别能力，还提供可以匹配产品的模块，帮助优化产品硬件。
典型的是卢申时专门研发推出的3D-FaceID智能模块“Re-bright”，满足了智能门锁体积小、电池寿命长的要求，避免了技术上安全但突兀的产品的尴尬。可见3D结构光方案对于产业链的匹配也是非常重要和关键的。
当然，这种产业链适应是有回报的。对于底层的AI算法，智能门锁的广泛产品会不断反哺，加速能力的迭代。作为一个场景类比，某前沿省份首个省级3D人像识别系统，累计检查数亿次。海量实战数据不断升级AI算法和硬件创新，成为后来者追赶的壁垒。
第三步:探索3D识别在门锁产品中的更多应用空。
3D结构光的精细化重建能力，也意味着除了“以脸识人”，3D视觉还有其他探索可能。比如全面的信息采集和立体重建，显然可以应用于体型识别，不仅识别人脸，还可以识别整个人。
在极大的解决了安全问题后，目前智能门锁尝试做动作判断、表情判断、行为意图判断等。通过3D结构光技术实现“开门”之外，有助于实现更好的智能交互体验。到那时，智能门锁可能会被视为真正的智能。
当然，随着这项技术的扩展，3D结构光的市场空会变得更大，但技术上的挑战也会更明显。毕竟无论是算法还是硬件都是专门针对人脸设计的。
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2021年，国家移民管理局与卢申时就边检站项目达成合作。后者在西双版纳州边防管理支队兴海部署3D检查站方案，对接智慧公安检查站省级平台和移民局大数据平台，帮助识别和抓捕偷渡人员。
在AI的全球化竞争和数据安全的严峻形势下，敏感战线认可的3D结构光技术实际上已经完成了独立工作。比如卢申时的3D传感器相机模块以及相应的算法，拥有自主知识产权，这是该领域快速发展的重要背景。
回过头来看，可以守护国土，保证数据安全。该技术应用于智能门锁等消费类产品，无需质疑和担心其安全性。
在让用户实现“世界唯一”的同时，3D结构光技术本身也在实现“世界唯一”的独立性，这也让这条赛道有了不一样的起点。
*本文图片均来自网络。
