相信大家仍然對電影《少數派報告》中炫酷的“虹膜掃描”印象深刻，但是虹膜掃描也有一個問題，通過虹膜移植--換眼手術就可以騙過系統（劇中的阿湯哥就這樣做的）。

隨著最新高端移動設備的發布，刷臉技術已開始受到通過臉部識別實現設備解鎖等應用的青睞，從而在現有的基于指紋掃描的生物識別技術基礎上增添了一個主要安全級別。

有市場分析人員指出，未來幾年臉部識別技術和可靠生物識別軟件的發展也將推動移動支付等其他應用在所有市場上的快速增長。但是這項技術仍然面臨技術難題。

1 應用要求及挑戰

一流的臉部識別應用的關鍵問題之一在于潛在的臉部欺騙攻擊的危險。臉部欺騙攻擊是指通過利用支持臉部識別的人工機制，企圖偽造所有者的臉部并獲得外來訪問權。黑客可以使用照片、視頻或3D面罩來實施攻擊并訪問設備上所有者的特許保密信息。

1.1光線明暗及頻率干擾

臉部識別技術預計將適用于所有環境光線條件和背景。譬如，在陽光明媚的日子，在沙灘上，陽光直接照射在攝像頭上或照到用戶的臉上，或者晚上在家里看電視時光線暗淡。此外，來自側面的強光或投下的陰影也造成了其他具有挑戰性的邊界條件。

如果不同移動設備的3D攝像頭在同一空間以同一頻率工作，則偶爾會出現多設備干擾問題。具有相似調制頻率和重疊視野的深度攝像頭可能相互干擾，因為它們共享同一頻段。因此，來自兩個或更多攝像頭的光信號疊加產生一個移位相位（假設調制頻率相同），引發干擾，并使正確的模式識別失效。

1.2其他問題及挑戰

臉部身份驗證等應用的用戶體驗需要實現無縫，臉部檢測和識別需要實時進行。此外，臉部識別還需解決以下幾個問題：

激光安全在實施激光照明的3D攝像頭系統中是一個值得關注的問題。如果不考慮眼睛安全，大功率照明會損害最終用戶的眼睛。因此，本課題要求特別注意相應的應用安全規定和關注的目標市場。

電池使用時間是用戶關注的問題，也是手持設備設計的一個主要考慮因素。雖然以最低功耗穩定運行是智能手機和可穿戴設備的必備條件，但每一代新手機都增加了需要速度更快的處理器的諸多功能，從而耗電更多。

在保持手持設備尺寸的同時屏幕卻越來越大，這給設計師提出了一個挑戰，即如何在電路板的小小空間內容納所有功能。

機械強度：對于將一直 “在途中”的電子設備而言十分重要。在跌落、碰撞、沖擊和振動的情況下，設備必須耐用。手機制造商希望避免由于機械或標定降級問題而導致的現場退貨。用戶永遠不想標定他們的手機！

2 搭載REAL3TM的解決方案

針對以上幾個難題，英飛凌REAL3TM系列圖像傳感器構成3D攝像頭模塊中最相關的功能塊，旨在實現移動設備中準確的臉部識別。英飛凌REAL3TM系列實時提供深度數據，而不會對圖像采取以后處理的方式，采用毫秒級的捕獲程序，無接觸、快速且對不同的環境光線條件有穩定表現。

2.1光線問題這樣解決

基于2D的臉部識別系統可能很容易偽造；即使用顯示屏上的臉部圖片。REAL3TM系列可帶來基本性能，實現有效防欺騙、防偽造的攝像頭系統：高可靠性的3D數據，至少有3.8萬個深度點，測量每一個像素的深度，達到毫米級精度。錯誤率小于1.000.000，沒有任何遭受奇怪攻擊的可能性！

如上所述，強光和昏暗光線條件的影響可能是智能手機實現可靠臉部識別面臨的一個問題。當然，戶外使用時陽光比攝像頭的有源照明要明亮得多。這會導致拍攝噪聲（距離噪聲）增大，同時傳感器的大量動態被環境光所占據，導致像素飽和，從而降低了精度或像素失效。

濾光片和光猝發是用來克服[陽光]影響的常用技術；不過，它們不足以將信噪比提高到可接受的水平。與此相反的是，REAL3TM系列傳感器專為具有挑戰性的環境光線條件而設計：強光或具有不同反射指數的材料等干擾將不會影響測量的可重復性和質量。這要歸功于傳感器的獲得專利的SBI（背景干擾抑制），這是一種像素內電路技術，用于克服可變光線條件的影響。SBI電路在集成過程中瞬間消除所有不相關信號，并在所有光線條件下（晴天、多云、陰天或昏暗）實現出色的攝像頭性能。

ToF模塊工作原理圖

如需求一節所述，在保持設備尺寸的同時有足夠的電池使用時間對于電池供電設備是非常重要的。在結構光或立體視覺等3D成像技術中，距離通過復雜算法用三角測量方法計算得出。這些技術需要在專用ASIC處理器上處理大量數據。飛行時間僅通過一次捕獲來測量整個場景，更快、更準確，并且具有更低的計算負荷要求。基于REAL3的攝像頭的精簡計算負載可以降低應用處理器的功耗并減少所占用的資源。

2.2英飛凌ToF解決方案

英飛凌REAL3TM系列能實現簡單而強大的攝像頭模塊設計。除通常的外設[SP2/I2C存儲器、電源、連接器]外，3D攝像頭將只有兩個主要組件：REAL3TM圖像傳感器和照明電路[VCSEL驅動器和溫度傳感器]，它們之間不需要任何機械基線。

因而，其結果就是一個非常小的攝像頭模塊(只有11×7×4毫米)，具備集成于手機的高度靈活性，并有快速的(不到10秒)工廠內壽命標定程序。相比之下，結構光等其他技術需要攝像頭和投影儀之間的基線。基線的存在意味著很大的空間需求、較低的機械穩定性和機械強度，并且設計靈活性有很大局限。在基于結構光的攝像頭中，由于機械不穩定性導致的標定降級風險增大，可能會出現產量損失甚至現場退貨等后果。

基于REAL3TM系列的模塊尺寸僅有11×7×4毫米

此外，REAL3TM包括一個集成式眼睛安全電路。只有少數組件必須外部連接。眼睛安全電路使紅外光系統能在所有可預見的操作條件下都是安全的。較之外部眼睛安全電路，這個概念具有顯著優勢：減少BOM用料，并且對于每個用例可以選擇曝光時間界限設置。

在3D攝像頭中實施的英飛凌REAL3TM系列傳感器可實現對面部的實時跟蹤和識別。

REAL3TMToF技術不受環境光照、材料反射條件或臉部朝向的影響，確保可靠防欺騙，完全不引人注目并實現高效率。通過在3D攝像頭設計和制造中提高性能和集成度、簡化設計并優化成本，英飛凌REAL3TM系列加強了產品的差異化優勢。用戶獲益包括簡單無縫的身份驗證體驗和增強的安全性。