刷臉支付的基礎(chǔ)

刷臉支付是2013年由芬蘭公司首次推出的創(chuàng)新型支付技術(shù)，我國(guó)大面積使用是在2017年iPhone X推出了刷臉解鎖和刷臉支付以后，正式進(jìn)入我們的視野。刷臉支付是應(yīng)用了AI技術(shù)+云服務(wù)技術(shù)+雙攝像頭3D結(jié)構(gòu)光生物識(shí)別技術(shù)相互結(jié)合所形成的技術(shù)應(yīng)用。

刷臉支付主要由：
1、硬件基礎(chǔ)：紅外雙目攝像頭或者3D結(jié)構(gòu)光/TOF相機(jī)的成熟使用。
2、通訊基礎(chǔ)：云平臺(tái)的承載能力越來(lái)越強(qiáng)，4G加WIFI的優(yōu)良通訊環(huán)境讓云SaaS成為可能，為刷臉支付提供平臺(tái)和通訊。
3、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)：公安二代身份證數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建，為刷臉支付提供了數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)。
4、市場(chǎng)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)：生物識(shí)別是指指紋、聲紋、靜脈、臉、虹膜等生物特性作為區(qū)別的主要依據(jù)手段，經(jīng)過(guò)指紋支付后，人們對(duì)生物支付認(rèn)同并接受。
所以刷臉支付是建立在長(zhǎng)達(dá)幾年的技術(shù)積累和市場(chǎng)認(rèn)可的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的產(chǎn)品，并非一蹴而就。

刷臉支付的核心——結(jié)構(gòu)光技術(shù)

隨著蘋果 iphoneX 的發(fā)布，點(diǎn)爆了 3D 攝像頭的趨勢(shì)，把手機(jī)攝像頭從二維世界帶入三維世界。結(jié)構(gòu)光技術(shù)是一種獲取三維圖像的方法，其基本思想是通過(guò)向物體投射經(jīng)過(guò)編碼的光線，當(dāng)基準(zhǔn)光柵條紋投射到目標(biāo)物表面時(shí)，物體表面凹凸不平，編碼光線發(fā)生了畸變。通過(guò)計(jì)算光線中標(biāo)志信息的位移量，或畸變量等計(jì)算因素，計(jì)算出所測(cè)物體的深度信息。

3D 的攝像頭的方案多種多樣，包括 TOF, 結(jié)構(gòu)光，雙目視覺(jué)等，結(jié)構(gòu)光以其高精度 / 小尺寸的特點(diǎn)，更加有利于手機(jī)端的應(yīng)用。散斑結(jié)構(gòu)光，編碼結(jié)構(gòu)光這是兩種主流的結(jié)構(gòu)光技術(shù)。

1、散斑結(jié)構(gòu)光
激光散斑具有高度的隨機(jī)性，而且隨著距離的不同會(huì)出現(xiàn)不同的圖案，在同一空間中任何兩個(gè)地方的散斑圖案都不相同。只要在空間中打上這樣的結(jié)構(gòu)光然后加以記憶就讓整個(gè)空間都像是被做了標(biāo)記，然后把一個(gè)物體放入這個(gè)空間后只需要從物體的散斑圖案中特征點(diǎn)的位移量，通過(guò)三角測(cè)量法可計(jì)算出所測(cè)物體的深度信息。

（1）器件組成。
散斑結(jié)構(gòu)光的主要器件包括：VCSEL 激光器、DOE、接收芯片。VCSEL 全名為垂直共振腔表面放射激光 (Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)，簡(jiǎn)稱面射型激光，是一種垂直表面出光的新型激光器。DOE(Diffractive Optical Elements)是一個(gè)單一光學(xué)元件，可將入射光束分散成無(wú)數(shù)個(gè)光束再射出。利用衍射原理在元件表面制備一定深度的臺(tái)階（光柵）， 光束通過(guò)時(shí)產(chǎn)生不同的光程差。接收芯片是圖片得以輸出的關(guān)鍵，它通過(guò)接收光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，最后由內(nèi)部集成的圖像處理算法得到壓縮圖像。

（2）原理。
首先由 VCSEL 投射器****特定波長(zhǎng)的近紅外光，光束穿過(guò)整形器后經(jīng)過(guò) DOE 形成特定的光學(xué)圖案對(duì)指定空間進(jìn)行標(biāo)記，由紅外接收攝像頭得到參考散斑圖案，隨后將距離基線 h 的待測(cè)物放入已標(biāo)記的空間中，再利用攝像頭獲取此時(shí)的散斑圖案，隨后與已知距離d 的參考散斑圖案進(jìn)行模式匹配，計(jì)算整個(gè)投射面的深度信息。設(shè) d 為待測(cè)物的實(shí)測(cè)距離，h 為參考平面距離，f 為紅外攝像頭為焦距，P 為特征點(diǎn)在芯片端的位移量2、編碼結(jié)構(gòu)光
編碼結(jié)構(gòu)光法通過(guò)將一幅或多幅以特定的編碼投射到待測(cè)物上，得到一幅對(duì)應(yīng)的編碼圖像。利用編碼方式對(duì)編碼圖像進(jìn)行解碼得到各像點(diǎn)所對(duì)應(yīng)物點(diǎn)上的光線投射角，最后由結(jié)構(gòu)光法基本公式獲得景物的三維坐標(biāo)。

（1）器件組成。
完整的編碼結(jié)構(gòu)光由攝像機(jī)、投影儀及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成。確定了投影儀和攝像機(jī)之間的關(guān)系， 則可利用三角法原理獲取物體的三維信息。
（2）原理。
首先通過(guò)投射器將已編碼的圖案投射到待測(cè) 物上，隨后用攝像機(jī)獲取投射在待測(cè)物上的編碼圖案，由像   點(diǎn)和物點(diǎn)的光線投射角，求出待測(cè)物的三維坐標(biāo)。故需建立   待測(cè)物所在的真實(shí)世界坐標(biāo)系，以攝像機(jī)的光學(xué)中心為原點(diǎn)   的坐標(biāo)系，圖像所在的坐標(biāo)系。由不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間的變換   求出待測(cè)物的三維坐標(biāo)。
(a) 世界坐標(biāo)系統(tǒng) :  也稱真實(shí)或現(xiàn)實(shí)世界坐標(biāo)系統(tǒng) XwYwZw，三維空間中的一點(diǎn)表示為 P(Xw, Yw,Zw)；
(b)攝像機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng) : 以攝像機(jī)的光學(xué)中心 Oc 為原點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng) XcYcZc，取攝像機(jī)的光學(xué)軸為 Zc 軸，Xc 和 Yc 分別平行于圖像平面的水平 X 軸和垂直 Y 軸。
(c) 圖像坐標(biāo)系統(tǒng) : 在攝像機(jī)內(nèi)所形成的理想圖像坐標(biāo)系統(tǒng)Pn(Xn,Yn)，此坐標(biāo)系為二維坐標(biāo)系，其原點(diǎn)位于 CCD 中心。

毋庸置疑,刷臉支付是一場(chǎng)屬于商家與用戶的雙贏技術(shù),逐漸成為零售行業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。不但改變著人們的生活方式,支付也將更方便、更快捷、更安全;同時(shí)還能為商家?guī)?lái)更多的便利,極大地降低了人工和管理成本。除此之外,3D視覺(jué)作為AI感知核心技術(shù),還可以幫助商家實(shí)現(xiàn)客流分析、商品識(shí)別、商顯互動(dòng)廣告等功能,驅(qū)動(dòng)新零售構(gòu)建全新消費(fèi)場(chǎng)景。